期末复习总结生物化学下.docx

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期末复习总结生物化学下

生物化学（下）

第八章糖代谢与氧化磷酸化

1、糖酵解过程：

（见图）

三个不可逆反应：

（1）葡萄糖→葡萄糖-6-磷酸：

己糖激酶受到葡萄糖-6磷酸的抑制（产物抑制）。

（3）果糖-6-磷酸→果糖-1，6-二磷酸：

磷酸果糖激酶（别构调节酶），ATP是磷酸果糖激酶的底物，又是该酶的别构抑制剂，ATP可以使酶对它的底物果糖-6-磷酸的亲和性降低。

（10）磷酸烯醇式丙酮酸→丙酮酸：

丙酮酸激酶的调控（果糖-1，6-二磷酸别构激活和ATP的别构抑制），

●前馈激活：

果糖-1，6-二磷酸既是丙酮酸激酶的别构激活剂，又是磷酸果糖激酶-1催化反应的产物。

所以，磷酸果糖激酶-1的激活自然会引起丙酮酸激酶的激活，这种类型的调控方式称为前馈激活。

2、底物水平磷酸化作用：

通过从一个高能化合物（例如1，3-二磷酸甘油酸）将磷酰基转移给ADP形成ATP的过程称为底物水平磷酸化作用。

●1，3-二磷酸甘油酸→3-磷酸甘油酸（第七步）生成ATP。

3、糖酵解的生物意义：

●糖酵解是普遍存在的糖代谢途径，对于某些细胞（角膜、红细胞），是唯一生成ATP的途径。

●另方面，糖酵解的中间产物，又为生物体合成其它类型的生物分子，如氨基酸、核苷酸和脂肪酸等，提供碳源或碳链骨架。

3、柠檬酸循环的过程及酶：

（见图）

4、柠檬酸循环是双重代谢途径：

●循环中产生的还原型辅酶NADH和FADH2进一步氧化分解生成ATP。

（分解代谢）

●循环过程中的中间产物在许多生物合成中充当前提原料。

（合成代谢）

5、柠檬酸循环的生物学意义：

●为机体提供大量的能量；

●是有氧代谢的枢纽；

●中间代谢物是许多生物合成途径的起点。

因此，柠檬酸循环既是分解代谢途径，也是合成代谢途径，可以说是分解、合成两用途径。

6、柠檬酸循环的调控：

●调控是通过循环中的别构效应以及共价修饰实现的。

●丙酮酸脱氢酶复合物的调节：

乙酰CoA和NADH抑制，NAD+和CoASH则是激活剂。

●存在三个不可逆反应，是潜在的调节部位（分别是由柠檬酸合成酶、异柠檬酸脱氢酶和a-酮戊二酸脱氢酶催化的反应）。

Ø异柠檬酸脱氢酶：

哺乳动物中，该酶受到Ca2+和ADP的别构激活，而受到NADH的抑制。

原核生物中，共价修饰调节。

Ø酮戊二酸脱氢酶：

Ca2+与复合物中的E1结合，降低了E对a-酮戊二酸的Km值，导致琥珀酰CoA合成速度的增加。

（竞争性抑制）

Ø柠檬酸合成酶的调节机制没有确定。

7、葡萄糖分解代谢过程中能量的产生：

●糖酵解：

1分子葡萄糖2分子丙酮酸，共消耗了2个ATP，产生了4个ATP，实际上净生成了2个ATP，同时产生2个NADH。

●丙酮酸氧化脱羧：

丙酮酸乙酰CoA，生成1个NADH。

●三羧酸循环：

乙酰CoACO2和H2O，产生一个GTP（即ATP）、3个NADH和1个FADH2。

按照一个NADH能够产生2.5个ATP，1个FADH2能够产生1.5个ATP计算，1分子葡萄糖在分解代谢过程中共产生32个ATP：

4ATP+（102.5）ATP+（21.5）ATP=32ATP

8、磷酸戊糖途径：

这一途径的主要用途是提供重要代谢物核糖-5-磷酸和NADPH（还原力）。

9、糖异生：

糖异生是指从非糖物质合成葡萄糖的过程。

非糖物质包括丙酮酸、乳酸、生糖氨基酸、甘油等均可以在哺乳动物的肝脏中转变为葡萄糖。

这一过程基本上是糖酵解途径的逆过程，但具体过程并不是完全相同，因为在酵解过程中有三步是不可逆的反应，而在糖异生中要通过其它的旁路途径来绕过这三步不可逆反应，完成糖的异生过程。

