生物 化 三 | | %ob 生 物化 学 钟 洪 枢 “ 关 基石 2B RL ERA With FAA BLA aan, PRAT MR wi 0 太 OTR te A 017409 173 eee 定价 gee CHECK Soke SEAS ee ， 本 书 是 根据 教育 学 院 、 卫 星 电视 教育 和 师 专 的 需要 而 编写 ， 力求 起 点 适中 ,文字 简明 易 慌 ， 每 章 有 思 考题， 便于 复习 和 自 * KYW HR, ARG SEE, SHURA, HH 绪论 、 蛋 白质 代谢 、 物 质 代 谢 的 相互 联系 和 调节 控制 由 广州 教育 学 院 (广州 师 专 ) 钟 洪 枢 同志 编写 ; 糖 类 化 学 、 脂 类 化 学 由 广州 师 范 学 院 关 基 石 同志 和 武汉 教育 学 院 胡 乾 镇 同 志 编 写 蛋白 质 化 学 、 核 酸化 学 、 酶 学 由 广东 教育 学 院 刘 聪 生 同 志 编写 ;维生素 和 辅酶 由 广州 教育 学 院 (广州 师 专 ) 许 教 玲 同志 编写 ， 物 质 代 谢 和 生 物 氧 化 、 糖 代谢 、 脂 类 代谢 由 草 庆 师 专 (西江 大 学 ) 古 汉 珠 同志 编 5; 核酸 代谢 由 关 基 石 同 志和 郑州 教育 学 院 马 亚 光 同志 编写 。 实 验 部 分 由 关 基 石 同志 编写 。 一 大 八 六 年 七 月 ， 在 广东 教育 学 院 召 开本 书 的 审 稿 会 议 ， 由 华南 师范 大 学 程 双 奇 教授 任 主 审 ， 参 加 审 稿 的 同志 有 广西 师范 大 学 杨 继 华 同志 、 华 中 师范 大 学 梅 尚 竺 同志、 北京 师范 大 学 谢安琪 同志 、 华 东 师 范 大 学 罗 纪 盛 同志 、 广 州 师范 学 院 关 基石 同志 长 春 教育 学 院 郭 玉 勤 同志 、 上 海 教育 学 院 孙 草 璋 同志 、 福 建 教育 学 院 陈 敏 同志 、 高 等 教育 出 版 社 谭 丽 霞 同志 。 会 议 期 间 ， 代 表 们 认 真 细致 地 审阅 全 稿 ， 提 出 中 肯 详 细 的 修改 意见 。 会 议 后 ， 各 编者 根据 审 稿 会 议 提出 的 修改 意见 进行 修改 ， 然 后 由 审 稿 的 同志 分 齐 进行 再 审 。 再 由 关 基 石 同志 对 全 书 统 改定 稿 。 最 后 ， 程 双 奇 教授 又 审阅 全 稿 。 对 审 稿 同志 的 帮助 指正 ， 编 者 表示 应 心 感谢 。 本 书 的 编写 工作 得 到 高 等 教育 出 版 社 、 广 东 教育 学 院 和 各 审 稿 、 编 写 同志 所 在 院 校 的 热情 关 怀 和 大力 支持 ， 在 此 一 并 致 谢 。 ee 了 了 。 本 书 可 供 教育 学 院 生 物 专 业 学 员 和 卫星 电视 教育 生物 专业 的 学 员 使 用 ， 也 可 供 师 专 作为 教材 和 中 学 生物 教师 参考 。 由 于 编者 水 平 所 限 ， 未 书 肯定 会 有 献 点 和 不 足 ， 请 读者 批评 指正 。 编者 ; 1987 年 10 月 PSSST SES EHS HEE SEH ETE OTH EAH EHH SEH EHEHSEE HER EHH EET TOT HERE OH EHR BOE OH eHEeOee ee 第 一 章 糖 类 化 学 TE CTT eT ET ERT EELEE ELIE LET LTT) PENS Sree 4 BT RA OST PRAY HAS See see sessecceescessedsewee caebeaeiseemeceecdnaesteeee see ees SD PIA YAY AEFI AT AG cee eee eceese cee sevesecesesnedeacaenedeeresseneeseeces DB i a DE Hy fer Dh IF see escese ec eancheanansinsaabecepsnace serene 一 章 糖 前 结构 ee Lipps PAB RET seve dee cee ee veesescccesereures tas sessenssessenecsasnus ces 二 糖 的 结构 和 性 质 0 区 2 还原 性 二 糖 的 结构 和 性 质 呈 人 ”一 2 非 还 原 性 二 糖 的 结构 和 性 所 VODA 雾 糖 的 结构 和 性 质 0 茶 .… 33… sb SH Besa are RA =. RoR 第 二 章 “ 脂 类 化 学 i. 四 Ag “? & ve x bs 入 和 ce RAH RAKE ”第 二 节 ”脂肪 的 结构 和 性 质 ………… enanacanadhtbeauet cathe cc 半 or “脂肪 的 结构 sossewsseseeoosseesoooesooiooeeeosoiivisho io iy DBR DURE «-rre reece sensncerasensneceodenpae cad esinoagpesccehirnnce samers DB BA RR cr vnnnneennvarnannanoannnnanssagersnsuaeneaogeatarsanesseseseneass 42 8 第 四 , 节 …: 复 合 脂 类 的 结构 和 性 质 . ee acetetacnincseenpensescerseeeeeees 一 、 ee Pewee eee cee eeeres eee ese eee reese essere see tae eee seeEee rates see ses nee POCO OER OET EERE ESEEEET EEE SEHEEE EER EEO SEH EEH SEE HORSE OHO EHH EEE EES 39 43 43 +++47 80 eo ae ee. ||. Sooo 第 三 章 ”蛋白 质 化 学 .ee 第 一 节 蛋白质 的 概念 .eveeeeeeeeeeeeooeeeeeosesssosesssessv。 一 、 蛋白 质 的 生物 学 意义 eseeeeeseeesseeeeeeeeessesssseeeaeeeeeese see 二 、 蛋 白质 的 概念 ， eeoooeoovoooooe can 证 oe 92010 0b 第 二 节 BB AOE eee Ce 一 、 氨 基 酸 的 结构 ee 人 een seeene cee ees 三 、 氨 基 酸 的 性 质 ， cr ceecee cee eneeensennen ens tee teecee sense sseaneane neces 第 三 节 ik cveseseeesessreeneeseseeesenseeenrsescengenenagananennscescenees ens BS TAG EEG JIL AY BE Hip nnnneeenreceennnenenceteetaessanaesaesennees serene 一 … 蛋 自 质 的 一 级 结构 os 二 、 蛋 自 质 分 子 的 空间 结构 eet eeeere nee nennen ere cnnseapenees oo 、 蛋 白质 的 结构 与 功能 的 美 夭 站 ren 人 nr 55 56 61 67 69 70 71 ee olnbeitiaiaieials «cit dub cabcidshbeineliaeenmaae ee 所 党 Ca ROE RUE NRE Te AB. volo nes 三 、 蛋 自 质 的 沉 演 作 用 room 二 全 四 、 蛋 白质 的 变性 rrnrnnennnnnonaaonoenoeeonaanen 5 A 0 9 SA 第 四 章 核酸 化 学 oo 95 第 一 节 ” 核酸 的 概念 oo -核酸 的 生物 学 意义 www 和 二 2: <- HERDED Bp Ae FAA) Ae Heo donde sib onde chit die cdl oqheshbes ooaleeEp diese 第 二 节 … 核酸 的 组 成 成 分 ee peo es saeate 二 核糖 及 脱氧 核糖 wwedessewoesoosiososvrosvesesoseoi2 solo os EE ee e 2e nb! ad oi 0) if : aa + alia 2 —,. DNA i a ae =. DNA 的 三 级 结构 … i BBA grew cee ce Pa, RNA 的 构象 (RNA SRAM ae) Wide eqeans sesse SED BER PE JIE “pi m5 ee Hh oe 二 一般 性 质 oo AR DLEA TE, TG PE 200 0s A" ME OAM vevccsceccsc cee sun an bes acu concen tes dlepoe esd aes onedaecoeess So WB RES REF FETE Ls cee eee 四 ”核酸 的 制备 和 测定 ee f 第 五 节 KE B HH OT ED as o Zab ee Ge aptetececes a eM a Law ERP pe Ser Sd) to. Dee ee teen BEA BEY BRAD ceeceeceececenerenrentensens eranereenn see meng. BND His Bg RE BE SL. 22022009200 90 snd ate stip 250 opp ope ane app vee cee see eee 二 、 酶 的 化 学 本 质 及 其 催化 特点 ， spaleeboed rey ap sin ip ses exsbosnes 三 、 酶 的 命名 ， a3 <> =A ih tab ome din Wt o*< pM coe «8 DO. Bahr - Ce 第 三 节 的 相关 和 寻 构 ”时 3r 吉 和 家 让 全 TRY 一 、 酶 的 组 成 ， aa veccus cen ces Gb del op) eh Om 645 Rb edt evr mde coe ene =. Ee - envenncancenasiibsnber 44582 of HE eh stb one oppeccene .第 三 + mR CE 性 .) voraceccpaceaers ee ee —. FAR SoHE eos. tse ee ene ned Toy 绝对 专 一 性 Conccccccccccvccoe ccc ass cbs ced oa Sen UR ADM Ae EAE esos sorsrsaccacsannsscer ys $i oh ib sntans eteens 第 四 节 酶 的 作用 厚 理 Se eee | 、 中 间 产 物 学 说 ceeeeeeeeeneerneees PIU ABUL wcceceeces rzcnseontd IS tl tt | 、 温 度 对 酶 促 反应 的 影响 FS til Lt ， 酶 的 催化 作用 与 分 子 话 化 能 的 关系 . 、pH 对 酶 促 反 应 的 影响 :pe RR ae ee ae ae bedi eece ete eee eee et . 酶 原 激 活 csresessrereecarscescersoagetee sensena 第 五 节 影响 酶 促 反应 的 因素 :res «BPR IRE GARE IBZ BG GUL. . 2+» veined tr neide apne gap eves one ons 5 底 物 浓度 对 酶 促 反应 的 影响 ert arene eee 到 fi seeeee 各 人 Chew err es eweeessasere es 7 oes 一 、 酶 的 制备 0 二 、 酶 的 活力 测定 作 三 、 酶 的 应 用 ee 第 六 章 维生素 和 辅酶 人 | 6-4 AEBS RS —, HERB SRAM - a. | 9 ee cA BI tt steerer eee eee Bese eeeees Cee tee REE SEB, 5 PE RAAB 66s ose ese kee cee dee see Ube sna uen see canes cence 、 HEA SEPP ABR, FRRRIT +++ vee eee see ceeseecee ees ”叶酸 和 叶酸 辅酶 . FEAE BB, FY ER WG RE eee nde ee nec ee eer retenenee cee canons a: UE ete 2) ob: 1 See 1 FEAR Bj FB 5 SH Na ove eee ew cree ew ere cerese nes 6 Stay BEA CELEB) (-tip on one ebh fh t adte ine ones +, GESE BR cretenveeccerenseersereerseseneeenes 第 .二 节 … 脂 海 性 维生素 :ee 一 、 维 生 素 请 oo oe ABATED. re secon ssnceassosomesellbe Gh obblead}-thpallip ace ais cil Mies «4 SOR eee eee sersseesecsovessee 137 156 “+ 156 =, 维生素 E eee anenenccarcececeensacesrabpessesecstensemesetssessscnces 178 四 、 维生素 必 cee eneceencesenceageesensecesesesvesscerehsecsansescsssecses 179 第 七 章 “ 新 陈 代谢 和 生物 氧化 pe 182 第 一 节 “新陈代谢 的 概念 cceeeeceeeeneeeeeeeenercessnecnesnscaneeeses 182 一 、 新 陈 代谢 的 一 般 概 念 ee 182 二 、 分 解 代 谢 和 合成 代谢 pe， 182 Sari RT A eS et 183 有 胸 氢 化 的 插 念 ee。 ee 183 二 、 本 物 氧 化 的 特点 ……"…。 ak 184 ee EAL 4 185 :: " | me, WEURSENG HH] LE ++ ceccvecsoccevenssessescesensseseveasccsesecnsceess 185 、 呼 吸 链 的 类 型 和 递 体 的 顺序 ， SeeVobucsbeseenddetacecosts 189 er Bakes = MH webs Sod a a 190 一 、 直 接 脱 羧 反应 - En 三 、 氧 化 脱羧 反应 - an EBL BS A 引 第 五 节 eaereetey ia Cree at te eee =. ATPAYERR, FERS. WIFEFIFIFD ee 191 三 、 氧 化 磷酸 化 作用 机 理 一 化 学 活 透 学 说 0 196 第 八 章 ” 糖 代 谢 pp 199 = 第 一 节 BE OY IEA Tit eernerneenceonenteencanenneaneetecncenserseteeeses 199 一 、 糖 的 酶 促 降解 corner cee cee en erecnerensererecsccersaccecensecsenses 199 . PE BEARER FE cee ceeccececcweccncwececcenererescnecsecssetereveesseeses 2()() a a a 第 .二 节 糖 的 生物 合成 wowoooowiovsswosesiyoaavesisoooirssasooiesoooo 217 二 、 二 糖 的 生物 合成 219 三 、 糖 原 的 生物 合成 oo 220 四 污 演 粮 的 生物 奉 成 “rr nr esenczecceaa 人 和 全 全 2 GES HE NESE FR BY ee. 0-r concen sconpsesesegesnvessnatece engeee meena 994 第 一 节 “脂肪 的 分 解 代谢 es 224 、 脂 肪 的 酶 促 水 解 ee 221 PEAS REAR URE fos tsede ta sone. saa osy cappeasapesgpeapanmaaminats "928 srlnisiatacntcos STN) 2 tw 、 酮 体 的 生成 和 分 解 ， 30 第 二 节 人 se auth shee | ee 232 + ERA A oye BB 、 饱 和 脂肪 酸 的 生物 合成 cere 下 中 下 党 光宇 二 了 233 三 、 三 酰基 甘油 的 生物 合成 ， es 237 a = +. 1 pe ceiste i 238 Dp LL ated SO ALR RH wins oie enon etlacedocens oei se sos eiiane i ean nn 241 一 、 胆 固 醇 的 合成 oo 241 、 胆 固 醇 的 转化 和 排 汽 WA 242 hs Gane cee eae ee We 244 第 一 节 “核酸 和 核 昔 酸 的 分 解 代 谢 reseeeoeeveesrseeenrs 245 、 校 酸 的 酶 促 降解 ( 解 险 ) pe 245 Pea he, SC Oe eee WBNS SP ea Wee Fy GY YE ee 246 第 二 节 … 核 昔 酸 的 生物 合成 re 沁 拒 -srcon ~ 249 | WIS Rae BRE Be EPG YG AE Py ZO IR coe eee eee cee cee eee cee een eee yewe seveee 250 一 喀 啶 核糖 核 苷 酸 的 生物 合成 pe 254 BARTER PEE AE RETE = DEF cee cee eee cee cet eeeceeussceweoesenes 25G ， 脱 氧 核 苷 酸 的 生物 合成 257 、 核 苷 酸 合成 的 补救 途 征 二 pe 259 | TS ltl tt | eae | ter | H BIW tt 3 Dd e be “第 二 节 Bo dise sab RA BEERS Be a ee 2 261 ag ==; DNARCER BB fl cabogecch dncigbepeecvhsoocccsensvesse 26] MT 三 :逆转 录 作 用 (RNA 指 导 下 的 DNA 合 成 ] 生生 下， 278 oo 三 、DNA 的 损伤 与 修复 … 79 > BSW RNAHSR re 282 一 、 FER (DNAFASAIRNA AK) sor sretetteete tee cree es seeseveses 283 . a 了 NA 复制 GRNA 指 导 的 RNA 合 成 ) est 291 第 十 一 - 章 蛋白 质 代谢 '… oiedaks ace agabaladeuieet tanh? tara oar 人 294 RAS i Bak BROOK CH care ES aS A 294 } eS ee re ik Peeraas Pervsapriaricst oT PTE , 二、 氨基酸 的 分 解 代谢 .， 5 Bay Eee wt - LOSI NES 4 Leste beach [re 第 十 二 章 Meetiaeeia amine eset 2 ake espe Grcaeicts 324 第 一 节 “物质 代谢 的 相互 联系 和 pp 394 一 、 糖 代谢 和 脂肪 代谢 的 相互 联系 ep 324 二 、 糖 代谢 和 蛋白 质 代谢 的 相互 联系 ee 325 三 、 蛋 白质 代谢 和 脂肪 代谢 的 相互 联系 pe， 325 四、 核酸 代谢 与 糖 、 脂 肪 和 蛋白 质 代 谢 的 相互 联系 ………… 326 一 、 酶 水 平 的 调节 ep 323 二 、 激 素 水 平 的 调和 BC 336 实验 须知 人 se 350 实验 一 蛋白 质 及 和 氨基酸 的 呈 色 反应 Sov edecsesovcsecescocces ces 351 FR BAM MU RS RS YW GE cere 359 实验 三 实验 四 实验 五 实验 六 实验 七 实验 入 实验 大 实验 十 实验 十 一 实验 十 二 主要 参考 书 ja HK (Folin)-§# KRAVE M REARS BH oe 364 2, SLE WY EIR. . nvrensene epee ateaecteranenepneppecnneseeene, 966 KEMFEOBALAB 0 aos gh do’o 6b dodld odd che cosiod se eteseeceeees 374 Aca Ake SR OR * 380 RRR AES ay 834 Bg 的 特性 Mart Lo Gabe dceblibh Grebe Ls (ddwhs edecneyendaueanece 336 BACH EM E(2,6-- RH RB RIE) 392 J yk ET BE HB CA 908 | RECRRE— He RM AW ME ~ 402 肌 糖 原 的 Bt ff ff ii Are seseen se 2 407 sp a win 411 rs % LES: , > p> Fa Ueto... = gr St OF BORSA PE. Boh | - By . 村 由 | itm Te bith: zs 4% CA 下 py YR - + or a ws ira. 2 A ARE Be 生命 现象 的 化 学 本 质 的 科学 ， 它 主要 是 运用 化 学 、 物 理学 和 生物 学 的 理论 和 方法 研究 生物 体 的 化 学 组 成 和 生 命 过 程 中 化 学 变化 的 规律 。 生命 物质 主要 有 猪 类 、 脂 类 ;蛋白质 .核酸 以 及 调节 控制 机 体 代谢 的 酶 ,激素 .维生素 和 辅酶 等 ! 生物 化 学 主要 是 研究 这 些 物质 的 组 成 5 结构 ,性 质 以 及 这 些 物质 在 有 机 体内 发 生 的 化 学 变化 过 程 和 能 量 转变 方式 ?研究 这 些 变化 和 复杂 生命 现象 之 间 的 关系 ;利用 这 些 知识 为 社会 主义 建设 和 头 类 的 健康 服务 。 1 由 于 研究 的 对 象 和 目的 不 同 , 生 物化 学 又 有 许 风 分 支 学 科 , 研 究 物 质 的 化 学 组 成 ,结构 和 性 质 的 称 静 态 生物 化 学 ;研究 生命 物质 的 分 解 和 合成 代谢 的 称 动态 生物 化 学 .根据 研究 的 对 象 , 可 分 为 动 物 生物 化 学 \ 植 暂 生 物化 学 :微生物 生物 化 学 ,医学 生物 化 学 农业 生物 使 学、 细胞 生物 化 学 :组织 生 物化 学 等 .为 了 弄 清和 遗传 变异 、 机 体 的 病变 等 生命 现象 .要 从 分 子 水 平 来 解 开 生 命 之 谜 ; 生物 化 学 进 SFR, 恒 产 生 了 新 的 学 科 一 一 分 子 生物 学 引 本 书 主要 是 介绍 生物 化 学 基本 知识 可 作为 培训 初中 生物 学 教师 的 普通 生物 化 学 教材 虽然 生物 化 学 是 在 生物 学 和 化 学 基础 上 发 展 起 来 的 一 问 科 学 ;但 生物 化 学 又 是 各 门生 物 科学 的 基础 ,特别 是 生 : 理 学 六 微生物 学 .遗传 学 和 细胞 学 等 各 学 科 的 基础 。 随 着 现代 化 学 和 其 他 学 科 如 物理 学 ,数学 的 不 断 渗入 ,新 技术 如 X- 光 衍射 .同位素 示 踪 法 : By HEHE RE: 色谱 法 ,电子 显微镜 .蛋白 质 和 DNA: 自 动 分 析 仪 和 顺序 分 析 仪 的 应 用 ;使 生物 化 学 飞跃 地 发 展 。 在 生物 化 学 基础 上 和 hy 形成 了 许多 新 兴 的 学 科 如 酶 工程 和 基因 工程 等 。 生 物化 学 已 成 为 推动 生物 科学 发 展 的 前 治学 科 之 一 。 生物 化 学 是 一 门 年 轻 的 学 科 , 在 ,19 世纪末 和 20 世纪 初 , 生 物 化 学 才 成 为 一 门 独立 的 学 科 。“ 生 物化 学 ?这 个 名 词 是 在 1903 年 ,由 纽 伯 格 (Neuberg) 提出 来 的 。 从 发 展 过 程 来 看 ,生物 化 学 起 源 于 西欧 ,首先 在 德国 ,继而 在 共 国 .英国 得 到 发 展 , ABR AES 的 生物 屁 学 最 初 都 是 从 德国 引入 的 ;20 世纪 30 年 FR 生物 化 学 的 先驱 吴 宪 教授 (1893 一 1959) 在 生物 化 学 的 科学 研究 和 教学 方面 做 了 大 量 工作 ET RB Eee RR 生物 化 学 在 我 国有 悠久 的 历史 ,在 古代 我 国 劳动 兴 民 便 在 饮 A RUG tlie Re RAVESHHRSR TS Sh Lote e TA, Gil oF SE th BRS eG ATA BEBE s FRA RRs A MES, HATFEKHHEWEDRAMRHE LH BM) eS FER ESD PSH FE Hb LA BR AE, RE RSE BR Bi BE te ERE. AR EP EAR, 研究 蛋白 质 : 酶 .核酸 ,代谢 .生物 膜 .激素 等 基础 理论 方面 ;以 及 在 临床 生化 \ 维 生 素 、 营 养 :食品 化 学 .血浆 及 其 代用 融 $ DO RB 搞 菌 素 .药理 等 生化 应 用 方面 都 取得 可 喜 的 成 绩 ,1965 征 ,我国 AL 合成 具有 生物 活性 的 结晶 牛 胰 岛 素 ,是 世界 公认 的 第 一 个 ALF 成 的 具有 全 部 生物 活性 的 蛋白 质 ;1981 FA LARA 有 天 RIB 性 的 酵母 丙 氨 酸 转 移 核糖 核酸 , 这 些 成 果 都 已 达到 国际 党 WE a 平 ,通过 生物 化 学 工作 者 的 努力 ,我 国 与 先进 国家 的 生物 化 学 水 亚 的 差距 正在 缩短 ? 生物 化 学 在 医药 卫生 中 的 作用 非常 明显 , 它 是 医药 卫生 的 重 要 理论 基础 。 合 理 的 营养 , 对 增进 大 体 的 健康 和 延缓 天 体 的 衰老 都 有 重要 的 作用 。 灵 敏 的 生化 诊断 已 成 为 确诊 病因 的 一 种 有 效 竹 段 。 生 物化 学 技术 在 生物 制品 和 新 药 制备 方面 的 应 用 元 对 防治 某 些 严重 危害 人 民 娄 康 的 疾病 起 到 关键 性 的 首 用 。 e = se SE ye Re eae 生物 化 学 和 农 、 林 ,畜牧 、 渔 业 的 关系 是 很 密 切 的 。 植物 营养 要 素 的 需求 、 光 合作 用 机 制 、 植 物 新 陈 代谢 过 程 的 调控 。 生 物 固 氮 等 的 研究 ， 都 要 依靠 生物 化 学 ;畜牧 稳 业 方面 , 如 何 提高 肉 类 蛋白 质 的 含量 和 肉 类 加 工 等 ,也 需要 生物 化 学 。 因 此 ,生物 化 学 对 BeBe ile MV BY Zz FA ABS a SEY EA tee Th bE eA Dh Be Me 2H We AE Py Hal AB BE, HERE BE 工业 生 产 过 程 的 理论 基础 ;而 且 为 改进 这 些 工业 的 生产 技术 创造 条 件 。 生物 化 学 与 资源 的 开发 利用 也 有 密切 的 关系 。 ji 直 于 生物 化 学 在 生物 科学 中 的 地 位 和 在 社会 主义 建设 中 的 作 用 ,所 以 生物 化 学 是 生物 专业 学 生 必 修 的 一 门 重 要 基础 课 。 学 习 生 物化 学 有 时 ;应 对 教材 内 容 作 全 面 的 了 解 , 从 各 类 化 学 物质 的 组 成 结 构 出 发 ,掌握 它们 的 性 质 和 功能 ,进而 学 习 它们 在 生物 体内 的 化 学 变化 。 学 习 生物 化 学 要 充分 运用 已 学 过 的 有 机 化 学 知 识 , 并 与 生 物 学 其 他 课程 如 生理 学 等 联系 ， 以 促进 理解 ， 加 强 记 亿 。 学 习 生 物化 学 要 理论 联系 实际 ,不 仅 要 重视 实验 ,多 做 实验 ; 提高 动手 的 能 为 ;而 印 要 与 生物 机 体 各 种 正常 和 异常 的 生命 现象 联系 。 学 习 生物 化 学 还 要 与 中 学 生物 学 教材 中 提 到 的 各 种 生命 现象 相 联系 ; 这 样 才能 学 得 深 ;， 记得 牢 ,用 得 上 ,为 提高 中 学 生物 课 的 教学 质量 服务 。 第 一 章 TERS 糖 类 在 自然 界 分 布 极 广 ， 特别 是 在 植物 中 , BREE 85 一 90% 。 植 物 细胞 壁 的 主要 结构 物质 是 纤维 素 ; 木材 的 主要 成 分 也 是 纤维 素 ; 棉花 几乎 是 纯 纤 维 素 。 而 证 粉 则 是 植物 储存 的 多 糖 ; 甘 蔗 和 甜菜 储存 有 丰富 的 蔗糖 ?水 果 含 有 葡萄 糖 和 果糖 等 。 动物 血液 中 含有 王 萄 糖 ( 称 为 血糖 ) gg 乳 并 中 含有 乳糖 。 Hee EB A 存 在 于 所 有 和 物体 中 。 第 一 六 BARBS 一 、 糖 类 的 生物 学 意义 “ 糖 娄 对 于 人 类 、\ 动 植物 和 微生物 都 很 重要 ， Te ae fea Ps 2 pL YL BAN Oe MG HG 是 重要 的 生物 能 源 。 2. 糖 类 是 生物 体 的 重要 结构 成 分 。 Plant An he NAF 维 素 ; 昆 虫 甲壳 的 过 多糖 ;细菌 细胞 壁 的 肽 聚 糖 。 含 氮 的 类 多糖 存在 于 软骨 、 妥 等 结缔 组 织 中 ,构成 组 织 间 质 ,也 存在 于 关节 液 、 眼 球 玻 璃 体 和 皮肤 等 组 织 中 ,具有 组 织 润滑 剂 和 阻 滞 微 生物 侵袭 的 作用 。 糖 类 在 体内 可 提供 合成 脂肪 、 蛋 白质 和 核酸 的 碳 骨 架 。 糖 类 是 生物 体 合 成 脂肪 .和 蛋白质 和 核酸 等 物质 的 基本 原料 。 4. 细胞 表面 的 糖 香 白 不 但 是 生物 膜 的 重要 组 分 ， 而 且 征 细 肥 识别 功能 的 分 子 基础 。 e 48 ‘ | ; 》 £ - | 、 炉 类 的 概念 ILE LYSINE RS ILIA ICH RH MILER Hy OO Hi Gil AES EAD BERR AE PST oe HO : CH:OH H 一 C 一 OH HO~Cc—H HOUAO 直 H—C—OH HC —OH x Beis a sre tgre tee On CH,OH > aes D-H D- 果 精 aS SR aT AAS SN 称 为 已 醛 糟 ;果糖 是 六 个 矶 原子 的 多 羟基 酮 , 称 为 已 酮 糖 , 糖 类 主要 是 由 碳 、 氨 和 氧 三 种 元 素 组 成 , 其 分 子 式 通 常 以 C,(H:0), Ha, mgm 相等 或 不 等 :由 于 许多 糖分 子 中 所 和 氧 原子 数 之 比 是 2:1, 刚 好 与 水 分 子 中 氢 氧 原子 数 的 比例 相同 ,所 以 普 经 把 这 类 物质 称 为 “ 矶 水 化 合 物 "。 后 来 发 现 有 些 化 合 物 ;如 鼠 李 糖 (CiaHiz0;) 和 脱氧 核 糖 (CiHio0i) 等 ， 它 们 的 结构 和 性 质 属 于 “碳水 化 谷物 ”但 分 子 中 氨 氧 原子 数 之 比 并 不 是 2:1; 而 有 些 化 合 WZ WR (CIH,O»), FLAR(C3H.02)% EMMA FRAT B 述 通 式 ,但 却 不 具有 糖 的 结构 和 性 质 ; 因此 把 糖 类 称 为 “ 矶 了 水 化 合 ty” HEA AIS EA, BREE OR OO 三 、 糖 的 分 类 和 命名 根据 糖 尖 物 质 水 解 的 情况 ,可 分 为 三 类 , HOPE, OR BE AS Bt (一 ) FARE AR REREAD NSF RE OR. BUYER 音 BE IT Ay HY Be MA Cy HE BEA NS. He YEG A HK FB e 5 e 自分 别 把 三 碳 糖 称 为 两 醛 糖 和 丙酮 糖 , 四 碳 糖 称 为 丁 醛 糖 和 工 柄 HARARE ew. FRAO RRA, Fi 个 和 六 个 矶 原子 的 为 最 普遍 。 习 惯 上 糖 类 物质 多 用 俗名 。 如 三 碳 的 D-H RE RAH HAE, 五 矶 的 D- 核 糖 、D- 脱 氧 核糖 、D- 木 ( 醛 ) 糖 .L- 木 酮 糖 . 上 -阿拉 伯 糖 ,六 碳 的 D- 葡 萄 糖 .D- 果 糖 .D- 匡 露 糖 .D- 及 工 - 半 乳 糖 等 。 Lang] : (=) 低 聚 糖 ” 由 10 俱 以 下 单 糖分 子 缩合 而 成 的 缩聚 物 称 为 低 聚 糖 。 又 称 寒 ( 聚 ) 精 。 自 然 界 以 游离 状态 存在 的 低 聚 糖 主要 有 二 糖 如 麦芽 糖 .蔗糖 和 乳糖 ,三 糖 如 棉籽 糖 。 (=) SH ”由 许多 单 糖分 子 或 其 衍生 物 缩合 而 成 的 高 聚 物 称 为 多 糖 ,又 称 高 聚 糖 。 可 分 为 同 聚 多 糖 和 杂 聚 多 糖 两 类 。 由 一 种 单 糖 缩合 形成 的 多 糖 称 为 同 聚 多 糖 ,如 淀粉 纤维 素 等 。 由 二 种 以 上 单 糖 或 其 衍生 物 缩合 形成 的 多 糖 称 为 杂 聚 多 糖 , 如 存在 于 动 ， 物 的 透明 质 酸 ,存在 于 植物 的 树胶 等 。 第 二 节 “” 单 糖 的 结构 和 性 质 一 ” 单 糖 的 结构 : eee 实物 与 其 镜 影 不 能 重 登 的 特点 称 为 " 手 征 性 `。 任 何 一 个 在 能 和 它 的 镜 影 宪 全 重合 的 分 子 ;, 就 称 为 手 征 性 分 子 ,一 般 来 说 , ILA 有 手 征 性 的 分 子 就 有 旋光 活性 。 使 有 机 物 分 子 具 有 竹 征 性 的 最 普 遍 的 因素 是 手 征 性 碳 原子 。 和 四 个 不 相同 的 原子 或 基因 相连 的 碳 原子 称 为 手 征 性 碳 原 子 ( 过 去 称 为 不 对 称 碳 原子 )。 例如 最 简单 的 单 糖 一 一 甘油 醛 分 子 中 的 xc- 碳 原子 ,在 下 式 中 用 “* ?号 标 出 。 它 分 别 与 一 耳 . 一 OH 一 CHOH 和 一 CHO 相连 ,所 以 此 <- 矶 ;原子 是 手 征 性 碳 原子 。 ! et i ak Be H oO fi} FI) al ean ise OH OH : BOPP EM BURT AW TCL AO, 也 就 是 连 在 REP EDU HEE 25 LA PEF SP 1 ae © Beant CHO 向 上 ,而 将 其 他 三 个 基 团 放 在 底面 , 则 由 区 -C 晤 OH 至 二 二 前 排列 顺序 可 以 有 两 种 方式 ,在 4 中 是 按 闻 。 针 方 向 排列 的 ,而 在 好 中 则 是 按 顺 时 针 方向 排列 的 。 ~m BAR, HULU MR. 这 一 RAWAL AEM, 所 以 都 有 旋光 活性 。 它们 使 偏振 光 的 振动 平面 旋转 的 角度 相同 ， ,但 方向 相反 ,这 种 现象 称 为 旋光 蜡 + CHa!" 模型 CHO CHO 投影 式 ” … H 一 C 一 OH HO 一 C 一 H CH20H . CH,0H D(+)~ # ima L(-)- nee A B 图 1-1 AWARE AD ok SHS Hy DLS. we SHG A SC Bi He HE SAO REM Me He teh Ta vs 旋转 ( 顺 时 针 方向 ) 的 称 右 旋 , 用 “+ ?或 . (CHOH), ~ (CHOH) my fal | nox | bu.on sas | CHO | D> TE cHO : HCOH HOCH HCOH . HCOH | CH:0H | | ) buon | D-H D-AMS CH oan . CHO fe] HCOH HOCH HCOH HOCH * HCOH ok Suton HOCH HOGH HCOH | : HOH _, CON HCOH ko CH:0H CH:0H CH:0H D-K tt D-RA ， D-AS D-% ER CHO CHO CHO CHO | CHO CHO CHO CHO HCOH HOCH HCOH HOCH — HCOH HOCH HCOH HOCH HCOH HCOH Hodr HOCH | HCOOH HCOH HOCH HOCH HCOH HCOH HCOH HCOH HOCH HOCH HOCH HOCH HCO HCOH HCOH HCOH . HCOH HCO nton HCOH y da:oa 上 on Laion 1,08 ¢H.0H ¢H:OH CH:oH La:oa D-- 癌 当知。 D-Hatm D-@S% D-it#m D-t#8 D-XtHR D+ D-H 48 rah BR IE (L-SiRS HZ D- Vat we) 自然 界 存在 的 糖 大 都 属于 D 型 。 自 然 界 中 的 单 糖 主要 是 六 糖 和 五 碳 糖 。 己 糖 的 结构 Ce PL D-H aA D- 果 糖 与 人 类 关系 较为 密切 。 (—) 葡萄 糖 的 结构 葡 荀 糖 是 已 糖 申 最 重要 的 一 种 ,因为 最 禄 发 现 于 葡萄 ,所 以 称 A) ii td BE 其 分 子 式 是 CoH),.05, KAGEMA D- Ati. sa 9 e 1. 链 状 结构 式 实验 证 明 D- 葡 萄 糖 的 链 状 结构 式 是 ， CHO HG HO— 让 —H _ H—C—OH 天 一 3 —OH Pet Oui 上 述 结构 式 可 以 简化 : 用 “上 LTE RAH TIRE 基 的 位 置 ; “人 ”表示 醛 基 “ 三 CHO’, 经 "ERE “—OH”, uo 光 示 第 一 际 芭 ， 则 葡萄 糖 结构 式 简化 为 ， 与 葡萄 糖 同属 已 本 糖 的 D- 甘露 糖 和 D- PALMAE RA 简化 为 ， 相关 过 铬 自 Uw we p-t & # D-tA8 2. 环 状 结构 物理 和 化 学 的 方法 证 明 单 糖 不 仅 以 直 链 结构 存在 而 县 以 环 状 结构 存在 。 由 于 单 糖分 子 中 同时 存在 痰 基 和 羟基 ,因而 在 分 子 es 10 « Py (8 ea Se We a BR Sa) TA WR. RE = rf ity a REY WE DFE RE hy SF hn REY AL [RGR AA) CR LE 15 RTE WERE. KRATCH ‘lan D- 葡萄 糖 可 以 形成 下 面 两 本 Bi ae aS 4 HO. IDVHz= la ae Me OH H OH 一 一 j= H H 二 一 一 ”一 HO H ; : H OH H OH. |, | H 一 -OH H-+-O . CH,OH CH;0H CH,OH ‘¢ sf ee wm RDB EME RA-D- WE 37% 0.1% 63% D- 葡 萄 糖 由 醛 式 转 变 为 半 缩 醛 式 时 ,Ci 转变 为 手 征 性 矶 原 予 , 并 形成 去 对 非 对 映 旋光 蜡 构 体 。 一 般 规 定 新 形成 的 手 征 性 碳 原 也 上 的 羟基 ( 称 半 缩 醛 产 基 ) 与 决定 单 糖 构 型 的 碳 原子 (在 已 糖 鸭 Ci) 由 的 羟基 在 碳 链 同 侧 者 称 为 c- 型 葡萄 糖 ; 写 作 a - D- 葡 区 精 ; 环 在 同一 出 者 称 为 5- 型 葡萄 糖 ;, 写 作 6-D - BAe. ha 状 基 较 共 余 状 基 活 淡 , 糖 的 许多 重要 性 质 都 与 它 有 关 。 葡萄 糖 的 环 状 结构 不 仅 有 上 述 C; 与 Ci 通过 氧 原 子 相连 接 的 1-3 SRE THAI WA H- 4 氧 桥 型 4 1=4 氧 桥 型 的 葡萄 粮 不 稳定 , 极 活 泼 ,又 称 活 性 葡萄 糖 。 在 水 次 液 中 葡萄 糖 大 部 分 是 1-5 Apa. AA ART ES aH BEAT AAT ED, BO mab BS, AG Oy TTC Hs BD BT eT ED, BRR We BE 单 糖 在 水 溶液 中 存在 有 链 状 结 构 与 环 状 结构 的 互 变 平 衡 . e jj] thy REDE. a5 有 -Wih T RMA. 在 D- 葡 萄 糖水 溶液 形成 的 互 变 平衡 体系 中 ,a- D - mi mpg pay RLS 37% ,6-D - 琵 呈 葡萄糖 约 占 63%6 , RETR (HER )D- 葡萄 糖 仅 占 OR11% 3 葡萄 糖 环 状 结构 的 投影 式 [或 称 费 希 尔 (Fischer) 式 ] 虽 然 能 表示 各 个 手 征 性 碳 原子 构 型 的 差异 和 较 圆 满 地 解释 单 精 的 性 质 ， 但 不 能 较真 实地 反映 糖分 子 中 各 原子 和 基 团 在 空间 的 相互 关系 。 所 以 常 把 糖 类 的 环 状 结构 写成 透视 式 [或 称 哈 沃 思 (Haworth) 式 ]。 书 写 透 视 式 时 假定 构成 环 的 原子 都 在 一 个 平面 土 ; 粗 线 表示 环 平面 向 前 的 边缘 , 细 线 是 向 后 的 边缘 ,在 投影 式 中 向 右 的 羟基 写 在 平面 之 下 ,向 左 的 羟基 写 在 平面 之 上 。 链 状 结构 葡萄 糖 Cs 上 的 羟基 与 Ci; 醛 基 连 成 1 - 5 型 氧 桥 的 过 程 简 述 如 下 :依照 单 键 自由 旋转 不 改变 构 型 的 原理 ,Cs 原子 上 的 单 键 (Ci-C4) 旋 转 120", 使 ， D- 葡 萄 糖 的 末端 Ce 羟 甲 基 转 到 平面 之 上 ,而 Cs 上 的 羟基 转 到 与 Ci 醛 基 接 近 的 位 置 , 在 平面 上 Ci 上 羟基 的 氧 与 次 基 的 Ci 原子 连 接 成 环 ,而 Cs LHR IRF nF) HEA LIB ee RS ie, (BMH, DLL Ma, 6 型 的 确定 是 以 CaE 羟 甲 基 和 于 缩 栈 羟基 在 含 氧 环 上 的 排 布 来 决定 的 。 氧 环 上 的 碳 原子 按 上 时 针 方向 排列 时 , 羟 甲 基 在 平面 之 止 为 D 型 。 在 D; 型 中 半 ae we Ie EVR ZEA oe BPRS ED BM. D-HORBM KS 法 如 图 1- 2 Bras. 透视 式 也 不 能 真实 地 反映 出 环形 半 缩 醛 式 葡萄 糖 的 真正 三 维 空间 结构 ,因为 环 上 的 五 个 碳 原 子 和 一 个 氧 原子 东 不 在 二 个 平面 上 。 吡 喃 糖 环 的 形状 与 环 已 烷 相 似 , 也 有 船 式 和 椅 式 两 种 梅 象 , 主 要 以 比较 稳定 的 椅 式 结构 存在 。c-D- 吡 喃 葡萄 糖 和 82 D — my 葡萄 糖 的 构象 式 如 图 1- 3。 (=) 果糖 的 结构 果糖 是 已 酮 糖 ,分 子 式 是 CH..0,. RR SHH EOF e 12 e a—D(+)— 5c 8 36 8 D-€ H9N AE 型 ) B—-D(+)— 4H 0 8 图 1-2 ABMARA D-BSeRHERAHSHKSAHHER ; $-D-%S 98 图 1-3 - D- 葡 萄 糖 的 椅 式 构象 构 体 。 有 果糖 也 具有 链 状 结构 与 环 状 结构 。; 果糖 的 结晶 是 2- 6 和 氧 IE WAIL, Ae Be B 两 种 异 构 体 ; 在 水 溶液 中 也 存在 环 状 结 构 和 和 链 状 结构 的 互 变 平 衡 体 系 , 而且 在 平衡 训 合 物 中 还 有 两 种 2 5 氧 桥 形 成 的 味 哺 型 异 构 体 (图 1-4)。 2 138 2 Hoenn NS : a 了 HOC OH H “a—-D- oy 图 1-4 RRRRAEAM EEE RRR 、 单 糖 的 性 质 单 糖 的 性 质 出 其 化 学 组 成 和 结构 决定 . eH (一 ) 主要 物理 性 质 ' PLP 1. MRE MRR Pa PAS 个 IE, te 7k HP YAR BE RA, HE ETE wR Ha FO HR — BP 2. 甜 度 “ 单 糖 都 有 甜 味 ， ta A, 通常 把 ema 度 定 为 100 进行 比较 ( 表 - 2G i 3， 旋 光 性 及 变 旋 现 象 ) ERR RA FAO PEPE: EB BO EE, 属于 “旋光 活性 物质 所 或 光学 活性 物质 ). REE Pn 托 动 平面 旋转 的 角度 称 为“ 旋光 着 ”。 物质 旋光 度 的 天 水 因 测定 附 poe FAVES HOR a WER De EB Ke pe ST eK Fa se j¢ e te oe 17 cg hairy ae ee 起 中 :由 旋光 仪 测 得 的 旋光 度 。 1-2 PRAT A AE 时 人 质 等 而 改变 。 WER RIE, 不 同 旋 光 活 性 物质 的 旋光 度 各 为 一 常数 ,通常 用 比 旋光 度 Lcj] 表 示 。 比 旋光 度 的 定义 是 :以 1 蓝 Fhe ap dy TARGA, Bete 上 分 米 长 的 盛 液 管 中 测 出 的 旋 Fee. ARE RRL B Ie RAAT pu | inet | [a]= 4, T fk Sa dh a © ECO HEA) PDA LA Fe oF SY 克 数 表示 ,溶剂 为 水 。 1: 盛 液 管 的 长 度 ,以 分 米 表示 。 20120“C ,表示 测定 比 旋光 度 在 20“"C 进行 。 玛 ; 表 示 以 钠 光 灯 作 光源 。 ONES ANY c - D - 葡萄 精 的 水 溶液 比 旋 光度 为 + 113.4° ,经 放置 后 比 旋光 度 逐 渐 下 降 至 + 52.2°, 其 后 不 再 改变 。 而 从 王 喧 溶液 结晶 的 沿 -D- 葡 萄 糖 的 水 溶液 比 旋光 庆 3h + 19°, 2 放置 后 比 旋光 度 逐 浙 上 升 至 :+ 52.2" 后 不 再 改变 .这 是 由 于 单 糖 溶 于 水 后 ; 环 式 结构 的 <- 型 和 -型 与 链 式 异 枸 体 间 的 互 变 ,使 新 配 成 的 单 猪 溶液 ,在 放 苔 过 程 中 旋光 度 逐 浙 改 变 , 但 经 过 一 定时 间 ， 几 种 异 梅 傈 达成 互 变 平衡 后 ,旋光 度 就 不 再 变化 了 。 这 种 现象 称 为 变 旋 现 象 。( 复 习 葡 萄 精 环 状 结构 的 互 变 平衡 表示 式 ) AZ) 主要 化 学 性 质 PES MSMR RS PIE RA REE A DE PAE es 15 se 1-3 几 种 昔 糖 的 比 旋 光度 ” Bi a -型 Bi | 有 -型 D- a 452.2 +195 D - 半 乳 糖 十 80 +15.4 D-H +14.6 一 17 D- 果 糖 + MIME RAS BMA AS RRR, RMS TJS, HE 22 AE FB AE a Bn, IC Be Ae AY SHG RA 成 等 反应 ,而 且 具 有 由 于 羟基 与 类 基 相 互 影响 而 产生 的 一 此 特殊， 反应 。 单 糖 在 水 溶液 中 是 以 链 式 和 环 式 平衡 存在 的 , 在 某 些 反应 中 ,其 链 式 异 构 体 参与 反应 ;而 环 式 异 构 体 就 继续 不 断 地 转变 为 链 式 ,最 后 全 部 生成 链 式 异 构 体 的 衍生 物 。 单 糖 的 主要 化 ;学 性 质 如 下 | put Pees 1. 由 醛 基 , 酮 基 产 生 的 性 质 x 鱼 + C1) HABA Pate O 4 + Been = | “C—O HO—e—H Ba(OHi HO“c—H er a ere Dees “ 70 RM) _ 花 生 酸 _ |20:0 C,,H;,COOH 76.5 Hg fe WHR |24:0 C,,H,,COOH . 86 18:1°° CH,(CH,);CH=CH(CH,),COOH ae: 7°°°1* CH,(CH,),CH=CHCH,CH= CH(CH,),COOH 18:34°215 | CH,CH,CH—CHCH,CH—=CHCH,CH= CH(CH,),COOH 4 4: VO ai RR|20: 44°°°° | CH,(CH,),CH=CHCH,CH=CHCH,CH= BF ios N 二 、 脂 肪 的 性 质 (一 ) 物理 性 质 | 脂肪 一 般 无 色 .无 臭 .无 味 ， 呈 中 性 。 天 然 脂肪 因 含 杂 质 而 党 具有 颜色 和 气味 。 脂 肪 比重 尼 小 于 1, 不 溶 于 水 而 溶 于 有 机 溶剂 中 。 在 乳化 剂 如 胆汁 酸 、 肥 皂 等 存在 的 情况 下 ,脂肪 能 在 水 中 形成 乳 浊 液 。 在 人 体 和 动物 的 消化 道内 ， 胆 汁 酸 盐 使 脂肪 乳化 形成 乳 糜 微粒 ， 有 利于 脂肪 的 消化 吸收 。 由 于 不 饱和 脂肪 酸 的 熔点 比 相 应 的 饱和 脂肪 酸 低 ， 所 以 一 般 三 酰 甘油 中 ,不 饱和 脂肪 酸 含量 较 高 者 在 室温 时 为 液态 ,俗称 为 油 ， 如 棉籽 油 的 脂肪 酸 组 分 中 饱和 脂肪 酸 占 25%, 不 饱和 脂肪 酸 点 7526。: 而 饱和 脂肪 酸 含量 高 的 三 酰 甘油 在 室温 时 通 常 为 固态 ， 俗称 为 脂 。 如 牛 油 又 称 牛 脂 ,其 脂肪 酸 组 分 中 饱和 脂肪 酸 约 占 60 一 70%， 不 饱和 脂肪 酸 占 30 一 40% 。 天 然 脂肪 都 是 多 种 脂肪 的 混 合 物 , 所 以 没有 恒定 的 熔点 和 沸点 。 通 常 把 天 然 脂肪 简称 为 油脂 。 脂肪 是 生物 体内 的 一 类 重要 溶剂 ， 许 多 与 生命 活动 有 密切 关 ea 39 e ¥ Ait Ts i a BAO hh A Ee 9 CB # ALD ES K) 35 Sill, RATER. (=) 化 学 性 质 脂肪 的 化 学 性 质 Kaithi [onc 1, 水 解 和 皂 化 区 脂肪 能 在 酸 、 碱 .蒸汽 及 脂 酶 的 作用 下 水 解 ， 生 成 甘油 和 脂肪 酸 。 当 用 碱 水 解 脂肪 时 ,生成 甘油 和 脂肪 酸 盐 。 脂 肪 酸 的 BAER A 钾 盐 就 是 肥 香 。 因 此 把 脂肪 的 碱 性 水 解 称 为 所 化 二 ° | CH50H Se 4235 oe & etek 2 CHOC Lk +3H,OSoe > CHOH +3 RCOOH ° CH;OH » a HH N 7 | CH,OH oO. | Test , i 布 关 人 hi CH 一 0 一 C 一 R+3KOHA> CHOH+3R—C—OK . NaOH | | pee SH" | | raat CH,OH (IB) CH,—O—C—R K, Hated 使 1 HEARSE LE Ie ow we La 值 。 根据 皂 化 值 的 天/ \ 可 以 判断 脂肪 中 所 含 脂 肪 酸 的 平均 分 了 量 。 皇 化 值 越 大 ， va ea hdl 6 Sic wip BREE _ 3X56 x 1000 式 中 56 2 KOH 的 分 子 量 ; 由 于 中 和 1 BRS AE ee es 40 。 要 3 摩尔 KOH , 故 乘 以 3。 ”于 邱 是 高 级 脂肪 酸 钠 (或 钊 )5 既 含有 极 性 的 一 COO Na- 基 团 ， 易 溶 于 水 ;又 含有 非 极 性 的 碳 链 较 长 的 烃 基部 分 , 易 溶 于 脂 溶 性 溶剂 ,因此 肥 是 属于 乳化 剂 , 可 使 油污 溶 于 水 而 去 污 拍 。 当 用 含 有 很 多 镭 离 子 和 镁 离子 的 硬 水 洗涤 时 ,由 于 脂肪 酸 钠 (或 钾 ) 转 变 为 不 溶 于 水 的 钙 盐 和 镁 盐 而 沉淀 , 肥 印 的 去 污 能 力 就 大 大 降低 。 2. 加 成 反应 含 不 饱和 脂肪 酸 的 脂肪 ,分子 里 的 碳 - 碳 双 键 可 以 与 氢 、 上 素 等 进行 加 成 反应 。 @ Att: 在 高 温 、 高 压 和 金属 镍 催化 下 ， 脂肪 分 子 中 不 饮 和 ileal 转化 为 含 饱和 脂肪 酸 的 脂 。 aT ie a 上 Je H 了 了 100 一 300 kPa,200°C | of J i c= Ree ene aaa paras, henge des Ong na : : pe, 避 ‘Bley HD > OWE mit CF De SE . Bi 3 ”氢化 的 结果 使 液态 的 油 转 变 为 半 固 态 的 脂 ,所 以 这 种 氢化 也 常 称 为 “油脂 的 硬化 ”>。 人 造 黄油 的 主要 成 分 就 是 氢化 的 植物 油 。 某 些 高 级 糕点 的 松 脆 油 也 是 适当 加 氧 硬化 的 植物 油 。 os C2)y 卤化 让 卤素 中 的 省 、 碘 可 与 不 饱和 脂 酰基 的 双 键 加 成 , 产 生 饱 和 的 卤化 脂 ， 这 种 作用 称 为 卤化 。 通 常 把 100 克 油脂 所 能 吸 收 的 砚 的 克 数 称 为 “ 碘 值 >* 碘 值 大 ,表示 油 脂 中 不 饱和 脂肪 酸 的 含量 高 ,或 不 饱和 程度 高 。 由 于 碘 和 矶 - 矶 双 键 的 加 成 作用 较 慢 ， 所 以 在 实际 测定 中 常用 省 化 碘 或 毛 化 碘 代 替 碘 ;其 中 的 省 原子 或 氯 原子 能 使 碘 活 化 ; 3. RM 油脂 在 空气 中 放置 过 入, 会 败坏 而 产生 难 闻 的 自 味 ,这 种 变化 称 为 酸败 。 酸 败 是 由 空气 中 氧 、 水 分 或 替 菌 的 作用 而 引起 的 。 酸 败 的 化 学 本 质 是 油脂 水 解放 出 游离 的 脂肪 酸 ， 不 饱和 脂肪 酸 氧化 e 4] e nse OTT? RRR PRE, feo 7 量 的 脂肪 酸 (如 丁 酸 )、\ 醛 和 酮 常 带 有 刺激 性 酸 自 味 。 酸败 程度 的 大 小 用 酸 价 表 示 。 酸 价 就 是 中 和 LE 克 油 聘 中 的 洲 离 脂肪 酸 所 需 的 KOH 毫克 数 。 酸 价 是 衡量 油 脂 质 量 的 指标 之 4. Ft Slt 某 些 油 在 空气 中 放置 ,表面 能 生成 一 层 干燥 而 有 韧性 的 薄膜 这 种 现象 叫做 干 化 。 具 有 这 种 性 质 的 油 称 为 干 性 油 。 油 干 化 的 化 学 本 质 还 不 十 分 清楚 ,一 般 认 为 ,如 果 组 成 油 由 的 脂肪 酸 中 ， 含 有 较 多 的 共 斩 体 系 的 碳 - 碳 双 键 , 这 样 的 油 干 性 就 好 。 桐 油 中 含 桐油 酸 达 79% (桐油 酸 ， CH,;(CH,);CH=CH—CH=CH—CH=CH . 一 (CH:);COOH) ,是 最 好 的 干 性 油 ， 它 不 但 干 化 快 , 而 且 形 成 的 薄膜 切 性 好 ,并 能 耐 伶 ` 热 和 潮湿 ,在 工业 上 有 重要 价值 我国 的 桐 油 产 量 丰 富 ,在 世界 上 占有 相当 重要 的 地 位 。 第 三 节 a 蜡 是 高 级 脂肪 酸 与 高 级 一 元 醇 所 形成 的 酯 。 蜡 中 最 常见 的 酸 是 软 脂 酸 和 二 十 六 酸 , 最 常见 的 醇 是 十 六 醇 、 三 十 夫 醇 及 三 十 醇 ; 鱼 在 室温 时 比 油脂 硬 而 胸 ， 温 度 稍 高 时 晴 变 为 柔软 的 团体 。 RFR: | 蜡 的 性 质 稳定 ,在 空气 中 不 易 变 质 ,难于 皂 化 。 到 ”1， 天 然 螨 中 除 高 级 脂肪 酸 的 高 级 醇 酯 外 ， 还 含有 少量 游离 高 级 各 肪 酸 、 高 级 醇和 烃 。 有 的 是 许多 高 级 一 元 醇 酯 的 混合 物 (如 蜂 蜡 )。 由 于 天 然 虹 是 混 含 物 , 所 以 无 恒定 的 熔点 。 根 据 来 源 分 为 动 物 蜡 和 植物 蜡 ,后 者 的 熔点 较 高 。 MES RSP RR 毛皮 、 羽毛 以 及 许多 昆虫 的 外 骨 2 « 骼 上 都 起 保护 作用 。 虫 蜡 也 称 为 白蜡 ,为 我 国 特产 ,是 寄生 于 女 贞 树 上 的 白蜡 虫 的 分 滥 物 ,主要 产地 在 四 川 。 作用 ， 故 多 用 于 高 级 化 妆 品 及 医药 上 制造 软膏 。 第 四 节 复合 脂 类 的 结构 和 性 质 它 的 熔点 高 ,硬度 大 。 蜂 蜡 是 由 工蜂 腹 部 的 蜡 腺 分 泌 出 来 的 蜡 ， 是 建造 蜂 梨 的 主要 物质 。 羊 毛 脂 也 属于 蜡 的 范围 之 内 * 它 的 主要 组 分 是 羊毛 当 醇 .二 十 六 醇 等 高 级 醇 及 其 酯 ,并 含有 一 些 游 离 脂 肪 酸 及 烃 。 由 于 它 较 易 吸收 水 分 ,并 有 乳化 a ”复合 脂 类 是 脂肪 酸 与 醇 (甘油 、 本 同时 含有 其 他 非 脂性 物质 ， 如 糖 ,磷酸 到 人 氨 碱 等 。 —. ie (—) 磷脂 的 结构 和 性 质 ”磷脂 是 含 磷 酸 、 氨 碱 的 简单 脂 类 衍生 物 ;分 其 油 磷 脂 和 神经 酬 磷脂 等 。 Le HARE HG 2544 FA ED EY HHO NS 3 PR RAR HY HB» Ze RMA ATA. 甘油 磷脂 种 类 繁多 ,结构 通 式 如 下 ， 3- Be Ha AR e 43 e 5 per O C x, R,— C—O—CH O | | CH, Tae X O- + @ 2b. Bi Gi 甘油 磷脂 的 通 式 二 干 妇 六 站 . 导 卉 式 中 X 表 示 氮 碱 或 其 他 基 团 (如 肌 醇 ) 。 甘油 磷脂 中 最 常见 的 是 卵 太 脂 和 脑 磅 脂 ， 动 物 的 心 、 脑 、 肾 、 ms ANU RAR RRS FDIS REN KBB ESN BENS. MPRA RERSI RAD. 8 ok a— ON BR HS AY 2G 4 A SA Ps ie O W t : ‘ RAAYAYWMA C —O— CH, ee re OO ON BK O < W +) RrvvvvvvvvR_o —C— €H,—0— P—0-CH; CHENICH)), H oT ac- 卵 磷脂 分 子 中 与 磷脂 酸 相连 接 的 X 基 是 胆 碱 ， 所 以 称 为 磷 旨 酰 胆 碱 ， 又 称 胆 碱 磷酸 甘油 酯 。 脑 磷脂 最 先是 从 脑 组 织 和 神经 组 织 提 取出 来 ， 所 以 称 为 脑 悉 Ne. PLIES CBP ik ABE ZZ AAR. RN SE HY o-R 磷脂 相似 ， 只 是 与 磷脂 酸 相连 接 的 入 基 分 别 是 乙醇 胺 或 丝氨酸 。 j “il HO—CH,—CH;—NH, HO—CH,—CH—COOH 乙醇 胺 丝氨酸 磷脂 中 的 高 级 脂肪 酸 瘦 见 的 是 软 脂 酸 、 硬 脂 酸 、 油 酸 及 少量 不 e 44 e fo AN FARE ARR, 通常 oO MIRE. 2 位 YS A AN PAT BR FA RH FS SE A Dd I Din ene 5. va i - ts PE AL 都 不 溶 于 水 及 丙酮 ,而 易 溶 于 氛 tiv. ae eae aia oar CLINIC SHEA 由 于 卵 磷 脂 可 溶 于 乙醇 而 脑 磷 脂 不 溶 于 乙醇 ， 故 可 用 忆 醇 把 脑 磷脂 从 工 者 的 混合 提取 液 中 沉淀 出 来 。 二 者 的 新 鲜 制 品 都 是 无 色 的 蜡 状 物 , 有 吸水 性 ,在 空气 中 放置 易 变 为 黄色 进而 变 为 褐色 ,一般 认 为 此 颜色 变化 是 由 于 分 子 中 不 饱和 脂肪 酸 受 氧化 所 和 致 。 3. [神经 ] 鞘 磷脂 的 结构 和 性 质 | [ #2 RE EL $2 1 SAS (1B PR ZS BE ) RR wes RR Bi 其 结构 如 王 式 所 示 : CHACH dren | CH;(CH,),-— CH REL MA Atcha ie “0 | CHOH NO R_Q_HN_ca CH,OH | ssn gue .* 脂 酰基 。 pe [AR SHRCHAN(CHy vet I : : : HR i it leek OE RM) | daa : " FEL 2S BARN A, WEA AL 2 1 ok A 2 SE Wie BE PAGE » POT TE BA His PEA PAS NL BR Ay GES We He s CFS 1 SE 5 但 醇 基 cna gpa serials: BEL 22S | AS ik Ee ys ae A 硬 脂 酸 、 换 焦油 酸 、 神 经 烯 酸 (24:1*5) 等 。 