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1、动物生物化学,执业兽医资格考试复习动物生物化学,蛋白质,蛋白质的化学组成蛋白质的结构蛋白质结构与功能的关系氨基酸和蛋白质的分析技术,1 蛋白质的组成和结构,蛋白质的化学组成及功能,蛋白质：以20种L-氨基酸为单体通过肽键连接的多聚体，称之为多肽（polypeptides）。物理特性和功能：球状蛋白质和纤维状蛋白质化学组成：简单蛋白和结合蛋白,蛋白质的基本结构单位-氨基酸,组成动物体氨基酸有20种（标准氨基酸或编码氨基酸）丙氨酸，缬氨酸，亮氨酸，异亮氨酸，苯丙氨酸，色氨酸，蛋氨酸（甲硫氨酸），脯氨酸，甘氨酸，丝氨酸，苏氨酸，半胱氨酸，酪氨酸，天冬酰胺，谷氨酰胺，组氨酸，赖氨酸，精氨酸，天冬氨酸和
2、谷氨酸必需氨基酸和非必需氨基酸,动物体内不能合成，必须从饲料中摄取的氨基酸是2010,蛋白质的基本结构单位是 氨基酸 2011,蛋白质分子中氨基酸的连接方式是，前一个氨基酸分子的羧基与下一个氨基酸分子的氨基缩合失去一个水分子形成肽键由肽键形成的化合物。由两个氨基酸分子缩合而成的肽称为二肽；含三个氨基酸的肽，称为三肽，以此类推。含20个以上的称多肽除肽键外，蛋白质中还含有其他类型的共价键，例如，蛋白质分子中的两个半胱氨酸可通过其巯基形成二硫键(-S-S-,又称二硫桥)（2010年考题）,肽与肽键,氨基酸顺序主链和侧链氨基端或N-端和羧基端或C-端氨基酸残基,蛋白质的一级结构,指多肽链上各种氨基酸
3、的组成和排列顺序。是由遗传信息，即编码蛋白质的基因决定的，是蛋白质的结构基础,蛋白质的高级结构,包括二级、三级和四级结构。维持蛋白质高级结构稳定的力主要是非共价相互作用力,包括氢键、离子键、范德瓦尔力和疏水力,二级结构,多肽链主链的肽键之间借助氢键形成的有规则的构象主要形式有：-螺旋、-折叠和-转角等（主价键：氢键）,平行结构,三级结构,指多肽链中所有原子和基团在三维空间中的排布，是在二级结构基础上形成的有生物活性的构象形成的紧密球状结构（如肌红蛋白），这是蛋白质发挥生物学功能所必需的（主价键：离子键、二硫键、疏水力）,Fe的6个配位键,四级结构,亚基的种类、数目、空间排布以及相互作用称为蛋白
4、质的四级结构亚基之间以非共价键相连如血红蛋白（Hb），是一种两种亚基聚合而成的四聚体（22）,2 蛋白质的结构与功能的关系,理化因素作用下，蛋白质由天然的有序的状态转变成伸展的无序的状态，并引起生物功能的丧失以及物化性质的改变蛋白质变性的结果是生物活性丧失、理化及免疫学性质的改变，其实质是维持高级结构的次级键及空间结构的破坏，一级结构不变。变性蛋白的特征：溶解度降低，黏度变化，易被酶水解，凝固和生物学活性丧失变性的实际应用,蛋白质的变性和复性,蛋白质的变构,变构作用：具有四级结构的寡聚蛋白，当其中一个亚基与调节物分子结合后，其构象发生变化，这种变化又引起相邻其他亚基的构象发生变化，从而影响其功
5、能。这种作用称为变构。这类调节物分子称为变构剂。变构蛋白（或酶）与变构剂之间的动力学关系为典型的S形曲线血红蛋白运输氧的功能 血红蛋白和肌红蛋白都是氧的载体，血红蛋白比肌红蛋白更适合运输氧，是因为血红蛋白是一个典型的寡聚蛋白，在与氧结合的过程中发生了变构作用,3 蛋白质的分析技术,蛋白质的主要理化性质,蛋白质的两性解离及等电点（等点沉淀法分离蛋白质）蛋白质的胶体性质（蛋白质分子不能通过半透膜，而无机盐等小分子化合物能自由通过半透膜-透析法）蛋白质胶体溶液的稳定（电荷和水膜-盐析和盐溶）,紫外吸收特性（芳香族氨基酸在280nm波长的紫外光范围内有特异的吸收光谱，可以利用紫外分光光度计测定蛋白质的
6、浓度）蛋白质的沉淀（临床上抢救重金属盐中毒的病人和动物或临床化验用生物碱试剂除去血浆中的蛋白质，以减少干扰）蛋白质的呈色反应,在临床化验中，常用于去除血浆蛋白质的化学试剂是 TCA 2009,第二单元 酶,1 酶的组成和结构,酶的概念与特性,酶是活细胞产生的具有催化功能的蛋白质，又称生物催化剂。1982年发现某些RNA也具有自我催化作用，提出了核酶的概念 酶分为六大类 氧化还原酶类；转移酶类；水解酶类；裂解酶类；异构酶类和合成酶类酶的特点：极高的催化效率 高度的专一性或特异性(绝对、相对和立体异构）酶的活性具有可调节性 酶还具有不稳定性。,下列哪种不是酶的特点 2011,酶的活性及其测定,酶的