Ø1是第一步，葡萄糖→葡萄糖-6-磷酸

Ø2是第三步，果糖-6-磷酸→果糖-1，6-二磷酸

Ø3是第十步，磷酸烯醇式丙酮酸→丙酮酸

糖异生和糖酵解之间的协调控制：

●两条途径相互协调、互为相反地进行调节。

通常表现为同一调节因子（如别构效应剂）对两条途径相应的酶作用相反。

①Glc-6-P抑制己糖激酶，激活葡萄糖6-磷酸酶，从而抑制酵解，促进糖异生。

②乙酰CoA抑制丙酮酸脱氢酶复合体，激活丙酮酸羧化酶，从而抑制酵解，促进糖异生。

③AMP抑制FBPase-1，激活PFK-1，从而抑制糖异生，促进酵解。

④柠檬酸抑制PFK-1，激活FBPase-1，从而抑制酵解，促进糖异生。

⑤果糖-2,6-双磷酸抑制FBPase-1，激活PFK-1，从而抑制糖异生，促进酵解。

●糖异生和糖酵解相互协调、互为相反地进行调节。

表现为同一调节因子对两条途径相应的酶作用相反。

10、电子传递链：

需氧细胞内糖、脂、氨基酸等通过各自的分解途径，所形成的还原型辅酶通过电子传递途径被重新氧化。

还原型辅酶上的氢原子以质子形式脱下，其电子沿着一系列的电子载体转移，最后转移到分子氧。

电子传递过程包括电子从还原型辅酶通过一系列按照电子亲和力递增顺序排列的电子载体所构成的电子传递链传递到氧的过程。

●电子传递链的组成：

ØNADH-Q还原酶（复合体Ⅰ），也称NADH脱氢酶。

组成：

哺乳动物的复合物Ⅰ由42条多肽链组成，呈L型，含有一个FMN（辅基）和至少6个铁硫蛋白（辅基），以二聚体形式存在。

作用:

