生物化学 第五章
生物化学教学课件-第五章 生物氧化、
真核细胞中，生物氧化主要在线粒体内 进行，而在不含线粒体的原核生物细胞中， 生物氧化则在细胞膜上进行。
第二节 生物氧化中CO2的生成
生物氧化过程中产生的CO2并非由代谢 物质中的碳原子直接与氧结合而成的。
它来源于由糖、脂和蛋白质等有机物转 变生成的含羧基化合物——有机酸，这些 有机酸在酶的作用下脱羧基即可生成CO2。
它实质上也是由一系列载体组成的电子 传递系统，也叫电子传递链。
氢载体和电子载体也统称为传递体。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
(二) 呼吸链的种类
根据代谢物上脱下的氢的初始受体而分类。
若代谢物上脱下的氢直接由NAD+接受而生成 NADH + H+，从而将质子、电子传入呼吸链，则 此呼吸链为NADH 呼吸链。
同样道理，便会有FADH2 呼吸链。
FADH2—＞FeS—＞CoQ—＞Cytb
—＞Cytc1—＞Cytc—＞Cytaa3—＞O2
琥珀酸-Q还原酶
琥珀酸是生物代谢过程（三羧酸循环）中产生 的中间产物，它在琥珀酸-Q还原酶（复合物II） 催化下，将两个高能电子传递给Q，再通过QH2Cyt . c还原酶、Cyt. c和Cyt. c氧化酶将电子传递 到O2。
还需要经Cu+ = Cu2＋ + e 的化合价 变化来传递电子。
电子最终经Cyta3传给氧使氧变为活化氧 O2-而与2H+结合形成水。
Cytaa3的作用机制目前尚未彻底弄清
其可能的机制：
Cyta的血红素从Cytc处获得电子，再 将由电子传给Cyta3的血红素，再由该血红 素经Cu+ = Cu2＋ + e的价态变化而将 电子传给氧。
NADHQ还原酶 NADH + Q + H+ ========= NAD+ + QH2
生物化学第5章 蛋白质的三维结构
9
α-螺旋
特征: 每隔3.6个AA残基螺旋上升 一 圈，螺距0.54nm; 螺旋体中所有氨基酸残基R 侧链都伸向外侧； 每个氨基酸残基的>N-H与 前 面第三个氨基酸残基的 >C=0形成氢键，肽链上所有 的肽键都参与氢键的形成， 取向几乎都平行于螺旋轴。
原胶原纤维中原胶 分子的排列
一股原胶 原 蛋白 分子
原胶原蛋白分子中的 单链 （左手螺旋）
胶原纤维(collagen fibril)中原胶原蛋白分子的排列19
胶原纤维通过Lys-Lys的交联得到进一步稳定和增强
20
六、 超二级结构和结构域
1.超二级结构（super-secondary structure):
在蛋白质分子中，特别是球状蛋白质中，由若干 相 邻的二级结构单元（即α-螺旋、β-折叠片和β-转 角等 ）彼此相互作用组合在一起，形成有规则、在空 间上能 辨认的二级结构组合体，充当三级结构的构件 单元，称 超二级结构或模体（motif）或折叠花样 （folding motif)。
类型：αα； β α β ； β β
∆G = ∆H –T ∆S ∆G is change in Gibbs Free Energy. If the ending state
is lower in free energy than the starting state, reaction will proceed spontaneously. ∆H is change in Enthalpy. Enthalpy is the energy from bonds and attractive interactions. Negative ∆H is favorable. (e.g. forming more bonds.) ∆S is change in Entropy. Entropy is disorder. Positive ∆S is favorable. (e.g. increasing the amount of disorder.)
