生 物 化 学生物化学竞赛要求生物化学竞赛要求蛋蛋 白白 质质生物化学竞赛要求生物化学竞赛要求蛋白质的组成单位蛋白质的组成单位-氨基酸氨基酸 二级结构二级结构 超二级结构超二级结构 结构域结构域 三级结构三级结构 四级结构四级结构蛋白质的一级结构蛋白质的一级结构蛋白质的高级结构蛋白质的高级结构蛋白质的理化性质和分离纯化技术蛋白质的理化性质和分离纯化技术生物化学竞赛要求生物化学竞赛要求一、蛋白质的基本结构单位一、蛋白质的基本结构单位氨基酸氨基酸生物化学竞赛要求生物化学竞赛要求 氨基酸氨基酸(amino acid，aa)是蛋白质多肽链的基本是蛋白质多肽链的基本结构单位，或称构件分子、构造单元（结构单位，或称构件分子、构造单元（building block）。）。 蛋白质蛋白质是成百上千个是成百上千个氨基酸氨基酸分子以分子以肽键肽键相连，相连，组成的长链分子（组成的长链分子（多肽链多肽链）。）。）。）。生物化学竞赛要求生物化学竞赛要求 结构通式：结构通式： ( ( 脯氨酸除外脯氨酸除外) ) aa（一）（一）常见氨基酸（常见氨基酸（20种）种）的结构及分类的结构及分类( (兼性离子形式兼性离子形式) )（中性分子形式）（中性分子形式） 生物化学竞赛要求生物化学竞赛要求 分类分类脂肪族脂肪族aa（15）芳香族芳香族aa (3)杂环族杂环族aa (2)一氨基一羧基一氨基一羧基 aa ：Gly, Ala, Val, Leu, Ile含羟基含羟基 aa ：Ser, Thr含硫含硫 aa ：Cys, Met含酰胺基含酰胺基 aa ： Asn, Gln一氨基二羧基一氨基二羧基 aa (酸性酸性 aa )：Asp, Glu二氨基一羧基二氨基一羧基 aa(碱性碱性 aa )： Lys, ArgPheTyrTrpHisPro+-根据根据R基化学结构和极性分类基化学结构和极性分类黑色：非极性黑色：非极性R基氨基酸基氨基酸绿色：极性绿色：极性R基氨基酸基氨基酸生物化学竞赛要求生物化学竞赛要求 一氨基一羧基氨基酸一氨基一羧基氨基酸脂肪族氨基酸脂肪族氨基酸 （甘氨酸、丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸）（甘氨酸、丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸）生物化学竞赛要求生物化学竞赛要求羟基氨基酸羟基氨基酸（丝氨酸、苏氨酸）（丝氨酸、苏氨酸）生物化学竞赛要求生物化学竞赛要求含硫氨基酸含硫氨基酸（半胱氨酸、甲硫氨酸）半胱氨酸、甲硫氨酸）生物化学竞赛要求生物化学竞赛要求 含酰胺基氨基酸含酰胺基氨基酸（天冬酰胺、谷氨酰胺）（天冬酰胺、谷氨酰胺） 一氨基二羧基氨基酸一氨基二羧基氨基酸（天冬氨酸、谷氨酸）（天冬氨酸、谷氨酸）生物化学竞赛要求生物化学竞赛要求 二氨基一羧基氨基酸二氨基一羧基氨基酸（赖氨酸、精氨酸）（赖氨酸、精氨酸）生物化学竞赛要求生物化学竞赛要求芳香族氨基酸芳香族氨基酸（ 苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸）苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸）生物化学竞赛要求生物化学竞赛要求杂环族氨基酸杂环族氨基酸（组氨酸、脯氨酸）（组氨酸、脯氨酸）生物化学竞赛要求生物化学竞赛要求（二）氨基酸的物理性质（二）氨基酸的物理性质u都为白色都为白色晶体晶体，不同氨基酸结晶形状不同。，不同氨基酸结晶形状不同。u熔点熔点很高，一般在很高，一般在200以上。