生物化学第四章
生物化学课件 第四章 核酸杂交
（三）影响Tm值的因素：
（1）碱基组成：Tm=69.3+0.41(G+C)%
（2）分子大小: （3）离子强度： （3）pH：5～9
主要用于基因组DNA的定性和定量分析(特定序列 定位)，亦可分析重组质粒和噬菌体。
方法：利用琼脂糖凝胶电泳分离经限制 性内切酶消化的DNA片段，将胶上的 DNA变性并在原位将单链DNA片段转移 至尼龙膜或其他固相支持物上，经干烤 或者紫外线照射固定，再与相对应结构 的标记探针进行杂交，通过显色，检测 特定DNA分子的含量。
迹/Northern印迹的步骤及用途
印迹杂交的过程
探针的种类、常用的几种酶促标记方法
小测验
1. PCR的基本原理和步骤。 2. Southern blotting的基本原理、过 程和用途。
44
(in situ hybridization)
在细胞保持基本形态的情况下将探针 注入细胞内与DNA或RNA杂交，杂交反应在 载物片上的细胞内进行。
DNA 点阵
本章重点:
掌握以下概念: 核酸分子杂交;探针;印迹；
核酸的变性/复性;Tm;增色效应/减色效应
掌握核酸杂交的基本原理
熟悉常用的核酸分子杂交技术及Southern 印
核酸分子杂交
复性
RNA
DNA
第二节
核 酸 探 针
探针的概念 探针的种类和选择
生物化学-生化知识点_第四章 氨基酸及其重要衍生物的生物合成.
一一一氨基酸及其重要衍生物的生物合成下册P340 31章§4.1 概论不同生物合成氨基酸的能力不同，合成氨基酸的种类也有很大差异。
必需氨基酸：肌体维持正常生长所必需而又不能自己合成，需从外界获取的氨基酸。
人和大白鼠需以下十种氨基酸（由大白鼠喂饲试验得来）：Phe、Lys、Ile、Leu 、Met、Thr、Trp、Val、（His、Arg）。
对于成人为前八种，对幼小动物为十种。
非必需氨基酸：肌体可以通过其他原料自己合成的氨基酸。
高等植物可以合成自己所需全部氨基酸。
微生物合成氨基酸能力有很大差距。
E.coli可合成全部所需氨基酸，乳酸菌则不能合成全部。
§4.2 氨基酸生物合成途径：可用为生物遗传突变株研究。
使突变株在氨基酸的某个合成环节上产生缺失，造成某种中间物积累，从而判明各个中间代谢环节，由此已阐明20种氨基酸的生物合成途径。
在生物合成中，氨基酸的氨基多来自Glu的转氨基反应，而各种碳骨架起源于TCA、糖酵解等代谢途径，由此划分为若干类型。
根据生物合成起始物的不同，可将氨基酸生物合成途径归纳为六族。
P341 图31-1为氨基酸生物合成的分族情况：①谷氨酸族②天冬氨酸族③丝氨酸族④丙氨酸族⑤芳香氨基酸族⑥组氨酸。
P341图31-2为20种氨基酸生物合成概貌。
一一一谷氨酸族氨基酸的生物合成：均以α-酮戊二酸为前提。
α-酮戊二酸形成Glu后可生成Gln、Pro和Arg（P344，P345 图31-6，P346 图31-7）；在真菌中还可生成Lys（P347图31-8）。
一一一天冬氨酸族氨基酸的生物合成：草酰乙酸生成Asp后可生成Asn，经天冬氨酸β-半醛可生成Lys（P349图31-9），再经高丝氨酸可生成Thr，进一步生成Ile，还可生成Met（P350图31-10，P351 图31-11，图31-12）。
一一一丙氨酸族氨基酸的生物合成：丙酮酸可直接生成Ala，经α-酮异戊酸可生成Val和Leu（P352 图31-13，P353 图31-15）。
生物化学 第4章 蛋白质蛋白质三维结构
第四章蛋白质的三维结构稳定蛋白质三维结构的作用力一、多肽主链折叠的空间限制从理论上讲，一个多肽主链能有无限多种构象。
