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09 动物科学 王祖财生物化学重点笔记绪论一、生物化学的的概念：生物化学biochemistry)是利用化学的原理与方法去探讨生命的一门科学，它是介于化学、生物学及物理学之间的一 门边缘学科。二、生物化学的进展： 1表达生物化学阶段：是生物化学进展的萌芽阶段，其主要的工作是分析和争论生物体的组成成分以及生物体的分泌 物和排泄物。 2动态生物化学阶段：是生物化学蓬勃进展的时期。就在这一时期，人们根本上弄清了生物体内各种主要化学物质的 代谢途径。3分子生物学阶段：这一阶段的主要争论工作就是探讨各种生物大分子的构造与其功能之间的关系。三、生物化学争论的主要方面：1生物体的物质组成：高等生物体主要由蛋白质、核酸、糖类、脂类以及水、无机盐等组成，此外还含有一些低分子 物质。 2物质代谢：物质代谢的根本过程主要包括三大步骤：消化、吸取中间代谢排泄。其中，中间代谢过程是在细胞 内进展的，最为简单的化学变化过程，它包括合成代谢，分解代谢，物质互变，代谢调控，能量代谢几方面的内容。 3细胞信号转导：细胞内存在多条信号转导途径，而这些途径之间通过肯定的方式方式相互交织在一起，从而构成了 格外简单的信号转导网络，调控细胞的代谢、生理活动及生长分化。 4生物分子的构造与功能：通过对生物大分子构造的理解，提醒构造与功能之间的关系。5遗传与生殖：对生物体遗传与生殖的分子机制的争论，也是现代生物化学与分子生物学争论的一个重要内容。第一章 蛋白质的构造与功能一、氨基酸：1. 构造特点：氨基酸(amino acid)是蛋白质分子的根本组成单位。构成自然蛋白质分子的氨基酸约有20 种，除脯氨酸为-亚氨基酸、甘氨酸不含手性碳原子外，其余氨基酸均为L-氨基酸。2. 分类：依据氨基酸的R 基团的极性大小可将氨基酸分为四类： 非极性中性氨基酸(8 种)； 极性中性氨基酸(7 种)； 酸性氨基酸(Glu 和 Asp)； 碱性氨基酸(Lys、Arg 和 His)二、 肽键与肽链：肽键(peptide bond)是指由一分子氨基酸的-羧基与另一分子氨基酸的-氨基经脱水而形成的共价键(-CO-NH-)。氨基酸分子在参与形成肽键之后，由于脱水而构造不完整，称为氨基酸残基。每条多肽链都有两端：即自由氨基端(N 端) 与自由羧基端(C 端)，肽链的方向是N 端C 端。三、肽键平面(肽单位)：肽键具有局部双键的性质，不能自由旋转；组成肽键的四个原子及其相邻的两个碳原子处在同一个平面上，为刚性 平面构造，称为肽键平面。四、蛋白质的分子构造：蛋白质的分子构造可人为分为一级、二级、三级和四级构造等层次。一级构造为线状构造，二、三、四级构造为空间 构造。1. 一级构造：指多肽链中氨基酸的排列挨次，其维系键是肽键。蛋白质的一级构造打算其空间构造。2. 二级构造：指多肽链主链骨架盘绕折叠而形成的构象，借氢键维系。主要有以下几种类型：-螺旋：其构造特征为：主链骨架围绕中心轴盘绕形成右手螺旋；螺旋每上升一圈是3.6 个氨基酸残基，螺距为 0.54nm； 相邻螺旋圈之间形成很多氢键； 侧链基团位于螺旋的外侧。影响-螺旋形成的因素主要是： 存在侧链基团较大的氨基酸残基； 连续存在带一样电荷的氨基酸残基； 存第- 1 -页/共17页09 动物科学 王祖财在脯氨酸残基。-折叠：其构造特征为： 假设干条肽链或肽段平行或反平行排列成片； 全部肽键的C=O 和 NH 形成链间氢键；侧链基团分别交替位于片层的上、下方。-转角：多肽链 180°回折局部，通常由四个氨基酸残基构成，借1、4 残基之间形成氢键维系。无规卷曲：主链骨架无规律盘绕的局部。 3三级构造：指多肽链全部原子的空间排布。其维系键主要是非共价键次级键：氢键、疏水键、范德华力、离子 键等，也可涉及二硫键。 4四级构造：指亚基之间的立体排布、接触部位的布局等，其维系键为非共价键。