生物化学--杨荣武教授共122页
生物化学原理杨荣武第四版
生物化学原理杨荣武第四版生物化学原理是研究生物体内化学反应和物质转化的科学，其中杨荣武教授的第四版教材是生物化学领域的经典之作。
本文将重点介绍该教材的内容和特点。
首先，生物化学原理杨荣武第四版全面系统地介绍了生物分子的结构和功能。
从生物分子的基本组成开始，深入讲解了氨基酸、蛋白质、核酸、糖类等重要的生物分子。
通过对这些生物分子的结构特点和功能作用的分析，读者能够全面了解生物体内各种生命活动的基础。
其次，在阐述生物分子结构和功能的基础上，该教材详细介绍了生物体内的代谢过程。
通过对酶促反应、能量代谢、核酸代谢等关键过程的讲解，读者可以深入了解生物体内能量的来源和利用方式，以及物质转化的机制和调控方式。
同时，对于常见的代谢疾病也进行了必要的讨论，使读者在学习中能够将理论知识与实际应用相结合。
除此之外，生物化学原理杨荣武第四版还特别强调了与遗传相关的内容。
通过对DNA结构和复制、基因表达和调控等方面的讲解，读者可以深入了解遗传信息的传递和表达方式，以及基因变异对生物体性状的影响。
这部分内容对于深入理解生物进化和遗传学的基本原理具有重要意义。
总的来说，生物化学原理杨荣武第四版是一本权威且全面的生物化学教材。
通过该教材的学习，读者可以系统地了解生物体内重要分子的结构与功能、代谢过程的调控以及遗传信息的传递方式。
同时，本教材语言生动简练，逻辑清晰，使得读者能够轻松理解复杂的生物化学概念和原理。
感谢您选择阅读本文档，相信通过学习生物化学原理杨荣武第四版，您将对生物化学的基本原理有更深入的理解，为深入研究生物化学领域奠定坚实的基础。
生物化学原理教学(杨荣武)生化-期末复习
考试题型：一、填空；二、是非题；三、选择题；四、名词解释；五、问答题每章简要：一、生物氧化基本概念，与非生物氧化比较呼吸链；概念、组成、类型、传递顺序、抑制剂。
氧化磷酸化; 概念、机制、解偶联剂二、代谢总论基本概念; 代谢、代谢途径、代谢物,分解代谢、合成代谢、代谢组、代谢组学三、糖酵解糖的消化; 淀粉的酶水解糖酵解全部反应、三步限速步骤、特异性抑制剂、两步底物磷酸化反应。
能量产生、生理意义、丙酮酸去向。
四、TCA 循环乙酰CoA 的形成, TCA 循环化学途径、能量产生，功能和调节。
乙醛酸循环五、磷酸戊糖途径发生部位、氧化相反应、功能六、糖异生概念、发生部位、与糖酵解比较、底物、几步重要反应、生理意义七、光合作用概念，总反应式光反应；两大光系统的组成（中心色素，电子受体与供体，功能），光合磷酸化以及与氧化磷酸化的比较。
暗反应；光反应与暗反应的比较, C3 途径重要的反应, 酶和中间物八、糖原代谢糖原降解；相关酶；糖原磷酸化酶………糖原合成；相关酶，糖原合成酶,UDP-Glc, 需要引物, 糖原素……调节九、脂肪酸代谢脂肪酸的分解代谢；β-氧化, α-氧化，ω-氧化酮体脂肪酸的合成代谢十、胆固醇代谢胆固醇合成；前体、部位、重要的中间物、HMG-CoA 还原酶运输; 血浆脂蛋白、LDL 、HDL十一、磷脂和糖脂代谢甘油磷脂的酶水解十二、蛋白质降解及氨基酸代谢胞内蛋白质的降解；依赖于ATP 的降解途径氨基酸的分解代谢；氨基的去除，铵离子的命运，尿素循环生物固氮十三、核苷酸代谢核苷酸的合成；嘌呤核苷酸、嘧啶核苷酸的合成，从头合成和补救途径。
