高中生物奥赛细胞代谢课件 304页

[竞赛要求]（一）糖、脂肪和蛋白质的代谢（异化）（二）光合作用的光反应与暗反应（三）蛋白质的生物合成生物氧化与细胞代谢高中生物奥林匹克竞赛辅导专题讲座\n第一部分生物氧化糖、脂肪和蛋白质等营养物质通过氧化反应进行分解，生成H2O和CO2，同时伴有ATP的生成。这类反应进行的过程中细胞要消耗摄入的O2并释放出CO2，故又称之为细胞呼吸或组织呼吸。一、生物氧化的概念\n本质：生物氧化是发生在生物体内的由一系列氧化-还原酶催化下分步进行的氧化还原反应,因而生物氧化的本质是电子的得失，失电子者为还原剂，是电子供体，得电子者为氧化剂，是电子受体。方式：加氧、脱氢、电子得失二、生物氧化的本质、方式与特点\n释放的能量转化成ATP被利用转换为光和热，散失特点：生物氧化和有机物在体外氧化（燃烧）的实质相同，都是脱氢、失电子或与氧结合，消耗氧气，都生成CO2和H2O，所释放的能量也相同。但二者进行的方式和历程却不同：生物氧化体外燃烧细胞内温和条件高温或高压、干燥条件（常温、常压、中性pH、水溶液）一系列酶促反应无机催化剂逐步氧化放能，能量利用率高能量爆发释放\n三、参与生物氧化的酶类1、氧化酶类2、脱氢酶类（最普遍，最主要）1）需氧脱氢酶类2）不需氧脱氢酶类3、其他氧化还原酶类：加单氧酶、加双氧酶、过氧化氢酶、过氧化物酶等。\n（1）细胞如何在酶的催化下将有机化合物中的碳变成CO2—CO2如何形成？（2）在酶的作用下细胞怎样利用分子氧将有机化合物中的H氧化成H2O—H2O如何形成？（3）当有机物被氧化成CO2和H2O时，释放的能量怎样转化成ATP—能量如何产生？三、生物氧化主要探讨三个问题：\n（一）生物氧化中CO2的生成脱羧类型：糖、脂、蛋白质等有机物经一系列脱氢、加水反应，转变成含羧基的中间化合物，然后在酶的催化下脱羧而生成CO2。1、直接脱羧作用α-直接脱羧：如氨基酸脱羧R－CHNH2－COOHR－CH2NH2＋CO2α－氨基酸胺β-直接脱羧：如草酰乙酸脱羧\n2、氧化脱羧作用α-氧化脱羧：如丙酮酸的氧化脱羧：β-氧化脱羧：如苹果酸的氧化脱羧：\n2-磷酸甘油酸磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)烯醇化酶1、底物直接脱水（二）生物氧化中水的生成\n2、通过电子传递链/呼吸链生成水代谢物经脱氢酶的催化而脱下的氢由相应的氢载体（NAD+、NADP+、FAD、FMN等）所接受，再通过一系列递氢体或递电子体传递给吸进的O2结合而生成H2O。在多种脱氢反应中产生的氢质子和电子，最后都是以这种形式进行氧化的。生物氧化过程中水的生成\n四、电子传递链需氧细胞内糖、脂肪、蛋白质等有机物通过各自的分解途径所形成的还原性辅酶（NADH和FADH2）通过电子传递途径被重新氧化的过程。在生物氧化过程中，还原型辅酶上的氢原子以质子的形式脱下，其电子沿一系列按一定顺序排列的电子传递体转移，最后转移给分子氧并生成水，这个电子传递体系称为电子传递链。由于消耗氧，故也叫呼吸链。电子传递链在原核生物存在于质膜上，在真核细胞存在于线粒体内膜上。\n呼吸链的组分NAD+及与NAD+偶联的脱氢酶黄素及与黄素偶联的脱氢酶辅酶Q：流动的电子传递体铁硫蛋白细胞色素：流动的电子传递体\n1、以NAD+及NAD+为辅酶的脱氢酶类利用分子中烟酰胺基团的可逆性还原而递氢，还原形成的NADH即可参与组成呼吸链而进行电子传递。递氢体NAD（P）++2HNAD（P）H+H+NADH和NADPH只接受了底物脱下的一个氢原子和一个电子（一个质子，两个电子），另一个质子留在介质中。\n2、黄素及与黄素偶联的脱氢酶类辅基：黄素单核苷酸（FMN）、黄素腺嘌呤二核苷酸（FAD）递氢体FMN+2HFMNH2FAD+2HFADH2\n3、辅酶Q（CoQ、泛醌）呼吸链中唯一的脂溶性醌类化合物，其分子中的苯醌结构能进行可逆的加氢反应。递氢体CoQ+2HCoQH2\n辅酶Q的功能CoQ(醌型结构)很容易接受电子和质子,还原成CoQH2(还原型)；CoQH2给出电子和质子还原成CoQ。因此,在线粒体呼吸链中是电子和质子的传递体。不能从底物接受氢\n4、铁硫蛋白（铁硫中心）分子中常含2或4个Fe（称非血红素铁）和2或4个对酸不稳定的硫，其中一个Fe原子能可逆地还原而传递电子。在HADH脱氢酶和琥珀酸脱氢酶中均含有多个不同的铁硫蛋白，它们可将电子由FMNH2（或FADH2）转移到泛醌上。Fe2+Fe3++e递电子体\n三类铁硫蛋白\n（五）细胞色素类细胞色素属于电子传递体，其传递电子的方式如下：2CytFe3++2e－2CytFe2+细胞色素：属于色蛋白类的结合蛋白质，辅基是铁卟啉的衍生物，因其有颜色又普遍存在于细胞内，故称为细胞色素。细胞色素c的结构示意图血红素铁\n根据结构与吸收光谱的不同可将细胞色素分为a、b和c三类。acCytaCytbCytca3c1电子传递顺序：b→c1→c→aa3递电子体\n是电子传递链中一个独立的水溶性蛋白质电子载体，位于线粒体内膜外表，属于膜周蛋白。与Cytc1含有相同的辅基，但蛋白组成不同。cyt.c通过Fe3+Fe2+的互变起电子传递中间体作用。细胞色素c（Cyt.c）\n即复合物IV，是位于线粒体呼吸链末端的蛋白复合物，由13个多肽亚基组成，核心是3个最大的疏水性亚基。活性部分主要包括Cyta和a3，以及两个Cu离子。细胞色素c氧化酶（Cytc氧化酶）\ncyta和a3组成一个复合体，除了含有铁卟啉外，还含有铜原子。cytaa3可以直接以O2为电子受体。在电子传递过程中，分子中的铜离子可以发生Cu+Cu2+的互变，将cytc所携带的电子传递给O2。\n线粒体呼吸链的组成NADH-CoQ还原酶（complexI）琥珀酸-CoQ还原酶（complexⅡ)细胞色素C还原酶（complexⅢ）细胞色素C氧化酶（complexⅣ）泛醌（CoQ）细胞色素C各传递体与多种蛋白质组成复合体的形式分布在线粒体内膜\n复合体I、II、III和IV的结构和性质复合体别名大小（×106）多肽链的数目辅酶或辅基是非产生质子抑制剂在内膜上的相对比率INADH-CoQ还原酶或NADH脱氢酶0.7～0.9〉30FMN、铁硫蛋白是鱼藤酮、安米妥、杀粉菌素1II琥珀酸-CoQ还原酶0.144～5FAD、铁硫蛋白、血红素b非萎锈灵(carboxin)2IIICoQ-细胞色素c还原酶0.2511血红素b、血红素c、铁硫蛋白是抗霉素A3IV细胞色素c氧化酶0.16～0.1713Cu、血红素a是CO、H2S、CN－、叠氮化物6～7\n复合体I：NADH-CoQ还原酶NADH脱氢酶是主要成分NADHFMNFe-SCoQ4个质子泵入线粒体膜间隙\n复合物II：琥珀酸-CoQ氧化还原酶琥珀酸脱氢酶是主要成分琥珀酸FADFe-S蛋白CytbCoQ无质子泵出膜间隙基质琥珀酸延胡索酸复合体Ⅱ复合体Ⅲ\n复合体III：CoQ-细胞色素c还原酶CoQCytbFe-S蛋白Cytc1Cytc4个质子泵出（2个来自UQH2,2个来自基质）4H+\n复合体IV:细胞色素c氧化酶CytcCuACytaCuB-a3O22个质子泵出\nNADH呼吸链FADH2呼吸链\n苹果酸异柠檬酸琥珀酸β-羟丁酸谷氨酸FAD（Fe-S）NAD+FMNCoQbc1caa3O2丙酮酸FADα-酮戊二酸脂肪酰CoAα-磷酸甘油线粒体中某些重要底物氧化时的呼吸链\n（五）生物氧化中能量的生成生物氧化不仅消耗氧，产生二氧化碳和水，更重要的是有能量的生成和释放。生物氧化中释放的能量大约有40%以化学能的形式储存于ATP和其它高能化合物中，其中ATP是体内各种生命活动及代谢过程中主要供能的高能化合物。\n1、高能化合物将水解时能够释放21kJ/mol（5kCal/mol)以上自由能（G′<-21kJ/mol）的化合物称为高能化合物。水解时释放的能量大于21KJ/mol的化学键，常表示为～。2、高能键\n硫酯键化合物~S甲硫键化合物CH3~S+-C-CO2、高能化合物的种类磷氧型-O~P磷氮型HN=C-N~P(O)磷酸化合物非磷酸化合物烯醇磷酸化合物酰基磷酸化合物焦磷酸化合物（ATP）磷酸肌酸与磷酸精氨酸\n\n3、生物体ATP的生成方式底物水平磷酸化氧化磷酸化光合磷酸化\n底物水平磷酸化指ATP的形成直接与一个代谢中间物（PEP）上的磷酸基团转移相偶联的作用。特点：ATP的形成直接与中间代谢物进行的反应相偶联；在有O2或无O2条件下均可发生底物水平的磷酸化。（1）底物水平磷酸化\n特点:●是捕获能量的一种方式，在发酵作用（无氧呼吸）中是进行生物氧化取得能量的唯一方式。●和氧的存在与否无关，在ATP生成中没有氧分子参与，也不经过电传递链传递电子。\n（2）氧化磷酸化概念：是指代谢物脱下的氢（H++e）经呼吸链传递给氧生成水的同时，伴有ADP磷酸化生成ATP的过程，因氧化反应与ADP的磷酸化反应偶联发生，又称为偶联磷酸化。\nADPATP底物产物FADFADH2NADNADHH2O能量●需氧生物获得ATP的一种主要方式,是生物体内能量转移的主要环节,需要氧的参与。●真核生物氧化磷酸化过程在线粒体内膜进行,原核生物在细胞质膜上进行。特点：\n氧化磷酸化的偶联部位与P/O比值偶联部位：呼吸链上既发生氧化反应又发生磷酸化反应的部位P/O比值：氧化磷酸化中，每消耗1摩尔氧时所消耗的无机磷的摩尔数。或氧化磷酸化中，每消耗1摩尔氧时所消耗的ADP的摩尔数。或氧化磷酸化中，每消耗1摩尔氧时所生成的ATP的摩尔数。\nP/O比值实际上相当于一对电子通过呼吸链传递至O2所产生的ATP的分子数。由P/O的比值可推测出ATP的生成数目底物β-羟丁酸呼吸链的组成NAD+→复合体Ⅰ→CoQ→复合体ⅢP/O比值2.4～2.8(3)→Cytc→复合体Ⅳ→O2琥珀酸复合体Ⅱ→CoQ→复合体Ⅲ1.7(2)→Cytc→复合体Ⅳ→O2抗坏血酸Cytc→复合体Ⅳ→O20.881可能生成的ATP数1.5线粒体离体实验测得的一些底物的P/O比值2.5\nATPNADH呼吸链生成ATP的部位：1.NADH至辅酶Q2.细胞色素b至细胞色素c3.细胞色素aa3至O2ATP（3）氧化磷酸化偶联部位：复合体Ⅰ、Ⅲ、ⅣATPFADH2呼吸链生成ATP的部位：1.细胞色素b至细胞色素c2.细胞色素aa3至O2\n电子流过复合体Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ，分别产生4个H+、4个H+和2个H+梯度。