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→CoQ

复合体II

电子传递顺序：

琥珀酸→FAD→几种Fe-S→CoQ

复合体III

QH2→b;

Fe-S;

c1→Cytc

复合体IV电子传递顺序：

还原型Cytc→CuA→a

→a3→CuB→O2

细胞色素传递电子的顺序：

Cytb

→Cytc1→Cytc

→Cyta

3→1/2O2

NADH氧化呼吸链：

NADH→复合体I→辅酶Q→复合体III

→Cytc

→复合体IV→O2

琥珀酸氧化呼吸链：

琥珀酸→复合体II→辅酶Q→复合体III→Cytc

电子传递体系磷酸化是生物体内生成

ATP的主要方式。

电子传递是氧化放能反应，而

ADP与Pi生成ATP的磷酸化

是吸能反应，氧化和磷酸化是偶联进行的。

化学渗透假说从能量转化方面解决了氧化磷酸化的基本问题，构象变化学说

可以详细地解释

ATP生成的机制。

在电子传递过程中，将

H+从线粒体内膜的内侧，转移到外侧的膜间隙，使内膜外侧的

H+浓度高于内侧，形成电化学势，当

H+通过ATP合酶回到线粒体内膜的内侧时，释放的能量用于合成ATP。

NADH呼吸链可产生2.5

个ATP，FADH呼吸链可产生

1.5个ATP。

2

呼吸链阻断剂和质子通道阻断剂可以使线粒体的耗氧量和

ATP生成量同步下降，解偶联剂（二硝基苯酚、解偶联蛋

白）和离子载体类抑制剂则使线粒体的耗氧量增加，

ATP生成量下降。

复合体I

抑制剂：

鱼藤酮、粉蝶霉素及异戊巴比妥等阻断传递电子到泛醌。

萎锈灵。

抗霉素A阻断CytBh传递电子到泛醌，粘噻唑菌醇则作用

QP位点。

－

3－

紧密结合中氧化型

Cyta3，阻断电子由Cyta到CuB-Cyta3

间传递。

CO与还原型Cyt

复合体Ⅳ抑制剂：

CN

、N

a3结合，阻断电子传递给O2。

真核生物胞质中的NADH不能直接通过线粒体的内膜。

在有氧状态下，肌肉、神经组织胞质中的

NADH通过磷酸甘油

穿梭，在线粒体内膜转化为

FADH，通过呼吸链合成

在肝、肾、心等组织中，NADH通过苹果酸穿梭进入线

粒体，经呼吸链产生2.5个ATP。

磷酸甘油穿梭：

苹果酸穿梭：

2.糖代谢

a）

糖酵解：

糖酵解是酶将葡萄糖降解成丙酮酸并生成

ATP的过程。

b）

柠檬酸循环：

由乙酰辅酶A与草酰乙酸缩合生成含

3个羧基的柠檬酸开始，在经过

4次脱氢、2次脱羧，生成

4分

子还原当量和2分子CO，重新生成草酰乙酸的循环反应过程称为柠檬酸循环。

c）乙醛酸循环：

乙酰CoA在乙醛酸体内生成琥珀酸、乙醛酸和苹果酸；

此琥珀酸可用于糖的合成，该过程称为乙醛酸循环。

d）糖异生：

