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生化内容
科教学笔记
第1页
第一章绪论
生物化学:
也称生命化学。
是研究生物体的物质组成和结构以及生物体内发生的各种化学变化的科学。
任务:
是从分子水平来阐明产生各种生命现象的化学基础
对象:
生物→人体
一、人体生物化学的内容
(一)人体的物质组成
有机物:
蛋白质、核酸、糖类、脂类→生物大分子
无机物:
水、无机盐———————→生物小分子
(二)生物分子的结构和功能
(三)物质代谢及调节
(四)遗传信息的传递
核酸→DNA→染色体→基因
二、生化的发展过程
1903年,德国学者—纽伯→首先提出“生物化学”的名称
三、生物化学和医学
第二章蛋白质化学
§1、蛋白质的分子组成
一、蛋白质的元素组成
元素:
C、H、O、N→S、P、Fe、Cu、Mn、Zn、I等
组成特点:
都含有氮元素(与糖、脂肪比较),
含氮量平均为16%即1g氮相当于6.25g蛋白质
二、蛋白质组成的基本单位
氨基酸是组成蛋白质的基本单位,主要有20种。
通式:
科教学笔记
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结构特点:
1、都是α—氨基酸(脯氨酸—亚氨基酸)
2、都属L—型(甘氨酸除外)
氨基酸的种类:
中性氨基酸、酸性氨基酸和碱性氨基酸。
科教学笔记
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§2、蛋白质的结构和功能
蛋白质的结构有:
一级、二级、三级、四级结构
基本立体
一、蛋白质的基本结构()
一级结构:
构成蛋白质的氨基酸的种类和排列顺序
肽键:
一个氨基酸的α-羧基与另一个氨基酸的α-氨基之间脱水缩合所形成的酰氨键
维持蛋白质一级结构稳定的化学键是:
肽键
二、蛋白质的空间结构
包括:
二级、三级和四级结构
维持蛋白质空间结构稳定的化学键是:
次级键
三、蛋白质结构与功能的关系
一级结构
→空间结构
→生物学功能
§3、蛋白质的理化性质和分类
一、蛋白质的理化性质
1、两性电解质:
蛋白质分子既能发生碱式电离成为阳离子,又能发生酸式电离成为阴离子,所以蛋白质是两性电解质
两性离子:
蛋白质在某一pH值的溶液中所带正、负电荷的量相等时称~
等电点:
蛋白质以兼性离子状态存在时,溶液的pH值称该蛋白质的~
2、蛋白质的胶体性质(颗粒范围1-100nm)
不能透过半透膜,较稳定
稳定因素:
①颗粒表面带有相同电荷
②颗粒表面有水化膜
3、蛋白质的沉淀
4、蛋白质的变性和凝固
科教学笔记
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变性作用:
蛋白质在某些理化因素作用下,空间结构发生改变或破坏,导致某些理化性质发生改变和生物活性丧失的现象。
因素:
①物理因素:
热、干燥、高压、射线等
②化学因素:
强酸、强碱、重金属盐等
实质:
是维持蛋白质空间结构的次级键的断裂
理化性质最明显的改变是——溶解度降低
应用:
①利用变性作用,消毒灭菌
②制备和保存疫苗、血清时,选择适宜条件,避免蛋白质变性
科教学笔记
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§4、核酸的化学
mRNA3%
核糖核酸(RNA)tRNA16%
核酸rRNA80%
脱氧核糖核酸(DNA)
一、核酸的分子组成
(一)基本成分——磷酸、戊糖、碱基
磷酸
核酸—→核苷酸→戊糖
核苷→含氮碱基
