解放军文职招聘考试第二章氨基酸与蛋白质的一级结构

 第一章绪论

一、生物化学的定义
二、生物化学研究的主要内容
三、生物化学在生命科学中的地位及其它学科中的作用：强调生化课的重要性
四、生物化学的学习方法
五、生物化学发展简史
六、生物化学的现状及其发展
七、 相关基础知识简介（生命的构成）

第二章氨基酸与蛋白质的一级结构
一.蛋白质是生命的表征，哪里有生命活动哪里就有蛋白质
1.酶：作为酶的化学本质，温和、快速、专一，任何生命活动之必须，酶的另一化学本质是RNA，不过它比蛋白质差远了，种类、速度、数量。
2.免疫系统：防御系统，抗原（进入“体内”的生物大分子和有机体），发炎。
细胞免疫：T细胞本身，分化，脓细胞。
体液免疫：B细胞，释放抗体，导弹，免疫球蛋白（Ig）。
3.肌肉：肌肉的伸张和收缩靠的是肌动蛋白和肌球蛋白互动的结果，体育生化。
4.运输和储存氧气：Hb和Mb。
5.激素：含氮类激素，固醇类激素。
6.基因表达调节：操纵子学说，阻遏蛋白。
7.生长因子：EGF（表皮生长因子），NGF（神经生长因子），促使细胞分裂。
8.信息接收：激素的受体，糖蛋白，G蛋白。
9.结构成分：胶原蛋白（肌腱、筋），角蛋白（头发、指甲），膜蛋白等。生物体就是蛋白质堆积而成，人的长相也是由蛋白质决定的。
10.精神、意识方面：记忆、痛苦、感情靠的是蛋白质的构象变化，蛋白质的构象分类是目前热门课题。
11.蛋白质是遗传物质？只有不确切的少量证据。如库鲁病毒，怕蛋白酶而不怕核酸酶。

二.构成蛋白质的元素
1.共有的元素有C、H、O、N，其次S、稀有P等
2.其中N元素的含量很稳定，16％，因此，测N量就能算出蛋白质的量。（凯氏定氮法）
三.结构层次
1.一级结构：AA顺序
2.二级结构：主干的空间走向
3.三级结构：肽链在空间的折叠和卷曲形成的形状，所有原子在空间的排布。
4.四级结构：多条肽链之间的作用。

§1.氨基酸   蛋白质的结构单位、水解产物
一.氨基酸的结构通式：
α-碳原子，α-羧基，α-氨基
氨基酸的构型：自然选择L型， D型氨基酸没有营养价值，仅存在于缬氨霉素、短杆菌肽等极少数寡肽之中，没有在蛋白质中发现。
二.氨基酸的表示法
生物体中有20种基本氨基酸（合成蛋白质的原料），还有其它非基本氨基酸，
20种基本氨基酸的表示方法有下列几种：
1.中文名：X（X）氨酸，如甘氨酸、半胱氨酸。20种要会背。
2.英文名：3字名，如Gly、Cys等，20种要会背。
3.按顺序演示，记忆技巧。
Ala Arg Asp Asn Cys Glu Gln Gly His Ile
丙 精 天 天冬酰氨 半 谷 谷氨酰氨 甘 组 异亮
Leu Lys Met Phe Pro Ser Thr Trp Tyr Val
亮 赖 甲硫 苯丙 脯 丝 苏 色 酪 缬
三.氨基酸的具体结构：20种全部记住，仅注意R。
讲解顺序：
甘Gly（最特殊，唯一无旋光性）、丙Ala（顾名思义）、苯丙Phe（顾名思义）。
酪Tyr（有β-苯酚基）、半胱Cys（β-巯基）、丝Ser（β-羟基）、苏Thr（β-羟基）、天冬Asp（酸性氨基酸，β-羧基）、天冬酰氨Asn（β-酰氨）、色Trp（β-吲哚基P66）、组His（β-咪唑基P66）。
谷Glu（酸性氨基酸，γ-羧基）、谷氨酰氨Gln（γ-酰氨）、甲硫Met（γ-甲硫基）。
金Arg（δ-胍基P66）。
赖Lys（碱性氨基酸，ε-氨基）。
缬Val、亮Leu、异亮Ile：都是烷烃链。
脯Pro（亚氨基）。
四.氨基酸的分类
1.结构上
<1>脂肪族氨基酸：酸性氨基酸（2羧基1氨基：Glu、Asp），碱性氨基酸（2氨基1羧基：Arg、Lys），中性氨基酸（氨基羧基各一：很多）
<2>芳香族氨基酸：含苯环：Phe、Tyr
<3>杂环氨基酸： His（也是碱性氨基酸）、Pro、Trp
2.R基的极性
<1>极性氨基酸：亲水氨基酸：溶解性较好，酸性氨基酸、碱性氨基酸、含巯基、羟基、酰胺基的氨基酸，Glu、Asp、Arg、Lys、His、Cys、Ser、Thr、Tyr、Gln、Asn
<2>非极性氨基酸：疏水氨基酸：溶解性较差，具有烷烃链、甲硫基、吲哚基等的氨基酸，Gly、Ala、Leu、Ile、Val、Pro、Met、Trp
3.营养价值
<1>必需氨基酸：人和哺乳动物不可缺少但又不能合成的氨基酸，只能从食物中补充，共有8种：Leu、Lys、Met、Phe、Ile、Trp、Thr、Val
<2>半必需氨基酸：人和哺乳动物虽然能够合成，但数量远远达不到机体的需求，尤其是在胚胎发育以及婴幼儿期间，基本上也是由食物中补充，只有2种：Arg、His。有时也不分必需和半必需，统称必需氨基酸，这样就共有10种。记法：Tip MTV Hall
<3>非必需氨基酸：人和哺乳动物能够合成，能满足机体需求的氨基酸，其余10种
从营养价值上看，必需>半必需>非必需
五.非基本氨基酸
1.氨基酸的衍生物：蛋白质化学修饰造成的，有P-Ser、P-Thr、P-Tyr、OH-Pro、OH-Lys，最为重要的是Cyss胱氨酸，是由2分子Cys通过二硫建连接起来的
2.非蛋白氨基酸：仅游离存在，瓜氨酸、鸟氨酸、β-丙氨酸
3.D-氨基酸：缬氨霉素、短杆菌肽中含有。
六.氨基酸的性质
1.物理性质
<1>紫外吸收：有共轭双键的物质都具有紫外吸收，在20种基本aa中，有4种是具有共轭双键的，Trp、Tyr、Phe、His，其中His只有2个双键共轭，紫外吸收比较弱，Trp、Tyr、Phe均有3个双键共轭，紫外吸收较强，其中Trp的紫外吸收最厉害，是蛋白质紫外吸收特性的最大贡献者，此3种氨基酸的紫外吸收特点如下：
Aa（氨基酸） Λm（最大吸收波长：nM） E（消光系数：A/Mol/L）
Phe 257 2*102
Tyr 275 1.4*103
Trp 280 5.6*103
<2>旋光性：仅Gly不具旋光性，其它19种都有，且自然选择为L-型。
<3>溶解性：溶解于水，特别是稀酸稀碱溶液，不溶于乙醚、氯仿等有机溶剂。
<4>熔点：均大于200℃，也就是说氨基酸都是固态，而同等分子量的其它有机物则是液态，这说明了氨基酸与氨基酸之间的结合力很强，是离子键，即氨基酸是以离子状态存在的，而不是以中性分子存在的。
2.化学性质
<1>解离和等电点：
氨基酸是个两性电解质，既可进行酸解离也可进行碱解离，用解离方程式表示，这样，氨基酸在水溶液中就可能带电，+或-，以及呈电中性，到底是什么情况，完全由溶液的PH值来决定。
等电点：如果调节溶液的PH值使得其中的氨基酸呈电中性，我们把这个PH值称为氨基酸的等电点：PI。PI是氨基酸的重要常数之一，它的意义在于，物质在PI处的溶解度最小，是分离纯化物质的重要手段。
<2>等电点的计算：对于所有的R基团不解离的氨基酸而言（即解离只发生在α-羧基和α-氨基上），计算起来非常简单：
PI＝（PK1’+PK2’）/2
若是碰到R基团也解离的，氨基酸就有了多级解离，这个公式就不好用了，比如Lys、Glu、Cys等。
aa Cys Asp Glu Lys His Arg
PK’α-羧基 1.71 2.69 2.19 2.18 1.82 2.19
PK’α-氨基 8.33 9.82 9.67 8.95 9.17 9.04
PK’-R-基团 10.78（-SH） 3.86（β-COOH） 4.25（γ- COOH） 10.53（ε-NH2） 6（咪唑基） 12.48（胍基）
在这种情况下可以按下面的步骤来计算：
<1>由PK’值判断解离顺序，总是PK1’< PK2’< PK3’< …，即谁的PK’值小，谁就先解离。
<2>按照解离顺序正确写出解离方程式：简式，注意解离基团的正确写法。
<3>找出呈电中性的物质，其左右PK’值的平均值就是氨基酸的等电点：
PI＝（PK左’+PK右’）/2
 <3>等电点的测定：等电聚焦法：这是一种特殊的电泳，其载体上铺有连续的PH梯度的缓冲液，然后将氨基酸点样，只要该处的PH与氨基酸的PI不同，则氨基酸就会带电，PH值>PI时，aa带-电；PH值<PI时，aa带+电。通电后，氨基酸就会移动，直到某处的PH＝PI，氨基酸才呈电中性，不再移动，因此，可以测出PI。
 
<4>氨基酸的重要化学反应
反应基团 试剂 主要产物 
*α-NH2 茚三酮 紫色、红色物 对氨基酸显色 
*α＝NH2 茚三酮 黄色物 Pro的鉴定 
*α-NH2 HNO2 N2等 游离aa定量，蛋白质水解程度 
*α-NH2 DNFB二硝基氟苯Sanger试剂 DNP-aa二硝基苯黄色物 蛋白质N端测定一级结构分析标准图谱
*α-NH2 PITC苯异硫氰酸酯Edman试剂 PTC-aa在无水的酸中环化成PTH-aa 蛋白质N端测定一级结构分析aa顺序自动分析仪标准图谱 82
*α-NH2 甲醛 羟甲基-aa和二羟甲基-aa 甲醛滴定aa含量（封闭氨基） 
*Cys的-SH 碘代乙酸ICH2COOH过甲酸HCOOOH 乙酸硫基HOOC-CH2-S-磺基HS3O- 肽链拆分，作用与CYSS上的二硫键 
Arg的胍基 α-萘酚次溴酸钠坂口试剂 桃红色物 鉴定Arg 以下呈色反应见P61
Met的-S-CH3 H2O2 过氧化物 吸烟有害，烟中的过氧化物，弹性蛋白酶，抑制剂Met，肺气肿。
His的咪唑基 重氮苯磺酸Pauly试剂 樱红色物（1His连2重） 鉴定His 
Tyr的酚基 重氮苯磺酸Pauly试剂 桔黄色物 鉴定Tyr 
Tyr的酚基 磷钼酸、磷钨酸Folin试剂 兰色物质 定量测定蛋白质、Tyr 
Trp的吲哚基 对二甲基氨基苯甲醛 兰色物质 鉴定Trp 
-OHSer、Thr、Tyr 激酶、ATP P-aa 调节酶的活性，测定酶的活性中心 

§2.肽
一.肽与肽键
氨基酸的羧基与另一氨基酸氨基脱水缩合形成的化合物就是肽，其实就是一种酰胺化合物，其酰胺键就是肽键，它的特点是刚性平面、反式构型。
肽中的氨基酸叫氨基酸残基，几个氨基酸残基就叫几肽。
二.肽的种类
寡肽：2-10，无构象，谷胱甘肽是3肽
多肽：10-50，介于之间，胰高血糖素是29肽
蛋白质：50以上，有特定的构象，胰岛素是51肽
三.肽的表示法
1. N端、C端的概念：肽链的两个端点，N端的氨基酸残基的α-氨基未参与肽键的形成，C端的氨基酸残基的α-羧基未参与肽键的形成。
2. 写法和读法：规定书写方法为N端→C端，例如：Ala-Gly-Phe，读作：丙氨酰甘氨酰苯丙氨酸。
注意有时会看到一些奇怪的写法，比如：NH2-Ala-Gly-Phe-COOH，或H-Ala-Gly-Phe-OH，均属于画蛇添足，但Ala-Gly-Phe- NH2则表示C端被酰胺化了。
若有必要从C端→N端写，则必须标明，如（C）Phe- Gly –Ala（N）
四.肽的性质
1.酸碱性：肽至少有一个游离的氨基和游离的羧基，也是两性化合物，至少有2级解离，通常都有多级解离。因此，肽在水溶液中也能够带电，也有自己的等电点PI，其计算与测定完全同氨基酸的。
例如：谷胱甘肽，Glu-Cys-Gly，，注意Glu-Cys之间的肽键（γ-，而不是正常的α-），各解离基团的PK’值，PI＝（2.13+2.34）/2＝2.235，很酸。
2.双缩脲反应：双缩脲（相似于三肽，即2个肽键）、碱性铜离子、紫红色化合物。凡大于三肽的肽都能发生此反应，2肽不行。
3.水解反应：肽可以被酸、碱、酶所水解，其优劣性如下：
<1>酸水解：浓酸（6N以上，解释一下N＝M/价），高温（110℃以上），长时（24-36小时），污染，Trp遭到破坏，不消旋，水解彻底
<2>碱水解：浓碱（6N以上），高温（100℃以上），6小时，污染，含-OH和-SH的氨基酸均遭到破坏，Ser、Thr、Tyr、Cys，消旋，水解彻底。
<3>酶水解：胰酶，常温常压，常PH，不消旋、不破坏、不彻底。
常用的蛋白酶，即工具酶：
外切酶：氨肽酶：从N端开始一个个水解肽键
        羧肽酶：从C端开始一个个水解肽键：
羧肽酶A：Arg、Lys、Pro除外的氨基酸残基
羧肽酶B：仅Arg、Lys
羧肽酶C：所有的氨基酸残基
内切酶：胰蛋白酶：仅作用于Arg、Lys的羧基与别的氨基酸的氨基之间形成的肽键。产物为C端Arg、Lys的肽链。
糜蛋白酶：仅作用于含苯环的氨基酸的羧基与别的氨基酸的氨基之间形成的肽键。Trp、Tyr、Phe，产物为C端Trp、Tyr、Phe的肽链。
五.肽的实例
1.谷胱甘肽：注意Glu与Cys的连接（γ-，而不是正常的α-），还原型GSH和氧化型GSSG，多种酶的激活剂，参与体内多项代谢，主要作用是还原剂，消除体内的自由基（过氧化物，抽烟，黑坳）。
2.催产素和加压素：9肽或环8肽，都是脑垂体后叶激素，都有升血压、抗利尿、刺激子宫收缩、排乳的作用，催产素促进遗忘，加压素增强记忆。
3.短杆菌肽和缬氨霉素
4.促甲状腺素释放因子：TRF，是个三肽，TRF→促甲状腺素→甲状腺素
5.胰高血糖素：29肽，存在，升高血糖，作用同肾上腺素。

§3.蛋白质的分离与鉴定
一.种类和性质
1.种类
<1>组成上分：简单蛋白：仅由aa构成
结合蛋白：简单蛋白与其它生物分子的结合物，糖蛋白（共价）、脂蛋白（非共价）
<2>形态上分：球蛋白：长/宽≤3～4，血红蛋白
纤维蛋白：长/宽>10，血纤蛋白、丝蛋白
<3>功能上分：酶、抗体、运输蛋白、激素等
<4>理化性质上分：HDL、VHDL、LDL、VLDL
<5>构象上分：国际上有蛋白质构象库。
2.性质
<1>紫外吸收：280nm，贡献者是Trp、Tyr、Phe，最主要的是Trp，核酸的紫外吸收峰在260nm。
<2>两性解离：有PI，不能计算，只能测定（等电聚焦）。
等电点沉淀法：PI处蛋白质的溶解度最低。
<3>胶体性质：大分子，多于51个aa残基，最小平均分子量为5000D；在水中能两性解离故而带电，又亲水，所以是胶体，分散好。有电泳、布朗运动、丁达尔现象、不能通过半透膜等等典型的胶体性质。
<4>沉淀反应：凡是能破坏水化膜以及能中和电荷的物质均可使蛋白质沉淀
等电点沉淀：PH值，中和电荷
盐析：高浓度的盐溶液使蛋白质沉淀，离子中和电荷，如(NH4)2SO4
盐溶：低浓度的盐溶液使蛋白质溶解，蛋清的溶解。
有机溶剂沉淀：降低溶液的介电常数。
<5>蛋白质变性：蛋白质在某些外界因素的影响下，理化性质改变、生物活性丧失的现象。这些因素包括热、酸、碱、有机剂等。
蛋白质变性理论：吴宪，1931年提出。蛋白质的功能直接由蛋白质的构象来决定，某些外界因素改变了蛋白质的独特构象，因而使生物活性丧失。但不改变蛋白质的一级结构（即共价结构）。蛋白质的变性与水解是不同的。
当环境条件恢复时，蛋白质的生物活性有可能也恢复，这就是蛋白质的复性。
这一理论在实践中有很重要的指导意义，能够解释酶为什么有最适的PH和最适的温度。
<6>蛋白质的颜色反应：可以用来定量定性测定蛋白质
双缩脲反应：红色，λm＝540nm
黄色反应：与HNO3的反应，生成硝基苯，呈黄色。皮肤遇到HNO3的情况，白→黄→橙黄。
米伦氏反应：与HgNO3 或HgNO2的反应，呈黄色，原理同上。
与乙醛酸的反应：红色，Trp的吲哚基的特定反应。
坂口反应：红色，Arg的胍基的反应。
福林反应：蓝色，是Tyr的酚基与磷钼酸和磷钨酸的反应。
印三酮反应：紫红色
Pauly反应：樱红色，His的咪唑基。

§4..蛋白质的一级结构及其测定
1.蛋白质的结构层次：1、2、超2、结构域、3、4
2.一级结构：即蛋白质的共价结构或平面结构，核心内容就是aa的排列顺序，它的改变涉及到蛋白质共价键的破坏和重建。
一级结构的全部内容包括：肽链的个数、aa的顺序、二硫键的位置、非aa成分。
3.蛋白质一级结构的测定
间接法：通过测定蛋白质之基因的核苷酸顺序，用遗传密码来推断aa的顺序。这是因为核苷酸的测序比蛋白质的测序工作要更方便、更准确。
直接法：用酶和特异性试剂直接作用于蛋白质而测定出aa顺序。
<1>第一步：前期准备
分离纯化蛋白质：纯度要达到97％以上才能分析准确。
蛋白质分子量的测定：渗透压法、凝胶电泳法（聚丙烯酰胺、SDS）*、凝胶过滤法*、超离心法*等
aa组成的测定：氨基酸自动分析仪
肽链拆分：非共价键的如氢键、离子键、疏水键、范德华力4种，可用尿素或盐酸胍等有机溶液来拆分。共价键的仅二硫键1种，可用巯基乙醇、碘代乙酸、过甲酸来拆分。
<2>第二步：肽链的端点测定
N端测定：Sanger法，DNFB→DNP-肽→水解→乙醚萃取→层析鉴定
          Edman法，PITC→PTC-肽→PTH-aa→层析鉴定
C端测定：肼解法，唯有C端aa与众不同，酰肼化合物与游离aa，再通过Sanger法来鉴定。Asn、Gln、Cys、Arg将被肼破坏，不能分析。
 羧肽酶法：配合动力学控制。
羧肽酶A：Arg、Lys、Pro除外的氨基酸残基
羧肽酶B：仅Arg、Lys
羧肽酶C：所有的氨基酸残基
<3>每条肽链aa顺序的测定：aa顺序自动分析仪只能准确测定50aa以下的肽链，而一般的蛋白质都含有100以上的aa残基，所以，事先要将蛋白质打断成多肽甚至寡肽，再上机分析，而且要2套以上，便于以后拼接。
常用的工具酶和特异性试剂有：
胰蛋白酶：仅作用于Arg、Lys的羧基与别的氨基酸的氨基之间形成的肽键。
糜蛋白酶：仅作用于含苯环的氨基酸的羧基与别的氨基酸的氨基之间形成的肽键。Trp、Tyr、Phe
CNBr：仅作用于Met的羧基与别的氨基酸的氨基之间形成的肽键。
拼接：将2套多肽的aa顺序对照拼接，
<4>第四步：二硫键位置的确定：包括链内和链间二硫键的位置，用对角线电泳来测。在肽链未拆分的情况下用胃蛋白酶水解之，可以得到被二硫键连着的多肽产物。先进行第一向电泳，将产物分开。再用过甲酸、碘代乙酸、巯基乙醇处理，将二硫键打断。最后进行第二向电泳，条件与第一向电泳完全相同。选取偏离对角线的样品（多肽或寡肽），它们就是含二硫键的片段，上机测aa顺序，根据已测出的蛋白质的aa顺序，把这些片段进行定位，就能找到二硫键的位置。
4.蛋白质一级结构测定的意义
<1>分子进化：将不同生物的同源蛋白质的一级结构进行比较，以人的为最高级，从而确定其它物种的进化程度，也可以制成进化树，由于这是由数据决定的，因此比形态上确定的进化更加科学和精确。
<2>证明了一个理论，即蛋白质的一级结构决定高级结构，最终决定蛋白质的功能。
<3>疾病的分子生物学：镰刀型贫血症的内因是血红蛋白的β6Val，正常的血红蛋白的β6Glu