脱氧核苷酸的合成调节核苷酸的分解；嘌呤和嘧啶的分解主要相关疾病第一章：生物氧化一、概念1、生物氧化：糖类、脂肪、蛋白质等有机物质在细胞中进行氧化分解生成CO2和H2O 并释放出能量的过程称为生物氧化。
其实质是需氧细胞在呼吸代谢过程中所进行的一系列氧化还原反应过程。
2、呼吸链：由一系列传递体构成的链状复合体称为电子传递体系（ETS），因为其功能和呼吸作用直接相关，亦称为呼吸链。
杨荣武生物化学蛋白质的结构
蛋白质的多样性
组成的多样性 大小的多样性 结构的多样性 功能的多样性
蛋白质组成的多样性
蛋白质可能含有一条或多条肽链
1. 一条多肽链-单体蛋白 2. 不止一条多肽链-寡聚蛋白:同源寡聚体-同种肽链异
源寡聚体-两种或多种不同的肽链;血红蛋白是一种 异源四聚体：2条α链，2条β链。
☺ 具有双键性质的肽键不能自由旋转，与肽键相关的6个 原子共处于一个平面，此平面结构被称为酰胺平面或 肽平面
☺ 与Cα相连的两个单键可以自由旋转，由此产生两个旋 转角
☺ 多为反式，但是X-Pro是例外。 ☺ N带部分正电荷，O带部分负电荷。
肽键的双键性质
肽平面上各个共价键的主要参数
肽平面及二面角
在空间上有规律的折叠和盘绕，它是由氨基酸残基非 侧链基团之间的氢键决定的。
3. 三级结构 (3º) :是指多肽链在二级结构的基础上，进一
步盘绕、卷曲和折叠，形成主要通过氨基酸侧链以次 级键以及二硫键维系的完整的三维结构。
4. 四级结构 (4º)具有两条和两条以上多肽链的寡聚蛋白
质或多聚蛋白质才会有四级结构。其内容包括亚基的 种类、数目、空间排布以及亚基之间的相互作用。
蛋白质的四个结构层次
蛋白质的一级结构
是蛋白质的共价（肽键）结构 对于每一种蛋白质而言，都是独特的。 由编码它的基因的核苷酸序列决定。 是遗传信息的一种形式。 书写总是从N端到C端。
例如，胰岛素A链的一级结构是： Gly-Ile-Val-Glu-Gln-Cys-Cys-Thr-Ser-Ile-CysSer-Leu-Tyr-Gln-Leu-Glu-Asn-Tyr-Cys-Asn
杨荣武生物化学原理-南京大学-生物氧化
通过改变离体线粒体的悬液的pH而 建立的pH梯度可以驱动ATP合成
由细菌视紫红质创造的质 子梯度可被牛F1F0-ATP 合酶用于合成ATP
质子梯度的产生机制：Q循环
F1/F0 ATP合酶的结构和功能
质子通过这种蛋白质的扩散驱动ATP合成和释放
两个部分: F1和F0 （后者因为受寡霉素的抑制而得名） F1 催化单元——由5种亚基组成 a3b3gde. Fo 膜整合单元——质子通道 ab2c10
化学渗透学说图解
支持化学渗透学说的主要的证据
（1）氧化磷酸化的进行需要完整的线粒体内膜的存在。 （2）使用精确的pH计可以检测到跨线粒体内膜的质子梯 度存在。据测定，一个呼吸活跃的线粒体的膜间隙的 pH要比其基质的pH低0.75个单位。 （3）破坏质子驱动力的化学试剂能够抑制ATP的合成。 （4）从线粒体内膜纯化得到一种酶能够直接利用质子梯 度合成ATP，此酶称为F1F0-ATP合酶。 （5）人工建立的跨线粒体内膜的质子梯度也可驱动ATP 的合成
FMN、铁硫蛋 白 FAD、铁硫蛋 白、血红素b 血红素b、血 红素c、铁硫 蛋白 Cu、血红素a
鱼藤酮、安米 妥、杀粉菌素 萎锈灵 (carboxin) 抗霉素A
II III
0.14 0.25
4～5 11
非 是
2 3
