生物化学课程综述

生物化学课程综述

张程豪（临床医学八年制1301班，2204130103，长沙410012）

摘要: 生物化学是研究生命体内化学分子、化学反应和遗传信息传递的学科，是医学相关专业教学中重要的基础课程。由于课程知识点繁多，代谢途径错综复杂，对本课程进行综合整合和概述对熟悉基础知识、理解概念相互联系尤为重要。

关键词：蛋白质；糖；脂；氨基酸；DNA；RNA；结构；功能；代谢；遗传信息

生物化学内容多，代谢过程复杂，代谢过程之间的关系也复杂。生物体是一个有机整体，生物化学描述的就是生物体各种生物反应的化学本质。因而生物化学各部分内容也是紧密联系的，不能分割来看，要以整体和局部结合的角度来学习生物化学。本文的内容大致分为：蛋白质结构功能、糖代谢、脂代谢、氮代谢、代谢整合、遗传信息贮存与复制以及代谢疾病七个部分。本文将从这些角度概括出本课程的主体内容，从整体上把握各种代谢过程与疾病的关系，做到真正掌握生物化学这门医学基础课程，为后续的专业知识以及临床实践的学习奠定理论基础。

1. 蛋白质结构和功能

1.1 氨基酸结构和分类

每一种氨基酸都含有一个羧基、一个一级氨基和一个结合于α-碳原子的独特“R”侧链。氨基酸在蛋白质中以肽键的方式结合，侧链的性质决定了一个氨基酸在蛋白质中的作用。根据氨基酸侧链性质，

可以将其分为非极性无电荷侧链氨基酸：主要有甘氨酸、丙氨酸等；极性无电荷侧链氨基酸：丝氨酸、苏氨酸等；酸性侧链氨基酸：天冬氨酸、谷氨酸；碱性侧链氨基酸：组氨酸、赖氨酸、精氨酸。

1.2蛋白质空间结构

蛋白质的空间结构分为一级、二级、三级和四级结构。一级结构即蛋白质中氨基酸的序列。维持一级结构的化学键为肽键，肽键通常为反式构型，具有双键特征，呈刚性和二维性。二级结构是彼此位置相接近的氨基酸形成有规律的排列。常见二级结构有α-螺旋、β-片层、β-弯曲、超二级结构模体。α-螺旋是由紧凑且盘区的多肽主链核心构成的螺旋状结构，氨基酸侧链从主轴向外伸出，避免空间干扰。α-螺旋是由多肽主链局部肽键和羰基氧与氨基氢之间形成广泛的氢键维持。β-片层中肽键所有的组分都参与了氢键形成，表现出折叠，同样靠氢键维持，但氢键与主轴是垂直的。β-弯曲反转了一条多肽链的方向，辅助其成为球状，通常存在蛋白质分子表面，通过离子键和氢键稳固。超二级结构（模体）是由前述二级结构单元结合构成，主要形成于分子内部核心区，通过蛋白质表面ioop区相连接。通常由相邻二级结构单元通过侧链彼此靠拢聚集形成。

1.3球状蛋白

主要以血红素蛋白（肌红蛋白和血红蛋白）的结构和功能为例，说明球状蛋白的相关性质。血红素蛋白是是以血红素为紧密结合辅机的特殊蛋白。肌红蛋白是单条多肽链折叠形成8个α-螺旋而构成。肌红蛋白只能结合一个氧分子，只是可逆性地结合，氧解离曲线为双

曲线型，不存在协同作用和别构效应。血红蛋白是由四条多肽链，两条α链，两条β链组成，可以结合四个氧分子，存在协同作用和别构效应，氧解离曲线为S型，与氧的结合力受到波尔效应、2，3-BPG 的影响。

