生化热点教学专题.ppt

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1、中学生物教学与学科发展中学生物教学与学科发展热点专题热点专题（2 2）细胞细胞组织组织器官器官系统系统个体个体种群种群群落群落生态系统生态系统生物圈生物圈结构层次结构层次概念概念举例举例心肌细胞等心肌细胞等细胞细胞心肌组织等心肌组织等细胞是生物体结构和细胞是生物体结构和功能的功能的基本单位基本单位组织组织由由形态相似形态相似,结构功能相同结构功能相同的细胞的细胞联合联合在一起在一起器官器官不同的组织不同的组织按照按照一定的次一定的次序结合序结合在一起在一起心脏等心脏等能够能够共同完成一种或几种生理功共同完成一种或几种生理功能的能的多个器官按照多个器官按照一定的次序组一定的次序组合合在一起在一起

2、呼吸系统等呼吸系统等个体个体由各种由各种器官或系统协调配合器官或系统协调配合共同共同完完成复杂的生命活动成复杂的生命活动的生物的生物.单细胞单细胞生物由一个细胞构成生物体生物由一个细胞构成生物体如蚂蚁等如蚂蚁等系统系统结构层次结构层次概念概念举例举例种群种群在一定的自然区域内在一定的自然区域内，同同种生物的所有个体种生物的所有个体是一个是一个种群种群群落群落在一定的自然区域内在一定的自然区域内，所所有的种群有的种群组成一个群落组成一个群落生态生态系统系统生物群落生物群落与它的与它的无机无机环境相互作用环境相互作用而形成而形成的统一整体的统一整体蚂蚁生活的陆蚂蚁生活的陆地生态系统地生态系统生物圈

3、生物圈由由地球上所有的生物地球上所有的生物和这和这些生物生活的些生物生活的无机环境无机环境共共同组成同组成地球上只有一地球上只有一个生物圈个生物圈该区域内蚂蚁和其该区域内蚂蚁和其他所有生物的种群他所有生物的种群该区域内同种蚂该区域内同种蚂蚁的所有个体蚁的所有个体红细胞脂肪细胞肌肉细胞骨细胞神经细胞红细胞脂肪细胞肌肉细胞骨细胞神经细胞细胞的形态与功能相适应细胞的形态与功能相适应细胞是物质（结构）、能量与信息过程精巧结合的综合体细胞是物质（结构）、能量与信息过程精巧结合的综合体真核细胞（植物真核细胞（植物细胞、动物细胞、细胞、动物细胞、真菌细胞）真菌细胞）古核细胞古核细胞原核细胞原核细胞支原体（最

4、小，支原体（最小，最基本的细胞）最基本的细胞）非细胞生物非细胞生物（病毒、类病毒、（病毒、类病毒、噬菌体）噬菌体）植物植物细胞细胞与动与动物细物细胞胞液泡液泡一一.生物化学的含义生物化学的含义（Biochemistry、Biological chemistry chemistry of life physiological chemistry）生物化学即可认为是生命的化学。它是用化学的生物化学即可认为是生命的化学。它是用化学的理论与方法来研究生命现象，阐明生命现象的化学理论与方法来研究生命现象，阐明生命现象的化学本质的学科。本质的学科。二二.生物化学的研究对象生物化学的研究对象 生物化学的研究

5、对象：一切生物有机体，包括生物化学的研究对象：一切生物有机体，包括动物、植物、微生物和人体。研究它们的化学组动物、植物、微生物和人体。研究它们的化学组成及其化学变化的规律。成及其化学变化的规律。三三.生物化学的研究内容生物化学的研究内容研究内容包括四个部分：研究内容包括四个部分：1.1.构成生物有机体的物质基础，即构成生物有机体的物质基础，即静态生物化学。静态生物化学。2.2.生物物质在体内的运动规律，即生物物质在体内的运动规律，即动态生物化学或动态生物化学或新陈代谢的规律。新陈代谢的规律。3.3.生物物质的结构、功能、代谢与整个生命现象的生物物质的结构、功能、代谢与整个生命现象的关系，即关系

6、，即机能生物化学。机能生物化学。4.4.生物遗传信息生物遗传信息的传递、表达及其调控。的传递、表达及其调控。动态生物化学的发展：动态生物化学的发展：二十世纪初到二十世纪五二十世纪初到二十世纪五十年代，主要是动态生物化学飞速发展时期。十年代，主要是动态生物化学飞速发展时期。分子生物学的兴起：分子生物学的兴起：二十世纪中叶开始，生物化学二十世纪中叶开始，生物化学进入分子水平进入分子水平-生物化学与分子生物学生物化学与分子生物学 （Biochemistry&Molecular Biology）生物技术与生物工程的兴起：生物技术与生物工程的兴起：以生物化学、工程以生物化学、工程技术等学科为基础。技术等

7、学科为基础。现代生物化学的发展：现代生物化学的发展：人类基因组计人类基因组计(HGP)(HGP)、后、后基因组计划。基因组计划。四四.生物化学的发展过程生物化学的发展过程 1903190319031903年年年年,Neuberg,Neuberg,Neuberg,Neuberg 首先使用首先使用首先使用首先使用“生物化学生物化学生物化学生物化学”一词一词一词一词1944194419441944年年年年,麦克劳德麦克劳德麦克劳德麦克劳德(Macleod)(Macleod)(Macleod)(Macleod)和麦卡蒂和麦卡蒂和麦卡蒂和麦卡蒂(Mc(Mc(Mc(Mc Carty)(Carty)(Car