从理论上讲个多肽主链能有无限多种构象但是，只有一种或很少几种天然构象，且相当稳定。
但是只有种或很少几种天然构象且相当稳定因为：天然蛋白质主链上的单键并不能自由旋转1、肽链的二面角★只有α碳原子连接的两个键（C α—N 和C α-C ）是单键，能自由旋转。
★扭角:环绕C α—N 键旋转的角度为Φ,环绕C α—C 键旋转的角度称Ψ。
可旋转±180度，一般呈顺时针旋转。
旋转受H.O 基的限制多肽主链的构象可以用每个C 的对原子以及R 基的限制。
多肽主链的构象可以用每个a-C 的一对扭角来描述。
★当Φ(Ψ)旋转键两侧的主链呈顺式时，规定Φ(Ψ)=0°★从Cα沿键轴方向看，顺时针旋转的Φ(Ψ)角为正值，反之为负值。
2、拉氏构象图：可允许的Φ和Ψ值Φ和Ψ同时为0的构象实际不存在二面角（Φ、Ψ）所决定的构象能否存在，主要取决于两个相邻肽单位中非键合原子间的接近有无阻碍。
个相邻肽单位中非键合原间的接有Cα上的R基的大小与带电性影响Φ和Ψ◆拉氏构象图：Ramachandran根据蛋白质中非键合原子间的最小接触距离（范德华距离），确定了哪些成对二面角（Φ、Ψ）所规定的两个相邻肽单位的构象是允许的，哪些是不允许的，并且以Φ为横坐标，以Ψ为纵坐标，在坐标图上标出，该坐坐标以为纵坐标在坐标图上标出该坐标图称拉氏构象图。
⑴实线封闭区域一般允许区，非键合原子间的距离大于一般允许距离，此区域内任何二面角确定的构象都是允许的，且构象稳定。
的且构象稳定⑵虚线封闭区域是最大允许区，非键合原子间的距离介于最小允许距离和般允许距离之间，立体化学允许，但许距离和一般允许距离之间，立体化学允许，但构象不够稳定。
⑶虚线外区域是不允许区，该区域内任何二面角确定的肽链构象，都是不允许的，此构象中非键合原子间距离象都是不允许的此构象中非键合原子间距离小于最小允许距离，斥力大，构象极不稳定。
生物化学讲义第四章生物氧化
+第四章生物氧化【目的和要求】1.掌握生物氧化、氧化磷酸化的概念。
2.掌握线粒体呼吸链的组成、排列顺序、种类。
3．掌握氧化磷酸化的偶联部位，胞液中NADH的氧化，二条穿梭途径。
4．熟悉氧化磷酸化的基本过程、影响因素及其调节，P/O，ATP的生成和利用。
5．了解生物氧化的特点及方式，氧化磷酸化偶联机理，其他氧化体系。
【本章重难点】1.呼吸链组成、脱氢部位及产能部位，偶联机制。
2．氧化磷酸化概念，影响因素。
3．二种穿梭作用。
4．呼吸链组成、脱氢部位及产能部位。
5．氧化磷酸化偶联机制。
学习内容第一节概述第二节生成ATP的氧化体系第三节其他氧化体系第一节概述一、概述⒈生物氧化的概念生物氧化（Biological Oxidation）物质在生物体内氧化分解的过程称为生物氧化，主要是指糖、脂肪、蛋白质等有机物在生物体内分解时逐步释放能量，最终生成CO2和H2O的过程。
生物氧化的主要生理意义是为生物体提供能量.⒉生物氧化的过程⒊生物氧化的特点⑴相同点：体内氧化与体外氧化① 物质氧化方式：加氧、脱氢、失电子.②物质氧化时消耗的氧量、得到的产物和能量相同。
⑵不同点 ：体内氧化 体外氧化 ①反应条件： 温和 剧烈 ②反应过程：分步反应，能量逐步释放 一步反应，能量突然释放 ③产物生成： 间接生成 直接生成 ④能量形式： 热能、ATP 热能、光能第二节 生成ATP 的氧化体系一、呼吸链 (Respiratory Chain)⒈呼吸链（respiratory chain ）：一系列酶和辅酶按照一定的顺序排列在线粒体内膜上，可以将代谢物脱下的氢（H ＋＋e ）逐步传递给氧生成水同时释放能量，由于此过程与细胞摄取氧的呼吸过程有关，所以这一传递链称为呼吸链。