e 45 6 IT [tS |B WENA ie FAA, CLR TAT AC APRA WBE ADA — AR ee RAK RABE, Ali AAs 溶性 质 ; 而 磷脂 的 另 一 组 分 是 磷 酰 化 物 , 它 是 强 亲 水 性 的 极 性 基 A], BEBE ATLA CE ak Po a OR SA BA PLE, RH HE 帮助 不 溶 于 水 的 脂 质 均匀 扩散 于 体内 的 水 溶液 体系 中 。 (=) BSE DIR SH He Be A APA Mia ae AS Ze iE OD et RAR, 统称 为 生 物 膜 。 生 物 膜 主 要 由 脂 类 与 蛋白 质 组 成 。 脂 类 约 占 .40% BAVA 约 占 60% 。 但 是 不 同 种 类 的 生物 膜 所 含 脂 类 与 蛋白 质 的 比例 变 化 很 大 , 如 线粒体 内 膜 只 含有 20 一 25% 的 脂 类 ,而 有 些 神经 细胞 表面 的 通 磷 脂 膜 含 脂 类 高 达 75% 。 构成 生物 膜 的 脂 类 种 类 很 多 ， 其 中 最 主要 的 是 甘油 磷脂 类 ， 也 有 一 些 糖 脂 和 胆固醇 。 生物 膜 具 有 极其 重要 的 生物 功能 : 由 它 具 有 保护 层 的 作用 ， 是 细胞 表面 的 屏障 ;加 它 是 细胞 内 外 环境 进行 物质 交换 的 通道 @) 许多 酶 系 与 膜 相 结合 ,一 系列 生物 化 学 反应 在 膜 上 进行 。 生 物 膜 的 功能 是 由 它 的 结构 决定 的 。 对 于 生物 膜 的 结构 ， 曾 经 提出 过 (细胞 外 ) Pa HS ES (细胞 内 ) 图 2-1 生物 了 腊 脂 质 双 层 结构 示意 图 a\ 表 在 蛋白 质 ，b.c,d .内 在 蛋白 质 at & i» CA OA CCY 人 1 satereraverans 全 BS Write ‘> 7 a sere eect eA tutta e? sysests oo A,ihes 区 NS | de iis i esa Prt) ot Ke 图 2-2 Ae yh Ey By ek AS rene ou 多 种 模型 ,目前 为 多 数 人 接受 的 是 液态 镶嵌 模型 ( 见 图 2-1、.2)。 这 个 模型 的 要 点 为 , (1) : 膜 磷脂 排列 成 双 分 子 层 , 它 构成 膜 的 基 质 交 磷脂 的 极 性 端 亲 水 , 朝 着 水 相 ， 而 非 极 性 端 欧 水 , 位 于 双 层 内 部 5 双 分 子 层 的 每 一 个 磷脂 分 子 既 规则 地 排列 着 , 又 有 转动 .摆动 和 横向 流动 的 自由 ， 它 们 处 于 液晶 状态 。 克 脂 双 分 子 晨 具有 流动 性 .柔韧 性 .高 电阻 性 和 对 高 极 性 分 子 的 不 通 透 性 。(2) 多 种 蛋白 质 包 埋 王 基质 之 中 , 称 为 膜 蛋白 ,| REAERES CNT MR 侧 表面 蔡 入》 或 穿 透 整个 双 分 子 层 。 膜 蛋白 的 极 性 区 伸 出 膜 的 表 面 , 而 非 极 性 区 埋藏 在 膜 的 下 水 的 内 部 。 埋 藏 在 脂 质 双 分 子 层 中 或 贯穿 脂 质 双 分 子 层 者 称 为 内 在 蛋白 ， 附着 在 脂 质 双 分 子 层 表面 者 称 为 表 在 蛋白 ， =. 糖 脂 糖 脂 是 分 予 中 含有 糖 的 脂 类 。 由 于 结构 和 性 质 的 复杂 与 多 料 « 47 « 性 ， 分 类 很 困难 而 且 不 统一 。 本 书 仅 简单 介绍 其 中 具有 一 般 脂 类 溶解 性 质 的 两 大 类 : 糖 [神经 ] 辅 脂 类 和 甘油 醇 糖 脂 。 (一 ) EARS AUIS CH PSR) i3 J HE 2A eB AR AHR TE HRA AEH SiR AH SE 人 二 pia laa, 1， 脑 背 脂 类 CREE MANE A “ALE 2 He 有- 葡萄 精 背 。 ighaweaiimuransedseci. oe PREM AMP OS 7 全 人 2G 2 eres oS o=c 一 (Cy) CH 和 CH,OH SR ¢ er Ne ~ > 4 5 N | VA Ma 0 一 CH 一 op 人 oorcn H H : H OH NaLZh Dir oe ie Ai ee 88 ee Sa B-#* 4.98 Stier é | it lente p- ep rT 站 0:8 ele KAQLGEFMMMAAA MARA A Be RRS WEEE BRT Ea MOREE EIS DLP jab yA is Oy i EE, EE, PE SE A HB RT A ae i VA ie RS NB TES TEE 5) BH a HBS | 2. #275 HF HBAS iT 一 有 唾液 酸 ( 即 N:- 己 酰 神经 氮 酸 )) 因 此 在 pHI7 PAP A SLR Wa HE BE A JE je SEPARA DSH DE. .此 讲 : Its LFA ZA HIE ee eer ere RE HEOL FURR Bd, FEATS. IADR EIR A PEAR WEAR ARE A, JCF SAO RA Ay REAR e 48 e — lee sl Cc _ 相同 。 ATLA 2 A AEP 的 。 章 唾液 酰 节 苷 脂 的 结构 如 下 ， | B-4E 9 (1>3)- 8-2 RIE FL (1 4) -B- EAL (14) - B- i (11) -O- BRE it ARG) Fl eo oe | ' noche a 一 mee (=) 甘油 醇 糖 脂 ‘s 5 SEAR A i HE = BE 2-H PL Be) 葡萄 糖 背 。 存 在 于 绿色 植物 中 ， 又 称 植物 糖 脂 。 有 的 人 一 分 子 已 AMAA TORE, AMR ARE (—S0,H), wl eH ih B- -于 乳糖 并 的 结构 如 下 ， 和 “ cH oa [ 1 H ae the 7 H OH y ® CHy-o— aay (三 三 糖 脂 的 生理 功能 外 脂 的 生物 化 学 在 当前 已 受到 很 天 的 重视 ,虽然 在 细胞 膜 中 它 的 售 量 很 少 ， 租 是 它 在 许多 特殊 的 生物 功能 中 是 非常 重要 的 。 糖 脂 在 细胞 识别 ,组 织 免疫 .血型 专 一 性 组 织 器 官 的 震 一 性 、 神经 突 触 的 传导 等 多 种 生物 荔 能 中 起 作用 。， wath 中 - 国 茸 是 一 类 物理 性 质 及 物 态 与 脂肪 类 似 的 物质 ， 属 于 类 脂 。 “ 国 醇 类 是 以 环 戊 烷 多 气 菲 为 基本 结构 的 环 状 高 分 子 一 元 醇 ， 又 称 为 省 醇 类 。 它 在 生物 体 中 可 以 游离 状态 存在 或 与 脂肪 酸 结合 成 酯 的 形式 存在 ， ee pee aiaitesof MARR. e 49 。 —, BRRCESS) | 胆固醇 以 游离 及 酯 的 形式 存在 于 一 切 动 物 组 织 中 ， 因此 又 称 为 动物 固 醇 。 植 物 组 织 中 无 胆 画 醇 。 在 神经 组 织 和 肾 土 腺 中 含量 特别 丰富 。 在 动物 组 织 中 胆固醇 常 与 其 衍生 物 二 所 胆固醇 .7- 脱 气 胆 固 醇和 胆固醇 酯 同时 存在 。 胆固醇 主要 在 肝脏 中 合成 ， 也 从 食物 中 摄取 。 胆固醇 是 环 戊 烷 多 氨 菲 的 衍生 物 , 在 C-3 位 上 有 一 不 凑 基 ， C-5 5 C-6 位 间 有 一 全 双 键 ,C-10 和 C- 13 位 上 各 连接 一 个 甲 基 ,C-17 位 上 连接 一 个 含 8 瑞 的 枝 链 。 其 绪 构 如 图 2-3。 ~ 26; CH; =) P| : Pic sw CH —CH,—~CH,—CH,—CH 20 220. @3) 24 2 NCH, as Se | 27 2-3 胆固醇 胆固醇 不 溶 于 水 a, BS A ERI ER i AACE SA Rim. . = es LR de gH RA 2 As es RAR 变 成 维生素 :Ds。 在 动物 机 体 中 ;， JHE A] eas AS Ph A AS SS Be 素 。 胆 固 醇 在 机 体内 还 可 以 转变 为 胆汁 酸 盐 , 是 脂肪 的 良好 乳化 剂 ， 可 促进 脂肪 的 消化 吸收 。 =, 2408 | :麦角 固 醇 是 植物 中 常见 的 国 醇 之 二 ,结构 与 胆固醇 十 分 相似 ， 在 C-5 8 C-8 jal — skye, C-17 位 URE 2 Be AL 烯 基 , 其 结构 如 图 2-4, 才 角 固 醇 的 性 质 与 胆固醇 相似 。 它 经 紫外 线 照 射 后 可 变 成 人 。 生 素 D;。 维 生 素 D; 5D, 的 差异 仅 在 于 与 C-17 相连 的 侧 链 有 ee 50 。 CH, CH, CH, fie wt oi! ih ve CH 一 CH 一 CH 一 C 一 一 CH teks» Nees Al 2-4 麦角 固 醇 所 不 同 。. zis a 考 是 ， 脂 类 物质 有 也 此 共性? AFRICA EL MRSS MM . 试 讨论 脂 类 的 生物 学 意义 。 ， 天 然 的 脂肪 酸 有 哪些 种 类 ? 其 结构 和 性 质 的 关系 如 何 ? ， 瑟 出 下 列 各 种 脂肪 酸 的 结构 式 ， (a) 16:0 (b) 和 钙 力 (c 庆 30 有 05. 脂肪 的 结构 如 柯 ? 脂 和 油 有 何 差异 ? 其 原因 是 什么 ? 6. 用 结构 式 写 出 三 硬 脂 酰 甘油 的 皂 化 反应 方程 式 ; I Sb tt ARES mem WO ND Ly 1 ee See | 7. 皂 化 值 、 左 值 的 含义 是 什么 ? 分 别 反映 出 脂肪 结构 上 的 什么 特点 ? 8. 什么 称 为 脂肪 的 酸败 ?” 试 讨论 酸败 的 原因 及 其 防止 办 法。 用 什么 作 为 衡量 油脂 酸败 程度 的 指标 ? :二 9. SOR BENE FU ORIG Hye ask, IRA AEE ety SE 有 什么 关系 ? 10. 试 简要 讨论 生物 膜 结构 的 液态 镶 谨 模型 的 要 点 ? 11. 糖精 脂 类 与 甘油 醇 糖 脂 在 结构 上 有 何 区 别 。 12. 试 以 胆固醇 为 代表 讨论 固 醇 的 结构 特点 。 e 5] « 第 三 章 “ 蛋 白质 化 学 第 一 节 蛋白质 的 概念 一 、 蛋 白质 的 生物 学 意义 早 在 19 世纪 初叶 , 有 机 化 学 家 马尔 德 (Mulder) 首先 采用 了 1883 4A {AF Alle yt ( Berzelius) #2 HH Ay “Protein” jx— Ris, CUT 希腊 字 , 意 思 是 “最 原始 的 *"“ 最 重要 的 ”。 德 国 .日 本 和 我 国 等 根据 这 类 物质 和 鸡蛋 白 相似 而 称 之 为 “蛋白 质 *。 后 来 有 人 建议 按 原 义 译 为 “ 肝 ", 但 因 蛋 白质 一 词 沿 用 已 久 故 未 能 推广 。 | 众所周知 ， 生 命 活 动 的 基本 单位 是 细胞 ， 细 胞 的 主体 是 原生 “ 质 , 而 原生 质 的 主要 成 分 是 蛋 自 质 , 故 蛋 白质 是 细胞 内 最 丰富 的 大 分 子 物质 ,是 生物 体形 态 结构 的 物质 基础 ;更 为 重要 的 是 蛋 御 质 具 有 多 种 多 样 的 功能 。 和 例如 酶 (是 蛋白 质 ) 催 化 体内 各 种 代谢 反应 的 进行 ;激素 (许多 是 蛋白 质 ) 调 节 体内 各 种 代谢 过 程 ; 免 疫 球 蛋白 执 行 防御 功能 ， 肌 肉 蛋白 是 肌肉 运动 的 物质 基础 ;血红 蛋白 运输 氧 ;在 细胞 膜 通 透 性 .遗传 控制 、 记 忆 和 思维 活动 等 多 方面 蛋 自 质 都 起 着 重要 作用 。 它 是 生物 表现 竹 差 万 别 功能 的 基本 物质 ， 是 生 命 现象 的 重要 物质 基础 。 生 物 界 从 无 细胞 形态 的 病毒 浊 | 能 征服 字 宙 的 人 类 ,所 有 的 生物 无 论 是 低级 还 是 高 级 ;都 无 例外 地 主要 是 由 蛋白 质 组 成 ,由 蛋白 质 来 体现 它 的 生命 活动 。 | 二 、 蛋 白质 的 概念 蛋白 质 是 生物 大 分 子 ,分 子 量 由 数 千 至 数 千 万 (烟草 花 叶 病毒 蛋白 质 分 子 量 达 四 千 万 ), 一 般 都 在 一 万 以 上 ， 结 构 很 复杂 。 蛋 自 质 可 以 被 酸 、 碱 或 酶 催化 而 水 解 ,完全 水 解 的 最 终 产 物 是 氨基 酸 ， © 52 « Td SA PR MAS Ek RCE Ne, i RSG FD SR HE 本 单位 。 在 生物 体内 ,所 有 的 蛋白 质 都 在 不 断 地 进行 分 解 与 合成 ， en ee ce 产物 。 | Mah, a On BS He ee TENA» 得 知 大 多 数 蛋白 质 的 元 素 组 成 很 相似 ; 头 约 仍 碳 50 一 55% 、 氢 6 一 8%、 全 20—23% Rl 15-18% He 0 一 4% (有 些 蛋白 质 还 含有 微量 磷 、 RE SICH) MAMMA SKA ASHOCH, SRE 蛋白 质 与 糖 、 脂 区 别 的 特征 而且 氨 的 含量 较 恒定 ， 平 均 为 169% (RHEE AAS 6.25 RA) ee Pe ee eee ee 8, 求 此 样品 蛋白 质 含量 为 多 少 ? Hier AS CASE ee MHS nnn rere 1 TH. « HRM PR ARR 0.25 aA 三 、 蛋 白质 的 分 类 Fa 蛋白 质 的 种 关 很 多 。 曾经 出 现 过 众多 的 分 美方 法 emete 据 蛋 自 质 分 对 的 某 一 特征 而 进行 分 类 二 如 按 其 分 子 形状 ,溶解 性 、 SFA ME CAE RED HE, ee ee Ay Hi BE BANE OE KA Oo) Bate AR ea , 2A SHE 7k RR RAT RARER PETE ETI Hp BE fh 溶剂 中 的 溶解 度 、 沉 演 所 需 盐 的 浓度 pa 同 ， MPEP OM 三 ( 逢 六 上 自 蛋 白 ? 获 于 水 及 稀 盐 、 黎 酸 或 稀 碱 咨 液 。 用 硫酸 铵 盐 析 pa AL 7 (002. BRIA : AREER AAP ok , Bn de Eb BS 后 可 以 滋 解 50 和 饱和 度 硫 酸 撰 可 以 析出 。 球 蛋 白 普遍 存在 于 生 物体 中 。， s 53 6 3. 醇 深谷 蛋白 ， 可 溶 于 70--80% 乙 醇 中 ,但 不 溶 于 水 或 无 水 乙醇 。 在 化 学 组 成 上 有 -- 定 特点 ;如 含 且 氨 酸 及 酰胺 较 多 ; 非 极 性 侧 链 远 较 极 性 侧 链 多 。 这 类 蛋白 质 在 植物 种 子 中 较 多 。 如 玉米 小 麦 醇 溶 蛋白 .大 麦 醇 溶 蛋白 。 ， 谷 蛋 自 ， 在 等 电 点 时 不 湾 于 水 和 称 盐 溶 波 中 ,但 映 淤 于 和 CS 如 麦 谷 蛋白 和 米 谷 蛋白 等 ， 5. 鱼 精 蛋白 ， 溶 于 水 及 稀 酸 ,但 为 稀 扰 水 所 沉淀 。 分 子 中 碱 性 氨基 酸 特别 多 ,所 以 分 子 呈 强 碱 性 。 分 子 量 很 小 没有 特定 的 空 间 结 构 似 应 归于 多 肽 。-- 般 多 自 鱼 精 中 抽 提 ; | 6. 组 蛋白 ， 溶 于 水 及 稀 酸 但 为 稀 所 水 所 沉淀 。 分 子 PR 酸 与 赖 氨 酸 特别 多 ,分 子 呈 弱 碱 性 。 一 般 存在 于 动物 体 中 , 与 酸性 物质 如 核酸 等 相 结合 。 7， 硬 蛋白 ， 这 类 和 蛋白 质 是 动物 体 中 作 WR 保护 功能 的 ， 蛋白 质 ,不 溶 于 水 、 盐 溶液 . 稀 碱 和 稀 酸 溶液 ; 如 角 和 蛋白、 胶原 、 网 硬 蛋 白 、 弹 性 蛋白 。 (=) 结合 蛋白 质 结合 看 白质 是 由 单纯 蛋白 质 和 非 蛋白 质 二 部 分 结合 而 成 水 解 的 最 终 产物 除 氨基 酸 外 ,还 有 糖 .脂肪 、 核 酸 :磷酸 及 色素 。 故 根 据 非 蛋 白质 部 分 的 这 些 成 分 又 可 分 成 五 类 ; RPE 1， 核 蛋白 ， 与 核酸 aA Be, Insmie Betts eee DNA 和 组 蛋白 结合 而 成 。 ?、 糖 蛋白 (包括 蛋白 多 糖 )， 与 一 种 或 多 种 精 ; 或 糖 的 衍生 牺 ， 结合 的 蛋白 质 。- 一 般 糖 蛋白 的 糖 链 (或 称 糖 单位 ) 中 不 含 糖 醋酸， ， 而 蛋白 多 糖 的 糖 链 往往 是 结构 很 长 的 单 链 氨 基 多 糖 ( 即 粘 多 糖 )， 并 含有 大 量 糖 醛 酸 。 由 于 分 子 中 结合 多 条 长 链 氨 基 多 糖 # ' 糖 含量 常 超过 其 蛋白 质 部 分 ， 故 称 为 蛋白 多 糖 ， 糖 蛋白 有 各 种 各 样 的 生 ”有 学 功能 。 如 免疫 保护 作用 、 酶 促 催化 作用 .激素 控制 .激素 储存 3 血液 疑 固 离子 转运 、 润 滑 作 用 ,表面 保护 作用 、 结 构 支持 ， 细 胸 粘 e 54 e 附和 分 子 识 别 。 3. 脂 蛋 白 和 蛋白 脂 :， 与 脂 类 相 结 合 的 蛋白 质 。 脂 类 包 于 分 子 内 部 而 呈 水 溶性 , 即 脂 蛋 白 , 例 如 卵黄 球 蛋 白 , 血 清 中 的 cc- 和- 脂 蛋 自 等 。 脂 类 在 外 表面 溶 于 有 机 溶剂 的 , 即 为 蛋白 脂 , 如 脑 中 的 蛋白 脂 。 前 者 与 脂 类 储 运 有 关 ，, 后 者 则 是 各 种 膜 ( 如 细胞 核 膜 、 质 驱 等 ) 的 主要 组 成 成 分 。 4. 色 蛋 白 ， 与 色素 相 结合 的 蛋白 质 。 色 蛋白 种 类 很 多 , 尤 以 含 中 啉 者 为 重要 。 如 血红 蛋白 .过 氧化 氨 酶 .细胞 色素 c 等 。 .五 ， 磷 蛋白 ,丝氨酸 或 苏 氨 酸 侧 链 上 连结 了 磷酸 的 蛋白 质 ,如 卵黄 中 的 卵黄 磷 蛋 白 , 乳 中 的 酷 蛋 白 都 是 典型 的 磷 和 蛋白。 第 二 节 “氨基 酸 的 结构 和 性 质 一 、 和 氨基酸 的 结构 蛋白 质 水 解 所 得 到 的 20 种 氨基 酸 ， 都 可 看 成 是 羧 酸 分 子 中 C- 矶 原子 上 的 一 个 氨 原 子 被 氨基 取代 而 生成 的 化 合 物 ， 故 除 膊 和 酸 ( 它 实际 是 一 个 亚 氛 基 酸 ) 外 ,它们 的 结构 可 以 用 下 面 的 通 式 表 丰 ， COOH CC le 一 一 一 -一 一 > 仙山 Fr------ 由 于 图 可 见 这 些 天 然 氮 基 酸 ， 在 结构 上 的 共同 特点 是 与 羧基 相 邻 的 < -机 原子 上 都 连 有 一 个 氨基 ， 因 而 称 为 & -氨基 酸 。 方 全 AVS 2 DA % FR @ - ayia ACR. ECE R= 基 团 的 不 同 ， tke BM so GE, BRR “6% FCO HEAR Ds 所 有 的 ac- 氮 基 酸 分 子 中 的 xc- 矶 原子 击 都 违 接 四 个 互相 不 同 的 基 团 或 原 (BIR, =NH,,—COOH ,一 H), 故 均 为 手 性 碳 产 子 . 区 - 碳 原子 上 四 个 不 同 的 取代 基 有 两 种 不 同 的 排 布 形式 交 结 果 形 成 互 为 镜像 的 结构 , 即 两 种 贡 体 异 构 体 。 为 区 别 两 者 ,人 为 地 规定 一 种 为 工 -型 ， 另 一 种 为 D= 型 ,书写 时 将 羧基 写 在 -= 碳 原 子 的 土 端 SEE Fe 的 为 工 -型 ， appsaseagnoon052 0 确定 的 。 =F i Ee ace atl one 8 CHO _ COOH tie Tle AN Ste. CH,OH R m 加 “"L-(—) fie L -氨基 本 a = CHO COOH ON | I N | aki pa 4‘. ) am ‘ | CH,OH R - D-(+) 7h , D -氨基 栈 根据 立体 化 学 的 研究 ， 凡 是 有 手 性 碳 原子 的 分 子 都 有 光学 活 性 ， 或 者 说 有 旋光 性 。 所 以 gc -氨基 酸 〈 除 甘氨酸 外 ) 都 具有 旋光 性 。 各 种 工 - 型 的 氨基 酸 中 有 的 为 左旋 ;有 的 为 看 旋 情 从 蛋白 质 水 解 得 到 的 c -氨基 酸 均 属于 工 -型 的 ， 所 以 习惯 上 在 书写 氨基 酸 时 都 不 标明 构 型 和 旋光 方向 。 虽 然 蛋白 质 中 没有 D- 型 氨基 酸 ,但 生物 界 有 D -型 氨基 酸 存在 ， 如 某 些 细菌 产生 的 抗菌 素 就 含有 D- 型 氨基 酸 。 二 :氨基酸 的 分 类 ate A EU Hs ART Bee RER SEWER e 56.¢ WAS Ae END) EFPIA ORT, EAE LZ) EH RELA R - HLRUDR, ACER HATE RP RIED 能 性 作用 . SRILA ARM: hk RAS BAY 20. 种 氨基 酸 可 分 为 三 类 ，R - 基 有 电荷 的 氨基 酸 ，R- 基 有 级 诈 但 不 带电 荷 的 氨基 酸 及 R - 基 为 非 极 性 的 氨基 酸 ( 见 表 3-1)。 1. 了 - 基 有 电荷 的 氨基 酸 有 五 种 FA MOAN SIH BRE 解 离 后 宛 别 有 带 质 电荷 的 8 -、y -羧基 , 故 称 为 酸性 氨基 酸 。 赖 氨 酸 、 精 氨 酸 和 组 气 酸 的 侧 链 因为 可 接受 质子 而 带 正 电 ; 故 称 为 碱 性 a... 2。 有 R - 基 有 极 性 但 不 具有 电荷 的 氨基 酸 有 七 秆 ; 这 类 氨基 酸 具有 极 性 了 = 基 , 仑 能 参与 氢 键 的 形成 。 丝 氨 酸 、 苏 氨 酸 MRAM 的 R- 基 有 羟基 ;天 冬 酰 胺 和 分 所 酰胺 具有 酰胺 基 ; 半 胱 氨 酸 则 含 有 态 基 (一 SH)。 半 所 酸 的 及 - 基 只 是 一 个 氢 原 子 , 对 极 性 强 的 <- 氮 基 和 <- 凑 基 影响 很 小 , 有 时 也 把 它 归 人 非 极 性 类 。 3. OR - 基 为 非 极 性 或 术 水 性 的 氨基 酸 有 八 种 。 ARR. BS 酸 、 充 氨 酸 、 异 亮 氛 酸 . 甲 硫 氨 酸 具有 脂肪 烃 侧 链 苯 两 氨 酸 具有 芳 EME, 膊 氨 酸 和 色 氨 酸 具有 杂 环 侧 链 。 由 此 可 以 理解 它们 的 Bir HR, XR IES PAT RR - 基 桩 水 性 为 最 小 , 它 介 FAR 极 性 氨基 酸 和 不 带电 荷 的 极 性 氨基 酸 之 间 。 上 面 提 到 的 及 所 酸 实 际 具 是 二 个 亚 氨 若 酸 皆 的 持原 子 不 是 伯 胺 ,而 是 仲 胺 。 后 者 可 以 BE @- 氨基 酸 上 的 便 链 取代 了 氨基 上 的 一 个 气 原 子 所 形 成 的 ja —- 早年 认为 组 成 蛋白 质 的 氨基 酸 一 共 21 FR. RRRABIAR 酸 是 在 蛋白 质 生 物 合成 以 后 经 专 一 酶 作用 将 且 氨 酸 羟基 化 而 成 的 ,因此 不 计 大 基本 氨基 酸 之 列 。 与 此 相似 , 在 组 蛋白 等 蛋白 质 中 发 现 有 甲 基 组 氨 酸 与 甲 基 赖 氛 酸 ,它们 也 是 生物 体 合成 了 肽 链 后 ， 经 专 一 的 酶 作用 而 甲 基 化 的 ,这 些 都 属于 稀有 氨基 酸 。 为 什么 所 有 的 生物 体 的 蛋白 质 都 含有 相同 的 20 种 基本 氨基 酸 ? 其 道理 在 « 57 。 St eM Ft & F HH 表 3-1 氨基 酸 分 类 表 eis | 天 冬 NHs 人: 天 冬 | Asp} D OCT SHE E PE H 一 NH, AR “on | am & | Glu) E shamed Aus 2 oo H + NH, . + MAM M | Lys | K H,N—CH,—CH,—CH,—CH,— C —CO0- | H + + is is fa) fi | .Arg | R BN GaN He iat ihe BO H ‘i 十 NHs | HC—C—CH, — C—CO0- 组 氨 酸 | 组 | His | oH ry ai ees | HN NH H \o/ H Be et FA et FAN eR mH MF 苏 氨 酸 | Tr 甘氨酸 | 甘 Thr Gly O NHy | | | H,N—C—CH,— C—COO- | H : of NH; I H,N—C—CH,—CH,— C —CO0O- | H + NH; HO—CH,— C—COO- 8 OH NH; HCH c—COO- e 59 e sate al dai | Maly |) vers Hy 非 “| 亮 氨 酸 |7 亮 >| Lew) ih EB} OF |. Pro | »-P.HD tF fd owl | agate | H 一 C 一 COO- CH | |) Mes | 关 | See +4 rr ; { 人 NH, | 要 天 | Hs, 两 | 想到 |} BR % x 4 at Oo- i Le 二 更 光 iter . stew eH) 人 | 学 习 遗 传 密码 的 普遍 性 时 ,我 们 就 会 明白 了 。 三 、 和 氨基 酸 的 性 质 (一 ) 氨基 酸 的 物理 性 质 xz- 氨基 酸 为 无 色 晶 体 ,熔点 一 般 在 200"C 以 上 。 其 味 随 氨基 酸 不 同 有 所 不 同 , 谷 氛 酸 的 单 钠 盐 有 鲜 味 ,是 味精 的 主要 成 分 。 一 般 氨 基 酸 能 溶 于 水 ,并 能 溶 于 稀 酸 或 稀 碱 中 , 但 不 能 溶 于 有 机 溶剂 。 通 常 酒精 能 把 氨基 酸 从 其 溶液 中 沉淀 析出 。 (=) 氨基 酸 的 两 性 解 离 和 等 电 点 氨基 酸 分 子 中 既 具 有 氮 基 (一 NH2) 又 具有 羧基 (—COOH), 一 COOH 基 可 电离 出 H+ 成 为 带 负 电 的 一 COO-; 而 氨基 由 于 其 氨 原子 上 的 未 共用 电子 对 , 则 吸引 溶液 中 的 H+ 而 质子 化 成 为 带 正 电 荷 的 二 NH 所 氨基 酸 在 不 同 的 酸 、 碱 条 件 下 发 生 解 离 的 情 UA 十 十 NH, NH; NH, | OH- | O | R—C—COOH=—= R — C 一 CO0- 二 一 R 一 C 一 COO- | Ht | H* | H H H pH platy ( ) ( ) ( ) 主要 形式 形式 主要 形式 因此 调节 溶液 的 pH, 可 使 氨基 酸 具 有 不 同 带 电 形式 。 当 调节 氨基酸 溶液 的 DH, 使 氨基 酸 分 子 上 的 一 NH: 基 和 一 COO- 基 的 解 e 6] 。 离 庆 完 全 相等 ,此 时 [ 正 离子 ]=[ 负 离子] 氨基 酸 成 为 兼 性 离子 (也 称 为 两 性 离子 )。 即 氢 基 酸 所 带 净 电 荷 为 堆 , 在 电场 中 既 不 向 正 极 移动 ,也 不 向 负极 移动 ;此 时 氨基 酸 所 处 溶液 的 pH 值 称 为 该 氨 基 酸 的 “等 电 点 >, 以 符号 “pT 表 示 。 各 种 氨基 酸 的 pL 和 解 离 常数 列 于 表 3-2, 氨 基 酸 的 pI 可 由 其 分 子 上 解 离 基 团 的 解 离 常数 来 确 定 。 一 氨基 一 羧基 的 氨基 酸 的 等 电 点 是 它 tonne itbe F* 值 ， 其 公式 如 下 ， 即 pl=+(pKi + pK.) FLL HB Bil, HZ 3-2 BAH ABA DK, =2.34; pKy= 3-2 SHREBEI5CH pKAPIDECE | REBAR |g Boon) PI HER 2.34 9.60 5.97 Ase | 2.34 9.69 6.02 UHR 2:32 4 (9662 5.97 CAB 2.36 9.60 5.98 RAR 2.36 9.68 | “| 6.02 丝氨酸 232K .| 9.15 3 | 5.68 苏 氨 酸 2.71 9,62. | 56-18 “FDL BB (30°C) 1.96 10.28 8.18(—SH) 5.07 甲 硫 氨 酸 - 2.28 9.21 5.75 RAAB 1,88 9.60 1-3.65( 一 COOH)| 2.77) BAR 2.19 9.67 4.25(—COOH)} ”3.22 Riz 2.02 8.80 5.41 BARK 2.17 9.13 5 5.65 GAB 2.18 8.95 ~ | 10.53(e-NHs) 9.74 精 氨 酸 2.99. 9.04 12.48( JL) 10.76 AAA ， 1.83 9.13 5.48 MAR 2.20 9.11 10.07(OH) 5.66 fA 2.38 9.39 ; 5.89 组 氮 酸 1-82 9.17 7) 6.00(@K mH) 7.59 6.30 Hiiese 63 1.99 10.60 e 62 e 9.60 所 以 它 的 等 电 点 是 4H - p12 2184+ 0460:25 97 : 由 表 3-2 可 知 ,酸性 氨基 酸 的 等 电 点 值 较 小 , 碱 性 氨基 酸 的 等 电 点 值 较 大 。 而 一 羧基 一 氨基 的 氨基 酸 , 因 羧 基 解 离 度 大 于 氨基 ， 所 以 其 等 电 点 都 在 pH 6.0 左右 。 如 甘 氛 酸 为 5.97, 丝 氨 酸 为 5.68， ih BWR) 52908, PREM 6.02, PE RRR SE RABEL, 在 氨基 酸 的 分 离 技术 上 已 得 到 广泛 的 应 用 .由 于 各 种 氨基 酸 的 电离 程度 及 等 电 点 不 同 : 例 如 当 pH 6 时 , A BIE EE, BH 6 是 丙 氨 酸 的 等 电 点 | HARRIES As CAM KABA MARR MULTE BS ARATE CE. FU PER, A SR ee Ba: 及 电泳 法 等 将 这 些 氨基 酸 从 混合 液 中 分 离 出 来 。 又 因 和 氨基 酸 在 等 电 点 时 净 电 荷 为 零 , 通 过 静电 引力 易 迅 速 结合 沉淀 析出 , 故 在 生产 中 ,把 发 酵 液 的 pH( 值 调 到 谷 氨 酸 的 等 电 点 附近 ,就 会 有 大 量 谷 氨 酸 结晶 析出 。 (=) 氨基 酸 的 化 学 反应 烷 基 与 芳香 基 在 化 学 上 是 不 活泼 的 ,因此 氨基 酸 的 化 学 性 质 nee er Oe ads ee ee 酚 基 及 口吃 基 决 定 。 下 面 和 从 六 拓扑 羧基 的 反应 。 “与 2, 4-— EE . athens a HES 2, 4-H AEMFE CARS DNFB) 反 应 , 在 SG WR METAR Fp A We aE SK ARR EMR (DNP-RIERR). NANT H R 一 -一 [sy re ON~< \—F #HN—CHCOOH NO, DNFB ea 63 e@ H R \ leat Oe << Ants C HCOOH + HF xvas DNP- 所 基 酸 (黄色 ) 这 一 反应 是 定量 转变 的 ,产物 在 酸性 条 件 下 能 经 受 100"CG 的 高 温 而 无 严重 的 破坏 ,产物 是 黄色 的 。 它 在 蛋白 质 化 学 的 研究 史上 起 过 重要 作用 ，, 桑 格 (Sanger) 首 先 用 它 测 出 了 胰 锅 素 的 排列 顺序 * ee whiniermhainiimadteslieae . 与 亚 硝 酸 的 反应 : 氮 基 定量 地 与 亚 友 酸 作用 产生 尖酸 和 No SEs 如 下 。 R—CH—COOH+ HNO: 一 > 了 一 CH 一 COOR+N 计 +HHi9 » | NH, OH 所 生成 的 N2? 可 用 气体 分 析 仪 器 测定 ,这 是 范 斯 莱 死 (Van S1- yke) 氛 基 氨 测定 法 的 原理 。 cx- 氮 基 在 室温 下 10 分 钟 内 作用 就 完全 ，e- sak (4m 588) 5 HNO. (EFAS. & RHE A HS HE 5 WTR TER SES AI A i Be A 程度 均 有 用 处 。 3. 与 曹 三 酮 的 反应 4 c- 氨 基 酸 与 曹 三 酮 反应 时 ,氨基 酸 被 氧化 脱 去 氨基 而 生成 一 分 子 醛 ,一 分 子 二 氧化 碳 和 一 分 子 氮 , 水 合 曹 三 酮 则 被 还 原 成 还 原型 草 三 酮 。 e 64 。 ia" Ale O O i= 7k & FS be O eer Sy Seat TH OS te \ OH | 4 Ki +N CH COOH H Vy ok His i HO : - J ee +RCHO +CO,f + Nut UO Kon O CRBS oO O | | » aa AN 60% a'a8 Vy OH HO TV O O sig As leo ¢ ao es oY, RM 4 Se (Ruhemann) 2 if 所 产生 的 NHi 又 定量 地 与 一 分 子 曹 三 =k) ES 酮 合成 鲁 曼 氏 紫色 络 合 物 。 吸收 光谱 峰 在 570 nm, 可 用 比 xe 在 570 nm 测定 其 含量 。 此 反应 非常 灵敏 , 几 个 微 克 氛 基 酸 就 能 Be. eRe. ESE ARTA Es 酸 时 ， 常用 曹 三 酮 溶液 作 显 色 剂 ， 以 定性 和 定量 地 测定 氨基 酸 。 同时 反 应 中 生成 CO, 故 也 可 用 气体 分 析 法 定量 测定 氨基 酸 ; Bik FE AAR SHER bA RY, AUBARE ERR, AA B= MS IER (MAAR) RR 应 能 生成 不 同 的 产物 ,这 个 产物 显 黄色 ,其 最 大 吸收 波 长 是 q40 nm, 所 以 可 在 此 波长 测定 且 氨 酸 的 含量 。 (四 ) 芳香 族人 氨基酸 的 紫外 吸收 光谱 “” 虽然 蛋白 质 中 存在 的 20 种 氨基 酸 均 尿 ) 吸 收 瑟 见 ,但 酷 氨 酸 、 色 氨 酸 和 洽 丙 氨 酸 等 显著 地 吸收 Soe 图 3-1)。 因 为 大 6 i> Bs 5 消光 系数 (x.10 7) 3 2 l 0 ee ae 240 260 *~* 280 波长 (nm) 图 3-11 泡 氛 酸 、 酷 氨 酸 和 苯 丙 氨 酸 的 紫外 吸收 光谱 e 64 e 多 数 蛋 白质 均 含 有 酷 氨 酸 残 基 , 因 此 用 紫外 分 光 光 度 计 We eA 质 对 280 nm Fe SPIE HY MC» 可 以 作为 测定 溶液 中 蛋白 质 含量 的 特 别 快速 而 简便 的 方法 。 a Sik 一 个 氨基 酸 的 氨基 ,可 与 另 一 个 伟大 酸 的 次 基 缩 个 类 去 一 分 FRI RAR KE LA eK. HO EIR HATE RUDI BK Ik”, 例如 丙 氨 酸 的 <- 羧基 与 甘氨酸 的 <- 氨 基 缩 合 形成 的 一 胶 称 为 两 氨 酰 甘氨酸 。 YY "1 ar ; ' oO 1 re See —H,0 ' i bir thn att H,c—CH—C+OH + HB 二 N 一 CH 一 cooH 一 -一 -一 :CH 一 CH 十 履 =NTCFHCOOH ee ‘| H 1 4 NH, ~ | H NH; sa ee ‘ibe RAR ~ Oem : | tk ft HEA, OKA SPM AS 个 让 由 .的 氨基 和 一 个 自由 的 羧 基 ; 世 以 还 可 和 第 三 个 氨基 酸 以 肽 键 缩合 成 三 肽 ,其 余 类 推 。 若 一 种 肽 含有 少 于 十 个 氨基 酸 残 基 则 称 为 “ 寡 肽 ”而 十 个 以 上 氨基 酸 残 基 组 成 者 则 称 “ 多 肽 "。 多 肽 链 的 结构 通 式 是 ， Kia — ——, AP Ri H oO Rs H 4 H O | Fas. | -下 第 (Ni) 一 HIN 一 Q 一 N 一 c= oe an Com vtseeenes nese me N 一 Rp Rays (C38) me Ra iu oH 3 i=: ae | i : i : Ce Te 氨基 酸 歼 基 ZERRE FORE J \ 由 上 式 可 看 出 / Be & Mk FE AY A BE BR ee Wee RIERA ET. Ak HE A OE AY, Bl ° 67 。 H R : Nobo pepe. RE A Ee Ld 称 为 N 端 或 氨基 末端 , 而 有 羧基 的 另 一 端 则 称 为 C 端 或 羧基 末端 ， 习惯 上 总 是 把 N 端 列 在 左边 。 生物 体内 有 种 类 很 多 的 天 然 多 肽 ， 这 些 多 肤 是 生物 体 新 陈 代 谢 的 产物 。 许 多 多 肽 具有 激素 的 作用 ,其 中 包括 大 多 数 哺乳 动物 的 多 肽 激素 。 由 于 多 肽 的 氨基 酸 组 成 和 排列 顺序 的 多 样 性 和 可 变 性 使 得 它们 具有 重要 的 生理 意义 。 例 如 脑 垂 体 后 叶 分 泌 的 加 压 素 及 催产 素 都 是 九 肽 ;在 高 等 动物 脑 中 发 现 的 比 吗啡 更 具有 镇 痛 作 用 的 脑 啡 肽 是 五 肽 pm。 EH ARB GSH, 是 由 谷 氨 酸 , 半 胱 所 酸 和 甘 氨 seam 一 种 重要 的 三 肽 。 谷 胱 甘 肽 的 分 子 中 有 一 个 特殊 的 ?- 肽 键 , 这 是 由 谷 氨 酸 的 -羧基 与 半 胱 氨 酸 的 w- 氨 基 缩 合 而 RH, 是 与 蛋白 RE Pik BARA, AE he ARE (SH) RD 氧化 。 即 两 分 子 还 原型 谷 胱 甘 肽 (GSH) 通过 二 HRES RA 化 型 谷 胱 甘 肽 (GS-SG) 其 分 子 结构 如 下 : AAP HOOC—CH—CH,—CH,—C—N—CH—C—N—CH,—COOH “pba: ee: ea NH, ®o HCE, 0 8 | Ss | S CH, HOOC—CH—CH,—CH,—C—N—CH—C—N—CH,—COOH | I | Nw, » O H O H 谷 胱 苦 肽 的 还 原型 和 氧化 型 的 转变 是 可 逆 的 。 ss 68 « 一 2 H+ 3 SG A WEEE WAT PE 3) At Ey Fy PE Ye Wie, 它 对 保持 某 : 些 以 开 基 为 活性 基 困 的 酶 的 活性 起 着 重要 的 作用 。 临床 上 谷 胱 甘 肽 用 于 治疗 各 种 肝病 ,具有 广 谱 解 毒 作 用 ， 保护 机 体 免 受 重金 属 及 环 氧 化 合 物 的 毒害 。 | PLEDGE TABS ACRE REI, 2 HL 生物 还 产生 一 : SRST ATE » pth S pid Ahi Sb 它们 都 有 抗菌 素 的 三 作用。 F | oi VheehinalintenlitiatieeR tate de _L-§—L-i—L -i—D-#—L -# 0 丝 丁 菌 肽 8 moe ti L-A- L-8> L- F-D para: — Wifi L-i—L-#4&—L-KR—D-*—-L-*# SAT bal RK A BR ERS _ “第 四 节 ， 蛋 白质 的 结构 根据 各 种 化 学 的 ,生物 学 的 方法 证 明 ,蛋白 质 中 氨基 酸 之 间 也 是 通 迁 肽 键 相连 , 肽 键 是 蛋白 质 中 的 基本 化 学 键 。 因 此 ,蛋白 质 都 是 多 肽 ,是 直 志 条 或 二 条 以 上 的 多 肤 链 按 尾 有 的 结 构 方式 组 合 而 成 的 特殊 的 大 分 子 多 聚 物 。 ] 根据 长 期 研究 蛋白 质 结构 的 结果 ,已 确认 任何 一 种 蛋白 质 ,在 其 自然 状态 或 活性 形式 时 ,都 具有 独特 而 稳定 的 三 维 结构 ( 亦 称 空 间 结 构 ,高 级 结构 或 立体 结构 )。 而 且 蛋 白质 在 执行 正常 的 生理 功 能 时 ,这 种 专 一 的 三 维 结构 常常 必须 发 生 一 些微 妙 的 变化 .蛋白 质 的 三 维 结构 具有 多 层次 和 错综复杂 的 基本 特点 。 估 们 为 了 认识 的 方便 ,通常 将 蛋白 质 分 子 的 结构 分 为 一 级 结构 ,二 极 结构 、 三 级 结 构 和 四 级 结构 。 其 中 二 级 结构 以 上 就 属于 三 维 结构 的 范畴 。 e 69 e 一 、 蛋 白质 的 一 级 结构 在 相当 长 的 时 间 里 都 把 一 级 结构 和 化 学 结构 的 内 容 混同 起 来 。1969 年 国际 理论 化 学 与 应 用 化 学 联合 会 (简称 IUPAC) 规定 ， 一 级 结构 只 指 肽 链 中 氨基 酸 的 排列 顺序 。 这 样 就 把 二 级 结构 与 化 学 结构 研究 的 内 容 区 分 开 来 。 aE 1955 年 由 桑 格 等 人 首次 阐明 牛 胰岛 素 的 -一 级 结 , 构 (更 图 53- 2) ,这 是 第 一 个 蛋白 质 分 子 的 化 学 结构 被 揭晓 ;从 此 开辟 了 蛋白 质 结构 化 学 的 研究 领域 。 自 1955 年 以 来 到 现在 已 有 数 百 种 动物 : 植 物 的 蛋 白 质 分 子 的 一 级 结构 被 测定 出 来 ， 每 种 蛋 白质 分 予 都 有 其 特定 的 氨基 酸 排列 顺序 。1965 年 我 国生 物化 学 家 最 先 合 成 了 具 有 天 然 生 物 学 活性 的 结晶 牛 胰岛 素 。 人 工 合成 牛 胰岛 素 的 成 功 说 明 , 一 个 只 提供 氨基 酸 的 排列 顺序 信息 的 肽 链 ,在 特定 的 条 件 下 ， 自动 地 形成 天 然 胰 岛 素 的 空间 结构 。 这 就 从 另 一 角度 证 明了 一 级 结构 决定 空间 结构 这 一 规律 。 图 3-2， 牛 胰岛 素 的 氨基酸 排列 顺序 一 级 结构 的 表达 方法 二 般 是 从 左 到 右 ,表示 从 全 端 到 已 端 ,其 顺序 用 氨基 酸 的 符号 表达 。 在 国际 上 早年 用 三 字母 符号 ， 即 用 三 企 字母 代表 二 个 氨基 酸 ;不 仅 书写 不 方便 ,而 且 对 电子 计算 机 的 使 用 地 不 便 ; 故 近年 来 渐 趋 采用 单字 符 导 。 每 个 符号 间 有 时 用 一 点 或 一 短 横 隔 开 ; 有 时 不 用 这 些 符号 。 图 3-2 就 是 EA 高 素 的 二 级 2 70 Se Hay IRIA Wt 二 、 蛋 白质 分 子 的 空间 结构 ;世界 从 室 间 看 是 所 维 的 ,物质 是 立体 的 。 sf aT ARF INGER Ce LORE Hh eso REAM IES, HULL TBS 和 交流 的 方便 。 分 子 内 驮 子 间 的 相互 关系 是 立体 的 , 这 种 立体 关 系 就 是 “三 维 结构 ”。 蛋 白质 二 级 结构 以 上 的 层次 都 属于 三 维 结构 的 范畴 。 蛋 白质 的 一 个 突出 的 特征 就 是 每 一 种 蛋白 质 都 具有 独特 的 、 专 一 的 空间 结构 ,在 这 种 空间 结构 的 基础 上 产生 出 蛋白 质 的 功 能 。 现 在 人 们 普遍 认识 到 ,没有 特征 的 空间 结 构 就 没有 复杂 的 蛋 白质 功能 : 在 正常 的 生理 过 程 中 构象 可 以 发 生 必 须 的 特征 变化 ， 这 是 蛋白 质 的 基本 属性 。 因 此 蛋白 质 的 空间 结构 知识 对 于 在 分 子 水 平 了 解 许多 生物 学 过 程 , 对 探讨 蛋白 质 在 生命 活动 中 的 作用 ,都 是 极为 重要 的 。 在 描 进 生物 大 分 子 的 三 维 结构 方面 ,过 去 常用 构 氛 与 构 型 这 两 个 容易 混淆 的 概念 三 国际 生化 学 会 已 建议 将 “构象 > 与 “ 构 型 ?二 词 区别 开 来 使 用 。 “ 构 型 ?是 指 在 一 个 化 合 物 分 子 中 ,原子 的 空间 排列 ,这 种 排列 的 改变 会 涉及 到 共 价 键 的 生成 与 破坏 。 如 氨基 酸 的 D- 和 L -型 是 构 型 。 “构象 ?是 指 在 一 个 化 合 物 分 子 中 的 一 切 原 子 , 由 于 单 键 的 旋 转 而 产生 不 同 的 空间 排 布 ;这 种 空间 排 布 的 变化 ， 仅 涉及 到 气 键 等 次 级 键 的 生成 与 断裂 ;但 不 涉及 共 价 键 的 生成 与 断裂 5 如 (2 Sako ree aK REBATE BATE H S DEH ES I vB Ay Ik Bt mt SN CoA AOR HR, ENC BE 由 旋 转 。 肽 键 中 es 71 。 的 四 个 原子 和 它 相 邻 的 两 个 Bde PF I = “9 Tt A 因 C 一 六 间 不 能 自由 旋转 而 形成 的 酰胺 平面 结构 称 为 肽 键 于 面 ”, 图 3-3 中 有 有 键 平面 的 示意 图 。 从 图 上 可 以 看 到 ; 光 肽 链 是 由 许多 刚性 的 肽 键 平面 通过 x- 碳 原 取 连接 而 成 的 长 链 ,而 RiISRz O | | ms Rov ARSE, CH SFIHT ES —C*—C—N CS | aft | 人 一 5 一 CT aS BOI, ABATE H | eB i . - J -一 多 图 3-3 SHEER RESO C* 上 的 两 个 键 (N 一 G” 与 C" 一 C) 都 是 单 键 ;可 以 绕 键 轴 让 由 旋转 。 这 样 , 由 于 两 个 单 键 的 旋转 ,使 以 C“ 相 连 的 两 从 相 - 邻 的 肽 键 平面 ,以 共用 的 Cs 为 顶点 旋转 , 两 个 相 邻 的 AE 平面 相互 间 可 能 有 无 数 个 位 置 。 假 如 一 条 肽 链 上 所 有 的 肽 键 平 面 都 作 这 种 自由 旋转 ， 肽 链 就 会 象 一 条 和 柔软 的 链条 ， 主 链 可 能 以 非常 多 的 构象 出 现 。 但 事实 并 非 如 此 .一 个 天 然 蛋白 质 多 肽 链 在 一 定 条 件 下 ,往往 只 有 一 种 或 很 少 几 种 构象 。 其 原因 有 两 个 方面 (参看 图 3-3)， ex 72 e ee SS ae 第 一 ,一 个 肽 单位 的 C—O Fk 4A J FF 5 HA BAS Bk A N—H SUR FASE DRED FIERCE, BM 构象 不 能 存 在 。 第 二 、 氛 基 酸 残 基 侧 链 的 结构 、 极 性 对 蛋白 质 构象 有 很 大 影 响 。 例 如 甘氨酸 残 基 的 及 是 了 7 对 肽 键 平 面 旋 转 的 允许 区 大 ;而 贺 氨 酸 残 基 的 R 是 -5N 一 CH 一 CH 一 CH 一 CH, 一 , 异 亮 氨 酸 残 基 CHa, rf ZGH 一 对 肽 键 平面 旋转 的 允许 区 小 。 的 R 是 CHs: 一 CH。 总 之 ,在 相 邻 两 个 肽 单位 的 构象 中 , 非 键 合 原子 之 间 的 接近 有 无 障碍 , 即 能 量 是 否 达 到 最 低 * 是 决 冠 肽 链 构象 能 否 存在 的 原则 。 4S Di EI BE IE 2 HT 肽 链 的 构象 如 图 3-4 所 示 。 蛋 白质 多 Whe 主 链 dBA 盘 绕 方式 称 为 蛋白 质 的 二 级 结构 。 天 然 蛋白 质 一 级 结 构 的 内 容 有 c- 螺 旋 结 构 、 B-t Rte, B- 转角 结构 和 无 规则 卷曲 等 。 1. az- 螺旋 结构 蛋白 质 的 螺旋 构象 是 多 ， 肽 链 主 链 骨架 围绕 螺旋 中 心 轴 盘 绕 前 进而 形成 的 螺旋 式 构象 螺旋 构象 有 多 种 类 型 ， 其 中 c- 螺 旋 结 构 是 蛋白 质 主 链 的 一 种 典型 结构 方式 。 动物 毛 中 的 c- 角 BARE 纤维 状 蛋 白质 ， 这 种 蛋白 质 几乎 全 是 ac- 螺 旋 结 构 的 。 在 3-4 充分 伸展 的 肽 链 构象 ©73e 0.727nm me +8 Ik 也 w WW EY s iia {2 图 3-5 ° 74 球状 蛋白 质 分 子 中 ,一 般 也 具有 xc- 螺旋 结 构 , 但 由 于 蛋白 质 一 级 结构 不 同 ，cx- 螺 旋 的 多 赛程 度 也 各 有 不 同 。c- 螺 旋 结 构 如 图 3-5 所 示 。 其 要 点 如 下 : 中 肽 链 主 链 骨架 围绕 螺旋 中 心 轴 盘 旋 前 进 , 每 3.6 PER 残 基 螺 旋 上 升 一 圈 , 螺 距 是 0.544 nm,， 每 个 氨基 酸 残 基 的 垂直 距 离 是 0.15 nm( 图 3-6), -0.3l1nm ” are y : 0.54nm S35 ) Pgs (3.6 个 残 基 ) c ys N) merry i 每 个 氨 基 酸 liad 和 和 -二 -和 RED L Hi 图 3-6 ca- 螺 旋 主 链 构象 二 加; 肽 钴 上 每 个 氨基 酸 残 基 的 > N 一 惠 与 其 前 面 第 四 个 氨基 酸 残 基 的 > C—O 形成 链 内 氨 键 , 氢 键 的 取向 几乎 与 中 心 轴 平 行 ， 氢 键 是 维持 < -螺旋 稳定 的 主要 力量 。 螺 旋 体内 氢 键 形成 示 意 如 下 (虚线 表示 氢 键 六 e 75 。 @@ 天 然 蛋 白质 的 c -螺旋 绝 大 多 数 是 右手 螺旋 。 到 目前 为 止 ， 仅 在 嗜 热 菌 蛋白 酶 的 晶体 结构 中 发 现 ，226 一 229 位 的 氨基 酸 PRTG Mt He FE 者 蛋白 质 多 肽 链 能 否 形成 c -螺旋 结构 以 及 形成 的 螺旋 体 是 否 稳定 ， 与 它 的 氨基 酸 组 成 和 排列 顺序 直接 有 关 ， 如 多 肽 链 中 有 且 氨 酸 时 ， a -螺旋 就 被 中 断 ， 并 产生 二 个 “ 结 节 ”, EF 的 x - 亚 氨 基 上 氢 原 子 参 予 肽 键 的 悄 成 后 ， 再 没有 氧 原 子 形成 气 键 ， PDL CED REMUS EAR RSET OER AS PHT eo ~ 螺旋 结构 。 2. 有 0- 折 登 结构 8 - 折 倒 又 称 为 -折叠 层 状 结构 ， jue 3- -7 所 东 。 它 依 靠 两 条 其 链 ， 或 一 条 肤 角 内 的 两 了 及 之 问 的 》C 一 0 89> NHI RARER, Ae SLR AEE, ABR ( 见 图 3-8)， 也 可 以 是 反 平 行 的 ( 见 图 3-9), 平行 类 型 者 相 邻 两 段 肽 链 从 N- 端 到 C - 端 是 同方 向 的 ， 例 如 - 角 蛋白 就 属于 此 类 型 。 反 平行 类 型 者 相 邻 两 段 肽 链 走 向 相反 * 例如 丝 心 蛋白 就 属于 此 类 型 。 从 能 量 角度 来 考虑 ， 反 平行 结构 更 稳定 。 在 6- 折 县 结 构 中 ， 句 些 状 的 主 链 折 竹 成 片 层 ( 袜 板 状 )， 多 肽 链 的 长 度 要 比 完 全 伸展 的 状态 短 。 与 片 层 上 C“- 原 子 相连 的 侧 链 (一 R) 交替 存在 于 片 层 的 上 方 和 下 方 ， 并 与 片 层 垂直 ， 避 免 了 相 邻 侧 链 间 的 空间 障碍 ， 因 此 相 邻 的 肽 链 间 能 形成 最 多 的 氨 键 ， 使 R- 折 释 结 构 得 以 稳定 。 这 种 结构 不 仅 在 纤维 蛋白 中 存在 ， 也 普遍 存在 手球 状 蛋 ee TO 。 -) A 3-7 6 HARARAAYNA 白质 中 。 当 ac - 角 蛋 自用 热 水 和 稀 碱 等 方法 处 理 ， 或 用 外 力 拉 直 ， a - 角 蛋 自 就 转变 为 6 - 角 蛋 自 ， 此 时 &- 鱼 旋 结 构 被 拉 长 、 伸 展 开 来 ， 氢 键 被 破坏 从 而 形成 8- 折 释 的 空间 结构 。 在 蛋白 质 中 发 现 有 由 三 段 以 上 的 肽 链 相互 并 排 形成 6- 折 县 层 状 结构 的 ， 也 有 只 有 单独 一 段 肽 链 伸展 为 B- 折 倒 结 构 的 。 3. .有 -转角 8 -转角 是 近年 来 发 现在 球 蛋白 分 子 中 广泛 存在 的 一 种 结构 。 在 球状 蛋白 质 分 子 的 空间 结构 中 ， 肽 链 经 常会 出 现 180* 的 回 折 ， 在 肽 链 的 这 种 回 折 角 上 就 是 B -转角 结构 。 又 称 为 6 -回转 、U 形 ， 转折 等 。 它 是 由 一 个 氨基 酸 残 基 的 》C 一 0 与 其 后 第 三 个 氨基 酸 我 基 的 >N 一 匡 之 间 形成 氢 链 ， 氢 键 形成 示意 如 下 〈 虚 线 表示 所 «77 键 )， 4. 无 规则 卷曲 一 FE HM Uh BRIERE hs RABE 定 规 律 性 构象 的 那 部 分 肽 链 结构 ， 又 称 为 自由 回转 。 由 于 酶 的 功能 部 位 常常 处 于 这 种 构象 区 域 里 ， 所 以 受到 大 们 的 重视 。 9 以 上 所 述 都 是 二 豚 结 $ 构 的 内 容 * AAR ELA TT AY EPCRA AAR. EROS ye aT fe 包括 有 以 上 所 述 叙 过 的 各 结构 单元 。 综 上 所 述 ， 我 们 可 以 知道 蛋 一 一 一 CY | vy.) \ = ° \ S Zz Eo Ss “NOW ated Nz’ \ fl raf \ = \ AEAG OW 7 ) It ©. Rat et ORF" HN) Tp gg aL ae ay anergy sd SH o> Ao RA @ 78 « 3-9 PRA RED ARM REM LERARSKEAS OHEMRADR, ED 包括 侧 链 的 构象 内 容 - (=) SARHERED = dh Se eames elie NCC ENERIO NNN LU SA 折合 形成， 包括 全 部 主 链 、 侧 链 在 内 的 特征 性 构象 。 许 多 具备 ; 研 级 结构 的 多 肤 链 都 有 近似 球状 或 梢 圆 球状 的 外 形 ， 常 称 它们 为 REA. 例如 哺乳 动物 肌肉 中 的 肌 红 蛋白 分 矛 ( 见 图 3-10) ,整个 肽 链 盘 绕 成 八 段 长 短 不 一 的 xc- 螺旋 ,4 螺旋 段 之 间 由 无 规 卷 砷 的 肽 链 连 接 ; 无 规 卷曲 肽 段 构成 肽 链 的 拐弯 处 , 在 C -未 端 也 有 一 段 无 MAKE, 整 介 分 子 卷曲 折 登 成 紧密 的 球状 结构 》 身 红 素 位 于 co 吕 螺 旋 肽 段 间 的 空 穴 中 姑 所 有 具有 高 庆生 物 学 活性 的 蛋白 质 ， AAS 核糖 核酸 酶 4 BRM, WEA, ,胰岛素 答 都 是 球 0 79° - Re a ) 4 MES 人 一 加强 | 图 3-10 鲸 肌 红 和 蛋白 构象 图 u & +4 a | . EA. MIR, REWER EARHEREORAEH HER. HERA EEA RARE TEREEWE oy LDR BEMSRS MART 小 -对 单 链 蛋白 质 来 说 三 级 结构 就 是 该 蛋 音质 分 子 的 特征 性 空 - 间 结 构 ， 是 蛋 自 质 表 现 其 生物 学 活性 所 必须 的 构象 —ALMR 受到 破 十; ZEAE T YS 了 革 习 人 大 天 六 误 ? 在 到 级 结构 中 ) ShRHRA, FARE EAR FPR JE RIE HO MUSE (REE) :相互 作用 来 维持 的 ， 如 多 肤 链 的 两 介 > Jie SR PRL Nh FE (LG EE.) CR RS 2K ie BHD Be MRE TE OBR, REE RES 7 Te DX BE BT HE - 80 ete — ke, Petr PERE TR AY IER, WMA, FOR, Fe FRR. PRS — PEE Uk, PAF OTA 部 ， 借 疏 术 力 、 范 德比 力 ( 见 图 和 -11) 披 此 聚集 形成 结构 紧密 的 焉 AR, 一 些 有 极 性 R-= 基 团 :( 如 羧基 、 RIE, BES) 的 氨基 酸 ， 它们 的 残 基 的 极 性 基 团 间 形 成 氢 键 ， 盐 和 键 。 由 于 极 性 基 轩 的 亲 水 性 使 天 部 分 极 性 基 团 位 于 分 子 的 表面 ， 形 成 亲 水 区 ,) FHA 的 形成 瑟 水 分 子 发 生 联系 而 溶 于 水 。 玻 术 力 ; 范 德 华 方 . SR thee MBE IESE rR, FESSOR A. 虽然 侧 链 之 间 的 非 共 价 键 结合 都 是 将 些 微弱 的 相 也 作用， 但 是 由 于 参与 这 种 相互 作用 的 基 困 数 ee ee peta 4 a ant 5 sor co DOOM au ene asa | 梳 水 力 “ 一 二 > ae oH 4 ‘ae 4 - t 。 += a eet p' rt Tr 六 图 3-11 稳定 蛋白 质 分 子 三 级 结构 的 主要 作用 力 e 8] e (=) 蛋白 质 的 四 级 结构 由 两 条 或 两 条 以 此 具有 己 旬 结 构 的 多 用 链 汪 全 成 桂 定 构 集 的 蛋白 质 分 子 称 为 寡 聚 蛋白 。 其 中 每 二 条 多 肽 链 称 为 亚 基站 亚 基 单 独 存在 时 无 生物 活力 ， 只 有 互相 聚合 成 特定 构象 时 才 县 有 完整 的 AGE, ZAR ORBH SHURA. AA. Shae ERREA PWS BHR. MEZA HEE AA ike ht 局 。 一 般 来 说 ; DFE 55,000 LWEA RL PRAM, » 在 四 级 结构 中 亚 基 可 以 相同 :也 可 以 不 同意 如 过 氧化 气 酶 就 是 由 四 个 相同 的 亚 基 构 成 的 ,而 血红 蛋白 是 由 两 种 不 同 竟 <3 亚 基 和 有 - 亚 基 各 一 对 育 合 而 成 的 ; 由 相同 亚 基 构 三 揭 四 级 结构 ; 称 为 均一 四 级 结构 ; 由 不 同 亚 基 构 成 的 四 级 结构 ， 称 为 非 均 二 四 级 结构 。 蛋 白质 分 子 中 亚 基 的 种 类 一 般 是 一 种 或 两 种 但 也 有 二 种 以 上 的 ， 如 生长 因子 。 维系 四 级 结构 的 生机 力量 是 芯 水 力 ， 但 范 德 华 力 ， 氢 键 、 盐 键 、 二 硫 键 也 是 维持 四 级 结构 的 力量 。 从 蛋白 质 的 空间 结构 看 ， 弱 相 互 作 用 在 维系 蛋白 质 分 子 的 立 体 结构 中 占有 重要 地 位 ， 这 是 蛋白 质 分 子 结构 的 重要 特征 。 在 这 一 水 平 ， 蛋 白质 分 子 的 主 链 与 主 链 之 间 。 侧 链 与 侧 链 之 间 以 及 主 链 与 侧 链 之 间 存 在 着 错综复杂 的 交互 作用 。 蛋 白质 分 子 复杂 的 三 维 结构 是 由 复杂 的 作用 力 体系 来 稳定 ， 并 使 蛋白 质 分 子 在 三 维 水 平 形成 一 个 有 机 的 整体 。 SARA HR MBA, Tete 丰富 、 构 造 多 彩 。 三 、 蛋 白质 的 结构 与 功能 的 关系 蛋白 质 的 功能 与 其 特异 的 构象 有 密切 关系 ， 而 一 级 结构 对 空 间 结 构 有 决定 性 的 作用 。 因 此 ， 一 级 结构 与 空间 结构 都 与 蛋白 质 的 功能 有 关 。 (一 ) 和 蛋白质 的 一 级 结构 与 功能 的 关系 1， 种 属 差异 与 分 子 进 化 e §2 。 对 不 同 机 体 中 表现 同一 功能 的 蛋白 质 的 氨基 酸 排列 顺序 进行 较 详 细 的 比较 研究 ， 发 现 种 属 差异 是 十 分 明显 的 。 然 而 这 些 具有 同一 功能 的 蛋白 质 仍然 具有 大 致 相同 的 空间 结构 ， 这 样 的 空间 结 构 是 由 一 些 它们 都 具有 的 始终 保持 不 变 的 氨基 酸 残 基 所 构成 的 。 下 面 以 胰岛 素 和 细胞 色素 C 为 例 讨论 蛋 白质 一 级 结构 的 种 属 差异 与 分 争 进 化 问题 ， RES SVL MN Lah. 6, Lh 类 等 动物 的 胰岛 素 ,发 现 组 成 胰岛 素 分 子 的 51 个 氨基 酸 残 基 的 排列 顺 FE 大致 相 同 , 但 有 细微 差异 。 其 中 只 有 24 个 氨基 酸 残 基 在 不 同 来 源 的 胰岛 素 中 都 具有 ,是 始终 不 变 的 。 