生化竞赛讲义（高中生物竞赛-生物化学）课件.pptx

1、生物化学讲义生物化学讲义生物化学部分知识结构生物化学部分知识结构化学成分：水、无机盐、糖类、脂类、蛋白质、核酸、酶、维生素和辅酶 细胞的代谢异化作用：异化作用：糖的异化糖的异化、脂肪的异化、蛋白质的、脂肪的异化、蛋白质的 异化异化、核酸的异化、核酸的异化同化作用：同化作用：光合作用光合作用、多糖合成、脂类的合成等、多糖合成、脂类的合成等分子生物学：复制、转录、翻译、调控一、蛋白质一、蛋白质 1 1、蛋白质的元素组成：、蛋白质的元素组成：氮的含量在多种的蛋白质比较接近，平均为16%，因此用凯氏（kjelahl）法定N，受检物质中含蛋白质量为N含量的6.25倍。蛋白质含量的测定：蛋白质含量的测定：

2、凯氏定氮法凯氏定氮法(测定氮的经典方法)优点：优点：对原料无选择性，仪器简单，方法也简单；缺点：缺点：易将无机氮,都归入蛋白质中,不精确。样品含氮量平均在16%，取其倒数100/16=6.25，即为蛋白质换算系数，其含义是样品中每存在1g元素氮，就说明含有6.25g 蛋白质）；故：蛋白质含量蛋白质含量=氮的量氮的量100/162 2、蛋白质的氨基酸组成、蛋白质的氨基酸组成（1 1）氨基酸的结构天然蛋白质中存在的氨基酸都是）氨基酸的结构天然蛋白质中存在的氨基酸都是L-a-L-a-氨基酸氨基酸 COOH|NH2 C H|R L-a-氨基酸 一种为脯氨酸脯氨酸，它也有类似结构，但侧链与氮原子相接形成

3、亚氨基酸。除甘氨酸甘氨酸外，蛋白质中的氨基酸都具有不对称碳原子，都有L型与D一型之分，为区别两种构型构型，通过与甘油醛的构型相比较，人为地规定一种为L型，另种为D一型。当书写时NH2写在左边为L型，NH2在右为D一型。已知天然蛋白质中的氨基酸都属L型。构成蛋白质的构成蛋白质的20种氨基酸种氨基酸 生化书生化书7页页人体所需的八种必需氨基酸人体所需的八种必需氨基酸 赖氨酸(Lys)缬氨酸(Val)蛋氨酸(Met)色氨酸(Trp)亮氨酸(Leu)异亮氨酸(Ile)苏氨酸(Thr)苯丙氨酸(Phe)婴儿时期所需:精氨酸(Arg)、组氨酸(His)早产儿所需：色氨酸(Trp)、半胱氨酸(Cys)酸性氨

4、基酸：天冬氨酸 谷氨酸碱性氨基酸：组氨酸，赖氨酸，精氨酸（3 3）氨基酸的主要物理性质）氨基酸的主要物理性质一般的物理性质：一般的物理性质：-氨基酸呈无色结晶，熔点高，一般在氨基酸呈无色结晶，熔点高，一般在2002000 0C C以上。易溶于酸、以上。易溶于酸、碱，但不溶于有机溶剂。谷氨酸单钠盐碱，但不溶于有机溶剂。谷氨酸单钠盐 两性解离和等电点（两性解离和等电点（pI)紫外吸收光谱：紫外吸收光谱：色氨酸最大吸收波长为色氨酸最大吸收波长为279nm，酪氨酸最大吸收波长酪氨酸最大吸收波长278nm，苯丙氨酸最大吸收波长为苯丙氨酸最大吸收波长为259nm。注：蛋白质的紫外吸收最大值在注：蛋白质的紫

5、外吸收最大值在280而核酸在而核酸在260注：由于静电作用，在等电点时，氨基酸的溶注：由于静电作用，在等电点时，氨基酸的溶解度最小，容易沉淀分离某些氨基酸（如解度最小，容易沉淀分离某些氨基酸（如：谷）：谷）发酵工程中过滤沉淀：菌体。蒸馏萃取离子交换：代谢产物发酵工程中过滤沉淀：菌体。蒸馏萃取离子交换：代谢产物离子交换与等电点关系离子交换与等电点关系生物化学P1011由于羧基解离度大于氨基的解离度，所以含有一个氨基和一个羧基的中性氨基酸的等电点都在PH6.0左右。至于碱性氨基酸（二氨基一羧基）的等电点值就较大，如赖氨酸PI9.74；而酸性氨基酸（一氨基二羧基）的等电点值就较小，如天冬氨酸PI2.

