《生物氧化》生物化学第七版PPT课件

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1生物氧化生物氧化胞浆中胞浆中NADHNADH的氧化的氧化两个穿梭两个穿梭--磷酸甘油穿梭磷酸甘油穿梭((脑、骨骼肌脑、骨骼肌))苹果酸苹果酸--天冬氨酸穿梭天冬氨酸穿梭((肝、心肌肝、心肌))生物氧化所需酶类生物氧化所需酶类氧化酶、需氧脱氢酶、不需氧脱氢酶氧化酶、需氧脱氢酶、不需氧脱氢酶氧化磷酸化氧化磷酸化定义定义氧化磷酸化偶联部位氧化磷酸化偶联部位NADHNADHQQQQCytCP/OCytCP/O比值比值CytaaCytaa33OO22ATPATP合酶合酶能量的利用及储存形式、能量的利用及储存形式、ATPATP循环循环影响氧化磷酸化的因素影响氧化磷酸化的因素两条重要的呼吸链两条重要的呼吸链NADHNADH氧化呼吸链氧化呼吸链琥珀酸氧化呼吸链琥珀酸氧化呼吸链概念、组成及顺序概念、组成及顺序呼吸链呼吸链概念、复合体、组成成分及作用概念、复合体、组成成分及作用2氨基酸代谢氨基酸代谢11、蛋白质的生理功能、必需氨基酸的概念、蛋白、蛋白质的生理功能、必需氨基酸的概念、蛋白质的互补作用质的互补作用33、氨基酸的脱氨基的主要方式；转氨基作用、氧、氨基酸的脱氨基的主要方式；转氨基作用、氧化脱氨基作用、联合脱氨基作用的两类型化脱氨基作用、联合脱氨基作用的两类型22、食物蛋白质的消化、氨基酸的吸收、蛋白质的、食物蛋白质的消化、氨基酸的吸收、蛋白质的腐败作用腐败作用44、氨基酸碳骨架的代谢转变、氨基酸碳骨架的代谢转变55、血氨的来源及去路、血氨的来源及去路66、氨的运输、谷氨酰胺在代谢中的作用、氨的运输、谷氨酰胺在代谢中的作用377、尿素的生成（部位、原料、限速酶、鸟氨酸循环、尿素的生成（部位、原料、限速酶、鸟氨酸循环的酶促反应过程、意义）的酶促反应过程、意义）88、氨基酸脱羧酶的辅酶，、氨基酸脱羧酶的辅酶，GABAGABA，组胺，，组胺，5-HT5-HT，，牛牛磺酸、多胺的生成及生理作用。磺酸、多胺的生成及生理作用。99、一碳单位的代谢（概念、主要载体、产生、形、一碳单位的代谢（概念、主要载体、产生、形式及生理意义）式及生理意义）1010、甲硫氨酸循环（定义、过程、意义）、甲硫氨酸循环（定义、过程、意义）1111、、PAPSPAPS的生成及作用的生成及作用1212、芳香族氨基酸代谢异常与遗传病的联系、芳香族氨基酸代谢异常与遗传病的联系41、核苷酸从头合成途径的定义及原料2、核苷酸补救合成途径的定义和生理意义3、体内首先合成的嘌呤核苷酸和嘧啶核苷酸4、体内脱氧核糖核苷酸的生成方式5、核苷酸从头合成特点6、体内胞嘧啶核苷酸和脱氧胸核酸的合成8、嘌呤碱在人体内分解代谢的终产物9、抗代谢物定义及6-MP、5-FU、MTX的作用KeyPoints8、核苷酸代谢5合成途径从头合成途径补救合成途径1、从头合成途径：机体利用磷酸核糖、氨基酸、一碳单位及CO2等为原料，经一系列复杂的酶促反应在胞液合成嘌呤核苷酸的过程。2、补救合成途径：细胞利用体内游离的嘌呤或嘌呤核苷，经过简单的反应，合成嘌呤核苷酸的过程，称为补救合成（或重新利用）途径（脑、骨髓、红细胞）。6•嘌呤核苷酸在磷酸核糖分子上逐步合成。•先合成咪唑环，后合成嘧啶环。•首先合成的嘌呤核苷酸—次黄嘌呤核苷酸(IMP)，合成1分子IMP需消耗5分子ATP。•AMP或GMP的合成又需1分子ATP(或GTP)，IMP是重要的中间物质，是AMP和GMP的前体。•嘌呤核苷酸从头合成特点：7•先合成嘧啶环，再与PRPP作用生成嘧啶核苷酸。•乳清酸核苷酸是尿嘧啶核苷酸(UMP)的前体。