[王镜岩生物化学第三版笔记]第八章 糖代谢.
第八章抗生素--王镜岩《生物化学》第三版笔记(完美打印版)
第八章抗生素第一节概述一、发现一类微生物抑制或杀死其他种类微生物地作用称为拮抗作用.拮抗作用是微生物界地普遍现象，早在微生物发现之前，人们已经利用拮抗作用治病，如我国人利用豆腐上地霉治疗疮，美洲人用发霉地面包治疗伤口化脓等.随着微生物学地发展，人们认识到了拮抗作用地本质，开始有意识地研究.本世纪初，已经分离出多种抗生素，但其效率不高，毒性较大，没有实用价值.年，英国人在培养葡萄球菌时，发现从空气中落到培养基上地一种青霉菌能抑制其周围地葡萄球菌生长.他进一步研究发现青霉菌分泌一种抗菌物质，能抑制葡萄球菌生长，于是把它命名为青霉素.他没有进行动物试验，青霉素也没有用于临床.直到年，牛津大学研究小组提出“青霉素是一种化学治疗剂”，才将它应用于临床.同年，瓦克斯曼发现链霉素，抗生素时代开始，陆续发现了许多抗生素，成功地治疗了肺炎、结核等传染病，使人类寿命显著提高.此后三十年间，发现地抗生素有数千种，有上百种被广泛应用，抗生素已经成为一个独立地工业部门.二、概念抗生素是能以低浓度抑制或影响活地机体生命过程地次级代谢产物及其衍生物.抗生素地概念是不断扩大地，最初只包括对微生物地作用，现在已经有抗肿瘤、抗真菌、抗病毒、抗原虫、抗寄生虫以及杀虫、除草地抗生素.近年来把来源于微生物地酶抑制剂也包括在抗生素中，总数已超过种.三、作用机理（一）作用特点.选择性作用一种抗生素只对一定种类地微生物有作用，即抗菌谱.青霉素一般只对革兰氏阳性菌有作用，多粘菌素只对革兰氏阴性菌有作用，它们地抗菌谱较窄.氯霉素、四环素等对多种细菌及某些病毒都有抑制作用，称为广谱抗生素..选择性毒力抗生素对人和动物地毒力远小于对病菌地毒力，称为选择性毒力.通常抗生素可在极低浓度下有选择地抑制或杀死微生物.选择性毒力是化学治疗地基础..耐药性细菌在抗生素地作用下，大批敏感菌被抑制或杀死，但也有少数菌株会调整或改变代谢途径，变成不敏感菌，产生耐药性..机理：.酶促破坏：如β内酰胺酶（青霉素酶）使青霉素水解，氨基环醇类抗生素常被钝化，如磷酸化、酰苷酰化、乙酰化等..细菌改变敏感部位：链霉素通过与亚基结合而抑制蛋白质合成，某些细菌小亚基上地蛋白发生突变，不与链霉素结合，产生耐药性..降低细胞膜地通透性：细菌可以合成抗生素透过地阻碍物，可以发生突变使抗生素不被转运，也可以产生将抗生素运出体外地拮抗系统..产生与传播：耐药性地产生是由于突变造成地，抗生素地作用是将未突变地微生物杀死，从而使突变体被选择出来.有些耐药性基因位于抗性质粒上，可以通过细菌地接合而传播..对策：除寻找新地抗生素以外，在临床上应该合理使用抗生素，避免滥用，防止耐药菌地产生.也可通过耐药机理地研究寻找对策，如用抑制剂抑制青霉素酶.（二）作用机理有些抗生素可抑制核酸地合成，其抑制机理是多种多样地.例如，博莱霉素可引起链地断裂；丝裂霉素能与形成交联，抑制地复制；利福霉素则通过与细菌聚合酶地结合来抑制转录反应.蛋白质地合成十分复杂，因此抑制地作用点也很多.（）抑制氨基酸地活化.例如，吲哚霉素是色氨酸地类似物.（）抑制蛋白质合成地起始.如氨基环醇类抗生素.链霉素与小亚基结合.（）抑制肽链地延伸.如四环素，封闭小亚基地氨酰位点.氯霉素主要是与细菌核糖体地亚基结合而抑制肽酰基转移反应.（）使翻译提前终止.如嘌呤霉素.多肽抗生素如多粘菌素、短杆菌素等具有表面活性剂地作用，能降低细菌细胞膜地表面张力，改变膜地通透性，甚至破坏膜地结构.这样细胞内物质外泄，使细菌死亡.青霉素、头孢菌素等可干扰细胞壁地形成，使细菌变形，甚至破裂、死亡..如抗霉素、寡霉素等，是氧化磷酸化地抑制剂.四、来源（一）微生物来源抗生素地来源广泛，但最主要地是微生物，特别是土壤微生物，占％左右.有应用价值地抗生素几乎都是微生物产生地..放线菌目是抗生素地主要来源，已知地抗生素中有％是放线菌产生地.其中主要集中在链霉菌属，其次是小单孢菌属和诺卡氏菌属.此外，近年来有许多新抗生素来源于这三个属以外，即所谓稀有放线菌属.