生物化学(三大物质代谢)..教学教材.ppt
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1、生物化学(三大物质代谢).一、生物大分子的结构和功能一、生物大分子的结构和功能蛋白质结构与功能蛋白质结构与功能核酸的结构与功能核酸的结构与功能酶酶二、物质代谢二、物质代谢糖代谢糖代谢脂代谢脂代谢-磷脂、胆固醇及脂蛋白磷脂、胆固醇及脂蛋白氧化磷酸化氧化磷酸化氨基酸代谢氨基酸代谢核苷酸代谢核苷酸代谢物质代谢与调节物质代谢与调节(本科需读教材本科需读教材第十五章细胞信息转导)第十五章细胞信息转导)三、遗传信息传递三、遗传信息传递DNA生物合成生物合成RNA生物合成生物合成蛋白质生物合成蛋白质生物合成基因表达调控基因表达调控四、器官和组织生物化学四、器官和组织生物化学血液生化血液生化肝的生化肝的生化第
2、一章第一章蛋白质结构与功能蛋白质结构与功能大纲要求:大纲要求:1.蛋白质对生命的重要性,蛋白质对生命的重要性,20种氨基酸的化学结构和分种氨基酸的化学结构和分类类2.蛋白质元素组成特点;多肽链基本组成单位蛋白质元素组成特点;多肽链基本组成单位-L-氨氨基酸;组成蛋白质常见的氨基酸的缩写符号基酸;组成蛋白质常见的氨基酸的缩写符号 3.肽键、多肽链一级结构和高级结构的概念肽键、多肽链一级结构和高级结构的概念4.蛋白质结构与功能的关系蛋白质结构与功能的关系5.蛋白质的重要理化性质及其与医学的关系蛋白质的重要理化性质及其与医学的关系1蛋白质的重要性与蛋白质的重要性与20种氨酸结构和分类种氨酸结构和分类
3、蛋蛋白白质质(Protein)是是生生物物体体的的基基本本组组成成成成分分,是是细胞中含量最丰富的高分子有机化合物细胞中含量最丰富的高分子有机化合物 蛋白质的功能蛋白质的功能催催化化调调节节收收缩缩和和运运动动转转运运营营养养和和储储存存防御防御支持和保护支持和保护 结构结构:分类分类:非极性非极性aa:甘、丙、缬、亮、异亮;苯丙、脯:甘、丙、缬、亮、异亮;苯丙、脯极极性性、中中性性aa:苏苏丝丝、酪酪、色色(含含苯苯环环)、半半胱、蛋(含胱、蛋(含S)、天冬酰胺、谷氨酰胺)、天冬酰胺、谷氨酰胺酸性酸性aa:天冬、谷:天冬、谷碱性碱性aa:精、赖、组:精、赖、组2.掌握蛋白质元素组成特点;多肽
4、链基本组成单位掌握蛋白质元素组成特点;多肽链基本组成单位-L-氨基酸;组成蛋白质常见的氨基酸的缩写符号氨基酸;组成蛋白质常见的氨基酸的缩写符号组成蛋白质的主要元素组成蛋白质的主要元素:碳碳(50%55%)、氢、氢(6%8%)、氧、氧(19%24%)氮氮(13%19%)。其中各种蛋白质的含氮量极为相近,平均约占。其中各种蛋白质的含氮量极为相近,平均约占16%。氨基酸缩写符号:略氨基酸缩写符号:略氨基酸的理化性质氨基酸的理化性质PI,两性解离,两性解离概念:概念:紫外吸收:紫外吸收:280nm(色、苯、酪)(色、苯、酪)颜色反应、颜色反应、“茚三酮茚三酮”570nm3.掌握肽键、多肽链一级结构和高
5、级结构的概念掌握肽键、多肽链一级结构和高级结构的概念肽肽概概念念:2个个aa之之间间以以酰酰胺胺缩缩合合,此此酰酰胺胺键键称称为为肽键。肽键。-CONHC-肽链:有方向性自肽链:有方向性自NC,链内的,链内的aa叫残基。叫残基。生生物物活活性性肽肽:10肽肽以以内内为为寡寡肽肽,MW.1万万以以内内为为多多肽,以上为蛋白质。肽,以上为蛋白质。肽类激素:谷胱甘肽、心钠素等肽类激素:谷胱甘肽、心钠素等l蛋白质一级结构及高级结构蛋白质一级结构及高级结构概念:概念:一级结构:一级结构:aa在在肽肽中中的的排排列列顺顺序序为为蛋蛋白白质质一一级级结结构构,以以肽肽键键维维系系。一一级级结结构构的的差差异