1.4 酶

酶可以降低反应活化能而提高反应速率，酶促反应的速率受到底物浓度、温度、PH的影响。酶促反应的起始反应速率和底物浓度的关系可以用米曼方程来描述：。其中值称为米氏常数代表酶和底物结合能力，越大代表结合力越小，是酶被底物饱和时的反应速度，为底物浓度。如果用1/V0对1/[S]作图，X轴截距为-1/K m,Y轴截距为1/V max可以确定K m和V max的值。酶的活性可受到抑制剂的抑制，抑制剂有可逆和不可逆两种。后者可分为竞争性和非竞争性抑制剂。竞争性抑制剂使K m增大，V max不变。非竞争性抑制剂使K m不变，而V max增大。酶的活性可以通过别构酶、共价修饰、合成的诱导和阻遏来调节。

2. 中间代谢

2.1 氧化磷酸化

线粒体内膜上有电子传递链，可以将来自能量物质的电子传递到氧，还原生成水。电子传递时偶联质子转运，质子从基质跨线粒体内膜转运到膜间隙，而建立起跨膜的电梯度和PH梯度，质子可通过线粒体内膜上的ATP合酶再次进入线粒体基质，驱动ATP泵而导致ATP 的合成，所以电子传递和ADP的磷酸化作用是紧密偶联的。

2.2 糖类代谢

糖酵解是将葡萄糖经过一系列酶促反应最终变为丙酮酸的过程，反应发生在细胞质基质。反应分为消耗ATP和合成ATP两个阶段。第一阶段，己糖激酶催化葡萄糖生成葡萄糖-6-磷酸，葡萄糖-6-磷酸转变为果糖-6-磷酸，果糖-6-磷酸由磷酸果糖激酶-1变为果糖-1,6-二磷酸。该酶受到ATP和柠檬酸变构抑制，受AMP变构激活，果糖-2,6-二磷酸为最强激活剂。第二阶段通过一系列反应最终生成丙酮酸，整个糖酵解过程净产生两分子ATP和两分子NADH。

糖酵解产生的丙酮酸首先在丙酮酸脱氢酶复合体作用下变为乙酰辅酶A，然后乙酰辅酶A进入三羧酸循环。整个循环过程产生三分子NADH、一分子FADH2、一分子GTP，所产生的NADH和FADH2进入电子传递链进行氧化磷酸化。

当血浆中葡萄糖供给不足时，便会发生糖异生作用。糖酵解中七个可逆反应在糖异生中是不变的，但是有三个不可逆反应必须绕过。这些反应即丙酮酸激酶、磷酸果糖激酶和己糖激酶催化。丙酮酸先变为草酰乙酸，由丙酮酸羧化酶催化。然后草酰乙酸在磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶催化下转变为磷酸烯醇式丙酮酸。接着进行糖酵解可逆反应的逆反应直到果糖-1,6-双磷酸。果糖-1,6-双磷酸酶催化果糖-1,6-双磷酸变为果糖 6-磷酸。葡萄糖-6-磷酸酶催化葡萄糖 6-磷酸转变为葡萄糖,从而维持血浆葡萄糖浓度。

糖原的合成和降解在维持血糖浓度稳定中也发挥重要作用。糖原主要存在于骨骼肌和肝脏。UDP-葡萄糖是糖原合成的供体，在糖原合

酶作用下，UDP-葡萄糖将葡萄糖转移到糖原链的非还原端，再将非还原端6-8个葡萄糖基转移到邻近糖链的葡萄糖基上，以α-1,6糖苷键连接。糖原分解时，先由糖原磷酸化酶，断裂α-1,4糖苷键生成葡萄糖 1-磷酸。直到距离分支点4个葡萄糖残基，然后在4:4转移酶作用下转移走3个葡萄糖残基，连接到邻近链上的非还原端，由糖原磷酸化酶继续缩短。分支处由脱支酶的淀粉-1,6葡萄糖苷酶活性水解除去。糖原分解所产生的葡萄糖-1-磷酸由葡萄糖磷酸变位酶转变为葡萄糖-6-磷酸，然后可以进入糖酵解。