例如 A 链 和 B 链 中 的 6 个 半 胱 氨 酸 残 基 的 位 置 是 属于 始终 不 变 的 ,这 说 明 不 同 来 源 的 胰岛 素 分 子 中 ， 人 、 了 链 之 间 都 有 相同 的 连接 方式 ,三 对 二 硫 键 对 于 维持 高 级 结构 起 着 重要 作用 。 其 他 一 些 不 变 的 氨基 酸 绝 大 多 数 属于 非 极 性 的 带 A eT BENS ER, 和 -衍射 晶体 结构 分 析 结 果 证 明 , 这 些 非 极 性 的 氨基 酸 对 维持 胰 禹 素 分 子 的 高 级 结构 起 着 重要 的 作用 ,因此 ， 不 同 动物 来 源 的 胰岛 素 的 空间 结构 大 致 相同 ， 不 同 种 属 来 源 的 胰 岛 素 的 差异 突出 表现 在 信 链 小 环 的 8、9、I10 FB SE 30 位 氨基 酸 残 基 {( 表 ;33)。 说 明 这 四 个 氨基 酸 残 基 的 改变 并 不 影响 胰岛 素 的 He TG VE: Xt RS Bis TR HEE De he EA. RUA, AYE BRAM bh TE AS “Ta Ey” BORE aE Re TR EB a 9 FR 不 重要 ,只 是 与 免疫 性 有 关 。 细胞 色素 i@ 帮 细 胞 色素 C 广 泛 存 在 于 需 氧 生物 细胞 的 线粒体 中 ,是 一 种 含有 血红 素 辅 基 的 单 链 蛋白 质 。 它 在 生物 氧化 反应 中 起 传递 电子 的 作用 。 对 不 同 种 属 生物 的 细胞 色素 C 的 一 级 结构 研 究 结 果 , 起 同样 表明 具有 相同 功能 的 蛋白 质 在 结构 目的 相似 性 。 ” 状 礁 动物 的 细胞 色素 C 册 引 04 个 氨基 酸 组 成 ,分 子 量 约 13;000 无 右 。 现 在 已 经 对 将 近 100 个 生物 种 属 (包括 动物 \ 植物 、 真菌 、 细 菌 等 ) 的 细胞 色素 C 的 一 级 结构 进行 了 测定 和 比较 ,此 现 es 83 。 3-3 AAPL F PHARBSS 9 = 讲台 素来 源 mL HE WN WE ty EF oe ES + R>- a3 中 亲缘 关系 越 近 ,其 结构 越 相 似 。 例 如 大和 黑猩猩 的 细胞 色 素 C 分 子 无 论 是 104 个 氨基 酸 残 基 的 种 类 :排列 顺序 和 三 级 结构 都 相同 ; 但 人 与 马 相 比 就 有 .12 Rb Se SEAR IR FEA I) s 5 eA fs AEG AV 21 Kb 氨基 酸 残 基 不 同 ;与 小 麦 相 比 有 35 DRIER; 与 酵母 菌 PALL A 44 处 毛 基 酸 残 基 不 同 。 从 表 ,3-4 所 列 数 据 可 以 推断 出 各 个 种 属 之 间 的 亲缘 关系 上 的 远近 从 而 为 生物 进化 的 研 范 提 BET 有 价值 的 依据 * 据 此 推算 出 来 的 生物 种 族 系 进 化 树 与 经 典 形态 分 类 学 的 结果 完全 一 致 ;辩证 地 说 明生 物 进 化 过 程 中 发 生 的 变 晕 和 差别 ,不 仅 表 现在 各 生物 的 形态 结构 土 ， 也 反映 在 蛋白 = 的 pp a ;虽然 各 种 生物 在 亲缘 关系 上 有 远 有 和 近 但 细 风色 素 C 中 与 功 能 密切 有 关 部 分 的 氨基 酸 顺 序 却 有 共同 迄 处 。 在 , 切 4 个 氨基 酸 残 基 中 有 35 个 氨基 酸 残 基 在 各 种 生物 中 都 是 相同 的 ;* 汪 不 变 的 5 FE 中 14 fA 17 位 的 二 个 半 胱 氛 酸 ,18 位 的 组 氨 酸 和 80 位 的 甲 硫 毛 酸 以 及 ,48 位 酷 氛 酸 和 .59 位 色 氨 酸 都 是 不 变 的 位 置 。 研 究 证 明 , 这 见 个 氨基 酸 都 是 在 保证 细胞 色素 C 功 能 的 关键 部 位 站 如 和 位 和 17: 位 上 两 个 半 胱 气 酸 与 自 红 素 共 价 连接 ( 见 图 7=3) 和 细胞 色 有 本 « 3-4 ,不 同 生物 与 人 的 细胞 色素 c 相 比较 的 氢 基 酸 差异 数目 iret UCR RUE! 。 生物 名 称 ORR wl 黑猩猩 Ly nt 0 Way FZ ke : 14. | fein] ie Pe 海龟 15 免 9 金枪鱼 21 | RR CH Ae 10 狗 鱼 23 Ce a ， 10. 7h 25 — li sant are “31 . 驴 11 Nv 35 M 马 12 +H AS BE DE 43 鸡 上 oe We AE bal | 44 素 C 是 唯一 和 血红 素 辅 基 共 价 结合 的 蛋白 质 。 血 红 素 另 一 端的 一 个 两 酸 基 与 肽 链 上 第 48 位 的 酷 气 酸 和 59 位 的 色 氨 酸 以 氢 键 相 连 。 血 红 素 上 铁 原 子 的 6 个 配 位 价 。 除 4 SIDR AY 4 PR 子 以 配 位 键 相连 外 ,另外 2 个 就 分 别 与 18 位 组 氨 酸 咪唑 环 的 氨 原 子 以 及 与 80 位 甲 硫 氨 酸 的 硫 原 子 配 位 相连 。 2. 分 子 病 这 是 指 革 蛋 白质 分 子 的 气 基 酸 排 列 顺序 与 正常 有 蜡 的 遗传 病 。 镰 刀 状 红细胞 贫血 病 是 最 旱 认 识 的 突出 例子 ,其 发 病 机 理 愉 一 级 结构 士 看 ? 深 常 血红 蛋白 CHEBbS) 与 正常 血红 蛋白 (Hb 太 ) 的 差别 ， ab - 链 第 六 位 氨基 酸 残 基 不 同 。HbA 是 谷 氮 酸 ，HbS ciated B- “$8N- 端 氨基 酸 排列 顺序 .17 BS) TA IB NP 6H Be 4 HbA Val+His:Leu-Thr-Pro-Glu-Glu------ HbS Val-His- Leu-Thr-Pro+Val-Glu:+++s 从 空间 结构 上 看 ， B - 链 第 六 位 的 残 基 置 换 发 生 在 血红 蛋白 分 子 的 表面 上 》 这 种 结构 赴 的 变化 ,虽然 不 影响 单个 了 5S 分 子 的 载 92 功能 ,但 是 ,在 红细胞 中 HDS AO Te RE RAS Ue PF A it VE ea §5 e@ HbS 分 子 之 间 的 相互 作用 ,使 HDS 分子 一 个 接 二 页 地 线性 吐 集 ， 产生 溶解 度 较 低 的 线性 凝集 物 ,致使 红细胞 成 镰刀 状 ( 如 图 3- 12)。 降 低 裁 氧 功能 。 更 重要 的 是 患者 血液 粘 光 性 加 大 ,造成 未 稍 组 织 血 流 障 得 ,引起 疼痛 ,坏死 .出 血 等 。 伺 时 这 种 细胞 的 机 别 故 脆 性 增高 ,易于 破裂 ,可 引起 伴 有 脾 肿 大 的 溶血 性 贫血 病 。 现 已 发 现 异 常 血红 蛋 向 有 370 多 种 ,当然 不 是 所 有 的 异常 血 红 蛋 白 都 有 症状 表现 ,但 它们 都 是 基因 突变 所 造成 的 ,都 引 媳 血红 蛋白 分 子 一 级 结构 的 改变 。 ff 正常 红血球 phy Coe er ta MARL pe LS. 图 3-12 RRM A ER i sks (=) 蛋 自 质 构 象 与 功能 的 关系 如 蛋 岩 质 分 子 的 专 一 构象 并 不 是 固定 不 变 的 , 当 有 些 蛋 睛 质 玫 ， 现 其 生理 功能 时 ,其 构象 发 生 一 定 的 改变 ,从 而 使 分 子 的 性 质 也 发 生 改 变 , 以 适应 生理 功能 的 需要 , 这 种 现象 称 为 变 构 现 象 。 例 如 血 红 蛋 白 是 由 四 个 亚 基 组 合 而 成 的 寡 聚 蛋白 ,能 以 氧 合 冻 红 蛋 自 和 脱氧 血红 蛋白 的 形式 可 逆 地 完成 其 运 氧 功能 。 当 它 处 于 脱 所 状态 时 , 它 与 分 子 氧 结合 的 速度 很 慢 } 但 一 日 有 一 父 亚 基 的 肽 链 与 氧 结 合 时 ,这 一 亚 基 中 的 铁 原 子 的 空间 位 置 就 发 生 移动 使 原 有 的 亚 基 与 亚 基 之 间 的 次 级 键 被 破坏 ,结果 整个 分 予 的 构象 发 生 改变 , 曾 红 直 白 与 氧 的 结合 速度 大 大 加 快 ,这 种 由 一 个 亚 基 的 构象 改变 随 之 e 86 e 引起 其 他 亚 基 的 构象 的 改变 ,结果 使 整个 分 子 的 构象 .性 质 和 功能 发 生 改 变 的 过 程 是 最 常见 的 一 类 变 梅 作用 。 变 构 作 用 是 生物 体 调 节 蛋 白质 功能 的 普遍 现象 ,是 在 生物 分 子 进化 过 程 中 出 现 的 , 它 使 得 生物 体能 更 好 地 适应 环境 。 第 五 节 - 蛋白 质 的 重要 性 质 一 、 胶 体 性 质 蛋白 质 是 大 分 子 高 聚 物 ,其 分 子 量 一 般 在 10,000 到 1,000,000 道 尔 顿 之 间 ( 表 3-5 列举 了 一 些 蛋白 质 分 子 量 )， 其 分 子 直 径 在 1 一 100 nm 之 间 。 -因此 蛋白质 水 溶液 具有 胶体 的 性 质 。 如 布朗 运动 . 丁 道 尔 现象 .电泳 现象 以 及 具有 吸附 能 力 和 不 能 透 过 半 透 膜 等 。 蛋 白质 分 子 因 体积 大 ,不 能 透 过 半 透 膜 ,而 溶液 中 的 小 分 子 物质 则 能 透 过 半 透 膜 进入 水 中 ,有 关 实 验 室 和 工厂 常 根 据 此 性 质 将 混 有 小 分 子 化 合 物 的 蛋 白质 溶液 置 于 如 图 .3-13 所 示 的 装 置 中 ,经 常 换 水 ， 或 把 半 透 膜 囊 放 入流 水 中 即 可 将 蛋白 质 与 小 分 子 ® 3-5 SRG MOSSE, 亚 基数 及 亚 基 分 子 量 meet 二， 下 分 子 量 ( 道 尔 顿 ) | So ty ae ak 基 数 | 分 子 量 ( 道 尔 频 ) 烟草 花 叶 病毒 蛋 昌 40,000,000. |» .) 2130 17,500 RNA Ai 880,000 pag _ 440,000 Bi HS Sg (FB) 150,000 4 37,000 7) iene | iM 483,000 | 6 83,000 | RE. 255,000 | 2 139,000 血红 蛋白 (人 ) ‘agian 64,500 4 16,000 a RE | 97,000 2 48,800 iA he . ; 14,300 1 1 14,300 © RNAi 13,688 1 13,683 细胞 色素 12,398 1 12,398 Pi 5,734 1 5,734 ° 87 e 半 透 膜 改 蛋白 质 溶液 (= es Cita a | 3-13 yt og RADIAL, BONERS, HH BN 法 ”, 在 提取 和 蛋白质 和 酶 时 广泛 应 用 。 | 由 于 蛋白 质 分 子 表面 分 布 着 许多 极 性 基 团 ， fe TR SK He, ERD SEE SUG 7k Ze 2 DR URLS TEE RB AK WBE CB IK HE 层 )。 水 膜 的 存在 使 蛋白 质 颗粒 相互 隔 开 ,颗粒 之 间 不 易 因 碰 挤 而 聚 成 大 颗粒 。 因 此 蛋白 质 的 水 溶液 是 比较 稳定 的 亲 水 胶体 。 在 酸 性 或 碱 性 溶液 中 ,蛋白 质 分 子 解 离 成 带 有 相同 电荷 的 正 ;离子 或 负 - 离子 ,使 蛋 白质 颗粒 之 问 相 互 排斥 ,保持 一 定 距离 , ZRBC FE 沉 汪 ;此 时 蛋白 质 亲 水 胶体 更 为 稳定 ， 二 、 蛋 白质 的 两 性 解 离 及 等 电 点 蛋白 质 像 所 基 酸 一样 ,具有 两 性 解 离 及 等 电 点 ,但 组 成 蛋 后 质 多 肽 链 的 氨基 酸 种 类 和 数目 众多 ;其 例 链 上 各 种 基 团 do eH, 一 COOH.8- 二 COOH、 咪 吨 基 、 酚 基 , 琉 基 、 肌 基 等 的 离 解 情况 比 较 复杂 。 尽 管 如 此 ,蛋白 质 总 的 解 离 和 等 电 点 仍 可 表示 如 下 e 88 e BUR a OF tty _ £00- a gait yn COOH = sy, NH» ‘+ OH- SMG POH, NNHi Le FA BF ois fake REBS, Ear © a ba si _pH>pl _ pH=pl.. :PH 则 两 分 子 R biel MDE HH — A FR : if Atle E—0') Exo \wa, 2% SNH +NH, 4 NH, / Js Re oe €=0 : | r{’ ‘i Cc~o ) 核酸 的 分 布 . DNA 是 娄 色 体 的 主要 成 分 , 故 主要 存在 于 细胞 核 中 , RAD 量 存在 核 外 。 如 线粒体 DNA、 叶 绿 体 DNA 和 质粒 DNA。 任 何 一 种 生物 体 细 胞 的 DNA 含量 都 是 恒定 的 ,不 受 外 界 环境 、 营养 条 件 和 细胞 本 身 代 谢 状 态 的 影响 。 由 表 4-2 可 看 到 一 种 生物 体 中 各 体 细 胞 DNA 的 含量 大 致 都 是 相同 的 。 表 4-2 «Senay DNA 含量 DNA _ (pg / 细胞 ) RNA 主要 存在 于 细胞 质 的 核糖 体 和 胞 浆 中 ;线粒体 和 叶绿体 中 也 有 少量 。 至 于 细胞 核 中 , RNA 则 天 部 分 集中 在 核 在 王 , 某 些 动物 组 织 和 啤酒 酵母 的 染色 体 也 有 少量 RNA。DNA 和 RNA 在 细胞 内 一 般 都 是 与 重 白质 相 结 合 , 以 核 蛋 白 的 形式 存在 。 BI ”核酸 的 组 成 成 分 核酸 和 和 蛋白质 一 样 也 是 高 分 子 多 聚 物 ， 构 成 核酸 的 基本 单位 是 核 背 酸 ,是 由 上 百 个 至 几 千 个 核 苷 酸 聚 合 而 成 的 长 链 , 这 种 长 链 又 称 多 聚 核 背 酸 。 核 背 酸 可 分 解 成 磷酸 , 戊 糖 (核糖 或 脱氧 核糖 ) 和 了 碱 基 ( 喀 啶 、 嘎 叭 )。 故 核酸 逐步 水 解 过 程 可 图 示 如 下 ， 核 昔 ; eS 核糖 或 脱氧 核糖 mS MS Tek FOE ME TR _DNA 和 RNA 组 分 上 的 异同 列 于 表 4-3 中 。 由 表 4-3 可 知 ， RNA 和 DNA 成 分 差别 仅 在 于 糙 和 一 fh 表 4-3 RNA #1 DNA 组 分 上 的 区 别 iu Bi ihe he of DNA : RNA 组 分 | nas Bi re a 酸 磷酸 pe 糖 D-2- 脱 氧 核糖 D- 核 糖 BRN (Ade) 腺 嗓 叭 (Ade) ” 岛 味 叭 (Gua) RN (Gua) waleggmie (Cy t) 胞 喀 啶 (Cyt) 基 胸腺 喀 喧 (Thy) 尿 喀 啶 (Ural) Mit pe Ei ak ta cP AC RE PIT TF, BE Te Ib a HAC Ry Ais, 2 AY Ek SR BOA RUM IE. HE NM 分 及 其 结构 是 我 们 讨论 核酸 的 结构 与 功能 的 基础 ， 故 对 其 结构 和 性 质 作 扼要 的 介绍 。 —. BRRMARR | RNA 所 含 的 糖 为 D- 核 糖 , DNA 所 含 的 糖 为 D-2- 脱 氧 核 糖 。 其 结构 如 下 ， 3° 4 7 OH H oy 2 OH OH B-D—- ti RE | p-D-ti te «=, eee RA RTH Aon SLT ORE, EH ne | H H Nex oN N oo Sega mie ge HC. SCH sects lh ate stein, al big 喀 啶 _ MAY FE rp meme RT AE Yn = BP BD me (2- 氧 基 -4- 氨 基 喀 啶 ). 尿 喀 啶 (2,4- 二 氧 基 喀 啶 ), OM M ME (5-2, 4-H WE) , 嘎 聆 衍生 物 有 两 种 : 即 腺 味 叭 (6- 氨 基 顺 叭 ) Fy MORN (2- 氨 基 -6- 氧 基 呆 除 )。 五 种 碱 基 化 合 物 的 结构 如 图 4-1。 e 99 se Cc H oF \n H Wy AGE Be (5- 甲 基 -2 和 IE wD Sie aR a (2,.4-— Hh MERE) , cee eee ee es eee ee ee eee ee ee a ee ae ee OO >] A 4-1 五 种 碱 基 的 结构 由 图 4-1 可 知 DNA 含 胸腺 喀 啶 ,不 含 尿 喀 啶 ,RNA 则 相反 。 除 上 述 五 种 主要 碱 基 外 ,还 有 一 些 含量 很 少 的 修饰 碱 基 、 由 于 修饰 碱 基 含 量 少 ， 故 称 之 为 微量 碱 基 或 稀有 碱 基 。 核 酸 中 的 修饰 碱 基 多 是 五 种 主要 碱 基 的 衍生 物 ， 如 二 所 尿 喀 了 啶 等 大 多 存在 于 tRNA 中 。 但 一 般 不 超过 tRNA 中 全 部 碱 基 含 量 的 526 冯 让 =. BE BALE rH OPERA A AE. PROS — RR CC- 1’) 与 喀 喧 碱 的 第 一 位 氮 原 子 (Ni) Be Se Ue DA «100 «6 (Ne) 之 间 的 N—C#t,— PR NOPE SE, Bi) rb HY BE BE BREE. BU XE RT ATED TP RE 5 OP 互相 垂直 SRB G) Frere BaF CU) HALLE A EAA, ERE RAS BOE (BR Ps BAE) ABE A ERAT RRL BAP). 对 核 苷 进行 命名 时 ; 必 须 冠 以 碱 基 的 名 称 。 例 如 腺 味 叭 核 背 、 腺 顺 叭 脱氧 核 背 等 。 表 ,4- 4 为 常见 核 背 的 名 称 和 代号 。 除了 表 4-4 列 出 的 以 及 由 上 述 的 稀有 大 基 形成 的 核 苷 外 , 在 核酸 内 也 发 现 一 些 稀有 核 背 。 如 在 tRNA oft, 核 精 偶 尔 连接 在 尿 喀 啶 的 第 5 位 上 , 因此 核糖 与 尿 喀 啶 之 间 是 C 一 C 键 ,而 不 是 通 党 的 太一 局 键 。 这 种 罕见 的 化 合 物 称 为 假 尿 苷 (%) 。 四 、 核 苷 酸 读 攻 可 是 直入 着 与 三 酸 缩 合成 的 确 酸 栈 ， 基 本 的 核酸 询 二 表 4-4 中 。 这 些 核 埋 酸 的 磷酸 基 连 接 在 核糖 的 第 5 位 矶 原子 上 ， 故 为 5: 苇 昔 酸 。 生 物体 内 存在 的 游离 核 苷 酸 多 是 5- 核 背 酸 。 其 e。 101° mR 4-4 NE —Vi cates rT Ly bi as) we 碱 | @ %& te 屎 胸腺 Rm SS ji. R Wome wei MS Mee ME ME] I RS ee Ee EE % | (Ade) (Gua) (Cyt) (Ura) (Thy) | (Ade) (Gua) (Cyt) (Ura) (Thy) ， em th RF < | MAS See ore WoNRMEME | RRENS seer 胞 喀 啶 胸 全 |、 脱氧 ”脱氧 /能 氧 脱氧 “| BR ， 脱 在 | et ef ee eH | Be BE BE «| i _ DNA HO HO 简 | BA BA BA 脱氧 | RR 脱氧 下 二 RE RE we we |e Age 胞 An an 下 \ hae? +3 宗 rf} 其 4 J Ki } 2 PAK 这 aed ions leah te! iy : ge Pre ; A EE Ra Ra 村 入 在 3、 3.45 5 Ae -~/P EF 能 各 A ‘spree © 102° 以 酯 键 相 连 . TZ ke = ORE AS RA. RAR, RR SRE oS 5 Ae tbe ik Fb PEE AR A Bey Ay RF - 5 — RR CF 5’- AM Pea), 酸 连接 在 核糖 第 3 或 2 fie ERY, Hil 3’-AMP aX 2!-AM- P。 至 于 脱氧 核糖 ,由 于 第 2 位 碳 原子 上 没 APE, Ak SRE 合 形成 的 只 有 3“- 及 5“- 脱 氧 核 苷 酸 HOCH: 一 Al. H H OH oO Wp x =o : | oY 0 eH 7m 1-3 (2’ our) Ne ; €3’ AMP) r PATA TAR Se AWS ALI Hs WR 在 酸性 溶 液 中 不 稳定 ， 易 破 坏 ， 在 中 性 及 碱 性 溶液 中 很 稳定 。 人 条 三 核酸 的 结构 二 :核酸 的 二 级 结构 (RNA 和 DNA 的 一 级 结构 ) 。 “ 核酸 是 生物 高 分 子 多 聚 物 , 它 的 基本 单位 是 核 背 酸 。 实 验证 明 核 酸 分 子 中 各 核 背 酸 之 间 均 以 一 个 核 昔 酸 的 核糖 或 脱氧 核糖 第 5 位 王 前 磷酸 与 另 二 核 苷 酸 的 戊 糖 的 第 3 位 上 RELA HS’, 5“- 磷 酸 二 酯 键 (简称 Cs 一 0 一 P 一 0 一 Ci/ 键 ) 连 接 。 这 样 彼此 连 接 即 可 成 为 一 个 多 核 背 酸 ， 由 于 多 聚 脱氧 核 苷 酸 中 脱氧 核糖 上 自 南 指 3 所 .5 全 状 基 都 已 形成 克 酸 二 酯 健 ， 拓 而 排除 了 DNA 结 构 中 GRAY EHOW AE, JA RNA 中 却 多 了 一 个 C- 多 羟基 于 因而 也 可 能 产 秆 磷酸 酯 键 和 可 能 有 分 枝 的 结构 。: 和 但 目前 已 知 的 又 部 :DNA 和 RNA- 分 子 ? 都 其 有 线性 聚合 物 结构 的 特征 ， 而 无 分 枝 结构 。 如 图 * 103 图 4-2 RNA 分 子 : 4-2 tA. 3°, 5! Be = i RE 断裂 。 oF | We) Tesh AW Be IR A Ht DNA,RNA BEKD TAD, BBB P NE AB HILL AULT 2s i FL aide oe Bb ae BY HES ML a He, * 因 而 核酸 的 种 类 可 以 有 很 多 .和 蛋白质 分 子 一样 , 核酸 分 和子 也 有 一 ` 三 :三 级 结构 5 核酸 分 子 的 一 级 结构 是 指 它 的 核 背 酸 残 基 排 列 顺 序 记 对 核酸 来 说 , 它 的 主 * 104° Ge Fe Hh PARR AR RA (an 4 - 2 框框 内 所 示 )。 核 酸 的 一 级 结构 可 用 ee PERN er EH Hees La SER, pApCpGpu, x ALC. GLU FUR QR IRIE , BR CBE ORE, A BEE 的 3 所 5“ 及 其 连接 线 和 了 表示 3、5/ 磷 酸 二 酯 键 。 碱 基 顺序 是 5 > 3f, 代 表 特 定 的 化 合 物 。 FAR 4 12 AL PRE ee HR, 酸 两 种 成 分 交 郝 重复 的 ; 故 所 有 核酸 的 主 链 生 相同 的 ， 不 同 核酸 之 间 的 区 别 , 仅 在 于 共 6 Sige kn stig 因此 ， 齐 本 用 碱 基 顺 序 和 表示 核酸 的 一 级 结 构 ; 如 用 pPACGU. 7 +++ Be ACGU«:-+-+38aR, “2S BARMAN ETON TER, 5 Be HO BEB 5 位 为 磷酸 单 酯 或 游离 羟基 时 ,这 一 端 称 Ay EP ERY 5”-F8 Vit » be RE Ss MRA iis tiga 3 - 末 Yili 6 DNA ie AMR, AAA ete DNA 所 携带 的 遗 传 信息 控制 下 合成 的 。 PNA: 所 携带 的 遗传 信息 贮存 在 核酸 自身 的 党 级 结构 一 一 即 核 背 酸 排列 顺序 虫 。 核 苷 酸 排列 顺序 决定 蛋白 质 的 结构 并 表现 出 相应 的 遗传 性 状 ， 因 此 核酸 的 核 霸 酸 排列 顺序 及 其 研究 方法 是 研究 核酸 的 重要 内 容 ; tRNA 分 子 较 小 ,也 比较 容易 提纯 ,所 以 这 些 核酸 的 -级 结 * 105 « 构 最 先 被 测定 出 来 。 霍 利 (Holley) 及 其 同事 于 1965 4A FEM 了 酵母 两 氨 酸 -tRNA 的 全 部 核 苷 酸 顺 序 。 因此 获得 加 1968 年 的 诺 贝 尔 奖 。DNA 分 子 太 大 ,最 小 的 病毒 DNA 也 约 含 5,000 个 BEB, Alt DNA 一 级 结构 的 测定 比较 困难 FRR BHR. 1977 年 桑 格 (Sanger) 实 验 室 首 先 测 定 了 噬 Ht © x 174 单 链 DNA 的 全 结构 , 共 含 5,375 PAAR ROT 1983 年 完成 了 4 噬菌体 DNA 的 48,502 个 碱 基 对 的 全 序列 测定 。 二 、DNA 的 二 级 结核 上 面 我 们 已 经 介绍 了 核酸 的 一 级 结构 但 这 样 的 化 学 结构 无 法 说 明 DNA 是 怎样 准确 地 复制 它 自己 或 者 如 何 贮存 遗传 信息 的 。 因 此 人 们 企图 从 了 解 DNA 分 子 的 空间 结 梅 来 回答 这 样 的 问 题 。 在 50 年 代 初 有 两 个 重要 的 实验 取得 了 进展 5 了 7 洪 一 是 区 5 年 查 盖 夫 (Chargaff) 等 发 现 他 们 所 测 的 DNA 4p RE BRIE Be AES a RE RE HY Be AE (BLA =T) 5 Th SA 2 Sete IER AS (G=C), ix uiH] DNA 分 子 中 的 碱 基 A 与 T,C 与 G 是 配对 存在 的 。 这 就 是 有 名 的 碱 基 配 对 规律 ;其 二 是 -1952 AE RMR Wilkins) SAT RAMA DNA 纤维 的 X- 射 线 衍 射 图 ,发现 DNA 4>7-"h FF 3.4 nm Fl. 34nm fy 周期 性 变化 ,这 意味 着 DNA 分 子 可 能 存在 着 螺旋 结 烙 ,在 以 上 实 验 的 基础 上 华 生 = 克 里 殉 提出 DNA UR ie aE 了 丰 忆 4-3 就 是 华 生 - 克 里 克 的 DNA Wea, Waxy 模型 中 我 们 可 以 看 到 ,由 两 条 方向 相反 的 多 核 苷 酸 链 “〈 即 一 条 由 3/35! , B— Arh 5/3’) 互相 平行 地 绕 同 一 辆 向 者 放 成 双 旦 旋 结 构 ; 直 径 为 2 nm, 当 我 们 再 把 这 个 结构 的 局 部 放大 ,就 可 看 出 这 种 结构 颇 像 一 座 螺旋 形 的 楼 梯 ; 楼 梯 两 侧 扶 手 是 两 条 多 核 肆 酸 链 的 糖 -磷酸 基 困 交替 重复 的 骨架 OLA 433 ) 糖 环 平面 与 纵 轴 平 行 。 沿 旋转 方向 ,两 个 核 苷 酸 间 的 夹 胡 为 36”5 因 此 每 一 圈 螺 旋 有 10 对 核 苷 酸 , 螺 距 为 高 3.4nm。 而 楼 梯 的 梯级 就 是 DNA WR * 106 + Oo @ cannes F) CRIN Eee .图 全 -3 DNA 分 子 双 螺旋 结构 模型 ( 4 ) 及 其 图 解 (了 ng sal 其 平面 碱 基 之 间 的 堆 sree 34nm, Fie He WE RITE RIN SLBA ~ 2, 根据 双 螺旋 的 直径 要 求 ， 一 条 链 上 的 叶 叭 套 必 须 与 另 一 条 链 上 的 喀 喧 碱 相 匹配 ， 根 据 碱 基 构 象 研究 结果 ， 确定 为 A 与 T 相 结合 ， 其 间 形 RATA 键 寺 在 与 C 结 侣 ; 共 间 形成 三 个 气 键 ( 见 图 上 -4 、 图 4=-5)， 以 上 配对 关系 称 碱 基 互 补 5 这 样 的 结构 为 查 盖 夫 等 人 发 现 的 碱 基 配 对 规律 找到 子 正 确 的 解释 :| 仔细 研究 图 4- 和 3 时 还 可 发 现 一 大 沟 和 一 小 沟 沿 分 子 卷 绕 并 和 磷酸 三 酯 骨架 平行 。 在 这 些 沟 中 有 特异 的 蛋白 质 与 DNA 分 子 ° IO7Z。 图 4-4 DNA 分 子 中 多 核 背 酸 链 之 方向 ATE. 一 DNA 双 虹 放 结构 的 主要 特点 之 一 是 两 条 链 互补 。 据 此 , 当 一 条 核 苷 酸 链 的 碱 基 序列 确定 以 后 ， 即 可 推 知 与 其 互补 的 另 一 条 核 ， 埋 酸 链 的 碱 基 序 列 。 这 就 可 以 使 我 们 理解 到 这 么 长 的 DNA 链 是 如 何 进行 正常 的 复制 。 除 了 它们 能 正确 复制 外 ， 这 个 结构 还 能 名 提供 转录 、 和 传送 信息 的 分 子 基 础 , “同时 从 互补 的 概念 上 也 能 够 了 解 转录 ,转译 和 基因 表达 的 问题 。 因 此 ,DNA 复制 转录 \ 皮 转录 的 分 子 基 础 都 是 碱 基 互 补 。 《 洋 细 各 况 将 在 第 主 章 和 第 下 -如 介 绍 ), 故 碱 基 互 补 具 有 极其 重要 的 生物 学 意义 。 Da P< Ae ae DNA 双 螺 旋 结构 是 很 稳定 的 , 其 稳定 因素 如 赶 1 下 同 23 1、 碱 基 堆 集 力 :很 长 一 段 时 期 ， 人 们 认为 气 键 是 双 螺 旋 构象 稳定 的 因素 ,决定 着 螺旋 的 构象 ;但 气 键 的 能 量 十 分 小 , 而 且 氮 键 的 断裂 往往 是 协同 进行 的 ， 在 一 定 条 件 下 只 要 DNA 4 FDR 氧 键 断裂 ,其 余 氧 键 也 刀 乎 同时 发 生 断 裂 。 其 次 ,游离 的 碱 基 CK 核 苷 ) 即 使 在 很 高 的 浓度 下 也 不 会 由 于 形成 氨 键 而 发 生 碱 基 配 对 * 108 VA : 人 re CB ICAI om pice RM AON Sn td 结构 稳定 的 主要 力量 。 ” heap 为 DNA FFF PRI NEIE Dy, J DNA 双 螺 旋 结构 稳定 的 主 要 因素 .3 碱 基 礁 集 力 是 芳香 性 碱 基 * 电子 间 相互 作用 力 引起 的 ， 当 碱 基于 SAT BURRS HOT BRIE IT BEAK Bea 有 利于 互补 碱 HITE RASS z. AGE «BREE AS RSS THe ERIK, 所 以 是 一 个 很 重要 的 稳定 因素 。 3. 磷酸 残 基 上 的 负电 荷 与 介质 中 的 阳离子 之 间 形 成 的 离子 键 也 是 使 双 螺旋 结构 稳定 的 力量 ; 它 可 减少 双 链 间 的 静电 斥 力 .与 TO3。 i (EG p= Sead, on ag ee B-DNA «. 图 4.6 一 左旋 DNA(Z-DNA) 模 型 及 华 生 - 克 里 克 双 吝 旋 模型 (B-DNA) 的 比较 ° TI0O。 DNA 结合 的 阳离子 如 Na- K- .Mg 一 Mn， 在 细胞 内 是 大 量 存 在 的 。 此 外 ,原核 细胞 的 DNA 笋 与 精 腕 及 亚 精 腕 结合 , 芮 核 细胞 DNA 则 与 组 和 蛋 白 相 结合 H,N— athe NACo m3, ae H,N—(CH,)3—NH(CH,),—NH(CH,)3—NH; > 人 精 胺 在 1979 条 ,美国 的 里 奇 (Rich) RABAT AR DNA 片段 d (CpGpCpGpCpG) 晶体 呈 左 旋 的 结构 , 主 链 呈 乙 字 形 左 向 盘 绕 ( 见 图 4 - 6 ) 因 而 命名 为 Z-DNA。 这 个 发 现 引 起 各 国 科学 家 们 的 重视 ,因为 它 可 能 解释 一 些 特殊 的 生命 现象 。 RR DNA 大 多 数 为 线 状 双 链 结构 ,但 某 些 病毒 的 噬菌体 办 x 174 和 Mis 的 DNA 却 是 单 链 结构 ， 而 且 其 两 端 可 互相 连接 成 环 状 结构 。 =, DNA 的 三 级 结构 DNA 也 象 蛋白 质 一 样 在 二 级 结构 的 基础 上 形成 三 级 结构 ， 即 双 螺旋 再 卷曲 成 超 螺 旋 结 构 ， 如 图 4- 7 。- 细 胞 核 内 的 DNA 是 一 种 超 螺旋 结构 ,染色 质 DNA 的 结构 极 复杂 ,人 的 DNA 大 分 FERC PRET REZ He ft LIE LE BF 8,000 —10,000 倍 。 四、 画 ] RNA 的 构象 (RNA 的 二 级 结构 和 三 级 结构 ) RR RNA 分 子 是 一 条 多 核 苷 酸 单 链 ， 它 通过 自身 回 折 ,使 链 内 可 以 配对 的 一 些 碱 基 相 遇 ， 而 由 A 与 U，G 与 C 之 间 形 成 气 键 ， 并 进一步 形成 构 短 的 双 昌 旋 结构 ， ;不 能 配对 的 碱 基 区 形成 突 环 ( 见 图 4-8)， 所 以 . RNA 分 子 具 有 短 的 不 完全 的 双 螺 旋 区 的 二 级 名 吉 构 (ULE 4-9) RNA Hf Wie Ha A az PSS BE th FR ME AA fat, 4 BDU We ED RBA 4 一 6 对 碱 基 才 能 保持 稳定 。 不 同 的 RNA 中 , 双 螺 旋 区 所 点 比 例 不 同 ,一 般 说 RNA 有 40 一 70%6 的 核 背 酸 残 基 形成 螺旋 区 。 eille 双 链 开 环 状 DNAT :3 闭环 超 螺 旋 X 表示 开裂 处 DNA: - 图 4-7 DNA 的 三 级 结构 示意 图 图 4-8 RNA 的 二 级 结构 X 图 4-9 RNA 的 二 级 结构 处 表示 螺旋 的 突 环 部 分 表示 在 一 条 多 核 霸 酸 链 中 有 几 站 螺旋 区 e 112° 在 已 知 的 RNA 中 ,以 tRNA 的 结构 研究 得 最 多 ,了 解 也 最 清 ts tRNA fy BEES ESE MIEN tRNA 的 一 级 结构 有 100 多 种 ,它们 的 碱 基 序 列 下 不 相同 ， 然 而 所 有 的 tRNA 不 论 其 来 自动 物 、 植 物 , 还 是 微生物 ,都 具有 一 些 共 同 之 处 。 1. 所 有 的 tRNA 都 拥有 大 约 80 FABRE, AFA 49% 25,000, H—-2& RNA BEAR. 2，3/- 端 的 碱 基 顺 序 是 CCA 一 OH;，5/- 端 呈 磁 酸化 ， 通 常 是 pG 。 3. phen et RS (25 7— —15 7S) (SPDR 7X HORE A BD 往往 多 一 个 甲 基 , 而 且 是 RNA 合成 之 后 通过 修饰 作用 加 上 去 的 。 4. 1965 年 有 天 根 据 酵 母 两 氨 酸 CRNA 的 核 苷 酸 排列 顺序 和 碱 基 配 对 规律 ,提出 了 tRNA 多 核 苷 酸 链 在 平面 卷曲 成 三 叶 草 时 型 的 二 级 结构 模型 ( 见 图 4-10) 。 在 三 叶 章 叶 构象 模型 中 约 有 502% 的 核 背 酸 成 碱 基 对 ， 并 呈 双 膏 旋 结构 。 有 5 处 不 成 碱 基 对 CLE 4-10), 3/- 端 CCA 区 ,这 是 氨基 酸 结 合 的 部 位 ; 反 密 码 环 由 7 个 核 震 酸 组 成 , 其 中 3 个 核 昔 酸 可 以 和 mRNA 二 的 三 联 体 密 码 成 互补 ,因此 这 -3 个 核 昔 酸 被 称 为 反 密 码 子 ; DDTWOR, 这 是 核糖 体 的 识别 部 位 ; 除 个 别 fRNA 外 。 所 有 的 tRNA ,此 环 必定 有 二 个 TYC 身 基 序列 , 故 称 为 TVC 环 ; 二 氢 尿 喀 啶 环 ， 其 功能 是 和 活化 酶 结合 并 在 蛋白 质 合成 中 起 A. LAURA ERM (BATHE, 额外 环 ,是 tRNA 分 类 的 重要 指标 ， 因 其 功能 还 不 清楚 ; 所 以 有 额外 环 ,多 余 环 或 肿块 之 称 。 这 个 环 的 夫 小 很 不 一 样 , 故 有 AT 之 为 可 变 环 。 JE soa REBAR LAB URNA 进行 .X- 射 线 结晶 学 研究 ， 发 现 其 至 级 结构 虽 倒 “ 王 ” 形 《 兄 图 #-1175 3 全 端的 CCA 段 在 五 形 结构 的 全 端 去 而 反 密 码 环 则 在 另 一 端 ,二 气 尿 喀 啶 环 和 TyCI 环 在 。 13。 DiMe 5G a Py = ine 这 DHU=—S Rt DiMe= 二 FH 芭 密 码 图 4-10 tRNA nhac oa Hetaa fate: CER, CCA 端 和 邻近 的 双 es 旋 部 分 与 tRNA 分 子 的 其 他 部 分 并 不 呈 很 强 的 相互 作用 ， ma ap ie JERRIA (CANE UR fe eld AT AR IE 二 第 四 季 ， 核 酸 的 性 质 2， 一 、 一 般 的 性 质 Sk PR PAAR DEA RARE, ARE SEA, OA PE He SR, 在 一 定 的 pH 条 件 下 ,可 以 解 离 而 带电 荷 ,因此 都 有 一 定 的 等 电 点 ?能 进行 电 泳 。 因 磷酸 的 酸性 较 强 ， 故 核酸 通常 表现 为 酸性 。 核 酸 都 是 极 性 化 合 物 ,一 般 都 溶 于 水 ,而 不 溶 于 有 机 溶剂 , Abt ACH OLE 来 提取 核酸 (或 核 苷 酸 )。 表 4-5 列 出 了 核酸 分 子 中 磷 的 含量 。 es 114° is 图 4-11 tRNA 三 级 结构 的 图 解 模型 习 工 核酸 分 子 的 施 光 性 很 强 ， 如 了 DNA' 的 比 旋光 俏 比 组 成 它 的 单 核 昔 酸 的 比 旋 什 要 大 得 多 ,但 当 核 酸 变性 时 , 比 旋 值 就 大 大 降低 ， 这 是 由 于 核酸 分 对 的 高 度 不 对 称 性 所 致 ， | 一 般 来 说 高 分 子 咨 液 比 普通 溶液 的 粘度 大 得 多 ， 而 高 分 子 深 液 中 不 规 则 线 困 分 子 比 球形 分 子 的 粘度 大 ， 而 线形 分 子 的 粘度 更 ke AF DNA 分 予 极 不 对 称 , 所 以 即使 是 极 稳 的 溶液 ;也 有 极 大 “了 15。 表 4-5 核酸 中 氨 、 磷 元 素 的 一 般 含 量 (2% ) Loc N P DNA’ 15.2 reg RNA 15—16 ? - 8.59.0 的 粘度 。 RNA 的 粘度 比 DNA Mkt DS 当 核酸 党 容 液 因 受热 或 其 他 因素 作用 而 发 生 螺旋 ~ 线 团 转 过 时 ,攻关 降低 ,所 以 可 用 粘度 作为 DNA 变性 的 指标 。 、 紫 外 吸收 mse Fans SA Aa SE SEML A (— —CH=CH— De )， 故 均 有 其 独特 的 紫外 线 吸 收 光谱 。 核 酸 含有 味 崔 和 喀 啶 碱 ， 因 而 也 各 有 其 独特 的 紫外 线 吸收 光谱 。 核酸 溶液 在 -260 nm 附近 有 一 个 最 大 吸收 峰 , 在 230 nm 有 一 个 低谷 ,图 和 对 12 是 DNA HAR 光谱 ,RNA 的 吸收 光谱 与 DNA 无 显著 差别 。 核酸 的 紫外 光 吸 收 值 常 比 其 备 核 些 酸 成 分 的 吸收 昔 之 和 少 30 一 40%%， 这 是 由 于 有 规律 的 双 螺 旋 结 构 中 碱 基 紧密 地 玲 积 在 二 起 造成 的 。 当 核酸 变性 或 降解 时 ,其 紫外 光 豚 收 强度 即 显著 增高 ， 因此 可 根据 核酸 溶液 的 紫外 吸收 光谱 来 判断 其 是 否 变性 ( 见 图 4- 12). : RP BAND RCI BE 260 am, RSE (LFS BS Mic 5 PLES a al Fe Ee re EH 的 分 布 ， 细 胞 的 紫 Rot RAGE AE i. pee DNA nie ik tbhl 有 效 的 波 长 。 这 是 由 于 它 影响 了 核酸 的 结构 之 故 。 所 以 紫外 光 是 二 种 有 效 ° 116 。 0.4 0.2 0.1 220 740 260 280 nm m 4-12 DNA 的 紫外 吸收 光谱 1. 天 然 DNA 2. 变性 DNA TF 3. BER SRE 的 诱 变 剂 ,在 抗菌 素 工业 的 育种 工作 中 ， 曾 用 区 法 筛选 出 了 好 的 菌 种 。 如 产生 灰 黄 堆 素 的 菌株 ,用 紫外 线 处 理 后 得 到 高 产 变种 ,产量 提高 70% 以 灿 ; 生产 味精 的 ,2305 菌 种 ， 经 紫外 线 处 理 后 得 到 腺 野 叭 缺陷 型 ,能 产生 肌 苷 酸 ， 此 缺陷 型 再 经 紫外 线 处 理 得 腺 嗓 叭 和 甲 硫 氨 酸 的 双重 缺陷 型 ,使 肌 苷 酸 产 量 又 提高 一 步 。 三 、 变 性 、 复 性 与 分 子 杂 交 (—) 变性 和 复 性 核酸 和 蛋白质 一 样 有 变性 现象 ， 当 核酸 分 子 在 一 定 条 件 下 受 。 117 。 BR RAATR Poly d(A..T) ' DNA 25° C 的 相对 光 吸 收 &B ss G-C 含 量 (% ) 8 60 Tm 807m 100 70 80" 100 im BE(C) TmC A 图 4-13 A DNA 的 熔 解 曲线 B 溶解 温度 和 G-C 含 1. 沙门 氏 菌 属 一 2. Kiba 3. 小 牛 胸腺 4. BERR 到 某 些 物理 ,化 学 的 因素 作用 时 ,核酸 分 子 中 的 氢 键 断裂 ， 使 有 规 律 的 双 螺 旋 结 构 变 成 无 规律 的 线 团 ， 此 过 程 称 为 核酸 的 变性 。 核酸 的 变性 并 不 涉及 核 背 酸 之 间 的 共 价 键 的 断裂 。 引起 核酸 变性 的 因素 主要 是 高 温 , 酸 、 碱 及 变性 剂 , 如 尿素 、 辕 酰胺 等 。 PLA HE We. AH ts ABE SP SCO ARH 导致 变性 。 由 于 碱 基 堆积 效应 ,DNA 发 色 基 轩 或 在 双 螺 旋 黑 面 ， aR 碱 基 都 暴露 出 来 了 ,所 以 变性 过 程 也 伴随 着 核酸 光学 性 质 的 变化 ， 紫 让 光 吸 收 值 升 高 。 核 酸 变 性 后 紧 外 光 吸 收 值 升 高 是 跟踪 变性 过 。 11I8。 程 最 方便 手段 。 双 螺旋 DNA TAA EMMI, BR 为 无 规律 线 团 导致 流体 力学 性 质 的 变化 。 因 此 ,DNA 变性 后 表现 出 溶液 的 粘度 降低 ;沉降 速度 增加 等。 DNA 的 热 变性 不 象 一 般 球 蛋白 那样 有 汪 个 很 袖 的 温度 范 围 , 而 象 国 条 结晶 物质 那样 发 生 在 一 个 很 窄 的 温 谭 范 围 之 内 ,一 般 拒 熔 解 温度 的 中 点 称 为 “熔点 ?或 解 链 温 底 (Tm)( 见 图 4-13)。 核 酸 变性 不 仅 受到 外 界 条 件 影响 ， 也 取决 于 DNA 分 子 本 身 的 稳定 性 ,如 G-C 含量 高 ,分 子 就 比较 稳定 。 另 外 , 环 状 双 链 DNA 比 相 应 的 线 状 DNA 稳定 。 不 容易 变性 , SCAR AMR Tm 值 愈 高 ,反之 愈 低 ; 当 DNA 水 党 液 加 热 到 温度 高 于 Tam 时 ,DNA 两 条 链 分 开 。 如 果 将 此 热 溶 液 迅 速 冷 茎 ?两 条 单 链 继续 保持 分 开 。 若 缓 慢 冷却 ( 称 退 火 处 理 ), 则 两 链 可 发 生 特 蜡 的 重新 组 合 而 恢复 成 双 螺 旋 ( 如 图 4-14)， 电 镜 等 实 ak se ae 图 4-14 DNA 的 热 变 性 与 复 性 ROW * 119° 验证 明了 这 一 事实 ,这 种 由 于 变性 条 件 除去 后 ,变性 的 三 条 互补 能 可 以 重新 组 合 起 来 ， 恢 复原 有 的 双 螺 旋 结 构 和 性 质 的 进程 称 为 复 性 。 are (=) 核酸 分 子 的 杂交 根据 变性 和 复 性 原理 , 把 DNA 解 开 变 成 单 链 ; 然后 让 它 与 RNA 或 其 他 生物 的 单 链 :DNA 一 起 保温 时 ;如 果 它 们 之 间 有 了 碱 基 顺序 的 互补 配对 , 则 会 生成 DNA-DNA 或 DNA-RNA WHE, ix 种 方法 称 为 核酸 分 子 杂 交 ， DNA=DNA,DNA-RNA saps in 酸 结构 与 功能 的 研究 上 是 一 项 极其 有 用 的 技术 .于 ood © RNA 也 有 螺旋 一 一 线 困 之 间 的 转变 5 但 是 由 于 RNA 只 有 局 部 的 双 螺 旋 区 ,所 以 这 种 转变 不 如 DNA 那样 明显 计 Zm (BIE 在 RNA 中 tRNA 具有 较 多 的 双 螺 旋 区 ,所 以 有 较 高 的 Tm 值 ; 双 链 RNA: 变 性 几乎 与 DNA 的 相同 ; 四 、 核 酸 的 制备 和 测定 * 核酸 的 制备 ,定量 测定 及 组 分 的 分 析 是 研究 核酸 的 基础 ,有 关 实验 方法 和 技术 ， 在 生化 实验 书 中 # 有 评述 ， 现 仅 介绍 其 有 关 原 理 。 (一 ) 核酸 的 制备 核酸 是 多 核 背 酸 ,每 个 核 背 酸 残 基 均 带 一 个 负电 荷 , 在 细胞 中 常 与 碱 性 蛋白 质 ( 鱼 精 蛋 自 ` 组 蛋白 ) 结 合成 核 蛋 白 。 因 此 ;提取 核 酸 的 一 般 原 则 是 首先 用 机 械 方法 或 酶 学 方法 (溶菌 酶 )， 使 细胞 破 me. 然后 用 蛋白 质变 性 剂 如 茉 酚 《、 去 垢 剂 一 一 十 三 烷 基 砚 酸 钠 (SDS) 处 理 ， 使 蛋白质 沉淀 ， 这 种 提取 和 去 蛋白 质 的 过 程 要 重复 几 次 。 最 后 ,将 获得 的 核酸 溶液 用 乙醇 使 之 沉淀 。 在 细胞 内 校 酸 有 DNA RNA, 而 RNA 还 有 tRNA 、 mRNA、 rRNA ,这 就 使 对 它们 的 提取 、 纯 化 过 程 变 得 更 加 复杂 。 因 此 没有 ” 核酸 的 制备 和 测 冠 可 趟 讲述 或 自学 © 120° 一 种 通用 的 方法 可 适用 所 有 的 核酸 分 离 ， 不 同 的 核酸 应 使 用 不 同 的 方法 。 1. DNA 的 制备 ，DNA 的 提取 方法 有 多 种 ， 通常 是 根据 DNA 核 蛋白 能 溶 于 水 及 高 浓度 (1 一 2molL)NaCl 溶 波 ,; 当 NaCI 溶 液 浓度 为 0.14 mol/L 时 ,溶解 度 最 低 , 仅 为 水 中 溶解 度 的 了 而 RNA BEAM BUF 0.14 mol/L NaCl weeny HABE 行 分 离 。 可 先 用 0.14 mol/L NaCl 溶液 除去 组 织 中 的 RNA 核 蛋 A RAR, (DNA 与 蛋白 质 分 离 (此 法 是 目前 最 党 用 的 方法 ,因为 它 可 获得 一 种 很 少 降解 而 又 可 以 复制 DNA 的 制 品 ， 而 且 作为 阳离子 型 去 污 剂 既 能 解 离 核 蛋 白 BA, 使 它 分 离 成 为 核酸 与 蛋白 质 ,， 同 时 又 能 使 蛋白 质 沉 淀 )。 并 用 浓 NaCl (1 mol/L) }8#RiA WE DNA, 再 用 氯仿 - 异 戊 醇 将 蛋白 质 沉 演 除 去， 最 Jail DNA 溶液 加 入 己 醇 ;DNA 即 呈 丝 状 沉淀 析出 2. RNA 的 制备 : RNA 与 DNA 不 同 ，RNA 蛋白 质 能 溶 于 0.14 mol/L NaCl 溶液 中 。 因 此 可 用 此 溶液 提取 。 从 提取 液 中 除 去 蛋 自 质 的 方法 有 多 种 ,常用 的 是 茶 酚 法 ,即将 提取 液 用 苯酚 处 理 并 离心 ,RNA 即 溶解 于 上 上 层 被 苯酚 饱和 的 永 层 中 ， 而 DNA Me 白质 则 留 在 下 层 为 水 饱 种 的 苯酚 中 。 将 上 上 清 液 吸 出 ， 加 入 乙醇 ， RNA 即 旦 白色 架 状 沉淀 析出 。 (二 ) 核酸 测定 的 原理 核酸 的 测定 有 多 种 方法 ， 这 是 因为 核酸 所 含 的 各 种 组 成 ( 磷 酸 , 碱 基 、 糖 ) 能 发 生 多 种 反应 。 现 简介 如 下 ; 1. 定 磷 法 :此 法 是 分 析 核 酸 中 所 含 的 磷 成 分 。 其 过 程 即 先 将 样品 用 强酸 消化 ,使 有 机 磷 转 变 成 无 机 礁 , 再 用 一 般 测定 无 机 磁 的 试剂 显 色 。 例 如 用 钼 酸 铁 与 无 机 磷 反 应 生成 蓝 色 的 磷 钼 酸 ， 用 比 色 计 或 分 光 光 度 计 测定 ， 最 后 根据 无 机 磷 的 含量 推算 出 核酸 的 含 量 。 。 121。 2. RIEU « SA BER APPEAR AE FET EA IME th 可 用 紫外 分 光 光度 计 在 260 nm Abi a2 FF Aa RIE BE 然后 根据 标准 曲线 可 以 求 出 样品 的 核酸 含量 。 紫外 分 析 法 的 优点 是 不 大 受 它 物 的 干扰 ,灵敏 度 高 ,准确 而 迅速 。 3 用 比 色 法 测定 核糖 :在 酸 溶 液 中 ,RNA_DNA MER Bt 键 易 于 水 解 断裂 而 产生 具有 戊 糖 醛 基 的 水 解 产物 ， 然 后 接 测定 戎 PGE A RNA 的 样品 与 酸 及 3,5- 二 羟 甲 葵 反 应 光 即 产生 绿色 产物 ， 再 用 比 色 法 测定 。 脱 氧 核 糖 则 可 用 二 亲 胶 在 酸性 溶液 中 加 热 生成 蓝 色 产 物 , 再 用 比 色 法 测定 。 Sa RANT fe ERY, BAF RRER T (EARNED, eS FER EE FER EAT EN RAE Se i A AT ih 少 的 辅酶 :NAD+\NADP+、CoA、FAD 等 ;有 核 背 酸 参 与 其 他 物 质 代 谢 时 形成 的 活性 中 间 体 ,如 UDP- 葡 萄 糖 等 糖 原 ` 纤 维 素 合成 的 中 间 物 .CDP- 胆 碱 等 磷 酯 合成 的 中 间 物 :……… 雪 现在 已 知 生 物体 内 核 背 酸 类 的 化 合 物 在 生物 体 的 调节 中 起 着 重要 作用 丸 故 核 董 酸 类 药物 也 有 一 定 的 医疗 效果 。 ICH EA RD Het ZAM 一 、 核 苷 5/- 多 磷酸 化 合 物 5/— ARIES BEAT - BERS /AMP) 5 0194.29 LAE — BB, em 以 继续 磷酸 化 , He NANFA ORR (ADP), idk Jee RTS BD (ATP) ,它们 的 结构 式 如 下 ， © 122° NN ww wa = i ~~ | No ENON Paty ants Range = ae | 一 o 一 人 rr | i i MB ss | Lie i eed aac’ 本 ELSES Se: ATP 分 子 中 三 个 依次 连接 的 磷酸 基 团 中 ,连接 在 末端 的 两 个 磷酸 基 团 水 解 时 能 放出 30.5 kJ/mol( 千 焦 尔 /摩尔 ) 能 量 (一 般 将 含有 20.9 kJ/mol ( 千 焦 尔 /摩尔 ) 以 上 能 量 的 化 合 物 称 为 高 能 磅 酸化 合 物 )。 通 当 ATP 只 分 解 末 端的 一 个 高 能 键 ， 而 变 成 腺 背 二 eR (ADP) ,第 二 个 高 能 磷酸 键 是 较 少 被 利用 的 。 ATP ADP +H;PO,+ @@ [30.5 kJ/mol ( 千 售 尔 / 摩 2 AR) | 此 放出 的 能 量 可 以 支持 生理 活动 (如 运动 )， 也 可 用 以 促进 生 物化 学 反应 (如 蛋 蝗 质 的 合成 )。 体 内 物质 氧化 时 所 产生 的 能 量 一 般 不 能 直接 锌 利用 于 生理 活动 六 ;而 是 供给 ADP 重新 磷酸 化 形成 es。 123° ATP, ATP 虽然 在 提供 能 量 方面 起 着 重要 作用 ,但 它 二 能 量 的 贮存 库 ,严格 地 说 , 它 只 是 一 个 能 量 的 携带 者 或 传递 者 。 生物 系统 的 通用 能 量 。 腺 嗓 叭 核 背 酸 是 几 种 主要 辅酶 ， NADP+. FAD 和 CoA 的 组 成 部 分 。 其 他 单 核 苷 酸 可 以 和 腺 苷 酸 一 样 磷酸 化 ， 产 生 相 应 的 高 能 磷 酸化 合 物 ,各 种 核 背 三 磷酸 化 合 物 , 即 CTP, GTP, UTP, dATP, dCTP、dGTP 和 dTTP。 它 们 是 合成 RNA 和 DNA 的 活化 前 体 (直接 原料 )。 有 些 核 背 三 磷酸 还 参与 特殊 的 代谢 过 程 ， 是 许多 生 物 合成 中 的 活性 中 间 产 物 。 例 如 UTP 生成 UDP- 葡萄 糖 参加 糖 的 eA Ms CTP 生成 CDP-— RG HY TB 2 Jn Be BBY Gr Wes GTP ahaa Wi > HE Dy > CT SY 二 、3“ ,5“- 环 化 的 核 苷 酸 有 的 核 普 酸 是 代谢 调节 牺 质 - aap: cAMP 即 环 腺 苷 酸 ,其 结构 如 下 ， 3’, 5-H la Fe © 124° cAMP 在 体内 由 ATP f(t. FA Ad ARIE AE A 核糖 分 子 中 的 3 和 5/-OH IZM IPAR, de tT HR 3’, 5/- HAR AR... WEE BAe, RS BRIS EAM AMP。 它 在 生物 体 内 不 仅 促进 糖 原 分 解 ,还 影响 多 种 酶 活性 ;从 而 起 调节 体内 生物 化 学 过 程 和 生理 活动 的 作用 。 近 年 来 又 知道 它 与 蛋白 质 合成 有 关 。 小 北 较 重 要 的 类 似 化 合 物 还 有 CGMP HAR 现在 认为 ‘ERO TERA JE CAMP 的 持 抗 物 ; 在 有 对 抗 反应 的 体系 中 ,; 如 肌肉 收 缩 和 肌肉 松弛 ; 糖 原 合 成 与 糖 原 分 解 , CGMP #1 cAMP 各 在 六 方 面 进行 调控 jcAMPB ens Whol Bes . Le LAR BE SF EA Ce ORME ER: Bik (SOzTo ) 22 At fo¥ oF) Sha eH: ash jad) ¢ RY Th ml ne GE - - de 49 i ey el Ph n 考 题 Oe. Mae oS KY tS) a) CARAT Hi Cost Hh (zur si 19a > RTE 1, BHP | iB mr MET AAI mRNA .tRNA,tRNA, rove te toate, ii ne jp) Be nT as en > cette > NESE als SH DNA 和 RNA 的 中 文 名 称 , 并 说 明 两 者 组 成志 的 差别 。 站 6. HARRAH? BY SRR dni BM? 7. Bilge ders He ULM RAE RAEN BPRS 8. {tA Rahs Th ay oll Bea MR SR eH? 9. 核酸 的 主 链 是 什么 ? 10. Bis A BURSA A BH FADIA fh 94. vite haath tal opi : ree CTGGTACTTA, > te eee errr Ss i 7 EAR ies FR Hh WCE Te UT Ba Re ae SPER 复 性 ? 1 :育种 ? pens 13. fT DNA fig HE EAP eee 下 记 alee Serie, RINE | 15. ATP\cAMP 2£2{/ 27 它们 各 有 何 功能 ? FT AR 酶 与 人 类 生活 息息相关 , 远 在 4,000 多 年 以 前 ， REAM aS JE SF eB eT (EE ME A RK RAMS idk. MRS HE SAT , RL A BAPE Pe a , (Payen)、 珀 索 (Persoz)。 (i iF 1833 “EM BEDE SERRA) BS 到 一 种 能 水 解 淀粉 的 物质 ,他们 称 为 淀粉 酶 ,并 指出 了 它 的 催化 特 性 和 热 不 稳定 性 ,开始 触及 注 酶 的 一 些 本 质问 题 。 {Ass FE (Berzelius) 在 1835—1837 fee HT Bg 9 HE EE FAR BEAS, -RLULRE ENA AI JE AL A A AA HF 性 联系 在 一 起 的 。 后 来 届 内 (Kihne)1877 年 将 这 些 生 物 催化 剂 统 Pe AR (enzyme), “ Enzyme” 一 词 来 自 希 腊 文 ; 其 意 是 二 在 酵母 1 RT Se OS ee ee 酵母 及 其 他 微生物 的 研究 得 到 的 。 第 一 节 HAE AS 一 、 酶 的 生物 学 意义 在 1 学 实验 里 大 家 熟知 俱 化 剂 可 以 加 速 化 学 反应 的 进行。 如 果 你 吃饭 时 多 嚼 些 时 候 , 会 感到 越 嚼 越 甜 ,如果 你 消化 不 良 ， 医 生 会 给 你 吃 多 酶 片 ， 其 奥秘 就 在 于 酶 。 因为 我 们 口腔 的 唾液 里 有 演 粉 酶 , 它 能 把 饭 中 的 淀粉 水 解 成 为 糊 精 和 妻 芽 糖 ;多 酶 片 的 主要 成 分 是 胃 有 蛋白酶 、. 胰 蛋白 酶 .淀粉 酶 ,它们 能 帮助 人 们 将 吃 进 的 蛋白 质 、 淀 粉 水 解 成 简单 的 物质 ,从 而 易 被 肠 壁 吸收 。 现 在 已 知 体内 几 乎 所 有 的 生化 反应 都 是 在 不 同 的 酶 催化 下 进行 。 由 于 酶 表现 出 特 5 126 5 SER HE CD ES PRUE a HS hy PE Ha A HB HE AD , DEGREE RAE 0) Pk Pe 噩 ; rx GSP RA HCH AR | jt 5 DO) ie PH eyo ee an CAS HR ha) a Ee LMR PIES 1926 年 萨 姆 Ag B. Sumnet) 自力 豆 中 分 离 出 脲酶 结晶 ,证 明 其 为 蛋白 质 ,并 提出 酶 的 化 学 本 质 是 蛋白 质 。1930 一 1936 年 间 又 分 离 得 到 胃 蛋 刚 酶 . 胰 蛋 白 酶 和 胰 凝 乳 蛋白 酶 等 多 种 结晶 体 , 从 而 肯定 可 酶 是 蛋白 质 的 概念 。 近年 来 的 研究 已 深入 到 酶 蛋白 的 结构 与 功能 的 关系 ， 现 已 搞 清 刀 十 种 酶 的 氨基 酸 排列 师 序 ， 而 县 已 人 工 合成 核 精 核 本 酶 等 。 5 《7)3 梅 的 催化 特点 酶 和 一 一 般 催 比 剂 二 样 , 仅 能 影响 化 学 反应 速度 ， 而 不 改变 反应 的 平衡 点 ， 并 在 反应 前 后 本 身 不 发 生变 化 ， 多 化 州 相 比 具有 如 下 特点 | <1) RAR Eee Lag BE HFRS, BY LE — Ae EE to%J018 Be: 例如 ,一 分 子 过 氧化 扎 酶 ,每 分 钟 可 催化 5,000,000 4+ H,O; 4> F 分 解 为 H,0 和 O,, 比 铁 粉 催化 H2O， 分 解 的 效率 高 1019 倍 : 酶 俱 化 反应 的 高 效率 是 长 期 以 来 最 吸引 大 的 研究 课题 之 一 ， 它 不 仅 有 很 高 的 理论 意义 ， 而 且 也 具有 重要 的 实际 意义 。 2. 高 度 的 专 一 性 | Hi ab SEH Fy BR CA ye RECN) ER HKATMKRAS. 例如 At Tee, IMs ARS wink WE ot CEC IETS ER TAG AR. 例如 淀粉 酶 具 能 催化 淀粉 水 解 ， 蛋白 酶 只 能 催化 蛋白 质 水 解 ; 而 不 能 催化 其 他 物质 TK HR 3. RAGA - e 127 e CAB A Ht oz i ne CE a ss EE TARR EOP ET) Be: 各 白质 , POC AR, SER OR. Pea Vink. Ten AB EE A ERS OO 4, BEN TEE AS) | See A RRR TEARS Re AAR, PAPE LS HHV ARIA a. TERA Ais SSH ais, 人 人 生生 和 Pe aes EQ Anes ESS Ae 2 AR SS VARLAAGMA RA, * (29 SU et WEAR Rae Re Ce TT | AR SR IB PAH 8 sf 是; 1. 