生物化学(二)下完全整理

第十章需要再看一遍Ch1代谢总论（viewtwice)1.新陈代谢的特征主要包括几个方面？（1）物质代谢是基础，能量代谢是一切生命活动的基本保障；（2）分解代谢是汇聚的，合成代谢是分支的；（3）分解代谢和合成代谢不是简单的逆反应，他们通常有不同的途径；（4）各代谢途径具有数量不多的通用活性载体；（5）代谢主要由6种反应组成（氧还，共价修饰，水解，异构，基团转移，增减功能基团），反应机制通常比较简单，一些代谢有共同化学反应称为代谢基序；（6）各代谢途径具有严密的调节方式，以达到平衡和经济。（7）代谢调节是动态的。2.生物体互逆的代谢途径不是简单的可逆反应。其意义是什么？增强生物体对代谢调控的应变能力，避免能量浪费。3.熟记各类活性分子（载体）。ATP是通用能量载体；NAD+,NADP+,FMN,FAD是通用电子载体；乙酰-CoA是通用酰基转移载体。4.NAD＋、NADP＋和FAD等通用电子载体以及ATP（通用能量载体）、CoA（通用酰基载体）结构上都有ADP。从进化上的角度进行解释。代谢途径的规律和保守性是生物进化理论的重要依据，体现了生物的统一性；都有ADP,是支持生命起源于RNA的一个证据，RNA作为酶和信息储存分子。Ch2生物能学介绍(viewtwice)1.生物圈中能量的来源和转化。（1）能量直接或间接的来自于太阳能；（2）自养生物通过吸收太阳能转化为化学能储存在化合物中，异养生物通过分解这些化合物而获得能量；2.什么是高能化合物？有哪几类高能化合物？掌握一些主要的高能化合物。（1）水解可释放出大于25千焦/摩尔自由能的化合物；（2）磷氧键型；氮磷键型；硫酯键型；甲硫键型（3）主要的高能化合物：磷酸肌酸（氮磷键型），磷酸肌醇式丙酮酸（磷氧键型），NTP，乙酰-CoA（硫酯键型）,腺苷基蛋氨酸（甲硫键型）。3.ATP提供能量的机理。ATP的两个磷酸肝键水解可形成更稳定的化合物并形成大量自由能；ATP具有中等的磷酰基团转移势能，ATP通过基团转移活化底物的形式提供能量而不是直接水解（但肌肉收缩等生化过程是直接ATP,GTP水解提供能量）；在ATP参与的反应中，ATP可以提供磷酰基团，焦磷酰基团，腺苷酰基团；腺苷酸化是一些生化反应增加能量偶联的机制；萤火虫发光的机制是ATP分解成AMP和PPi;4.ATP和磷酸肌酸在生物体内能量代谢中各起什么作用？ATP是能量的载体；磷酸肌酸是能量的储存者；（证据：通过磷酸肌酸迅速转化成ATP途径）Ch3糖酵解和己糖的分解（viewtwice)1.糖酵解十部反应小结准备阶段4步，消耗2分子ATP:(1)葡萄糖--己糖激酶-----葡萄糖-6-磷酸特点：第一个调控位点；不可逆的反应；消耗1分子ATP;ATP以镁离子-ATP复合物形式参与反应；己糖激酶同工酶D（葡萄糖激酶）为肝细胞特有，哺乳动物体内有4种己糖激酶；具有激酶一般特点，底物诱导狭缝关闭特点。调节：己糖激酶主要由底物浓度调节，主要受葡萄糖-6-磷酸调节；葡萄糖激酶对葡萄糖的亲和力比己糖激酶低100倍，不受葡萄糖-6-磷酸抑制，其主要作用是维持血糖水平。（2）葡萄糖-6-磷酸----磷酸己糖异构酶----果糖-6-磷酸特点：果糖-6-磷酸第1位的-OH伸出，为下一步磷酸化做准备；是一步由醛糖到酮糖的过程。（3）果糖-6-磷酸---PFK1---果糖-1,6-双磷酸特点：第二个调节位点；不可逆反应；是限速步骤；消耗一份子ATP;ATP以镁离子-ATP复合物形式参与反应；磷酸果糖激酶-1（PFK-1)是限速酶，受激素多级调节。调节：变构抑制剂：柠檬酸；ATP；变构激活剂：果糖-2,6,-双磷酸(F-2，6-BP)；ADP,AMP;F-2，6-BP是最强的激活剂，其通过增强PFK-1与F-6-P以及抑制ATP的抑制作用来激活，其水平受到PFK-2以及FPBase-2共同作用调节。（4）果糖-1,6-双磷酸---醛缩酶---甘油醛-3-磷酸（GAP)+磷酸二羟丙酮（DHAP)特点：DHAP与GAP是异构分子；该步虽为裂解反应，但是实际方向可逆；体内更倾向于逆反应。