葡萄糖-6-磷酸不仅可以参与糖酵解，还可以进入磷酸戊糖途径，为机体提供大部分NADPH和5-磷酸核糖。磷酸戊糖途径包括不可逆氧化反应和可逆的非氧化反应两个阶段。第一阶段葡萄糖-6-磷酸在葡萄糖-6-磷酸脱氢酶（G6PD）催化下，最终生成5-磷酸核酮糖。在第二阶段，根据机体对NADPH和5-磷酸核糖的需求差别，将5-磷酸核酮糖转变为甘油醛-3-磷酸、果糖-6-磷酸或者5-磷酸核糖。反应过程中产生的NADPH可参与体内还原性生物合成、过氧化氢还原反应、NO合成等过程，发挥重要作用。

3. 脂代谢

常见的脂类有脂肪酸、三酰甘油、磷脂、类固醇以及糖脂。

3.1 膳食脂类代谢

膳食中摄入的脂类从胃开始消化，在小肠中乳化，小肠黏膜细胞吸收脂类，吸收的脂类在小肠黏膜细胞中进行TAG和胆固醇酯的再合成，然后以乳糜微粒的形式分泌随淋巴系统进入血液。

3.2 脂肪酸和三酰甘油的代谢

脂肪酸的代谢主要是从头合成以及β-氧化。

脂肪酸从头合成是在脂肪酸合酶（多功能酶）催化下完成的，从乙酰辅酶A，不断添加由丙二酰辅酶A提供的2C单位到已存在的碳链上，经过一系列缩合、还原、脱水、还原过程，并且重复多次，直到生成16C的软脂酰-ACP，最终由软脂酰硫酯酶催化生成软脂酸。

脂肪酸的β-氧化发生在线粒体，二碳单位逐渐连续从脂酰辅酶A的羧基端脱下，生成乙酰辅酶A、、NADH和FADH2。所产生的还原当量可进入电子传递链进而产生ATP。

在持续的禁食期间，肝脏线粒体能将脂肪酸来源的乙酰辅酶A转变为酮体，包括乙酰乙酸、3-羟丁酸和丙酮。酮体经血液运输到外周组织，转变为乙酰辅酶A，可进入TCA循环而产生ATP，酮体是外周组织的重要能源。

脂肪酸在体内以三酰甘油形式储存，甘油磷酸和脂酰辅酶A经过四步反应而生成三酰甘油。三酰甘油在激素敏感性脂酶以及另外的脂肪酶特异作用下水解生成游离脂肪酸和甘油，游离脂肪酸可进入线粒体进行β-氧化，甘油转变为甘油磷酸可用于三酰甘油的合成或者进入糖异生和糖酵解。

3.2 复合脂

复合脂有磷脂、糖脂、前列腺素和相关化合物。磷脂有甘油磷脂、鞘磷脂。前列腺素及相关化合物血栓素和白三烯统称为类花生酸，它们可引起广泛的生理和病理反应。前列腺素的合成需要前列腺素内过

氧化物合酶催化，白三烯的合成通过脂氧合酶家族催化。

3.3 胆固醇和类固醇

胆固醇合成前两步和酮体生成类似，最终生成HMG COA。HMG COA 经HMG COA还原酶催化还原生成甲羟戊酸，为胆固醇合成的限速和调节步骤。甲羟戊酸再经过多步反应变为胆固醇。胆固醇可转化为胆汁酸和胆汁酸盐。胆汁酸和胆汁酸盐是有效的去垢剂。胆汁酸和胆汁酸盐的混合物在回肠被吸收，随后返回肝脏，称为肝肠循环。

血浆脂蛋白是由脂类和特殊蛋白质组成的球状大分子复合物。脂蛋白颗粒有乳糜微粒、极低密度脂蛋白、低密度脂蛋白、高密度脂蛋白。脂蛋白由中性核（包括TAG和胆固醇酯）和包绕在外的两性载脂蛋白，磷脂和游离胆固醇构成的壳组成。脂蛋白由血液运输到外周组织而被分解利用。

类固醇激素包括：糖皮质激素、盐皮质激素、性腺激素。胆固醇是它们的前体物质。类固醇激素的合成包括胆固醇烃链的缩短和甾核的羟化。类固醇激素是根据组织对起始激素信号反应的需要进行分泌的，类固醇激素一般在肝脏转变为无活性的代谢排泄产物，随尿液和粪便排出。