有 LMR 5) rope By HY Rp ae He Hk A BR Ee SEL <0 2. HMA HR HEY EO AS | to wit Bs A iis SE ES 4 ik 3. ARES Lik ere fae SRI 据 其 作用 底 物 是 琥珀 酸 和 所 商 化 的 反应 为 脱 氨 反应 而 命名 的。 4) 在 这 些 命 名 的 基础 上 有 时 还 加 上 酶 的 来 源 和 其 他 特 志 以 区 别 同 一 类 酶 盖 如 胃 蛋 白 酶 和 胰 蛋 白 酶 ,指明 其 来 源 不 同 , ORE BR 酸 得 和 酸性 磁 酸 酶 则 指出 这 两 种 磷酸 酶 所 要 求 的 酸 碱 放 不 同等 。 MAR PA BRK, 但 缺乏 系统 性 } 随 着 被 认 ， 识 的 酶 的 数目 日 益 增 多 ， 而 出 现 许多 问题 .例如 一 醇 数 名 或 一 名 Bis | 也 有 些 酶 命名 不 甚 合 理 儿 为 了 适应 酶 学 发 展 的 新 情 视 ， 避 免 命 纪 的 重复 和 混乱 ,国际 酶 学 委员 会 于 196I HT Ser 系统 命名 及 系统 分 类 的 原则 ， Eo PRR AE FEES RAR (2) 3 国际 系统 命名 法 由 hh Qk} 掖 照 国际 系统 命名 法 原则 ， 每 一 种 酶 有 一 个 系统 名 称 和 辐 避 名 称 , 习惯 名 称 应 简单 ,便于 使 用 ， 系 统 名 称 应 明确 标明 酶 的 底 物 » 128.9 及 催化 反应 的 性 质 ， 现 举例 如 下 ; TB ew te 谷 两 转氨酶 琴 氨 酸 :ae- 南 成 二 abi - L= RRR +0 Kak Aes , cRNA Le FR 、 已 糖 激酶 “| ATP: co | Aare+ aie — So ie my ae ae sy 6- ema FADE 由 上 例 可 见 ， 在 系 闹 名 称 中 应 将 两 个 底 易 " 工 - pater Ro Pid Se” Dead eh HE Fe ee I eS Be EI 氨基 转移 ; 开 需 要 指明 所 以 它 的 系统 名 称 为 “ 工 - 丙 氨 酸 :c- 陋 成 三 酸 氮 基 转 移 酶 器 有 若 Rm ZERIT, AKAN, 如 乙 栈 辅 酶 A 水 解 酶 (习惯 名 ) ,可 以 写成 乙酰 辅酶 A: 水 解 酶 (系统 名 )， 而 不 必 写 成 志 酰 辅酶 A : 水 水 解 梅 。 怒 外 诬 物 的 名 称 必 须 确 切 ， 例 如 若 有 不 同 构 型 , 则 须 注 明 工 二 .D- 型 及 op aT 四 、 酶 的 分 类 RR dr 氧化 还 原 酶 类 氧化 还 原 酶 类 催化 氧化 还 原 反 应 。 -反应 通 武 ， A-2H+BC-A+B-2H i secret Th Po LAS 细胞 色素 氧化 酶 、 tte cnn 载 移 酶 类 人 化 分 子 间 基 团 的 转移 反 避 Vie 反应 通 式 ， AB+ CIA + BC 证， 吉 转 氨 酶 \ 转 甲 基 酶 等 : 用 下 3 求解 酶 类 一 水 解 酶 类 催化 水 解 反 永 。 反应 通 式 ;FAB+HOH< >AOHTBHE - 如 感 液 证 粉 酶 \ 胃 和 蛋白酶 、 核 酸 酶 、 脂 酶 等 。 Ca A BQ RHE CBR E> ig eM Jin Be) IE BS IPE RG SS He THE TE: ik fe Ha A, 底 物 上 移 去 一 个 基 团 或 其 逆反 应 。 © 729 * Riis, ABO—A+B | Th tttH vA 3O eee ae 一 «Ss ARDS “ 异 构 酶 类 催化 各 种 同 分 的 eats ee oF Ton se OS PR A SE SP Bie Hh ho a 6. A BeBe 2k (De PE MEE) EL -分子 合成 一 个 分 子 , 合 全 成 过 程 中 伴 有 ATP 分 解 的 酶 类 rea 反应 通 式 : A+B+ATPRZAB+ADP+Pil 所 网 如 谷 氨 酰 胺 合成 酶 . 谷 胱 甘 驮 舍 成 酶 \CTP Aye, ZPD WML, EA, AB 某 些 系统 名 称 太 长 ;为 了 为 便 起 见 ， Fo USF eT SEEM. IS of -aa Wt.) 第 二 节 ， 酶 的 组 成 和 结构 一 、 酶 的 组 成 4808 Be “和 有 蛋白质 一 样 ; 陛 核 其 组 成 可 分 为 单纯 栈 ( 单 部 辟 白 质 ) 和 结 合 酶 (结合 蛋白 质 ) 两 类 ， 有 些 酶 如 胃 蛋 上 酶 \ 胰 脂肪 酶 等 水 解 酶 ， 其 活性 仅仅 决定 于 它 的 蛋白 质 结构 ， 赂 于 单纯 酶 ， 而 氧化 还 原本 类 二 如 乳酸 脱 氢 酶 、 细 胞 色素 氧化 酶 等 ; 则 属于 结合 酶 夺 由 蛋白 质 (MEA) 和 非 蛋 白质 ( 辅 因 子 ) 组 成 。 酶 蛋白 与 辅 因 子 章 独 存 春 时 ， 均 无 催化 活力 ; 只 有 二 者 结 合 组 成 复合 物 后 才 有 活力 称 为 全 了 酶 。 所 以 全 酶 三 酶 蛋白 + At. + CA Tie x 有 些 酶 的 辅 因 子 是 金属 离子 ， 有 些 酶 的 辅 因子 是 有 机 分 子 ， 有 ere 叶 要 有 机 分 子 ; DRESRAL. ;在 有 机 分 子 中 那 与 酶 蛋白 结合 很 紧密 的 称 为 辅 基 , 有 些 与 酶 蛋白 结合 比较 松 , 易 与 酶 蛋白 分 开 ， 例如 可 用 透析 法 除去 的 则 称 为 辅酶 5 但 是 辅 基 与 辅酶 二 者 之 间 并 没有 严格 的 界限 ， 有 人 认为 都 用 "辅酶 * 称 之 更 有 意义 。 ° 130 Dyk VRID BAS ES , 现 已 知 有 2,000 多 种 ,但 辅酶 的 种 类 较 少 ， 即 同一 种 辅酶 往往 能 与 多 种 不 同 的 酶 蛋白 结合 组 成 催化 功 REA LS Ee, 如 辅酶 工 (或 称 NAD+) ,可 作为 许多 脱 氨 酶 (如 乳酸 陪 氢 酶 .甘油 醛 -3- 磷 酸 脱 氢 酶 等 ) 的 辅酶 。 但 一 种 酶 蛋白 只 能 与 一 种 辅酶 结合 给 成 一 种 全 酶 ， 可 见 决定 酶 的 专 二 性 的 是 酶 蛋白 部 分 ,辅酶 在 酶 促 反 应 中 则 通常 作为 电子 ,原子 或 某 些 化 学 基 团 的 传递 体 。 如 廿 油 醛 -3- 杰 酸 脱 氨 酶 只 有 当 酶 蛋白 与 辅酶 工 结合 时 ,才能 催化 甘油 醛 :3- 磷 酸 脱 气 ， 其 中 辅酶 1 起 着 传递 气 原 子 的 Lik a | 1H;PO, NADHAH Oo 一 CHO NAD ; ras 1 : Os HCOH === HC—OH ers HihkE-3-RARRAR | x! boy fai Hz CH20PQ; eT To 甘油 栈 金属 离子 在 酶 分 子 中 的 作用 ， AEROS MR ALR 4Y BO TE RATE MEE No HR , Be ERE SE) FER 作用 。 | =, BHA (一 ) RERTRERD - | | 酶 作为 催化 剂 具 有 极 大 的 催化 效率 和 高 度 的 专 一 性 两 大 特 点 ， 这 些 都 是 与 酶 蛋白 的 结构 有 关 的 。 研究 得 知 酶 分 子 很 大 ， 大 SH 105 一 1000; 个 氨基 酸 组 成 ， 但 它 的 催化 活性 却 只 和 分 子 中 的 某 一 部 位 (或 几 个 部 位 ) 的 小 区 有 密切 关系 。 酶 分 子 中 这 种 能 直接 与 底 物 结合 ,并 与 酶 催化 性 能 直接 有 关 的 一 些 基 团 所 构成 的 微 区 ， 称 为 酶 活性 中 心 。 对 于 简单 蛋白 质 酶 类 来 说 ， 活 性 中 心 是 南 酶 分 子 内 少数 氨基 酸 残 基 或 这 些 残 基 上 的 某 些 基 团 组成， 它们 在 酶 蛋 se 5 。 自 的 一 级 结构 目 所 处 的 位 置 可 能 相距 其 远 , 可 能 位 于 同一 肽 链 ,也 可 能 位 平 不 同 的 钛 链 : 上 。 和 但 当 肽 链 盘 折 成 一 定 空间 构象 时 它们 在 空间 上 就 十 分 接近 。 对 于 结合 酶 类 来 说 ;| 辅酶 分 子 或 其 上 的 基 一 部 位 结构 ,往往 也 是 活性 中 心 的 组 成 部 分 在 有 些 含 金 属 的 酶 ， 中 的 金属 常常 参与 催化 作用 ， 因 此 也 属 活性 中 心 的 部 分 2 相 活性 中 心 按 其 荔 能 一 般 又 分 为 底 物 结合 部 位 和 催化 部 位 5 ;前 者 决定 酶 的 专 一 性 ,后 者 决定 酶 的 催化 能 力 , 冶 物 的 键 在 此 部 位 被 ; 打 断 或 形成 新 的 键 ， 从 而 发 生 一 定 的 化 学 变化 总 但 这 种 分 法 是 相 对 的 ， 因 为 有 的 基 团 兼 有 结合 底 物 和 催化 底 物 发 生 到 应 的 动能 。j 值得 注意 的 是 ， 活 性 中 心 的 形成 要 求 酶 蛋白 分 子 具 有 一 定 的 空间 构象 。 因 此 , 酶 分 子 申 的 其 他 部 分 的 作用 对 于 酶 的 催化 来 说 ,可 能 是 次 要 的 ,但 绝对 不 是 毫 无 意义 的 ,它们 至 少 为 酶 揭 活 性 中 心 的 形 成 提供 了 结构 基础 这 是 由 于 蛋 自 质 分 子 只 有 达到 一 定 大 小 ， 才 能 形成 一 定 空间 构象 ,而 酶 蛋 上 只 有 具有 一 定 空间 构象 ,才能 使 活 性 中 心 各 基 团 相互 靠拢 形成 一 定 的 空间 结构 ,以 发 挥 其 催化 效能 ， 同时 蛋白 质 只 有 大 到 二 定 大 小 ,才能 保持 稳定 性 三 四 于 可知, 酶 的 活性 中 心 与 酶 蛋 乌 的 空间 构象 的 完整 性 之 间 ,是 辩证 统一 的 关系 。 当 外 界 物理 化 学 因素 破坏 了 酶 的 结构 时 ， 首 先 就 可 能 影响 活性 中 心 的 特定 结构 ， 结 果 就 必然 影响 酶 活力 。 rey (=) PKA, RR Ans Ra SA ah so a ee ETE, MEAT, 单 体 酶 、 RHR EH we eh eX ， 单 体 醒 只 有 -。 条 肢 链 分子量 大约 为 18,000 一 35,00， 这 ER 例如 胰 凝 乳 蛋白 酶 .溶菌 酶 、 iinet Mi fo 各 3 2. RB -由 丙 个 以 上 亚 基 (有 时 可 多 到 60 Peery iS ARE Bh J EPR FE Rie 7 Fk 35,000—JLB Ws HM 的 组 成 可 以 是 相同 的 ,如 糖 酵 解 中 的 酶 ,各 都 含有 不 等 数目 的 相同 ea 32 。 WE (WUE 5-1)s 也 可 以 是 不 同 的 。 iAH RA AMD 能 寒 素 酶 、 舍 有 专 一 性 的 非 酶 蛋白 亚 基 的 寡 聚 酶 和 具有 底 物 载体 WEE HOFER, 目前 人 们 倾向 于 支持 这 种 看 基 ， ashi upiin SUR , FEAR Hi MU As EAD i BY Roi k EH i 可 y ef : 磷酸 化 酶 a 4 92,500 370,000 Ce aS 4 27,500 102,000 RAMS Th Lp 2 “478,000 © 190,000 - RK aa 2 29,000 130,000 cae A . FAP ys 37,000 Hh SBM Oh AS, 21a) we Veh ee : by aE 缩 | 4 40,000 / | “1603000 spe ee 72,000 | 人 140,900 mr RRR CRS t A wey St ina 2 的 3 Mel XH = 41,000 - 82,000 : Ag 2 40,000 — * 80,000 » Et hele ; HS te wads 1) cA oo te ia . : al . hie ew 74% EE OS: US XY fat BE 35,000 150,000 UPAR EE: FS TR A 1 957,000, 1A 287,000 NER PIER AVR 1H A Sa SH 有 关中 AH WIEN AE ALLA A Hs ERS! LL 2 ER 解 到 成 亚 基 以 后 ， TUES Hee 其 次 ， 与 酶 的 活性 中 心 的 形成 BRT li Re tit xe -| pS if RATE RW ARIE MIT 现 站 六 的 于 的 是 它们 的 亚 基 之 间 发 生 的 缔 合 解 离 变 化 在 调节 、 控制 某 些 代谢 过 程 中 所 起 的 重要 作用 。 3. SMA SMA | | | ee ee EMT RMN — SR RA, ESS Hed ANH EC REL BE LA TE RY EE FR, Be “SS * 133% TRA” . 有 的 多 酶 体系 中 的 酶 ， 在 细胞 质 中 以 可 溶性 的 形式 各 作为 独 立 的 单 体 存在 ,它们 之 间 没 有 结构 上 的 联系 ( 见 图 5-1)， » EN 过 程 的 酶 ， - 5 sen ‘ eae E P 图 5-1 分 散 多 酶 体系 与 中 间 产 物 示意 图 i, 更 多 的 多 酶 体系 ,结构 化 程度 较 高， 体 系 中 各 个 酶 彼此 有 机 地 组 合 在 一 起 ,精巧 ， 地 镶 内 成 一 定 的 结构 ,形成 多 酶 复合 体 ( 见 、 图 5-2) 。 例 如 细菌 及 动物 组 织 中 的 两 酮 酸 脱 氨 酶 复合 体 、 BP Deh Yo Seb RRRESL ere ns 15-2 多 酶 复合 体 示意 图 ,还 有 一 些 多 酶 体系 ; 它 体 定 位 于 细胞 Na 如 核糖 体 的 蛋白 质 生物 合成 酶 系 ， REISE HARES ag oay SAE 4 is Hts BANS A — ky, WPL BBY ADRES» FT ABE eae AY HE EC Fa OLE fo 3 (三 ) 同 工本 同 工 ( 功 ) 酶 是 指 能 催化 相同 的 化 学 Fai, (ABR Kaw EE AB Weld v9 SEL TE APD AS SR URE Ek a Hd, SO a MBA HEA AS CAN FLAME PDR, rh MAH PRE A 成 ; 它 有 Mi、MsHSMaHJMH5 和 Hy EAP FIN 18 EL ° 134 乳酸 脱 气 反应 。 具有 四 级 结构 是 酶 能 以 多 种 分 子 形式 存在 的 基 础 。 现 在 已 知 许多 种 酶 都 有 同 工 酶 ， 同 工 酶 广泛 存在 于 动 植 物 界 及 微生物 中 , . 现 已 知 有 一 百 多 种 。 同 工 酶 是 二 个 很 有 用 的 研究 工 具 , 利 用 它 可 以 研究 许多 生物 学 问题 。 | BE - 酶 的 特异 性 ( 专 一 性 ) 下 二 下 面孔 述 遍 酶 对 所 作用 的 物质 6 即 酶 的 底 物 或 作用 物 ) 有 严格 的 选择 性 。 一 种 酶 只 能 作用 于 一 种 物质 ， 或 一 类 分 子 结构 相似 的 物质 ,使 其 进行 一 定 的 化 学 反应 , 产生 一 定 的 反应 产物 , 这 种 特性 称 为 酶 的 专 一 性 。 酶 的 专 一 性 是 它 与 非 生 物 催化 剂 的 最 重要 区 别 之 一 。 但 是 酶 的 种 类 繁多 ， 各 种 酶 专 一 性 程度 有 很 大 的 差别 。 据 此 可 以 归纳 为 三 大 类 ， oS tet one 本 或 化 学 键 ， 称 为 相对 专 一 性 。 相 对 专 一 性 又 可 分 性 两 类 :三 CY 键 的 专 邓 性 宙 有 些 酶 只 对 革 二 种 化 学 键 起 作用 ,而 对 组 成 键 的 基 转 要 求 布 严 志 例如 酯 酶 几 事 能 水 解 所 有 的 有 机 酸 和 醉 形 成 的 酯 键 (只 是 对 不 同 酯 类 水 解 速度 不 同 )。 对 酯 键 两 端的 了 和 BR/ 基 团 没有 严格 要 求 , (这 类 酶 对 底 物 结构 的 要 形 最 低 。 :过 ne | OF if aor ty 本 + . ; On! ; / oP 其 和 了 eur 本 EGR 下 nee) 基 团 专 一 性 有 些 栈 对 底 物 除了 要 求 有 特 吻 的 化 学 键 外 二 对 化 学 键 兰 侧 或 两 侧 的 基 轩 也 有 一 室 的 要 求 ” BPR A 的 基 团 专 一 性 是 水 解 肽 链 中 由 碱 性 氨基 酸 ( 精 氨 酸 或 赖 氨 酸 ) 的 羧 基 组 成 的 肽 键 ,而 对 肽 键 氨基 端的 倪 基 酸 残 基 没 有 什么 要 求 。 * 135 ¢ mT! - mg ~ =. © R iJ - Ya Yl - 人 机) 一 - oO. AA IS IN - age is aad Te te Mi ib es N—C-- —N—C--€. xs 14 OR hee th J . iit SHS. gl T fal MARR Se ee iLys} Bi H . Ove 或 | RA AS WMS A.B OL ee 、 绝 对 专 一 性 ee BUR UE FT 号 本 反 忆 这 和 所 一 性 称 为 绝 He PNT, 脲酶 只 ee 8. fy a: FU CHEN SA a CE YUPRAE WHR A MEA IA See I Bt ‘Corn gm Be CREA. StH HA ap tt — ahh 4 & OER EP EAS Cpe ETB fi TE HOR RA Sb 9 EE Ai i JR BA TR, AS REE RE AES ABER Fa bai Ss * Aan SF et Se On en Re BR =. ROSS SP NS (—) TEFE SPIT APE SA Dy BR Te Ee 9 EP, Me RE PE FAP EG a BP CBR EE RI OD (1 EE “旋光 虹 构 专 一 性 ”， 它 是 酶 反应 中 相当 普遍 的 现象 GAP SLR FARA HM ARE HEE 于 氮 基 酸 氧 枇 ， 而 对 oe | JER AIL L- ILM + H,0+ 02% amine a WANG + NHy-+H40, SMT ee eo eae cet 的 物质 有 顺 、 反 两 种 异 构 体 ,有 些 酶 只 能 作用 其 中 之 一 ,这 种 异 构 专 一 性 称 为 几何 异 构 专 一 性 ;例如 延 胡 索 酸 (水 化 ) 酶 只 锡 催化 延 胡 素 酸 ( 反 了 本 烯 碾 酸 ) 加 水 变 成 芋 果 酸 , 或 催化 逆反 应 生成 反 丽 Ms 0s 而 不 能 ey ee et 也 不 能 催化 逆反 应 A MTT MB IBS citi $A e 136 « “ i) Be FA NH, ALA) Sy) : if . HOCH TERS oe * 5. | eet J 延 胡 索 酸 水 化 酶 = CH, HOGG Mil 4 HOS eee 丢人 全 5 ls fa °c | COOH eM ee LER RY (RT i= AR) | as) 主 投 洒 | 333 Ch ite SHERMER LA eI, BS 细胞 内 看 在 着 许多 酶 和 底 物 ， 如 果 酶 的 作用 没有 专 一 性 ， 任 何 本 都 能 作用 于 任何 底 物 ， 各 种 反应 就 无 法 调节 和 控制 ， 任 其 变化 ， 代谢 杂乱 无 章 ， 生 谷 活 动 则 无 落 维 持 >、 酶 的 专 一 性 确保 了 体内 代 谢 反应 能 按 *-+ 定 的 方向 和 途径 有 条 不 率 地 进行 ， 这 这 是 维持 生命 活 动 的 芭 础 。 ATT Fy | I sy ee Reto 党 对 一 榴 的 催化 作用 与 外 子 活化 能 的 关系 | 要 使 化 学 反应 能 够 发 生 ， 反 应 物 分 子 必须 发 生 磁 撞 。 但 是 ， HREMAA TOURER, RADERAR 能 量 即 达到 或 超过 某 一 定 限 度 能 量 ( 称 为 “能 阔 ?) 的 反应 物 分 子 釉 撞 之 后 ， 才 能 发 生化 学 反应 z 这 种 碰撞 称 为 有 效 碰 撞 能 发 生 有 效 碰撞 的 分 子 称 为 “活化 分 子 ”。 活 任 分 子 越 多 二 反应 速度 越 快 。 为 了 使 反应 物 分 邓超 越 反应 的 能 阔 变 为 活化 分 子 ， 需 从 外 部 供给 的 额外 能 量 称 为 活化 能 :到 应 的 能 阔 越 低 即 需要 的 活化 能 越 少 ， 反 应 就 越 易 进 行 。 催 化 剂 的 作用 就 在 于 降低 反应 的 能 阔 ， 即 减少 所 需 的 活化 能 ， 从 而 使 反应 加 速 进行 ( 见 图 5-3)。 酶 作为 一 种 高 效能 的 催化 剂 ， 与 一 般 催 化 剂 比较 认可 使 反应 的 能 阔 降 得 更 俐 冰 所 需 的 活化 能 大 为 减少 ( 山 表 522) 汪 所 届 ， 酶 的 催 做 效率 比 却 般 催 化 剂 高 得 多 ， 而 丝 能 在 温和 的 条 件 玉 充分 发 挥 其 催化 功 ° 437。 表 5-2 若干 反应 的 活化 能 fa R HOE fe ft Hl 4 -活化 能 (kJ/moD [人 人) H,0, 的 分 解 无 ) Ht) ee A 46 a ct Ait AS CF) 20.9 蔗糖 的 转化 时 eae Hd Be BY Se (ee 48.1 °~ _ RARER | “7 Fl 4 : A; ae — 1 和 4 和 下 —— oe ae ee ret ee ee ee ee num A+BC = “nat feat ) 卜 x 全 要 ane Ji Sat =| he E it i at as C xh Saat] Sy SA oe u ne * ee) = 弘 - | an. bh & lr an an _— — ow eae ow «= x | Bile. takes. ry > FSET ET 《 =a aS) > i i B+C ae £ i 4 ° aA i BLM ork = iF oe Pag 人 十 Ah BY? yal = 5. CM ER ae : acta eee A AT OX oth ote oy At BOTHER RMD 4-- ABCA wre Yel A a Zl fe Sh EVER We TM CE OSE Y Th ara a ORT AL Se bates aK he Paella eli vl “Tah cata ae OTE BY San, FAG THE Hc AS IE Ee RD HE 全 所 需 的 活 人 feat GA BRET. Be TOs Ae a 5 1358 * MRS Fa Sa 40 ne ci Att 作用 ， 这 种 相互 作用 减少 活化 能 的 理论 ， 目 前 公认 的 是 中 间 产 物 学 说 。 其 基本 论点 是 酶 ( 妃 ) 先 与 底 物 (3 ) 结 合 内战 外 稳定 的 中 间 产物 ES BPA A). LS 再 分 解 成 产物 (已 ) 和 原来 的 Bi. | | a “E}S—EFES—E+P™ 这 样 把 原来 能 阔 较 高 的 一 步 反 应 S= 一 僵尸， 变 成 能 阔 较 低 的 两 步 反 应 ， 反 应 的 结果 是 相同 的 ， 但 由 于 反应 的 过 程 不 同 ， ae 就 大 大 地 降低 了 。 中 间 产 物 学 说 的 关键， Ce Fh ial EMR HELE, 由 年 中 间 络 合 物 很 不 稳定 ， 易 迅速 分 解 成 产物 六 因此 不 易 把 它 从 反应 体 系 中 分 离 出 来 。 但 是 有 不 少 实验 表明 中 间 产 物 确实 存在 。 例 如 ， 过 氧化 物 酶 丈 可 以 催化 过 氧化 所 (HzO,) 与 另 一 还 原型 底 物 4H， 进行 反应 。 按 中 间 产 物 学 说 ,其 反应 过 程 如 下 ， a E +H,0,— > E—H,0, net aegees oe -H,0;4+-AH,-> 2 +4+2H,0- a a “ERE J Bab OE Ea, LAPEER MCE 当 进行 光谱 分 析 时 它 在 645. 583, 548, 498nm 处 有 四 条 吸收 带 sf 当 向 酶 液 电 加 六 过 氧化 所 后 ， 光 谱 发 生 改 变 习 AE 56d A530. 5nmi 处 显示 两 .条 aie rs 说 明 酶 已 与 过 氧化 氨 结 合 而 生成 了 中 间 产 物 至 53HsO，， 此 财 再 却 进 愉 Hz( 合 适 的 还 原型 底 物 ) 时 六 : 酶 的 四 条 吸收 光 带 重 新 出 现 ， 这 说 明 中 间 产 物 已 分 解 成 产物 ， cas Sy, 82S Rhu - 、 eT we mbes, Si Lk ne, (AaB Sn do 2 SUR AR GE HABA RS 认为 Mitt ohh Sik yD FE Cea LAA ABI KA, MAMMALORA-M, 因而 能 够 专 一 性 地 结 合 ! 形 成 ES 复合 物 。 酶 与 底 物 分 子 都 有 立体 结构 $ 酶 活性 中 心 与 底 sy 子 的 空间 结构 必须 吻合 ， 如 图 5- 生 所 示 。 | ° 139° a ne KE yc et ach B — - 11 QO lk Lf vi ln A awa 和 my 有 F. : 7 ， ¢ j A : a A 5-4 Ke SRB a ARR lo Re EAB Ba FT A PEE 2B ar tk PV ig EEE MLS GE WERE Re OE Se MEMES Pete (Koshland) 提出 了 ig SAS” BS UU) WOT HE HH Beg SF eB — ae sO FN SO AE BR Tee EN ee ES LHF S RODE Me S-5 am Oe Ona eT meee ae 江 出 和 BRE DS EEE HWE HERE X AAS DEE 如 此 。 Th . ists , Siok ate tte ota nome AS i FR GEE AP SHG Ot WG AE AHS es 2H GE Fe RT BER HE RL (LB PR PPE ES | GE LM I PE HH PE IAS) HAMA EMRE ARAHRY, HB HERP PSN AES AS SOCIAL RS Ae. GOT SPER es Age RE HAT RY 2B 村 受 夭 本 所 限 不 理 介 绍 。 | EA My. ges ere ie | Shee [APES CHA ¢ 140 * 5-5 MHAPRAREA 2 SK ARR) WD HA EH ARE OT ET a OI PAR. WER TE eae HE P25 6 Ba ee ee AON, MP MASEL Ae AR”. BNE A BRAN, hE OANA, BRE SBE PR MCHA MATT BMI MH chem 2 eae EE eat Ret A AF FAL. Vesey a as ING uss Fe Cae SH} aa NY (1 SRO St Fe ge8H Hi Se AO BR RG RO ie 原 wa 近 N- 未 端的 赖 气 酸 与 异 亮 氨 酸 残 基 立 间 的 肽 键 被 水 解 ， 释 放出 一 NAM, FRMMMRREB IL, ENRR) Zam, BAM, - PRARPREDAIE. 构成 活性 中 心 ， 因 此 了 酶 凉 激 活 战 胰 蛋 白 酶 ， 见 图 5-6 。 PPCM AR BKAReA = amet See Se ee a RS SL cee Wee (SJR AS RE A” EAB FE CTS FSR EE Py) aR PETER PRED ERS TBS AEE, OA ATR ZS eK MRT wR I, IBS Wi FR ie IR DER OR) > J ag I PB (A SS) Bg °441° A5-6§ RE ARR Og 00 al Fed Sn KAS AT RR. AT, Ep, See issn dhcp sadenpeninntepelaglbaniet 第 五 节 影响 酶 促 反应 的 因素 一 、 酶 浓度 对 酶 促 反应 的 影响 在 底 物 足够 ， 而 驻 不 受 其 他 条 件 如 温度 、pH 等 影响 的 情况 下 ， 则 酶 促 反 应 速度 4o) 与 酶 浓度 成 正比 ( 见 图 ;5-7 )。 因此 在 这 种 情 说 SE 交州 红 其 诡 的 囊 厅 可 以 衡量 酶 的 相对 含量 。 即 v=k| # | k Ay) We RR i BE | [ BE ] AyBieae BE ‘ 二 、 底 物 浓度 对 酶 促 反应 的 影响 we BER APs SABRE BELA], tEAM pH SAE RE 恒定 时 ， 反 应 速度 与 底 物 浓度 [83 ] 的 关系 如 图 5-8 所 示 。 一 般 在 底 物 浓度 ES] 较 低 时 ， 随 着 [FS ] 增 加 ， 反应 速度 六 成 正比 地 增加 六 但 当 底 物 浓度 较 高 时 ， 友 应 曲线 开始 弯曲 2 SL SI ° 142° ’ Sha al RS ay. shay gl ziy 图 ， 5- 8 1 Tie tm es NH Ne ss v RT, 其 所 能 达到 最 大 的 跑 应 速 度 Gas 六 不 再 因 底 物 浓度 增加 而 升 高 疏 这 种 关系 ,可 用 中 间 产 物 petubieiaie pe) a NCA Sh ERR: RR. Bv8— rs "y7+P Wigan os ® Isp [ ky ; i wall Bi soils ag 4) ACS & EH a mE ME 3 本 4 根据 质量 作用 定律 ，: 召 的 生成 速度 决定 于 中 间 产 物 [五 B] 的 ed。 法 度 ， 即 酶 反应 速度? 决定 于 [BRS]， 亦 即 2= hs ASI. YTS YR, KARE so ene. #LS ein, C HS] BREEN, MOTOR ARLES] 后 。 即使 TS] 增加 ， LeSThA Ren, REST EM He SAINT Be SACS NGI NE NE 一 步 作 定 量 分 析 ， 用 数学 公式 推导 出 梅 促 反 府 的 基本 公式 ， 称 为 米 氏 方程 x x bt =a "CV GRRE) — (2) 或 Ks cs 人 二- ly ) @ 128 (3) DERKR GEM MIER, Ke MOREA ME. 由 米 氏 方程 SRT, RRL OEP BAEC HAE 即 ‘ =f, pm | 代入 方程 (2) 得 jx ath ea 8 pape: (4) Peer. Te | | ; i 化 简 得 : K,=[8] ~ (6) HL PY San RP AT LAR EE 度 为 最 大 反应 速度 一 半 时 的 底 物 浓度 。 米 氏 常数 的 单位 为 浓度 单位 摩尔 ， 不 同 酶 促 反应 ty Ky WEAR Le Ee Aosmol/L SA. 5-3 例 举 FARM RAMA AREA s QMAR-BAN OR BGR JE gE GE PE a a PO BC eae 定 的 天 。 值 : 故 通 过 测定 KOBE, Te lig 在 一 定 条 件 下 Ke 可 表示 酶 和 底 物 的 亲和力 。 Ka RAAT Aa RA» K = 小 , 则 表示 酶 和 底 物 的 亲和力 强 。 =, AENEAN eA AR 由 于 温度 的 知识 ‘eects ners che SAN e 144 ¢ 5-3 ” 某 些 酶 的 米 氏 常数 (mol/L) ‘ : 过 氧化 氨 酶 NBH:o， $.5 x 107? p- 半 乳糖 攻 酶 | | 1 AN Oe | 4x10- Ze Fi RB FF ME .1x107 谷 氨 酸 脱 气 酶 | e-Bay R | 2x10-° 己 糖 激酶 葡 荀 精 ON .5x107¢ Ri @® NAG © 4.6x107 琥珀 酸 脱 气 酶 ! 。。 SEMARR th 5x 10-? FLA BES Ee 8s x10 kk i SREP 2.5x 107 een PAN bd ROS) WA) «ete 国 6 x 107 本 2.8x10™ 丙 , 组 度 升 高 ， pag ea Ke, Messe reat, 反应 速度 BK Ee FETT GEL I tt ENE HH AS 1 Be A 1 IE 33 NS EEE REP Be 直至 表 天 活力 ， 在 溶液 四? 当 温 度 升 高 到 807C BE RIPEN TER 已 经 可 以 察觉 ,到 507607CA HB a “WS nH FEAR. A Anahi BS seedi ty BSG te elt 387°C ( 见 图 5-9), “Fei wa MELANOMA TIE, dn BL INI GIR ECA De pH EA OM a MEAT eW, FA 5-10 BnMRGeeiem.. | RIL EAT PE RR ELAS SR, 当 温度 回升 时 , RAD HE (ETE HE OA Ba eT. PER ARE hy a A A 液 、 viele. Nan aid talked beth HL YB 的 影响 ， @1t-4 D1 GAB a se Se, 15sec AE. UH i BE A GAR AS Le e145 vi a 最 适 温 度 T 图 5-9 温度 对 酶 促 反 应 速度 的 影响 ,图 See 10, Cs 解 离 状 态 以 及 底 物 的 解 离 状态 ;从 而 影响 酶 的 反应 速度 人 大 多 数 酶 的 反应 速度 随 着 pH 的 变化 往往 呈 钟 UTE In 图 5-11 所 示 。 曲 线 的 最 高 峰 , Ri EEC fy pH GDH, WORE p 卫 是 二 还 各 种 影响 里 同 起 作用 的 结果 各 种 酶 的 最 适 pH EA AAA, Aen tye pH fe 4-8 > * 1466 pH Big PH, 图 5-11 pH 对 酶 反应 速度 的 影响 ia, Per pares 其 最 适 pPH 多 在 /4.5 一 6.5， 而 动物 体内 大 多 数 酶 ,其 最 适 pH 接近 中 性 (一 般 为 6.5 一 8.0)。 但 亦 有 例外 ， 如 明和 蛋白酶 的 最 适 pH 为 1.5. 肝 中 精 氨 酸 酶 最 适 pH 为 9.8。 最 适 pH 不 是 酶 的 特征 常数 ,其 数值 受 酶 的 纯度 、 底 物 的 种 类 和 浓度 、 缓 冲 液 的 种 类 和 浓度 等 影响 。 因 此 ， 酶 的 最 适 pH 只 有 在 一 定 条 件 下 才 有 意义 。 p 也 钱 然 对 酶 促 反 应 的 影响 很 大 ,所 以 在 体外 做 酶 促 反 应 实验 时 ,必须 在 反应 液 中 加 入 足 量 的 适宜 的 缓冲 剂 ， 以 维持 其 pH 不 臻 因为 产物 的 生成 而 发 生 改变 。 五 ,激活 剂 对 酶 促 反应 的 影响 ， 酶 促 到 应 是 一 类 复杂 的 化 学 反应 ， 有 的 化 合 物 能 对 它 它 起 促进 作用 ; 开 能 提高 酶 活力 的 物质 即 称 为 激活 剂 ,这 种 作用 划 称 为 激活 作用 。 有 些 激 活 剂 是 在 酶 制备 过 程 中 (如 透析 ) 失 去 的 辅助 因子 由 故 这 些 酶 在 制备 后 需要 加 入 某 种 离子 或 其 它 无 机 离子 后 活力 才能 提高 。 例 如 葡萄 糖 激酶 需要 ,Mg 汪 ， 醋 缩 梅 需要 Mn ,唾液 淀粉 酶 需要 :Cl-。 有 些 酶 , 以 统 基 为 活性 基 团 ; 它们 在 制备 过 程 中 , 分 ° 147 » “FHP SBR A a AT I DAA AE ER 胱 甘 肽 等 还 原 剂 时 ， 其 被 氧化 的 琉 基 又 得 到 还 原 而 恢复 其 活性 。 激活 剂 中 大 多 数 为 金属 离 子 ) 销 数 为 负离子。 、 抑 制剂 对 酶 促 反应 的 影响 ， | 凡是 与 酶 活性 部 位 中 的 基 团 作用 而 降低 酶 活力 ， 甚至 使 酶 完 eof 4 由 此 引起 的 作用 称 为 抑制 作用 。 根据 抑制 剂 与 酶 的 作用 Hak Daal 用 是 否 可 逆 , 可 将 抑制 作用 分 为 两 大 类 ， ae (一 ) 78 a “ied 有 些 抑制 剂 可 以 共 价 键 与 酶 要 白 中 的 基 团 或 辅酶 结合 , 或 与 它们 发 生 其 他 反应 ,从 而 使 酶 失 活 。, 不 能 用 透析 、 超 滤 等 物理 方法 除去 抑制 剂 而 恢复 酶 活性 。 例如 常用 的 有 机 砖 农药 敌 百 虫 、 敌 敌 PL 1059 8, BATHE TEE OEE 结合 而 使 酶 失 活 。 Q .8--&. X38 — adh Tht Hq Sse MAES A 8.0 CoHg Ripe ei er AON 2 HER Fi 中 R 1 “are. Ro oa Lj ap. cas | ann = | A SA Ht a ae A Fe SSS yd 2) . FES A \« WEE set "i J RB AI 7 sa ‘MYR Ney +1 (=) 可 逆 的 抑制 作用 » SS ES So Sd A ARPES SARE AG AOE a ST Se aH, ii Sls Ty HN FS TD EO A dS ada handel tababader incr sgrdie + oppor 用 了 | Hab cd A Ce Siok) Hh BF hs Ua gS SR A a 人 vette fh ssa NDS mt ous 88: RAT te RE Pan A fi (2 CRA AIR) APPEAR Ee PED S| ie BCH a * 148» HLF 34 A PPE RB 5 He EN PF FE I ig 0 ll, FA) Pa Si OE a Me SR AL COOH | COOH “a istaw | tik fecal BS MEME a ial 33“ CH: rae 加 | | 元 、 =F | - Gat ecrr > j ¥ ; Ta) ancl id) He Hine we a te ia iM a ba Shoe ~ COOH. Sanaa COOH,. hod a atten Ay Ses R-'PHOM a ae sh CRRA, | S 过 mt , iy a Pe i Sh Be Ai ey ACH 5 Ki COOH . i bi He BF SA Ae | a i Sa RS a BF HE Wi eT AA FA. SRS HO BLAS, wri MAHI Hil EF URS, BEB TBR A091 eee CR ee ee ule 对 氨基 葵 甲 酸 是 多 种 AT RE BR I HE 2 后 ; 因 磺 胶 与 对 氨基 茶 甲 酸 竞争 ,抑制 了 三 气 叶 酸 合 成 梅 。 细 菌 由 Fike SAM, WHEE Se RO AM, ESTE SE 碍 ,影响 细菌 的 生长 繁殖 。 | SHINN TE Li Fa SOI ED FI BB fie HAE Pe, TA WE a BREE RP BEG ELS pk aR LEER wfc tm 不 影 响 和 HON LSE A, ak Wha Hl FHL CAE BS OE Se Ala Pe BY SA ite, BNR 元 和 三 元 无 活性 复合 物 。 ee FEL is Dk UL Je ea a AGE HA EL 位 置 与 底 物 不 同 , 因而 这 种 抑制 作用 ， We 强 , 例如 某 些 药物 与 酶 分 矛 中 丝氨酸 残 甘 上 的 一 OH 基 相 结合 ,这 种 一 OH 虽 不 位 于 催化 部 位 ， 但 对 于 维持 酶 的 空间 构象 是 必需 的 ， 影响 了 它 ,也 就 抑制 了 酶 的 活性 。 ¢ 149 BN | ABAD He ， 一 、 酶 的 制备 生物 细胞 的 酶 有 二 类 : 一 类 由 细胞 内 产生 后 分 游 到 细胞 外 进 行 作 用 的 酶 , 称 为 “细胞 外 酶 ”( 即 “ 胞 外 酶 ", 大 多 是 水 解 酶 ); 另 一 类 酶 在 细胞 内 产生 并 在 细胞 内 起 催化 作用 : elie. ek ( 即 we 这 类 酶 在 细胞 内 往往 与 细胞 器 结合 。 -由 于 生产 的 与 细胞 内 外 许多 其 他 物质 同时 存在 ,因此 要 获得 作为 酶 学 研究 map 就 必须 经 过 分 离 、 提 纯 ， 有 的 还 要 经 过 结 晶 纯 化 。 卫 是 蛋白 质 , 因 此 酶 的 提纯 实际 是 蛋白 质 的 提取 及 精制 过 程 。 在 整个 过 程 中 要 注意 防 正高 温 . 过 酸 .过 碱 和 剧烈 的 铣 拌 及 重金 属 离子 的 混和 人 ,以 免 酶 活力 损失 。 有 具体 操作 介绍 如 下 : (=) BHC B® Ey EC EE IE, Ab LER 物 发 酵 来 生产 酶 制剂 。 抽 提 就 是 用 溶剂 将 酶 分 离 出 来 ， 不 同 的 酶 “采用 不 启 的 方法 ;对 胞 外 酶 , 坦 为 固体 培养 , 则 Dok 浸泡 过 滤 即 ”得 ,如 获 皮 浸出 液 即 为 含有 淀粉 酶 的 提取 液 ; 堵 为 液体 路 养 ? 则 不 需要 经 过 抽 提 ; 只 要 将 发 酵 液 过 滤 , 除 去 菌 体 后 ， 其 滤液 即 可 供 进 一 步 提纯 用 。 而 提取 细胞 内 酶 就 必须 先 收集 菌 体 ， 贸 着 用 适当 的 方法 将 细胞 结 梅 夏 坏 使 酶 释放 出 来 ， 然后 在 低温 下 ; Fi i tae» BA EL ts Sm a FP 8 (=) 酶 的 纯化 8 4 Rit am ARNE A A Ae, FEA) LAU RRSP oe ios Hi ft BE IE. MEME — AL PL, ; 1. ERDF CER MITE MC HMRH IM A eA BRC NH, ).SO,] 等 中 性 QD MeN THE MATIC PoRR, Have Ae 5 150 * 盐 , 使 酶 从 溶液 中 沉淀 出 来 , 估 而 可 使 酶 与 一 部 分 杂 顺 分 高 ,同时 达到 浓缩 的 目的 。 以 上 所 述 为 "一 次 盐 析 法 已 经 过 这 样 处 理 后 , 酶 制剂 中 的 非 酶 蛋白 基本 上 没有 除去 。 若 要 制 得 较 的 酶 ， 则 必须 采用 进 持 步 的 盐 析 六 基于 各 种 蛋白 质 在 同 二 中 性 盐 溶 液 中 的 溶解 度 不 同 , 因 此 可 采用 逐步 添加 硫酸 铵 的 方法 ,使 它们 在 不 同 浓 度 的 硫酸 贸 溶 液 中 ;先后 沉 证 析出 ,从 而 达到 分 离 提纯 的 目的 , 这 种 方 法 称 为 "分 段 盐 析 法 ”。 盐 析 过 程 中 应 广 意 pH 值 的 控制 ,使 之 在 不 影响 稳定 性 的 前 提 下 ， Ratioqapogoegabe 和 ea lead 淀 完全 。 wy wae: 有 机 溶剂 沉 汪 法 ees kc ARENT OLE “eH Crim, Z BAP RL, J) HE ER UTE, FEAR he CREE AE HH. 1 SRB BLAS FR PB oe: BE DE A RE ah, 4 AS ah ee PE a IY, Bg 性 失 活 比较 严重 ;在 纯化 过 程 中 , 溶剂 应 少量 :地 分 批 加 入 ,并 不 断 搅拌 ; 防 业 岂 部 过 治 ;* 当 酶 沉淀 后 要 迅速 分 离 ,以 减少 接触 时 间 ， 防 出 失 活 河 同 时 整个 操作 过 程 都 应 严格 控制 在 低 瘟 进行 ,此 外 对 酶 液 PH 值 控制 与 硫酸 久 盐 析 法 相同 。 若 制备 较 纯 的 酶 制剂 , 可 采 用 有 机 溶剂 分 段 沉 证 法 ,操作 与 分 段 盐 析 法 相似 。 此 法 分 辨 能 力 比 盐 析 法 高 。 局 8. EERE 层 机 法 是 酶 提纯 的 最 有 有 效 方法 之 一, 应 用 较 广 ， 有 吸附 层 析 , APA Rat. at iii Ae STK. MIRE 是 利用 吸附 剂 对 不 同 蛋白 质 吸 附 能 力 的 不 同 ， 而 将 酶 与 杂 和 蛋白 分 离 。 笛 用 的 吸附 剂 有 氧化 铝 、 活 性 白土 、 磷 酸 钙 凝 胶 、 羟 基 RA A 等 。 操 作 时 鞠 将 吸附 剂 装 入 柱 内 ,将 酶 提取 液 上 柱 ,使 所 需 的 酶 被 吸附 ,而 杂 重 白 随 溶液 流出 ,然后 再 用 适当 的 溶剂 将 酶 洗 脱 出 来 。 (=) 酶 的 结晶 为 了 研究 需要 ,在 酶 的 提纯 过 程 中 , 当 - 酶 已 经 达 到 一 定 纯度 时 . 即 可 进行 结晶 试验 。 但 酶 的 结晶 ,至今 尚 未 总 结 出 普遍 规律 ， 示 首 是 在 硫酸 贸 的 溶液 中 进行 的 ,重要 的 是 ;必须 注意 控制 温度 和 © 151° PEE 5 J A Be AE BE IE RETIRES SEARS FE SHEARER RRR LL CA RA SALT |. PRE eS A kad LAE EAE heh ‘AR EE DT A eA a Ai Dik BRAS-HRA BRE. MER HS ESS Hh PEt So Ae Be AO Pe ME, Bilan FE BE IRS He (DE BY ERE OE, BO TET SR 易 制 成 纯 品 ? 所 以 梅 制 剂 中 酶 的 含量 都 用 它 催化 某 涯 专 二 反应 的 能 力 来 表示 ， 即 用 酶 的 活力 ( 酶 的 活性 ) 来 表示 。 9 BG HAIDA AES SME, -LETTRIENO SEM TEA i Mh TL ee FS WS Sa LOCA IR IE 3 ECS, TG DR AS , RAT eG GH EA A He De RE, Bie I LE BET A Ai Ys) Pa J TS HE ET Pa 9 Ae a Be He Ze aR (FEM SE RE / I Ta)» (EE Se fe A= BE AA ae 7 ey ZEB EET) 9 28 HE BS RS) PG FB YEE BAL LY , 2D BE LN JER Db oe RB UE TF hy FE FFE BVA , BE CW eH BLE A, FET HE age TR 物 浓 度 与 时 间 关 系 的 曲线 ,如 图 5-12 所 示 。 ita . KE 5-12 AT, RB ER ! 在 最 初 一 再， 8 1 eh “ 1h ost trie ‘A ; ， | 5 a we hi 4 =f 7 pA fet “t ct) io 区 Tia a oF . = 435) Stn ne Shia cu. An Bait Ne at PA 5-12 BRR EAR ON 5 152° 5 OREN RE RN EE EL EE SB HBL IEA TIE, Rae DE WE ES , 7° yoke WE | TT INT BBA HAF. Bob OMEN NOUN FA Beth pH AE SR 响 使 酶 逐渐 失 活 。 因 此 ? 研究 梅 促 反应 以 栈 rene iin i BE % Me. TRARY SiH AT 业 | SE SOE Ne TR DY, fa Boe BT SANE BE SS A FAP IDA AAT AF BRS ARIES GE A BE te a i Fs i HE PRG TR HEBEL, HR Bodansky 的 规定 为 ! 在 37C 及 pH 8.6 HAR ER 100 ma ih FRE ZED AISTBE PY Ey HE Ha Be BA Be HH 并 面团 范 机 磷酸 的 酶 量 ; PRISE EEN eS WR RRA TS PERE TL 定 为 能 在 37°C KR PHT Hy SRE TE 35 BPH AER AE BE mg 氮气 的 活性 等 。1961 年 国际 酶 学 会 议 规定 ,在 酶 作用 HRI RE F DH 5 HEE KE PIE) , 30°C ,下 分 钟 内 催化 也 Oniol ( 微 PRE SR IEG EE a AG LB i), 这 虽 然 是 二 Ay BE 2S Hy RARE MELE FI RSE AS de SP Ta Os 因此 这 个 建议 未 被 普 id Sy FE iE, TTY, , A eG AGT EI ee 使 用 某 单位 $ BROTHER eA LE BY oR PRE 7 GH HERE RA HET eR HET © maakt» PLEIB A ov ce eT i RIA 比 活力 = MiG /me 酶 蛋白 这 是 酶 学 研究 和 生产 中 经 常 要 遇 到 的 一 个 数据 。 对 流体 状态 酶 活力 常 以 单位 /mL( 酶 液 ) 表 示 。 三 、 酶 的 应 用 前 面 已 述 及 我 们 的 祖先 早 在 公元 以 前 就 任 经 验 ， 利 用 酶 制造 食物 、 利 用 酶 来 医治 疾病 。 近 代 利 用 酶 作为 增加 生产 和 增进 健康 的 手段 就 更 加 广泛 ,在 工 、 农 \ 医 sb 且 益 发 挥 它 的 巨 太 作用。 例如 淀粉 酶 用 下 纺织 品 的 退 浆 , 码 节 约 大 量 的 碱 ,并 提高 棉布 质量 半 蛋 白 酶 用 于 友 革 工业 的 脱毛 和 坎 化 , 英 节省 了 时间) 又 改善 ° 153 ， TARE. Veoh AB LAE Ae 22 Py Be Rd 8 AEA RMAVIAA PUA MAS ARS. NT 食品 增 香 :羊毛 的 脱脂 ,葡萄 糖 异 构 酶 用 来 制造 果糖 桨 ; anne (Ei AY LAF GBR stash HH RAW RB eg ke somewepreogprcew 沼 大 体液 中 酶 活性 比较 恒定 ,但 在 某 些 病理 情况 下 ;由 和 书 某 些 组 织 的 损伤 ;或 细胞 通 透 性 增加 ,细胞 .内 的 某 些 酶 可 太 : 量 释放 到 体液 申 , 使 体 流 中 的 某 些 酶 活性 可 发 生 明 显 的 政变 5 因此 测定 血 或 尿 中 的 某 些 酶 活性 ;对 于 某 些 疾病 的 诊断 有 英 厂 帮助 3 如 患 急 性 胰 腺 炎 时 ;人 血清 和 尿 中 淀粉 酶 活性 升 高 , 患 肢 炎 时 站 请 中 转氨酶 升 高 ;, 患 某 些 冶 症 时 ;血清 乳酸 脱 氢 酶 酸性 说 酸 贾 mes 的 活性 有 Ame 有 ICL: SPE PR 有 一 种 酶 称 透 明 质 酸 酶 医学 上 常用 作 播 数 关 ; 已 能 通过 水 角 结缔 组 织 的 杂 多 糖 一 一 透明 质 酸 ， 从 而 帮助 机 体 吸 收 冉 射 的 药物 和 液体 ， 纤 溶 酶 和 链 激酶 ， 能 促使 结 成 凝 块 的 血液 液化 闪 消 除 血 凝 块 ,溶解 纤维 状 物质 并且 能 够 消除 因 感 染 或 创伤 而 引 起 的 集 脓 。 胰 和 蛋白酶 能 水 解 肽 键 , 作 用 于 凝 国 的 血液 和 死亡 组 织 # 以 小 化 血肿 ,如 氛 答 或 眼睛 周围 的 黑 王 等 ……。 酶 和 辅酶 作为; 药 必 以 治 疗 疾 病 近 来 已 受到 重视 ， 种 关 不 断 增多 ， 治疗 范围 亦 TEAS BK 着 。 | ic Mie ‘yo go .什么 是 酶 , 酶 有 何 特点 ?.， .， 酶 分 为 儿 大 类 ? -请 写 出 各 大 类 的 反 应 通 式 和 功能 。 ， 简 述 酶 的 习惯 命名 法 的 命名 原则 。 ， 何 谓 全 酶 ? 酶 蛋白 和 辅酶 各 有 何 功能 ?一 ， 何 谓 酶 的 特异 性 , 酶 的 特异 性 有 何 生 物 学 意义 ? :什么 是 酶 的 活性 中 心 ? 活性 中 心 分 为 哪 两 个 部 位 ? 各 有 何 功能 1 ”BO “54。 7. 何谓 同 工 酶 多 酶 复合 体 ? 8. 什么 是 能 阀 、 活 化 分 子 和 活化 能 ? 9. Hib ti tt, St Bch i 7A BA 2 10. 酶 的 催化 未 质 是 什么 ? 11. 何谓 酶 原 和 酶 原 激 活 ? 酶 原 有 何 生物 学 意义 ? 12. 什么 是 米 氏 常数 , 米 氏 常数 有 什么 意义 ? 13. 高 温 灭 菌 的 根据 和 生物 制品 、 背 种 等 低温 保 存 的 理论 基础 是 什么 ? 14。 什 必 是 酶 反应 的 最 适 温度 和 最 适 PHY 15. 何谓 酶 的 抑制 剂 ,抑制 有 哪些 类 型 ? :- 上 > S 3 下 fat’ ee’ a a AY.8 第 六 章 ae | a fi LI 、 维 生 素 又 称 维他命 ; 来 源 于 英文 “vitaminey 《后 改 为 。 cvita _ min”) 一 词 。 现在 通常 把 维持 机 体 生 SFR AY FAVA DRA BES 8 EWING OE CORE ELE aighiewapadegempigotpenpron 能 量 的 来 源 , 它 在 机 体内 之 所 以 重要 ,是 因为 大 多 数 维生素 作为 各 种 辅酶 的 组 成 成 分 ， 在 代谢 调节 过 程 中 起 着 重要 作用 。 有 些 维 生 素 本 身 即 为 辅酶 。 当 机 体 缺 乏 某 种 维生素 时 ， 将 导致 缺乏 相应 的 辅 梅 , 进 而 影响 许多 酶 的 催化 功能 。 其 结果 ,使 物质 代谢 发 生 障 三。 机 体 对 维生素 的 需要 量 是 很 少 的 ,每 天 仅 以 mg 或 &g 计 。 但 由 于 动物 和 人 不 能 合成 或 合成 量 不 足 ， 因 而 大 多 数 维生素 必须 由 食物 供给 。 各 种 维生素 具有 不 同 的 功能 ， 机 体 缺 乏 维生素 将 引起 代谢 障碍 ， 并 发 生 各 种 疾病 。 这 类 疾病 统称 为 维生素 缺乏 症 1 食 物品 种 多 样 化 ,合理 的 贮存 和 科学 的 训 调 方法 ,是 人 类 避免 维生素 缺乏 症 的 有 效 措施 。 维生素 的 种 类 较 多 ,功能 各 异 。 从 化 学 结构 上 看 ,各 种 维生素 之 间 的 差异 也 很 大 , 因此 ,无 法 按照 结构 或 功能 分 类 。 一 般 按 其 溶 解 性 分 为 两 大 类 ， 即 水 溶性 维生素 和 脂 溶性 维生素 。 水 溶性 维 生 素 包 括 维 生 素 B! AEA He Bl E+E PP 维生素 Be IZM EDS, 叶酸 、 维 生 素 Bl、 维生素 C 等 。 Hi es He Ae RT ER A D, KER S Bi) ARYA PEAR Se 5 一 、 维 生 素 BL 与 焦 磷 酸 硫 胺 素 人 4156 < PEE B, MH, BE RAL — AE, 1897 和 车 作 eee ee FEL RE AC 合成 ， a aN ， ¢ Bit M8 O:K2 a Pa uy lee’ 维生素 By 2 FP ERRNO, ee ae MEACAR BHAI ti Ws ya on 3 hue prea we Cm 1h ib HY 8 hat BP Net Bias ‘ Ai 人 AR hae $< = he LA MA rt ite. aint Ams Pt TCH 和 HM BIS | we mD GRE) 基站 RES, 在 水 中 的 深 溶解 度 较 天 ， 在 酸性 深 溶液 中 较 稳定 ， 在 中 Pes eT caer ae Bik, RUN ec KB 的 保存 有 很 大 影响 。 加 碱 者 沸 食 物 时 ， .维生素 Bi 会 遭 到 破 坏 。 临 床上 重用 将 维生素 B, LATA RRM MGR eh BS 于 水 。 维 生 素 B, 5 ROARS 合成 集 磷酸 硫 腕 素 (TPP) 后 才 具有 生物 活性 。。 ih CH; Dd I] Cc ——-C ane ~ \ =F CH,—CH,— O — P—O— P—oH C—CH,—N | | PA YAY Se?! + H3C | of - . le 2 Hi RL HK (TPP), ) e 157@ TPP 的 主要 生理 功能 是 作为 oR A th AY A HA SHRM. LRM RE HDR RILA BORER, TPP 作为 辅酶 参加 各 种 代谢 反应 的 作用 部 位 通常 是 4 HS wh 的 第 二 位 碳 原子 上 。 当 机 体 钠 乏 维生素 B, 时 ,体内 TPP 含量 不 足 ， sat Rae 碍 。 正 常情 况 下 ,神经 组 织 的 能 量 来 源 主要 靠 称 的 氧化 供应 ,所 以 RE BEB, 时 会 引起 多 发 性 神经 炎 , 患者 伴 有 记 脏 机 能 失调 ， 四 肢 麻 木 ,肌肉 全 缩 和 情绪 烦 爆 等 症状 ”俗称 “脚气 病 ?>。 同 时 ,由 于 丙酮 酸 氧化 脱羧 作用 受阻 ， 组 织 和 血液 中 的 乳酸 含量 增加 ， 发 生 水 代谢 障碍 ， 表 现 出 下 肢 水 肿 等 症状 。 维生素 B, 除 作为 辅酶 组 分 调节 代谢 过 程 外 ;还 可 抑制 胆 袜 本 酶 的 活性 。 缺 乏 维生素 .Bi 时 ， 胆 碱 酯 酶 活性 增强 富 忆 . 酰 胆 碱 大 量 水 解 ,神经 系统 的 传递 功能 因此 受到 影响 , 造成 胃 肠 蠕动 缓慢 ， 消 化 液 分 泌 减少 ,食欲 不 振 , LA BE, | 维生素 By EM ETAT RIE, 因此 ， 谷物 加 工 过 细 或 米 类 过 分 洗 泊 都 会 使 大 量 维生素 BER, 二 、 维 生 素 B; 与 黄 素 辅酶 维生素 BNR, 其 分 子 是 核 精 醇 与 6, 1S ESO 的 缩合 物 。 其 结构 如 下 ， Bits itd. 上 OH 人 as . CH: 盖 C —C — C—CH,0H) 本 1 | : ; © 158 综 生 素 BRR) RAE B, HR HK, 微 深 于 水 , 极 易 深 于 碱 性 溶液 。 在 酸性 溶液 中 稳定 ， 在 碱 性 溶液 中 易 受 光 照射 而 被 破坏 。 水 溶液 呈 黄 绿 色 鞠 光 ， 可 作为 定量 分 析 的 依据 。 .在 生物 体内 ， 维生素 B; 与 ATP 作用 转化 为 黄 素 腺 喷 岭 二 核 董 酸 (FAD) 和 商 素 单 核 背 酸 (FEMN)。 其 结构 如 下 ， OH OH KRY OE AM (FAD) & © 159 ¢ FAD #1 FMN 作为 黄 素 蛋白 (生物 氧化 体系 中 的 重 要 酶 类 ) 的 辅 基 , 在 体内 生物 氧化 过 程 中 起 着 递 氨 作 用 。 其 递 所 功能 基 团 为 FAD 或 EMN 分 子 中 蜡 咯 嗪 环 上 的 第 工 及 第 10 fie RUF, 3X 两 位 的 握 原 子 以 共 斩 双 键 相连 接 ， 具 有 可 逆 的 氧化 还 原 特 性 ， 能 接受 氢 被 还 原 为 还 原型 黄 素 辅酶 " 后 者 又 很 容易 再 脱 邹 成 为 氧化 型 黄 素 辅酶 。 FAD 与 FMN fy SLE RRL RIE R RK FAD 或 FMN 分 子 让 其 余部 分 。 Th), gars + OF | ‘ < : a" . ie ‘aries B rar B, 时 站 物质 代谢 即 发 生 障 得 。 维生素 B; ik sD Re pee et Cr ee 维生素 By 分 布 广泛 ,绿叶 蔬菜 .麦芽 、 黄 豆 及 动物 的 肝 、 肾 \ 心 和 乳 中 含量 较 多 。 人 酵母 中 含量 亦 很 丰富 。 =. Hage PP 与 辅酶 [辅酶 1 维生素 P 已 芯 际 上 包括 两 种 物质 ， 尼 克 酸 (又 称 烟 酸 ) 与 尼克 栈 胺 (又 称 烟 栈 腕 ) ,两 者 都 是 吡啶 的 衙 生物 , 其 结构 如 下 ， ai60。 [ONH2 RCE) 5 te, 3 msi) eee ee eee Pepe. 热 酸 、 wa Tete 28 气 中 都 较 稳定 ， 是 维生素 中 性 质 最 稳定 的 一 种 。 人 \， 在 机 体内 ,尼克 酸 可 转变 为 尼克 酰胺 ,后 者 是 脱 握 酶 的 辅酶 一 一 辅酶 I( 烟 酰胺 腺 嗓 降 二 核 苷 酸 ,简称 NAD+) 和 辅酶 UT CHE 胺 腺 味 叭 二 炉 音 酸 磋 酸 ; 简称 的 组 成 成 人 。NAD+ 与 NADP+ 的 结构 见 图 6-1。 _ NA, N N Kk? He Swe N HO—- P-——-O0——C an, a. OH O- POsth | Am 一 一 一 一 +2 ry +] I . i : . es H OH JC) wApVeieMiee ce amy > Se Re ee ny a) ae NADP* (HERE REE S — EXERT ee) 图 6-1 NAD-* 和 NADP" 的 续 构 NAD 和 NADR- 是 多 种 脱氧 酶 的 辅酶 ,起 到 递 气 作用 。 在 脱 所 反应 中 ， 底 物 的 二 个 质子 转移 给 NADY (或 NADP+) (SAME "16 ¢ 胺 环 的 第 4 位 碳 原子 ， 另 外 一 个 质子 留 在 溶剂 中 。 底 物 所 失 的 两 个 电子 转移 给 烟 酰 胺 环 上 的 氮 原 子 , 使 其 由 飞 5 价 变 成 为 +3 价 。 整个 过 程 可 用 下 式 表 示 ， 氧化 型 Si ——— NAD: 或 NADP+ 的 氧化 还 原 反 应 ， R 代表 NAD*sh NADP® 215 mange: 分 子 的 其 余部 分 。 起 二 由 用 下 列 简 式 表 示 ‘NAD! ( NADP*);—=-NADH( NADPH) 4 H* 缺乏 维生素 EPE 了 时 ; ER AER oye Bt | 皮炎 。 初 期 皮肤 变 红 , 继 后 转 为 褐色 , HIE LBA AE BCI, Ii He EPR 2 BS Be LI). 因此 ， 有 人 把 维生素 PP 称 为 抗 糙 皮 病 维生素 ( 抗 癫 皮 病 维生素 ) 。 BO RAR TEA AL. SDR Ry RS PP, A fk BH 2 ah py tk AD BT eR > EPP, 故人 — BOR eS. AHA OK bh SE AR KR 玉米 , 便 有 可 能 发 生 糙 皮 病 。 若 将 各 种 杂粮 合理 搭配 食用 ,可 防止 糙 皮 病 的 发 生 。 Do, See FRA 泛酸 又 称 遍 多 酸 ,是 由 wj?- 二 羟基 - 8, A-ET RS B- 丙 氨 酸 通 过 肽 键 结合 而 成 的 酸性 物质 ,其 结构 如 下 # 。162 。 吕 CH,;0H O HH | : ti : ok | | | | “和 “3 HO—C H,--C— C— C —N—CH,—CH,— COOH : ; : | | . 5 - CH; H LD a) BED PLRETR oR aR iz ® TERRE IR BAIRD, Bi Pk RIG, LEME PETA A eh RE 稳定 。 酸 、 碱 及 加 热 都 易 使 其 破坏 。 在 生物 组 织 中 关 泛 酸 作为 辅酶 .AGCoA 或 CEoA 一 SH) 的 一 个 组 分 而 发 挥 其 生理 效应 。 辅 酶 A 可 视 为 核 背 酸 的 衔 生物 ， 其 结构 见 图 6-2, ti) 1 BES EZ iz. ~ 44, -一 一 - HZ CH; OH ie) 4 一 一 一 人 一 一、 beads, fl ‘CH\—C— CH—C —N—+CH,— CH,— CO'=NH — CH,— CH +SH H : CH; O O BAR 19 +3’ BR AR 6-2 “辅酶 AC iB CoA—SH) * 163 辅酶 A 是 体内 酰基 转移 酶 的 辅酶 , FE TR Beh PE A a 体 .辅酶 全 的 琉 基 己 胺 部 分 的 统 基 是 酰基 的 连接 部 位 ,在 AIPE 存 在 情况 下 , 辅酶 A 的 琉 基 与 酰基 结合 成 脂 酰 CoA, 脂 酰 CoA 又 可 将 酰基 转移 给 其 他 受 体 ， 辅 酶 A 恢 复原 状 。“ | R—C—-OH+HS—CoA+ATP==. 4» i fay ya A — kee TH R= OSCoA+ AMP PPI A Awe | | 9 en R—C—SCoA + #tk —>R—C—S(K+HS—CoA ~~ 泛酸 广泛 存在 于 动 ,植物 组 织 中 ,同时 人 类 肠 道 细菌 也 能 合成 泛酸 以 供 人 体 利用 ,因此 ,人 的 典型 泛酸 缺乏 病 尚未 发 现 。 -五 叶酸 和 叶酸 辅酶 “ea 叶酸 因 最 初 是 从 蔬菜 吐 分 离 出 来 而 得 名 。 时 倒 是 shit Ree RWS ROE 合 而 成 。 其 结构 如 下 ， | N N | 4 i 8 LA py tind \/’'S,,, 7 ae ae ee" DO | | oe aa i a | H = \ ran of | ae = eet oe iM | | OH ; ; 0 ee CL) a 叶酸 叶酸 为 黄色 量 体 ,给 溶 于 水 ， 在 酸性 溶液 中 不 稳 定 ， 加 热 或 光 赂 射 时 易 分 解 破坏 。 食 物 在 室温 下 贮存 时 ,所 含 叶酸 极 易 损失 。 叶酸 在 维生素 C 和 NADPH 存在 的 情况 下 ,， 其 分 子 内 的 第 5-6.7-8 双 键 处 可 加 上 四 个 所 原子 ,成为 四 氨 叶 酸 (FH4)。 。 164° FH, 是 体内 一 碳 单位 去 移 酶 系统 中 的 辅酶 , 可 参 与 多 种 反 Bi. Hy FH, 传递 的 一 碳 单 位 有 亚 胺 甲 基 (一 CH 一 NH);, 甲 酰基 Wish ms ) 38 3E(—CH,OH), FA FE (—CH3) Rik FC > CH) 等 。 这 些 一 碳 单位 4 FH, AY N° ONY eT, we ed BT 5 NS, Ni 位 原子 共 价 结合 , 形成 各 种 FH4 衍 生物 。FH4 衍生 物 作为 味 叭 、. 喀 啶 和 某 些 氨基 酸 生 物 合成 中 一 碳 音 位 的 载 体 , 在 核酸 的 生物 合成 中 起 着 重 要 作 用 ， 对 i 白质 的 cy loge ont iA A Lp eledticake, weer bacette 要 eh ALI BEE Mp Ais ny, 21 2m ta BPS Ay AE ee Be, SS He A, ie CE 3h 27 Aa HE hs AM BR BIT ES) 红 细胞 贫血 病 时 , 币 与 . 维生素 Bls 合并 使 用 。 人 体 肠 道 细节 能 利用 对 氨基 闲 甲酸 合成 叶酸 ,而 且 植 物 的 绿 叶 、 动 物 的 肝 : 肾 等 组 织 中 都 大 量 存在 叶酸 WA 类 一 般 不 发 生 缺 乏 症 ;但 当 吸收 不 良 或 长 期 使 用 抑制 肠 道 细 菌 生 长 的 药物 时 , 则 PLE | 六 、 维 生 素 B, MMM SR 维生素 Be 是 吡啶 的 衍生 物 ， Ease mR, ada 吡 哆 胺 三 种 形式 ,其 结构 如 下 | CH,OH CHO es cS eet HRY \\—OH | iT —CH ay —CHg, Ay! : Ni 吡 哆 醇 i * 165° -CHINH， HOHC 一 “NoH 一 = 7 ; aS eS : , va | | | \ fo To? a eee Te tae See EAL By 为 五 色 晶体 , 易 溶 于 水 及 酒精 ,对 光 ARB os Ges MEW RE AOU att a chested 在 动物 组 织 中 , 吡 哆 醇 、 ak RE LR SB HE AVE 7 AS ERB BR ANZ aH DFE ITE 参加 代 Waiagepadeee CHGLM Ft Bi HTS 9 | HO— P—O—H, c—<\—oH | Ls OH is ol Gs y/ 3 ) AN ut . Be MULL ERE ue me) CH;NH; : 有 sp ms 4 | | | OH —CH 1 3 Nay! 磷酸 吃 哆 胺 夺 酸 吡 哆 醛 是 一 种 多 功能 辅酶 。 在 反应 中 磷酸 呢 哆 荆 的 醛 基 与 底 物 站 氨基 酸 的 氨基 结合 成 一 种 复合 物 , 称 为 ME 亚 胺 ,又 称 希 夫 (Schiff) 碱 。 醛 亚 胺 再 根据 不 同 酶 蛋白 的 特性 使 氛 基 酸 发 生 转 氨 、 脱 次 或 消 旋 等 作用 。 * 166° t R—C —COOH | | 0 pags / R—C —COOH. 线 ; oN Be 、， R 一 CHNH， A Nenio@ we +COOH ( Schiff oh) 因为 许多 食物 都 富 含 维生素 Be ,同时 肠 道 细菌 也 可 以 合成 维 生 素 Be 被 人 体 吸收 利用 ,所 以 人 类 很 少 发 生 维生素 Bi 缺乏 病 。 七 、 生 物 素 和 羧 化 辅酶 | Hine pln A LAO OEM 5 REA ODE, FEY 如 下 O | f&X HN NH es,’ HC——CH | H,C C-(CH,),COOH S 生物 素 为 无 色 针 状 晶体 , 微 溶 于 水 ,在 酸性 溶液 中 较 稳定 ,高 * 167 + 温和 氧化 剂 可 使 其 丧失 生物 学 活性 。 生物 素 是 多 种 次 化 酶 的 辅酶 , 参与 体内 CO; fy HEN DETR Be tt 反应 。 生 物 素 的 羧基 与 其 专 一 的 酶 蛋白 中 的 赖 氨 酸 的 -氨基 以 酰胺 键 相连 构成 全 酶 。 首 先 ,CO 上 与 生物 素 环 上 的 一 个 手 原 子 结 合 ,此 过 程 需 ATP 供 能 ;然后 再 将 生物 素 上 结合 的 CO 转 给 适当 的 受 体 。 例 如 丙酮 酸 次 化 酶 催化 的 反应 过 程 如 二 ;一 本 O Leaps 9 a3 a ' ae é SN ,QH C0 > RRR OS / | +ATP + CO;fo | HC——CH Oo. Mg | 区 \ iN : ~~ SA H.C C —(CH,),C— N —Bg 3 Se H | H O Ae ec ah RAH EN /g Sy Lew 的 f ee HN HN : N—cCc—O- aif 于。 tt . a | SPY AHS St HC——CH O = ee [ECR Ea pas 7K ‘| + ADP+ Pi © H.C C—(CH,),— C—N — #8 “4 Ih H S“° 6 O Bhi Gn Sa eae CH, HN N—C—O RC | | + C=O HC——_CH Oo | | COOH H.C C—(CH,),—G—_N—@ S H t HN NH ' CH, | < ae HC——CH p at | | : H.C C—(CH,),— C-N—-K COOH <7 ee» | 生物 素 广泛 分 布 于 动 植物 组 织 中 , 肠 道 细 菌 亦 能 合成 生物 素 被 人 体 吸 收 利用 * 所 以 人 类 很 少 发 生生 物 素 Mike 乏 病 ! 长 期 口服 抗 著 素 或 吃 生 鸡 蛋清 过 多 ,可 放 发 生 wR 缺乏 病 ,其 主要 症状 是 肌 痛 、 鳞 居 性 皮炎 、 贫 血 等 辣 这 是 因为 鸡蛋 清 电 含有 二 种 碱 性 的 抗 生 物 素 蛋白 ,能 与 生物 素 结合 而 使 生物 素 不 能 被 肠 辟 吸收 。 鸡 蛋清 考 熟 以 后 ， 这 种 抗 生 移 素 蛋白 被 破坏 不 能 再 和 答 物 素 结合 八 、 维 生 素 By 和 Bi 辅酶 维生素 Bl 是 水溶 性 维 征 素 中 发 更 现 最 晚 的 一 种 。 它 的 发 现 是 多 年 研究 恶性 贫血 病 的 结果 。1926: 年 有 人 发 BL 食 用 动物 的 肝脏 可 治疗 恶性 贫血 病 。 因 为 该 病 不 能 在 实验 动物 身 生 庆 导 产生 ， 只 能 用 人 类 的 恶性 贫血 病 患者 进行 试验 ,所 以 研 究 的 进展 很 慢 。 直 到 1948 年 才 分 离 出 维生素 By, 的 结晶 ,1957 年 才 确定 其 分 子 结 构 、 ORER BL DT PERSRICH Hie MR WERE. BE x By 的 结构 比较 复杂 ， 是 由 一 个 拟 核 音 本 “an OE 成 ， 其 结构 见 图 6=34 维生素 Bi, 为 深 红 色 晶 体 , 溶 于 水 ,乙醇 和 Aim. ee He Me By FE PH4.5-5.0 Ho AKA He 稳 定 ,强酸 强 碱 下 不 易 分 解 ; 日光: 氧化 剂 及 还 原 剂 存在 时 ; 淘 被 破坏 。 A RAH By 被 机 体 吸 收 后 , 与 钴 兰 子 相连 的 氰 被 脱氧 腺 苦 或 ° 169° 7 二 1 = H2 CH;CONH, CH, CH,CONH, ， Bis a 6-3 FRX 甲 基 所 和 代替 ,转变 为 5- 脱氧 腺 苷 钴 胺 素 和 甲 基 RR. AS 都 是 维生素 Bi; 的 辅酶 形式 。 其 中 , 5 和 脱氧 腺 霸 : 钻 胺 素 是 维生素 Bl? 在 体内 的 主要 存在 方式 , 通 稍 又 将 之 称 为 Bt 辅酶 ,其 结 铭 见 图 6-4, 人 oA By. HABE TE AJL FP 38 iS HS, 主要 涉及 分 子 内 基 团 重 排 反 应 。 这 类 反应 包括 一 个 联 原 子 在 底 物 分 子 上 作 Co> Ci HRB, 伴随 其 他 基 轩 (如 一 9H .一 NH2: .一 烷 基 .一 COSCoA 等 ) 作 相反 方 = 170° H Meer 5 ae oe eo” 6 Co} > ae 和 N CH; © AE Es 7 « = tit As dus, o CHzCHiCONH ， 图 6-4 Bi 辅酶 向 的 已 CC， 位 的 转移 。 甲 基 锁 胺 素 作为 甲 基 载 体 ,参与 某 些 氨基 酸 和 胸 Memeo 物 合成 。 .在 传递 里 基 过 程 中 , 甲 基 钻 胺 素 通 常 与 叶酸 辅酶 协同 作 ° 171° 用 。 : 维生素 Bis 间接 参与 蛋白 质 和 核酸 的 生物 合成 。 缺 乏 维生素 Bi 时， 机 体会 出 现 恶性 贫血 病 。 食 物 中 富 含 维生素 Bi, HLM 道 细菌 也 可 合成 ， 一 般 情况 下 人 体 不 会 发 生 人 缺乏 病 。 缺 乏 维生素 Bi; 的 病人 大 多 数 不 是 因为 从 食物 中 摄取 的 量 不 是 ， 而 是 由 于 串 者 胃液 中 缺乏 一 种 作为 维生素 By 载体 的 糖 蛋白 。 这 种 RAS 维生素 Bt; 结合 ， 使 之 进 天 肠 道 细胞 而 被 吸收 。 一 些 人 由 于 缺乏 这 种 内 在 因子 而 导致 维生素 Biz 缺乏 病 。 九 、 维 生 素 C( 抗 坏 血 酸 ) toy ng te LHD emMne, 故 又 称 为 抗 坏 血 酸 。 它 是 一 个 含 看 天 个 碳 原 子 的 不 饱和 多 闯 基 化 合 物 ,以 内 琵 2.3 (RTA EI EA a 游离 出 HY ie BPEL AFSC MM CC. 位 是 两 个 不 对 称 原子 y 因 此 它 具 有 D-21f0 L- BRE. 自 然 办 存在 的 具有 庄 理 活性 的 是 L- 型 抗坏血酸 。 HY HO—C ) cone A: ree aes ' OO 一 CHD |. H—C Hn Bs HO—C—+H - 'CH,OH Pte + tua 抗坏血酸 为 无 色 晶 体 , 溶 于 水 及 乙醇 ,不 耐 热 , 易 BERS AeA. MART. MM RCE 抗坏血酸 是 -- 种 强 的 还 原 剂 ， 可 法 氧 化 成 为 陪 所 多 抗 环 血 酸 。 PCC tL Sar Ce eee ard oh Oe * 172° ey 而 实现 的 。 PAL PH RS Se Ft 28 9 PEK kort Aas L -抗坏血酸 2 脱 氢 抗坏血酸 Se ME SAMY ON REA, EIS AHN. Bln, HK ARO LOE | (RPS a ee Re eK A REE RE ee A HSH, at SHE, 使 之 不 被 氧化 。 sia Tieai 具有 抗 毒 作 用 。 另外 ,抗坏血酸 与 红细胞 的 氧化 - pein hewen. 在 治疗 音 养 性 贫血 和 基 红 细胞 性 贫血 等 志清 时 ， 者 应 注意 补充 抗 a ee 人 类 缺乏 抗坏血酸 时 ,会 引起 以 水 肿 ， Be Hil SRA 病变 为 特征 的 坏 血 病 。 维生素 C 广 泛 存在 于 绿叶 、 蔬 菜 、 及 新 鼠 水 果 中 | ‘SCRA Oe Se eee eae 十 、 硫 辛酸 IRL TRICKIER AE HRI. ei > CH, | pe tetiah peg Cappieage 4H 一 一 S S —2H 氧化 型 硫 辛酸 ee 173 5 H,C CH-(CH,),—COOH | SH SH 还 原型 硫 辛 酸 硫 辛 酸 是 脂 溶性 维生素 , 因 其 与 辅 柄 关系 密切 , 故 放 在 这 一 节 讲述 。 硫 辛酸 是 丙酮 酸 脱 氨 酶 系 和 cx- 酮 戊 二 酸 脱 气 酶 系 的 辅酶 ， 是 一 种 酰基 载体 。 硫 辛酸 是 某 些 细菌 和 原生 动物 生长 所 必需 的 ; 人 体能 够 合成 。 人 类 一 般 不 发 生 硫 辛 酸 缺 乏 病 。 、 第 一 节 脂 溶性 维生素 | enka —, 442A ay St oe Os pe Ot Be Ti, oe. CEA HE AHIR A: 及 Ai 两 种 ,2:Ai 2A R-AIERA 的 不 饱和 一 元 醇 ， 即 一 般 所 说 的 视 黄 醇 。 hbitri noe 构 如 下 ， CH; CHa nae ia on he eal ye tt ae ig, Seat at cC ==CH=CH=CH—C ==CH-CH20H _ 3 C=mCHs HC J 4 = 4 Ha | SEAS 维生素 Ay bat 3s , CH, cia sade tia g sa hh H Ps csi C =aCH=CH™=CH—C ==CH=CH OH” I — H NS 9 H 维生素 Az © 174s PRES AMPH, TESA RRA. 紫外 光照 身 可 使 其 失去 生理 活性 ; 故 应 避 光 保存 。 ;维生素 近 主 要 存在 于 动物 性 食物 中 ,以 肝脏 . 蛋黄 、 奶 油 等 含 量 最 为 丰富 5 A: SA, 的 来 源 不 同 。 Al 主要 存在 于 戌 水 鱼 的 肝 脏 》 而 :A* 则 主要 存在 于 淡水 鱼 的 肝脏 。 植物 性 食物 中 一 般 不 含 潭 维生素 AM 具 含 有 胡 划 下 素 。' 胡 葛 下 素 在 动物 肠 道 中 可 转化 为 维生素 A , 故 称 为 维生素 A 原 。 胡 葛 仆 素 包 括 «WS PR, B-H 荐 小 素 与 ?= 胡 蔓 下 素 。 其 中 ，B- 胡 蔓 EER OBER AR, 其 结构 式 如 下 ， CH, CH, = Che ， ECH， HC C—CH=CH—C—CH—CH—CH—C—CH—CH—CH—CH—= 有 Cc A, ‘ 4, | C 一 CH 一 CH 一 CH 一 C 一 CH 一 CH--C CH, = Se, CH; CH; “ol | CHs B-Ab HR “维生素 A 的 生理 功能 比较 广泛 ,对 机 体 大 多 数组 织 的 生长 .发 育 都 有 影响 ,其 中 以 与 上 皮 组 织 和 视觉 的 关系 最 为 密切 ; 维生素 人 是 维持 一 切 上 皮 组 织 结构 与 功能 健全 所 必需 的 有 物 质 。 实 验 动物 缺乏 维生素 A 时 ,皮肤 干燥 ,各 种 腺 体 退 化 。 六， 维生素 A 在 视觉 作用 中 的 生化 原理 已 较 清楚 ; 类 视 网 膜 上 有 两 类 感觉 细胞 ， 其 中 圆锥 细胞 在 强 光 下 接受 不 同 波长 的 可 见 光 刺 激 ,能 够 感觉 到 颜色 ,而 杆 状 细胞 对 弱 光 敏感 ， 与 暗 视觉 有 关 。 杯 状 细胞 中 含有 感受 暗 光 的 视 色素 为 视 紫红 质 , 它 是 由 维生素 A, 转 e175 ， 25 Oy 11-7 MLSE LE EA TRA, FEM 合 , 在 弱 光 下 分 解 。 在 弱 光 处 视 物 时 ; LB SI Ha 11 — Np 醛 感光 ;发 生 蜡 构 化 反应 变 为 全 反 型 视 黄 醛 引 并 与 视 蛋 白 解 离 , 与 此 同时 可 出 现 神经 冲动 ,引起 视觉 : ;眼睛 对 弱 光 的 感光 性 取决 于 视 紫红 质 的 浓度 。 当 血 液 对 闹 网 膜 提供 的 维生素 入 不 中 时) 视 紫 红 质 合成 受阻 ,使 视网膜 不 能 很 好 感受 弱 光 ;在 瞳 处 辨别 物体 的 能 力 降低 ;严重 者 完全 形 失 感受 弱 光 的 能 力 $ 称 为 夜间 着。 供给 是 静 的 维生素 鱼 , 可 以 治疗 夜 言 证 5 PL eR EA 6-5 Bras; a ak tech et ee 紫红 质 SN 同 分 异 构 栈 LE Gt 11M HK 栈 SRM + WEA 2h} +2H ~2H || +2H BS i SG H By ihe Se 二 [al oy Fe HS 11 AERA 全 反 型 维生素 A Se 全 反 型 维生素 A (视网膜 中 汪汪 (( 视 网 膜 中 ) ‘ (血浆 中 ) 图 6-5 “视觉 过 程 中 维生素 A 的 变化 应 该 指出 的 是 , 摄 久 过 量 维生素 A 是 有 韦 的 。 在 人 类 ,会 引起 BX AR TR ENE, 头痛 ?皮肤 发 痒 、 Bef. 脱毛 、 haps Ag 危 裂 出 血 、 泗 出 血 等 症状 。 HS 32 AR —, BRERDAA . BRTAM MAE: = dash aes pi ake Sane ennasae RORNRERENOE DAMIR) 与 -Di; ( 胆 钙 北 醇 )》 RARE, BERD; 是 正常 情况 下 哺 杞 动物 维生素 卫 的 看 在 方式 站 而 DOS 维生素 D; 与 .D: 的 结构 相似 ，Dy Mtb Ds & T—-T PRR © 176° VW. HAT CH; /CH3 | Age ee Ge CH; CH; VV : ) ) (CHa: < 4 CH; HC=CH »—-CH »=CHz=CH 维生素 D; 维生素 D2 与 Ds 都 为 无 色 结晶 ' 耐 热 ,对 氧化 剂 酸 及 碱 均 较 RE RAMI. : EER RRA D ANTE MIERE 1, 25 — Yea 化 醇 (1,25-(OH).-Ds), 体内 维生素 Ds 经 肝脏 、 肠 粘膜 和 肾 组 织 的 羟 化 作用 转变 成 1,25-(OH)2-Ds 才能 发 挥 生理 作用 。 ° LILZZ。 CH; | “CH; _ HOXCH,—CH,—CH,— 《一 oH CH, 机 l ’ 25-(OH),—Ds oe He 3% D AY FE EAE PR RE EA LR RR. RS HEHE BD LBA SIA, RAM RAER A. DRT HAZE, 量 摄 入 维生素 D 会 引起 副作用 ， ss ,严重 时 可 出 现 肾 pe 维生素 了 D 主要 存在 于 肝 、 乳 、 Rit, 鱼肝油 中 含量 最 为 丰富 。 人 体 皮肤 中 贮存 有 7- 脱 氨 胆 国 醇 , ”在 旧 光 照射 下 ,7- 脱 气 胆固醇 可 以 转变 为 维生素 Ds。 因此 , 多 晒 太 阳 可 预防 iE DBR =, #2RE ) | G 2A ert EX AA HR, 自然 界 存在 着 许多 种 类 型 的 维生素 By 由 x- 生 育 酚 生物 活性 最 高 。 一 般 所 说 的 维生素 三 即 指 ， C- 生 By. AeA PAN Fs es。 178° ye ! ) (CH 2)p= CH = CH;)s=CH —(CH2)=CH ) | H reais 维生素 E 为 黄色 油状 物 ,不溶 于 水 而 溶 于 油脂 。 不 易 被 酸 、 碱 及 热 破坏 。 极 易 被 氧化 ,可 保护 其 他 易 被 氧化 的 物质 免 受 氧化 , 故 可 用 作 抗 氧化 剂 。 作为 抗 氧 化 剂 ， spe Se ee By che 3 9s ET HA 肪 酸 免 受 分 子 氧 的 破坏 ， 因 而 可 以 防止 由 红细胞 破裂 而 造成 的 溶 ” 血 。 译 还 可 以 通过 保护 琉 基 不 被 氧化 而 保护 某 些 酶 的 活性 。 Pah, HERE Say Wi A REA, | KS A E 时 ;生殖 功能 退化 。 在 人 关 ; 由 于 食物 中 维生素 E 来 源 充足 , 未 发 现 由 于 维生素 三 缺乏 而 引起 的 人 类 不 育 定 。 _ 维生素 王 广 泛 存在 于 动 植物 组 织 中 ， 其 中 尤 以 麦 凸 油 、 花 生 油 、 玉 米 油 中 含量 较为 丰富 。 泗 忆 维生素 开 7 ee ee K, Ail K, 都 是 2 甲 基 -1,4- 装 醒 的 衍生 物 ,其 结构 如 下 ， . yo : ae bi | | ee $_CH.4+CH—C—(CH,—CH,—CH,—CH),—CH, bd | | oO CH CHs 维生素 Ky © 179° 6-1 维生素 与 辅酶 别 4 fam 主要 功能 mT) hk Sm nae 难 生 素 B| at Re || | Meme] 酸 基 载体 er WA. Mh i # (TPP) lee * EE 胃 道 功能 障碍 维生素 B,| 核 黄 | TMB] 弟 ai 六 六 黄豆、 me um 酸 (FMN) | UAE, ota 2) ee ed es ot — BER >. 4 (FAD) i 肉 类 、 谷 类 ,| sae te APE RD — 水 fifi |((NAD*) 病 维生素 尼克 酰胺 腺 溶 A S PORRS — 4 — es we (NAD- \ 此 yt nee LA g fem) a she] aA” | ame egg Oo 1) 生 | 吐 酸 | .| PR SL 酸 | 传递 一 瑟 音 “ere chin uaa dots cab Ay Bice ig RH 内 ee oe Te a mie we ik, ms ass mAs ‘pp, | ORR a 鱼 \ 谷 物 ， | RRS | eye | # de =" CO; Ha Petey 发 现 sh trams wages ani sal | Clee ee HER) RE | 维生素 Bj, | OFA Bi, WRG | 下 排 、 转 甲 基 ER ATT gage Ug maAR. Rain rrr BR. ates Ss / Sahih SERS! 维生素 A| 抗 千 腿 病 维 fi kee) ei ap 生 素 ERR, ER ng [SAR D| He | i BHR) 9 era 一 生 素 it EK Ge | 维生素 E| AE WE me 维持 生殖 功 | 植物 油 2 | 维生素 K| 洗 血 维生素 促进 凝血 | WEE ih —CH; CH; 下 CTREEC CRRD) TGS 一 一 人 维生素 入， ”维生素 必 , 为 黄色 油状 物 ,4 了 3 为 淡 黄色 结晶 和 if MK, Aneaaamaee: Bic Ye TES HB ERE | .1 维生素 K 具 有 促进 血液 凝固 的 作用 ,因此 又 称 为 凝血 维生素 。 它 可 以 促进 凝血 酶 的 前 身 物 一 一 凝血 酶 原 的 生物 合成 。 缺 乏 维 生 素 天 时 ,血液 用 国 时 间 延长 ,会 发 生 因 小 损伤 而 引起 流血 不 止 的 现 yt efor | CH. BRRAX KER. PRESHRPRAALS He #2AK, 本 RH es 出 现 缺 乏 病 。 BRET Ua tt 员 的 eM ERE oriole 6 Le pe | oth : ka) ny et : J ric - + arena gs a a th Zoi a9 Se He f4E JL BHA.» . 2s 水 溶性 维生素 以 何 种 方式 影响 机 体 的 代谢 反应 。 3 有 哪些 维生素 服用 过 量 会 产生 副作用 ? 4. 维生素 B, 与 维生素 PP en ae JARS fy EOI TE 参加 代谢 反应 的 功能 基 团 是 什么 150TPEPNAD+.NADE+JEAD.ENMN、CoA: FH, 中 各 含有 哪 种 维 生 素 ? 它们 分 别 代表 何 种 辅酶 ? be MAS | 2 is ate ee | ， 23- 了 ey ‘ 3h : 7 4 1 x Lit e 181° BLE MM RUA HAY Hi LEME T sto tat He REL RIKER HOARE 5 习惯 上 称 为 静态 生物 化 学 ”。 NOX, 将 重点 讨论 年 命 物质 在 生物 体内 的 运动 ， 二 本 的 机 站 二 全 天 本 和 i apni Stes ti 学 我 a Te oS 7 ma 新陈代谢 的 一 般 概 念 8 了 了 三 半天 ee 新 陈 代谢 是 - : 切 生命 的 最 基本 特征 ; 广义 的 新 陈 代 谢 是 泛 指 生物 与 周围 环境 进行 物质 交换 和 能 量 交换 的 过 程 。 从 最 简单 的 有 生命 物质 到 最 复杂 的 大 类 有 机 体 ;都 与 其 周围 的 环境 不 断 地 进行 着 物质 交换 。 如 人 在 一 生 中 大 约 由 外 界 摄取 75 吨 水 .17.5 吨 糖 2.5 吨 蛋白 质 和 1.3 吨 三 酰基 甘油 , 即 一 生 中 与 外 界 交换 了 96.3 吨 的 物质 。 新 陈 代谢 过 程 包 括 营养 物质 的 消化 吸收 .物质 在 细胞 内 的 合成 和 分 解 、 代 谢 废物 的 生成 和 排泄 等 阶段 上 通常 FRR TE 细胞 内 的 合成 和 分 解 过 程 称 为 中 间 代谢 。 以 下 各 章 着 重 讨论 中 间 Wale 1 As i A Ree we 、 分 解 代谢 和 合成 代谢 ss _ 第 牺 体 的 中 间 代谢 由 分 解 代谢 和 合成 代谢 组 成 ， 符 物体 内 的 生物 大 分 子 经 过 复杂 的 生化 反应 ,转变 为 生物 小 耸 沁 的 过 程 3 称 为 分 解 代谢 ;生物 体内 的 生物 小 分 子 , 经 一 系列 生化 反应 , 转变 为 自 己 的 组 成 成 分 ,这 个 过 程 称 为 合成 代谢 。 前 者 释放 能 量 , 后 者 吸取 能 量 。 生 物 分 子 的 分 解 和 合 成 过 程 称 为 物质 代谢 ; 与 物质 代谢 相伴 随 的 能 量 吸收 、 贮存、 释放、 转移 和 利用 的 过 程 , PROD REAR AR s。 182° ts | : 合成 代谢- 闪现 和 .| -同化 作用 》 Cae 生物 体 的 新 陈 代 herein 0 Se (异化 作用 ) “生物 大 分 子 分 解 为 生物 小 分 子 上 分 解 代谢 和 合成 代谢 密切 相关 ,它们 相互 依存 又 相互 制约 。 学 个 合成 代谢 过 程 常 包 括 许多 分 解 反应 ; 一 个 分 解 过 程 ,也 常 包括 许 多 合成 反应 局 在 能 量 代谢 的 放 能 和 吸 能 两 方面 也 是 相互 联系 ， 相 互 制约 的 5 总 之 ,合成 为 分 解 准备 物质 前 提 , 外 部 物质 转变 为 内 部 eran ga ORE ANTS B EE PAE te iaietiatailaiias Va Wii. ‘ By 新 陈 代谢 的 等 ;各 种 生物 的 新 陈 代谢 过 程 虽然 复杂 ; 但 却 有 共同 的 特点 。 生 物体 内 绝 大 多 数 的 代谢 反应 是 在 温和 条 件 下 由 酶 催化 进行 的 ; He 物体 内 各 种 生化 反应 彼此 协调 ; RAD AE) A Es 物质 的 分 解 、 合 成 和 能 量 的 释放 \ 利 用 都 是 逐步 进行 的 生物 体 对 内 外 环境 有 高 度 的 适应 性 和 灵敏 的 自动 调节 。 新 陈 代 谢 实质 上 就 是 错 综 复 杂 的 化 学 到 应 相互 配合 ， 入 此 刻 王 共生 六 商 座 运 席 而 彩 启 的 了 规律 的 总 过 程 。 Qi 大 新 陈 代谢 推动 着 生物 个 体 的 发 展 ， 呈现 出 生长 运动 发 育 、 繁 LAPT, Bib — BPP ik , Ae ar tebe et ke wa 第 二 省， 生物 氧化 的 涵义 Ue Fy perry re 下 能 量 是 三 切 生 物 机体 疾 动 所 必需 的 。 能 量 的 来 源 , EERE 竺 物体 内 糖 、 脂 肪 :蛋白 质 等 有 机 物质 的 氧化 作用 o 有 机 物质 在 生 物体 细胞 内 氧化 分 解 并 释放 能 量 的 过 程 ; 称 为 生物 氧化 ， 如 ' C,H,,0, + 6 O.—_>6 CO, + 6 H,O + 2872 kJ/mol | 能 量 代谢 ““… eae | ° 183 。 i hs ct MEP, RAR, HEA Em, eB 上 是 各 组 织 细 胞 利用 氧 和 放出 二 氧化 矶 的 总 结果 。 微 生物 则 以 细 ， 胞 直接 进行 呼吸 ， ATC Se ae : 二 、 生 物 氧化 的 特点 从 氧化 的 基本 役 念 来 看 生物 氧化 与 体外 的 氧化 或 燃烧 的 化 学 本 质 是 相同 的 ,都 是 包括 脱 气 、 失 去 电子 和 与 氧化 合 的 过 程 , 并 且 释 放 相 等 的 能 量 ” 租 它们 所 进行 的 方式 却 大 不 相同 。 生物 氧化 的 特点 是 : AB EE ETS AL Ze i AE FE BK 中 并 在 一 系列 酶 的 作用 下 逐步 进行 的 。 在 整个 过 程 中 不 冒 烟 } 不 发 光 , 其 能 量 逐 步 释 放 , 总 能 量 与 体外 同一 反 永 释放 的 能 量 相同 罗 这 样 产 生 的 能 量 既 不 会 使 体温 突然 上 升 而 损伤 机 体 , MY AE 放 的 能 量 得 到 有 效 的 利用 。 生 物 氧化 过 程 中 逐步 释放 的 能 量 通 币 先 贮 存在 二 些 特殊 的 高 能 化 合 物 主要 是 全 ITP ns 作用 ， 供给 机 体 的 各 种 需 能 反应 。 :水 不 仅 为 生物 氧化 提供 环境 ， Lf no A tO te 0 MK RL Tk RR HD ‘eA a eee BERRI TO ee ALR TC PA ER 三 、 生 物 氧化 的 生物 学 意义 Rt 本物 的 一 切 活动 都 需要 能 量 。 所 有 生物 进行 运动 都 需要 头 量 的 、 稳 定 的 和 严格 控油 的 能 量 供应 ;生物 体 所 有 细胞 组 织 的 形成 和 复杂 化 合 物 的 合成 都 需要 消耗 能 量 。 在 温 血 动物 中 , 部 分 能 量 表 现 为 热 的 形式 以 保持 机 体 的 体温 ; 在 某 些 生物 中 部 分 能 量 还 表现 为 电 和 光 的 形式 。 可 以 说 没有 能 量 供应 就 没有 生命 。 生 物体 所 需 的 能 量 ,来 源 于 糖 \ 脂 类 、 蛋 和 白质 在 体内 的 氧化 , 亦 即 来 自生 物 氧化 作用 5 以 ,没有 生物 氧化 ， doorgmptgrtrars 就 不 能 取得 生命 所 需 的 能 量 。 和 | D. Fifa * 184° ee Se CA ae 1* neti ets 4B ARUN) 3) FE St 和 和 氧 结合 生 成 水 并 有 释放 能 量 的 过 程 。 代谢 物 中 的 氨 由 相应 的 , 胶 氢 酶 催化 脱 落 , 交 给 电子 传递 链 /2 五 放出 电子 变 为 2H+, 在 氧化 酶 催化 下 , 氧 RE Sih ERs O2- ,最 后 :2 H* 和 人 其 过 veh PRE A A 44 8383) 3) GE a: B71 coc ae s dE) MBS C9" . = Bi 3 /* Se oo) Se meMRSRANER A DY 5 Bie RSA ORS 生物 氧化 过 程 中 的 传递 体 有 多 种 ， 有 的 是 弟 气体， de NAD, NADP* ,FMN FAD 和 辅酶 Q % Ae, 如 细胞 色素 bcl\c.a 和 as 等 。 由 这 些 传 递 体 按 一 定 顺 序 组 成 传递 链 把 代谢 物 上 被 脱 氢 酶 激活 而 脱落 的 氨 原 子 , 传 递 给 被 激活 的 氧 分 子 , 而 生 BAER » 称 为 呼吸 链 。 机 BUF PE RH. 芭 3 中 528 9A RR Prrers ees 白 类 、 细 肥 他 系 交 和 辅酶 9 类 等 。 Lacey nage | = 小 - 烟 栈 胺 脱 气 酶 奖 ” 1G WR ef Ly NAD* 或 NADP+ yf EE BL i. Ant MA 2004 9。 185° 种 。 催 化 脱 气 时 ,其 辅酶 先 与 酶 的 活性 中 心 结合 ,然后 再 陪 下 来 。 在 生理 条 件 下 ， 它 接 受 一 个 所 原子 和 一 个 电 子 还 原 成 NADH 或 NADPH, Ef ih cal aR al bl a NADP? + 2H(2H* + 2e)—-NADPH+H?t © NADH6(CNADPH) 不 能 将 气 直接 传 给 氧 以 形成 水 》 而 必须 通 过 其 他 递 体 , 间 接地 把 气 传 给 氧 。 HERMES 要 氧 为 直接 受 体 ,所 以 属 不 需 氧 脱 气 酶 。 (=) KARAM OR HEE AR Ss AS SA SE CP MN) Ae SR IS — 核 苷 酸 (FAD ) 两 种 ,FEMN 或 FAD 与 具有 专 一 性 催化 功能 的 酶 蛋 白 牢固 结 合 ,催化 脱 氢 时 是 将 代谢 底 物 十 的 一 对 所 直接 传 给 FMIN 或 FAD 而 形成 FMNH。, 或 FADH;。 oS RS | A-+-2H-+ B-FMN (fi - FAD)) H a B iy -o x 5 H2—CH2— § ~CHesCH 7 c~ vole hi; cum t Hs, P=CH.2CH:COOH iT M=CHs Wiad Nt mre 细胞 色素 C 从 K lal. As 细胞 色素 as pAb semen , ver H <~d tt. CEL. ERGO RSD, 还 有 2 A UR PIB 5 个 ALi RAP HES O,,CO.CN” SH AWA BS Te 胞 色素 a 和 as (ED, BHEMARAMILER A 化 酶 5 琪 TS。 正常 功能 是 与 氧 结合 ,它们 一 经 结合 ,细胞 色素 C 氧化 酶 被 氧 迅 速 氧化 ;而 氧 则 随即 还 原 成 水 。 二 、 呼 吸 链 的 类 型 和 递 体 的 顺序 在 具有 线粒体 的 生物 中 ,典型 呼吸 链 有 两 种 类 型 , 即 NADH 呼吸 链 和 FADH, 呼吸 链 。 这 是 根据 接受 代谢 底 物 上 脱落 的 氢 的 “二 级 受 体 不 同 来 区 分 的 ,以 NAD+ 为 二 级 受 体 的 呼 骸 链 称 为 NADH 呼 吸 链 ,以 FAD 为 一 级 受 体 的 呼吸 链 称 为 FADH: 呼 吸 链 。 呼吸 链 中 所 和 电子 的 传递 是 有 严 和 格 顺序 和 方向 的 7 这 烦 序 和 方向 主要 根据 各 传递 体 的 标准 氧化 还 原 电位 (E"%) 的 高 低 ; 用 分 离 出 的 递 体 进行 重组 实验 ;通过 吸收 光谱 的 变化 来 测定 各 递 体 的 氧 化 还 原状 态 等 方法 而 得 到 的 结论 。 下 面 就 以 传递 体 E"' 的 高 低 确 定 顺 序 和 方向 作 简 要 的 令 述 。 按 热力 学 自由 能 变化 的 原理 , 在 一 个 氧化 还 原 反 应 体系 中 ,只 有 E" 较 高 的 体系 才能 接受 E"' 较 低 体 系 丢 出 的 电子 , 即 电子 总 是 从 低 EY 向 高 EY 方向 转移 , E% 数值 念 低 ,供电 子 的 倾向 愈 大 , 愈 易 成 为 还 原 剂 ,而 处 在 呼吸 链 的 前 面 。 根据 呼吸 链 中 各 递 体 的 E"% 值 , 其 顺序 是 ; NAD*-~-FMN+CoQ+Cytb~>CytC,;>CytC->Cytaa;>O, © A 一 0.32 —0.03 +0.1 十 0.05 +0.22 40.25 +0.29 +0.82 根据 BY 值 ,Cytb 本 应 在 CoQ 之 前 , 但 其 他 实验 证 明 Cytb 位 于 Cog 之 后 。 典型 呼吸 链 的 氧化 -还 原 反应 如 图 7-4 所 示 。 以 上 的 氧化 还 原 反 应 是 不 可 逆 的 。 在 典型 的 呼吸 链 中 ， 以 NADH 呼吸 链 最 为 广泛 存在, 糖 . 脂 肪 、 蛋 白质 三 大 物质 的 分 解 代谢 中 脱 下 的 氨 , 其 氧化 反应 绝 大 部 分 是 通过 这 类 呼吸 链 完 成 的 ,实验 证 明 , 细胞 所 利用 的 氧 ,有 95% 通 过 这 类 呼吸 链 与 氨 结 合成 水 。 生物 体 中 除 两 类 典型 呼吸 链 外 ,还 有 其 他 形式 ,有 的 是 中 间 弟 体 成 员 不 同 , 有 的 缺少 辅酶 9 , 如 分 枝 杆菌 用 维生素 天 代替 COQ, ° 589 。 图 7-4 SRA GE | -; NADH 呼吸 链 。 下 : FADH, OF FE, 还 有 大 多 数 细菌 没有 完整 的 细胞 色素 系统 。 但 尽管 有 BSH FS, FPP ER FRU SR Lat. se EUR RE RE Ae 第 四 节 生物 氧化 中 二 氧化 矶 的 生成 生物 氧化 中 产生 的 CO9;, 并 非 代 谢 物 的 矶 原 子 与 氧 直接 化 合 的 结果 , 而 是 代谢 物 在 体内 代谢 过 程 中 产生 许多 不 同 的 有 机 酸 , 有 机 酸 经 酶 的 作用 脱羧 生成 的 。 脱 羧 反应 有 两 类 : 一 直接 脱羧 反应 cx - 酮 酸 及 x- 氨 基 酸 可 被 低 等 生物 所 含 的 脱羧 酶 催化 而 直接 脱羧 。 酵 母 、 细菌 和 植物 体 中 的 脱羧 酶 ， 能 使 < - 酮 酸 脱羧 产生 CO, 和 相应 的 醛 。 COOH CHO | | C10) Fee cues: CH, 丙酮 酸 Ce © 190° 许多 细菌 ,特别 是 肠 道 细菌 能 使 - A IRA CO, 和 相应 的 胺 。 催 化 此 反应 的 酶 为 c -氨基 酸 脱羧 酶 。 ee R-CH,-NH, + CO, NH, 二 、 氧 化 脱羧 反应 2 - 酮 酸 可 在 脱 氢 酶 系 作 用 下 进行 氧化 脱羧 反应 ,此 反应 相当 复杂 , 也 需要 比较 复杂 的 酶 体系 ,其 机 制 在 糖 代 谢 章 讨论 。 COOH - C=0+NADt + HSGo'a RR ES, CH, - CH; | +CO,+NADH+ Ht COSCoA Sa iw E 一 :氧化 磷酸 化 概念 生物 通过 生物 氧化 所 释放 的 能 量 , 部 分 通过 磷酸 化 作用 转移 - 至 高 能 磷酸 化 合 物 中 , 另 一 部 分 转化 为 热能 用 于 维持 体温 。 这 种 伴随 放 能 的 氧化 过 程 而 进行 的 磅 酸化 作用 PRA ARC E A 所 谓 高 能 化 合 物 , 是 指 在 标准 条 件 下 水 解 产生 大 量 自由 能 的 化 合 物 。 在 生化 反应 中 , 某 些 化 学 键 在 水 解 反 应 时 ,可 放出 大 量 自 Fy RETO PRA Tes RE RE, TF “~~” 符号 表示 。 机 体 中 存在 的 常见 高 能 化 合 物 见 表 7-1, 其 中 以 AIP 为 最 重要 。 二 、AIP HER. RB EAA A (—) ATP 的 生成 1 氧化 磷酸 化 作用 是 将 生物 氧化 过 程 中 放出 二 羟 丙 酮 , 穿 出 线 粒 体 , 同 时 使 FAD 还 原 为 FADHs: 并 进入 FAD 呼吸 链 氧 化 产生 AIP。 这 种 穿梭 作用 主要 存在 于 肌肉 、 神 经 组 织 , 比 在 线 粒 体内 OUL A HRM Me ot 7k ERE Hi ide G°’(KJ/mol) Bea A RR 一 61.9 1.3- 二 磷酸 甘油 酸 一 49.3 肌 酸 磷酸 一 43.1 BBA 一 32.2 乙酰 辅酶 A ee gto ATP | J 内 905 cil 2 HS NADH 的 氧化 少 生成 一 个 人 IP。 能 量 转移 至 ATP 的 过 程 ,根据 生物 氧化 的 方式 , 可 将 氧化 磷 酸化 分 为 底 物 水 平 磷酸 化 和 电子 传递 体系 磷酸 化 ,通常 所 说 的 氧 化 磷酸 化 即 指 电子 传递 体系 磷酸 化 ， 1. J Pyke RRL Je Po7k FRR AE EI LE REE. BES 物 被 氧化 过 程 中 ,形成 某 些 高 能 磷酸 化 合 物 ,再 通过 AY 作用 ,使 ADP 磷酸 化 为 ATP。 如 糖分 解 代谢 时 ,甘油 醛 -3- 磷 酸 的 氧化 过 程 中 ,形成 了 高 能 檬 酸化 合 物 ( 甘 油 酸 -1 ,3 一 确 酸 )， 通过 le tf 油 酸 激酶 作用 ,使 ADP 28% ATP, am , | CHO» .NAD*, NADH+H’C—o~@®, ADP ATP COOH, CHOH Piao bed CHOH = CHOH | - | 4; : . ; 所 CH,0-® Res agen CH;O 一 @ tt mte—-3- WB Hi M—-13-— me ee ITA ( 底 物 水 平 磷 酸化 也 是 捕获 能 量 的 一 种 方式 ,其 过 程 和 人 氧 的 存 在 与 否 无 关 ， | lal a 2. 电子 传递 体系 磷酸 化 ° 192° 4 F(A NADH && FADH, 经 呼吸 链 传递 给 氧 形成 水 时 , 华 有 ADP 磷酸 化 为 ATP, 这 一 爹 过 程 称 为 电子 传 递 体系 磷酸 化 。 这 是 生成 ATP 的 一 种 主要 方式 ,也 是 生物 体内 能 量 转移 的 主要 环 ae ATP 的 年 成 量 可 通过 测定 呼吸 链 的 P/O 值 求 出 。P/O 比值 是 指 每 消耗 一 摩尔 氧 原子 所 消耗 无 机 棍 的 摩尔 数 。 实验 表明 ， NADH 呼吸 链 的 P/O 值 是 3, 即 每 消耗 一 摩尔 氧 原子 可 生成 3 HE 尔 的 六 TP;FADH5 坪 吸 链 的 P/O 值 是 2; 即 每 消耗 一 摩尔 氧 原子 可 生成 2 摩尔 ATP。 电子 传递 过 程 中 生成 AT P 的 部 位 已 经 寞 清 , 根 据 实验 证 明 ， NADH 呼吸 纺 上 的 NADH 和 CoQ, 细胞 色素 8 和 细胞 色素 ec、 细胞 色素 a 和 氧 之 间 三 个 部 位 ,可 被 特异 性 抑制 剂 切 断 , 此 之 处 也 即 是 释放 能 量 生成 ATP 的 部 位 (图 7-5)。 ADP +Pi ATP ADP +Pi ADP +Pi ATP NADH 一 一 FMN 二 一 co 一 co 一 | cy tC Cyt cata} 9 ? ‘gt ae = 化 BF % 物 A 图 .7-5 .电子 传递 体系 生成 ATP 的 部 位 二 口 电 子 传递 体系 磷酸 化 是 在 线粒体 内 膜 上 进行 的 ,但 在 ei 产生 的 NADH 不 能 正常 进入 线粒体 内 膜 ,因此 线粒体 外 的 NADH 要 进入 电子 传递 体系 氧化 必须 通过 较为 复杂 的 过 程 ?* 据 现在 了 解 ; 线粒体 外 的 NADH 可 将 其 所 带 的 气 交 给 某 种 能 透 过 线 粒 体 内 膜 的 化 合 物 , 此 化 合 物 将 气 带 入 线粒体 后 又 交 给 传递 体 ,其 本 身 再 穿 出 线粒体 ,形成 一 个 穿梭 作用 。 例 如 磷酸 卦 油 罕 梭 作用 ,如 图 7-6 所 示 。 胞 液 中 的 NAD 互 在 xc- 磷酸 甘油 脱 气 酶 催化 下 ,使 磷酸 e 193 。 + ‘O) ) - sy NADH+ H AOE) CR NAD’, mo- 包 CH20-{P) | CHOH rs 1 H,OH CH;iOH Gh RAC RA a—WeGs H ik oP are CH,0-(?) 线 | CQ CHOH - #1 | 有 CH OH CH,0H. 内 @ RR FAD H2 FAD CoQ 一 一 5 pa sien of aa, 一 (1) 图 7-6 vc- 磷 酸 甘油 穿梭 作用 Ore Tee MOR i wee et — AMAR) oc -磷酸 甘油 ,后 者 进入 线粒体 内 膜 , ZAR 上 的 a -磷酸 甘油 赔 氢 酶 作用 , 重新 生成 磷酸 二 AAA, mei 2H 移 络 EAD ,生成 FADH，。 (=) ATP 的 转移 和 贮存 机 体 细 胞 内 存在 着 各 种 磷酸 化 合 物 , 任 何 一 种 磷 note Ate 倾向 于 将 它 的 磷酸 基 团 转移 给 比 本 身 低能 的 磷酸 受 体 分 子 , 如 细 胞 内 的 ATP 一 ADP 磷酸 转移 系统 。 在 特异 性 的 磷酸 转移 酶 作用 下 ,ADP 可 以 接受 比 ATP 高 能 的 化 合 物 的 磷酸 基 团 形成 AIP。 © 194° 例如 ， , RERGRAISR 7a A ae + ADPLEEES imam + ATP 形成 的 ATP Beg HE PRR DEIR GEA, LEMIRE IR wer CORR 基 团 转移 给 比 ATP 低能 的 受 体 ,使 受 体 磷酸 化 。 例 ， ATP + 48 Be ADP + Hi SU E-6- 磷酸 在 磷酸 基 团 的 转移 过 程 中 ,ATP 处 于 中 间 位 置 , 是 一 个 “共同 中 间 体 其 中 间作 用 可 用 图 7-7 表 示 。 MRA AR 1 BAS . ~P on BER LER ~P SS J PEED ~P ah “e - 号 : A NY | TP Qs 图 7-7 BRMAMRBA ATBP 虽 然 在 供 能 方面 起 重要 作用 ,但 它 不 是 化 学 能 量 的 贮存 库 , 严 格 地 说 ,ATP 只 是 一 个 能 量 的 携带 者 或 能 量 的 传递 体 。 真 正 起 贮存 能 量 作 用 的 物质 ,在 冰 椎 动物 中 是 肌 酸 磷酸 。 当 ATP 浓 度 高 时 ， 肌 酸 通过 酶 的 作用 直接 接受 ATP 的 高 能 磷酸 基 轩 形成 肌 酸 磅 酸 ;, 当 ATP 浓 度 低 时 , 肌 酸 矶 酸 又 将 高 能 磷酸 基 团 转移 给 ADP， 使 ATP 经 常 维持 一 定 浓度 。 在 无 峭 椎 动物 中 ， 起 贮存 能 量 作用 的 物质 是 精 氨 酸 磷酸 。 . (2) ATP 的 利用 BBE Set pie we gs © 195° 通过 ATP-ADP 磷酸 转移 作用 ,使 它们 既 可 接受 能 量 又 可 支 付 能 量 。 所 有 生物 体 中 能 量 的 释放 \ 风 在 和 利用 , 都 以 AITP 为 中 心 , 它们 之 间 的 关系 见 图 7-8。 ， BURR 化 学 能 肌 酸 SBR es Se 光 能 图 7-8 AIRE = 体内 有 些 合成 反应 不 一 定 都 直接 利用 'ATP 供 能 ,而 可 以 利用 其 他 核 苷 三 磷酸 ,如 UTP 作为 活性 基 团 的 载体 用 于 多 糖 的 合成 ， CTP 用 于 棍 脂 合成 ,GTP 用 于 蛋白 质 合成 等 。 但 物质 氧化 时 释放 的 能 量 大 部 分 是 首先 合成 ATP;- 然后 再 将 高 能 磷酸 基 团 we 给 UDP CDP. pre 生成 相应 的 UTPCTP 和 GTP。 物质 分 解 肌 酸 磷酸 UDP UTP ATP+CDP ADP + CTP GDP GTP 三 .氧化 磷酸 化 作用 机 理 一 一 化 学 渗透 学 说 氧化 磷酸 化 作用 的 机 理 ， 虽 在 近 20 年 来 进行 了 许多 研究 ， 但 氧 化 与 磷酸 化 究竟 如 何 偶 联 尚 不 很 清楚 。 目 前 主 要 有 三 种 学 说 , 即 化 学 偶 联 学 说 ， 构 象 偶 联 学 说 和 化 学 渗透 学 说 ， See 多 的 实验 支持 。 化 学 渗透 学 说 首先 由 米 切 汞 (Mitchell) 于 1961 年 提出 ,以 后 (1974); 米 切 尔 和 莫 尔 (Mogle) 作 了 修改 ,其 要 点 是 :呼吸 链 存 在 于 线粒体 内 膜 上 , 进行 氧化 时 , 递 气 体 从 内 膜 内 侧 接受 2 后 ， 将 2 个 电子 传 给 递 电子 体 ,而 将 2 RR EP. Fe HA 膜 外 侧 的 e TI96。 H+ 不 能 自由 返回 膜 内 侧 , 因 而 膜 外 侧 H+ 浓度 高 于 内 侧 、 形 成 也" 浓度 的 跨 膜 梯度 (图 7-9)。H+ 浓度 差 使 外 侧 的 pH 较 内 侧 低 1.0 单位 左右 ,并 使 原 有 外 正 内 负 的 跨 膜 电 位 增高 ,这 电位 差 和 了 + 浓 度 差 构 成 质子 推动 力 ， 推动 质子 由 外 侧 进 入 内 侧 并 引起 ADP 和 Pi 脱水 生成 ATP。 Sb Bil + 2H == [ ues [rr]sa 图 7-9 [H7?] 跨 膜 梯 度 的 形成 AH, 底 物 ，B.D 递 氢 体 ，C 递 电 子 体 化 学 涂 透 学 说 虽 一 直 比 较 流 行 ,但 还 不 能 认为 尽善尽美 ,特别 是 近年 来 不 断 报导 与 此 学 说 相 矛 盾 的 实验 结果 ,所 以 氧化 磷酸 化 作用 机 理 还 有 待 进 一 步 的 研究 。 wa 197 a 3s wg 1. 什么 是 新 陈 代谢 ? 它 有 什么 特点 ? 2. 什么 是 物质 代谢 和 能 量 代谢 ? 3. 什么 是 生物 氧化 ? 4. 什么 是 呼吸 链 ? 比较 NADH 呼吸 链 和 FADH, "FR St AH HE A 5. 生物 体内 的 能 量 转换 有 哪 几 种 形式 ? 6. 何谓 氧化 磷酸 化 ? 扼要 讨论 化 学 渗透 学 说 的 要 点 。 ° 198° GN TH RW 糖 类 是 自然 界 分 布 最 广 的 一 类 有 机 物质 ， 是 生物 体内 重要 成 分 之 一 。 糖 类 是 生物 体 的 重要 能 源 和 矶 源 。 生 物 从 糖 类 的 分 解 中 获得 所 需 的 能 量 ， 同 时 糖 类 代谢 的 中 间 产 物 可 转变 为 其 他 化 合 物 或 为 合成 其 他 化 合 物 提供 碳 原子 或 碳 链 骨架 ,以 构成 组 织 细 胞 。 第 一 节 ，” 粳 的 分 解 代 谢 一 、 糖 的 酶 促 降解 钙 英 下 的 多 糖 和 低 聚 精 , 分 子 大 - 直 能 二 过 细胞 膜 ， 在 被 生 网 体 吸收 利用 之 前 ， 必 须 先 酶 促 降 解 为 单 糖 。 淀粉 或 糖 原 的 酶 促 水 解 : 水 解 淀粉 和 糖 原 的 酶 称 为 淀粉 酶 ， Aa -淀粉 酶 和 有 -淀粉 酶 两 种 ,前 者 主要 存在 动物 体 中 , 拓 者 主要 _ 存 在 植物 种 子 和 块根 内 ,它们 所 永 解 的 都 是 c -1,4- 糖 苷 键 , 对 < - 1,6- 糖 苷 键 不 起 作用 。 其 中 o -淀粉 酶 可 水 解 多 糖 链 上 的 任何 一 个 部 位 的 ec -1,4 BEE SE, 6 -淀粉 酶 只 能 从 非 还 原 端 开始 水 解 , 释 放出 麦芽 糖 单位 。 水 解 < -1,6- 糖 苷 键 的 酶 为 & -1,6 糖苷 键 酶 ， 又 称 糊 精 酶 。 淀 粉 酶 水 解 淀粉 的 产物 是 糊 精 和 麦 菠 糖 的 混合 物 。 Ze SLA, Bae) DR We Pe ei HEF He je 7 Si BE -1- BRB. — PERO RZ , 二 糖 在 二 糖 酶 催化 下 进行 水 解 ， 二 糖 酶 中 最 重要 的 除 麦 全 糖 酶 .纤维 二 糖 酶 外 ,还 有 蔗糖 酶 、 乳 糖 酶 等 。 它 们 都 属于 糖苷 酶 类 ,广泛 分 布 于 微生物 .植物 、 动 物 及 人 体 的 小 肠 液 中 ， 水 解 产物 为 单 糖 。 © 199。 糖 的 进一步 氧化 分 解 是 生物 体 获 取 能 量 的 方式 ， 为 了 尽量 利 用 糖分 子 中 蕴藏 的 能 量 , 生 物体 采用 的 取 能 方式 是 复杂 、 微 妙 和 高 效率 的 。 葡 芍 糖 或 糖 原 在 体内 的 分 解 主要 有 糖 酵 解 、 糖 的 有 氧 氧 化 和 磷酸 成 糖 途径 。 在 微生物 和 植物 体 中 ， 还 有 生 醇 发 酵 和 乙醚 酸 循环 途径 。 =. BBaRBE (—) 糖 酵 解 的 概念 动物 细胞 内 , 糖 在 无 氧 条 件 下 分 解 为 乳酸 的 复杂 过 程 , 称 为 糖 醇 解 。 酵 解 和 生 醇 发 酵 的 酶 促 途径 大 致 相同 ， 只 是 在 最 后 需要 两 个 不 同 的 酶 促 步 又 。 糖 分 解 成 丙酮 酸 之 后 , 生 醇 发 酵 时 , 丙酮 酸 经 丙酮 酸 脱羧 酶 催化 脱羧 形成 乙 醛 ,， 乙 醛 由 乙醇 脱氧 酶 作用 还 原 为 乙醇 。 醇 解 时 因 细 胞 内 不 含 丙 酮 酸 脱羧 酶 ， Vi FE LPS i Lf FG 还 原 成 乳酸 。 乳酸 (BERR) ce ah | ‘CORR — 2H cm 葡萄 糖 (二 ) 酵 解 的 酶 促 过 程 divans 糖 酵 解 作用 在 胞 液 中 进行 ,全 过 程 由 12 个 酶 促 反应 组 成 。 为 人 . 已 糖 二 磷酸 酯 的 生成 从 糖 原 开始 有 个 酶 促 反 应， 车 从 sbi, WES KARER: Ss ee ee ee 户 了 Bar . ae ADP Mg?" : CH,OH eri CH,0—£P) CH,O-) | Hi & a AD GO MA o © {ibe 异 构 酶 CH,OH - ] | 1-8 © iS—6— me yen pee 7 . RE 6-8 CH,O—-(P) | CH,O—®) . . RMR Re Mg? SSE AEs =) ee i ae 了 R-1.6-— we 0.4 ， vere -上 上述 反应 中 ， 由 已 糖 激 酶 和 果糖 介 酸 激酶 催化 的 反应 是 吸 能 反应 ,需要 消耗 ATP, 是 酵 解 过 程 的 第 一 、 第 二 个 限制 速率 的 步 景 。 变 位 酶 催化 的 反应 需 葡 萄 糖 -1,6- 二 磷酸 参加 , 变 位 的 机 制 不 RM -1- BBA ARHARLES, EEL RS 位 酶 的 磷酸 化 型 和 非 磷酸 化 型 的 互 变 而 实现 的 。 酶 - 思 + 葡萄 糖 -1- 磷 酸 它 酶 + 葡萄 糖 -1,6- 二 磷酸 写 us Ki-© + 葡萄糖 -6- 磷 酸 2. FARBER. 在 醛 缩 酶 的 作用 下 ， 果糖 -1,6- 二 磷酸 的 第 354 碳 原子 间断 裂 ,生成 两 分 子 丙 糖 磅 酸 , 即 二 羟 丙 酮 杰 酸 和 甘油 醛 -3- 磷 酸 。 两 者 在 丙 糖 磷酸 异 构 酶 作用 下 可 以 互 变 。 在 平 衡 混 谷物 中 ,二 羟 丙 病 伺 酸 占 96% 。 由 于 甘油 醛 -3- 灾 酸 不 断 氧化 成 甘油 酸 -1,3- 二 磷酸 ,二 羟 丙 酮 三 酸 在 丙 糖 磷酸 异 构 酶 作用 下 】 转变 为 甘油 醛 -3- 杰 酸 , 故 可 认为 一 分 子 葡萄 糖 可 转变 为 两 分 子 甘 sa 20I。 油 醛 -3- 磷 酸 。 CH,0O—® CcC=0 CH,0—® CH,OH C=O =A “ot fs 醛 缩 本 | TH | Pa Ba Bt Re SPS apes ‘ CHO CH,O—® | CHOH 果 竺 -1,6- 二 磷酸 CH,0—@® 甘油 醛 -3- 磁 酸 3， 内 病 酸 的 生成 :此 阶段 由 5 个 酶 促 反 应 组 成 。 。 nha ATP coon CHO NAD * NADH+H* coo ~® ADP mate 甘油 j BEI Re ‘i == CHOH CH CHOH : WP ate J | ae CH,0—(P) H,0-(P) CH,O—(P) rte } : Hidh-13-— BR H#bR-3-FR + jhBE-3-M RR } COOH . conr AE EGE E sEET ICES wen fo HAMAMRELB cHo-@ axa. CH2OH CH, Be HRE AA BR ‘ATP OOH COOH ADP : 了 “让 发 进行 | 页 A me Me" C—OH -一 二 一 一 -一 CH; CH; MEAARR is H TBE -3— 105 A 9 3 HL eB A ik BB — PA 应 , 催化 此 反应 的 酶 是 甘油 醛 -3- 磷 酸 脱 氢 酶 ,此 酶 催化 甘油 醛 -3- 磷酸 脱氧 生成 甘油 酸 -1;3- 二 磷酸 ， 脱 于 的 氨 由 NAD+ 接受 使 之 。