生物化學(xué)(基礎(chǔ)醫(yī)學(xué))復(fù)習(xí)總結(jié).doc
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第一章 蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能 等電點(diǎn)isoelectric point,pI——在某一PH的溶液中,氨基酸解離為陽離子和陰離子的趨勢及程度相等,成為兼性離子,呈電中性,此時(shí)溶液的PH稱為該氨基酸的等電點(diǎn) 蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)Primary Structure——蛋白質(zhì)分子中,從N端到C端的氨基酸排列順序 蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)Secondary Structure ——蛋白質(zhì)分子中某一段肽鏈的局部空間結(jié)構(gòu),即該肽段主鏈骨架原子的相對空間位置,主要有α-螺旋、β-折疊、β-轉(zhuǎn)角和無規(guī)卷曲 肽單元peptide unit——肽鍵中的4個(gè)原子及相鄰的2個(gè)α-C原子重復(fù)形成的長鏈結(jié)構(gòu) 超二級結(jié)構(gòu)Supersecondary structure——蛋白質(zhì)分子中,兩個(gè)以上二級結(jié)構(gòu)單元相互聚集形成的有規(guī)則的二級結(jié)構(gòu)組合體,如αα、βαβ、βββ 蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu)Tertiary Structure ——整條肽鏈中全部氨基酸殘基的相對空間位置,即整條肽鏈所有原子在三維空間的排布位置 結(jié)構(gòu)域domain ——在二級結(jié)構(gòu)或超二級結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,多肽鏈在三級結(jié)構(gòu)層次上形成的局部折疊區(qū) 蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu)Quaternary Structure——蛋白質(zhì)分子中各個(gè)亞基的空間排布及亞基接觸部位的布局和相互作用(亞基:) 蛋白質(zhì)變性denaturation——在某些物理和化學(xué)因素作用下,蛋白質(zhì)特定的空間構(gòu)象發(fā)生改變,從而導(dǎo)致其理化性質(zhì)的改變和生物活性的喪失,不涉及一級結(jié)構(gòu)的改變(大部分蛋白質(zhì)不會復(fù)性) 蛋白質(zhì)的分子組成——N元素含量:16 % 1、基本單位——氨基酸(L型) 1)甘氨酸Gly:唯一不含手性原子的氨基酸——不具旋光性 甲硫氨酸Met:重要甲基供體 2、氨基酸的理化性質(zhì): 1)兩性解離性質(zhì) 2)茚三酮反應(yīng) 3)含共軛雙鍵的氨基酸具有吸收紫外線ultraviolet light的性質(zhì) 色Trp(最強(qiáng))、酪Tyr、苯丙Phe ——波長280nm的光用來測定分析溶液中蛋白質(zhì)的含量 3、生物活性肽——谷胱甘肽GSH:體內(nèi)重要的還原劑 蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系 1、Primary Structure——包括二硫鍵disulfide bond的位置 1)與功能的關(guān)系——蛋白質(zhì)空間構(gòu)象(二、三、四級結(jié)構(gòu))與功能的基礎(chǔ): 空間構(gòu)象的基礎(chǔ);一級結(jié)構(gòu)相似的蛋白質(zhì)具有相似的高級結(jié)構(gòu)與功能; 氨基酸序列提供重要的生物化學(xué)信息;重要蛋白質(zhì)氨基酸序列的改變可引起疾病 2、Secondary Structure——靠肽鏈內(nèi)和肽鏈間的氫鍵穩(wěn)定 1)α-螺旋Helix:常見,大多右手螺旋,靠鏈內(nèi)氫鍵穩(wěn)固 2)β-折疊Pleated Sheet:多肽鏈充分伸展,每個(gè)肽單元折疊成鋸齒狀結(jié)構(gòu);靠鏈間氫鍵維持; 肽鏈可以同向平行parallel,也可反向平行antiparallel 3、Tertiary Structure——靠次級鍵(非共價(jià)鍵)穩(wěn)定 次級鍵:氫鍵、疏水Hydrophobic作用、鹽鍵(離子鍵)、二硫鍵 4、Quaternary Structure——亞基間結(jié)合力:氫鍵、離子鍵 5、空間結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系:空間結(jié)構(gòu)表現(xiàn)功能 1)構(gòu)象改變引起功能變化 2)構(gòu)象改變可導(dǎo)致構(gòu)象病 肌紅蛋白Myoglobin,Mb :具有三級結(jié)構(gòu)的單鏈蛋白質(zhì),有8段α-螺旋結(jié)構(gòu),可結(jié)合1分子氧,易與O2結(jié)合,氧解離曲線呈直角雙曲線 血紅蛋白Hemoglobin,Hb:具有4個(gè)亞基組成的四級結(jié)構(gòu),可結(jié)合4分子氧,結(jié)合氧后由緊張態(tài)變?yōu)樗沙趹B(tài),氧解離曲線呈S狀曲線(因?yàn)榇嬖谡齾f(xié)同效應(yīng)) 蛋白質(zhì)的分離和純化(掌握幾種方法的原理) 1、透析dialysis:利用透析袋將大分子蛋白質(zhì)和小分子化合物分開(超濾法也可分離) 2、鹽析salt precipitation:將硫酸銨、硫酸鈉或NaCl等加入蛋白質(zhì)溶液,中和蛋白質(zhì)表面電荷及破壞水化膜,導(dǎo)致蛋白質(zhì)在水溶液中的穩(wěn)定性因素被去除而沉淀(沉淀法) 3、電泳electrophoresis:蛋白質(zhì)在高于或低于其等電點(diǎn)的溶液中是帶電的,在電場中能向電場的正極或負(fù)極移動(dòng) 4、層析chromatography: 1)分子篩:小分子蛋白質(zhì)進(jìn)入孔內(nèi),滯留時(shí)間長,大分子蛋白質(zhì)不能進(jìn)入孔內(nèi)而直接流出 5、超速離心ultracentrifugation:不同蛋白質(zhì)的密度及形態(tài)不同 第二章 核酸Nucleic Acids 的結(jié)構(gòu)和功能 核酸的一級結(jié)構(gòu)——DNA或RNA中核苷酸的排列順序 DNA變性denaturation ——在理化因素作用下,DNA的氫鍵斷裂,雙螺旋體結(jié)構(gòu)解體,雙鏈分開形成單鏈的過程 DNA復(fù)性renaturation或退火 ——變性核酸單鏈在適宜條件下,經(jīng)堿基互補(bǔ)重新形成雙螺旋的過程 