•首先合成的嘧啶核苷酸是UMP。•胞嘧啶核苷酸的合成:UMP→UDP→UTP→CTP•脱氧胸腺嘧啶核苷酸的合成:dUMP→dTMP•嘧啶核苷酸从头合成特点：81、基因(gene)2、基因表达(geneexpression)3、半保留复制(semiconservativereplication）4、参与DNA复制的物质5、参与DNA复制的酶和蛋白质及其作用6、原核生物DNA聚合酶种类及作用7、半不连续复制(Semi-discontinuousreplication)10、DNA的生物合成KeyPoints97、领头链(leadingstrand)8、随从链(laggingstrand)9、冈崎片段(Okazakifragment)10、复制保真性依赖的机理11、DNA复制过程12、逆转录作用(Reversetranscription)13、突变(mutation)和DNA损伤14、突变分子改变的类型15、DNA的损伤修复机制10底物：4种三磷酸脱氧核苷(dNTP：dATP、dGTP、dCTP、dTTP)聚合酶：依赖DNA的DNA聚合酶模板：解开成单链的DNA母链引物：小分子RNA寡核苷酸其它：酶和蛋白质因子、供能物质、金属离子等。参与DNA复制的物质11参与DNA复制的酶及蛋白质名称功能DnaA蛋白辨认起始点解螺旋酶(DnaB蛋白)解开DNA双链DnaC蛋白协助解螺旋酶拓扑异构酶克服解链中的打结缠绕，理顺DNASSB稳定解开的DNA单链引物酶(DnaG蛋白)合成RNA引物DNA聚合酶Ⅲ真正催化DNA复制的酶RNA酶切除引物DNA聚合酶Ⅰ即时校读,延伸冈崎片段,填补空隙DNA连接酶连接5-P和3-OH末端12原核DNA复制过程领头链随从链—合成DNA新链5→3(DNA-pol)Ⅲ起始阶段终止阶段延长阶段解旋(拓扑异构酶)ATP解链(解螺旋酶等Dna蛋白)ATP稳定DNA单链(SSB)合成RNA引物(引物酶)5→3切除RNA引物(RNA酶)冈崎片段延伸填补空缺(DNA-pol)Ⅰ5→3连接冈崎片段缺口(DNA连接酶)ATP131、转录的概念生物体以DNA为模板合成RNA的过程称为转录。即把DNA的碱基序列抄录成RNA的碱基序列。列。2、原始模板和直接模板DNA分子上决定蛋白质氨基酸序列的遗传信息称为蛋白质合成的原始模板。指导蛋白质生物合成的mRNA称为蛋白质合成的直接模板。KeyPoints11、RNA的生物合成143、参与RNA转录的主要物质（1）模板：DNA的模板链（2）底物：4种核糖核苷三磷酸（NTP：ATP、GTP、CTP、UTP）（3）聚合酶：RNA聚合酶（DDRP）（4）其他蛋白质因子4、结构基因能转录出RNA的DNA区段，称为结构基因。155、模板链和编码链DNA双链中按碱基配对规律，能指导转录生成RNA的一股链成为模板链。与模板链对应不能指导转录生成RNA的另一股链称为编码链，它与转录出的RNA碱基序列比较，除了U代替了T外，其余都是一致的。6、不对称转录DNA分子上模板链指导RNA转录，与模板链互补的另一条链不转录，这种转录方式叫做不对称转录。在一个多基因的DNA双链分子中，模板链并非都在同一DNA单链上。167、大肠杆菌RNA聚合酶组成及功能8、启动子定义模板DNA分子上与RNA聚合酶结合并使转录起始的部位，它是一段DNA的碱基排列顺序，位于结构基因上游约40~60bp，是操纵子的组成成分。全酶(2):在起始阶段发挥作用。核心酶(2):参与整个转录过程。主要在转录延长阶段起作用。:辨认转录的起始点。179、转录过程包括转录的起始、延长和终止阶段。