第一章 蛋白质化学

1. 蛋白质的基本结构单位：氨基酸
2. 蛋白质一级结构：（premiere structure）通常描述为蛋白质多肽链中氨基酸的排列顺序简称氨基酸序列。存在的化学键有肽键，有些蛋白质还包括二硫键。
3. 蛋白质二级结构：（secondary structure）是指蛋白质多肽链局部片段（3～30AA）的构想，该片段的氨基酸序列是连续，主链构象通常是规则的。多肽链可以形成各种二级结构，如α螺旋、β折叠、β转角、环和无规卷曲，还可以在二级结构基础上进一步形成基序结构。
4. 蛋白质三级结构：（tertiary structure）是指蛋白质分子整条肽链的构象，描述其所有原子的空间布局。蛋白质三级结构的形成是整条肽链在二级结构基础上进一步折叠的结果。三级结构的稳定性主要来源于疏水作用、氢键、离子键和范德华力等非共价键及二硫键等少量共价键。
5. 基序：又称模体、超二级结构（super-secondary structure），（二级结构与三级结构之间，不属于二级结构）是指几个二级结构单元进一步聚集和结合形成的特定构象单元，如αα、βαβ、ββ、螺旋-转角-螺旋、亮氨酸拉链等。基序具有特定功能，通常直接参与分子识别和分子结合。形成基序的过程是形成化学键的过程。
6. 维系蛋白质结构的化学键：肽键、二硫键、疏水作用、氢键、离子键和范德华力。后四种属于非共价键，是维持蛋白质构象的主要化学键。
7. 二级结构中α-helix的结构特点：①在α-螺旋结构中，多肽链围绕中心轴做有规律的右手螺旋式上升，螺旋一周，沿轴上升的距离即螺距为0.54nm，氨基酸侧链伸向螺旋外侧，每3.6个氨基酸残基螺旋上升一圈。②两个氨基酸之间的距离为0.15nm；螺旋直径约为0.6nm③每个aa残基沿轴旋转100度。④肽链内形成氢键,氢键的方向几乎与中心轴平行，每个肽键的氨基氢与第四个肽键的羰基氧形成氢键。⑤α-螺旋都是由L-型氨基酸构成的(Gly除外)。
8. β-折叠的结构特点：①β-折叠呈折纸状，多肽链充分伸展，每个肽单元以Cα为旋转点，依次折叠成锯齿状结构；②氨基酸残基侧链交替位于锯齿状结构的上下方；③所形成的锯齿状结构比较短，一般只有5-8个氨基酸残基；④多个段的锯齿状结构(即β-折叠)可平行排列，肽链走向可以相同也可以不同，肽链间可形成氢键稳固β-折叠结构；
9. 营养必需氨基酸的定义：20标准氨基酸中有8种氨基酸（苯丙氨酸、蛋氨酸、缬氨酸、赖氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、色氨酸和苏氨酸）不能在人体内合成，需从食物获取（因此食物蛋白质的营养作用不能被糖和脂肪替代），缺乏其中任何一种都会出现负氮平衡。这八种氨基酸称为营养必需氨基酸。
10. 蛋白质的两性解离：与氨基酸相似，蛋白质既可以在酸性溶液中解离，也可以在碱性溶液中解离，但其解离情况比氨基酸复杂，可解离基团包括末端的a-NH、a-COOH及可解离的侧链R基。

蛋白质是两性电解质，因为它们既有C端的羧基、谷氨酸的γ-羧基和天冬氨酸的β-羧基，可以给出H+而带负电荷；又有N端的氨基、赖氨酸的ε-氨基、精氨酸的胍基和组氨酸的咪唑基，可以结合H+而带正电荷。这些基团的解离程度决定着蛋白质的带电荷状态，而解离程度受溶液的pH值影响。

1. 氨基酸的等电点的定义：氨基酸在溶液中的解离度(又称电离度)受溶液pH影响，在某一pH值条件下，氨基酸解离成阳离子和阴离子的程度相等，溶液中的氨基酸是一种既带正电荷、又带负电荷的电中性离子(净龟荷为零)，这种离子称为兼性离子(zwitterion)，此时溶液的pH值称为该氨基酸的等电点（pI）。等电点是氨基酸的特征常数。
2. 判断电泳的移动方向：如果溶液的pH值大于氨基酸的等电点，则氨基酸净带负电荷，在电场中会向正极移动；如果溶液的pH值小于氨基酸的等电点，则氨基酸净带正电荷，在电场中会向负极移动。溶液的pH值越偏离等电点，氨基酸所带净电荷越多，在电场中的移动速度就越快。
3. 蛋白质变性定义：(denaturation)是指由于稳定蛋白质构象的化学键被破坏，造成其四级结构、三级结构甚至二级结构被破坏，导致其天然构象部分或完全破坏，理化性质改变，活性丧失。因为变性只破坏稳定蛋白质构象的化学键，所以只破坏其构象，不改变其氨基酸序列。
4. 蛋白质变性特点：变性效应：导致位于蛋白质分子内部的疏水基团暴露，分子的对称性丧失、结晶能力丧失、扩散系数减小、溶解度降低、活性丧失、易被蛋白酶降解，溶液黏度增加、对280nm紫外吸收增强。
5. 天然存在的20种氨基酸中特殊结构的氨基酸

20种基本氨基酸：

①非极性脂肪族R基氨基酸（7种）（-CH）：异亮氨酸(Ile)、亮氨酸(Leu)、缬氨酸（Val）、丙氨酸（Ala）、甘氨酸（Gly）、蛋氨酸（Met）、脯氨酸（Pro）