4. 氮的代谢

4.1 氨基酸中氮的代谢

膳食中蛋白质的降解是从胃开始的，胃蛋白酶释放出多肽和少量游离氨基酸，进入小肠后，进一步被胰蛋白酶裂解为寡肽和氨基酸，在小肠中寡肽被消化，游离氨基酸通过膜顶端的次级转运体系吸收进

入小肠细胞。氨基酸要进行进一步代谢必须脱去α-氨基。完成这一反应主要是转氨基作用和氧化脱氨作用。转氨基作用主要由丙氨酸氨基转移酶和天冬氨酸氨基转移酶催化。

尿素是氨基酸氨基的主要排出物形式尿素通过鸟氨酸循环产生。鸟氨酸循环第一步生成氨基甲酰磷酸，然后氨基甲酰部分转移到鸟氨酸，生成瓜氨酸。瓜氨酸再进过三步反应最终生成了尿素和鸟氨酸，鸟氨酸可再进入循环，尿素通过血液转运到肾脏而排出。氨主要在肝脏中形成尿素排泄，血液中氨必须保持低水平。氨在循环中以尿素和谷氨酰胺的形式转运。

4.2 氨基酸的降解与合成

氨基酸分解代谢能产生7种中间产物的不同，可以将氨基酸分为生糖、生酮、生糖兼生酮三类。分解代谢能产生丙酮酸或三羧酸循环中间产物之一的氨基酸为生糖氨基酸。能产生乙酰乙酸或其前体物乙酰CoA或者乙酰乙酰CoA之一的氨基酸。

非必需氨基酸可从代谢中间产物合成。例如：丙氨酸、天冬氨酸、谷氨酸可通过转移一个氨基到α-酮酸上生成，转氨基反应为最直接的合成途径。还

4.2 氨基酸转化为特殊产物

氨基酸可以转换为卟啉类、儿茶酚胺类、组胺、血清素、肌酸、黑色素等具有重要生理功能的邯郸化合物。甘氨酸和琥珀酰辅酶A经过多步反应可生成原卟啉Ⅸ,亚铁离子并入原卟啉Ⅸ而生成血红素.限速步骤为由甘氨酸和琥珀酰辅酶A,在δ-氨基酮戊酸合酶催化下,

以磷酸吡哆醛为辅酶生成δ-氨基酮戊酸。血红素为多种重要功能物质的组成成分，包括血红蛋白和细胞色素等。血红素发挥作用后也要被降解，血红素的降解先形成胆红素，胆红素又被还原成胆绿素，胆红素在肝脏中转变为胆红素双葡萄糖醛酸酯，最终在肠中变为粪胆素排除体外。

除了血红素外，儿茶酚胺类等物质也由氨基酸合成。儿茶酚胺从酪氨酸合成，儿茶酚胺可由单胺氧化酶灭活。组胺由组氨酸脱羧产生，血清素由色氨酸合成，肌酸可由甘氨酸、精氨酸的胍基加上SAM提供甲基合成。黑色素在黑色素细胞由酪氨酸合成。

4.3 核苷酸代谢

核苷酸代谢主要涉及嘌呤核苷酸的合成、脱氧核糖核苷酸的合成、嘌呤核苷酸的降解、嘧啶的合成和降解。

嘌呤环合成是在预先合成的5-磷酸核糖上逐步加上供体碳和氮而生成的。首先要合成5-磷酸核糖-1-焦磷酸(PRPP)，这是活性核糖。然后由PRPP合成5`-磷酸核糖胺，这一步是嘌呤核苷酸合成的关键步骤，然后经过随后若干反应而生成次黄嘌呤核苷酸（IMP），IMP又可转变为AMP和GMP。嘌呤还有补救合成途径，即由次黄嘌呤和鸟嘌呤、腺嘌呤在相应的磷酸核糖转移酶催化下，利用PRPP为5-磷酸核糖的来源，生成IMP、GMP和AMP。