生物化学：第五章 当的分解与合成代谢
第五章糖类的分解与合成代谢（一）双糖和多糖的降解1．淀粉和纤维素分解有两条途径：水解→产生葡萄糖；磷酸解→产生磷酸葡萄糖2.参与淀粉水解的酶主要有三种：淀粉酶、脱支酶、麦芽糖酶，淀粉酶是指参与淀粉a-1,4-糖苷键水解的酶，有a-淀粉酶和b-淀粉酶两种。
3.a-淀粉酶：（a-1,4-葡聚糖水解酶）可水解任何部位的a-1,4-糖苷键，所以又称为内切淀粉酶。
只有酶蛋白与Ca2+结合才表现出活性。
4.脱支酶：水解a-1,6-糖苷键,只能水解支链。
5.淀粉的磷酸解，其中，淀粉磷酸化酶又叫P-酶。
淀粉的磷酸解与水解相比，其优越性有：耗能少；产物不易扩散到胞外,而水解产物葡萄糖会因扩散而流失6.由蔗糖合酶催化：蔗糖＋NDP→NDPG ＋果糖UDPG和ADPG是葡萄糖的活化形式，在合成寡糖和多糖时作为葡萄糖基的供体。
这比将蔗糖水解要经济，因为从水解产物葡萄糖合成NDPG需要消耗能量。
（二）糖酵解（EMP）1.糖酵解途径又称 EMP途径：指葡萄糖通过一系列步骤降解成三碳化合物（丙酮酸）并伴随着ATP生成的过程。
2.EMP的两个阶段第一阶段——五步反应——磷酸丙糖生成阶段——耗能阶段；第二阶段——五步反应——丙酮酸生成阶段——产能阶段。
第一步：葡萄糖——己糖激酶，镁离子——6-磷酸葡萄糖，己糖激酶是关键酶，磷酸化第二步：6-磷酸葡萄糖——磷酸葡萄糖异构酶—6-磷酸果糖第三步：6-磷酸果糖——磷酸果糖激酶——1，6-二磷酸果糖，磷酸化，关键酶（变构酶）第四步：1，6-二磷酸果糖—醛缩酶—磷酸二羟丙酮，3-磷酸甘油醛第五步：磷酸二羟丙酮——磷酸丙糖异构酶—3-磷酸甘油醛第六步：3-磷酸甘油醛—3-磷酸甘油醛脱氢酶—1，3-二磷酸甘油酸第七步：1，3-二磷酸甘油酸—磷酸甘油酸激酶—3-磷酸甘油酸，底物磷酸化第八步：3-磷酸甘油酸—磷酸甘油酸变位酶—2-磷酸甘油酸第九步：2-磷酸甘油酸—烯醇化酶—磷酸烯醇式丙酮酸第十步：磷酸烯醇式丙酮酸—丙酮酸激酶—丙酮酸，底物磷酸化两次磷酸化，-2ATP;两次水平底物磷酸化：+4ATP；总计：+2ATP（三）丙酮酸去路1.丙酮酸的去路：在无氧或相对缺氧时——发酵，有两种发酵：酒精发酵、乳酸发酵；酒精发酵：由葡萄糖→乙醇的过程。
生物化学 第五章 生物膜
(2) 嵌 入 蛋 白
这类蛋白被紧密连 在膜上，并且不易溶 于水。主要靠疏水作 用通过某些非极性氨 基酸残基与膜脂疏水 部分相结合。 只有用破坏膜结构 的试剂，如有机溶剂 （氯仿）、超声波、 或去污剂（TritonX100）、SDS才能把它 们从膜中提取出来。
1998,美国MacKinnan 实验室获得链霉菌 倒锥形跨膜K+通道的 晶体。
4个亚单位，每个亚单位 包括两段跨膜螺旋。
K+半径=0.133nm Na+半径=0.093nm
膜锚蛋白
内在蛋白的一 种特殊形式
有些膜内在蛋白本身并没有进入膜内，他们以共价键 与脂质、脂酰链或通过糖分子间接与脂质相结合并通过 他们的疏水部分插入到膜内，这种形式的内在蛋白称为 膜锚蛋白。
3. 糖类
影响膜脂流动性的因素
A.磷脂分子中脂肪酸链的长短及不饱和程度： 链越短,不饱和程度越高,流动性越大. B.胆固醇的含量：胆固醇对膜脂流动性有一定 的调控作用,
在相变温度以上，胆固醇的闭合环状结构干扰了 脂酰链的旋转异构化运动，因此降低膜的流动性， 在相变温度以下，阻止脂酰链的有序排列，降低 相变温度，保持膜的流动性。