202。 变 成 NADH。 在 无 氧 条件 下 ,NADH 用 于 还 原 丙酮 酸 ,而 在 有 氧 条 件 下 则 由 呼吸 链 氧化 。 甘油 酸 -1,3- 二 磷酸 在 甘油 酸 磷酸 激酶 作用 下 ,其 高 能 磷酸 基 团 转移 给 ADP 形成 ATP (icy 7k F BERR IL) , IDI AE we TH 3- wie. Hy nhie—2— ER Ce RE AE (A ae SPs RE EE 磷 酸 烯 醇 式 丙酮 酸 ,后 者 在 丙酮 酸 激酶 作用 下 ,再 一 次 进行 底 物 水 平 磷酸 化 ;产生 ATP 并 生成 丙酮 酸 。 丙 酮 酸 激 酶 催化 的 反应 是 酵 解 过 程 的 第 三 个 限 速 步 又。 4， 丙 酮 酸 还 原 成 乳酸 :在 无 氧 条 件 下 ,通过 乳酸 脱 氢 酶 的 作 用 ,使 匡 油 醛 -3- 夸 酸 脱 氢 酶 催化 产生 的 NADH 用 于 还 原 丙酮 酸 生成 怠 酸 ,同时 再 生成 NAD+。 又 参与 甘油 醛 -3- 磷 酸 的 氧 化 作 用 。 OOH NADH+H* NAD 60H C=0 FL BR Mike, Bd Oo CHOH CH; CH, 丙酮 酸 - 乳酸 在 植物 和 微生物 中 ， 丙 酮 酸 则 经 胞 液 中 的 丙酮 酸 脱羧 酶 作用 脱 去 羧基 生成 乙 醛 ,然后 再 由 乙醇 脱 气 酶 作用 ,磷酸 以 甘油 醛 脱 氢 生成 的 NADH 把 乙 醛 还 原 为 乙醇 ,同时 再 生 NAD+。 这 种 由 葡 萄 糖 转变 为 亿 醇 的 复杂 过 程 ， 称 为 生 醇 发 酵 。 NADH+H * NAD* —_ O2 Z 7 a Cae | H; bu; CH, PAAR ZR 乙醇 * 203° 综合 上 述 四 个 阶段 反应 ， 可 将 糖 酵 解 的 全 过程 概括 为 图 8-1, Lie) det T : Th Be ft BB * Me™ Cae 7 Pi ADP = % | BOTAN BSRAB 变 位 酶 88 — oes” ao8-42 HEG-6AR 二 一 一 FH MB2》 果 种 磁 王 激酶 R4S-16-— Rt RRB 乙醇 FLER | Riese 5 He sarin +H =| HERR RE 乳酸 脱 氢 酶 甘油 -1.3- 二 夏 酸 ADP — HRA GRD ATP tis &-3-B wh Bt Rag oe 变 位 酶 PE ESILES BKK Ee... Se ee eee Ice ny . 图 8-1 RMR SERRBHEE (=) BERG AER AE BB AS SL HD PEARY BE BPE AA #6 2, ATP 的 分 解 和 合成 来 休 现 的 。 1 摩尔 葡萄 糖 通过 酵 解 作用 可 净 增 2 摩尔 ATP( 从 糖 原 开始 净 增 3 ER ATP), 有关 反 应 列 于 表 8-1。 1 摩尔 葡萄 糖 在 体外 分 解 生成 2 摩尔 乳酸 时 放 热 196.5 kJ, 生成 1 摩尔 ATP 需 捕 获 30.5 kJ 能 量 , 所 以 葡萄 糖 在 体内 酵 解 的 获 能 效率 为 2 一 30-57 x 100% =31% © 204° oi ta sc is ls Santa 表 8-1 1 RMS Te A TPH ae , xR | ATP 数 的 增 减 i 45 PE ——> Fi PE - 6 - BEM bay —1 Gi -6- RR —> FE -1,6-— BEM 一 1 2 HihM@-1,3-— tiie 2 甘油 酸 -3- 磷 酸 十 2 2 磷酸 烯 醇 式 丙酮 酸 一 > 2 丙酮 酸 十 2 1 FE AR Ti cj BE WE ATP +2 _ SERENE AL RR RERORIE AR RG, HEA ALA MR PH 31% ， 因 此 糖 酵 解 途 径 是 一 种 低 效 率 的 能 量 利 用 方式 。 其 生理 意 又 主要 是 :机 体 在 无 氧 或 缺 氧 状态 下 仍 可 获得 能 量 进 行 生 命 活动 ， 特别 是 一 些 组 织 细胞 如 红细胞 、 视 网 膜 . 亩 丸 . 肾 朵 质 等 在 有 氧 时 蕊 进 行 强烈 的 酵 解 ， 成 熟 的 红细胞 则 完全 依靠 葡萄 糖 的 酵 解 以 获 得 能 量 ,在 某 些 情况 下 , 精 酵 解 有 其 特殊 的 生理 意义 ， 如 激烈 运动 时 ,肌肉 组 织 处 于 相对 缺 氧 状态 , 糖 酵 解 作用 加 强 ， 可 以 及 时 补充 运动 所 需要 的 能 量 ;, 人 们 从 平原 进入 高 原初 期 ,组 织 细胞 也 往往 通 过 增强 酵 解 来 获得 能 量 ,在 某 些 病理 状态 下 , 因 疾 患 所 引起 的 机 体 缺 气 ， 组 织 细胞 也 可 增强 酵 解 以 获得 能 量 等 等 。 但 酵 解 过 度 会 引 . 起 乳酸 积累 过 多 而 导致 乳酸 中 毒 。 三 、 糖 的 有 氧 分 解 在 氧 供应 充足 时 ,大 部 分 的 糖 将 被 彻底 氧化 形成 CO 和 H,0, 同时 释放 大 量 的 能 。 这 一 复杂 的 酶 促 反 应 过 程 可 分 为 糖 氧 化 为 丙 醋酸、 丙酮 酸 脱羧 和 三 效 酸 循环 三 个 阶段 4 (一 ) 糖 氧化 为 丙酮 酸 此 六 段 与 糖 酵 解 基本 相同 ,在 有 氧 条 件 下 , 糖 亦 经 酵 解 的 一 系 列 酶 促 反 应 生成 丙酮 酸 , 唯一 不 同 的 是 甘油 醛 -3- 磷 酸 氧化 产生 的 NADH 不 用 于 还 原 丙 酮 酸 ,而 是 通过 呼吸 链 氧 化 ， 所 以 比 酵 解 作 ° 205° 用 多 生成 6 HEAR ATP, 〈 二 ) 丙酮 酸 氧 化 脱羧 丙酮 酸 氧化 脱羧 反应 由 丙酮 酸 脱 气 酶 系 催化 , 产生 乙酰 COA 和 CO。 此 反应 是 一 个 关键 性 不 可 逆反 应 。 COOH 系 CH; C=O + HSCoA FASS Rt | 十 CO : | CO 一 -SCoA CH, NAD* NADH+H* Amat . 乙酰 CoA 丙酮 酸 脱 气 酶 系 是 由 三 种 酶 和 五 种 辅 因 子 组 成 的 。 三 种 酶 是 丙酮 酸 脱羧 酶 、 硫 辛酸 乙酰 基 转移 酶 和 二 气 硫 辛酸 脱 氢 酶 。 五 种 辅 因 子 是 焦 磷 酸 硫 胺 素 (TPP) 、 硫 辛酸 `CoA、`FAD #1 NAD*, fx 应 过 程 如 图 8-2 所 示 。 此 了 酶 系 受 ATP,GTP,AMP, NADH fl G Bt CoA 等 所 调 革 控制 。 Las (=) =RRID 7 1936 * » seh Ah Hi (Krebs) 在 前 人 工作 的 基 础 上 并 通过 目 己 CO: CHOH CH i (CH2)COOH FADH2 NAD* TPP Fi wm 二 氢 硫 辛酸 BRB 脱 气 Be CH; TPP C=O FAD NADH+H* CH2)4COOH toou CH; Si) CH2)sCOOH H H te HAZ Rt $ BR 0 BSH CH te SCoA 8-2 AAA ake A * 206 * 的 实验 ,于 1937 年 正式 提出 三 羧 酸 循环 的 代谢 理论 。 因 循 环 中 出 现 含 三 个 羧基 的 化 合 物 (如 柠 榜 酸 , 顺 乌 头 酸 、 异 柠 样 酸 ) ， 故 称 为 三 次 酸 循环 或 Krebs 循环 也 称 柠檬 酸 循环 。 三 凑 酸 循环 是 乙酰 CoA 与 章 酰 乙酸 缩合 生成 李 样 酸 ， 经 一 系列 酶 促 反 应 再 形成 章 酰 乙酸 的 全 过 程 。 通过 循环 和 电子 传递 链 ， 乙 酰 CoA 的 乙酰 基 被 氧化 为 水 和 二 氧化 碳 ， 同 时 释放 大 量 的 能 量 。 1， 三 次 酸 循环 的 化 学 途径 三 次 酸 循环 包括 下 列 酶 促 反应 ， (1) ZRCOA SHRM A REM. CRECOA ERR ARAB ALF SR GE SRE CRG BEE HA, HRM A RII EZATP 浓度 调节 。 Sent CH,;—COOH annie cH,copH (crcoj~se scoA+ | 十 Hi0 BBE RB 10-C {COOH 十 HSsCoA -. .._CO— COOH 7 a ICH CO}OH 乙酰 CoA RRZM , +7 RR 2) 柠 样 酸 异 构成 异 柠 样 酸 。 柠檬 酸 在 顺 乌 头 酸 酶 催化 下 转变 为 顺 乌 头 酸 ， 继 而 转变 为 蜡 tT tA. H,0 CH,COOH H,0 HO-CHCOO : 2c Wi £3, 3. OR Crc90F NN as oT H HO--¢—COOH 一 oo = a DO eal amet CHCOOH CH,COOH : CH,COOH ¢H,COOH eae iS BR FHM (3) Seer BARA EAE BEEBE FAB _ SRT ERPRTENAD ‘7 ¢ EP 2354 tr eR ALG ME At 脱 氢 ,形成 ° 207° 草 酰 琥珀 酸 。 这 是 三 羧 酸 循环 的 第 二 个 控制 点 。 NAD* . NADH + H*.... : HO—CH=COOH te COCOOH 4 CHCOO } DEE CDOUS 5 | Mg 一- CH,COOH 4 HG SHER 章 酰 琥珀 酸 (4) FRC RTARTA: a KB. | FES AY ee Mt A EP SR IRIE, a— Bil 1X =m. COCOOH COOH page : ) CHICO 2+ C= POON seer ieae me staeMs” MP Neng cu,coom,_ so aeen CH, . 19a CH, COOH 草 酰 琥珀 酸 _o- 酮 戊 二 酸 (5) <- 酮 戊 二 酸 氧化 成 斑 珀 酸 单 栈 CoA。 <- 酮 成 二 酸 氧化 脱 关 形 成 殖 珀 酸 单 酰 CoA， 这 一 反应 与 丙酮 酸 氧化 脱 效 相 似 , 需 要 三 种 酶 五 种 辅 因子 组 成 的 oP 酶 系 催化 。 这 是 三 羧 酸 循环 的 第 三 个 控制 点 ,该 酶 系 受 焉 珀 栈 GOA 和 和 NADH 所 抑制 ,也 受 较 高 浓度 ATP 抑 制 。 NADHTH+ ==, NAD* oe CO COOH o— fi XA CO~SCoA | BG He CH, CH, i TPP | CH2COOH Bie 35 3B CH,COOH ie HSCoA magn CO oS ” HAMAR CoA (6) PRIMLA RECA BE SAME A TE RS TERE + ASE SBRECOA RAG HETH TF, 琥珀 酸 单 酰 CoA 的 高 能 硫 酯 键 水 解 使 GDP 兢 酸化 形成 GTP FATE RETA. RARCQA， “SEIARRAARE CoA ‘4 tg CH COOH CH, ay yi at GDP + Pires, +GTP CH,COOH CH,.COOH | +HSCoA SETA RECOA He FARR He RNGT P28 A 磷酸 激酶 催化 将 高 能 键 转移 给 ADP 形 成 ATP， 同时 再 生 GDP， 这 是 三 羧 酸 循环 中 唯一 的 由 底 物 水 平 磷 PR TEE aA Ri Be Bx» Be Tw 激酶 -GTP ADP ___ >GDP + ATP “°° (DESPRE Ae HOE LRM .此 反应 由 琥珀 酸 脱 氢 酶 催化 脱 氨 生成 延明 索 酸 ， 脱 下 的 氢 由 辅酶 FEAD 接 受 生成 FADH, 并 经 呼吸 链 氧化 。 CH,COOH 琥珀 酸 脱 氢 酶 HC 一 COOH [i\-nenaaer AD. | +FADH, CH.COOH HOOC—CH Be 延 胡 索 酸 yo (8) 延 胡 索 酸 水 化 成 苹果 酸 。 此 反应 由 延 胡 索 酸 酶 催化 完成 。 HC—COOH 延 胡 索 酸 酶 CH2COOH HOOC 一 CH CHOH 延 胡 索 酸 TER (9) SERA (LTA ECR SEAR PRTENAD* Fe 7(E PE , Zee AM SU PE EIB SAE We RE CM. ° 209» CH,COOH 苹果 酸 脱 氢 酶 CH2COOH CHOH 5 RN Ds pa oti +NADH+Ht+ | COC ORY co: denn COOH : 至 此 ， 进 行 子 一 轮 三 羧 酸 循环 。 重 新 生成 的 草 酰 乙 酸 又 可 以 和 另 一 分 子 乙 酰 CoA 缩 合 , 生 成 柠檬 酸 进入 下 一 轮 三 羧 酸 循环 。 在 CH;CO~SCoA “4 1COOH 一 : ; _ CO-COOH H2O CH:COOH _ NADH+H* 3 ae Wee :COOH CH,COOH CH(OH)COOH CHrCooH a CH-COOH . 1,0-7® 人 FEHi HO-CH-COOH HC-COOH ‘4 Gs HOOC— CH ) ® FADH 四 NADH +H* FAD HacOoH CH,COOH CHCOOH HzCOOH | COCOOH CoA HS | GTP 6 co + CH:COOH Riki. GGG eee ee CHa CH2CO ~SCoA GO COCOOH CO: CoASH 图 8-3 =FRERDEM @ FERAL © M2ZARM ©O©@ FFRRKAM © «- 柄 友 二 酸 脱 气 酶 复合 体 琥珀 酸 单 酰 CoA 合 成 酶 ”@ 焉 珀 酸 脱 Ase © 延 胡 索 酸 酶 ”四 工 -苹果 酸 脱 氢 酶 © 210» 循环 中 有 多 个 反应 是 可 逆 的 ,但 由 于 c- 酮 戊 二 酸 的 氧化 脱羧 是 不 可 敌 的 ， 所 以 循环 是 单方 向 进行 的 。 综合 上 述 反 应 ,三 羧 酸 循环 全 过 程 示意 于 图 8-3, 2. 糖 有 氧 分 解 的 总 反应 和 能 量 的 释放 葡萄 糖 有 氧 分 解 反应 可 简写 如 下 列 方程 式 ， (2) 2CH;COCOOH+ 2HSCoA—->2CH;,COSCoA+4H+2C0, (3). 2CH,;COSCoA + 6H,O—~>4CO, + 2HSCoA+ 16H © 三 式 相 加 得 ， ~ (4) C,H;,0,+6H,O—>6CO,+ 24H 脱 下 的 12- 对 氢 , 通 过 呼吸 链 传递 ,最 终 与 氧 结合 生成 12HiO” (5) 12(2H) +60,——> 12H,0 (4) 式 加 (5) KF: (6) C,H,;,0,+60,—>6CO,+6H,0 AG °’ = — 2872 kJ/mol 第 (6) RRA 1 摩尔 葡萄 糖 进行 有 氧 分 解 的 总 反应 。 实 验 表明 , 糖 在 有 氧 分 解 过 程 下 释放 的 大 量 能 量 , 大 部 分 以 ATP 的 形式 所 捕获 .1 摩尔 葡萄 糖 进 行 有 氧 分 解 生 成 的 ATP 数 ， 归 纳 于 表 8- Zo “从 上 表 可 知 ,每 摩尔 葡萄 糖 在 机 体 进行 有 氧 氧化 时 ,可 净 产 生 38( 或 36) 摩尔 ATP, 这 和 糖 酵 解 只 生成 2 摩尔 ATP 相 比较 ,显然 有 和 氧气 化 为 机 体 提 供 更 多 可 利用 的 能 量 。 其 能 量 利用 率 为 ， 38(— 30.5) TU —=F979 7 * 100% = 40% 3. 三 羧 酸 循环 的 生理 意义 (1) 三 羧 酸 循环 的 过 程 , 不 仅 是 高 效率 的 产能 过 程 , 而 且 能 量 的 利用 率 也 极 高 ,1 摩尔 葡 萄 糖 经 有 氧 分 解 产 生 的 38 摩尔 ATP 中 ， 有 24 摩尔 来 自 三 羧 酸 循环 ， 因 此 它 是 机 体 获得 能 量 的 最 有 效 方 ae eZ1i1° 表 8-2 1 摩尔 葡萄 糖 有 氧 分 解 产生 的 ATP BER ATPASE SAR 底 物 水 平 | 呼吸 链 | oy 磷酸 化 | ware it 葡萄 糖 一 > 葡萄 入 -6- 磷 酸 果 镶 -6- 栈 酸 一 > 果 乎 -1;6- 二 磷酸 Paine | HaARE-3-ane >on “15 3-— ohm #1121, 9-0 —> th he-3- HR PLA A —> EA coo 丙酮 酸 -一 > 乙酰 CoA SEAT teh —_> BE AR <- 酮 戊 二 酸 一 > 琥珀 酰 CoA 三 羧 酸 循环 | BIR CoA 一 > 琥珀 酸 3M — EVER 苹果 酸 一 > 草 酰 乙酸 (2) 三 羧 酸 循环 的 起 始 物 乙 酰 CoA 和 中 间 产 物 <- 酮 戊 二 酸 及 章 酰 乙酸 等 ,不 仅 可 从 糖 代谢 中 生成 ,也 可 由 脂肪 、 和 蛋白 质 代谢 中 生成 。 所 以 三 羧 酸 循环 是 这 三 大 类 有 机 物质 在 体内 氧化 供 能 的 共同 途径 和 三 大 物质 吾 丰 转化 的 枢纽 。 (3) 三 羧 酸 循环 所 产生 的 各 种 中 间 产 物 昼 对 其 他 化 合 物 的 生 物 合成 亦 有 重要 意义 。 在 细胞 迅速 生长 期 间 , 三 羧 酸 循环 可 供应 多 种 化 合 物 的 碳 骨 架 , 以 供 细胞 生物 合成 之 用 ;植物 体内 的 某 些 有 : 机 酸 如 柠檬 果实 中 的 柠 样 酸 、 苹 果 中 的 芋 果 酸 等 也 是 三 次 酸 循环 中 形成 后 积累 的 ;发酵 工业 上 也 已 利用 微生物 的 三 羧 酸 循环 途径 °. 212° 了 beet a a te 生产 有 关 的 有 机 酸 , 如 柠 样 酸 和 谷 氨 酸 等 。 四 、 磷 酸 戊 糖 途径 1948 年 , 埠 雷 克 尔 (Horecker) 等 人 发 现 某 些 组 织 中 糖 的 代谢 55 PERE AER E76 I, HS 3 ~ 19 BE Bs WAZ (ICH,COOH) SO) fll FE» BE SF a PR ER IY A IE EAT EL SB DRE IE IE 响 。 说 明 精 的 分 解 代谢 除 上 述 两 种 主要 途径 外 ， 必 定 还 有 另外 的 分 解 途 径 。 经 研究 ,发现 这 些 组 织 需 要 NADP+ 作 脱 氢 酶 的 辅酶 ， 葡萄 糖 基 的 第 工 碳 原子 比 第 6 碳 原子 易 被 氧化 ， 后 来 依据 转 羟 乙 醛 酶 和 转 三 羟 丙 酮 酶 的 作用 顺序 ,于 1954 Sede AT RR CR ARI NUE, Hh FOP Ae MEA A EM, He, ABER, 又 因 是 从 葡萄 糖 -6- 磷 酸 开始 的 ， 所 以 又 有 磷酸 己 糖 支 路 之 称 。 这 是 需要 氧 的 代谢 途径 ， 在 生物 的 许多 组 织 中 普 遍 存 在 , 约 有 30 一 40% 的 莆 萄 糖 经 此 途径 进行 氧化 。 (—) 磷酸 戊 糖 途径 的 化 学 过 程 磷酸 戊 糖 途径 发 生 在 细胞 的 胞 液 中 ， 其 基本 过 程 可 划分 为 所 化 阶段 和 非 氧化 阶段 。 1. 氧化 阶段 ;从 葡萄 糖 -6- 磷 酸 开始 ， 通 过 葡萄 糖 -6- 磷 酸 脱 气 酶 催化 生成 葡萄 糖 酸 -6- 磷 酸 内 酯 ,磷酸 葡萄 糖 酸 内 酯 在 内 酯 酶 He FAD A: ie 45 DE 6- BEAR, J FS ch WAY BR -6- DRI SL (EFA, A CBE Be A: We BE -5- BRM COOH CH : | ,0—{P) cH,o-~@) H— C—OH EMM RASH Hae | ge SS ie ARS HO— CH / MeN : 3 F Weweeal NADP* NADPH+H* _ HO ay —OH H—C —OH CHO?) BOHM A-6- AM Sqe-6Ci 十 6CO， (2) 6C;,—>2C,;+2C,+2C; (3) 2C;+2C;—>2C,+2C, (4) 2C,+2C3,—>2C,+ 2C, MB) 26 c+ 2Cp-—>2€ 64 2Cs (6) 2C;—>C, 以 上 六 式 相 加 得 : 6Ci6 一 >5C6 十 6CO， 总 反应 式 为 ， 6( 葡 萄 糖 -6- 磷 酸 )+ 12NADP++7H2O 一 >5( 葡 萄 糖 -6- 磷 酸 ) +12NADPH+ 12H* + Pi+6CO, 214° 本 oo cHo® * CH:;O0H COOH = ‘te ewe’ 6NADPH+ 6H* 6,0 u-t-on © NA wie 20 | 6NADPH + 6H +o 6h, eet A : H-C-—OH 7 oO. . ©) I s —-C—OH lial Rak BARR ah Nis Hi~0-®) SOC hoe a n ? o-0- x 2 oe ooo = — , 本 cH.-o-—® hBS—-3-FQ enna One Late 图 8-4 磷酸 戊 糖 途径 © 葡萄 糖 -6- 磷 酸 脱 气 酶 ”四 -磷酸 葡萄 糖 酸 内 酯 酶 @@ 葡萄 糖 酸 -6-BRhAG © BRR © BMR-5-R 酸 差 向 异 构 Bs RSM O Ho A MES 5 构 酶 RE eRe - 四 K-1,6-“BREM O 葡萄 糖 -6- 磷 酸 异 构 酶 磷酸 戊 糖 途 径 中 的 氧化 阶段 反应 过 程 已 经 得 到 证 实 ， 但 对 非 氧化 阶段 的 反应 过 程 却 持 有 异议 .1978 年 以 来 ,威廉 斯 (Williams) 等 人 重复 Horecker 等 人 的 实验 ， 发 现 有 多 种 新 的 中 间 产 物 和 存 在 几 种 不 同 的 酶 ， 为 此 他 们 对 非 氧化 阶段 提出 新 的 修正 方案 ， 同 © 215° 时 认为 原来 的 途径 也 许 是 一 种 慢 途 径 。 Livia ah a ote | : . Beh eS REBAR ERE RR RM eas LHP ABU TT. BRPRILA ® 与 光合 作用 有 关 , 可 以 设想 这 一 代谢 途径 与 糖 和 核酸 的 分 解 、 合成 代谢 都 有 密切 XK, 2 反应 中 产生 相当 多 的 还 原型 辅酶 TI (NADPH), ares 成 代谢 提供 氨 ( 详 在 脂肪 酸 合成 中 介绍 )。 3. sR t8 OT NADP HES RARI JRATP, 1 摩尔 葡萄 糖 完全 氧化 可 生成 1 NADPH, fie? ATP 的 数量 为 12 x 3=36 摩尔 。 但 应 注意 这 个 途径 在 一 般 情况 下 并 非 cst ead pevebe: 友 糖 <5 一 磷酸 糖 醇 解 途径 oR 和 Panag i Rag BAER é aes 琥珀 酸 图 8-5 糖 酵 解 有 氧 氧 化 与 磷酸 戊 糖 途 径 的 关系 ° 216° 供 能 的 途径 。 乌有 和 酸 展 糖 途 径 可 与 糖 酵 解 .有 氧 分 解 相 互联 系 . 甘 油 醛 -3- 划 酸 是 三 种 途径 的 交叉 点 ， 如 果 某 一 途径 因 受 某 种 因素 的 影响 而 不 能 进行 时 , 则 可 通过 甘油 醛 -3- 磷 酸 进 入 另 一 种 分 解 途 径 ， 以 保 证 糖 的 分 和 解 继 续 进 行 。 三 种 分 解 途径 的 相互 关系 示 图 8-5。 Ht =| Bo BEAD Am 在 自然 田中, BEE AS He Bk 18 Yo AE EA ad YE PE 无 机 物 CO; 和 :0 ARH, 这 方面 有 待 植 物 生 理学 中 讨论 ; 在 此 重点 介绍 糖 的 异 生 作 用 ,对 蔗糖 .淀粉 和 糖 原 的 生物 合成 亦 作 简 单 介 绍 。 一 、 糖 的 异 生 作用 许多 非 糖 物质 如 甘油 ` 丙 酮 酸 、 乳 酸 及 一 些 氨 基 酸 等 ,能够 在 肝脏 中 转变 为 葡萄 糖 并 可 进一步 合成 糖 原 ;这 种 由 非 糖 物质 转变 为 糖 的 酶 促 过 程 称 为 糖 的 异 生 作用 。 (—) 糖 异 生 的 化 学 途径 糖 异 生 的 和 途径 基本 上 是 糖 酵 解 的 逆 过 程 。 “EAB BARE 程 大 多 数 反应 是 可 逆 的 ， 只 有 由 已 糖 激酶 \ 果 糖 磷酸 激酶 .丙酮 酸 激酶 催化 的 反应 是 不 可 逆 的 。 这 些 不 可 逆 的 反应 可 通过 相应 的 酶 催化 , 绕 过 能 荷 屏障 , 实现 糖 的 异 生 作用 。 - 糙 酵 解 中 的 已 糖 激酶 和 果糖 磁 酸 激酶 催化 的 到 应 ;可 由 两 个 rr Wet 3s “BHR + 1,0 SES BENS ae + eR “果糖 -1,6- 二 磷酸 + HOA BFE oe we 6 pee + wine "全 醇 解 中 丙酮 酸 激 酶 催化 的 反应 j 洪 逆反 应 则 由 两 种 酶 促 反应 渤 成 岂 普 和 由 丙酮 酸 羧 化 酶 催化 丙酮 酸 羧 化 成 章 酰 乙酸 ， 然 后 再 在 磅 酸 烯 醇 式 丙酮 酸 状 激 酶 作用 下 , 脱 次 生成 磷酸 烯 醇 式 丙酮 酸 ， ° 2U7 。 磷酸 烯 醇 式 丙酮 酸 ADP Aes aes ATP AMR £+£b* PROM Mg82 ADP+ Pi ATR CO2 图 8-6 “丙酮 酸 羧 化 支 路 父 两 个 反应 称 为 丙酮 酸 羧 化 支 路 (图 8-6)， 记 样 ;三 个 不 可 着 反应 都 有 了 劳 路 ,整个 杆 解 途径 成 为 可 地， 从 而 可 使 非 糖 物质 转化 为 糟 。 蛋 白质 和 三 酰 甘油 等 营养 物质 在 体 、 内 转化 为 精 , 也 是 通过 它们 分 解 生成 一 定 的 中 间 产 物 ( 如 生 糖 氨 基 APSR RRC ARG), ROMER RITE (=) 糖 异 生 作 用 的 生理 意义 在 饥 狐 状态 下 维持 血糖 浓度 的 相对 恒定 ， AAR 糖 浓 度 为 80 一 120 mg% ， 即 使 禁 食 数 周 ; 仍 可 保持 在 70 me 96 Fe 右 ， 这 对 于 主要 依赖 葡萄 糖 供 能 的 组 织 起 着 保证 作用 引 大 体 有 些 组 织 耗 粳 量 很 大 ,而 贮存 可 供 利 用 的 糖 又 有 限 , 而 县 贮存 糖 原 最 多 的 肌肉 也 只 能 供 本 身 氧 化 供 能 ， 如 果 仅 靠 肝 糖 原 的 分 解 来 维持 血 糖 浓 度 , 则 不 到 12 小 时 就 会 全 部 耗 净 。 在 饥 俄 状态 下 血糖 浓 度 能 够 维持 相对 恒定 , 正 是 糙 异 生 作 用 的 结果 。 2. 回收 乳酸 能 量 , 更 新 肝 糖 原 ， 防止 乳酸 中 毒 ; 肌肉 组 织 中 没有 薄 萄 糖 -6- 磋 酸 酶 ， 葡 萄 糖 -6- 杰 酸 不 能 被 水 解 为 将 萄 糖 和 确 酸 ， 故 肌 糖 原 不 能 直接 转变 为 葡萄 糖 来 补充 血糖 。 央 糖 原 酵 解 生 ° Z18* We FLIES kh GG He 2 WE, PERE AN SE *. | BL #8 Ja 肝 辕 原 血糖 剧烈 运动 时 , 肌 糖 原 酵 解 生 成 大 量 的 她 酸 ,不 能 从 尿 中 排出 也 ih 1 Bt scat eat UM Poa tee ein ee 所 以 糖 异 生 作用 这 一 功能 对 回收 乳酸 能 量 、 更 新 肝 糖 原 和 防止 乳 酸 中 毒 都 具有 一 定 意义 。 3. 协助 氨基 酸 代谢 。 实 验证 明 , 进食 蛋白 质 后 , 肝 糖 原 含量 增加 ; 禁 食 晚 期 ,由 于 组 织 蛋白 的 分 解 , 血浆 氨基 酸 增 加 , 糖 的 异 生 作用 增强 ， 在 这 种 条 件 下 氨基 酸 转变 为 糖 可 能 是 氨基 酸 代谢 的 主 要 途径 。 氨 基 酸 在 肝脏 中 生 糖 速度 最 快 也 证 明了 这 一 点 。 二 、 二 糖 的 生物 合成 植物 界 中 的 二 糖 以 蔗糖 分 布 最 广 ; 它 不 仅 是 光合 作用 的 主要 产物 ， 而 且 也 是 糖 类 在 植物 体 中 运输 的 主要 形式 。 基 糖 在 一 些 高 等 植物 中 含量 丰富 。 蔗糖 在 高 等 植物 中 的 合成 途径 主要 有 两 种 ， 1. 蔗糖 合成 酶 催化 途径 。 UDPG 与 果糖 在 蔗糖 合成 酶 催化 下 ,由 UDPG 提供 活性 葡萄 糖 基 合 成 蔗糖 。. UDPG 是 尿 苷 二 磁 酸 葡 萄 糖 的 缩写 ， 是 由 葡萄 炉 -1- 磷 酸 在 UTP 存在 下 经 尿 苷 二 磷酸 葡萄 糖 焦 磷酸 化 酶 作用 下 生成 的 。 : ¢ : i 0 eh itis 0 1 us ei aan array fl &€R-\-sk UTP © 219° BF—FKKHSSB 焦 矿 酸化 酶 HN 上 CH,OH ' ss ee + PR 一 一 UDPG UDPG + yee see 4 UDP 2. 磷酸 蔗糖 合成 酶 催化 途径 。 由 UDPG 提供 活性 葡萄 BF 基 , 但 果糖 不 是 游离 果糖 而 是 果糖 -6- 磷 酸 。 在 磷酸 蔗 粳 合成 酶 催 化 下 , 先 合成 为 磷酸 蔗糖 ， RHA ORRENETEM, Be ARIE A Bee. UDPG + 果糖 -6- Pee wR REAR + UDP : oem ee OS ewe Pi ILM EE A TEM RAD MRD TE tS fb ax, 一 般 认为 第 二 种 途径 是 合成 蔗糖 的 主要 途径 。 三 、 糖 原 的 生物 合成 由 葡萄 糖 合成 业 京 的 过 二 程 称 为 糖 原 的 生 牺 合成 ， 肝 肚 和 肌肉 是 糖 原 合成 的 主要 场所 。 合 成 的 过 程 如 下 : 1. 葡萄 糖 经 磷酸 化 形成 葡萄 糖 -6- 磷 酸 。 2 葡萄糖 -6- 磅 酸 在 变 位 酶 作用 下 转变 为 葡萄 糖 =1- 磷 酸 。 3. #jeiP-1-BeMAZE UTP 存在 下 经 UDPG 焦 磷 酸化 酶 催化 形成 UDPG 。 4. 在 有 低 聚 糖 或 糖 原 为 引物 时 ， 由 猪 原 合成 酶 介 化 ppPG 中 的 葡萄 糖 基 以 1, 4 糖苷 键 与 引物 非 还 原 端 残 基 连 接 ， ie A -分子 的 多 糖 链 。 。 220° ) cehohA Fy TN : ; = i hall lemme nes UDP - 3\*% CH, OH CH,OH O fe 99m 3qA 7X : ne TTA _ : & AA | GaA ii A rf, sp ee SS a PA te er eA) a-1, 6- eee Nee fi WR MEE LK HERE. EDR Ar Betts SEE ER 8-7。 OT ae tn Ress ce WAR-pI-2 wan © tow ®5 e-1-ae ATP ADP oO ¢ ax UDPG MB RILE 小- 从 上 “ 8 Fh Him 7 At Hi: JS ae eee Ae ord Cis A+ e—1,4-4 EH Sk IS > | ar . ， 图 8-7， 炉 原 合成 途径 ° 221° 跃 的 葡萄 糖 基 供 体 是 ADPG 而 不 是 UDPG, Rk A= Ae A Al, 即 由 ADBG Sire (tie it UDPG 焦 磷酸 化 酶 ,由 ADPEG 葡萄 Wa EFS CAPA CHAO MRA BE, 其 合 成 全 过 各 概括 于 图 8-8。 激 oR 变 位 酶 一 6 一 磷酸 一 葡萄 粮 一 一 夏 酸 . af NS ee MH vont ATP ADP ”图 8-8 淀粉 合成 途径 Hct SRM RAC, ES NR 8-9); 思 3 是 1. 册 糖 原 登 解 和 酵母 乙醇 发 酬 有 什么 异同 ? 2. . 肌 糖 原 为 什么 不 能 直接 分 解 成 为 葡萄 演 ? 3 = ARRAN? 其 生物 学 意义 是 什么 ? *222* * 中 -As G8 TEE HAE (淀粉 BIR) 7 POR-i-Bme & He -6-RMK | 7 tt ae 磷酸 友 糖 .途径 1 RO PRs ne wt = fh . Rbk-1.6-—AB “ 上 戌 AND tet li | = Repti Keath or a SRB AR +f ie — 3 — BAR xT | | re | 4 iY 过 | oth a ta ARAM AAR ee 1 fags < Te . : | A) Se Se arte AMR) | «gh om X= he 8-9 PERM Ewe 4. MUR M AH? 有 什么 生物 学 意义 ? 5. 什么 是 糖 原 异 生 作用 ? 6. UDPG 如 何 生成 ? 在 糖 原 合成 中 如 何 起 作用 ? _ 7 me i ° 223 “# Te 3 Ba) A HE EE ij / ‘ss Re See ea 一 类 重要 有 机 物质 ， 孙 深 于 水 而 溶 于 非 极 性 有 机 溶剂 (如 氯仿 .乙醚 和 丙酮 等 ) 中 。 脂 肪 (三 栈 基 甘油 ) 的 生物 功能 主要 是 在 栅 体 内 氧化 供 能 ， (37.7 k3/g), “Wa LADLE Wein RR TE AT Ht BV 同时 还 可 以 作为 生物 体 对 外 界 环 境 的 屏障 ， 防止 机 体 热量 过 多 散失 ,下 是 许多 组 织 和 器 官 的 保 护 层 ， 此 外 还 能 帮助 脂 溶性 维生素 的 吸收 。 类 脂 主要 是 作为 生物 胶结 构 的 基本 原料 PI 8 AY — Pike ESL 第 二 在 ”脂肪 的 分 解 代谢 ree ys HW i CIM) NE 进而 分 解 供 能 ; 或 重新 合成 三 酰基 甘油 :一 一 、 脂 肪 的 酶 促 水 解 各 脂肪 中 的 三 介 酯 键 可 被 脂肪 酶 逐步 水 解 。 7 pe CHOH _/! CH,.OH ly | O CH,O—C—R, l ZA He “ `、 CHO— C-+R,—>CHO—C—R, CHO—C—R,—>, l CH,OH O CH,O—C —R, ~ Lis 3 , ‘ CH,O—C—R,* [Ree hak es ss 全 三 酰基 甘油 ane < 可 } 3 + hate R,COOH R.COOH 脂肪 酸 脂肪 酸 224° eee ee ee ee ee oe CHBRA HE Agta /1T RMX 2d Asai = Rk 2ka ye Wi) 请 甘油 十 WTS R,COOH 脂肪 酸 FE 可 水 解 产 生 的 甘油 和 脂肪 酸 分 别 在 组 织 内 进行 氧化 ， 产 生 二 氧化 矶 AA He A | ” 二 、 甘 油 的 分 解 代 谢 OD: 十 油 经 甘油 激酶 的 作用 ,与 ATP AL a BaR Ha, Ae es Bh Be Ai SB Cw — 9 | uae ATP —s ADP pe NAD -NADH+H* cy,0—(P) oH aa | ATMA | H; CH,0H . CH2OH His oo BR eH ith oHBAMAR ERRORS REE ROSA RMR AAR ee 人 各 条 氧化 ， 三 、 脂 肪 酸 的 分 解 代谢 一 -.B- 氧 化 1. 脂肪 酸 的 6- 氧 化 学 说 8- 氧化 学 说 是 努 普 (Knoop) 于 1904 年 提出 来 的 ,他 以 蒜 环 标 记 脂 肪 酸 并 追踪 其 在 狗 体内 的 转变 过 程 中 ,发 现 脂肪 酸 的 降解 ,是 将 碳 原子 二 对 一 对 地 从 脂肪 酸 链 的 B- 位 士 切 下 。 当 时 已 经 知道 动物 体内 徐 乏 降解 茶 环 的 能 力 , 努 普 用 五 种 含 碳 数 不 同 的 ES (PAR. ECR, EPR, ET RANE RR I, PR CE FR ©2256 IEA AT REAR IRS IR DB BB A MR fi ROL THR AR PAC HBP MAN | FIOSHOD 和 CH,CH.CH,COOH | | TR 二 HOODS SY) Tee aaaauwuenleoaai ben PRR AR Ga A bas rom oR RSet <-H;NCH;COOH <° eFtR SCH Si 8) Sy cain HAR SPA “es ee sx: - : 人 二 DA et FC ae 40 be a De a EE @)-0:! > ea Wee REI qqA (TA. HOH > i 最 _ - L , i : nfm ee Hohn 艺 | RD Bs PLT { mites ty , sabe ie WU cncnicoom >.» sHD hk eet es Ba Go soe. A . ae a 2 iy eo — COOH ACHLCOOH © AS 苯 甲 酸 乙酸 es gi <—H,NCH,COOH 一 Lect Tr 2 at HERR SPAS Hh e- 8 CHMmaRSR . eid seh 下 CooH! OB Ra SSE WAT: sant Tue eee pee rt Hires Rta My ARB Pada Oe aN dette oneal eaasem, ta BSL Ss SRIF RRO IR oN AL LRA, LARS esa RE Ae ° 226° 化 时 ,脂肪 酸 的 PDR FAME A HE DRE 故 称 BR 化 。 1 2 note BUREN RATA AIRE ho 脂肪 酸 的 6- 氧化 需要 五 种 酶 和 三 SERA, 通过 一 系列 反应 生成 比 原来 少 2 个 矶 原子 的 脂 酰 COA 和 1 分 子 乙醚 ae 进行 一 次 有 -氧化 的 过 程 如 下 : 《1 脂肪 酸 的 激活 和 转运 。 脂肪 酸 在 人 化 前 先 需 经 过 活化 ， 活化 过 程 是 脂肪 酸 硫 激酶 催化 风采 下 GATPAUAR A 作用 ， * HR RECOA JF FEMI AMP An si ome . RCOOH+ ATP+ acai Ts ating AMP + Pp 六 ie 脂肪 酸 me 硝酸 CoA 脂肪 酸 的 激活 在 线粒体 外 进行 ,氧化 脂 栈 CoA enkahe BORSA BLA LANA EH HF HIRE COA 不 能 进 大 线 粒 休 ,因此 必须 与 一 种 脂 酰 载体 ( 肉 毒 碱 ) 结 侣 生成 脂 栈 因 毒 碱 ， 才 能 透 过 内 腊 进 入 线粒体 ,然后 再 生成 脂 酰 CoA 和 游离 肉 毒 碱 。 这 一 反应 由 和 酰 肉 毒 碱 酰基 转移 酶 催化 。 KO DREOSC 04: (CHs)3N*— PREGA OH be HEREC 6920. HDHC -O.H 40D 920 res 责 oe m9 xi St . i} oA) i oO Ana .) "dd / Fe 日 R ho) a. | ARR ER ann cancun. (3) JR BE CoA squpiciemmneteiaaneian a, BOE AB RECOA, . 71 : : ° 227 ¢ SF) TVS Fonat all 图 9-1, AREA ERIE vane: “-RCH,CH,COSCoA + FAD<—>RCH =CHCOSCoA + FADH, 脂 酰 CoA a, B-HHERECOA 至 Mw Aa (3) a, BHR NRBECOA 237k TEMPE TL HE HEB -FEASBECOA , RCH — CHCOSCoA + H,OX—RCHOHCH,COSCoA ,0- 燃 脂 本 COA. BBR COA, (4) B- SAIERECOAL YSIERECOA BLELINIIE, 生成 8- 酮 脂 酰 CoA, RCHOHCH,COSCoA +NAD+ 志 一 5- 羟 脂 酰 COA ECBSE + NADH + H+ B- 酮 脂 酰 .CoA (5). B= HECOA 1g h—-#P-FUSCOAE HEMMER ERITF, HER 5) FLRECOA ABD F HEU REM 2 个 碳 原子 的 ING COA, * 228 。 > ¢RCOCH,COSCoA+ HSCOAG=—-CH,COSCoA HRCOSCoA) pe | SRMMRRELCOA 人 0851 | | Saas Siamalgaea 1 短 2 个 碳 原 子 的 a AGRE CoA ec -得 2 IRF Rs Bi OAy, ZEB. 加 水 ,再 脱 所 及 硫 解 等 BEBE AIRZ ACOA RUBLE HEA ARILCOA, He Be ZAG 分 衣 脂 肪 酸 终 于 全 部 变 成 乙酰 C9A* 乙醚 CA 可 以 进入 三 羧 酸 特 环 .彻底 氧化 ,也 可 以 参加 其 他 合成 反应 。， 208) OMS Sc Lik P- ALN awe, 概括 如 图 9- “2, 2h ne de Loe coll 忆 2? 3 —OH ， By 中 me is See Fe , 4) a xX BC Re ae wind silgad 18 ak : r US ih x mR x I 4 A] DSP FR AS CH,C—SCoA a . Oe NADH+H* R-CH,C-CH,C —SCoA ; phe hCARES esa Amie ee RRO 608.4) Boa teat Fe th ih REE 1 DRG CC a PR) AB , EARN HTRCOA 其 经 过 th AGS HE NS A FLALCOA .7 4 FFADELA 7 分 于 NADH 氧化 每 分 子 的 FADH: 生 成 2 A FATP, AE 3} TNA DHE 3 分 征 丰 理 和 分 子 乙 酰 CoA 完 全 氧化 可 产生 12 分 子 ATP, Alt 15) FMR AR WK M(t HCO LORY, EME LA) Ae 1313) F-ATP 229% (7X2+7%3+8x12), FIR BRIN HS 1 OF ATP RX? 个 高 能 磷酸 键 ,所 以 实际 可 净 生 成 131 一 1=130 Fel ATP sf 131 —2=129 PRED. ge MER BHR (2568) 564 MER CO, 和 H,O 时 ， net “ELBE se , PEM MAS BES) 9781 KI. 130 BER ATP Bite 的 能 量 为 130X3005 二 5965&T。 由 此 可 知 ,脂肪 酸 在 傈 PR FET PEAY 总 热能 中 有 Ja 9781 x “10026) 以 高 能 磷酸 的 eR 起 来 。 要 四 、 酮 体 的 生成 和 分 解 在 肝脏 中 , 脂肪 酸 的 B- 氧 化 不 很 完全 "经常 出 现 一 些 中 间 产 物 , 如 乙酰 乙酸 ,6- 产 丁 酸 和 丙酮 等 ?这些 化 合 牺 统称 为 酮 体 。 酮 体 在 正常 血液 中 少量 存在 ,是 人 体 利用 三 酰基 甘油 的 -种 正常 现 象 , 肝 外 组 织 如 心 * 肺 .肌肉 特别 是 大 脑 ?* 可 以 利用 酮 体 作为 供 能 物 质 。 但 是 在 某 些 生理 或 病理 情况 下 , 如 禁 食 .高 脂 饮 食 、 剧烈 运动 或 糖 吕 病 等 ,脂肪 酸 成 为 主要 供 能 物质 时 ， 啊 体 的 产生 和 利用 之 间 se f RS AR RSE Saat 汉 | . 酮 体 的 生成 ars CoA a Fa a tn PIZESSRAM, MHA RR BI WO-8y 2. 酮 体 的 分 解 | 由 于 肝脏 中 缺乏 琥珀 酰 CoA 转 硫 梅 和 乙酰 乙酸 硫 激 酶 , 故 不 能 分 解 和 利用 酮 体 ; 但 肝 外 组 乡 R 却 能 氧化 分 解 酮 体 。 肝脏 中 生成 的 - 羟 丁 酸 和 乙酰 乙酸 通过 血循环 送 至 用 外 组 织 ; 经 琥珀 栈 CoA 转 硫 酶 或 九 酰 乙酸 硫 激酶 的 作用 ,生成 己 酰 乙酰 CoA, 然后 再 在 CRC COA 硫 解 酶 作用 下 ,和 /41 ar FUSCOATE HA TEI 2 4} F CHCA, 其 反应 过 程 如 图 9-4。 id AT PAAE Rae BT) 生成 的 乙酰 CoA PEAS RR EAE JAH | 的 能 力 很 弱 ; ABB a A A I A EE A SP, 2 Ed Eg BY © 230 ° Ve ax 省 4 人 fa 。 -44 - revs tj J > : YA, (CH;COS CoA + CH,COSCoA "MOOS. HD = nits th | 和 CH;COCH;COSCoA <4 / once Sana vi oO} Gj Serres nae Fie A wg HSCoA | nti 3 bus, AP- oe s;COSCOA J Nc H,COCH, COOH 乙酰 乙酸 CH;CHOHCH:COOH , 上 karte) p-RT& af 两 而 ， 人 本 A « fic 3 二 了 图 9-3 PAYER CR 中 we ge oe Att MB Hea $e th A RECOA BAAS Ou @ B- @ B-# @ B-#% TRE SA @ Aa 全 GIN hi aad © 231° CH,CHOHCH ,COOH G) ie COCH,COOH p- BT cy 乙酰 乙酸 Ao F ‘CHICOCHCOSCoA Ci Cg ‘ 乙酰 乙酰 CoA rag St 2CH, COSCoA DJSswL 个 9-4 和 © 2-T ORAL | @ HRAAMRCOAT HERS o® GRCLRRBR . HOOD. MOHOHS,HO Tata 7 @ 亏 栈 乙酰 CoA 硫 解 本 变 为 丙 柄 酸 进 入 糖 代 谢 途 径 ,或 者 转变 成 甲 酰基 和 乙酰 基 ; 供 蛋 所 酸 或 胆 碱 的 生物 合成 之 用 8 sO 三 酰基 甘油 的 生物 合成 肝脏 和 脂肪 组 织 是 合成 三 酰基 召 油 最 活跃 的 组 织 ; 高 等 动 . 革 胸中 三 酰基 甘油 的 合成 ,需要 BER It HAUG CoA 为 前 体 ， eo © 232° Sie, La- MERE tA S CHAOD TAS. 40H aioe We HE aah i: ee A PAE FP 酮 磅 fete ape {RAS EAP Le NADE Sofie i sth 6 CABS BA EE ie ET CASA AE nC HUA AE TE vende PATER. | 对 + AO ) 185 4 dé OW) “A H NADH+HY NAD* A Ost rss 7 CHOHAO 1s Vt 92025 ae RRABRAR | Ho-® CH;O-AD) .- 二 拔 两 酮 碟 酸 Sepa fe PHS SP RAE AAS AT 18H hw a 5 A. Sil Bh ents -CHQBA-2U tapp RA IOZ -2H br! * ae ath Tie A . pe 一 一 wha 本 1 Or Coeur Sec Oi r \G:uls-) Sho | cH,0-@) Hit ‘a= Ag Hk 2-2 MT RAMS RAM-IOA BK Av =, HommBNEbeR He Rane DR At ea eS AB eet tea, ett ad tafalsichaietlanesinutiiiii S212). AMIGA AN DA BS 乙酰 CoA AR GEIR AL- 氧化 的 终 六 物 ， 也 是 — mee SiR IRS HiD SA aa qA-2-09-H9 PERL HERB EN 其 乙醚 基 是 通过 其 他 化 学 形式 转运 进入 胞 液 的 。 线粒体 ;内 指 己 醚 1Co 太 与 章 栈 乙酸 形成 柠檬 酸 可 以 透 过 线粒体 内 腊 ; 在 胞 流 中 on EERO IRN ITP CONS. 1) ho fF iB + ATP + HSCoA—> 乙 栈 CoA + RCRA ADP + Pi e 233 此 外 ,乙酰 CoA CME as ai Al aii) HB FUP 脂肪 酸 的 合成 开始 时 ， 并 非 直 2 NRT CoA ube 合 : 而 是 1 分 子 乙酰 CoA 与 上 分 两 工 酸 单 栈 CoA 进行 缩合 ;再 二 酸 单 Bi CoA 由 乙酰 CoA 羧 化 而 成 。 COOH CH; 乙酰 CoA sR (| | #004 ATP #H,O CH, + ADP +Pi COSCoA_ MSE ,Mn -生物 素 | COSCoA- 乙酰 CoA 两 二 RIL AECOA < «ee Be Hi A WR IH WR RR RAS RA 同时 还 了 HS-ACP #7n) Bn, HS-ACP Ax FEA 11 LISD A MRE A. NG WRRATA RATERS RS 循环 的 酶 促 反应 ,其 化 学 过 程 如 下 * © a Jed 1. .局 动 反应 乙酰 CoA 首先 在 ACP- 酰 基 转 移 酶 作用 下 ， 生成 7. Rit -S- ACP, CH,CO-S-CoA + HS- -ACPZCH,CO- s- ACP +HS- CoA 乙酰 CoA 乙酰 基 - -S-ACP ie 刘 sa CH Va 4 乙酰 基 -S-ACP 中 的 乙酸 基 并 不 停留 在 ACP fk, 而 是 转移 到 8- 酮 脂 酰基 -ACP 合成 酶 上 (该 酶 钠 HS= 合 成 酶 表示 ) CH,CO-S-ACP + HS-4 tig" HS- ACP + CH,CO-S=4 ye -通过 这 个 反应 ， RSA EG SUA Do Bee 系列 的 合成 反应 5 | ahi B.. t 2. 丙 二 酸 单 酰基 的 转移 Sake ABR CoA 在 ACP- eee =A BE-S-ACP. ,，- | an © 234 © COOH COOH | | | DA-CH) | #HS= ACP cH, 924 + HsCoA | CO-S-CoA CO-S-ACP 天 二 本 COA 两 三 酸 单 酰 -S-ACP 8. 缩合 反应 Ye BARES: AKCE 否 成 醒 作 用 下 , 含 成 酶 分 子 上 的 乙酰 基 转移 到 ACP_ 上 的 丙 二 酸 单 酰基 的 第 二 矶 原子 士 , Am GELB O ; Ay > iS Che a - -FS EPHOOML Sp) TOA -C- ECA, ¢ ae , L ag Ha》 : oO ie 一 £ = : . (CO 一 5 一 合成 酶 ” 赴 | HAS NET +CO, + HS- &RS > BASH ek POMSSHSR eee : _CO—S-ACP P Zt se cee ‘FRIAR HH -S-ACP 乙酰 之 酌 -S-ACP \ Sepa RAN a [9 oh. 第 一 次 还 原 乙酰 乙酰 -S-ACP 由 6- 酮 脂 酰 -ACP PS LR REY NADP H +H ji B-¥8 TRE-S-ACP, NADPH+H . NADP* CH; COCH, CO—S-ACP = CH,CHOH CH,CO—S-ACP EARZIB-S~ACP gyi blegg | p-RTRR-S~ACP 有 灌水 反应 8- 羟 于 酰 3SS=ACP 通过 0- 状 脂 栈 = oa 酶 作 用 ， 脱 永 He B-Ii T BE-S-ACP , CH,;,CHOHCH,CO-§-ACP?CH;CH = CHCO-S-ACP + H,0 B-3¥2 7 H-S-ACP) B-ia T Ri-S-ACP © 235 RA 人 bist) ) 6- 燃 于 酰 -S-ACP 被 烯 脂 酰 ACP 还 原 酶 还 原 为 丁 本 =S-AC P。 并 让 SNDPH+H* NADP oe aA OF : CH,CH=CH CO—S-A — = ee rita 4 cqr-sS- ACP ， hee VF aa 和 ph t8T BH —S --ACP 4 Ss 了 本 SAcP va TH-S- _ACE 是 脂肪 酸 合成 的 第 一 次 循环 产物 ， Th -S-ACP 形成 之 后 ,又 再 与 两 二 酸 单 酰 -S-ACP 作用 5 进行 第 二 次 -循环 3? HE 成 已 酰 -S-ACP。 如 此 经 过 7 次 循环 ,最 终 合成 软 脂 酰 - 软 脂 酸 +8 HSCoA +14 NADP+ +7 A DP +7 Pi > 饱和 脂肪 酸 的 延伸 So G5) SORTS 软 脂 酸 合成 之 后 ， 续 延长 碟 链 可 由 另 两 种 酶 系 催化 完成 。 一 种 酶 系 在 线粒体 内 ， 称 为 线粒体 酶 系 。 软 脂 酸 的 硬 辟 家 过 线粒体 酶 系 催化 ,在 其 羧基 末端 连续 加 上 乙酰 COA, RHE RES 脂肪 酸 妈 = 氧化 时 的 酶 促 反 冰 相 似 ,把 碳 链 延长 至 24 现 由 1 另 一 种 酶 系 在 内 质 网 内 , 称 内 质 网 (或 微粒 体 ) BAS RR 催化 碳 链 延 长 的 乙酰 基 来 源 不 是 忆 酰 COA ,而 是 丙 ME-COA | H 反应 顺序 与 脂肪 酸 合成 酶 系 相 同 ， 不 同 之 处 是 利用 辅 醇 和 A 而 不 是 5 236 ¢ 2 No LL 2 4 a it. ts * i 人 Sa Ad “Ar TH f* CHIC_SLAEP HOOe.cH, bg LcoA 只 H A? HSCoA ‘3 1 Hit BE) RE OE] reit ne ~ CH,;C— S—8RM 。 HOOC—CH,- C 一 SACP HS-2 55 + COg iA e CH; (CH), -COOH errr H,0 HS— ACP - LO il 1 ta ins 名 所 oa TI ee, MES Fs Konan vit /, oust G 6H0 站 一 NADPH 44° ARBRE ESHER. chiamet 48 | me tsae rt x ie RCA 下 了 Pay 95 5 软 脂 酸 生 物 合成 示意 图 oe oy DoT CoAT kh ~@. ACP-MALHBM @ ACP 酸 / "REE DO P-AIIRL-ACP 合成 酶 (HS- 仿 RH) © | as ©) RUE ACP is RR @ “大乱 脂 栈 -ACP BKM “图 Bs He s “ACP iG JANE. ©, BAER HS-ACP ee ee Pe, = 三 酰基 甘油 的 生物 从 成 | SAE Heit te HRD CoA 和 “- oy heen or iyegeok aed Wear: ， Raed . 掀 | OR ih CHRD HG AR MGA Neale hime CoA, [AN il * 237° RCOOH+ H5- CoA- ==—RCO— S-CoA oy A Be Ge BS (=) 甘油 在 甘油 激酶 作用 下 生成 o-BERB ie ith + ATP a- BRR Hh + ADP ; = iP RCE EE A I HT NADH+H* NAD* opaman , Smt tk ae " we ih BSS “he, (=) zx- 磷 酸 并 油 先 与 2 分 子 脂肪 栈 co 下 形成 克 脂 酸 ; 后 者 由 磷酸 酶 催化 ,水 解脱 去 磷酸 根 而 成 为 二 酰基 甘油 ,最 后 再 由 酰基 转移 酶 催化 ,与 工分 子 脂肪 栈 CoA! fe 用 生成 = ete ih. 综合 上 述 反应 ， 三 酰基 甘油 的 生物 合 亡 总 结 如 图 9e6。 三 酰基 甘油 的 合成 ;主要 在 肝脏 和 脐 肪 组 级 中 进行 。 脂肪 组 织 中 合成 的 三 酰基 甘油 贮存 在 该 组 织 的 细胞 内 ， 有 叶 组 织 合 成 的 则 Aya Xt CAEN EL ORI PUN GEL, DE 作用 下 水 解 出 游离 脂肪 酸 ;再 由 脂肪 组 组 吸收 ;最 后 重新 酯 化 为 三 酰基 甘油 ， 在 脂肪 组 织 中 沉积 起 来 Aah oe WE ARR 磷脂 (磷酸 甘油 脂 ) 是 生物 膜 的 基本 成 分 ， 它们 在 生物 体内 多 磷脂 酶 作用 被 水 解 为 甘油 .脂肪 酸 、 磷 酸 和 各 种 氨基 醇 k 如 胆 碱 J 胆 IKMZ ABE), HUARRALBAM RR, SUPA.) 脂肪 ° 238 0 ef sh Lil j CHO i R-----— C20 cho@) — BARR m dima) AL A chee A. ae NADH+H* TA AC? WR Ad Oa ATS DALAL Mi cli Sahil HSCoA CH,OH ATP ADP cHoH O CH,OH CHOH +pai aka a buon | CH,0H@) 甘油 tik ae PARR RERS fis HO 一 单 酰基 甘油 磷酸 2COSCoA 本 Ac Ish i AD ae She : + > . = ! rai -* , ct | x 二 - ‘ a : ' a antes | bio tks ras : 4 和 ms “i : 2 cH, DB PACA GRR SBP Eee . ES Biv 以 = rT’ . - «4% ‘J e sa : ss 9 Sel CH ( BA ) RP LEO KR Bt ® peep eaons 9 + “hy : ‘ tA) k \ . CH,O—C—R, . . HSCoA R;COSCoA_ lp the ? AN ri ' - HO—C—R 7 sae Hi SRB TARER ER 三 酰基 其 测 Ppa 1) 8S OO fp o-6 SRA RR ® 239 。 酸 经 B-AACLEAT WR. RRR TR RO ACA AT eke DO ie A ARIEL LL SS eS HG Ae, MARS Ti JE EEE HIT aout =, PSHE A az i ic NSBR SEATON A JA, C 和 D DU EAHA Bite Ha SR, ST 用 部 Uk SR Ra. zz | : : ; | oO HO 460A T BRAS BBA, aw | ic ~s — : 0 4° uEC—O—G--R, 4 ii MH r lv 一 R.— C— 六 -磷脂 酶 C is D 人 ; HS HERA AREER. 其 中 一 条 途径 在 高 等 动 、 植 物 组 织 中 占 优势 , 另 一 条 途径 主要 存在 于 某 些 细菌 中 。 在 两 条 途 ROKER AE OME RAR. ILC, MAL bt 有 组 织 均 可 合成 磷脂 供 本 身 利用 ,而 肝脏 除了 合成 本 身 的 磷脂 外 ， 还 供给 血浆 虫 所 需 的 磷脂 。 ss a Wie iibalehihi ete ri. “CORE 5 ATP ZENE FEMA $e ms CoRR BR — On? HOCH,CH,N H,- + ATP ee BE 8) OCH,CH,NH,- 一 “ADP | te Mae 在 酸 乙醇 胺 相 2， 磷酸 乙醇 胺 活化 ,形成 胞 二 磷 乙 醇 胺 。 hte oe ieee 胞 FR 转 ied CTP+ 磷酸 乙醇 胺 一 一 CDP- 乙 醇 胶 址 PPi 3. CDP-CAZik gx a Hh fe AE Be ECAR sa 240.¢ cpp. ZV + =F TL aor ZAR CMP ， mi) aR SO) fe MTL MIE 2S BURRRZ. mB Aan RS, PILAR PREPS AE oe HP CN m ‘i _+3S- 腺 昔 甲 硫 Ls ale ik A at PB hit BA OE HL a + 亲朋 所 ry? as V3 胆固醇 代谢 人 和 动物 可 以 从 食物 中 稀 得 胆固醇. 同位 素 示 路 实验 证 明 ， 动物 体内 上 本 而 胆 国 醇 又 是 类 BURP a. ITPA I 一 、 胆 固 醇 的 合成 人 和 和 动物 的 各 组 织 几乎 都 能 合成 朋 固 本， 其 中 肝 广 的 合成 量 最 多 , 肠 次 之 。 