生物化學(xué)部分

1、醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)知識 生物學(xué)與生物化學(xué)部分,護理學(xué)院 武紅霞,第一篇 生物學(xué),第一章 生命的起源與生命的物質(zhì)基礎(chǔ) 第一節(jié) 生命的起源,,異養(yǎng)細(xì)菌：厭氧,,,,,,,40億,35億,原核生物：喜氧,,,原始生命：非細(xì)胞 原核生物 真核生物,生物大分子,有機小分子,無機小分子,二、 生命化學(xué)演化學(xué)說,第二節(jié) 生命的物質(zhì)基礎(chǔ),一、組成生命的化學(xué)元素最基本元素：C基本元素：C H O N主要

2、元素：C H O N S P微量元素：Fe Mn Zn Cu I B（硼） Mo（鉬）,二、 組成生命的化合物,無機物：水和無機鹽有機物：糖類：葡萄糖是生物體的直接能源物質(zhì) 脂類：脂肪、類脂、固醇 蛋白質(zhì)：２０?。蹋粒被?核酸：ＤＮＡ?。遥危?核酸,核酸的結(jié)構(gòu),DNA分子由兩條反向平行的多核苷酸鏈以右手螺旋方式圍繞一假想的中心軸形成雙螺

3、旋結(jié)構(gòu)。堿基位于螺旋內(nèi)部，堿基平面與中心軸垂直；脫氧核糖和磷酸基團形成螺旋的骨架，位于螺旋的外側(cè)。 兩條鏈上位于同一平面的堿基按照互補規(guī)律締合形成堿基對，G與C配對形成三個氫鍵，A與T配對形成兩個氫鍵。 螺旋的每一周包含10個堿基對，相鄰堿基對的距離為0.34nm，螺距為3.4nm。螺旋直徑為2nm。 雙螺旋結(jié)構(gòu)的維系力包括：①氫鍵：維系雙螺旋結(jié)構(gòu)橫向穩(wěn)定； ②堿基堆積力：堿基之間層層緊密堆積，形成疏水型核心，保

4、持雙螺旋結(jié)構(gòu)縱向穩(wěn)定。③離子鍵：磷酸殘基陰離子與介質(zhì)中的陽離子形成離子鍵，可降低雙鏈間的靜電排斥力。,雙螺旋結(jié)構(gòu)要點,第二章　生命的基本單位－細(xì)胞,第一節(jié)　細(xì)胞的形態(tài)結(jié)構(gòu)與功能 細(xì)胞是生命活動的基本單位，除病毒外，所有生物都由細(xì)胞構(gòu)成,第二節(jié)　細(xì)胞的新陳代謝一、酶　　概念、分類、特性、影響因素二、細(xì)胞呼吸與ATP,,ATP,,細(xì)胞分裂方式： 無絲分裂有絲分裂減數(shù)分裂,細(xì)胞增殖周期：,第三節(jié) 細(xì)胞分裂、分化、衰老與凋

5、亡,有絲分裂,,前期,,中期,,后期,,末期,減數(shù)分裂,二、細(xì)胞的分化,干細(xì)胞：胚胎干細(xì)胞、成體干細(xì)胞三、細(xì)胞的衰老與凋亡細(xì)胞衰老的特征：1. 水分減少2. 色素逐漸積累增多3. 細(xì)胞膜流動性降低4. 線粒體體積增大，數(shù)量減少5. 核膜內(nèi)折，染色質(zhì)固縮化，染色體端?？s短,第三章 生物的遺傳、變異和進化,第一節(jié) 遺傳的基本規(guī)律,基因的分離規(guī)律：,在雜種體內(nèi)，等位基因雖然共同存在于一個細(xì)胞內(nèi)，但他們分別位于一對同源染色體上