作用阶段6步，生成2分子NADH,4分子ATP。（5)磷酸二羟丙酮（DHAP)---磷酸丙糖异构酶---甘油醛-3-磷酸（GAP)特点：GAP不断被移走，反应不断向右进行；葡萄糖碳原子顺序变化：GAP中1号碳来自于原3或4号碳，2号碳来源于原2或5号碳，3号碳来自于原1或6号碳。（6）甘油醛-3-磷酸（GAP)+NAD++无机磷酸---甘油醛-3-磷酸脱氢酶---1,3双磷酸甘油酸+NADH+H+特点：氧还反应与磷酸化反应相结合，通过酶形成半缩硫醛中间物；实际上因为GAP两分子，生成两分子被还原的NADH;碘乙酸是甘油醛-3-磷酸脱氢酶抑制剂，通过碘乙酸与酶的结合确定酶活性位点在其半胱甘酸巯基上；半胱氨酸的巯基亲和攻击羰基碳，形成半羧硫醛中间物，氧化羰基硫酯键，使氧化磷酸化偶联。砷酸会形成氧化砷酸化，解偶联，使磷酸化与氧化分开组织ATP合成但是不组织糖酵解反应，砷酸酯易水解，直接获得第7步反应产物甘油酸-3-磷酸。（7）1,3-双磷酸甘油酸+ADP---磷酸甘油酸激酶---3磷酸甘油酸+ATP特点：第一个底物水平磷酸化步骤，生成两分子ATP。（8）3-磷酸甘油酸---磷酸甘油酸变位酶---2-磷酸甘油酸特点：3-磷酸甘油酸由于空间位阻的影响成为2-磷酸甘油酸，为下一步脱水做准备。（9）2-磷酸甘油酸---烯醇化酶---烯醇式丙酮酸特点：是一步脱水反应；低能键变高能键，为下一步磷酸化做准备；（10）烯醇式丙酮酸+ADP---丙酮酸激酶---丙酮酸+ATP特点：是第三个调控位点；不可逆反应；第二步底物磷酸化，产生两分子ATP;丙酮有一步从烯醇式转变为酮式的反应。调节：丙酮酸激酶主要受ATP调节；变构抑制剂：ATP;丙氨酸变构激活剂：果糖-1,6-双磷酸2.丙酮酸脱羧酶作用机制丙酮酸脱羧酶是乙醇发酵中的一种酶，其仅在酵母与微生物中存在。其脱羧机制是通过焦磷酸硫铵素中的噻唑环可以形成活性碳负离子，与丙酮酸结合使后者脱羧。3.糖酵解乳酸发酵的生理意义（1）在缺氧条件下为生命活动提供能量的途径，尤其对肌肉的收缩很重要；（2）某些组织所依赖的获能或主要获能的方式，如视网膜，癌组织，神经；成熟红细胞完全依赖于乳酸发酵供能；（3）生成的乳酸可以被利用，在肝脏经糖异生乳酸途径重新生成糖。4.举例说明同工酶在代谢调节中的意义（1）同工酶是催化同一反应的不同酶，其具有相同的氨基酸序列，位于不同细胞或不同亚细胞结构，在酶动力学，辅酶因子，调控活性方面有所差异。（2）举例：乳酸脱氢酶LDH。LDH是由两种肽链A,B按不同比例组成的异构体，五种同工酶分别存在于不同组织，如A4存在于骨骼肌细胞，B4存在于心肌细胞，A4易于与丙酮酸结合将丙酮酸还原为乳酸，B4易于将乳酸氧化为丙酮酸。（3）同工酶在不同的组织器官表现不同的调节方式，同一细胞不同位置作用不同，不同的发育阶段或生理状态不同的同工酶起作用，不同同工酶对变构调节的反应不同。5.为什么肿瘤组织糖酵解速度比正常组织快？因为肿瘤细胞乳酸发酵增强，葡萄糖消耗增加。肿瘤细胞生长速度快超过血管的生成，肿瘤组织处于低氧状态通过糖酵解途径提供能量，因而葡萄糖的消耗和酵解速度超过一般的组织。6.磷酸戊糖途径生理意义磷酸戊糖途径是从葡萄糖-6-磷酸开始在葡萄糖-6-磷酸脱氢酶的催化下形成6-磷酸葡萄糖酸，进而代谢生成磷酸戊糖作为中间代谢物。生理意义：1.产生NADPH，其作为供氢体，作为谷胱甘肽的辅酶，参与超氧阴离子反应具有杀菌作用，参加肝脏生物转化反应。2.合成核糖-5-磷酸。3.是植物光合作用从CO2合成葡萄糖的部分反应。4.非氧化阶段将5C变成6C，与糖酵解途径连接起来，使产物可根据需要调节。7.蚕豆病的病因是什么？如何体现疾病与遗传环境相互作用？蚕豆病病因是葡萄糖-6-磷酸缺乏症，是一种伴性遗传病，导致NADPH合成不足，谷胱甘肽缺乏辅酶，无法抑制体内因为线粒体呼吸，磺胺类药物引起的体内的自由的羟氧自由基的毒性作用，从而导致红细胞溶解，血红蛋白释放至血液，引起黄疸和肾功能障碍。