多糖 脂肪 蛋白质葡萄糖 甘油＋脂肪酸 氨基酸HC O 2T A C乙酰C o AO 2H 2O能量⒉呼吸链的组成用胆酸、脱氧胆酸等反复处理线粒体内膜，可将呼吸链分离得到四种仍具有传递电子功能的酶的复合体。
第四章__蛋白质--王镜岩《生物化学》第三版笔记(完美打印版)
侧链含酰胺基：Asn（N）, Gln（Q）
侧链显碱性：Arg（R）, Lys（K）
2.芳香族氨基酸 包括苯丙氨酸（Phe,F）和酪氨酸(Tyr,Y)两种。 酪氨酸是合成甲状腺素的原料。
3.杂环氨基酸 包括色氨酸(Trp,W)、组氨酸(His)和脯氨酸(Pro)三种。其中的色氨酸与芳香族氨基酸都含苯环，都有紫外吸收(280nm)。所以可通过测量蛋白质的紫外吸收来测定蛋白质的含量。组氨酸也是碱性氨基酸，但碱性较弱，在生理条件下是否带电与周围内环境有关。它在活性中心常起传递电荷的作用。组氨酸能与铁等金属离子配位。脯氨酸是唯一的仲氨基酸，是α-螺旋的破坏者。
B是指Asx，即Asp或Asn；Z是指Glx，即Glu或Gln。
基本氨基酸也可按侧链极性分类：
非极性氨基酸：Ala, Val, Leu, Ile, Met, Phe, Trp, Pro共八种
极性不带电荷：Gly, Ser, Thr, Cys, Asn, Gln, Tyr共七种
带正电荷：Arg, Lys, His
二、蛋白质的分类
（一）按分子形状分类
1.球状蛋白 外形近似球体，多溶于水，大都具有活性，如酶、转运蛋白、蛋白激素、抗体等。球状蛋白的长度与直径之比一般小于10。
2.纤维状蛋白 外形细长，分子量大，大都是结构蛋白，如胶原蛋白，弹性蛋白，角蛋白等。纤维蛋白按溶解性可分为可溶性纤维蛋白与不溶性纤维蛋白。前者如血液中的纤维蛋白原、肌肉中的肌球蛋白等，后者如胶原蛋白，弹性蛋白，角蛋白等结构蛋白。
三.蛋白质的结构
一级结构 结构特点、测定步骤、常用方法、酶
二级结构 四种 结构特点、数据、超二级结构
《生物化学》 第4章 脂类和生物膜
4.2.2 膜的化学组成
化学分析结构表明生物膜几乎都是由脂类和蛋 白质两大类物质组成。此外尚含有少量糖（ 白质两大类物质组成。此外尚含有少量糖（糖 蛋白和糖脂） 以及金属离子等， 蛋白和糖脂 ） 以及金属离子等 ， 水分一般占 15.20包括磷脂、固醇及其他脂类， 生物膜的脂类主要包括磷脂、固醇及其他脂类， 其中包括磷脂酰胆碱（ PC） 其中包括磷脂酰胆碱 （ PC ） ， 磷脂酰乙醇胺 PE） 磷脂酰丝氨酸（ PS） （ PE ） ， 磷脂酰丝氨酸 （ PS ） ， 磷脂酰肌醇 PI ） 鞘磷脂（ SM ） （ PI） ， 鞘磷脂 （ SM） 等 。 膜脂对膜的结构 和膜功能均有重大影响。 和膜功能均有重大影响。
4.2 生物膜
4.2.1 细胞中的膜系统
生物的基本结构和功能单位是细胞。任何细胞都 生物的基本结构和功能单位是细胞。 是以一层薄膜将其内容物与环境分开， 是以一层薄膜将其内容物与环境分开，这层薄膜 称为细胞的质膜。 称为细胞的质膜。此外大多数细胞中还有许多内 膜系统， 膜系统，他们组成具有各种特定功能的亚细胞结 构和细胞器如细胞核、线粒体、内质网、溶酶体、 构和细胞器如细胞核、线粒体、内质网、溶酶体、 高尔基体、过氧化酶体等。 高尔基体、过氧化酶体等。
②膜蛋白
