生物竞赛-生物化学-39蛋白质的生物合成及其在细胞内的降解-杨荣武《生物化学原理(第二版)(三)》P
生物化学原理杨荣武
生物化学原理杨荣武生物化学原理。
生物化学是研究生物体内化学反应和物质代谢的科学，它是生物学和化学的交叉学科，对于理解生命现象和生物体内部的化学过程至关重要。
本文将围绕生物化学的基本原理展开讨论，希望能够对读者有所帮助。
首先，我们来谈谈生物化学的基本概念。
生物体内的化学反应和物质代谢是由一系列生物大分子（如蛋白质、核酸、多糖、脂类）构成的，这些分子在生物体内发挥着重要的功能。
生物化学的研究对象包括生物大分子的结构、功能和代谢途径等，通过对这些内容的研究，我们可以深入理解生物体内的化学过程。
其次，我们来介绍一下生物大分子的结构和功能。
蛋白质是生物体内最重要的大分子之一，它们参与了几乎所有的生物化学反应和物质代谢过程。
蛋白质的结构包括一级结构、二级结构、三级结构和四级结构，不同的结构决定了蛋白质的功能。
另外，核酸是生物体内储存和传递遗传信息的分子，它们包括DNA和RNA两种类型，分别承担着遗传信息的传递和转录、翻译等功能。
多糖和脂类也是生物体内重要的大分子，它们在细胞结构、能量储存和信号传导等方面发挥着重要作用。
再者，我们来探讨一下生物体内的化学反应和能量代谢。
生物体内的化学反应包括合成反应和分解反应两种类型，合成反应是指生物体内分子的合成过程，而分解反应则是指生物体内分子的降解过程。
这些化学反应需要消耗能量，而能量的来源主要是细胞内的三磷酸腺苷（ATP）。
ATP是细胞内的能量储存分子，它通过水解反应释放能量，为细胞内的化学反应提供动力。
最后，我们来谈谈生物体内的代谢途径。
代谢是生物体维持生命活动所必需的化学反应过程，包括物质的合成代谢和分解代谢两种类型。
合成代谢是指生物体内分子的合成过程，它需要消耗能量；而分解代谢则是指生物体内分子的降解过程，它释放能量。
生物体内的代谢途径是一个复杂的网络，各种代谢反应相互联系，共同维持着生物体内的稳态。
总的来说，生物化学是一个重要的学科，它对于理解生命现象和生物体内的化学过程具有重要意义。
2021生物竞赛-生物化学-00引言和绪论-杨荣武《生物化学原理》
2012年的诺贝尔化学奖
两位美国科学家罗伯特·莱夫科维茨（Robert J. Lefkowitz）和布莱恩·克比尔卡（Brian K. Kobilka）因“G蛋白偶联受体研究”获奖。
2010年两大生化发现
☺Synthia（辛西娅） ☺GFAJ-1
谁是Craig Venter？
辛西娅的诞生
表-1 科学杂志的年度分子与年度突破
年度 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996
1997 1998 1999
2000
年度分子/年度突破 Taq DNA聚合酶 人造钻石
富勒烯（buckminsterfullerene） 一氧化氮（NO） p53蛋白 DNA修复酶
庞卡赫猜想的证据 人类遗传变异
细胞再编程（Cellular reprogramming ）
拉密达猿人（Ardipithecus ramidus） 第一个量子机器
口服抗艾药物可防止HIV在异性之间 的转播 ？
2012年的诺贝尔医学或生理学奖
英国的约翰·戈登（John B. Gurdon）和日本 的山中伸弥（Shinya Yamanaka）因在诱导多 功能干细胞领域的贡献共同分享这一奖项 。
Biochemistry Biochemistry I’m truly in a panic The mechanisms murder me I should have learned organic