第三章 蛋白质的结构与功能
§1.蛋白质的二级结构
1.二级结构概论
<1>二级结构的定义：肽链主干在空间的走向。主干指的是肽平面与α-C构成的链子。
<2>二级结构的内容：空间走向以及维持这种走向的力量：氢键和R基团的影响（离子键、疏水键、空间障碍等）
<3>二级结构的数学描述：ф角：肽平面绕N-Cα单键旋转的角度；ψ角：肽平面绕Cα-C羧基单键旋转的角度，见P43。
至于+-方向的规定，0度角的规定太复杂，不作要求。
这样，一个肽平面的空间位置可以被2个二面角来确定，如果每个肽链的两个二面角（ф,ψ）都相同，则构成了规则的空间走向，所以可以用（ф,ψ）来描述肽链的二级结构。
2.二级结构的常见类型
Pauling的贡献，X光衍射法是研究蛋白质构象的最好技术，羊毛蛋白和蚕丝蛋白，单调一致，诺贝尔化学奖。
<1>α-右手螺旋
α-螺旋即像弹簧一样的螺旋，有右手与左手之分，自然选择蛋白质的α-螺旋为右手螺旋。示范。
α-右手螺旋的数据：每一圈含有3.6个aa残基（或肽平面），每一圈高5.4Å，即每一个aa残基上升1.5Å，旋转了100度，2个二面角（ф,ψ）＝（-57℃，-48℃）。
维持α-右手螺旋的力量是链内氢键，它产生于一个肽平面的C=O与相邻一圈的在空间上邻近的另一个肽平面的N-H之间，它的方向平行于螺旋轴，因此，α-右手螺旋的外观是个筒状的帘子，。每个氢键串起的长度为3.6个肽平面或3.6个aa残基，被氢键串起来的这个环上含有13个原子，故α-右手螺旋也被称为
3.613螺旋。
R基团对α-右手螺旋的影响：破坏者Pro，该处折断，因为亚氨基不能形成氢键；不稳定者酸性、碱性、太大、太小：Glu、Asp、Arg、Lys、Gly、Ile。其它都是起稳定作用的。
分布：毛发中的α-角蛋白，例如头发中的α-角蛋白。
<2>β-折叠：肽链在空间的走向为锯齿折叠状。跟纤维素的相似。
二面角（ф,ψ）＝（-119℃，+113℃）。
维持β-折叠的力量：链间的氢键，它产生于一个肽平面的C=O与相邻肽链的在空间上邻近的另一个肽平面的N-H之间，两条肽链上的肽平面互相平行，形成片层结构。
β-折叠有平行式和反平行式两种。
平行式：两条链的走向相同，N-C
                          N-C
反平行式：两条链的走向相反，N-C
                            C-N
反平行式的β-折叠比平行式的更稳定
一条肽链回折后就可形成两条走向相反肽段，就可以形成反平行式的β-折叠，β-折叠不限于两条肽链之间，多条肽链可以形成很宽的β-折叠片层，片层与片层之间以范德华力相互作用，形成厚厚的垫子。
α-右手螺旋与β-折叠相比更具弹性，不易拉断，β-折叠易拉断，α-右手螺旋经加热后可变成β-折叠，长度增加，毛衣越洗越长也是这种变化。
<3>左手螺旋：存在于胶原蛋白中，aa残基组成为（-Gly-Pro-Y-），Y为 HyPro或HyLys靠链间氢键和范德华力来维持。
<4>U型回折：也叫β-转角，肽链在某处回折1800所形成的结构。这个结构包括的长度为4个aa残基，其中的第三个为Gly，稳定该结构的力量是第一和第四个aa残基之间形成的氢键。
<5>310螺旋：是α-右手螺旋的过渡形式，又廋又长，每个氢键串起的长度为3个肽平面或3.6个aa残基，被氢键串起来的这个环上含有10原子。
<6>无规卷曲：无固定的走向，但也不是任意变动的，它的2个二面角（ф,ψ）有个变化范围。
从结构的稳定性上看α-右手螺旋>β-折叠> U型回折>无规卷曲，而从功能上看正好相反，酶与蛋白质的活性中心通常由无规卷曲充当，α-右手螺旋和β-折叠一般只起支持作用。
3.超二级结构：空间相邻的几个2级结构形成的更复杂的结构，其类型有
<1>左手超螺旋：3根α-右手螺旋拧到一起形成一个左手超螺旋，如头发中的角蛋白。
<2>右手超螺旋：3根左手螺旋拧到一起形成一个右手超螺旋，如胶原蛋白。
<3>αα：相邻的2根α-右手螺旋拧到一起形成一个左手超螺旋。
<4>β×β：一个连接链连着2个β折叠，平行式，这个连接链可以很长。
<5>βαβ：3段β折叠和2段α螺旋相间形成。
<6>βββ：以2段U-型回折连接着的3段β折叠，反平行式。
4.结构域：长肽链（多于150个aa），在二级结构的基础上通过多次折叠，在空间上形成一些半独立的球状结构，叫结构域，它是三级结构的一部分，结构域之间靠无规卷曲连接。也就是说将三级结构拆开后首先看到的结构。

§2 .蛋白质的三级结构和四级结构
1.三级结构：即蛋白质的三维结构、构象，指其中所有原子的空间排布，是结构域再经过卷曲和折叠后形成的。如果蛋白质是单条肽链，则三级结构就是它的最高级结构，三级结构由二硫键和次级键（氢键、疏水键、离子键、范德华力）维持。
2.四级结构：多条肽链通过非共价键（氢键、疏水键、离子键、范德华力）形成的聚合体的结构就是四级结构，注意，由二硫键连接的几条肽链不具有四级结构。每条肽链都有自己的三级结构，称为亚基或亚单位，一般情况下，具有四级结构的蛋白质含有的肽链不会太多，故称这类蛋白质为寡聚蛋白，如寡聚酶等。

§3. 蛋白质的结构与功能
1.蛋白质的结构与功能的关系
<1>每一种蛋白质都具有特定的结构，也具有特定的功能。
<2>蛋白质的结构决定了蛋白质的功能。
<3>蛋白质的功能直接由其高级结构（构象）决定。例子，蛋白质的变性现象。
<4>蛋白质的一级结构决定高级结构（构象），因此，最终决定了蛋白质的功能。例子，人工合成胰岛素，A、B链分别合成，等比例混合后就有活性。而生物合成胰岛素则是先合成一条长肽链，形成正确的二硫键，而后再剪去中间的C肽才形成胰岛素的。
2.蛋白质结构与功能实例
<1>免疫球蛋白G：即抗体G，IgG（Immuno globe），由免疫细胞B分泌出的蛋白质，可以特异的结合抗原并消灭之，这就是免疫反应。
IgG的一级结构：四条肽链，2重2轻（L2H2），对称排列，LHHL，有12条链内二硫键，4条链间二硫键，对其aa的分析发现，IgG分为V区（可变区）和C区（恒定区）。
二级结构：几乎全是β折叠，由无规卷曲连接。
结构域：有12个球体，每个均被二硫键锁住。
三级结构：T型和Y型，属于球蛋白。
没有四级结构。
IgG的功能：V区负责结合抗原，像钳子一样夹住抗原，体现了IgG的特异性，2价。C区负责结合补体（一种酶，可以水解抗原），也是2价，结合部位在寡糖链处的铰链区。IgG的动态作用过程用人体演示。
<2>肌红蛋白：Mb（Myoglobin），哺乳动物的肌肉中储存氧气的蛋白质，水生的哺乳动物体内尤为发达（如鲸鱼），因此，它们可以憋气很长时间，研究用Mb一般由鲸鱼提供。
一级结构：单条肽链，153个aa，其中的83个aa为保守序列（即同源蛋白质均相同，是决定功能的最重要序列），含有一分子血红素辅基，其中保持Fe2+，血红素通过Fe2+以配位键吊在肽链的His的咪唑基上，示意。O2将结合在Fe2+上。
二级结构：几乎全是α-右手螺旋，中间由无规卷曲和结来连接。
三级结构：扁平的菱形，见P48，属于球蛋白。
功能：储存氧气。其三级结构在分子表面形成一个疏水的空穴，血红素即藏在其中，该空穴允许O2进入而拒绝水的进入，保证了Fe2+结合O2而避免了Fe2+→Fe3+。
Mb结合氧气的特征可以由氧合曲线来描述，见P54，为双曲线形。其中的氧饱和度（饱和百分数）为MbO2/（MbO2+Mb），P O2为氧的分压。从图中可以看出，Mb倾向于结合氧气而不愿意放出氧气，所以它的功能是储存氧气，只有在P O2极低的时候（体内缺氧的时候）它才释放出氧气。另外，C O可以与O2竞争性的结合Mb。
<3>血红蛋白：Hb（Hemoglobin），在人体中有三种，HbA，HbA 2，HbF（仅存于胎儿中），三者的结构和功能大同小异，此处以HbA为例。
一级结构：4条链，α2β2。α141，β146，每条肽链都结合着一分子的血红素，两条β链之间还夹着一分子DPG（二磷酸甘油酸），每条肽链都有保守序列。
二级结构：4条链均同Mb,几乎全是α-右手螺旋，中间由无规卷曲和结来连接。
三级结构：4条链均同同Mb, 扁平的菱形，属于球蛋白。
四级结构：4个亚基占据着4面体的4个角，链间以离子键结合，一条α链与一条β链形成二聚体，Hb可以看成是由2个二聚体组成的（αβ）2，在二聚体内结合紧密，在二聚体之间结合疏松。
功能：运输氧气，4价。其三级结构在每个肽链的分子表面形成一个疏水的空穴，血红素即藏在其中，该空穴允许O2进入而拒绝水的进入，保证了Fe2+结合O2而避免了Fe2+→Fe3+。
其氧合曲线见P54，为S形曲线，只有在PO2很高的情况下（在肺部）Hb才结合氧气，而PO2一降低（在外周血管中），它就释放O2，而此时的Mb却纹丝不动。就结合O2的能力而言，4价的Hb还不如1价的Mb。
Hb的氧合曲线形状与Mb不同是因为它有着Mb所不具有的一些特性，如：
协同效应：Hb分子中一条链结合O2后，可以导致其构象的变化，使其它几条链结合O2的结合能力突然增强，表现出其氧合曲线为S形曲线。对Hb协同效应的解释为：在没有结合氧气时，Hb的四条链之间结合紧密，这种构象称为T态，这种紧密是由离子键和DPG（位于2条β链之间）造成的，屏蔽了分子表面疏水的空穴，使Hb分子结合O2的能力降低（游离的α链和β链结合氧气的能力与Mb相同）。当一条链结合了氧气之后，铁卟啉把His的咪唑基向下一扯，导致该肽链的三级结构发生变化（牵一发而动全局），肽链之间的离子键被破坏，Hb的四级结构也随之改变，2个二聚体（αβ）之间发生错位，挤出DPG，四级结构进一步变化，每条链表面疏水的空穴暴露在外，这种构象称为R态，结合氧气的能力得以增强。
别构效应：是某些寡聚蛋白质特有的现象。是指蛋白质与效应物结合改变蛋白质的构象，进而改变蛋白质的生物活性。
Hb的活性中心：Hb每个亚基上血红素存在的那个疏水空穴是结合氧气的地方，称之为活性中心，也叫活性部位。
别构中心：在Hb分子的其它地方还有结合效应物的部位，如结合H+、CO2、DPG甚至O2，这些部位结合了效应物之后，可以改变蛋白质的构象，进而影响到活性中心与氧气的结合，这些部位就叫别构中心。活性中心与别构中心可以重合也可以不重合，在Hb中是不重合的。
因此，别构效应可以说成是别构中心结合了效应物之后影响了活性中心与氧气的结合。协同效应实际上就是一种别构效应。Mb只有活性中心没有别构中心，它的氧合曲线就是双曲线形的。
Hb的另一个别构效应是波尔效应×：H+和CO2对Hb与氧气结合的影响。具体的影响见沈同书的方程式，叙述为H+和CO2促进Hb释放O2，这也解释了Hb为什么在肺中吸氧排CO2,而在肌肉中吸CO2排氧。
另外，DPG降低Hb与O2的结合能力。
关于镰刀形细胞贫血症：红细胞减少，只有正常人的1/2，无力，剧烈运动会导致死亡。Hbs与Hb在结合O2的能力方面并没有区别，区别在于Hbs造成红细胞溶血，溶血后的Hb不能像红细胞中的Hb一样正常运输O2。Hbs导致溶血的原因在于其β6Val，正常的血红蛋白的β6Glu，红细胞表面的Hbs由于疏水键而聚集，使细胞膜破裂。
镰刀形细胞贫血症在非洲某些地区居然是自然选择的结果，是与疟疾抗争的产物。
Hbs纯合子：β6Valβ6Val Hbs杂合子：β6Gluβ6Val 正常人β6Gluβ6Glu
童年死，抗疟疾 死亡分布年龄广，抗疟疾 长寿，一得疟疾立即死
疟疾杆菌只能利用正常人的Hb，不能利用Hbs，所以Hbs者是不感染疟疾的。在该地，Hbs纯合子和正常人都经不起自然选择，只有Hbs杂合子存活了下来。

第四章    酶
§1.酶的概论
一.酶是生物催化剂
二.酶的特点
1.效率高：用转换数来衡量，即每个酶分子每秒钟催化底物的量（uM），比其它催化剂高出107～1013倍。
2.具有专一性：每一种酶只能作用与一种或一类相似的物质，称为底物。专一性表现在对某一种键的催化上（如水解糖苷键、肽键），高度专一性的酶不仅对化学键有要求，对该键两侧的基团也有要求（胰蛋白酶），甚至对基团的构型也有严格要求（体内所有蛋白质合成或分解的酶都只认L型AA）
3.条件温和：室温、常压、温和的PH，剧烈条件反而使酶失活。对比蛋白质的酸碱水解。
三.酶的化学本质
1.是蛋白质：酶的性质符合蛋白质的特性，为主，80年代以前的书籍都认为酶的本质就是蛋白质。
2.是RNA：新发现的某些酶的成分是RNA，称为核糖酶。
对比而言，蛋白质作为的酶种类多，数量大，效率高，是酶中的主力。核糖酶仅限于水解酶类，且效率低。
四.酶的分类
1.按组成成分分：
简单蛋白质：只有蛋白质成分。
结合蛋白质：蛋白质+非蛋白成分＝全酶，蛋白质部分称为酶蛋白。
非蛋白成分称为辅酶：与酶蛋白结合疏松
或辅基：与酶蛋白结合紧密
通过透析可以鉴别两者。
2.按分子结构分：
单体酶：酶蛋白只是一条单肽链，如胃蛋白酶、胰蛋白酶、溶菌酶等。
寡聚酶：酶蛋白是具有4级结构的蛋白质，有几条～几十条彼此非共价连接的肽链，如糖原磷酸化酶等。这种酶便于进行调节。
多酶体系：由几种独立的酶彼此结合形成的聚合体，后一种酶的底物正好是前一种酶的产物，多酶体系的效率极高，很像是流水作业。

§2 酶的分类和命名
一、分类按反应性质分：6大类，很重要。
<1>氧化还原酶类：催化氧化还原反应的酶，以催化脱氢为主加氧为次（包括其逆反应：就是加氢脱氧）。用方程式表示就是：A·2H+B←→A+B·2H
这类酶通常都需要辅酶帮忙，辅酶有下列几种：NAD（尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸）、NADP（尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸）、FAD（黄素腺嘌呤二核苷酸）、FMN（黄素腺嘌呤单核苷酸），这些都是维生素的衍生物。
<2>转移酶类（移换酶类）：催化基团转移反应的，用方程式表示为：AB + CD ←→ AC + BD
具体例子：aa代谢中的转氨反应
<3>水解酶类：催化水解反应。用方程式表示为：AB+HOH→AOH+BH。
<4>裂解酶类：从底物中移去一个基团并形成双键的反应，。
 <5>异构酶：催化同分异构反应。用方程式表示为：A←→B例子
<6>合成酶：催化2种物质合成一种物质，又必须由ATP水解提供能量的反应，无方程式可表示。
六大类酶的记忆诀窍：Z字诀：O2+H2←→H2O氧转水，裂亦合。
思考题：催化ATP+G←→G-6-P+ADP反应的酶是那一类酶。
抗体酶：将过渡态底物的类似物作为抗原，在动物体内诱导出相应抗体，那么这个抗体就是该底物的酶，称为抗体酶。
1.思路：根据中间复合物学说，酶要与其底物形成过渡态中间复合物，这个复合物中的底物处于一种旧键将断未断、新键将成未成的状态，叫做过渡态底物。然后，产物才被释放。反过来，如果有一种物质能够与过渡态底物专一接合，那它是否能成为该底物的酶呢？
2.抗体与酶的异同
都是蛋白质
都有特异性
酶不能诱导，它不管有没有底物都是存在的，而且它的种类有限。
抗体可以诱导，只有在抗原存在时它才产生，抗体的种类无限。
3.抗体酶的制造方法：首先要设计出过渡态底物的类似物（用放射性同位素标记），这也是难点。将其注入动物体内，诱导出抗体，提取抗体，将它与真正的底物反应，看看能不能催化。
4.应用前景：可以产生出自然界不存在的酶，具有不可估量的工业应用前景。原则上来说，今后所有的工业都可以被酶促反应来代替。
二、.酶的命名
1.习惯名：规律性不强，抢先原则，比较乱，会出现一酶多名或一名多酶，优点是简单明了。
2.系统命名：酶与名一一对应，要求标名所有底物的名称以及反应的性质，例如上述的谷氨酰氨合成酶是习惯名，其系统名为：Glu：NH3合成酶，优点是明确，缺点是罗嗦。
3.酶的编号：为了对酶进行有效的分类和查询，国际酶学委员会对每一种酶都编有一个号，其形式是：EC □·□·□·□，其中EC＝Enzyme Commission，第一个□为6大类之一，第二个□为该大类中的亚类，依此类推。

§3.酶的作用机制：关于酶的高效性和专一性的理论
一.中间复合物学说：解释酶的高效性的理论，即酶为什么能催化生化反应。
1.内容：（以单底物单产物的生化反应为例：S←→P），酶先与底物形成过渡态的中间复合物，进而分解成为底物和酶，从而降低了反应的活化能。用方程式表示为：
E+S←→［ES］←→E+P
2.用图来描述上述过程。
3.证据：
<1>理论证据：用该理论推导出的酶促反应动力学方程（米氏方程）与实验数据极为相符。
<2>直接证据：寻找过渡态中间复合物［ES］，这是一种极不稳定的物质，寿命只有10-12～10-10秒，正常情况下是找不到的，通过低温处理（-50℃），使［ES］的寿命延长至2天，弹性蛋白酶，切片的电镜照片以及X光衍射图都证明了［ES］的存在。
二.锁钥学说：解释酶专一性的理论，已经过时，但是解释得很形象。
1.酶的活性中心：酶与底物直接接触和作用的部位。一般而言，底物比酶要小得多。
2. 锁钥学说：酶的活性中心的构象与底物的结构（外形）正好互补，就像锁和钥匙一样是刚性匹配的，这里把酶的活性中心比作钥匙，底物比作锁。
在此理论的基础上还衍生出一个三点附着学说，专门解释酶的立体专一性。
3.缺陷：酶促反应多数是可逆反应，S←→P，这就产生了一只钥匙开2把锁的情况，是荒唐的。
三.诱导锲合理论：这是为了修正锁钥学说的不足而提出的一种理论。它认为，酶的活性中心与底物的结构不是刚性互补而是柔性互补。当酶与底物靠近时，底物能够诱导酶的构象发生变化，使其活性中心变得与底物的结构互补。就好像手与手套的关系一样。该理论已得到实验上的证实，电镜照片证实酶“就像是长了眼睛一样”。
四.关于酶与底物具体作用的方式：全部用于说明酶的高效性，不同的酶适用于不同的类型，但第一种类型是共有的。
1.邻近与定向效应：邻近指底物汇聚于酶的活性中心，使酶的活性中心的底物浓度高于其它处，定向则指底物的敏感化学键与酶的催化基团正好对准，使反应加速进行。见P198。
2.张力与变形效应：酶的活性中心与底物结合后，底物分子中的敏感键被拉扯而变形，易于断裂。见P198。
3.广义的酸碱催化：释放与吸收H+的物质分别称为广义的酸碱，用得失H+来催化反应是广泛存在的，酶的广义的酸碱催化机理与有机化学中的相同。酸性氨基酸和碱性氨基酸常常作为这类酶的活性中心，酶蛋白中的His的咪唑基也很特别，它即能行酸催化，又能行碱催化。
4.共价催化：当酶与底物形成［ES］时是以共价键相连的，导致底物的敏感键发生断裂，又导致新的共价键形成，最后［ES］中的共价键断裂而释放出E。