分子雜交hybridization——不同來源的變性核酸單鏈在退火條件下結(jié)合形成雜合雙鏈的過程 1、波長260nm的光用來對核苷酸進(jìn)行定性定量分析 2、雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的要點(diǎn): DNA是反向平行的互補(bǔ)雙鏈結(jié)構(gòu);DNA是右手螺旋結(jié)構(gòu);疏水力和氫鍵維系雙螺旋結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定 3、DNA超螺旋結(jié)構(gòu):正超螺旋(左手,不利于基因表達(dá)) ;負(fù)超螺旋(右手,利于基因表達(dá)) 4、DNA的功能: 作為生物遺傳信息復(fù)制的模板和基因轉(zhuǎn)錄的模板,是生命遺傳繁殖的物質(zhì)基礎(chǔ),也是個(gè)體生命活動(dòng)的基礎(chǔ) 第三章 酶 酶的活性中心——酶分子中必需基團(tuán)相對集中,構(gòu)成的一定空間結(jié)構(gòu)區(qū)域,與催化作用直接相關(guān) 輔酶conzyme——某些酶在發(fā)揮催化作用時(shí)所需的一類輔助因子,其成分中往往含有維生素,與酶結(jié)合松散,可用透析或超濾法除去(輔基與酶結(jié)合緊密,不可用透析或超濾法除去) 酶的別構(gòu)調(diào)節(jié)allosteric regulation——一些小分子物質(zhì)與酶的調(diào)節(jié)部位或亞基結(jié)合,使酶構(gòu)象發(fā)生改變,酶活性增強(qiáng)或減弱,從而控制代謝反應(yīng)的現(xiàn)象 酶的共價(jià)修飾covalent modification——酶蛋白肽鏈上的某些基團(tuán)在另一些酶的作用下發(fā)生可逆的共價(jià)修飾,從而引起酶活性改變的現(xiàn)象 同工酶isozyme——催化同一化學(xué)反應(yīng),但分子結(jié)構(gòu)、理化性質(zhì)和分布不同的一組酶 酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)Kinetics of enzyme reaction 1、底物濃度對反應(yīng)速率的影響 1)米-曼式方程式: Km—米氏常數(shù),是酶的特征性常數(shù) 2)Km與Vm的意義:?Km為V=1/2 Vmax時(shí)的[S],表示與酶親和力的大?。涸酱?,親和力越小 ?Vm為酶完全被底物飽和時(shí)的反應(yīng)速度,與酶濃度成正比 3)Km與Vmax的測定:雙倒數(shù)作圖法—斜率:Km/Vmax 截距:x軸 -1/Km ; y軸 1/Vmax 2、抑制劑對反應(yīng)速率的影響 1)可逆性抑制reversible inhibition——非共價(jià)結(jié)合 競爭性 Vmax不變,Km增加(y軸截距不變,斜率增大) 與酶活性中心結(jié)合 非競爭性 Vmax降低,表觀Km不變(x軸截距不變,斜率增大)與酶活性中心外必需基團(tuán)結(jié)合 反競爭性 Vmax降低,Km降低(與原直線平行) 與酶-底物復(fù)合物結(jié)合 第四章 糖代謝 糖酵解Glycolysis ——糖在無氧條件下分解成丙酮酸并釋放能量的過程,是糖的不完全氧化過程,發(fā)生在胞漿中 磷酸戊糖途徑pentose phosphate pathway ——糖在肝、脂肪細(xì)胞中經(jīng)過磷酸戊糖途徑生成5-磷酸核糖、NADPH的過程 糖異生Gluconeogenesis ——丙酮酸、乳酸、甘油、生糖氨基酸等非糖物質(zhì)轉(zhuǎn)變成葡萄糖或糖原的過程 乳酸循環(huán)Lactate cycle ——肌肉細(xì)胞產(chǎn)生的乳酸彌散入血后,進(jìn)入肝臟異生為糖,糖釋放入血又被肌肉細(xì)胞攝取,如此形成一個(gè)循環(huán),又叫Cori循環(huán) 糖的無氧分解——Glycolysis糖酵解 + 乳酸還原 1)糖酵解(生成4 ATP,凈生成2 ATP)的幾個(gè)重要步驟: 葡萄糖" 6-磷酸葡萄糖(Hexokinase己糖激酶:4種同工酶,肝細(xì)胞中的是葡糖激酶) 6-磷酸果糖" 1,6-雙磷酸果糖(PFK-1 6-磷酸果糖激酶-1:最重要的限速酶) 底物水平磷酸化——1,3二磷酸甘油酸" 3-磷酸甘油酸+ATP(磷酸甘油酸激酶) 底物水平磷酸化——磷酸烯醇式丙酮酸" 丙酮酸+ ATP(Pyruvate Kinase丙酮酸激酶) 2)限速酶及其調(diào)節(jié)(變構(gòu)調(diào)節(jié)+共價(jià)修飾): 己糖激酶(6-磷酸葡糖反饋抑制,但對葡糖激酶無影響):長鏈脂酰CoA(-) 胰島素(+) 6-磷酸果糖激酶-1: ATP,檸檬酸(-) ADP,AMP,1,6-二磷酸果糖,2,6-二磷酸果糖(最強(qiáng))(+) 丙酮酸激酶: ATP,丙氨酸(-) 1,6-二磷酸果糖(+) 胰高血糖素(共價(jià)修飾使失活) 3)生理意義: 迅速供能,對肌肉收縮更為重要; 成熟紅細(xì)胞完全依賴糖酵解供能; 肌肉中產(chǎn)生的乳酸、丙氨酸(由丙酮酸轉(zhuǎn)變)作為糖異生原料 糖的有氧氧化 1)3個(gè)階段: 葡萄糖分解為丙酮酸; 丙酮酸轉(zhuǎn)變?yōu)閍cetyl-CoA乙酰CoA(脫氫酶復(fù)合體); TCA Cycle三羧酸循環(huán)及氧化磷酸化 2)三羧酸循環(huán)的重要反應(yīng)過程和限速酶、調(diào)節(jié)、特點(diǎn)及生理意義: ?乙酰CoA+ Oxaloacetate草酰乙酸" Citrate檸檬酸(檸檬酸合酶) 異檸檬酸"α-酮戊二酸+NADH (異檸檬酸脫氫酶) —氧化脫羧Decarboxylation反應(yīng) α-酮戊二酸" 琥珀酸CoA+NADH(α-酮戊二酸脫氫酶復(fù)合體)—氧化脫羧反應(yīng) 底物水平磷酸化——琥珀酸CoA" 琥珀酸+ GTP (琥珀酸CoA合成酶) ?丙酮酸脫氫酶系: NADH ,ATP,琥珀酸CoA(-) NAD+, CoA(+) 檸檬酸合酶: NADH ,ATP,琥珀酸CoA(-) 異檸檬脫氫酶: NADH ,ATP(-) ADP(+) α-酮戊二酸脫氫酶: NADH,succinyl-CoA琥珀酸CoA(-) AMP(+) ?特點(diǎn):4次脫氫,2次脫羧,1次底物水平磷酸化,3個(gè)不可逆反應(yīng) ?生理意義:氧化供能;為其他物質(zhì)代謝提供小分子前體; 三大營養(yǎng)物質(zhì)代謝的最終共同途徑;聯(lián)系三大物質(zhì)代謝的樞紐 3)有氧氧化生成的ATP——1 NADH :2.5ATP 1 FADH2 :1.5ATP 三羧酸循環(huán)一次:(NADH)3 x 2.5 ATP + (FADH2)1x 1.5 ATP + 1 ATP=10 ATP Glycolysis Bridging step TCA cycle 有氧氧化 2+2x2.5/2x1.5ATP +2x 2.5ATP + 2x 10ATP =30/32ATP 磷酸戊糖途徑pentose phosphate pathway ——胞液 1)注意點(diǎn):限速酶—6-磷酸葡萄糖脫氫酶; 輔酶—NADP+; 非葡萄糖氧化供能的重要途徑 2)生理意義:生成磷酸核糖為核酸的生物合成提供原料; 提供細(xì)胞代謝所需的NADPH(供氫體) 糖原的合成代謝與分解代謝 1)概念:?