膜中蛋白质根据其在膜结构中的分步大体可分为两大类， 膜中蛋白质根据其在膜结构中的分步大体可分为两大类， 外周蛋白与内嵌蛋白。 外周蛋白与内嵌蛋白。 外周蛋白的主要特点是分布于膜的外表， 外周蛋白的主要特点是分布于膜的外表，通过静电作用 及离子键作用等较弱的非共价键与膜的外表相结合。 及离子键作用等较弱的非共价键与膜的外表相结合。 内嵌蛋白的主要特征为水不溶性， 内嵌蛋白的主要特征为水不溶性，他们分布在磷脂的脂 双分子层中， 双分子层中，有时横跨全膜或者以多酶复合物形式由内 嵌蛋白和外周蛋白结合， 嵌蛋白和外周蛋白结合，或者以疏水和亲水两部分分别 与磷脂的疏水和亲水部分两结合。 与磷脂的疏水和亲水部分两结合。 膜蛋白对物质代谢（酶蛋白） 物质传送、细胞运动、 膜蛋白对物质代谢（酶蛋白）、物质传送、细胞运动、 信息的接受与传递、支持与保护均有重要意义。 信息的接受与传递、支持与保护均有重要意义。
生物化学(2)第四章 脂类的代谢
例如：油脂酰CoA经3次β-氧化产 生3分子乙酰CoA后，剩余部分为△ 3，4顺烯月桂酰CoA，该底物在△3，4-顺-△2， 3-反-烯脂酰CoA异构酶作用下，将△ 3， 4-顺式转化为△2，3-反式结构，进行β氧化。
四、脂肪酸氧化的其他途径 （一）奇数碳链饱和脂肪酸的氧化 许多植物和海洋生物体内的脂类含 有奇数碳原子脂肪酸，石油酵母脂类中 含有大量15和17碳脂肪酸。 奇数碳原子的脂肪酸依偶数碳原子 脂肪酸相同的方式进行氧化，但在氧化 的最后一轮产物是丙酰辅酶A和乙酰辅 酶A。
5、酸中毒 在正常情况下，人体血液中含有少量 酮体（78.4～489.7μ mol /L），但在某 些情况下，如胃炎、饥饿、糖尿病等由于 脂肪动员增强，肝中酮体的生成超过肝外 组织氧化利用酮体的能力，就会出现血中 酮体含量过多，出现血中酮体含量较高 （酮血症）；严重者尿中有酮体，呼气有 酮味（烂苹果味），称为“酮尿症”。 由于酮体中的乙酰乙酸、 β -羟丁酸 是酸性物质，可导致血液中pH下降，导 致酸中毒。
（三）能量 1、每次β -氧化有两次脱氢过程，产生1分子 FADH2和1分子NADH。 其中： FADH2 2 ATP 5 ATP NADH 3 ATP 2、 乙酰CoA参加三羧酸循环，每次12ATP。
例子
一分子软脂酸通过β -氧化彻底分解生成 ATP数量： 7次β -氧化：7×5=35ATP 8分子乙酰CoA：8×12=96ATP 活化时消耗2个高能磷酸键； 净生成:129个ATP。
存在
肝脏和某些需氧细菌中存在（清除海洋 浮油污染）。
五、酮体的生成和利用 1、酮体的生成 脂肪酸β -氧化所生成的乙酰CoA 在肝外组 织中，大部分可迅速通过三羧酸循环氧化成二 氧化碳和水，并产生能量或被某些反应所利用。
《生物化学》第四章 生物氧化
• 烯醇式磷酸化合物 如磷酸烯醇式丙酮酸
返回
②氮磷键型 如磷酸肌酸
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③硫酯键型 如酰基辅酶A
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④甲硫键型 如S-腺苷甲硫氨酸
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2、ATP的作用
(1)供能 (2)ATP 为能量货币：能量合成与利用以
ATP 为中心，ATP-ADP 循环是生物系统 的能量交换中枢。 (3)磷酸基团转移反应的中间体
返回
NADH氧化呼吸链
FADH2氧化呼吸链
返回
电子传递链