§4.酶促反应动力学：研究反应条件对反应速度的影响，这里仅研究最简单的酶促反应，即单底物单产物的反应：S←→P
一.酶促反应的速度：仅指初速度，即刚开始反应不久的速度，举例，
3Mol→2Mol→1.9Mol与2Mol→1.9Mol。
v=d[P]/dt=- d[S]/dt，单位Mol/L*s，各个符号的意义，考虑到测定的难易程度，最好用v=d[P]/dt
二.各种因素对v的影响
1.［E］的影响：保持其它因素不变，则［E］与v成正比，其斜率就是酶的转换数。
2.［S］的影响：保持其它因素不变，如［E］、T、PH，对于单底物单产物的酶促反应而言，［S］对v的影响见图P83，分析之。Michaelis和Menten两人总结出了一个经验公式，这就是米氏方程，它与根据中间复合物学说推导出的方程是一致的。互相证明了其正确性。
<1>Vm：最大速度，是当［S］→∞时的速度，注意，［E］恒定了，Vm就是常数，但不同的［E］Vm不同。
<2>Km：米氏常数，是研究酶促反应动力学最重要的常数。它的意义如下：
它的数值等于酶促反应达到其最大速度Vm一半时的底物浓度［S］，图示以及公式推导。
它可以表示E与S之间的亲和能力，Km值越大，亲和能力越小，反之亦然。
它可以确定一条代谢途径中的限速步骤：代谢途径是指由一系列彼此密切相关的生化反应组成的代谢过程，前面一步反应的产物正好是后面一步反应的底物，例如，EMP途径。限速步骤就是一条代谢途径中反应最慢的那一步，Km值最大的那一步反应就是，该酶也叫这条途径的关键酶。
它可以用来判断酶的最适底物，某些酶可以催化几种不同的生化反应，叫多功能酶，其中Km值最小的那个反应的底物就是酶的最适底物。
Km是一种酶的特征常数，只与酶的种类有关而与酶的浓度无关，与底物的浓度也无关，这一点与Vm是不同的，因此，我们可以通过Km值来鉴别酶的种类。但是它会随着反应条件（T、PH）的改变而改变。
Km的求法：
*双倒数作图法：将米氏方程两边取倒数就变成了P86的形式，这是一个典型的直线方程，y=kx+b，只要测得［S］和v，就能作出一条直线，该直线的X轴截距为-1/Km，Y轴截距为1/Vm，这样就能通过作图求出Km和Vm。之所以要变成直线形式是为了减少误差，也就是说，凡是测量误差较大的点，都很容易剔除掉（偏离直线），若是曲线的话，正确点和误差点是很难区别的。该法的缺点是所测各点过于集中，不利于确定直线的位置。
 
3.PH的影响：保持其它条件不变，则PH对v的影响见图P86，其中的纵坐标改为v。最适PH：v最大时的PH。
4.T的影响：保持其它条件不变，则T对v的影响见图P87，其中的纵坐标改为v。最适T：v最大时的T。
5.抑制剂的影响：抑制剂是使酶活性降低或丧失的物质，用I表示，根据它与酶的结合情况分为两种，结合紧密（一般为共价连接）的不可逆性抑制剂以及结合松弛（一般为非共价连接）的可逆性抑制剂，后者可以通过透析来除去。抗菌素并不能消灭细菌，而是抑制了细菌中某种酶的活性。
<1>不可逆性抑制剂实例，酶学研究的探针：
DIFP二异丙基氟磷酸：结构见p88，这是一种有机磷农药，杀虫剂，其中的F能够与酶的的Ser的-OH特异性结合（脱HF），形成DIP-酶，从而抑制了酶的活性。Thr和Tyr虽然也有-OH，但不与DIFP作用，所以DIFP可以当探针来研究酶活性中心的结构，看看有没有Ser。
对氯汞苯甲酸：结构见p89，能够特异性的结合酶中Cys的SH基（脱HCl），因此也能当探针来研究酶活性中心的结构，看看有没有Cys。
<2>可逆性的抑制剂：分为三种，其特点如下
竞争性的抑制剂：与底物竞争性的结合酶的活性中心，它的结构与底物的结构相似，这种抑制可以通过提高底物的浓度来消除。其作用方式可以表示为P89。抑制的结果使Km↑，Vm不变。例如：
CH2COOH 琥珀酸脱氢酶 CHCOOH  COOH
｜ ←---------→ ‖ 抑制剂： ｜
CH2COOH  CHCOOH 是底物的类似物 CH2COOH
琥珀酸  延胡索酸  丙二酸
非竞争性抑制剂：抑制剂与酶活性中心以外的地方结合，形成IES三元复合物，从而降低了酶活性中心对底物的催化。其作用方式可以表示为P90。抑制的结果使Km不变，Vm↓。
反竞争性抑制剂：I不能和E结合，只能和ES结合，形成IES三元复合物，从而降低了酶活性中心对底物的催化。抑制的结果使Km↓，Vm↓。
三种抑制剂对比：
 Km Vm
竞争性的抑制剂 ↑ 不变
非竞争性抑制剂 不变 ↓
反竞争性抑制剂 ↓ ↓

§5.酶的活性及调节
一.酶的活性：指酶具有催化生化反应的能力。
二.酶的活力：表示具有活性的酶的数量，其单位就叫活力单位，U，其定义为：在最适条件下，单位时间内催化一定量的底物转化成产物的酶的量。国际标准活力单位的定义为：在标准条件（25℃、最适PH、底物过量）下，1分钟催化1uMol底物转化成产物的酶的量，就是1个活力单位，举例。有些情况下用国际标准活力单位不方便，则用习惯单位。刚开始接触这个概念时不大习惯，因为平时我们衡量物质的量都是用重量和体积。关键在于“活性”上，举例，密闭的酶制剂。为了加深理解，做一对比：
 数量 测定法 单位 单位的定义
酶 活力 测反应速度（乘上体积就是活力） U 见上面
其它物质 重量 称重 g 使天平扭转某个角度的物质的量
三.与酶活力有关的几个概念
1. 酶的浓度：［E］，单位体积酶溶液中的酶的活力。
2. 比活力：单位重量酶制剂中酶的活力，代表酶制剂的纯度，也反映酶制剂的质量。
3. 转换数：每秒钟每个酶分子催化底物转变为产物的量（uMol），反映酶的效率。
四.酶活力的测定：严格的测定方法是，在25℃，最适PH，过量［S］（要求大于100Km）下，测定反应的初速度（uMol/L*M），乘以反应体积就是酶的活力。也有特殊情况。
五.酶活性的调节：酶活力的改变可以通过增加或减少酶分子的个数，也可以通过提高或降低每一个酶分子的催化能力来实现。前者牵扯到非常复杂的过程（激素→DNA→RNA→蛋白质），是慢反应。后者在现成的酶分子上进行加工，是快反应，是酶活性的调节的内容，这种调节一般有5种方式：别构调节、酶原激活、共价修饰、反馈调节、级联放大。
1.别构酶和别构调节
<1>什么是别构酶：研究酶的动力学曲线时发现存在2种线型，一是双曲线形，符合米氏方程，叫米氏酶。另一类不是双曲线形而是S形的，不符合米氏方程，这就是别构酶，它有如下4个特点：
是寡聚酶
既有活性中心又有别构中心，通常分别位于不同的亚基上，出现了催化亚基和调节亚基
具有别构效应：别构中心结合了效应物（效应物）后，导致酶的构象发生改变，影响了活性中心对底物的催化作用，别构效应有下面4种类型：
                  正协同效应：提高了酶的催化活性
                  负协同效应：降低了酶的催化活性
                  同促作用：效应物（效应物）就是S，所有的别构酶都有此效应，它也是导致别构酶动力学曲线为S形的原因。
                  异促作用：效应物（效应物）是其它物质
动力学曲线为S形：v-[S]曲线。
<2>判断米氏酶和别构酶的简单方法：(不讲)
通过Rs值：Rs＝［S］90％Vm/［S］10％Vm
           Rs≈81    米氏酶
           Rs>>81    别构酶，负协同效应
           Rs<<81    别构酶，正协同效应
通过n值：v=Vm*[S]n/(Km+[S]n)
          n≈1       米氏酶
n>>1       别构酶，正协同效应
n<<1       别构酶，负协同效应
<2>别构效应的生理意义：酶对底物量的变化十分敏感。比如：
对米氏酶而言，［S］90％Vm/［S］10％Vm＝81，意思是［S］提高了81倍，v才提高9倍，说明酶对［S］的变化很迟钝。
而对于一般的别构酶而言，［S］90％Vm/［S］10％Vm＝3，意思是［S］只要提高了3倍，v就能提高9倍，说明酶对［S］的变化很敏感。
<3>别构效应的机制（不讲）
序变模型（KNF）：别构酶中的一条亚基结合了效应物之后，构象发生改变，并导致其相邻的亚基的构象发生改变，这种构象变化依次传递，从而影响酶的催化活性。此模型适应于活性中心和别构中心同处于一条亚基上的别构酶。
齐变模型（MWL）：别构酶中的一条亚基结合了效应物之后，构象发生改变，导致其它所有亚基的构象一起变化，从而影响酶的催化活性。此模型适应于活性中心和别构中心分别处于不同亚基上的别构酶。血红蛋白的功能可以用此模型解释。
<4>具体例子：Asp氨甲酰磷酸氨甲酰转移酶（ATCase）
催化的反应：
ATCase
Asp + 氨甲酰磷酸 ――-―-→ 氨甲酰Asp + 磷酸
ATP
组成：12条亚基，6条催化亚基，C；6条调节亚基，R。对称排列，3R2&#8226;2C3，
动力学特征：双底物反应，固定氨甲酰磷酸，变化［Asp］，其s-v图为S形，是别构酶。
效应物：S（同促）、ATP（正协同，异促）、CTP（负协同，异促），见p94。
2.反馈调节：在一条代谢途径中，其中间产物，尤其是终产物，对第一步反应的酶活性进行的调节就是反馈调节。有短反馈（D对E 1）、长反馈（G对E1）、正反馈（加速）、负反馈（抑制，默认）
A ---E1-→ B ---E2-→ C --- E3-→ D --- E4-→ E --- E5-→ F --- E6-→ G
至于反馈调节的方式，可以是别构效应，也可以是其它方式。
3.共价修饰：给酶共价结合一个基团或者去掉一个基团，从而改变其活性的调节方式。
最常见的共价修饰方式就是磷酸化或去磷酸化：例如糖原磷酸化酶的活性调节
糖原磷酸化酶a
糖原 ------------------------→ G-1-P
激酶
ATP + 糖原磷酸化酶b -----------→ 糖原磷酸化酶a + ADP
磷酸酶
糖原磷酸化酶a ------------------→ 糖原磷酸化酶b + ○P
4.级联放大×：通过一系列的酶活性的改变，产生一种放大效应。如4秒种放大10000倍（对比40倍）。
  E2      
E1 → ↓  E3    
1  E2* → ↓  E4  
  10  E3* → ↓  E5
    100  E4* → ↓
      1000  E5*
        10000
5.酶原激活：刚生物合成出来的酶蛋白是没有活性的，叫酶原，经过加工后（剪切，修饰等）才具有活性。
例如，胃蛋白酶原要释放到胃液中才被截断一段肽，成为有活性的酶。

§6维生素和辅酶（着重辅酶的功能）
Vitamine→Vitamin，生命胺→维生素，维他命
定义：生命活动不可缺少的一类有机物，在代谢中起调节作用，缺乏时会导致疾病。
特点：植物以及少数微生物能够自我合成，动物以及大多数微生物不能自我合成，故植物是维生素的来源
      小分子化合物：相对于蛋白质而言
      调节作用：充当辅酶。
分类：水溶性：是大多数，如VC、VB族等
      脂溶性：少数，如VA、VD、VE、VK
重要维生素总结一览表
V 结构 辅酶 酶 作用 缺乏病 补充 溶解性 备注
VB1 硫胺素 TPP 脱羧酶 去掉CO2 脚气 种皮 水 Thiamine硫胺素，PP焦磷酸
VB2 核黄素 FMN、FAD 脱氢酶 传递2H 口角炎 肝、糠 水 Flav黄，Mono单，Nucleartide核苷酸
VB5 泛酸 COA 脱氢酶、硫激酶 传递乙酰基   水 Coenzyme A
VB6 吡哆醛 磷酸吡哆醛 转氨酶 转移氨基 脂溢性皮炎  水 
VB12 钴胺素 VB12辅酶 变位酶 转移H或R基 恶性贫血 肝、肉 水 含Co2+
Vpp 尼克酸、尼克酰胺 NAD（CoⅠ）、NADP（CoⅡ） 脱氢酶 传递2H 癞皮病 玉米以外的食品 水 抗癞皮病V，Trp是前体，玉米缺Trp，N尼克酰胺，A，D二
VH 生物素 生物素 羧化酶 传递CO2  蛋黄 水 生蛋清中有抗VH蛋白，因此，不能生吃鸡蛋
Vc 抗坏血酸 抗坏血酸 羟化酶、氧还酶 传递羟基和2H 坏血症 生植物、水果 水 Pro的羟化，胶原蛋白合成，血管脆弱，易出血
硫辛酸 硫辛酸 硫辛酰胺 脱氢酶、转乙酰酶 传递2H和乙酰基   水 
叶酸 叶酸 THFA、THF、FH4 转移酶 传递一碳单位* 贫血（血球不分裂）  水 其类似物为抗癌药物，T：tetra，F:foli，A：acid
        
泛醌 泛醌 CoQ 呼吸链 传递2e和2H 心脏病 心肝肾 脂溶剂 
VA 视黄醇   光信号传递 夜盲、干眼 肝 脂溶剂 抗干眼病V
VD 固醇类   Ca、P代谢 鸡胸、佝偻 啤酒、米酒 脂溶剂 抗佝偻病V，胆固醇是前体（紫外线），晒太阳
VE 生育酚   抗氧化剂、防衰老 老年斑  脂溶剂 防止不饱和脂肪酸氧化
VK 醌类   凝血 流血不止  脂溶剂 凝血V
一碳单位：甲基、亚甲基、甲川基、甲酰基、羟甲基等

第五章     核酸
提要及学习指导
l. 本章主要介绍核酸的化学本质、结构及功能。
2.了解核酸的化学本质及DNA和RNA在组成、结构和功能上的差异。
3.弄清楚嘌呤、嘧啶、核苷、核苷酸和核酸在分子结构上的关系。
4,了解核酸的结构和它们的性质、功能的相互关系。
5. 认识核酸在生物科学上的重要性及其实践意义。

前言：核酸是生命最重要的分子，最简单的生命仅含有核酸（病毒）。1868年首次在绷带上的脓细胞核中发现一种富含磷酸呈酸性又不溶于酸溶液的分子，命名为核素，其实是核蛋白，1898年从小牛的胸腺中提取了一种溶于碱性溶液中的纯净物，这才是真正的核酸，从此，对核酸的研究全面展开，揭开了生物化学领域惊天动地的一页。1944年Avery等所完成的著名肺炎双球菌转化试验，证明了DNA是遗传物质，而不是蛋白质。1953年Watson-Crick提出DNA的双螺旋结构模型，从分子结构上阐明了DNA的遗传功能。

§1. 核酸的种类、分布和化学组成
一、. 核酸的种类和分布
脱氧核糖核酸（DNA）：真核细胞、原核细胞、病毒
核糖核酸（RNA）信使RNA －－mRNA
核糖体RNA－－rRNA
转移RNA－－tRNA
二、. 核酸的化学组成对核酸的水解发现
（脱氧）核酸—--→（脱氧）核苷酸—------→P+（脱氧）核苷----→戊糖+碱基
由上面可知，核酸的结构单位是（脱氧）核苷酸，基本组成成分是P、戊糖、碱基
核酸分类的依据：戊糖的差异。另外碱基亦不同。列表比较脱氧核糖核酸DNA和核糖核酸RNA的基本化学组成
1．碱基的结构：基本碱基一共只有5种，从分子骨架上分将碱基分为嘌呤碱基和嘧啶碱基。
1）.嘌呤碱基：嘌呤（Pu）的结构及编号
A（腺嘌呤）的结构、G（鸟嘌呤）的结构  P11-12
2）.嘧啶（Py）碱基：嘧啶（Py）碱基的结构及编号：新系统，
C（胞嘧啶）、T（胸腺嘧啶）、U（尿嘧啶）： P12 
以上各具体碱基的结构必须掌握要结合记忆。
3）碱基的结构特征
2. 戊糖 Pentose强调糖环的编号：戊糖的编号要加“’”号，如2’位 p11
3.核苷：由戊糖和碱基形成的糖苷
见P12上，注意强调反式更稳定，顺式更好认（课本以顺式给出）。仍用单字母表示，跟碱基的表示法相同，只是在脱氧时加d，如dA。
糖苷键的键型均为β-N型（C-N糖苷键），不是α－N型。解释之。各种核苷的结构均见P12。
注意核苷中的戊糖的编号要加“’”号，如2’位。碱基中的编号不加“’”号。
有一种特殊的核苷叫假尿苷，糖苷键的键型均为β-C型，见P14右。
4. 核苷酸nucleotide：核苷与磷酸形成的酯。磷酸出羧基，戊糖出羟基。
DNA或RNA结构单元的核苷酸分别是5′-磷酸-脱氧核糖核苷和5′-磷酸-核糖核苷。介绍稀有核苷酸
5细胞内的游离核苷酸及其衍生物
1）.戊糖有2’、3’、5’位自由-OH，因此可以形成2’、3’、5’-核苷酸，其中5’-核苷酸为默认的核苷酸。
2）.磷酸的个数可以有1、2、3，这是指TP、DP、MP与核苷形成的酯。表示为NMP、NDP、NTP，脱氧时加“d”，如ATP、dATP。
3）.可以形成环状的核苷酸：一个磷酸以二个羧基与戊糖上的两个-OH形成酯，见P14，称为磷酸二酯键，这种键可以处在3’、5’之间（默认的环核苷酸），也可以处在2’、3’之间，没有处在2’、5’之间的。表示为c，如cAMP环腺苷酸，dcAMP。
所以遇到核苷酸时要注意是否脱氧，有几个磷酸，是否成环。
核苷酸的性质：是两性电解质，有PI；紫外吸收峰为260nm，是碱基造成的。蛋白质为280nm。

§2.核酸的分子结构一．多聚核苷酸：
是磷酸通过3’、5’磷酸二酯键将核苷连接起来的长链。
其一端点的核苷酸的5’-OH没有参与3’、5’磷酸二酯键的形成，也就是说有游离的5’-OH，这一端点叫5’端，反之另一端就是3’端。
1方向性：核酸的写法具有方向，5’→ 3’或 3’→  5’，规定标准的书写方法是5’→ 3’，如确有必要写成3’→  5’则需专门注明。如果核酸的两端也被磷酸二酯键连起来了，则无端点，但仍有方向。
2．多聚核苷酸即核酸的一级结构表示法
1) 书写的方向5’→ 3’
2) 完整结构表示法
3) 线条式缩写法：碱基、磷酸、戊糖以及酯键的位置都很清楚。
4.) 字母式缩写法：碱基、磷酸位置清楚，戊糖以及酯键的位置略掉。
二、DNA的结构
1. 核酸的一级结构
核酸就是多聚核苷酸,故多聚核苷酸的结构即为核酸的一级结构。核酸的碱基顺序是核酸的一级结构
2 DNA的二级结构
DNA的二级结构：DNA分子骨架在空间的走向
1.）二级结构的依据
<1>对DNA分子结晶的X衍射数据：由Franklin和Wilkins提供，来源不同的DNA的二级结构非常相似。前者早逝，后者与Watson、Creck分享了诺贝尔奖。
<2>Chargaff规则：A与T、G与C在任何DNA分子中的摩尔数都相等。
<3>DNA是遗传物质，能够自我复制。
<4>大量的电位滴定（探测H键的方法）和其它物化数据