6、，具有一定的獨立性。在進行減數(shù)分裂的時候，等位基因隨著同源染色體的分開而分離，分別進入兩個配子中，獨立地隨著配子遺傳給后代。這就是基因的分離規(guī)律。,實質(zhì)：,①雜合子的細(xì)胞中，等位基因分別位于一對同源染色體上,②等位基因隨同源染色體的分開而分離，隨配子傳遞給后代。,（等位基因具獨立性，分離的基礎(chǔ)）,自由組合定律,第二節(jié) 生物的變異和進化,一、染色體畸變的類型,（一）染色體數(shù)目的畸變（二）染色體結(jié)構(gòu)的畸變,,整倍性改變 非整

7、倍性改變,（二）染色體結(jié)構(gòu)的畸變,１.缺失２.倒位?。?易位 ４.重復(fù),染色體數(shù)目畸變1、整倍性改變,（1）概念 二倍體：含有兩個染色體組的個體。 染色體組：精子或卵子中的一套完整的染色體 整倍性改變：體細(xì)胞中染色體數(shù) 以染色體組為單位成組增加或減少，稱整倍性改變。 如3n,2、非整倍性改變,概念： 體細(xì)胞中 染色體數(shù)目在2n的基礎(chǔ)上增加或減少一條或數(shù)條，稱非整倍性改變。,（1

8、）單體型(亞2n)：比二倍體數(shù)目減少，45，XO（2）三體型 (2n+1)：比二倍體數(shù)目多一條，如21三體（3）多體型 (超2n)：比二倍體數(shù)目增加兩條以上，48，XXXX、,基因突變,1. 基因突變的方式 堿基替換：A-G C-T A-T 移碼突變：AGC TAG CTA AGG CTA GCT A,,第二篇 生物化學(xué),第一章 生物大分子的功能和結(jié)構(gòu)第一節(jié) 氨基酸和

9、蛋白質(zhì)一、氨基酸的化學(xué)結(jié)構(gòu)和分類（一）、氨基酸的結(jié)構(gòu)和分類 20種 L-α-氨基酸 酸性：谷氨酸 、天冬氨酸 堿性：賴氨酸、 精氨酸、組氨酸（二） 、氨基酸的兩性解離,二、肽,（一）概述,（二）谷胱甘肽：谷氨酸 ，半胱氨酸，甘氨酸 作用：解毒，重要的還原劑,1. 蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu),多肽鏈中氨基酸的排列順序 肽鍵,二級結(jié)構(gòu)的主要形式

10、氫鍵,?-螺旋 ( ? -helix ) ?-折疊 ( ?-pleated sheet ) ?-轉(zhuǎn)角 ( ?-turn ) 無規(guī)卷曲 ( random coil ),3. 蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu),主要的化學(xué)鍵：疏水鍵、離子鍵、氫鍵和 Van der Waals力等。,原則：疏水基團在內(nèi)，親水基團在外 形成一特殊的結(jié)構(gòu)域,肌紅蛋白 (Mb),4. 蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu),血紅蛋白的四級結(jié)構(gòu),第二節(jié)　核酸的結(jié)構(gòu)與功能,一、核酸

11、的分子組成　　　　　　　　磷酸核酸－核苷酸　　戊糖　　　　　　　　堿基,,二、DNA的結(jié)構(gòu),,真核生物染色體DNA組裝不同層次的結(jié)構(gòu),,,,,,,DNA （2nm）,核小體鏈（ 11nm，每個核小體200bp）,纖絲（ 30nm，每圈6個核小體）,突環(huán)（ 150nm，每個突環(huán)大約75000bp）,玫瑰花結(jié)（ 300nm ，6個突環(huán)）,螺旋圈（ 700nm，每圈30個玫瑰花）,染色體（ 1400nm， 每個染