8、ty)(Carty)(美美美美)证明证明证明证明DNADNADNADNA是遗传物质是遗传物质是遗传物质是遗传物质.1953195319531953年年年年,Watson,Watson,Watson,Watson和和和和Crick Crick Crick Crick 提出提出提出提出DNADNADNADNA双螺旋结构模型双螺旋结构模型双螺旋结构模型双螺旋结构模型1955195519551955年年年年,Sanger(,Sanger(,Sanger(,Sanger(英英英英)确定牛胰岛素的一级结构确定牛胰岛素的一级结构确定牛胰岛素的一级结构确定牛胰岛素的一级结构1965196519651965年年

9、年年,首次人工合成结晶牛胰岛素首次人工合成结晶牛胰岛素首次人工合成结晶牛胰岛素首次人工合成结晶牛胰岛素-中国中国中国中国1973197319731973年年年年,基因重组技术建立基因重组技术建立基因重组技术建立基因重组技术建立.(.(.(.(美美美美)2000200020002000年年年年,人类基因组人类基因组人类基因组人类基因组计划完成计划完成计划完成计划完成1953.Watson&Crick Right handed B-form DNA Double helix Model DNADNA的二级结构的二级结构使用使用教材教材与与参考书目参考书目v生物化学教程（第一版）生物化学教程（第一版

10、）王镜岩等主编，北京，高等教育出版社王镜岩等主编，北京，高等教育出版社 2008.6v生物化学原理（第一版）生物化学原理（第一版）v张楚富主编张楚富主编 高等教育出版社出版高等教育出版社出版,2003,9 生物化学（第四版）生物化学（第四版）吴梧桐主编吴梧桐主编.人民卫生出版社出版，人民卫生出版社出版，2003v生物化学原理生物化学原理 杨荣武主编，高等教育出版社，杨荣武主编，高等教育出版社，2006.10v基础生物化学实验基础生物化学实验魏群主编，高等教育出版社，魏群主编，高等教育出版社，2009.7vBiochemistry:An introduction (Second Edition)

11、Trudy Mcke (影印版影印版)科学出版社科学出版社 2000v (影印及翻译版影印及翻译版)科学出版社科学出版社 2000 v 生物化学与分子生物学原理生物化学与分子生物学原理 王联结科学出版社，王联结科学出版社，2003。生物体的化学组成生物体的化学组成v自然界自然界所有的所有的生命物生命物体都由体都由三类物三类物质组成质组成水、无水、无机离子机离子和生物和生物分子分子生命物质特征及生物化学反应类型生命物质特征及生物化学反应类型氨基酸的种类与结构除除甘甘氨氨酸酸和和脯脯氨氨酸酸外外，其其他他均均具具有有如如下下结结构构通通式式。各各种种氨氨基基酸酸的的区区别别在在于于侧侧链链R R基

12、基的的不不同同。从从蛋蛋白白质质中中分分离出来的所有氨基酸（除甘氨酸外）都是离出来的所有氨基酸（除甘氨酸外）都是L-L-型的。型的。-氨基酸氨基酸可变部分可变部分不变部分不变部分 甘氨酸甘氨酸（Gly G）脯氨酸脯氨酸 （Pro P）肌红蛋白肌红蛋白血红蛋白血红蛋白血红素辅基血红素辅基Right handed B-form DNA Double helix Model 每一单链具有每一单链具有 5 3 5 3极性极性 两条单链间两条单链间按按 A-T A-T、C-GC-G配对，配对，以氢键连接以氢键连接 两条单链，极性两条单链，极性 相反，反向平行相反，反向平行 以中心为轴以中心为轴，向向 右

13、右 盘盘 旋旋 (B-form)B-form)双螺旋双螺旋 中存在中存在 大沟、小大沟、小 沟沟DNADNA双螺旋结构的要点双螺旋结构的要点氨基酸臂氨基酸臂：7对碱基，对碱基，3末末端端CCA-OH与氨基酸通过与氨基酸通过酯键相连，起转运氨基酸酯键相连，起转运氨基酸的作用的作用二氢尿嘧啶环二氢尿嘧啶环：8-12个个Nt，因含稀有碱基二氢尿嘧因含稀有碱基二氢尿嘧啶而得名。啶而得名。反密码环反密码环：7个个Nt，读取读取和识别和识别mRNA的三联体密的三联体密码码TC 环环：7个个Nt，因含因含T、（假尿嘧啶）、假尿嘧啶）、C得名得名额外环额外环：3-18个个Nt，位于位于反密码环和反密码环和TC

14、 环之间环之间tRNA的的二二级级结结构构 酶（酶（prot.)具有特殊的三维空间结构具有特殊的三维空间结构酶的活性中心酶的活性中心 酶的活性中心的形状与底酶的活性中心的形状与底物分子的形状具有物分子的形状具有 特殊的匹特殊的匹配合作关系配合作关系底物底物结合部位结合部位催化部位催化部位（诱导契合学说）（诱导契合学说）酶的催化作用机理酶的催化作用机理酶能降低化学反应的活化能！酶能降低化学反应的活化能！非酶促反应的非酶促反应的 活化能活化能酶促反应的酶促反应的 活化能活化能底物分子变为可反应的分子所需要的能量称为底物分子变为可反应的分子所需要的能量称为活化能活化能酶是活细胞产生的具有催化作用的有