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HOCH2OOH
戊糖:
①核糖
HHHH
②脱氧核糖OHOH
含氮碱基嘌呤碱:
腺嘌呤A、鸟嘌呤G
嘧啶碱:
胞嘧啶C、胸腺嘧啶T、尿嘧啶U
(二)组成核酸的基本单位——核苷酸
组成核酸的主要核苷酸
RNA
DNA
腺苷酸(一磷酸腺苷,AMP)
脱氧腺苷酸(一磷酸脱氧腺苷,dAMP)
鸟苷酸(一磷酸鸟苷,GMP)
脱氧鸟苷酸(一磷酸脱氧鸟苷,dGMP)
胞苷酸(一磷酸胞苷,CMP)
脱氧胞苷酸(一磷酸脱氧胞苷,dCMP)
尿苷酸(一磷酸尿苷,UMP)
脱氧胸苷酸(一磷酸脱氧胸苷,dTMP)
二、核酸的分子结构
(一)一级结构
核苷酸之间的连接键:
磷酸二酯键
(二)空间结构
1、DNA的空间结构
1953年,沃森和克里克提出了DNA双螺旋结构
双螺旋结构要点:
①两条平行且方向相反的多核苷酸长链
②磷酸和戊糖在链的外侧,碱基在内侧,碱基之间通过氢键相连,
A=T、C≡G
③螺旋的稳定由氢键和碱基堆积力决定
2、RNA的空间结构
单链形式存在,局部形成假双链结构
例如tRNA:
二级结构——三叶草型
三级结构——倒L型
科教学笔记
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第三章酶
§1、概述
一、酶的概念
酶:
是活细胞合成的,具有催化功能的蛋白质
二、酶促反应的特点
酶促反应:
酶所催化的反应
底物
产物
酶的活性:
酶的催化能力
酶催化特性:
1、催化效率高(降低活化能)
是一般催化剂的106—1012倍;是无催化剂的108—1020倍
2、高度的专一性
①绝对专一性:
只作用与一种底物
②相对专一性:
作用于一类化合物或一种化学键
③立体异构专一性:
只能催化一种异构体
如:
乳酸脱氢酶只催化L—乳酸,而不催化D—乳酸
§2、酶的结构与功能
一、酶的分子组成
1、单纯酶:
完全由氨基酸组成。
如蛋白酶、淀粉酶
2、结合酶:
由蛋白质和非蛋白质两部分组成
结合酶(全酶)=酶蛋白+辅助因子
辅助因子金属离子:
有机小分子:
B族维生素
酶蛋白与辅助因子单独存在时都不具有活性
酶的专一性由酶蛋白决定
二、活性中心与必需基团
活性中心:
酶与底物结合成复合物时,由于底物分子远比酶分子小,所以底物只结合在酶分子表面的一个区域,该(区域)部位称为~
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必需基团:
在活性中心这个区域集中了与酶活性有关的基团称为~
包括结合基团:
使底物与酶结合成复合物
催化基团:
影响底物中某些化学键
三、酶原与酶原的激活
酶原:
某些酶在细胞内合成和分泌时,并无催化活性。
但在一定条件下能转化成有活性的酶,这种无活性的酶的前体称为~
酶原的激活:
酶原转变成有活性的酶称为~
(实质是酶的活性中心形成或暴露的过程)
§3、影响酶促反应速度的因素
一、酶浓度的影响
二、底物浓度的影响
在底物浓度很低时,反应速度随底物浓度增加而加快,当达到最大值时,反应速度不在增加
三、温度的影响
在一定温度内(0~40℃)酶促反应速度随温度升高而加快
最适温度:
37~40℃
四、酸碱度的影响
pH影响酶的活性是影响酶或底物的电离状态
最适pH:
多数酶接近中性
特例:
胃蛋白酶pH=1.8
肝精氨酸酶pH=9.8
偏离最适pH越远,酶活性降低越明显
五、激活剂的影响
必需激活剂:
大多数为金属离子
非必需激活剂:
Cl-对唾液淀粉酶
六、抑制剂的影响
抑制剂主要作用于酶分子上的某些必需基团