6、异是是指指,aa组组成成的的种种类类、数量及排列顺序的不同。数量及排列顺序的不同。二级结构:二级结构:蛋蛋白白质质分分子子中中某某段段肽肽链链,主主链链骨骨架架原原子子的的相相对对空空间间位位置置。即即重重复复、周周期期性性,有有规规律律的的空空间间构构象,主要包括象,主要包括螺旋、螺旋、折叠,折叠,转间与无规则卷曲。转间与无规则卷曲。两两个个或或三三个个具具有有二二级级结结构构的的肽肽段段在在空空间间上上形成的一个具有特殊功能的空间结构,称形成的一个具有特殊功能的空间结构,称Motif三级结构:三级结构:一一条条多多肽肽链链中中所所有有原原子子在在三三维维空空间间的的整整体体排排布布为为三三
7、级级结结构构,相相距距较较远远aa侧侧链链间间的的相相互互作作用用,主主要要通通过过:离离子子键键、疏疏水水键键、盐盐键键、二二硫硫键键、氢键。范德华力维系。氢键。范德华力维系。四级结构:四级结构:由由二二条条肽肽链链以以上上多多肽肽主主连连构构成成,每每条条肽肽链链具具有有独独立立的的三三级级结结构构,每每条条肽肽链链称称为为一一个个亚亚基基,各各亚亚基基间间以以非非共共价价键键维维系系,称称四四级级结结构构。单单独独亚亚基基无无生生物物学学活活性性,通通常常各各亚亚基基之之间间以以疏疏水水键键,范范德华力、氢键、离键维系。德华力、氢键、离键维系。4蛋白质结构和功能的关系蛋白质结构和功能的关
8、系(1)一级结构是空间结构的基础一级结构是空间结构的基础。故一级结。故一级结构相似的肽与蛋白质,空间构与功能相似,构相似的肽与蛋白质,空间构与功能相似,如一级结构中重要的如一级结构中重要的aa缺失或替换,导致影缺失或替换,导致影响空间构象与生理功能(分子病,响空间构象与生理功能(分子病,Hb,链链6谷谷缬,镰刀状红细胞贫血)。缬,镰刀状红细胞贫血)。(2)空间结构与功能的关系空间结构与功能的关系:空间结构的改:空间结构的改变或破坏,可使蛋白质的功能改变或消失变或破坏,可使蛋白质的功能改变或消失(核糖核酸酶),如蛋白质变性时,空间结(核糖核酸酶),如蛋白质变性时,空间结构破坏,功能构破坏,功能。
9、5蛋白质理化性质蛋白质理化性质(1)两性解离与)两性解离与PI(2)高高分分子子沉沉淀淀:蛋蛋白白质质在在溶溶液液中中析析出出的的现现象象沉淀。(盐析等)沉淀。(盐析等)(3)变变性性:因因理理化化因因素素、空空间间结结构构的的破破坏坏,理理化化性性质质改改变变,功功能能消消失失。a.可可逆逆变变性性;b.不不可可逆逆变变性。性。(4)凝凝固固:变变性性蛋蛋白白质质再再加加温温,使使其其在在强强酸酸,强碱中均不溶。强碱中均不溶。(5)呈色反应:茚三酮(蛋白质、)呈色反应:茚三酮(蛋白质、aa反应)、反应)、双缩脲反应(仅蛋白质反应)。双缩脲反应(仅蛋白质反应)。蛋白质变性是由于蛋白质变性是由于
10、A.蛋白质的一级结构的改变蛋白质的一级结构的改变B蛋白质亚基的解聚蛋白质亚基的解聚C蛋白质空间构象的破坏蛋白质空间构象的破坏D辅基的脱落辅基的脱落E蛋白质水解蛋白质水解 答案:答案:C评析评析:本题考点:蛋白质变性的概念本题考点:蛋白质变性的概念在某些理、化因素作用下,使蛋白质特定的空间构象破坏,导在某些理、化因素作用下,使蛋白质特定的空间构象破坏,导致致其理化性质改变、生物学性质改变,称为蛋白质的变性作用。其理化性质改变、生物学性质改变,称为蛋白质的变性作用。一般认为蛋白质变性主要发生二硫键和非共价键破坏,即空间构象一般认为蛋白质变性主要发生二硫键和非共价键破坏,即空间构象的破坏并不涉及一级