6、77算法：1.中性和酸性的氨基酸2.碱性氨基酸2pK1pK2pI2pK2pK3pI 与茚三酮在弱酸性溶液中共热显紫色与茚三酮在弱酸性溶液中共热显紫色，为-NH2反应（注意：伯胺也可使茚三酮显紫色），氨基酸、多肽均有此反应。Pro为仲胺（亚氨基氨基酸），与茚三酮生成黄色物质黄色物质。茚三酮反应可用于定性、定量测定氨基酸和多肽。肽键的双缩脲反应：多肽，蛋白质中有肽键，有此反应，氨基酸没有氨基酸没有此反应。此反应。双缩脲：H2N-CO-NH-CO-NH2 ，双缩脲反应：含有两个或两个以上肽键的化合物（如双缩脲或二肽以上等多肽）在碱性溶液中能与CuSO4生成紫紫红色或紫紫蓝色复合物，可定性或定量测定蛋

7、白质含量，颜色深浅与蛋白质浓度成正比。（3 3）氨基酸的主要化学性质）氨基酸的主要化学性质3、蛋白质的结构（1）一级结构：蛋白质的一级结构又称为化学结构，是指蛋白质分子内氨基酸的排列顺序（2）二级结构：指多肽链本身绕曲折叠成有规律的结构或构象。这种结构是以肽链内或肽链间的氢键来维持的。-螺旋：多肽链中氨基酸残基以1000的角度围绕螺旋轴心盘旋上升，每3.6个残基就旋转一圈，螺距为0.54nm；右手旋转；多肽链内的氢键由肽链中一个肽键的-CO的氧原子与第四个肽键的-NH的氢原子组成，每个氢键所形成的环内共有13个原子，这种螺旋称为3.613-折叠：邻近两链以相反(稳定)或相同方向平行排列成片层状

8、。-折叠结构的氢键是由两条肽链中的一条的-CO基与另一条-NH基之间所形成。-转角:蛋白质分子的多肽链上经常出现1800的回折，在这种肽链的回折角上就是转角结构，它是由第一个氨基酸残基的-CO与第四个氨基酸残基的-NH之间形成氢键。自由转:是指没有一定规律的松散结构，酶的功能部位常常处于这种构象区域里。（3）超二级结构与结构域：是指若干相邻的二级结构中的构象单元彼此相互作用，形成有规则的、在空间上能辨认的二级结构组合体。通常有、等。结构域是指多肽链在超二级结构基础上进一步绕曲折叠成紧密的球状结构，在空间上彼此分隔的各自具有部分生物功能的亚结构。一般情况下，酶的活性部位位于两个结构域之间的裂缝中

9、。（4）三级结构：蛋白质的三级结构是指多肽链在二级结构的基础上进一步盘旋、折叠，从而生成特定的空间结构。（5）四级结构：具有三级结构的亚单位通过氢键、盐键、疏水键和范德华力等弱作用力聚合而成的特定构象。蛋白质空间结构具有明显的折叠层次：二级结构超二级结构结构域三级结构四级结构（多聚体）。氢键、范德华力、疏水相互作用力、盐键，均为次级键氢键、范德华力虽然键能小，但数量大疏水相互作用力对维持三级结构特别重要疏水相互作用力对维持三级结构特别重要盐键数量小二硫键对稳定蛋白质构象很重要，二硫键越多，蛋白质分子构象越稳定二硫键对稳定蛋白质构象很重要，二硫键越多，蛋白质分子构象越稳定离子键离子键氢键氢键范德

10、华力范德华力疏水相互作用力疏水相互作用力维系蛋白质分子的一级结构：（肽键、二硫键）属于维系蛋白质分子的一级结构：（肽键、二硫键）属于共价键共价键维系蛋白质分子的二级结构：氢键维系蛋白质分子的二级结构：氢键维系蛋白质分子的三级结构：疏水相互作用力维系蛋白质分子的三级结构：疏水相互作用力、氢键、范德华力、盐键。此外二硫键也有稳定构象作用维系蛋白质分子的四级结构：范德华力、盐键维系蛋白质分子的四级结构：范德华力、盐键 a盐键（离子键）b氢键 c疏水键（非极性基团的相互作用力）d 范德华力 e二硫键 f 酯键 （e f属于共价键）cCH2CH2COOf4、蛋白质的理化性质、蛋白质的理化性质（1）胶体性

11、质：布朗运动、丁达尔现象、不能通过半透膜；蛋白质颗粒比较稳定，不易沉淀。（2）两性电解质：蛋白质与多肽一样，能够发生两性离解。（3）沉淀反应：破坏蛋白质的水膜及中和蛋白质的电荷出现沉淀现象。高浓度盐类（称为盐析），有机溶剂（如酒精、丙酮），重金属盐，某些酸类。（4）变性：重金属盐，酸碱，乙醛，尿素等存在下使其分子的空间结构改变，导致其理化性质、生物活性都发生改变。不发生一级结构的破坏；而主要发生氢键、疏水键的破坏。生物活性丧失，溶解度降低。（5）紫外吸收：280nm的紫外光下，有最大吸收峰。是由于肽链中酪氨酸和色氨酸的R-基团引起的。（6）变构作用:血红蛋白分子中的一个亚基与O2结合，就会起其