以上。u溶解度溶解度：大多数氨基酸都溶于水。：大多数氨基酸都溶于水。Pro溶解度最大，溶解度最大，其次为其次为lys, Arg。胱氨酸和。胱氨酸和Tyr的溶解度较小。的溶解度较小。u氨基酸由于具有不对称碳原子，所以具有氨基酸由于具有不对称碳原子，所以具有旋光性旋光性。uTyrTyr、PhePhe和和TrpTrp在近紫外区在近紫外区(220-300(220-300nmnm）有有光吸收光吸收。 蛋白质蛋白质 maxmax = = 280nm280nm生物化学竞赛要求生物化学竞赛要求氨基酸氨基酸溶解度（溶解度（25，g / L）脯氨酸脯氨酸(Pro)1620精氨酸精氨酸(Arg)855.6赖氨酸赖氨酸(Lys)739丝氨酸丝氨酸(Ser)422半胱氨酸半胱氨酸(Cys)280甘氨酸甘氨酸(Gly)249.9丙氨酸丙氨酸(Ala)167.2缬氨酸缬氨酸(Val)58.1甲硫氨酸甲硫氨酸(Met)56.2组氨酸（组氨酸（His）41.9异亮氨酸异亮氨酸(Ile)34.5天冬酰胺天冬酰胺(Asn)28.5苯丙氨酸苯丙氨酸(Phe)27.6亮氨酸亮氨酸(Leu)21.7色氨酸色氨酸(Trp)13.6苏氨酸苏氨酸(Thr)13.2谷氨酸谷氨酸(Glu)8.5谷氨酰胺谷氨酰胺(Gln)(37)7.2天冬氨酸天冬氨酸(Asp)5酪氨酸酪氨酸(Tyr)0.4氨基酸的溶解度氨基酸的溶解度生物化学竞赛要求生物化学竞赛要求指出在正丁醇：醋酸：水的系统中进行纸层析时，下指出在正丁醇：醋酸：水的系统中进行纸层析时，下列混合物中氨基酸的迁移率：列混合物中氨基酸的迁移率： (1) Ile, Lys (2) Ala, Val, Leu (3) Pro, Val (4) Tyr, Ala, His答：答：Rf： IleLys Leu Val Ala Val Pro Tyr Ala His生物化学竞赛要求生物化学竞赛要求 氨基酸在晶体和水中主要以兼性离子存在。氨基酸在晶体和水中主要以兼性离子存在。（三）氨基酸的酸碱性质（三）氨基酸的酸碱性质生物化学竞赛要求生物化学竞赛要求u 氨基酸的两性解离氨基酸的两性解离 氨基酸是一类两性电解质，它既起酸（质子供体）氨基酸是一类两性电解质，它既起酸（质子供体）的作用，又起碱（质子受体）的作用。的作用，又起碱（质子受体）的作用。生物化学竞赛要求生物化学竞赛要求中性氨基酸的解离（以中性氨基酸的解离（以Gly为例为例）阳离子（阳离子（A+）兼性离子（兼性离子（A0）K1兼性离子（兼性离子（A0）阴离子（阴离子（A）K2注：注：K1 和和K2 分别为分别为-COOH 和和 -NH3+的解离常数的解离常数生物化学竞赛要求生物化学竞赛要求Handerson-Hasselbalch公式公式pH= pKa质子受体质子受体质子供体质子供体=1-COO- -COOH静电荷静电荷 -0.5-NH2 -NH3+静电荷静电荷 +0.5pH- pKa=1质子受体质子受体质子供体质子供体=10-COO- -COOH静电荷静电荷 -1-NH2 -NH3+静电荷静电荷 0pH- pKa= -1质子受体质子受体质子供体质子供体= 0.1-COO- -COOH静电荷静电荷 0-NH2 -NH3+静电荷静电荷 +1判断在任何判断在任何pH条件下氨基条件下氨基酸各种基团的带电状态。酸各种基团的带电状态。