2.） Watson-Creck的DNA二级结构模型（B-DNA，线状DNA，自然选择）:美国Watson、英国Creck在1953/5的《Nature》上合作了一篇文章，第一次科学的提出了DNA二级结构模型，现总结如下：
<1>DNA分子是由2条互相缠绕的多聚脱氧核苷酸链组成（简称2条DNA单链），反向平行（一条链为5’→3’，另一条链为3’→5’），空间走向为右手螺旋，（手指）。
<2>2条链靠链间的H键结合，H键的产生符合碱基配对原则：A＝T，G＝C，P157，由电镜照片为证。右手螺旋的维持力主要是碱基堆积力（范德华力？疏水力？），其次是氢键。
<3>DNA的骨架为磷酸和脱氧核糖，在分子外面（相当于梯子的扶手），戊糖平面∥螺旋轴，DNA的侧链基团是碱基，在分子内部（相当于梯子的横档），碱基平面⊥螺旋轴。螺距34Å，直径20Å，10bp/圈。分子背部有一条宽沟称为大沟，分子腹部有一条窄沟叫小沟，复制和转录的有关酶就是付在大沟之处的。
<4>遗传信息储存在DNA分子的bp序中。
<5>意义：能够解释DNA的一切物理化学性质；实现了DNA的结构与生物功能之间的统一：精确的自我复制。

3).DNA双螺旋构象的多态性：B型、A型、Z-DNA
<1>A-DNA：B-DNA脱去部分结晶水而形成的，属粗短型DNA，仍为右手双股螺旋，螺距25Å，直径26Å，11bp/圈，进一步脱水可形成C-DNA。
<2>Z-DNA：左手双股螺旋，人工合成的d（GC）n，属瘦长型，螺距46Å，直径18Å，12bp/圈，大小沟不明显。用免疫学方法探得人体内有存在，是DNA分子局部的二级结构，意义在于封闭基因表达，使复制和转录的酶找不到大沟。
<3>3股右手螺旋模型：人工合成d（Py）、d（Pu），按照1：2或2：1混合就形成了3股右手螺旋。具体过程是，2条链先形成B-DNA，第三条链从大沟处附上。用免疫学方法探得人体内有存在，意义在于形成分子剪刀，即在DNA分子的转弯处局部解链，其单链搭在正常DNA右手双螺旋的大沟处形成三股右手螺旋，该处易被Fe2+或EDTA水解，利于基因表达。

3．简介DNA的三级结构和DNA的四级结构---真核细胞的核小体
DNA的三级结构：在双螺旋结构基础上形成的超螺旋
两种超螺旋及其意义
正超螺旋：左手超螺旋，是B-DNA加剧螺旋形成的超螺旋，用绳子示意，非自然选择，不利于基因表达。
负超螺旋：右手超螺旋，是B-DNA减弱螺旋形成的超螺旋，用绳子示意，自然选择，利于基因表达。
解链环状DNA：将环状双链DNA中的一条链切断，也可加剧或减弱原来的螺旋，进而形成正超螺旋或负超螺旋。
.
§3. RNA的结构
一、RNA的二级结构
1. RNA的种类：
mRNA：信使RNA，是从基因上转录下来去指导蛋白质合成的RNA。
tRNA：转运RNA，在蛋白质合成过程中运输aa。
rRNA：核糖体RNA，是核糖体的组成部分。
它们都是单链分子
2.RNA二级结构的通式：发夹结构或茎环结构
RNA单链局部回折形成2条反向平行的片段，2片段中碱基互补的地方就形成右手双股螺旋，符合A-DNA模型，不互补的地方就形成环状结构。
3.tRNA的三叶草结构模型
P23，几个发夹结构形成4臂4环，从5’端开始
AA臂：特点：包含3’和5’端，其3’端具有CCA-OH序列。
功能：这个-OH将和AA中的-COOH形成酯键，携带AA。
二氢尿嘧啶环：含有二氢尿嘧啶，稀有碱基，即将U（酮式）环中的唯一双键饱和，P23中右。
反密码环：最底部具有反密码子，可以和mRNA上的密码子配对，将携带的AA送到恰当的位置。
额外环：显示tRNA特异性的地方，是tRNA分类的依据。
TψC环：含有稀有碱基T（本应该在DNA中的）、假尿苷ψ
三. RNA的三级结构：略

§4. 核酸的理化性质及应用
一.一般性质
1.两性解离：DNA无，只有酸解离（○P），碱基被屏蔽（在分子内部形成了H键）。
RNA有，有PI。
2.粘度大：DNA>RNA，粘度由分子长度/直径决定，DNA为线状分子，RNA为线团。
3.碱的作用：DNA耐碱；RNA易被碱水解
4.显色反应：鉴别DNA和RNA（实验）
浓HCl                          浓HCl
RNA------→绿色化合物          DNA------→蓝紫色化合物
苔黑酚                         二苯胺
啡啶溴红（荧光染料）和溴嘧啶都可对DNA染色，原理是卡在分子中，DNA的离心和电泳显色可用它们。
5.溶解性：都溶于水而不溶于乙醇，因此，常用乙醇来沉淀溶液中的DNA和RNA。DNA溶于苯酚而RNA不溶，故可用苯酚来沉淀RNA。
6.紫外吸收：核酸的λm＝260nm，碱基展开程度越大，紫外吸收就越厉害。
当A＝1时，DNA：50ug/ml，RNA和单链DNA：40ug/ml，寡核苷酸：20ug/ml。
用A260/A280还可来表示核酸的纯度：>1.8，DNA很纯；>2RNA很纯。
7.沉降速度：对于拓扑异构体（核苷酸数目相同的核酸），其沉降速度为：
RNA>超螺旋DNA>解链环状DNA>松弛环状DNA>线形DNA
也就是在离心管中最上层是线形DNA，最下面是RNA。
8.电泳：核苷酸、核酸均可以进行电泳，泳动速度主要由分子大小来决定，因此，电泳是测定核酸分子量的好方法。
9.DNA分子量测定最直接的方法：用适当浓度的EB（溴嘧啶）染色DNA，可以将其他形式的DNA变成线形DNA，用电镜测出其长度，按B-DNA模型算出bp数，根据核苷酸的平均分子量就可计算出DNA的分子量。

二.DNA的变性与杂交
1.DNA的变性：在外界因素的影响下，维持DNA双螺旋的碱基堆积力和氢键遭到破坏，使DNA发生解链，物化性质随之改变，生物活性丧失的现象。
这些因素包括：加热、有机试剂等
理化性质改变包括：A260增大、粘度下降。
2.DNA的热变性：
给DNA溶液加热可使其解链。伴随有增色效应：A260增大（原因是暴露了碱基）。DNA的热变性可以用DNA的熔点来描述。
DNA的熔点：Tm：加热使一半DNA解链时的温度。在Tm时，A260＝A260最大/2
影响Tm的因素：
DNA分子中的碱基比：GC/AT↑Tm↑，原因是G＝C，A＝T，经验公式：GC％＝（Tm-69.3）*244
介质的离子强度：I↑Tm↑。
复杂度↑Tm↑，复杂度指DNA分子中的最小重复单位中的bp个数。例如：d（AT/TA）n，复杂度为2，d（ATTA/TAAT）n的复杂度为4。
3.DNA的复性：撤出变性因素后，DNA可以重新形成双螺旋，物化性质随之恢复。其中伴随着减色效应，即A260减低。
RNA也具有变性和复性现象，它是指局部双螺旋的破坏和恢复。
4.核酸的分子杂交：将不同来源的DNA单链以及将DNA单链和RNA形成双螺旋的方法。产物叫杂交分子。
<1>核酸分子杂交的意义：
发现原核生物的基因是连续基因，而真核生物的基因是断裂基因。
连续基因：基因中的bp序列能够连续的在成熟的蛋白质中找到其相应的AA，电镜显示这种基因能够和它的成熟mRNA形成平滑的杂交分子。
断裂基因：基因中的bp序列能够断续的在成熟的蛋白质中找到其相应的AA，电镜显示这种基因和它的成熟mRNA只能形成带泡的杂交分子。见讲义草图P78
发现癌基因的普遍性：肿瘤病毒的RNA能够与人类正常的DNA分子形成带泡的杂交分子。
<2>核酸分子杂交的技术
Southern Blotting（南印迹）：用于钓基因，即用已知的DNA单链或RNA，钓取未知DNA分子中的基因，方法如下：
未知的DNA--DNA限制性内切酶→DNA片段--→琼脂糖电泳分离--→碱液变性--→影印在硝酸纤维薄膜上--→与放射性标记的已知DNA单链或RNA杂交--→放射自显影
Northern Blotting（北印迹）：用已知的DNA钓mRNA，方法如下：
众多未知的RNA--→电泳分离--→变性--→影印--→用标记的已知DNA单链杂交--→放射自显影
Western  Blotting（西印迹）：蛋白质与抗体的杂交，跟核酸无关。

第六章脂类与生物膜
（与脂类代谢一并讲）

§1.概述
定义：由脂肪酸和醇作用生成的酯及其衍生物统称为脂类，这是一类一般不溶于水而溶于脂溶性溶剂的化合物。
一.脂类的类别
1.单纯脂：定义：脂肪酸与醇脱水缩合形成的化合物
蜡：高级脂肪酸与高级一元醇，幼植物体表覆盖物，叶面，动物体表覆盖物，蜂蜡。
甘油脂：高级脂肪酸与甘油，最多的脂类。
2.复合脂：定义：单纯脂加上磷酸等基团产生的衍生物
磷脂：甘油磷脂（卵、脑磷脂）、鞘磷脂（神经细胞丰富）
3.脂的前体及衍生物
高级脂肪酸
甘油
固醇
萜类
前列腺素
4.结合脂：定义：脂与其它生物分子形成的复合物
糖脂：糖与脂类以糖苷键连接起来的化合物（共价键），如霍乱毒素
脂蛋白：脂类与蛋白质非共价结合的产物如血中的几种脂蛋白，VLDL、LDL、HDL、VHDL是脂类的运输方式。
二.脂类的功能
1.最佳的能量储存方式
体内的两种能源物质比较
单位重量的供能：糖4.1千卡/克，脂9.3千卡/克。
储存体积：1糖元或淀粉：2水，脂则是纯的，体积小得多。
动用先后：糖优先，关于减肥和辟谷
2.生物膜的骨架：细胞膜的液态镶嵌模型：磷脂双酯层，胆固醇，蛋白质。
3.电与热的绝缘体
电绝缘：神经细胞的鞘细胞，电线的包皮，神经短路
热绝缘：冬天保暖，企鹅、北极熊
4.信号传递：固醇类激素
5.酶的激活剂：卵磷脂激活β-羟丁酸脱氢酶
6.糖基载体：合成糖蛋白时，磷酸多萜醇作为羰基的载体

§2.甘油脂
定义：高级脂肪酸与甘油，其中甘油三脂就是油脂。
一.脂肪酸：结合态、游离态（FFA）
1.性质
偶数
顺式
双键的位置9、12、15
溶点与结构的关系：链长（长-高），饱不饱和（饱-高）
2.简单表达式：
简单结构式：波浪形，注意双键的构型
简单表达式：链长：双键数△双键位置
举例：油酸18：1△9
3.常见脂肪酸和必需脂肪酸
常见：
软脂酸16：0，
硬脂酸18：0
必须脂肪酸：（Vf）：人和哺乳动物不可缺少但又不能合成的脂肪酸，必须从食物（尤其是植物）中摄取。包括：
亚油酸18：2△9，12
α-亚麻酸18：3△9，12，15
γ-亚麻酸18：3△6，9，12
素油比荤油营养价值大
二.甘油脂（脂酰甘油）
甘油脂的通式：MG、DG、TG：P112
油脂：油（植物）+脂肪（动物），脂肪酸的饱和性决定了它们的状态
1.油脂的物理性质
<1>.溶解度：不溶于水，而溶于乙醇、乙醚、氯仿、表面活性剂（双亲性物质）等，对比MG和DG
<2>.溶点：植物的油与动物的脂肪的溶点，由脂肪酸的饱和性决定
2.化学性质（不讲）
<1>.皂化与皂化值
定义：油脂与碱共热时，产生甘油和脂肪酸盐（肥皂），实际上是碱催化的水解反应
皂化值：加热，KOH（mg）/油脂（g），可以反映油脂的量（摩尔数）
<2>.酸败与酸值
油脂长期搁置时会产生酸臭味就是酸败
原因是油脂受空气和光照作用，部分发生分解，不饱和脂肪酸被氧化成为醛或酮以及羧酸，产生酸臭味。桐油的应用
酸值：不加热，KOH（mg）/油脂（g），可以反映油脂的新鲜程度。
<3>.加成反应与碘值
油脂中的不饱和双键可以与H2、I2、HCl、Cl2等发生加成反应
卤化作用：
碘值：I2（g）/油脂（百克）
反映油脂的不饱和程度
§3.磷脂
复合脂中最重要的一族
组成基团：脂肪酸、醇（甘油、鞘氨醇等）、磷酸根、X（醇类）
一.甘油磷脂（磷脂酰甘油）
1.结构通式：
命名：磷脂酰X
X为其它的醇类，通过磷酸二酯键与甘油连接。
天然磷脂均为L型构型
2.几种重要的磷脂
X 胆碱 乙醇胺（胆胺） 丝氨酸 肌醇 H
名称 磷脂酰胆碱（卵磷脂）生物膜、卵黄中的重要成分，良性的脂溶性溶剂，常用于治疗心脑血管疾病、磷脂酰乙醇胺（脑磷脂）、磷脂酰丝氨酸、磷脂酰肌醇、磷脂酸
二.神经鞘磷脂：神经鞘氨醇P115、脂肪酸、磷酸、胆碱
神经鞘氨醇（+脂肪酸）-神经酰胺P42（+磷酸+胆碱）-神经鞘磷脂
三.磷脂的特性
1.溶解性：表面活性剂，双亲化合物（亲油亲水）
氯仿+甲醇是提取磷脂的有效溶剂
2.解离：两性电解质，解离后磷酸基团带负电，X基团带正电（见X的结构）
3.水解反应：碱解（皂化）、酶解
§4.其它脂类（简介）
一.结合脂
1.糖脂
<1>.甘油糖脂：甘油磷脂的磷酸X被糖所取代的产物，即第三个羟基与糖的半缩醛羟基脱水缩合的产物，因此，也属于糖苷。
<2>.糖鞘脂：鞘磷脂的磷酸+胆碱被糖所取代的产物，糖也是出的半缩醛羟基，也属于糖苷。例如：脑苷脂和神经节苷脂（霍乱毒素受体GMI）等。
2.脂蛋白：血液中的四种脂蛋白。
二.固醇类：环戊烷多氢菲的衍生物。编号
功过是非：癌症（黄曲霉素），心血管疾病（高血压），结石；脑细胞、胆汁酸、激素、VD。
固醇（甾醇）：环戊烷多氢菲上3位接-OH，10、13位上接-CH3，17位上接一烷链。
<1>.胆固醇：固醇上的17位上接一异辛烷。游离胆固醇和胆固醇脂均不溶于水。
胆固醇在紫外线的作用下可以转化成VD，VD的作用，婴儿晒太阳。
<2>.胆汁酸：胆固醇衍生的一类固醇酸。
三.萜类：异戊二烯的衍生物P45，衍生方式为异戊二烯首尾相连或尾尾相连。
单萜（2个异戊二烯单位）、倍半萜（3个异戊二烯单位），β-胡罗卜素为4萜，天然橡胶为上千萜。
§5生物膜的结构  脂双层（详见课件）

第七章     新陈代谢和生物氧化

一.代谢及其特点代谢：新陈代谢，广义定义：生物体与环境之间的物质和能量交换。狭义定义：细胞内一切化学变化的总称。
代谢的类型：物质代谢
            能量代谢
            合成代谢：需能，还原
            分解代谢：放能，氧化
代谢特点：条件温和
          严格调控：时间、地点、数量。
          逐步有序：能量逐步释放，便于利用，对比TNT炸药。
          有共同规律：所有生物都遵循，酶的本质相同。
二.高能化合物：水解后可释放出大量能量的化合物，△G <-5千卡/mol。
1.高能磷酸化合物：将高能量储存在磷酯键中的化合物，将磷酯键水解（抛出一个磷酸根）就能释放大量的能量，供生理活动之需，其磷酯键用“～”表示，区别于 “－”。这些化合物有：
NTP：A、G、C、T、UTP，其中以ATP最重要，是生物中的“可充电电池”，生化反应中的产能和耗能皆用ATP的个数来衡量。ATP的结构见P173，具有2个高能磷酸键。因此，它的水解供能方式可以是ATP→ADP+P，释放一个高能键的能量，也可以是
ATP→AMP+PPi，释放2个高能键的能量。
NDP：A、G、C、T、UDP，结构见P173，具有1个高能磷酸键。因此，它的水解供能方式只能是ADP→AMP+P，释放一个高能键的能量。
磷酸烯醇式丙酮酸：PEP，含一个高能键。
2.其它高能化合物：见P173
乙酰～CoA：含一个高能键
还原型的NAD：NADH+H+相当于3个高能键，当它氧化成氧化型的NAD时，可以制造3分子ATP（ADP+P→ATP）
还原型的NADP：NADPH+H+相当于3个高能键，当它氧化成氧化型的NAD时，可以制造3分子ATP（ADP+P→ATP）
FADH2：相当于2个高能键，当它氧化成氧化型的FAD时，可以制造2分子ATP（ADP+P→ATP）
三.生物氧化：（详见课件）
有机物在生物体内完全氧化为CO2和H2O，并放出能量的过程，是需氧细胞中一系列的氧化反应（主要是脱氢），O2参与反应，故称细胞呼吸。产物中的水是脱下来的H与O2结合的产生的，CO2是脱羧的结果，放出的能量用于制造ATP。把脱氢产生ATP称为氧化磷酸化，其场所是线粒体内膜上的呼吸链，见P176，其中脊上面的基粒就是ATP酶复合体（对寡霉素敏感），它把ADP+P→ATP
四.呼吸链：（详见课件）
是位于线粒体内膜上的电子和H传递体系，由一系列酶和辅酶按一定的顺序排列组成，功能是传递电子和H，并制备ATP，是将氧化（脱氢）与磷酸化（制造ATP）偶联起来的场所。它的组成和排列顺序如下：
脱氢酶：α-酮戊二酸异柠檬酸丙酮酸β-羟脂酰CoA脱氢酶：琥珀酸α-P-甘油      
2H    2H → FAD        
↓      ↓        
NAD→FMN→Fe-S→CoQ→Cytb→Cytc1→Cytc→Cyta1a3
   ○1      ○2     ↓○3
   ATP      ATP    ATP O2
* Cyta1a3含有Cu2+
由上可知，呼吸链有全程和支路两条，2H走全程可产生3分子的ATP，走支路只能产生2分子的ATP。
P/O：在呼吸链上传递2H（e+H）时，消耗的O原子与○P的摩尔数之比，反映ATP产生的效率。全程的P/O＝3，支路的P/O＝2。
五.氧化磷酸化的机制：（详见课件）
化学渗透学说：e在呼吸链上传递时给H+泵提供了动力，而H+通过离子通道时又给ATP的形成提供了能量。见185
2个证据：氧化磷酸化时基质内的PH值高于基质外的，说明基质内的H+少
         不进行氧化时，或阻断e传递，人为造成膜两侧PH梯度，则也有ATP生成。
第八章      糖代谢