7、催化活性是指酶催化化学反应的能力，可用在一定的条件下酶催化某一化学反应的反应速度来衡量。酶活性的大小用酶活力单位来表示。酶活力单位：指在特定的条件下，酶促反应在单位时间内生成一定量的产物或消耗一定量的底物所需的酶量。每克酶制剂或每毫升酶制剂所含有活力单位数称为酶的比活性。对同一种酶来说，酶的比活力越高，纯度越高。,3 酶的比活力越高，表示酶的 2010,酶的化学组成,单纯酶：基本组成仅是蛋白质的酶。如蛋白酶、淀粉酶、酯酶、核糖核酸酶等消化酶。结合酶：基本成分除蛋白质以外，还含有对热稳定的非蛋白质的有机小分子以及金属离子蛋白质部分称为酶蛋白；有机小分子和金属离子称为辅助因子 酶蛋白+辅助因子=全
8、酶 酶蛋白决定反应的专一性，辅因子决定反应的性质,辅酶与辅基,辅酶与酶蛋白结合疏松，可以用透析或超滤方法除去，重要的辅酶有NAD、NADP和CoA等；辅基与酶蛋白结合紧密，不易用透析或超滤方法除去，重要的辅基有FAD，FMN，生物素等。常见在酶分子中含有的金属离子有K+、Na+、Mg2+、Cu2+、Zn2+和Fe2+等。它们或者是酶活性中心的组成部分；或者是连接底物和酶分子的桥梁；或者是稳定酶蛋白分子构象所必需的。维生素对酶的作用十分重要，所以缺乏时会引起各种病症，B族维生素是许多酶的辅酶或辅基的主要成分(2011),酶的分子结构,根据酶蛋白分子结构的特点，可将其分为三类：单体酶：只有一条多肽
9、链组成，这类酶为数不多，一般多属于水解酶，如胃蛋白酶、胰蛋白酶等。寡聚酶：由几个至几十个亚基组成。亚基可以相同，也可以不同，亚基之间为非共价结合，如乳酸脱氢酶多酶复合体：多个功能上相关的酶彼此嵌合而形成的复合体，如丙酮酸脱氢酶系、脂肪酸合成酶系等。它可以催化某个阶段的代谢反应更加高效、定向和有序地进行。,酶的活性部位,与酶活性密切相关的基团称为酶的必需基团。与底物相结合并催化底物转化为产物所构成的微区称为酶的活性部位。酶原和酶原的激活有些酶在细胞内最初合成或分泌时是没有催化活性的前体，称之为无活性的酶原。由无活性的酶原转变成有活性的酶的过程称为酶原的激活。如胃蛋白酶、胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶等都
10、是通过这种方式激活的,生理意义 避免细胞产生的蛋白酶对细胞进行自身消化,2.影响酶促反应速度的因素,这些因素有：温度、酸碱性、底物浓度、酶浓度、激活剂和抑制剂,底物浓度的影响,在其他因素，如酶浓度、pH、温度等不变的情况下，底物浓度的变化与酶促反应速度之间呈矩形双曲线关系，称米氏曲线。其数学关系式为米氏方程：,Km为米氏常数。当反应速度为最大反应速度一半时，所对应的底物浓度即是Km，单位是浓度。Km是酶的特征性常数之一 Km值的大小，近似地表示酶和底物的亲和力,成反比,抑制剂的影响,凡能使酶的催化活性削弱或丧失的物质，通称为抑制剂。抑制剂对酶的作用有不可逆的和可逆的之分不可逆抑制 不可逆抑制剂
11、通常以共价键方式与酶的必需基团进行结合，一经结合就很难自发解离，不能用透析或超滤等物理方法解除抑制。例如，有机磷杀虫剂,有机磷杀虫剂抑制胆碱酯酶的作用属于 2009,可逆性抑制（竞争性抑制和非竞争性抑制）竞争性抑制作用:抑制剂一般与酶的天然底物结构相似，可与底物竞争酶的活性中心，从而降低酶与底物的结合效率，抑制酶的活性。磺胺类药物的抑菌机理,3 酶活性的调节,反馈作用 由代谢途径的终产物或中间产物对催化途径起始阶段的反应或途径分支点上反应的关键酶进行的调节（激活或抑制），称为反馈控制。使酶活性增强，叫正反馈，反之，叫负反馈变构调节 通过变构剂可以与酶分子的调节部位进行非共价可逆地结合,改变酶分
12、子构象，进而改变酶的活性。变构酶具有S形动力学特征。,共价修饰调节 有些酶分子上的某些氨基酸基团,在另一组酶的催化下发生可逆的共价修饰，从而引起酶活性的改变。这种调节称为共价修饰调节。酶的共价修饰包括磷酸化/脱磷酸，乙酰化/脱乙酰，甲基化/脱甲基等。同工酶 指催化相同的化学反应，但酶蛋白的分子结构、理化性质和免疫学性质不同的一组酶。多酶复合体 它可以催化某个阶段的代谢反应更加高效、定向和有序地进行。,第三单元 糖代谢,1 糖的概述,（一）来源动物体内糖的来源主要由消化道吸收，其次是糖的异生作用非反刍动物，主要来源淀粉在消化道水解转变成葡萄糖，通过小肠吸收反刍动物,丙酸异生成葡萄糖（二）去路分解