从非糖化合物（乳酸、甘油、生糖氨基酸等）转变为葡萄糖或糖原的过程称为糖异生。

糖的分解代谢包括糖酵解、三羧酸循环、戊糖磷酸途径、葡糖醛酸途径、乙醛酸循环等代谢途径。

广义糖酵解是指葡萄糖转化为丙酮酸的过程。

反应在胞液中进行。

在糖酵解过程中，每分子葡萄糖可以转化为两分

子的丙酮酸，同时净生成两分子ATP和两分子NADH。

在无氧条件下，NADH用于还原丙酮酸。

在乙醇发酵过程中，丙酮酸氧化脱羧生成乙醛，乙醛在乙醇脱氢酶的催化下被还原为乙醇。

而在激烈运动时，肌肉缺氧进行糖酵解的过程中，乳

酸脱氢酶催化丙酮酸还原为乳酸。

糖酵解阶段中，由己糖激酶和果糖磷酸激酶催化的两步反应，各消耗

1分子ATP。

在丙糖阶段，甘油酸-1,3-

二磷酸

和磷酸烯醇丙酮酸经底物水平磷酸化反应，

各生产1分子ATP。

由于果糖-1,6-二磷酸在醛缩酶催化下裂解，相当于生成

2分子甘油醛-3-磷酸。

每分子葡萄糖在糖酵解阶段净生成

2分子ATP。

酵解途径存在3个不可逆反应，分别由己糖激酶、果糖磷酸激酶和丙酮酸激酶催化，糖酵解反应速度主要受这

3个

酶活性的调控。

其中果糖磷酸激酶是最关键的限速酶，其活性被

ATP、柠檬酸变构抑制；

被

AMP、果糖=1,6-二磷酸变构

激活。

葡糖糖在有氧条件下氧化分解成

CO2和H2O净生成32分子ATP，其反应过程可人为地划分为

3个阶段。

第一阶段是

糖酵解阶段。

甘油醛-3-磷酸在脱氢酶的催化下生成的

2分子NADH依靠穿梭作用，进入线粒体内的呼吸链，产生

5或3

分子ATP。

糖有氧氧化的第二阶段是丙酮酸在丙酮酸脱氢酶系催化下氧化脱羧变成乙酰辅酶

A。

乙酰辅酶A与草酰乙酸

缩合为柠檬酸进入三羧酸循环（第三阶段）

。

丙酮酸经三羧酸循环途径能形成

12.5个ATP分子。

柠檬酸合酶、异柠檬酸

脱氢酶与α-酮戊二酸脱氢酶系是调控三羧酸循环的限速酶，其活性受

ATP、NADH等物质的抑制。

与三羧酸循环相关联的乙醛酸循环途径，

具有两种关键的酶即苹果酸合酶与异柠檬酸裂解酶。

油料作物种子萌发时，

可利用该途径将脂肪酸转化为糖类和氨基酸。

戊糖磷酸途径是生物体内普遍存在的需氧代谢途径。

其特点是葡萄糖直接脱氢和脱羧。

在整个反应过程中，脱氢酶

-5-磷酸是合成核酸的重要原料，产生的

的辅酶为NADP。

戊糖磷酸途径产生的核糖

NADPH+H参与脂肪酸、固醇类等的合

成代谢。

糖异生指非糖物质如甘油、生糖氨基酸和乳酸等合成葡萄糖或糖原的过程。

糖异生基本上是糖酵解途径的逆过程，

其中有三步与糖酵解不同。

丙酮酸转变为磷酸烯醇式丙酮酸是沿丙酮酸羧化支路完成的。

因激酶的作用不可逆，果糖

-1,6-二磷酸转变为果糖-6-磷酸、葡糖-6-磷酸转变为葡萄糖是由相应的果糖-1,6-二磷酸酶和葡糖-6-磷酸酶催化水解

脱去磷酸来完成的。

