考研西综生化讲义.ppt
《考研西综生化讲义.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《考研西综生化讲义.ppt(113页珍藏版)》请在三一办公上搜索。
1、生物化学,1,生物大分子,2,蛋白质的结构与功能,一、蛋白质的分子组成元素,二、蛋白质的基本组成单位氨基酸存在于自然界中的氨基酸有300余种,但组成人体蛋白质的氨基酸仅有20种,且均属L-一氨基酸(除甘氨酸外)。生物界中也有D一氨基酸。氨基酸的一般结构式为NH2CH(R)COOH。连在COOH基团上的C称为a碳原子,不同氨基酸其侧链(R)各异。,3,三、氨基酸分类,4,四、20种氨基酸具有共同或特异的理化性质,(一)氨基酸的两性解离,在某一p H的溶液中,氨基酸解离成阳离子和阴离子的趋势及程度相等,成为兼性离子,呈电中性,此时溶液的p H称为该氨基酸的等电点(pI)。,PHPI 阴离子。,(二
2、)紫外吸收,色氨酸(Trp)、酪氨酸(Tyr)最大吸收峰值在280nm。,5,五、氨基酸通过肽键连接而形成肽,氨基酸分子之间通过去水缩合形成肽链,NH2CH(R)CONHCH(R)COOH在相邻两个氨基酸之间新生的酰胺键称为肽键。,肽键(CN)的键长为0.132nm,介于C一N的单键长(0.149nm)和双键长(0.127nm)之间,所以有一定程度双键性能,不能自由旋转。,NH2CH(R)CONHCH(R)COOH,6,蛋白质的分子结构,一、蛋白质的结构,7,(一)蛋白质的二级结构特征,每隔3.6个氨基酸残基上升一圈,螺距为0.54nm;氢键维持了-螺旋结构的稳定;-螺旋为顺时针方向,所谓右手
3、螺旋。,8,(二)模体是具有特殊功能的超二级结构,模体是由两个或三个具有二级结构的肽段,在空间上相互接近,形成一个特殊的空间构象。,超二级结构与蛋白质模体,9,蛋白质三级结构,(一)三级结构是指整条肽链中全部氨基酸残基的相对空间位置,(二)结构域是三级结构层次上的局部折叠区,(三)分子伴侣参与蛋白质折叠,10,蛋白质的四级结构,在体内有许多蛋白质含有2条或2条以上多肽链,才能全面地执行功能。每一条多肽链都有其完整的三级结构,称为亚基,亚基与亚基之间以非共价键相连接,称为蛋白质的四级结构。,在四级结构中,各亚基间的结合力主要是氢键和离子键。含有四级结构的蛋白质,单独的亚基一般没有生物学功能,只有
4、完整的四级结构寡聚体才有生物学功能。,11,蛋白质的理化性质,蛋白质的变性,在某些理化因素的作用下,蛋白质的空间结构遭到破坏,导致蛋白质若干理化性质和生物学活性的改变,称为蛋白质的变性作用,一般认为蛋白质的变性主要发生在二硫键和非共价键的破坏,不涉及一级结构中氨基酸序列的改变。,蛋白质变性后,其溶解度降低、粘度增加、结晶能力消失、生物活性丧失,易被蛋白酶水解。,若蛋白质变性程度较轻,去除变性因素后,有些蛋白质仍可恢复或部分恢复其原有的构象和功能,称为复性。,12,核酸的化学组成与结构,一、核苷酸是构成核酸的基本组成单位,参与核苷酸组成的主要碱基有5种。属于嘌呤类化合物的碱基有腺嘌呤(A)和鸟嘌
5、呤(G),属于嘧啶类化合物的碱基有胞嘧啶(C)、尿嘧啶(U)和胸腺嘧啶(T)。,二、DNA是脱氧核苷酸通过3,5一磷酸二酯键连接形成的大分子,三、RNA也是具有3,5一磷酸二酯键的线性大分子,四、核酸的一级结构是核苷酸的排列顺序:即碱基的排列顺序,13,DNA的空间结构和功能,一、DNA的二级结构是双螺旋结构,DNA是反向平行、右手螺旋的双链结构DNA双链间形成互补碱基对,每个螺旋含10.5个碱基对疏水作用力和氢键共同维持着DNA双螺旋结构的稳定,(一)双螺旋结构的特点,14,(二)DNA双螺旋结构的多样性,人们将Watson和Crick提出的双螺旋结构称为B-DNA或B型一DNA。当环境的相