15、机物酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物,其中绝大多数其中绝大多数其中绝大多数其中绝大多数酶是蛋白质酶是蛋白质酶是蛋白质酶是蛋白质,少数酶是少数酶是少数酶是少数酶是RNA.RNA.从其他放能反从其他放能反应中吸收能量应中吸收能量放出能量用放出能量用于需能反应于需能反应ATP细胞能量的通货！细胞能量的通货！腺嘌呤核苷三磷酸腺嘌呤核苷三磷酸 （腺苷三磷酸、三磷酸腺苷）（腺苷三磷酸、三磷酸腺苷）ATP+H2O ADP+Pi ATP+H2O ADP+Pi G=-30.5 KJ/molG=-30.5 KJ/molAMPADPATP腺

16、苷腺苷腺嘌呤核糖三个磷酸磷酸酐键 氧化还原反应氧化还原反应细胞内的能量流细胞内的能量流 CO2 H2O 能量能量（CHCH2 2O O）+O+O2 2 还原还原氧化氧化 C6H12O6 6O2 6CO2 6H2O 能量能量 还原还原氧化氧化呼吸作用呼吸作用光合作用光合作用(ATP)线粒体呼吸链线粒体呼吸链 线线粒粒体体基基质质是是呼呼吸吸底底物物氧氧化化的的场场所所，底底物物在在这这里里氧氧化化所所产产生生的的NADHNADH和和FADHFADH2 2将将质质子子和和电电子子转转移移到到内内膜膜的的载载体体上上，经经过过一一系系列列氢氢载载体体和和电电子子载载体体的的传传递递，最最后后传传递递

17、给给O O2 2生生成成H H2 2O O。这这种种由由载载体体组组成成的的电电子子传传递递系系统统称称电电子子传传递递链链（eclctron eclctron transfer transfer chain),chain),因因为为其其功功能能和和呼呼吸吸作作用用直直接接相相关关，亦亦称称为为呼吸链呼吸链。H2O的生成的生成 代代谢谢物物在在脱脱氢氢酶酶催催化化下下脱脱下下的的氢氢由由相相应应的的氢氢载载体体（NADNAD+、NADPNADP+、FADFAD、FMNFMN等等）所所接接受受，再再通通过过一系列递氢体或递电子体传递给氧而生成一系列递氢体或递电子体传递给氧而生成H H2 2O O

18、。CH3CH2OHCH3CHONAD+NADH+H+乙醇脱氢酶乙醇脱氢酶例：例：12 O2NAD+电子传递链电子传递链 H2O2eO=2H+线粒体内的两条重要呼吸链线粒体内的两条重要呼吸链（分类：分类：NADH NADH 呼吸链和呼吸链和 FADH FADH2 2 呼吸链呼吸链)18/92提出化学提出化学渗透学说渗透学说而在而在19781978年获诺贝年获诺贝尔化学奖尔化学奖的的Peter D Peter D MitchellMitchell化学渗透假说示意图化学渗透假说示意图2H+2H+2H+2H+NADH+H+2H+2H+2H+ADP+PiATP高高质质子子浓浓度度H2O2e-+_ _ _

19、 _ _ _ _ _ _ _质子流质子流线粒体内膜线粒体内膜磷酸化磷酸化 氧化氧化 物质代谢总观物质代谢总观糖代谢总图糖代谢总图戊糖磷戊糖磷戊糖磷戊糖磷酸途径酸途径酸途径酸途径储存性糖类储存性糖类（糖原、淀粉等）（糖原、淀粉等）葡糖葡糖-6-磷酸磷酸甘露糖甘露糖葡萄糖葡萄糖果糖果糖磷酸丙糖磷酸丙糖丙酮酸丙酮酸乳酸、乙醇乳酸、乙醇乙酰辅酶乙酰辅酶AATPCO2+H2O三羧酸循环三羧酸循环三羧酸循环三羧酸循环乙醛酸循环乙醛酸循环乙醛酸循环乙醛酸循环戊糖磷酸戊糖磷酸核糖核糖CO2+H2O各种脂类各种脂类其他生糖物质其他生糖物质生糖氨基酸生糖氨基酸酵解酵解酵解酵解发酵发酵发酵发酵糖异生糖异生糖异生糖异

20、生血糖来源与去路：血糖来源与去路：淀粉淀粉 是植物中养分的储存形式是植物中养分的储存形式淀粉颗粒淀粉颗粒 糖原糖原动物动物体内体内葡萄葡萄糖的糖的储存储存形式形式-1,6-糖苷键糖苷键-1,4-糖苷键糖苷键 纤维素纤维素 作为植物的骨架作为植物的骨架-1,4-糖苷键糖苷键小肠中各种糖类水解酶的作用线形寡糖线形寡糖 葡萄糖葡萄糖肠粘膜上皮细胞刷状缘肠粘膜上皮细胞刷状缘-葡萄糖苷酶葡萄糖苷酶蔗蔗 糖糖 葡萄糖葡萄糖+果糖果糖肠粘膜上皮细胞刷状缘肠粘膜上皮细胞刷状缘 蔗蔗 糖糖 酶酶麦芽糖麦芽糖 2 葡萄糖葡萄糖肠粘膜上皮细胞刷状缘肠粘膜上皮细胞刷状缘 麦麦 芽芽 糖糖 酶酶乳乳 糖糖 葡萄糖葡萄糖

