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生物化学复习重点

概论

新陈代谢:营养物质在生物体内所经历的一切化学变化的总称

高能化合物：在生化反应中，某些化合物含自由能特多者，即随水解反应或基团转移反应可放出大量自由能的化合物

高能健：水解时能放出大量自由能的键

（指随着水解反应或基团转移反应可放出大量自由能(ΔG大于25kJ/mol)的键。主要指ATP/ADP中的焦磷酸键。各种化合物的化学键水解时释放的化学能量大于或近于ATP水解时释放的能量者均属高能键，如乙酰辅酶A的酯键。常用符号“～”表示。）

ATP的功能：

1.提供生物合成做化学功时所需的能量

2.是生物机体活动以及肌肉收缩的能量来源

3.供给营养物逆浓度梯度跨膜运输到机体细胞内所需的自由能

4.在DNA,RNA和蛋白质等生物合成中，保证基因信息的正确传递，ATP也以特殊方式起着递能作用

糖代谢

掌握糖酵解的定义、过程（调节的关键酶、ATP的生成步骤）、在细胞中的进行部位

糖酵解定义：在无氧条件下，葡萄糖进行分解，形成2分子丙酮酸(乙醇、乳酸）并提供能量

糖酵解过程（调节的关键酶、ATP的生成步骤）：6-磷酸果糖激酶Ⅰ

碳骨架的变化：由6碳糖变成3碳糖

糖酵解过程由葡萄糖到丙酮酸所有的中间产物都是以磷酸化合物的形式来实现的

10步反应，需要10种酶

3种调节酶（关键酶）：己糖激酶（肝脏中为葡萄糖激酶）；磷酸果糖激酶（是哺乳动物糖酵解途径最重要的调控关键酶 ；限速酶)；丙酮酸激酶

4个反应步骤伴随能量的变化；能量的变化：净生成2个ATP

糖酵解在细胞中的进行部位：细胞溶胶

掌握柠檬酸循环的定义、意义；反应步骤（ATP生成、脱羧、脱氢）、调控的三个关键酶；理解柠檬酸循环的反应条件和作用

柠檬酸循环的定义：是一个由一系列酶促反应构成的循环反应系统，在该反应过程中，首先由乙酰辅酶A与草酰乙酸缩合生成含有3个羧基的柠檬酸，经过4次脱氢，2次脱羧，生成四分子还原当量和2分子CO2，重新生成草酰乙酸的这一循环反应过程成为三羧酸循环。

意义：

1．三大营养素的最终代谢通路

糖、脂肪和蛋白质在分解代谢过程都先生成乙酰辅酶A，乙酰辅酶A与草酰乙酸结合进入三羧酸循环而彻底氧化。所以三羧酸循环是糖、脂肪和蛋白质分解的共同通路。

2．糖、脂肪和氨基酸代谢的联系通路

三羧酸循环另一重要功能是为其他合成代谢提供小分子前谷氨酸体。α-酮戊二酸和草酰乙酸分别是合成谷氨酸和天冬氨酸的前体；草酰乙酸先转变成丙酮酸再合成丙氨酸；许多氨基酸通过草酰乙酸可异生成糖。所以三羧酸循环是糖、脂肪酸(不能异生成糖)和某些氨基酸相互转变的代谢枢纽。