以上反应生成的核苷酸全部含核糖,但是DNA合成需要的是脱氧核苷酸，这就需要核苷酸还原酶将核糖核苷酸还原为脱氧核苷酸，核苷酸还原酶是由两个不同亚基R1和R2组成的二聚体，具有活性部位

和底物特异性部位。

嘌呤核苷酸的降解是经过多步反应，生成黄嘌呤，再生成尿酸的过程。嘧啶的合成和嘌呤环合成不同，嘧啶是先合成嘧啶环，再加到

5-磷酸核糖上。经过氨基甲酰磷酸、乳清酸等中间物质最后生成嘧啶核苷酸。

5. 代谢整合

5.1 胰岛素和胰高血糖素

胰岛素具有促进合成代谢作用，是人体内唯一能够降低血糖的激素。胰岛素由51个氨基酸组成，胰岛素由胰岛B细胞合成分泌。胰岛素的分泌是可以调节的。胰岛素对碳水化合物、脂类、蛋白质代谢都具有调节作用。胰岛素通过细胞膜上高亲和性受体结合，通过一系列信号转导而发挥作用。高血糖素是胰岛A细胞合成分泌的多肽激素，通过促进肝糖原分解和糖异生作用起维持血糖水平的作用。高血糖素的分泌也是受到调节的，高血糖素通过G蛋白偶联受体启动信号转导而作用。

5.2 进食和禁食循环

进食（状态是指正常摄取食物后2-4小时期间，血浆葡萄糖、氨基酸和TAG水平瞬时升高。吸收状态时，肝脏促进葡萄糖磷酸化，促进糖原合成，增强磷酸己糖通路，促进糖酵解，减弱糖异生。同时脂肪酸和TAG的合成也加强，另外氨基酸降解增强，蛋白质的合成增强。脂肪组织中脂肪酸和TAG的合成增多。骨骼肌相应代谢也会增强。而大脑的代谢水平是基本不变的。禁食状态时，肝脏增加肝糖原分解，

增加糖异生，促进脂肪酸氧化和酮体生成。脂肪组织TAG分解以及脂肪酸释放增强，骨骼肌的代谢增强，大脑对酮体的利用增强。

5.3 糖尿病和肥胖

糖尿病分为1型糖尿病和2型糖尿病。前者是由于胰岛B细胞被破坏，胰岛素产生不足。后者是由于胰岛素抵抗且B细胞不能产生适量的胰岛素。对于这两种类型糖尿病的治疗，1型糖尿病可以通过皮下注射外源胰岛素来控制高血糖，而2型糖尿病并无有效治疗方法，只能服用降血糖药物以及饮食控制等方法将血糖浓度控制在正常范围。

肥胖症是体内脂肪过度堆积为特征的一种体重调节系统紊乱。肥胖可以通过体质指数BMI=体重（Kg）/身高（m）2来判定。18.5-24.9为正常。肥胖有遗传的因素，也有环境和自身行为因素。体内也有一些和肥胖相关的分子：瘦素、胰岛素等。肥胖和许多慢性病相关，比如高血压、心脏病、痛风等等。肥胖症的治疗就是要减轻体重，可以通过体力劳动、控制饮食、服用药物以及手术来治疗。

5.4 营养物质和维生素

营养素是指维持机体正常功能所必须的食物成分。机体摄取最多的营养素为碳水化合物、脂肪、蛋白质。对于膳食脂肪而言，饱和脂肪酸和胆固醇摄入过多和心血管疾病呈正相关，长期食用不饱和脂肪酸冠心病的发病率更低.另外反式脂肪酸会增加患冠心病的风险。对于膳食碳水化合物，其作用主要是提供能量，可分为单糖、二糖和多糖或纤维。对于膳食蛋白质，蛋白质质量可以采用蛋白质消化率校正