IV 细胞色素c氧化酶
0.16～ 0.17
13
是
CO、H2S、 CN－、叠氮化 物
氧化还原反应
H H2O、ATP？？？
参与生物氧化主要的酶
氧化酶（Oxidases） 脱氢酶（Dehydrogenases）最普遍 过氧化物酶（Peroxidases） 加氧酶（Oxygenase ）
呼 吸
生物化学--杨荣武教授
两种β折叠的结构比较
β转角的主要内容
① 肽链骨架以180 º回折而改变 了肽链的方向；
② 由肽链上四个连续的氨基酸 残基组成，其中n位氨基酸残 基的-C=O与n＋3位氨基酸残 基的-NH形成氢键；
③ Gly和Pro经常出现在这种结构 之中；
④ 有利于反平行β折叠的形成， 这是因为β转角改变了肽链的 走向，促进相邻的肽段各自 作为β股，形成β折叠。
在蛋白质分子中，除了 上述四种有规则的二级 结构以外，还有一些极 不规则的二级结构，这 些结构统称为无规则卷 曲。一般说来，无规则 卷曲无固定的走向，有 时以环的形式存在，但 也不是任意变动的，它 的2个二面角（ф,ψ）也 有个变化范围。
蛋白质的三级结构
三级结构是指多肽链在二级结构的基础上，进一步盘绕、卷曲 和折叠，形成主要通过氨基酸侧链以次级键（有时还有二硫键 和金属配位键）维系的完整的三维结构。三级结构通常由模体 和结构域组成。稳定三级结构主要包括氢键、疏水键、离子键、 范德华力。
余下的氨基酸则属于非必需氨基酸，动物体自身可以进 行有效的合成，它们包括：Ala，Asn、Asp、Gln、Glu、 Pro、Ser、Cys、Tyr和Gly。
一组（组氨酸）笨（苯丙氨酸）蛋（蛋氨酸）精 （精氨酸）来（赖氨酸）宿（苏氨酸）舍（色氨 酸）住（组氨酸）亮（亮氨酸）凉（异亮氨酸） 鞋（缬氨酸）
氨基酸的缩合反应与肽的形成
氨基酸的手性：D型与L型氨基酸
➢22种蛋白质氨基酸分子中，除了甘氨酸，均至少含 有一个不对称碳原子，因此除甘氨酸以外的21种蛋 白质氨基酸都具有手性性质。如果以L型甘油醛为参 照物，具有不对称碳原子的氨基酸就有D型和L型两 种对映异构体。实验证明，蛋白质分子中的不对称 氨基酸都是L型。D型氨基酸仅存在于一些特殊的抗 菌肽和某些细菌的细胞壁成分之中，它们不能参入 到在核糖体上合成的多肽或蛋白质分子之中。
杨荣武生物化学原理-南京大学-三羧酸循环
TCA 循环总结
1个乙酰-CoA：产生2CO2, 1 ATP, 3NADH,1FADH2
2H2O被使用作为底物
绝对需要O2
第三节 TCA循环的生理功能
产生更多的ATP 提供生物合成的原料
是糖、氨基酸和脂肪酸最后的共同分解途径
某些代谢中间物作为其它代谢途径的别构效应物 产生CO2
氟代柠檬酸
反应 2：形成异柠檬酸
顺乌头酸酶是铁硫蛋白 产物具有立体专一性 柠檬酸不是氧化的好底物，异柠檬酸却不一样，经过 异构化，易于氧化
铁硫蛋白在顺乌头酸酶反应中的作用
反应 3：异柠檬酸的氧化脱羧
----不可逆 限速步骤
先是脱氢，然后是β-脱羧 有两种形式的异柠檬酸脱氢酶，分别使用辅酶I和辅酶 II作为氢的受体，TCA循环中主要是I。
反应 4：α-酮戊二酸的氧化脱羧
---不可逆
第二次氧化脱羧反应
酶几乎等同于丙酮酸脱氢酶系——结构、机制
5种辅酶——TPP、CoASH、硫辛酸 、NAD+、FAD 也是亚砷酸的作用对象
反应 5：底物水平的磷酸化
TCA循环唯一的一步底物水平磷酸化反应
ATP或GTP被合成