反应步骤（ATP生成、脱羧、脱氢）：

（一）柠檬酸合酶：是限速酶，属于调控酶

氟乙酸与丙酮酰-CoA的毒害机理

（三）异柠檬酸脱氢酶：变构调节酶，在柠檬酸循环中起调节酶作用

第一次氧化脱羧反应,产生第一个NADH

（四）第二次脱羧，产生第二个NADH

催化的酶为? -酮戊二酸脱氢酶（多酶复合体），该酶是一个变构调节酶

产物琥珀酰- CoA也是高能硫酯化合物

（五）产生一个高能磷酸键（哺乳动物形成1分子GTP，植物和微生物直接形成1分子ATP）

底物水平磷酸化作用

（六）琥珀酸脱氢酶是柠檬酸循环中唯一嵌入到线粒体内膜的酶，是线粒体内膜的一个重要组成部分。

丙二酸是琥珀酸脱氢酶的强抑制剂

生成一个FADH2

（八）产生第三个NADH

调控的三个关键酶：柠檬酸合酶、异柠檬酸脱氢酶、α -酮戊二酸脱氢酶是关键酶

理解柠檬酸循环的反应条件和作用：一是分解代谢途径，是体内糖、脂肪和蛋白质三大营养物质分解代谢的最终途径提供大量自由能

二是合成代谢途径，即柠檬酸的中间产物作为生物合成的前体来源。

填补反应：对柠檬酸循环中间产物有补充作用的反应

丙酮酸羧化反应

磷酸戊糖途径的意义：

1.是细胞产生还原力（NADPH）的主要途径NADPH的功用：

（1）还原性生物合成中提供氢，如脂肪酸及胆固醇的合成。（戊糖磷酸途径在骨骼肌中活性低，在乳腺、肾上腺皮质和肝脏中活性很高）

（2）作为谷胱甘肽还原酶的辅酶，对于维持细胞中还原型谷胱甘肽的正常含量，从而对维持细胞特别是红细胞的完整性有重要作用。（溶血性贫血）

NADPH与NADH的区别：

（1）结构不同　

（2）功能不同：NADPH功能如上

NADH主要是通过呼吸链提供ATP分子

2.是细胞内不同结构糖分子的重要来源，并为各种单糖的相互转变提供条件。

熟悉糖原合成代谢和分解代谢的过程

糖原合成过程：

1.葡萄糖磷酸化生成葡萄糖-6-磷酸

2.葡萄糖-6-磷酸转变成葡萄糖-1-磷酸

3.葡萄糖-1-磷酸转变成尿苷二磷酸葡萄糖

4.α-1,4-糖苷键式结合

5.糖原分枝的形成

糖原分解过程：

1.糖原的磷酸解

2.脱枝酶的作用，①转移葡萄糖残基②水解?-1,6-糖苷键

3.葡萄糖-1-磷酸转变成葡萄糖-6-磷酸

4.葡萄糖-6-磷酸 水解生成葡萄糖

糖异生途径

关键酶：1、丙酮酸羧化酶；2、PEP羧激酶；3、果糖双磷酸酶-1；4、葡萄糖-6-磷酸酶

生物体将多种非糖物质转变成葡萄糖或糖原的过程。在哺乳动物中，肝是糖异生的主要器官，正常情况下，肾的糖异生能力只有肝的1/10，长期饥饿时肾糖异生能力则可大为增强。