有葡萄糖經(jīng)UDPG合成肝、肌糖原或三碳化合物糖異生合成糖原的過程 ?肝糖原分解為葡萄糖的過程 2)注意點(diǎn):?耗ATP; 關(guān)鍵酶—糖原合酶; UDPG尿苷二磷酸是葡萄糖的活性形式 ?關(guān)鍵酶—糖原磷酸化酶;肌糖原不能分解成葡萄糖; 終產(chǎn)物=1-磷酸葡萄糖(85%)+葡萄糖(15%) 3)調(diào)節(jié)——磷酸化和去磷酸化作用 : ?糖原合酶—去磷酸化被激活 ?糖原磷酸化酶—其激酶+ATP時(shí),磷酸化修飾激活。肝臟中,主要受胰高血糖素調(diào)節(jié) 糖異生Gluconeogenesis 1)原料:丙酮酸、乳酸、甘油、丙氨酸等生糖氨基酸 部位:主要肝臟,少量腎臟 2)3個(gè)可逆途徑: 丙酮酸 轉(zhuǎn)變?yōu)?磷酸烯醇式丙酮酸 (經(jīng)丙酮酸羧化支路) 1,6-二磷酸果糖 轉(zhuǎn)變?yōu)?6-磷酸果糖 (果糖雙磷酸酶-1) 6-磷酸葡萄糖 水解為 葡萄糖 (葡萄糖-6-磷酸酶) 3)限速酶:丙酮酸羧化酶——乙酰CoA(激活) ATP(+) PEP Carboxykinase磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶 果糖雙磷酸酶-1——AMP,2,6-二磷酸果糖(強(qiáng)烈抑制) ATP,檸檬酸,3-磷酸甘油(激活) 4)生理意義: 空腹或饑餓時(shí)依賴氨基酸、甘油等異生成糖,以維持血糖水平恒定; 補(bǔ)充肝糖原(攝入的葡萄糖一部分先分解成三碳化合物,后者再異生成糖原); 調(diào)節(jié)酸堿平衡(長期饑餓時(shí),腎糖異生加強(qiáng),有利于維持酸堿平衡) 5)問答:丙氨酸/乳酸如何異生為葡萄糖? ?丙氨酸/乳酸經(jīng)GTP催化生成丙酮酸 ?丙酮酸在線粒體內(nèi)經(jīng)丙酮酸羧化酶催化生成草酰乙酸,后者經(jīng)蘋果酸途徑/天冬氨酸途徑轉(zhuǎn)運(yùn)入胞液,在PEP羧激酶作用下生成磷酸烯醇式丙酮酸(PEP) ?PEP循著糖異生途徑至1,6-二磷酸果糖 ?1,6-二磷酸果糖在果糖二磷酸酶的作用下轉(zhuǎn)變成6-磷酸果糖再異構(gòu)為6-磷酸葡萄糖 ?6-磷酸葡萄糖在葡萄糖-6-磷酸酶的作用下生成葡萄糖 血糖及其調(diào)節(jié) 1)含量:3.89 mmol/L—6.11 mmol/L > 8.89 mmol/L時(shí)形成尿糖 2)來源:食物中消化吸收,肝糖原分解,非糖物質(zhì)糖異生 去路:氧化分解,合成肝、肌糖原,合成其他糖和糖衍生物,轉(zhuǎn)變成非糖物質(zhì) 3)血糖水平的調(diào)節(jié)——主要為激素調(diào)節(jié) 唯一降低血糖的激素——胰島素: ?促進(jìn)肌細(xì)胞、脂肪細(xì)胞攝取葡萄糖; ?促進(jìn)糖原合成,抑制糖原分解; ?加快糖的有氧氧化;抑制糖異生作用;?減緩脂肪動(dòng)員,從而減少脂肪酸對糖氧化的抑制 胰高血糖素——?促進(jìn)肝糖原的分解;?促進(jìn)糖異生;?促進(jìn)脂肪動(dòng)員 糖皮質(zhì)激素可升高血糖;腎上腺素強(qiáng)有力升高血糖(應(yīng)激狀態(tài)下,激活磷酸化酶,加速糖原分解) 第五章 脂類代謝 脂肪的動(dòng)員mobilization of fat ——儲存在脂肪細(xì)胞中的脂肪,被脂肪酶逐步水解為FFA脂肪酸及甘油,并釋放入血以供其他組織氧化利用的過程 酮體Ketone body ——脂肪酸在肝中氧化分解時(shí)特有的中間產(chǎn)物,包括乙酰乙酸acetoacetate、 β-羥丁酸β-hydroxybutyrate和丙酮acetone 血漿脂蛋白lipoprotein ——血脂與血漿中的蛋白質(zhì)結(jié)合而成,血脂以血漿脂蛋白的形式運(yùn)輸 Triglyceride,TG甘油三酯的合成代謝 1)部位:肝臟,脂肪組織,小腸粘膜 原料:甘油、脂肪酸(來自葡萄糖代謝) 2)過程:甘油一酯途徑(小腸粘膜細(xì)胞)——2-甘油一酯"1,2-甘油二脂"甘油三酯 甘油二脂途徑(肝細(xì)胞、脂肪細(xì)胞)——葡萄糖""1,2-甘油二脂"甘油三酯 甘油三酯的分解代謝——脂類中只有TG儲脂供能 1脂肪的動(dòng)員 1)關(guān)鍵酶:激素敏感性甘油三酯脂肪酶,HSL 2)過程:甘油三酯"甘油二脂 " 甘油一酯"甘油"α-磷酸甘油"磷酸二羥丙酮"糖酵解或糖異生 +FFA(HSL) +FFA +FFA 2、脂肪酸(FFA)氧化方式中的β-氧化 1)部位:除了腦組織,肝、肌肉(最活躍) 2)過程:?脂肪酸活化(胞液中):脂肪酸"脂酰CoA(acyl-CoA合成酶)—(ATP"AMP) ?脂酰CoA進(jìn)入線粒體(限速酶—肉堿脂酰轉(zhuǎn)移酶I): 外膜——脂酰CoA"脂酰肉堿 內(nèi)膜——脂酰肉堿"脂酰CoA ?β-氧化:4個(gè)重復(fù)步驟—— 脫氫"加水"脫氫"硫解 生成1分子脂酰CoA(較之前少2個(gè)碳原子)、乙酰CoA、NADH、FADH2 3)能量生成:以16碳軟脂酸為例 活化耗2個(gè)高能磷酸鍵,相當(dāng)于耗2ATP 經(jīng)過7輪循環(huán),生成8分子乙酰CoA(8*10=80 ATP),7分子FADH2和NADH + H+(7*4=28 ATP) 凈生成:80 + 28 - 2 = 106 ATP 酮體的生成、利用、生理意義和調(diào)節(jié) ——線粒體 1)生成:肝細(xì)胞 利用:肝外組織(心、腎、腦、骨骼肌) 2)過程:?生成:脂肪酸 " 乙酰CoA " 乙酰乙酰CoA " HMG-CoA(HMGCoA合成酶)" 乙酰乙酸 "β-羥丁酸(還原)或丙酮(脫羧) ?利用:β-羥丁酸" 乙酰乙酸 " 乙酰乙酸CoA " 乙酰CoA " 三羧酸循環(huán) 丙酮——量少又具揮發(fā)性,主要通過肺呼出和腎排出 3)生理意義:酮體是肝臟輸出能量的一種形式,是腦組織的重要能源(可通過血腦屏障); 酮體利用的增加可減少糖的利用,有利于維持血糖水平恒定,節(jié)省蛋白質(zhì)的消耗 4)調(diào)節(jié):?飽食:胰島素增加,脂肪動(dòng)員減少,進(jìn)入肝中脂酸減少,酮體減少 饑餓:胰高血糖素增加,脂肪動(dòng)員增加,血中游離脂酸濃度升高,利于β-氧化及酮體的生成 ?肝細(xì)胞中糖原含量及代謝的影響:糖原含量豐富時(shí),脂酸合成甘油三酯及磷脂; 糖供給不足時(shí),脂酸主要進(jìn)入線粒體進(jìn)行β-氧化,酮體生成增多 ?Malonyl-CoA丙二酰CoA抑制脂酰CoA進(jìn)入線粒體: 乙酰CoA、檸檬酸能激活乙酰CoA羧化酶促進(jìn)丙二酰CoA的合成,后者能抑制肉堿脂酰轉(zhuǎn)移酶I,從而阻止脂酰CoA進(jìn)入線粒體進(jìn)行β-氧化,酮體生成減少 5)疾?。