在电子传递过程中，除了电子流过复合体Ⅱ时不产生质子的梯度外，复合体Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ都能产生跨膜的质子梯度。1对电子经过NADH呼吸链和FADH2呼吸链传给O2，可分别产生10个H+和6个H+。4个H+产生1个ATP，两个呼吸链分别产生2.5个ATP和1.5个ATP。\n化学偶联假说构象偶联假说化学渗透假说（4）氧化磷酸化作用机制氧化作用（电子传递）与磷酸化作用相偶联已经不存在任何疑问，但对二者究竟如何偶联，尚有许多未完全阐明的问题。目前，共存在三种假说：\n1961年英国生物化学家PeterMitchell首先提出,1978年获诺贝尔化学奖。基本要点：电子经呼吸链传递时释放出的自由能,可将质子（H+）从线粒体内膜的基质侧泵到内膜外侧,产生膜内外质子电化学梯度(H+浓度梯度和跨膜电位差),以此储存能量。当质子顺浓度梯度回流时驱动ADP与Pi生成ATP。化学渗透假说（chemiosmotichypothesis）\n++++----H+H2OO2H+e-ADP+PiATP化学渗透假说简单示意图线粒体膜线粒体基质\n膜间隙琥珀酸延胡索酸基质化学势差内碱电势差内负质子驱动力推动ATP合成内膜外膜\nNADH呼吸链中的三个复合物Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ起着质子泵的作用，将H+从线粒体基质跨过内膜进入膜间隙。H+不断从内膜内侧泵至内膜外侧，而又不能自由返回内膜内侧，从而在内膜两侧建立起质子浓度梯度和电位梯度即电化学梯度，又称为质子动力。当存在足够的跨膜电化学梯度时，强大的质子流通过嵌在线粒体内膜的F0F1-ATP合酶返回基质，质子电化学梯度蕴藏的自由能释放，推动ATP的合成。\n线粒体（mitochondria）外膜（outermembrane）内膜(innermembrane)嵴（sterility）ATP生成的细胞结构基础ATP合酶内、外膜间隔\nATP的合成机制—FOF1-ATP合酶线粒体内膜的表面有一层规则地间隔排列着的球状颗粒，称为FOF1-ATP合酶，也叫ATP合酶复合体或ATP合酶。它由FO、F1两部分组成，其中FO由4种6条不同的肽链组成，是复合体的柄（含质子通道），镶嵌到内膜中。F1由5种9条肽链组成，呈球状，是复合体的头，与FO结合后这个头伸向膜内基质。FO是膜外质子返回膜内的通道，F1是催化ATP合成的部位，当膜外的质子经FO质子通道到达F1时便推动ATP的合成。\n基质侧膜间隙侧\n当H+顺浓度递度经F0中a亚基和c亚基之间回流时，F1中的γ亚基发生旋转，3个β亚基的构象发生改变。ATP合酶的工作机制ATP在没有质子动力的情况下，可催化ADP和Pi合成ATP，但合成的ATP不能离开催化部位，PaulBoyer提出，质子梯度的作用不是合成ATP，而是使ATP从酶分子上解脱下来。旋转催化机制\nATP4-F0F1胞液侧基质侧腺苷酸转运蛋白磷酸转运蛋白ADP3-H2PO4-ATP4-3H+3H+H+H+H2PO4-H2PO4-ADP3-ADP3-每分子ATP在线粒体中生成并转运到胞浆需4个H＋回流进入线粒体基质中\n三、ATP的储存和利用ATP是生物界普遍的供能物质，体内的分解代谢和合成代谢的偶联都以ATP为偶联剂。ATP分子含有两个高能磷酸键，在体外标准条件下测定，每个高能磷酸键水解时释放约7.3kcalmol-1的能量。在细胞内如脊椎动物肌肉和神经组织的磷酸肌酸和无脊椎动物的磷酸精氨酸是真正的能量储存物质，又称为磷酸原。当机体消耗ATP过多致使ADP增多时，磷酸肌酸可将其高能键转给ADP生成ATP，以供生理活动之用。催化这一反应的酶是肌酸磷酸激酶（CPK）。\n磷酸肌酸激酶(creatinephosphate,CP)肌酸磷酸肌酸ATPADP\n当机体代谢中需要ATP提供能量时，ATP可以多种形式实行能量的转移和释放：葡萄糖＋ATP6－磷酸－葡萄糖＋ADP5－磷酸核糖＋ATP5－磷酸核糖－1－焦磷酸＋AMP氨基酸＋ATP氨酰-AMP＋PPi蛋氨酸＋ATPS－腺苷蛋氨酸＋PPi+Pi\n体内能量的转移、储存和利用\n体内能量的直接供应者：ATP特殊之处：糖原合成的能量供应：UTP磷脂合成的能量供应：CTP蛋白质合成的能量供应：GTP体内能量的储存者：CP\n关于生物体的能量代谢叙述正确的是（）A、营养物质氧化过程中释放的能量全部变成ATPB、体内各种生理活动和蛋白质、糖原、磷脂等合成过程中必须由ATP直接供能C、氧化磷酸化是ATP生成的唯一方式D、含有高能键的化合物必然是有机磷酸化合物E、供给机体生命活动的能量来自营养分子中蕴藏的化学能E\n氧化过程主要发生在什么细胞器中？A核糖体B线粒体C高尔基体D中心体各种细胞色素在呼吸链中传递电子的顺序是：A．a→a3→b→C1→1/2O2B．b→C1→C→a→a3→1/2O2C．a1→b→c→a→a3→1/2O2D．a→a3→b→c1→a3→1/2O2E．c→c1→b→aa3→1/2O2\n合成磷脂时需消耗（）A、ADPB、TTPC、CTPD、UTPE、GTP在离体的完整线粒体中，有可氧化底物存在时，加入哪一种物质可提高电子传递和氧气的摄入量?A．TCA循环的酶B．ADPC．FADH2D．NADHCB\n4、“高能磷酸键”中的“高能”是指该键（）A键能高B活化能高C水解释放的自由能高DA、B、C都是5、氧化磷酸化过程中电子传递的主要作用是（）A.形成质子梯度B.将电子传给氧分子C.转运磷酸根D.排出二氧化碳AC\nATP生成的主要方式是（）A、肌酸磷酸化B、氧化磷酸化C、糖的磷酸化D、底物水平磷酸化E、有机酸脱羧让一只鼠含有放射性的氧（18O2），该鼠体内最先出现标记氧原子的物质是：A.丙酮酸B.乙酰辅酶AC.二氧化碳D.水BD\n有关生物氧化的叙述哪项是错误的（）A、在生物体内发生的氧化反应B、是一系列酶促反应C、氧化过程中能量逐步释放D、线粒体中的生物氧化可伴有ATP生成E、与体外氧化结果相同，但释放的能量不同电子传递链中的哪种组分是脂溶性的A．辅酶Q　B．黄素蛋白C.细胞色素　　　D．FADH2EA\n以下哪一个关于化学渗透学说的描述是正确的（）A.OH-聚集在线粒体内膜外，而H+聚集在膜内B.H+聚集在线粒体内膜外，而OH-聚集在膜内C.OH-及H+都聚集在线粒体内膜内D.OH-及H+都聚集在线粒体内膜外下列哪种底物脱下的一对氢经呼吸链传递氧化生成水，其P/O约为3（）A、琥珀酸B、脂酰CoAC、α-磷酸甘油D、丙酮酸E、以上均不是BD\n生物体是和外界环境紧密联系的开放系统第二部分细胞代谢\n（一）新陈代谢的概念新陈代谢是生命最基本的特征之一，泛指生物体与周围环境进行物质交换、能量交换以及信息交换的过程。生物体一方面不断地从周围环境中摄取能量和物质，通过一系列的生化反应转变成自身组织成分，即所谓合成代谢；另一方面，生物体将原有的组成成分经过一系列的生化反应分解为简单成分，重新利用或排出体外，即所谓分解代谢，通过上述过程不断地进行自我更新。特点：特异，有序，高度适应性和灵敏调节、代谢途径逐步进行\n（二）新陈代谢的内涵\n\n（三）细胞能量的流通货币—ATP1.ATP的结构\n2.ATP为高能化合物\n细胞中多数反应都与ATP相关联\n（四）细胞通过氧化还原反应进行能的转移\n细胞中常见的氧化-还原反应除包含电子的传递转移外，还包含氢的传递和转移，它与电子的转移是伴随发生的。细胞中氢及其电子从一个化合物转移给另一个化合物时，所携带的能量也同时转移给电子和氢的受体，如NAD+、NADP+、FMN和FAD等。\n三、细胞呼吸细胞呼吸（cellrespiration）：细胞氧化葡萄糖、脂肪、蛋白质或其它有机物以获取能量并产生CO2的过程。细胞呼吸是一个复杂的、有多种酶参与的多步骤过程。有机化合物+6O2+6H2O——6CO2+12H2O+能（一）概念\n细胞呼吸是生物体获得能量的主要代谢途径“燃料”主要是糖类物质C6H12O6+6O2→6CO2+6H2O+能量（ATP+热量）细胞呼吸主要在线粒体中进行，温和条件以及酶的参与调控细胞呼吸是异化作用（二）特点\n细胞呼吸是由一系列化学反应组成的一个连续完整的代谢过程每一步化学反应都需要特定的酶参与才能完成细胞呼吸的3个阶段：糖酵解、三羧酸循环以及氧化磷酸化（三）细胞呼吸的化学过程概述\n糖酵解第一阶段：磷酸已糖的生成(活化)三个阶段第二阶段：磷酸丙糖的生成(裂解)第三阶段：3-磷酸甘油醛转变为丙酮酸并释放能量(氧化、转能)10个酶催化的11步反应\n葡萄糖6-磷酸-葡萄糖6-磷酸-果糖1，6-二磷酸-果糖磷酸二羟丙酮3-磷酸-甘油醛第一阶段3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸第二阶段己糖激酶醛缩酶磷酸丙糖异构酶磷酸甘油醛脱氢酶磷酸甘油酸激酶磷酸甘油酸变位酶烯醇化酶丙酮酸激酶第三阶段糖酵解途径\nOCH2OHHOOHOHOHOCH2OHHOOHOHOHP+ADP葡萄糖(G)葡糖-6-磷酸(G-6-P）（1）葡萄糖磷酸化生成葡萄糖6-磷酸+ATP葡萄糖激酶/己糖激酶这是酵解过程中的第一个关键酶Mg2+使葡萄糖的稳定状态变为活跃状态\n葡萄糖在细胞内磷酸化以后不能再离开细胞\n葡萄糖磷酸化生成葡萄糖6-磷酸的意义：1.葡萄糖磷酸化后容易参与反应2.磷酸化后的葡萄糖带负电荷，不能透过细胞质膜，因此是细胞的一种保糖机制。\n哺乳类动物体内已发现有4种己糖激酶同工酶，分别称为Ⅰ至Ⅳ型。肝细胞中存在的是Ⅳ型，称为葡萄糖激酶(glucokinase)。它的特点是：①特异性高（只作用于葡萄糖）②对葡萄糖的亲和力很低（当葡萄糖浓度很高时才发挥其催化作用）\n+ATP+ADPOCH2OHOCH2POHOHOCH2OHOCH2POHOHPOHOH（3）果糖6-磷酸再磷酸化生成果糖1,6-二磷酸果糖-6-磷酸（F-6-P）果糖-1,6-二磷酸（F-1,6-BP）果糖磷酸激酶-1糖酵解过程的第二个关键酶，也是酵解中的限速酶Mg2+两次磷酸化使G转化为反应活性更高的F-1,6-BP，有利于随后的分解反应\n限速酶/关键酶1.催化不可逆反应特点2.催化效率低3.受激素或代谢物的调节4.通常是在整条途径中催化初始反应的酶5.活性的改变可影响整个反应体系的速度和方向EMP途径的限速酶：果糖磷酸激酶\n果糖磷酸激酶-1果糖磷酸激酶-1是糖酵解三个调节酶中催化效率最低的酶,因此是糖酵解作用限速酶。