糖的生理功能：

①氧化供能：

糖类占人体全部供能量的70%。

②作为结构成分：

作为生物膜、神经组织等的组分。

③作为核酸类化合物的成分：

构成核苷酸，DNA，RNA等。

④转变为其他物质：

转变为脂肪或氨基酸等化合物。

丙酮酸的去向：

生成乙酰辅酶A、生成乳酸、生成乙醇

糖酵解的生理意义：

1.在无氧和缺氧条件下，作为糖分解供能的补充途径。

2.在有氧条件下，作为某些组织细胞主要的供能途径。

糖酵解的全部反应过程：

三羧酸循环的特点：

①循环反应在线粒体（mitochondrion）中进行，为不可逆反应。

②每完成一次循环，氧化分解掉一分子乙酰基，可生成10分子ATP。

③循环的中间产物既不能通过此循环反应生成，也不被此循环反应所消耗。

④三羧酸循环中有两次脱羧反应，生成两分子CO2。

⑤循环中有四次脱氢反应，生成三分子NADH和一分子FADH2。

⑥循环中有一次底物水平磷酸化，生成一分子GTP。

⑦三羧酸循环的关键酶是柠檬酸合酶、异柠檬酸脱氢酶和α-酮戊二酸脱氢酶系。

三羧酸循环的生理意义：

①是糖、脂、蛋白质三大物质分解供能的共同通路。

②是糖、脂、蛋白质三大物质互变的共同途径。

三羧酸循环的全部反应过程：

戊糖磷酸途径的生理意义：

1.是体内生成NADPH的主要代谢途径；

2.是体内生成核糖-5-磷酸的唯一代谢途径；

3.单糖相互转换的途径。

乙醛酸循环的生理意义：

1.是富含脂肪的油料种子所特有的一种呼吸代谢途径。

2.乙醛酸循环和三羧酸循环中存在着某些相同的酶类和中间产物。

3.油料植物种子发芽时把脂肪转化为碳水化合物是通过乙醛酸循环来实现的。

葡萄糖至丙酮酸的代谢途径在有氧与无氧条件下有何主要区别？

（1）葡萄糖至丙酮酸阶段，只有甘油醛-3-磷酸脱氢产生NADH+H+。

NADH+H+代谢去路不同,在无氧条件下去还原丙酮酸;

在有氧条件下,进入呼吸链。

（2）生成ATP的数量不同,净生成2molATP;

有氧条件下净生成7molATP。

葡萄糖至丙酮酸阶段，在无氧条件下，经底物磷酸化可生成

4molATP（甘油酸

-1,3-

二磷酸生成甘油酸

-3-

磷酸，甘

油酸-2-

磷酸经烯醇丙酮酸磷酸生成丙酮酸）

，葡萄糖至葡糖

-6-

磷酸，果糖-6-

磷酸至果糖二磷酸分别消耗了

1molATP,

在

无氧条件下净生成

2molATP。

在有氧条件下，甘油醛

磷酸脱氢产生

NADH+H+进入呼吸链将生成

2×

2.5molATP，所以

净生成

7molATP。

3.脂肪代谢

a）脂肪酸-β-氧化：

脂肪酸先活化为脂酰辅酶

A，然后经肉碱穿梭转运进入线粒体基质，从

β-碳原子开始反复经脱

氢、加水、再脱氢和硫解的过程，终产物为乙酰辅酶

A及还原性辅酶（

NADH和FADH2）.