和Y,酮尿癥,酮癥酸中毒 脂酸的合成代謝 ——胞液 1)原料:乙酰CoA ,輔助因子—ATP、HCO3-、NADPH、錳離子 重要中間產(chǎn)物:丙二酰CoA 2)乙酰CoA主要來自葡萄糖、氨基酸,線粒體中產(chǎn)生,通過檸檬酸-丙酮酸循環(huán)出線粒體 丙酮酸入線粒體:"草酰乙酸+乙酰CoA"檸檬酸 檸檬酸出線粒體:"草酰乙酸+乙酰CoA ;草酰乙酸""丙酮酸 繼續(xù)循環(huán) 3)限速酶:乙酰CoA羧化酶—存在于胞液中,生物素是輔基,錳離子是激活劑 4)調(diào)節(jié):?乙酰CoA羧化酶—軟脂酰CoA,胰高血糖素(-) 檸檬酸,胰島素(+) ?胰島素(+) 胰高血糖素,腎上腺素,生長素(-) 磷脂Phospholipid的代謝 ——內(nèi)質(zhì)網(wǎng) 1、甘油磷脂的合成代謝 1)部位:肝、腎、腸最活躍 輔因子:ATP、CTP 2)過程:?甘油二脂途徑:葡萄糖"" phosphatidate磷脂酸 " 1,2-甘油二脂"甘油三酯/腦磷脂/卵磷脂(需CDP-膽堿) (這兩類磷脂主要通過該途徑合成,在體內(nèi)含量最多) ?CDP-甘油二脂途徑:葡萄糖"" phosphatidate磷脂酸 " CDP-甘油二脂" 2、甘油磷脂的降解 磷脂酶A1:溶酶體中 甘油磷脂"溶血磷酸+脂肪酸 磷脂酶A2:細(xì)胞膜、線粒體膜 甘油磷脂"溶血磷酸+不飽和脂肪酸 膽固醇Cholesterol的代謝 ——存在形式:游離膽固醇、膽固醇酯 1、膽固醇的合成 ——胞液、內(nèi)質(zhì)網(wǎng) 1)部位:除腦組織、成熟紅細(xì)胞,以肝、小腸為主 2)原料:18乙酰CoA、36ATP(葡萄糖有氧氧化),16NADPH、16H+(磷酸戊糖途徑) 3)過程:HMG-CoA(重要中間產(chǎn)物)合成MVA甲羥戊酸(耗NADPH、H+, HMG-CoA還原酶) 4)調(diào)節(jié)(看看):? HMG-CoA還原酶:晝夜節(jié)律性;磷酸化失活;膽固醇反饋抑制; 胰島素、甲狀腺素誘導(dǎo)合成;胰高血糖素、皮質(zhì)醇(-) ?饑餓與飽食:饑餓(-) 攝取高糖、高脂肪膳食(+) ?膽固醇、激素:作用于HMG-CoA還原酶 2、 膽固醇的轉(zhuǎn)化—膽汁酸,類固醇激素,維生素D,膽固醇酯(酶:血漿中LCAT, 組織中ACAT) 血漿脂蛋白Lipoprotein(=載脂蛋白apolipoprotein+血脂)的代謝 1、分類和組成 1)分類:超速離心法(電泳法)—CM乳糜微粒(CM),VLDL極低密度脂蛋白(pre-β脂蛋白), LDL低密度脂蛋白(β脂蛋白),HDL高密度脂蛋白(α脂蛋白) 2)組成:CM(含TG最多), VLDL(含TG), LDL(含膽固醇及其酯最多) , HDL(含脂類) 3)載脂蛋白的功能: 結(jié)合和轉(zhuǎn)運(yùn)脂質(zhì); 穩(wěn)定脂蛋白的結(jié)構(gòu); 參與脂蛋白受體的識別; 調(diào)節(jié)脂蛋白代謝關(guān)鍵酶活性 2、血漿脂蛋白代謝 1)部位:CM乳糜微粒——含apoCII(激活脂蛋白脂肪酶LPL:水解甘油三酯和磷脂) VLDL極低密度脂蛋白—肝臟為主、少量小腸 LDL低密度脂蛋白——肝 HDL高密度脂蛋白——肝為主、少量小腸 2)功能:CM—運(yùn)輸外源性甘油三酯及膽固醇的主要形式; VLDL—運(yùn)輸內(nèi)源性甘油三酯的主要形式;LDL——轉(zhuǎn)運(yùn)肝合成的內(nèi)源性膽固醇的主要形式; HDL——參與膽固醇的逆向轉(zhuǎn)運(yùn) 第六章 生物氧化 呼吸鏈respiratory chain或電子傳遞鏈electron transfer chain ——一系列作為電子載體的酶和輔助因子,最終將還原當(dāng)量氫傳遞給氧生成水的過程 氧化磷酸化Oxidative Phosphorylation——在呼吸鏈電子傳遞過程中耦聯(lián)ADP磷酸化,生成ATP 底物水平磷酸化substrate level phosphorylation ——底物分子內(nèi)部能量重新分布,生成高能鍵,使ADP/GDP磷酸化生成ATP/GTP的過程 P/O——物質(zhì)氧化時(shí),消耗1mol氧原子所消耗的磷酸摩爾數(shù)及生成ATP的摩爾數(shù),比值越高效率越高 呼吸鏈的組成及排列順序 1、組成(復(fù)合體的名稱及主要輔基): 復(fù)合體I: DANH-泛醌還原酶 FMN、Fe-S 復(fù)合體II:琥珀酸-泛醌還原酶 FAD、Fe-S 復(fù)合體III:泛醌-細(xì)胞色素c還原酶 鐵卟啉、Fe-S 復(fù)合體IV:細(xì)胞色素c氧化酶 鐵卟啉、Cu 2、NADH氧化呼吸鏈: NADH " 復(fù)合體I " Q " 復(fù)合體III "Cyt c"復(fù)合體IV"氧氣 琥珀酸氧化呼吸鏈: 琥珀酸" 復(fù)合體II " Q " 復(fù)合體III "Cyt c"復(fù)合體IV"氧氣 氧化磷酸化 1、偶聯(lián)部位:復(fù)合體I、III、IV 2、調(diào)節(jié):1)3類抑制劑 呼吸鏈抑制劑:阻斷電子傳遞(對I:魚藤酮、粉蝶霉素A 對III:抗霉素A 對IV:CO) 解偶聯(lián)劑:使電子傳遞和ATP形成兩個(gè)偶聯(lián)過程脫離,只抑制ATP生成 如,二硝基苯酚DNP ATP合酶抑制劑:對氧化和磷酸化均抑制 如,寡霉素 2)主要受ADP調(diào)節(jié):只有ADP和Pi充足時(shí),電子傳遞速度才能達(dá)到最高水平 ADP濃度增高時(shí),轉(zhuǎn)運(yùn)入線粒體使氧化磷酸化速度加快;ADP不足時(shí),氧化磷酸化速度減慢 ATP的生成和利用 1、生成:底物水平磷酸化、氧化磷酸化、磷酸肌醇轉(zhuǎn)化 2、利用:提供生命活動(dòng)所需能量;提供生物合成、活化所需能量; 使蛋白質(zhì)磷酸化或去磷酸化;提供離子轉(zhuǎn)運(yùn)、激素與遞質(zhì)分泌所需能量 線粒體外NADH的氧化——線粒體穿梭系統(tǒng) 線粒體外的NADH通過間接的途徑(穿梭機(jī)制)進(jìn)入線粒體 1、磷酸甘油穿梭系統(tǒng)(骨骼肌、腦):以3-磷酸甘油和磷酸二羥丙酮為載體,在兩種不同的α-磷酸甘油脫氫酶的催化下,將胞液中NADH的氫原子帶入線粒體交給FAD,再沿琥珀酸氧化呼吸鏈進(jìn)行氧化磷酸化。因此,經(jīng)此穿梭系統(tǒng)帶一對氫原子進(jìn)入線粒體,可生成1.5分子ATP。 2、蘋果酸-天冬氨酸穿梭系統(tǒng)(肝、心?。阂蕴O果酸和天冬氨酸為載體,在蘋果酸脫氫酶和谷草轉(zhuǎn)氨酶的催化下,將胞液中NADH的氫原子帶入線粒體交給NAD+,再沿NADH氧化呼吸鏈進(jìn)行氧化磷酸化。