21、+半乳糖半乳糖肠粘膜上皮细胞刷状缘肠粘膜上皮细胞刷状缘 乳乳 糖糖 酶酶 异麦芽糖异麦芽糖 -极限糊精极限糊精葡萄糖葡萄糖 肠粘膜上皮细胞刷状缘肠粘膜上皮细胞刷状缘 淀粉淀粉 麦芽糖麦芽糖+麦芽寡糖麦芽寡糖(65%)+异麦芽糖异麦芽糖+-极限糊精极限糊精(35%)胰淀粉酶胰淀粉酶糊精酶糊精酶、脱支酶脱支酶当当160mg%人体糖代谢概况人体糖代谢概况血血 糖糖（80120mg%）（3.96.1 mmol/L）氧化氧化分解分解合成合成转化转化脂肪、氨脂肪、氨基酸等基酸等糖原（肝、糖原（肝、肌肉等）肌肉等）无氧氧化：乳无氧氧化：乳酸、酒精等酸、酒精等有氧氧化：有氧氧化：CO2、H2O、大量能量大量能

22、量去去路路来来源源食物中食物中的淀粉的淀粉肝糖原肝糖原非糖物质：甘非糖物质：甘油、乳酸、生油、乳酸、生糖氨基酸糖氨基酸消化消化吸收吸收分分解解糖糖异异生生糖尿糖尿排泄排泄糖酵解糖酵解 肌肉中存在与酵母发酵十分相似的不需氧的肌肉中存在与酵母发酵十分相似的不需氧的 分解葡萄糖并产生能量的过程，分解葡萄糖并产生能量的过程，糖的共同分解途径糖的共同分解途径 酵解酵解（glycolysisglycolysis)是多种是多种酶酶将将葡萄糖葡萄糖降解成降解成丙酮酸丙酮酸并伴随着生成并伴随着生成ATPATP的反应序列。它是三羧酸循环和氧化磷酸的反应序列。它是三羧酸循环和氧化磷酸化的前奏。化的前奏。葡萄糖酵解的

23、总反应式：葡萄糖酵解的总反应式：Glc+2Pi+2ADP+2NAD+2丙酮酸丙酮酸+2ATP+2NADH+2H+2H2O场所场所:细胞质中 氧气氧气:不需要糖酵解过程中1010个酶已糖激酶已糖激酶磷酸已糖异构酶磷酸已糖异构酶磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1-1醛缩酶醛缩酶磷酸丙糖异构酶磷酸丙糖异构酶3-3-磷酸甘油醛脱氢酶磷酸甘油醛脱氢酶3-3-磷酸甘油酸激酶磷酸甘油酸激酶磷酸甘油酸变位酶磷酸甘油酸变位酶烯醇化酶烯醇化酶丙酮酸激酶丙酮酸激酶糖原磷酸化酶糖原磷酸化酶*磷酸葡萄糖变位酶磷酸葡萄糖变位酶*注注:磷酸化酶、磷酸葡萄糖变位酶在糖原分解中存在。磷酸化酶、磷酸葡萄糖变位酶在糖原分解中存在。F-6

24、-P F-1,6-2P ATP ADP PFK-1磷蛋白磷酸酶磷蛋白磷酸酶 Pi PKA ATP ADP Pi 胰高血糖素胰高血糖素 ATP cAMP 活化活化 F-2,6-2P +/+AMP +柠檬酸柠檬酸 AMP+柠檬酸柠檬酸 PFK-2（有活性）（有活性）FBP-2（无活性）（无活性）磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-2 PFK-2（无活性）（无活性）FBP-2（有活性）（有活性）PP果糖双磷酸酶果糖双磷酸酶-2 糖的有氧氧化与糖的有氧氧化与糖酵解：糖酵解：细胞细胞胞浆胞浆线粒体线粒体葡萄糖葡萄糖丙酮酸丙酮酸乳酸乳酸CO2+H2O+ATP(糖的有氧氧化糖的有氧氧化）丙酮酸丙酮酸呼吸链呼吸链有O2

25、穿梭NADH糖酵解糖酵解 葡萄糖葡萄糖有氧氧化有氧氧化全过程全过程 第一阶段：第一阶段：丙酮酸的生成丙酮酸的生成（酵解）酵解）第二阶段：丙酮酸的氧化脱羧第二阶段：丙酮酸的氧化脱羧 第三阶段：三羧酸循环第三阶段：三羧酸循环 G（Gn）第四阶段：氧化磷酸化第四阶段：氧化磷酸化 丙酮酸丙酮酸 乙酰乙酰CoA CO2 NADH+H+FADH2H2O O ATP ADP TAC循环循环 胞液胞液 线粒体线粒体 丙酮酸丙酮酸线粒体线粒体柠檬酸循环柠檬酸循环 （三羧酸循环、三羧酸循环、KrebsKrebs循环循环）柠檬酸循环全貌柠檬酸循环全貌草酰乙酸草酰乙酸CH2COSoA(乙酰辅酶乙酰辅酶A)苹果酸苹果酸

26、琥珀酸琥珀酸琥珀酰琥珀酰CoA-酮戊二酸酮戊二酸异柠檬酸异柠檬酸柠檬酸柠檬酸CO22HCO22HGTP延胡索酸延胡索酸2H2HH糖糖的的异异生生即即形形成成“新新”糖糖的的意意思思，糖糖异异生生作作用用(gluconeogenesis)是指从非糖物质合成葡萄糖的过程是指从非糖物质合成葡萄糖的过程 葡糖异生作用葡糖异生作用糖异生作用糖异生作用糖异生作用糖异生作用 是指由非糖物质，如是指由非糖物质，如是指由非糖物质，如是指由非糖物质，如甘油甘油甘油甘油，乳酸乳酸乳酸乳酸和各种和各种和各种和各种生糖氨生糖氨生糖氨生糖氨基酸基酸基酸基酸等经过系列反应转化生成等经过系列反应转化生成等经过系列反应转化生成