②极性不带电荷R基氨基酸（5种）（特殊基团）：丝氨酸（Ser）、苏氨酸（Thr）、半胱氨酸（Cys）、天冬酰胺（Asn）、谷氨酰胺（Gln）

③芳香族R基氨基酸（3种）（苯环）：酪氨酸（Tyr）、苯丙氨酸（Phe）、色氨酸（Trp）

④带正电荷R基氨基酸（3种）（N多）：赖氨酸（Lys）、精氨酸（Arg）、组氨酸（His）

⑤带负电荷R基氨基酸（2种）（酸多）：天冬氨酸（Asp）、谷氨酸（Glu）

第二章 酶

1. 酶的活性中心（active center）：又称活性部位、催化位点，是酶的分子结构中可以结合底物并催化其反应生成产物的部位。酶的活性中心位于酶蛋白的特定结构域内，形如裂缝或凹陷，多为由疏水性氨基酸的R基形成的微环境，该环境的极性、疏水性、酸性明显不同于活性中心之外。活性中心中的必需基团分为两类：结合基团、催化基团。
2. 酶的必需基团（essential group）：酶的分子结构中含有各种基团，例如羟基、氨基、甲基等，这些集团对酶活性的贡献大小不同。其中一些基团与酶活性密切相关，不可或缺，称为酶的必需集团。根据功能可以分为两类：一类维持酶活性构象或参与活性调节，另一类直接参与催化反应。
3. 米氏常数的意义：
   1. Km是反应速度为最大反应速度一半时的底物浓度。
   1. Km是酶的特征常数。K是酶的特征性常数。Km值的大小并非固定不变，它与酶的结构、底物结构、反应环境的pH、温度和离子强度有关，而与酶浓度无关。酶的Km值多在10~6～10-mol/L的范围。
   1. Km反映酶与底物的亲和力。Km越大，表示酶对底物的亲和力越小；Km越小，酶对底物的亲和力越大。
   1. 从Vmax可以计算酶的转换数。
   1. Vmax是酶被底物完全饱和时的反应速率当所有的酶均与底物形成ES(酶-底复合物)时，反应速率达到最大。
4. 变构调节的定义（allosteric regulation）：又称别构调节，是指特定物质与酶活性中心外的特定部位以非共价键特意性结合，改变酶构象，从而改变其活性。能通过变构调节改变活性的酶称为变构酶、别构酶，属于变构蛋白。
5. 化学修饰调节的定义（chemical modification）：又称共价修饰调节（covalent modification），是指通过酶促反应改变酶蛋白特定部位与特定修饰基因的共价结合状态，改变酶构象，从而改变其活性。
6. 影响酶促反应速度的因素及影响作用：酶浓度、底物浓度、温度、pH、抑制剂、激活剂

①酶浓度：在酶促反应系统中，当底物浓度大大超过酶的浓度，酶被底物饱和时，反应速率达最大速率。此时，反应速率和酶浓度变化呈正比关系。

②底物浓度：酶的动力学曲线是酶促反应速度V0与底物浓度 [S]的函数图。a.在底物浓度很低时，反应速度随着底物浓度的增加而加快，两者成正比，表现为一级反应。b.在底物浓度较高时，随着底物浓度继续增加，反应速度还在加快，但幅度越来越小，两者不再成正比。c.在底物浓度很高时，即使底物浓度继续增加，反应速度也基本不再加快，表现为零级反应，说明此时所有酶分子都已经与底物结合，接近饱和状态。

③温度：酶是生物催化剂，其化学本质是蛋白质。因此，温度对酶促反应速度的影响具有两重性：一方面升高反应温度可以增加活化分子数，使酶促反应速度加快；另一方面温度过高会导致酶蛋白变性失活，使酶促反应速度减慢。酶促反应最快时的反应温度称为该酶的最适温度。人体多数酶的最适温度在35℃-40℃(亦说45℃～55℃)范围内。

④pH：酶促反应体系的pH从以下几方面影响酶与底物的结合，从而影响酶促反应速度：a.影响酶和底物的解离状态。b.影响酶和底物的构象。c.过酸或过碱导致酶蛋白变性失活。综合这些因素，在某一pH值下酶促反应最快，该pH值称为酶的最适pH。动物体内多数酶的最适pH在5～9范围内。

⑤抑制剂：凡能使酶的催化活性下降而不引起酶蛋白变性的物质称为酶的抑制剂。酶的抑制区别于酶的变性：抑制剂对酶有一定选择性，引起变性的因素对酶没有选择性。

⑥激活剂：使酶由无活性变为有活性或使酶活性增加的物质称为酶的激活剂。

• 抑制剂对酶促反应速度动力学特点：抑制剂可分为不可逆抑制剂和可逆抑制剂。不可逆抑制剂可分为基团特异性抑制剂、底物类似物、自杀性抑制剂。常见的不可逆抑制剂有疏基酶抑制剂和丝氨酸酶抑制剂。可逆抑制剂可分为竞争性抑制剂、反竞争性抑制剂和非竞争性抑制剂。竞争性抑制剂结合于酶的活性中心，导致表观Km增大，但表观Vmax不变；反竞争性抑制剂结合于酶的活性中心之外，导致表观Km值和表观Vmax均减小；非竞争性抑制剂结合于酶的活性中心之外，导致表观Vmax减小，但表观Km值不变。
• 能使酶活性下降而不引起酶蛋白变性的物质称酶的抑制剂。抑制剂与酶活性中心内、外的必需基团结合而抑制酶的活性。包括：

①不可逆性抑制作用：抑制剂以共价键与酶活性中心的必需基团牢固结合，使酶失活，不能用透析超滤等简单方法去除。

②可逆性抑制作用：抑制剂以非共价键与酶或酶-底物复合物疏松结合，利用透析或超滤等简单方法可除去其抑制，使酶恢复活性。包括竞争性抑制、非竞争性抑制作用和反竞争性抑制作用。

• 竞争性抑制作用：抑制剂与底物结构相似，可与底物竞争酶的活性中心，阻碍酶与底物结合形成中间产物，抑制酶的活性。增加底物浓度，可减弱竞争性抑制剂的抑制作用。动力学表现特征是表观表观K m值增大、V max不变。如丙二酸与琥珀酸的结构相似，丙二酸是琥珀酸脱氢酶的竞争性抑制剂。
• 反竞争性抑制剂：有些抑制剂(I)只与酶-底物复合物(ES)结合，使酶(E)失去催化活性，且其抑制效应不能通过增加底物浓度消除。动力学特征是表观Km减小、表观Vmax值减小。
• 非竞争性抑制剂：有些抑制剂(I)和底物(S)可以同时结合于酶(E)的不同部位，因而不影响底物与酶活性中心的结合，但妨碍酶活性构象的形成，从而抑制酶促反应，且其抑制效应不能通过增加底物浓度消除。动力学特征是表观Km不变、表观Vmax值减小。