10、转录起始复合物RNA-聚合酶全酶-DNA-pppGpN-OH-3´11、转录复合物RNA-聚合酶核心酶-DNA-RNADNA-RNA12、原核生物转录终止依赖Rho因子和不依赖Rho因子的转录终止模式。18都以DNA为模板都需依赖DNA的聚合酶新链合成方向都是5´→3´都遵守碱基配对规律聚合过程都生成磷酸二酯键产物都是很长的多核苷酸链13、转录与复制的比较——相同点相同点19模板两股链均复制模板链转录(半保留复制)(不对称转录)原料dNTPNTP碱基配对A-T，G-CA-U，T-A，G-C酶DNA聚合酶RNA聚合酶产物子代双链DNAmRNA,tRNA,rRNA等引物需要不需复制转录转录和复制的区别2014、真核生物mRNA的转录后加工（1）5´-端加帽：m7GpppG。（2）3´-端加上聚腺苷酸尾巴：polyA。（3）剪接：切除内含子，拼接外显子。15、断裂基因真核生物的结构基因，有若干个编码区被非编码区相互间隔开但又连续镶嵌而成，称为断裂基因。为一个由连续氨基酸组成的完整蛋白质编码。2116、外显子在断裂基因及其初级转录产物上能表达为成熟RNA的核苷酸序列。17、内含子与外显子相对应的割断基因的线性表达而在剪接过程中被除去的核苷酸序列。2218、tRNA的加工修饰（1）剪接（2）修饰反应（3）3´端加上-CCA-OH19、核酶指具有催化功能的RNA。•甲基化•还原•核苷内的转位反应•脱氨反应23MajorObject【授课对象】2011级临床医学本科【授课时数】4学时【掌握】不对称转录的概念。转录的模板，原料，RNA聚合酶（原核），转录与复制的区别，模板链和编码链，模板与酶的辨认结合。真核生物的转录后修饰。【熟悉】转录过程（原核）。【了解】真核生物的RNA聚合酶。核酶的作用。241.转录、原始模板、直接模板、结构基因、模板链、编码链、不对称转录、启动子、断裂基因、外显子、内含子及核酶的概念。2.参与RNA转录的主要物质。3.大肠杆菌RNA聚合酶的组成及主要功能。4.转录的过程。5.转录起始复合物(RNApol全酶-DNA-pppGpN-OH)6.转录复合物(RNApol核心酶-DNA-RNA)KeyPoints11、RNA的生物合成257.原核生物转录终止(1)依赖Rho()因子的转录终止(2)不依赖Rho因子的转录终止8.转录与复制的比较。9.真核生物mRNA转录后加工修饰。(1)5-端加帽：m7GpppG。(2)3-端加上聚腺苷酸尾巴：polyA。(3)剪接：切除内含子，拼接外显子。10.真核生物tRNA的转录后加工修饰。(1)剪接(2)修饰反应(3)3-端加上-CCA261.翻译、遗传密码的简并性、开放阅读框架、摆动配对、S-D序列、RBS、核糖体循环、多聚核糖体、分泌性蛋白及信号肽的概念。2.参与蛋白质合成的物质有哪些？各有何作用。3.密码子的定义及特点。4.氨基酸活化的概念，氨基酰tRNA合成酶的特点。5.核糖体的组成及作用特点。6.原核生物蛋白质合成的过程7.蛋白质合成后的加工。KeyPoints12、蛋白质生物合成27翻译(translation)：指把核酸中由四种符号(A、G、C、T/U)组成的遗传信息，破译为蛋白质分子中氨基酸的排列顺序。即把mRNA中核苷酸的排列顺序转变成蛋白质分子中20种氨基酸的排列顺序。开放阅读框架(openreadingframe,ORF)：从mRNA5端起始密码子AUG到3端终止密码子之间的核苷酸序列，各个三联体密码连续排列编码一个蛋白质多肽链称之。28密码子(codon)：mRNA分子上从53方向，由起始密码子AUG开始，以每3个相邻核苷酸组成的三联体，决定肽链上某一个氨基酸或蛋白质合成的起始、终止信号，称为密码子。密码子共有64个，表示氨基酸的有61个。