因此,經(jīng)此穿梭系統(tǒng)帶入一對氫原子進(jìn)入線粒體,可生成2.5分子ATP 第七章 氨基酸代謝 氮平衡nitrogen balance ——攝入食物的含氮量與排泄物(尿與糞)中含氮量之間的對比關(guān)系,可反映體內(nèi)蛋白質(zhì)代謝的概況 營養(yǎng)必需氨基酸nutritionally essential amino acid——體內(nèi)需要而又不能自身合成,必須由食物供給的氨基酸共有8種:甲、纈、異亮、苯丙、亮、色、蘇、賴 (甲攜一本亮色書來) 泛素化ubiquitination ——泛素與選擇性被降解蛋白質(zhì)形成共價(jià)結(jié)合,并激活蛋白酶體對泛素化蛋白質(zhì)的降解 氨基酸代謝庫metabolic pool of amino acid ——外源性氨基酸(食物蛋白經(jīng)消化吸收)和內(nèi)源性氨基酸(體內(nèi)組織蛋白降解產(chǎn)生)混在一起,分布在體內(nèi)各處參與代謝 轉(zhuǎn)氨基作用transamination——在轉(zhuǎn)氨酶transaminase的作用下,某一氨基酸去掉α-氨基生成相應(yīng)的α-酮酸,而另一種α-酮酸得到此氨基生成相應(yīng)的氨基酸的過程 聯(lián)合脫氨基作用ransdeamination ——兩種脫氨基方式的聯(lián)合作用,使氨基酸脫下α-氨基生成α-酮酸的過程 生糖氨基酸glucogenic amino acid ——能轉(zhuǎn)化convert為葡萄糖glucose的氨基酸 生酮氨基酸ketogenic amino acid——能轉(zhuǎn)化convert為酮體ketone body的氨基酸 丙氨酸-葡萄糖循環(huán)alanine-glucose cycle——將肌肉產(chǎn)生的氨以無毒的丙氨酸形式轉(zhuǎn)運(yùn)到肝中,在肝中轉(zhuǎn)化為葡萄糖,葡萄糖入血被肌肉細(xì)胞攝取所構(gòu)成的循環(huán) 一碳單位one-carbon unit——某些氨基酸代謝過程中產(chǎn)生的只含有一個(gè)碳原子的基團(tuán) 蛋白質(zhì)的消化、吸收與腐?。私猓? 1、胃蛋白酶(最適pH1.5-2.5)胰酶(最適pH7.0,包括內(nèi)肽酶和外肽酶) 內(nèi)肽酶endopeptidase:水解蛋白質(zhì)肽鏈內(nèi)部的一些肽鍵,如胰蛋白酶、糜蛋白酶、彈性蛋白酶 外肽酶exopeptidase:自肽鏈末段開始每次水解一個(gè)氨基酸殘基,如羧基肽酶A、B,氨基肽酶 2、吸收形式:氨基酸、寡肽、二肽 吸收機(jī)制:耗能的主動(dòng)過程 γ-谷氨?;h(huán)γ-glutamyl cycle:首先由谷胱甘肽GSH對氨基酸進(jìn)行轉(zhuǎn)運(yùn),然后再進(jìn)行 谷胱甘肽的合成所構(gòu)成的循環(huán) 3、蛋白質(zhì)的腐敗作用putrefaction——腸道細(xì)菌對未被消化和吸收的蛋白質(zhì)所起的作用 假false神經(jīng)遞質(zhì)——與神經(jīng)遞質(zhì)結(jié)構(gòu)相似,可取代正常遞質(zhì)影響腦功能的物質(zhì) 未被吸收的氨基酸(腸道細(xì)菌脫氨基作用)" 氨 ?滲入腸道的尿素(尿素酶) (氨有毒性,NH3 比 NH4+易吸收,降低腸道 pH,可減少 NH3 的吸收,這是酸性灌腸的依據(jù)) 4、真核細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)降解的兩條途徑 1)溶酶體內(nèi)降解過程——不依賴ATP,降解外源性蛋白、膜蛋白、長壽命細(xì)胞內(nèi)蛋白 2)泛素介導(dǎo)的降解過程——依賴ATP,降解異常蛋白、短壽命蛋白 過程:泛素與E1(泛素活化酶)結(jié)合(耗ATP); E2(泛素?cái)y帶蛋白酶)取代E1; 在E3(泛素蛋白連接酶)作用下被降解蛋白質(zhì)取代E2 氨基酸的脫氨基作用——3種方式 1、轉(zhuǎn)氨基作用——輔酶為磷酸吡哆醛PLP,含維生素B6 ;均為可逆反應(yīng) 1)重要轉(zhuǎn)氨酶——丙氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶ALT(谷丙轉(zhuǎn)氨酶GPT)—肝中活性最高 天冬氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶AST(谷草轉(zhuǎn)氨酶GOT)—心肌中活性最高 2)機(jī)制:氨基酸 + α-酮戊二酸 " α-酮酸 + 谷氨酸 3)意義:多數(shù)氨基酸脫氨基的重要方式,也是合成非必需氨基酸的重要途徑,不產(chǎn)生游離氨 2、氧化脫氨基作用 L-谷氨酸氧化脫氨基機(jī)制(先脫氫后水化): L-谷氨酸 "α-酮戊二酸 + NH3(反應(yīng)可逆) L-谷氨酸脫氫酶:肝、腦、腎 ;輔酶NAD+或NADP+ ;GTP、ATP(-);GDP、ADP(+) 3、聯(lián)合脫氨基作用 1)轉(zhuǎn)氨基耦聯(lián)氧化脫氨基——肝、腎組織 機(jī)制:轉(zhuǎn)氨基 + 氧化脫氨基 意義:氨基酸脫氨基的主要方式,也是體內(nèi)合成非必需氨基酸的主要方式 2)轉(zhuǎn)氨基偶聯(lián)嘌呤核苷酸循環(huán)——肌肉組織 α-酮酸ketoacid的代謝 1、氨基化生成非必需氨基酸 2、轉(zhuǎn)變成糖(經(jīng)TAC轉(zhuǎn)化成草酰乙酸,草酰乙酸異化成糖)及脂類(糖可轉(zhuǎn)化成脂類) 3、氧化供能:在體內(nèi)通過三羧酸循環(huán)TAC和氧化磷酸化徹底氧化成CO2和H2O,同時(shí)生成ATP 氨ammonia的代謝 1、來源:氨基酸脫氨基(主要);由腸道吸收(4g/日);腎小管上皮細(xì)胞分泌 2、去路:在肝合成尿素(主要);合成非必需氨基酸及其它含氮化合物;合成谷氨酰胺;腎小管泌氨 3、氨的轉(zhuǎn)運(yùn): 1)丙氨酸-葡萄糖循環(huán)alanine-glucose cycle——將氨從肌肉運(yùn)輸?shù)礁? 過程:肌肉中:NH3"谷氨酸,谷氨酸+丙酮酸(糖酵解)"α-酮戊二酸+丙氨酸(丙氨酸經(jīng)血液入肝) 肝中:丙氨酸+α-酮戊二酸"丙酮酸+谷氨酸,丙酮酸異生成葡萄糖(葡萄糖入血被肌肉細(xì)胞攝?。? 