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第四章维生素
§1、概述
一、维生素:
是维持人体正常生命活动所必需的一类小分子有机化合物
特点:
1、体内不能合成或合成量极少,必需从食物中摄取
2、既不供给能量,也不构成组织成分,参与物质代谢和能量代谢
二、命名
1、按其被发现的先后命名。
如VA、VB、VC、VD等
2、按生理功能命名。
如VB1也叫抗脚气病维生素
3、也可根据化学结构命名。
如VB1是含硫的胺类称为硫胺素
三、分类
1、脂溶性维生素:
维生素A、B、C、D和K等(可在体内储存)
2、水溶性维生素:
维生素C和B族维生素
B族维生素包括:
B1、B2、PP、B6、泛酸、生物素、叶酸和B12八种
四、缺乏病的原因
1、摄入量不足2、吸收障碍:
腹泻
3、需要量增加:
儿童、孕妇等4、某些药物引起的维生素缺乏
§2、脂溶性维生素
储存肝脏:
A、D、K
脂肪:
E
一、维生素A
1、来源:
主要来源于动物性食物,以肝、乳制品及蛋黄为多
2、缺乏症:
夜盲症、干眼病,同时影响生长发育
二、维生素D
1、来源:
植物油、酵母→麦角固醇(VD2原)
→VD2
皮下的7-脱氢胆固醇(VD3原)
→VD3
2、功能:
1,25-(OH)2D3→能促进小肠对钙和磷的吸收
3、缺乏:
佝偻病、骨软化症;过度摄取→中毒(肾功能衰竭)
三、维生素E(生育酚)
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1、来源:
植物油中(以麦芽油、豆油、玉米油)
2、功能:
①与生殖功能有关雄性:
睾丸萎缩,不产生精子
雌性:
习惯性流产,先兆流产
②抗氧化作用,延缓衰老
四、维生素K(K1、K2、K3、K4)
1、来源:
K1:
绿叶植物(菠菜、菜花)和动物性肝脏;K2:
肠道细菌合成;K3、K4:
人工合成
2、功能:
VK能促进凝血酶原和凝血因子的合成
3、缺乏:
凝血时间延长
§3、水溶性维生素
一、维生素B1
1、来源:
存在于种子外皮及胚芽中(黄豆、米糠、麦麸、瘦肉)
2、缺乏症:
脚气病
二、维生素B2
1、来源:
动植物性食物(肝脏、肾、乳、豆类)
2、缺乏症:
口角炎、舌炎、睑缘炎、阴囊炎
三、维生素PP
1、来源:
酵母、花生、豆类、瘦肉
2、缺乏症:
癞皮病
四、维生素B6
1、来源:
食物很多(豆类、谷类、鱼、肉、蛋黄)
2、缺乏症:
少见,治疗婴儿惊厥,妊娠呕吐
五、泛酸
1、来源:
广泛存在
2、活性形式:
辅酶A(HS-CoA)→转移酰基
六、生物素(CO2的载体)
1、来源:
肝、肾、牛奶、蛋黄、豆类、菜花(肠道细菌也能合成)
2、功能及缺乏症:
很少缺乏,生食蛋清可引起缺乏
七、叶酸
1、来源:
绿叶蔬菜、肝、肾
2、功能及缺乏症:
叶酸→FH4→巨幼红细胞性贫血
八、维生素B12
1、来源:
动物性食物——肝、肾;植物中不含VB12
2、功能及缺乏症:
提高FH4的利用率;巨幼红细胞性贫血
九、维生素C
1、来源:
新鲜蔬菜、水果中
2、缺乏症:
坏血病—毛细血管破裂,牙松动,皮下出血,伤口不愈合
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第五章糖代谢
一、糖的生理功用
1、是人体能量的主要来源。
60%的能量由糖氧化供给
2、是组织细胞的重要结构成分。
如糖脂、核糖等
二、糖在体内的代谢概况
其它物质
肝外组织葡萄糖CO2+H2O+能量
肌糖原→乳酸
葡萄糖(血循环)血乳酸
氨基酸、乳酸、甘油
淀粉→葡萄糖
→葡萄糖肝糖原
CO2+H2O+能量