11、结构的改变。的破坏并不涉及一级结构的改变。下列各类氨基酸中下列各类氨基酸中不含不含必需氨基酸的是必需氨基酸的是A、碱性氨基酸、碱性氨基酸D、含硫氨基酸、含硫氨基酸B、芳香族氨基酸、芳香族氨基酸E、酸性氨基酸、酸性氨基酸C、支链氨基酸、支链氨基酸答案:答案:E评析评析:本本题题考考点点:1)必必需需氨氨基基酸酸种种类类。2)题题中中所所指指各各类类氨氨基基酸酸中中具具体体包包括括哪哪几几种氨基酸。种氨基酸。必需氨基酸包括:缬、亮、异亮、苏、赖、蛋、苯丙、色,八种。必需氨基酸包括:缬、亮、异亮、苏、赖、蛋、苯丙、色,八种。酸性氨基酸包括谷氨酸和天冬氨酸,其中不含以上八种必需氨基酸中的酸性氨基酸包括
12、谷氨酸和天冬氨酸,其中不含以上八种必需氨基酸中的任何一种。其它,如:碱性氨基酸中包括赖氨酸;芳香族氨基酸中包括任何一种。其它,如:碱性氨基酸中包括赖氨酸;芳香族氨基酸中包括苯丙氨酸和色氨酸;必需氨基酸中的蛋氨酸属含硫氨基酸;其余几种必苯丙氨酸和色氨酸;必需氨基酸中的蛋氨酸属含硫氨基酸;其余几种必需氨基酸属支链氨基酸。需氨基酸属支链氨基酸。第二章第二章核酸的结构与功能化学核酸的结构与功能化学大纲要求:大纲要求:1.核酸的细胞分布、分类及功能。核酸的细胞分布、分类及功能。2.核酸的元素组成,碱基、核苷及核酸的元素组成,碱基、核苷及核苷核苷酸酸的结构及其缩写符号。的结构及其缩写符号。DNA与与RNA
13、组成组成的异同,环化核苷酸。的异同,环化核苷酸。3.核酸的一级结构、空间结构与功能。核酸的一级结构、空间结构与功能。4.DNA的变性及其应用的变性及其应用-复性及杂交。复性及杂交。1.核酸的细胞分布、分类及功能核酸的细胞分布、分类及功能2.核核酸酸的的元元素素组组成成,碱碱基基、核核苷苷及及核核苷苷酸酸的的结结构构及及其其缩缩写写符符号号。DNA与与RNA组组成成的的异异同同,环环化核苷酸。化核苷酸。碱基:碱基:A、G、C、T、U磷酸:磷酸:P核糖:脱氧核糖、核糖核糖:脱氧核糖、核糖核苷:糖苷键核苷:糖苷键核苷酸:核苷酸:3,5磷酸二酯键磷酸二酯键DNARNA碱基碱基AGCTAGCU核糖核糖脱
14、氧核糖脱氧核糖核糖核糖磷酸磷酸P P3.一级结构,空间结构与功能一级结构,空间结构与功能DNA(1)核苷酸在多核苷酸链上的排列顺序为一级结)核苷酸在多核苷酸链上的排列顺序为一级结构。构。(2)DNA双螺旋结构,以碱基互补配对和碱基堆双螺旋结构,以碱基互补配对和碱基堆积力来维持。积力来维持。(3)高级结构:形成超螺链,核小体)高级结构:形成超螺链,核小体染色体染色体。功能功能:遗传的物质基础,遗传信息的携带者。:遗传的物质基础,遗传信息的携带者。RNA:一一条条多多核核苷苷酸酸链链,局局布布形形成成双双链链碱碱基基互补结构,进而生成双螺旋。互补结构,进而生成双螺旋。种类:种类:rRNA:由由大大
15、、小小亚亚基基组组成成,参参与与蛋蛋白白质质合合成成(真核、原核)区别。(真核、原核)区别。mRNA:5帽帽(m7GpppNm),3PolyA编编码码区区是是蛋蛋白白质质合合成成的的模模板板,三三个个碱碱基基为为一一组组构构成成1个个aa的密码。的密码。tRNA:含含稀稀有有碱碱基基、形形成成三三叶叶草草结结构构及及倒倒L型,型,3末端末端CCA-OH运输运输aa.4.核酸的变性、复性及杂交核酸的变性、复性及杂交变变性性:在在理理化化因因素素作作用用下下,DNA互互补补碱碱基基对对的的氢氢键键断断裂裂,其其双双螺螺旋旋链链解解离离为为单单链链为为DNA变性,通常以热变性为例。变性,通常以热变性