变构激活剂：2,6-二磷酸果糖（BPF）变构抑制剂：ATP、柠檬酸、长链脂肪酸AMP、ADP\n磷酸二羟丙酮3-磷酸-甘油醛磷酸二羟丙酮3-磷酸-甘油醛\n（6）甘油醛-3-磷酸氧化为甘油酸-1,3-二磷酸甘油醛-3-磷酸脱氢酶甘油醛-3-磷酸糖酵解中唯一的脱氢反应甘油酸-1,3-二磷酸～PNAD＋＋H3PO4NADH+H+\n（7）甘油酸-1,3-二磷酸转变为甘油酸-3-磷酸甘油酸-3-磷酸激酶甘油酸-3-磷酸这是糖酵解中第一次底物水平磷酸化反应ADPATP甘油酸-1,3-二磷酸～P\n（9）甘油酸-2-磷酸转变为磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸甘油酸-2-磷酸烯醇化酶Mg2+或Mn2+氟化物能与Mg2+络合而抑制该酶的活性PH2O\nADPATP丙酮酸激酶PK烯醇丙酮酸-2-磷酸烯醇丙酮酸糖酵解过程的第三个关键酶，也是第二次底物水平磷酸化反应Mg2+或Mn2+～P（10）烯醇丙酮酸磷酸转变为烯醇式丙酮酸\n（11）烯醇丙酮酸转变为丙酮酸ATP磷酸烯醇丙酮酸丙酮酸ADP丙酮酸激酶烯醇式丙酮酸丙酮酸自发进行\n下列哪种不是高能化合物（）A、GTPB、ATPC、CP（磷酸肌酸）D、3-磷酸甘油醛E、1，3-二磷酸甘油酸若葡萄糖的1，4位用14C标记，经酵解转变为2分子乳酸时，乳酸中被标记的碳原子是哪些（）?A、只有羧基碳被标记 B、只有羟基碳被标记C、羧基碳和羟基碳都被标记D、一分子乳酸的羧基碳被标记，另一分子的甲基碳被标记DD\n总反应式：C6H12O6＋2NAD＋＋2ADP＋2Pi2CH3COCOOH＋2NADH＋2H＋＋2ATP参与化合物：①葡萄糖，②ADP和磷酸，③NAD+。起始阶段还需要消耗2分子ATP来启动，但后期共产出4分子ATP，还形成高能化合物NADH。最终产物是丙酮酸。糖酵解将六碳的葡萄糖分解成2个三碳的丙酮酸，净产生2个ATP，生成2分子NADH；糖酵解不需要氧参与\n糖酵解的调控细胞对糖酵解速度的调控是为了满足细胞对能量及碳骨架的需求。在代谢途径中，催化不可逆反应的酶所处的部位是控制代谢反应的有力部位。糖酵解中有三步反应不可逆，分别由己糖激酶、磷酸果糖激酶、丙酮酸激酶催化，因此这三种酶对酵解速度起调节作用。\n果糖己糖激酶GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP丙酮酸半乳糖1-磷酸半乳糖1-磷酸葡萄糖半乳糖激酶变位酶甘露糖6-磷酸甘露糖己糖激酶变位酶除葡萄糖外，其它己糖也可转变成磷酸己糖而进入酵解途径。\n丙酮酸的去路A.酵母、植物在无氧条件下将丙酮酸转化为乙醇和CO2H+CO2丙酮酸脱羧酶TPPNADH+H+NAD+乙醇脱氢酶丙酮酸乙醛乙醇由葡萄糖转变为乙醇的过程称为酒精发酵:葡萄糖+2Pi+2ADP+2H+2乙醇+2CO2+2ATP+2H2OOHHCO-COHCOHCOCH3CH3CH3动物细胞中不存在丙酮酸脱羧酶反应中的NADH+H+来自于第6步反应中的3-磷酸甘油醛脱氢反应\n葡萄糖果糖-6-磷酸二羟丙酮磷酸甘油醛-3-磷酸2×丙酮酸葡萄糖-6-磷酸ADPATP果糖-1,6-二磷酸ADPATP2×甘油酸1,3-二磷酸2×Pi2×NADH+2H+2×NAD+2×甘油酸-3-磷酸2×ADP2×ATP2×烯醇式丙酮酸磷酸2×H2O2×烯醇式丙酮酸2×ADP2×ATP葡萄糖转变为乙醇2乙醛丙酮酸脱羧酶2乙醇2CO22×甘油酸-2-磷酸\nOOCO-+NADH+H+CO-+NAD+COHOCHCH3CH3丙酮酸L-乳酸乳酸脱氢酶葡萄糖+2Pi+2ADP2乳酸+2ATP+2H2OB.动物在激烈运动时或由于呼吸、循环系统障碍而发生供氧不足时，以及生长在厌氧或相对厌氧条件下的许多细菌，丙酮酸转化为乳酸。反应中的NADH+H+来自于第6步反应中的3-磷酸甘油醛脱氢反应\n葡萄糖果糖-6-磷酸二羟丙酮磷酸甘油醛3-磷酸2×甘油酸-2-磷酸2×丙酮酸葡萄糖-6-磷酸ADPATP果糖1,6-二磷酸ADPATP2×甘油醛-1,3-二磷酸2×Pi2×NADH+2H+2×NAD+2×甘油酸-3-磷酸2×ADP2×ATP2×烯醇式丙酮酸磷酸2×H2O2×烯醇式丙酮酸2×ADP2×ATP2×乳酸葡萄糖转变为乳酸\nC.在有氧条件下，丙酮酸进入线粒体生成乙酰CoA，参加TCA循环（柠檬酸循环），被彻底氧化成CO2和H2O。D.转化为脂肪酸或酮体。当细胞ATP水平较高时，柠檬酸循环的速率下降，乙酰CoA开始积累，可用于脂肪或酮体的合成。\n丙酮酸的去路（有氧）（无氧）葡萄糖葡萄糖丙酮酸乳酸乙醇+CO2乙酰CoA三羧酸循环丙酮酸乳酸乙酰CoA糖酵解途径（有氧或无氧）脂肪酸或酮体\n糖酵解过程中ATP的生成2×葡萄糖→葡萄糖-6-磷酸果糖-6-磷酸→果糖-1,6-二磷酸甘油酸-1,3-二磷酸→甘油酸-3-磷酸磷酸烯醇式丙酮酸→丙酮酸-11反应ATP-12×11mol葡萄糖→2mol乳酸+？molATP2molATP\n1.在无氧条件下迅速提供能量,供机体需要。如：剧烈运动、人到高原2.是某些细胞在不缺氧条件下的能量来源。3.是某些病理情况下机体获得能量的方式。糖酵解的生理意义4.是糖的有氧氧化的前过程，也是糖异生作用的大部分逆过程。5.糖酵解也是糖、脂肪和氨基酸代谢相联系的途径。\n肌肉收缩与糖酵解供能：⑴、肌肉内ATP含量很低；结论：糖酵解为肌肉收缩迅速提供能量⑵、肌肉中磷酸肌酸储存的能量可供肌肉收缩所急需的化学能;⑶、即使氧不缺乏，葡萄糖进行有氧氧化的过程比糖酵解长得多,来不及满足需要;背景：剧烈运动时：⑷、肌肉局部血流不足，处于相对缺氧状态。\n例：人和动物体内发生“ADP+磷酸肌酸ATP+肌酸”反应的条件是:A.肌肉组织缺氧B.机体消耗ATP过多C.机体进行有氧呼吸D.机体进行厌氧呼吸例：当人在剧烈运动时，合成ATP的能量主要来源于:A.无氧呼吸B.有氧呼吸C.磷酸肌酸D.以上三项都有例：糖酵解途径中生成的丙酮酸必须进入线粒体内氧化，因为：A．乳酸不能通过线粒体膜B．为了保持胞质的电荷中性C．丙酮酸脱氢酶系在线粒体内D．胞质中生成的丙酮酸别无其他去路E．丙酮酸堆积能引起酸中毒\n例下列哪一个酶直接参与底物水平磷酸化A．a-酮戊二酸脱氢酶B.3-磷酸甘油醛脱氢酶C.琥珀酸脱氢酶D.6-磷酸葡萄糖脱氢酶E.磷酸甘油酸激酶例下面哪一步反应是糖酵解中唯一的氧化步骤A.葡萄糖-→6一磷酸葡萄糖B.6-磷酸果糖一→1,6一二磷酸果糖C.3-磷酸甘油醛一→1,3-二磷酸甘油酸D.磷酸烯醇式丙酮酸一→丙酮酸E.丙酮酸一→乳酸\n例以下哪种物质不属于糖酵解过程中的产物：A.磷酸烯醇式丙酮酸B.3--磷酸甘油酸C.2--磷酸甘油醛D.果糖--6--磷酸例糖酵解第一次产生ATP的反应是由下列哪个酶催化：A丙酮酸激酶B磷酸果糖激酶C磷酸甘油酸激酶D3–磷酸甘油醛脱氢酶E烯酸化酶例无氧的糖酵解产生2分子的：A乳酸B丙酮酸CATPD乙醇BC\n初到高原与糖酵解供能：人初到高原，高原大气压低，易缺氧机体加强糖酵解以适应高原缺氧环境海拔5000米背景：结论：\n某些组织细胞与糖酵解供能：代谢极为活跃，即使不缺氧,也常由糖酵解提供部分能量。成熟的红细胞：视网膜、神经、白细胞、骨髓、肿瘤细胞等：无线粒体，无法通过氧化磷酸化获得能量，只能通过糖酵解获得能量。\n某些病理状态与糖酵解供能：某些病理情况下，机体主要通过糖酵解获得能量。严重贫血大量失血呼吸障碍肺及心血管等疾病\n在有氧条件下，胞浆中NADH进入线粒体经呼吸链传递而被O2氧化。但NADH不能直接透过线粒体内膜，只能以穿梭方式进入。胞浆中NADH的去路穿梭机制：(α-glycerophosphateshuttle)苹果酸-天冬氨酸穿梭(malate-asparateshuttle)α-磷酸甘油穿梭\nNADH+H+FADH2NAD+FAD线粒体内膜线粒体外膜膜间隙线粒体基质α-磷酸甘油脱氢酶呼吸链CH2O-Pi磷酸二羟丙酮CH2OHC=OCH2O-PiCH2OHC=Oα-磷酸甘油CH2OHCHOHCH2O-PiCH2OHCHOHCH2O-Pi机制：NADH+H+的氢最终以FADH２的形式进入琥珀酸氧化呼吸链，生成1.5分子ATP，损失了1分子的ATP。（1）甘油磷酸穿梭\nH-OOC-CH2-C-COO-H3N草酰乙酸+H+脱氢酶谷氨酸-H3NOOC-CH2-C-COO呼吸链H3NNAD+OHNAD+苹果酸-α-酮戊二酸转运体OH-OOC-CH2-C-COO-H苹果酸-OOC-CH2-CH2-C-COO--OOC-CH2-CH2-C-COO-α-酮戊二酸NADH苹果酸胞液线粒体内膜-OOC-CH2-C-COO-基质H+天冬氨酸--转运体天冬氨酸HO+-OOC-CH2-C-COO---OOC-CH2-CH2-C-COO谷氨酸NADHH谷草转+H+氨酶O-+H3N--OOC-CH2-C-COOO+-OOC-CH2-CH2-C-COOHONADH+H+的氢经此机制进入NADH氧化呼吸链，生成2.5分子ATP（2）苹果酸一天冬氨酸穿梭\n在无氧条件下，胞浆中NADH被用于还原丙酮酸为乳酸或乙醇。丙酮酸NADH+H+NAD+葡萄糖转变为乙醇乙醛丙酮酸脱羧酶乙醇CO2葡萄糖转变为乳酸丙酮酸NADH+H+NAD+乳酸脱氢酶乳酸乙醇脱氢酶\n糖的有氧氧化指在机体氧供充足时，葡萄糖彻底氧化成CO2和H2O，并释放能量的过程。*反应部位：胞浆及线粒体*基本概念：糖的有氧氧化有氧氧化是糖氧化代谢的主要方式，绝大多数组织细胞都通过有氧氧化获得能量。C6H12O6+6O26CO2+6H2O+36/38ATP\n细胞胞浆线粒体葡萄糖→→……→→丙酮酸→乳酸（糖酵解)CO2+H2O+ATP(糖的有氧氧化）丙酮酸糖有氧氧化概况\n有氧氧化的反应过程第一阶段：丙酮酸的生成第二阶段：丙酮酸的氧化脱羧第三阶段：三羧酸循环G（Gn）第四阶段：氧化磷酸化丙酮酸乙酰CoACO2NADH+H+FADH2H2O[O]ATPADPTAC循环胞浆线粒体\n丙酮酸的生成：葡萄糖+NAD++2ADP+2Pi2（丙酮酸+ATP+NADH+H+）2丙酮酸进入线粒体进一步氧化2(NADH+H+)2H2O+3/5ATP线粒体内膜上特异载体穿梭系统氧化呼吸链\n（一）丙酮酸的氧化脱羧丙酮酸进入线粒体，氧化脱羧为乙酰CoA(acetylCoA)。