§1 生物体内的糖类
一.糖的种类和功能
1.糖的定义
2.糖的功能：能源 结构 信息传递
3.糖的种类：
单糖：定义 醛糖 酮糖 丙、丁、戊、己、庚糖及其两者的组合，重要单糖的举例
寡糖：定义举例
多糖：定义同多糖 杂多糖举例
结合糖：定义举例
4.碳水化合物：carbohydrate
二.糖的构型×
1.几个概念：
同分异构体
结构异构
立体异构
几何异构
旋光异构
差向异构
2.糖的构型
不对称碳原子 旋光异构体的性质
甘油醛的构型（DL） 意义
葡萄糖的构型
三、.单糖的结构和性质
单糖举例
一）.葡萄糖的结构
1.链式结构：条件 结构式 构型 旋光异构体和自然选择 简化结构式
2.环状结构：条件 吡喃型和呋喃型及自然选择 α型和β型 异头物
3.投影式（Haworth式） 链式与环式的互变规则
4.变旋现象：现象 本质
5.葡萄糖的构象：船式和椅式
6.几种重要单糖的结构式（默认为D-型）：甘油醛 二羟丙酮 核糖！ 脱氧核糖！ 葡萄糖 甘露糖 半乳糖 果糖！链式和环式都要。 
二）.单糖的性质
1.物理性质：
旋光性（特例） 
甜度：标准以及顺序（果糖＞蔗糖＞葡萄糖） 
溶解性
2.化学性质（不讲）
<1>.与强酸的作用：形成糠醛及其衍生物
反应式及其原理：
糖的鉴定：
Molish反应：糠醛及其衍生物与α-萘酚反应作用生成紫色的化合物，原理是羰基于酚类进行了缩合，这样，将糖与浓酸作用后再与α-萘酚反应作用就能生成紫色的化合物，可鉴别糖。（多羟、醛基）
Seliwanoff反应：同样的原理，将糖与浓酸作用后再与间苯二酚反应，若是酮糖就显鲜红色，若是醛糖就显淡红色，由此可鉴别酮糖和醛糖。
<2>.形成糖苷*：糖的半缩醛羟基与其它物质的羟基或氨基脱水缩合形成的化合物。
举例：麦芽糖的结构式：
葡萄糖α-1,4-葡萄糖苷，α-葡萄糖出半缩醛羟基，另一葡萄糖（α、β可互变）出4位上的羟基。
反应部位
主体、配体、糖苷键的键型（半缩醛羟基的构型-半缩醛羟基的位置，另一羟基的位置）
全名：配体 半缩醛羟基的构型-半缩醛羟基的位置,另一羟基的位置-主体苷
<3>.糖的还原性
费林反应（Fehling）：费林试剂 反应式 定量法
与铁氰化钾的反应：
将葡萄糖与铁氰化钾（K3Fe（CN）6）溶液共热时，铁氰化钾被还原成亚铁氰化钾（K4Fe（CN）6）。
反应式：K3Fe（CN）6  + 葡萄糖  →  K4Fe（CN）6   +  葡萄糖酸
<4>.形成糖脎
糖与三分子苯肼的反应
反应式：用途：鉴定单糖的种类：糖脎为黄色的不溶于水的晶体，不同的糖脎其晶型和熔点均不同，由此可鉴别单糖的种类。
思考题：葡萄糖、果糖、半乳糖、甘露糖哪几种可被糖脎反应所鉴别，哪些不能？
其余的反应如酯化作用、对碱的作用、糖的氧化性等，请大家自己看看。
四、.寡糖
定义
结构单位：环状的糖
糖苷键
主体和配体
寡糖（以及淀粉）中的单糖叫残基
一.几种重要的二糖
1.麦芽糖： 葡萄糖α-1,4-葡萄糖苷：是直链淀粉的形成方式
2.异麦芽糖：葡萄糖α-1,6-葡萄糖苷：是枝链淀粉分支处的的形成方式
3.蔗糖：α-葡萄糖β-2,1果糖苷/β-果糖α-1,2葡萄糖苷
4.乳糖：葡萄糖β-1,4-半乳糖苷
5.纤维二糖： 葡萄糖β-1,4-葡萄糖苷：是纤维素的形成方式。
五、.多糖
定义
一.同多糖
即均一多糖：定义
1.淀粉
结构单位：α-D-葡萄糖（在淀粉和寡糖中叫做葡萄糖残基）
连接方式（即糖苷键型）：直链淀粉：α-1,4糖苷键，枝链淀粉α-1,6糖苷键（仅出现在分支处）和α-1,4糖苷键（除了分支处以外的地方）
直链淀粉的结构：还原端和非还原端各一
枝链淀粉的结构：还原端一个，非还原端多个
淀粉的二级结构（空间结构*）：右手螺旋（像个弹簧），每一圈含有6个葡萄糖残基
碘显色机理：钻圈，圈越多（分子量越大即葡萄糖残基越多）色越深
淀粉水解碘显色的变化：淀粉（蓝色或紫色）→红色糊精→无色糊精→寡糖→葡萄糖
性质：与葡萄糖相比，它没有还原性、有旋光性但无变旋现象、溶解度降低
2.糖原：结构上完全同枝链淀粉，只是分子量要大得多
3.纤维素：
结构单位：β-D-葡萄糖
连接方式：β-1,4糖苷键
分子量：上万个葡萄糖残基
二级结构：锯齿带状，交织在一起，强度很大。
4.其余多糖：半纤维素和几丁质等。
二级结构：锯齿的链状，由于它们互相缠绕和交织，因此，强度很大。
性质：不溶于水，仅能被高温的强酸和少数几种纤维素酶所水解
二.杂多糖
通常与蛋白质形成具有粘性的物质，故称粘多糖，在体内起润滑作用（胃部以及关节处的粘夜，鼻涕等）
例如：透明质酸、硫酸软骨素和肝素等
三.结合糖：糖脂、糖蛋白、蛋白多糖等。

§2.糖的分解代谢
一.双糖和多糖的酶促降解
1.淀粉的酶解
<1>淀粉酶类和寡糖酶类配合作用。对外源淀粉（食物）的酶水解，是糖苷酶，水解糖苷键（α-1，4、α-1，6）。
淀粉酶类：
α-淀粉酶：内切α-1，4糖苷键，产物是糊精和寡糖，唾液、胰液含有。
β-淀粉酶：非还原端两两外切α-1，4糖苷键，产物是麦芽糖和分枝寡糖，人不含有。
γ-淀粉酶：非还原端外切α-1，4和α-1，6糖苷键，产物是葡萄糖，人含有。
R酶：异淀粉酶，内切α-1，6糖苷键，产物是直链淀粉，人不含有，仅植物含有。
寡糖酶类：麦芽糖酶、蔗糖酶、乳糖酶等。
2. 糖原的酶解*（详见课件）
<1>胞外降解同淀粉，即动物将外源的糖原当成了淀粉。
<2>胞内降解：
糖原磷酸化酶：从非还原端“外切”α-1，4糖苷键，“外切”的方式不是水解而是磷酸化，产物G-1-P，脱枝酶：同植物中的R酶，内切α-1，6糖苷键。
3. 纤维素的酶解：只能胞外降解，仅存于微生物中。
β-葡萄糖苷酶：纤维二糖酶，专门水解纤维二糖中的β-1，4糖苷键，产物是葡萄糖。
C1：非还原端外切纤维二糖，产物纤维二糖
Cx：内切β-1，4糖苷键。
葡聚糖葡萄糖酶：非还原端外切β-1，4糖苷键，产物葡萄糖。
二.单糖的无氧氧化：在没有氧气的条件下，葡萄糖降解并释放能量的过程，是葡萄糖的不完全氧化过程，发生在胞浆中。
1.糖酵解途径（EMP）（详见课件）
<1>物质代谢：见P144-147，注意其中的不可逆反应，每种物质的结构式自己查，（课件显示）。
<2>能量代谢：消耗ATP：2
产生ATP：2*2
    NADH+H+：1*2
净产能6-8个ATP
*** NADH+H+要从胞浆中穿梭到线粒体中才能制造ATP（因为呼吸链在线粒体内膜上），穿梭过程有可能是免费的也有可能是花代价的（1个ATP），故每个胞浆中的NADH+H+最后能产生2～3个ATP
2. 乙醇发酵：工厂生产酒精的过程，要掌握从淀粉到酒精的全部变化过程。狭义的发酵概念：微生物通过无氧氧化将糖类转变成乙醇的过程。广义概念：利用微生物生产一切产品的过程。
<1>物质代谢：EMP后加上丙酮酸脱羧和乙醛还原两步，
<2>能量代谢：净产能2个ATP
3. 乳酸发酵：剧烈运动后（缺氧）肌肉发酸的道理。
<1>物质代谢：EMP后加上丙酮酸还原，
<2>能量代谢：净产能2个ATP
三. 单糖的有氧氧化(详见课件)
1. 总过程：EMP+丙酮酸的氧化脱羧+ TCA
2. 丙酮酸的氧化脱羧：发生在线粒体中，丙酮酸可以自由的穿过线粒体内膜。
<1>物质代谢：见P152－155
<2>能量代谢：净产生3个ATP
3. 三羧酸循环（TCA）：Krebs循环，诺贝尔奖得主，发生在线粒体中
<1>物质代谢：
<2>能量代谢：产生ATP：1
                 NADH+H+：3
FADH2：1
即1分子乙酰CoA净产生12个ATP，2分子就是24个。
<3>关于环内物质的氧化以及草酰乙酸的补充
TCA总的结果是乙酰CoA被完全氧化成了CO2和H2O，而环上其它的物质的量并没有改变，要使环上的物质也彻底氧化则需要另一途径来帮忙---丙酮酸羧化支路，其过程见P163。把线粒体中的草酰乙酸变成了胞浆中的丙酮酸，下面就好氧化了。
    当乙酰CoA太多的时侯，就得及时补充草酰乙酸或者苹果酸以更多的启动TCA，补充的途径一是丙酮酸羧化支路，二是由苹果酸酶一步转化，见P157－158。
4. 单糖的有氧氧化的生理意义
<1>是生物获取能量的主要途径：1分子葡萄糖经过有氧氧化完全变成了CO2和H2O，共释放出可利用的能量36～38个ATP，能量利用率接近40％。对比一下无氧氧化（乙醇或乳酸发酵）只产生2个ATP。
<2>是物质代谢的总枢纽：许多非糖类物质（脂类、蛋白质）经其它代谢途径后可以转变成为单糖有氧氧化途径中的某些中间产物，因此也就可以被彻底氧化为CO2和H2O。反之，单糖有氧氧化途径中的某些中间产物也可以经其它代谢途径转变成为非糖类物质。
例如：联系糖与蛋白质代谢的枢纽物质：丙酮酸…Ala、α-酮戊二酸…Glu、草酰乙酸…Asp等；联系糖与脂代谢的枢纽物质：3-P-甘油醛…甘油、乙酰CoA…脂肪酸；
二、磷酸己糖旁路（HMS：Hexose Monophosphate Shunt）或磷酸戊糖途径：单糖的无氧氧化和有氧氧化是细胞内主要的糖分解途径，但不是仅有的，将上述两种途径阻塞后（用酶抑制剂），糖的氧化照样进行。由此发现了单糖的另一种分解代谢方式HMS，地点：胞浆。
1. 物质代谢：见P160，第一第二步为氧化反应（脱氢），产生能量物质，其他各步均为异构和移换反应，没有能量变化。
2. 能量代谢：在P163的图中，3分子的G-6-P产生6分子的NADPH+H+和1分子3-P-甘油醛，同时又返回2分子的G-6-P，也就是1分子的G-6-P产生6分子的NADPH+H+和1分子3-P-甘油醛。那么2分子的G-6-P产生12分子的NADPH+H+和2分子3-P-甘油醛，其中2分子3-P-甘油醛可以通过EMP的逆过程变成G-6-P，这样，1分子的G-6-P净产生12分子的NADPH+H+（它的穿梭总是免费的），合36分子的ATP。1分子的葡萄糖就可以产生35分子的ATP。
3. 生理意义：
<1>是生物获取能量的另一重要途径：尤其在线粒体坏死的细胞中上升为主要供能方式，在肝、骨髓、脂肪组织和腺体中本来就进行旺盛。1分子的葡萄糖就可以产生35分子的ATP，仅次于糖的有氧氧化（36～38）
<2>它是联系己糖与戊糖、糖的分解与光合作用、糖类与核酸代谢的枢纽，这些代谢的中间产物可以进入HMS，同时HMS中的中间产物也可以成为合成其他物质的原料。例如5-P-核糖（糖与核酸）、5-P-核酮糖（HMS与光合作用）、3-P-甘油醛（HMS与EMP）等。
<3>HMS产生的大量NADPH+H+并不主要用于供能，而是主要作为供氢体参与物质的合成代谢，以及作为还原剂起作用，例如保持GSH、血红蛋白、红血球的还原状态

§3.糖的合成代谢
包括2个方面，一是动物体内的糖异生和糖原合成，二是植物体内的光合作用和淀粉形成。
一.糖异生：非糖类物质通过EMP的逆过程生成单糖（G）的过程。非糖类物质主要有乳酸、甘油、AA等。最旺盛的场所是肝细胞的胞浆。
糖异生的过程：EMP的逆行，注意3个不可逆反应，对应3个底物循环，可使EMP逆行。
底物循环：由2种不同的酶催化的不可逆反应所实现的底物互变。
1.G与G-6-P：
2.F-6-P与FDP：
3. 丙酮酸羧化支路：
请同学们课后写出EMP逆行的全过程。
下面举几个AA为原料的例子：
转氨或脱氨         丙酮酸羧化之路      EMP逆行
Asp---------→草酰乙酸--------------→PEP---------→G
转氨或脱氨              TCA           丙酮酸羧化之路     EMP逆行
Glu----------→α-酮戊二酸-----→草酰乙酸--------------→PEP--------→G
转氨或脱氨           EMP逆行
Ala--------------→丙酮酸---------→G
二.糖原生成：由G生成糖原的过程
1. G的活化：生成G的供体，要消耗2分子ATP
葡萄糖激酶（肝）
己糖激酶（非肝）      PG变位酶        UDPG焦磷酸化酶
过程：G---------------→G-6-P---------→G-1-P------------------→UDPG
具体的结构式和过程见P204
2. 糖链延伸：Gn+ UDPG--→Gn+1+UDP
3. 支链形成：
分枝酶
（α-1，4）---------→（α-1，4）+（α-1，6）
分枝酶具有内切和连接2项功能。这一点动植物有共同性。
 四.淀粉的形成（不讲）
1. 单糖的形成
Calvin循环产物是3-P-甘油醛，它异构成P-二羟丙酮，穿过叶绿体的膜进入胞浆中，沿着EMP途径逆行就可生成葡萄糖或其他形式的单糖，如G-6-P。
2. 淀粉的形成
<1>直链淀粉（α-1,4糖苷键）的形成
第一种形式：
       变位酶           磷酸化酶
G-6-P --------→ G-1-P ---------→ Gn+1 + ○P
                         引物Gn
第二种形式：
UDPG焦磷酸酶         UDPG转葡萄糖基酶
G-1-P ---------------→ UDPG ------------------→ Gn+1 + UDP
UTP         Ppi        引物Gn
第三种形式：
ADPG焦磷酸酶         ADPG转葡萄糖基酶
G-1-P ---------------→ ADPG ------------------→ Gn+1 + ADP
ATP         Ppi        引物Gn
<2>枝链淀粉（α-1,6糖苷键）的形成：
由分枝酶即Q酶来完成，这一点动植物有共同性，这个酶有内切酶和连接酶双重功能。
第九章   脂代谢
前言：脂类的消化吸收：均在小肠部位进行。
一.脂类的消化：主要依靠胰脏分泌的酶以及胆囊分泌的胆汁酸（乳化），产物五花八门。
1.酯酶：水解脂肪酸和一元醇形成的酯。
胆固醇酯酶：水解胆固醇酯，产物为胆固醇和脂肪酸。
简单酯酶：水解简单酯如乙酸乙酯等。
2. 脂酶：
脂肪酶：水解甘油三酯，产物是甘油、甘油单或双脂以及脂肪酸。P210
磷脂酶：PLA1、PLA2、PLC、PLD，产物为甘油、甘油单或双脂以及脂肪酸、X、P等。P233
二.脂类的吸收：小肠上皮细胞。
1.可溶性的产物如甘油、脂肪酸，被小肠上皮细胞吸收后直接进入毛细血管经门静脉运到肝脏进行进一步代谢。
2. 不溶性的产物如甘油脂等，经胆汁酸高度乳化后被小肠上皮细胞吸收，并在其中重新被合成原脂，再进入淋巴系统，形成脂蛋白，最后进入血液中运到肝脏。

§1.细胞内脂肪的分解代谢
一.脂肪的完全水解：由脂肪酶作用，在（肝）胞浆中进行。产物是甘油和脂肪酸。
二.甘油的来龙去脉：
甘油 甘油激酶-------→←-------磷酸酶 α-P-甘油 脱氢酶←----→NAD P-二羟丙酮 →EMP→ 合成G或彻底氧化成CO2和H2O
三. 脂肪酸的氧化：β-氧化（发生在β-C上的氧化）
1.偶数、饱和脂肪酸的β-氧化：过程分为活化与转运、线粒体内β-氧化2步。产物是少了2个C的脂酰CoA和乙酰CoA。注意有高能键。
<1>脂肪酸的活化与转运：将胞浆中的脂肪酸变成线粒体中的脂酰CoA，由线粒体外膜上的脂酰CoA合成酶和线粒体内膜上的肉毒碱脂酰转移酶共同完成。整个过程见P210－214。
总的反应式：
脂肪酸 + HSCoA（胞浆） -------→ATP↓AMP+PPi 脂酰CoA（线粒体）
能量核算：消耗2分子ATP
<2>线粒体内的β-氧化：分为脱氢、水化、再脱氢和硫解4步。结果是将脂酰CoA降解成为少了2个C的脂酰CoA和乙酰CoA。其过程见P213，物质、酶（特别注意烯脂酰CoA水合酶的高度专一性：只认反式双键）、能量。
能量核算：1个FADH2、1个NADH+H+一共相当于5分子ATP。
<3>脂肪酸完全氧化成CO2和H2O的过程以及能量核算
脂肪酸 + HSCoA（胞浆） -----------→活化、转运 脂酰CoA（线粒体） -------→β-氧化 乙酰CoA ----→TCA CO2+H2O
脂肪酸：2n
活化、转运1次：消耗2个ATP
β-氧化n-1次：产生（n-1）*5个ATP
生成n个乙酰CoA，经过n次TCA：产生n*12个ATP
总账：
17*n-7个ATP
例如：硬脂酸18：0，n=9，可以产生17*9-7＝146个ATP
2.奇数饱和脂肪酸的β-氧化
前面的过程与偶数、饱和脂肪酸的β-氧化相同，只是最后产生1分子的丙酰CoA而不是乙酰CoA，见P216，它将进一步变成琥珀酰CoA，进入TCA。
3.不饱和脂肪酸的β-氧化
由于天然的不饱和脂肪酸都是顺式双键，且位于9位上，因此在几次正常的β-氧化后会出现3-位上具有顺式双键的情况，因此要请另外1个酶帮忙，△3顺-△2反-烯脂酰CoA异构酶，将其变成2-位反式双键，符合烯脂酰CoA水合酶的专一性，后面又可以正常进行β-氧化了。
4.酮体代谢
当细胞中β-氧化进行得太剧烈时，产生的大量乙酰CoA无法用掉，它们就会转化成丙酮、乙酰乙酸、β-羟丁酸，统称为酮体，进入血液中运到需要的细胞，如果吃多了脂肪类食物，将使血液中的酮体含量过高，造成酮尿症（酸中毒），扰乱了体内的水盐代谢。酮体的代谢都需要变成糖有氧氧化过程中的中间产物。

§2.脂肪的合成代谢
一.甘油的形成
1. 由糖的有氧氧化的中间产物转化而来，见§1.二.甘油的来龙去脉。
2. 消化吸收的甘油直接利用。
二.脂肪酸的生物合成：动物体内合成脂肪酸有两条途径，1是胞浆中的“从头合成”途径，2是线粒体和微粒体中的“补救”途径。
1.脂肪酸的“从头合成”途径，胞浆中发生，由乙酰CoA为原料，连续追加2C单位，最后形成软脂酸。
<1>原料：乙酰CoA，既可形成引物（乙酰ACP）又可形成二C单位的供体（丙二酰ACP），ACP：Acyl Carrier Protein，酰基载体蛋白。
<2>需要脂肪酸合成酶系：这是个多酶体系，效率极高，见P225。
<3>“从头合成”过程，物质、酶、过程。增加的过程：软脂酰ACP的水解。
<4>回头介绍脂肪酸合成酶系，这是一个以ACP为核心，在它周围有次序的排列着合成脂肪酸的各种酶，随着ACP的转动，依次发生上述各种反应。每一步反应的产物正好是上一步反应的底物，因此，效率极高，详细讲解。
第一步，ACP接受了乙酰基后将其暂时交给（转到）β-酮脂酰ACP合成酶，然后ACP回头再去接受丙二酰基，再转到β-酮脂酰ACP合成酶处，由该酶将丙二酰基的羧基去掉再将酶身上的乙酰基安到其上，就形成了β-酮脂酰ACP，之后ACP就带着β-酮脂酰基转到另一酶处，转转转…，最后形成多了2个C的脂酰ACP，ACP将这个产物看成是乙酰基，再次暂时交给（转到）β-酮脂酰ACP合成酶，以后的过程同上反复进行。图中的脂肪酰脱酰酶就是软脂酰ACP硫酯酶。
<5>原料乙酰CoA的来源：无论是糖的有氧氧化还是脂肪酸的β-氧化，乙酰CoA都是在线粒体中产生的，而脂肪酸的 “从头合成”途径发生在胞浆中，这就涉及到乙酰CoA的穿梭，从线粒体到胞浆，以柠檬酸-丙酮酸循环为例，代价是2分子的ATP。略。
2.线粒体中脂肪酸合成的“补救”途径。
胞浆中“从头合成”途径产生的软脂酸，通过正常的脂肪酸β-氧化的活化与转运过程进入线粒体中，再以乙酰CoA为原料，软脂酰CoA为引物，沿着β-氧化的逆过程形成硬脂酰CoA，水解成硬脂酸。要使β-氧化逆转，得请烯脂酰CoA还原酶来帮忙，使第一步的不可逆反应反转，这也就是底物循环，其它各步均是可逆反应，见P228。注意烯脂酰CoA还原酶的辅酶是NADPH+H+
α,β-烯硬脂酰CoA NADP烯脂酰CoA还原酶-------------------→←-------------------脂酰CoA脱氢酶NAD 硬脂酰CoA
3.奇数和不饱和脂肪酸都是在偶数饱和脂肪酸的基础上衍生而来的。
三.脂肪的形成
1. 甘油的活化：在甘油激酶的作用下形成α-P-甘油
2. 脂肪酸的活化：在脂酰CoA合成酶的作用下，形成脂酰CoA。
3. 在脂酰转移酶和磷酸酶的作用下生成脂肪