6、对湿度降低后,虽然DNA仍然是右手螺旋的双链结构,但是它的空间结构参数已不同于B型-DNA,人们将其称为A型-DN A。1979年,发现DNA具有左手螺旋,后来称为Z-DNA或Z型一DNA。,二、DNA的高级结构是超螺旋结构,三、DNA是遗传信息的物质基础,15,RNA的结构与功能,三种主要RNA的比较:,一、mRNA是蛋白质合成的模板,mRNA占总RNA的(25)%,种类最多,寿命最短mRNA的5末端有7一甲基鸟嘌呤一三磷酸核苷结构;3端有多聚腺苷酸mRNA是蛋白质合成的模板,16,17,4.mRNA的成熟过程是hnRNA的剪接过程5.mRNA前体剪接的场所发生在剪接体;6.剪接体由snRN
7、A和蛋白质组成。,二、tRNA是蛋白质合成的氨基酸载体,tRNA占总RNA15%tRNA含有多种稀有碱基:包括双氢尿嘧啶(DHU)、假尿嘧啶核苷和甲基化的嘌呤tRNA具有茎环结构:这些茎环结构的存在,使得RNA的二级结构形似三叶草tRNA的3末端连有CCAtRNA的反密码子能够识别mRNA的密码子,18,三、以rRNA为组分的核糖体是蛋白质合成的场所,rRNA是细胞内含量最多的RNA,约占RN A总量的8 0以上。,19,核酸的理化性质,嘌呤和嘧啶都含有共轭双键,它们的最大吸收值在260nm附近纯DNA样品的A260A280应为1.8;而纯RNA样品的A260280应为2.0。,一、核酸分子具
8、有强烈的紫外吸收,二、DNA变性是双链解离为单链的过程,温度、p H、离子强度氢键发生断裂DNA变性只改变其二级结构,不改变它的核苷酸序列增色效应:DNA在260nm处的吸光度随之增加融解温度Tm:Tm值与其DNA长短以及碱基的GC含量相关。GC的含量越高,Tm值越高;离子强度越高,Tm值也越高,20,21,三、变性的核酸可以复性或形成杂交双链,杂化双链可以在不同的DNA单链之间形成,可以在RNA单链之间形成,甚至还可以在DNA单链和RNA单链之间形成Southern印迹、Northern印迹、斑点印迹以及基因芯片都是利用了核酸分子杂交的原理,一、酶的分子组成中常含有辅助因子,酶的分子结构和功
9、能,22,二、酶的活性中心是酶分子中执行其催化功能的部位,1.必需基团:与酶的活性密切相关的化学基团2.这些必需基团在一级结构上可能相距很远,但在空间结构上彼此靠近,酶的活性中心是酶分子中具有三维结构的区域,形成疏水“口袋”。,23,三、同工酶是催化相同化学反应但一级结构不同的一组酶,同工酶是指催化相同化学反应,但酶蛋白的分子结构、理化性质乃至免疫学性质不同的一组酶。,24,酶的工作原理,一、酶反应特点,(一)酶反应具有极高的效率(二)酶促反应具有高度的特异性 绝对特异性 相对特异性 立体异构特异性(三)酶促反应具有的可调节性,二、酶比一般催化剂更有效地降低反应活化能,25,酶促反应动力学,一
10、、底物浓度对反应速率影响的作图呈矩形双曲线,(一)米-曼方程:V=VmaxS/Km+S(二)Km值的意义 1.Km值在数值上等于酶促反应速度达到最大反应速度12时的底物浓度 2.表示酶蛋白分子与底物的亲和力:Km值愈小,酶对底物的亲和力愈大 3.Km值是酶的特性常数之一,只与酶的结构、底物和反应环境(如温度、p H、离子强度)有关,与酶的浓度无关,二、底物足够时酶浓度对反应速率的影响呈直线关系,26,27,三、温度对反应速率的影响具有双重性,酶促反应速率最快时反应体系的温度称为酶促反应的最适温,酶的最适温度不是酶的特征性常数,生化实验中测定酶活性时,应严格控制反应液的温度,四、pH通过改变酶和
11、底物分子解离状态影响反应速率,虽然不同酶的最适p H各不相同,但除少数(如,胃蛋白酶的最适p H约为1.8,肝精氨酸酶最适p H为9.8)外,动物体内多数酶的最适p H接近中性。,最适p H不是酶的特征性常数,它受底物浓度、缓冲液种类与浓度以及酶纯度等因素的影响。,酶催化活性最高时反应体系的p H称为酶促反应的最适pH。,28,五、抑制剂可逆地或不可逆地降低酶促反应速率,(一)不可逆性抑制剂主要与酶共价结合,(二)可逆性抑制剂与酶和(或)酶一底物复合物非共价结合,(三)磺胺类药物的化学结构与对氨基苯甲酸相似,是二氢叶酸合成酶的竞争性抑制剂,抑制二氢叶酸合成。,29,六、激活剂可加快酶促反应速率