亚基是指参与构成蛋白质四级构造 的而又具有独立三级构造的多肽链。五、 蛋白质的理化性质： 1两性解离与等电点：蛋白质分子中仍旧存在游离的氨基和游离的羧基，因此蛋白质与氨基酸一样具有两性解离的性 质。蛋白质分子所带正、负电荷相等时溶液的pH 值称为蛋白质的等电点。2蛋白质的胶体性质：蛋白质具有亲水溶胶的性质。蛋白质分子外表的水化膜和外表电荷是稳定蛋白质亲水溶胶的两 个重要因素。3. 蛋白质的紫外吸取：蛋白质分子中的色氨酸、酪氨酸和苯丙氨酸残基对紫外光有吸取，以色氨酸吸取最强，最大吸 收峰为 280nm。4. 蛋白质的变性：蛋白质在某些理化因素的作用下，其特定的空间构造被破坏而导致其理化性质转变及生物活性丧失 ，这种现象称为蛋白质的变性。引起蛋白质变性的因素有：高温、高压、电离辐射、超声波、紫外线及有机溶剂、重 金属盐、强酸强碱等。绝大多数蛋白质分子的变性是不行逆的。六、蛋白质的分别与纯化： 1盐析与有机溶剂沉淀：在蛋白质溶液中参加大量中性盐，以破坏蛋白质的胶体性质，使蛋白质从溶液中沉淀析出， 称为盐析。常用的中性盐有：硫酸铵、氯化钠、硫酸钠等。盐析时，溶液的pH 在蛋白质的等电点处效果最好。凡能与水以任意比例混合的有机溶剂，如乙醇、甲醇、丙酮等，均可引起蛋白质沉淀。 2电泳：蛋白质分子在高于或低于其pI 的溶液中带净的负或正电荷，因此在电场中可以移动。电泳迁移率的大小主要取决于蛋白质分子所带电荷量以及分子大小。 3透析：利用透析袋膜的超滤性质，可将大分子物质与小分子物质分别开。4层析：利用混合物中各组分理化性质的差异，在相互接触的两相固定相与流淌相之间的分布不同而进展分别。 主要有离子交换层析，凝胶层析，吸附层析及亲和层析等，其中凝胶层析可用于测定蛋白质的分子量。 5超速离心：利用物质密度的不同，经超速离心后，分布于不同的液层而分别。超速离心也可用来测定蛋白质的分子 量，蛋白质的分子量与其沉降系数S 成正比。七、氨基酸挨次分析：蛋白质多肽链的氨基酸挨次分析，即蛋白质一级构造的测定，主要有以下几个步骤：1. 分别纯化蛋白质，得到肯定量的蛋白质纯品；2. 取肯定量的样品进展完全水解，再测定蛋白质的氨基酸组成；3. 分析蛋白质的N-端和C-端氨基酸；4. 承受特异性的酶如胰凝乳蛋白酶或化学试剂如溴化氰将蛋白质处理为假设干条肽段；5. 分别纯化单一肽段；测定各条肽段的氨基酸挨次。一般承受Edman 降解法，用异硫氰酸苯酯进展反响，将氨基酸降解后，逐一进展测定；7. 至少用两种不同的方法处理蛋白质，分别得到其肽段的氨基酸挨次；8. 将两套不同肽段的氨基酸挨次进展比较，以获得完整的蛋白质分子的氨基酸挨次。第- 10 -页/共17页第三章 核酸的构造与功能一、核酸的化学组成：1. 含氮碱：参与核酸和核苷酸构成的含氮碱主要分为嘌呤碱和嘧啶碱两大类。组成核苷酸的嘧啶碱主要有三种尿 嘧啶U、胞嘧啶C和胸腺嘧啶T，它们都是嘧啶的衍生物。组成核苷酸的嘌呤碱主要有两种腺嘌呤A 和鸟嘌呤G，它们都是嘌呤的衍生物。2. 戊糖：核苷酸中的戊糖主要有两种，即-D-核糖与-D-2-脱氧核糖，由此构成的核苷酸也分为核糖核苷酸与脱氧核糖核酸两大类。3. 核苷：核苷是由戊糖与含氮碱基经脱水缩合而生成的化合物。通常是由核糖或脱氧核糖的C1 -羟基与嘧啶碱N1 或嘌呤碱N9 进展缩合，故生成的化学键称为，N 糖苷键。其中由D-核糖生成者称为核糖核苷，而由脱氧核糖生成者则称为脱氧核糖核苷。由“稀有碱基”所生成的核苷称为“稀有核苷”。假尿苷就是由D-核糖的C1 与尿嘧啶的C5 相连而生成的核苷。二、核苷酸的构造与命名：核苷酸是由核苷与磷酸经脱水缩合后生成的磷酸酯类化合物，包括核糖核苷酸和脱氧核糖核酸两大类。最常见 的核苷酸为 5-核苷酸5 常被省略。5-核苷酸又可按其在 5位缩合的磷酸基的多少，分为一磷酸核苷核苷酸、二磷酸核苷和三磷酸核苷。