13、供能以肝糖原和肌糖原的形式暂时贮存于肝脏和肌肉中。当有过多的糖摄入，可以转变为脂肪。糖分解过程中的中间物可以通过提供“碳骨架”参与非必需氨基酸的合成。,动物机体糖的来源与去路,（一）血糖通常指血液中的葡萄糖,是糖的运输形式（二）血糖水平的调节动物持续饥饿时，血糖下降，此时血糖的来源主要靠糖的异生作用，保证动物脑组织对能量的需求调节血糖浓度的主要激素有胰岛素、肾上腺素、糖皮质激素等，除胰岛素可降低血糖外，其他激素均可使血糖浓度升高。,血糖及其生理意义,动物采食后，血糖浓度 2010,2 糖的分解代谢,三条途径,糖酵解途径在无氧情况下，葡萄糖生成乳酸并释放能量的（糖的无氧分解）反应在胞液中进行，分
14、2个阶段第一阶段由葡萄糖分解成丙酮酸(2 mol丙酮酸，2mol ATP)第二阶段是丙酮酸还原成乳酸,由乳酸脱氢酶催化(2mol乳酸）三个关键酶，己糖激酶（或葡萄糖激酶），6-磷酸果糖激酶和丙酮酸激酶。,无氧，胞液进行；终产物：乳酸，2ATP,3个关键酶,生理意义动物机体迅速提供生理活动所需的能量视网膜、神经、睾丸、血细胞等从无氧分解获得能量贫血、失血、休克等病理情况下，糖的无氧分解得到加强 葡萄糖无氧分解途径过多的乳酸会引起动物酸中毒。,EMP最主要的生理意义在于 2009,指葡萄糖在有氧条件下彻底氧化生成水和二氧化碳的过程。也称为糖的有氧分解。,有氧氧化途径及其生理意义,葡萄糖,丙酮酸,乙
15、酰CoA,TCA,呼吸链,ATP,CO2,胞液,线粒体,第一阶段由1mol葡萄糖（6C）转变为2mol丙酮酸（3C）。在胞液中进行。,H2O,2mol丙酮酸（3C）在丙酮酸脱氢酶复合体的催化下，氧化脱羧生成2mol乙酰CoA（2C），2mol NADH+H+和2mol CO2丙酮酸脱氢酶复合体：3个酶+5个辅酶 TPP（焦磷酸硫胺素）、硫辛酸、CoA、FAD和NAD+,第二阶段 丙酮酸氧化 线粒体中进行,丙酮酸脱氢酶系,一次底物水平磷酸化（生成ATP）二次脱羧（2molCO2)三个不可逆，三个关键酶（柠檬酸合酶、异柠檬酸脱氢酶和-酮戊二酸脱氢酶复合体）四次脱氢（3mol NADH,1mol F
16、ADH2=7.5+1.5 ATP=9ATP),第三阶段三羧酸循环（柠檬酸循环和Krebs循环,单向进行，不可逆,以乙酰CoA与草酰乙酸缩合成柠檬酸的反应为起始，对乙酰基团进行氧化脱羧再生成草酰乙酸的单向循环反应序列。,1糖的有氧分解是动物机体获得生理活动所需能量的主要来源 C6H6O6+6O2-6CO2+6H2O+30(32)ATP2三羧酸循环是糖、脂肪、氨基酸及其他有机物质代谢的联系枢纽3三羧酸循环又是三大物质分解代谢共同归宿,（二）生理意义,反应在胞浆中进行。其途径可分为2个阶段。第一阶段是氧化反应;第二阶段是非氧化反应,磷酸戊糖途径及其生理意义,6G-6-P+12NADP+7H2O5G-
17、6-P+6CO2+12NADPH+12H+Pi,生理意义1磷酸戊糖途径中产生的还原辅酶NADPH+H是生物合成反应的重要供氢体，为合成脂肪、胆固醇、类固醇激素和脱氧核苷酸提供氢。,2磷酸戊糖途径生成的核糖-5-磷酸是合成核苷酸的原料。3磷酸戊糖途径与糖的有氧氧化及糖酵解相互联系，不同碳原子数的单糖互相转变和氧化分解的共同途径。,3 糖的合成代谢,糖异生的途径非糖物质转变成葡萄糖或糖原的过程.非糖物质：乳酸，甘油，丙酸，氨基酸 维持血糖的正常含量，尤其在饥饿等缺糖的情况下，糖异生作用对于满足大脑和神经系统、胎儿等的葡萄糖需求有重要意义。乳酸循环动物使役和剧烈运动时，肌肉中产生出大量乳酸。乳酸在肌
18、肉组织中不能利用，可以随血液运至肝脏再脱氢生成丙酮酸，后者既可以继续经有氧分解供能，又可经异生作用再转变成葡萄糖，再释放进入血液以补充血糖。这一过程称为乳酸循环。它有助于清除体内多余的乳酸，防止发生由乳酸引起酸中毒。,葡萄糖异生作用与乳酸循环,（肌肉-肝脏-肌肉）,糖原的分解糖原在糖原磷酸化酶的催化下进行磷酸解反应（需要正磷酸），从糖原分子的非还原性末端逐个移去以-1,4-苷键相连的葡萄糖残基生成葡萄糖-1-磷酸。糖原分解的关键酶是磷酸化酶。糖原的合成生成尿苷二磷酸葡萄糖即UDPG，是“活性葡萄糖”，在体内作为糖原合成的葡萄糖供体糖原合成过程的关键酶是糖原合酶,糖原的分解与合成,第四单元 生物
19、氧化,生物氧化的概念,营养物质在动物机体内氧化，生成二氧化碳和水，并有能量释放的过程。真核生物发生在线粒体中，原核生物则在细胞膜上,真核生物生物氧化的主要场所是 线粒体（2010）,8 生物体系中能量交换的基本形式是（ATP/ADP，2011）,生物体通用能量的货币指的是（ATP,2009),1 水的生成,呼吸链-水的生成,是指排列在线粒体内膜上的一个有多种脱氢酶以及氢和电子传递体组成的电子传递系统。呼吸链的组成1 不需氧脱氢酶2 辅酶Q（CoQ）又称泛醌。递氢体3 铁硫中心 非血红素铁蛋白。通过Fe3+/Fe2+传递电子4 细胞色素:有Cytb、c1、c,a,a3，借助铁原子化学价互变传递电