丙酮酸+辅酶A+NAD+乙酰CoA+CO2+NADH+H+丙酮酸脱氢酶系(E1+E2+E3)乙酰CoA丙酮酸\n丙酮酸脱氢酶系的组成酶E1：丙酮酸脱氢酶E2：二氢硫辛酰胺转乙酰酶E3：二氢硫辛酰胺脱氢酶HSCoANAD+辅助因子TPP，Mg2+硫辛酸（)HSCoAFAD,NAD+SSL3种酶+6种辅助因子\n丙酮酸脱氢酶系催化的反应过程1.丙酮酸脱羧形成羟乙基-TPP。2.由二氢硫辛酰胺转乙酰酶(E2)催化形成乙酰硫辛酰胺-E2。3.二氢硫辛酰胺转乙酰酶(E2)催化生成乙酰CoA,同时使硫辛酰胺上的二硫键还原为2个巯基。4.二氢硫辛酰胺脱氢酶(E3)使还原的二氢硫辛酰胺脱氢，同时将氢传递给FAD。5.在二氢硫辛酰胺脱氢酶(E3)催化下，将FADH2上的H转移给NAD+，形成NADH+H+。\nCO2CoASHNAD+NADH+H+5.NADH+H+的生成1.-羟乙基-TPP的生成2.乙酰硫辛酰胺的生成3.乙酰CoA的生成4.硫辛酰胺的生成\n三羧酸循环(TricarboxylicacidCycle,TAC)也称为柠檬酸循环，这是因为循环反应中的第一个中间产物是一个含三个羧基的柠檬酸。由于Krebs正式提出了三羧酸循环的学说，故此循环又称为Krebs循环，它由一连串反应组成。所有的反应均在线粒体中进行。（二）三羧酸循环*概述：*反应部位：\n\nTCA循环⑴乙酰CoA与草酰乙酸缩合形成柠檬酸柠檬酸合酶草酰乙酸CH3CO～SCoA乙酰辅酶A柠檬酸(citrate)HSCoA乙酰CoA+草酰乙酸柠檬酸+CoA-SH关键酶\n⑶异柠檬酸氧化脱羧生成α-酮戊二酸TCA循环CO2NAD+异柠檬酸α-酮戊二酸草酰琥珀酸NADH+H+异柠檬酸脱氢酶异柠檬酸+NAD+α-酮戊二酸+CO2+NADH+H+调节酶\n⑷α-酮戊二酸氧化脱羧生成琥珀酰辅酶ATCA循环CO2α-酮戊二酸脱氢酶系HSCoANAD+NADH+H+琥珀酰CoA(succinylCoA)α-酮戊二酸(α-ketoglutarate)α-酮戊二酸+CoA-SH+NAD+琥珀酰CoA+CO2+NADH+H+调节酶\nα-酮戊二酸氧化脱羧酶反应机制与丙酮酸氧化脱羧相同，组成类似：含3个酶+6个辅助因子α-酮戊二酸脱羧酶、二氢硫辛转琥珀酰基酶、二氢硫辛酸还原酶辅酶A、FAD、NAD+Mg2+、硫辛酸、TPP3个酶:6个辅助因子：\nTCA循环⑸琥珀酰CoA转变为琥珀酸琥珀酸硫激酶琥珀酰CoA(succinylCoA)GDP+PiGTP琥珀酸(succinate)HSCoA琥珀酰CoA+GDP+Pi琥珀酸+GTP+CoA-SHADPATPMg2+\nTCA循环⑹琥珀酸氧化脱氢生成延胡索酸FAD琥珀酸(succinate)琥珀酸脱氢酶延胡索酸(fumarate)FADH2琥珀酸+FAD延胡索酸+FADH2\nTCA循环⑻苹果酸脱氢生成草酰乙酸苹果酸脱氢酶草酰乙酸(oxaloacetate)苹果酸(malate)NAD+NADH+H+苹果酸+NAD+草酰乙酸+NADH+H+\n三羧酸循环总图:草酰乙酸CH2CO～SoA(乙酰辅酶A)苹果酸琥珀酸琥珀酰CoAα-酮戊二酸异柠檬酸柠檬酸CO22HCO22HGTP延胡索酸2H2HH\n三羧酸循环总结草酰乙酸→柠檬酸→顺乌头酸→异柠檬酸→草酰琥珀酸→α-酮戊二酸→琥珀酰辅酶A→琥珀酸→延胡索酸→苹果酸吵，您顺意吵，（吵得）铜壶呼盐瓶！\n乙酰辅酶A+3NAD++FAD+Pi+2H2O+GDP2CO2+3(NADH+H+)+FADH2+HSCoA+GTP\n总反应式：CH3COSCoA+3NAD++FAD+GDP+Pi+2H2O2CO2+CoASH+3NADH(H+)+FADH2+GTP①两处不可逆反应：1、4②每次循环纳入一个乙酰基，消耗2分子H2O，生成2分子CO2。TCA循环运转一周，草酰乙酸反应前后无改变，仅起乙酰基载体作用。三羧酸循环小结:\n③草酰乙酸是新合成的：14C标记乙酰CoA进行研究，第一周循环中并无14C出现在CO2，即CO2的碳原子不是来自乙酰CoA；第二周循环时才有14CO2出现。这说明CO2的碳原子来自于草酰乙酸。\n表面上看，三羧酸循环运转必不可少的草酰乙酸在三羧酸循环中是不会消耗的，它可被反复利用。但是，例如：草酰乙酸天冬氨酸α-酮戊二酸谷氨酸柠檬酸脂肪酸琥珀酰CoA卟啉Ⅰ机体内各种物质代谢之间是彼此联系、相互配合的，TAC中的某些中间代谢物能够转变合成其他物质，借以沟通糖和其他物质代谢之间的联系。三羧酸循环小结:\nⅡ当机体糖供不足时，可能引起TAC运转障碍，这时苹果酸、草酰乙酸可脱羧生成丙酮酸，再进一步生成乙酰CoA进入TAC氧化分解。草酰乙酸草酰乙酸脱羧酶丙酮酸CO2苹果酸苹果酸酶丙酮酸CO2NAD+NADH+H+\n*所以，草酰乙酸必须不断被更新补充。由其他物质转变为三羧酸循环中间产物的反应称为回补反应。草酰乙酸的浓度，直接与乙酰辅酶A进入三羧酸循环的速度有关，由丙酮酸羧化形成草酰乙酸是最重要的回补反应。\n三羧酸循环中草酰乙酸的来源(1):丙酮酸+CO2+ATP草酰乙酸+ADP+Pi+CO2+ATP+ADP+Pi丙酮酸羧化酶生物素、Mg2+这是动物中最重要的回补反应，在线粒体中进行\n三羧酸循环中草酰乙酸的来源(2):PEP羧化酶（细胞质）；苹果酸酶（细胞质）苹果酸脱氢酶\n三羧酸循环特点:一次底物水平磷酸化二次脱羧三个不可逆反应四次脱氢1mol乙酰CoA经三羧酸循环彻底氧化净生成12molATP整个循环不需要氧，但离开氧无法进行\n三羧酸循环的生理意义是三大营养物质氧化分解的共同途径；是三大营养物质代谢联系的枢纽；为其它物质代谢提供小分子前体；为呼吸链提供H++e。\n糖与氨基酸、脂肪代谢的联系返回\n\nH++e进入氧化呼吸链彻底氧化生成H2O的同时驱动ADP偶联磷酸化生成ATP。NADH+H+H2O、3ATP[O]H2O、2ATPFADH2[O]（三）、电子传递与氧化磷酸化\n(四)、糖有氧氧化的生理意义糖的有氧氧化是机体产能最主要的途径。它不仅产能效率高，而且由于产生的能量逐步分次释放，相当一部分形成ATP，所以能量的利用率也高。简言之，即“供能”\n三、糖有氧氧化的关键酶①酵解途径：己糖激酶②丙酮酸的氧化脱羧：丙酮酸脱氢酶复合体③三羧酸循环：柠檬酸合酶丙酮酸激酶6-磷酸果糖激酶-1α-酮戊二酸脱氢酶复合体异柠檬酸脱氢酶\n四、巴斯德效应*概念*机制有氧时，NADH+H+进入线粒体内氧化，丙酮酸进入线立体进一步氧化而不生成乳酸;缺氧时，酵解途径加强，NADH+H+在胞浆浓度升高，丙酮酸作为氢接受体生成乳酸。巴斯德效应(Pastuereffect)指有氧氧化抑制糖酵解的现象。\n酵解阶段：1分子葡萄糖分解为2分子丙酮酸，可净得2分子ATP和2分子NADH+H+，后者通过不同的穿梭系统进入呼吸链，总共可得6分子或8分子ATP。有氧氧化阶段：2分子丙酮酸通过氧化脱羧产生2分子乙酰CoA和2分子NADH＋H+，通过呼吸链的电子传递和氧化磷酸化可得6个ATP。2分子乙酰CoA通过三羧酸循环可产生2个ATP，6个NADH+H+，2个FADH2，通过电子传递和氧化磷酸化可得22个ATP，总计产生24个ATP。总之，1分子葡萄糖通过糖酵解、丙酮酸氧化脱羧、柠檬酸循环、电子传递和氧化磷酸化共计产生38或36个ATP。能量计算（ATP生成）\n糖酵解电子传递2NADH2NADH\n葡萄糖有氧氧化生成的ATP反应辅酶ATP第一阶段葡萄糖→6-磷酸葡萄糖-16-磷酸果糖→1,6-双磷酸果糖-12×3-磷酸甘油醛→2×1,3-二磷酸甘油酸NAD+2×3或2×2*2×1,3-二磷酸甘油酸→2×3-磷酸甘油酸2×12×磷酸烯醇式丙酮酸→2×丙酮酸2×1第二阶段2×丙酮酸→2×乙酰CoA2×3第三阶段2×异柠檬酸→2×α-酮戊二酸2×32×α-酮戊二酸→2×琥珀酰CoA2×32×琥珀酰CoA→2×琥珀酸2×12×琥珀酸→2×延胡索酸FAD2×22×苹果酸→2×草酰乙酸NAD+2×3净生成38(或36)ATPNAD+NAD+NAD+\n例：有一株酵母突变株，缺乏一种三羧酸循环中的酶，只有在培养基中加入a-酮戊二酸后才能生长，该酵母缺乏什么酶？A．a-酮戊二酸脱氢酶B．丙酮酸脱氢酶C．柠檬酸异构酶D．异柠檬酸脱氢酶E．都不是例1分子丙酮酸经TCA循环及呼吸链氧化时：A.生成3分子CO2B.生成5分子H2OC.生成12个分子ATPD.有5次脱氢，均通过NAD+开始呼吸链A\n例动物细胞中可能发生下列反应：（1）葡萄糖→丙酮酸；（2）丙酮酸→乳酸；（3）乳酸→丙酮酸。在只有NAD（或NADP）存在时，上列反应中能发生的是哪一个或哪几个？A只有反应（2）B只有反应（3）C只有反应（1）和（2）D只有反应（1）和（3）例三羧酸循环得以顺利进行的关键物质是：A．乙酰辅酶AB．α-酮戊二酸C．柠檬酸D．琥珀酰辅酶AE.草酰乙酸D\n右图是糖酵解和三羧酸循环代谢途径的简要图，在哪两步有脱羧酶与脱氢酶参加？AP和QBQ和RCQ和SDR和S\n若NADH（H+）和FADH2分别计2.5和1.5ATP，则1分子丙酮酸彻底氧化成CO2和H2O，释放的ATP数是多少（）A.12.5B.14C.15D.11.5\n（一）脂肪的分解代谢1.脂肪动员：储存于脂肪细胞中的脂肪，在3种脂肪酶作用下逐步水解为游离脂酸和甘油，释放入血供其他组织利用的过程，称脂肪动员。六、其他物质的分解代谢\n2.甘油的分解代谢\n3.脂肪酸氧化（分解代谢）1.氧化部位以肝脏及肌肉组织最为活跃,在细胞的线粒体内进行。2.氧化方式主要是β-氧化α-氧化作用ω-氧化作用\n1）脂肪酸的β-氧化饱和脂肪酸在一系列酶的作用下，羧基端的β位C原子发生氧化，碳链在α位C原子与β位C原子间发生断裂，每次生成一个乙酰CoA和较原来少二个碳单位的脂酰CoA，这个不断重复进行的脂肪酸氧化过程称为β-氧化。\n（2）脂肪酸β-氧化的生化过程脂肪酸的活化和转运脱H水化再脱H硫解\n①脂肪酸的活化和转运脂肪酸首先在胞质中被活化，形成脂酰CoA，在脂酰CoA合成酶(硫激酶)催化下，由ATP提供能量，将脂肪酸转变成脂酰CoA：总反应：a、脂肪酸的活化\n⑴脂肪酸活化是在线粒体外进行的,脂酰CoA合成酶存在线粒体外；⑵反应过程中生成的焦磷酸（PPi）立即被细胞内的焦磷酸酶水解，阻止了逆向反应的进行。故１分子脂肪酸活化，实际上消耗了２个高能磷酸健。ATP推动脂肪酸的羧基与CoA的巯基之间形成硫脂键。2.特点\n脂酸氧化的酶系存在线粒体基质内，但胞液中活化的长链脂酰CoA（12C以上）却不能直接透过线粒体内膜，必须与肉碱(L-β-羟-γ-三甲氨基丁酸)结合成脂酰肉碱才能进入线粒体基质内。