12、它三个亚基的构象相继发生变化，使它们易于和氧结合。具有别构效应的蛋白质为别构蛋白质，酶称为别构酶，具有调节代谢的功能。（7）呈色反应 5、蛋白质的分类（1）蛋白质的化学分类：简单蛋白质和结合蛋白质（2）蛋白质的功能分类：结构蛋白和酶，激素等 构成和修补人体组织 运输，催化，调节身体功能 免疫，供给能量 谈谈：谈谈：蛋白质变性：天然蛋白质分子受某些物理化学因素，如热、紫外线照射或酸、碱、有机溶剂、变性基的影响生物活性丧失，溶解度降低及物理化学常数改变的过程称为蛋白质变性。蛋白质变性为分子中次级键破坏，天然构象解体，但变性不涉及共价键（肽键和二硫键）的破裂，一级结构保持完好，只是物化性质和生化性质

13、改变。变性剂：能与多肽主链竞争氢键，破坏二级结构，如尿素、盐酸胍等；表面活性剂：破坏蛋白质疏水相互作用，使非极性基团暴露于介质水中，如十二烷基硫酸钠。变性是一个协调过程，在所加变性剂很窄的浓度范围内，或很窄的pH或温度区间内突然发生。糖类化学糖类化学糖类的概念与分类糖类的概念与分类单糖的结构及性质单糖的结构及性质寡糖的结构及性质寡糖的结构及性质多糖的结构及性质多糖的结构及性质第一节第一节 糖类的概念与分类糖类的概念与分类一一.糖类的概念糖类的概念元素元素:C、H、O，其中其中:H/O=2/1符合此式：甲醛符合此式：甲醛CH2O，并不一定是糖并不一定是糖 乳酸乳酸C3H6O3，乙酸乙酸C2H4O

14、2 通式通式:Cn(H2O)m 故称碳水化合物故称碳水化合物，例如：葡萄糖例如：葡萄糖-C6H12O6 但有的不符合此式：但有的不符合此式：如：脱氧核糖如：脱氧核糖-C5H10O4糖的概念：多羟基醛糖的概念：多羟基醛/多羟基酮及其缩合物，某些衍生物多羟基酮及其缩合物，某些衍生物如：如：二羟丙酮二羟丙酮C3H6O3甘油醛甘油醛-C3H6O3葡萄糖葡萄糖C6H12O6OC-HCHOHCH2OHCH2OHC=OCH2OH O C-H CHOHHOC-H CHOH CHOH CH2OH二二.糖类化合物的分类糖类化合物的分类单糖单糖寡糖寡糖多糖多糖丙糖丙糖-C3丁糖丁糖-C4戊糖戊糖-C5己糖己糖-C6

15、庚糖庚糖-C7二糖二糖 如如:蔗糖蔗糖三糖三糖四糖等四糖等均一多糖均一多糖-同多糖同多糖 如如:淀粉淀粉,纤维素纤维素不均一多糖不均一多糖杂多糖杂多糖 如如:肝素肝素不能水解更小单位的糖不能水解更小单位的糖由由2-10单糖分子缩合而成的糖单糖分子缩合而成的糖-也称为低聚糖也称为低聚糖由多个单糖分子缩合而成的糖由多个单糖分子缩合而成的糖-也称为高聚糖也称为高聚糖第二节第二节 单糖的结构及性质单糖的结构及性质一一.单糖的构型与立体异构体单糖的构型与立体异构体1.构型构型如如:甘油醛甘油醛分子式分子式-C3H6O3结构式结构式-OC-HCHOHCH2OH构型构型-指一个分子由于其中各原子特有的固定的

16、空间排列指一个分子由于其中各原子特有的固定的空间排列,而使该分子所具有的特定的而使该分子所具有的特定的立体化学形式立体化学形式-构型构型CHOCHOHCH2OHCHOCOHHHOH2C CHOHO C H CH2OH CHO H C OH CH2OHL-型型D-型型一对对映体一对对映体L-型型D-型型一对对映体一对对映体(立体式立体式)(平面投影式平面投影式)2.不对称碳原子不对称碳原子(手性碳原子手性碳原子)与旋光性与旋光性如如:CHOH-C-OHH-C-OH CH2OH CHOH-C-OHH-C-OHH-C-OH CH2OH CHO H-C-OHHO-C-H H-C-OH H-C-OH C

17、H2OHD-型甘油醛型甘油醛 CHO H C OH CH2OHD-型赤鲜糖型赤鲜糖D-核糖核糖D-葡萄糖葡萄糖一个不对称一个不对称 碳原子碳原子二个不对称二个不对称 碳原子碳原子三个不对称三个不对称 碳原子碳原子四个不对称四个不对称 碳原子碳原子 一个碳原子上连接的四个原子或基团均不相同，一个碳原子上连接的四个原子或基团均不相同，此碳原子称为不对称碳原子或手性碳原子此碳原子称为不对称碳原子或手性碳原子（1）不对称碳原子）不对称碳原子使平行光的方向发生改变的现象称为旋光性。使平行光的方向发生改变的现象称为旋光性。含有不对称碳原子的物质具有旋光性含有不对称碳原子的物质具有旋光性（2）旋光性）旋光性