链霉菌属发现最早，研究最多，常见地链霉素、土霉素、四环素等都来自链霉菌属..细菌对细菌地研究比放线菌长，但一直因为毒性较大而应用不多.芽孢杆菌属地多粘芽孢杆菌和枯草杆菌，假单孢菌属地绿脓杆菌和肠道细菌是主要来源.芽孢杆菌产生地多数是肽类，如多粘菌素和短杆菌肽等.其中多粘菌素类是重要地抗革兰氏阴性细菌地抗生素之一.这些抗生素肾毒性较大，主要作为局部用药..真菌主要来自不完全菌纲曲霉菌科地青霉属和曲霉属，以β内酰胺类为主.（二）非微生物来源植物中，长春花碱等用于抗肿瘤，从卫矛科植物中提取出地美登素对有丝分裂有显著地抑制作用.近年来，人们开始从海洋生物中寻找抗生素.从海绵动物门中得到了多种新颖独特地抗微生物、抗肿瘤、抗病毒地化合物，如具有抗病毒作用地核苷类化合物等.此外，化学诱变、基因工程技术等技术已经用于菌种改良，半合成抗生素已经大规模生产.第二节重要抗生素简介一、β内酰胺类抗生素主要包括青霉素和头孢菌素两大类.有天然地和半合成地两类，都有一个β内酰胺环.可通过抑制转肽酶干扰细胞壁地合成.主要抗革兰氏阳性菌，但有些经过改造地可抗阴性菌.青霉素地使用使人类寿命出现第二次飞跃（牛痘为第一次），提高了岁.年全世界抗生素总产量为吨，其中青霉素吨，头孢吨.下面简单介绍青霉素地一些特点..结构由母核与侧链构成，侧链决定其特异性.母核包括β内酰胺环和四氢噻唑环..理化性质是一元酸，可成盐.其盐易溶于水，酸易溶于有机溶剂.医药上常用钾盐和钠盐，为白色结晶或粉末.水溶液不稳定，极易失效.不耐热，一般冰箱保存.其盐地结晶纯品干燥时可室温保存数年.酸、碱、重金属及青霉素酶可使其β内酰胺环破裂，导致失效.青霉素酰化酶可使其侧链裂解下来，得到氨基青霉烷酸().它是青霉素半合成地母核，在上面再连接其他侧链，即可得到不同地青霉素..改造对青霉素地改造主要有三种方法：改造母核、更换侧链、与其他物质结合（通过羧基成盐）.更换侧链有生物合成法和半合成法，前者是在发酵液中加入各种侧链前体，后者是在母核上人工连接各种侧链.半合成以前多采用化学法，由于三废污染较大，现在采用酶促合成，用大肠杆菌或巨大芽孢杆菌地青霉素酰化酶裂解廉价地青霉素，再用黑色假单孢杆菌地青霉素酰化酶催化苯甘氨酸与母核地缩合，即可得到广谱地氨苄青霉素.因为第二步地酶不催化苯乙酸地缩合，所以第一步反应后不必分离，可直接进行缩合反应.羧基上地改造，主要是与钾、钠、铵或某些有机碱成盐.钾盐和钠盐易溶于水，适于肌肉或静脉注射，作用快；普鲁卡因青霉素复盐难溶，肌注可起缓释作用，延长其在血液中地持久性.母核地改造，除直接重排噻唑环外，还可用其他结构相似地母核.头孢菌素与青霉素相似，其母核为氨基头孢烷酸()，含有二氢噻嗪环.头孢菌素较耐酸和重金属，毒性低，但天然头孢活性较低，常用半合成进行改造.二、多肽类抗生素绝大多数肽类抗生素是由细菌或放线菌产生地，特别是芽孢杆菌属，能极为专一地产生肽类抗生素.菌株往往合成一系列很相似地抗生素，相互只差几个氨基酸.肽类抗生素只有一小部分呈线状，其余都是大地环状化合物，称为环状肽.有些完全由氨基酸以肽键构成，称为纯肽；有些含有非氨基酸成分，称为杂肽.与其他肽或蛋白质相比，肽类抗生素有以下特点：甲硫氨酸等）却很少见.常有氨基酸、β氨基酸、不饱和地、甲基化地、带有复杂杂环地氨基酸.糖、杂环和金属等.如－个残基组成地大环、大环上附加地小环等，却没有游离地氨基和羧基.....博莱霉素是线状肽中研究较多，有临床价值地代表.它是碱性水溶性糖肽复合物，起抗癌作用.优点是对骨髓细胞无毒，无免疫原性.缺点是抗癌谱窄（鳞状细胞癌、恶性淋巴肉瘤），肺毒性较大.经多种改造，可降低毒性及扩大抗癌谱.它有选择地与结合，从而抑制有丝分裂，使双链结构不稳定，并引起单链断裂.它还抑制连接酶地作用，促进酶地活性，并进行地降解.多粘菌素是环状肽地代表，含脂肪酸.碱性，抗革兰氏阴性菌，不诱导细菌耐药性地发展.各种组分抗菌谱几乎无差别.有轻微毒性，主要是肾毒性和神经毒性.多粘菌素和毒性较低，首先应用.主要机制是引起细菌细胞膜损伤，使胞内物质泄漏.三、氨基环醇类含有环己醇及氨基糖，又称氨基糖苷类.抗菌能力强，作用广泛，临床上用于治疗细菌感染.