生理意義:肌肉中氨以無毒的丙氨酸形式運(yùn)輸?shù)礁?;肝為肌肉提供葡萄糖 2)谷氨酰胺glutamine的運(yùn)氨作用——主要是從腦、肌肉等組織向肝、腎運(yùn)氨 過程:谷氨酸+NH3"谷氨酰胺(腦、肌肉,谷氨酰胺合成酶)"谷氨酸+NH3(肝、腎,谷氨酰胺酶) 生理意義:谷氨酰胺是氨的解毒產(chǎn)物,也是氨的儲存及運(yùn)輸形式 尿素urea的生成——肝細(xì)胞的線粒體和胞液 1、鳥氨酸循環(huán)orinithine cycle又稱尿素循環(huán)urea cycle——尿素生成的過程 1)過程:NH3 + CO2 + H2O + 2ATP " 氨基甲酰磷酸 + 2ADP(線粒體;氨基甲酰磷酸合成酶I CPS-I) 氨基甲酰磷酸 + 鳥氨酸 " 瓜氨酸(線粒體;鳥氨酸氨基甲酰轉(zhuǎn)移酶OCT,常于CPS-1構(gòu)成復(fù)合體) 瓜氨酸 + 天冬氨酸 +ATP" 精氨酸代琥珀酸+ AMP (胞液,精氨酸代琥珀酸合成酶) 精氨酸代琥珀酸 " 精氨酸 + 延胡索酸(與三羧酸循環(huán)的聯(lián)系所在)(胞液,精氨酸代琥珀酸裂解酶) 精氨酸 " 尿素 + 鳥氨酸(胞液;精氨酸酶) 2)要點(diǎn):原料—2分子氨,來自游離氨和天冬氨酸Asp 耗能—3個(gè)ATP,4個(gè)高能磷酸鍵 限速酶— CPS-I、精氨酸代琥珀酸合成酶ASS 延胡索酸(與三羧酸循環(huán)的聯(lián)系所在) 2、尿素合成的調(diào)節(jié) 1)食物蛋白質(zhì)的影響:高蛋白膳食——合成增加 2)CPS-I的調(diào)節(jié):N-乙酰谷氨酸、精氨酸(+) 3)尿素生產(chǎn)酶系的調(diào)節(jié):精氨酸代琥珀酸合成酶ASS促進(jìn)尿素的生成 氨中毒ammonia poisoning——高血氨癥hyperammonemia時(shí)引起腦功能障礙 一碳單位one-carbon unit的代謝 1、一碳單位及其載體——四氫葉酸FH4 1)載體的生成:F → FH2→ FH4 (FH2還原酶,耗NADPH+ H+) 2)攜帶形式:結(jié)合在FH4的N5、N10位上 2、一碳單位的相互轉(zhuǎn)變 N10—CHO—FH4(色氨酸代謝)D N5, N10=CH—FH4 D N5—CH=NH—FH4(組氨酸代謝) E N5, N10—CH2—FH4(甘氨酸代謝)→ N5—CH3—FH4(絲氨酸代謝) 3、一碳單位的生理意義:作為合成嘌呤和嘧啶的原料;把氨基酸代謝和核酸代謝聯(lián)系起來 ————S—腺苷甲硫氨酸SAM為體內(nèi)甲基的直接供體 第八章 核苷酸代謝 痛風(fēng)gout——嘌呤代謝紊亂(尿酸沉積)所致的一種疾病,臨床表現(xiàn)為高尿酸鹽結(jié)晶引起的痛風(fēng)性關(guān)節(jié)炎和關(guān)節(jié)畸形,會引起痛風(fēng)性腎炎,尿酸腎結(jié)石,高血壓等多種并發(fā)癥,可用別嘌呤醇治療 (別嘌呤醇與次黃嘌呤結(jié)構(gòu)非常類似,強(qiáng)烈抑制黃嘌呤脫氫酶,防止高水平尿酸合成以避免尿酸沉積) 從頭合成途徑de novo synthesis pathway ——以磷酸核糖、氨基酸、一碳單位及CO2等簡單物質(zhì)為原料,經(jīng)過一系列化學(xué)反應(yīng),合成核苷酸 補(bǔ)救合成途徑salvage synthesis pathway ——利用體內(nèi)游離的堿基或核苷,經(jīng)過簡單的反應(yīng)合成核苷酸 嘌呤核苷酸Purine Nucleotide的代謝 1、合成代謝:部位—肝(主要)、小腸、胸腺 1)從頭合成:原料—天冬氨酸、谷氨酰胺、甘氨酸、一碳單位、CO2; 嘌呤環(huán)的C、N原子——來自CO2、一碳單位 ;谷氨酰胺glutamine、天冬氨酸Asp 過程——先生成5'-磷酸核糖,再逐步合成次黃嘌呤核苷酸TMP,AMP、GMP由TMP轉(zhuǎn)化而來 關(guān)鍵酶——PRPP合成酶PRPPK 酰胺轉(zhuǎn)移酶GPAT ; 調(diào)節(jié)——IMP、AMP、GMP反饋抑制 特點(diǎn)——嘌呤核苷酸是在磷酸核糖分子上逐步合成的;先合成IMP再合成AMP或GMP(終產(chǎn)物); IMP的合成需5個(gè)ATP、6個(gè)高能磷酸鍵,AMP或GMP的合成又需1個(gè)ATP 2)補(bǔ)救合成(利用游離的嘌呤或嘌呤核苷)——節(jié)省原料(氨基酸)、能量;腦、脊髓只能補(bǔ)救合成 2、分解代謝 1)尿酸的生產(chǎn):AMP→→H(次黃嘌呤)→ X(黃嘌呤)! G !!GMP ( H → X 需黃嘌呤脫氫酶和氧化酶 ) X(黃嘌呤)→ 尿酸uric acid(黃嘌呤氧化酶) 2)嘌呤堿的最終代謝產(chǎn)物——尿酸uric acid 3、脫氧核糖核苷酸的生成: NDP+ NADPH + H+ → dNDP+ NADP+(核糖核苷酸還原酶) dNDP+ATP → NTP+ADP(激酶) 嘧啶核苷酸Pyrimidine Nucleotide的代謝 1、合成代謝 1)從頭合成:原料——天冬氨酸、谷氨酰胺、CO2 ; 部位——肝細(xì)胞 嘧啶環(huán)的C、N原子——來自CO2;谷氨酰胺glutamine、天冬氨酸 Asp 過程——先生成含嘧啶環(huán)的乳清酸OA,OA再與PRPP結(jié)合成為乳清酸核苷酸OMP,再生成UMP,CMP、TMP由UMP轉(zhuǎn)化而來 2)氨基甲酰磷酸合成酶I、II(CPS-I 、CPS-II)的區(qū)別: 分布: 肝細(xì)胞線粒體 ;胞液(所有細(xì)胞) 氮源: 氨 ; 谷氨酰胺glutamine 變構(gòu)激活劑: N-乙酰谷氨酸 ; 無 功能:尿素合成 ; 嘧啶合成 2、分解代謝 1)胞C嘧啶堿的最終代謝產(chǎn)物——NH3、CO2及β-丙氨酸 2)胸腺T嘧啶堿的最終代謝產(chǎn)物——β-氨基異丁酸 第九章 DNA的生物合成(復(fù)制) 半保留復(fù)制semi-conservative replication——DNA生物合成時(shí),母鏈DNA解開為兩條單鏈,各自作為模板template按堿基配對原則,合成與模板互補(bǔ)的子鏈。復(fù)制所生成的子代DNA分子中,一條鏈來自親代DNA,另一條是新合成的。兩個(gè)子細(xì)胞的DNA都和親代DNA堿基序列一致。這種復(fù)制方式 復(fù)制子replicon——兩個(gè)相鄰起始點(diǎn)之間的距離為一個(gè)復(fù)制子,復(fù)制子是獨(dú)立完成復(fù)制的功能單位 領(lǐng)頭鏈leading strand——DNA復(fù)制時(shí),合成方向和復(fù)制叉前進(jìn)方向相同,可以連續(xù)復(fù)制合成的新鏈 隨從鏈lagging strand——DNA復(fù)制時(shí),合成方向與復(fù)制叉前進(jìn)方向相反,不能連續(xù)復(fù)制的新鏈 岡崎片段Okazaki fragment——不連續(xù)復(fù)制的不連續(xù)片段,即隨從鏈中的小片段 DNA半不連續(xù)復(fù)制——領(lǐng)頭鏈連續(xù)復(fù)制而隨從鏈不連續(xù)復(fù)制 引發(fā)體primosome ——含解螺旋酶(DnaB)、DnaC(結(jié)合引物酶)、引物酶(DnaG)、DNA復(fù)制起始區(qū)域的復(fù)合結(jié)構(gòu) 引物primer——引物酶作用下,以DNA為模板合成的RNA片段,提供3'-OH使dNTP可以依次聚合 端粒酶telomere——一種反轉(zhuǎn)錄酶,由蛋白質(zhì)和RNA組成的核糖蛋白復(fù)合體,其中RNA是一段模板序列,指導(dǎo)合成端粒的DNA重復(fù)序列 逆轉(zhuǎn)錄reverse transcription——逆轉(zhuǎn)錄酶作用下,以RNA為模板,dNTP聚合生成DNA 