生物化学竞赛要求生物化学竞赛要求pK1=2.19pKR= 4.25pK2= 9.67pK1=1.82pKR= 6.0pK2=9.17His 在在pH7处有处有显著的缓冲能力显著的缓冲能力u酸性酸性氨基酸的解氨基酸的解离离（Glu为例）为例）u碱性碱性氨基酸的解离氨基酸的解离（His为例）为例）pK1=2.34pK2= 9.60u中性中性氨基酸的解氨基酸的解离离（Gly为例）为例）生物化学竞赛要求生物化学竞赛要求 pH=pIpH pIpH 线性线性DNA 开环开环DNA生物化学竞赛要求生物化学竞赛要求u琼脂糖凝胶电泳：琼脂糖凝胶电泳： 以琼脂糖为支持物。常用水平板电泳。以琼脂糖为支持物。常用水平板电泳。适于分离适于分离0.2 20Kb 的的DNA片段。片段。 凝胶浓度凝胶浓度0.5 3%（常用（常用1%胶分离胶分离DNA ）。）。应用：应用：1.分离纯化分离纯化DNA。2.确定确定DNA 片段的大小和片段的大小和含量。含量。3.研究研究DNA 分子的构象。分子的构象。生物化学竞赛要求生物化学竞赛要求u 聚丙烯酰胺凝胶电泳（聚丙烯酰胺凝胶电泳（PAGE） 以聚丙烯酰胺为以聚丙烯酰胺为 支持物。常用垂直板电泳。支持物。常用垂直板电泳。 适于分离适于分离10 1000bp 的的DNA片段和片段和RNA。 凝胶浓度凝胶浓度3 20%。生物化学竞赛要求生物化学竞赛要求（四）（四）DNA限制性内切酶的应用限制性内切酶的应用 限制性内切酶（限制性内切酶（restriction endonuclease）1.1.定义：定义：2.2.特点：特点：专一性强（识别序列具特殊的专一性强（识别序列具特殊的回文结构回文结构）切割后的切割后的DNA片段具片段具粘末端或平末端粘末端或平末端是一类能识别双链是一类能识别双链DNA分子中分子中特定核苷酸序列特定核苷酸序列，并由此切断并由此切断DNA双链的核酸内切酶。双链的核酸内切酶。3. 应用：应用： DNA体外重组的重要工具酶体外重组的重要工具酶 制作制作DNA限制酶图谱限制酶图谱生物化学竞赛要求生物化学竞赛要求生物化学竞赛要求生物化学竞赛要求Foreign DNA sequences can be inserted into plasmid vectors by opening the circular plasmid with a restriction endonuclease.Foreign DNAPlasmid vector生物化学竞赛要求生物化学竞赛要求 DNA限制酶图谱（限制酶图谱（restriction map）定义：定义：DNA限制酶切片段沿限制酶切片段沿DNA或或DNA片段的依次排列。片段的依次排列。Restriction map of the plasmid pBR322.生物化学竞赛要求生物化学竞赛要求（五）（五）DNA聚合酶链式反应（聚合酶链式反应（polymerase chain reaction, PCR）定义：定义： 体外快速扩增体外快速扩增DNA的方法。的方法。DNA双链经高温双链经高温变性变性，分开的单连，分开的单连DNA分别与寡聚核苷酸引物互分别与寡聚核苷酸引物互补结合（补结合（退火退火），在聚合酶、），在聚合酶、dNTP和和Mg2+的存的存在下，在下，DNA聚合酶催化聚合酶催化DNA链的链的合成合成，如此经变，如此经变性性- 退火退火- 合成三步反复循环，使所需要的合成三步反复循环，使所需要的DNA片片段得到特异的扩增。段得到特异的扩增。生物化学竞赛要求生物化学竞赛要求Illustration of PCR.高温变性高温变性低温退火低温退火合成合成生物化学竞赛要求生物化学竞赛要求PCR的应用：的应用： 基因的分离和克隆基因的分离和克隆 基因探针的制备基因探针的制备 cDNA文库的构建文库的构建 基因突变的分析和定点诱变基因突变的分析和定点诱变生物化学竞赛要求生物化学竞赛要求糖糖 代代 谢谢生物化学竞赛要求生物化学竞赛要求u生物氧化生物氧化 有机分子在机体内氧化分解为有机分子在机体内氧化分解为 CO2、H2O并释放并释放能量的过程。