胆 固 醇 的 合成 过 程 有 近 30 FMR, KA at CSM. MTA MIL A Y= TE. Sa Sa 甲 基 戊 酸 (MYV 太 ) 的 合成 : HMG CoA | i eo pie ,~C-SCoA one | i CH,C—SCoA COOH dH i 1) 3 8 8 EE ¢ N PH+2Ht : 2NADP* 人 "coon don Ta, MBSR 4 arb a . Spi SAY | -一 > 一 — tao set i CH bo oA HSCoA he h SR itd ) 、 | = \CH,OH 办 下 ret PATA BK. «Cl ae AG gn ot [a HF Rip aR —p-F ERE ot: CoA(HMG CoA) (MYA) e241 ¢ (2 MVA 3 Aah o MVA 在 ATP 供 能 条 件 下 活化 、 BIB AB A (IPP) A= FF FA A (DP) Ah ia ial 相互 eA WEIR HE 30 EME 5 Sant .H a < 一 -一 4 +} f i 4 COOH ”一 SS CH: - re 1 | B CH; 3A7P PAG + 3Pi oP Fa ir a oh BaP ay 2 | CH: co> bu, —o—(?) O-© du, OH : 5 OO MVA (6C) . eee tae - A As 1 (Al 2) K 人 LE RE 中 ne PAT, OC a Sar 1 soc 二 fe a CH a ©) one Be — DPP (SC) < He SS: She hae 4] Wht OKRA ‘3, SSR POT ert: ' Ej ) Pobsdie > CRRA A CSR. SH NADPH NADP**. 3(— CH;) si ty fe aap eke std a (30C ) Oy in PTD. ent AG 2~ oe De I HD «ay cones fo) 2, HDS 3 HO t Ag SBR (27C) 、 胆 固 醇 的 转化 和 排泄 HOC ; ISAs ie AAR A, JE ROFL 对 食物 的 脂肪 和 类 脂 的 乳化 : 消化 和 吸收 有 重要 作 作 。 “a RAE Ze ENR EL, ura et tes Bits HELENE SRSA DS ye D:, 胆 固 醇 的 转变 如 图 让 -7 所 示 。 ° 242 # 'E FD; Oy -脱氧 胆 力 本 : erat ， 肾 上 腺 皮质 激素 RBM ES) BR RS aR. op, ciate is: + ote x: 中 as ee * FRANC AK “CHAE FT wong — AGS oF 站 干 首 秆 入会 演 syste aR ASSL a 和 ‘Ly nt ele fee . iv 其 他 NCAR TS UTE ASS} 4 -| ise tha er Bice we , trae Kt ne mer ee 0 Bre 6 ‘ 时 fas Fal St Ba A = ee ete aN Bs 部 分 重生 小 部 分 胆固醇 被 肠 道 细菌 还 原 成 HE 吸收 ,小 量 排 岂 体外 。 类 排出 ,但 装 因 醇 不 是 动物 机 体 本 身 的 代谢 最 终 产 物 。 FAS ta AKT Pay a NE —> FR SP 尿酸 图 10-3 WAM EEA AR BAY Fue = 77k OF EA AP - 247° 表 10-1 味 叭 代谢 的 最 终 产物 She 产 - 曲 人 tf et Hh mh ® ie Be SEY = bit 9 灵 长 类 二 H | : Raa 22 本 ie Bk . en a set sde HERR WOE Hs 0% Ph H u ai 4 Fe ak 2) e b zoagtho RAR (LB co， =H | v ~ sH¥ : Nite: sGio oe PVA a Se elas Sia gies 8 Se FOLATE, We KE % ane . gi ° ph e—N—C—NH 硬 骨 鱼 H,N—C BAS: N H | RR Te pea 本 大 多 数 鱼 类 i | i 2(H,N—C— NH,)4+ HC—COOH 两 栖 类 尿素 i BEAR Bik RE 8 : a A Fatt top 成 水 辩 鳃 类 * 248 * 不 相同 。 人 、 猿 及 鸟 类 等 生物 ， 体 内 味 叭 代谢 的 最 终 产物 是 累 酸 。 尿 酸 在 多 种 生物 中 能 进一步 分 解 ,其 产 牺 因 动 物 而 异 ( 表 10- 1). tI RR RM at 8 似 。 age ect (二 ) 喀 啶 的 分 解 - 不 同 种 类 Ayal Rene iL BSE AH, “mane A Bam CEM FL abe PV 3 RI, Fee RR 所 尿 喀 喧 和 二 气胸 腺 喀 啶 ， 然 后 水 解 使 啼 喧 环 裂 开 ， 再 水 解 生成 二 氧化 矶 、 fil B - 两 氨 酸 或 8- 氨基 异 丁 酸 。 -两 氨 酸 经 转 氨 作 用 脱 去 气 基 后 可 参 加 脂肪 酸 代谢 ， 部 分 已 -氨基 异 丁 酸 随 尿 排 出 。 胞 喀 喧 经 水 解脱 Se RE nF 喀 啶 碱 的 分 解 代谢 途径 归纳 如 图 10 二 。 “<4 \ RE mera BO eres RTT Titet Te eT Meet le 这 样 的 合成 过 程 并 不 经 过 碱 基 、 核 苷 的 中 间 阶 段 ， 通 常 把 这 样 的 合成 途径 称 为 “WIA MRA MENG RE 局 ES Sa ES By AF Bei 2) A ME AT BEARER. RRO RTRA RAS BRE 成 。 一 般 认 为 由 于 遗传 疾病、 药物 、 毒 物 ， 甚 至 生理 紧张 等 原 因 ， 都 会 造成 从 头 合成 核 苷 酸 和 途径 中 沫 种 酶 的 缺乏 ， 导致 合成 核 昔 酸 速度 不 能 满足 细胞 本 头 需 要 。 KE BRA TL a Be TF 酸 从 头 合成 的 不 足 : 所 以 一 般 把 由 碱 基 或 核 背 合成 核 江 酸 的 途径 称 为 “补救 ”途径 。 实际 上 细胞 在 正常 情况 也 通过 “补救 ” 途 答 简 便 地 合成 新 的 核 苷 酸 。 PR $a Oh wi a aS A we NG AAT ER wah). CM, HFA AOD. BR eI © 249-0 NH, NAR Sead dap ow me H ence Rae re = ADPH+H* US napet 一 PA) . RN] SH ae ea HP 28 fT Bim .e HN - COOHEH, b Js p-AREE 2 一 a |1 OOH e Fe 0) 3 : H,N—CH,—CH,—C 07 en: ie AS Pats, BREST He = 一 H “ENS _ |COMNH, aa ey ue 计生、 图 10-4 REALE age as EERE. Pty mB Res 分 解 产物 : iy roe Tc Tr re RAG | AFH a Ae AP HP URI IB APB SER Peary 沉积 物 的 形式 排出 体外 。 最 初 布 尚 南 (JM Buchanan) 等 人 以 各 种 可 能 的 同位 素 前 体 物 喂 饲 角子 》 寺 且 化 学 降解 其 排出 的 尿酸 罗 测定 出 标记 原子 摊 人 到 嗓 叭 环 中 的 位 置 。 证 明了 革 氛 酸 是 碳 4、 碳 5 和 所 7 的 来 源 志 甲酸 是 碳 2 和 碳 8 的 来 源 弛 二 氧化 碳 是 碳 6 的 来 源 。 后 来 又 证 明了 天 冬 氨 酸 的 氨基 所 是 气 :1 的 来 源 ; BL 3 AR * 250° — Se ee eee Lee eee eee ee ee ee es eee Geae kl 7 “I; —vr A? -“» Vieltiewa te . ey a cert Am 0-5 mS i 9 MUSE Ei CRB ORR SRI TEI ASNT 10-5 所 示 。 (一 ) Ue FERNS BATRA A Be | Bene Hey NWA MTB AD as FPR HE ia- Det 5— Be By: iehane ZB TRS IER. ATP Ry 焦 磷 酸 基 完全 地 转移 给 核糖 5—-BENG TE we 5-BRRR- a -D- 核 糖 -1- 焦 磅 酸 (PRPP) 。PRPP 作 : 关 核 昔 酸 的 磷酸 核糖 部 分 的 提供 者 ， 在 其 第 一 矶 原子 上 逐步 增加 原子 ， 完 成 嘟 只 环 的 装配 ， 生 成 次 黄 芷 i. AGHAKRKEMRAERRAMMGHM. Amu IR 的 复杂 酶 促 步骤 如 图 10-6 BRAK, (>) 腺 背 酸 和 鸟 背 酸 的 合成 | 次 黄 味 叭 核 若 酸 可 由 天 冬 氨 酸 供给 氨基 ， GTP 提供 能 量 , 合 WOR FEBS ie SAR YA EAE TE, 再 二 谷 氨 酰 胺 供给 所 和 4 下 PLA, Ame. HEE 10+7 Bir. mS Be ER ALAR Bs % iced tye wien canna.’ comms Set TAU SCs IH ACRE A 代谢 物 。 有 二 些 抗 代谢 物 能 抑制 味 叭 核 苷 酸 的 合成 ， 因 而 也 就 抑制 了 核酸 的 合成 。 其 中 有 些 是 抗菌 药物 有些 作为 抗 瘤 药 物 已 应 用 于 e251 « a = cy tt a a geen at N-F AR H A 中 52 ont lasuedre 1 : a am AM se pie ira ess) = A CON-RHRATR)- ¢ ; + mle ‘ Te HO=}P=GCH, $-#B---D- Oe : ateRaR \ aie we EAR ry H H b-aakes- Ki we "bon and \ N-P RTE i OH OH 8 ao omg we ‘ Pe nant REARENe ATP tes d we ae : Me™ 36 sane: a 站 一 ADP+Pi =] N°-PR-FHS gece ee WR TRE He HOM tO" eee sé an 由 5 人 w 2 Teche or® °F omc tk / FRESE ATP+ HIS) oro arg co 和 sk wht s-® App Ee eRe a ~ 站 “SRR E— : ; | Se : ie ; ' Pt ‘ee monger ha jt he FHH Ri i 多 v OH ‘ ~ 4m Ho-b—o-cH * H Nt beat! . ; : ] 信 站 AD 二 计生 -全 at mane ATCA PIR gape 。 “、 | 1 en CL % rT H OH MS coon NIN! JII-FH, Pm ete ee ‘ ~ 人 oN FH 二 RP ERE , | Nt Lacy, | CooH fk 区 二 ae Veet ee a 所 NAP tf BME BR | 站 5-H E— 了 oem | 7 ; ~ Kone . Ac : a Fi 10-6 次 直上 本 CIMP) 的 生物 合成、 A So ee rege Nig ierh DRG 1 BE EUS FU oH EATE AB (| rok HELE 5) Myke BCA i seeders 2 站 NADH +H © . 5 ° ATP AMP-+PPi t RONG 24P a ON NN 5 i hh eRe] : va 5% | pa be i, te 83 N ep 临床 。 H 1. 对 氨基 共 甲 酸 类 似 物 ， Pee TT ee MALS RESET RID FRE 10-8)。 在 叶酸 合成 时 ? SAE AE SE wt 胺 和 其 他 磺胺 类 药物 通过 竞争 性 抑制 作用 而 阻止 对 氨基 苯 甲 酸 的 摊 入 。 从 而 通过 间接 抑制 需要 N…- 甲 酰 -四 氧 叶 酸 参 与 的 5- 氨 基 咪唑 -4- PP PDC HC FF A FP CAE Be Wa PLD as MP BA: We 抑 Se a Sh Ox, 4 oe wes aa 一 | 站 mre) 磺 胶 类 的 一 般 结构 1 EN 到 ost ae: Ld : = ii Ree any H,N—<_~-- S—COOH HRP 图 10-8 对 -氨基 葵 甲 酸 及 类 似 物 2， 嗓 叭 类 似 物 , 如 6- 琉 基 嘎 叭 的 化 学 结构 与 次 黄 味 叭 相似 ， 在 体内 可 生成 O- SRE BR, MKS BHA BA AMP#I GMP, JATiGiT A FN ERLE BC * 253° SH : N l on | as.) Ne naan a ee: i ie H | H 6-REEM 2 KR 3. FARMKKUY. BAZARSEAHSAAMIRMD, BE TFRAAMKE SRK BRERA KMAKRM. NH, | | H,N— C—CH, —CH, —CH—COOH 谷 氨 酰胺 NBM 2 | | N=N—CH—C—O~CH,—CH—COOH 重 所 丝氨酸 O NH, N—N—CH—c —CH,— CH,-CH—COOH 6-HA-5-ALEAR 二 、 喀 啶 核糖 核 苷 酸 的 生物 合成 同位 素 示 踪 实验 证 明 ， 喀 啶 环 上 的 原子 来 自 简单 的 前 体 化 合 物 一 一 CO 、NHs 和 天 冬 氨 酸 。 图 10-9 MERA RFR (—) Seem BOE RRA HE BE HE Wy SN 5K Ee NE ME YP HR YY kB SG RS TIRES RA Te HEE ICA AD P16 De WEED, FES RRR AREER A © 254° 乳 清 酸 核 苷 酸 ， 脱 羧 后 生成 尿 喀 啶 核 背 酸 。 关 键 的 中 则 化 合 物 是 SLiGMR. PBE-5- BERR HH 5-BERR-a-D-HE-1- HM (PRPP) 提供 。 尿 苷 酸 的 合成 过 程 如 图 10-10 Pras. UMP 还 可 在 ATP Gt 给 磷酸 基 轩 的 条 件 下 生成 UDP 和 UTP, O2 é 谷 氨 酸 胶 ~ 2ATP Sit Fea ae A At A 2ADP¢Pi EAE 3 HN On o=t-0~P0s H; Se H> Ax PRBS ASR AM ol fy SRNR ‘Saf a ail RAS i COOH ine — a Siku ya —aA—4- " nl REPRE AMS (二 气 乳 清 酸 ) 2N” “天 冬 氨 酸 二 气 乳 清 酸 | 人 Bins (© (FAD) R | 乳 清 酸 核 苷 酸 FLT ES a mn - 焦 磷 酸化 酶 on Se: "A ot coon © \ ai me C-—COOH PPi PRPP ~N NADH + H* 1 这 R=5 一 P 尿 喀 啶 核 苦 酸 4-H HER MEME HAE AD 4-98 Hk een ( 乳 清 酸 核 昔 酸 OMDP) ( 乳 清 酸 ) 图 10-10 尿 喀 啶 核 苷 酸 的 合成 (二 ) 胞 喀 喧 核糖 核 苷 酸 的 生物 合成 由 尿 喀 啶 核 苷 酸 转 变 为 胞 喀 啶 核 苷 酸 是 在 三 磷酸 核 苷 酸 水 平 上 进行 的 。 由 和 谷 氨 酰 胶 提供 氨基 ， 可 使 UTP 转变 为 CTP。 ° 255 ° : ; ’ Ee 4 4 r 全 CTJP Skis 本 UTP + SRK ) 人 CTP+438.. Mg” ; ATP +H,0 ADP + Pi eta fc NS FPN BEE RY > BU EE 都 由 PRPP 提供 核 六 -5- 磷酸 部 分 。 伴 随 有 焦 磷酸 (PPi) 释放 的 缩合 反应 是 关键 反应 。 由 于 细胞 内 普遍 存在 高 活力 的 焦 磷 酸 酶 , 焦 磷 酸 一 旦 被 释放 ;立即 被 水 解 ， 使 产生 焦 磷 酸 的 反应 趋向 完成 。 因此 核 埋 酸 的 合成 实际 上 SAR WELD. PRP HE Ae BR CAR AY BRB He _ Bee ReeE =e BST eH mer: Hy Sra, mee RAMEN = RRA RES In RNA BE DNA 的 合成 代谢 。 cB RFE 165 BEE — BRR NY BL He AOE Ae 催 化 ,由 ATP 供给 磷酸 基 。 这 些 激酶 对 其 底 物 含 的 碱 基 专 二 ,而 对 其 底 牺 合 核 糖 或 脱氧 核糖 无 特异 性 。 例 如 ， 腺 苷 酸 激酶 催化 腺 苷 本 (或 脱氧 腺 背 酸 ) 转 变 为 腺 背 二 确 酸 (或 脱氧 腺 并 二 码 酸 )。 58 Karp ea ADP + ADP bs 此 类 反应 的 通 去 是: CNNME 中 加 剑 二 下 和 )NDpP ADP. 核 苷 二 磷酸 和 核 背 三 磷酸 相互 转变 的 反应 由 一 种 特异 性 很 低 的 核 苷 二 划 酸 激酶 催化 。 此 酶 对 碱 基 和 戊 糖 都 没有 特殊 要 求 ， 与 IBA Kt PRE FB BT) <= ED TE 作用 下 作为 磷酸 基 的 受 体 和 供 体 。 如 以 X 和 工 代表 几 种 核 彰 《 包 括 脱氧 核 背 ) PEN MHEG BFE PRD Svar C 核 苷 二 磷酸 激酶 nat MDP YIP KE PHYDR 和 DR © 256° 在 体内 主要 是 凡 ATP ARE ERE SR heEHR= wR 酸 。 oa, ere DBPDNA 的 合成 以 脱氧 核 昔 三 磷酸 为 原料 。 生物 体 中 的 脱氧 村 PREABRREREBH OBR A bE. 1 (一 ) 核糖 核 背 二 磷酸 的 还 原 | 由 大 肠 杆菌 和 动物 组 织 中 已 分 别提 取出 催化 核糖 核 背 二 灰 酸 还 原 反应 的 酶 体系 。 此 体系 包括 由 B; 亚 基 和 B; 亚 基 组 成 的 核糖 BERR. 含 二 分 子 结合 的 EAD 的 硫 氧 还 蛋白 还 原 酶 和 一 种 含有 二 个 琉 基 的 由 108 个 氨基 酸 残 基 组 成 的 硫 氧 还 蛋白 。 还 原 反应 需 ATP 供 能 ， 由 NADFH 通过 硫 氧 还 蛋白 而 供 气 。 反 panes 10-11 Bat. O> )， ee ie x : ‘a ery. oo P OCH; LON) pat ATP ADP+Pi 二 OP-O-POCH， fk & dk gme>e Met 6 § ‘a NDP 1b JiR A s OH OH OH H 图 10-11 BS BORE RRN TE a Hes mB Het ou UIA. 枯草 杆菌 .根瘤 菌 属 等 ) 细 胞 中 的 还 原 栈 与 大 肠 杆菌 的 还 原 酶 不 同 ， 它 以 核糖 核 苷 三 磷酸 为 谨 物 ,还 需要 含 维生素 Biz 的 一 种 辅酶 ,并 能 用 硫 氧 还 蛋白 或 二 poet 为 还 原 剂 。 e 257 。 (=) PAS Wr RRB Mi 5A EF ise ees Hb Sa ae EPs FP Ht 2 RY 这 个 反应 由 胸 苷 酸 合成 酶 催化 。N ,N”- 亚 甲 基 - 四 氧 时 酸 是 甲 基 供 体 ,产物 为 Hi A CAT MP) 和 二 所 叶酸 。 二 氢 叶 酸 经 二 所 叶酸 还 原 酶 催 化 ,由 NADPH (EAE ROAR. ELAR ARE 和 基 - dTMP 和 10-12, 胸 苍 酸 合成 酶 MT ee HW” Seach Ome yen we | 0 2 suf NS N!°-CH,-FH, . FH, aa NADPH+H* | 2 oe ie mis eB ee EE SH a RS 丝氨酸 NADP” 图 10-12 dTMP 的 合成 ,daR 二 脱氧 楼 糖 ,FEH, 二 四 氢 叶 酸 ， FH,== SIH AR PHS 9 i As Py VS EA BK, Ee CEM BE RHEDSR PRA BREWER, Ferme Un 氨基 蝶 叭 和 氮 甲 蝶 叭 等 ,能 与 二 氢 叶 酸 还 原 酶 发 生 不 可 逆 结 合 , 阻 止 了 四 氢 叶 酸 的 生成 ， 从 而 抑制 了 它 参 予 的 各 种 一 碳 单位 转移 反 应 。 氨 基 蝶 叭 等 的 主要 作用 点 是 胸 苷 酸 合 成 反应 中 的 一 矶 单位 转 移 反 应 ， 因 而 干扰 DNA WHA. Ik LEIA EAT A Ry 物 。 它 们 的 结构 式 如 下 ， sa 258 5 2 ES Ra = - K C—CH u gy a oe i med V7 Vy Al —CO—NH—CH—CH,—CH,— COOH COOH ; 叶酸 ， R,=OH, R,=H RRM, Ri=NH,, R.=H aA PRE, R,=NRH,, R,=CHs TEANGA PATE HE RGRAY BARS = (UTP iz), 在 dUTP 酶 作用 下 dUTP 的 水 解 是 大 肠 杆菌 体内 dUMP (dTMP 的 前 体 ) 的 主要 来 源 。 实验 证 明 动物 细胞 中 也 可 能 有 类 似 的 反 应 。 对 缺乏 脱氧 胞 昔 三 大 酸 脱毛 酶 的 大 肠 杆菌 变种 的 研究 表明 ， 3/4 以 上 的 dUTP 是 通过 dCTP 脱毛 产生 的 ,只 有 一 小 部 分 dUTP 经 dUDP 磷酸 化 生成 。 在 枯草 杆菌 、 Tw 灼 噬菌体 感染 的 大 肠 杆菌 等 细菌 和 动物 细 far, ACMP 脱 氨 酶 活性 较 强 ,说 明 存 在 有 直接 由 dCMP 脱 氨 产 He dUMP 的 通路 ; 核 苦 酸 生物 合成 与 核酸 生物 合成 的 关系 总 结 如 图 10-13。 1 1 五 、 核 苷 酸 合 成 的 补救 途径 .如 前 所 述 ,内 源 或 外 源 的 核酸 分 解 代 谢 产 生 的 味 吟 碱 . 喀 啶 碱 和 核 苷 可 以 再 用 于 核 苷 酸 的 生物 合成 ， 这 类 合成 途径 称 为 核 苷 酸 合成 的 补救 途径 。 (一 ) 味 吟 核 苷 酸 合成 的 补救 途径 味 吟 核 背 酸 合成 的 补救 途径 的 主要 机 制 是 通过 腺 味 叭 磷酸 核 ° 259 。 AMP PR PP oe —e 一 Co Ye IMP : GMP CMP =a FRR RQ ee ee A =e UMP dCTP 一 em dCMP dUTP 一 ec 一 dUMP dUTP ai dTMP “pe dT DP 一 ec dTTP 图 10-13 BARRIER peat ae fake BeAn BU EE OO ‘Belg PRPP ICI: (E25 HME Bee 5 -磷酸 而 再 利用 。 车 fig SS + PRPP—» AMP + PPi 7 Swe + PRPP—>GMP+ PPi |; / YR + PRPP=—>IMP + PPi | Fa — ib SCRE FE vee HE DEY BR Pe HC EF i ESR EA 忆 ig FF BER tk Bs RIMS + BC BR-1- BER a tt Meet Pi | Ag tf + ATP AMP + ADP iMUbS HE: yA REE Be SC A EE BE 此 过 和 在 生物 体内 是 不 重要 的 。 而 有 PREP By ph Wee: RRS PSR HEHE MM MERE HED Die HERE, KAA 成 的 游离 味 叭 中 9026 ABE AP RGR MET AA. EM Ne AN ARETE ARES, ABB He HE LT A MDP EES Ne A MNS EAE Lek Rh BGR SA IT AS RS BEA (=) 喀 啶 核 苷 酸 合成 的 补救 途径 ° 260。 嗜 喧 核 并 激酶 在 喀 喧 的 补救 论 汉 中 起 着 重要 作用 。 Fy PM Mie Er CE BIG TE FNP EAE mene ety + APP ee te + ADP BRP A AL, LSI en SI as Hy Na PERG Ab Bick Re ERE) ET AT NE ERY. Lt i Re I RIANA 的 实验 检查 DNA 的 合成 。 meeReeRCtL . SERIES i TE + Pi Hi) Wag a + Ibe 5 BE - 1 - wari Je 2a ee + arpa rup | +ADP.. E Bh Yn Ba i SN De AE PS. AT 尿 喀 啶 直接 和 PRPP 反应 产生 ;UMP。 胞 喀 喧 不 能 作为 此 酶 的 底 物 。 } : Reem + PRPP——> UMP + PPi 核酸 的 分 解 代谢 与 补救 途径 的 主要 关系 归纳 如 图 10-14。 Bai DNA 的 合成 SEU INNES ek A DIN SE LAL RBA IG ie =~. DNA errr 复制 | he DNA 由 两 条 互补 的 多 核 苷 酸 链 组 成 ,， 一 条 链 上 的 核 苷 酸 排 列 顺 序 可 以 决定 另 一 条 链 的 核 背 酸 排 列 顺 序 。1953 年 华 生 (Wat- son) FNde Hye (Crick) 在 提出 DNA 双 螺 旋 结 构 模 型 的 同时 ,根据 BDNAI 双 螺旋 碱 基 配 对 的 专 二 性， 推论 了 遗 传 物 质 的 复制 机 制 。 DNA 复制 时 两 条 互补 链 分 开 ; 然 后 在 每 条 链 上 按 碱 基 配 对 规律 形 成 互补 的 新 链 以 组 成 新 DNA 分 子 岂 每 个 DNA 分 矛 的 两 条 链 都 可 以 作为 形成 其 互补 链 的 模板 .复制 的 结果 是 形成 了 与 亲 代 DNA ° 261° eo3> Ce ee | 排灌 ”图 10-14 核酸 代谢 图 分 子 完全 相同 的 两 个 子 代 DNA 分 子 ， 而 且 每 个 子 代 DNA 分 子 中 的 一 条 链 来 自 亲 代 DNA, ee ee 这 种 复制 方式 称 为 半 保 留 复制 (图 10-15), 1958 年 梅 塞 尔 森 (M. We W.Stahl) 首 次 用 实验 直接 证 明子 DNA 的 半 保 留 复制 。 他 们 先 使 大 肠 杆菌 长 期 在 以 5NH4CI 为 唯一 氮 源 的 培养 基 中 生长 ， 使 其 DNA 全 部 变 为 [5N]-DNA， 然 后 再 将 细菌 转 入 普通 培养 基 ( 含 'NH4CUD 中 ， 关 将 各 代 的 细菌 DNA 抽 提 出 来 进行 气 化 钨 密度 梯度 离 忆 。 此 法 是 用 每 分 钟 数 万 转 的 高 速 长 时 间 离 心 ， 使 离心 管内 的 毛 化 饱 溶液 因 离 心 作 用 与 扩散 作用 达到 平衡 而 形成 密度 梯度 ， 即 毛 ° 262° 旧 的 新 的 ”新 的 IAB 图 10-15 DNA 的 复制 化 饱 溶液 的 浓度 捧 管 底部 向 上 逐渐 变 小 。 同 时 ,溶液 中 的 DNA 亦 逐渐 聚集 在 与 其 密度 相同 的 所 化 钨 位 置 处 形成 区 带 。 由 于 DNA 强烈 吸收 260 nm 的 光波 ， 离心 过 程 中 所 得 紫外 吸收 照片 显示 出 DNAI 区 带 的 位 置 。 由 于 [isN]-DNA( 重 DNA) 比 正常 的 [4N]- DNA( 轻 DNA) 的 密度 明显 地 大 些 ;在 所 化 饮 密 度 梯度 中 用 平衡 离心 法 可 以 使 [SN]-DNA 与 [YN]-DNA 分 离 , [FSN]-DNA 形 成 的 区 带 靠近 离心 管 的 下 部 ,而 [4N]-DNA 形成 的 区 带 则 位 于 离 ° 263 » 心 管 的 较 上 部 。 实验 结果 ， 长 期 在 [5N] 猪 养 基 中 的 细菌 DNA 只 形成 一 条 [5N]-DNA 区 带 ; 移 至 [4R] 培养 基 后 的 第 一 代 (F) 细菌 DNA 只 形成 一 条 区 带 ,其 密度 在 LEN]-DNA 和 [LN]-DNA 的 区 带 之 间 ,说明 形成 了 由 一 条 [LN]- DNA .和 一 条 新 合成 的 [4N]-DNA 组 成 的 杂交 分 子 ; 第 二 代 (Fi) 细菌 DNA 形成 二 条 浓度 相等 的 区 带 ，-- 条 区 带 的 密度 和 [1N]-[LN3-DNA 杂交 分 子 的 密度 相等 ， 另 一 条 是 [INJ-DNA 的 区 带 ;第 三 代 (Fs) 以 后 , 细菌 DNA 仍 形 成 二 条 区 带 ，[4N]-DNA: 区 带 的 浓度 成 比例 地 增加 ， 而 [EN]- [4N]-DNA 杂交 分 子 区 玫 的 浓度 则 成 比例 地 降低 。 实验 结果 与 半 保 留 复 制 假说 预期 的 完全 一 样 (图 10-16)。 由 泰勒 (J.H.Taylor) 等 人 用 组 织 培养 中 生长 的 豆芽 根 细胞 所 作 的 类 似 实验 证 明了 真 核 细胞 在 细胞 分 裂 进程 中 也 出 BL Be 色 体 DNA 的 半 保 留 复制 。 此 后 ,对 细菌 ; 动 植物 细 网 及 病毒 进行 予 许多 研究 ， 都 证 明了 DNA 复制 的 半 保 留 方式 。 (—) DNA 复制 的 起 始点 和 方向 许多 实验 证 明 ; 大 多 数 病毒 和 原核 细 胞 DNA 的 复制 是 由 某 个 特定 位 点 即 复 制 起 始点 开始 的 。 对 于 小 分 子 DNA RAAF DNA 片段 ,利用 电子 显微镜 可 以 观察 到 这 些 位 点 显示 双 链 的 “ 鼓 泡 ”。 复 制 时 , 双 螺 旋 DNA 先 在 起 始点 解 开 双 链 ， 两 条 链 均 作 为 模板 分 别 进行 复制 ， 因 此 这 个 生长 点 呈 又 子 的 形式 计 称 为 党 复制 又 ?4 细胞 内 存在 有 能 识别 起 始点 的 特殊 酶 系 ,， 1 站 时 下 二 用 放射 自 显影 实验 或 电子 显微镜 观察 证 明了 DNA 复制 可 以 朝 一 个 方向 进行 ,也 可 以 朝 相 反 的 两 个 方向 进行 引 1963 年 山 因 斯 (J.Cairns) 把 大 肠 杆菌 在 有 sH- 胸 腺 喀 喧 存在 PIR ZEAE 自 显影 法 观察 到 大 肠 杆 菌 柠 色 体 是 一 条 连续 的 , 双 链 环 状 DNAi; 复制 时 “ 鼓 泡 ?向 两 个 方向 扩大 , 即 * 需 泡 ? 是 直 BAN Re ° 264 ® en DNA 的 成 分 = (两 重 股 ) 的 DNA 如 | | 重 的 和 轻 的 - & a DNAR AY 总 CA NS VIA Ly ° 1 a 四 办 F, < iss % a a. . . 本 10-16 Meselson-Stahl 实验 的 结果 (iL) HREM 度 离心 达到 平衡 后 ,DNA 带 的 位 置 ,( 右 边 ) 对 照 DNA 的 形式 以 及 细胞 在 含 %“N 培 养 基 中 分 裂 三 次 后 fDNA fi) Ro “ 重 " 指 "NTDNA; “经 > 指 “"N-DNA。 此 结果 完全 支 a, Le a 逐渐 远 离 的 复制 又 组 成 的 ; 所 以 复制 的 咎 间 产 物 外 观 象 字母 0 (110-17), 大 多 数 生物 染色 体 DNA 的 复 制 是 双向 等 速 进行 的 。 但 也 有 一 些 例外 的 情况 例如 枯草 杆菌 DNA 复制 从 特定 的 。 265° 起 始点 开始 后 ,两 个 复制 叉 的 移动 是 不 对 称 的 ;质粒 ColE 1 的 复 制 完 全 是 单 向 进行 的 。 通常 ,细菌 的 DNA 分 子 是 作为 一 个 复制 单位 〈 复 制 子 ) 完 成 复制 的 。 病 毒 和 线粒体 DNA 也 是 如 此 。 但 ZARA DNA 要 大 得 多 ,实验 证 明 ,它们 可 以 同时 在 许多 起 始点 上 进行 双 向 复制 ,也 就 是 说 , 真 核 细胞 染色 体 DNA 包含 许多 复制 单位 。 在 一 个 哺乳 动物 细胞 里 可 以 有 10 一 10 个 复制 单位 。 图 10-17 *H- “rte as iat ie 二 代 的 图 示 三 分 之 二 的 染色 体 已 复制 、 二 个 复制 叉 口 为 (1) 和 (2) (=) 与 DNA 复制 有 关 的 酶 和 蛋白 质 DNA 复制 过 程 二 分 复杂 ,但 能 以 高 速度 精确 地 进程 , 极 悄 册 现 错误 (发 生 错 误 的 机 素 低 到 10-8 一 10-*)， 这 是 许多 酶 和 蛋 直 质 共同 作用 的 结果 。 下 面 介 绍 与 DNA 复制 有 关 的 主要 酶 类 和 蛋白 质 。 1. DNA RAB | 1956 年 科恩 伯 格 (A.Kornberg) 与 其 同事 14 AI RIE 胞 提取 液 与 ?P 标记 c- 磷 酰基 的 四 种 dNTP( 图 10 -18) 混 合 物 一 同 温 育 , 发现 ?P 挨 入 到 延伸 的 DNA 链 的 BAT RIED IHS", 5/- 磅 酸 二 酯 键 中 去 。 并 且 首 先 从 大 肠 杆菌 提 取 到 以 DNA 为 模 板 ; 四 种 脱氧 核 苷 5/- 三 磷酸 为 前 体 合成 DNA 的 第 一 种 酶 (DNA 266。 OH FH 图 10-18 “一 个 在 a ERR AL LHC T OB SC BOE 5” AD 聚合 酶 工 ) 。 这 样 一 类 依赖 DNA fy DNA A AERP DNA RA 酶 。 它 们 催化 DNA 新 链 合成 时 ,需要 DNA Bik RS RR DNA ”互补 的 一 小 段 具有 3' 一 OH 末端 的 多 核 苷 酸 引物 (DNA 链 或 RNA 链 均 可 ) ,需要 Mg2+( 或 Mn2+) 激 活 ， 需 要 四 种 脱氧 核 背 三 磷酸 作 Hic, DNA 聚合 酶 催化 的 聚合 反应 是 按照 模 板 DNA 的 碱 基 顺序 ,把 互补 的 脱氧 核 背 三 磷酸 逐个 加 在 引物 的 3 一 OH 上 , 每 形 成 一 个 34,5/- 磷 酸 二 酯 键 的 同时 ,释放 出 一 个 焦 磷 酸 。 新 加 上 去 具 有 3' 一 OH 的 核 苷 酸 现在 占据 引物 的 3/- 末 端 位 置 。 增 加 一 个 核 苷 酸 残 基 的 反应 如 下 ; Mg dNTP + (dNMP),——(dNMP),.4; + PPi : | DNA 延长 了 的 DNA 随 着 焦 磷 酸 的 水 解 ， 反应 向 聚合 方向 进行 。 DNA 链 按 5 ~ P 3 一 -一 一 一 一 P 一 一 一 一 OH ; | T 一 一 一 一 一 te eset rc oT a P x Phan > 多 P 引物 F Aes ee 4 5 | 5 图 10-19 DNA 模板 -引物 模型 .DNA ABB MEE 5'> 3 的 聚合 反应 ° 267 ° 3 方向 延长 (图 10-19)。 新 合成 的 DNA 链 的 碱 基 顺 序 与 模板 DNA 的 碱 基 顺 序 互补 。 re OTE A PRB Ef] 7S 3S EA 3/—OH 的 引物 而 能 够 起 始 DNA 合成 的 DNA SAM, (1) DNA ®A BI DNA A iii 1 工 是 分 子 量 为 109,000 的 一 条 多 肽 链 。 ERM 具有 5/>>3/ 聚 合 酶 活力 ,能 催化 DNA HERVE, iti 且 还 具有 从 DNA 的 34 或 5“ 未 端 接 3/5’ 夫人 DNA & sii bie gies 10 - me | mk AMG Seep DNA RABI. ERR ORDA af ix | tow 了 tos 11 BOS shies) Seer: in ; 3/ 5H 酸 外 5/3! 核酸 外 a . MRBBEMAA 切 酶 活性 的 方向 于 e « hoes Ri 图 10-20 DNA AKG I fy 5’>3/M 3/> se Shine 活性 的 作用 。 连 续 地 依 所 指 方向 每 次 除去 一 企 残 基 (Ba 活动 方向 与 复制 方向 相反 的 . 3/ 一 5/ 核 酸 外 切 酶 活性 的 功能 是 识别 和 切除 与 模板 错 配 的 3/- 未 端 核 苷 酸 残 基 , 以 保证 引物 34- 未 端 与 模板 是 恰当 地 成 碱 基 配 对 的 。 因 此 ，- 这 个 活性 被 称 为 DNA 聚合 酶 的 校对 功能 。 1969 年 户 西 亚 (. De Lucia) fill 因 斯 ().Cairns) RBL— 大 肠 杆菌 变异 株 的 -DNA 聚合 酶 工 活力 极 低 ， 虽 然 仍 能 以 正常 速 度 合成 DNA ， 但 对 紫外 线 和 X- 射 线 等 一 些 引起 DNA 损伤 的 力 量 非常 敏感 ， 表 现 轴 由 缺 严 引 起 的 突变 发 生 牵 增加 以 及 缺少 修补 DNA 中 单 股 扎 口 和 空 侧 的 能 力 。 这 些 发 现 表 明 ,DNA 聚合 酶 [ 不 是 负责 复制 DNA BORG ,而 主要 是 与 修复 DNA 有 关 的 酶 。 (2) DNA #4 fg II * 268 * DNA # Aig WO 24 120,000, BS DNA RAB I AMD, ERE RETE DNA 链接 5’ > 37 Fy Te ADR AT BR OY LTS Dy TBA DNA 聚合 酶 AA 3/>5/ RAS) BIH ARAL BEE. (HEA 5’ > 3 REMIND. Kit DNA 聚 fie 11 9 He yD HERA HE AB (3) DNA 聚合 酶 :III DNA 聚合 酶 II 由 cp、.7、 吕 re 和 0 等 亚 基 结 奉 在 一 起 组 成 , 称 为 DNA RAM UI ABE, Hh ale MO HE ARE Die, 4h HY 1803000, DNA Ae HI 5 DNA KAM I 一 样 , 既 有 5’>3’DNA 聚合 酶 活力 ,也 具 有 5’ >3/ RP GTS 力 , 又 具有 3 一 有 3 核酸 外 切 酶 活 办 ,在 聚合 过 程 中 起 校正 作用 。 DNA 聚 谷 酶 ITI 是 三 种 聚 个 酶 让 活性 最 高 的 一 种 ; 它 比 DNA 聚合 酶 工 的 活性 高 15 倍 , 比 DNA 聚 合 酶 II 的 活性 高 300 倍 。 许 多 研究 结果 表明 ,DNA 聚合 酶 HI 是 DNA 复制 中 起 主要 作用 的 ii; DNA AAG HE 的 生物 活性 形式 是 其 二 聚 体 。 它 与 多 种 蛋 白质 结合 组 成 DNA AAG III 全 酶 。DNA 聚合 酶 JII 全 酶 明显 地 引 超 DNA A 链 生 长 的 开端 DNA 链 生 长 的 引发 过 程 需要 ATP 供 能 。 saws DNA 聚合 酶 III 和 II 的 主要 性 质 归纳 于 表 10 - os ystems 市 也 分 离 出 类 似 的 了 DNA Mee HEN SHAN. 了 (4) 真 核 细 胞 的 DNA ei “在 高 等 真 核 细胞 中 已 分 离 到 3 种 DNA: 38 Ahi, Re. Re 。 它 们 的 主要 性 质 归 纳 于 表 10-3, 引发 页 核 细胞 的 :DNA 聚合 酶 与 细菌 DNA 聚合 酶 的 性 质 相似 ， 聚合 反应 需要 )DNA 模板 和 具有 3 一 OH 未 端 的 BL BE, TERE Mg?*(a% Mn?*) Sih APTA RRR (ER, DNA 链 ° 269 表 10-2 AHABDNAREH I, II 和 II 的 主要 性 质 聚合 作用 5 "一 3 对 -| 十 coe 外 切 酶 3 一 5/ 十 十 saath 外 切 酶 5’—>3’ 十 一 ”十 SHR = 109,000 120,000 180,000 每 全 细胞 的 分 子 数 400 100; ; 放 » 10 Pie Ais bcd 0.05 ie ire * D. DNA Reis | 5 1s Als 在 37 C 每 分 子 DNA RAMI AS HRA BEBRAA 1000. 表 :10-3 BSA DNA RAE Y cath DNA 聚合 酶 a Tad FE 110, 000—220, 000 45,000 110,000 | 细胞 内 分 布 细胞 核 * 细胞 核 线粒体 和 核 , 酶 话 力 占 总 量 的 百分比 | 80-90% 10-15% — | 2 一 1521 | 核酸 酶 活 为 2 cop 2% 无 ot) a . ation 外 延长 的 方向 为 5/->3!,, 但 真 核 细胞 的 DNA 聚合 酶 一 ge BPRS HEMI A PASE DNA 复制 中 起 校对 作用 。 由 于 DNA 聚合 酶 o 在 细胞 内 活力 水 平 变化 与 DNA 复制 有 明显 的 平行 关系 ， 在 细胞 分 裂 的 S 期 达到 高 峰 ， 目前 认为 它 在 打包 你 DNA 复制 中 起 着 关键 的 作用 。 2. DNA 连接 酶 1967 FILA KRSM AAT DNA i He (BAP RE Re). 它 催化 双 链 DNA 中 一 条 链 断 口 的 末端 3/ 一 OH 与 末端 5 磷 酰 基 之 间 形 成 3 ,5 磷酸 二 酯 键 , 把 断 开 的 Pi Be DNA 链 共 价 。 270。 连接 起 来 。 反 应 需要 供给 能 量 ， 由 细菌 :PNA 连接 酶 催化 的 连接 反应 与 NAD 焦 磷 酸 键 断裂 的 供 能 反应 相 偶 联 ;动物 细胞 和 噬 苗 体 的 连接 酶 催化 的 连接 反应 与 AIP @, 0- 焦 矶 酸 键 断裂 的 供 能 反 站 10-21), — saad ie oat i Sila TORE EWS , T c 连接 酶 ie Mg” G ah OT / ‘ | i ATP P+PPi : 1a aa aa ie lagi shh fi. NAD wana tn . a 图 10-21 DNA ie Hee NC I. 3. 引发 酶 “已 知 的 DNA 育 合 酶 都 不 能 催化 复制 的 起 始 ， 需 要 具有 3’— OH -的 多 京 核 背 酸 作 引 特 。 许 多 实验 证 明 ， 引 WEE DNA Ziil 前 先行 合成 的 一 小 段 RNA 。 这 小 疏 RNA 是 由 = FH DNA 指导 的 RNA 聚合 酶 与 复制 的 起 始 部 位 结合 ,以 PNA 为 模板 ,以 四 种 核 背 5- 三 磷酸 为 底 物 合成 的 短 段 RNA。 这 得 段 RNA 称 为 RNA 引物 。 承 核 细 胞 的 RNA 引物 约 由 50 一 100 RHR REAR, 真 核 细 胞 的 RNA 引物 约 由 10 个 核 苷 酸 残 基 组 成 。RNA 引物 的 合成 过 程 称 为 引发 。 催 化 RNA 引物 合成 的 ?这 种 RNA 聚合 酶 称 为 缠 发 酶 。 引 发 酶 的 作用 不 仅 合 成 RNA 引物 ;而 且 与 复制 起 始 部 位 双 链 的 解 开 有 关 ， 有 许多 种 蛋 自 质 与 引发 酶 结合 在 一 起 构成 “引发 体 ?7 LAMBS DNA 复制 的 起 始 过 程 。 4, 与 DNA 双 螺 旋 解 开 有 关 的 酶 和 蛋白 质 DNA 双 螺 旋 分 子 具 有 紧密 盘 绕 的 高 级 结构 ,在 DNA 复制 中 双 螺 旋 要 解 开 ， 这 是 十 分 复杂 的 过 程 。 现 在 已 经 找到 一 些 酶 和 和 蛋 白质 ， 它 和 或 者 能 使 DNA 双 链 变 得 易于 解 开 ， 或 者 可 使 超 螺旋 分 子 松 弛 。 下 面 介 绍 其 中 的 几 种 。 2 271° (1) 单 链 结合 蛋白 (SSB) SSB 能 使 天 然 DNA 的 融 点 降低 。 原 核 细胞 SSB 的 作用 方式 是 它 先 与 已 存在 的 单 链 区 结合 ， 并 从 此 侵蚀 双 链 部 分 真 核 细胞 : 的 SSB 是 先 结合 在 DNA WHEL ,并 使 之 融化 13SSB 45 DNA. 链 结合 后 能 保护 复制 中 的 DNA 单 链 部 分 不 被 核酸 酶 降 解 。SSB 还 能 简 激 同 源 的 DNA 聚合 酶 活力 。 - (2) DNA 解 链 酶 DNA 解 链 酶 是 一 类 能 通过 水 解 ATP 获得 能 ZR IAAT DNA 双 链 的 酶 。 其 作用 是 使 复制 又 前方 的 DNA 双 链 ATE HABE SSB 提供 可 结合 的 单 链 区 。 近 年 来 发 现 Ba ae DNA 解 链 酶 同时 还 具有 引发 酶 的 功能 。 (3) DNA je ees DNA 旋转 酶 兼 有 内 切 酶 与 连接 酶 的 活力 ,能 迅速 使 DNA 的 二 条 链 断 开 又 接 止 。 当 与 ATP 2k feeds ADP Fi Pi Wy OLB RY, 使 环 状 DNA 从 松弛 态 转变 为 超 螺旋 状态 ; TEVA ATP Bday 使 超 螺 旋 DNA 变 为 松弛 态 。 旋 转 酶 可 协助 解 链 酶 使 DNA 解 旋 成 为 复制 的 模板 ; 又 可 使 完成 了 复制 的 两 个 子 代 环 状 双 螺旋 DNA EMD. DNA 旋转 酶 广泛 存在 于 各 种 生物 中 ;是 La DNA x ‘ill A FE AS (=) 原核 细胞 DNA fy 8 fi] (DNA 指导 下 的 卫 DNA aa 按照 Watson-Crick 双 螺 旋 结 构 模 型 和 半 保 留 复 制 假说 ,复制 时 DNA 双 螺 旋 在 起 始 位 点 逐渐 解 开 双 链 ,成 为 两 条 方向 相反 的 模 板 链 ,在 两 条 模板 链 上 分 别 进行 复制 ;合成 与 模板 链 互 补 的 新 链 5 由 于 已 发 现 的 DNA 育 合 酶 都 只 能 在 3!>5/ 方 向 的 模板 上 以 脱氧 PETE 5"- 三 磷酸 为 底 物 ; 催 化 从:5/- 端 向 34 端的 聚合 反应 ; 而 不 能 利用 5 全 3/ 访 向 的 DNA 链 作 模 板 ,催化 从 3- 端 向 55 全 端的 聚合 反应 。 那 么 ;DNA 的 两 条 链 怎样 才能 协同 地 进行 复制 呢 ? 为 了 解决 上 述 问题 ,曾经 提出 多 种 模型 ,其 中 尘 不 连续 复制 模 se 272° 型 有 大 量 实验 证 据 的 支持 。 这 个 模型 认为 ， 复 制 时 在 DNA 双 链 分 开 形 成 的 二 条 模板 上 ,两 条 新 链 都 按 5/~3/ 方向 合成 ,其 中 一 条 链 是 连续 合成 前 ;而 另 一 条 链 则 是 先 合成 短 的 片段 ,然后 再 连接 起 “来 成 为 新 链 。 半 不 连续 复 制 模型 的 主要 证 据 来 自 冈 崎 等 人 的 工 作 。 | 1968 46 ies (Okazaki) 2% JF] 3H- 胸 腺 喀 啶 脱氧 核 苷 摊 入 被 T4 噬菌体 感染 的 大 肠 杆 菌 ; 然 后 分 离 标记 的 DNA 产物 ,发现 短 时 间 内 首先 合成 的 是 较 短 的 DNA 片 有 个， 接着 出 现 较 大 的 片段 。 这 些 DNA 片 段 一 般 被 称 为 罗 崎 片段 .进一步 的 研究 证 明 , 罗 崎 片段 在 细菌 和 真 核 细胞 的 DNA 复 制 中 普遍 存在 。 通过 对 原核 细胞 的 冈 崎 疗 段 进行 分 析 ， 发 现 它们 以 共 价 键 连 着 小 段 RNA 链 。 用 专 二 的 核酸 酶 水 解 证 明 ,RNA 链 在 冈 崎 片段 的 5- 来 端 . 整 个 冈 崎 片段 的 长 度 约 为 1000 一 2000 个 核 昔 酸 残 基 。 证 明了 DNA 的 合成 需要 以 人 NA 为 引 特 。 经 过 冈 崎 及 许多 工作 者 的 研究 ,现在 认为 DNA 的 复制 是 半 不 连续 的 过 程 。 图 10-22 给 出 了 一 个 这 样 的 模型 。 根据 这 个 模型 , 沿 复制 尺 向 前 移动 的 方向 ,图 右 侧 一 条 亲 代 模 板 链 是 3/->5/ 方 向 ,在 此 模板 上 新 的 DNA 链 按 5"~3/ 方 向 连续 合 成 ， 合 成 方向 与 复制 又 移动 的 方向 一 致 ,此 连续 合成 的 新 链 称 为 “前 导 链 ”(leading strand), AE wl— 4 5“~3 “方向 的 亲 代 模 板 链 上 ,新 生 的 DNA 链 也 是 按 只 ~3/ 方 向 合成 ,其 合成 方向 与 复 制 又 移动 的 方向 相反 。 随 着 复制 叉 的 移动 ， 在 此 模板 上 合成 若干 短 的 DNA 片段 ( 罗 畏 片段 ) ,再 通过 连接 酶 的 作用 把 这 些 短片 段 连 接 起 来 成 为 一 条 完整 的 DNA 新 链 。 这 条 不 连续 合成 的 新 链 称 为 “滞后 链 ”(laggard strand) 。 光 后 链 的 合成 过 程 如 图 10-23 所 示 。 这 种 前 导 链 的 连续 复制 和 滞后 链 的 不 连续 复制 称 为 DNA 的 半 不 连续 复制 。 DNA 的 半 不 连续 复制 包含 三 个 主要 阶段 ,其 过 程 如 图 10-24 s。 273。 单 链 结合 蛋白 解 链 酶 ww RNA" 引 物 ” we DNA 旋 转 酶 (=) EMEA ¥-OH 4 一 P 图 10-22”DNA 半 不 连续 复制 的 模型 在 立 形 的 右 璧 ;互补 链 是 连续 复制 的 ,在 左 臂 ;, 随 着 亲 代 DNA 的 不 断 解 旋 ,DNA 聚 合 酶 必须 再 次 国定 在 预先 合成 的 -- BERNA 引物 上 上 ( 见 图 10-23), DNAJER MBAR AKA DNA Bh BCE RNA 片段: #k DNA 所 取代 后 ) 连 接 起 来 。 解 链 酶 使 亲 代 DNA 双 链 分 离开 DNA 单 链 模板 4 1 一 一 一 一 一 关 一 一 一 一 一、 人 由 B) tees a4 ~ RNA RNA RNA fs Ga xe 3 5; (ey \DNAg 2% DNA DNA D 0 4 —_ ri td , Wait t aa gait E 3 te ee eS’ 4 I 3° F 37 NR ER 图 10-23 KN i DNA 复制 时 ， Pat mite (A) Ze w ie DNA fF eG RIFE BRE DNA, (B) 在 A 模板 上 ,RNA 引物 的 合 成 。 引发 酶 结合 到 以 加 点 标 出 的 特定 起 步 位 置 上 引物 ,在 结束 记号 的 位 置 (x ) ,RNA 停 止 合成 。(C) 通过 DNA 聚合 酶 ,从 RNA 5 引物 3 一 OH 开始 合成 DNA。(Z) 由 菏 "~>3' 外 切 酶 活性 切除 RNA 引物 。( 五 ) DNA 聚 : @ ie 1 ZEK DNA, Wai. CF) 新 合 成 DNA 57 (OCRSaERTE Bk) 7 fil uk JE Oh SR EE Fe ‘jecaiaiaci | 3 RKA 引 D DNARASIARARDNA 3 RNA3|% “新 DNA - 尼 ER Rite Be 图 10-24 DNA 半 不 连续 复制 假说 示意 图 所 示 。 (1) 起 始 (RNA 引物 的 合成 ) 原核 细胞 的 DNA 复制 是 在 DNA 圭一 个 专 一 的 起 始点 上 开 ° 273-° 始 的 。 首 先 引 发 酶 与 多 种 蛋白 质 结合 组 成 的 引发 体 识别 复制 的 起 始点 ， 并 与 起 始 部 位 结合 。 接 着 在 旋转 酶 的 协助 下 解 链 酶 分 子 与 DNA $6, ESR HEA EE NBER hia.) EE AE (SSB) 随即 结合 到 已 解 开 的 单 链 上 ,促使 DN 关 双 链 继续 解 开 ,并 刺激 同 源 的 DNA 聚 合 酶 活力 。 然 后 引发 酶 在 35 的 三 条 DNA 模板 士 合成 与 模板 互补 的 一 小 段 了 NA 引物 于 而 在 5/-3 的 一 条 DNA 模板 上 ,引发 体 沿 单 链 向 复制 又 前 进 的 诱 向 移动 ， 并 断 断 续 续 地 在 单 链 模板 的 冈 崎 片段 的 起 点 上 引发 生 成 与 模板 五 补 的 RNA 引物 。 (2) 链 的 延长 (在 成 IDNAJ 片 段 ) ”由 DNA 聚合 酶 III[ 全 酶 向 RNA 引物 的 3 二 0 本 末端 加 上 第 一 个 脱氧 核糖 核 苷 酸 残 基 开始 了 链 的 延长 阶段 接着?DNA 聚合 Big III 按 58"->3/ 方向 (与 复制 又 移动 方向 宇 至) 连续 合成 前 导 链 。 而 滞后 链 的 合成 则 是 由 DNA 38 4 ig IT Ae EA 按 5/>3! 方向 ( 与 复制 叉 移动 方向 相反 ) 合 成 车 竺 网 岩片 段 。 (3) 终止 we FG 当 冈 崎 片段 已 经 制 成 ,DNA 38 Ae 1(5/>3/ 外 切 酶 活力 ) 就 从 5/= KE RNA Ble TRH DR. DNA Beil Pa 空缺 由 DNA 38 Aig (5/3/38 4s ) REE SRE ae A BS A RT RR ILM HPD WY DNA BE hs 3’—OH 57 5/-Be Re IE 由 DNA j£ 2: AGLIDR MA AE BE, soak Ta EB Hl. — WIC, HEH ILA BEES LA CERES 与 。 上 述 过 程 是 从 大 肠 杆 菌 DNA 复制 过 程 的 研究 中 了 解 到 的 主 要 步骤 。 在 不 同 的 生物 中 DNA 复制 的 细节 会 有 所 不 同 。 随 着 研 究 工作 的 继续 深入 ， 必 然 会 对 复制 过 程 有 更 详细 的 了 解 。 (四 ) 真 核 细 胞 DNA 的 复制 (DNA 指导 下 的 :DNA 合成 ) 真 核 细胞 有 多 个 染色 体 ;DNA 分 子 大 , 而 且 缠 绕 在 组 蛋白 聚 ° 276° 合体 上 构成 核 小 体 , 核 小 体 又 盘 绕 形成 紧密 压缩 的 复杂 结构 ,因此 可 以 预料 真 核 细 胞 的 DNA ugg DNA ret 多 。 从 放射 自 显 影 和 电子 显微镜 观 察 中 发 现 ， omen DNA 复制 是 从 多 个 起 始点 开始 的 ;而 且 以 双人 向 方式 复制 六 因此 形成 许 BA “WR”, JIL DNA 链 分 离 和 复制 直到 这 些 : 眠 FAS A CA 10- ti” FG | | “PR 10-25 WASLAHAy tee KDNA 复制 图 A=Sfil#@ A; 2=E-—RWPRAA. (AEMRRZaRHRDNA RR. (DHKEAUWFA MR tile (ORALAWHM. (D)DNA . 合成 (新 合成 DNA 以 虚线 表示 ) 冲 是 从 起 始点 4 开始 ,同时 经 两 个 方 suis 等 到 两 个 复制 片段 复制 结束 后 ,两 条 亲 代 卫 NA. 链 也 同时 进 sy, BATA eB ea ts 95 Pak BR (200% —200 4°FQ RR IRSE) , KI tat Rr Beg’ ath A RNA 引物 ( 约 含 10 个 核 苷 酸 残 基 ) , 真 核 细 了 胞 的 DNA 聚 合 酶 .连接 酶 以 及 与 DNA 双 螺 旋 解 旋 有 关 的 各 种 酶 和 和 蛋白质 都 与 原核 细胞 中 相应 的 酶 和 和 蛋白 质 有 相似 的 性 质 。 因 此 认为 真 核 细胞 中 DNA 的 复制 过 程 可 能 与 原核 细胞 类 似 。 真 核 细 : 胞 的 复制 叉 移 动 比 较 慢 ,但 由 于 有 多 个 复制 单位 同时 复制 ,所 以 总 e 277。 速度 仍然 很 快 。 (Fi) 对 DNA 复制 的 小 结 综 上 所 述 ,DNA 复制 的 基本 特点 如 下 ， (OL, 复制 的 方式 是 半 保 留 复制 2 细菌 或 病毒 的 DNA 复制 起 始 于 一 个 特定 位 点 ; 真 核 细胞 2 (atk DNA 复制 有 多 处 起 始点 : 3. 复制 可 以 是 单 向 的 ,多 数 是 双向 的 。 双 向 复制 时 两 个 复制 又 前 进 的 速度 不 一 定 相同 。 4. 复制 的 速度 取决 手 其 起 始 。 5. 复制 时 每 条 链 都 由 5/- 端 向 3/- 端 延长 。 6. 复制 的 过 程 是 半 不 连续 的 。 前 导 链 是 连续 合成 的 ;滞后 链 是 不 连续 合成 的 ， 相 邻近 的 DNA 片段 由 连接 酶 连接 成 DNA 新 链 。 7. DNA 复制 是 在 玉 NA 引 筷 上 起 娩 的 ,RNA 引物 以 后 被 酶 切除 。 | ‘ 8. 复制 可 能 有 多 种 机 制 ， HEI, ARE 借 一 一 温度 、 营 养 条 件 。 酶 的 丰富 程度 、dNTP 供应 是 否 平衡 、 模板 是 否 被 外 界 因素 损伤 等 的 不 同 ， 复 制 也 可 以 采用 不 同 的 方 二 、 逆 转录 作用 (RNA 指导 下 的 DNA 合成 ) ， 有 许多 RNA 病毒 在 敏感 的 动物 里 引起 癌 。 这 些 病毒 的 特点 是 能 在 体外 引起 永久 性 的 、 可 遗传 的 某 些 正 常 细胞 至 恶性 癌 细 胞 的 转变 。1964 年 特 明 (N. M.,Temin) 提 出 前 病毒 假说 ;认为 这 些 病毒 的 RNA 含有 癌 基 因 , 必 须 逆转 录 成 DNA 的 形式 (前 病毒 ) 才 能 成 为 挫 入 宿主 细胞 基因 组 的 一 个 永久 的 ,可 遗传 的 部 分 4 这 是 通 过 由 致癌 病毒 RNA 指 导 的 DNA 聚合 酶 的 作用 而 成 为 可 能 的 。 得 是 按照 传统 的 “中心 法 则 ， 遗传 信息 的 传递 只 能 由 IDNA' 传 到 “ RNA 再 传 到 和 蛋白质 ， 因 此 前 病毒 假说 并 未 能 被 当时 的 生物 学 界 e。 278 | es ———— 所 接受 。 直 到 1970 年 特 明 和 巴尔 的 摩 (D. Baltimore) 分 别 在 劳 Fe ARE (RSV) 和 鼠 白 血 病 毒 (MLV)| 中 找到 了 RNA 指导 的 DNA RANG HAUL A IES. Hho RNA 指导 的 DNA ® Ais HE Cit (2 BARNA 流向 DNA; 与 转录 作用 正好 相反 ,所 以 又 称 为 逆转 录 酶 ( 反 向 转录 酶 ) 。 逆 转录 酶 的 发 现 使 人 们 对 遗传 信 息 流动 方向 的 认识 有 了 新 的 发 展 , 还 促进 了 分 子 生 物 学 .生物 化 学 和 病毒 学 研究 的 发 展 。 与 DNA Shy DNA 聚合 酶 的 作用 相似 ， 逆 转录 酶 催化 的 DNA 合成 反应 需要 RNA 为 模板 , 一 个 有 3' 一 OH 末端 的 多 核 苷 酸 引物 ,四 种 脱氧 核 苷 三 克 酸 作为 底 物 ， 还 需要 Mg2+ 或 Mn2+ 离 子 。 新 的 DNA 链 的 合成 也 是 从 “引物 ”开始 , 治 着 5/~>3/ 方 向 进 在 病毒 逆转 录 酶 和 内 源 RNA 组 成 的 反应 系统 中 ， 初 期 合成 的 产物 是 RNA-DNA 杂交 分 子 , 随 着 反应 时 间 的 延长 ,又 出 现 单 fe DNA 和 双 链 DNA。 通过 分 子 杂 交 实 验证 明 , 所 合成 的 DNA 是 病毒 RNA 的 “拷贝 ”。 1 现在 知道 ,了 逆 转录 酶 兼 有 依赖 RNA 的 DNA 聚合 酶 活性 和 依 fi DNA fy DNA 聚合 酶 活性 ;此 外 还 具有 核糖 核酸 酶 再 的 活性 : 核糖 核酸 酶 百 是 专门 水 解 RNA-DNA 系 交 分 子 中 的 了 RNA 的 酶 。 病毒 粒子 中 还 含有 DNA 连接 酶 。 因此 一 般 认 为 致癌 RNA 病毒 使 宿主 细胞 发 生 恶性 转化 的 过 程 如 图 10-26 所 示 。 病毒 RNA 基 因 组 通过 逆转 录 形 成 DNA( 前 病 考 ) 并 整合 至 宿 主 细胞 染色 体 DNA 中 ,此 后 ,在 宿主 细胞 内 再 经 转录 作用 生成 相 应 的 信使 RNA， 下 但 合成 宿主 的 各 种 蛋白 质 , 也 能 合成 病毒 特异 的 某 些 蛋白 质 以 及 与 细胞 转化 有 关 的 蛋 折 质 ; ”三 、DNA 的 损伤 与 修复 一 些 物理 化 学 因子 如 紫外 线 、 电 离 辐射 和 化 学 诱 变 剂 能 俩 细 胞 DNA 受到 损伤 ,导致 生物 的 突变 或 死亡 。 但 在 一 定 条 件 下 , 生 «279 1 —————— 病毒 RNA WE RNA-DNA HROF 本 了 下 EKA H emuamaescuss 145i DNA fk #i DNA & DNA RAM PAG § - AF 3 E 1 hy ER wht DNA | DNA Som - Ar yy 了 2 ‘ : ms : 有 天 a 全 clan - 整合 到 宿主 染色 体 让 图 10-26 到 总 RNA sO 3: om oa vr | tn Sf EHNA 4G SAE «SET RHE 紫外 光照 射 而 引起 DNA 损伤 的 修复 机 制 。 