For all I have to memorize I ought to win the Nobel Prize. Biochemistry Biochemistry I wish that I were wiser
玻色-爱因斯坦凝聚态 艾滋病毒（HIV）
结构生物化学杨荣武讲义-蛋白质部分
结构生物化学杨荣武讲义-蛋白质部分结构生物化学（杨荣武）第一章．蛋白质结构与功能1.1氨基酸：氨基酸是一类同时含有氨基和羧基的有机小分子物质。
既有氨基又有羧基的特性，使得它们能够彼此缩合成肽，从而作为寡肽、多肽和蛋白质的组成单位。
尽管自然界的氨基酸有300多种，既有D-型和L-型，又有α-型和β-型，但是组成蛋白质的氨基酸如果有旋光异构体的话，只能是L-型的α-氨基酸。
氨基酸除了作为肽的组成单位以外，还是生物体内许多重要活性物质的前体，甚至某些氨基酸本身就具有特殊的生理活性。
1.2蛋白质氨基酸与非蛋白质氨基酸：出现在蛋白质分子中的氨基酸称为蛋白质氨基酸（proteinogenic amino acids），又名标准氨基酸（standard amino acids）。
蛋白质氨基酸由遗传密码直接决定，在细胞内有专门的tRNA跟它们结合。
目前已发现有22种，其中最早发现的20种较为常见。
非蛋白质氨基酸也称为非标准氨基酸，在蛋白质生物合成的时候，它们并不能直接参入到肽链之中，要么是蛋白质氨基酸在翻译以后经化学修饰的后加工产物，例如4-羟脯氨酸（4-hydroxyproline）、5-羟赖氨酸（5-hydroxylysine）和甲酰甲硫氨酸，要么在体内以游离的形式存在，具有特殊的生理功能或者作为代谢的中间物和某些物质的前体，但从来不会参入到蛋白质分子之中，例如在动物体内充当神经递质的g-氨基丁酸（gamma-aminobutyric acid，GABA）、作为维生素泛酸组分的β-丙氨酸和参与尿素循环的鸟氨酸（ornithine）及瓜氨酸（citrulline）。
1.3、疏水氨基酸与亲水氨基酸：根据一种氨基酸侧链基团的水溶性，氨基酸可分为疏水氨基酸和亲水氨基酸。
疏水氨基酸的R基团呈非极性，对水分子的亲和性不高或者很低，但对脂溶性物质的亲和性较高。
属于疏水氨基酸的有Gly、Ala、Val、Leu、Ile、Pro、Met、Phe和Trp。
2019生物竞赛-生物化学-03蛋白质的功能及其与结构之间的关系-杨荣武《生物化学原理(一)》
肌红蛋白和血红蛋白的氧合曲线
生物竞赛-生物化学原理（结构生物化学）-南京大学杨荣武
Hb的正协同效应
Hb的正协同效应是指Hb分子有一个亚基结合O2后， 其构象会发生变化，使得其他亚基对O2的亲和力突 然增强。 协同效应可使用齐变或序变模型来解释。两种模型 都假定Hb存在两种构象，即紧张态（T态）和松弛 态（R态）。在没有结合氧气时，Hb的四条链之间 结合紧密，这种构象称为T态，这种紧密结合是由 盐键以及结合在2条β链之间缝隙中的甘油酸-2,3-二 磷酸（2,3-BPG）造成的，它们屏蔽了分子表面疏 水的空穴，使得Hb结合O2的能力降低。
生物竞赛-生物化学原理（结构生物化学）-南京大学杨荣武
根据细胞色素c一级结构绘制出来的进化树
生物竞赛-生物化学原理（结构生物化学）-南京大学杨荣武
蛋白质进化的四种情形
① 类似物（analog）。专指具有相同的功能，但起源于 不同的祖先基因的蛋白质，它们是基因趋同进化的产 物（convergent evolution）。 ② 同源物（homolog）。专指存在于不同生物或者同种 生物，来源于某一共同祖先基因的蛋白质。 ③ 种间同源物（ortholog），也称为直向同源物或直系 同源物，属于同源物中的一种，专指来自于不同物种 的由垂直家系（物种形成）进化而来的蛋白质，它们 通常保留与原始蛋白相同的功能，但也不尽然。 ④ 种内同源物或旁系同源物（paralog）。属于同源物中 的另外一种，专指同一物种内由于基因复制、分离产 生的同源物。