能量的过程。 u生物氧化的特点生物氧化的特点 - 细胞内，酶催化进行细胞内，酶催化进行 -逐步氧化，分次放能逐步氧化，分次放能 -ATP是能量转运站是能量转运站生物化学竞赛要求生物化学竞赛要求糖糖脂类脂类蛋白质蛋白质含羧基的含羧基的化合物化合物转变转变脱羧作用脱羧作用CO2u生物氧化中生物氧化中CO2的生成的生成生物化学竞赛要求生物化学竞赛要求丙酮酸丙酮酸乙醛乙醛丙酮酸脱羧酶丙酮酸脱羧酶l直接脱羧作用直接脱羧作用生物化学竞赛要求生物化学竞赛要求例如：例如：乙酰乙酰CoACoA丙酮酸脱氢酶系丙酮酸脱氢酶系丙酮酸丙酮酸l氧化脱羧作用：氧化脱羧作用：脱羧伴随脱氢（氧化）脱羧伴随脱氢（氧化）生物化学竞赛要求生物化学竞赛要求NADH 呼吸链呼吸链 和和 FADH2 呼吸链呼吸链 大多数底物大多数底物MH2NAD+FMNFe-SCoQ2H（如（如: 琥珀酸琥珀酸 、脂酰、脂酰CoA等等) 某些底物某些底物Fe-SFAD2HbFe-SC1Caa3 O2O2-2eH2O2H+复合物复合物复合物复合物复合物复合物复合物复合物l生物氧化中生物氧化中H2O的生成的生成生物化学竞赛要求生物化学竞赛要求1,3-1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸3-3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸磷酸甘油酸激酶磷酸甘油酸激酶例例1：l底物水平磷酸化底物水平磷酸化uATP的生成的生成生物化学竞赛要求生物化学竞赛要求磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸丙酮酸丙酮酸激酶丙酮酸激酶例例2：生物化学竞赛要求生物化学竞赛要求琥珀酰琥珀酰CoACoA琥珀酰琥珀酰CoA合成酶合成酶琥珀酸琥珀酸例例3：生物化学竞赛要求生物化学竞赛要求M 2HM2H O2H2OETCADP + PiATP + H2O能量能量释放能量释放能量生命活动生命活动氧化氧化磷酸化磷酸化偶偶联联l氧化磷酸化氧化磷酸化生物化学竞赛要求生物化学竞赛要求MH2NAD+ FMN Co Q b c1 c aa3 O2FAD 琥珀酸等琥珀酸等大多数底物大多数底物 ADP + Pi ATP ADP + Pi ATP ADP + Pi ATP呼吸链中呼吸链中ATP生成的部位生成的部位氧化磷酸化的偶联机理氧化磷酸化的偶联机理-化学渗透学说化学渗透学说生物化学竞赛要求生物化学竞赛要求分解代谢分解代谢合成代谢合成代谢糖代谢糖代谢酵解酵解三羧酸循环三羧酸循环磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径乙醛酸途径乙醛酸途径糖醛酸途径糖醛酸途径糖原异生作用糖原异生作用淀粉、糖原的合成淀粉、糖原的合成生物化学竞赛要求生物化学竞赛要求一、多糖和低聚糖的降解一、多糖和低聚糖的降解生物化学竞赛要求生物化学竞赛要求乳糖乳糖半乳糖半乳糖蔗糖蔗糖 果糖果糖(G)葡萄糖葡萄糖淀粉淀粉唾液唾液 -淀粉酶淀粉酶麦芽糖酶麦芽糖酶 -糊精酶糊精酶u动物体内糖的消化、吸收、转运和贮存动物体内糖的消化、吸收、转运和贮存生物化学竞赛要求生物化学竞赛要求肝糖元肝糖元20%80%血液循环血液循环（G, F, Gal等）等）吸收吸收血液循环血液循环单糖单糖肝肝G单糖转化作用单糖转化作用身体各部分身体各部分利用利用贮存贮存肌肉：肌肉：肌糖元肌糖元脂肪细胞脂肪细胞生物化学竞赛要求生物化学竞赛要求u糖原的酶促降解糖原的酶促降解磷酸化酶磷酸化酶转移酶转移酶去分支酶去分支酶G-1-P（90%）（10%）G-6-P生物化学竞赛要求生物化学竞赛要求二、糖的二、糖的无氧无氧酵解酵解生物化学竞赛要求生物化学竞赛要求酵解（酵解（glycolysis）：）： 无氧条件下，酶将葡萄糖分解为无氧条件下，酶将葡萄糖分解为乳酸乳酸,并并释放释放ATP的过程。