12、色體含10個玫瑰花200bp）,,三、RNA的結(jié)構(gòu)和功能,（一）rRNA:（二）tRNA：工具（三）mRNA：模板,四、遺傳密碼：連續(xù)、簡并、擺動、通用,第三節(jié)　酶,一、酶的概述（一）酶的分類,結(jié)合酶,單純酶,決定反應(yīng)的特異性,決定反應(yīng)的種類與性質(zhì),,蛋白質(zhì)部分：酶蛋白,輔助因子,,金屬離子,小分子有機化合物,全酶,（二）酶的活性中心,必需基團：酶分子中氨基酸殘基側(cè)鏈的化學(xué)基團中，一些與酶活性密切相關(guān)的基團。,酶的活性中心(act

13、ive center),或稱活性部位(active site)，指必需基團在空間結(jié)構(gòu)上彼此靠近，組成具有特定空間結(jié)構(gòu)的區(qū)域，能與底物特異結(jié)合并將底物轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物。,二、酶促反應(yīng)特點、抑制類型,（一）特點：極高的催化效率　　　　　　高度的特異性（二）抑制劑的類型和特點,抑制作用的類型,不可逆性抑制 (irreversible inhibition),可逆性抑制 (reversible inhibition)：,競爭性抑制 (com

14、petitive inhibition)非競爭性抑制 (non-competitive inhibition)反競爭性抑制 (uncompetitive inhibition),(一) 不可逆性抑制作用,* 概念抑制劑通常以共價鍵與酶活性中心的必需基團相結(jié)合，使酶失活，不能用透析、超濾等方法予以除去。,（二） 可逆性抑制作用,* 概念抑制劑以非共價鍵與酶或酶-底物復(fù)合物可逆性結(jié)合，使酶的活性降低或喪失；抑制劑可用透析、超濾等方

15、法除去。,競爭性抑制非競爭性抑制反競爭性抑制,* 類型,1. 競爭性抑制作用,抑制劑與底物的結(jié)構(gòu)相似，能與底物競爭酶的活性中心，從而阻礙酶底物復(fù)合物的形成，使酶的活性降低。,,,2. 非競爭性抑制,抑制劑與酶活性中心外的必需基團結(jié)合，底物與抑制劑之間無競爭關(guān)系。,,,,,3.反競爭性抑制,抑制劑僅與酶和底物形成的中間產(chǎn)物結(jié)合，使ES的量下降。,,同工酶(isoenzyme)是指催化相同的化學(xué)反應(yīng)，而酶蛋白的分子結(jié)構(gòu)、理化性質(zhì)乃至

16、免疫學(xué)性質(zhì)不同的一組酶。,（二）同工酶、變構(gòu)酶,* 舉例：乳酸脫氫酶(LDH1～ LDH5),變構(gòu)酶,有些酶的分子中不僅含有催化基團，還含有調(diào)節(jié)亞基，當(dāng)某些特定的小分子化合物與調(diào)節(jié)亞基結(jié)合時，可誘導(dǎo)和影響催化亞基空間結(jié)構(gòu)改變，使其催化活性增高或降低。,第二章　物質(zhì)代謝及其調(diào)節(jié),第一節(jié)　糖代謝無氧氧化有氧氧化,糖酵解的代謝途徑,E2,E1,E3,三、糖酵解的生理意義,無線粒體的細(xì)胞，如：紅細(xì)胞代謝活躍的細(xì)胞，如：神經(jīng)細(xì)胞、白細(xì)胞

17、、骨髓、腫瘤細(xì)胞,最主要的生理意義是缺氧時迅速提供能量。這對肌肉收縮非常重要。,2.某些組織細(xì)胞依賴糖酵解供能。,糖酵解代謝小結(jié),概念：在缺氧條件下，葡萄糖生成乳酸的過程稱為糖酵解。反應(yīng)部位：胞漿三個關(guān)鍵酶催化三步不可逆反應(yīng),葡萄糖,6-磷酸葡萄糖,,己糖激酶,6-磷酸果糖,1,6-二磷酸果糖,6-磷酸果糖激酶-1,磷酸烯醇式丙酮酸,丙酮酸,丙酮酸激酶,,,產(chǎn)能的方式和數(shù)量方式：底物水平磷酸化凈生成ATP數(shù)量： 從G開始