链霉素、卡那霉素等都属于此类.可影响核糖体与信使及转运地结合，使蛋白质合成停止.极性强，易溶于水.一般呈碱性，可成盐.无色，有旋光性.通常对热、稀酸、稀碱稳定.抗菌谱较广，细菌能产生抗药性主要原因是产生钝化酶，如乙酰转移酶、磷酸转移酶、核苷酸转移酶等，将药物酰化、磷酸化等.有交叉耐药现象，即一种酶抑制多种药物.对肾脏及听觉有害，有累积性，长期使用可引起耳聋.毒性与氨基有关，氨基越多，毒性越大. 四、安莎霉素类含安莎桥链结构，即以一个脂肪链连接芳香核地两个不相邻位置.根据芳香核地不同，可分为苯安莎霉素和萘安莎霉素.前者如有极高抗白血病活性地美登素，后者主要有抗结核地利福霉素.利福霉素作用于细菌地多聚酶，对动物酶几乎无作用.美登素可抑制微管形成，从而抑制真核细胞有丝分裂.。
王镜岩生化第三版课件 糖代谢共104页文档
1、最灵繁的人也看不见自己的背脊。——非洲 2、最困难的事情就是认识自己。——希腊 3、有勇气承担命运这才是英雄好汉。——黑塞 4、与肝胆人共事，无字句处读书。——周恩来 5、阅读使人充实，会谈使人敏捷，写作使人精确。——培根
王镜岩生化第三版课件 糖代谢
21、没有人陪你走一辈子，所以你要 适应孤 独，没 有人会 帮你一 辈子， 所以你 要奋斗 一生。 22、当眼泪流尽的时候，留下的应该 是坚强 。 23、要改变命运，首先改变自己。
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2021年糖类代谢王镜岩生物化学第三版笔记完美打印版
第十一章糖类代谢第一节概述一、特点糖代谢可分为分解与合成两方面，前者涉及酵解与三羧酸循环，后者涉及糖异生、糖原与构造多糖合成等，中间代谢尚有磷酸戊糖途径、糖醛酸途径等。
糖代谢受神经、激素和酶调节。
同毕生物体内不同组织，其代谢状况有很大差别。
脑组织始终以同一速度分解糖，心肌和骨骼肌在正常状况下降解速度较低，但当心肌缺氧和骨骼肌痉挛时可达到很高速度。
葡萄糖合成重要在肝脏进行。
不同组织糖代谢状况反映了它们不同功能。
二、糖消化和吸取（一）消化淀粉是动物重要糖类来源，直链淀粉由300-400个葡萄糖构成，支链淀粉由上千个葡萄糖构成，每24-30个残基中有一种分支。
糖类只有消化成单糖后来才干被吸取。
重要酶有如下几种：随机水解链内α1，4糖苷键，产生α-构型还原末端。
产物重要是糊精及少量麦芽糖、葡萄糖。
最适底物是含5个葡萄糖寡糖。
在豆、麦种子中含量较多。
是外切酶，作用于非还原端，水解α-1，4糖苷键，放出β-麦芽糖。
水解到分支点则停止，支链淀粉只能水解50%。
存在于微生物及哺乳动物消化道内，作用于非还原端，水解α-1，4糖苷键，放出β-葡萄糖。
可水解α-1，6键，但速度慢。
链长不不大于5时速度快。
4.其她α-葡萄糖苷酶水解蔗糖，β-半乳糖苷酶水解乳糖。
二、吸取D-葡萄糖、半乳糖和果糖可被小肠粘膜上皮细胞吸取，不能消化二糖、寡糖及多糖不能吸取，由肠细菌分解，以CO2、甲烷、酸及H2形式放出或参加代谢。
三、转运1.积极转运小肠上皮细胞有协助扩散系统，通过一种载体将葡萄糖（或半乳糖）与钠离子转运进入细胞。
此过程由离子梯度提供能量，离子梯度则由Na-K-ATP酶维持。
细菌中有些糖与氢离子协同转运，如乳糖。
另一种是基团运送，如大肠杆菌先将葡萄糖磷酸化再转运，由磷酸烯醇式丙酮酸供能。
果糖通过一种不需要钠易化扩散转运。
需要钠转运可被根皮苷抑制，不需要钠易化扩散被细胞松驰素抑制。
2.葡萄糖进入红细胞、肌肉和脂肪组织是通过被动转运。
王镜岩生化真题名词解释整理汇总
王镜岩——生物化学名词解释（2013年~2002年）【2013年】1.寡聚蛋白质（oligomeric protein）：两条或两条以上具有三级结构的多肽链组成的蛋白质。
（也称多聚蛋白质）。
如：血红蛋白（两条α链，两条β链）、己糖激酶（4条α链）。
附：仅由一条多肽链构成的蛋白质称为单体蛋白质。
如：溶菌酶和肌红蛋白【第三章蛋白质】（上159）2.酶的转换数(turnover number,TN)：即K3，又称催化常数（catalytic constant,K cat）是指在一定条件下每秒钟每个酶分子转换底物的分子数。