RCO-SCoACoA-SH肉碱脂酰转移酶Ⅰ(CH3)3N+CH2CHCH2COOHOH肉碱(CH3)3N+CH2CHCH2COOHRCO-O脂酰肉碱b、脂酰CoA转运入线粒体反应由肉碱脂酰转移酶(CAT-Ⅰ和CAT-Ⅱ)催化\n在肉碱参与下脂肪酸转入线粒体的简要过程\n10个碳以下的活化脂肪酸直接进入线粒体内进行氧化,不需经以上途径。\n（1）脱氢脂酰CoA经脂酰CoA脱氢酶催化，在其α和β碳原子上脱氢，生成△2反烯脂酰CoA，该脱氢反应的辅基为FAD。（2）加水（水合反应）△2反烯脂酰CoA在△2反烯脂酰CoA水合酶催化下，在双键上加水生成L-β-羟脂酰CoA。脂酰CoA的β-氧化反应过程如下：\n（3）脱氢L-β-羟脂酰CoA在L-β-羟脂酰CoA脱氢酶催化下，脱去β碳原子与羟基上的氢原子生成β-酮脂酰CoA，该反应的辅酶为NAD+。（4）硫解在β-酮脂酰CoA硫解酶催化下，β-酮脂酰CoA与CoA作用，硫解产生1分子乙酰CoA和比原来少两个碳原子的脂酰CoA。\nβ-氧化的生化历程a、脱氢b、水化c、再脱氢ＯR-CH=CH-C-SCoAＯR-CH2-CH2C-SCoAOHOR-CH-CH2C~SCoAOOR-C-CH2C~SCoAOR-C~ScoAOCH3C~SCoA||+||d、硫解||||\n氧化的生化历程乙酰CoAFADFADH2NAD+NADHRCH2CH2CO-SCoA脂酰CoA脱氢酶脂酰CoAβ-烯脂酰CoA水化酶β-羟脂酰CoA脱氢酶β-酮酯酰CoA硫解酶RCHOHCH2CO~ScoARCOCH2CO-SCoARCH=CH-CO-SCoA+CH3CO~SCoAR-CO~ScoAH2OCoASHTCA乙酰CoA乙酰CoA乙酰CoAATPH20呼吸链H20呼吸链乙酰CoA乙酰CoA乙酰CoA乙酰CoA乙酰CoA\n总结：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，则需要作次循环才能完全分解为n/2个乙酰CoA，产生个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。至此可以生成的ATP数量为：\nβ-氧化过程中能量的释放及转换效率净生成：108–2=106ATP例：软脂酸7次β-氧化8乙酰CoACH3(CH2)14COOH7NADH7FADH210ATP2.5ATP1.5ATP80ATP17.5ATP10.5ATP108ATP能量转换率40软脂酰CoA+7FAD+7NAD++7CoA～SH+7H2O8乙酰CoA+7FADH2+7(NADH+H+)\n3.乙酰CoA的去路进入TCA循环最终氧化生成二氧化碳和水以及大量的ATP。生成酮体参与代谢（动物体内）脂肪酸β-氧化产生的乙酰CoA，在肌肉细胞中可进入TCA循环进行彻底氧化分解；但在肝脏及肾脏细胞中还有另外一条去路，即形成乙酰乙酸、D-β-羟丁酸和丙酮，这三者统称为酮体。\n脂肪酸的α-氧化作用脂肪酸氧化作用发生在α-碳原子上，分解出CO2，生成比原来少一个碳原子的脂肪酸，这种氧化作用称为α-氧化作用。RCH2COOHRCH(OH)COOHRCOCOOHRCOOHCO2O2NAD+NADH+H+NAD+NADH+H+RCH(OOH)COOHCO2RCHOO2NAD+NADH+H+过氧化羟化H2O\n脂肪酸的ω氧化作用脂肪酸的ω-氧化指脂肪酸的末端甲基（ω-端）经氧化转变成羟基，继而再氧化成羧基，从而形成α，ω-二羧酸的过程。CH3(CH2)nCOO-HOCH2(CH2)nCOO-OHC(CH2)nCOO--OOC(CH2)nCOO-O2NAD(P)+NAD(P)H+H+NAPD+NADPH+H+NAD(P)+NAD(P)H+H+混合功能氧化酶醇酸脱氢酶醛酸脱氢酶\n（四）酮体的生成与利用概念：脂酸在心肌、骨骼肌等组织中β-氧化生成的大量乙酰CoA，通过TAC彻底氧化成CO2和H2O。肝脏中脂酸β－氧化生成的乙酰CoA，有一部分转变成乙酰乙酸、β－羟丁酸及丙酮。这三种中间产物统称为酮体(ketonebodies)。\n酮体的结构\na.酮体的合成原料:乙酰CoA。b.酮体的合成部位:肝脏的线粒体c.酮体的合成过程(反应)：酮体的生成\n酮体的生成羟甲基戊二酸单酰CoA（HMGCoA）脂肪酸硫解酶2CH3COSCoACH3COCH2COSCoA乙酰乙酰CoAHOOCCH2-C-CH2COSCoA|CH3OH|HMGCoA裂解酶HMGCoA合成酶CH3COSCoACoASH--氧化CH3COCH2COOHCH3CHOHCH2COOH乙酰乙酸丙酮--羟丁酸脱氢酶CO2NADH+H+NAD+CH3COCOOH脱羧酶CoASH\n①HMGCoA合成酶是酮体合成关键酶，它存在于肝脏的线粒体中，故只有肝脏能生成酮体。②由于肝脏氧化酮体的酶活性低，因此生成的酮体被释放入血，供肝外组织利用。酮体合成的反应特点\n酮体的利用酮体在肝脏合成，但肝脏缺乏氧化分解酮体的酶，因此不能利用酮体。酮体生成后进入血液，输送到肝外组织利用。酮体代谢的特点：肝内生酮肝外用\n脑、心、肾骨骼肌、心、肾\n酮体是肝输出能源的一种形式，是肝脏将不易氧化的脂肪酸加工而成的代谢半成品。它分子小、极性强、扩散快、易于氧化，是肝脏为肝外组织特别是大脑提供的能源形式。在饥饿、糖供应不足时，大脑、心、肾、肌肉摄取酮体代替葡萄糖供能，节省葡萄糖以供红细胞所需。酮体代谢的生理意义\n糖尿病患者由于胰岛素绝对或相对不足，机体氧化利用葡萄糖障碍，必须依赖脂肪酸氧化供能。此时，脂肪动员加强，酮体生成增加，当超过肝外组织的利用能力时，即引起血中酮体浓度升高，其中乙酰乙酸、β-羟丁酸为较强的有机酸，在血中堆积超过机体的缓冲能力时，即可引起酮症酸中毒。\n例1分子软脂酸(16碳)彻底氧化成CO2和H2O可净生成ATP分子数是A.130B.38C.22D.20E.27例如果一个实验动物的食物中含有过多的脂肪且碳水化合物不足，将会出现以下哪种情况？A乙酰辅酶A的合成下降B消耗过多的葡萄糖C脂肪代谢下降D酮病E将脂肪酸转换成葡萄糖例脂酰CoA进行β-氧化,其酶促反应的顺序为A．脱氢,再脱氢,加水,硫解B.硫解,脱氢,加水,再脱氢C.脱氢,加水,再脱氢,硫解D.脱氢,脱水,再脱氢,硫解E.加水,脱氢,硫解,再脱氢例脂肪酸氧化过程中，将脂酰～SCOA载入线粒体的是()A、ACPB、肉碱C、柠檬酸D、乙酰肉碱E、乙酰辅酶A\n脂肪大量动员时肝内生成的乙酰CoA主要转变为（）A.葡萄糖B.胆固醇C.脂肪酸D.酮体E.丙二酰CoA脂肪酸氧化过程中不需要下列哪种化合物参与A.肉碱B.NAD+C.NADP+D.FADE.CoASH下列关于酮体的叙述错误的是A.肝脏可以生成酮体,但不能氧化酮体B.酮体是脂肪酸部分氧化分解的中间产物C.合成酮体的起始物质是乙酰CoAD.酮体不包括β-羟丁酸E.机体仅在病理情况下才产生酮体\n1.蛋白质的酶促降解蛋白质降解作用防止了异常或不需要的蛋白质的积累，有利于氨基酸的循环利用。真核细胞内蛋白质降解有2条途径：①溶酶体（lysosome）降解途径－－不依赖ATP，无选择性地降解蛋白质；主要降解细胞通过胞吞作用摄取的外源蛋白、膜蛋白及长寿命的细胞内蛋白。②泛素（ubiguitin）降解途径（泛素/26S蛋白酶体途径）－－以细胞质为基础，依赖ATP，有选择性地降解蛋白质，所以又称泛素标记选择性蛋白质降解。主要降解异常蛋白和短寿命蛋白（调节蛋白），此途径在不含溶酶体的红细胞中尤为重要。（二）蛋白质的分解代谢\n泛素是一种8.5KD（76AA残基）的小分子蛋白质，普遍存在于真核细胞内。其一级结构高度保守，酵母与人只相差3个AA残基。它能与被选择降解的蛋白质共价结合，使后者活化，然后被蛋白酶降解。蛋白质是否被泛素结合而选择性降解与该蛋白N端的AA有关，当N端为AspArgLeuLysPhe时，蛋白质的半寿期为2-3分钟。泛素化的蛋白质在ATP参与下被蛋白酶水解。\n肽酶从较小肽链末端水解羧基末端－羧肽酶氨基末端－氨肽酶蛋白质小片段AA＋二肽AA蛋白酶肽酶二肽酶外源蛋白进入体内，总是先经水解作用变为小分子的氨基酸，然后才被吸收。蛋白酶肽链内部水解(肽链内切酶)二肽酶水解二肽为氨基酸（AA）1个AA或二肽含AA较小的肽\n肽链内切酶胃蛋白酶：水解芳香族氨基酸的—NH2形成的肽键。胰蛋白酶：水解碱性氨基酸的—COOH形成的肽键。胰凝乳蛋白酶：水解芳香族氨基酸的—COOH形成的肽键。肽链外切酶氨肽酶羧肽酶\n消化道内几种蛋白酶的专一性（Phe.Tyr.Trp）（Arg.Lys）（脂肪族）胰凝乳蛋白酶胃蛋白酶弹性蛋白酶羧肽酶胰蛋白酶氨肽酶羧肽酶（Phe.Trp）\n氨基酸代谢概况氨基酸代谢库(metabolicpool)食物蛋白质消化吸收组织蛋白质分解合成合成脱氨基作用NH3α-酮酸尿素糖氧化供能酮体脱羧基作用CO2胺类其他含氮化合物(purine,pyrimide)转变\n2.氮平衡摄入食物的含氮量与排泄物（尿与粪）中含氮量之间的关系。氮总平衡：摄入氮=排出氮（正常成人）氮正平衡：摄入氮>排出氮（儿童、孕妇等）氮负平衡：摄入氮<排出氮（饥饿、消耗性疾病患者）氮平衡的意义：可以反映体内蛋白质代谢的慨况。\n①必需氨基酸：指体内需要而又不能自身合成，必须由食物供给的氨基酸：Val、Ile、Leu、Thr、Met、Lys、Phe、Trp。谐音记忆方法：一两色素本来淡些非必需氨基酸：体内可以利用其他物质来合成的氨基酸半必需氨基酸：体内虽然能合成，但含量不足以供机体所需；或以必需氨基酸为原料才能合成。His，Arg，Tyr，CysPheMet\n氨基酸的分解代谢\n（一）氨基酸的脱氨基作用概念氨基酸失去氨基的作用叫脱氨基作用脱氨基作用包括：1、氧化脱氨基作用2、转氨基作用3、联合脱氨基作用\n1、氧化脱氨基作用定义：-AA在酶的作用下，氧化生成-酮酸并产生氨的过程。反应通式：HNH2R-C-COOH--+O2+H2OR-C-COOH+H2O2+NH3AA氧化酶OHNH2R-C-COOH--AA氧化酶R-C-COO-NHH2OR-C-COOHO+NH3FPFPH2FPH2+O2FP+H2O2\nAA氧化酶的种类L-AA氧化酶：催化L-AA氧化脱氨，体内分布不广泛,最适pH10左右，以FAD或FMN为辅基。D-AA氧化酶：体内分布广泛，以FAD为辅基。但体内D-AA不多。L-谷氨酸脱氢酶：专一性强，分布广泛（动、植、微生物），活力强，以NAD+或NADP+为辅酶。