诱因有进食黄豆，磺胺类抗生素等。但这类患者抗疟疾的抵抗力比一般人强。Ch4三羧酸循环(viewtwice)1.丙酮酸脱羧氧化生成乙酰CoA(1)反应部位：真核细胞位于线粒体基质中(2)丙酮酸脱羧酶复合体：3个酶，5个辅酶3个酶：丙酮酸脱羧酶（TPP)，二氢硫辛酸乙酰转移酶(硫辛酸），二氢硫辛酸脱羧酶(FAD)5个辅酶：TPP(acyl),FAD(electron),CoA(acyl),NAD+(electron),硫辛酸（both)(3)五步反应：【1】丙酮酸先与E1的TPP连接，释放一分子的CO2。【2】与TPP解连接，与E2上的硫辛酸通过一个-SH连接，硫辛酸环打开。【3】与CoA-SH结合，生成acyl-CoA,硫辛酸回复两个-SH结构。【4】E3上的FAD被还原生成FADH2，硫辛酸彻底恢复环状结构。【5】NAD+被还原为NADH，FADH2被氧化还原为FAD。2.TCA循环的8步反应（1）乙酰-CoA+草酰乙酸---柠檬酸合酶---柠檬酸特点：柠檬酸合酶的诱导契合效应，其需要先与草酰乙酸结合再与乙酰-CoA结合，避免乙酰-CoA的水解。（2）柠檬酸--乌头酸酶--顺乌头酸+H2O--乌头酸酶---异柠檬酸特点：柠檬酸有前手性，其与酶活性位点上有互补性结合，所以生成的产物只能是异柠檬酸。（3）异柠檬酸+NAD+---异柠檬酸脱氢酶---NADH+α-酮戊二酸+CO2特点：生成一分子NADH,释放一分子CO2。第一步氧化（4）α-酮戊二酸+CoA-SH+NAD+---α-酮戊二酸脱氢酶复合体---琥珀酰-CoA+NADH+CO2特点：生成一分子NADH,释放一分子CO2。第二步氧化（5）琥珀酰-CoA+GDP---琥珀酰合成酶---琥珀酸+GTP+CoA-SH特点：底物水平磷酸化（6），（7），（8）连续的三步氧化，水化，氧化（6）琥珀酸+FAD---琥珀酸脱氢酶---延胡索酸+FADH2特点：第三步氧化丙二酸是琥珀酸脱氢酶强有力的抑制剂琥珀酸脱氢酶是TCA唯一的位于线粒体内膜的酶，直接与呼吸链相连。（7）延胡索酸+H2O--延胡索酸酶--L-苹果酸特点：延胡索酸酶缺乏会导致严重的神经系统缺陷，肌张力障碍，线粒体脑肌病。（8）L-苹果酸+NAD+--苹果酸脱氢酶--草酰乙酸+NADH特点：第四步氧化3.三羧酸循环的限速步骤，能量生成反应，碳原子去向。限速步骤：第一步的乙酰CoA+草酰乙酸--柠檬酸合酶--柠檬酸第三步的异柠檬酸+NAD+--异柠檬酸脱氢酶--α-酮戊二酸+NADH+CO2第四步的α-酮戊二酸+CoA-SH+NAD+--α-酮戊二酸脱氢酶复合体--琥珀酰-CoA+NADH+CO2能量生成反应：第五步的琥珀酰-CoA+GDP--琥珀酰合成酶--GTP+琥珀酸+CoA-SH碳原子去向4.什么是回补反应？意义是什么？TCA循环的中间产物可以作为合成葡萄糖，氨基酸，核苷酸等物质的前体，这些中间产物用于合成其他物质，为了维持TCA循环的完整必须有回补反应来维持TCA的正常进行。这些补充途径中主要是对草酰乙酸的补充,如由磷酸烯醇式丙酮酸（PEP)合成草酰乙酸，其次还可以合成苹果酸。5.什么是乙醛酸反应？和三羧酸反应的区别是什么？乙醛酸反应是三羧酸反应的修改体，存在于一些无脊椎动物和植物中，利用乙酸或乙酸盐转化为糖的反应，如在种子萌发时将脂肪转化为糖。反应部位在乙醛酸体。植物细胞内脂肪酸氧化分解为乙酰CoA之后，在乙醛酸体内生成琥珀琥珀酸、乙醛乙醛酸和苹果酸；此琥珀酸可用于糖的合成。区别：是两步不同的反应。乙醛酸反应的结果是两分子乙酰CoA进入循环，释放了一个琥珀酸。6.脚气病，汞中毒以及砷中毒的机制。脚气病：维生素B1缺乏导致丙酮酸无法进入TCA循环，使以葡萄糖为唯一能量来源的神经供能系统出现障碍。砷中毒，汞中毒：两种化合物与丙酮酸脱氢酶复合体中E2的硫辛酸的两个-SH结合导致