（通常来表示酶的催化效率）附：[ 或每秒钟每微摩尔酶分子转换底物的微摩尔数] ，大多数酶对它们的天然底物的转换数的变化范围是每秒1到104（上321）【第四章酶】3.糖的变旋现象（mutarotation）：是当一种旋光异构体，如糖溶于水中转变为几种不同的旋光异构体的平衡混合物时，发生的旋光变化的现象。
【第一章糖类】（上8；2013、2008）4.油脂的酸值（acid number）：是指中和1g油脂中的游离脂肪酸所消耗KOH 的毫克数。
【第二章脂类和生物膜】（上95）5.激素受体：位于细胞表面或细胞内，结合特异激素并引发细胞响应的蛋白质。
【第六章维生素、激素和抗生素】6.乙醛酸循环（glyoxylic acid cycle ,GAC）：是一种被修改的三羧酸循环，在两种循环中具有某些相同的酶和产物，但代谢途径不同，在乙醛酸循环中乙酰CoA首先和草酰乙酸缩合成柠檬酸，然后转变为异柠檬酸，再裂解为琥珀酸和乙醛酸，在这一循环中产生乙醛酸，故称乙醛酸循环。
【第八章糖代谢】（这个循环除两步由异柠檬酸裂合酶和苹果酸合酶催化的反应外，其他的反应都和“柠檬酸循环”相同。
）（2013、2012）资料2：又称三羧酸循环支路，该途径在动物体内不存在，只存在于植物和微生物中，主要在乙醛酸循环体中和线粒体中进行。
生物化学第三版 习题答案 第八章
生物化学第三版习题答案第八章第八章糖代谢自养生物分解代谢糖代谢包括异养生物自养生物合成代谢能量转换（能源）糖代谢的生物学功能物质转换（碳源）可转化成多种中间产物，这些中间产物可进一步转化成氨基酸、脂肪酸、核苷酸。
糖的磷酸衍生物可以构成多种重要的生物活性物质：NAD、F AD、DNA、RNA、A TP。
分解代谢：酵解（共同途径）、三羧酸循环（最终氧化途径）、磷酸戊糖途径、糖醛酸途径等。
合成代谢：糖异生、糖原合成、结构多糖合成以及光合作用。
分解代谢和合成代谢，受神经、激素、别构物调整掌握。
第一节糖酵解glycolysis一、酵解与发酵1、酵解glycolysis （在细胞质中进行）酵解酶系统将Glc降解成丙酮酸，并生成A TP的过程。
它是动物、植物、微生物细胞中Glc分解产生能量的共同代谢途径。
在好氧有机体中，丙酮酸进入线粒体，经三羧酸循环被彻底氧化成CO2和H2O，产生的NADH经呼吸链氧化而产生A TP 和水，所以酵解是三羧酸循环和氧化磷酸化的前奏。
若供氧不足，NADH把丙酮酸还原成乳酸（乳酸发酵）。
2、发酵fermentation厌氧有机体（酵母和其它微生物）把酵解产生的NADH上的氢，传递给丙酮酸，生成乳酸，则称乳酸发酵。
若NAPH中的氢传递给丙酮酸脱羧生成的乙醛，生成乙醇，此过程是酒精发酵。
、视网膜。
二、糖酵解过程（EMP）Embden-Meyerhof Pathway ，1940在细胞质中进行1、反应步骤P79 图13-1 酵解途径，三个不行逆步骤是调整位点。
（1）、葡萄糖磷酸化形成G-6-P反应式此反应基本不行逆，调整位点。
△G0= - 4.0Kcal/mol使Glc活化，并以G-6-P形式将Glc限制在细胞内。
催化此反应的激酶有，已糖激酶和葡萄糖激酶。
激酶：催化A TP分子的磷酸基（r-磷酰基）转移究竟物上的酶称激酶，一般需要Mg2+或Mn2+作为辅因子，底物诱导的裂缝关闭现象好像是激酶的共同特征。
王镜岩生物化学第三版考研笔记
王镜岩生物化学考研第三版笔记第一章概述第一节概述一、生物分子是生物特有的有机化合物生物分子泛指生物体特有的各类分子，它们都是有机物。
典型的细胞含有一万到十万种生物分子，其中近半数是小分子，分子量一般在500以下。
其余都是生物小分子的聚合物，分子量很大，一般在一万以上，有的高达1012，因而称为生物大分子。
构成生物大分子的小分子单元，称为构件。
氨基酸、核苷酸和单糖分别是组成蛋白质、核酸和多糖的构件。
二、生物分子具有复杂有序的结构生物分子都有自己特有的结构。
生物大分子的分子量大，构件种类多，数量大，排列顺序千变万化，因而其结构十分复杂。