起始密码子：AUG，它也代表甲硫氨酸。终止密码子：UAA、UAG、UGA。29遗传密码的特点：（1）方向性（2）连续性（3）简并性（4）通用性（5）摆动性摆动配对。mRNA上的密码子与tRNA上的反密码子配对辨认时，大多数情况遵守碱基配对规律，但也可出现不严格配对，尤其是密码子的第三位碱基与反密码子的第一位碱基配对时常出现不严格碱基互补，这种现象称之。301.原料：20种氨基酸2.直接模板：mRNA3.特异的运载工具：tRNA4.合成场所：核蛋白体（rRNA+蛋白质)氨基酰-tRNA合成酶5.酶转肽酶转位酶起始因子（IF）6.蛋白质因子延长因子（EF）释放因子（RF）7.供能物质：ATP、GTP8.无机离子：K+、Mg2+蛋白质生物合成体系31氨基酰-tRNA合成酶的特点具有高度特异性，既能识别aa又能识别相应的tRNA（已知约40~50种）。种类多（约有40~50种）且组成不同（单链或多个亚基组成）。有校正功能，具有水解酯键的作用。特点：氨基酸活化：是指将氨基酸与特异的tRNA结合形成氨基酰-tRNA的过程。32核糖体的组成及作用特点：小亚基—与mRNA结合的部位，有A位和P位2个tRNA结合位点，可容纳2个密码子同时工作。与蛋白质合成的起始有关。大亚基—含有与mRNA相对应的A位和P位，还含有用于排出tRNA的E位（原核）。大亚基上有转肽酶。转肽酶作用：（1）在肽链延长阶段，催化肽键的形成。（2）在终止阶段，具有酯酶的作用，释放多肽链。33S-D序列的概念原核生物mRNA起始部位由4~9个富含嘌呤碱的核苷酸组成保守碱基序列，这一序列以AGGA为核心，位于起始密码AUG上游约8~13个核苷酸处，是mRNA与核糖体小亚基16SrRNA3-末端互补序列，此序列称为S-D序列，又称为核糖体结合位点（ribosomalbindingsite，RBS）。34蛋白质生物合成过程：进位:EF-T、GTP成肽:转肽酶转位:转位酶(EF-G),GTP2.多肽链的合成1.氨基酸的活化:肽链的延长(核蛋白体循环)肽链合成的终止:肽链合成的起始:氨基酰-tRNA合成酶、ATP每活化1个氨基酸消耗2个高能键IF1,IF2,IF3、GTPRF1,RF2,RF3、GTP(原核生物)每次循环增加一个氨基酸35核糖体循环（ribosomalcycle）的定义：指翻译过程的肽链延长。肽链延长在核糖体上连续性循环式进行，每次核糖体循环包括进位、成肽和转位三个步骤。循环一次，肽链增加一个氨基酸。这里的核糖体循环是狭义的核糖体循环概念指在同一条mRNA上结合多个核糖体。多聚核糖体：36分泌型蛋白质指某些蛋白质合成后必须先通过膜性结构进入细胞器或分泌到体液再到靶细胞和靶组织去发挥功能的蛋白质。信号肽(signalpeptide)各种新生分泌蛋白的N端有保守的氨基酸序列称信号肽。由13~36个氨基酸组成，分为三个区段：N-末端碱性区、疏水核心区及加工区，紧接着是被信号肽酶裂解的位点。37羟化磷酸化二硫键的形成肽链N端和C端的切除和修饰个别氨基酸的共价修饰亚基聚合辅基连接蛋白质合成后加工:*一级结构的修饰*空间结构的修饰*多肽链折叠为天然功能构象的蛋白质38基因(gene)：是位于染色体上的遗传单位，是为生物活性产物编码的DNA功能片段，这些产物主要是蛋白质或是各种RNA。基因表达(geneexpression)：是基因转录及翻译的过程，即：生成具有生物学功能产物的过程。基因组(genome)：一个生物体的全部遗传信息，即DNA的全部核苷酸序列。KeyPoints13、基因表达调控39基因表达的规律性：1.时间特异性(阶段特异性)2.空间特异性(细胞或组织特异性)基因表达的方式：1.