生物竞赛-生物化学原理（结构生物化学）-南京大学杨荣武
细胞色素c
相似的序列-相似的结构-相同的功能
生物竞赛-生物化学原理（结构生物化学）-南京大学杨荣武
不同物种的细胞色素c一级结构的比较
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。
生物化学原理杨荣武第四版
生物化学原理杨荣武第四版（原创实用版）目录1.杨荣武的《生物化学原理》第四版概述2.书中的主要内容3.书籍的结构和组织4.亮点和特点5.总结正文1.杨荣武的《生物化学原理》第四版概述《生物化学原理》第四版是由我国著名生物化学家杨荣武教授主编的一本生物化学教材。
该书旨在为生命科学专业的本科生和研究生提供一本全面、系统、严谨的生物化学教材，以满足他们在生物化学领域的学术需求。
2.书中的主要内容全书共分为九章，涵盖了生物化学的基本原理、方法和技术。
具体内容包括生物化学的基本概念、蛋白质与核酸的结构与功能、代谢途径、生物氧化与氧化磷酸化、糖原合成与降解、脂类代谢、氨基酸代谢、核苷酸代谢以及基因表达调控等方面的内容。
3.书籍的结构和组织该书结构严谨，层次分明，逻辑清晰。
各章节之间既相互独立又相互联系，形成了一个完整的知识体系。
在每一章节中，作者首先介绍了相关概念和基本原理，然后详细阐述了具体的代谢途径和机制，最后通过实例加深读者的理解。
此外，书中还附有丰富的图表和习题，便于读者学习和巩固。
4.亮点和特点《生物化学原理》第四版的最大亮点在于它的实用性和针对性。
作者在编写过程中充分考虑了学生的实际需求，结合科研和教学经验，力求使教材内容更加贴近实际。
此外，书中的内容与时俱进，反映了生物化学领域的最新研究进展和发展趋势。
在教学方法和手段上，该书注重培养学生的实际操作能力和创新思维，为学生提供了丰富的实践素材。
5.总结总之，杨荣武教授的《生物化学原理》第四版是一本优秀的生物化学教材，适用于生命科学专业的本科生和研究生。
全书内容全面、系统、严谨，结构合理，既注重理论知识的传授，又强调实践能力的培养。
杨荣武生物化学原理
杨荣武生物化学原理
杨荣武生物化学原理是一部由杨荣武教授从事生物化学研究多年，综合了生物学、物理化学和生物物理学等诸多学科知识而编写的综合性专著。
该书以生物化学为研究对象，系统而全面地阐述了生物化学的领域知识，讨论了各种分子的构成、特性及所引起的生物学效应及其机理，揭示了现代生物化学研究的最新进展。
杨荣武生物化学原理综合性强，内容丰富，可以帮助学习者掌握关于生物化学各种分子的基本概念、基础知识，以及生物化学实验技术。
书中深入浅出地介绍了细胞生物学、分子生物学、蛋白质化学、糖代谢及其调控、代谢调控、脂质及脂质代谢、细胞内盐基平衡、激素代谢及调控、酶学及调控、羧基化学及酸碱平衡等，并给出了生物技术方面的详细讨论及实验技术，为学习者深入地了解生物化学提供了参考。
杨荣武生物化学原理全面、系统地介绍了生物化学相关领域的知识，除了知识类细节介绍外，书中还收集了大量实例，使学习者能够更加直观的理解、掌握和熟练运用生物化学知识。
同时，书中还通过详细的实验示例，介绍了生物化学实验技术，为学习者提供了实践性的指导。
总的来说，杨荣武生物化学原理是一部系统而全面的生物化学专著，有助于大学生和从事生物化学研究的相关专业人士深入理解、掌握和熟练运用生物化学知识，可以说是学习生物化学知识不可缺少的参考书。
(杨荣武)生物竞赛讲义-生物化学-32核苷酸代谢-杨荣武《生物化学原理(第二版)(代谢生物化学)》
生物竞赛-生物化学原理（第二版）（代谢生物化学）-南京大学杨荣武
核苷类似物
嘧啶核苷酸合成的调节