是催化NADH的2个电子传递至辅酶Q，同时将4个质子由线粒体基质转移至膜间隙。

Ø辅酶-Q：

它在线粒体呼吸链中作为电子和质子的传递体。

是电子传递链中唯一的非蛋白电子载体。

Ø琥珀酸-CoQ还原酶（复合体Ⅱ）：

其辅基为FAD和2个铁硫蛋白（Fe-S）。

作用：

是催化电子从琥珀酸转至辅酶Q，但不转移质子。

ØCoQ细胞色素C还原酶（复合体Ⅲ）：

辅基是铁硫蛋白（2Fe-2S）

作用：

是催化电子从辅酶Q传给细胞色素C，每转移一对电子，同时将4个质子由线粒体基质泵至膜间隙。

Ø细胞色素c

Ø细胞色素C氧化酶（复合物IV）：

它是位于线粒体呼吸链末端的蛋白复合物

铜离子在电子传递时起到很大的辅助作用。

11、氧化磷酸化：

●氧化磷酸化的概念：

还原型辅酶被氧化和形成ATP的过程，称为氧化磷酸化。

●线粒体中，氧化磷酸化是由2个紧密耦联的过程构成的，该过程主要有2个特征：

（1）线粒体的NADH和FADH2通过电子传递链氧化。

当电子通过复合物传递时，由NADH和FADH2产生的能量用来将质子由线粒体基质跨过内膜转移到膜间隙，产生一个质子浓度梯度，使得基质比膜间隙带有更多负电荷。

（2）质子浓度梯度可作为自由能库。

当质子通过另一嵌膜复合物ATP合成酶，经内膜上的通道返回到基质时，自由能库中能量释放出来。

即当质子顺着浓度梯度流动时，ATP合成酶催化ADP的磷酸化，产生ATP。

12、电子传递与ATP的合成

●NADH或琥珀酸所携带的高能电子通过线粒体呼吸链传递到O2的过程中，释放出大量的能量。

这种高能电子传递过程的释能反应与ADP和磷酸合成ATP的需能反应相耦联，是ATP形成的基本机制。

13、p/o值：

是指用某一代谢物作呼吸底物，消耗1mol氧原子所消耗无机磷酸的摩尔数。

●P/O的数值相当于一对电子经呼吸链传递至分子氧所产生的ATP分子数。

14、化学渗透假说：

存在于线粒体内上的呼吸链起质子泵作用，质子被泵出线粒体内膜的外侧，造成了膜内外两侧的质子电化学梯度（即质子浓度梯度和电位梯度），这种跨膜梯度具有势能被膜上ATP合成酶所利用，使ADP与Pi合成ATP。

●化学渗透假说的要点：

●线粒体内膜的电子传递链是一个质子泵；

●在电子传递链中，电子由高能状态传递到低能状态时释放出来的能量，用于驱动膜内侧的H+迁移到膜外侧（膜对H+是不通透的）。

这样，在膜的内侧与外侧就产生了跨膜质子梯度（pH）和电位梯度（）；

●在膜内外势能差（pH和）的驱动下，膜外高能质子沿着一个特殊通道（ATP酶的组成部分），跨膜回到膜内侧。

质子跨膜过程中释放的能量，直接驱动ADP和磷酸合成ATP。

15、氧化磷酸化与底物水平磷酸化比较：

●氧化磷酸化：

与生物氧化作用相伴而生，将生物氧化过程中释放的自由能用于使ATP和无机磷酸生成高能ATP的作用，是需氧细胞生命活动的主要能量来源。

●底物水平磷酸化：

物质代谢过程中，直接由一个代谢中间产物上的磷酸集团转移到ADP分子上，形成ATP的作用。

第九章脂类代谢

1、脂肪酸β-氧化的概念：

●长链脂酰CoA的β氧化是在线粒体脂肪酸氧化酶系作用下进行的。

●每进行一次-氧化，需要经过脱氢、水化、再脱氢和硫解四步反应，同时释放出1分子乙酰CoA。

2、脂肪酸β-氧化的能量计算：

脂肪酸β氧化最终的产物为乙酰CoA、NADH和FADH2。

假如碳原子数为Cn的脂肪酸进行β氧化，则需要作（n/2－1）次循环才能完全分解为n/2个乙酰CoA，产生（n/2－1）NADH和（n/2－1）个FADH2；生成的乙酰CoA通过TCA循环彻底氧化成二氧化碳和水并释放能量，而NADH和FADH2则通过呼吸链传递电子生成ATP。