20、子。,细胞色素aa3，也称为细胞色素c氧化酶，处于呼吸链的末端，将氢原子直接传递给氧生成水。它容易被CO，CN-抑制。,NADH呼吸链和FADH呼吸链,NADH呼吸链 以NADH为首的传递链FADH呼吸链或琥珀酸呼吸链:以琥珀酸为首的传递链,2 ATP的生成,磷酸化作用生成:底物水平磷酸化和氧化磷酸化,底物水平磷酸化 营养物质在代谢过程中经过脱氢、脱羧、分子重排和烯醇化反应，产生高能磷酸基团或高能键，直接将高能磷酸基团转移给ADP生成ATP。,氧化磷酸化,底物脱下的氢经过呼吸链的依次传递，最终与氧结合生成H2O，这个过程所释放的能量用于ADP的磷酸化反应（ADP+Pi）生成ATP,通过NADH
21、呼吸链最终与氧化合生成水伴随有2.5molATP生成，通过FADH呼吸链最终与氧化合生成水伴随有1.5mol的ATP生成。,脂类代谢,第六单元,脂类的分类,脂类是脂肪和类脂的总称。脂肪由甘油的三个羟基与三个脂肪酸缩合而成，又称甘油三酯。类脂则包括磷脂、糖脂、胆固醇及其酯必需脂肪酸：动物必须从饲料中获得的亚油酸、亚麻油酸和花生四烯酸等多不饱和脂肪酸。它们是组成细胞膜上磷脂、胆固醇酯和血浆脂蛋白的重要成分，还可以转变成前列腺素、血栓素和白三烯等生物活性物质。,1 脂肪的分解代谢,在激素敏感脂肪酶作用下，脂肪被水解为游离脂肪酸和甘油并释放入血液，被其他组织氧化利用，这一过程称为脂肪动员。,禁食、饥饿
22、或交感神经兴奋时，肾上腺素、去甲肾上腺素和胰高血糖素分泌增加，激活脂肪酶，促进脂肪动员。,脂肪动员,在脂肪动员过程中，催化脂肪水解的关键酶是（激素敏感脂肪酶，2009）,长链脂肪酸氧化,脂肪酸的活化：脂肪酸须在胞液中消耗ATP的2个高能磷酸键活化为脂酰CoA脂酰CoA的转运：借助脂酰肉碱转移系统从胞液转移至线粒体内脂酰CoA的氧化：在线粒体基质中进行，在脂肪酸的位进行,脂酰CoA在线粒体内：脱氢（辅基FAD）加水 再脱氢（辅酶NAD+）硫解（CoA）四步反应 生成1mol的乙酰CoA和比原来少了2个碳原子的脂酰CoA这个过程称为一次-氧化过程。,酮体的生成与利用,酮体包括乙酰乙酸、-羟丁酸和丙
23、酮三种小分子，是脂肪酸分解的特殊中间产物。生酮作用 场所：肝脏线粒体 原料：乙酰COA 关键酶：-羟-甲基戊二酸单酰CoA（HMGCoA）合成酶（仅限于肝）解酮作用 肝外组织。在肝外组织中乙酰乙酸-琥珀酰CoA转移酶和硫解酶，可以将酮体再分解成乙酰CoA，然后进入三羧酸循环彻底氧化。,酮体的生理意义,酮体溶于水，分子小，能通过肌肉毛细血管壁和血脑屏障，是肝脏输出能源的一种形式，是易于被肌肉和脑组织利用的能源物质酮症酸中毒 有些情况下，肝中产生的酮体多于肝外组织的消耗量，超过了肝外组织所能利用的限度，而在体内积存，使血液和尿中的酮体升高，导致动物酸碱平衡失调，引起酮病的基本的机制-糖与脂类代谢的
24、紊乱 1）持续的低血糖(饥饿或废食)导致脂肪大量动员 2）泌乳和胎儿生长对葡萄糖需要的急剧增加,丙酸代谢,游离的丙酸在硫激酶的催化下生成丙酰CoA，然后羧化（加CO2）生成甲基丙二酸单酰CoA。后者转变为琥珀酰CoA，然后通过草酰乙酸转变为磷酸烯醇式丙酮酸，进入糖异生途径合成葡萄糖或糖原，也可以彻底氧化成二氧化碳和水，提供能量。瘤胃细菌发酵纤维素的产物之一。反刍动物体内的葡萄糖，约有50%来自丙酸的异生作用,脂肪合成,脂肪酸的合成途径合成部位：胞液合成原料：乙酰CoA，主要来自葡萄糖的分解。反刍动物可以利用瘤胃生成的乙酸和丁酸，使其分别转变为乙酰CoA及丁酰CoA。乙酰CoA的转运：须从线粒体
25、内转移到线粒体外的胞液中来才能被利用-柠檬酸-丙酮酸循环合成的酶-脂肪酸合成酶复合体 七个酶和一个脂酰基载体蛋白（ACP）。它们是乙酰转移酶，丙二酸单酰转移酶，缩合酶，烯脂酰还原酶，脱水酶，-酮脂酰还原酶，ACP以及硫酯酶 脂酰CoA的合成所需的NADPH+H+来自磷酸戊糖途径和柠檬酸-丙酮酸循环中的转氢反应。,甘油三酯的合成,部位：肝脏,脂肪组织原料：磷酸甘油+脂酰COA途径：（一）甘油二酯途径 主要存在于哺乳动物的肝脏和脂肪组织（二）甘油一酯途径 主要在小肠黏膜上皮内,类脂的代谢,磷脂的代谢 含磷酸的类脂称为磷脂。动物体内有甘油磷脂和鞘磷脂两类。如卵磷脂、脑磷脂等。磷脂合成 合成在细胞的内