细菌 细菌嘧啶核苷酸合成的限速酶为天冬氨酸转氨甲酰基 酶，其中CTP和UTP为它的反馈抑制剂，ATP为别构激 活剂。
哺乳动物 哺乳动物嘧啶核苷酸合成的限速酶是CPS-II。UDP或 UTP抑制它的活性，PRPP则激活它的活性。EGF能够 诱导CPS-II的磷酸化，使其降低对UTP抑制的敏感性， 但增强了对PRPP激活的敏感性。 此外，乳清苷酸脱羧酶也是一个调节位点，其活性受 到UMP的抑制
生物竞赛-生物化学原理（第二版）（代谢生物化学）-南京大学杨荣武
抗核酸代谢类药物
除了可用于治疗癌症以外，还经常用作抗病毒 的药物。
（1）叶酸类似物 （2）谷氨酰胺类似物 （3）碱基类似物 （4）核苷类似物
生物竞赛-生物化学原理（第二版）（代谢生物化学）-南京大学杨荣武
谷氨酰胺的类似物
生物竞赛-生物化学原理（第二版）（代谢生物化学）-南京大学杨荣武
司 抓 住 契 机 ,在元旦 期间,在 湖州三 县两区 进行进 一步的 宣传。 二、活动目的
■ 鉴 于 微 车 市场与 目标消 费者追 求口碑 好,强动 力,售后 服务好 的特性 ,满足 消费者 的心理
杨荣武 生物化 学原理 第二版
生物竞赛-生物化学原理（第二版）（代谢生物化学）-南京大学杨荣武
第三十二章 核苷酸代谢
生物竞赛-生物化学原理（第二版）（代谢生物化学）-南京大学杨荣武
嘧啶核苷酸合成的补救途径
类似于嘌呤核苷酸的补救合成，由嘧啶磷 酸核糖转移酶催化。
核苷激酶
生物竞赛-生物化学原理（第二版）（代谢生物化学）-南京大学杨荣武
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开核糖体的通道； 7. 一些可溶性蛋白质因子（起始因子、延伸
因子和终止因子）的结合部位。
生物竞赛—生物化学原理（分子生物学）—南京大学杨荣武
核糖体的分类与组成
生物竞赛—生物化学原理（分子生物学）—南京大学杨荣武
核糖体的三维结构模型和主要的功能部位
生物竞赛—生物化学原理（分子生物学）—南京大学杨荣武
一种人工合成的保留有G3:U70的微螺旋仍能携带Ala
生物竞赛—生物化学原理（分子生物学）—南京大学杨荣武
氨酰-tRNA合成酶（aaRS）
两步反应制：
1. ATP + 氨基酸 (AA) --> AA-AMP + PPi 2. tRNA + AMP-AA --> AA-tRNA + AMP
两类氨酰-tRNA合成酶的催化机理
生物竞赛—生物化学原理（分子生物学）—南京大学杨荣武
两类aaRS
第一是单体酶，含有一个平行β-折叠核心和由两段同源的氨基酸 一致序列HIGH和KMSKS组成的Rossman折叠，该结构模体参与 ATP的结合和酶的催化。此类 aaRS识别的tRNA个性通常包括反 密码子环内的核苷酸残基和受体茎，一般在受体茎小沟一侧与 tRNA结合，紧握反密码子环，将tRNA接受氨基酸的一端置于活 性中心，最后总是先将氨基酸转移到tRNA 3′端腺苷酸的2′-OH上， 然后再通过转酯反应转移到3′-OH 。由此类酶催化的氨基酸有 Arg、Cys、Gln、Glu、Ile、Leu、Met、Trp、Tyr和Val。
四． mRNA的质量控制 五． 翻译的抑制剂 六． 蛋白质在细胞内的降解
生物竞赛—生物化学原理（分子生物学）—南京大学杨荣武
核糖体的主要功能定位
1. A部位—氨酰tRNA结合部位，也称为受体 部位；
2. P部位—肽酰tRNA结合部位； 3. E部位—空载tRNA临时结合的部位； 4. 肽酰转移酶活性部位——催化肽键形成的
生物竞赛—生物化学原理（分子生物学）—南京大学杨荣武
原核细胞核糖体的各种功能部位
生物竞赛—生物化学原理（分子生物学）—南京大学杨荣武
细菌核糖体的各种功能部位
生物竞赛—生物化学原理（分子生物学）—南京大学杨荣武
真核细胞多聚核糖体的结构