●

●以软脂酸（16C）为例计算其完全氧化所生成的ATP分子数：

3、酮体：

●酮体的概念：

在肝脏中，脂肪酸经-氧化生成的乙酰CoA，转变为乙酰乙酸、羟丁酸和少量丙酮，这三种物质统称为酮体。

这种现象在饥饿或糖尿病状态下尤为明显。

酮体是肝脏向肝外组织输出能量的一种方式。

●酮体生成的生理意义

①是生理情况下，肝脏输出能源的一种形式。

②是长期饥饿情况下、脑、肌肉组织主要的供能物质。

③是应激情况下，防止肌肉蛋白过多消耗的一种形式。

4、脂肪酸的合成：

（二碳单位在胞液中的合成：

乙酰CoA羧化生成丙二酸单酰CoA）

Ø脂肪酸合成部位在胞液中。

Ø脂肪酸合成在肝脏、脂肪组织特别活跃。

Ø脂肪酸合成的碳源是乙酰-CoA，提供最初的两个C原子。

●脂肪酸合成步骤：

①乙酰-CoA从线粒体运输到胞浆。

②丙二酸单酰CoA（malonyl-CoA）的生成。

③脂肪酸碳链的延伸。

第十章蛋白质降解和氨基酸代谢

1、联合脱氨基作用：

以谷氨酸脱氢酶为中心的联合脱氨基作用：

A、氨基酸的a-氨基借助转氨作用，转移到a-酮戊二酸的分子上，生成酮酸和谷氨酸；B、谷氨酸脱氨基。

2、尿素循环：

排尿素动物在肝脏中合成尿素的过程称尿素循环。

●尿素循环部分发生在线粒体，部分发生在细胞液。

（注意联合脱氨基作用）

联合脱氨基作用

（1）两个氨基分别来自游离氨和Asp，一个CO2来自TCA循环；

（2）2个氨基酸通过尿素循环形成1分子尿素，可以净生成1个ATP。

⏹延胡索酸使尿素循环与TCA联系在一起。

3、丙氨酸-葡萄糖循环：

①肌肉中氨以无毒的丙氨酸形式运输到肝。

②肝为肌肉提供葡萄糖。

⏹在肌肉中，糖酵解提供丙酮酸，在肝中，丙酮酸又可生成Glc（葡萄糖）。

肌肉运动产生大量的氨和丙酮酸，两者都要运回肝脏进一步转化，而以Ala（丙氨酸）的形式运送，一举两得。

第十一章细胞代谢与调控

1、DNA的半保留复制：

以亲代DNA双链为模板，按照碱基互补配对原则，合成出两个与原DNA分子碱基顺序完全一样的DNA分子，这样新形成的子代DNA中，一条链来自亲代DNA，而另一条链则是新合成的，这种复制方式叫半保留复制。