26、质网。脑磷脂和卵磷脂所必需的乙醇胺和胆碱都须由CTP参与，丝氨酸、甲硫氨酸是动物合成乙醇胺或胆碱的前体磷脂分解 甘油磷脂由磷脂酶催化水解被分解，磷脂酶包括磷脂酶A1，A2；磷脂酶C,胆固醇的合成与转变,（一）胆固醇的合成 胆固醇是一种以环戊烷多氢菲为母核的固醇类化合物（27个C原子）主要场所：肝胞液合成原料：乙酰CoA，还需要NADPH+H+，大量的ATP主要酶：HMGCoA还原酶（限速酶），它受到胆固醇的反馈控制。（二）胆固醇的转变 1）血中胆固醇的一部分运送到组织，构成细胞膜的组成分 2）转变为7-脱氢胆固醇，在紫外线照射下，在动物皮下转变 为维生素D3 3）在肝细胞中经羟化酶作用转化为胆
27、酸和脱氧胆酸等 4）体内合成雌二醇，孕酮，睾酮等性激素的前体 5）转变为醛固酮激素,血脂,血脂是指血浆中所含的脂质，包括甘油三酯、磷脂、胆固醇及其酯以及游离脂肪酸。游离脂肪酸和血浆清蛋白结合形成可溶性复合体运输，其余的脂类都是以血浆脂蛋白的形式运输。血浆脂蛋白：由不同的载脂蛋白，甘油三酯、磷脂、胆固醇及其酯等成分结合而成的。主要分为：乳糜微粒、极低密度脂蛋白、低密度脂蛋白和高密度脂蛋白,乳糜微粒(CM）运输外源（来自肠道吸收的）甘油三酯和胆固醇酯极低密度脂蛋白(VLDL)把内源的，即肝内合成的甘油三酯、磷脂、胆固醇与载脂蛋白结合形成脂蛋白，运到肝外组织去贮存或利用低密度脂蛋白(LDL)向组织转
28、运肝脏合成的内源胆固醇的主要形式高密度脂蛋白(HDL)机体胆固醇的“清扫机”，通过胆固醇的逆向转运，把外周组织中衰老细胞膜上的以及血浆中的胆固醇运回肝脏代谢。,被称为机体胆固醇的清扫机的血浆脂蛋白是（HDL，2010）,第七单元,含氮小分子的代谢,蛋白质核 酸,含氮生物大分子,氨基酸核苷酸,含氮生物小分子,1 氨基酸的一般代谢,氨基酸的来源与去路,两个来源 一是饲料蛋白质在消化道中被蛋白酶水解后吸收的，称外源氨基酸 二是体蛋白被组织蛋白酶水解产生或由其他物质在体内合成的，称内源氨基酸主要去向 1）合成蛋白质和多肽 2）转变成嘌呤、嘧啶、卟啉和儿茶酚胺类激素等多种含氮生理活性物质。3）分解供能。
29、,氨基酸的一般分解代谢,脱氨基作用（主要途径）脱羧基作用（次要途径）,脱氨基作用,（一）氧化脱氨 在酶的作用下，氨基酸可以经各种氨基酸氧化酶作用先脱氢（其辅基是FAD或FMN）形成亚氨基酸，进而与水作用生成-酮酸和氨。在动物体内最重要的脱氨酶是L-谷氨酸脱氢酶 产物：氨，-酮酸,（二）转氨作用 在氨基转移酶的催化下，某一种氨基酸的-氨基转移到另一种-酮酸的酮基上，生成相应的氨基酸和-酮酸。转氨酶的辅酶是磷酸吡哆醛，常见的GOT（谷草转氨酶）和GPT（谷丙转氨酶）产物：氨基酸和-酮酸,B1题（2010）A琥珀酸 B 丙酮酸 C苹果酸 D草酰乙酸 E a-酮戊二酸1 接受氨基可直接转化成谷氨酸的是
30、 E2接受氨基可直接转化成丙氨酸的是 B3接受氨基可直接转化成天冬氨酸的是 D,（三）联合脱氨基作用 转氨基作用和氧化脱氨基作用两种方式联合起来 产物：氨,转氨作用,氧化脱氨基作用,脱羧基作用,是氨基酸分解代谢的次要途径 氨基酸在脱羧酶的催化下，脱去羧基产生CO2和相应的胺。脱羧酶的辅酶也是磷酸吡哆醛。产物：CO2和相应的胺。,2 氨的代谢,氨的来源与去路,（一）来源 主要来源是氨基酸的脱氨基作用。胺类、嘌呤和嘧啶的分解也能产生少量氨。另外还有从消化道吸收的氨（二）去路 1）通过脱氨基过程的逆反应与-酮酸再形成氨基酸 2）参与嘌呤、嘧啶等重要含氮化合物的合成 3）排出体外：许多水生动物借助于水
31、直接排氨；绝大多数陆生脊椎动物以排尿素的方式排氨；鸟类和陆生爬行动物则排尿酸。禽类排除氨的主要形式是 形成（尿酸，2010）体内运输和贮存氨的方式：在谷氨酰胺合成酶的催化下，氨与谷氨酸形成无毒的谷氨酰胺,鸟氨酸从细胞浆转入线粒体与氨甲酰磷酸生成瓜氨酸,瓜氨酸转出线粒体与天冬氨酸缩合成精氨代琥珀酸,精氨酸酶催化生成鸟氨酸和尿素从而完成一个循环,缩合物继而裂解产生精氨酸,尿素的合成尿素循环及其意义,氨转变为尿素称尿素循环，也称鸟氨酸-精氨酸循环肝脏是合成尿素的主要器官，在胞液和线粒体,要点：1、酶分散在两个体系中(线粒体，胞液)2、整个反应是耗能的，3个ATP,4个“”3、此过程与TCA相连4、尿