16、为例。Tm:由由加加热热使使DNA变变性性时时,其其变变性性的的紫紫外外吸吸收收值值达达到到最最大大值值50%相相对对应应温温度度为为DNA的的解解链链温温度度,即即Tm,Tm的的大大小小与与G+C含含量量及及DNA分分子子的的大大小小有有关关。变变性性DNA在在260nm的紫外光吸收增强。的紫外光吸收增强。解解链链曲曲线线:如如果果在在连连续续加加热热DNADNA的的过过程程中中以以温温度对度对A A260260值作图,所得的曲线称为解链曲线值作图,所得的曲线称为解链曲线。目目录录解链温度解链温度融解温度融解温度meltingtemperature,Tm复复性性:变变性性的的DNA,在在适适
17、当当条条件件下下,两条互补链可重新恢复双螺旋结构的现象。两条互补链可重新恢复双螺旋结构的现象。杂杂交交:不不同同来来源源的的核核酸酸变变性性后后,一一起起复复性性,核核苷苷酸酸间间以以碱碱基基互互补补配配对对,可可形形成成杂杂化化双双链链,这这一一过过程程为为杂杂交交,杂杂交交可可出出现现在在DNA之间,也可发生在之间,也可发生在RNA-DNA之间。之间。第三章第三章酶酶 大纲要求大纲要求:1.酶的基本概念、化学组成及特点与作用机理酶的基本概念、化学组成及特点与作用机理2.酶的组成、辅酶和辅基,组成辅酶的维生素,酶的组成、辅酶和辅基,组成辅酶的维生素,酶的活性中心与必需基团。酶的活性中心与必需
18、基团。3.酶反应动力学,酶抑制的类型和特点酶反应动力学,酶抑制的类型和特点4.酶的调节,酶原激活,同工酶,变构酶及酶酶的调节,酶原激活,同工酶,变构酶及酶的化学修饰概念的化学修饰概念5.5.酶的命名、分类与医学的关系(略)酶的命名、分类与医学的关系(略)1.酶的基本概念、化学组成及特点与作用机理酶的基本概念、化学组成及特点与作用机理特点特点:催化效率高;催化效率高;高度特异性;高度特异性;可调节性可调节性酶具有高度的不稳定性酶具有高度的不稳定性催化机制催化机制中间产物学说中间产物学说诱导契合学说诱导契合学说邻近效应邻近效应定向作用定向作用多元催化多元催化表面效应表面效应2.酶的组成、活性中心与
19、必需基团酶的组成、活性中心与必需基团全全酶酶:由由酶酶蛋蛋白白与与非非蛋蛋白白部部分分(辅辅基基、辅辅助助因因子)组成的结合酶。子)组成的结合酶。辅辅酶酶:一一类类化化学学稳稳定定的的小小分分子子物物质质,它它们们是是组组成成全全酶酶中中的的非非蛋蛋白白质质组组分分,辅辅酶酶与与酶酶蛋蛋白白的的结结合合疏疏松松,可可用用透透析析的的方方法法除除去去,参参与与反反应应时时参参与与蛋蛋白酶分离。白酶分离。辅辅基基:多多为为金金属属离离子子,与与酶酶蛋蛋白白结结合合紧紧密密,在在反应中不能离开酶蛋白。反应中不能离开酶蛋白。活活性性中中心心:由由酶酶分分子子及及相相关关组组分分中中的的必必需需基基团团
20、组组成成,这这些些必必需需基基团团在在空空间间位位置置上上彼彼此此接接近近组组成成特定的空间结构。特定的空间结构。3酶促动力学、抑制的类型和特点酶促动力学、抑制的类型和特点动力学动力学:(1)作用物浓度的影响)作用物浓度的影响VmaxSV=-Km+S米式常数的意义米式常数的意义Km为速度是最大反应速度一半时的为速度是最大反应速度一半时的SSKm,Km不计不计,V=VmaxSKm,分分母母的的S不不计计,反反应应速速度度V与与S成成正正比比Km反反映映酶酶与与作作用用物物的的亲亲合合力力,Km大大,亲亲合合力力小小;Km小,亲合力大。小,亲合力大。(2)酶浓度的影响:)酶浓度的影响:V与酶浓度成