染色體DNA復(fù)制的一般特征 1、復(fù)制的特點(diǎn): 1)半保留復(fù)制; 2)形成復(fù)制叉(DNA復(fù)制時(shí),局部雙鏈解旋成兩條單鏈的叉狀結(jié)構(gòu)); 3)雙向性; 4)半不連續(xù)性; 5)有一定的復(fù)制起始點(diǎn); 6)需要引物; 7)需要多種酶參與: DNA聚合酶DNA-pol:催化合成DNA(底物dNTP,必須有DNA模板,合成方向5'→3',需要Mg2+) DNA解旋酶helicase:耗ATP,作用于DNA雙鏈氫鍵,解開DNA雙螺旋,暴露復(fù)制模板鏈 引發(fā)酶 primase:以DNA為模板的RNA聚合酶,利用模板合成RNA引物,引物提供3'-OH供開始延伸 DNA連接酶ligase:連結(jié)兩個(gè)岡崎片段的缺口的3'羥基和5'磷酸基團(tuán) 其它酶和蛋白因子:如,單鏈DNA結(jié)合蛋白SSB(與單鏈DNA結(jié)合,維持模板的單鏈狀態(tài)并不被降解) DNA拓?fù)洚悩?gòu)酶topoisomerase——可逆的核酸酶:水解、連接磷酸二酯鍵——改變 DNA超螺旋狀態(tài) ——酶I:不需ATP 酶II(使正超螺旋變負(fù)超螺旋):需ATP 8)具有高度忠實(shí)性: DNA聚合酶的合成前誤差控制presynthetic error control和校正控制proofreading control功能; 細(xì)胞修復(fù)系統(tǒng)(重要因素); 復(fù)制起始利用引物 2、參與DNA復(fù)制的物質(zhì):1)底物substrate: dATP, dGTP, dCTP, dTTP; 2)聚合酶: 依賴DNA的DNA聚合酶DNA-pol; 3)模板template: 解開成單鏈的DNA母鏈; 4)引物primer: 提供3'-OH使dNTP可以依次聚合; 5)其他的酶和蛋白質(zhì)因子 復(fù)制的酶學(xué)和拓?fù)鋵W(xué)變化 1、復(fù)制的化學(xué)變化:(dNMP)n + dNTP → (dNMP)n+1 + PPi 聚合反應(yīng)的特點(diǎn):DNA 新鏈生成需引物和模板;新鏈的延長只可沿5'→ 3'方向進(jìn)行。 2、原核生物的DNA聚合酶: DNA聚合酶活性:5'→3'的聚合活性 核酸外切酶活性:3'→5'外切酶活性(起校正作用:能辨認(rèn)錯(cuò)配的堿基對,并將其水解) 5'→3'外切酶活性(能切除突變的DNA片段) 1)DNA聚合酶Ⅰ(負(fù)責(zé)切除RNA引物)的3個(gè)酶促活性結(jié)構(gòu)域: 5'→3'外切酶:切除RNA引物 DNA聚合酶活性:填補(bǔ)兩個(gè)岡崎片段之間的缺口 3'→5'外切酶:起校正作用 2)DNA聚合酶Ⅲ(負(fù)責(zé)合成DNA)的全酶結(jié)構(gòu): 2個(gè)核心酶(α亞基:合成DNA,增強(qiáng)ε的活性 ε亞基:具有3'→5'外切酶活性,即起校正作用 a θ亞基:可能起組裝作用) 1個(gè)γ-復(fù)合物(6種亞基) 可滑動(dòng)的DNA夾子(1對β-亞基):增強(qiáng)DNA聚合酶的進(jìn)行性 3)DNA聚合酶Ⅱ(可利用損傷尚未修復(fù)的DNA鏈作為模板合成DNA,但不能修復(fù)損傷) 3、復(fù)制保真性的酶學(xué)依據(jù): 3種機(jī)制:遵守嚴(yán)格的堿基配對原則;聚合酶在復(fù)制延長時(shí)對堿基的正確選擇; 復(fù)制出錯(cuò)時(shí)DNA-pol的及時(shí)校讀功能 1)核酸外切酶活性和校讀(依靠DNA-pol的5'→3'聚合活性和3'→5'外切酶活性) 2)復(fù)制保真性和堿基選擇 原核生物prokaryote DNA復(fù)制的過程 (原核)酶的作用順序:DNA topoisomerase,helicase,primase,DNA-pol,DNA ligase (真核)酶的作用順序:helicase,primase,DNA pol,DNA topoisomerase,DNA ligase 1、起始:解決——DNA解開成單鏈,提供模板 ;合成引物,提供3'-OH 1)DNA解鏈:解旋解鏈(拓?fù)洚悩?gòu)酶、解鏈酶),形成復(fù)制叉(DNA結(jié)合蛋白SSB) 2)引發(fā)體和引物(見名詞解釋) 2、延長:在DNA-pol催化下,dNTP以dNMP的方式逐個(gè)加入引物或延長中的子鏈中,化學(xué)本質(zhì)是磷酸二酯鍵的不斷生成 1)聚合子代DNA:由DNA-pol催化,以親代DNA鏈為模板,從5'至3'方向聚合子代DNA 2)引發(fā)體移動(dòng):引發(fā)體向前移動(dòng),解開新的局部雙螺旋,形成新的復(fù)制叉,隨從鏈重新合成引物,繼續(xù)進(jìn)行鏈的延長 3、終止:原核生物是環(huán)狀DNA,雙向復(fù)制的復(fù)制片段在終止點(diǎn)處匯合 1)去除引物,填補(bǔ)缺口:引物被水解,缺口由DNA鏈填補(bǔ),直到剩下最后一個(gè)磷酸酯鍵的缺口 2)連接岡崎片段:DNA連接酶的催化下,將岡崎片段連接起來,形成完整的DNA長鏈 真核生物eucaryote DNA復(fù)制過程與原核的不同之處 1、起始:多個(gè)起始點(diǎn),是多復(fù)制子復(fù)制;有時(shí)序性(復(fù)制子以分組方式激活); 增殖細(xì)胞核抗原PCNA在復(fù)制起始和延長中起關(guān)鍵作用 2、終止:線狀DNA,復(fù)制在末端終止;復(fù)制子的連接 3、受細(xì)胞周期的調(diào)控:進(jìn)入S、M期這兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn) 逆轉(zhuǎn)錄、DNA損傷(突變)與修復(fù) 1、逆轉(zhuǎn)錄酶reverse transcriptase——是多功能酶,也存在于正常細(xì)胞中 催化RNA指導(dǎo)的DNA合成反應(yīng); RNA水解反應(yīng); 催化DNA指導(dǎo)的DNA合成反應(yīng); 沒有校對功能 2、DNA損傷(突變)與修復(fù) 1)鐮刀狀紅細(xì)胞性貧血,其β鏈有關(guān)的突變是——點(diǎn)突變point mutation(DNA分子上的堿基錯(cuò)配) 2)細(xì)胞內(nèi)最重要和有效的修復(fù)機(jī)制——堿基切除修復(fù),由DNA-polI和連接酶完成 習(xí)題:DNA復(fù)制時(shí),模板序列 5’-TAGA-3’將合成5’-TCTA-3’的互補(bǔ)序列 (?) 第十章RNA的生物合成(轉(zhuǎn)錄)及轉(zhuǎn)錄后加工 轉(zhuǎn)錄transcription——在RNA聚合酶作用下,以DNA為模板、NTP為原料,不需要引物,自5'向3'合成磷酸二酯鍵,合成RNA鏈 模板鏈template strand——DNA雙鏈中按堿基配對原則指引轉(zhuǎn)錄生成RNA的一股單鏈,也叫反義鏈。