18、平行光平行光物质物质光的方向改变光的方向改变散射光散射光棱镜棱镜向右旋转向右旋转-顺时针旋转叫右旋，以顺时针旋转叫右旋，以“+”表示表示向左旋转向左旋转-反时针旋转叫左旋，以反时针旋转叫左旋，以“-”表示表示（3）外消旋与内消旋）外消旋与内消旋CHOCHOHCH2OHCHOCOHHHOH2CL-(-)型型D-(+)型型一对对映体一对对映体一对对映体等量混合旋光性相互消除，混合体表现不出一对对映体等量混合旋光性相互消除，混合体表现不出旋光性，这种现象称为旋光性，这种现象称为外消旋外消旋 CHOH-C-OHH-C-OH CH2OHD-型赤鲜糖型赤鲜糖当一种物质含有偶数个不对称当一种物质含有偶数个不

19、对称 碳原子，同时又有对称中心（碳原子，同时又有对称中心（面）时，此物质不对称面）时，此物质不对称 碳原子之间的旋光性相互消除，表现碳原子之间的旋光性相互消除，表现不出旋光性，这种现象称为不出旋光性，这种现象称为内消旋内消旋对称中心（面）对称中心（面）CHOHO-C-H H-C-OH CH2OHD-苏阿糖苏阿糖3.立体异构体立体异构体 由于分子中各原子在空间的排列不同由于分子中各原子在空间的排列不同,同一分子就会出现不同的立体结构同一分子就会出现不同的立体结构,这种这种不同的立体结构不同的立体结构-立体异构体立体异构体如如:CHOH-C-OHH-C-OH CH2OH CHO H-C-OHHO-

20、C-H CH2OH CHOHO-C-H H-C-OH CH2OH CHOHO-C-HHO-C-H CH2OHD-型赤鲜糖型赤鲜糖L-型赤鲜糖型赤鲜糖D-苏阿糖苏阿糖L-苏阿糖苏阿糖旋光异构体与不对称碳原子数的关系是：旋光异构体与不对称碳原子数的关系是：2n对映体对映体对映体对映体非对映体非对映体二二.单糖的环状结构单糖的环状结构1.单糖的直链结构与环状结构单糖的直链结构与环状结构 CHO HCOHHOCH HCOH HCOH CH2OH C HCOHHOCH O HC HCOH CH2OHHOH C HCOHHOCH O HC HCOH CH2OHHOH1.4缩合缩合1.5缩合缩合 C HCO

21、HHOCH O HCOH HC CH2OHHOH C HCOHHOCH O HCOH HC CH2OHHOH-型型-型型六元环六元环五元环五元环半缩醛羟基半缩醛羟基羟醛羟醛OO吡喃型吡喃型呋喃型呋喃型呋喃呋喃吡喃吡喃OOHHOHOHOHCH2OHOOHHOHOHOHCH2OH-型型-D-葡萄糖葡萄糖-型型-D-葡萄糖葡萄糖OOHOHOHCH2OHCHOHHOOHOHOHCH2OHCHOHH-型型-D-葡萄糖葡萄糖-型型-D-葡萄糖葡萄糖占99%2.变旋现象变旋现象-型型-D-葡萄糖葡萄糖tD=+1120-型型-D-葡萄糖葡萄糖tD=+18.70-型型-D-葡萄糖葡萄糖-型型-D-葡萄糖葡萄糖溶

22、于水溶于水tD=+1120tD=+18.70tD=+52.20OOHHOHOHOHCH2OHOOHHOHOHOHCH2OH CHO HCOHHOCH HCOH HCOH CH2OH-型型36%直链直链 排出氮（儿童、孕妇等）排出氮（儿童、孕妇等）氮负平衡氮负平衡：摄入氮摄入氮 排出氮（饥饿、消耗性疾排出氮（饥饿、消耗性疾病患者）病患者）氮平衡的意义：可以反映体内蛋白质代谢的慨况。氮平衡的意义：可以反映体内蛋白质代谢的慨况。2.生理需要量生理需要量 成人每日最低蛋白质需要量为成人每日最低蛋白质需要量为3050g，我，我国营养学会推荐成人每日蛋白质需要量为国营养学会推荐成人每日蛋白质需要量为80g

23、。3.蛋白质的营养价值蛋白质的营养价值必需氨基酸必需氨基酸:指体内需要而又不能自身合成，必指体内需要而又不能自身合成，必须由食物供给的氨基酸。包括赖、色、苯丙、蛋、须由食物供给的氨基酸。包括赖、色、苯丙、蛋、苏、亮、异亮及缬氨酸苏、亮、异亮及缬氨酸其余其余12种氨基酸体内可以合成，称非必需氨基酸。种氨基酸体内可以合成，称非必需氨基酸。假假 设设 来来 写写 一一 两两 本本 书书甲硫甲硫(蛋蛋)色色 赖赖 缬缬 异亮异亮 亮亮 苯丙苯丙 苏苏蛋白质的营养价值蛋白质的营养价值蛋白质的营养价值取决于必需氨基酸的蛋白质的营养价值取决于必需氨基酸的数量、种类、量质比。数量、种类、量质比。蛋白质的互补作