+NAD(P)H+NH3CH2-COOHCHNH2-CH2COOH--+NAD(P)++H2O谷氨酸脱氢酶ATPGTPNADH变构抑制ADPGDP变构激活CH2-COOHC=O-CH2COOH--谷氨酸脱氢酶：体内（正）体外（反）\n2、转氨基作用指α-AA和酮酸之间氨基的转移作用，α-AA的α-氨基借助转氨酶的催化作用转移到酮酸的酮基上，结果原来的AA生成相应的酮酸，而原来的酮酸则形成相应的氨基酸。OR2-C-COOH=R1-C-COOH+NH2OR1-C-COOH=R2-C-COOH--+HNH2H迄今发现的转氨酶都以磷酸吡哆醛（PLP）为辅基，它与酶蛋白以牢固的共价键形式结合。实验证明，除Lys、Thr外，其余氨基酸均可参加转氨基作用，并各有其特异的转氨酶。\nAAR1α-酮酸R2P-吡哆醛醛亚胺-酮亚胺AAR2α-酮酸R1例如谷氨酸+丙酮酸α-酮戊二酸+丙氨酸天冬氨酸+α-酮戊二酸草酰乙酸+谷氨酸CH2-COO-CHNH+3COO---CH2-COO-CH2-C=OCOO---CH2-COO-C=OCOO---CH2-COO-CH2-CHNH+3COO---++谷丙转氨酶（GPT）——肝脏中谷草转氨酶（GOT）——心脏中转氨作用沟通了糖与蛋白质的代谢\n3、联合脱氨基作用（动物组织主要采取的方式）转氨基并不能最后脱掉氨,氧化脱氨中只有谷氨酸脱氢酶活力高,转氨基和氧化脱氨基联合在一起才能迅速脱氨。（1）转氨基和氧化脱氨基联合脱氨\n（2）嘌呤核苷酸循环联合脱氨肌肉组织中(谷氨酸脱氢酶活性弱)的另一种氨基酸脱氨基作用，肝脏中的氨基酸有90%经嘌呤核苷酸循环联合脱氨氨基酸α-酮戊二酸天冬氨酸IMPNH3α-酮酸谷氨酸草酰乙酸延胡索酸AMPH2O苹果酸腺苷酸代琥珀酸腺苷酸脱氨酶\n延胡索酸苹果酸草酰乙酸IMPASP腺苷代琥珀酸AMPa-酮戊二酸谷氨酸骨骼肌、心肌、肝脏和脑组织主要以嘌呤核苷酸循环的联合脱氨基为主（谷AA脱氢酶少）\n还原脱氨基、脱水脱氨基、水解脱氨基、脱硫氢基脱氨基等。（在微生物中个别AA进行,但不普遍）4、非氧化脱氨L-丝氨酸CH2COO-C-NH3+=-CH3COO-C=NH2+--COOHCH2OHNH2-C-H--COOHCH3C=O--丝氨酸脱水酶+NH3丙酮酸-H2O+H2Oα-氨基丙烯酸亚氨基丙酸\n（二）脱羧基作用R1COOHH-C-NH2--HR2O=C--+AA胺类化合物脱羧酶（辅酶为磷酸吡哆醛）磷酸吡哆醛R1COOHH-C-N=C---H-R2醛亚胺+H2OR1HH-C-N=C---H-R2CO2H2OHR2O=C--+R1HH-C-NH2--专一性强仅His不需磷酸吡哆醛作辅酶\nGluγ-氨基丁酸+CO2(抑制中枢神经传导)Aspβ-Ala+CO2(泛酸组分)His组胺＋CO2(降低血压)Tyr酪胺＋CO2(升高血压)Cys巯基乙胺＋CO2(CoA组分)Lys尸胺+CO2(促进细胞增殖)鸟AA腐胺+CO2(促进细胞增殖)丝氨酸乙醇胺胆碱卵磷脂色氨酸吲哚丙酮酸吲哚乙醛吲哚乙酸\n胺类有一定作用，但有些胺类化合物有害（尤其对人），应维持在一定水平，体内胺氧化酶可将多余的胺氧化成醛，进一步氧化成脂肪酸。RCH2NH2+O2+H2ORCHO+H2O2+NH3RCHO+1/2O2RCOOHCO2+H2OAA尿素\n谷氨酰胺既是氨的解毒产物也是氨的储存及运输形式主要从脑、肌肉等组织向肝、肾运氨脑部解氨毒的一种重要方式是氨的运输形式，也是氨的贮存、利用形式氨的命运1、氨的转运\n水生生物直接扩散脱氨（NH3）哺乳、两栖动物排尿素各种生物根据安全、价廉的原则排氨。体内水循环迅速，NH3浓度低，扩散流失快，毒性小体内水循环较慢，NH3浓度较高，需要消耗能量使其转化为较简单，低毒的尿素形式2、氨的排泄鸟类、爬虫类尿酸均来自转氨作用不溶于水，毒性很小，合成需要更多的能量\n3、氨的代谢◆合成尿酸或尿素◆重新利用合成AA◆合成酰胺（高等植物中）◆嘧啶环的合成（核酸代谢）大量氨入脑，与α-酮戊二酸合成谷氨酸，或与脑中的谷氨酸合成谷氨酰胺，造成脑中α-酮戊二酸减少，TAC减弱,ATP生成减少，引起大脑功能障碍的现象。严重时可导致肝昏迷。\n（1）尿素的生成实验：动物切除肝脏，输入氨基酸后，血氨浓度升高；动物保留肝脏、切除肾脏，输入氨基酸后，血中尿素浓度升高；动物肝脏、肾脏同时切除，输入氨基酸后，血中尿素含量较低，但血氨浓度升高；结论：肝脏是合成尿素的主要器官反应部位：肝细胞线粒体及胞液\n1932年德国学者克雷布斯（Krebs）等首先提出尿素生成的鸟氨酸循环学说。\nNH2（CH2）3H2N-CHCOOHNH2CONH（CH2）3H2N-CHCOOH（CH2）3H2N-CHCOOHNH2CNHNHNH3CO2H2OH2ONH3H2O鸟氨酸循环尿素鸟氨酸瓜氨酸精氨酸NH2CONH2\n\n尿素生成总反应式：2NH3+CO2+3ATP+3H2OCO(NH2)2+2ADP+AMP+2Pi+PPi\n鸟氨酸循环的特点：（1）耗能:消耗４个高能磷酸键（2）原料：NH3、CO2、ATP、天冬氨酸（3）两个来源不同的氮原子：1个来自氨，1个来自天冬氨酸（4）限速酶:精氨琥珀酸合成酶（5）部位:反应在线粒体和胞浆（6）与三羧酸循环的联系物质：延胡索酸（7）涉及的氨基酸及其衍生物：6种------鸟氨酸、精氨酸、瓜氨酸、天冬氨酸、精氨琥珀酸、N-乙酰谷氨酸（8）意义:解除氨毒以保持血氨的低浓度水平\n图TCA循环和尿素循环之间的联接顶端相互联接的途径被趣称为“Krebs自行车（Krebsbicycle）”。\n例下列关于尿素合成,说法错误的是A.肝细胞的线粒体是合成尿素的部位B.尿素合成后主要经肾脏随尿液排出C.每合成1mol尿素消耗1molCO2、2molNH3、3molATPD.尿素合成过程中的两个氮原子由天冬氨酸提供E.N-乙酰谷氨酸是氨基甲酰磷酸合成酶的激活变构剂例氨中毒的根本原因是（）A、肠道吸收氨过量B、氨基酸在体内分解代谢增强C、肾功能衰竭排出障碍D、肝功能损伤，不能合成尿素E、合成谷氨酰胺减少例鸟氨酸循环与柠檬酸循环是通过两者共有的中间物相联系的。这个中间物是（）①天冬氨酸②α－酮戊二酸③延胡索酸④草酰乙酸DD\n在氨基酸转氨基过程中不会产生（）A．氨基酸B．α-酮酸C．磷酸吡哆胺D．NH3E．磷酸吡哆醛在尿素的合成过程中，氨基甲酰磷酸（）A．由CPS-Ⅱ催化合成B．不是高能化合物C．在线粒体内合成D．是CPS-Ⅰ的别构激活剂E．合成过程并不耗能体内氨基酸脱氨基最主要的方式是()A、氧化脱氨基作用B、联合脱氨基作用C、转氨基作用D、非氧化脱氨基作用E、脱水脱氨基作用\n（2）酰胺的生成GlnGlu+NH3谷酰胺合成酶ATPGlnGlu+NH3谷氨酰胺酶H2O扩散排出体外(尿氨)在肾内：◆在脑、肝、肌肉等组织：◆在植物体内：Asp+NH3ADP+PiAln天冬酰胺合成酶ATPADP+PiAlnAsp+NH3H2O天冬氨酰胺酶氨基酸合成\n（三）氨基酸碳骨架的代谢1、AA分解产生5种产物进入TCA循环，进行彻底的氧化分解五种产物为：乙酰CoA、-酮戊二酸、琥珀酰CoA、延胡索酸、草酰乙酸\n异柠檬酸柠檬酸延胡索酸苹果酸草酰乙酸CoASH三羧酸循环乙酰CoAα-酮戊二酸琥珀酰CoA乙酰乙酰CoA苯丙氨酸酪氨酸亮氨酸赖氨酸色氨酸丙氨酸苏氨酸甘氨酸丝氨酸半胱氨酸丙酮酸精氨酸组氨酸谷氨酰胺脯氨酸谷氨酸异亮氨酸甲硫氨酸缬氨酸苯丙氨酸酪氨酸天冬酰胺谷氨酰胺\n\n2、转变成糖及脂类生糖氨基酸：在体内能转变为糖的氨基酸称为生糖氨基酸凡能生成丙酮酸、琥珀酸、草酰乙酸和-酮戊二酸的AA如Gly、Ser、Val、His、Arg、Cys、Pro、Ala、Glu、Gln、Asp、Asn等生酮氨基酸:乙酰乙酸、-羟丁酸和丙酮通称为酮体能转变成酮体的氨基酸称为生酮氨基酸Leu、Lys、Trp、Phe、Tyr在分解过程中能转变成乙酰乙酸和-羟丁酸生糖兼生酮氨基酸：Ieu、Phe、Tyr、Thr、Trp\n\n3、再合成AAα-谷氨酸α-酮戊二酸L-谷氨酸脱氢酶NADH+HNAD++H2ONH4++\n中心法则蛋白质翻译转录逆转录复制复制DNARNA第三部分 蛋白质的生物合成翻译(translation)：以mRNA为模板合成蛋白质的过程。原料是氨基酸涉及到细胞内所有种类的RNA和几十种蛋白质因子能量由ATP和GTP提供。场所是在核糖体\n第一节蛋白质的合成体系第二节蛋白质的生物合成过程第三节肽链合成后的折叠与修饰第四节蛋白质合成后的定向转运\n第一节蛋白质的合成体系蛋白质的合成要求100多种大分子物质参与和相互协作，这些大分子物质包括mRNA、许多tRNA、核糖体、多种活化酶和各种蛋白质因子。mRNA与遗传密码tRNA核糖体辅助因子\n一、mRNA与遗传密码（一）mRNA(messengerRNA)原核生物和真核生物mRNA的比较携带DNA的遗传信息，作为模板通过翻译将遗传信息传递给蛋白质，直接决定多肽链中AA的顺序。\n原核生物的多顺反子真核生物的单顺反子非编码序列核蛋白体结合位点起始密码子终止密码子编码序列PPP53蛋白质PPPmG-53蛋白质\nmRNA的碱基序列是如何翻译成蛋白质的氨基酸序列？遗传密码：DNA（或其转录的mRNA）中的碱基序列和蛋白质序列之间的对应关系。（二） 遗传密码（geneticcode）DNA:ATGCATGCATGCRNA:AUGCAUGCAUGCPROTEIN:aa1aa2aa3aa4\n1954年物理学家G.Gamov首先对遗传密码进行探讨。4种核苷酸构成序列(mRNA)→20种基本AA构成序列(蛋白质)？一对一的对应关系，×42=16，×43=64，足够1961年FrancisCrick及其同事的遗传实验进一步肯定mRNA上相邻三个碱基编码一个氨基酸，此三联体碱基称为密码子(codon)。\n64种密码子和20种氨基酸之间的相互关系是什么？1961年美国科学家Nirenberg等用大肠杆菌无细胞体系，外加20种氨基酸的混合物（其中有一种氨基酸被同位素标记）及polyU，经保温反应后，得到了被标记的苯丙氨酸的多聚体，证明UUU是编码phe。同样证明CCC编码pro，AAA编码lys。这三个密码子最早被解译出来。Nirenberg和Ochoa等又进一步用两种核苷酸或三种核苷酸的共聚物作模板，重复上述实验。