18、 2ATP 從Gn開始 3ATP,二、有氧氧化(一)過程,第一階段：酵解途徑,第二階段：丙酮酸的氧化脫羧,第三階段：三羧酸循環(huán),G（Gn）,丙酮酸,乙酰CoA,,,,,,,H2O,[O],,ATP,ADP,TAC循環(huán),胞液,線粒體,（二） 有氧氧化的生理意義,有氧氧化是體內(nèi)供能的主要途徑。1分子葡萄糖完全氧化可產(chǎn)生38或36個ATP三羧酸循環(huán)是三大營養(yǎng)物質(zhì)氧化分解的共同途徑。三羧酸循環(huán)是三大營養(yǎng)物質(zhì)代謝聯(lián)系的樞

19、紐；,(三) 三羧酸循環(huán)的要點 經(jīng)過一次三羧酸循環(huán)，消耗一分子乙酰CoA，經(jīng)四次脫氫，二次脫羧，一次底物水平磷酸化。生成1分子FADH2，3分子NADH+H+，2分子CO2， 1分子GTP。關(guān)鍵酶有：檸檬酸合酶 α-酮戊二酸脫氫酶復(fù)合體 異檸檬酸脫氫酶,所有的反應(yīng)均在線粒體中進行。,三、糖元的合成與分解,(一)過程：葡萄糖合成糖元消耗2個ATP，限速酶為糖原合成酶

20、。(二)分解： 肝糖元能分解生成葡萄糖釋放入血 肌糖元不能直接補充血糖，肌肉中 缺乏葡萄糖-6-磷酸酶,糖異生(gluconeogenesis)是指從非糖化合物轉(zhuǎn)變?yōu)槠咸烟腔蛱窃倪^程。,* 部位,* 原料,四、糖異生,主要在肝、腎細(xì)胞的胞漿及線粒體,主要有乳酸、甘油、生糖氨基酸,意義：1．在饑餓情況下維持血糖濃度的相對恒定。 2．是糖酵解反應(yīng)的逆反應(yīng),第二節(jié) 脂類代謝,脂類包括脂肪和類脂

21、。脂肪也稱甘油三酯（三脂酰甘油、中性脂肪）。類脂主要包括磷脂、膽固醇及其酯和游離脂肪酸。,一、脂肪酸的分解代謝,1、脂肪的動員 甘油三酯脂肪酶是脂肪動員的限速酶。2、脂肪酸的β-氧化：5ATP 脫氫、加水、再脫氫、硫解 部位：線粒體 限速步驟：脂酰CoA進入線粒體3、 三羧酸循環(huán)4、能量生成： 2n個碳原子的脂肪酸分解產(chǎn)生的能量是：(17n-7)ATP,二、酮體,概念：乙酰乙酸、β

22、-羥丁酸、丙酮合稱酮體原料：乙酰CoA部位: 肝臟 肝內(nèi)生酮肝外用限速酶：HMG - CoA合成酶,(1) 在正常情況下，酮體是肝輸出能源的一種重要的形式；(2) 在饑餓或疾病情況下，酮體可為心、腦等重要器官提供必要的能源。,酮體生成及利用的生理意義,三、脂肪酸的合成,(一)脂肪酸的合成1、原料：乙酰CoA2、限速酶：乙酰CoA羧化酶(二)不飽合脂肪酸的合成必需脂肪酸：亞油酸、亞麻酸、花生四烯酸,,四、膽固醇,1、原料

23、：乙酰CoA2、部位：肝臟3、限速酶： HMG - CoA還原酶4、轉(zhuǎn)化：膽汁酸 類固醇激素 維生素D3,五、血漿脂蛋白（lipoprotein，LP）1、定義：血漿脂質(zhì)與蛋白質(zhì)結(jié)合所組成 的一類大分子復(fù)合物，能溶于 水，運行于血。2、組成： 蛋白質(zhì)（載脂蛋白） 甘油三酯 磷脂