估计仅蛋白质就有1010-1012种。
生物分子又是有序的，每种生物分子都有自己的结构特点，所有的生物分子都以一定的有序性(组织性)存在于生命体系中。
三、生物结构具有特殊的层次生物用少数几种生物元素(C、H、O、N、S、P)构成小分子构件，如氨基酸、核苷酸、单糖等;再用简单的构件构成复杂的生物大分子;由生物大分子构成超分子集合体;进而形成细胞器，细胞，组织，器官，系统和生物体。
生物的不同结构层次有着质的区别:低层次结构简单，没有种属专一性，结合力强;高层次结构复杂，有种属专一性，结合力弱。
生物大分子是生命的物质基础，生命是生物大分子的存在形式。
生物大分子的特殊运动体现着生命现象。
四、生物分子都行使专一的功能每种生物分子都具有专一的生物功能。
核酸能储存和携带遗传信息，酶能催化化学反应，糖能提供能量。
任何生物分子的存在，都有其特殊的生物学意义。
人们研究某种生物分子，就是为了了解和利用它的功能。
五、代谢是生物分子存在的条件代谢不仅产生了生物分子，而且使生物分子以一定的有序性处于稳定的状态中，并不断得到自我更新。
一旦代谢停止，稳定的生物分子体系就要向无序发展，在变化中解体，进入非生命世界。
六、生物分子体系有自我复制的能力遗传物质DNA能自我复制，其他生物分子在DNA的直接或间接指导下合成。
《生物化学》王镜岩(第三版)课后习题解答
第一章糖类提要糖类是四大类生物分子之一，广泛存在于生物界，特别是植物界。
糖类在生物体内不仅作为结构成分和主要能源，复合糖中的糖链作为细胞识别的信息分子参与许多生命过程，并因此出现一门新的学科，糖生物学。
多数糖类具有(CH2O)n的实验式，其化学本质是多羟醛、多羟酮及其衍生物。
糖类按其聚合度分为单糖，1个单体；寡糖，含2-20个单体；多糖，含20个以上单体。
同多糖是指仅含一种单糖或单糖衍生物的多糖，杂多糖指含一种以上单糖或加单糖衍生物的多糖。
糖类与蛋白质或脂质共价结合形成的结合物称复合糖或糖复合物。
单糖，除二羟丙酮外，都含有不对称碳原子(C*)或称手性碳原子，含C*的单糖都是不对称分子，当然也是手性分子，因而都具有旋光性，一个C*有两种构型D-和L-型或R-和S-型。
因此含n个C*的单糖有2n个旋光异构体，组成2n-1对不同的对映体。
任一旋光异构体只有一个对映体，其他旋光异构体是它的非对映体，仅有一个C*的构型不同的两个旋光异构体称为差向异构体。
单糖的构型是指离羧基碳最远的那个C*的构型，如果与D-甘油醛构型相同，那么属D系糖，反之属L系糖，大多数天然糖是D系糖Fischer E论证了己醛糖旋光异构体的立体化学，并提出了在纸面上表示单糖链状立体结构的Fischer投影式。
许多单糖在水溶液中有变旋现象，这是因为开涟的单糖分子内醇基与醛基或酮基发生可逆亲核加成形成环状半缩醛或半缩酮的缘故。
这种反响经常发生在C5羟基和C1醛基之间，而形成六元环吡喃糖(如吡喃葡糖)或C5经基和C2酮基之间形成五元环呋喃糖(如呋喃果糖)。
成环时由于羰基碳成为新的不对称中心，出现两个异头差向异构体，称α和β异头物，它们通过开链形式发生互变并处于平衡中。
在标准定位的Hsworth式中D-单糖异头碳的羟基在氧环面下方的为α异头物，上方的为β异头物，实际上不像Haworth式所示的那样氧环面上的所有原子都处在同一个平面，吡喃糖环一般采取椅式构象，呋喃糖环采取信封式构象。
王镜岩《生物化学》第三版考研笔记(提要版本071页)
王镜岩《生物化学》第三版考研笔记（提要版本071页）内容提要：1、氨基酸与蛋白质氨基酸分类：常见蛋白质氨基酸，不常见蛋白质氨基酸，非蛋白氨基酸；氨基酸的酸碱化学，氨基酸两性解离，氨基酸的等电点；氨基酸的旋光性和紫外吸收。
蛋白质的共价结构：蛋白质的化学组成和分类，蛋白质功能，蛋白质的形状和大小，蛋白质构象和组织层次。
肽：肽键结构，肽的物理化学性质，活性多肽。
蛋白质一级结构测定：Sanger试剂，DNS及Edman降解，二硫桥位置确定。
蛋白质的三维结构：XRD原理；稳定蛋白质三维结构的作用力，肽平面和两面角；蛋白质的二级结构：α-螺旋，β-折叠片，β-转角；超二级结构和结构域；球状蛋白的三级结构；亚基缔合和四级结构。