的过程。G丙酮酸丙酮酸乳酸乳酸乙醛乙醛乙醇乙醇糖酵解糖酵解生醇发酵生醇发酵生物化学竞赛要求生物化学竞赛要求 部位：细胞质部位：细胞质 步骤：步骤： 10前前5：准备阶段：准备阶段 G (2) 3- 磷酸甘油醛磷酸甘油醛后后5：贮能阶段：贮能阶段 (2) 3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛 (2) 丙酮酸丙酮酸 （一）酵解途径（一）酵解途径（Embden-Meyerhof parnas, EMP）生物化学竞赛要求生物化学竞赛要求生物化学竞赛要求生物化学竞赛要求 准备阶段：准备阶段： 前前5步步葡萄糖（葡萄糖（G） （2） 3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛消耗消耗2个个ATP生物化学竞赛要求生物化学竞赛要求 1GG - 6- P己糖激酶己糖激酶不可逆反应不可逆反应生物化学竞赛要求生物化学竞赛要求G - 6- P F - 6 - P磷酸葡萄糖异构酶磷酸葡萄糖异构酶 2生物化学竞赛要求生物化学竞赛要求F 6 - P F - 1,6 - 2P 磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶 3不可逆反应不可逆反应生物化学竞赛要求生物化学竞赛要求 4 F - 1,6 - 2P3-P-甘油醛甘油醛磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮醛缩酶醛缩酶生物化学竞赛要求生物化学竞赛要求磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮3-P-甘油醛甘油醛生物化学竞赛要求生物化学竞赛要求 5磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮 3-P-甘油醛甘油醛磷酸丙糖异构酶磷酸丙糖异构酶生物化学竞赛要求生物化学竞赛要求3-P-甘油醛甘油醛磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮生物化学竞赛要求生物化学竞赛要求贮能阶段：贮能阶段： 后后5步步（2）3- 磷酸甘油醛磷酸甘油醛 （2）丙酮酸丙酮酸生成生成 2 NADH(H) + 4ATP生物化学竞赛要求生物化学竞赛要求 6 3-P-甘油醛甘油醛1，3 - 2P -甘油酸甘油酸3-P-甘油醛脱氢酶甘油醛脱氢酶生物化学竞赛要求生物化学竞赛要求 71，3 - 2P -甘油酸甘油酸3 - P -甘油酸甘油酸磷酸甘油酸激酶磷酸甘油酸激酶 底物水平磷酸化底物水平磷酸化生物化学竞赛要求生物化学竞赛要求 3 - P -甘油酸甘油酸2 - P -甘油酸甘油酸磷酸甘油酸变位酶磷酸甘油酸变位酶 8生物化学竞赛要求生物化学竞赛要求 2 - P -甘油酸甘油酸 9磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）烯醇化酶烯醇化酶生物化学竞赛要求生物化学竞赛要求10磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 丙酮酸丙酮酸丙酮酸激酶丙酮酸激酶底物水平磷酸化底物水平磷酸化, 不可逆反应不可逆反应生物化学竞赛要求生物化学竞赛要求互变互变生物化学竞赛要求生物化学竞赛要求底底物物水水平平磷磷酸酸化化生物化学竞赛要求生物化学竞赛要求总反应式：总反应式： G + 2NAD+ + 2ADP + 2Pi 2丙酮酸丙酮酸 + 2NADH(H+) + 2ATP + 2H2O 整个酵解过程具三步不可逆反应：整个酵解过程具三步不可逆反应： 1、3、10限速步骤限速步骤 能量计算：能量计算：净生成净生成 2ATP和和 2NADH(H+) 酵解途径小结酵解途径小结生物化学竞赛要求生物化学竞赛要求TCA环环糖酵解糖酵解生醇发酵生醇发酵（二）丙酮酸的去路（二）丙酮酸的去路生物化学竞赛要求生物化学竞赛要求糖酵解：糖酵解：G + 2ADP + 2Pi 2乳酸乳酸 + 2ATP + 2H2O乳酸乳酸脱氢酶乳酸脱氢酶生物化学竞赛要求生物化学竞赛要求生醇发酵：生醇发酵： G + 2ADP + 2Pi 2乙醇乙醇 + 2CO2 +2ATP + 2H2O乙醇乙醇丙酮酸脱羧酶丙酮酸脱羧酶乙醇脱氢酶乙醇脱氢酶生物化学竞赛要求生物化学竞赛要求四、酵解途径的生理意义四、酵解途径的生理意义 酵解是生命体普遍存在的供能途径，可使机酵解是生命体普遍存在的供能途径，可使机体在体在缺氧和无氧条件缺氧和无氧条件下进行生命活动。下进行生命活动。生物化学竞赛要求生物化学竞赛要求 三、糖的三、糖的有氧有氧分解分解生物化学竞赛要求生物化学竞赛要求有氧分解：有氧分解： 有氧条件下，丙酮酸被氧化，分解成有氧条件下，丙酮酸被氧化，分解成CO2、H2O并合成并合成大量大量ATP的过程。的过程。生物化学竞赛要求生物化学竞赛要求G丙酮酸丙酮酸乙酰乙酰coACO2+H2O+ATP线粒体内膜线粒体内膜 乳酸乳酸 无氧酵解无氧酵解有氧分解有氧分解TCA环环呼吸链呼吸链生物化学竞赛要求生物化学竞赛要求生物化学竞赛要求生物化学竞赛要求丙酮酸脱氢酶系丙酮酸脱氢酶系(E1 +E2 +E3)乙酰乙酰CoA一、丙酮酸的氧化脱羧一、丙酮酸的氧化脱羧 (不可逆反应不可逆反应)生物化学竞赛要求生物化学竞赛要求二、三羧酸循环（二、三羧酸循环（tricarboxylic acid cycle，TCA 环）环） 步骤：步骤：8（柠檬酸循环、（柠檬酸循环、Krebs环）环）Kerbs， 1953年诺贝尔化学奖年诺贝尔化学奖 部位：线粒体基质部位：线粒体基质生物化学竞赛要求生物化学竞赛要求柠檬酸柠檬酸异柠檬酸异柠檬酸 - 酮戊二酸酮戊二酸琥珀酰琥珀酰CoA琥珀酸琥珀酸延胡索酸延胡索酸草酰乙酸草酰乙酸苹果酸苹果酸 顺乌头酸顺乌头酸生物化学竞赛要求生物化学竞赛要求乙酰乙酰CoA草酰乙酸草酰乙酸柠檬酸柠檬酸柠檬酸柠檬酸合成酶合成酶 1 不可逆反应不可逆反应生物化学竞赛要求生物化学竞赛要求乌头酸酶乌头酸酶顺乌头酸顺乌头酸异柠檬酸异柠檬酸 2柠檬酸柠檬酸生物化学竞赛要求生物化学竞赛要求异柠檬酸脱氢酶异柠檬酸脱氢酶 - 酮戊二酸酮戊二酸异柠檬酸异柠檬酸第一次脱氢，脱羧第一次脱氢，脱羧 3生物化学竞赛要求生物化学竞赛要求 - 酮戊二酸酮戊二酸脱氢酶系脱氢酶系琥珀酰琥珀酰CoA - 酮戊二酸酮戊二酸不可逆反应不可逆反应，第二次脱氢、脱羧，第二次脱氢、脱羧 4生物化学竞赛要求生物化学竞赛要求琥珀酰琥珀酰CoA琥珀酸琥珀酸琥珀酰琥珀酰CoA合成酶合成酶 5 