27、等经过系列反应转化生成葡萄糖或糖原葡萄糖或糖原葡萄糖或糖原葡萄糖或糖原的过程。的过程。的过程。的过程。糖异生作用部位糖异生作用部位糖异生作用部位糖异生作用部位 主要为肝，部分在肾中进行。此外主要为肝，部分在肾中进行。此外主要为肝，部分在肾中进行。此外主要为肝，部分在肾中进行。此外大脑、大脑、骨骼肌或心肌也进行极少量的糖异生作用。骨骼肌或心肌也进行极少量的糖异生作用。总反应方程式总反应方程式总反应方程式总反应方程式 ：2 +4ATP+2GTP+2NADH+2H+6H2O +2NAD +4ADP+2GDP+6Pi 葡萄糖葡萄糖丙酮酸丙酮酸+糖原糖原分解与分解与糖原糖原合成合成 糖糖 原原 去分支酶

28、去分支酶 分支酶分支酶 转转移移酶酶 糖糖原原合合成成酶酶(关键酶)糖原糖原 （关键酶关键酶）磷酸化酶磷酸化酶 UDPG UDPG 焦磷酸化酶焦磷酸化酶 糖原糖原 分解分解 合成合成 G 1P 变位酶变位酶 G 6P H2O ADP (肝)葡萄糖葡萄糖-6-6-磷酸酶磷酸酶 葡萄糖激酶葡萄糖激酶（肝）Pi ATP 葡葡 萄萄 糖糖 注：（骨骨骼骼肌肌C C内内缺缺乏乏此此酶酶，故故肌肌糖糖原原只只能能分分解解为为G-6-PG-6-P，经经糖糖酵酵解解生生成成乳酸，由乳酸，由乳酸循环乳酸循环运输到肝脏，再经运输到肝脏，再经糖异生糖异生转变成葡萄糖或肝糖原。转变成葡萄糖或肝糖原。）甘甘油油三三酯酯

29、的的消消化化与与吸吸收收 脂类代谢脂类代谢脂质的消化、吸收、转运和储存脂质的消化、吸收、转运和储存脂脂肪肪酸酸的的 氧氧化化 乙酰乙酰CoACoAFAD FADH2 NAD+NADHRCH2CH2CO-SCoA脂酰脂酰CoA CoA 脱氢酶脱氢酶脂酰脂酰CoACoA-烯脂酰烯脂酰CoA CoA 水化酶水化酶-羟脂酰羟脂酰CoA CoA 脱氢酶脱氢酶-酮酯酰酮酯酰CoA CoA 硫解酶硫解酶RCHOHCH2COScoARCOCH2CO-SCoA RCH=CH-CO-SCoA +CH3COSCoAR-COScoAH H2 2O O CoASHTCATCA 乙酰CoA 乙酰CoA 乙酰乙酰CoACo

30、AATPATPH H2 20 0呼吸链H H2 20 0呼吸链 乙酰CoA 乙酰CoA 乙酰CoA 乙酰CoA脂肪酸生物合成的反应历程 CH3CO-CE-烯丁酰烯丁酰ACPACPCH3COCH2C0-SACP 丁酰丁酰ACPACPCH3CH(OH)CH2C0-SACP CH3CH=CH2C0-SACP CH3CH2CH2C0-SACP-酮丁酰酮丁酰ACPACP-羟丁酰羟丁酰ACPACPCH3COCoACH3COACPHOOCCH3COACPHOOCCH3COCoACH3COCoACO2+ACPC2C2C2C2C2C2NADPHNAD P+NADP+NADPHH H2 2O O CH3(CH2)

31、14C0-SACP+CO2ACP缩合还原脱水再还原软脂酸软脂酸7 7硫解硫解蛋白质代谢蛋白质代谢氨基酸氨基酸代谢库代谢库食物蛋白质食物蛋白质消化吸收消化吸收 组织组织蛋白质蛋白质分解分解 体内合成氨基酸体内合成氨基酸(非必需氨基酸非必需氨基酸)氨基酸代谢概况氨基酸代谢概况-酮酸酮酸 脱氨基作用脱氨基作用 酮酮 体体氧化供能氧化供能糖糖胺胺 类类脱羧基作用脱羧基作用氨氨 尿素尿素代谢转变代谢转变其它含氮化合物其它含氮化合物(嘌呤、嘧啶等嘌呤、嘧啶等)合成合成 鸟鸟氨氨酸酸循循环环2ADP+PiCO2+NH3+H2O氨基甲酰磷酸氨基甲酰磷酸2ATPN-乙酰谷氨酸乙酰谷氨酸Pi鸟氨酸鸟氨酸瓜氨酸瓜氨

32、酸精氨酸精氨酸延胡索酸延胡索酸氨基酸氨基酸草酰乙酸草酰乙酸苹果酸苹果酸-酮戊酮戊 二酸二酸谷氨酸谷氨酸-酮酸酮酸精氨酸代精氨酸代 琥珀酸琥珀酸瓜氨酸瓜氨酸天冬氨酸天冬氨酸ATPAMP+PPi鸟氨酸鸟氨酸尿素尿素线粒体线粒体胞胞 液液Asn Gly葡萄糖葡萄糖G-6-P磷酸戊糖通路磷酸戊糖通路3-p-甘油酸甘油酸SerCysPEP5-P-核糖核糖PRPPHis 4-P-赤藓糖赤藓糖莽草酸莽草酸 分枝酸分枝酸预苯酸预苯酸TrpPheTyr丙酮酸丙酮酸Ala-酮异戊酸酮异戊酸ValLeu草酰乙酸草酰乙酸AspL-天冬氨酰天冬氨酰-半醛半醛LysL-高丝氨酸高丝氨酸-酮戊二酸酮戊二酸 GluGlnPr