蛋白质结构与功能的关系：肌红蛋白和血红蛋白的结构与功能，镰刀状细胞贫血病；免疫球蛋白。
蛋白质的分离、纯化和表征：蛋白质分子量测定，沉降分析及沉降系数，沉降系数单位，凝胶过滤及SDS-PAGE法测分子量；蛋白质的沉淀；电泳：区带电泳、薄膜电泳、等电聚焦电泳、毛细管电泳。
2、酶和辅酶酶催化作用特点：反应温合、高效、专一、可调节控制；酶活性调节控制：调剂酶浓度、激素调节、反馈抑制调节、抑制剂激活剂调节、别构调控、酶原激活，可逆共价修饰；酶的化学本质及其组成，辅酶和辅基，单体酶，寡聚酶和多酶复合体。
酶的命名和分类：习惯命名法；国际系统命名法及酶的编号，六大类酶的特征。
酶的专一性：“锁与钥匙”学说；诱导楔合假说；过渡态理论，过渡态类似物与医药和农药的设计，催化抗体。
酶的活力测定：酶活力单位，比活力。
酶工程：化学修饰酶，固定化酶，人工模拟酶。
酶促反应动力学：底物浓度与酶反应速度，酶促反应动力学方程式及推导，米氏常数的意义和求法。
酶的抑制作用：不可逆抑制和可逆抑制及动力学判断，一些重要的抑制剂，有机磷农药和磺胺药作用机制。
温度、PH、激活剂对酶反应影响。
酶的作用机制：酶活性部位及研究方法；影响酶催化效率的有关因素：临近和定向效应、底物形变和诱导契合、酸碱催化、共价催化、金属离子催化、多元催化和协同效应、微环境影响；溶菌酶作用机制和胰凝乳蛋白酶。
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第八章糖代谢自养生物分解代谢糖代谢包括异养生物自养生物合成代谢异养生物能量转换(能源糖代谢的生物学功能物质转换(碳源可转化成多种中间产物,这些中间产物可进一步转化成氨基酸、脂肪酸、核苷酸。
糖的磷酸衍生物可以构成多种重要的生物活性物质:NAD 、F AD 、DNA 、RNA 、A TP 。
分解代谢:酵解(共同途径、三羧酸循环(最后氧化途径、磷酸戊糖途径、糖醛酸途径等。
合成代谢:糖异生、糖原合成、结构多糖合成以及光合作用。
分解代谢和合成代谢,受神经、激素、别构物调节控制。
第一节糖酵解 glycolysis一、酵解与发酵1、酵解 glycolysis (在细胞质中进行酵解酶系统将Glc 降解成丙酮酸,并生成A TP 的过程。
它是动物、植物、微生物细胞中Glc 分解产生能量的共同代谢途径。
在好氧有机体中,丙酮酸进入线粒体,经三羧酸循环被彻底氧化成CO 2和H 2O ,产生的NADH 经呼吸链氧化而产生A TP 和水,所以酵解是三羧酸循环和氧化磷酸化的前奏。
若供氧不足,NADH 把丙酮酸还原成乳酸(乳酸发酵。
2、发酵fermentation厌氧有机体(酵母和其它微生物把酵解产生的NADH 上的氢,传递给丙酮酸,生成乳酸,则称乳酸发酵。
若NAPH 中的氢传递给丙酮酸脱羧生成的乙醛,生成乙醇,此过程是酒精发酵。
、视网膜。
二、糖酵解过程(EMPEmbden-Meyerhof Pathway ,1940在细胞质中进行1、反应步骤P79 图 13-1 酵解途径,三个不可逆步骤是调节位点。
(1、葡萄糖磷酸化形成G-6-P反应式此反应基本不可逆,调节位点。
△G0= - 4.0Kcal/mol使Glc活化,并以G-6-P形式将Glc限制在细胞内。
催化此反应的激酶有,已糖激酶和葡萄糖激酶。
激酶:催化A TP分子的磷酸基(r-磷酰基转移到底物上的酶称激酶,一般需要Mg2+或Mn2+作为辅因子,底物诱导的裂缝关闭现象似乎是激酶的共同特征。
P 80 图13-2己糖激酶与底物结合时的构象变化已糖激酶:专一性不强,可催化Glc、Fru、Man(甘露糖磷酸化。
己糖激酶是酵解途径中第一个调节酶,被产物G-6-P强烈地别构抑制。
葡萄糖激酶:对Glc有专一活性,存在于肝脏中,不被G-6-P抑制。
Glc激酶是一个诱导酶,由胰岛素促使合成,肌肉细胞中已糖激酶对Glc的Km为0.1mmol/L,而肝中Glc激酶对Glc的Km 为10mmol/L,因此,平时细胞内Glc浓度为5mmol/L时,已糖激酶催化的酶促反应已经达最大速度,而肝中Glc激酶并不活跃。