§3.磷脂和胆固醇的代谢*
一. 磷脂的代谢
1. 分解代谢：细胞内磷脂的分解代谢的第一步与肠道中的消化相同，是由磷脂酶进行的水解作用，见P397。第二步是水解的终产物如甘油、脂肪酸、磷酸、X各自进入自己的代谢途径。
2. 合成代谢
甘油 甘油激酶----→ATP↓ADP α-P甘油 酯酰转移酶-----→酯酰CoA P-二酰甘油 磷酸酶-----→ 二酰甘油 X的活化形式-----→带○P 甘油磷脂
带○P的X的活化形式：如CDP胆碱，P234
二. 胆固醇的代谢*
1.在动物细胞内，胆固醇不能被分解，加氢后变成粪固醇排出体外。胆固醇可以被转化为各种重要物质，如VD、胆汁酸、性激素和其它激素等。但动物细胞可以合成胆固醇。
2.胆固醇的合成过程很复杂，简化为
乙酰CoA -----→ 羟甲基戊酸（MVA，6C）-----→ 鲨烯（30C）-----→ 胆固醇（27C）
重要的内容：乙酰CoA为原料，羟甲基戊二酰CoA（HMGCoA）是关键酶。
4. 胆固醇在体内的运输：
肝脏 LDL--------→血液←--------HDL 外围组织

第十章  氨基酸代谢
食物中的蛋白质在小肠被一系列的蛋白酶作用后，水解成AA，才能被小肠上皮细胞所吸收。AA在细胞内以通过下列途径进一步分解，也可以重新被合成。

一.共同代谢途径：氨基和羧基的处理。
1. AA的氧化脱氨作用
需要O2参与，可逆反应，将氨基变成酮基，产物即是α-酮酸，由AA氧化酶催化（有L-和D-之分，具有立体专一性），辅酶为FAD或FMN，但不产生能量。总的反应式P248。AA氧化酶数量少活性低，因此氧化脱氨不是多数AA的氨基主要处理方式。
但是有一种酶例外：L-Glu脱氢酶，其催化的反应见P248，要产生能量，该酶活性高，是Glu的氨基主要处理方式。
2. AA的转氨作用在转氨酶作用下进行，实际上是移换反应，酮基和氨基的对调，可逆反应。
<1>细胞内的转氨酶种类很多，多数都是“谷Ⅹ转氨酶”，也就是以α-酮戊二酸为氨基受体的转氨反应，是AA的氨基主要处理方式。其中谷丙转氨酶和谷草转氨酶的活性最高：
Glu + 草酰乙酸 ←---→ Asp + α-酮戊二酸
              Glu + 丙酮酸 ←---→ Ala + α-酮戊二酸
<2>转氨酶都需要磷酸吡哆醛或磷酸吡哆胺为辅酶（VB6的衍生物），它们是氨基的载体。
<3>转氨酶是胞内酶，以肝脏、心脏含量最高，血液中极少，当肝脏病变时，细胞通透性增大，转氨酶就滲出细胞外，进入血液中，使得血液中转氨酶的活性大大提高，这就是诊断肝炎的原理。
3. AA的联合脱氨作用
是氧化脱氨和转氨的集优化，即L-Glu脱氢酶活性高，谷Ⅹ转氨酶种类多，因此两者的联合是广泛而彻底的氨基处理方式，可逆反应。
4. AA的脱羧作用
由氨基酸脱酸酶催化，辅酶也是磷酸吡哆醛，产物是胺（多数具有毒性和强烈的生理效应），以Glu为例见P252。产物γ-氨基丁酸具有抑制中枢神经的作用。
二.共同代谢产物的去路
1. NH3的去路：鱼类：NH3直接排出体外；鸟类：尿酸；哺乳类：尿素。
人和哺乳动物通过鸟氨酸循环，由NH3和CO2生成尿素。由肝脏生成尿素，进入血液后经肾脏排除（尿）。
意义：<1>生化史上头一次提出的环式代谢，由Krebs（TCA）发现的，具有极其广泛的理论价值<2>降毒作用，NH3的毒性比尿素大得多。<3>将废物CO2也一同除去。
鸟氨酸循环的简要过程： 4掌握
注意几点：
<1>原料的活化：肝脏线粒体中。由氨甲酰磷酸合成酶Ⅰ催化，合成酶Ⅱ则在生长旺盛的肝外细胞的胞浆中。消耗2个ATP。
<2>中间插入的NH3 也不是游离的，而是通过转氨而来的.
<3>每形成1分子尿素须消耗4分子ATP，但产生1分子NADH+H+，故总效果相当于消耗1～2分子ATP，见P254。
2. α-酮酸的去路
<1>回头生成AA：沿着氧化脱氨、转氨、联合脱氨的逆反应。
<2>彻底氧化成CO2和H2O并供能：α-酮酸进入EMP、酮体代谢等过程，最后都要经过TCA，统见P423。注意几点：丙酮酸（Ala）、α-酮戊二酸（Glu）、草酰乙酸（Asp）。
<3>转变成糖类或脂类（酮体：丙酮、乙酰乙酸、β-羟丁酸，它们可以进一步转化成脂类）。
生酮AA：进食之后仅使实验动物尿中的酮体浓度提高的AA，只有Leu，属于必须AA。
生酮兼生糖AA：进食之后使实验动物尿中的酮体和糖的浓度都提高的AA，有Ile、Lys、Phe、Trp、Tyr。除了Tyr均是必须AA。
生糖AA：进食之后仅使实验动物尿中的糖的浓度提高的AA，除了上述以外的AA全是。非必需AA除了Tyr外全是。
三. 除了共同代谢途径之外AA还有特殊的代谢方式。略。

第十一章     核苷酸代谢
本章难点：
嘌呤核苷酸、嘧啶核苷酸从头合成的原料及关键步骤、关键酶，嘌呤核苷酸和嘧啶核苷酸的从头合成代谢调节机制。核苷酸合成代谢过程中的一些抗代谢物，以及它们的作用机理。
基本要求
掌握嘌呤核苷酸从头合成的原料，部位，关键酶，关键调节，及抗代谢物的主要种类和作用机制。掌握嘌呤核苷酸分解代谢参加的关键酶，主要终产物。熟悉嘌呤核苷酸从头合成的步骤及调节。熟悉嘌呤核苷酸补救合成的几种反应及参与的酶。掌握嘧啶从头合成的原料，主要酶，抗代谢物。掌握嘧啶分解代谢的最终产物。了解嘧啶从头合成反应过程，了解嘧啶补救合成过程。

§1.核酸的分解（详见课件）
一.核酸的消化吸收：在小肠处被水解为核苷酸水平以下的组分时才能被吸收进细胞内。
 核酸酶（磷酸二酯酶）  磷酸单酯酶  核苷酶 
核酸 -------→ 核苷酸 ----→ ○P核苷 ----→ BR
    ↓ 核苷磷酸化酶 
    B1-P-R  
二、核酸酶（nucleases）是指所有可以水解核酸的酶，在细胞内催化核酸的降解，以维持核酸（尤其是RNA）的水平与细胞功能相适应。食物中的核酸也需要在核酸酶的作用下被消化。
按照作用底物    DNA酶（DNase）、RNA酶（RNase）。
核酸外切酶    ５’末端外切酶、３’末端外切酶
核酸内切酶    作用于链的内部，其中一部分具有严格的序列依赖性（4～8 bp），称为限制性内切酶。
核酸酶在DNA重组技术中是不可缺少的重要工具，尤其是限制性核酸内切酶的应用更是所有基因人工改造的基础。
基本要求：了解核酸酶的分类。掌握核酸酶的特性及应用。
三、. 核苷酸的分解代谢：均可在3种水平上进行，碱基、核苷、核苷酸。
1.嘌呤核苷酸的分解代谢
分解代谢反应基本过程是核苷酸在核苷酸酶的作用下水解成核苷，进而在酶作用下成自由的碱基及1-磷酸核糖。嘌呤碱最终分解成尿酸，随尿排出体外。黄嘌呤氧化酶是分解代谢中重要的酶。嘌呤核苷酸分解代谢主要在肝、小肠及肾中进行。见P293，人、猿、鸟类以尿酸为终产物排除体外，所以人的尿是酸性的。其他动物还要进一步分解。嘌呤代谢异常：尿酸过多引起痛风症，患者血中尿酸含量升高，尿酸盐晶体可沉积于关节、软组织、软骨及肾等处，导致关节炎、尿路结石及肾疾病。人的痛风症：黄嘌啉氧化酶活性过高时，形成过多的尿酸，它们的钠盐沉积在关节处造成疼痛。可用别嘌啉醇解除，它是黄嘌啉氧化酶自杀性底物。临床上常用别嘌呤醇治疗痛风症。
2．啶核苷酸的分解代谢
嘧啶核苷酸在酶作用下生成磷酸、核糖及自由碱基，产生的嘧啶碱进一步分解。胞嘧啶脱氨基转变成尿嘧啶，尿嘧啶最终生成NH3、CO2及β-丙氨酸。胸腺嘧啶降解成β-氨基异丁酸。
生成的β-氨基酸可以部分排除体外也可以进一步分解。

§2.核苷酸的生物合成
核苷酸最主要的功能是作为核酸合成的原料，体内核苷酸的合成有两条途径，一条是从头合成途径，一条是补救合成途径。肝组织进行从头合成途径，脑、骨髓等则只能进行补救合成，前者是合成的主要途径。核苷酸合成代谢中有一些嘌呤、嘧啶、氨基酸或叶酸等的类似物，可以干扰或阻断核苷酸的合成过程，故可作为核苷酸的抗代谢物。体内核苷酸的分解代谢类似于食物中核苷酸的消化过程，嘌呤核苷酸的分解终产物是尿酸，嘧啶核苷酸的分解终产物是β-丙氨酸或β-氨基异丁酸。核苷酸的合成代谢受多种因素的调节。
一、嘌呤核苷酸代谢
要点：（一）嘌呤核苷酸的合成代谢  体内嘌呤核苷酸的合成有两条途径，一是从头合成途径，一是补救合成途径，其中从头合成途径是主要途径。
嘌啉核苷酸的合成（AMP、GMP）：过程很复杂，重要掌握2点：
PRPP是合成的直接起始物，见P297，在PRPP上添加原料合成碱基，核苷酸也合成了。
嘌啉环上的原子来源：见P296
1．嘌呤核苷酸的从头合成
肝是体内从头合成嘌呤核苷酸的主要器官，其次是小肠粘膜和胸腺。嘌呤核苷酸合成部位在胞液，合成的原料包括磷酸核糖、天冬氨酸、甘氨酸、谷氨酰胺、一碳单位及CO2等。主要反应步骤分为两个阶段：首先合成次黄嘌呤核苷酸（IMP），然后IMP再转变成腺嘌呤核苷酸（AMP）与鸟嘌呤核苷酸（GMP）。嘌呤环各元素来源如下：N1由天冬氨酸提供，C2由N10-甲酰FH4提供、C8由N5，N10-甲炔FH4提供，N3、N9由谷氨酰胺提供，C4、C5、N7由甘氨酸提供，C6由CO2提供。嘌呤核苷酸从头合成的特点是：嘌呤核苷酸是在磷酸核糖分子基础上逐步合成的，不是首先单独合成嘌呤碱然后再与磷酸核糖结合的。反应过程中的关键酶包括PRPP酰胺转移酶、PRPP合成酶。PRPP酰胺转移酶是一类变构酶，其单体形式有活性，二聚体形式无活性。IMP、AMP及GMP使活性形式转变成无活性形式，而PRPP则相反。从头合成的调节机制是反馈调节，主要发生在以下几个部位：嘌呤核苷酸合成起始阶段的PRPP合成酶和PRPP酰胺转移酶活性可被合成产物IMP、AMP及GMP等抑制；在形成AMP和GMP过程中，过量的AMP控制AMP的生成，不影响GMP的合成，过量的GMP控制GMP的生成，不影响AMP的合成；IMP转变成AMP时需要GTP，而IMP转变成GMP时需要ATP。
2．嘌呤核苷酸的补救合成
反应中的主要酶包括腺嘌呤磷酸核糖转移酶（APRT），次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶（HGPRT）。嘌呤核苷酸补救合成的生理意义：节省从头合成时能量和一些氨基酸的消耗；体内某些组织器官，例如脑、骨髓等由于缺乏从头合成嘌呤核苷酸的酶体系，而只能进行嘌呤核苷酸的补救合成。
3．嘌呤核苷酸的相互转变
IMP可以转变成AMP和GMP，AMP和GMP也可转变成IMP。AMP和GMP之间可相互转变。
4．脱氧核苷酸的生成
体内的脱氧核苷酸是通过各自相应的核糖核苷酸在二磷酸水平上还原而成的。核糖核苷酸还原酶催化此反应。
5．嘌呤核苷酸的抗代谢物
①嘌呤类似物：6-巯基嘌呤（6MP）、6-巯基鸟嘌呤、8-氮杂鸟嘌呤等。6MP应用较多，其结构与次黄嘌呤相似，可在体内经磷酸核糖化而生成6MP核苷酸，并以这种形式抑制IMP转变为AMP及GMP的反应。
②氨基酸类似物：氮杂丝氨酸和6-重氮-5-氧正亮氨酸等。结构与谷氨酰胺相似，可干扰谷氨酰胺在嘌呤核苷酸合成中的作用，从而抑制嘌呤核苷酸的合成。
③叶酸类似物：氨喋呤及甲氨喋呤（MTX）都是叶酸的类似物，能竞争抑制二氢叶酸还原酶，使叶酸不能还原成二氢叶酸及四氢叶酸，从而抑制了嘌呤核苷酸的合成。
6．自毁容貌症：又称（Lesch-Nyhan综合症），是由于某些基因缺乏而导致HGPRT完全缺失的患儿，表现为自毁容貌症。
 二、嘧啶核苷酸的合成代谢
1．嘧啶核苷酸的从头合成
肝是体内从头合成嘧啶核苷酸的主要器官。嘧啶核苷酸从头合成的原料是天冬氨酸、谷氨酰胺、CO2等。反应过程中的关键酶在不同生物体内有所不同，在细菌中，天冬氨酸氨基甲酰转移酶是嘧啶核苷酸从头合成的主要调节酶；而在哺乳动物细胞中，嘧啶核苷酸合成的调节酶主要是氨基甲酰磷酸合成酶II。主要合成过程：形成的第一个嘧啶核苷酸是乳氢酸核苷酸（OMP），进而形成尿嘧啶核苷酸（UMP），UMP在一系列酶的作用下生成CTP。dTMP由dUMP经甲基化生成的。嘧啶核苷酸从头合成的特点是先合成嘧啶环，再磷酸核糖化生成核苷酸。
从头合成途径：在PRPP的基础上合成碱基，当碱基合成完毕，核苷酸也合成了，因此称这种碱基的合成方式是核苷酸水平上的。嘧啶核苷酸的合成（CMP、UMP）：过程很复杂，重要掌握2点：
PRPP是合成的间接起始物，先合成嘧啶环再加到PRPP上。嘧啶环的原子来源：
2．嘧啶核苷酸的补救合成
主要酶是嘧啶磷酸核糖转移酶，能利用尿嘧啶、胸腺嘧啶及乳氢酸作为底物，对胞嘧啶不起作用。
3．嘧啶核苷酸的抗代谢物
①嘧啶类似物：主要有5-氟尿嘧啶（5-FU），在体内转变为FdUMP或FUTP后发挥作用。
②氨基酸类似物：同嘌呤抗代谢物。
③叶酸类似物：同嘌呤抗代谢物。
④阿糖胞苷：抑制CDP还原成dCDP。
癌症的化疗原理*
癌细胞：失去接触抑制，核酸和蛋白质合成异常旺盛，消耗营养制造毒物。
治疗癌症：放射、手术、化疗
癌症的化疗原理：药物抑制核苷酸的从头合成途径。这些药物被设计成核苷酸从头合成途径中有关酶的抑制剂，如氧重氮亮氨酸是Gln的类似物，竞争性的抑制剂，干扰嘌啉和嘧啶核苷酸的从头合成。5-F-U是U的类似物，干扰dTMP的合成。氨基喋呤和氨甲基喋呤是叶酸（F）的类似物，干扰FH4的合成，进而干扰嘌啉核苷酸的合成。
三、.核苷酸的衍生物的合成
在4种基本核苷酸的基础上合成NDP、NTP、dNMP、dNDP、dNTP
<1>NDP、NTP的合成
 核苷酸激酶  核苷二磷酸激酶 
NMP ----------→ NDP -------------→ NTP
 ATP-→ADP  ATP-→ADP 
<2> dNMP的合成：是在DP或TP水平上形成的。
NDP或NTP 核苷酸还原酶系---------------→ dNDP或dNTP 磷酸酶--------→ dNMP
以上只能形成dAMP、dGMP、dCMP三种
dTMP没有与之对应的NMP，它得由UMP转变而来。