氨基酸评分法。人体存在氮平衡，正氮平衡是指氮的摄入量大于氮的排出量的状态。负氮平衡是指氮的损失量大于氮的摄入量的状态。

维生素是一类化学结构不相同，不能在体内足量合成，必须由食物提供的有机化合物。维生素可分为水溶性和脂溶性。完成特定细胞功能必须由维生素的参与，许多水溶性维生素是物质中间代谢酶的辅酶前体。例如：叶酸在一碳单位代谢中起作用，维生素B12参与同型半胱氨酸转换为甲硫氨酸的甲基化反应、甲基丙二酸辅酶A的异构反应。维生素C主要作为还原剂参与几种反应。维生素B6是作为生物活性的辅酶，磷酸吡哆醛的前体，参与转氨、脱氨、脱羧、缩合反应。维生素B1（硫胺素）在α-酮酸氧化脱羧中起作用。尼克酸的生物活性辅酶形式为NAD+和NADP+,是多种氧化还原反应的辅酶。核黄素（维生素B2）的两种生物活性形式为FMN和FAD，二者都能可逆地接受两个氢原子。形成FMNH2和FADH2,参与体内的还原反应。

6 遗传信息的贮存与表达

6.1 DNA结构、复制与修复

脱氧核糖核酸（DNA）是脱氧核糖核酸通过3·-5·磷酸二酯键共价连接形成的多聚体。DNA大多以双链分子存在，两条DNA链相互缠绕形成双螺旋结构。两条链之间通过氢键及堆积碱基之间的疏水作用共同稳定DNA双螺旋结构。

DNA通过自身的复制将遗传信息传递给子代，DNA以半保留方式复制。真核生物和原核生物DNA的复制有所不同。原核生物DNA的复制过程，先是两条互补DNA链分离，然后形成复制叉，复制叉沿DNA

分子移动，复制叉以与复制起始点相反的方向移动，产生一个复制泡。复制叉之前的DNA区出现了正超螺旋，可由DNA拓扑异构酶解除超螺旋。DNA复制时，DNA聚合酶只能以3·-5·方向读出母链核苷酸序列，并只能以5·-3·方向合成新的DNA链。所以在复制时以不断前进的复制叉方向进行拷贝的链成为前导链，以背离复制叉方向进行拷贝的链成为后随链，需要合成RNA引物，是不连续的合成，这些不连续、短的DNA成为冈崎片段。RNA引物可被DNA聚合酶Ⅰ切除，DNA聚合酶Ⅰ可填补空隙，然后残留的缺口由DNA连接酶封接。真核生物DNA复制过程和原核生物DNA合成密切相关，但有不同，真核生物有多个复制起点，原核生物只有一个复制起点。真核生物RNA引物是由RNA酶H和FEN1，而不是由DNA聚合酶去除。

真核生物DNA与原核生物不同，真核生物DNA与组蛋白结合形成核小体，核小体继续缠绕形成多聚核小体，然后更进一步螺旋缠绕可形成染色体。

DNA合成过程中有精细的校读系统，但复制错误仍可发生。DNA 修复的方式有甲基指导的错配修复、核苷酸切除修复、碱基切除修复，双链断裂修复。

6.2 RNA结构、合成与加工

RNA主要有三种类型参与蛋白质合成的过程：核糖体RNA（rRNA）、转运RNA(Trna)、信使RNA（mRNA）。它们也都是核糖核苷酸通过磷酸二酯键结合在一起的无分支多聚分子。核糖体RNA与数种蛋白质结合作为核糖体的组成部分。原核生物存在3种不同大小的rRNA（23S、

16S和5S），真核生物的胞浆存在4种rRNA（28S、18S、5.8S和5S）。转运RNA含大量稀有碱基，并广泛存在链内的碱基配对，形成具有特征性的二级和三级结构。信使RNA仅占细胞中RNA的5%，它的大小和碱基序列最具异质性。

RNA的合成包括起始、延长和终止。起始：即RNA聚合酶的全酶结合DNA启动子。延长：即一旦启动子区被全酶识别并结合，该聚合酶将调节DNA双螺旋发生局部解链，RNA聚合酶从5·-3·进行转录，不需要引物，无校读活性。终止：单股RNA链不断延伸直至遇到终止信号，可以是内在或依赖于成为ρ因子的蛋白质的参与。