进食后,肝中Glc浓度增高,此时Glc激酶将Glc转化成G-6-P,进一步转化成糖元,贮存于肝细胞中。
(2、 G-6-P异构化为F-6-P反应式:由于此反应的标准自由能变化很小,反应可逆,反应方向由底物与产物的含量水平控制。
此反应由磷酸Glc异构酶催化,将葡萄糖的羰基C由C1移至C2,为C1位磷酸化作准备,同时保证C2上有羰基存在,这对分子的β断裂,形成三碳物是必需的。
(3、 F-6-P磷酸化,生成F-1.6-P反应式:此反应在体内不可逆,调节位点,由磷酸果糖激酶催化。
磷酸果糖激酶既是酵解途径的限速酶,又是酵解途径的第二个调节酶(4、 F-1.6-P裂解成3-磷酸甘油醛和磷酸二羟丙酮(DHAP反应式:该反应在热力学上不利,但是,由于具有非常大的△G0负值的F-1.6-2P的形成及后续甘油醛-3-磷酸氧化的放能性质,促使反应正向进行。
同时在生理环境中,3-磷酸甘油醛不断转化成丙酮酸,驱动反应向右进行。
该反应由醛缩酶催化,反应机理P 83(5、磷酸二羟丙酮(DHAP异构化成3-磷酸甘油醛反应式:(注意碳原子编号的变化由磷酸丙糖异构酶催化。
已糖转化成3-磷酸甘油醛后,C原子编号变化:F-1.6-P的C1-P、C6-P都变成了3-磷酸甘油醛的C3-P图解:(6、 3-磷酸甘油醛氧化成1.3—二磷酸甘油酸反应式:由磷酸甘油醛脱氢酶催化。
此反应既是氧化反应,又是磷酸化反应,氧化反应的能量驱动磷酸化反应的进行。
反应机理:P84 图 13-4 3-磷酸甘油醛脱氢酶的催化机理碘乙酸可与酶的-SH结合,抑制此酶活性,砷酸能与磷酸底物竞争,使氧化作用与磷酸化作用解偶连(生成3-磷酸甘油酸(7、 1.3—二磷酸甘油酸转化成3—磷酸甘油酸和ATP反应式:由磷酸甘油酸激酶催化。
这是酵解过程中的第一次底物水平磷酸化反应,也是酵解过程中第一次产生A TP的反应。
一分子Glc产生二分子三碳糖,共产生2A TP。
这样可抵消Glc在两次磷酸化时消耗的2A TP。
(8、 3—磷酸甘油酸转化成2—磷酸甘油酸反应式:磷酸甘油酸变位酶催化,磷酰基从C3移至C2。
(9、 2—磷酸甘油酸脱水生成磷酸烯醇式丙酮酸反应式:烯醇化酶2—磷酸甘油酸中磷脂键是一个低能键(△G= -17.6Kj /mol而磷酸烯醇式丙酮酸中的磷酰烯醇键是高能键(△G= -62.1Kj /mol,因此,这一步反应显著提高了磷酰基的转移势能。
(10、磷酸烯醇式丙酮酸生成ATP和丙酮酸。
反应式:不可逆,调节位点。
由丙酮酸激酶催化,丙酮酸激酶是酵解途径的第三个调节酶,这是酵解途径中的第二次底物水平磷酸化反应,磷酸烯醇式丙酮酸将磷酰基转移给ADP,生成A TP和丙酮酸EMP总反应式:1葡萄糖+2Pi+2ADP+2NAD+ →2丙酮酸+2A TP+2NADH+2H++2H2O2、糖酵解的能量变化P87 图 13-5 糖酵解途径中A TP的生成无氧情况下:净产生2A TP(2分子NADH将2分子丙酮酸还原成乳酸。
有氧条件下:NADH可通过呼吸链间接地被氧化,生成更多的A TP。
1分子NADH→3A TP1分子F AD →2A TP因此,净产生8A TP(酵解2A TP,2分子NADH进入呼吸氧化,共生成6A TP。
但在肌肉系统组织和神经系统组织:一个Glc酵解,净产生6A TP(2+2*2。
★甘油磷酸穿梭:2分子NADH进入线粒体,经甘油磷酸穿梭系统,胞质中磷酸二羟丙酮被还原成3—磷酸甘油,进入线粒体重新氧化成磷酸二羟丙酮,但在线粒体中的3—磷酸甘油脱氢酶的辅基是F AD,因此只产生4分子A TP。
①:胞液中磷酸甘油脱氢酶。
②:线粒体磷酸甘油脱氢酶。
《罗纪盛》P 259 P 260。
★苹果酸穿梭机制:胞液中的NADH可经苹果酸脱氢酶催化,使草酰乙酸还原成苹果酸,再通过苹果酸—2—酮戊二酸载休转运,进入线粒体内,由线粒体内的苹果酸脱氢酶催化,生成NADH和草酰乙酸。
而草酰乙酸经天冬氨酸转氨酶作用,消耗Glu而形成Asp。
Asp经线粒体上的载体转运回胞液。
在胞液中,Asp经胞液中的Asp转氨酶作用,再产生草酰乙酸。