編碼鏈coding strand——與模板鏈相對的另一股單鏈,也叫有意義鏈 不對稱轉(zhuǎn)錄asymmetric transcription——在DNA分子雙鏈上某一區(qū)段,一條鏈作為模板指引轉(zhuǎn)錄,另外一條鏈不轉(zhuǎn)錄;模板鏈并非永遠(yuǎn)在一條鏈上 啟動(dòng)子promoter——DNA模板鏈上復(fù)制轉(zhuǎn)錄啟動(dòng)的,具有特定的核苷酸順序并形成特殊的二級結(jié)構(gòu),能被RNA-pol識別并結(jié)合的區(qū)域,原核啟動(dòng)子有兩個(gè)重要序列——-10序列和-35序列 轉(zhuǎn)錄泡transcription bubble——由RNA聚合酶、DNA模板和新生RNA組成的區(qū)域,外觀類似泡狀 pribnow box,TATA box——位于轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)上游10個(gè)核苷酸處的一段富含TATAAT的序列,也稱-10序列。該序列富含AT,易發(fā)生解鏈,是RNA-pol的牢固結(jié)合位點(diǎn) 順式作用元件cis-acting element——真核基因中與結(jié)構(gòu)基因串聯(lián)(較緊密的或跳躍式的)并能調(diào)控轉(zhuǎn)錄水平的DNA序列,包括啟動(dòng)子、增強(qiáng)子、沉默子、加尾及終止信號等 增強(qiáng)子enhancer ——一種可遠(yuǎn)距離對各種基因作用,促進(jìn)基因轉(zhuǎn)錄,提高轉(zhuǎn)錄效率的順式調(diào)控元件 沉默子Silencer——一種可遠(yuǎn)距離對各種基因作用,抑制轉(zhuǎn)錄的順式作用元件,又稱負(fù)調(diào)控原件 反式作用因子transacting factor——存在于真核生物細(xì)胞核內(nèi)的一類蛋白質(zhì),通過它們之間以及與順式作用元件和RNA聚合酶的相互作用而調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄活性 轉(zhuǎn)錄因子transcriptional factor,TF——直接或間接結(jié)合RNA聚合酶的反式作用因子 轉(zhuǎn)錄起始前復(fù)合物pre-initiation complex,PIC——真核生物轉(zhuǎn)錄因子之間先相互辨認(rèn)結(jié)合,然后以復(fù)合體的形式與RNA聚合酶一同結(jié)合于轉(zhuǎn)錄起始前的DNA區(qū)域而成的復(fù)合物 斷裂基因splite gene——真核生物結(jié)構(gòu)基因,由若干個(gè)編碼區(qū)和非編碼區(qū)互相間隔開但又連續(xù)鑲嵌而成,去除非編碼區(qū)再連接后,可翻譯出由連續(xù)氨基酸組成的完整蛋白質(zhì),這些基因稱為斷裂基因 外顯子exon——在斷裂基因及其初級轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物上出現(xiàn),并表達(dá)為成熟RNA的核酸序列 內(nèi)含子intron——隔斷基因中被線性表達(dá)而在剪接過程中被除去的核酸序列 比較轉(zhuǎn)錄與復(fù)制 同:都需要解開DNA雙鏈;都以DNA為模板;聚合過程都為核苷酸之間形成磷酸二酯鍵; 鏈的延伸方向都為5'→3';都遵守堿基配對規(guī)律 異:模板——兩條鏈均復(fù)制;不對稱轉(zhuǎn)錄 原料——dNTP;NTP 酶——DNA聚合酶;RNA聚合酶 產(chǎn)物——子代雙鏈DNA;mRNA、tRNA、rRNA 配對——A-T、G-C;A-U、T-A、G-C 轉(zhuǎn)錄的特點(diǎn): 1)不需要引物;2)不對稱性;3)單向性(5'→3');4)局部性(特定起始位點(diǎn)到特定終止位點(diǎn)); 5)首先生成前體RNA再加工為成熟的RNA(對真核來說,原核不需要) DNA依賴的RNA聚合酶RNA-pol(需要Mg2+ ) 1、原核生物prokaryote的RNA聚合酶: 全酶holoenzyme=核心酶core enzyme(α2ββ')+ σ亞基 各亞基的功能:α—識別需要轉(zhuǎn)錄的序列 β—催化鏈的延伸 β'—結(jié)合起始序列 σ—識別特異起始位點(diǎn)并與之結(jié)合,轉(zhuǎn)錄開始后脫落,有調(diào)節(jié)的作用,可反復(fù)利用 2、真核生物eucaryote 的RNA聚合酶:RNA聚合酶Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ,線粒體RNA聚合酶,受鵝膏 抑制 RNA-pol I ——核仁 ; 45s-rRNA ; 耐受 RNA-pol II ——核基質(zhì) ; hnRNA(mRNA前體) ; 極敏感 RNA-pol III——核基質(zhì) ; 5s-rRNA、tRNA、snRNA(小RNA) ; 中度敏感 原核生物的轉(zhuǎn)錄過程(無校正系統(tǒng),但具有高度忠實(shí)性) 1、 起始:解決—DNA雙鏈解開,其中一條鏈作為轉(zhuǎn)錄模板;RNA-pol準(zhǔn)確結(jié)合在轉(zhuǎn)錄模板的起始區(qū)域 1)RNA聚合酶全酶(α2ββ'σ)與模板結(jié)合: ——σ因子辨認(rèn)識別轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)(-35序列),RNA-pol的核心酶與之結(jié)合 2)DNA雙鏈解開,形成轉(zhuǎn)錄空泡transcription bubble :——RNA-pol以全酶形式滑動(dòng)到-10區(qū),形成一個(gè)封閉的酶-DNA復(fù)合物,同時(shí)雙螺旋DNA解開約17個(gè)bp,形成轉(zhuǎn)錄空泡 3)在RNA聚合酶作用下發(fā)生第一次聚合反應(yīng),形成轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物 2、延長: 1)σ因子從全酶上脫離,RNA聚合酶核心酶變構(gòu),與模板結(jié)合松弛,沿著DNA模板前進(jìn) 2)在核心酶作用下,NTP不斷聚合,RNA鏈不斷延長 3、終止:RNA聚合酶在DNA模板上停頓下來不再前進(jìn),轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物RNA鏈從轉(zhuǎn)錄復(fù)合體上脫落下來 1)有依賴RHo因子的轉(zhuǎn)錄終止 和 不依賴RHo因子的轉(zhuǎn)錄終止(轉(zhuǎn)錄終止區(qū)有特殊的堿基序列) 2)RHo因子(ρ因子)的作用:與R- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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