24、 脂質(zhì) 膽固醇 膽固醇酯,,,3、脂蛋白分類（1）按其密度的不同 乳糜微粒（CM） 極低密度脂蛋白（VLDL） 低密度脂蛋白（LDL） 高密度脂蛋白（HDL）,,血漿脂蛋白的分類、理化性質(zhì)、含量及功能分類特征密度法 CM VLDL LDL HDL電泳法 CM 前β-Lp β-Lp α-Lp直徑 80-500 2

25、5-80 20-25 6.9-9.5組成 (%) 蛋白質(zhì) 2 10 20 50 脂 類 98 90 80 50生成部位 小腸 肝細(xì)胞 肝細(xì)胞 肝細(xì)胞 小腸 小腸 功能 運輸外 運輸內(nèi) 運輸肝 運輸全 源性TG 源性T

26、G 中CH 身各組織 CH至肝,,,,,,,,,?最主要的反應(yīng) ?存在于大多數(shù)組織中 ?有多種方式：轉(zhuǎn)氨基：丙氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶ALT、天冬氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶（AST）氧化脫氨基： L-谷氨酸脫氫酶聯(lián)合脫氨基：肝、腎等組織主要脫氨途徑， 骨骼肌、心肌中主要是嘌唅核苷酸循環(huán),一．氨基酸的脫氨基作用,第三節(jié) 氨基酸代謝,二、

27、氨基酸的脫羥基作用,組胺 ：組氨酸5-羥色胺 ：色氨酸牛磺酸 ：半胱氨酸多胺 ：鳥氨酸γ-氨基丁酸：谷氨酸,三、體內(nèi)氨的來源和轉(zhuǎn)運,氨的轉(zhuǎn)運,（一）丙氨酸-葡萄糖循環(huán),（二）谷氨酰胺的運氨作用： 即是氨的一種解毒形式，也是氨的儲存和運輸形式,四、尿素的生成,是體內(nèi)解除氨毒的主要方式。也是體內(nèi)氨的最主要去路。鳥氨酸循環(huán)　　又叫尿素循環(huán)或Krebs-Henseleit循環(huán)部位：肝細(xì)胞的線粒體和胞液原料：NH3

28、CO2限速酶：精氨酸代琥珀酸合成酶,,,尿素合成的鳥氨酸循環(huán),第4節(jié) 核苷酸代謝,合成途徑： 從頭合成 補救合成分解產(chǎn)物： 嘌呤核苷酸最終生成尿酸 胞嘧啶、尿嘧啶最終生成β-氨基丙酸 胸腺嘧啶最終生成β-氨基異丁酸,第5節(jié) 生物氧化,一、生物氧化的特點：二、呼吸鏈：呼吸鏈又稱電子傳遞鏈，是指代謝底物上脫下的氫（質(zhì)子或電子）經(jīng)

29、一系列遞氫體或遞電子體的傳遞，最終傳遞給分子氧而生成水的連續(xù)反應(yīng)體系,,,NADH呼吸鏈和FADH2呼吸鏈,3ATP,2ATP,（二）氧化磷酸化,概念：調(diào)節(jié)：ADP與ATP調(diào)節(jié)甲狀腺素的調(diào)節(jié)抑制劑的調(diào)節(jié)：解偶聯(lián)制劑、電子傳遞抑制劑,,,,(1) 呼吸鏈抑制劑：,,丙二酸,,,,魚藤酮阿米妥,抗霉素A,作用：阻斷電子傳遞,D,討論：為什么CO中毒后人會四肢無力？,（三）底物水平磷酸化,底物氧化過程中形成的某些高能中間代謝物，直接