基本(或组成性)表达2.诱导或阻遏表达管家基因：指某些基因在一个个体的几乎所有细胞中持续表达。40诱导(induction)：指可诱导基因在特定环境中表达增强的过程。阻遏(repression)：指可阻遏基因表达产物水平降低的过程。基因表达调控的生物学意义：1.以适应环境、维持生长和增殖2.以维持细胞分化与个体发育41基因表达调控的环节：1.基因激活2.转录(最重要)3.转录后加工4.翻译5.翻译后加工操纵子(operon):信息区：结构基因(structuralgene,S)启动子(promoter,P)操纵基因(operator,O)阻遏物基因(inhibitor,I)调控区*原核基因表达调控的主要方式：操纵子模式42*顺式作用元件：*反式作用因子：也称真核转录调节因子。由它的基因表达后，通过与特异的顺式作用元件识别、结合，反式激活另一基因。*真核基因转录激活受顺式作用元件与反式作用因子相互作用调节。指可影响自身基因表达活性的DNA序列，按功能特性分为启动子、增强子和沉默子等。43转录调节因子结构TF至少包括2个不同结构域：DNA结合域和转录激活域，此外大多还扑蛋白质-蛋白质结合域。DNA结合域转录激活域TF蛋白质-蛋白质结合域（二聚化结构域）谷氨酰胺富含域酸性激活域脯氨酸富含域(60~100aa)(30~100aa)441.血液的化学成分。2.非蛋白含氮化合物及非蛋白氮。3.血浆蛋白的分类及功能。4.分离蛋白质常用方法。5.什么叫急性时相蛋白。6.成熟红细胞糖代谢特点，2,3-BPG旁路及生理意义。7.血红蛋白的组成及血红素的生物合成。KeyPoints16、血液的生物化学45水(77%~81%)1.蛋白质：Hb、血浆蛋白质、酶、蛋白有机物类激素等。2.非蛋白含氮化合物3.不含氮化合物：糖、脂类、类固醇激素等。主要的阳离子：K+、Na+、无机盐Ca2+、Mg2+等。主要的阴离子：Cl-、HCO3-、HPO42-等。少量气体：O2、CO2等。全血可溶性固体血液的化学成分46非蛋白含氮化合物指血液中除蛋白质以外的含氮化合物称为非蛋白含氮化合物，它包括尿素、肌酸、肌酐、尿酸、胆红素和氨等。非蛋白氮(NPN)非蛋白含氮化合物中所含氮的总称为非蛋白氮。血中尿素氮约占NPN的1/2。47血浆蛋白的分类血浆总蛋白：70~75g/L，清蛋白：38~48g/L，球蛋白：15~30g/L。清蛋白(A)/球蛋白(G)比值：A/G=1.5~2.5分离蛋白质常用方法电泳法和超速离心法。清蛋白(albumin)1球蛋白(globulin)2球蛋白球蛋白球蛋白醋酸纤维素薄膜电泳（CAM电泳）48血浆蛋白的功能（1）维持血浆胶体渗透压（2）维持血浆正常的pH（3）运输作用（4）免疫作用（5）催化作用（6）营养作用（7）凝血、抗凝血和纤溶作用急性时相蛋白质在急性炎症或某类型组织损伤等情况下，某些血浆蛋白的水平会增高。49成熟红细胞糖代谢特点（1）糖酵解（2）2,3-B(D)PG旁路（3）磷酸戊糖途径葡萄糖是成熟红细胞的主要能量物质。糖酵解是其获得能量的唯一途径。2,3-BPG旁路红细胞的糖酵解过程中，1,3-二磷酸甘油酸（1,3-BPG）经2,3-二磷酸甘油酸（2,3-BPG）转变为3-磷酸甘油酸的途径，称为2,3-BPG旁路。该过程需二磷酸甘油酸变位酶（BPGM）和2,3-BPG磷酸酶（BPGP）催化。50红细胞内糖代谢的生理意义（1）生成ATP：维持RBC膜上钠-钾泵的正常运转。维持RBC膜上钙泵的正常运转，维持RBC膜上脂质与血浆脂蛋白中脂质的交换。少量ATP用于合成GSH(通过-谷氨酰循环)、生成NADH，后者可用于高铁血红蛋白(MHb)还原。