鞘磷脂
H H O CH3 H3C-(CH2)12-C C- C- C- CH2-O-P-O-CH2-CH2-N+-CH3 H OH N-H OCH3 鞘氨醇 O C 胆碱鞘磷脂 R1
鞘氨醇作骨架 分子中有亲水的磷酸化的头部（胆碱或乙醇胺）和
疏水的两个碳氢链，其中一条来自鞘氨醇，另一条 来自脂肪酸。脂肪酸以酰胺键连在鞘氨醇上。
双半乳糖甘油二酯
③固 醇
又名甾醇，也是一类 重要的膜脂。 动物膜固醇主要是胆 固醇，植物主要有豆 固醇、谷固醇等，许 多真菌以麦角固醇为 主。
生物化学第五章 生物氧化
2、氧化磷酸化：代谢物脱下的氢经电
子传递链与氧结合成水的同时，逐步 释放出能量，使ADP磷酸化为ATP的
过程。
氧化磷酸化偶联部位
ATP
ATP
ATP
40
α-磷酸甘油穿梭：
胞液
CH2OH
线粒体膜
基质
1 O 2 2
NADH + +H
C O CH2O P CH2OH
CoQH 2 FAD CoQ
2~ P H2O
*通过苹果酸穿梭系统，一对氢原子可产生3分 子ATP
三、氧化磷酸化中ATP生成的基础
ATP合酶的分子结构
线粒体膜间隙 线粒体内膜
线粒体基粒
四、 氧化磷酸化的偶联机理 1、化学渗透假说：
电子经呼吸链传递时，可将质子 （H+）从线粒体内膜的基质侧泵到内 膜胞浆侧，产生膜内外质子电化学梯 度储存能量。当质子顺浓度梯度回流 时驱动ADP与Pi生成ATP。
功能：递氢体
（三）铁硫蛋白 辅基：铁硫簇(Fe-S)
Fe-S含有等量铁原子和硫原子 ，其中铁原子可进行
Fe2+ Fe3++e 反应传递电子。
功能：电子传递体
Ⓢ 表示无机硫
铁硫蛋白
S
无机硫
S
半胱氨酸硫
（四）泛醌（CoQ）
O H3CO CH3 CH3 H3CO O (CH2 CH C CH2)nH
76
Cyt的功能： 电子传递体
参与铁硫蛋白 的电子传递过程
在呼吸链的NAD+、FMN、CoQ和
Fe-S几种电子传递体中不与蛋白质 结合的电子载体是CoQ。
四种具有传递电子功能的酶复合体 人线粒体呼吸链复合体
生物化学 第5章 蛋白质结构与功能
第五章蛋白质结构和功能的关系一、、肌红蛋白的结构与功能：1、肌红蛋白的三级结构哺乳动物肌肉中储氧的蛋白质。
由一条多肽链（珠蛋白，153个aa残基）和一个血红素辅基组成。
亚铁离子形成六个配位健，四个与N原子，一个与组氨酸，一个与氧配位。
球状分子，单结构域。
8段直的α-螺旋组成，分别命名为A、B、C…H，拐弯处是由1~8个氨基酸组成的松散肽段（无规卷曲）。
4个Pro残基各自处在一个拐弯处，另外4个是Ser、Thr、Asn、Ile。
血红素辅基血红素辅基，扁平状，结合在肌红蛋白表面的一个洞穴内。
CO 中毒CO 与肌红蛋白有更高的亲和性2、肌红蛋白的氧合曲线OMb 解离平衡常数：][]][[22MbO K =][2PO Mb K ∙=][2MbO 氧饱和度：[]2MbO Y =][][2Mb MbO +PO 2Y =2PO K +Y=0.5时，肌红蛋白的一半被饱和，PO 2=K =P 50=2.8t torr（托）解离常数K 也称为P 50，即肌红蛋白一半被饱和时的氧压。