真核生物的转录比原核生物复杂的多，需要大量称为转录因子的蛋白质的参与。真核生物的细胞核有三种不同类型的RNA聚合酶，每种聚合酶识别特殊类型的基因。增强子是一种特殊的顺式作用DNA序列，可增强由RNA聚合酶Ⅱ起始的转录效率。

RNA转录后的初始产物是最初的、线性的、一个转录单元的RNA 拷贝。然后可被核糖核酸酶切割修饰，最终形成具有完整功能的RNA，修饰的方式一般有5·端加帽，去除内含子，添加多聚A尾等方式。

6.3 蛋白质合成

遗传信息要从RNA翻译为蛋白质氨基酸序列，需要一套遗传密码。密码子三个为一组，可被tRNA识别，并转运相应的氨基酸。遗传密码具有特异性、通用性、简并性、非重叠与连续性的特点。要完成翻译，需要氨基酸、mRNA、tRNA、功能性核糖体、能源和酶类，以及多肽链起始、延长和终止所需的蛋白质因子。起始：在肽键形成之前装

配组成翻译体系的成分，包括两个核糖体的亚基、将被翻译的mRNA、由信使RNA第一个密码子指定的氨基酰-tRNA、GTP,以及促进起始复合物装配的起始因子。延长：多肽链的延长是指氨基酸加入生长链的羧基端，肽键的形成由肽酰基转移酶催化。终止：当终止密码子移到A位时合成终止。翻译过程一般是形成多聚核糖体的方式进行的，合成后的蛋白质进行靶向输送。蛋白质合成后要进行修饰，修饰包括去除部分翻译的序列，共价加入一个或一个以上的化学基团。翻译后修饰一般包括：修剪、共价结合、蛋白质折叠、蛋白质降解，其中共价结合修饰一般有磷酸化、糖基化、羟基化。

7. 代谢疾病

代谢过程出现紊乱或障碍，就会引发相关的疾病。这种障碍一般是由于催化代谢反应的酶缺失或者活性受到抑制而导致的，直接导致相应产物生成的异常，而带来相关的疾病。或者是一些需求量较少的物质的摄取不足，致使相关反应不能正常进行而导致代谢异常。糖类、脂类、含氮物质的代谢、遗传信息的复制和传递过程，每一个过程的异常都会有相应的疾病产生。

在糖类物质代谢中，比如参与糖原合成或分解的酶缺陷会引起糖原贮积病。该病的结果是形成结构异常的糖原，或者是特定组织糖原分解障碍导致正常糖原的过量贮积，可引起低血糖和肌肉无力。另外在磷酸戊糖途径中，如果G6PD酶缺陷，磷酸戊糖途径将无法正常进行，体内不能产生足够的NADPH，体内多种还原反应无法发生。

在脂类物质代谢中，如果酮体生成速度大于利用速度，会引发酮

症酸中毒。另外，如果鞘磷脂不能被降解，将会导致尼曼-皮克病，缺陷酶是鞘磷脂酶，磷脂酶C的一种。

在氮的代谢中，氨基酸通过鸟氨酸循环生成尿素而降解。如果肝功下降，或者由于鸟氨酸循环的缺陷，或者肝脏疾病，血氨水平升高，产生高氨血症。又如酪氨酸代谢缺陷导致黑色素产生不足引起白化病，缺陷会导致患者皮肤、头发和眼镜的色素部分或全部缺乏。支链α-酮酸脱氢酶缺陷可引起枫糖尿病，这种酶催化1亮氨酸、异亮氨酸和缬氨酸的脱羧作用。这些氨基酸及其相应的α-酮酸在血液蓄积，可引起毒性效应。

氨基酸除了自身的降解代谢外，还可以用于合成其他特殊产物，这些反应过程异常，也将导致疾病。比如由氨基酸合成的血红素，血红素降解生成的胆红素如果不能排除体外而沉积在皮肤、甲床和巩膜，就会引起黄疸病。常见的黄疸病有溶血性黄疸、肝细胞黄疸、阻塞性黄疸、新生儿黄疸。