第十二章    DNA的生物合成（复制）
基本要求：
1.掌握与DNA复制、DNA损伤与修复、逆转录过程有关的基本概念。包括：半保留复制，半不连续复制，复制叉，复制子，岡崎片段，领头链，随从链、（端粒，端粒酶）等。
2.掌握复制的过程，以及复制过程中涉及到的各种酶、蛋白因子；并掌握原核生物与真核生物复制的相同点与不同点。
3.掌握逆转录过程，熟悉逆转录酶的应用。
4.了解引起地中海贫血和镰形红细胞贫血的分子机制。
重点：DNA分子在生物体内的合成有三种方式：（1）DNA指导的DNA合成，也称复制，是细胞内DNA最主要的合成方式。遗传信息储存在DNA分子中，细胞增殖时，DNA通过复制使遗传信息从亲代传递到子代。（2）修复合成，即DNA受到损伤（突变）后进行修复，需要进行局部的DNA的合成，用以保证遗传信息的稳定遗传。（3）RNA指导的DNA合成，即反转录合成，是RNA病毒的复制形式，以RNA为模板，由逆转录酶催化合成DNA。真核生物的DNA合成过程与原核生物基本相似，但机理尚不十分清楚，以原核生物为例介绍其复制过程。
难点：DNA的双螺旋结构是复制的结构基础。DNA复制的实质为酶催化的脱氧核糖核苷酸的聚合反应。复制开始时，亲代双链DNA分子解开，分别作为模板，在DNA依赖的DNA聚合酶催化下，按照碱基配对的原则，将四种脱氧核苷酸连接成DNA大分子，合成产物的碱基序列与模板DNA的碱基序列是互补的，子代DNA双链分子中，一条来自亲代的模板链，另一条为新合成的链，故称半保留复制，是生物体最主要的DNA合成方式；合成过程中，自5’→3’连续合成一条领头链，不连续地合成一些片断，而后连成一条随从链，所以DNA合成是半不连续合成。反应过程复杂，首先螺旋松弛，双链打开，形成复制叉，然后复制的引发，包括合成引物，形成引发体，最后是DNA链的延长与终止。每一阶段需要有许多酶和蛋白因子参与，包括拓扑异构酶，用于理顺解链过程中造成的链的盘绕、打结等现象；解螺旋酶在蛋白因子的辅助下结合于复制起始点，并打开双链，由单链结合蛋白稳定解开的两股单链；引物酶及其它辅助蛋白因子在打开的双链上催化合成引物，由引物提供3’-OH，与原料dNTP的5’-P形成磷酸二酯键，然后DNA聚合酶催化这一聚合反应的进行，而DNA连接酶将复制中的不连续片段连接成完整的链。真核生物的复制与原核生物相比，为多个起始点、5种DNA聚合酶以及有端粒复制等特点。
一、DNA的复制
基本要求：
1.掌握复制叉、半不连续复制、岡崎片段、领头链、随从链等基本概念。
2.掌握拓扑异构酶、解螺旋酶、单链结合蛋白、引物酶、DNA聚合酶、DNA连接酶的特点及生物学作用。
3.熟悉DNA的合成过程。
4.了解半保留复制的实验依据。
基本概念：
1.中心法则：遗传信息从DNA通过转录流向RNA，RNA通过翻译指导合成蛋白质，这种遗传信息的传递规律称之。少数RNA也是遗传信息的贮存者，RNA能逆转录为DNA，是对中心法则的补充。
2.复制（replication）：即DNA的生物合成，以DNA为模板指导合成相同的DNA分子，使遗传信息从亲代传递到子代的过程。RNA病毒的遗传信息储存于RNA分子中，可进行RNA复制并反转录合成DNA。
3.半保留复制（semiconservative replication）：DNA复制时，亲代DNA双螺旋结构解开，分别以解开的两股单链为模板，以dNTP(dATP、 dGTP 、dTTP 、dCTP)为原料，按照碱基互补的原则，合成与模板链互补的新链，从而形成两个子代DNA双链，其结构与亲代DNA双链完全一致。因子代DNA双链中的一股单链源自亲代，另一股单链为合成的新链，形成的双链与亲代双链的碱基序列完全一致，故称为半保留复制。
4.复制叉（replication fork）：原核生物DNA的复制从单一起点开始，双螺旋结构被打开，分开的两股单链分别作为新DNA合成的模板，DNA合成从起点开始向两个方向进行，与单一起点相连的局部结构形状呈“Y”型，称复制叉结构。
5.半不连续复制：复制过程中，催化DNA 合成的DNA聚合酶只能催化核苷酸从5’→3’方向合成，以3’→ 5’链为模板时，新生的DNA以5’→3’方向连续合成；而以5’→3’为模板只能合成若干反向互补的岡崎片段，这些片段再相连成完整的新链，故称半不连续复制。
6.岡崎片段（Okazaki fragments）：DNA双链是反向平行的，复制时，亲代双链DNA在复制叉处打开，由于新链的合成具有方向性，即从5’→3’，以5’→3’DNA链为模板合成反向互补的新链时，只能合成小片段DNA，这些片段根据发现者命名为岡崎片断。
7.领头链、随从链：DNA双链是反向的，复制时，两股链均作为模板，但新链的合成只能是5’→3’。因此，顺着解链方向合成的子链，复制是连续进行的，这股链称为领头链，另一股新链的复制方向与解链方向相反，复制是不连续进行的，这条不连续合成的链称为随从链。
8.引发体：是由DnaA蛋白、DnaB蛋白（解螺旋酶）、DnaC蛋白、引物酶和DNA的起始复制区域共同形成的一个复合结构。DnaA蛋白辨认复制起始点，DnaB蛋白有解螺旋作用，DnaC蛋白使DnaB蛋白组装到复制起始点，引物酶合成引物。
（一）、原核生物DNA的复制
1．与复制有关的酶及蛋白质：
（1）拓扑异构酶：通过切断并连接DNA双链中的一股或双股，改变DNA分子拓扑构象，避免DNA分子打结、缠绕、连环，在复制的全程中都起作用。其种类有：拓扑异构酶I和拓扑异构酶II，拓扑异构酶I能切断DNA双链中一股并再连接断端，反应不需ATP供能；拓扑异构酶II能使DNA双链同时发生断裂和再连接，需ATP供能，并使DNA分子进入负超螺旋。
（2）解螺旋酶：  DNA进行复制时，需亲代DNA的双链分别作模板来指导子代DNA分子的合成，解螺旋酶可以将DNA双链解开成为单链。大肠杆菌中发现的解螺旋酶为DnaB。
（3）单链结合蛋白（SSB）：在复制中模板需处于单链状态，SSB可以模板的单链状态并保护模板不受核酸酶的降解。随着DNA双链的不断解开，SSB能不断的与之结合、解离。
（4）引物酶：    是一种RNA聚合酶，在复制的起始点处以DNA为模板，催化合成一小段互补的RNA。DNA聚合酶不能催化两个游离的dNTP聚合反应，若没有引物就不能起始DNA合成。引物酶能直接在单链DNA模板上催化游离的NTP合成一小段RNA，并由这一小段RNA引物提供3’-OH， 经DNA聚合酶催化链的延伸。
（5）DNA聚合酶：是依赖DNA的DNA聚合酶，简称为DNA pol，以DNA为模板，dNTP为原料，催化脱氧核苷酸加到引物或DNA链的3’-OH末端，合成互补的DNA新链，即5’→3’聚合活性。原核生物的DNA聚合酶有DNA polI、DNA pol II和DNA pol III，DNA pol III是复制延长中真正起催化作用的，除具有5’→3’聚合活性，还有3’→ 5’ 核酸外切酶活性和碱基选择功能，能够识别错配的碱基并切除，起即时校读的作用；DNA pol I具有5’→3’聚合活性、3’→ 5’和5’→3’核酸外切酶活性，5’→3’核酸外切酶活性可用于切除引物以及突变片段，起切除、修复作用。另外，klenow片断是DNA pol I体外经蛋白酶水解后产生的大片段，具有DNA 聚合酶和3’→ 5’外切酶活性，是分子生物学的常用工具酶。DNA pol II 在无DNA pol I和DNA pol III时起作用，也具有5’→3’和3’→ 5’ 核酸外切酶活性。
（6）DNA连接酶：DNA连接酶用于连接双链中的单链缺口，使相邻两个DNA片段的3’-OH末端和5’-P末端形成3’,5’磷酸二酯键。DNA连接酶在DNA复制、修复、重组、剪接中用于缝合缺口，是基因工程的重要工具酶。
2．DNA的合成过程：可将复制过程分为起始、延长和终止三个阶段。
复制起始：
（1）辨认起始点，合成引发体：在E.coli，复制起始点称为oriC，具有特定结构能够被DnaA蛋白辨认结合，DnaB蛋白具有解螺旋作用，DnaC蛋白使DnaB蛋白结合于起始点，DNA双链局部被打开，引物酶及其他蛋白加入，形成引发体。
（2）形成单链：DNA进行复制时，首先在拓扑异构酶作用下，使分子的超螺旋构象变化，然后在解链酶的作用下，解开双链，才能开始进行DNA的合成。解螺旋酶在蛋白因子的辅助下打开DNA双链，单链结合蛋白SSB结合于处于单链状态模板链上；拓扑异构酶使DNA分子避免打结、缠绕等，在复制全过程中起作用。
（3）合成引物：引发体中的引物酶催化合成RNA引物，由引物提供3’-OH基，使复制开始进行。领头连和随从链均由引物酶合成引物，随从链在复制中需多次合成引物。
复制延长：
（1）复制方向：原核生物如E.coli，只有一个起始点oriC，两个复制叉同时向两个方向进行复制，称为双向复制。
（2）链的延长：按照与模板链碱基配对的原则，在DNA聚合酶III的作用下，逐个加入脱氧核糖核酸，使链延长。由于DNA双链走向相反，DNA聚合酶只能催化核苷酸从5’→3’方向合成，领头链的复制方向与解链方向一致，可以连续复制，而另一股模板链沿5’→3’方向解开，随从链的复制方向与解链方向相反，复制只能在模板链解开一定长度后进行，因此随从链的合成是不连续的，形成的是若干个岡崎片段。DNA聚合酶I的即时校读，DNA聚合酶III的碱基选择功能，使复制具有保真性。
复制终止：
原核生物如E.coli，他的两个复制叉的汇合点就是复制的终点。由RNA酶切去领头链和随从链中的引物，引物留下的空隙由DNA聚合酶I催化，四种脱氧核糖三磷酸为原料自5’→3’方向延长填补。最后，DNA连接酶由ATP供能，将两个不连续片段相邻的5’-P和3’-OH连接起来，成为连续的子链，复制完成。
（二）、真核生物的复制*：
真核细胞的一生可以定义为一个细胞周期，细胞增殖时，DNA通过复制使其含量成倍增加，随后细胞分裂，成为两个子代细胞，DNA将亲代的特征传递到子代。细胞周期包括G1期、S期、G2期和M期，DNA的复制只发生在S期。与原核生物相比，真核生物的复制具有以下特点：
1.多复制子：真核生物的DNA复制也是半保留复制。染色体线性分子的复制有多个起始点，每个起始点由两个反向运动的复制叉组成，进行双向复制。由一个起始点控制的DNA复制称为一个复制子。
2.5种DNA聚合酶：与原核生物不同，真核细胞含有5种DNA聚合酶：α、β、γ、δ和ε。除了γ外，所有DNA聚合酶存在于核内。DNA聚合酶α和δ在复制延长中起催化作用，DNA聚合酶α延长随从链，DNA聚合酶δ延长领头链。DNA聚合酶β和ε在复制过程中起校读、修复和填补缺口的作用。DNA聚合酶γ在线粒体中，用于线粒体DNA的复制。
3.端粒复制：真核生物染色体线性分子的复制，领头链可连续完整复制，而随从链3’端引物除去后的空隙无法填补，会造成缩短了的子代的双链，解决的途径是用端粒酶来复制染色体的末端（端粒）。端粒是染色体末端具有特定重复序列和蛋白质的结构，端粒酶是一种逆转录酶，由酶和含重复序列的RNA分子组成，它以自身的RNA分子为模板从随从链的3’端合成端粒的重复序列，使随从链延长，以防止随从链在每次复制时被缩短。
二、DNA的修复合成*
受环境理化因素或生物学因素的影响，DNA序列会发生改变，包括碱基的变化、链的断裂、交联等，通过一定的修复机制对损伤DNA进行校正，保证遗传信息的稳定。
基本要求：
1．掌握DNA突变的概念及突变类型。
2．掌握损伤DNA的修复机制。
3．了解突变的意义及引起突变的因素。
4．了解引起地中海贫血和镰形红细胞贫血的分子机制。
基本概念：
1．突变：是指DNA分子中碱基序列的改变，从而影响其表达产物的结构与功能。
2．框移突变：基因编码区域插入或缺失碱基，DNA分子三联体密码的阅读方式改变，使转录翻译出的氨基酸排列顺序发生改变，称为框移突变。3个或3n个碱基插入或缺失，不一定引起框移突变。
3．切除修复：是最重要的修复方式，由UvrA、UvrB、UvrC、DNA-pol I、dNTP、连接酶参与。首先UvrA、UvrB辨认损伤部位并与之结合，UvrC切除损伤的DNA，DNA-pol I以dNTP为原料，填补切除空隙，最后由连接酶连接缺口，完成修复。
（一）突变类型：
1．点突变：又称错配。DNA分子中一个碱基的变异，包括转换和颠换。
2．缺失：DNA分子中一个核苷酸或一段核苷酸的消失。
3．插入：一个核苷酸或一段核苷酸插入到DNA分子中。
4．重排：DNA链内部重组，使其中一段方向反置或大片段的链在DNA分子内迁移。
（二）修复方式：
1．直接修复：又称光修复，由光修复酶修复因紫外照射引起的嘧啶二聚体，使其还原。
2．切除修复：见上。
3．重组修复：当损伤的DNA尚未进行修复就已经进行复制，复制出的子代DNA会出现缺口，此时所产生的子代DNA就需进行重组修复。重组蛋白RecA具有核酸酶活性，将健康母链中与缺口对应的一股DNA片段重组到子链缺口处，而健康母链出现的缺口，可按健康的模板由DNA聚合酶催化填补，然后由连接酶连接，最后将健康链完全复原。
4．SOS修复：是DNA损伤到难以继续复制时，细胞采取的一种应急性修复方式。DNA损伤严重，诱导出一系列的复杂反应，产生SOS修复酶系，包括重组蛋白、调控蛋白以及复制、修复的酶系统等。
三、DNA的反转录合成
反转录又称逆转录，指遗传信息从RNA流向DNA。是RNA指导下的DNA合成过程，即以RNA为模板，四种dNTP为原料，合成与RNA互补的DNA单链，催化这一过程的酶称反转录酶，RNA病毒中都含有此酶。
1．反转录酶：属RNA指导的DNA聚合酶，具有三种酶活性，即RNA指导的DNA聚合酶，RNA酶，DNA指导的DNA聚合酶。在分子生物学技术中，作为重要的工具酶被广泛用于建立基因文库、获得目的基因等工作。
2．合成过程；RNA为模板，在反转录酶的催化下，合成与RNA互补的DNA单链，形成杂化双链，反转录酶将其中RNA链水解，在以互补的DNA链为模板，合成双链DNA。
3．反转录方向：5’→3’。
第十三章    RNA的生物合成（转录）
本章重点：
转录的反应体系，原核生物RNA聚合酶和真核生物中的RNA聚合酶的特点，RNA的转录过程大体可分为起始、延长、终止三个阶段。真核RNA的转录后加工，包括各种RNA前体的加工过程。
本章难点：
 转录模板的不对称性极其命名，原核生物及真核生物的转录起始，真核生物的转录终止，mRNA前体的剪接机制（套索的形成及剪接），第Ⅰ、Ⅱ类和第Ⅳ类内含子的剪接过程，四膜虫rRNA前体的加工，核酶的作用机理。
一．模板和酶
要点：
1．模板RNA的转录合成需要DNA做模板，DNA双链中只有一股链起模板作用，指导RNA合成的一股DNA链称为模板链（template strand），与之相对的另一股链为编码链（coding strand），不对称转录有两方面含义:一是DNA链上只有部分的区段作为转录模板(有意义链或模板链),二是模板链并非自始至终位于同一股DNA单链上。
2．RNA聚合酶  转录需要RNA聚合酶。原核生物的RNA聚合酶由多个亚基组成:α2ββ'称为核心酶,转录延长只需核心酶即可。α2ββ'σ称为全酶,转录起始前需要σ亚基辨认起始点,所以全酶是转录起始必需的。真核生物RNA聚合酶有RNA-polⅠ、Ⅱ、Ⅲ三种,分别转录45s-rRNA; mRNA(其前体是hnRNA);以及5s-rRNA、snRNA和tRNA。
3.模板与酶的辨认结合
转录模板上有被RNA聚合酶辨认和结合的位点。在转录起始之前被RNA聚合酶结合的DNA部位称为启动子。典型的原核生物启动子序列是-35区的TTGACA序列和-10区的Pribnow盒即TATAAT序列。真核生物的转录上游调控序列统称为顺式作用元件,主要有TATA盒、、CG盒、上游活化序列(酵母细胞)、增强子等等。和顺式作用元件结合的蛋白质都有调控转录的作用,统称为反式作用因子。反式作用因子已发现数百种,能够归类的称为转录因子(TF),相应于RNA-polⅠ、Ⅱ、Ⅲ的是TFⅠ、TFⅡ、TFⅢ。TFⅡ又有A、B、C、D、E、F多种及其亚类。
基本概念：
1.不对称转录:两重含义,一是指双链DNA只有一股单链用作转录模板(模板链);二是对不同基因同一单链上某些区段作为模板链而另一些区段作为编码链，即模板链并非永远在同一单链上。
2. 编码链:DNA双链上不用作转录模板的那一段单链,因其碱基序列除由T代替U而外,其他与转录产物mRNA序列相同而得名。
3．σ（sigma）因子:原核生物RNA聚合酶全酶的成份,功能是辨认转录起始区,这种σ因子称σ70,此外还有分子量不同,功能不同的其他σ因子。
基本要求： 掌握转录与复制的区别，转录的不对称性，原核生物的RNA聚合酶的组成及各亚基的功能，真核生物RNA聚合酶的分类、性质及功能，原核生物启动子的结构特点，了解真核生物RNA聚合酶的组成，研究转录起始区的方法。
二．转录过程
1．转录起始：转录的起始就是生成由RNA聚合酶,模板和转录5'端首位核苷酸组成的起始复合物。原核生物RNA5'端是嘌呤核苷酸(A、G),而且保留三磷酸核苷的结构,所以其起始复合物是:pppG-DNA-RNA聚合酶。
真核生物起始,生成起始前复合物(PIC)。例如RNA-pol-Ⅱ转录,是由各种TFⅡ相互辨认结合,再与RNA聚合酶结合,并通过TF结合到TATA盒上. 
2. 转录延长: 转录的延长是以首位核苷酸的3'-OH为基础逐个加人NTP即形成磷酸二醋键,使RNA逐步从5'向3'端生长的过程。在原核生物,因为没有细胞膜的分隔,转录未完成即已开始翻译,而且在同一DNA模板上同时进行多个转录过程。电镜下看到的羽毛状图形和羽毛上的小黑点(多聚核糖体),是转录和翻译高效率的直观表现。
3．转录终止：转录的终止在原核生物分为依赖Rho因子与非依赖Rho因子两类。Rho因子有ATP酶和解螺旋酶两种活性,因此能结合转录产物的3'末端区并使转录停顿及产物RNA脱离DNA模板。非依赖Rho因子的转录终止,其RNA产物3'-端往往形成茎环结构,其后又有一串寡聚U。茎环结构可使因子聚合酶变构而不再前移,寡聚U则有利于RNA不再依附DNA模板链而脱出。因此无论哪一种转录终止都有RNA聚合酶停顿和RNA产物脱出这两个必要过程。真核生物转录终止是和加尾(mRNA的聚腺昔酸poly A)修饰同步进行的。 RNA上的加尾修饰点结构特征是有AAAUAA序列。
基本概念：
1．转录起始前复合物 (pre-initiation complex,PIC):是真核生物转录因子与RNA聚合酶一同结合于转录起始前的DNA区域而成的复合物。 
2．加尾修饰点：真核生物mRNA转录不是在mRNA的位置上终止，而是在数百个核苷酸之后，研究发现在编码链读码框架的3'端之后，常有一组共同序列AATAAA，再下游还有相当多GC的序列，这些序列称为加尾修饰点,转录越过修饰点后，mRNA在修饰点处被切断，随即加入polyA。
3．Rho因子：是原核生物转录终止因子,有ATP酶和解螺旋酶活性。转录终止也可不依赖Rho因子。
基本要求：
掌握原核生物的转录起始复合物的形成过程，真核生物转录起始及起始前复合物(PIC)的生成，RNA聚合酶Ⅱ催化的转录起始过程中各种TFⅡ的作用，转录延伸过程中的化学反应，原核生物的转录终止的两种形式，真核生物的转录终止的修饰点。了解原核生物RNA聚合酶的各种亚基与真核生物的各种转录因子之间的关系即拼版理论，原核生物转录空泡的形成及转录产物的释放过程。
三．真核RNA的转录后加工*
1．mRNA转录后加工
真核生物转录生成的RNA,多需经加工后才具备活性,这一过程称为转录后修饰,mRNA转录后修饰包括首、尾修饰和剪接。加尾修饰是和转录终止同步的,5'端修饰主要是指生成帽子结构,即把5'-pppG转变为5'-pmGpppG。其过程需磷酸解、磷酸化和碱基的甲基化。mRNA由hRNA加工而成。真核生物基因由内含子隔断编码序列的外显子,是断裂基因。内含子一般也出现在转录初级产物hRNA。切除内含子,把外显子连结在一起,就是剪接加工。在电镜下看到加工过程,内含子往往被弯曲成套索状,因此称为套索RNA。现在知道剪接加工中,需要由多种Sn-RNA与蛋白质共同组成的并接体。并接体和hnRNA上的内含子边界序列辨认结合。剪接过程先由含鸟苷酸的酶提供3'-OH对其中内含子5'-端的磷酸二酯键作亲电子攻击使其断裂。断裂的外显子3'-OH对内含子3'-端的磷酸二酯键作亲电子攻击,使刚断出的外显子完全置换了内含子,两个外显子就相连起来,因此这个过程称二次转酯反应。
2．tRNA转录后加工
tRNA的转录后修饰,除了剪接加工外,还包括tRNA链上稀有碱基的形成,以及加上3'端的CCA序列。
3．rRNA的转录后加工
rRNA加工多采用自我剪接的形式。自我剪接的RNA本身形成一种特别的二级结构,称为锤头结构。锤头结构是指复合的茎环组成形态,但其中某些序列上必需是特定的碱基所占据。这种RNA结构,不需要任何蛋白质,就可以水解RNA链上某一特定位点的磷酸二酯键。也就是说,这是一种起催化作用的RNA,现称为核酶。核酶的发现,对酶学、分子生物学,进化生物学都是重要的理论更新,而且,医学上已开始利用人工设计的核酶,去消灭一些作为病原体的RNA病毒或消除一些不利于生命活动的细胞内RNA。
基本概念：
1剪接修饰:RNA转录初级产物含有非编码组分,通过剪接除去非编码组分,把编码组份连接起来。剪接修饰最常见的是靠并接体协助的二次转酯反应,此外还可有自我剪接及需酶的剪接等剪接方式。
2.外显子:定义为断裂基因上及其转录初级产物上可表达的序列。或转录初级产物上通过拼接作用而保留于成熟的RNA中的核苷酸序列或基因中与成熟RNA相对应的DNA序列．
3.  内含子:早期定义为核酸上的非编码序列。随着内含子功能的被拓宽,建议用"转录初级产物上通过拼接作用而被去除的RNA序列或基因中与这种RNA序列相对应的DNA序列"较全面。
4.并接体：由snRNA和蛋白质组成的核糖核酸蛋白(核蛋白)复合物。其功能是结合内含子两端的边界序列,协助RNA的剪接加工。
5.核酶（ribozyme）:具有催化功能(酶的作用)的RNA分子。核酶能起作用的结构,至少含有3个茎(RNA分子内配对形成的局部双链),1至3个环(RNA分子局部双链鼓出的单链)和至少有13个一致性的碱基位点。
基本要求：
掌握真核生物mRNA转录后5ˊ-端加帽；3ˊ-端加尾及mRNA链进行剪接修饰，tRNA及rRNA的转录后加工过程，了解内含子的其他剪接方式及功能，核酶的应用。
第十四章    蛋白质的生物合成
本章重点:蛋白质合成的反应体系、三种RNA在翻译中的作用、蛋白质合成过程可分为起始、延长、终止三个阶段。原核生物翻译起始与真核生物的区别。肽链合成后的加工修饰。蛋白质生物合成的干扰和抑制。
本章难点：遗传密码的特性、翻译起始复合物的形成、肽链延长阶段的三个步骤、
蛋白质的靶向输送。
一.参与蛋白质生物合成的物质
要点：参与翻译过程的物质：需要20种氨基酸作为原料、三种RNA、蛋白质因子（起始因子IF、延长因子EF及释放因子RF）、酶和ATP、GTP等， 共同协调完成蛋白质合成。
1.mRNA是翻译的直接模板
mRNA每3个碱基组成三联体密码子,决定一个氨基酸的信息。有64个密码子， 其中mRNA 5'端的AUG称为起始密码。UAG、UAA、UGA为肽链合成的终止信号， 其余61个密码子代表20种氨基酸。密码阅读方向是从5’到3’，决定翻译的方向性。
遗传密码有以下生物特性：
(1)遗传密码的连续性，即从AUG开始，各密码子连续阅读而无间断，若有碱基插入或缺失，会造成框移突变；
(2)简并性，大部分氨基酸有多个密码子，以2～4个居多，可有6个。这种由多种密码编码一种氨基酸的现象称为简并性。决定同一种氨基酸密码子的头两个碱基是相同的,第三位碱基不同,第三位碱基发生点突变时仍可翻译出正常的氨基酸；
(3)摆动性，mRNA密码子的前两位碱基和tRNA的反密码严格配对。而密码第三位碱基与反密码第一位碱基不严格遵守配对规则，称为密码配对的摆动性。
表1-1 密码子、反密码子配对的摆动现象
tRNA反密码子第一个碱基    I U C A G
mRNA密码子第三个碱基 U,C,A A,G G U U,C
(4)通用性，生物体的遗传密码相同，称密码的普遍性。但线粒体密码子有例外。如AUA与AUG均代表Met和起始密码子；UGA为Trp密码子而不是终止密码子等。
2.核蛋白体是肽链合成的场所
核蛋白体由大、小亚基构成，每个亚基含不同的蛋白质和rRNA。大亚基有转肽酶活性，有容纳tRNA的二个部位:A位，即氨基酰位,P位，即肽酰位。
3.tRNA和氨基酰-tRNA
tRNA的作用是携带并转运特异氨基酸。tRNA分子上3'端的CCA序列是结合氨基酸的部位，反密码环可特异识别mRNA的密码序列。
(1)氨基酰-tRNA合成酶。
氨基酰-tRNA合成酶可高度特异识别氨基酸及tRNA底物，保证各氨基酸与相应数种tRNA准确结合。氨基酸-tRNA合成酶催化的反应分为两步： 
氨基酸＋ATP-E───→氨基酸-AMP-E＋PPi
氨基酰-AMP-E＋tRNA ───→氨基酰-tRNA+AMP + E
此反应使氨基酸羧基活化，并使活化氨基酸转移到tRNA  3'端CCA-OH,形成氨基酸的活性形式,氨基酰-tRNA。
(2)氨基酰-tRNA的表示方法
原核细胞tRNA携带的甲硫氨酸可被甲酰化，称tRNAifmet，fMet- tRNAifmet专一识别起始密码AUG，第一个进入核蛋白体循环。
甲酰转移酶
N10-甲酰四氢叶酸＋Met－tRNAifmet─────→四氢叶酸＋fMet- tRNAifmet
基本要求: 
1. 熟悉遗传密码的生物特性。
2. 掌握氨基酰-tRNA合成酶的催化活性及特异性.
3. 掌握三种RNA在蛋白质合成中的功能。
基本概念:
1. 遗传密码:模板上的核苷酸,三个为一组(三联体)决定一个氨基酸的种类,称为三联体密码。密码也决定蛋白质的一级结构。
2．翻译：蛋白质生物合成称为翻译，是指把核苷酸序列组成的遗传信息，破读为蛋白质分子的氨基酸排列顺序。
二.蛋白质生物合成过程
要点:翻译过程可分为起始、延长、终止三个阶段，蛋白质合成在核蛋白体上进行称为核蛋白体循环（广义）。肽链的合成是从N端到C端。
1.翻译起始(原核生物)
生成由起始氨基酰-tRNA、mRNA和核蛋白体组成的70S起始复合物，原核生物的起始因子(IF)有三种。其过程在原核生物和真核大同小异。
(1)核蛋白体大、小亚基分离。  
(2)mRNA结合小亚基  mRNA起始密码上游为S-D序列，可与小亚基16S rRNA 3'端互补。紧接S-D序列的短核苷酸序列可被小亚基蛋白识别结合，两方面作用促使mRNA在小亚基上定位。
（3）fmet-tRNAifmet结合于mRNA-小亚基复合体的AUG上，形成30S起始复合体。
(4)大亚基加入30S起始复合体，形成70S起始复合体。
（二）真核生物翻译起始的特点*
真核生物核蛋白体为80S（60S + 40S）。10种起始因子（eIF），见下表。
表各种起始因子在形成起始复合物中的作用
生成起始复合物步骤      IF   eIF
亚基分离起始tRNA就位mRNA就位大亚基结合 IF-3、IF-1IF-2、IF-1核酸-核酸、核酸-蛋白质之间的辨认结合各种IF脱落，GTP水解 eIF-3、eIF-3A、eIF-4CeIF-2、eIF2B、eIF- 3、eIF-4CeIF-4、eIF-4A、eIF-4B、eIF-4E 、eIF-4F
1.真核起始甲硫氨酸不需甲酰化。
2.真核mRNA没有S-D序列，但5'端帽子结构与其在核蛋白体就位相关。帽结合蛋白（CBP）可与mRNA帽子结合，促进mRNA与小亚基结合。 
2.肽链的延长 
延长阶段为不断循环进行的过程，也称核蛋白体循环。分为进位、成肽和转位三个步骤。真核及原核生物的延长，主要是延长因子体系的不同，见表1-3。
表真核和原核生物延长因子及其功能
原核生物 功能 真核生物
EFTuEFTsEFG 协助氨基酰-tRNA进入A位，结合GTP从EFTu中置换GDP转位酶，促助肽酰-tRNA由A位进至P位，协助tRNA的释放 EF1αEF1β、EF1γEF2
(1)进位
根据A位上密码引导，相应的氨基酰-tRNA进入A位，称为进位（注册）。EF-T由EF-Tu和EF-Ts两个亚基组成， EF-Tu-GTP与氨基酰-tRNA形成 氨基酰-tRNA-Tu-GTP三元复合物并进入A位，消耗GTP完成进位，释出EF-Tu-GDP，EF-Ts促进EF-Tu 释出GDP，并重新形成EF-T，再次被利用。 
（2）成肽
转肽酶催化催化P位上甲酰甲硫氨酰基或肽酰基转移给A位上进入的氨基酰-tRNA，形成肽键连接，生成的二肽酰-tRNA占据A位，P位连有空载 tRNA，将迅速从核蛋白体脱落。
（3）转位
EFG有转位酶活性，催化A位二肽酰tRNA进入P位，同时核蛋白体沿mRNA移动一个密码子， A位再次空缺，开第3个氨基酰-tRNA进位。重复上述循环，肽链在N端加入一个氨基酸。使P位依次出现3肽、4肽等。
（一）肽链合成终止（原核）
终止需要释放因子RF、RR。真核生物仅需一种释放因子，有GTP酶活性。
1、任何氨基酰-tRNA不辨认终止密码，由 RF-1辨认终止密码UAA、UAG；RF-2辨认UAA、UGA。
2、RF-3可使转肽酶的构象改变，发挥酯酶活性水解多肽、脱离tRNA。
3、在RR作用下，tRNA、mRNA、RF与核蛋白体分离。大、小亚基分开，重新参与蛋白质合成过程。 
（二）多聚核蛋白体循环：在翻译时多个核蛋白体结合于同一条mRNA上，称为在mRNA上的密度与模板的长度有关。可使蛋白质高速、高效同时合成多条肽链。
基本要求:
1.掌握原核生物翻译起始的过程。
2．了解真核生物翻译起始的特点
3．熟悉原核生物肽链延长的三个步骤及延长因子的作用。
基本概念:
1.核蛋白体循环（广义）：蛋白质合成的中心环节。是活化的氨基酸在核蛋白体上缩合成肽的过程。包括起始、延长、终止三个阶段。
2.S-D序列（核蛋白体结合序列）： mRNA起始密码AUG上游为富含嘌呤…AGGA…序列称S-D序列，可与小亚基16S rRNA 3'端互补结合。因此AGGA序列也被称为核蛋白体结合序列。
3．核蛋白体循环（狭义）指翻译过程的肽链延长阶段。循环包括进位、成肽和转位三个步骤。每循环一次，肽链延长一个氨基酸，形成一个肽键。如此周而复始，直至肽链合成终止。
三.翻译后加工*
要点:新合成的多肽链，经加工修饰，转变成有生物活性的蛋白质。
1.高级结构修饰
由多条肽链构成的蛋白质，各亚基合成后，需聚合成四级结构。细胞内多种结合蛋白如脂蛋白、色蛋白、核蛋白、糖蛋白等，合成后需和相应辅基结合。
2.一级结构的修饰
（1）去除起始甲硫氨酸
多肽链延长到一定程度，脱甲酰基酶或氨基肽酶切去起始N-甲酰基或N端甲硫氨酸。
（2）个别氨基酸的修饰
如肽链内或肽链间两个半胱氨酸形成二硫键。脯氨酸、赖氨酸羟基化生成羟脯氨酸和羟赖氨酸。某些蛋白质的丝、苏、酪氨酸可被磷酸化等。
（3）水解修饰
胰岛素、甲状旁腺素、生长素等激素初合成时是无活性的前体，经水解剪去部分肽段而成熟，如鸦片促黑皮素原经剪切可生成几种肽类激素。
3.蛋白质合成后的靶向运输
蛋白质合成后运送到相应功能部位，称为蛋白质的靶向运输。合成的蛋白按功能和去向分成两类，一类为分泌蛋白，由结合于粗面内质网的核蛋白体合成。另一类分布于胞液、线粒体及核内蛋白，由游离核蛋白体合成。
信号肽假说：信号肽位于新合成的分泌蛋白N端。对分泌蛋白的靶向运输起决定作用。①细胞内的信号肽识别颗粒（SRP）识别信号肽，使肽链合成暂时停止，SRP引导核蛋白体结合粗面内质网膜；②SRP识别、结合内质网膜上的对接蛋白,水解GTP使SRP分离，多肽链继续延长；③信号肽引导延长多肽进入内质网腔后，经信号肽酶切除。分泌蛋白在高尔基体包装成分泌颗粒出胞。
基本要求:
1．掌握翻译后加工的形式及意义。
2．熟悉蛋白质靶向输送的过程及意义。
基本概念:
1．信号肽:未成熟的分泌性蛋白质中可被细胞转运系统识别的特征性氨基酸序列，有碱性N-末端，疏水核心区，及加工区三个区段。
2．翻译后加工:将新合成的肽链经多种修饰加工处理，使之成为有生理活性的成熟蛋白质，称为翻译后加工。主要包括高级结构的修饰：亚基聚合、辅基连接。一级结构的修饰：去除N-甲酰基或N—蛋氨酸，个别氨基酸的修饰，水解修饰和靶向输送三方面。
四、蛋白质生物合成的干扰和抑制
要点:某些药物、毒素和生物活性物质等可干扰和抑制蛋白质生物合成过程。 
1.抗生素类
通过直接阻断蛋白质生物合成而起抑菌作用。
抗生素抑制蛋白质生物合成的原理
四环素族（金霉素 新霉素、土霉素）氯霉素、链霉素、卡那霉素、嘌呤霉素放线菌酮 原核核蛋白体小亚基原核核蛋白体大亚基原核核蛋白体小亚基原核核蛋白体大亚基真核核蛋白体大亚基 抑制氨酰-tRNA与小亚基结合抑制转肽酶、阻断延长改变构象引起读码错误、抑制起始抑制转肽酶、妨碍移位抑制转肽酶、阻断延长
2.干扰蛋白质合成的生物活性物质
（一）毒素
多种毒素在肽链延长阶段可阻断蛋白质合成，如白喉毒素,通过抑制翻译延长的移位，而抑制细菌蛋白质合成。
（二）干扰素的作用
干扰素可抑制病毒繁殖。机理有两方面，一是在某些病毒双链RNA存在时，诱导特异蛋白激酶活化，使起始因子eIF2磷酸化失活，抑制病毒蛋白质合成；二是干扰素与双链RNA共同活化特殊的2’-5’A合成酶，生成 2’-5’A，再活化核酸内切酶RNase L，使病毒RNA降解。 
基本要求:
1. 了解抗生素、毒素和干扰素阻断蛋白质生物合成的作用的机理。