3、Hill 曲线和Hill 系数YY K PO YK PO Y log log 1log 122-=-=-Hill曲线Log[Y/(1-Y)]=0时的斜率称Hill 系数（n H )肌红蛋白的n H =1二血红蛋白的结构与功能蛋白的结构与功能1、血红蛋白的结构：成人成人：HbA：α2β298%，a亚基(141)，β亚基（146）HbA2：α2δ22%胎儿：HbFα2γ2早期胚胎：α2ε2▲接近于球体，4个亚基分别在四面体的四个角上，每个亚基上有一个血红素辅基。
▲α、β链的三级结构与肌红蛋白的很相似，一级结构具有同源性。
氧合造成盐桥断裂42、血红蛋白的氧合曲线四个亚基之间具有正协同效应因此它的氧合曲四个亚基之间具有正协同效应，因此，它的氧合曲线是S 型曲线。
Hill 曲线和Hill 系数。
协同效应可增加血红蛋白在肌肉中的卸氧量，使它能有效地输送氧气。
生物化学 第五章 大分子复合物
（四）糖蛋白中聚糖的可能生物学功能
屏蔽作用: 在细胞表面上, 糖分子覆盖了细胞膜中糖蛋 在细胞表面上,
白的表面，而且保护它免于受蛋白酶或抗体的破坏。 白的表面，而且保护它免于受蛋白酶或抗体的破坏。
肽稳定作用: 核糖体合成的蛋白质在ER(内质网)上或高 核糖体合成的蛋白质在ER(内质网) ER(内质网
尔基体内变成糖蛋白, 先前形成的糖分子帮助蛋白质折 尔基体内变成糖蛋白, 叠到现在的形状。那就是说, 如果糖不与蛋白质成键, 叠到现在的形状。那就是说, 如果糖不与蛋白质成键, 蛋白质将变成错误的形状或者被分解, 蛋白质将变成错误的形状或者被分解, 因为它出不了内 质网（ 糖化，共翻译过程）。 质网（N-糖化，共翻译过程）。
第五章
大分子复合物
糖与脂质的复合物 糖与蛋白质的复合物 脂质与蛋白质的复合物 蛋白质与核酸的复合物 生物膜的组成、 生物膜的组成、结构与功能
糖与脂质的复合物
糖脂（ 糖脂（glycolipids ）
一、定义：一个或多个单糖残基通过其半缩醛羟基以糖 定义：一个或多个单糖残基通过其半缩醛羟基以糖 通过其半缩醛羟基以 苷键与脂质共价结合形成的复合物称为糖脂 苷键与脂质共价结合形成的复合物称为糖脂（glycolipid） ） 二、分类：根据脂质不同主要分为 分类： 鞘糖脂（神经酰胺作为母体） 神经酰胺作为母体）
蛋白聚糖（proteoglycans，PG ） ，
是一类特殊的糖蛋白。它是由一条或多条糖胺聚糖链， 是一类特殊的糖蛋白。它是由一条或多条糖胺聚糖链，在特定的 部位，与多肽链骨架共价连接而成的生物大分子。 部位，与多肽链骨架共价连接而成的生物大分子。在结缔组织中起强 弹性和润滑作用。 化、弹性和润滑作用。 其总体性质更接近糖。 其总体性质更接近糖。
生物化学第五章生物氧化
1、NADH-Q还原酶（复合体Ⅰ）
功能：将电子从NADH传递给CoQ
复合体Ⅰ NADH→FMN; Fe-SN-1a,b; Fe-SN-4; Fe-SN-3; Fe-SN-2
辅基：FMN，铁硫蛋白
→CoQ
2、复合体Ⅱ：琥珀酸- CoQ还原酶
功能：将电子从琥珀酸传递给CoQ
复合体Ⅱ 琥珀酸→ Fe-S1; b560; FAD; Fe-S2 ; Fe-S3 →CoQ
NADH +H+
H
+
H3N
-
-
OOC-CH2-CH2-C-COO
H
苹果酸 脱氢酶
NAD+
O -OOC-CH 2-CH2-C-COO -
谷氨酸-天冬 氨酸转运体
+
H3N
-
-
OOC-CH2-C-COO
H 天冬氨酸
呼吸链
O
+
H3N
-OOC-CH 2-C-COO -
-
-
OOC-CH2-CH2-C-COO
线
谷氨酸