由氮代谢异常引起的一个比较严重的疾病是痛风，核苷酸代谢的终产物为尿酸，如果尿酸产生过多或者排出不足，就会引起高尿酸血症。编码PRPP合酶基因突变，或者嘌呤补救合成的磷酸核糖转移酶缺陷，导致可利用的嘌呤增加，嘌呤的降解增强，尿酸增多沉积在关节引起痛风。

除了以上某个特定过程代谢障碍导致的疾病外，还有一些由于多个代谢过程异常而导致的代谢综合征。糖尿病是一组多因素、多基因的综合征。糖尿病分为Ⅰ型和Ⅱ型糖尿病，Ⅰ型糖尿病是由于胰岛素

产生不足，体内代谢发生改变。Ⅱ型糖尿病是由于靶组织对胰岛素的应答能力降低，肝脏葡萄糖生成失控，肌肉和脂肪组织摄取葡萄糖减少。

另外一个综合代谢紊乱的病症是肥胖症，肥胖症是以体内脂肪过度堆积为特征的体重调节系统紊乱。肥胖有遗传的因素，也有环境和自身行为因素。体内也有一些和肥胖相关的分子：瘦素、胰岛素等。肥胖和许多慢性病相关，比如高血压、心脏病、痛风等等。

一些需求量较少的物质摄入不足，相关的代谢过程也会受到影响。这比较常见于许多维生素。比如前文已经举例:叶酸缺乏会导致巨幼红细胞贫血。抗坏血酸缺乏引发坏血病。硫胺素缺乏引起脚气病以及韦-科综合征。维生素A可维护生殖、视力，维生素A缺乏可能导致夜盲症、痤疮和银屑病。还有其他种类维生素缺乏都会引起相关代谢的异常，在此不一一列举。可以看到维生素人体需求量少，但是摄入不足，便会引起众多的代谢异常和疾病，所以维生素在众多代谢反应中发挥着重要作用。

除了代谢疾病，遗传信息在贮存和复制的过程中出现异常也会带来较严重的后果。在DNA复制过程中会发生错误，如果这种错误得不到及时修复，变会造成合成DNA的异常，造成严重的影响。比如嘧啶二聚体修复所需的XP蛋白缺陷可导致着色性干皮症，同源蛋白的错配修复缺陷与遗传性非息肉性结肠直肠癌有关。还有很多遗传性疾病都是由于遗传信息异常导致相关的结构蛋白或者酶异常而导致。如囊性纤维病、白化病、唐氏综合成等等。遗传信息发生改变对生物体的

影响是最根本的、最严重的影响。

8. 结论

生物化学描述的是体内众多代谢反应的化学本质，体内的代谢反应众多，代谢反应之间是相互联系，相辅相成的。所以生物化学课程的内容是复杂的，其次各部分内容之间关系又是密不可分的。所以学习生物化学，必须同时具有局部和整体两种角度的视线，对于单独代谢过程，要用局部视角把各个反应过程掌握。同时又要有整体视角，要清楚单个代谢过程在人体代谢图中的位置和作用，以及它和其他代谢过程存在什么样的物质和能量上的联系。生物化学这门课程的学习，整体意识十分重要，因为人体是一个有机整体，各个反应对于机体来说都是牵一发而动全身的关系。一个单独代谢过程的异常都会引起整个机体的异常，所以说整体意识很重要。作为临床医学生，对于代谢异常与疾病的联系也是要重点掌握的。从生化角度分析各个疾病病因，为分析其他病症提供了一种思路，也要注意分析一个过程异常对其他正常代谢过程的影响，不可只着眼于一处，要具有整体观念。总之生物化学这门课程，内容多、关系复杂。同时这门课对于临床医学生来说也是一门很有用的课程，启示我们要真正治疗好一个疾病，首先必须清楚其发病的生化本质，然后才能做出相应的治疗。我认为生物化学这门课用处非常之大，它是我以后走向临床，成为一名研究性医生的理论基础，没有生物化学这门课的理论支持，那么对一切疾病的研究都失去了理论基础，将变得毫无意义。

[ 参考文献 ]

1.Denise https://www.360docs.net/doc/a65752552.html,A;Wolters Kluwer Health,2013