此外，生物体内还存在一些特别的环核苷酸，常见的为环一磷酸腺苷cAMP和环一磷酸鸟苷cGMP，它们通常是作为激素作用的其次信使。核苷酸通常使用缩写符号进展命名。第一位符号用小写字母d 代表脱氧，其次位用大写字母代表碱基，第三位用大写字母代表磷酸基的数目，第四位用大写字母P 代表磷酸。三、核酸的一级构造：核苷酸通过 3,5-磷酸二酯键连接起来形成的不含侧链的多核苷酸长链化合物就称为核酸。核酸具有方向性， 5-位上具有自由磷酸基的末端称为5-端，3-位上具有自由羟基的末端称为 3-端。DNA 由 dAMP、dGMP、dCMP 和 dTMP 四种脱氧核糖核苷酸所组成。DNA 的一级构造就是指DNA 分子中脱氧核糖核苷酸的种类、数目、排列挨次及连接方式。RNA 由AMP，GMP，CMP，UMP 四种核糖核苷酸组成。RNA 的一级构造就是指RNA 分子中核糖核苷酸的种类、数目、排列挨次及连接方式。四、DNA 的二级构造：DNA 双螺旋构造是DNA 二级构造的一种重要形式，它是Watson 和 Crick 两位科学家于 1953 年提出来的一种构造模型，其主要试验依据是Chargaff 争论小组对DNA 的化学组成进展的分析争论，即DNA 分子中四种碱基的摩尔百分比为 A=T、G=C、A+G=T+CChargaff 原则，以及由Wilkins 争论小组完成的DNA 晶体X 线衍射图谱分析。自然DNA 的二级构造以B 型为主，其构造特征为：为右手双螺旋，两条链以反平行方式排列；主链位于螺旋外侧，碱基位于内侧；两条链间存在碱基互补，通过氢键连系，且A-T、G-C碱基互补原则； 螺旋的稳定因素为氢键和碱基堆砌力；螺旋的螺距为3.4nm，直径为 2nm。五、DNA 的超螺旋构造：双螺旋的DNA 分子进一步盘旋形成的超螺旋构造称为DNA 的三级构造。绝大多数原核生物的DNA 都是共价封闭的环状双螺旋，其三级构造呈麻花状。在真核生物中，双螺旋的DNA 分子围绕一蛋白质八聚体进展盘绕，从而形成特别的串珠状构造，称为核小体。核小体构造属于DNA 的三级构造。六、DNA 的功能：DNA 的根本功能是作为遗传信息的载体，为生物遗传信息复制以及基因信息的转录供给模板。DNA 分子中具有特定生物学功能的片段称为基因gene。一个生物体的全部 DNA 序列称为基因组genome。基因组的大小与生物的简单性有关。七、RNA 的空间构造与功能：RNA 分子的种类较多，分子大小变化较大，功能多样化。RNA 通常以单链存在，但也可形成局部的双螺旋构造。1. mRNA 的构造与功能：mRNA 是单链核酸，其在真核生物中的初级产物称为HnRNA。大多数真核成熟的mRNA 分子具有典型的 5-端的 7-甲基鸟苷三磷酸m7GTP帽子构造和 3-端的多聚腺苷酸(polyA)尾巴构造。mRNA 的功能是为蛋白质的合成供给模板，分子中带有遗传密码。mRNA 分子中每三个相邻的核苷酸组成一组，在蛋白质翻译合成时代表一个特定的氨基酸，这种核苷酸三联体称为遗传密码coden。2. tRNA 的构造与功能：tRNA 是分子最小，但含有稀有碱基最多的RNA。tRNA 的二级构造由于局部双螺旋的形成而表现为“三叶草”形，故称为“三叶草”构造，可分为五个局部：氨基酸臂：由tRNA 的 5-端和 3-端构成的局部双螺旋，3-端都带有-CCA-OH 挨次，可与氨基酸结合而携带氨基酸。DHU 臂：含有二氢尿嘧啶核苷，与氨基酰tRNA 合成酶的结合有关。反密码臂：其反密码环中部的三个核苷酸组成三联体，在蛋白质生物合成中，可以用来识别 mRNA 上相应的密码，故称为反密码anticoden。 TC 臂：含保守的TC 挨次，可以识别核蛋白体上的rRNA，促使tRNA 与核蛋白体结合。可变臂：位于TC 臂和反密码臂之间，功能不详。3. rRNA 的构造与功能：rRNA 是细胞中含量最多的RNA，可与蛋白质一起构成核蛋白体，作为蛋白质生物合成的场所。原核生物中的rRNA 有三种：5S，16S，23S。