种类	竞争性抑制剂	反竞争性抑制剂	非竞争性抑制剂
抑制对象	酶	酶-底物复合物	酶、酶-底物复合物
表观Km	增大	减小	不变
表观Vmax	不变	减小	减小

• 竞争性抑制剂的定义(competitive inhibitor)：有些可逆抑制剂（I）与底物(S)结构相似，属于底物类似物，能与底物竞争酶(E)的活性中心，抑制底物与酶的结合，从而抑制酶促反应，这类抑制剂称为竞争性抑制剂，这种抑制作用称为竞争性抑制(competitive inhibition)。
• 不可逆抑制的定义（irreversible inhibition）：有些抑制器通过与酶的必需基团共价结合使酶失活，从而使酶促反应速度减慢甚至停止，而且用透析等物理方法不能将其去除，这类抑制剂称为不可逆抑制剂，这种抑制作用称为不可逆抑制。
• 可逆抑制的相关例子：

竞争性抑制剂：丙二酸对琥珀酸脱氢酶的抑制作用属于竞争性抑制。丙二酸、戊二酸等一些二元羧酸的结构与琥珀酸相似，能与琥珀酸脱氢酶的活性中心结合，抑制琥珀酸的结合与脱氢。

许多临床药物就是靶酶的竞争性抑制剂。①许多抗肿瘤药物通过竞争性抑制干扰肿瘤细胞代谢，抑制其生长，例如甲氨蝶呤(又称氨甲蝶呤)、5-氟尿嘧啶、6-巯基嘌呤。②磺胺类药物和磺胺增效剂竞争性抑制二氢蝶酸合成酶、二氢叶酸还原酶，从而抑制细菌生长繁殖。③布洛芬是环氧化酶的竞争性抑制剂。④他汀类药物是胆固醇合成途径关键酶的竞争性抑制剂。

反竞争性抑制剂：L-苯丙氨酸和肼分别是肠碱性磷酸酶和胃蛋白酶的反竞争性抑制剂。治疗良性前列腺增生(BPH)的爱普列特是类固醇5α-还原酶的反竞争性抑制剂，抑制睾酮还原成双氢睾酮(DHT)。除草剂草甘膦是植物芳香族氨基酸合成途径一种酶的反竞争性抑制剂。

非竞争性抑制剂：非竞争性抑制剂不多，异亮氨酸是细菌苏氨酸脱水酶的非竞争性抑制剂。卡泊芬净作为抗真菌药非竞争性抑制真菌β-1,3-葡聚糖合酶，从而干扰其细胞壁的形成。强力霉素本身是一种抗生素，在低浓度下还是胶原酶的非竞争性抑制剂，可用于治疗牙周病。

第三章 维生素

• 维生素的活性成份
• 维生素缺乏导致的疾病。

名称	活性成分	缺乏症
水溶性v	维生素C（抗坏血酸）	抗坏血酸	坏血病
维生素B1 （硫胺素、抗神经炎素）	TPP	脚气病、末梢神经炎
维生素B2（核黄素）	黄素辅酶	唇炎、舌炎、口角炎、眼睑炎和阴囊炎
维生素PP （维生素B3、烟酸、烟酰胺）	辅酶Ⅰ、辅酶Ⅱ	糙皮病
维生素B6（抗皮炎维生素、吡哆醇、吡哆醛、吡哆胺）	磷酸吡哆醛、磷酸吡哆胺	小细胞低色素性贫血
泛酸（遍多酸、维生素B5）	辅酶A、酰基载体蛋白	人类罕见
生物素（维生素B7、维生素H）	生物胞素	人类罕见
叶酸（维生素B9、碟酰谷氨素）	四氢叶酸	巨幼细胞性贫血
维生素B12 （钴胺素、抗恶性贫血维生素）	甲钴胺素、 5′-脱氧腺苷钴胺素	恶性贫血，巨幼细胞性贫血
硫辛酸（α硫辛酸）	硫辛酰胺	人类罕见

名称	活性成分	缺乏症
脂溶性v	维生素A（抗干眼病维生素）	视黄醇、视黄醛、视黄酸	夜盲、干眼症；过量中毒
维生素D（抗佝偻病维生素）	钙三醇	儿童佝偻病、成人骨软化症、过量中毒
维生素E（生育酚）	维生素E	少见
维生素K（凝血维生素）	维生素K	凝血功能障碍

第四章 糖代谢

• 糖无氧酵解
• 定义：无氧酵解(anacrobic glycolysis)又称乳酸发酵，是指许多高等生物及微生物把葡萄糖分解成乳酸的过程。无氧酵解在细胞质中分两个阶段进行：①葡萄糖分解成NADH和丙酮酸，称为糖酵解途径(glycolytic pathway)，简称糖酵解(glycolysis)。②在无氧条件下，NADH把丙酮酸还原成乳酸，并再生NAD+。无氧酵解总反应的化学反应式如下：葡萄糖+2Pi+2ADP→2乳酸+2ATP+2H2O
• 生理意义：①无氧酵解是组织细胞在相对缺氧时快速补充能量的一种有效方式

          ②某些组织在有氧时也通过无氧酵解供能

          ③无氧酵解的中间产物是其他物质的合成原料

• 关键酶：①己糖激酶 ②磷酸果糖激酶1 ③丙酮酸激酶
• 三羧酸循环过程、循环中相应的酶以及能量生成

三羧酸循环过程：从草酰乙酸开始，三羧酸循环每循环一次可以氧化一个乙酰基，产生两个CO2，给出四对还原当量（三对由NAD+传递，一对由FAD传递），还通过底物磷酸化合成一个高能化合物ATP或GTP。三羧酸循环有八种酶催化。