到1966年就全部破译了64组密码子1、遗传密码的破译\n遗传密码字典第一位碱基(5端)第二位碱基(中间)第三位碱基(3端)UCAGUPhePheLeuLeuSerSerSerSerTyrTyr终止终止CysCys终止TrpUCAGCLeuLeuLeuLeuProProProProHisHisGlnGlnArgArgArgArgUCAGAIleIleIleMetThrThrThrThrAsnAsnLysLysSerSerArgArgUCAGGValValValValAlaAlaAlaAlaAspAspGluGluGlyGlyGlyGlyUCAG\n密码的无标点性：指两个密码子之间没有任何核苷酸加以隔开。若插入或删去一个碱基，就会使这以后的读码发生错误，这种突变称移码突变（frame-shiftmutation）。（1）无标点性2、遗传密码的特点\n（2）遗传密码的不重叠性遗传密码的不重叠性：指每三个碱基编码一个氨基酸，碱基不重复使用。ABCDEFGHIJKL—aa1—aa2—aa3—aa4—但是在少数大肠杆菌噬菌体，如R17，Q等的RNA基因组中，部分基因的遗传密码是重叠的\n密码子的简并性:指大多数氨基酸都是由几个不同的密码子编码的，如UCU，UCC，UCA，UCG，AGU及AGC6个密码子都编码丝氨酸。同义密码子（synonymouscodon）：编码相同氨基酸的密码子。只有Met和Trp仅有一个密码子。（3）简并性（degeneracy）\n\n一是可以减少有害的突变。假如每种氨基酸只有一个密码子，那么剩下的44个密码子都成了终止密码子，一旦某氨基酸的密码子发生单碱基的点突变，则很可能造成肽链合成的过早终止。二是既使DNA上碱基组成有变化，仍可保持由此DNA编码的多肽链上氨基酸序列不变。如GUN编码Ala，由于简并性的存在，不论第三位的U变成什么，都仍然编码Ala。简并性的生物学意义？\n密码子的专一性主要取决于前两位碱基，第三位碱基的重要性不大如丙氨酸由三联体GCU，GCC，GCA和GCG编码（4）密码子的第三个碱基的专一性较第一、二个碱基低\n(5)起始密码子和终止密码子64个密码子中，有1个密码子AUG既是甲硫氨酸的密码子，又是肽链合成的起始密码子（initiationcodon）。另外3个密码子UAG，UAA，UGA不编码任何氨基酸，而是多肽合成终止密码子（terminationcodon）。\n密码子在高等、低等生物中基本是完全通用的。但有例外情况，如哺乳动物的线粒体中，UGA不再是终止密码子，而编码色氨酸；AGA、AGG为终止密码，而不编码精氨酸。支原体中UGA不作终止密码，而是编码色氨酸。原生动物鞭毛虫把终止密码子UAA和UAG读成谷氨酰胺（6）遗传密码的基本通用性\n二、tRNA（transferRNA）在蛋白质合成中，氨基酸本身不能识别mRNA上的密码子，它需要由特异的tRNA分子携带到核糖体上并由tRNA去识别在mRNA上的密码子。tRNA是多肽链和mRNA之间的接合器。\ntRNA的两个关键部位一个是氨基酸结合部位：3’端CCAOH另一个是与mRNA的结合部位：反密码子部位3’5’ICCA-OH5’3’CCA-AAGGCCCG密码子与反密码子的阅读方向均为5‘3’，两者反向平行配对。\n氨基酸羧基与tRNA3末端腺苷的核糖3-OH连接，形成氨酰-tRNA（由特异的氨酰-tRNA合成酶催化）。同功受体tRNA（isoacceptingtRNA）：携带相同氨基酸而反密码子不同的一组tRNA（大多数氨基酸都有几种tRNA运载）在书写时，将所运氨基酸写在tRNA的右上角，如tRNAAla及tRNAcys分别表示转运Ala和cys的tRNA一种氨酰-tRNA合成酶可以识别一组同功受体tRNA。3末端的氨基酸结合部位\n与mRNA的结合部位位于tRNA的反密码子环上，由3个特定的碱基组成，称为反密码子（anticodon）反密码子按碱基配对原则反向识别mRNA链上的密码子，而把所带的氨基酸送到肽链的一定位置上。tRNA535mRNA3\n反密码子第一位碱基密码子第三位碱基AUCGGUCUAGIUCA“摆动假说’（wobblehypothesis）认为反密码子与密码子配对时，密码子的第一、第二位碱基严格配对，第三位碱基可以有一定的变动因此一种tRNA分子往往能够识别一种以上的同义密码子。\ntRNA分子的突变与校正基因（RNA再编辑）GAG（Gln)UAGH3NGlnCOO-有活力H3NCOO-无活力基因突变H3NTyrCOO-有活力3’AUGTyrUACAUCtRNA突变\n种类起始tRNA---tRNAimet只能识别翻译起始信号AUG只能结合于核糖体的肽位普通tRNA----tRNAmet在翻译延长中发挥作用只能结合于核糖体的氨基酰位tRNA的种类\n是蛋白质合成的场所。标记各种AA，注入大鼠体内，在不同时间取出肝脏，匀浆，离心分离各种亚细胞器，分析放射性蛋白的分布，证实蛋白质的合成是在核糖体上进行的。游离核糖体：合成细胞质蛋白。内质网核糖体：合成分泌蛋白和细胞器蛋白。三、核糖体\n不论原核细胞还是真核细胞，一条mRNA可以被同时几个核糖体阅读。把同时结合并翻译同一条mRNA的多个核糖体称为多核糖体。\n核糖体是由核糖核酸（rRNA）和几十种蛋白质分子（核糖体蛋白）组成的一个巨大的复合体。每个核糖体是由大小两个亚基组成，每个亚基都有自己不同的rRNA和蛋白质分子。1、核糖体的组成来源核糖体亚基rRNA蛋白质分子数目原核细胞70S50S5S，23S3430S16S21真核细胞80S60S5S，28S～5040S18S～30\n2、大肠杆菌核糖体的结构模型大肠杆菌70S核糖体为一椭圆形球体，30S亚基比较扁平，分成头部与基部两部分，基部一侧伸出一个平台，平台与头部间有一个裂口。50S亚基象一个半球，平面侧伸出3个突起。当30S亚基与50S亚基结合成70S核糖体时，两个亚基接合面上留有相当大的空隙，蛋白质的合成可能就在这个空隙中进行。大肠杆菌中30S的亚基能单独与mRNA结合成30S核糖体-mRNA复合体，后者与tRNA可以专一性结合(起始AA进入)。50S亚基不能单独与mRNA结合，但可以非专一地与tRNA结合。\nrRNArRNA有大量的茎环（发夹）结构，形成核糖体的刚性骨架。功能：（1）蛋白质合成的施工平台（骨架）（2）16SrRNA在识别mRNA上的多肽合成起始位点中起重要作用。\n核糖体上两个重要的tRNA结合位点A位点：接受新掺入的氨酰-tRNA，主要位于50S大亚基上；P位点：为延伸中肽酰-tRNA的结合位点，主要位于30S小亚基上，A位点和P位点相邻。P位和A位，二者紧密连接，各占一个密码子的距离。P位上肽酰-tRNA上的羧基与进入A位的氨酰-tRNA上的氨基形成新的肽键P位上tRNA卸下肽链成为无负载的tRNA核糖体移动一个密码子的距离A位上的肽酰-tRNA又回到P位，A位又空，再进行下一次循环\n50S亚基上还有一个在肽酰-tRNA移位过程中使GTP水解的位点在50S与30S亚基的接触面上有一个结合mRNA的位点核糖体上还有许多与起始因子，延伸因子，释放因子及与各种酶相结合的位点核糖体是一个复杂的结构，被称作蛋白质合成的工厂\n四、辅助因子蛋白质的合成除了需要mRNA、tRNA、核糖体外，在起始、延伸和终止阶段还需要一系列蛋白辅助因子即起始因子（initiationfactor）、延伸因子（elongationfactor）、释放因子（releasefactor）等的参与。\n蛋白质生物合成所需的辅助因子生物种类辅助因子功能原核生物起始因子IF-1IF-2IF-3延伸因子EF-TuEF-TsEF-G释放因子RF-1RF-2RF-3促进IF-2和IF-3的活性促使起始tRNA与30S小亚基结合，需GTP促进核糖体解离成亚基；促使30S小亚基与mRNA起始部位结合促使氨酰-tRNA进入A位与mRNA结合促进EF-Tu·GDP再生为EF-Tu·GTP水解GTP，使核糖体按5→3方向沿mRNA移动一个密码子的距离识别终止密码子UAA，UAG识别终止密码子UAA，UGA促进RF-1，RF-2的活性真核生物起始因子包括eIF-1，eIF-2，eIF-3，eIF-4等至少9种延伸因子EF-1EF-2释放因子RF参与真核细胞蛋白质合成起始复合物的组装相当于EF-Tu和EF-Ts的功能相当于EF-G的功能识别终止密码子UAA，UAG，UGA\n氨基酸的活化多肽链合成的起始多肽链的延伸多肽链合成的终止与释放第二节原核生物蛋白质的生物合成\n游离氨基酸掺入多肽链以前必须活化即氨基酸与特异tRNA形成氨酰-tRNA氨基酸的活化由氨酰tRNA合成酶催化。每一种氨酰tRNA合成酶既能识别自己的配体氨基酸，又能识别对应的tRNA。1、氨基酸的活化\n活化反应氨基酰-AMP-E氨基酰-tRNAIle-tRNAIle——异亮氨酰-tRNA\n氨酰tRNA合成酶对应于20种氨基酸的每一种，大多数细胞都只含有一种与之对应的氨酰-tRNA合成酶，却有多种tRNA负责携带。每一种氨酰-tRNA合成酶既能识别相应的氨基酸，又能识别与此氨基酸相对应的一组同功受体tRNA——具有高度的专一性\n氨酰-tRNA合成酶的校对功能Ile-tRNAIle——Val–tRNAIle由于一些氨基酸结构差别不大，氨酰-tRNA合成酶有时也会辨别失误。Val有时会被异亮氨酰-tRNA合成酶识别,但一旦出现Val-tRNAIle，合成酶即发挥校正功能，迅速将Val-tRNAIle水解，从而避免其错误地参入到蛋白质中。可使翻译错误频率低于万分之一。\n2、多肽链合成的起始(1)起始氨基酸及起始tRNA起始密码子AUG编码Met,因此所有蛋白质的翻译起始于Met。细胞内有两种携带甲硫氨酸的tRNA:tRNAiMet参与肽链合成的起始——Met-tRNAiMettRNAMet携带内部的甲硫氨酸——Met-tRNAMet原核生物中，有一种特异的甲酰化酶，在参与起始前使Met-tRNAiMet的氨基发生甲酰化。Met-tRNAiMet+N10-甲酰FH4fMet-tRNAifMet+FH4甲酰化酶甲酰化酶只能催化Met-tRNAiMet，而不能催化游离的Met或Met-tRNAMet甲酰化。\n首先起始因子IF-3，IF-1与核糖体的30S亚基结合（IF-3促进30S亚基与50S亚基的分开）。然后30S亚基与mRNA起始部位结合。mRNA上的密码子AUG既可作为起始密码子，编码起始Met，也可编码多肽链内部的Met残基，核糖体是如何识别起始密码子呢？