2、DNA的半不连续复制：

复制时一条链是连续的，另一条链是不连续的，所以叫做半不连续复制。

●随着复制叉的延伸，DNA的两条母链分别合成与其互补的子链，目前分离到的催化DNA形成的聚合酶的合成方向都是5’→3’，复制过程中的不连续片断叫做冈崎片断。

3、DNA聚合酶：

●DNA聚合酶I：

（1）53聚合酶功能（但持续合成DNA的能力差）；

（2）35’外切酶活性（在正常聚合条件下，此活性不能作用于生长链，只作用于生长中不配对的单链，校对功能），功能：

修复

（3）还具有53’外切酶活性（双链有效）。

功能：

切除引物，修复

●DNA聚合酶Ⅱ：

功能：

修复、校正错配碱基

●DNA聚合酶Ⅲ：

复制时最主要的合成酶

4、复制过程：

●起始

●延伸

●终止

●复制起始：

1、拓扑异构酶解开超螺旋。

2、DnaA蛋白识别并在ATP存在下结合于四个9bp的重复序列。

3、在类组蛋白（HU、ATP）参与下,DanA蛋白变性13个bp的重复序列,形成开链复合物。

4、DnaB借助于水解ATP产生的能量在DnaC的帮助下沿5’→3’方向移动，解开DNA双链，形成前引发复合物。

5、单链结合蛋白结合于单链。

6、引物合成酶（DnaG蛋白）开始合成RNA引物。

●链的延长（冈崎片段的合成）

●复制的终止

小结

⑴DNA解螺旋酶解开双链DNA。

⑵SSB（单链结合蛋白）结合于DNA单链。

⑶拓扑异构酶引入负超螺旋，消除复制叉前进时带来的扭曲张力。

⑷DNA引物酶合成RNA引物。

⑸DNA聚合酶Ⅲ在两条新生链上合成DNA。

⑹DNA聚合酶Ⅰ切除RNA引物，并补上DNA。

⑺DNA连接酶连接一个冈崎片段。

7、如何保证DNA复制的准确性（DNA复制的忠实性）：

●DNA聚合酶的高度专一性（严格遵循碱基配对原则）；

●DNA聚合酶的校对功能（错配碱基被3’-5’外切酶切除）；

●起始时以RNA作为引物。

●为什么是RNA引物：

引物错配率很高，RNA引物不会整和到新的DNA链中，“非DNA”存在突显，细胞中的其它酶可以直接除去这个RNA，并用正确的DNA取代。

第十二章蛋白质的生物合成

1、遗传密码：

mRNA中的核苷酸序列与蛋白质中氨基酸序列之间的对应关系称为遗传密码。

三个碱基编码一个氨基酸称为三联体密码或密码子。

●遗传密码的特点：

*64个密码子中有61个编码氨基酸，3个不编码任何氨基酸而起肽链合成的终止作用，称为终止密码子，它们是UAG、UAA、UGA，密码子AUG（编码Met）又称起始密码子。

*密码子：

mRNA上由三个相邻的核苷酸组成一个密码子，代表肽链合成中的某种氨基酸或合成的起始与终止信号。

（1）方向性

从mRNA的5’到3’；

（2）连读性

编码一个肽链的所有密码子是一个接着一个地线形排列，密码子之间既不重叠也不间隔，从起始密码子到终止密码子（不包括终止子）构成一个完整的读码框架，又称开放阅读框架（ORF）。