①乙酰辅酶A与草酰乙酸缩合成柠檬酰辅酶A，然后水解成柠檬酸和辅酶A,反应由柠檬酸合成酶催化。

②柠檬酸脱水生成顺乌头酸，再加水生成异柠檬酸，反应由顺乌头酸酶催化。（可逆）

③异柠檬酸氧化脱羧生成α－酮戊二酸，反应由异柠檬酸脱氢酶催化，属于β-氧化脱羧反应。

④α－酮戊二酸氧化脱羧生成琥珀酰辅酶A，反应由α-酮戊二酸脱氢酶复合体催化。

⑤琥珀酰辅酶A生成琥珀酸，反应由琥珀酰辅酶A合成酶催化，是三羧酸循环唯一的一步底物磷酸化反应。（可逆）

⑥琥珀酸脱氢生成延胡索酸，反应由线粒体内膜琥珀酸脱氢酶催化。（可逆）

⑦延胡索酸加水生成苹果酸，反应由延胡索酸酶催化。（可逆）

⑧苹果酸脱氢生成草酰乙酸，反应由线粒体苹果酸脱氢酶2催化。（可逆）

a.经过一次柠檬酸循环

b.消耗一分子乙酰辅酶A

c.经过四次脱氢（两次脱羧，一次底物水平磷酸）NAD++2H⇔DADH+H+，FAD+2H2⇔FADH2

d.生成1分子FADH2，3分子NADH+H+，2分子CO2，1分子GTP。

e.关键酶：柠檬酸合成酶，异柠檬酸脱氢酶，α-酮戊二酸脱氢酶复合体

• 糖原合成的限速酶：糖原合成酶
• 糖原分解的限速酶：糖原磷酸化酶
• 糖原合成时，葡萄糖基的直接供体：UDPG（活性葡萄糖）
• 磷酸戊糖途径的相关知识点
• 定义：(pentose phosphate pathway)是磷酸己糖转化成磷酸戊糖的途径，其特点是葡萄糖在磷酸化生成6-磷酸葡萄糖之后直接发生脱氢和脱羧等反应，生成5-磷酸核糖和NADPH，作为生物分子的合成原料。
• 细胞定位：各组织细胞质，主要是肝脏(合成脂肪酸、胆固醇，生物转化。细胞分解的葡萄糖有30%消耗于磷酸戊糖途径)、脂肪组织(合成脂肪酸。脂肪细胞分解的葡萄糖有超过30%消耗于磷酸戊糖途径)、肾上腺皮质(合成类固醇)、红细胞(维持CSH水平)、泌乳期乳腺(合成脂肪酸)、睾丸和卵巢(合成类固醇)等。
• 反应过程：可分为两个阶段：①不可逆的氧化阶段：6分子葡萄糖发生磷酸化、脱氢、水解、脱羧反应生成6分子5-磷酸核酮糖和12分子NADPH。②可逆的非氧化阶段：6分子5-磷酸核酮糖经过异构、转酮、转醛等反应，生成5分子6-磷酸葡萄糖。5-磷酸核酮糖也可异构成5-磷酸核糖，用于合成核苷酸。
• 生理意义：5-磷酸核糖和NADPH是重要的生命物质。磷酸戊糖途径是各组织5-磷酸核糖的唯一来源。NADPH的主要来源、红细胞NADPH的唯一来源。

①5-磷酸核糖是核苷酸的合成原料

②NADPH为还原性合成代谢提供还原当量

③NADPH参与羟化反应

④维持细胞内高水平GSH

• 调节：磷酸戊糖途径速度受相关代谢物浓度影响。关键酶：葡糖-6-磷酸脱氢酶
• 异常：①6-磷酸葡萄糖脱氢酶缺乏与蚕豆病（蚕豆病是指6-磷酸葡萄糖脱氢酶缺乏患者进食蚕豆甚至吸入其花粉会发生溶血。）

②转酮酶缺乏与 Wernicke-Korsakoff 综合征：多见于嗜酒者，因为酒精影响肠道对某些维生素包括硫胺素的吸收。（慢性酒精中毒）

③5-磷酸核糖异构酶缺乏与脑白质病

• 糖异生：
• 定义（gluconeogenesis）：是指由非糖物质合成葡萄糖的过程，能合成糖的非糖物质主要有乳酸（来自骨骼肌细胞），氨基酸（食物消化吸收，饥饿时骨骼肌蛋白分解），甘油（来自脂肪动员）。
• 组织定位：肝、肾
• 过程：在糖酵解途径中，葡萄糖通过10步反应生成丙酮酸，其中3步是不可逆反应。在糖异生途径中，丙酮酸通过11步反应生成葡萄糖，其中4步是不可逆反应，绕过了糖醇解途径的3步不可逆反应。
• 糖异生途径总反应的化学反应式如下：2乳酸+4ATP+2GTP+6H2O→葡萄糖+4ADP+2GDP+6Pi
• 关键酶：丙酮酸羧化酶、磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶、果糖-1，6-二磷酸酶和葡萄糖-6-磷酸酶
• 生理意义：①饥饿时维持血糖稳定 

          ②参与食物氨基酸的转化和储存 

          ③参与乳酸的回收利用

    ④肾脏糖异生促进排氨排酸

第五章 脂代谢

1. 脂肪动员的定义：

①在静息状态及中等运动状态(如步行)下，机体主要由脂肪动员释放的脂肪酸供能。脂肪动员(mobiliztion of triacglelyceml) 是指脂肪细胞中的甘油三酯被水解成甘油和脂肪酸（FFA）的过程。甘油(通过水通道蛋白AQP7)和一部分脂肪酸(通过脂肪酸转运蛋白)扩散入血，供给其他组织利用，其余脂肪酸再酯化，形成底物循环。脂防动员依次由脂肪组织甘油三酯脂肪酶(ATGL，504AA)、激素敏感性脂肪酶(HSL，1076AA)、甘油一酯脂肪酶(MGL，303AA)催化。脂肪动员可能也发生于肌细胞，但只是为肌细胞自身供能。