生物竞赛—生物化学原理（分子生物学）—南京大学杨荣武
细菌多顺反子mRNA和真核生物单顺反子mRNA的翻译
第二类通常为寡聚酶，具有另外的保守序列，由它们形成三种首 尾相连的同源结构基序，其中第一种参与二聚体的形成，另一种 是 “签名”模体，由7段反平行的β折叠、3段相邻的α-螺旋和一 种不多见的负责结合核苷酸的折叠组成，由它和第三种结构基序 一起组成了酶活性中心的核心部分。这些酶结合tRNA分子的另 一面（受体茎大沟一侧），识别的个性不包括反密码子环，最后 总是将氨基酸转移到tRNA3'-端腺苷酸的3′-OH上（苯丙氨酰tRNA除外）。由此类酶催化的氨基酸有Ala、Asn、Gly、Asp、 His、Lys、Phe、Pro、Ser和Thr。
分类
1. 第一类 aaRS 2. 第二类II aaRS
校对机制- 在装载氨基酸水平的质量控制
1. aaRS是对氨基酸“身份”进行检查唯一的场所 2. 核糖体不在乎哪一种氨基酸与tRNA相连 3. 实载的tRNA被修饰后仍然能起作用 4. 装载前和装载后编辑 5. 双筛机制
生物竞赛—生物化学原理（分子生物学）—南京大学杨荣武
生物竞赛—生物化学原理（分子生物学）—南京大学杨荣武
生物竞赛—生物化学原理（分子生物学）—南京大学杨荣武
生物竞赛—生物化学原理（分子生物学）—南京大学杨荣武
第三十九章 蛋白质的生物 合成及其在细胞内的降解
生物竞赛—生物化学原理（分子生物学）—南京大学杨荣武
提纲
一． 参与翻译的主要生物大分子 二． 翻译的一般特征 三． 翻译的详细机制
1. 细菌的蛋白质合成 2. 真核生物的细胞质翻译系统 3. 细胞器翻译系统 4. 古菌的翻译系统
生物竞赛—生物化学原理（分子生物学）—南京大学杨荣武
tRNA的结构与功能
二级结构与三级结构 同工受体tRNA-携带同种氨基酸的不同 tRNA个性- “第二套遗传密码” 某些特殊的tRNAs
1. 起始tRNA: tRNAf Met 和 tRNAiMet 2. 校正tRNA 3. tmRNA
生物竞赛—生物化学原理（分子生物学）—南京大学杨荣武
生物竞赛—生物化学原理（分子生物学）—南京大学杨荣武
aaRS的校对机制
装载前编辑
1. 有时aaRS激活错误的氨基酸 2. 正确的tRNA与酶的结合诱导aa-AMP的水解，而不是装载 3. aa-AMP被转移到酶的编辑中心而水解
装载后编辑
1. 有时 aaRS 激活错误的氨基酸，并将其转移到tRNA上 2. 错误的aa-tRNA在被释放之前被转移到酶的编辑中心水解
以 IleRS为例，如果Val进入它的活性中心，并发生 了第一步反应，生成Val-AMP，但Val-AMP 会被送 入编辑中心进行编辑，水解误载的Val。由于aaRS 具有内在的校对机制，因此在细胞内形成误载的氨 酰-tRNA的可能性非常低。
生物竞赛—生物化学原理（分子生物学）—南京大学杨荣武
氨酰-tRNA合成酶的双筛机制
常见的tRNA的个性（大肠杆菌）
tRNA
丙氨酸 丝氨酸
缬氨酸 谷氨酰胺 苯丙氨酸 异亮氨酸
蛋氨酸
个性
受体茎中的G3:U70碱基对 受体茎中G1:C72、G2:C71、A3:U70碱基
对,D茎中的C11:G24碱基对 反密码子
反密码子,特别是其中的U 反密码子,D环中的G20, 3′端的A73
U35 反密码子
双筛机制
1. 难以建立完美的活性中心 2. 活性中心和编辑中心层层把关，排除错误的氨基酸
生物竞赛—生物化学原理（分子生物学）—南京大学杨荣武
使用双筛机制的实例-IleRS
一筛：酶活性中心优先结合正确的同源氨基酸，体 积比同源氨基酸大的因为无法进入活性中心首先被 排除；
二筛：酶的编辑中心对错误的非同源氨基酸进行编 辑，大小合适小的误载的氨酰-AMP 或氨酰-tRNA 在校对中心被水解“出局”。