如果在阅读框中插入或删除一个碱基就会使其后的读码发生移位性错误（称为移码）。

（3）简并性

几种密码子编码一种氨基酸的现象称为密码子的简并性。

如GGN（GGA、GGU、GGG、GGC）都编码Gly，那么这4种密码子就称为Gly的简并密码。

只有Met和Trp没有简并密码。

一般情况下密码子的简并性只涉及第三位碱基。

（4）摇摆性（变偶性）

密码子中第三位碱基与反密码子第一位碱基的配对有时不遵循A-U、G-C的原则，Crick把这种情况称为摇摆性，有人也称摆动配对或不稳定配对。

密码子的第三位和反密码子的第一位是摇摆位点。

反密码子第一位的G可以与密码子第三位的C、U配对，U可以与A、G配对，I可以和密码子的U、C、A配对，这使得该类反密码子的阅读能力更强。

（5）通用性（半通用性）

●密码子在不同物种间几乎是完全通用的。

●目前只发现线粒体和叶绿体内有例外情况，这也是如火如荼的转基因的前提。

但要注意的是不同生物往往偏爱某一种密码子。

●说明生物有共同的起源。

（6）密码的防错系统

●密码子中碱基顺序与其相应氨基酸物理化学性质之间存在巧妙的关系。

●这种分布使得密码子中一个碱基被置换，其结果或是仍然编码相同的氨基酸；或是以物理化学性质最接近的氨基酸取代。

（7）氨酰-tRNA合成酶监控tRNA负载的忠实性（保证准确性）

●氨基酰-tRNA合成酶具有高度的专一性。

每一种氨基酰-tRNA合成酶只能识别一种相应的tRNA。

●tRNA分子能接受相应的氨基酸,决定于它特有的碱基顺序,而这种碱基顺序能够被氨酰-tRNA合成酶所识别。

●另一种识别错误的机制出现在氨基酸识别的水平。

出现错误，及时水解。

2、转录：

以一段DNA的遗传信息为模板，在RNA聚合酶作用下，合成出对应的RNA的过程，或在DNA指导下合成RNA。

基因：

基因是遗传物质的最小功能单位，一段编码具有功能的生物产物的DNA片段，或者有功能的DNA分子片段。

逆转录：

以RNA为模板合成DNA，这与通常转录过程中遗传信息从DNA到RNA的方向相反，故称为逆转录作用。

3、转录的终止方式：

提供转录终止信号的DNA序列称为终止子，有两类：

依赖rho因子的终止子和不依赖rho因子的终止子。

●依赖r-因子的终止子：

它结合于新生RNA上，借助于水解NTP产生能量推动RNA聚合酶向前移动，当酶遭遇终止子时暂停前进，r-因子追上酶，与酶相互作用释放RNA。

●不依赖r-因子的终止子：

转录中终止信号位于已转录的序列中，原核生物的中止子在终止点之前均有一个回文结构，其产生的RNA可形成有茎环构成的发夹结构，使聚合酶减慢移动或暂停RNA的合成。

4、转录过程

（1）起始：

σ识别正确的启动位点，启动子的结构至少由三部分组成：

-35序列提供了RNA聚合酶全酶识别的信号；-10序列是酶的紧密结合位点（富含AT碱基，利于双链打开）；第三部分是RNA合成的起始点。

加入的第一个核苷三磷酸常是GTP或ATP。

所形成的启动子、全酶和核苷三磷酸复合物称为三元起始复合物，第一个核苷三磷酸一旦掺入到转录起始点，σ亚基就会被释放脱离核心酶。

（2）延长：

靠核心酶的催化，核苷酸间通过3´,5´-磷酸二酯键RNA不断生长。

（3）终止

5、翻译过程

●起始

1、30S小亚基结合mRNA

（1）IF3首先结合在30S亚基上，防止它过早地与50S亚基结合

（2）mRNA结合到30S亚基上。

mRNA通过其SD序列与16SrRNA的配对结合而使它处于核糖体上的恰当的位置，并使起始密码子AUG处于P位点，确立正确的阅读框架。

Ø在起始密码子AUG上游9-13个核苷酸处，有一段可与核糖体16SrRNA配对结合的、富含嘌呤的3-9个核苷酸的共同序列，一般为AGGA，此序列称SD序列，帮助从起始AUG处开始翻译。

2、，fMet-tRNAfmet结合：

IF2是一个GTP结合蛋白（特异识别起始tRNA），它先与30S亚基结合并促使起始氨酰tRNA（N—甲酰甲硫氨酰tRNA，fMet-tRNAfmet）的密码子与mRNA上的AUG结合（P位点）；

3、大亚基结合：

50S大亚基结合到30S小亚基上，形成起始复合物。

GTP水解成GDP释放的能量引起30S亚基构象变化，50S亚基结合到30S亚基上，同时IF2和IF3释放。

●延伸

1、进位

（1）在进入A位点之前，新氨酰tRNA首先必须与延伸因子EF—TU—GTP结合。

（2）延伸因子EF—Tu是一个GTP结合蛋白，参与氨酰tRNA的就位。

（3）氨酰tRNA入位后，EF—TU—GTP水解，EF—TU—GDP从核糖体上释放下来，在第二个延伸因子EF—Ts帮助下EF—Tu—GDP释放掉GDP并重新结合一分子GTP再生成EF—Tu—GTP。

2、转肽：

A位点的氨基攻击P位点的羧基碳使得碳氧键断裂形成太键。

Ø驱动肽键形成的能量由P位点上的氨基酸与它的tRNA的高能肽酰酯键提供。

Ø新肽键形成后P位点卸载的tRNA就离开核糖体。

3、移位：

GTP水解成GDP时释放出的能量促使核糖体构象发生变化，驱动肽酰tRNA从Ａ位点移动到Ｐ位点。

移位后造成核糖体Ａ位点空下，等待接纳下一个氨酰tRNA。

⏹延伸过程小结：

将正确的氨酰-tRNA定位在A位；

形成肽键（转肽）；

使mRNA相对于核糖体移动一个密码子（移位）

●终止：

当终止密码子（UAA,UAG,UGA）进入Ａ位点时肽链合成就进入终止期。

1、识别终止码：

识别过程需要GTP，并改变了核糖体的构象，使肽酰转移酶的功能发生瞬时变化，转变成酯酶功能，将连接肽链与P位点tRNA的肽酰酯键水解开，肽链从核糖体上释放，mRNA与tRNA解离，核糖体解体

2、水解肽链

3、核糖体解体，释放tRNA、mRNA、RF