33、oArgMetThrIle丙酮酸丙酮酸2020种种氨氨基基酸酸合合成成简简图图乙酰辅酶乙酰辅酶A丙酮酸丙酮酸4-P-赤藓糖赤藓糖分枝酸分枝酸核苷酸代谢核苷酸代谢核苷酸及其衍生物与物质代谢间的联系核苷酸及其衍生物与物质代谢间的联系新陈代谢的组织分工新陈代谢的组织分工1 1、肝脏中的糖代谢、肝脏中的糖代谢2 2、肝脏中的氨基酸代谢、肝脏中的氨基酸代谢3 3、肝脏中的脂肪代谢、肝脏中的脂肪代谢4 4、脂肪的储存与动员、脂肪的储存与动员5 5、肌肉使用、肌肉使用ATPATP做功（做功（1 1）6 6、脑利用、脑利用ATPATP产生神经冲动产生神经冲动代谢调节代谢调节与与信号转导信号转导一、细胞水平调节

34、一、细胞水平调节 （一）酶的区域化分布（一）酶的区域化分布（二）膜结构对代谢的调节作用（二）膜结构对代谢的调节作用二、神经二、神经激素水平的调节激素水平的调节YYYY血血管管信息物质信息物质Y受体受体分泌分泌 细胞细胞靶细胞靶细胞靶细胞靶细胞刺激刺激代谢调节代谢调节中化学信号通讯中化学信号通讯第一信使第一信使第二信使第二信使细胞膜细胞膜（一）酶活性的调节（一）酶活性的调节1.酶的别构调节酶的别构调节cAMP激活激活蛋白激酶蛋白激酶4cAMP*cAMP-蛋白激酶的别构激活蛋白激酶的别构激活 ：催化亚基催化亚基 ：调节亚基调节亚基CCRRRCC RcAMPcAMPcAMPcAMPcAMP的发现及的

35、发现及第二信使学说第二信使学说 cAMP是第一个被发现的是第一个被发现的第二信使第二信使萨瑟兰（萨瑟兰（Earl W.Sutherland,Jr）1915.11.9 1974.3.9 1971年获诺贝尔生理学和医学奖年获诺贝尔生理学和医学奖cAMPATPACPPiAMPPDEH2O磷酸二酯酶磷酸二酯酶(phosphodiesterase,PDE)腺苷酸环化酶腺苷酸环化酶(adenylate cyclase,AC)RHACGDPGTP腺苷酸环化酶腺苷酸环化酶ACATPcAMPcAMPcAMP的生成调节的生成调节G G蛋白蛋白(guanylate binding protein)2.酶的共价修饰与

36、级联放大酶的共价修饰与级联放大可逆的蛋白质磷酸化可逆的蛋白质磷酸化：酶的磷酸化与脱磷酸化酶的磷酸化与脱磷酸化-OHThrSerTyr酶蛋白酶蛋白H2OPi 蛋白磷酸酶蛋白磷酸酶 ATPADP蛋白激酶蛋白激酶ThrSerTyr-O-PO32-磷酸化的磷酸化的酶蛋白酶蛋白磷酸化酶磷酸化酶的的共价修饰调节共价修饰调节GsACATPcAMPCCRRCC 蛋蛋 白白 磷磷 酸酸 化化RR 2cAMP2cAMPCREBNPi Pi Pi 转录活化域转录活化域DNA结合域结合域细胞膜细胞膜核核 膜膜酶酶 与与 疾病疾病 Enzyme Enzyme and and DiseaseDisease 人体细胞内的绝

37、大多数生理活动过程，都是建立在人体细胞内的绝大多数生理活动过程，都是建立在一系列相互联系的级联生化反应基础之上的。而在这一系列相互联系的级联生化反应基础之上的。而在这些级联的生化反应中，其每一步几乎都是在特定的酶些级联的生化反应中，其每一步几乎都是在特定的酶或酶系的催化下实现和完成的。因此，酶是实现机体或酶系的催化下实现和完成的。因此，酶是实现机体细胞内各种生命活动过程最为直接、极其关键的重要细胞内各种生命活动过程最为直接、极其关键的重要因素之一因素之一.参与生物体系反应催化的任何一种酶的缺陷，参与生物体系反应催化的任何一种酶的缺陷，都可能造成代谢反应中某些底物的堆积或产物的缺都可能造成代谢反

38、应中某些底物的堆积或产物的缺乏；或者改变正常的代谢途径和反应方向，最终导乏；或者改变正常的代谢途径和反应方向，最终导致机体生理代谢机能的紊乱。致机体生理代谢机能的紊乱。遗传性代谢疾病产生的最基本机制是遗传性代谢疾病产生的最基本机制是:“基因突变基因突变基因缺陷基因缺陷酶缺陷酶缺陷代谢机能紊乱代谢机能紊乱”参与生物体系反应催化的任何一种参与生物体系反应催化的任何一种酶酶的缺陷，都的缺陷，都可能造成可能造成:酶酶缺陷可造成代谢底物缺乏缺陷可造成代谢底物缺乏 酶酶缺陷可导致代谢底（产）物堆积缺陷可导致代谢底（产）物堆积 酶酶缺陷可导致代谢终产物缺乏缺陷可导致代谢终产物缺乏 酶酶缺失可导致代谢反馈调节