b）肉碱穿梭：

肉碱穿梭是胞液内脂酰辅酶

A进入线粒体基质的一种载体转运机制，需要肉碱、肉碱直线转移酶

I和

II、肉碱-脂酰肉碱转位酶的共同参与。

c）酮体：

酮体是脂肪酸在肝氧化生成的一种特殊代谢中间物，包括乙酰乙酸、β-羟丁酸和丙酮，它们是肝输出能源

的一种方式，在肝外组织被摄取利用。

三酰甘油是重要的贮能物质。

在脂肪酶的作用下水解为甘油和脂肪酸。

甘油可氧化供能也可逆糖酵解途径生成糖。

脂肪酸可彻底氧化供能。

脂肪酸的氧化方式主要为β-氧化，细胞质基质中的长链脂肪酸首先被活化为脂酰辅酶

A，然后在肉碱的携带下进入

线粒体。

脂肪酸的β-氧化经历脱氢、加水、再脱氢、硫解四步反应，循环一次，产生少两个碳原子的脂酰辅酶

A和一

份子乙酰辅酶A。

1mol软脂酸彻底氧化需要进行

7次β-氧化，产生

8mol乙酰辅酶A。

每次β-氧化产生1molFADH2和

28molATP；

8mol乙酰辅酶A进入TCA循环彻底氧

1molNADH+H，共产生

7molFADH2和7molNADH+H，进入呼吸链氧化生成

化可产生80molATP；

这样1mol软脂酸彻底氧化一共产生

108molATP，因活化时消耗2molATP，故净得106molATP。

不饱和脂肪酸的氧化与饱和脂肪酸基本相同，单不饱和脂肪酸氧化需要

3-顺，

2-反烯脂酰辅酶

A异构酶；

多不

饱和脂肪酸氧化还需要

2-反，

4-顺二烯脂酰辅酶A还原酶和反烯脂酰辅酶A异构酶的共同作用。

乙酰乙酸、、β-羟丁酸和丙酮统称为酮体，酮体在肝中产生，可被肝外组织利用。

脂肪酸-β-氧化四步反应过程：

β-氧化的调节：

⑴脂酰基进入线粒体的速度是限速步骤，

长链脂酸生物合成的第一个前体丙二酸单酰CoA的浓度增加，可抑制肉碱脂酰转移酶Ⅰ，限制脂肪酸氧化。

⑵[NADH]/[NAD+]比率高时，β—羟脂酰CoA脱氢酶便受抑制。

⑶乙酰CoA浓度高时，可抑制硫解酶，抑制氧化

酮体的生理意义：

酮体是肝脏输出能源的一种形式。

并且酮体可通过血脑屏障，是肌肉尤其是脑组织的重要能源。

酮体利用的增加可减少糖的利用，有利于维持血糖水平恒定，节省蛋白质的消耗。

酮体的生成及利用示意图：

4.氨基酸代谢

a）必需氨基酸：

机体自身不能合成，必须由食物提供的氨基酸（缬异亮亮苯蛋色苏赖）。

b）鸟氨酸循环：

鸟氨酸与二氧化碳和氨作用，合成瓜氨酸，瓜氨酸与氨作用合成精氨酸，最后精氨酸被肝中精氨酸酶水解产生尿素并重新放出鸟氨酸的循环过程称为鸟氨酸循环。

c）联合脱氨基作用：

转氨基作用和谷氨酸氧化脱氨基作用的联合。

d）一碳单位：

某些氨基酸代谢过程中产生的只含有一个碳原子的基团，称为一碳单位，包括甲基、甲烯基、甲炔基、甲酰基和亚胺甲基。

外源性蛋白质必须先经过水解作用变为小分子的氨基酸，然后才能被吸收。