呼吸链与氧化磷酸化

掌握传递链的定义，种类，呼吸链各成员的排列顺序

传递链的定义：电子从NADH（或FADH2）到O2的传递所经历过的途径。

种类：

呼吸链各成员的排列顺序：

1.NADH-Q还原酶（复合酶Ⅰ）

第一个质子泵

作用：先与NADH结合并将NADH上的两个电子转移到FMN辅基上。

辅基：FMN、Fe-S蛋白（非血红素铁蛋白）

2.辅酶Q

在电子传递链中处于中心地位

作用：接受NADH-Q还原酶脱下的电子和氢原子，还接受黄某某（如琥珀酸-Q还原酶）脱下的电子和氢原子。

在呼吸链中是一种和蛋白质结合不紧密的辅酶。

3.琥珀酸-Q还原酶（复合体Ⅱ ）

辅基：FAD， Fe-S蛋白

将电子从FADH2转移到CoQ上，这一步反应没有ATP的形成。

4.细胞色素还原酶（复合体Ⅲ，辅酶Q-细胞色素c还原酶，细胞色素bc1）

第二个质子泵

辅基：血红素、 Fe-S蛋白

种类：细胞色素b——血红素b566、血红素b562

细胞色素c1

5.细胞色素C

种类：无血红素的细胞色素c——细胞溶胶

有血红素的成熟的细胞色素c——线粒体内膜间隙

作用：在复合体Ⅲ和复合体Ⅳ之间传递电子

Q循环：电子由携带两个电子的载体——QH2转移给携带一个电子的载体——细胞色素c。有利于电子的有效利用

6.细胞色素氧化酶（细胞色素C氧化酶、复合体Ⅳ）

有四个氧化还原中心，都集中在亚基Ⅰ和亚基Ⅱ上

亚基Ⅰ：血红素a3和CuB(b)； 亚基Ⅱ:血红素a和CuA(a)（活性中心）

接受和传递电子的顺序：细胞色素c ——血红素a- CuA聚簇——血红素a3- CuB聚簇——O2

第三个质子泵

NADH的再氧化的两种穿梭途径：

甘油-3-磷酸穿梭途径在传递NADH电子中的特殊作用

细胞溶胶中的NADH上的电子通过甘油磷酸穿梭途径转运后形成的ATP分子不是2.5个，而是1.5个。

这种机制在神经和肌肉组织中进行。

2.苹果酸-天冬氨酸穿梭途径

这种机制在心脏和肝脏组织中进行

与上种途径的区别：穿梭途径转运后形成的ATP分子是2.5个

意义：

葡萄糖彻底氧化生成ATP分子的个数和来源：

底物水平磷酸化

糖酵解 2ATP

柠檬酸循环 2ATP

氧化磷酸化（NADH及FADH2）

糖酵解 2 2 X 1.5（或2.5)