底物水平磷酸化底物水平磷酸化生物化学竞赛要求生物化学竞赛要求琥珀酸琥珀酸琥珀酸脱氢酶琥珀酸脱氢酶延胡索酸延胡索酸 6 第三次脱氢第三次脱氢生物化学竞赛要求生物化学竞赛要求 7延胡索酸延胡索酸延胡索酸酶延胡索酸酶苹果酸苹果酸生物化学竞赛要求生物化学竞赛要求苹果酸苹果酸苹果酸脱氢酶苹果酸脱氢酶草酰乙酸草酰乙酸 8第四次脱氢第四次脱氢生物化学竞赛要求生物化学竞赛要求 总反应式：总反应式： CH3COSCoA + 3NAD+ + FAD + GDP +Pi +2H2O 2CO2 + CoASH + 3NADH(H+) + FADH2+ GTP两处不可逆反应：两处不可逆反应：1、4每次循环纳入一个乙酰基，消耗每次循环纳入一个乙酰基，消耗2H2O，生成，生成2分子分子 CO2 三、三、TCA环小结：环小结：生物化学竞赛要求生物化学竞赛要求草酰乙酸是新合成的：草酰乙酸是新合成的：生物化学竞赛要求生物化学竞赛要求能量计算：能量计算：4次脱氢：次脱氢：3 NADH(H+) 9ATP 1FADH2 2ATP1次底物水平磷酸化：次底物水平磷酸化：GTPATP12ATP生物化学竞赛要求生物化学竞赛要求例：例：1分子葡萄糖经有氧氧化生成分子葡萄糖经有氧氧化生成 ？ ATP2丙酮酸丙酮酸2乙酰乙酰CoA4CO2 2ATP2NADH(H+) 6ATP或或4ATP2NADH(H+) 6ATP 24ATP38ATP (或或36ATP)2CO2 G生物化学竞赛要求生物化学竞赛要求 苹果酸穿梭系统苹果酸穿梭系统： (肝、心肌肝、心肌) 2NADH(H+) 6ATP 3-磷酸甘油穿梭系统磷酸甘油穿梭系统：(肌肉、神经组织肌肉、神经组织) 2NADH(H+) 4ATP细胞质细胞质中产生的中产生的NADH进入呼吸链的两种方式：进入呼吸链的两种方式：生物化学竞赛要求生物化学竞赛要求苹果酸苹果酸草酰乙酸草酰乙酸天冬氨酸天冬氨酸谷氨酸谷氨酸 -酮戊二酸酮戊二酸肝、心肌肝、心肌生物化学竞赛要求生物化学竞赛要求磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮3-磷酸甘油磷酸甘油肌肉、神经组织肌肉、神经组织生物化学竞赛要求生物化学竞赛要求2丙酮酸丙酮酸2乙酰乙酰CoA4CO2 2ATP2NADH(H+) 5ATP或或3ATP2NADH(H+) 5ATP32ATP (或或30ATP) G20ATP2CO2若若1个个NADH(H+) 产生产生2.5ATP, 1个个FADH2产生产生1.5ATP生物化学竞赛要求生物化学竞赛要求是机体通过有机物分解，获得能量的最有效方式。是机体通过有机物分解，获得能量的最有效方式。三、三羧酸循环的生理意义：三、三羧酸循环的生理意义： TCA环的中间产物可为其他许多物质的合成提供环的中间产物可为其他许多物质的合成提供前体原料（前体原料（C骨架）。骨架）。 脱氢反应产生的脱氢反应产生的H 经由经由NAD+和和FAD携带，通过携带，通过氧化磷酸化，可为机体氧化磷酸化，可为机体提供大量提供大量ATP。将糖、脂、蛋白质、核酸将糖、脂、蛋白质、核酸四大物质代谢四大物质代谢联系起来。联系起来。生物化学竞赛要求生物化学竞赛要求谷氨酸谷氨酸脂肪酸脂肪酸嘧啶嘧啶嘌呤嘌呤葡萄糖葡萄糖天冬氨酸天冬氨酸卟啉卟啉生物化学竞赛要求生物化学竞赛要求四、糖异生作用四、糖异生作用生物化学竞赛要求生物化学竞赛要求非糖物质非糖物质糖异生作用糖异生作用生物化学竞赛要求生物化学竞赛要求 定义：定义：指由指由非糖物质非糖物质，如，如丙酮酸、甘油、乳酸丙酮酸、甘油、乳酸及及生糖氨基酸生糖氨基酸转化生成葡萄糖或糖原的过程。转化生成葡萄糖或糖原的过程。