真核生物中的rRNA 有四种：5S，5.8S，18S，28S。八、核酶：具有自身催化作用的RNA 称为核酶ribozyme，核酶通常具有特别的分子构造，如锤头构造。九、核酸的一般理化性质：核酸具有酸性；粘度大；能吸取紫外光，最大吸取峰为260nm。十、DNA 的变性：在理化因素作用下，DNA 双螺旋的两条互补链松散而分开成为单链，从而导致DNA 的理化性质及生物学性质发生转变，这种现象称为DNA 的变性。引起DNA 变性的因素主要有：高温，强酸强碱，有机溶剂等。DNA 变性后的性质转变：增色效应：指DNA 变性后对 260nm 紫外光的光吸取度增加的现象；旋光性下降；粘度降低；生物功能丧失或转变。加热DNA 溶液，使其对 260nm 紫外光的吸取度突然增加，到达其最大值一半时的温度，就是 DNA 的变性温度融解温度，Tm。Tm 的凹凸与DNA 分子中G+C 的含量有关，G+C 的含量越高，则Tm 越高。十一、DNA 的复性与分子杂交：将变性DNA 经退火处理，使其重形成双螺旋构造的过程，称为DNA 的复性。两条来源不同的单链核酸DNA 或 RNA，只要它们有大致一样的互补碱基挨次，以退火处理即可复性，形成的杂种双螺旋，这一现象称为核酸的分子杂交。核酸杂交可以是DNA-DNA，也可以是DNA-RNA 杂交。不同来源的， 具有大致一样互补碱基挨次的核酸片段称为同源挨次。常用的核酸分子杂交技术有：原位杂交、斑点杂交、Southern 杂交及Northern 杂交等。在核酸杂交分析过程中，常将挨次的核酸片段用放射性同位素或生物素进展标记，这种带有肯定标记的 挨次的核酸片段称为探针。十二、核酸酶：但凡能水解核酸的酶都称为核酸酶。凡能从多核苷酸链的末端开头水解核酸的酶称为核酸外切酶，凡能从多核苷酸 链中间开头水解核酸的酶称为核酸内切酶。能识别特定的核苷酸挨次，并从特定位点水解核酸的内切酶称为限制性核 酸内切酶限制酶第三章 酶一、酶的概念：酶enzyme是由活细胞产生的生物催化剂，这种催化剂具有极高的催化效率和高度的底物特异性，其化学本质是蛋 白质。酶依据其分子构造可分为单体酶、寡聚酶和多酶体系多酶复合体和多功能酶三大类。二、酶的分子组成：酶分子可依据其化学组成的不同，可分为单纯酶和结合酶全酶两类。结合酶则是由酶蛋白和关心因子两部 分构成，酶蛋白局部主要与酶的底物特异性有关，关心因子则与酶的催化活性有关。与酶蛋白疏松结合并与酶的催化活性有关的耐热低分子有机化合物称为辅酶。与酶蛋白结实结合并与酶的催化 活性有关的耐热低分子有机化合物称为辅基。三、辅酶与辅基的来源及其生理功用：辅酶与辅基的生理功用主要是： 运载氢原子或电子，参与氧化复原反响。 运载反响基团，如酰基、氨基、烷基、羧基及一碳单位等，参与基团转移。大局部的辅酶与辅基衍生于维生素。维生素vitamin)是指一类维持细胞正常功能所必需的，但在很多生物体内不能自身合成而必需由食物供给的小分子有机化合物。维生素可按其溶解性的不同分为脂溶性维生素和水溶性维生素两大类。脂溶性维生素有VitA、VitD、VitE 和VitK 四种；水溶性维生素有VitB1，VitB2，VitPP，VitB6，VitB12，VitC，泛酸，生物素，叶酸等。1. TPP：即焦磷酸硫胺素，由硫胺素Vit B1焦磷酸化而生成，是脱羧酶的辅酶，在体内参与糖代谢过程中-酮酸的氧化脱羧反响。2. FMN 和FAD：即黄素单核苷酸FMN和黄素腺嘌呤二核苷酸FAD，是核黄素VitB2的衍生物。FMN 或FAD 通常作为脱氢酶的辅基，在酶促反响中作为递氢体双递氢体。3. NAD+和 NADP+：即尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸NAD+，辅酶和尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸NADP+，辅酶， 是 Vit PP 的衍生物。