②脂肪动员涉及两种关键成分：a.激素敏感性脂肪（HSL）b.脂滴包被蛋白(penlipin)

③脂肪动员受两类激素调节:a.脂解激素 b.抗脂解激素

• 脂肪酸b-氧化的过程，代谢产生的能量。

脂肪酸氧化有多条途径，其中主要途径是先活化成脂酰辅酶A，再由肉碱转入线粒体，通过β氧化分解成乙酰辅酶A，这一分解过程是脂肪酸生物氧化第一阶段。

部位：组织：除脑组织外，大多数组织均可进行，其中肝、肌肉最活跃。亚细胞：胞液、线粒体

过程：

①脂肪酸活化成脂酰辅酶A（胞液）

酶：长链脂酰辅酶A合成酶（又称脂肪酸硫激酶）→位于线粒体外膜、内质网膜、过氧化物酶体膜、微粒体膜

每活化一分子脂肪酸实际消耗两个高能磷酸键，相当于消耗两分子ATP。

②脂酰辅酶A进入线粒体

因为催化脂肪酸β氧化的酶主要位于线粒体内，所以脂酰辅酶A必须进入线粒体才能被氧化。

关键酶：肉碱脂酰转移酶

③脂酰辅酶A通过β氧化分解

脂酰辅酶A接下来的氧化过程主要发生在β碳原子上，包括脱氢、加水、再脱氢和硫解四步反应，最终是β-碳原子被氧化，所以称为β氧化。

④乙酰辅酶A完全氧化

β氧化生成的乙酰辅酶A有三个去向：氧化供能、合成胆固醇和合成酮体。

产能：以16碳软脂酸的氧化为例

活化：消耗2个高能磷酸键

氧化：每轮循环四个重复步骤：脱氢、水化、再脱氢、硫解

产物：1分子乙酰CoA，1分子少两个碳原子的脂酰CoA，1分子NADH+H+，1分子FADH2

7 轮循环产物：8分子乙酰CoA，7分子NADH+H+，7分子FADH2

能量计算：生成ATP8×10+7×2.5+7×1.5=108 净生成ATP108-2=106

• 脂肪酸生物合成时乙酰基从线粒体运至胞浆的方式：丙酮酸-柠檬酸循环（主要），柠檬酸-苹果酸循环（穿梭）
• 脂肪酸合成所需的乙酰辅酶A的来源：糖的有氧氧化
• NADPH来源：磷酸戊糖途径及细胞质异柠檬酸脱氢酶、苹果酸酶催化的反应
• 酮体的相关知识点
• 定义：酮体包括乙酰乙酸（20%）、D-（-）-β-羟丁酸（78%）、丙酮（2%），是脂肪酸氧化代谢的产物。
• 血浆水平：0.03~0.5mmol/L(0.3~5mg/dl)
• 代谢定位：生成：肝细胞线粒体；利用：肝外组织(心、肾、脑、骨骼肌等)线粒体
• 生成：肝脏是脂肪酸氧化最活跃的器官之一。肝脏通过β氧化分解脂防酸生成大量乙酰辅酶A，一部分乙酰辅酶A在线粒体内合成酮体。
• 氧化：肝脏合成的酮体从线粒体扩散进入细胞质，通过细胞膜单羧酸转运体介导出细胞入血液循环，被肝外组织(如心、肾)通过细胞膜单羚酸转运体介导摄取，在线粒体内被氧化分解。
• 生理意义：①酮体是肝脏输出能源的一种形式。并且酮体可通过血脑屏障，是脑组织的重要能源。

          ②酮体利用的增加可减少糖的利用，有利于维持血糖水平恒定，节省蛋白质的消耗。

      ③酮体是脂肪酸分解代谢的产物，是乙酰辅酶A的转运和运输形式。肝脏的β氧化能力最强，生成的乙酰辅酶 A可以供给其他组织。空腹状态下骨骼肌和心肌所需能量主要由脂肪酸和酮体提供，脑细胞所需能量的20%也由酮体提供。长期禁食引起血糖下降或长期高脂饮食时，脑组织所需能量的60%~75%由酮体提供。

• 代谢调节：①脂肪动员②脂酰辅酶A转运③乙酰辅酶A分流

①饱食及饥饿的影响(主要通过激素的作用)

饱食→胰岛素↑→抑制脂解，脂肪动员↓→进入肝的脂酸↓→脂酸β氧化↓酮体生成↓

饥饿→胰高血糖素等脂解激素↑→脂肪动员↑→FFA↑→脂酸β氧化↑酮体生成↑

②肝细胞糖原含量及代谢的影响

糖代谢旺盛→FFA主要生成TG及磷脂

          →乙酰CoA↑ ⊕乙酰COA羧化酶 丙二酰CoA↑

反之，糖代谢减弱，脂酸氧化及酮体生成均加强。

③丙二酰CoA抑制脂酰CoA进入线粒体

丙二酰CoA竞争性抑制肉碱脂酰转移酶I，抑制脂酰CoA进入线粒体，脂酸β氧化减弱，酮体生产减少。

• 代谢紊乱：肝脏是酮体生成的唯一场所。在正常饮食的条件下，酮体生成较少，并且很快被肝外组织吸收利用，所以血中仅有少量酮体(<0.3mmol/L或3mg/100mL，主要是D-β-丁酸)。在长期禁食、高脂低糖饮食、1型糖尿病未经治疗、先天性缺乏琥珀酰辅酶A转移酶时，肝细胞葡萄糖缺乏，草酰乙酸缺乏，三羧酸循环减弱；脂肪动员增加，血浆游离脂肪酸可达2.Ommol/L；脂肪酸氧化增加，酮体生成增加，超过肝外组织利用酮体的能力，造成血酮体升高(多在4.8mmol/L.以上，甚至达到9mmol/L或90mg/100mL)，称为酮血症，此时尿酮体也会升高(日排泄量 500mmol 或 5g，而正常人日排泄量<12mmol 或125mg，主要是D-β-轻丁酸)，称为酮尿症。酮血症和尿症统称酮症乙酰乙酸和D-β-h丁酸都是有机酸，所以长期酮淀会引起酮症酸中毒，属于代谢性酸中毒，累及组织，特别是中枢神经系统，可出现昏迷、危及生命。
• 脂肪酸氧化产生乙酰CoA的去路：氧化供能、合成胆固醇、合成酮体。
• 胆固醇的代谢去路：人体每日排泄胆固醇约1.5g：