就高等动物来说，外界食物蛋白质经消化吸收的氨基酸和体内合成及组织蛋白质经降解的氨基酸，共同组成体内氨基酸代谢库。

氨基酸代谢库中的氨基酸大部分用以合成蛋白质，一部分可以作为能源物质被分解，体内有一些非蛋白质的含氮化合物也是以某些氨基酸作为合成的原料。

氨基酸的共同分解代谢途径包括脱氨作用和脱羧作用两个方面。

氨基酸经脱氨作用生成氨及α-酮酸，经脱羧作用产生二氧化碳及胺。

胺可随尿直接排除，也可在酶的催化下，转变为其他物质。

氨基酸脱氨基的方式有氧化脱氨基作用、转氨基作用、联合脱氨基作用、非氧化脱氨基作用和脱酰胺基作用。

多数氨基酸经脱氨作用生成的α-酮酸，能够进入三羧酸循环的化合物而进入三羧酸循环。

亮氨酸和赖氨酸为生酮氨基酸，异亮氨酸和3种芳香族氨基酸为生糖兼生酮氨基酸，其他氨基酸为生糖氨基酸。

必须由食物供给的氨基酸称为必需氨基酸，自身能合成的氨基酸称为非必须氨基酸。

植物和绝大多数微生物能合成全部氨基酸。

转氨基作用反应：

转氨基作用的特点：

只有氨基的转移，没有氨的生成；

催化的反应可逆；

辅酶均是磷酸吡哆醛。

转氨基作用的生理意义：

是体内合成非必须氨基酸的重要途径。

接受氨基的主要酮酸有：

丙酮酸、α-酮戊二酸、草酰乙酸。

联合脱氨基作用的特点：

有氨生成；

反应过程可逆。

联合脱氨基作用的生理意义：

体内合成非必须氨基酸的主要途径；

肝、肾等组织主要脱氨途径。

α-酮酸的代谢途径：

1.经氨基化生成非必须氨基酸

2.经三羧酸循环氧化供能

3.转变为糖及脂类体内氨的来源：

1.氨基酸脱氨（主）

2.从肠道吸收的氨

3.肾脏产生的氨（主要来自谷氨酰胺分解）氨的去路：

1.合成尿素排除（主）

2.与谷氨酸合成谷氨酰胺

3.合成非必须氨基酸及含氮物

4.经肾脏以铵盐形式排出

尿素合成：

主要器官为肝脏，限速酶为精氨酸代琥珀酸合成酶；

生理意义：

体内氨的主要去路，解氨毒的重要途径。

一碳单位的种类：

甲基、甲烯基、甲炔基、甲酰基、亚胺甲基

一碳单位的特点：

不能游离存在，以四氢叶酸为载体参与反应。

一碳单位的生理意义：

1.参与嘌呤、嘧啶核苷酸及蛋氨酸等的合成

2.参与许多物质的甲基化过程

3.一碳单位代谢障碍会影响DNA、蛋白质的合成，引起巨幼红细胞性贫血

4.磺胺类药及氨甲喋呤等是通过影响一碳单位代谢及核苷酸合成而发挥药理作用磷酸吡哆醛在转氨基过程中的作用：

磷酸吡哆醛能接受氨基酸分子中的氨基而变成磷酸吡哆胺，同时氨基酸变为α-酮酸。

磷酸吡哆胺再将氨基转移给

另一分子α-酮酸，生成另一种氨基酸，其本身又变回磷酸吡哆醛。

在转氨基作用中起到转移氨基的作用。

为什么说三羧酸循环是代谢的中心？

在绝大多数生物体内，三羧酸循环是糖、脂肪、蛋白质、氨基酸等物质的共同分解途径。

另一方面三羧酸循环中的许多中间体如α-酮戊二酸、琥珀酸、延胡索酸、苹果酸、草酰乙酸等又是生物体各物质合成的共同前体。

因此三羧酸循环是各物质代谢的中心。

5.