NAD+和 NADP+主要作为脱氢酶的辅酶，在酶促反响中起递氢体的作用，为单递氢体。4. 磷酸吡哆醛和磷酸吡哆胺：是Vit B6 的衍生物。磷酸吡哆醛和磷酸吡哆胺可作为氨基转移酶，氨基酸脱羧酶，半胱氨酸脱硫酶等的辅酶。5. CoA：泛酸遍多酸在体内参与构成辅酶ACoA。CoA 中的巯基可与羧基以高能硫酯键结合，在糖、脂、蛋白质代谢中起传递酰基的作用，是酰化酶的辅酶。6. 生物素：是羧化酶的辅基，在体内参与CO2 的固定和羧化反响。7. FH4：由叶酸衍生而来。四氢叶酸是体内一碳单位基团转移酶系统中的辅酶。8. Vit B12 衍生物：Vit B12 分子中含金属元素钴，故又称为钴胺素。Vit B12 在体内有多种活性形式，如 5”-脱氧腺苷钴胺素、甲基钴胺素等。其中，5”-脱氧腺苷钴胺素参与构成变位酶的辅酶，甲基钴胺素则是甲基转移酶的辅酶。 四、金属离子的作用：1. 稳定构象：稳定酶蛋白催化活性所必需的分子构象；2. 构成酶的活性中心：作为酶的活性中心的组成成分，参与构成酶的活性中心；3. 连接作用：作为桥梁，将底物分子与酶蛋白螯合起来。五、酶的活性中心：酶分子上具有肯定空间构象的部位，该部位化学基团集中，直接参与将底物转变为产物的反响过程，这一部位 就称为酶的活性中心。参与构成酶的活性中心的化学基团，有些是与底物相结合的，称为结合基团，有些是催化底物反响转变成产物 的，称为催化基团，这两类基团统称为活性中心内必需基团。在酶的活性中心以外，也存在一些化学基团，主要与维 系酶的空间构象有关，称为酶活性中心外必需基团。六、酶促反响的特点：1具有极高的催化效率：酶的催化效率可比一般催化剂高1061020 倍。酶能与底物形成ES 中间复合物，从而转变化学反响的进程，使反响所需活化能阈大大降低，活化分子的数目大大增加，从而加速反响进展。 2具有高度的底物特异性：一种酶只作用于一种或一类化合物，以促进肯定的化学变化，生成肯定的产物，这种现象 称为酶作用的特异性。确定特异性：一种酶只能作用于一种化合物，以催化一种化学反响，称为确定特异性，如琥珀酸脱氢酶。相对特异性：一种酶只能作用于一类化合物或一种化学键，催化一类化学反响，称为相对特异性，如脂肪酶。立体异构特异性：一种酶只能作用于一种立体异构体，或只能生成一种立体异构体，称为立体异构特异性，如L- 精氨酸酶。 3酶的催化活性是可以调整的：如代谢物可调整酶的催化活性，对酶分子的共价修饰可转变酶的催化活性，也可通过转变酶蛋白的合成来转变其催化活性。七、酶促反响的机制：1中间复合物学说与诱导契合学说：酶催化时，酶活性中心首先与底物结合生成一种酶-底物复合物ES，此复合 物再分解释放出酶，并生成产物，即为中间复合物学说。当底物与酶接近时，底物分子可以诱导酶活性中心的构象以 生转变，使之成为能与底物分子亲热结合的构象，这就是诱导契合学说。 2与酶的高效率催化有关的因素：趋近效应与定向作用；张力作用；酸碱催化作用；共价催化作用；酶活 性中心的低介电区外表效应。八、酶促反响动力学：酶反响动力学主要争论酶催化的反响速度以及影响反响速度的各种因素。在探讨各种因素对酶促反响速度的影 响时，通常测定其初始速度来代表酶促反响速度，即底物转化量<5%时的反响速度。 1底物浓度对反响速度的影响：底物对酶促反响的饱和现象：由试验观看到，在酶浓度不变时，不同的底物浓度与反响速度的关系为一矩形双曲线， 即当底物浓度较低时，反响速度的增加与底物浓度的增加成正比一级反响；此后，随底物浓度的增加，反响速度 的增加量渐渐削减混合级反响；最终，当底物浓度增加到肯定量时，反响速度到达一最大值，不再随底物浓度的 增加而增加零级反响。米氏方程及米氏常数：依据上述试验结果，Michaelis & Menten 于 1913 年推导出了上述矩形双曲线的数学表达式， 即米氏方程： = VmaxS/(Km+S)。