丙酮酸脱羧 2 2 X 2.5

柠檬酸 6 6 X 2.5

2 2 X 1.5

（FADH2）

共产生30或32个ATP

从乙酰CoA 开始计算：10个ATP

从丙酮酸开始计算：12.5个ATP

从葡萄糖开始计算：32或30个ATP

脂肪酸代谢

掌握饱和脂肪酸β氧化的定义、关键酶、原料及其进线粒体的方式、在细胞中的进行部位等、熟悉其过程

饱和脂肪酸β氧化的定义：降解始发于羧基端的第二位（β位）的碳原子，在这一处断裂切掉两个碳原子单元，脂肪酸的降解

关键酶：脂酰- CoA脱氢酶

原料：脂肪酸

脂肪酸进线粒体的方式：短或中长的脂酰- CoA分子（10个碳原子以下）可容易的渗透通过线粒体内膜

更长的需要特殊的运送机制： 长链脂酰- CoA与肉碱分子结合结合由肉碱-脂酰转移酶Ⅰ(限速酶）与肉碱-脂酰转移酶Ⅱ催化

在细胞中的进行部位：线粒体

过程：5个步骤：活化、氧化、水合、氧化、断裂

其结果是，每个循环脂肪酸链以乙酰- CoA形式自羧基端脱下两个碳原子单元，并产生1个FADH2和1个NADH

掌握饱和脂肪酸生物合成的过程、原料及其出线粒体途径、在细胞中的进行部位等,熟悉其过程

饱和脂肪酸生物合成的过程：

1.启动：乙酰-CoA：ACP转酰酶

2.装载：丙二酸单某某-CoA：ACP转酰酶

3.缩合：β-酮酰-ACP-合酶

4.还原：β-酮酰-ACP-还原酶

5.脱水：β-羟酰-ACP-脱水酶

6.还原：烯酰-ACP-还原酶

7.释放：软脂酰-ACP-硫酯酶（ACP:酰基载体蛋白）

原料：乙酰-CoA

出线粒体途径：三羧酸转运体系

在细胞中的进行部位：细胞溶胶中

酮体的概念：乙酰-CoA转化为乙酰乙酸、D- β-羟丁酸和丙酮，这三个化合物统称酮体

软脂酸和硬脂酸彻底氧化分解产生ATP的计算

氮代谢

氨基酸的脱氨基的几种方法及意义：

1.转氨基作用

在氨基转移酶的催化下，氨基酸脱下的氨基转移到一个α –酮酸上，产生与原氨基酸相应的酮酸和一个新的氨基酸。进行部位：细胞溶胶

2.氧化脱氨基作用

指氨基酸在脱氨基时伴有氧化（脱氢）过程

谷氨酸脱氢酶

谷氨酸+NAD（P）+

α-酮戊二酸 + NH4+ + NAD（P）H

谷氨酸脱氢酶既能以NAD +又能以NADP +为辅基，底物仅限于谷氨酸。

反应是可逆的，催化活性受ATP/GTP抑制，受ADP/GDP激活。

3.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（机体中广泛存在）嘌呤核苷酸的联合脱氨基作用 （在肌肉、脑和肝脏组织中进行，因谷氨酸脱氢酶含量低活性弱）

4.其他的脱氨基作用

D-氨基酸氧化酶和L-氨基酸氧化酶：

非专一性的氨基酸氧化酶，以FAD为辅酶

氨基酸氧化酶

氨基酸 + FAD + H2O —————————— α-酮酸 + NH3 + FADH2

一碳单位的概念和意义

一碳单位的概念：具有一个碳原子的活性基团

意义：许多氨基酸都可作为一碳单位的来源，如甘氨酸、苏氨酸、丝氨酸、甲硫氨酸和组氨酸。它不能游离存在，常与四氢叶酸（THF或称HF4）的N5、N10位结合而被携带和转运。

它是生物体内各种化合物甲基化的甲基来源，参与嘌呤和嘧啶、S-腺苷甲硫氨酸等的生物合成。

尿素循环

掌握碱基合成有两种途径；人类嘌呤核苷酸分解的终产物;了解嘌呤碱和嘧啶碱的从头合成的元素来源

碱基合成有两种途径：从头合成途径：利用磷酸核糖、氨基酸、一碳单位和CO2 等简单物质为原料，经过一系列酶促反应，合成核苷酸的途径

补救合成途径：利用游离的碱基或核苷，经过简单的反应过程，合成核苷酸的途径

人类嘌呤核苷酸分解的终产物：戊糖-1-磷酸，尿酸（戊糖，尿酸）

嘌呤碱的从头合成的元素来源：二氧化碳，甲酸盐，谷氨酰胺，天冬氨酸，甘氨酸

嘧啶碱的从头合成的元素来源：氨甲酰磷酸，天冬氨酸，二氧化碳

DNA的合成

DNA复制的三个特征：?1.DNA的半保留复制2.DNA复制的起点和方式3.DNA的半不连续复制

DNA的半保留复制：子代分子中一条链来自亲代，另一条为新合成的链，这种复制方式叫半保留复制

DNA的半不连续复制：半不连续复制:DNA复制时,一条链的合成是连续的,另一条链的合成是不连续的(即先合成冈崎片段).

DNA复制的起点： DNA复制要从DNA分子的特定部位开始，此部位称复制起始点

方向：复制方向大多是双向的，即形成两个复制叉或生长点；也有单向的，从5｀-3｀端

DNA聚合酶的反应的共同特点：

以四种脱氧核糖核苷酸三磷酸作底物

需要接受模板的指导

需要引物3’-OH存在

DNA链的生长方向为5’—3’

产物DNA的性质与模板相同

需Mg2+

大肠杆菌（原某某生物）DNA聚合酶的种类及各自的特点：

DNA聚合酶Ⅰ（Kornberg酶）结构：单一多肽链

DNA聚合酶活性—使链沿5’—3’方向延长3’—5’核酸外切酶活性——去除错误碱基，有校对作用。保 证“忠实性”5’—3’核酸外切酶活性——切除冈歧片段的引物或由紫外线 照射而形成的嘧啶二聚体