定义式：ΔＧ=ΔH-TΔS 物理意义：－ΔＧ＝Ｗ ΔG<0，反应能自发进行 ΔG=0，反应处于平衡状态 ΔG>0，反应不能自发进行
2、标准自由能变化与平衡常数的关系
A + B == C + D ΔG′=ΔG°′+ RTlnQc (Qc-浓度商) ΔG°′= - RTlnKeq 例：磷酸葡萄糖异构酶反应的自由能变化
生物氧化与体外氧化之相同点
生物氧化中物质的氧化方式有加氧、脱氢、 失电子，遵循氧化还原反应的一般规律。
物质在体外氧化时所消耗的氧量、最终产物 （CO2、H2O）和释放的能量均相同。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第五章核酸
一、选择题
（）1、DNA碱基配对主要靠
A 范德华力
B 氢键
C 疏水作用力
D 盐键
（）2、mRNA中存在，而DNA中没有的碱基是
A 腺嘌呤
B 胞嘧啶
C 鸟嘌呤
D 尿嘧啶
（）3、双链DNA之所以有较高的溶解温度是由于它含有较多的
A嘌呤 B 嘧啶 C A和T D C和G E A和C
（）4、对Watson---Crick DNA模型的叙述正确的是
A DNA为双股螺旋结构
B DNA两条链的方向相反
C 在A与G之间形成氢键
D 碱基间形成共价键
E 磷酸戊糖骨架位于DNA螺旋内部
（）5、与片段TAGA p互补的片段为
A TAGAp
B AGATp
C ATCTp
D TCTAp
（）6、在一个DNA分子中，若腺嘌呤所占摩尔比为32.8%，则鸟嘌呤的摩尔比为： A 67.2% B 32.8% C 17.2% D 65.6% E 16.4%
（）7、稳定DNA双螺旋的主要因素是：
A 氢键
B 与Na+结合
C 碱基堆积力
D 与精胺和亚精胺的结合
E 与Mn2+Mg2+的结合
（）8、在TψGGImUUA的RNA链中，含有的稀有核苷酸数目为
A 3
B 4
C 5
D 2
E 1
（）9、tRNA在发挥其功能时的两个重要部位是
A 反密码子臂和反密码子环
B 氨基酸臂和D环
C TψC环和可变环
D TψC环与反密码子环
E 氨基酸臂和反密码子环
（）10、下列核酸变性后的描述，哪一项是错误的？
A 共价键断裂，分子量变小
B 紫外线吸收值增加
C 碱基对之间的氢键被破坏
D 粘度下降
E 比旋值下降
（）11、（G+C）含量越高Tm值越高的原因是
A G—C间形成了一个共价键
B G—C间形成了两个共价键
C G—C间形成了三个共价键
D G—C间形成了离子键
E G—C间可以结合更多的精胺、亚精胺
（）12、 DNA与RNA完全水解后产物的特点是
A 核糖相同，碱基小部分相同
B 核糖相同，碱基不同
C 核糖不同，碱基相同
D 核糖不同，碱基不同
E 以上都不是
（）13、核酸中核苷酸之间的连接方式是
A 2 ′—3′—磷酸二酯键
B 2 ′—5′—磷酸二酯键
C 3 ′—5′—磷酸二酯键
D 氢键
E 离子键
（）14、热变性的DNA 有哪一种特性
A、磷酸二酯键发生断裂
B、形成三股螺旋
C、同源DNA有较宽的变性范围
D、载波长260nm处光吸收减少
E、溶解温度直接随A—T对含量改变而变化。
（）15、hnRNA是下列哪种RNA的前体
A、tRNA
B、真核rRNA
C、真核mRNA
D、原核rRNA
E、原核mRNA
二、填空题
1、DNA双螺旋结构模型是（）于（）年提出的。
2、在（）条件下，互补的单股核苷酸序列将缔结成双链分子。