32、素分子中两个N的来源（线粒体中游离的NH3，Asp的-NH2）5、消耗1分子CO2,有利于缓解酸中毒,-酮酸的代谢与非必需氨基酸的生成,-酮酸都有以下3条去路一是氨基化二是转变成糖和脂类 生糖氨基酸，有丙氨酸、半胱氨酸、甘氨酸、丝氨酸、苏氨酸、天冬氨酸、天冬酰胺、甲硫氨酸、缬氨酸、精氨酸、谷氨酸、谷氨酰胺、脯氨酸和组氨酸；生酮氨基酸，亮氨酸和赖氨酸；兼生氨基酸,色氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸和异亮氨酸三是通过三羧酸循环彻底氧化分解成CO2和水，同时释放能量供生理活动需要,个别氨基酸的代谢转变,*苯丙氨酸、酪氨酸等芳香族氨基酸是甲状腺激素、肾上腺素和去甲肾上腺素等激素的前体。甘氨酸，精氨酸和甲硫氨酸参
33、与肌酸、肌酐等的生物合成。丝氨酸，色氨酸、甘氨酸、组氨酸和甲硫氨酸是甲基的供体。半胱氨酸，甘氨酸和谷氨酸通过“-谷氨酰基循环”合成谷胱甘肽。色氨酸还是动物体内合成少量维生素B5的原料。,3 核苷酸的代谢,嘌呤核苷酸的合成代谢,两条途径从头合成途径:在磷酸核糖的基础上,以天冬氨酸，甘氨酸，一碳单位及CO2等小分子物质为原料，经过一系列酶促反应合成二是补救合成途径:利用体内游离的嘌呤或嘌呤核苷，经过简单的反应过程合成。一般情况下前者是合成的主要途径。嘌呤核苷酸的分解代谢在人、灵长类、鸟类、爬虫类及大部分昆虫中，嘌呤分解的最终产物是尿酸，尿酸也是鸟类和爬虫类排除多余氨的主要形式某些硬骨鱼类排出尿囊酸
34、；两栖类和大多数鱼类可将尿囊酸再进一步分解成乙醛酸和尿素,嘧啶核苷酸的合成代谢,两条途径，即从头合成和补救合成嘧啶核苷酸的从头合成途径先合成嘧啶环，原料来自谷氨酰胺、CO2和天冬氨酸嘧啶核苷酸的分解代谢胞嘧啶和尿嘧啶生成的是-丙氨酸，而胸腺嘧啶生成的则是-氨基异丁酸（-氨基酸可以进一步代谢，也有小部分直接随尿排出体外）食入含DNA丰富的食物、经放射线或化学治疗的病人，尿中-氨基异丁酸排出量增多。嘧啶碱的降解代谢主要在肝中进行。,物质代谢的相互关系,糖代谢与脂代谢的联系 葡萄糖和脂肪酸分解进入TCA的共同代谢中间产物是（乙酰CoA，2010）糖可以转变成脂类。脂肪的分解产物中甘油和奇数脂肪酸可以
35、经过异生途径转变为葡萄糖或糖原，乙酰CoA则不能直接转变成葡萄糖或糖原。糖代谢与氨基酸代谢的联系 糖代谢的分解产物，可以转变成组成蛋白质的非必需氨基酸。大部分的氨基酸可转变成糖异生途径中的某种中间产物，再沿异生途径合成糖和糖原。脂代谢与氨基酸代谢的联系 所有的氨基酸，无论是生糖的、生酮的、还是生糖和生酮兼生的都可以在动物体内转变成脂肪。在动物体内难以由脂肪酸合成氨基酸核苷酸在物质代谢中的作用 甘氨酸、天冬氨酸、谷氨酰胺等作为原料参加嘌呤环和嘧啶环的合成。,第九单元,核酸的功能与分析技术,核酸 以5种核苷酸为单体通过磷酸二酯键连接的多聚体，可称之为多聚核苷酸。脱氧核糖核酸（DNA）和核糖核酸（R
36、NA）两大类DNA：是主要的遗传物质 在真核细胞中，DNA主要存在于细胞核内的染色体上。少量的DNA存在于线粒体中（mtDNA)RNA 参与蛋白质合成 主要存在于细胞质中。胞核中有少量，集中于核仁依据其功能主要有三类：信使RNA（mRNA），转运RNA（tRNA）和核糖体RNA（rRNA）,核酸的种类和分布,核酸的基本组成单位：单核苷酸 单核苷酸=碱基+戊糖+磷酸（一）碱基 主要是嘧啶碱基和嘌呤碱基两类 DNA:胸腺嘧啶（T）,胞嘧啶（C）,腺嘌呤（A）和鸟嘌呤（G）RNA:尿嘧啶（U）胞嘧啶（C）,腺嘌呤（A）和鸟嘌呤（G）核酸中还有一些含量甚少的稀有碱基（或修饰碱基）,核酸的化学组成,只出
37、现在DNA分子中的碱基是（T，2009）,（二）核糖 核糖属于戊糖，RNA中含的糖是核糖；DNA中所含的是2脱氧核糖（三）磷酸,核苷酸是由核苷中戊糖的5-OH与磷酸缩合而成的磷酸酯，它们是构成核酸的基本单位分成两大类，即核糖核苷酸和脱氧核糖核苷酸，前者是构成RNA的基本单位，后者是构成DNA的基本单位。核苷酸分子中核糖5位含有一个磷酸基的称为核苷一磷酸，如腺苷一磷酸（AMP）。它可进一步磷酸化形成相应的腺苷二磷酸（ADP）和腺苷三磷酸（ATP）核苷酸还参与能量代谢，或作为辅酶的成分，参与细胞信息传递（如cAMP）。,核苷酸,（一）核酸的一级结构 DNA分子的一级结构是由许多脱氧核糖核苷酸以磷酸