24、用蛋白质的互补作用 指营养价值较低的蛋白质混合食用，其指营养价值较低的蛋白质混合食用，其必需氨基酸可以互相补充而提高营养价值。必需氨基酸可以互相补充而提高营养价值。如：如：谷类：色氨酸多，赖氨酸少谷类：色氨酸多，赖氨酸少 豆类：色氨酸少，赖氨酸多豆类：色氨酸少，赖氨酸多一、一、蛋白质的消化（酶促降解）蛋白质的消化（酶促降解）蛋白质消化的生理意义蛋白质消化的生理意义 由大分子转变为小分子，便于吸收。由大分子转变为小分子，便于吸收。消除种属特异性和抗原性，防止过敏、消除种属特异性和抗原性，防止过敏、毒性反应。毒性反应。第二节第二节 蛋白质的消化、吸收和腐败蛋白质的消化、吸收和腐败内肽酶内肽酶(肽链

25、内切酶肽链内切酶)水解蛋白质肽链内部的一些肽键，如胰蛋水解蛋白质肽链内部的一些肽键，如胰蛋白酶、胃蛋白酶等。白酶、胃蛋白酶等。外肽酶（肽链外切酶）外肽酶（肽链外切酶）自肽链的末段开始每次水解一个氨基酸残自肽链的末段开始每次水解一个氨基酸残基，如羧基肽酶基，如羧基肽酶(A、B)、氨基肽酶。、氨基肽酶。二肽酶：水解各种二肽产生氨基酸。二肽酶：水解各种二肽产生氨基酸。蛋白水解酶的种类肽键蛋白水解酶的种类肽键氨基肽酶氨基肽酶内肽酶内肽酶羧基肽酶羧基肽酶氨基酸氨基酸 +氨基酸氨基酸二肽酶二肽酶蛋白水解酶作用示意图蛋白水解酶作用示意图二、氨基酸的吸收二、氨基酸的吸收吸收部位：主要在小肠吸收部位：主要在小肠

26、吸收形式：氨基酸、寡肽、二肽吸收形式：氨基酸、寡肽、二肽吸收机制：耗能的主动吸收过程吸收机制：耗能的主动吸收过程（一）氨基酸吸收载体（一）氨基酸吸收载体载体蛋白与氨基酸、载体蛋白与氨基酸、Na+组成三组成三联体，由联体，由ATPATP供能将氨基酸、供能将氨基酸、Na+转转入细胞内，入细胞内，Na+再由钠泵排出细胞。再由钠泵排出细胞。载载 体类型体类型中性氨基酸载体中性氨基酸载体碱性氨基酸载体碱性氨基酸载体酸性氨基酸载体酸性氨基酸载体亚氨基酸与甘氨酸载体亚氨基酸与甘氨酸载体三、三、蛋白质的腐败作用蛋白质的腐败作用 肠道细菌对未被消化和吸收的蛋白质及其肠道细菌对未被消化和吸收的蛋白质及其消化产物所

27、起的作用消化产物所起的作用腐败作用的产物大多有害，如胺、氨、苯酚、腐败作用的产物大多有害，如胺、氨、苯酚、吲哚等；也可产生少量的脂肪酸及维生素等可吲哚等；也可产生少量的脂肪酸及维生素等可被机体利用的物质被机体利用的物质。蛋白质的腐败作用蛋白质的腐败作用（一）胺类的生成（一）胺类的生成蛋白质蛋白质 氨基酸氨基酸胺类胺类蛋白酶蛋白酶 脱羧基作用脱羧基作用 组氨酸组氨酸组胺组胺 色氨酸色氨酸 色胺色胺 酪氨酸酪氨酸酪胺酪胺（二）（二）氨的生成氨的生成未被吸收的氨基酸未被吸收的氨基酸氨氨肠道细菌肠道细菌脱氨基作用脱氨基作用 假神经递质假神经递质 某些物质结构与神经递质结构相似，可取代某些物质结构与神经

28、递质结构相似，可取代正常神经递质从而影响脑功能，称假神经递质。正常神经递质从而影响脑功能，称假神经递质。酪胺酪胺-羟酪胺羟酪胺CH2CH2NH2OHCH2CH2NH2OHCH2NH2COHHOHCH2NH2COHHOH-羟酪胺结构类似儿茶酚胺，它们可取代儿茶羟酪胺结构类似儿茶酚胺，它们可取代儿茶酚胺与脑细胞结合，但不能传递神经冲动，使酚胺与脑细胞结合，但不能传递神经冲动，使大脑发生异常抑制。大脑发生异常抑制。氨基酸氨基酸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)第三节氨基酸代谢概况第三节氨基酸代谢概况-酮酸酮酸