体内糖的运输形式:
葡萄糖
糖供给机体能量的主要代谢途径:
糖的氧化分解
体内糖的储存形式:
糖原
§1、糖的分解代谢
糖在体内的分解代谢途径有三条
①糖酵解②有氧氧化③磷酸戊糖途径
一、糖酵解
糖酵解:
在氧供应不足情况下,体内组织细胞中的葡萄糖或糖原分解成为乳酸的过程称为无氧分解。
(一)反应过程(胞液中进行)
葡萄糖
→2(3-磷酸甘油醛)
→2丙酮酸←
→2乳酸
产能→2个ATP
终产物→乳酸
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(二)糖酵解的生理意义
1、在生理情况下,糖酵解是机体在缺氧条件下获得能量的有效方式
2、少数组织在有氧条件下,仍能进行强烈的糖酵解以获得能量
3、在病理情况下,因供氧不足组织细胞也可通过增强酵解以获得能量
二、糖的有氧氧化
有氧氧化:
葡萄糖或糖原在有氧情况下氧化成CO2和H2O的过程
(一)反应过程
葡萄糖
→2丙酮酸
→2乙酰辅酶A
丙酮酸脱氢酶复合体:
由三酶五辅构成
辅酶有B1、B2、PP、泛酸和硫辛酸
乙酰CoA
→柠檬酸—→异柠檬酸
草酰乙酸2H↙异柠檬酸脱氢酶
CO2↙
→2HNAD+a-酮戊二酸
苹果酸2H↙a-酮戊二酸脱氢酶复合体
CO2↙
延胡索酸←—
—琥珀酸←—
—琥珀酰CoA
三羧酸循环中四次脱氢
ATP生成方式1次→FAD→2ATP
直接生成——→1ATP
有氧氧化产能:
38ATP
终产物:
H2O、CO2
(二)有氧氧化的生理意义
1、有氧氧化是人体产能的主要过程
2、三羧酸循环是糖、脂肪和蛋白质在体内彻底氧化的共同途径
3、三羧酸循环是糖、脂肪和氨基酸代谢联系的枢纽
科教学笔记
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§1、糖的分解代谢
三、磷酸戊糖途径(细胞液)
(一)反应过程
葡萄糖→6-磷酸葡萄糖
→5-磷酸核糖——→核糖
3-磷酸甘油醛
(二)生理意义
1、提供合成核酸的原料(5-磷酸核糖)
2、提供细胞所需的NADPH
NADPH的功能:
①是脂肪酸、胆固醇合成中的供氢体
②是谷光甘肽还原酶的辅酶(维持红细胞膜的完整性)
③参与肝内生物转化
总结:
1、糖在体内分解代谢各途径之间的联系
磷酸戊糖途径
6-磷酸葡萄糖酸→5-磷酸核糖→核酸
G→6-PG——→3-磷酸甘油醛→丙酮酸→乙酰辅酶A→CO2+H2O+能量
乳酸
糖酵解
有氧氧化
§2、糖原的合成与分解
糖原是葡萄糖在体内的储存形式
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葡萄糖
→糖原
①肝、肌肉含量最多
②脑组织含量最少
一、糖原的合成与分解
G←
→6-PG←→1-PG←
糖原
二、总结
1、从葡萄糖合成糖原是耗能过程,消耗2分子ATP
2、葡萄糖-6-磷酸酶在肝、肾中活性最强,肌肉内无此酶。
肝糖原—→葡萄糖
肌糖原—→乳酸→肝→葡萄糖
肝糖原是血糖的直接来源
肌糖原是血糖的间接来源
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§3、糖异生
糖异生作用:
由非糖物质转变为葡萄糖或糖原的过程称为~
非糖物质:
生糖氨基酸、乳酸、丙酮酸和甘油
糖异生的主要器官:
①肝——生理情况下90%
②肾——饥饿时10%
一、糖异生的途径
糖酵解的逆过程(略)
糖异生限速酶主要分布在肝和肾中,所以其它器官不能进行糖异生
二、生理意义
1、在空腹或饥饿状态下保持血糖浓度的相对恒定
2、糖异生作用有利于乳酸的利用,可防止酸中毒的发生