ATP用于葡萄糖的活化，用于糖酵解的启动过程。51（2）生成2,3-BPG：降低Hb对氧的亲和力。（3）生成NADPH和NADH：具有抗氧化作用，保护细胞膜、Hb、酶蛋白的巯基(-SH)等不被氧化，从而维持RBC的正常功能。NADPH主要用于生成GSH(GSH:GSSG=100:1)。磷酸戊糖途径是RBC生成NADPH的唯一途径。NADPH和NADH在酶的催化下，均可还原MHb。GSH和V-C也可还原MHb。52血红蛋白（Hb）是四聚体的结合蛋白质，每个亚基含一分子血红素，血红蛋白的蛋白质部分称为珠蛋白。血红素是血红蛋白及细胞色素等的辅基，具有重要的生理功能。蛋白质—珠蛋白(4个亚基)辅基—亚铁血红素(4分子,可结合4O2)。Hb(574aa)2:141aa2:146aa血红蛋白的组成53合成部位：线粒体和胞液（体内大多数组织均可合成，主要在骨髓的幼红细胞和网质红细胞）。合成原料：Gly、琥珀酸CoA、Fe2+限速酶：ALA合酶（辅酶：磷酸吡哆醛含维生素B6）。血红素的生物合成54MajorObject【授课对象】2009级临床医学本科【教学时数】】3学时【掌握】正常人血浆蛋白的总浓度；A/G比值；超速离心法、电泳法对血浆蛋白质进行分类；血浆蛋白的功能；血红素合成的基本原料、合成场所、限速酶。【熟悉】血液的组成，血浆的主要成分，非蛋白含氮化合物及非蛋白氮的概念。血浆蛋白的主要功能。红细胞的糖代谢特点，2,3-BPG对血红蛋白运氧的调节功能。血红素合成的反应阶段及调节。【了解】血浆蛋白的性质551.肝在哪些物质代谢中起重要作用。2.生物转化的概念及反应的主要类型。3.结合反应中主要的结合供体。4.生物转化的特点。5.胆汁酸的分类及功能；初级胆汁酸及次级胆汁酸的概念。6.胆色素、结合胆红素和未结合胆红素的定义。7.胆红素的代谢过程及黄疸的分类。KeyPoints17、肝的生物化学56*生物转化的概念(Biotransformation):机体将内源性和外源性非营养物质进行代谢转变，使其溶解度增加，易随胆汁或尿液排出体外。肝脏是生物转化的主要器官。*生物转化反应的类型氧化还原水解第一相反应第二相反应—结合反应57生物转化的特点：1、反应过程的连续性2、反应类型的多样性3、解毒和致毒的两重性58初级胆汁酸脱去7--OH即为次级胆汁酸。人胆汁中的胆汁酸以结合型为主。*胆汁酸的分类：(按来源和结构分类)次级游离型(脱氧胆酸、石胆酸)次级胆汁酸（肠道）次级结合型初级游离型(胆酸、鹅脱氧胆酸)初级胆汁酸（肝脏）初级结合型胆汁酸59*胆汁酸的功能：1、促进脂类的消化吸收：胆汁酸分子含亲水及疏水基团，是很强的乳化剂，能使脂类形成混合微团，保证脂类的消化吸收。2、抑制胆汁中胆固醇的析出：胆固醇过多或胆汁酸、卵磷脂含量减少，胆固醇都可析出结晶，形成结石。人体胆汁酸、卵磷脂/胆固醇比例需维持恒定(不低于10:1)。60*胆色素的定义：（bilepigment）胆色素是体内铁卟啉化合物的主要分解代谢产物，包括胆红素、胆绿素、胆素原和胆素。胆色素主要随胆汁排出体外。肝脏是胆红素代谢的主要器官。*结合胆红素和未结合胆红素：未经肝细胞结合转化，即其侧链丙酸基为自由羧基的胆红素，称为未结合胆红素。经过肝细胞的转化作用，与葡萄糖醛酸或硫酸结合的胆红素，称为结合胆红素。结合胆红素水溶性大，易从尿中排出。61*胆红素的代谢过程：•胆红素的生成(单核-吞噬细胞系统)•胆红素的运输(血液)•胆红素的转化代谢（肝细胞）•胆红素的在肠道中的变化及排泄（肠道）、胆素原的肠肝循环及排泄（肾）*黄疸的分类：*溶血性黄疸：RBC大量破坏引起。*肝细胞性黄疸：肝细胞受损引起。*阻塞性黄疸：胆道阻塞引起。