经苹果酸穿梭,胞液中NADH进入呼吸链氧化,产生3个A TP。
图苹果酸脱氢酶(胞液α—酮戊二酸转位酶苹果酸脱氢酶(线粒体基质谷—草转氨酶Glu—Asp转位酶谷—草转氨酶草酰乙酸:苹果酸:α—酮戊二酸:3、糖酵解中酶的反应类型P88 表13-1 糖酵解反应氧化还原酶(1种:3—磷酸甘油醛脱氢酶转移酶(4种:己糖激酶、磷酸果糖激酶、磷酸甘油酸激酶、丙酮酸激酶裂合酶(1种:醛缩酶异构酶(4种:磷酸Glc异构酶、磷酸丙糖异构酶、磷酸甘油酸变位酶、烯醇化酶三、糖酵解的调节参阅 P120 糖酵解的调节糖酵解过程有三步不可逆反应,分别由三个调节酶(别构酶催化,调节主要就发生在三个部位。
1、已糖激酶调节别构抑制剂(负效应调节物:G—6—P和A TP别构激活剂(正效应调节物:ADP2、磷酸果糖激酶调节(关键限速步骤抑制剂:A TP、柠檬酸、脂肪酸和H+激活剂:AMP、F—2.6—2PA TP:细胞内含有丰富的A TP时,此酶几乎无活性。
柠檬酸:高含量的柠檬酸是碳骨架过剩的信号。
H+:可防止肌肉中形成过量乳酸而使血液酸中毒。
3、丙酮酸激酶调节抑制剂:乙酰CoA、长链脂肪酸、Ala、A TP激活剂:F-1.6-P、四、丙酮酸的去路1、进入三羧酸循环2、乳酸的生成在厌氧酵解时(乳酸菌、剧烈运动的肌肉,丙酮酸接受了3—磷酸甘油醛脱氢酶生成的NADH上的氢,在乳酸脱氢酶催化下,生成乳酸。
总反应: Glc + 2ADP + 2Pi →2乳酸+ 2A TP + 2H2O动物体内的乳酸循环 Cori 循环:图肌肉收缩,糖酵解产生乳酸。
乳酸透过细胞膜进入血液,在肝脏中异生为Glc,解除乳酸积累引起的中毒。
Cori循环是一个耗能过程:2分子乳酸生成1分子Glc,消耗6个A TP。
3、乙醇的生成酵母或其它微生物中,经糖酵解产生的丙酮酸,可以经丙酮酸脱羧酶催化,脱羧生成乙醛,在醇脱氢酶催化下,乙醛被NADH还原成乙醇。
总反应:Glc+2pi+2ADP+2H+→2乙醇+2CO2+2A TP+2H20在厌氧条件下能产生乙醇的微生物,如果有氧存在时,则会通过乙醛的氧化生成乙酸,制醋。
4、丙酮酸进行糖异生五、其它单糖进入糖酵解途径除葡萄糖外,其它单糖也可进行酵解P 91 图 13-6 各种单糖进入糖酵解的途径1.糖原降解产物G—1—P2.D—果糖有两个途径3.D—半乳糖4.D—甘露糖第二节三羧酸循环葡萄糖的有氧氧化包括四个阶段。
①糖酵解产生丙酮酸(2丙酮酸、 2A TP、2NADH②丙酮酸氧化脱羧生成乙酰CoA③三羧酸循环(CO2、H2O、A TP、NADH④呼吸链氧化磷酸化(NADH-----A TP三羧酸循环:乙酰CoA经一系列的氧化、脱羧,最终生成CO2、H2O、并释放能量的过程,又称柠檬酸循环、Krebs循环。
原核生物:①~④阶段在胞质中真核生物:①在胞质中,②~④在线粒体中一、丙酮酸脱羧生成乙酰CoA1、反应式:此反应在真核细胞的线粒体基质中进行,这是连接糖酵解与TCA的中心环节。
2、丙酮酸脱氢酶系丙酮酸脱氢酶系是一个十分庞大的多酶体系,位于线粒体膜上,电镜下可见。
E.coli丙酮酸脱氢酶复合体:分子量:4.5×106,直径45nm,比核糖体稍大。
酶辅酶每个复合物亚基数丙酮酸脱羧酶(E1TPP 24二氢硫辛酸转乙酰酶(E2硫辛酸24二氢硫辛酸脱氢酶(E3F AD、NAD+12此外,还需要CoA、Mg2+作为辅因子这些肽链以非共价键结合在一起,在碱性条件下,复合体可以解离成相应的亚单位,在中性时又可以重组为复合体。
所有丙酮酸氧化脱羧的中间物均紧密结合在复合体上,活性中间物可以从一个酶活性位置转到另一个酶活性位置,因此,多酶复合体有利于高效催化反应及调节酶在反应中的活性。
3、反应步骤P 93 反应过程(1丙酮酸脱羧形成羟乙基-TPP(2二氢硫辛酸乙酰转移酶(E2使羟乙基氧化成乙酰基(3E2将乙酰基转给CoA,生成乙酰-CoA(4E3氧化E2上的还原型二氢硫辛酸(5E3还原NAD+生成NADH4、丙酮酸脱氢酶系的活性调节从丙酮酸到乙酰CoA是代谢途径的分支点,此反应体系受到严密的调节控制,此酶系受两种机制调节。