38、二酯键连接起来的.在形成的多核苷酸链上，具有游离5-磷酸基的一端称为5-末端，具有游离3-OH的一端称为3-末端。碱基当量定律 在DNA分子中，A与T、G与C的摩尔比都接近为1，称之为碱基当量定律,核酸的结构,以碱基当量定律为基础，1953年Watson和Crick提出要点：DNA分子是一个右手双螺旋结构两条平行的多核苷酸链，以相反的方向,围绕着同一个中心轴，以右手旋转方式构成疏水的嘌呤和嘧啶碱基平面层叠于螺旋的内侧，亲水的磷酸基和脱氧核糖以磷酸二酯键相连形成的骨架位于螺旋的外侧。每10对核苷酸绕中心轴旋转一圈，螺旋的螺距为3.4nm大沟和小沟交替出现两条链被碱基对之间形成的氢键稳定地维系在一
39、起在双螺旋中，碱基总是腺嘌呤与胸腺嘧啶配对，用A=T表示；鸟嘌呤与胞嘧啶配对，用GC表示。,（二）DNA的二级结构双螺旋模型,DNA微溶于水，呈酸性，不溶于有机溶剂，因此常用有机溶剂（如乙醇）来沉淀DNA。由于DNA分子很长，在溶液中呈现黏稠DNA易断裂成碎片。难以获得完整大分子DNA*DNA具有紫外吸收特性，在260nm处有最大吸收值，利用这一特性可以定性、定量分析测定核酸。溶液状态的DNA易受DNA酶的作用而降解。脱去水分的DNA性质十分稳定。,核酸的性质,在理化因素的作用下碱基对之间的氢键断裂，DNA的双螺旋结构分开，成为两条单链的DNA分子。变性后的DNA，其生物学活性丧失，260nm
40、处的紫外光吸收值升高（增色效应），黏度下降，沉降系数增加，比旋下降常将50%的DNA分子发生变性时的温度称为解链温度或熔点温度（Tm）影响Tm值的因素 DNA的性质和组成。均一的DNA，Tm值范围较小。非均一的DNA，Tm值较宽；G-C碱基对含量愈高的DNA分子则愈不易变性，Tm值也大。溶液的性质。DNA在离子强度低的溶液中，Tm值较低，转变的温度范围也较宽。,核酸的变性,B1题(2010)A DNA修饰B DNA 复性C DNA变性D DNA重组E DNA损伤1 紫外线照射可能诱发乳腺癌，所涉及的DNA结构的改变时 E2加热使DNA的紫外吸收值增加，所涉及的DNA结构的改变是C,DNA的变性
41、是可逆过程，在适当的条件下，变性DNA分开的两条链又重新缔合而恢复成双螺旋结构，这个过程称为复性分子杂交不同来源的单链DNA或RNA，经复性处理时，它们之间互补的或部分互补的碱基序列可以配对，形成DNA/DNA或DNA/RNA的杂合体而形成杂交分子。这个过程称为分子杂交,核酸的复性,DNA的生物合成复制,复制,以亲代DNA分子为模板合成两个完全相同的子代DNA分子的过程复制的半保留性 两个新的子代DNA分子中除了一股新合成的DNA链外，都保留了一股来自亲代的旧链，这种复制方式称为半保留复制 半保留复制确保了遗传信息完整地、忠实地从亲代传递给子代,拓扑异构酶 一类可以改变DNA拓扑性质的酶，有和
42、两种类型解旋酶 解开DNA双链，还需要多种蛋白因子如DnaA和ATP单链DNA结合蛋白 稳定解开的DNA，防止其被核酸酶降解。引发酶（引物酶）催化合成复制过程中的小片段RNA引物DNA连接酶 端粒酶 是一种含有RNA链的逆转录酶，在酶分子内，它以自身所含的RNA为模板来合成DNA的端粒结构。,复制需要的酶和蛋白因子,DNA聚合酶 以DNA为模板，催化底物（dNTP）合成DNA，由53方向延长DNA链，需RNA引物原核生物的DNA聚合酶 有、和三型。酶是主要的DNA复制酶。具有合成、校对和纠错的功能。哺乳动物细胞（真核）有、5种。端粒 在真核生物线性染色体DNA末端有一个特殊结构。可以防止染色体
43、间末端连接，并用以补偿滞后链5-末端在消除RNA引物后造成的空缺，使端粒维持一定的长度,复制原点 原核生物的复制原点只有一个，真核生物有许多复制原点。复制方向大多是双向的，在复制原点的两侧形成两个复制叉。复制的过程 解链解旋 合成引物 链的延伸切除引物，填补空隙 解开的两股单链DNA是反平行的，一条为53，另一条为35。以它们为模板合成的两股子代新链，一股是连续合成的，与解链方向即复制叉移动的方向一致，称为前导链，另一股是不连续合成的，称滞后链，不连续合成的DNA片段称为冈崎片段。DNA双股链的复制是半不连续的。,DNA的复制过程,DNA损伤 生物的、物理的或化学的因素，引起DNA的碱基、核糖
44、或是磷酸二酯键破坏，或在DNA复制时造成错配等，DNA损伤的结果是引起生物突变，甚至导致死亡。修复：光复活和暗修复 1 切除修复 2 重组修复,DNA的损伤与修复,第九单元,RNA的生物合成转录,以DNA为模板合成RNA的过程称为转录（不对称转录）。被转录成单个RNA分子的一段DNA序列，称为一个转录单位（启动子和终止子）一个转录单位可以包含1个基因单顺反子，也可以包括多个基因多顺反子。将负责编码蛋白质多肽链的DNA片段称为结构基因。,（一）原核生物原核生物的RNA聚合酶包含有2 5个亚基（称为全酶）。2称为核心酶。亚基识别起始（二）真核生物真核生物有、和三种RNA聚合酶 RNA聚合酶负责转录