29、脱氨基作用脱氨基作用 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 一、一、氨基酸的脱氨基作用氨基酸的脱氨基作用定义定义指氨基酸脱去氨基生成相应指氨基酸脱去氨基生成相应-酮酸的过程。酮酸的过程。脱氨基脱氨基方式方式氧化脱氨基氧化脱氨基转氨基作用转氨基作用联合脱氨基联合脱氨基 NH2CHRCOOHNH2CHCOOH2O2CRCOOHOCCOOH22NH3（一）（一）L-谷氨酸氧化脱氨基作用谷氨酸氧化脱氨基作用存在于肝、脑、肾中存在于肝、脑、肾中辅酶为辅酶为 NAD+或或NADP+GTP、ATP为其

30、抑制剂为其抑制剂GDP、ADP为其激活剂为其激活剂催化酶：催化酶：L-L-谷氨酸脱氢酶谷氨酸脱氢酶L-谷氨酸谷氨酸NH3-酮戊二酸酮戊二酸NAD(P)+NAD(P)H+H+H2ONH2CH(CH2)2COOHCOOHNH2CH(CH2)2COOHCOOHNHC(CH2)2COOHCOOHNHC(CH2)2COOHCOOHOC(CH2)2COOHCOOH+OC(CH2)2COOHCOOH+（二）转氨基作用（二）转氨基作用1.定义：定义：在转氨酶的作用下，某一氨基酸脱去在转氨酶的作用下，某一氨基酸脱去-氨基生成相应的氨基生成相应的-酮酸，而另一种酮酸，而另一种-酮酸得到酮酸得到此氨基生成相应的氨基

31、酸的过程。此氨基生成相应的氨基酸的过程。2.反应式反应式 3.转氨酶转氨酶血清转氨酶活性，临床上可作为疾病诊断和血清转氨酶活性，临床上可作为疾病诊断和预后的指标之一。预后的指标之一。4.转氨基作用的机制转氨基作用的机制转氨酶的辅酶是磷酸吡哆醛转氨酶的辅酶是磷酸吡哆醛氨基酸氨基酸 磷酸吡哆醛磷酸吡哆醛 -酮酸酮酸 磷酸吡哆胺磷酸吡哆胺 谷氨酸谷氨酸-酮戊二酸酮戊二酸 转氨酶转氨酶转氨基作用不仅是体内多数氨基酸转氨基作用不仅是体内多数氨基酸脱氨基的重要方式，也是机体合成非脱氨基的重要方式，也是机体合成非必需氨基酸的重要途径。必需氨基酸的重要途径。通过此种方式并未产生游离的氨。通过此种方式并未产生游

32、离的氨。5.转氨基作用的生理转氨基作用的生理意义意义（三）联合脱氨基作用（三）联合脱氨基作用 由两种（以上）酶的联合催化作用由两种（以上）酶的联合催化作用使氨基酸的使氨基酸的-氨基脱下并产生游离氨的氨基脱下并产生游离氨的过程称为联合脱氨基作用。过程称为联合脱氨基作用。氨基酸氨基酸 谷氨酸谷氨酸 -酮酸酮酸 -酮戊二酸酮戊二酸 H2O+NAD+转氨酶转氨酶 NH3+NADH+H+L-谷氨酸脱氢酶谷氨酸脱氢酶 此种方式既是氨基酸脱氨基的主要方式，也是此种方式既是氨基酸脱氨基的主要方式，也是体内合成非必需氨基酸的主要方式。体内合成非必需氨基酸的主要方式。主要在肝、肾组织进行。主要在肝、肾组织进行。二

33、、氨基酸脱羧基作用二、氨基酸脱羧基作用氨基酸脱羧酶氨基酸脱羧酶氨基酸氨基酸胺类胺类RCH2NH2+CO2磷酸吡哆醛磷酸吡哆醛CCOOHNH2HRL-L-组氨酸组氨酸组胺组胺组氨酸脱羧酶组氨酸脱羧酶CO2组胺是强烈的血管舒张剂，可增加毛细血管的组胺是强烈的血管舒张剂，可增加毛细血管的通透性，还可刺激胃蛋白酶及胃酸的分泌。通透性，还可刺激胃蛋白酶及胃酸的分泌。氨是机体正常代谢产物，具有毒性。氨是机体正常代谢产物，具有毒性。体内的氨主要在肝合成尿素而解毒。体内的氨主要在肝合成尿素而解毒。正常人血氨浓度一般不超过正常人血氨浓度一般不超过 0.6mol/L。第四节第四节 氨氨 的的 代代 谢谢 一、尿素

34、的生成一、尿素的生成（一）生成部位（一）生成部位主要在主要在肝细胞肝细胞的线粒体及胞液中。的线粒体及胞液中。（二）生成过程（二）生成过程尿素生成的过程称为尿素生成的过程称为鸟氨酸循环鸟氨酸循环又称又称尿素循环尿素循环。首先鸟氨酸与氨及首先鸟氨酸与氨及CO2结合生成瓜氨酸；第二，瓜氨结合生成瓜氨酸；第二，瓜氨酸再接受酸再接受1 1分子氨而生成精氨酸；第三，精氨酸水解产分子氨而生成精氨酸；第三，精氨酸水解产生尿素，并重新生成鸟氨酸。接着，鸟氨酸参与新一生尿素，并重新生成鸟氨酸。接着，鸟氨酸参与新一轮循环。轮循环。1.氨基甲酰磷酸的合成氨基甲酰磷酸的合成 CO2+NH3+H2O+2ATP氨基甲酰磷酸