①大部分以原形直接随胆汁(少量通过肠黏膜)排入小肠，随粪便排出(其中一部分先被肠道细菌还原成粪固醇)。

②约0.5g在肝细胞转化成胆汁酸后汇入胆汁，排入小肠，随粪便排出。

③少许(1%)以原形通过皮脂腺排泄。

• 血浆脂蛋白按离心法的分类方法：脂蛋白中脂质和蛋白质的比例不同，密度也就不同。脂质含量高蛋白质含量低的脂蛋白密度低。通过密度梯度离心分离时，各种脂蛋白因密度不同而漂浮或沉降，可以按密度从低到高分出乳糜微粒(CM)、极低密度脂蛋白(VLDL)、低密度脂蛋自(LDL)和高密度脂蛋白(HDL)。

除上述脂蛋白外，血浆中还有中密脂蛋白和脂蛋白 (a)：1中密度脂蛋白(IDL)：是极低密度脂蛋白在血浆中代谢的中间产物，又称极低密度脂蛋白残粒(VLDL残粒)。②脂蛋白(a)：脂质组成与低密度脂蛋白相似，但含载脂蛋白apo(a)。脂蛋白(a)水平与患心血管疾病的危险性呈正相关。

1. 肌肉组织中能量储存的主要形式：CP。

第六章 生物氧化

1. 生物氧化的特点：

答：指物质在生物体内的氧化过程，亦即物质在体内进行的氧化还原反应，主要指糖、脂肪、蛋白质在体内分解时逐步释放能量，最终生成二氧化碳和水的过程。①生物氧化是在机体中  pH近中性、37℃、温和的水溶液环境中，由酶催化而逐步进行的过程；②体内CO2来自有机酸脱羧反应，而底物脱下的氢经电子传递过程最后与氧结合生成H2O③氧化时能量逐步释放，有利于捕获大部分能量用于 ATP生成。

• 呼吸链的定义：呼吸链（respiratory chain)是指位于真核生物线粒体内膜或原核生物细胞膜上的一组电子载体，又称电子传递体，其作用是接收营养物质氧化释放的氢原子(还原当量)，并将其电子按一定顺序传递给氧，生成水。这是一个通过连续反应有序传递电子的过程，所以呼吸链又称电子传递链 。其中传递氢的电子载体又称递氢体、氢载体。用胆酸类表面活性剂处理线粒体内膜，可以分离出呼吸链电子载体，包括辅酶Q、细胞色素c和四种呼吸链复合物（复合体Ⅰ、复合体Ⅱ、复合体Ⅲ、复合体Ⅳ）
• 两条典型的呼吸链：

①NADH氧化呼吸链：NADH→复合物Ⅰ→辅酶Q→复合物Ⅲ→Cty c→复合物Ⅳ→O2

②琥珀酸氧化呼吸链：琥珀酸→复合物Ⅱ→辅酶Q→复合物Ⅲ→Cty c→复合物Ⅳ→O2

• NADH跨膜进入线粒体的两种穿梭机制：①3-磷酸甘油穿梭（主要在脑细胞和骨骼肌之快肌纤维，1分子葡萄糖在这里可以生成30ATP）②苹果酸-天冬氨酸穿梭（主要在肝、心和肾细胞内进行，生成32ATP）
• ATP有两种合成方式：底物磷酸化和氧化磷酸化，以氧化磷酸化为主。
• 氧化磷酸化
• 定义：（oxidative phosphorylation）是指由营养物质氧化分解释放的能量推动ADP与磷酸缩合成ATP:ADP+Pi→ATP+H20。氧化磷酸化在线粒体内进行。合成的ATP约占ATP总量的90%。
• 即NADH和FADH,通过线粒体逐步失去电子被氧化生成水，电子传递过程伴随着能量的逐步释放，此释能过程驱动ADP磷酸化生成ATP，所以NADH和FADH，的氧化过程与ADP磷酸化相偶联，因为而称之为氧化磁酸化。
• 机制：化学渗透假说(chemiosmotic hypothesis)电子经呼吸链传递时释放的能量，通过复合体的质子泵功能，转运H+从线粒体基质到内膜的胞质侧；由于质子不能自由穿过线粒体内膜返回基质，从而形成跨线粒体内膜的质子电化学梯度(H+浓度梯度和跨膜电位差)，储存电子传递释放的能量；质子的电化学梯度转变为质子驱动力，促使质子从膜间隙侧顺浓度梯度回流至基质、释放储存的势能，用于驱动ADP与Pi结合生成ATP。
• 化学渗透假说已经得到广泛的实验支持：①氧化磷酸化依赖于完整封闭的线粒体内膜；②线粒体内膜对H’、OH-、K+、CI-离子是不通透的；③电子传递链可驱动质子移出线粒体，形成可测定的跨内膜电化学梯度；④增加线粒体内膜外侧酸性可导致ATP合成，而阻止质子从线粒体基质泵出，可降低内膜两侧的质子梯度，虽然电子仍可以传递，但ATP生成减少。
• 影响因素：

①ADP：氧化磷酸化速度取决于机体对ATP的需要，即能荷大小，因而主要受ADP调节。静息状态下机体耗能少，ATP较多 (4nmnol/L)，ADP很少(0.013mmol/L)，氧化磷酸化速度较慢；运动状态下机体耗能多、大量消耗ATP，ADP增加，运入线粒体促进氧化磷酸化。ADP水平对氧化磷酸化的调节称为呼吸控制。这种调节作用使 ATP的成速度适应生理需要。ADP通过影响呼吸链的电子传递速度影响FADH、NADH的水平，进而影响三酸循环的速度。