非复制酶，而是修复酶

DNA聚合酶Ⅱ（多亚基酶）

功能基本相同，有3‘→5’外切酶活性，但无5’—3’核酸外切酶活性

DNA聚合酶Ⅱ是修复酶

DNA聚合酶Ⅲ 功能：是复制酶

有3‘→5’外切酶活性，但无5’—3’核酸外切酶活性，与pol I配合使错误率降至10-9

结构：全某某：10个亚基，含锌原子

核心酶：α、ε、θ三种亚基

其中α具有 5’— 3’方向合成DNA的催化活性

ε 具有3‘→5’外切酶活性

β 亚基——“夹子”

γ 复合物——“夹子装置器”

DNA聚合酶Ⅲ复杂结构使其具有更高的忠实性、协同性和持续性

真核生物DNA聚合酶的种类及各自的功能：特性与大肠杆菌相似，共五种，α、β、γ、δ、ε

polδ与 polα ：完成细胞核染色体的复制，需增殖细胞核抗原蛋白PCNA的参与

polδ 既有持续合成DNA的能力，又有校正功能，由它完成复制

Polα合成引物

polγ为线粒体复制酶??

Pol β及Pol ε为修复酶

α

β

γ

δ

ε



定位

细胞核

细胞核

线粒体

细胞核

细胞核



亚基数目

4

1

2

2

>1



外切酶活性

无

无

3’→ 5’外切酶

3’→ 5’外切酶

3’→ 5’外切酶



引物合成酶活性

有

无

无

无

无



持续合成能力

中等

低

高

有PCNA时某某

高



抑制剂

蚜肠霉素

双脱氧TTP

双脱氧TTP

蚜肠霉素

蚜肠霉素



功能

引物合成

修复

线粒体DNA合成

核DNA合成

修复





复制的过程（主要是复制原点的特点、涉及的主要的酶和作用因子及其功能）:

1、合成所需材料：

①模板DNA

②原料；合成引物所需NTP；合成DNA所需的dNTP

③酶和蛋白质

2、合成方向：5’→3’；（ 模板链解读方向： 3’→ 5’）

3、合成步骤：解某某：由拓扑异构酶Ⅱ解除超螺旋；

解某某：由DNA解某某酶催化，SSB与单某某DNA结合，防止双链间氢键再形成；

复制起始：由引发体完成；RNA引物合成：以DNA为模板，在引物酶催化下由DNA转录生成RNA链；

DNA链延长：在引物3’-OH基上，按碱基互补原则经DNA聚合酶（主要是酶Ⅲ）催化DNA链从5’→3’延伸。前导链为连续的；滞后链为不连续的冈崎片段。

切除引物，补齐缺口：由DNA聚合酶（主要是酶Ⅰ）催化，切去RNA引物；按碱基互补原则，沿5’→3’方向，补齐缺口。

连接封口：由DNA连接酶催化，将补齐缺口的3’-OH基与下一个冈崎片段的5’-P以磷酸二酯键连接起来（消耗NAD+），最终形成完整的、与模板互补的DNA新链。

校正并修复DNA： 由DNA聚合酶校正并切除错配，再按5’→3’方向加上正确核苷酸。

至此，原某某细胞DNA合成完毕。

比较原某某生物和真核生物DNA复制的异同

相同点：

1，都是半保留复制

2，都为半不连续复制

3，复制方向一般都为双向复制不同点：

1，复制起点和数量不一样2，复制速度不一样3，引物长度不一样

4，冈崎片断长度不一样5，复制酶系不一样6，复制调节不一样

逆转录定义：以RNA为模板在反转录酶催化下，由dNTP聚合成DNA的作用

?[合成体系]：RNA模板、反转录酶、引物tRNA、dNTP 、Zn2+

RNA的合成

.掌握转录的概念和过程（包括真核与原某某生物RNA聚合酶、真核与原某某生物启动子的特点、终止子和终止因子）

RNA转录的概念：将DNA模板上的遗传信息传递到RNA分子的过程

转录的特点：

一个转录单位可以是一个基因，也可以是多个基因基因转录是一种有选择性的过程

转录是通过DNA指导下的RNA聚合酶来实现的不对称转录：在体内，DNA两条链中仅有一条链可用于转录

用于转录的链称为模板链(反义链)，或负链（-链）

对应的链为编码链(有义链)，或正链（+链）

由于基因分布于不同的DNA单某某中，即某条DNA单某某对某个基因是模板链，而对另一个基因则是编码链。

反应体系：DNA模板,4种NTP,酶，Mg2+,Mn2+，合成方向5’→3’