IF-1起促进IF-2和IF-3的活性的作用（2）多肽链合成的起始——形成70S起始复合物\n起始AUG上游（5’端）约10个核苷酸处有一段富含嘌呤的序列（SD序列）可被核糖体识别5’3’起始密码子AUG的识别\n原核生物核糖体30S小亚基上的16SrRNA3’端富含嘧啶的序列能与SD序列互补配对，这样30S亚基能与mRNA结合并且在mRNA上结合的位置正使30S亚基上的P位对准起始密码子AUG，以便使fMet-tRNAifMet进入P位。\nIF-2促进fMet-tRNAifMet进入P位点与核糖体30S亚基结合，从而形成30S起始复合物，此时起始密码子AUG可与fMet-tRNAifMet上的反密码子配对。GTP水解释放能量促使大亚基结合，形成70S起始复合物，IF-1、IF-2和IF-3释放。IF-1起促进IF-2和IF-3的活性的作用\n3、多肽链的延伸分三步进行(1)进位新氨\n在大亚基上肽酰转移酶（peptidyltransferase）的作用下，A位点氨基酸的--NH2亲核攻击P位点氨基酸的-COOH并形成肽键，P位点tRNA卸载，结果A位点tRNA上携带一个二肽。（2）转肽\n在EF-G（移位酶）的作用下，核糖体沿mRNA5’3’方向移动一个密码子的距离，使原来在A上的肽酰-tRNA移到了P位点，原来在P位点的无负载的tRNA离开核糖体，同时一个新的密码子进入空的A位，EF-G催化的移位过程需水解GTP提供能量。（3）移位\n移位进位转肽GTP(Tu\Ts)GTP（EF-G）三步为一个延伸循环，肽链每掺入一个氨基酸就重复一次延伸循环，消耗2个GTP，肽链合成从N-C\n\n当终止密码子UAA，UAG，UGA中任何一个出现在核糖体的A位点，没有相应的氨酰-tRNA能识别，这时释放因子便识别并结合上去（RF-1,RF-2,RF-3）。RF1识别UAA和UAG，RF2识别UAA与UGA，RF3可能刺激RF1与RF2的活性。4、多肽链合成的终止与释放\nRF的识别过程需要GTP，它的结合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，并将连接肽链与P位点tRNA的肽酰酯键水解开，肽链从核糖体上释放，tRNA、mRNA也从核糖体上释放，70S核糖体解体。GTP→GDP\n蛋白质的合成是一个高耗能过程AA活化2个高能磷酸键（ATP）肽链起始1个（70S复合物形成，GTP）进位1个（GTP）移位1个（GTP）终止1个GTP→GDP第一个氨基酸加入需消耗3个（活化2+起始1）以后每加入一个AA（形成一个肽键）需要消耗4个（活化2+进位1个+移位1个）。终止GTP→GDP消耗1个例：合成200个AA残基的多肽：8+198×4=800\n①氨基酸与tRNA的特异性结合依靠氨酰tRNA合成酶的特异识别作用。②密码子与反密码子特异结合，依靠互补碱基配对结合实现，也有赖于核糖体的构象正常而实现正常的装配功能。保证准确翻译的关键是什么？\n二、真核生物蛋白质的生物合成特点(1)核糖体比原核细胞更大\n(2)起始tRNA：起始氨基酸为甲硫氨酸，而不是N-甲酰甲硫氨酸。起始tRNA为Met-tRNAMet。此tRNA分子不含TC序列，这在tRNA家族中是十分特殊的。f\n(3)80S起始复合物:其形成过程涉及至少9种起始因子。起始密码子AUG的上游5端不富含嘌吟序列。通常，在mRNA5-末端的AUG密码子所在的部位也就是多肽合成的起点。(4)肽链延伸、终止与释放：延伸因子有两种，其中eEF-l的两个亚基担当原核细胞中的EF-Tu和EF-Ts的功能,eEF-2以类似于原核EF-G的方式行使功能。释放因子eRF只有一种，负责识别3种终止密码子。\n第三节蛋白质合成的抑制剂原核氯霉素与50S亚基结合，抑制原核肽转移酶四环素与30S亚基结合，干扰氨酰tRNA的结合红霉素抑制肽链延伸链霉素、卡那霉素与原核生物蛋白体小亚基结合，改变其构象，引起读码错误，结核杆菌对这两种抗生素特别敏感。真核亚胺环已酮抑制真核肽转移酶活性白喉毒素与eEF2结合，抑制肽链的移位作用。\n原核细胞与真核细胞在翻译上的差别原核细胞真核细胞核糖体70S（50S+30S）80S（60S+40S）与转录的偶联关系存在无起始tRNA是否甲酰化是否起始密码子的识别SD序列与反SD序列的相互作用扫描或内部进入起始阶段对ATP的需要不需要需要起始因子的种类延伸因子3种3种10多种2种核糖体释放因子有无对抑制剂的敏感性对许多抗生素敏感对抗生素不敏感\n第四节肽链合成后的折叠与修饰一、多肽链的折叠二、多肽链的修饰\n多肽链的折叠是指从多肽链氨基酸序列形成正确的三维结构的过程。肽链的折叠从核糖体出现新生的多肽链即可开始。至少有两类因子参与折叠：酶：二硫键异构酶——加速蛋白质正确二硫键的形成肽基脯氨酸异构酶——加速脯氨酸亚氨基肽键的顺-反异构化分子伴侣(molecularchapeones)一、多肽链的折叠\n分子伴侣：通过抑制新生肽链不恰当的聚集并排除与其它蛋白质不合理的结合，协助多肽链的正确折叠。目前被确认的分子伴侣有热休克蛋白（heatshockprotein）60、70等。\n\n二、多肽链的修饰多肽链的修饰可以在肽链折叠前、折叠期间或折叠后进行，也可以在肽链延伸期间或终止后进行。有些修饰对多肽链的正确折叠是重要的，有些修饰与蛋白质在细胞内的转移或分泌有关。\n(1)末端氨基的去甲酰化和N-甲硫氨酸的切除原核细胞多肽N-末端的fMet的甲酰基可在去甲酰酶的催化下被除去。在原核和真核细胞中多肽N-末端的Met（有时与少数几个氨基酸一起）均可被氨肽酶除去。(2)一些氨基酸残基侧链被修饰有些氨基酸没有相应的遗传密码，而是在肽链从核糖体释放后经化学修饰形成的。如胶原蛋白中含有大量的羟脯氨酸和羟赖氨酸有些蛋白质中的Asn、Ser和Thr发生糖基化形成糖蛋白，Ser、Thr、Tyr磷酸化。\n(3)二硫键的形成多肽链的Cys残基可在蛋白质二硫键异构酶的作用下形成二硫键，肽链内或肽链间都可形成二硫键。(4)多肽链的水解断裂许多具有一定功能的蛋白质如酶、激素蛋白，在体内常以无活性的前体肽的形式产生，这些前体在一定情况下经体内蛋白酶的水解切去部分肽段，才能变成有活性的蛋白质，如胰岛素原变成胰岛素，胰蛋白酶原变为胰蛋白酶等。\n胰岛素原的加工A链区B链区间插序列（C肽区）HSSHSHSHHSHS信号肽NC核糖体上合成出无规则卷曲的前胰岛素原切除C肽后，形成成熟的胰岛素分子切除信号肽后折叠成稳定构象的胰岛素原SSSSNNCCA链B链胰岛素CNS－SSS胰岛素原SS\n翻译转运同步机制---分泌蛋白●信号肽假说●分泌蛋白质的合成和胞吐作用翻译后转运机制---线粒体与叶绿体蛋白●蛋白质向线粒体的定位机制第五节蛋白质合成后的定向转运\n分泌蛋白、质膜蛋白、溶酶体蛋白、内质网和高尔基体滞留蛋白等。首先在游离核糖体上合成含信号肽的部分肽段后就结合到内质网上，然后边合成边进入内质网腔，经初步加工和修饰后，部分多肽以芽泡形式被运往高尔基体，再经进一步的加工和修饰后被运往质膜、溶酶体或被分泌到胞外。（一）翻译转运同步机制（cotranslationaltransfer）\n信号肽是GunterBlobel1975年提出的，用以解释多肽向内质网的跨膜转运。信号肽通常在被转运的多肽链的N端，长度为1040个氨基酸残基不等，氨基端至少含有一个带正电荷的氨基酸，序列中心为含有1015高度疏水的氨基酸残基，如丙氨酸、亮氨酸、缬氨酸、异亮氨酸和苯丙氨酸。新生肽的命运就取决于信号肽和其他的信号序列。信号肽的C末端有一个可被信号肽酶识别的位点，当蛋白质运送到目的地后，信号肽即被信号肽酶切去。信号肽假说\n\n含信号肽的多肽进入内质网的过程：当包含信号肽的多肽被合成一部分时，信号肽识别体（SRP）就识别信号肽并结合到核糖体上，翻译暂时停止，SRP与内质网膜上的受体（停泊蛋白）结合，核糖体与内质网结合，SRP离开，新生肽链恢复延长，延伸的肽链在信号肽的引导下，穿过由转运蛋白在内质网膜上形成的孔进入腔中，进行初步的翻译后修饰（信号肽被切除）。\n被转运到内质网中的多肽多数还要运往它处。经过初步的翻译后修饰，可溶性蛋白和膜结合蛋白被运输到高尔基体，这种运输是经过运输泡进行的在高尔基体中，多肽进一步被修饰，如N-糖苷键型寡糖链进一步被处理，特定Ser和Thr残基进行O-糖苷键型糖基化修饰。最后将蛋白以囊泡的形式运往溶酶体或运到质膜或分泌到胞外。\n（二）翻译后转运机制（posttranslationaltranslocation）叶绿体蛋白和线粒体蛋白。在细胞质游离核糖体上被完全合成后通过新生肽的信号序列（引导肽Leaderpeptide）直接运往目的地并被加工。\n线粒体外膜线粒体内膜带有导肽的线粒体蛋白质前体跨膜运送过程示意图内外膜接触位点的蛋白质通道线粒体hsp70受体蛋白hsp70导肽蛋白酶切除导肽\n5’ACG’密码子的反密码子是A．5’UGC3’B．3’UGC5’C．5’CGU3’D．3’CGU5’编码20种氨基酸的DNA核苷酸三联体有多少种？A．20种B．61种C．64种D．4种29．所谓的“无意义”密码子，其功能是A．编码n种氨基酸中的每一种B．使mRNA附着于任一核糖体上C．编码每一种正常的氨基酸D．规定mRNA中被编码信息的终止30．转运RNA的作用是A．传递从DNA到mRNA的遗传信息B．传递从mRNA到rRNA的信息C．根据密码子组成氨基酸D．识别mRNA的反密码子31．实现或体现遗传信息的最后阶段是在细胞的哪一部分中进行的？A．线粒体中B．核糖体中C．染色质中D．细胞质中与蛋白质生物合成无关的因子是()A、起始因子B、终止因子C、延长因子D、GTPE、P因子DBB\n由200个氨基酸组成的一种蛋白质，决定其结构的基因A．在原核生物中较长B．在真核生物中较长C．在真核生物和原核生物中一样长D．基因长度并不依赖于原核的还是真核的细胞组织状态包含1000个核苷酸对的DNA片段可编码蛋白质种类的可能数为A．10004B．41000C．10003D．42000粗面内质网上合成的蛋白质被运送到：A溶酶体B透明质C线粒体D质体E高尔基体BEB\n一条多肽链中有49个肽键，那么，控制合成该肽链的基因片段中至少有碱基数为A49个B98个C150个D300个32．一种细菌mRNA由360个核苷酸组成，它编码的蛋白质长度是多少？A．约360个氨基酸B．约1080个氨基酸C．整120个氨基酸D．少于120个氨基酸33．下列各项中，哪项不是蛋白质合成过程中所需要的？A．mRNAB．核糖体C．tRNAD．内质网DDA