其中，Vmax 为最大反响速度，Km 为米氏常数。Km 和 Vmax 的意义：当=Vmax/2 时，Km=S。因此，Km 等于酶促反响速度达最大值一半时的底物浓度。当k-1>>k+2 时，Km=k-1/k+1=Ks。因此，Km 可以反映酶与底物亲和力的大小，即Km 值越小，则酶与底物的亲和力越大；反之，则越小。Km 可用于推断反响级数：当S<0.01Km 时，=Vmax/KmS，反响为一级反响，即反响速度与底物浓度成正比；当S>100Km 时，=Vmax，反响为零级反响，即反响速度与底物浓度无关；当0.01Km<S<100Km 时，反响处于零级反响和一级反响之间，为混合级反响。Km 是酶的特征性常数：在肯定条件下，某种酶的Km 值是恒定的，因而可以通过测定不同酶特别是一组同工酶的Km 值，来推断是否为不同的酶。Km 可用来推断酶的最适底物：当酶有几种不同的底物存在时，Km 值最小者，为该酶的最适底物。Km 可用来确定酶活性测定时所需的底物浓度：当S=10Km 时，=91%Vmax，为最适宜的测定酶活性所需的底物浓度。Vmax 可用于酶的转换数的计算：当酶的总浓度和最大速度时，可计算出酶的转换数，即单位时间内每个酶分子催化底物转变为产物的分子数。Km 和 Vmax 的测定：主要承受Lineweaver-Burk 双倒数作图法和Hanes 作图法。2酶浓度对反响速度的影响：当反响系统中底物的浓度足够大时，酶促反响速度与酶浓度成正比，即=kE。3. 温度对反响速度的影响：一般来说，酶促反响速度随温度的增高而加快，但当温度增加到达某一点后，由于酶蛋白 的热变性作用，反响速度快速下降。酶促反响速度随温度上升而到达一最大值时的温度就称为酶的最适温度。酶的最 适温度与试验条件有关，因而它不是酶的特征性常数。低温时由于活化分子数目削减，反响速度降低，但温度上升后， 酶活性又可恢复。4. pH 对反响速度的影响：观看 pH 对酶促反响速度的影响，通常为一钟形曲线，即pH 过高或过低均可导致酶催化活性的下降。酶催化活性最高时溶液的pH 值就称为酶的最适pH。人体内大多数酶的最适pH 在 6.58.0 之间。酶的最适 pH 不是酶的特征性常数。5. 抑制剂对反响速度的影响：但凡能降低酶促反响速度，但不引起酶分子变性失活的物质统称为酶的抑制剂。依据抑制剂的抑制作用，可 将其分为不行逆抑制作用和可逆抑制作用两大类。不行逆抑制作用：抑制剂与酶分子的必需基团共价结合引起酶活性的抑制，且不能承受透析等简洁方法使酶活性恢复的抑制作 用就是不行逆抑制作用。假设以E作图，就可得到一组斜率一样的平行线，随抑制剂浓度的增加而平行向右移动。 酶的不行逆抑制作用包括专一性抑制如有机磷农药对胆碱酯酶的抑制和非专一性抑制如路易斯气对巯基酶的抑 制两种。可逆抑制作用：抑制剂以非共价键与酶分子可逆性结合造成酶活性的抑制，且可承受透析等简洁方法去除抑制剂而使酶活性完 全恢复的抑制作用就是可逆抑制作用。假设以E作图，可得到一组随抑制剂浓度增加而斜率降低的直线。可逆抑制作用包括竞争性、反竞争性和非竞争性抑制几种类型。 竞争性抑制：抑制剂与底物竞争与酶的同一活性中心结合，从而干扰了酶与底物的结合，使酶的催化活性降低， 这种作用就称为竞争性抑制作用。其特点为：a.竞争性抑制剂往往是酶的底物类似物或反响产物；b.抑制剂与酶的结 合部位与底物与酶的结合部位一样；c.抑制剂浓度越大，则抑制作用越大；但增加底物浓度可使抑制程度减小；d.动 力学参数：Km 值增大，Vm 值不变。典型的例子是丙二酸对琥珀酸脱氢酶底物为琥珀酸的竞争性抑制和磺胺类药物对氨基苯磺酰胺对二氢叶酸合成酶底物为对氨基苯甲酸的竞争性抑制。 反竞争性抑制：抑制剂不能与游离酶结合，但可与ES 复合物结合并阻挡产物生成，使酶的催化活性降低，称酶的反竞争性抑制。其特点为：a.抑制剂与底物可同时与酶的不同部位结合；b.必需有底物存在，抑制剂才能对酶产生 抑制作用；c.