45、5.8S、18S、28S rRNA基因 RNA聚合酶负责转录mRNA基因 RNA聚合酶负责转录5S rRNA和tRNA基因。细胞器还有本身的RNA聚合酶。,RNA聚合酶与启动子,模板的识别和转录的起始RNA链的延伸（RNA链按照53方向延伸）转录的终止（停止RNA链延长；新生RNA链释放；RNA聚合酶从DNA上释放）转录终止有两种方式 依赖于因子的终止 不依赖于因子的终止 依赖于转录终止区特异的序列，一段富含GC的序列，当RNA聚合酶遇到此信号时便停止转录。,转录的过程,真核细胞的基因组基因绝大多数是不连续的，称为断裂基因编码序列与间隔序列相间排列，前者为外显子，后者为内含子。转录产生的初始产
46、物中包括了外显子和内含子，称为核不均RNA，即hnRNA。,转录后的加工,1）首、尾修饰 即在其5-末端加“帽”（mG(5)pppNmpN-）结构，在其3-末端加上一个50200个A的多聚腺苷酸的“尾”2）切除内含子，按顺序连接外显子(剪接)3)个别碱基甲基化,加工过程包括：,反转录与反转录酶,以RNA为模板合成DNA称为反转录作用。这个过程由反转录酶催化。一些动物的RNA病毒中的方式在反转录酶催化下以其RNA为模板，催化合成一股与模板RNA互补的DNA链，此DNA链称为互补DNA链（cDNA）,蛋白质的生物合成翻译,mRNA为模板合成蛋白质的过程蛋白质翻译系统 合成的原料:20种氨基酸 三种
47、RNA:mRNA、tRNA、核糖体RNA 2种核苷酸：GTP ATP 氨酰基-tRNA合成酶以及多种翻译因子（起始因子、延伸因子和释放因子）等,mRNA-核苷酸“语言”,蛋白质-氨基酸“语言”,翻译,合成部位：细胞浆,指导合成蛋白质的遗传信息，通过遗传密码的形式在蛋白质翻译过程中起模板的作用遗传密码是指DNA或由其转录的mRNA中的核苷酸（碱基）顺序与其编码的蛋白质多肽链中氨基酸顺序之间的对应关系。由每3个相邻的碱基组成1个密码子，共有64个密码子UAA，UAG，UGA不编码任何氨基酸，为终止密码。其余61个分别代表不同的氨基酸密码子特性 简并性。通用性 不重叠，即连续性 在翻译过程中，由tR
48、NA分子来阅读这些密码子,mRNA与遗传密码,tRNA是氨基酸的“搬运工”氨基酸臂结合氨基酸每种tRNA都能特异地携带一种氨基酸，并利用其反密码子根据碱基配对的原则来识别mRNA上的密码子其二级结构呈三叶草形（二氢尿嘧啶茎-环、反密码子茎-环、可变茎-环以及假尿嘧啶茎-环，氨基酸接受臂）,tRNA的结构与功能,（一）核糖体的结构 是多肽链的装配机，核糖体都由大小两个亚基组成原核生物(70S核糖体):大亚基（50S）,小亚基（30S）真核生物(80S核糖体):大亚基（60S）,小亚基（40S）（二）核糖体的功能 P位点，起始氨酰基-tRNA或肽酰基-tRNA结合的部位A位点，内部氨酰基-tRNA
49、结合的部位E位点，P位点上空载的tRNA分子释放的部位,核糖体及其功能,B1题型（2011）A DNA B RNA C mRNA D tRNA E rRNA1 作为蛋白质翻译的模板是 C2 被称作蛋白质翻译“蓝图“的是 C3 被称作氨基酸搬运工的是 D4 被称作合成蛋白质的“装配机“的是E,氨基酸的活化-氨酰基-tRNA合成酶肽链的合成:合成的方向是从N端到C端（一）肽链的起始：起始因子IF-1、IF-2和IF-3和GTP参与 mRNA5-端的SD序列与30S小亚基上的16S rRNA的3-端结合，保证了翻译起始的准确性（二）肽链的延长需要延伸因子EF-Tu，EF-Ts 和GTP协助。（三）合
50、成的终止 释放因子（RF）帮助翻译后加工,原核生物的翻译过程,中心法则,1958年 F.Crick提出1970年 H.Temin进行了补充,核酸分析技术,常用的核酸工具酶有限制性核酸内切酶、DNA连接酶、碱性磷酸酶及DNA聚合酶等限制性核酸内切酶 原核细胞分离的一类核酸内切酶.能够识别双链DNA分子中特定的核苷酸序列，并由此切割DNA双链结构，切割后可在切口处留下具有互补关系的单股DNA，称为粘性末端。,核酸工具酶,5 被称作是DNA重组技术的“神奇手术刀的是（2011）,其原理是，带有互补的特定核苷酸序列的单链DNA或RNA，当它们在一起温浴时，其相应的同源区段将会退火形成双链结构。几种重要