连接方式： 3’ , 5’磷酸二酯键

转录的起始是由DNA的启动子控制的

转录的终止是由终止子控制的

真核与原某某生物RNA聚合酶共性：

需要DNA作为模板

Mg2+能促进反应

RNA链的合成方向也是5’—3’

以4种核苷三磷酸（NTP）作为底物

RNA聚合酶催化的反应无需引物，也无校对功能

原某某生物RNA聚合酶：大肠杆菌RNA聚合酶

亚基

功能



α

酶的装配，与启动子上游元件和活化因子结合



β

结合核苷酸底物，催化磷酸二酯键形成，与模板DNA结合（催化中心）



β’





σ

识别启动子，促进转录的起始



ω

未知





原某某启动子：约55bp,分为起始点（start site）、结合部位、识别部位。

?起始点：转录起始部位以+1表示，转录的第1个核苷酸常为嘌呤---G,A。结合部位：-10序列（Pribnow框、 5‘- TATAAT -3’ ）：是高度保某某,有助于DNA局部双链解开

识别部位： -35序列（ 5‘- TTGACA -3’ ）：为高度保某某，σ因子识别此信号

原某某生物终止子之前均有一个回文结构，其产生的RNA可形成由茎环构成的发夹结构

终止子有两类

不依赖于rho(ρ)的终止子（简单终止子）

依赖于rho(ρ)的终止子

需终止因子：Nus A

原某某生物转录过程可分为４个阶段

模板的识别： ＲＮＡ聚合酶在σ亚基引导下识别并结合到启动子上，并形成转录泡

转录的起始： σ亚基脱离核心酶，离开启动子

转录的延伸：核心酶沿ＤＮＡ分子向前移动，新生ＲＮＡ链不断得以延长

转录的终止：在Ｎus A因子帮助下识别转录终止信号

真核生物的RNA聚合酶：

有三类RNA PolⅠ,Ⅱ,Ⅲ ，通常8~14个亚基，并含有Zn2+

酶的种类

功能

对抑制物的敏感性



Ⅰ

转录45SrRNA前体，经加工产生5.8SrRNA，18SrRNA和28SRNA

对α-鹅膏蕈碱不敏感



Ⅱ

 内容过长，仅展示头部和尾部部分文字预览，全文请查看图片预览。 1：识别终止子UAA和UAG

RF2：识别终止子UAA和UGA

RF3：不能识别终止子，但能刺激上述两个因子的活性

终止信号出现，释放因子（release factor,RF, RRF）与其结合。?

[过程]：1.RF1和 RF2识别终止***位。

?2.RF3使转肽酶变为水解作用，使P位上肽键与tRNA之间的酯键被水解分离。肽链自核蛋白体释出。3.在RRF作用下，tRNA、核蛋白体自mRNA上脱落，在IF3作用下，核蛋白体分解为大、小亚基重新进入核蛋白体循环。

原某某细胞和真核细胞翻译的不同：真核与原某某蛋白质合成的不同

真核

原某某



核蛋白体

80S

70S



含蛋白数量

多于80

少于60



小亚基结构

无与SD互补序列

有与SD互补序列



tRNA

tRNAimet

tRNAfmet



启动

eIF 9-10种 需ATP

小亚基先与tRNA 结合，在与mRNA结合，需IF1、IF2、IF3



延长

EF-1,EF-2

EF-Tu ，EF-G



终止

RF 需 GTP

RF1，RF2，RF3





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