动力学参数：Km 减小，Vm 降低。 非竞争性抑制：抑制剂既可以与游离酶结合，也可以与ES 复合物结合，使酶的催化活性降低，称为非竞争性抑制。其特点为：a.底物和抑制剂分别独立地与酶的不同部位相结合；b.抑制剂对酶与底物的结合无影响，故底物浓度 的转变对抑制程度无影响；c.动力学参数：Km 值不变，Vm 值降低。6激活剂对反响速度的影响：能够促使酶促反响速度加快的物质称为酶的激活剂。酶的激活剂大多数是金属离子，如 K+、Mg2+、Mn2+等，唾液淀粉酶的激活剂为Cl-。九、酶的调整：可以通过转变其催化活性而使整个代谢反响的速度或方向发生转变的酶就称为限速酶或关键酶。酶活性的调整可以通过转变其构造而使其催化活性以生转变，也可以通过转变其含量来转变其催化活性，还可 以通过以不同形式的酶在不同组织中的分布差异来调整代谢活动。 1酶构造的调整：通过对现有酶分子构造的影响来转变酶的催化活性。这是一种快速调整方式。变构调整：又称别构调整。某些代谢物能与变构酶分子上的变构部位特异性结合，使酶的分子构发生转变，从而 转变酶的催化活性以及代谢反响的速度，这种调整作用就称为变构调整。具有变构调整作用的酶就称为变构酶。凡能 使酶分子变构并使酶的催化活性发生转变的代谢物就称为变构剂。当变构酶的一个亚基与其配体底物或变构剂结 合后，能够通过转变相邻亚基的构象而使其对配体的亲和力发生转变，这种效应就称为变构酶的协同效应。变构剂一 般以反响方式对代谢途径的起始关键酶进展调整，常见的为负反响调整。变构调整的特点：酶活性的转变通过酶分 子构象的转变而实现；酶的变构仅涉及非共价键的变化；调整酶活性的因素为代谢物；为一非耗能过程；无 放大效应。共价修饰调整：酶蛋白分子中的某些基团可以在其他酶的催化下发生共价修饰，从而导致酶活性的转变，称为共 价修饰调整。共价修饰方式有：磷酸化-脱磷酸化等。共价修饰调整一般与激素的调整相联系，其调整方式为级联反响。 共价修饰调整的特点为：酶以两种不同修饰和不同活性的形式存在；有共价键的变化；受其他调整因素如激 素的影响；一般为耗能过程；存在放大效应。酶原的激活：处于无活性状态的酶的前身物质就称为酶原。酶原在肯定条件下转化为有活性的酶的过程称为酶原 的激活。酶原的激活过程通常伴有酶蛋白一级构造的转变。酶原分子一级构造的转变导致了酶原分子空间构造的转变， 使催化活性中心得以形成，故使其从无活性的酶原形式转变为有活性的酶。酶原激活的生理意义在于：保护自身组织 细胞不被酶水解消化。 2酶含量的调整：是指通过转变细胞中酶蛋白合成或降解的速度来调整酶分子确实定含量，影响其催化活性，从而调节代谢反响的速度。这是机体内缓慢调整的重要方式。酶蛋白合成的调整：酶蛋白的合成速度通常通过一些诱导剂或阻遏剂来进展调整。凡能促使基因转录增加，从而 使酶蛋白合成增加的物质就称为诱导剂；反之，则称为阻遏剂。常见的诱导剂或阻遏剂包括代谢物、药物和激素等。酶蛋白降解的调整：如饥饿时，精氨酸酶降解减慢，故酶活性增高，有利于氨基酸的分解供能。 3同工酶的调整：在同一种属中，催化活性一样而酶蛋白的分子构造，理化性质及免疫学性质不同的一组酶称为同工 酶。同工酶在体内的生理意义主要在于适应不同组织或不同细胞器在代谢上的不同需要。因此，同工酶在体内的生理 功能是不同的。乳酸脱氢酶同工酶LDHs为四聚体，在体内共有五种分子形式，即 LDH1H4，LDH2H3M1，LDH3H2M2， LDH4H1M3和LDH5M4。心肌中以LDH1 含量最多，LDH1 对乳酸的亲和力较高，因此它的主要作用是催化乳酸转变为丙酮酸再进一步氧化分解，以供给心肌的能量。在骨骼肌中含量最多的是LDH5，LDH5 对丙酮酸的亲和力较高，因此它的主要作用是催化丙酮酸转变为乳酸，以促进糖酵解的进展。十、酶的命名与分类： 1酶的命名：主要有习惯命名法与系统命名法两种，但常用者为习惯命名法。