基本为酵解逆过程，但需跨过三个不可逆步骤。基本为酵解逆过程，但需跨过三个不可逆步骤。u糖异生作用糖异生作用（一）反应途径：（一）反应途径： 主要发生部位：主要发生部位：肝、肾肝、肾生物化学竞赛要求生物化学竞赛要求草酰乙酸草酰乙酸GG-6-PF-6-PF-1,6-2P甘油酸甘油酸-3-P甘油酸甘油酸-1,3-2P甘油酸甘油酸-2-PPEP丙酮酸丙酮酸甘油醛甘油醛-3-P +磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮生物化学竞赛要求生物化学竞赛要求丙酮酸羧化酶（辅基丙酮酸羧化酶（辅基 - 生物素）生物素）CO2ATP+H2OADP +Pi（线粒体中）（线粒体中）PEP羧激酶羧激酶GTPGDPCO2（细胞质中）（细胞质中）生物化学竞赛要求生物化学竞赛要求丙酮酸羧化酶丙酮酸羧化酶PEP羧激酶羧激酶苹果酸脱氢酶苹果酸脱氢酶生物化学竞赛要求生物化学竞赛要求F-1,6- 2PH2OPi果糖二磷酸酶果糖二磷酸酶F-6-PG-6-P葡萄糖葡萄糖-6-磷酸酶磷酸酶H2OPiG生物化学竞赛要求生物化学竞赛要求（1）可生成丙酮酸的物质：）可生成丙酮酸的物质：乳酸、生糖乳酸、生糖aa（Ala, Ser等）等） （2）可生成草酰乙酸的物质：）可生成草酰乙酸的物质：TCA环中间物、生糖环中间物、生糖aa （Asp, Glu等）等）（3）生成酵解中间物：）生成酵解中间物：甘油等甘油等（二）糖异生前体（二）糖异生前体生物化学竞赛要求生物化学竞赛要求（三）糖异生途径的生理意义：（三）糖异生途径的生理意义：1. 是一个十分重要的生物合成葡萄糖的途径。是一个十分重要的生物合成葡萄糖的途径。2. 特殊生理状况下，对于维持血糖浓度，满足机特殊生理状况下，对于维持血糖浓度，满足机体对糖的需要具有重要意义。体对糖的需要具有重要意义。生物化学竞赛要求生物化学竞赛要求五、五、 糖代谢调节糖代谢调节生物化学竞赛要求生物化学竞赛要求 通过影响反应途径通过影响反应途径限速酶限速酶的活性来促进的活性来促进或抑制反应途径的进行。或抑制反应途径的进行。限速酶一般为别构酶。限速酶一般为别构酶。生物化学竞赛要求生物化学竞赛要求F-6-PF-1,6-2PGG-6-P丙酮酸丙酮酸PEP一、无氧酵解的调节：一、无氧酵解的调节：己糖激酶己糖激酶磷酸果糖磷酸果糖激酶激酶*丙酮酸丙酮酸 激酶激酶ATP柠檬酸柠檬酸H+F-2,6-2P-+-F-1,6-2PATPAla-+生物化学竞赛要求生物化学竞赛要求二、二、TCA环的调节环的调节1.1.柠檬酸合成酶柠檬酸合成酶* *2.2.异柠檬酸脱氢酶异柠檬酸脱氢酶3. 3. - -酮戊二酸酮戊二酸脱氢酶脱氢酶NADH生物化学竞赛要求生物化学竞赛要求 能荷水平：能荷水平： ATP/ADP三、酵解、三、酵解、TCA环、氧化磷酸化三者之间的调节：环、氧化磷酸化三者之间的调节：大：三者皆减慢大：三者皆减慢小：三者皆加快小：三者皆加快生物化学竞赛要求生物化学竞赛要求葡萄糖葡萄糖丙丙酮酸酸淀粉、糖原淀粉、糖原6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖乙乙酰CoATCA1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖某些生糖氨基酸某些生糖氨基酸生生酮氨基酸氨基酸酮体体胆固醇胆固醇磷酸二磷酸二羟丙丙酮脂肪脂肪甘油甘油脂肪酸脂肪酸丙二酸丙二酸单酰CoA蛋白蛋白质氨基酸氨基酸核苷酸核苷酸核酸核酸5-磷酸核糖磷酸核糖生物化学竞赛要求生物化学竞赛要求