双键的水合
水分子加成反式的双键
反应机制还不清楚
反应 8：草酰乙酸的重新生成
三羧酸循环的最后一步反应，也是三羧酸循环中的第四次氧化还 原反应
Go‘ = +30 kJ/mol，意味着在热力学上极不利于正反应的进行， 但是，在体内反应产物草酰乙酸可以迅速被下一步不可逆反应消
耗，NADH则进入呼吸链被彻底氧化，因此，整个反应被“强行
杨荣武生物化学原理-南京大学-蛋白质降解及氨基酸代谢
尿素循环
1. 氨甲酰磷酸的合成 2. 瓜氨酸的合成 3. 由瓜氨酸合成精氨基琥珀酸 4. 生成Arg 5. Arg的水解
尿素循环总结
总方程式
NH2 2NH3+CO2+3ATP+H2O C O +2ADP+AMP+4Pi NH2
尿素循环的调节
别构调节
N-乙酰谷氨酸对CPS-1的别构激活，控制了尿素产生的总速率 。
微生物通过体内固氮酶的作用将游离态氮转变
为氨的过程称为生物固氮。
N2
+
3H2
固氮酶
2NH3
12ADP+12Pi
12ATP+12H2O
生物固N的化学本质
6e-
N2
+
3H2
固氮酶
2NH3
12ADP+12Pi
12ATP+12H2O
生物固氮的作用机理
还原剂
e-
NADPH
e-
铁蛋白
e-
钼铁蛋白
e-
N2
（厌氧环境）
硝酸还原作用
硝酸还原作用的化学本质
NO-3 2e-
硝酸还原酶
NO-2
6e-
亚硝酸还原酶
NH+4
含氮有机物分解产生氨
三 碳循环与氮循环
GS受到严格的调控
Gln的酰胺N被用于氨基酸、核苷酸和氨基糖的合成。
大肠杆菌谷氨酰胺合成酶的活性调节
大肠杆菌GS的调节
9种物质的反馈抑制。 反馈抑制剂：Gln代谢的终产物或氨基酸代谢一般状态的指 示剂。 任何一种抑制剂与酶的结合至少能够部分抑制酶的活性，
结合的抑制剂越多，抑制效果就越强。
杨荣武生物化学原理-南京大学-三羧酸循环
乙醛酸循环与三羧酸循环的比较
内乙醛酸循环的生理意义：利用乙酸合成糖（碳骨架） 苹果酸 进入细胞质 糖异生
草酰乙酸的再生： 琥珀酸 进入线粒体（三羧酸循环） 草酰乙酸 天冬氨酸 回到乙醛酸循环体 草酰乙酸重新生成
细胞能量状态决定异柠檬酸裂解酶和异柠檬酸脱氢酶的活性
反应 5：底物水平的磷酸化
TCA循环唯一的一步底物水平磷酸化反应 ATP或GTP被合成 它的催化过程牵涉到一系列高能分子的形成，因此能量的
损失微乎其微 反应机制涉及一个磷酸组氨酸
琥珀酰-CoA合成酶的反应机理
反应 6：琥珀酸的脱氢
富马酸又称延胡索酸
第三次脱氢反应 产生FADH2 此酶实际上是呼吸链复合体II的主要成分 丙二酸（琥珀酸的类似物）是该酶的竞争性抑制剂
催化机制
分四步进行
①
Py+TPP
E1
羟乙基-TPP+CO2
OX
② 羟乙基-TPP
乙酰基-硫辛酰胺
E2
③
乙酰基-硫辛酰胺＋CoA
E2 乙酰CoA+硫辛酰胺
④ 还原型硫辛酰胺
E3
氧化型硫辛酰胺
丙酮酸转变成乙酰-CoA的四步反应
丙酮酸脱氢酶的催化机理
亚砷酸（砒霜的主要成分）和有机砷的作用对象
柠檬酸合酶的两种构象
两次构象变化：
➢ 防止乙酰-CoA的提前释放 ➢ 降低乙酰-CoA在活性中心被Asp残基水解成乙酸的可能性。
氟代乙酸：乙酸类似物，TCA循环强烈抑制剂 氟代柠檬酸
反应 2：形成异柠檬酸
顺乌头酸酶是铁硫蛋白 产物具有立体专一性 柠檬酸不是氧化的好底物，异柠檬酸却不一样，经过
30或31或32