第十五章  物质代谢调节
1、掌握关键酶、限速酶的概念、分布及体内调节的三种层次。
2、掌握两种酶结构调节的特点、相互关系及生理意义。
3、掌握酶含量调节的两种方式、特点及意义。
§1.体内调节的分级
    体内调节可发生在不同的层次上，一般分为三种水平：
    1．细胞水平的调节---通过对细胞内酶的调节来实现。
    2．激素水平的调节---协调不同细胞、组织与器官之间的代谢。
    3．整体水平的调节---在神经系统参与下由酶和激素共同构成的调节网络。
一、体内调节的概况
    生物体内的各种代谢主要通过酶的催化来实现，酶活性的调节包括两个方面：
    1、通过酶结构的调节改变酶活性。
    2、对酶分子含量增加减少的调节改变酶的活性。
激素水平的调节最终仍需通过酶活性的调节来实现；整体水平的调节更复杂，各种调节信号的实现最终还要以细胞为基础。

二、细胞水平调节的特点
     ㈠细胞水平的调节即是酶的调节，它是一切代谢调节的基础。酶的调节包括两个方面：
1、酶结构的调节：它通过酶结构的改变，使其活性发生变化，调节特点是产生效应快，但不持久。
    2、酶量的调节：通过改变酶的生成与降解速度来改变酶活性，特点是速度慢，但调节的时间较长久。
    ㈡反馈调节
    代谢终末段的某一产物，可返回影响代谢初的某步反应，并对代谢全程起限速作用，这种调节方式叫反馈调节，因此种调节使反应加速的叫正反馈；如使反应减速的为负反馈。
    ㈢限速酶及其酶的分布
    各种代谢途径需多种酶的参与，有些称作关键酶，它们包括催化不可逆反应的酶；催化代谢途径分叉点的酶；及参与代谢途径中限速反应的酶，这些限速酶催化的反应常是代谢调节的枢纽步骤。
    酶的分布：各种多酶体系在细胞内的分布是区域化的，同一多酶体系的酶均集中在一定的亚细胞结构中。
区域化的意义：⑴可避免代谢途径之间相互干扰。⑵有利于不同调节因素对不同代谢途径的特异调节。⑶区域分布使代谢物浓度对代谢速度产生重要影响。

三、酶结构的调节
    （一）别构调节（allosteric regulation）
    某些小分子可与酶蛋白特殊部位结合，引起酶分子构象变化，由此改变酶活性。别构调节不引起酶的构型变化，不涉及共价键变化。受别位调节的酶又称别位酶（别构酶--allosteric enzyme）。
    能使酶发生构象变化的小分子物质称为效应物或变构剂。一般多是代谢物或作用物。
    1、别构酶的结构：由多亚基组成，分为催化亚基和调节亚基。
    例：蛋白激酶A由2个催化亚基C，2个调节亚基R构成，催化亚基C与调节亚基R结合时抑制酶活性，当变构剂cAMP与调节亚基R结合时,使催化亚基C与调节亚基R分离。如图所示
    2、别构酶的作用机制：效应物与酶蛋白特定部位以非共价键结合后，出现次级键的改变，酶蛋白的立体结构发生变化或引起亚基之间缔合状态的变化。
    例如：肽链的扭转、亚基的聚积和解离、无共价键的生成和破坏。
    3、别构酶的变构方式：⑴催化亚基与调节亚基分离使酶具有活性。⑵两种亚基不分离亦可呈现活性。⑶催化与调节部位均处在同一亚基上，经空间构象改变调节其活性。
    例：依赖cGMP的蛋白激酶，其催化部位与调节部位处于同一亚基。
    4、别构酶的反应动力学特点：反应曲线呈S型。
    5、变构调节的生理意义：⑴调节代谢的速度和强度。⑵调节代谢的方向，由分解改为合成，防止产物过剩，使多余能源合成储存。⑶调节能量代谢的平衡。
    例1：糖氧化过程：当ATP多时可作为变构剂-----
         抑制糖氧化和酵解的酶，使ATP减少。
         激活糖异生，使分解代谢转为合成。
    例2：柠檬酸的调节作用
         柠檬酸↑，抑制磷酸果糖激酶。
柠檬酸是乙酰CoA羧化酶的激活剂，将糖代谢转为脂肪酸的合成。
 （二）酶的化学修饰（chemical modification）
    1、化学修饰的概念
    酶蛋白肽链上的某些基团，在另一种酶的催化下发生可逆的共价修饰（covalent modification），从而引起酶活性改变，这种调节称为酶的化学修饰。
    2、化学修饰的形式：乙酰化、甲基化、腺苷化及磷酸化等，磷酸化是最常见的重要修饰方式。
    催化磷酸化的蛋白激酶：通常由一种蛋白激酶催化作用物上的磷酸化过程，此酶又叫丝/苏蛋白激酶，另一种叫酪氨酸激酶。
    磷酸化位点：酶蛋白中氨基酸残基上的羟基，如：丝氨酸、苏氨酸、酪氨酸。
    磷酸化修饰的机理
    酶蛋白的磷酸化是在蛋白激酶（protein kinase）的催化下,由ATP提供磷酸基及能量完成的，而脱磷酸则是磷蛋白磷酸酶（protein phosphatase）催化的水解反应。
    例1：促进糖原分解的磷酸化酶
此酶存在两种形式：无活性的b型,有活性的a型。如图所示
    磷酸化并不意味均使酶有活性，有些酶被磷酸化后则呈现出非活性的形式。
    例2：糖原合成酶
    磷酸化的糖原合成酶D（无活性），脱磷酸化的糖原合成酶I（有活性）
    3、酶促化学修饰的特点
    ⑴修饰过程需要其它酶的催化，酶从活性到非活性的互变需不同的酶分别催化。
    ⑵化学修饰引起酶分子共价键的改变，因一个酶可催化多个酶蛋白修饰，即出现级联放大作用。
    ⑶修饰过程需耗能。
    4、化学修饰调节的生理意义
    ⑴以调节代谢的强度为主，也调节速度。
    ⑵调节过程耗能少
    ⑶代谢的方向。此类调节速度快，节能，是体内调节经济有效的方式。
    5、化学修饰与别构调节的异同点
    共同点：均通过影响酶的结构，转而影响酶的活性。
不同点：
 代谢途径 酶催化 共价键改变  能量
别构调节 调节关键酶改变代谢方向  不需要 无 不一定需要
化学修饰 以放大效应调节代谢 需要 有 需要
 6、别构与化学修饰协作效应
例1：肌肉中磷酸化酶b经AMP别构激活后易接受激酶催化，生成磷酸化酶a↑。
    例2：不易受磷酸酶作用脱去p，使磷酸化酶a稳定性↑。
四、酶量的调节
    人体通过改变酶的合成及降解速度，来调节细胞内酶的含量，进而影响代谢速度。
    （一）酶蛋白合成的诱导和阻遏
    某些小分子物质，如代谢物、激素、药物等， 分别对酶产生诱导或阻遏作用，使酶含量发生改变，以达到对酶活性的调节作用。
    诱导（induction）：使酶的生成增多，增快。
    阻遏（repression）：使酶的生成减少，减慢。
    诱导、阻遏调节特点：反应速度慢，但时间长久。
    （二）酶分子降解的调节
    机制不清楚。酶的降解主要通过蛋白水解酶。