12、,激活剂大多为金属离子;少数为阴离子;也有有机化合物,如胆汁酸盐,大多数金属离子激活剂对酶促反应是不可缺少的,这类激活剂称为必需激活剂,30,酶的调节,酶的调节,酶促反应速率的调节(快速调节),酶含量的调节(缓慢调节),变构调节,化学修饰调节:某些化学基团与酶的共价 结合与分离,酶原的激活 实际上酶活性中心暴露的过程,酶蛋白合成的诱导和阻遏,酶蛋白的降解,溶酶体蛋白酶降解,依赖ATP和泛素的降解,生物化学,31,物质代谢及其调节,糖代谢,一、糖的无氧氧化,(一)关键酶(催化不可逆的反应)(1)己糖激酶(或葡萄糖激酶)(2)6-磷酸果糖激酶-1(3)丙酮酸激酶,(二)底物水平磷酸化反应:(1)1
13、,3-二磷酸甘油酸 3-磷酸甘油酸(2)磷酸烯醇式丙酮酸 丙酮酸,(三)脱氢反应:3-磷酸甘油醛 1,3-二磷酸甘油酸,生成1分子NADH+H+,(四)加氢反应:丙酮酸被还原为乳酸 所需的氢原子由NADH+H+提供,后者来自3-磷酸甘油醛的脱氢反应,32,(五)糖酵解的调节,调节糖酵解途径流量最重要的是6-磷酸果糖激酶-1的活性。,6-磷酸果糖激酶-1,变构抑制剂:ATP和柠檬酸,变构激活制剂:AMP、ADP、1,6-二磷酸果糖、2,6-二磷酸果糖(最强的变构激活剂),丙酮酸激酶,变构抑制剂:ATP,变构激活剂:1,6-二磷酸果糖,(六)糖酵解的生理意义,糖酵解最主要的生理意义在于迅速提供能量
14、,这对肌收缩更为重要。,红细胞没有线粒体,完全依赖糖酵解供应能量。,33,糖的有氧氧化,(一)葡萄糖循糖酵解途径分解为丙酮酸,(二)丙酮酸进入线粒体氧化脱羧生成乙酰CoA,(1)关键酶:丙酮酸脱氢酶复合体(2)辅酶:硫胺素焦磷酸酯(TPP)、硫辛酸、FAD、NAD十及CoA,(三)三羧酸循环(TCA循环)又称柠檬酸循环或Krebs循环,1.关键酶(催化不可逆的反应)(1)柠檬酸合酶(2)异柠檬酸脱氢酶(3)-酮戊二酸脱氢酶,34,3.四次脱氢反应:异柠檬酸-酮戊二酸+NADH-酮戊二酸 琥珀酰辅酶A+NADH 琥珀酸 延胡索酸+FADH2 苹果酸 草酰乙酸+NADH,35,2.底物水平磷酸化反
15、应:琥珀酰辅酶A 琥珀酸,生成GTP。,1,2,3,4,36,三、糖有氧氧化是机体获得ATP的主要方式,一分子乙酰CoA经三羧酸循环彻底氧化分解共生成10个ATP。若从丙酮酸脱氢开始计算,共产生12.5分子ATP。1mol的葡萄糖彻底氧化生成可净生成30或32molATP。,四、巴斯德(Pasteur)效应是指糖有氧氧化抑制糖酵解的现象,葡萄糖的其他代谢途径,一、磷酸戊糖途径生成NADPH和磷酸戊糖,1.关键酶:6一磷酸葡萄糖脱氢酶2.意义:为核酸的生物合成提供核糖;提供NADPH作为供氢体参与多种代谢反应,二、糖醛酸途径可生成葡萄糖醛酸,37,糖原的合成与分解,一、糖原的合成代谢主要在肝和肌
16、组织中进行,UDPG可看作“活性葡萄糖”,在体内充作葡萄糖供体2.糖原合酶(关键酶)形成-1,4糖苷键3.分支酶形成-1,6一糖苷键,二、肝糖原分解产物葡萄糖可补充血糖,糖原磷酸化酶(关键酶)分解-1,4糖苷键,生成1-磷酸葡萄糖脱支酶水解-1,6一糖苷键葡萄糖一6一磷酸酶水解6一磷酸葡萄糖为葡萄糖葡萄糖一6一磷酸酶只存在于肝、肾中,而不存在于肌中。所以只有肝和肾可补充血糖;而肌糖原不能分解成葡萄糖,只能进行糖酵解或有氧氧化。,38,三、糖原的合成与分解受到彼此相反的调节,糖原磷酸化酶,激活的因素:磷酸化,失活的因素:去磷酸化、血糖升高,糖原合酶,激活的因素:去磷酸化、胰岛素,失活的因素:磷酸