21、正比。与酶浓度成正比。(3)pH的影响:最适的影响:最适pH酶活性最大时的酶活性最大时的pH。(4)温度的影响:)温度的影响:T对酶促反应有双重作用。对酶促反应有双重作用。(5)激活剂:)激活剂:(6)抑制剂:)抑制剂:抑制类型及特点抑制类型及特点:可逆抑制与不可逆抑制。:可逆抑制与不可逆抑制。(1)竞争性抑制)竞争性抑制:特点:特点:Km,Vmax不变不变(2)非竞争性抑制)非竞争性抑制:特点:特点:Km不变,不变,Vmax(3)反竞争性抑制)反竞争性抑制:特点:特点:Km,Vmax4酶酶的的调调节节,酶酶原原激激活活,同同工工酶酶,变变构构酶酶及及酶酶的的化学修饰概念化学修饰概念别构酶别构
22、酶:小小分分子子与与酶酶的的调调节节亚亚基基结结合合,使使酶酶构构象象改改变变,而而影响酶活性。影响酶活性。别构效应别构效应:用用别别构构调调节节剂剂改改变变酶酶的的构构象象使使酶酶的的活活性性增增强强或或抑抑制的方式为别构效应。制的方式为别构效应。协同效应协同效应:别别构构剂剂与与酶酶的的调调节节亚亚基基结结合合后后,引引起起酶酶分分子子其其余余亚亚基基构构象象的的变变化化,从从而而促促进进催催化化反反应应称称为为正正协协同同效效应,反之则为负协同效应。应,反之则为负协同效应。酶的共价修饰酶的共价修饰酶酶蛋蛋白白肽肽链链上上的的某某些些基基团团在在另另一一些些酶酶的的催催化化下下发发生可逆的
23、共价修饰,从而引起酶活性改变的现象。生可逆的共价修饰,从而引起酶活性改变的现象。酶原激活酶原激活酶酶原原:由由细细胞胞合合成成分分泌泌尚尚不不具具有有催催化化活活性性的的酶酶的的前体,经加工使酶原变成活性酶的过程为激活。前体,经加工使酶原变成活性酶的过程为激活。同功酶同功酶:分分子子结结构构不不同同,理理化化性性质质及及免免疫疫性性质质不不同同,但但具具有相同的催化作用。有相同的催化作用。第四章第四章糖代谢糖代谢大纲要求:大纲要求:1.糖的功能与消化吸收,血糖及其调节。糖的功能与消化吸收,血糖及其调节。2.糖酵解,糖有氧氧化的途径、关键酶、生理意糖酵解,糖有氧氧化的途径、关键酶、生理意义、与调
24、节,能量的产生义、与调节,能量的产生3.糖原合成与分解的过程、限速酶、生理意义及糖原合成与分解的过程、限速酶、生理意义及其调节。其调节。4.糖异生的概念、途径、意义及关键酶,乳酸循糖异生的概念、途径、意义及关键酶,乳酸循环。环。5.磷酸戊糖旁路的途径、意义及产物。磷酸戊糖旁路的途径、意义及产物。1糖的功能与消化吸收,血糖及其调节糖的功能与消化吸收,血糖及其调节血糖来源和去路及其调节血糖来源和去路及其调节来来源源:(1)食物;食物;(2)肝糖原分解;肝糖原分解;(3)糖异生糖异生去去路路:(1)氧氧化化供供能能;(2)合合成成糖糖原原;(3)转转为为非非糖糖物质。物质。恒定机制恒定机制:(1)肝
25、糖原;肝糖原;(2)胞内有一定的调节作用。胞内有一定的调节作用。调调节节:胰岛素、胰高血糖素、肾上腺素、糖皮质激素胰岛素、胰高血糖素、肾上腺素、糖皮质激素2酵酵解解糖糖、糖糖有有氧氧氧氧化化的的途途径径、意意义义、调调节节及及关关键酶键酶概念概念:缺缺O2时,葡萄糖分解生成乳酸的过程。时,葡萄糖分解生成乳酸的过程。部位部位:胞液。:胞液。过程过程:G6-(P)-G6(P)-F(果糖)(果糖)1,6-二二(P)果糖果糖3-(P)-甘油醛甘油醛+(P)-二羟二羟丙酮丙酮1,3-二二(P)甘油酸甘油酸烯醇式丙酮酸烯醇式丙酮酸丙酮酸丙酮酸乳酸乳酸关键酶关键酶:已糖激酶;磷酸果糖激酶已糖激酶;磷酸果糖激
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