2酶的分类：依据 1961 年国际酶学委员会IEC的分类法，将酶分为六大类： 氧化复原酶类：催化氧化复原反响；转移酶类：催化一个基团从某种化合物至另一种化合物；水解酶类：催化化合物的水解反响；裂合酶类： 催化从双键上去掉一个基团或加上一个基团至双键上；异构酶类：催化分子内基团重排；合成酶类：催化两分子 化合物的缔合反响。第四章 糖代谢一、糖类的生理功用： 氧化供能：糖类是人体最主要的供能物质，占全部供能物质供能量的 70%；与供能有关的糖类主要是葡萄糖和糖原， 前者为运输和供能形式，后者为贮存形式。 作为构造成分：糖类可与脂类形成糖脂，或与蛋白质形成糖蛋白，糖脂和糖蛋白均可参与构成生物膜、神经组织等。作为核酸类化合物的成分：核糖和脱氧核糖参与构成核苷酸，DNA，RNA 等。转变为其他物质：糖类可经代谢而转变为脂肪或氨基酸等化合物。二、糖的无氧酵解：糖的无氧酵解是指葡萄糖在无氧条件下分解生成乳酸并释放出能量的过程。其全部反响过程在胞液中进展，代谢的终 产物为乳酸，一分子葡萄糖经无氧酵解可净生成两分子ATP。糖的无氧酵解代谢过程可分为四个阶段：1. 活化己糖磷酸酯的生成：葡萄糖经磷酸化和异构反响生成1,6-双磷酸果糖(FBP)，即葡萄糖6-磷酸葡萄糖 6-磷酸果糖1,6-双磷酸果糖F-1,6-BP)。这一阶段需消耗两分子ATP，己糖激酶肝中为葡萄糖激酶和6-磷酸果糖激酶-1 是关键酶。2. 裂解磷酸丙糖的生成：一分子F-1,6-BP 裂解为两分子 3-磷酸甘油醛，包括两步反响：F-1,6-BP磷酸二羟丙酮 + 3-磷酸甘油醛 和磷酸二羟丙酮3-磷酸甘油醛。3. 放能丙酮酸的生成：3-磷酸甘油醛经脱氢、磷酸化、脱水及放能等反响生成丙酮酸，包括五步反响：3-磷酸甘油醛1,3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸。此阶段有两次底物水平磷酸 化的放能反响，共可生成 2×2=4 分子ATP。丙酮酸激酶为关键酶。 4复原乳酸的生成：利用丙酮酸承受酵解代谢过程中产生的NADH，使 NADH 重氧化为NAD+。即丙酮酸乳酸。三、糖无氧酵解的调整：主要是对三个关键酶，即己糖激酶葡萄糖激酶、6-磷酸果糖激酶-1、丙酮酸激酶进展调整。己糖激酶的变构抑制剂是G-6-P；肝中的葡萄糖激酶是调整肝细胞对葡萄糖吸取的主要因素，受长链脂酰 CoA 的反响抑制；6-磷酸果糖激酶-1 是调整糖酵解代谢途径流量的主要因素，受ATP 和柠檬酸的变构抑制，AMP、ADP、1,6-双磷酸果糖和 2,6-双磷酸果糖的变构激活；丙酮酸激酶受 1,6-双磷酸果糖的变构激活，受 ATP 的变构抑制，肝中还受到丙氨酸的变构抑制。四、糖无氧酵解的生理意义：1. 在无氧和缺氧条件下，作为糖分解供能的补充途径： 骨骼肌在猛烈运动时的相对缺氧； 从平原进入高原初期； 严峻贫血、大量失血、呼吸障碍、肺及心血管疾患所致缺氧。2. 在有氧条件下，作为某些组织细胞主要的供能途径：如表皮细胞，红细胞及视网膜等，由于无线粒体，故只能通过 无氧酵解供能。五、糖的有氧氧化：葡萄糖在有氧条件下彻底氧化分解生成C2O 和 H2O，并释放出大量能量的过程称为糖的有氧氧化。绝大多数组织细胞通过糖的有氧氧化途径获得能量。此代谢过程在细胞胞液和线粒体内进展，一分子葡萄糖彻底氧化分解可产生36/38 分子 ATP。糖的有氧氧化代谢途径可分为三个阶段：1. 葡萄糖经酵解途径生成丙酮酸：此阶段在细胞胞液中进展，与糖的无氧酵解途径一样，涉及的关键酶也一样。一分子葡萄糖分解后生成两分子丙 酮酸，两分子NADH+H+并净生成 2 分子ATP。NADH 在有氧条件下可进入线粒体产能，共可得到 2×2 或 2×3 分子 ATP。故第一阶段可净生成 6/8 分子 ATP。2. 丙酮酸氧化脱羧生成乙酰CoA：丙酮酸进入线粒体，在丙酮酸脱氢酶系的催化下氧化脱羧生成NADH+H+和乙酰 CoA。此阶段可由两分子NADH+H+产生 2×3 分子ATP