DNA的生物合成

a）半保留复制：

DNA的两条链彼此分开，各自作为模板，按碱基配对规则合成互补链。

由此产生的子代DNA的一条链

来自亲代，另一条链则是以这条亲代链为模板合成的互补链。

b）半不连续复制：

DNA复制时，一条链是连续合成的，另一条链是由间断合成的段片段连接而成的，这样的复制过程称为半不连续复制。

c）前导链：

复制时，DNA的一条链按复制叉移动的方向，沿5’→3’方向连续合成，称为前导链。

d）后随链：

在已经形成一段单链区后，先按与复制叉移动的方向相反的方向，沿5’→3’方向合成冈崎片段，再通

过酶的作用将冈崎片段连在一起构成完整的链，称为后随链。

e）DNA聚合酶：

以亲代DNA为模板，催化底物dNTP分子聚合形成子代DNA的一类酶。

f）DNA连接酶：

是一类催化一个双螺旋DNA内相邻核苷酸3’-羟基和5’-磷酸甚至两个双螺旋DNA两端的3’-羟基和5’-磷酸发生连接反应形成3’,5’-磷酸二酯键的酶。

g）端粒：

真核生物染色体线性

DNA分子末端特定的

DNA-蛋白质复合体结构，在维持染色体的稳定性和

DNA复制的完

整性中有着重要的作用。

端粒结构的共同特点是富含

T-G短序列的多次重复。

DNA复制时，亲代分子的两条链分开，各自按碱基配对的模式合成其互补链。

形成的两个子代分子，各自有一条链

来自亲代，这便是半保留复制。

环状DNA复制时，复制起点处的双链解开，形成复制泡和复制叉。

原核生物主要有3中DNA聚合酶，DNA聚合酶III是主要的复制酶。

DNA聚合酶I和DNA聚合酶II，以及DNA聚合

酶IV和DNA聚合酶V主要参与DNA的修复。

此外，原核生物

DNA的复制还需要连接酶、解旋酶、拓扑异构酶和单链结

合蛋白质等参与。

DNA聚合酶均以5’dNTP为合成新链的原料，按5’→3’的方向合成新链，并需要先由引物酶合成一小段

RNA引物。

由于亲本DNA的两条链反相平行，子代DNA新合成的链只有一条链的延伸方向与复制叉的移动方向一致，这一条链可随

复制叉的移动连续合成，称前导链。

另一条链需要形成一段单链区后，按与复制叉移动相反的方向，从

5’→3’先合成

较小的DNA片段，称冈崎片段。

随后，由DNA聚合酶I的5’→3’外切酶活性切除冈崎片段的

RNA引物，并用DNA片段

填补缺口，由DNA连接酶连接切口形成完整的新链，称为后随链。

真核生物DNA复制的基本过程与原核生物大致相同。

但参与的酶和蛋白质不同，起始过程更加复杂。

真核生物

DNA

合成的速度比原核生物慢，但由于多起点复制，染色体复制的速度较快。

DNA复制的起始受到严格控制，且与

细胞周期相关。

线性染色体复制时，由于最后一个冈崎片段的

RNA引物切除后，缺口无法填补，染色体末端的端粒会缩

短。

端粒酶可用酶分子中的

RNA为模板合成DNA，使端粒变长。

DNA复制的一般特征：

①

以原来的DNA两条链作为模板，四种dNTP为前体，还需要

Mg2＋

②

作为模板的DNA需要解链

③

半保留复制

④

需要引物——主要是

RNA，少数是蛋白质

⑤

复制的方向始终是

5′→3′

⑥具有固定的起点

⑦多为双向复制，少数为单向复制

⑧半不连续性

⑨具有高度的忠实性和进行性

参与DNA复制的主要酶和蛋白质的结构与功能：

①DNA聚合酶：

参与DNA复制的主要酶，以DNA为模板，催化DNA合成的聚合酶。

②DNA解链酶：

催化DNA双螺旋解链。

③单链结合蛋白：

专门与DNA单链区域结合的蛋白质，为DNA复制，修复和重组的必需成分。

④DNA引发酶：

启动或引发DNA合成。

⑤DNA拓扑异构酶：

通过催化DNA链的断裂、旋转和重新连接而直接改变DNA拓扑学性质。

⑥DNA连接酶：

催化形成3’,5’-磷酸二酯键。

⑦端聚酶（真核生物特有）：

与端粒区的重复序列结合，并有效地充当逆转录的模板。

⑧切除引物的酶：

切除RNA引物。

⑨尿嘧啶-DNA糖苷酶：

专门用来切除出现在DNA链上非正常尿嘧啶碱基的水解酶。

真核生物DNA复制不同于原核生物的地方：

（1）需要解决核小体和染色质结构对DNA复制构成的障碍；

（2）复制叉移动的速度远低于细菌；

（3）具有多个复制子，这可以弥补复制叉移动速度低对整个DNA复制速度的制约；

（4）冈崎片段的长度小于细菌；

（5）复制被限制在细胞周期的S期，并受到严格的调控；

（6）在第一轮复制结束之前不能进行第二轮复制，细菌在第一轮复制还没结束的时候就可以进行第二轮复制；

（7）需要端聚酶解决染色体DNA末端复制问题

（8）复制终止没有特定的像大肠杆菌Ter序列的终止区。

6.RNA的生物合成

a）启动子：

RNA聚合酶特异性识别和结合的DNA序列。

b）终止子：

给