3、（）RNA分子指导蛋白质的合成，（）RNA分子用作蛋白质合成中
活化氨基酸的载体。
4、DNA的稀盐溶液加热至某个特定温度，可使其理化性质发生很大变化如（）
和（），这种现象叫做（）。
其原因是（）。
5、tRNA的二级结构呈（）型，三级结构为（ L）型。
6、DNA双螺旋稳定因素有（）、（）和（）。
7、DNA双螺旋直径为（）nm，双螺旋每隔（）nm转一圈，相当于
（）个核苷酸对，糖和磷酸位于双螺旋的（）侧，碱基位于（）侧。
8、核酸是由戊糖 \碱基和（）组成的，其中（）又可分为（）
碱和（）碱。
9、核酸完全水解的产物是（）、（）和（）。
10、核酸可分为（）和（）两大类，其中（）
主要存在于（）中，而（）主要存在于（）中。
11、DNA和RNA相异的基本组成成分是（）。
12、因为核酸分子中含有嘌呤碱和（），而这两种物质又均具有
（），故使核酸对（）的波长有紫外吸收作用。
三、判断题
（）1、核苷中碱基和戊糖的连接一般为C—G糖苷键。
（）2、DNA中碱基摩尔比规律（A=T、G=C）仅适用于双链DNA，而不适用于单链DNA。
（）3、在DNA变性过程中总是G—C对丰富区先溶解分开。
（）4、RNA的局部螺旋区中，两条链之间的方向也是反向平行的。
（）5、双链DNA中一条链上某一片段核苷酸顺序为PCTGGAC那么另一条链相应片段的核苷酸顺序为pGACCTG。
（）6、核酸变性时，紫外吸收值明显增加。
（）7、Tm值高的DNA，（A+T）百分含量也高。
（）8、双链DNA中，嘌呤碱基含量总是等于嘧啶碱基含量。
（）9、真核细胞中DNA只存在于细胞核中。
（）10、在生物体内蛋白质的合成是在RNA参与下进行的。
（）11、在体内存在的DNA都是以Waston—Crick提出的双螺旋结构形式存在的。
（）12、在一个生物个体不同组织中的DNA，其碱基组成不同。
四、名词解释
（1）DNA双螺旋结构：
（2）增色效应与减色效应：
（3）DNA变性：
（4）核酸分子杂交：
（5）Tm：
五、问答题
1、简述DNA双螺旋结构特点。
2、RNA有哪三种类型，各有何主要功能？
RNA 有三种即tRNA（转运RNA）、mRNA（信使RNA）和rRNA（核糖体RNA）。
主
要功能有：1）tRNA：约占总RNA 的16%，含有70-90 个核苷酸，tRNA 的种类很多，
核酸中的稀有核苷酸也主在出现于tRNA 中，tRNA 与蛋白合成所需的单体——氨基酸
形成复合物，将氨基酸运输到核糖体中mRNA 的特定位置上。
2）、mRNA：约占RNA
的5%，上合成蛋白质的直接模板，每一条多肽链均有一种特定的mRNA 作为模板。
它
将DNA 上的遗传信息转录下来，携带到核糖体上以密码方式控制蛋白质合成的氨基酸
排列顺序。
3）、rRNA：约占总RNA 的80%，原核生物和真核生物中rRNA 种类都很多，
如5SrRNA、16SrRNA、28SrRNA 等。
它与蛋白质共同构成核糖体，核糖体是蛋白质合
成的场所，同时还协助或参与了蛋白质合成的起始
3、在pH7.0，0.165mol/L NaCl条件下，测得某一DNA样品的Tm为89.3℃，求四种碱
基有组成百分比。
（G+C）%=（Tm-69.3）*2.44=(89.3-69.3)*2.44=48.8%，故G=C=24.4%
（A+T）%=1-（G+C）%=51.2%，故A=T=25.6%。