• 呼吸链呼吸链是一系列电子载体按照对电子 亲合力逐渐升高的顺序组成的电子传递系统， 所有组成成分都嵌合于线粒体内膜，线粒体 的内膜是重要的能量交换部位，电子传递链 和氧化磷酸化的有关组分都存在于此。
返回
构成呼吸链的递氢体或递电子体通常以 复合体的形式存在于线粒体内膜上。
返回
CH2-COOH 苹果酸酶
CH3
CH-COOH
CO-COOH
OH
NADP+ NADPH + H+
+ CO2
苹果酸
丙酮酸
返回
4、H2O的生成
是代谢底物脱下的氢与氧结合而成的。
返回
二、高能磷酸化合物
返回
1、类型
①磷氧键型 • 酰基磷酸化合物 如1,3-二磷酸甘油酸
返回
• 焦磷酸化合物 如三磷酸腺苷（ATP）
返回
生物氧化的一般过程
糖原
甘油三酯
葡萄糖
脂酸+甘油 乙酰CoA
蛋白质 氨基酸
TAC
CO2 2H
ADP+Pi ATP
呼吸链
H2O
返回
1、生物氧化特点
• 条件温和 • 酶促反应 • 逐步释放能量 • 与磷酸化偶联
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脱枝酶（催化1.6-糖苷键断裂）
2 淀粉的降解
淀粉分解有两条途径： 水解 → 产生葡萄糖
磷酸解 → 产生磷酸葡萄糖
多糖在细胞内和细胞外的降解方 式不同，细胞外的降解（如动物消化 道的消化，微生物胞外酶作用）是一 种水解作用；细胞内的降解则是磷酸 解（加磷酸分解）。
(allose) (altrose) (glucose) (mannose) (gulose) (idose)
(galactose) (talose)
D系酮糖的 立体结构
D(-)-赤藓酮糖
(erythrulose)
二羟丙酮
(dihytroasetone)
D(-)-核酮糖
(ribulose)
D(+)-核酮糖
O
H
H
CH2OH O
H
） HO OH H —O— H
OH CH2OH
果
H OH
糖
苷
OH H
蔗糖
乳糖（半乳糖--1, 4-葡萄糖）
CH2OH
CH2OH
O HO H
HH
O H
H
OH H
O H
OH H OH
H OH
H OH
乳糖
3、 一些重要多糖的结构 直链淀粉
淀粉
直链淀粉大约由200～300 个葡萄糖以α-1,4-糖苷键连接组成。 括号中的二糖基是一个相当于麦芽糖的基本结构单位，直链淀 粉可以看成是这个基本单位的延伸。
其产物为： 若直链淀粉 → 葡萄糖 + 麦芽糖 + 麦芽三糖 + 低聚糖 若支链淀粉 → 葡萄糖 + 麦芽糖 + 麦芽三糖 + 极限糊精
❖ β-淀粉酶：
也水解a-1,4-糖苷键，但须从淀粉分子外围非 还原末端开始切，每次切下两个葡萄糖基。又称为 外切淀粉酶。
其产物为： 若直链淀粉 → 麦芽糖 若支链淀粉 → 麦芽糖 + 极限糊精
直链： -1,4-糖苷键 分支点： -1,6-糖苷键
淀粉
纤维素
纤维素的基本结构单位是纤维二糖（cellobiose） ，可以将纤维素分子看成是几千个葡萄糖按照纤维 二糖的结构特点，通过β-1,4-糖苷键连接起来的。
纤维素一级结构
纤维素链
微纤维 细胞壁
纤维素片层结构
植物细胞中的 纤维素微纤维
植物细胞壁与纤维素的结构
3. 细胞中结构物质
细胞中的结构物质如植物细胞壁等是由纤维素、 半纤维素、果胶质等物质组成；甲壳质或几丁质为N乙酰葡萄糖胺的同聚物，是组成虾、蟹、昆虫等外骨 骼的结构物质。这些物质都是由糖类转化物聚合而成
4. 参与分子和细胞特异性识别
由寡糖或多糖组成的糖链常存在于细胞表面，形成 糖脂和糖蛋白，参与分子或细胞间的特异性识别和结 合，如抗体和抗原、激素和受体、病原体和宿主细胞 、蛋白质和抑制剂等常通过糖链识别后再进行结合。