§4、血糖
血糖:
血液中的葡萄糖称为~
正常人空腹血糖浓度为:
3.9~6.1mmol/L
一、血糖的来源和去路
1、血糖的来源①食物中的糖类
②糖原的分解
③糖异生作用
2、血糖的去路①细胞内氧化分解
②合成糖原(肝脏、肌肉、肾脏)
③转化为其他物质(脂肪、氨基酸、核糖)
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食物中的糖类血糖氧化分解
糖原的分解3.9~6.1mmol/L合成糖原
糖异生作用转化为其他物质
>8.8mmol/L
尿糖
肾糖阈:
当血糖浓度超过8.8~9.9mmol/L时,既超过肾小管重吸收能力时,则出现糖尿,故以此为界限将其血糖值称为~
二、血糖浓度的调节
1、降低血糖的激素:
胰岛素(β)
2、升高血糖的激素:
胰高血糖素(α)、肾上腺素
三、高血糖和低血糖
(一)高血糖
高血糖:
空腹血糖浓度高于7.2~7.6mmol/L
糖尿:
空腹血糖浓度高于8.8mmol/L
1、生理性糖尿
饮食性糖尿:
进食后→血糖浓度升高
情感性糖尿:
情绪激动→交感神经兴奋→肾上腺素分泌→血糖浓度↑
2、病理性糖尿(糖尿病Ⅰ、Ⅱ)
胰岛素β细胞功能障碍→胰岛素分泌不足
(二)低血糖
低血糖:
血糖浓度低于3.3~3.9mmol/L
低血糖昏迷:
血糖浓度低于2.5mmol/L
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第六章生物氧化
生物氧化:
在生命活动中,营养物质在生物体内氧化分解成水和CO2,并释放出能量的过程称为~
生物氧化的特点:
①氧化是在体温及pH近于中性的体液中进行的
②氧化分解逐步进行,能量逐步释放
③氧化的方式以脱氢为主
④氧化过程必须有水参加
⑤氧化过程中产生的CO2是通过有机酸的脱羧作用生成的
§1、线粒体氧化体系
呼吸链:
按一定顺序排列在线粒体内膜上而构成递氢和递电子的连锁反应体系,与细胞利用氧密切联系在一起称为~
一、呼吸链的组成
1、NAD+
只接受2H(H+H++e)中的H和e,另一个H+游离于基质中
2、黄素蛋白类
包括:
①FMN——都含核黄素,即VB2
②FAD
3、铁硫蛋白(Fe-S)
传递电子作用Fe2+←
→Fe3+
4、泛醌(Q)
是呼吸链中的递氢体QH2←
→Q
5、细胞色素体系(Cyt)
包括:
b、c1、c、a、a3
2Cyt-Fe3+←
→2Cyt-Fe2+
二、呼吸链中氢和电子的传递
科教学笔记
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FAD
NADH→FMN→Q→b→c1→c—→aa3→O2
~P~P~P
ADP→ATPADP→ATPADP→ATP
线粒体中呼吸链主要有:
NADH氧化呼吸链:
3ATP
FAD氧化呼吸链:
2ATP
生命活动所需能量95%来自线粒体氧化体系
§2、ATP的生成与能量的利用和转移
一、高能化合物
高能化合物:
是指在水解反应中,释放的能量高于20.9KJ/mol的化合物
包括:
ATP、GTP、UTP、CTP等,主要以ATP为中心
二、ATP的生成
1、底物水平磷酸化
例如:
1,3-二磷酸甘油酸+ADP→3-磷酸甘油酸+ATP
2、氧化磷酸化
四、ATP的利用和能量转移
ATP可直接利用,但贮能不稳定
当ATP充足时,将~P转移给肌酸(C)生成磷酸肌酸(C~P)
C+ATP→C~P+ADP
C~P不能直接利用,但贮能稳定
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