②甲状腺激素：生命活动需要由Na’，K’-ATP酶(又称钠泵，是细胞膜标志酶之一)维持细胞内高钾低钠状态，为此会消耗静息状态下ATP总消耗量的1/4以上(神经元甚至高达2/3)。甲状腺激素能诱导许多组织(脑组织除外)Na’，K’-ATP酶基因表达，合成Na’，K’-ATP酶，从而加快消耗ATP，产生大量ADP进入线粒体，使氧化磷酸化加快。甲状腺激素还能诱导解偶联蛋白基因表达，增加线粒体内膜解偶联蛋白数量。上述两种调节使机体基础代谢率增高，即耗氧量和产热量增加，故里状腺能进患者常出现怕热和易出汗等症状。

③呼吸链抑制剂：呼吸链抑制剂能选择性抑制呼吸链中某些电子载体的电子传递，从而抑制ATP合成，引起代谢障碍，甚至危及生命。

④解偶联剂：能解除呼吸链电子传递与ATP合成酶合成ATP的偶联。其解偶联机制是使H’不经ATP合成酶的F。通道直接流回线粒体基质，使以电化学梯度形式储存的自由能转换成热能散失，不能驱动ATP合成。

a.2,4二硝基苯酚(DNP)和羰氰三氟甲氧苯腙(FCCP)是常用的强解偶联剂，它们可以通过线粒体内膜，在膜间隙侧结合H’，在基质侧释放H’，从而破坏电化学梯度。

b.解偶联蛋白：人(特别是新生儿)以及冬眠动物体内存在棕色脂肪组织BAT，这种组织可以通过代谢产热。这是因为其细胞内含有大量线粒体，线粒体内膜ATP合成酶活性低，但含有大量解偶联蛋白1(UCP1，又称产热蛋白，306AA)。

新生儿缺乏棕色脂肪组织，则患新生儿硬肿症。

⑤ATP合成酶抑制剂：寡霉素和二环己基碳二亚胺（DCCD)与F0的c亚基的羧基结合，抑制H’回流，抑制ATP合成，导致呼吸链电子传递停止。

⑥ADP-ATP载体抑制剂：苍术苷(一种植物糖苷)和米酵菌酸(一种来自霉菌的抗生素)分别从线粒体内膜膜间隙侧和基质侧抑制ADP-ATP载体，从而抑制氧化磷酸化。

⑦线粒体DNA突变：哺乳动物线粒体有1100多种蛋白质，其中有13种是由线粒体DNA(mtDNA)编码的，它们是复合物I、Ⅲ、Ⅳ和ATP合成酶组分，因而线粒体DNA突变将影响氧化磷酸化。

以下因素使动物线粒体DNA突变率5~10倍于染色体 DNA：a.线粒体 DNA多裸露环状双链结构，没有组蛋白保护，因而容易被活性氧(ROS)等损伤b.线粒体内活性氧多，细胞内95%以上的活性氧来自呼吸链。c.线粒体DNA修复系统不完善，其突变会导致氧化磷化合成ATP不足而致病。高耗能器官更易出现功能障碍，如聋、盲、痴呆、肌无力和糖尿病等。

• 底物水平磷酸化

定义：(substrate phosphorylation )又称底物水平磷酸化，是指由营养物质通过分解代谢生成其他高能化合物，通过高能基团转移合成ATP。例如葡萄糖有氧氧化途径有三步底物磷酸化反应，其中磷酸甘油酸激酶、丙酮酸激酶催化的底物磷酸化反应在细胞质中进行，琥珀酰辅酶A合成酶催化的底物磷酸化反应在线粒体内进行。合成的ATP约占ATP总量的10%。

• 复合体的典型抑制剂：①复合体Ⅰ☞鱼藤酮②复合体Ⅱ☞萎锈灵③复合体Ⅲ☞抗霉素A④复合体Ⅳ☞CO、CN-（氢氰酸）、N3-（叠氮化合物）
• 氧化磷酸化的解偶联作用：可使氧化与磷酸化的偶联相互分离，基本作用机制是破坏电子传递过程建立的跨内膜的质子电化学梯度，使电化学梯度储存的能量以热能形式释放，ATP的生成受到抑制。