39、失常缺失可导致代谢反馈调节失常糖代谢：糖代谢：磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径:6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 转变为转变为6-磷酸葡萄糖酸内酯磷酸葡萄糖酸内酯NADPH+H+6-6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖glucose 6-phosphateglucose 6-phosphate6-6-磷酸葡萄糖酸内酯磷酸葡萄糖酸内酯6-phosphoglucono-lactone6-phosphoglucono-lactone葡萄糖葡萄糖-6-6-磷酸脱氢酶磷酸脱氢酶glucose 6-phosphate glucose 6-phosphate dehydrogenase(dehydrogenase(G6PDG6PD)限

40、速酶，对限速酶，对NADP+有高有高度特异性度特异性NADP+NADPHNADPH作为供氢体，参与体内的多种代谢反应，作为供氢体，参与体内的多种代谢反应，其之一是维持谷胱甘肽的还原状态。还原型谷其之一是维持谷胱甘肽的还原状态。还原型谷胱甘肽可以将机体在生物氧化过程中产生的胱甘肽可以将机体在生物氧化过程中产生的H H2 2O O2 2还原为还原为H H2 2O O，避免了组织、细胞的氧化性损，避免了组织、细胞的氧化性损伤。伤。NADPH作为作为羟化酶羟化酶的辅酶：的辅酶：羟化反应：羟化反应：(1)(1)与某些生物合成与某些生物合成(胆固醇、胆汁酸、类固醇激胆固醇、胆汁酸、类固醇激素等素等)有关；

41、有关；(2)(2)与肝脏的生物转化与肝脏的生物转化(激素、药物、毒物的生物激素、药物、毒物的生物转化转化)有关。有关。RH+NADPH+H+ROH+NADP+H2O 羟化酶羟化酶 葡糖葡糖-6-磷酸脱氢酶磷酸脱氢酶缺乏症缺乏症 （glucose-6-phosphate dehydrogenase deficiency，G6PD deficiency）G6PDG6PD缺乏症缺乏症为为X X连锁不完全显性遗传病。临床上主要表连锁不完全显性遗传病。临床上主要表现为一组溶血性疾病，包括：现为一组溶血性疾病，包括：“蚕豆病蚕豆病”、药物性溶药物性溶血血、新生儿黄疸新生儿黄疸、某些、某些感染性溶血感染性溶

42、血和慢性和慢性非球形细胞非球形细胞溶血性贫血溶血性贫血。在我国平均发病率为。在我国平均发病率为7.03%7.03%，多数，多数G6PDG6PD酶酶缺乏缺乏者没有临床症状，但在诱因作用下发病。者没有临床症状，但在诱因作用下发病。正常红细胞内的糖代谢以无氧酵解为主，有少量的糖正常红细胞内的糖代谢以无氧酵解为主，有少量的糖代谢通过代谢通过磷酸戊糖旁路磷酸戊糖旁路。G6PDG6PD酶酶是磷酸戊糖旁路代谢是磷酸戊糖旁路代谢途径中的第一个酶，也是一个限速酶。它催化葡萄糖途径中的第一个酶，也是一个限速酶。它催化葡萄糖-6-6-磷酸生成磷酸生成6 6磷酸葡萄糖酸内酯磷酸葡萄糖酸内酯,同时生成还原型尼克同时生成

43、还原型尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NADPHNADPH）。）。1、糖代谢遗传性酶缺陷病、糖代谢遗传性酶缺陷病 G6PD酶酶缺乏症的发病机制缺乏症的发病机制葡萄糖葡萄糖-6-6-磷酸脱氢酶磷酸脱氢酶缺乏症缺乏症患者由于患者由于G6PDG6PD酶酶的活性的活性降低或缺失，红细胞内葡萄糖通过磷酸戊糖旁路的代降低或缺失，红细胞内葡萄糖通过磷酸戊糖旁路的代谢障碍，不能产生足够的谢障碍，不能产生足够的NADPHNADPH，影响，影响GSHGSH的生成，导的生成，导致致H H2 2O O2 2堆积，致使红细胞膜遭受氧化性损伤；同时堆积，致使红细胞膜遭受氧化性损伤；同时H H2 2O

44、O2 2等过氧化物含量增加，使血红蛋白等过氧化物含量增加，使血红蛋白链第链第9393位半位半胱氨酸的巯基氧化，使血红蛋白的胱氨酸的巯基氧化，使血红蛋白的4 4条肽链解开，血条肽链解开，血红蛋白变性成为红蛋白变性成为HeinzHeinz小体小体，含有，含有HeinzHeinz小体小体的红细胞的红细胞变形性较低，不易通过脾或肝窦而被阻留破坏，最终变形性较低，不易通过脾或肝窦而被阻留破坏，最终引起血管内和血管外引起血管内和血管外溶血溶血。磷酸戊糖途径与磷酸戊糖途径与溶血性贫血溶血性贫血:一些具有氧化作用的外源性物一些具有氧化作用的外源性物质如蚕豆、抗疟药、磺胺药等质如蚕豆、抗疟药、磺胺药等NADPH