30、將其高能鍵儲存的能量傳遞給ATP過程，稱為底物水平磷酸化,,,H,2,O,CO,2,離子主動轉(zhuǎn)運）,（吸收、分泌、,滲透能,,,,,,,轉(zhuǎn)移,化學(xué)能,（散失）,熱能,,,,,,,,,能,,,,,,,,,,,,,P,C,C,磷酸肌酸,肌酸,,,,,,,,,ATP,ADP+Pi,分解,氧化,底物,能,利用,熱能 （維持體溫）,化學(xué)能（生長修補）,電能 （神經(jīng)傳導(dǎo)）,機械能（肌肉收縮）,,,,,,,,,,,,,,,,,四、高能化合物的儲存

31、和利用,生成,,,轉(zhuǎn)移給其它高能化合物(GTP，UTP),第三節(jié) 基因信息的傳遞第一節(jié) DNA的生物合成,一、復(fù)制的基本規(guī)律1.半保留復(fù)制2.雙向復(fù)制3.半不連續(xù)復(fù)制4.有一定的復(fù)制起始點：原核生物1個，真核生物多個5.需要引物,二、DNA復(fù)制的條件,1. 底物2. 模板3. 引物 ： RNA4. 酶和蛋白質(zhì),（三）原核生物DNA聚合反應(yīng)有關(guān)的酶類,1、拓?fù)洚悩?gòu)酶:2、DNA解鏈酶3、單鏈結(jié)合蛋白：4、引物酶

32、和引發(fā)體：啟動RNA引物鏈的合成5、 DNA聚合酶6、 DNA連接酶,,,四、DNA復(fù)制的過程,1、復(fù)制的起始和引物RNA的合成2、復(fù)制的延長—DNA片段的合成：岡崎片段3、復(fù)制的終止,五、逆轉(zhuǎn)錄,六、DNA的損傷突變和修復(fù) (一)損傷的類型：1.錯配2.缺失、插入、框移：三聯(lián)體密碼的閱讀改變3.重排:DNA分子大片段的交換,缺失引起框移突變,第二節(jié) RNA的生物合成,1. 轉(zhuǎn)錄：以DNA為模板合成RNA的過程2.

33、轉(zhuǎn)錄的特點： 轉(zhuǎn)錄的不對稱性 轉(zhuǎn)錄的單向性 有特定的起始位點和終止位點 轉(zhuǎn)錄與復(fù)制的不同,89,復(fù)制和轉(zhuǎn)錄的區(qū)別,,,,復(fù)制,轉(zhuǎn)錄,模板,原料,酶,產(chǎn)物,配對,兩股鏈均復(fù)制 模板鏈轉(zhuǎn)錄(不對稱轉(zhuǎn)錄),dNTP NTP,DNA 聚合酶 RNA 聚合酶,子代雙鏈DNA（半保留復(fù)制）,mRNA, tRNA,

34、 rRNA,A-T G-C A-U T-A G-C,第三節(jié) 蛋白質(zhì)的生物合成,(一)蛋白質(zhì)的生物合成體系,3.rRNA 與蛋白質(zhì)構(gòu)成核糖核蛋白體，是蛋白質(zhì)合成的裝配機器,mRNA 是蛋白質(zhì)合成的直接模板,2.tRNA 是氨基酸的搬運工具,mRNA是蛋白質(zhì)合成的直接模板,第四章 器官和組織的生物化學(xué),第一節(jié) 血液生化第二節(jié) 肝臟生化一、肝在物質(zhì)代謝中的作用二、膽汁酸的合成

35、原料和代謝產(chǎn)物膽固醇 肝臟 游離的初級膽汁酸：膽酸、鵝脫氧膽酸,,第五章 生化專題,一、受體：細(xì)胞膜上或細(xì)胞膜內(nèi)能特異性識別生物活性分子并與之結(jié)合，進而引起生物學(xué)效應(yīng)的特殊蛋白質(zhì)。 受體分類：膜受體：鑲嵌蛋白質(zhì) 胞內(nèi)受體：DNA結(jié)合蛋白質(zhì)受體的特點： 1. 高度的專一性 2. 高度的親合力 3. 可飽合性 4. 可