第七章 蛋白质的分解代谢

1. 氮平衡相关知识点
   1. 氮平衡（nitrogen balance）是氮摄入量与氮排出量的动态平衡关系，用以评价机体蛋白质代谢状况。
   1. 摄入氮主要来自食物蛋白质，大部分用于合成组织蛋白。
   1. 排出氮主要来自组织蛋白分解，约90%随尿液（主要以尿素形式）、10%随粪便（主要是食物蛋白质未消化或消化后未吸收部分）排出，此外表皮脱落、出汗也丢失部分。
   1. 氮平衡的三种类型：①总氮平衡（equilibrium）：即氮摄入量等于氮排出量，体内总氮量不变，说明蛋白质的合成与分解保持平衡，多见于正常成人。②正氮平衡（positive nitrogen balance）：即氮摄入量多与氮排出量，体内总氮量增加，说明蛋白质合成多于分解，多见于成长期、怀孕期、康复期。注意：大量摄入蛋白质不会出现正氮平衡。③负氮平衡（negative nitrogen balance）：即氮摄入量少于氮排出量，体内总氮量减少，说明蛋白质合成少于分解，多见于外伤（烧伤、手术等）、晚期肿瘤、恶性营养不良、消瘦、感染。
   1. 意义：根据氮平衡状态可分析体内蛋白质代谢状况，还可推荐蛋白质需要量。
2. 转氨基作用：由转氨酶催化完成。
   1. 定义：(transamination)在氨基转移酶的催化下，可逆地将α-氨基酸的氨基转移生成相应的α-酮酸，结果是氨基酸脱去氨基生成相应的α-酮酸，而原来的α-酮酸则转变成另一种氨基酸
   1. 大多数氨基酸可参与转氨基作用，但赖氨酸、苏氨酸、脯氨酸及其羟脯氨酸除外。
   1. 血清转氨酶活动，临床上可作为疾病诊断和预后的参考指标之一。
   1. 生理意义：转氨基作用不仅是体内多数氨基酸脱氨基的重要方式，也是机体合成非必需氨基酸的重要途径。通过此种方式并未产生游离的氨。
3. 腐败（putrefaction）：是指少量（不到摄入氮的4%）未被消化的食物蛋白质和未被吸收的消化产物在大肠下部受肠道细菌作用，进行分解。腐败产物中既有营养成分如维生素和脂肪酸，又有有害成分如胺类、酚类和氨。
   1. 部分腐败产物：①胺类②酚类③氨④硫化氢⑤吲哚类
4. 体内两种重要的转氨酶：谷丙转氨酶（GPT，又称丙氨酸转氨酶，ALT）和谷草转氨酶（GOT，又称天冬氨酸转氨酶，AST）
5. 氨基酸脱羧酶：部分氨基酸由基酸脱羧酶(以磷酸毗哆醛为辅助因子)催化脱羧生成的胺具有重要的生理功能，如γ-氨基丁酸、5-羟色胺、组胺、多胺等。
6. 特殊氨氨基酸代谢障碍产生的疾病：
7. 一碳单位代谢发生障碍或四氢叶酸缺乏时，核酸代谢会受影响，可导致巨幼细胞性贫血等疾病。
8. 高同型半胱氨酸血症是指由胱硫醚β-合成酶、亚甲基四氢叶酸还原酶缺陷或叶酸、维生素B12、维生素B6缺乏等因素引起功能性叶酸缺乏，同型半胱氨酸代谢障碍，血浆同型半胱氨酸水平升高，超过15μmol/L。
9. 苯丙氨酸羟化为酪氨酸→苯丙酮尿症
10. 酪氨酸合成甲状腺激素→甲亢
11. 酪氨酸转化为儿茶酚胺→多巴胺缺乏→帕金森病（震颤麻痹）
12. 酪氨酸合成黑色素→酪氨酸缺乏导致黑色素合成障碍→毛发、皮肤等变白，称为白化病。易患皮肤癌
13. 先天性缺乏尿黑素氧化酶→尿黑素只能经肾脏排泄，被氧化后呈黑色→尿黑酸尿症
14. 一碳单位
15. 定义：（one carbon unit）是部分氨基酸在分解代谢过程中产生的含有一个碳原子的活性基团，其转移或转化过程称为一碳单位代谢、一碳代谢。例如，甲酰基、亚胺甲基、次甲基、亚甲基和甲基。载体为四氢叶酸（FH4，THF）或钴胺素。
16. 生理意义：a.参与嘌呤核苷酸和嘧啶核苷酸的生成

                  b.把氨基酸代谢和核酸代谢联系起来。

                  c.N∧5-甲基四氢叶酸通过蛋氨酸循环传递甲基，合成甲基化合物。

• 肝性脑病的氨中毒学说：在肠道内，一部分氨基酸经肠菌酶的氨基酸脱羧酶作用而形成胺类，如苯丙氨酸、酪氨酸脱羧形成苯乙胺及酪胺，正常情况下可被肝内单胺氧化酶分解而清除。肝功不全时，这些胺类直接经体循环入脑，经脑内非特异羟化酶作用，转变成假神经递质苯乙醇胺和β-羟酪胺，取代正常的神经递质儿茶酚胺，引起神经系统的功能紊乱而导致脑昏迷。

腐败产物也会被吸收。胺类腐败产物大多有毒性，例如组胺和尸胺会使血压下降，酪胺会使血压升高。它们被吸收后通常会被肝细胞摄取并转化解毒，例如酪胺和苯乙胺由单胺氧化酶(MAO)转化清除。肠梗阻导致腐败产物生成增加，肝功能损害导致肝脏不能及时转化腐败产物，这些疾患均导致一些胺类进入脑组织。例如，酪胺和苯乙胺进入脑细胞，分别由多巴胺-β-经化酶转化成β-h酪胺和苯乙醇胺，其结构类似于儿茶酚胺类神经递质，故称假神经递质。假神经递质并不能传递兴奋，反而竞争性抑制神经递质传递兴奋，引起脑功能障碍，产生深度抑制而昏迷，临床上称为肝性脑病，肝昏迷，这就是肝性脑病的假神经递质学说。

• 丙氨酸如何产生丙酮酸：丙氨酸+α-酮戊二酸→丙酮酸+谷氨酸

                      在肝细胞内，丙氨酸通过联合脱氨基作用释放氨，合成丙酮酸。

1. 血氨的运输方式：除氨基酸脱氨基外，体内其他代谢也产生一部分氨。它们与消化道吸收的氨汇入血液，统称血氨。血氨一部分用于合成含氮化合物，其余排出体外，并且大部分先在肝脏合成尿素，经肾脏排泄。
2. 氨的来源和去路
3. 氨的来源：①氨基酸脱氨基，是氨的主要来源。

              ②其他含氮物质分解，例如胺类氧化。

              ③肠道内腐败和尿素分解产氨(4g，90%来自尿素水解)，在结肠吸收。

              ④在肾远曲小管上皮细胞内，谷氨酰胺可水解产生氮，这部分氨通常分泌到小管液中，

              与H+结合成NH4+，经肾脏排泄，此过程与泌氢同步，因而酸性尿有利于肾小管排

              氨，碱性尿则不利于排氨，反而导致氮重吸收入血，成为血氨的另一个来源。

• 氨的去路：①在肝脏合成尿素，经肾脏排泄，是氨的主要去路，占总量的80%-95%

                  (每日约450mmol)。

          ②合成谷氨酸、谷氨酰胺等非必需氨基酸和嘌呤碱基、嘧啶碱基等含氮化合物。

          ③部分由谷氨酰胺运到肾脏，水解产生NH3，与H+结合成NH4+，排出体外

          (每日约40mmol)。