35、合成酶氨基甲酰磷酸合成酶（N-乙酰谷氨酸乙酰谷氨酸，Mg2+）COH2NO PO32-+2ADP+Pi氨基甲酰磷酸氨基甲酰磷酸反应在线粒体中进行反应在线粒体中进行2.瓜氨酸的合成瓜氨酸的合成鸟氨酸氨基甲酰转移酶鸟氨酸氨基甲酰转移酶H3PO4+氨基甲酰磷酸氨基甲酰磷酸NH2(CH2)3CHCOOHNH2鸟鸟氨氨酸酸NH2(CH2)3CHCOOHNH2鸟鸟氨氨酸酸NH2COOPO32-NH2COOPO32-NHCHCOOHNH2NH2CO瓜瓜氨氨酸酸(CH2)3反应在线粒体中进行，反应在线粒体中进行，瓜氨酸生成后进入胞液。瓜氨酸生成后进入胞液。3.精氨酸的合成精氨酸的合成反应在反应在胞液胞液中进行

36、。中进行。精氨酸代琥珀酸合成酶精氨酸代琥珀酸合成酶ATPAMP+PPiH2OMg2+天冬氨酸天冬氨酸精氨酸代琥珀酸精氨酸代琥珀酸NHCHCOOHNH2NH2CO瓜瓜氨氨酸酸(CH2)3COOHCHH2NCH2COOHNH(CH2)3CHCOOHNH2NH2CNCOOHCHCH2COOH精氨酸精氨酸延胡索酸延胡索酸精氨酸代琥精氨酸代琥珀酸裂解酶珀酸裂解酶精氨酸代琥珀酸精氨酸代琥珀酸COOHCHCHHOOC+NH(CH2)3CHCOOHNH2NH2CNHNH(CH2)3CHCOOHNH2NH2CNCOOHCHCH2COOHNH(CH2)3CHCOOHNH2NH2CNCOOHCHCH2COOH4.精

37、氨酸水解生成尿素精氨酸水解生成尿素反应在胞液中进行反应在胞液中进行尿素尿素鸟氨酸鸟氨酸精氨酸精氨酸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（三）反应小结（三）反应小结原料：原料：2 分子氨，一个来自于游离氨，另一个分子氨，一个来自于游离氨，另一个来自天冬氨酸。（直接或间

38、接地来源于各种氨来自天冬氨酸。（直接或间接地来源于各种氨基酸）基酸）过程：先在线粒体中进行，再在胞液中进行。过程：先在线粒体中进行，再在胞液中进行。耗能：耗能：3 个个ATP，4 个高能磷酸键。个高能磷酸键。DNA的生物合成的生物合成(复制复制)第第 十十 章章第一节复制的基本规律第一节复制的基本规律一、复制一、复制(replication)是指遗传物质的传代，以母链是指遗传物质的传代，以母链DNA为模板为模板合成子链合成子链DNA的过程。的过程。复制复制亲代亲代DNA子代子代DNAAGGTACTGCCACTGGTCCATGACGGTGACCCCACTGGGGTGACCAGGTACTGTCCA

39、TGACTCCATGACAGGTACTGAGGTACTGCCACTGGTCCATGACGGTGACCAGGTACTGCCACTGGTCCATGACGGTGACC+母链母链DNA 复制过程中形成的复复制过程中形成的复制叉制叉子代子代DNA 目目 录录子链继承母链遗传信息的几种可能方式子链继承母链遗传信息的几种可能方式 全保留式全保留式 半保留式半保留式 混合式混合式 密度梯度实验密度梯度实验 实验结果支持实验结果支持半保留复制半保留复制的设想。的设想。含重氮含重氮-DNA的细菌的细菌培养于普通培养于普通培养液培养液 第一代第一代继续培养于普继续培养于普通培养液通培养液 第二代第二代梯度离心结果梯

40、度离心结果二、双向复制二、双向复制原核生物复制时，原核生物复制时，DNA从从起始点起始点(origin)向两个方向解链，形成两个延伸方向相反的向两个方向解链，形成两个延伸方向相反的复制叉，称为复制叉，称为双向复制双向复制。复制中的放射自显影图象复制中的放射自显影图象A.环状双链环状双链DNA及复制起始点及复制起始点B.复制中的两个复制叉复制中的两个复制叉C.复制接近终止点复制接近终止点(termination,ter)oriterA B C53oriorioriori535533553复制子复制子3三、冈崎片段与复制的半不连续性三、冈崎片段与复制的半不连续性3 5 3 5 解链方向解链方向3