45、+HNADPH+H+NADPNADP+2GSH2GSHGSSHGSSH磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径G6PDG6PD缺乏缺乏GSSHGSSH溶血溶血红细胞红细胞蚕豆病:蚕豆病的蚕豆病的症状症状是：是：吃蚕豆几小时或吃蚕豆几小时或1 12 2天后，突天后，突然感到精神疲倦、头晕、恶心、畏寒发热、全身酸痛、然感到精神疲倦、头晕、恶心、畏寒发热、全身酸痛、萎靡不振，并伴有黄疸、肝脾肿大、呼吸困难、肾功萎靡不振，并伴有黄疸、肝脾肿大、呼吸困难、肾功能衰竭，甚至死亡。能衰竭，甚至死亡。俗称蚕豆黄俗称蚕豆黄 机理机理:蚕豆中有蚕豆中有3 3种物质：裂解素、锁未尔和多巴种物质：裂解素、锁未尔和多巴胺。前两种使谷胱

46、甘肽氧化，后一种能激发红细胞的胺。前两种使谷胱甘肽氧化，后一种能激发红细胞的自身破坏，遗传性自身破坏，遗传性D6PDD6PD缺乏者（不能产生缺乏者（不能产生NADPHNADPH），），可使红细胞大量溶解而发生蚕豆病。可使红细胞大量溶解而发生蚕豆病。血像检查血像检查:红细胞明显减少，黄疸指数明显升高。红细胞明显减少，黄疸指数明显升高。人体内人体内苯丙氨酸苯丙氨酸、酪氨酸酪氨酸正常代谢途径为：正常代谢途径为：苯丙氨酸苯丙氨酸 +O2酪氨酸酪氨酸 +H2O苯丙氨酸羟化酶苯丙氨酸羟化酶四氢生物蝶呤四氢生物蝶呤二氢生物蝶呤二氢生物蝶呤NADPH+H+NADP+尿黑酸氧化酶尿黑酸氧化酶2.氨基酸代谢酶缺陷

47、病氨基酸代谢酶缺陷病 苯丙氨酸苯丙氨酸代谢途径关系到三种遗传病代谢途径关系到三种遗传病多巴多巴苯丙氨酸代谢缺陷三种遗传病：苯丙氨酸代谢缺陷三种遗传病：呆的呆的、黑的黑的、白的白的“呆的呆的”是指苯丙酮尿症是指苯丙酮尿症（phenylketonuria，PKU），苯丙氨酸羟化酶苯丙氨酸羟化酶缺乏，缺乏，患者蛋白质代谢患者蛋白质代谢过程产生的苯丙酮积累于神经系统而造成痴呆。过程产生的苯丙酮积累于神经系统而造成痴呆。“黑的黑的”是指黑尿病、是指黑尿病、尿黑酸症尿黑酸症（alkaptonuria）尿黑酸氧化酶尿黑酸氧化酶缺乏，缺乏，患者排出的尿置放空气间一段患者排出的尿置放空气间一段时间会变成黑色。时

48、间会变成黑色。“白的白的”是指白化病是指白化病（albinism），酪氨酸酶酪氨酸酶缺缺乏，患者皮肤、毛发、眼睛虹膜都因缺乏黑色素而乏，患者皮肤、毛发、眼睛虹膜都因缺乏黑色素而呈现白色。呈现白色。可由嘌呤碱与可由嘌呤碱与5-PRPP合成核苷酸（补救合成途径）：合成核苷酸（补救合成途径）：w次黄嘌呤鸟嘌呤磷酸核糖转移酶（次黄嘌呤鸟嘌呤磷酸核糖转移酶（HGPRT）是体内嘌呤是体内嘌呤核苷酸补救合成途径的关键酶，可能核苷酸补救合成途径的关键酶，可能因为体内如脾、脑、骨髓等重要组织器官不能从头合成嘌呤核苷酸，而主要通过补救途径来合成嘌呤核苷酸。wHGPRT缺陷缺陷使嘌呤核苷酸代谢紊乱，其结果是使嘌呤核

49、苷酸代谢紊乱，其结果是尿酸尿酸在体内在体内堆积，可导致肾结石和痛风症，以及严重神经病症状。堆积，可导致肾结石和痛风症，以及严重神经病症状。核酸代谢中：核酸代谢中：3、核酸代谢缺陷核酸代谢缺陷病病（1 1）次黄嘌呤鸟嘌呤磷酸核糖转移酶次黄嘌呤鸟嘌呤磷酸核糖转移酶缺陷症缺陷症19641964年，年，LeschLesch和和NyhanNyhan曾描述了这样一种病例：患儿发作性地用牙齿曾描述了这样一种病例：患儿发作性地用牙齿咬伤自己的指尖和口唇，或将自己的脚插入车轮的辐条之间，患儿的咬伤自己的指尖和口唇，或将自己的脚插入车轮的辐条之间，患儿的知觉是正常的，一边由于疼痛而悲叫，一边仍继续这种自残行为。当

50、知觉是正常的，一边由于疼痛而悲叫，一边仍继续这种自残行为。当时医学界将这种疾病称为时医学界将这种疾病称为Lesch-NyhanLesch-Nyhan综合征综合征或或自毁容貌自毁容貌（self-mutilationself-mutilation）综合征）综合征。本病是一种由于本病是一种由于次黄嘌呤鸟嘌呤磷酸核糖转移酶次黄嘌呤鸟嘌呤磷酸核糖转移酶（hypoxanthine guanine phosphoribosyl transferasehypoxanthine guanine phosphoribosyl transferase，HGPRTHGPRT）缺陷所致的疾病，）缺陷所致的疾病，HGPR