17、化、胰高血糖素,39,糖异生,肝脏是糖异生的主要器官。只有肝、肾能够通过糖异生补充血糖。能进行糖异生的非糖化合物主要为甘油、氨基酸、乳酸和丙酮酸等。,一、糖异生途径不完全是糖酵解的逆反应,关键酶:丙酮酸羧化酶:辅酶为生物素果糖二磷酸1葡萄糖-6-磷酸酶,二、糖异生的调节,40,三、肌中产生的乳酸运输至肝进行糖异生形成乳酸循环,乳酸循环,也称Cori循环,乳酸循环的生理意义就在于避免损失乳酸以及防止因乳酸堆积引起酸中毒。乳酸循环是耗能的过程,2分子乳酸异生成葡萄糖需消耗6分子ATP。,41,脂类代谢,营养必需脂酸,包括亚油酸、亚麻酸和花生四烯酸。它们是前列腺素(PG)、血栓烷(TX)及白三烯(L
18、Ts)等生理活性物质的前体。,一、甘油三酯的分解代谢,(一)脂肪动员是甘油三酯分解的起始步骤,脂肪动员是指储存在脂肪细胞中的甘油三酯,被脂酶逐步水解为游离脂酸和甘油并释放入血的过程。,能促进脂肪动员的激素被称为脂解激素,如肾上腺素、胰高血糖素,促肾上腺皮质激素及促甲状腺激素刺激激素等。能抑制脂肪动员的激素被称为抗脂解激素,如胰岛素、前列腺素E等。,游离脂肪酸不溶于水,与清蛋白结合后才能在血液中运输。,42,(二)脂酸经氧化分解供能,1脂酸的活化形式为脂酰COA,脂酸的活化在线粒体外进行。,2.脂酰CoA经肉碱转运进入线粒体 脂酰肉碱脂酰转移酶I是脂肪酸氧化的限速酶。,脂酸氧化的最终产物主要是乙
19、酰CoA 脂酸氧化的过程:(1)脱氢:在脂酰CoA脱氢酶的催化下,生成反2烯酰CoA。脱下的2 H由FAD接受生成FADH2。(2)加水:(3)再脱氢:脱下的2 H由NAD+接受,生成NADH+H+(4)硫解,4.脂酸氧化需要的辅酶有NAD、FADH和辅酶A。,43,(三)酮体的生成及利用,1酮体在肝细胞中生成 合成部位为肝细胞线粒体。,肝细胞线粒体内含有各种合成酮体的酶类,尤其是HMG CoA合成酶,因此生成酮体肝细胞特有的功能。,2.酮体在肝外组织利用,心、肾、脑及骨骼肌的线粒体具有较高的琥珀酰CoA转硫酶活性,可以分解酮体。,肝是生成酮体的器官,但不能利用酮体;肝外组织不能生成酮体,却可
20、以利用酮体。,3.酮体生成的生理意义,酮体是脂酸在肝内正常的中间代谢产物;是肝输出能源的一种形式;溶于水,能通过血脑屏障,是脑组织的重要能源。脑组织不能氧化脂酸,却能利用酮体,44,二、脂酸的合成,1合成部位 肝、肾、脑、肺、乳腺及脂肪等组织的胞液。,2.合成原料 乙酰CoA是合成脂酸的主要原料,主要来自葡萄糖。乙酰Co A不能自由透过线粒体内膜,主要通过柠檬酸一丙酮酸循环完成。,3.脂酸合成酶系及反应过程,(1)丙二酰CoA的合成:乙酰CoA羧化酶是关键酶,辅基为生物素,Mn2+为激活剂。(2)脂酸合成:在高等动物,此过程由7种酶活性都在一条多肽链上的多功能酶催化完成;大肠杆菌的脂酸合成酶系
21、中,此过程在酰基载体蛋白(ACP)载体上完成。,45,磷脂和胆固醇的代谢,一、甘油磷脂的合成过程,磷脂酰胆碱(卵磷脂)、磷脂酰乙醇胺(脑磷脂)通过1,2-甘油二酯+CDP-胆碱/CDP-乙醇胺合成,即1,2-甘油二酯途径;磷脂酰肌醇、磷脂酰丝氨酸通过CDP-甘油二酯+肌醇/丝氨酸合成,即CDP-甘油二酯途径。,二、胆固醇的代谢,1甲羟戊酸(MVA)的合成:HMG CoA还原酶是合成胆固醇的限速酶,2.鲨烯的合成,3.胆固醇的合成,(一)胆固醇的合成过程,46,(二)胆固醇合成的调节,1饥饿与饱食 饥饿与禁食可抑制肝合成胆固醇。相反,进食高糖、高饱和脂肪膳食后,肝HMG-CoA还原酶活性增加,胆
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 考研 生化 讲义
链接地址:https://www.31ppt.com/p-5303829.html