D(-)-核糖
(ribose)
D(-)-阿拉伯糖
(arabinose)
D(+)-甘油醛
(allose)
D(-)-苏糖
(threose)
D(+)-木糖
(xylose)
D(-)-米苏糖
(lysose)
D(+)-阿洛糖 D(+)-阿桌糖 D(+)-葡萄糖 D(+)-甘露糖 D(+)-古洛糖 D(-)-艾杜糖 D(+)-半乳糖 D(+)-塔罗糖
第四章 糖代谢
主要内容和要求：
建立起物质代谢和能量代谢的整体概 念，进而讨论糖的分解与合成，重点掌握 以葡萄糖为代表的单糖的分解与合成的主 要途径。
目录
第一节 新陈代谢概述 第二节 生物体内的主要糖类 第三节 双糖和多糖的酶促降解 第四节 单糖的分解代谢 第五节 糖的生物合成
第一节 新陈代谢概述
-D-吡喃葡萄糖
-D-呋喃葡萄糖
呋喃
-D-吡喃果糖
-D-呋喃果糖
吡喃型和呋喃型的D-葡萄糖和D-果糖（Haworth式）
2、 一些重要双糖的结构
HO H
O
HH
O H
H
OH H
O H
OH H OH
H OH
H OH
麦芽糖
α-
1→2 β-
葡
萄 糖 （
CH2OH
细胞膜表面的糖链
蛋白聚糖
糖蛋白
细胞膜
糖脂
第三节
双糖和多糖的酶促降解
3.1 双糖的酶促降解
蔗糖+H2O
蔗糖酶
葡萄糖+果糖
麦芽糖+H2O
麦芽糖酶
2 葡萄糖
乳糖 + H2O β-半乳糖苷酶
葡萄糖+半乳糖
3.2 多糖的酶促降解
1、糖原的分解 • 糖原的结构及其连接方式
-1，6糖苷键
-1，4-糖苷键
• 糖原的磷酸解
3.2.1 淀粉的水解酶
参与淀粉水解的酶主要有三种：淀粉酶、脱支酶、 麦芽糖酶
(1)淀粉酶：
淀粉酶是指参与淀粉-1,4-糖苷键水解的酶。 有-淀粉酶和-淀粉酶两种。
❖ a-淀粉酶：（a-1,4-葡聚糖水解酶）
可水解淀粉分子内部任何部位的a-1,4-糖苷键， 所以又称为内切淀粉酶。
该酶对非还原末端的5个葡萄糖基不发生作用。Ca2+需要。
第二节
生物体内的主要糖类
1 单糖
单糖（monosaccharide）是指最简单的 糖，即在温和条件下不能再分解成更小的糖 单位，如葡萄糖、果糖等。
按碳原子的数目单糖又可分为三碳（ 丙）糖、四碳（丁）糖、五碳（戊）糖、六 碳（己）糖、七碳（庚）糖等。
D系醛糖的 立体结构
D(-)-赤鲜糖
(erythrose)
直链： -1,4-糖苷键 分支点： -1,6-糖苷键
支链淀粉中除有α-1,4-糖苷键外，还有α-1,6-糖 苷键，大约每间隔30 个α-1,4-糖苷键就有一个α1,6-糖苷键支链淀粉含有大约1 300 个葡萄糖基， 有50 个以上支链，每一个支链由24~30 个葡萄 糖基通过α-1,4-糖苷键连接起来。
新陈代谢的概念
新陈代谢指生物与周围环境进行物质和能量交换 的过程。包括同化和异化作用。
合成代谢 物质上---小分子---大分子 （同化作用）能量上---积能过程 生物体新陈代谢 分解代谢 物质上---大分子---小分子 （异化作用）能量上---放能过程
合成和分解过程中主次关系互相转化。若合成 大于分解，生命体旺盛；反之，则衰老。
(xylulose)
D(+)-阿洛酮糖
(psicose,allulose)
D(-)-果糖
(fructose)
D(+)-山梨糖
(sorbose)
D(-)-洛格酮糖
(tagalose)
D-吡喃葡萄糖 (开链式)
α-D-吡喃葡萄糖 (环式)
α-D-呋喃果糖 (开环式)
α-D-呋喃果糖 (环式)
吡喃