41、5 3 3 5 领头链领头链(leading strand)随从链随从链(lagging strand)顺着解链方向生成的子链，复制是连续进行的，顺着解链方向生成的子链，复制是连续进行的，这股链称为这股链称为领头链（前导链）领头链（前导链）。另一股链因为复制的方向与解链方向相反，不能另一股链因为复制的方向与解链方向相反，不能顺着解链方向连续延长，这股不连续复制的链称顺着解链方向连续延长，这股不连续复制的链称为为随从链（滞后链）随从链（滞后链）。复制中的不连续片段称为。复制中的不连续片段称为冈崎片段冈崎片段(okazaki fragment)。领头链连续复制而随从链不连续复制，就是复制领头链连续

42、复制而随从链不连续复制，就是复制的的半不连续性半不连续性。DNA复制的酶学复制的酶学 第二节第二节参与参与DNA复制的物质复制的物质 底物底物(substrate):dATP,dGTP,dCTP,dTTP聚合酶聚合酶(polymerase):依赖依赖DNA的的DNA聚合酶，简写聚合酶，简写 为为 DNA聚合酶聚合酶模板模板(template):解开成单链的解开成单链的DNA母链母链引物引物(primer):提供提供3-OH末端使底物可以依次聚合末端使底物可以依次聚合 其他的酶和蛋白质因子其他的酶和蛋白质因子聚合反应的特点聚合反应的特点DNA 新链生成需新链生成需引物引物和和模板模板；新链的延长

43、只可沿新链的延长只可沿5 3 方向进行方向进行。DNA聚合酶聚合酶全称：全称：依赖依赖DNA的的DNA聚合酶聚合酶 简称：简称：DNA聚合酶聚合酶活性：活性：1.53 的聚合活性的聚合活性2.核酸外切酶活性核酸外切酶活性5 A G C T T C A G G A T A 3|3 T C G A A G T C C T A G C G A C 5 3 5 外切酶活性外切酶活性 5 3 外切酶活性外切酶活性?能切除突变的能切除突变的 DNA片段。片段。能辨认错配的碱基对，并将其水解。能辨认错配的碱基对，并将其水解。核酸外切酶活性核酸外切酶活性 目目 录录真正催化真正催化DNA聚合聚合参与参与DNA

44、损伤损伤的应急状态的应急状态修复修复修复合成、修复合成、切除引物、切除引物、填补空隙填补空隙功能功能 I：2040400分子数分子数/细胞细胞1011亚基数亚基数+-+5 外切酶活性外切酶活性+5 外切酶活性外切酶活性+5 聚合酶活性聚合酶活性聚合酶聚合酶III聚合酶聚合酶II聚合酶聚合酶I109kD120kD250kD（一）原核生物大肠杆菌的（一）原核生物大肠杆菌的DNA聚合酶聚合酶1010 8 8 局部解链后局部解链后（二）（二）DNA拓扑异构酶拓扑异构酶 拓扑异构酶作用特点拓扑异构酶作用特点（有内切酶和连接酶的活力）（有内切酶和连接酶的活力）既能水解既能水解 、又能连接磷酸二酯键、又能连

45、接磷酸二酯键 拓扑异构酶拓扑异构酶 一股一股链链 不需不需ATP拓扑异构酶拓扑异构酶 两股两股链链 需需ATP分分 类类连接连接DNA链链3-OH末端和相邻末端和相邻DNA链链5-P末端，使二者生成磷酸二酯键，从而把两段相末端，使二者生成磷酸二酯键，从而把两段相邻的邻的DNA链连接成一条完整的链。链连接成一条完整的链。（三）（三）DNA连接酶作用方式连接酶作用方式 解旋酶解旋酶 利用利用ATP供能，作用于氢键，使供能，作用于氢键，使DNA双链双链解开成为两条单链解开成为两条单链 引物酶引物酶 复制起始时催化生成复制起始时催化生成RNA引物的酶引物的酶 单链单链DNA结合蛋白结合蛋白 在复制中维

46、持模板处于单链状态并保护单链在复制中维持模板处于单链状态并保护单链的完整的完整 （四）（四）DNA合成的其他有关合成的其他有关酶酶DNA生物合成过程生物合成过程 第三节第三节（一）复制的起始（一）复制的起始需要解决两个问题：需要解决两个问题：1.DNA解开成单链，提供模板。解开成单链，提供模板。2.合成引物，提供合成引物，提供3-OH末端。末端。一、原核生物的一、原核生物的DNA生物合成生物合成 3 5 3 5 引物是由引物酶催化合成的短链引物是由引物酶催化合成的短链RNA分子。分子。引物引物3 HO5引物引物酶酶（二）复制的延长（二）复制的延长复制的延长指在复制的延长指在DNA聚合酶聚合酶催化下，催化下，dATP等等以以dAMP等等的方式逐个加入引物或延长中的子链的方式逐个加入引物或延长中的子链上，其化学本质是磷酸二酯键的不断生成。上，其化学本质是磷酸二酯键的不断生成。复复制制过过程程简简图图目目 录录5 5 5 RNA引物引物OHP5 DNA聚合酶聚合酶dATP等等5 5 PATP ADP+Pi5 5 DNA连接酶连接酶 随从链上不连续性片段的连接随从链上不连续性片段的连接（三）复制的终止（三）复制的终止