8 an 紫外 线 照射 可 以 使 DNA 分 子 中 同一 条 链 上 两 个 相 邻 的 喀 喧 碱 基 之 间 发 生 共 价 连 接 形成 二 聚 体 ， 其 中 以 两 个 相 邻 的 胸腺 喀 喀 碱 基 最 易 形成 二 聚 体 (图 10-27 )i。 连 啶 忆 聚 体 不 能 再 与 互补 链 上 的 味 吟 碱 基 形 成 氧 键 ,影响 了 DNA 的 双 螺 旋 结 构 ， 使 DNA; 的 复 制 和 转录 功能 受到 阻碍 。 局 5 筷 ie 一 种 修复 系统 称 为 光复 活 作用 。 其 机 制 是 可 见 兆 (最 有 效 波长 为 350nm 左 右 ) 激 医 了 光复 活 酶 , 它 能 使 喀 啶 二 聚 体 解 译 。 光 复活 作用 是 一 种 高 度 专 一 的 修复 方式 ， 光 复活 酶 只 作用 王 紫 外 线 强 起 的 DNA 喀 啶 二 聚 体 。 光 复活 酶 在 生物 异 分 布 很 广 ; 双 : 单 细胞 生 物 到 鸟 类 都 有 。 但 在 人 体 中 仅 在 淋巴 细胞 及 成 绎 维 细胞 中 发 现 ， 所 以 光复 活 作用 对 于 大 体 不 是 重要 的 修复 方式 。 另 -一 种 修复 系统 称 为 切除 修复 ， 它 在 生物 界 普遍 存在 ,对 多 ¢ 280 « | SRE 六 核酸 内 切 酶 作用 a | o 3/ 新 合成 的 DNA 图 10-28 被 紫外 线 损伤 的 DNA 的 复制 u.v. 产 生 二 聚 体 , 核酸 内 切 梅 和 核酸 外 切 酶 连续 作用 把 它 除 去 ， 剩 下 一 个 得 空 阶 ， 被 DNA 生 全 请 本 mst 种 损伤 均 能 起 修复 作用 。 ERAS Os 1 A RE , Haws 4s 35 (FA 10-28). 1. 特异 的 核酸 内 切 酶 与 损伤 部 位 结合 ,在 损伤 部 位 5’ eB ° 281 。 HUE AY ie EY I A — AB 2. 5! yb UIE Zi HEB Ze BH HHS BB A FE A — 2D BEDN A MBE 3. DNA 聚合 酶 以 完整 的 互补 链 为 模板 ,在 断口 处 接 5 全 3/ 方向 进行 局 部 的 修复 合成 于 4. 连接 酶 催化 新 合成 的 DNA 3'-9 瑞 与 原来 的 DNA 断 链 的 _ 5/- 磷 酰基 之 间 形成 3 5- 磷酸 二 酯 键 而 连接 起 来 。 从 而 完 成 修 Bit. 按 上 述 顺序 进行 的 修复 为 “ 先 切 后 补 >; 也 可 以 “ 先 补 后 切 ”， 即 步骤 2 和 3 Hai fA. 大 肠 杆 菌 DNA 聚合 酶 IT 和 III 都 兼 有 5’ >3/HRA AAT 5’ > 3 外 切 酶 活力 ， 在 切除 和 修复 合成 两 步 反 应 都 可 由 一 种 酶 催化 。 但 一 般 认 为 聚合 酶 工 是 DN 损伤 修复 的 主要 酶 ,而 聚合 酶 III 则 是 DNA 复制 的 主要 酶 。 真 核 细胞 中 的 DNA RANE 8 可 能 在 DNA 损伤 修复 中 起 作 用 。 真 核 细 胞 的 DNA 聚合 酶 一 般 不 具有 下 切 酶 活力 , 推测 切除 作用 是 由 另外 的 外 切 酶 催化 。 | 细胞 DNA 损伤 修复 系统 与 癌症 的 发 生 有 一 定 关 系 。 着 色 性 二 皮 病 是 一 种 人 类 遗传 性 皮肤 病 ,患者 对 日 光 或 紫外 线 特别 敏感 其 皮肤 受 照射 后 易 发 生 皮 肤 癌 。 原 因 是 患者 皮肤 成 纤维 细胞 中 缺 失 了 修复 作用 的 核酸 内 切 酶 ,因此 ,紫外 线 引 起 的 DNA 损伤 不 能 修复 。 第 四 节 RN 人 A 的 合成 细胞 内 的 1 RNA 绝 大 部 分 是 在 DNA 模板 上 合成 的, 这 种 遗 fi BW DNA 分 子 传递 到 下 NA 分 子 的 过 程 称 为 转录 山 除 了 这 种 依赖 DNA fy RNA 合成 外 ,在 某 些 RNA 病毒 繁 殖 时 还 ! 能 以 RNA 作 模 板 合成 RNA ,此 过 程 称 为 RNA 复制 。 此 外 ;还 发 现 多 * 282 PET RR HC le TC Hie BR HiT HE PE FA RK AR PPE RD RNA 的 总 碱 基 上 比例 取决 于 各 种 前 体 的 比例 , 它 不 包含 信息 。 一 、 转 录 (DNA 指导 的 RNA SR) | f 转录 是 以 DNA ARK, 12 DNA 指导 的 RNA 束 全 酶 盆 化 下 ， 由 四 种 核 董 三 斐 酸 合 成 RNA 的 过 程 。 模板 DNA 通过 碱 基 配 对 相互 作用 以 及 蛋白质 与 核酸 之 间 的 特异 相互 作用 决定 转录 产生 的 RNA 分 子 的 核 苷 酸 残 基 的 排列 顺序 。 模 板 DNA 与 转录 产物 RNA 的 碱 基 配 对 关系 是 ;。 dA-U,dG-C、dT=AsdC-G。 聚 合 反 应 可 用 THAR: n,ATP a. BID n,GTP DNA§S:HYRNAR AB -一 一 一 一 > - 一 一 一 一 一 RNA+ +no+n3+n4)PPi 区 gt oa: mm 每 一 条 RNA 链 的 合成 起 始 于 DNA ae, 个 特定 位 点 ， 而 在 此 模板 的 另 一 特定 位 点 终止 。 也 就 是 说 ， 有 确定 的 转 one 位 。 转 录 的 起 始 是 由 DNA fy Baht (eRe AE A) HAS TH 转录 的 终止 则 是 由 DNA 的 终止 部 位 控制 的 。 转 录 机 构 能 mio DNA 模板 上 的 特异 记号 。 在 活 细胞 的 一 个 转录 单位 ， 基 因 的 两 条 链 中 只 有 一 条 链 起 模 板 作 用 ,被 依赖 DNA 的 RNA 聚合 酶 转录 为 RNA,， 这 条 链 被 称 为 有 意义 链 或 编码 迹 ， 另 一 条 链 无 转录 功能 ,被 称 为 反 意 义 链 或 非 编码 链 。 非 编码 链 可 能 对 转录 起 调节 作用 。 各 个 基因 的 有 意义 链 并 不 总 是 在 DNA 的 同 二 条 链 上 ; 即 一 条 链 上 上 具有 某 些 基 因 的 有 意义 链 和 另 一 些 基因 的 反 意 义 链 。 转录 是 一 种 有 选择 的 过 程 ,并 不 是 整个 DNA 分 : 子 ABB 基因 都 同时 被 转录 。 在 生命 周期 的 不 同 阶段 或 不 同 的 RHEE es。 283° 下 ; ARS VB” MEK. 多 种 控制 机 构 决 定 何 时 在 既定 细胞 内 的 哪些 基因 被 转录 。 这 是 微生物 的 高 庆 适 应 性 和 高 等 生物 细胞 分 化 的 基础 转录 的 原始 产物 大 多 数 是 没有 功能 的 RNA .分 Fh ML 经 过 却 工 才能 成 为 有 功能 的 成 熟 产 物 / 原始 转录 产物 称 汶 RNA 前 体 ， 加 工 过 程 中 还 可 能 产生 各 种 中 间 前 体 ; 最 后 才 可 能 得 到 有 功能 的 RNA 分 子 , 它 们 包括 mRNA .tRNA 和 TRNAJ 和 转 示 有 “ 闫 药 加 工 称 为 “转录 后 加 工 ?5 .不同 种 类 的 RNA 前 体 的 “转录 后 加 工 ? 各 有 差异 。 原 核 细胞 mRNA 一 般 不 需要 加 工 ,转录 产物 就 是 有 功能 的 mRNA 分 子 。 ITA, (—) DNA 指导 的 RNA 聚合 栈 在 所 有 生物 细胞 中 都 有 了 RNA RARE. WAVES A 同 来 源 得 到 的 RNA RAMA BEAL. Heh T MARIA B IE AW RNA ARG. AGH RNA 聚合 酶 全 酶 分 子 量 约 J50 万 , 由 五 个 亚 基 (csBp'c) 组 成 。 各 亚 基 的 大 小 和 功能 列 于 表 10-4, % 10-4 大 肠 杆 菌 RNA 聚合 酶 MEG ES o> RR 亚 基数 目 a) CH MBE og 165,000 和 模板 DNA 结合 155,000 起 始 和 催化 部 位 95,000 , 起 始 作 用 39,000 ig NS Qt Q Ew... _~ i : 0 亚 基 与 其 他 亚 基 结 合 较 松 , 故 把 没有 5 Te SEAM (a2 AB’) Bp 为 核心 酶 。 核 心 酶 具有 使 已 开始 合成 的 RNA 链接 5 人 3 方向 延 长 的 聚合 酶 活力 ， 但 不 具有 起 始 合成 RNA 的 能 力 。 而 由 过 亚 基 与 核心 酶 组 成 的 全 酶 则 具有 起 始 合成 RNA 的 能 力 , 因 此 把 5 亚 基 * 284° PARA: CUE EI DNA 分 子 上 RNA 合成 的 ORAS. MAO LIE AR BSG DNA A EG REESE RET FET mR RM, Bakes T Rake DNA 结合 的 特性 。 MORNA RAMMED DAA Zn, 5 DNA RAMOTE 用 特点 不 同 ,RNA 聚 合 酶 催化 的 合成 反应 不 需要 引物 ;RNA 聚合 酶 也 没有 校对 功能 。 当 用 天 然 双 链 DNA PeMEAR RY RNA AEH 现 最 强 的 活 Ds ABE Db HELA DE A Fd Ph aS PE ty DNA KER, RNA 合 酶 与 DNA 模板 上 特殊 的 启动 子 结合 后 才能 发 挥 正常 的 聚合 酶 功能 六 转录 产生 与 模板 DNA 有 意义 链 互 补 的 均一 的 RNA 新 链 。 RNA; 新 链 的 合成 从 5- 端 开始 ,第 一 个 与 模板 结合 RARE ATR 或 ,GTP。 它 们 的 5- 三 碍 酸 在 转录 过 程 中 保持 完整 ,不 水 解 产生 焦 伙 酸 二 RNNA 聚 合 酶 接着 催化 按 54>3/ 方 向 的 聚合 反应 ;向 已 与 模板 结合 的 核 苷 酸 的 3/-OH 端 逐 全 : 猴 加 核 昔 酸 同时) 释放 焦 磷 酸 。DNR 指导 的 RNA: 寿 成 如 图 10-29 Bra.) 原核 细胞 仅 含 有 一 种 关 型 的 RNA \ 聚合 本 fe HE At 有 类别 ae sll EK : A - ia : 《 SR 4 本 ‘DNAMKR * ae | 5s 1 P g 六 2 Ee kot ws 二 i aoa if 4 t 下 ei a OH 图 10-29 DNA 指导 的 RNA 合 成 ° 285 « RNA 的 生物 合成 ; ave, mA eh AS PE RNA 聚合 酶 4 :它们 出 4 一 14 Pik SESH WK, WE SEY BED 46 FP Firh PAA WEG FE 100—200 x 10°), RA AAR SAE Ay ee Fe TAME Hl. PE Py BL HS np peeves: RNA Reh A BE, MF 10-5 HA. Sho AS eS AAV BRB A # 10-5 , Rie RNA sical 4 sa at ah RNA :聚合 栈 ABA: by os HEB 3 fe " AGRO) 9 Bl 知 eta we PEPE AIK) beitideiaintetacle \ “TRNAS [ab RNA RE AB ; AERA RR Sriniemrtnindee RM nid “e ions rea ni dinibetertatceelieeaiaae AM oo 7. 转录 的 起 始 AH oy OF i. Vi Giese 核心 酶 与 亚 基 结合 成 全 酶 与 DNA 分 子 接触 ,由 全 酶 上 的 o 亚 基 辨 认 启动 子 上 的 识别 信号 ,使 全 酶 在 启动 子 部 位 与 DNA 外 BSE. ARLE RD Th a A T RSET NS TEI BE IES RIERA 当 酶 漂移 到 RNA 合成 的 引发 点 (起 始点 )， 55 — BA = 是 ATP 或 GTP) 加 入 形成 “启动 子 。 全 酶 。 核 背 三 磷酸 "三 元 起 始 复 各 物 三 接着 第 一 MES 酸 ( 通 常 是 UTP 或 CTP) 按 模板 的 核 背 酸 残 基 硕 . 订 选 择 进入 。RNA me Aah EE”. BPR = RS 9’ -OF 对 第 二 wea aes ele age 让 焦 人 磋 酸 。 转 录 开 始 之 后 ,c 亚 基 便 从 全 酶 中 解 离 出 来 , 与 另 :- 核 Lig a Hs 开始 另 一 转录 过 寸 程 。 2. RNA FEM BEA oS om AKA eso * 286 RNA fla: )ii FA 1A X | ar au HO . OR ER pice Pie sn Bt ARR ” 起 确 反 应 完成 以 后 ,核心 酶 沿 有 痊 义 链接 8/>8/Fr i IG R-RATED DR TE HINT eA = De ty, FGI RNA 链 逐 渐 延 长 RNA 链 的 :从 RH 是 5 ~3 。 当 核心 酶 沿 模板 链 移动 时 , DNA; 解 旋 区 也 随 酶 二 起 移 By.” 在 链 的 延 利 过 程 中 ,转录 驻 上 新 生 的 RNA 的 WB SRG DNA 形成 约 12 对 核 音 酸 残 基 的 过 滤 的 五 补 杂 种 RNA-DNA 双 螺旋 ,但 此 杂种 双 螺 旋 不 稳定 ,新 的 RNA BEE IR DNA 模板 EAM, 而 解 开 的 DNA 双 链 则 重新 形成 双 螺 施 ( 图 10-31)， SUMS BE 十 隔 Redbone | 0 DNAS) Ee ERE RRA BERR ED, Bey He IR Fes 这 些 信 导 中 省 二 些 能 被 RNA FE AA PU, 转 东 进行 到 终止 * 287。 10-31 在 一 股 DNA Wi LARP RNA 3), RNA 聚合 酶 与 DNA 分 子 结合 ， 使 DNA 双 RTI | 部 分 ;因此 ,使 一 胶 DNA # LAA eae SE Be 坦 - 四 一 四 人 : HiAHE RAG. 24 RNA 聚合 酶 沿 著 DNA 模板 向 前 移动 时 ， 延伸 的 RNA 链 就 与 模板 脱离 ,使 两 条 互补 的 DNA 链 之 间 FER, Sat 子 位 置 时 便 终止 ?新 合成 的 RNA 和 RNA iced be! DNA 模 板 Bx. BRS MBE-T RAAF p( RERAMBAD) 5 RNA 聚合 酶 结合 后 才 被 识别 ,此 时 RNA SE EWR, $f 且 被 释 放 。 ale 4 (=) 真 核 细胞 的 转录 作用 真 核 细胞 RNA 又 合 酶 的 性 质 与 天 肠 疗 菌 的 RNA 聚合 酶 相 似 。 大 多 数 真 核 细 胞 中 的 核 及 NA 聚合 酶 可 能 有 ,II HI 三 类 ( 见 表 10-5) 。 线 粒 体 和 时 绿 体 中 也 有 DDNA 指导 的 RNA RAH, | BME RNA 链 延 伸 的 方式 与 大 肠 杆 菌 RNA 38 GRR. 1B 对 真 核 细胞 DNA 终止 子 卫 解 甚 少 。 43,4 he SP 真 核 细胞 的 转录 作用 产物 都 是 分 子 量 较 大 的 RNA 前 体 ， a 要 在 特 蜡 的 酶 作用 下 才能 转变 为 有 活性 的 RNA。 2 a (四 ) -转录 过 程 的 直接 观察 天 ae 电子 显微镜 为 我 们 直接 观察 转录 过 程 提供 了 可 能 性 ,图 ,10: 32 是 大 肠 杆菌 内 的 转录 和 随 之 而 来 的 翻译 .图 象 说 明 转 录 把 PNA 上 的 一 些 信息 以 mRNA 的 形式 转录 了 许多 次 这 是 ,对 遗传 信息 的 放大 ;原核 细胞 的 mRNA 一 般 不 需要 加 工 ， 往往 mRNA 还 未 ° 288。 | | 1 re i) BL 10982) 在 2.Coli 内 的 转录 和 随 之 而 来 的 翻译 示意 图 ， Bee oh aOR eK AE, a 3 ee Se SRR A ERIE AA RE, 所 以 转录 与 翻译 是 个 联 在 一 起 的 ?在 蛋白 质 合 成 由 每 一 不 mRNA :模板 都 被 应 用 多 次 ， 这 是 对 遗传 信息 的 又 一 次 放大 。 人 (参阅 第 十 一 章 ) - | 图 10-33 是 一 个 两 栖 类 卵细胞 核 仁 的 rRNA 基 . 因 转录 过 程 ; 的 电子 显微镜 照相 示意 图 。 图 中 核心 纤维 是 包 着 蛋白 质 的 DNA， SP PRA EE he RNA FE, 它们 很 可 能 被 蛋白 质 包 庄 着 。 rRNA 基因 的 一 个 转录 单位 长 度 约 2 玛 3hmo 约 相当 于 为 真 核 细 faisS 5.8 Sf 28 STRNA 的 471STrRNA 前 体 编码 所 需 的 DNA 的 长 度 。 在 图 中 的 转录 单位 上 正在 同时 转录 合成 约 100 股 rRNA ft) 4¢—2 rRNA BEE HH—+* RNA 聚合 酶 分 矛 沿 着 基因 的 3/ 35/ 方 向 移动 而 合成 的 .RNA 细 丝 基部 的 颗粒 就 是 RNA 聚合 | (五 大 转录 产物 的 “加 工 ” Lon * 289 DNA 模板 转录 生成 的 各 种 RNA 是 未 具有 生物 功能 的 分 子 量 较 大 的 原始 转录 产物 , 称 为 RNA 前 体 。RNA 前 体 需要 经 过 特 蜡 的 ; 酶 的 作用 ,切除 多 余部 分 或 进行 修饰 才能 成 为 有 功能 的 产物 一 一 ney MRNA, tRNA Fl rRNA, ORE BLE 转录 后 加 下: 或 ; RNA 的 成 熟 过 程 4 AS pe ee-Or BA tele See FI TE, Pl ad FL MAY 28 S18 S 715.8 SrRNA, 在 转录 过 程 中 先 形 成 共同 的 45.8 大 分 子 前 体 ， ee fy rRNA, ENWKARDRA RIA 10-34 Pa Ase 修饰 酶 其 有 高 度 的 特异 性 一般 来 说 9 Ae AE A EB AE fe 其 合成 的 特异 的 修饰 酶 。 例 如 tRNA (SRM -7) FASE He eT tRNA HHHy Si (G) F648 A 7- AES (mG), tRNA & che 合成 方向 二 | 合 ot! ’ 和 四 * PF RNA 聚合 酶 分 子 、 2 ，9 ( a em | ra LASS Ets Rar = ‘i Fore i saad | as i ape a” MT A AT | | 图 10-33 一 个 两 栖 类 卵细胞 的 核 仁 基因 的 电子 显微镜 照相 示意 图 。 核糖 体 RNA 密码 的 基因 在 转录 成 为 TRNA, 当下 NA 聚合 酶 分 子 沿 着 基因 移动 时 约 有 100 股 rRNA 同时 形成 。 在 RNA 分 子 5 端的 粒 子 的 作用 不 明 BR Ran fy mRNA Sp, Hy DNA 指导 的 RNA 聚合 酶 从 inne chic eA gs tales ; ad Het ee 二 iy 32 “剪裁 ?和 “剪接 ”。 就 是 通过 一 些 前 切 的 机 ] 制 来 改变 原始 2. 由 修饰 酶 类 对 RNA 前 体 正 的 某 些 碱 基 进行 ee Kets, ° 290 wm HO QuRenUNne Ig NE a ROMS | hss 10-34 Hela 细胞 tRNA 前 体 的 加 工 方式 nt — eam «990 — ~ MICE (O) SER HRA), Bo ae 3. IN LHP RATE. BATES A RA HE HE 化 下 在 mRNA 前 体 已 被 修剪 过 的 3/-AUE PM LSA EL, Mandtee 缺乏 3-CGAAOH 未 端的 -HRNEK 前 体 在 tRNA 核 苷 酰 转 移 酶 催化 下 ,以 CTP Ail ATP 为 原料 ,在 3 -末端 附加 上 ( CAA OHHH =, RNA 复制 (RNA 指 导 的 RNA 合 成 ) — 8 在 大 多 数 生 物 中 7DN 太 是 主要 的 遗传 物质 寺 通 过 DNA 复制 把 遗传 信息 传递 给 子 代 。 而 在 某 些 RNA 病毒 , 遗传 DHE RNA,, 它 也 能 通过 复制 而 合成 出 与 自身 相同 的 分 子 。 对 于 RNA 复制 机 理 的 了 解 主要 来 自 以 感染 各 种 NA- 病 毒 的 大 肠 杆 菌 为 材 料 的 大 量 研究 工作 。 wx QB, MS», Rif; 等 RNA 病毒 都 是 天 肠 杆菌 噬菌体 。 当 证 们 侵入 寄主 细胞 后 即 可 由 RNA 复制 酶 (RNA: 指导 的 RNA 聚 合 酶 ) 催化 进行 病毒 RNA 的 复制 。RNA 复 制 酶 不 存在 于 正常 的 寄主 细胞 ,只 有 RNA. 病毒 感染 的 细胞 才 会 产生 RNA 复制 酶 。RNA 复制 酶 以 病毒 RNA 为 模板 ,四 种 核 苷 三 克 酸 为 底 物 六 在 有 Mg 存在 时 催化 合成 与 模 检 性 质 相 同 的 RNA。 复 制 酶 对 模板 的 特 蜡 e 291° A BEER 复制 中 间 体 3 } 十 本 ar’ 5 ead <== rrr Re 5 图 10-35 MERE OPRNA 的 合成 性 很 高 , 它 只 识别 病毒 自身 的 RNA, GHEE a fy RNA 及 其 类 似 的 噬菌体 RNA 均 无 反应 。 v PRA AIG tina ei PS OP A il te 32 Jt 2A RNA B 制 的 过 © 292 。 fe, uit OF 的 RNA 侵入 大 肠 杆菌 细胞 后 ,其 RNA ABM 为 mRNA, 可 以 利用 宿主 的 蛋白 质 合成 机 构 直接 进行 与 病毒 繁殖 有 关 的 蛋白 质 的 合成 。 通常 把 具有 mRNA 功能 的 Hi RNA 链 称 为 正 链 ,而 它 的 互补 链 为 负 链 。 故 噬菌体 QB RNA 为 正 链 。 在 噬菌体 特异 的 RNA 复制 酶 装配 好 后 不 久 > 酶 就 吸附 到 正 链 RNA 的 3- 末端 ,以 正 链 RNA 为 模板 合成 出 负 链 RNA 。 新 RNA 链 合 成 的 方向 是 5 人 3。 负 链 合成 结束 时 即 从 模板 上 释放 。 同 样 的 RNA 复制 酶 又 吸附 到 抽 链 的 3- 未 端 ! 并 以 负 链 为 模板 合成 正 链 (图 10-35) 如 新 合成 的 正 链 就 是 RNA BM, E SARI 毒 蛋 自 质 组 装 成 正常 的 子 代 噬菌体 QB。 二 焉 09 RNA 病 毒 的 种 类 很 多 ， 其 繁殖 方式 也 是 多 种 多 样 的 , 归纳 起 来 有 两 大 类 型 。 一 种 类 型 以 噬菌体 OP 为 代表 , 是 以 病毒 RNA 直接 作为 模板 复制 外 病毒 RNA。 另 二 种 类 型 称 为 逆转 录 病毒 ， 例如 劳 氏 肉 瘤 病 毒 ,是 以 病毒 RNA 为 模 可 闭 转 录 产 生子 NATY 然 后 再 以 此 BNA: crc mtg RNA giant on : : WBE ACHES =a bs _B % 题 ; sty HORRORS BefeRR Sena PRAMS REAM) | oy 2. ASE DNA 的 复制 方式 是 半 保 留 复制 。 * HCL aa DNA 的 复制 过 程 。 es RELI ERA AS TEM. ‘ 5. DNA $1059 DIB IB 3 OL Mil tet 2 6. HIKARI DNA 指导 的 RNA Bef eR Eh EMA Ea ee AND © 293 eed EGR aan mK 8 OH eee Se UA Se TE CURCERE REE, 5) PAR cs FD A CER, RX 基 酸 进一步 分 解 成 氨 及 莫 他 代谢 产 牺 5 I PRR HE WER ES ， Bir Ata th rity A A RMR BIER Ce ee ere eee rd SAE PE hi at AAR ~) | ‘ini 琴音 来 a 开 ,蛋白质 的 酶 促 降解 a (1 = te head a aE LROOET EAR CM. Fa ne 有 请 化 蛋 自 质 的 ; i. PE QR OA ee, Be Sl 作用 ,分解 为 分 子 量 较 小 的 肽 , 这 些 肽 进入 小 肠 后 , 受到 来 自 胰 脏 的 胰 蛋 白 酶 和 膜 凝 乳 蛋 白 酶 的 作 计 ;进取 步 分 解 为 更 小 的 肽 ( 胃 蛋 SMe de] Lilt Se dels aed ue ees, ae aaron 键 )。 Ik BEI WY EE AT RIES AR ATI Bey PAE JEL A FR St SH BA I J: RP» EA fe se Da Rk a, SEIU 7 SHB PI BE — RG A HR) .所 基 酸 虫 肠 粘 膜 表 皮 细 胞 吸收 入 血液 进入 肝脏 ， 肝脏 是 氨基 酸 进 种 各 种 代谢 的 重要 器 官 , 氨基 酸 进入 肝脏 通过 血液, 循环 输送 到 全 身 各 个 器 官 或 组 织 。 在 某 些 特殊 情况 下 , 例如 蛋白 酶 受到 抑制 或 消 化 液 中 蛋白 酶 浓度 过 低 时 , 少量 的 蛋白 质 也 会 被 直接 吸收 进入 血 液 ,这 可 能 就 是 发 生食 物 蛋 白 过 敏 的 原因 。 微生物 也 含 蛋白 酶 , 微生物 蛋白 酶 可 分 细胞 内 蛋白 酶 和 细胞 os20 丰 。 TE ES. PLE JH BE I OE: My th, Se AA) BE 白 酶 将 培养 基 里 的 蛋 自 质 分 解 为 氨基 酸 ， 吸收 到 细胞 里 去 。 栖 十 A FP BA Tak 上 深 用 这 些 苗 种 进 了 培养 ， 制备 蛋白 酶 制剂 。 ”植物 体 的 蛋白 壬 是 由 植物 本 身 合 成 的 ,合成 后 存 留 在 各 种 器 富 , 组 织 和 细胞 内 ， 二 般 种 子 中 含 景 较 高 。 植 物体 内 也 含 蛋白 酶 ， 可 分 成 种 子 的 看 白 酶 、 WP AE A RO EA 植物 种 子 ape BEA UGH TEM METER | | = Rem ETD A a LD Fe ee merit 4 ide Madwesnnusscmeniae: 此 外 , 由 于 不 TR AER 4 AA 所 以 每 种 氨基 WR a tA HO PRS B AAMT HAW RIMES, a BR SI PRUNE SE ye: ee (>) SE REE 氨基 酸 可 在 酶 的 催化 下 脱 去 氨基 。 BS SVT HS 的 方式 可 分 为 氧化 脱 氨 作 用 、 续 所 基 作用 种 联 合 脱 所 作用 三 种 1. 氧化 脱 氨 作用 ax- 氨基 酸 在 酶 的 催化 下 氧化 生成 - 酮 酸 ， -共产 生气 此 过 程 称 氧化 脱 氨 基 作 用 。 催化 氨基 酸 氧化 脱 氨 的 酶 有 两 类 ,一 类 是 握 基 酸 氧 化 酶 ,这 类 酶 有 L- 氨 基 酸 氧化 酶 和 了 D- 氨 基 酸 氧化 酶 。 另 一 类 是 氨基 本 脱氧 梅 , 这 类 酶 主要 有 工 - 谷 氨 酸 脱 氢 酶 。 L- 氨 基 酸 氧化 酶 和 D5 氨 基 酸 氧化 酶 都 是 以 FAD 或 EMIN 为 辅 基 的 黄 素 蛋 白 , 它 催化 氨基 酸 脱 所 , 脱 下 的 氢 由 黄 素 蛋白 携带 并 转交 到 氧 分 子 形成 过 氧化 气 ， 再 由 细胞 内 过 氧化 氢 酶 分 解 为 HO 和 0 区 氨基 酸 脱 氨 而 生成 不 稳定 中 间 物 亚 氨 基 酸 ， 亚 氨基 酸 在 水 深 该 中 杰 解 汐 o- Ali FIR © 795 R H— C—NH, REMRILS C=NH +H,0 c=0 +NH, 二 PUNE TNSMNE, (动物 ). 二 避 ban At E Leah Fh FAD FADH, (植物 长 微 生物 ) cf ee ae a gama 35 eh 00. ie ) rate + «he eee LSE RA RIERA A yt 2) AE. GEA pH I 为 10 天 右 , 在 生理 pH REP FED A: D- sit 中 的 分 布 虽然 较 广泛 , 活力 亦 强 ， LA FER JERS BU SIMA BPI TG AE LIE ER AK. 工 - 谷 氨 酸 脱 气 酶 的 辅酶 是 NADY 或 NADP* ,能 催化 工 RR 酸 转 变 成 eM RO BR IX AMGIAELIR, 最 适 pH % 7, Baa BUT SEPP OR BET Or AE ak LAR SRS FE 作用 如下。 oak o ER | NAD* 、_， ，NADH+H+， 六 过 或 . - - Rr ¢ : «| L : NADP’ NADPH+H” st) RON NRRL CE L-4km BABY fa Ree aS ae - ; Jt JE Shi , : ba Fes of ees ni v5 if (CH) (CH EA ill sem kt 122 请 1 2)2 iA HION eT AT F ys NH,” COOH | OOH » os ' “oon 中 a 4 人 < Lae cE R—M matte Sway cA, Hi at) ERROR ee, ARNEL REAR aH ye —— 生成 谷 氨 酸 ,目前 的 味精 生产 就 是 根据 这 一 反应 的 原理 ; 利 肯 数 征 0296" =n cx- 酮 成 二 酸 转变 成 谷 氨 酸 。 LAS CALE FE Ca ABA ecoprpoeie cs 某 些 微生物 中 尚 有 非 氧 化 脱 氨 ,如 还 原 赔 氨 : 水 解脱 所 、 脱水 陪 拓 和 脱 殴 基 脱 氨 等 5 本 书 不 作 介绍 7 7 全 al 2.1 转 氨基 作用 ， iri hy WEE ACR tn ks iE iit 2s 5 SeRby Ke AGH o-TRARY TE REY 基 酸 ,原来 的 氨基 酸 转变 成 醋酸 ,这 种 作用 称 为 转 氨 基 作用 。 催 化 转 氨 基 反应 的 酶 称 为 转氨酶 , 转氨酶 的 辅酶 为 杰 酸 吡 哆 醛 。 转 所 酶 的 种 类 很 多 ,在 动物 、 植 物 、 微生物 中 的 分 布 很 广 。 实验 证 明 , 除 FRO KRM BAG MAAR, A RE OTT Ze HABA PEARS EF PE Fe SE VE. RL EE = IE RAF iy o-SE TE BE RAMS Me, 同时 氨基 酸 则 变 成 - 酮 酸 。 磷 酸 吡 哆 胺 再 将 其 氨基 转移 给 另 一 分子 - 酮 酸 , 上 生成 另 一 种 氨基 酸 , WHALE RAILS RE, 磷酸 吡 哆 醛 是 氨基 酸 的 分 解 代谢 过 程 中 的 一 种 氨基 传递 体 。 其 反应 如 下 。 CHO” } 中 13") 这 H } dial II | re HOO’ ; HM, 磷酸 吡 哆 醛 Yea RRR WA gho0 “bt 重 - ff : ws CH SF Ri ~ CH,—NH;, | ert Fe FH Ew - - 7 ¥ is 1 =" st a Cad * rt HO AA CH,OPO;H2 twa has caw ef ay ER \ oF ~~ COOH » Hj Cn aD PMA A . yp eB pg BARRIERS be AERATED CUP HS | ET 酸 及 a-Miyx Bal ls’ HAAR KRARRABM: let, ARR. KRAABLF AMEE HAMM RETR oma RIM BMS eRe TA T BS EA A HOT REPS, 7H PE Ae GPT) 05 Dy BER, ERA BE Sip Hed SE Ak GS 5 GS SP AD Pe TA GT HEH ie » Way SLU az aT HE ET Da HE eT WFR — - COOH ii fil Zt SGOOH: * vAsk At. Sak | a , fk | i MMA Da ot ee Ce es i a ee fi eg ge 3 UR TANS CP OED, CEE ES EAST CH a | . PAE re fF He IER « Sse AN BAIS | «| GHTSNHg COOK) bi r5 tic CO} a COOM Ht 9) J | we hy i i eR Ae St SAOGH. Fe THB RIRCUE A RI SG Hh Gee - © CH EA CER TRIB 1 oR ARR ASR BOSH WM AVM GOH VAM. Ma _ COOH. SS At Be oh — oe oh be Op a CH, R | DA CH, ; CH COOH 1 Fi CH, 谷 章 转氨酶 | CH, + | 器 到 CH, + CH, : > C= : & ii—) =H CH—NH, | C=O CH—NH, HOOP COOH | ‘\ #8e02 COOHY . COOHN COOH “Laem |) ance” oman 3. 联合 脱 氨 作用 联合 脱 扎 作用 是 转 气 基 作 用 和 氧化 脱 氨 基 作 用 联合 进行 的 及 氨基 方式 ;氨基酸 在 酶 的 作用 下 先 与 «AiR PARR Bi, 氢 基 酸 的 c- 氨 基 转 移 给 <- 酮 戊 二 酸 , 本 身 生 成 本 酸 , At Ra Re ee 氨基 而 转变 成 谷 氨 酸 。 ARATE L- ARMA 酶 的 作用 下 脱 去 a- KL, RERMER <- 酮 友 二 酸 。a- 酮 成 二 酸 在 这 个 反应 中 起 着 ax- 氨 基 的 传递 体 作用 。 组织 和 如 间 病 入 少量 x- 酮 戊 二 酸 员 氨 作 + 298% FH BID Si one. PP IP WE SE 2 Ay LF SR BNE A ES HR 力也 高 ， 转氨酶 活力 也 强 , 因此 ， piensa salioiepnicsdpinphieeh ety MAN RAT | TNTTE Cee MHIE ace: ae NH; +NADH (4 NADPH) +H? re | . i R= a: Pe) Ft & — - ra 转氨酶 谷 氨 酸 脱 气 酶 o— fA 谷 氨 酸 NAD (#NADP*) +H2O oy Bs Be WL ee Lim $B elo, (ELEY IB WR FF BETA A CA ARE HR TN OF BS BK KAA TEI EAA HY TT AS FE: LR Po aE KE: PIER HOE As EE HB IS BE RK HE IILEE H & Pp SE HE ESE IE IE MEO RK PAE IED FA Fe BH WMS EAE WR UMP) FD As RR BE FE 酸 , ( Jee A MR AAS Re HP SE Se eR Be 6AMP) 和 延 胡 索 酸 ; AMBR 在 AMP , 脱 氨 酶 的 作 FA Dak ere ye ARSON, : 天 冬 所 EIT 图 11-1 oe RS ES ) = IMP, Wy 11-1, | (i fts dg < Hitemb dad EL (=) BR te ea eTy ah ck Fit BARS tee ab "tse eB em Nea CON 基 酸 在 脱羧 酶 作用 下 脱 去 羧基 后 形 BA ER, 这 个 反 EY, REL RPO BE BR ASP, ABLES ETE A. mm R yy | |. JERR | | rrr CH—NH, To Da, See ee | ~ COQH ~ — ot eo SEM {All 2) RAG BRIG 2 RE ARRAG BRE HBA SS) hI ie he PEO Ae BA By GA ay HEL oy 2 2 ad Fe BD WR ibd a, Ay I (ATE AR AS a PE 5 Wy WS EB ei a re ROARS a an me A, JO EY a ERS HEE I RR SHE eS SE IE Pe EH PP CBR) IE eS RRR). By PE OA Ay BR ES A Pie 和 腐 胺 。 氨基 酸 脱羧 形成 的 胺 ， 有 些 有 特殊 的 生理 功能 。 例 如 组 所 了 Ba A AL J RAR HEB 25 BE; 氨 酸 脱羧 基 生 成 酶 胺 ， 具 有 升 高 血压 的 作用 。 ,大 多 数 胺 类 对 生物 得 毒 , 但 体内 有 胺 氧化 醒 ten teen A: 醚 可 氧化 成 脂肪 酸 ， 然 后 分 解 成 三 所 化 矶 和 水 。 所 可 在 体 内 合成 新 的 氨基 酸 坊 转 变 成 尿素 ， 排 出 体外 。 RCFUNH, + 0, 4,02" "8 acHo+H,0; + NB RCHO + 1/2 0,--SRCOOH (=) 所 和 < -醋酸 的 代谢 三 习 豆 © 300 ¢ IAA LAY AUB RNY ALE REAR TRIM 9 AS 和 过 和 1. 氨 的 代谢 去 路 一 $402) NALA, ZEA REA MELAS, NAA, PRM 路 是 不 同 的 。 有 的 生物 可 以 将 所 直接 排出 , CA HG 8 WR 或 变 成 尿酸 后 再 排名 8 有 的 把 氨 转 变 成 谷 氨 酰 胺 或 天 冬 酰胺 储存 起 来 。 各 种 动物 排 氨 的 方式 见 表 11-1。 表 11-1 各 种 动物 的 排 氢 方式 CES FM PET Py Ch MASS Ie TE Ee EY Aa) a: RULER BSD) 让 水 生动 物 两 栖 动物 。 iii/ 将 氢 变 成 尿素 排出 ARMY | 将 氨 变 成 尿酸 排出 陆 栖 高 等 动 牧 - Hea mR Hel (HI HR HA RIE, Wats ARE ape LAR RR: BR WOE A (Krebs) 4 A 本 鼠 肝 碎片 能 把 NASA CO, 按 2:1 FA MRK PME ORR We 后 ， 排 到 血液 中 ， 再 经 肾 把 血液 中 的 尿素 滤 出 并 形成 尿 液 排出 体 外 。 利 用 动物 器 官 切除 试验 ,也 证 明 肝 脏 是 尿素 合成 的 主要 器 官 ， PUL REHM ERR, BRAM, 1932 4, SDE A SSE BSB Ss TR AK. ARTE, AAR A BA 38 TAMAR MAM SAN © PRR 178 PAE ER 4 SRR EOIN REC RICSTT nKVARIEES 氨基 酸 脱 氨基 生成 的 氨 与 COx.ATP FAO REE Wek PE RR. * 301° AE RT NZ ALNR AIN aaa UR DRID 2 tt Ri H;+CO,+H,O TP As NH;+CO,+H,0+2A NCRGRM Mg 9 : | vy ‘ cs = wi HAN=C—0-®+2 ADP HyPOy =| G8 A da Oe a FRB TES HH yp i A ,来 号 灼 - 括 亲 天 的 生 赎 一 一 一 在 线粒体 内 ， 4ES RRP ES ABI REE PERS oh i WS, ERIS a eae NH, | | ie | oh ATOM ie (CH2)3 ; ive nA ooh Fre CLIT oN —e NH + H;PO, | ates | be ees 1 人 O—PO;H, COOH (CH Re | SEERA (1) rat y | | we: ae & She Fi at Tea} jeA! \CODE: Fs Fiat fe Ta APMBM L-BARM Fem: La et oT a Ra: OY ha ive to Tl SOA SARI ENR i | i FA oagipogha rent 珀 酸 合成 酶 催化 ,在 有 ,从 开 P 参 与 下 , 瓜 氨 酸 和 天 冬 氨 酸 缩合 BO 氨 琥 珀 酸 ， 然 后 精 氨 琥珀 酸 在 精 氛 琥 珀 酸 裂解 酶 催化 开 44 生 成 一 分 子 延 胡 索 酸 和 一 分 子 精 氨 酸 。 延 胡 索 酸 经 三 羧 酸 循环 变 成 章 酰 乙酸 ， 经 转 氨 作 用 接受 氨基 再 形成 天 冬 氨 酸 。 所 以 天 次 扎 酸 在 尿 SE PFS BIEN Ny Sek * 302° | IO C=O COOH NH | 合成 a +H,;N—C—H ri ATP 竺 氨 琉 珀 酸 合 成 本 (CHa)s H 一 C 一 NH > COOH MER SAA FAR et ts JE HP RR! | so z HIN 下 2 eee We gar eae 了 Pa 7 = ; | } i932 in > (CH2)s COOH: + AMP+ PPi ja pv -CHNHI5 {fe Fat | ah 全 | 660 | “4 . c . + se Is he . ) . | | | sa pesaee HN H COOH ; 4) ANA ; t i C+N—CH 时 So “1 精 毛 璃 珀 酸 裂解 栈 | sits 1 i CH, 《一 一 | | \ | _ (CHL)e~CQoH \ 六 ut CHNH, . 把 ”COOH HARRAR | ° 303°¢ (CH,)s on CHNH COOH COOH TOO 了 了 ee @ HARK MURK eR 所 有 动物 都 能 通过 上 述 反 应 合成 精 氨 酸 ， 但 只 有 哺乳 动物 肝 中 具有 精 氨 酸 酶 ， HRs WER Re ie eS ie ay 成 的 过 程 见 图 11-2 。 21-2 RAH 930 40° H,N AR C4£NH | | : | cmos H2N \ (CHy)s rea oe C=O + (CH), : H,N/ ; CHNH, CHNH, [各 Re rit .) COOH COOH Tt Game :2 : Re 0 ge 氨 合 成 尿素 的 最 终 反 应 式 可 写成 : 100> H.N Sa 2 NH, + CO,+8 ATP +3 H,O—> C=0+2ADP+ HINA AMP +4 Pi (2) RERMERGAE RR > ) 19 氨基 酸 脱 氨基 作用 产生 的 氨 除 可 合成 尿素 外 ;还 可 以 转变 成 没有 毒性 的 酰胺 储存 于 生物 体 中 ， 生 成 的 最 重要 的 酰胺 是 谷 氨 栈 胺 和 天 冬 酰胺 。 谷 所 酰胺 多 存在 于 动物 的 脑 . 肝 和 肌肉 , 它 可 以 从 这 些 器 官 或 组 织 中 通过 血液 而 输入 肾 胜 ， 在 肾 胜 经 谷 所 酰胺 酶 的 作用 分 解 成 谷 氨 酸 和 氟 , 这 时 的 氨 是 尿 中 所 的 重要 来 源 ,一 般 占 尿 中 氨 的 总 量 的 60%。 天 冬 酰胺 在 植物 体 储 存 较 多 是 植物 储 所 的 重要 形式 ; 它 可 以 由 天 冬 酰胺 酶 的 作用 再 分 解 成 所 和 天 冬 氨 酸 ， 天 冬 酰胺 在 动物 中 虽 也 能 生成 ， 但 不 重要 。 coor alk G's CONH, dc 211154 BERET RE Piglet “| aad + NH, + ATP SaEE RR SRE ROP LP: CHNA, / Me CHNH,| Ls te cht ae a 83 | | , | Coon sit * COOH Rem | | 45 JK RERE ° 305° CONH, COOH HR | HG, (CH). +HLO=SSSS (CH), #NHay | CHNH, CHNH, ole ‘VL bad ‘COOH. ) “COOH ty HD) _ 谷 氨 酰胺 er ee fi Yili COOH CONH, CH, + NH; + POE ics Lt WP +, ADP + Pi CHNH, ook i POR NERS Aw AR 3 COOH | oe COOH © KARE 》 Hin 4 8 > SE ARIE Be 4 9) Shr © CONH, ai sab | KARE MG | Ft +H Rs. fi: Ng). AA 人 Ht DSC HINGE Jd 4) [8 BaF ‘Gate COR CHU "dopa wanes Renthe Wi a mi HAS } Ripe S Se ee, tS, f A wh i Dah Be ic is SS 5 x ee a ‘Deane ea aa ve wie s 0°" CARRERE Aeon 站 2 和 o-RAS cS LL AE PT PO A (2) $678 REC IE Wi gage = CIR ME Pe ACRE, oF ETL Ee Ee CLE eee es ce re WR i RNS Br SR Bi ST A DE A 时 增加 ， 亮 氨 酸 只 能 使 酮 体 的 含量 增加 。 氨 基 酸 代谢 中 间 产 物 可 e 06 。 DU AAP Ae A a TL 75 TNO By Ac IR EES, 3. CURL py CL se Me WE ee eee eo es eee eee WAAC fl Pe RNS IA PZ 11-271" FORA PSNR Heim Th el ae ot x 11-2 AERO HR ED Re mR (AR - SY HT i: TS j Bt tt Ji ays wi | i ele ase a genie a) hi Atl 7 二 ikies rt JPR OR Ee on a. Sa quem S Fafa suk Bs oo nn PePAREHGRE A a) AED CRESS A CMEC | em CREASE) pam senna conn Ag) SORTER 。 CRC HRA a. “CRE, ane oO) ee (3) 氧化 成 二 itm a- PPL Ai ct = HA OO A EI -氧化 而 和 水 ， 同 同 meres 需 的 能 量 。 | . 7 aut ATER hi) a Gs “fA At Cj fi t Ps iH i ck oe « ce | Je ey HRCA PSE CS a eA Erg TAB TG BE Ae CB FS 11 PSA ahh oA see | C-~ NH . Saag PT ae eo 3 Hig BR Ee ps | | A OEE ew Ca CO: 十 H:O e 307 。 ae 氨基 酸 是 合成 蛋白 质 的 原料 , thE RS GRO eon RI IR, 例如 天 冬 氨 酸 、 甘 氨 酸 和 谷 氨 栈 膀 参 与 核 背 酸 谷 成 y 后 - 些 植物 碱 是 赖 氨 酸 、 色 氨 酸 、 FES A FI SL A 一 、 和 氨基 酸 的 生物 合成 _ 天 同年 物 获 得 氨基 酸 的 来 源 各 不 相同 。 所 基 酸 合成 时 要 有 所 APR, IVE WAR EOD, ai th BOER A ARSE RO SRA. Hh REBAR PR FLW AOS GRE TL ERAGE. RE Bh oR, PEK ABE. IRN, RRR ANIL A PLD RES al HiME Rie mit MT At & BoM 酸 ， 进 而 合成 AMBER, [LAMA AREA RAM ROEM, A ROEM BA He PCMH Uk, aX EE SR Bi Dy“ a RE AR” 各 种 氨基 酸 生 物 合 成 的 途径 是 不 同 的; -现在 介绍 氨基 酸 合成 的 基本 途径 > 一 一 一 一 和 ) 氨基 酸 合成 时 的 所 和 cx- 酮 酸 的 来 源 ， , 氮 的 来 源 ， ， 1 EA hl Spey | mages rasan sKaiina sai 作用 。 生 物 固氮 由 两 类 微生物 实现 ;一 类 是 能 独立 生存 的 非 共 微生物 ， 如 固 氨 菌 ;， 另 二 和 y, WR. 通过 微生物 中 的 固氮 酶 催化 ， 将 空气 中 的 氨 转 从 成 气 ， 固 氨 酶 是 由 两 种 蛋白 质 组 成 ， 一 种 是 含 钼 和 铁 的 称 为 钼 铁 蛋白 ; ALIKE, SPARSE EC MIME cE, R 起 固 氨 作用 。 ae (2) JER KA HY GEE He me AeaCOO CeO AM, 再 由 植物 吸收 转化 成 所 。 "308。 8) be | [ts FEL © ay a- 酮 酸 的 来 源 :: “tT 糖 、 唱 肪 和 氨基 酸 分 解 代谢 过 程 中 ， 都 可 以 产生 三 - - 酮 酸 ,其 中 以 丙酮 酸 、 章 酰 乙酸 和 c- 酮 戊 二 酸 为 最 重要 8 :植物 和 多 数 微 ,生物 能 合成 作为 各 种 氨基 酸 矶 架 的 各 种 c- 酮 酸 。 而 人 和 动物 从 食物 中 获得 合成 氨基 酸 所 需要 的 c- 酮 酸 。 - (=) 氨基 酸 的 合成 ;过 氢 茶 酸 合成 的 方式 ， 一 般 分 为 还 原 氨 基 化 、 se aC 相互 转化 三 种 方式 。 1. 还 原 氟 基 化 “- 酮 酸 和 所 作用 生成 亚 气 基 酸 ， 4- 亚 气 基 酸 被 还 原 成 “5 氨 基 酸 ， 这 一 反应 称 为 还 原 所 基 化 过 程 ， 这 反应 可 以 看 成 是 氨基 酸 氧化 脱 所 的 逆反 应 。 FAN 标记 的 NH, KAP Se EA, FE 铅 最 先 发 生还 厌 氨 基 化 作用 的 zc:> 酮 酸 是 zx- 酮 成 二 酸 ， 催化 这 一 RMA ARIA RE, Mosh Me TE sh 物 体内 为 NAD+ 或 NADP*, 在 植物 体内 为 NADP*， RACES IS Ae QOH ji CH; 4 NH, + NADH+ H+ amen, CH, + NAD+ +H,0 CH, (st NADPH) ss CH, (RNADPY) __ COOH | COOH eA . | BER : PR Ay Ph oh Beste He A AR, GEL Rie IR H, MUL — WALA eS Hy de th cM A NH 形成 oH 酸 的 主要 途径 。- 2. 转 氮 作 用 * 309 « a EL aH, 形成 相应 的 eR AEA 人 gilt Scsta,s ene et eee oes totes a een) “DUNDEE PERN, RRRMT LAE UMN AE src de ACRE Ee, 人 Su, ercoorts Nanni, “SEPIA, ey) AAG. See NH, SAS RE al HO~< ean CH- COOH + NADP? +10 re, 公 一 王 -天 总 | & hz NH 45a ARRESTS \, Bama we we ack 4 rable me 203 EK, WHA JRE Ya-Pe COR SE HLF TK AER & 白质 是 以 氨基 酸 为 基本 单位 组 成 的 5 A Aa le A 酸 组 成 和 氨基 酸 的 不 同 排列 顺序 各 所 基 酸 按 二 定 的 方式 排列 合成 蛋白 质 的 过 程 就 是 遗传 信息 的 表达 过 程 . 遗 传 信息 贮存 在 PNA 分 子 内 ，DNA 中 的 遗传 信息 息 转 录 成 MRNA, oo 为 模板 GORA REM. 遗传 信息 从 DNAS mRNA Mee ik 的 流向 ， 在 遗传 学 上 称 为 “中心 法 则 ” CLA). UE We pick HAHA a LIGAV & we Ao (一 ) 三 联 体 遗 传 密码 Bf 生物 有 了 一 定 结构 的 DNA， 就 可 以 通过 RNA # 4 合 Bit 以 DNA 为 模板 ， 转录 成 mRNA。 使 DNA ei eR mRNA, fj mRNA Eft Be TF RGAE INUE Dee BB me TA 基 酸 的 排列 顺序 。 我 们 所 讨论 的 遗传 密码 实际 上 是 指 mRNA 中 核 背 酸 的 排列 顺序 与 蛋白 质 氨基 酸 排列 顺序 的 HS A mRNA 中 的 核 戎 酸 只 有 四 种 ， 即 A、U、G、C， 而 氨基 酸 却 有 20 种 ， 显 ° 310° BR, i — PPR AR Re ER | 好 种 核 苷 酸 不 能 指示 出 20 种 氨基 酸 六 以 两 不 丢 考 酸 为 二 组 代表 二 种 氨基 酸 亦 只 能 有 1 BN 16 种 排列 方式 六 并 果 以 三 不 核 苷 酸 为 二 组 代表 二 种 氨基 酸 ， DAR ALLA a 即 6 于 种 排列 组 合 ， 这样 就 有 可 以 满足 20 种 氨 基 酸 编码 的 需要 ; 应 用 生物 化 学 和 遗传 学 的 研究 技术 ， 已 经 充 分 证 明 mRNA 中 每 三 个 相 邻 核 昔 酸 舌 序 ， 是 蛋白 质 合 成 中 某 一 特定 氨基 酸 的 密码 单位 。 所 以 称 为 三 联 体 密码 或 密码 子 。1961 年 到 1965 年 尼 伦 伯 格 (Nirenberg)、 9 Fy 4h (Khorana) 4) Hl FAA Ty BRI OF Wa CEE FT EER EFT RP DHE BR, RAT 20 种 氨基 酸 的 60 多 组 密码 子 ， 编 制 出 了 遗 传 密 码 字典 ( 表 1I-3)。 表 中 共有 64 组 密码 子 ， 其 中 有 三 组 不 为 任何 氨基 酸 编码 ,是 肽 链 合成 的 终止 密码 子 。UAA.UAG、UGA = 4 $e tk 密码 子 中 ， 最 带 用 的 是 UAA。 有 二 组 密码 子 AUG 既是 甲 硫 氨 酸 的 密码 子 ， 又 是 肽 链 合成 的 起 始 密码 子 。 一 般 来 说 ,三 联 体 密码 的 前 两 个 核 苷 酸 具有 较 强 的 专 一 性 ,而 第 三 不 核 背 酸 则 是 可 能 变更 的 。 例 如 GCU、.GCCuGCA 和 GCG REARRY EE, SALE TE TA 3) 4 GC, if BE ARR AT 4: SAGO ME Teh tRNA 担任 ， A Bh tRNA 的 反 密码 子 来 识别 mRNA 上 相应 的 遗传 密码 子 。 例 如 在 原核 生物 , 当 “ 起 始 ” OF AUG 出 现时 ,由 携带 了 第 一 个 氨基 酸 的 tRNA 一 一 甲 BE 甲 殴 氨 酰 -tRNA 来 识别 ,以 其 反 密 码 子 ,CAU 与 起 始 密码 AUG 配对 。 甲 酰 甲 硫 氨 酰 -tRNA 45 mRNA 结合 后， 按照 mRNA 上 Wi LAL, 相应 的 氨 酰 tRNA 以 其 反 密 码 子 与 mRNA EF ARH dE MRNA 上 的 密码 子 顺 序 翻 译 成 肽 链 上 的 氮 基 酸 顺 序 。 由 氨基 酸 合成 多 肽 链 的 反应 是 在 核糖 体 上 上 按 顺 序 UEP, 站 到 终止 密码 UAANUAG a UGA 出 现 而 停 出。[ 下 面 是 遗传 密码 翻译 的 例子 ， wo。 11-3 遗传 密码 kt BbR 注 ， 上 表 的 读 法 是 先 读 左 边 的 碱 基 ， 再 读 中 间 的 碱 基 ， | reanennbalat 7 所 对 应 的 氨基 酸 即 为 这 全 “三 联 体 PH RAR. BI INUCA RRA, CAURE AME, Th ACU 则 代表 苏 氨 酸 。 i " t = acta : . AL - epee” ‘mRNA, “! 0) AUGUCGAAGACGAAG 44) UKE mA: fMet-Set-Lys-Thr- ve AU Al - SA Rea FP ARE RRM 4 RM RRM, RRM 4“ 在 所 有 生物 中 ,密码 基本 也 是 通用 的 、 标准 的 ， 即 不 论 是 病毒 原核 生物 还 是 真 核 生 物 ,都 攻 同 一 套 密 码 18 1980 年 以 后 ， 发 现 . 个 别 的 微生物 如 酵母 、 链 孢 走 和 哺乳 类 动物 线粒体 的 遗传 密码 有 的 不 同 于 标准 密码 。 实 验证 明 , 相 邻 的 密码 子 是 不 — 密码 子 Zila Ss. | Le Cit A i ° 312/¢ (=) 核糖 体 BERR ETE TT A OIE, 分 布 在 粗 面 内 质 网 上 二 本 1950 年 , 赞 米 克 尼克 (Zamecnik) 将 放射 性 氨基 酸 注 射 至 大 白鼠 体内 ,经 短 时 间 后 ,取出 肝脏 制 成 匀 浆 ， 离 心 后 分 析 细 胞 各 组 分 的 放射 性 强度 ， RARER ES mi 证 明了 核 糖 体 是 进行 蛋白 质 合 成 的 部 位 。 2. fa 1 : 1. BAR CRAIN Bei he ARAL — RRR. ECA RO A BER 径 约 181m , UREA 2.6 x 105 道 尔 顿 ,沉降 系数 为 70 SO} 在 原 核 细胞 中 ， 核糖 体 或 游离 存在 或 > mRNA 缔 合 ,每 个 细胞 约 4104 个 核糖 体 。 真 核 细 胞 的 核糖 体 直径 约 为 .20 一 22 nm ,颗粒 重 为 3， 6 x 10s 道 尔 顿 ,沉降 系数 为 80 8。 在 真 核 细胞 中 ， 核 糖 体 或 游离 存 在 或 与 粗 面 内 质 网 结合 。 真 核 细 胞 的 线粒体 和 叶绿体 中 也 有 核糖 体 存在 。 每 个 真 核 细胞 含有 10°10 RE 当 多 个 核糖 体 与 mRNA SPH HS BHT 了 si elves ooh ait aca 原核 细胞 70 SE BE HK 的 80 8 小 亚 车 含有 一 分 子 16 STRNA 和 21 种 蛋白 质 ,50 3 大 亚 基 含有 58、 23 S rRNA 各 一 分 子 和 34 种 蛋白 质 。 真 装 Sle 80.9 核糖 体 的 40 外 小 亚 基 伪 有 一 分 18SIRNA 利 约 加 FE i; 60S KWH 5S .28 STRNA 各 一 分 子 (哺乳 动物 608 大 亚 基 另 外 含 一 分 子 5. BOHRA) Fi?) 50: PRE A. Be 11-4 摘录 T Babi Hb ALR BR MA , & 1l- “a LAR ts BUG AR Fk a HT BR. 小 pai Mid, 4h Re Ee SE 一 个 列 口 ; 大 亚 基 有 一 个 中 心 突出 部 ， 一 边 有 一 个 状 , 另 一 边 有 一 个 柄 。 -四 沉降 系数 是 大 分 子 沉降 速度 的 量度 ， 等 于 每 单位 离心 场 里 沉降 分 子 下 沉 的 速 BE. 73S, 1S8=10°'° hs, ¢ $13 = 沉降 系数 直径 (nmy) | 18: 颗粒 重量 ( 道 尔 顿 2.6108) 9 RNA &3(%) |， 085 ae EARS (%) 2 KAR, BAM MLE w=Toree. 1. 氟 基 酸 的 激活 六 氨基 酸 在 参加 蛋白 质 的 生物 合成 之 前 ， 先 要 活化 和 转运 成 蛋白 质 的 直接 前 体 是 氨 酰 -tRNA, 而 不 是 游离 的 氨基 酸 。 set Wie ik AME-tRNA 4 HY HELL ATP $5 SEAR DY IRE AM Pie A Pag 限 NA 反 应 形成 蛋白 质 合 成 的 直 接 原料 氨 栈 -tRNA。 反 应 过 程 如 下 ， ¢ 317 。 氨 酰 -tIRNA & RB (1) “氨基 酸 + ATP 一 一 一 一 氨 酰 -AMP- 酶 十 PPi Mg2+ (2) 氮 酰 -AMP- 酶 ++tRNA BRP: 5 Rt-tRNA + AMP + Bi a4 酰 -tRNA A&R 氨基 酸 +ATP+tRNA 7a -tRNA + AMP + PPi Mg?* 氮 酰 -tRNA 合成 梅 有 很 高 的 专 一 性 ,这 类 酶 有 两 个 识别 作用 ， 既 识 别 氨基 酸 又 能 识别 对 所 基 酸 专 一 的 tRNA。 每 一 种 氨基 酸 有 wikia 在 这 种 酶 作用 下 ,活化 氨基 酸 结合 到 tRNA 3’ 的 腺 苷 酸 残 基 土 的 游离 2 或 34-OH 上 。tRNA 的 氮 酰 化 作用 如 图 11-6。 C A + -OH}OH}-OH g ? a RCHC=0 —=P—0—-A—% OH | i * NH, tRNA aia AMP+5#8 OC =O “nc ~NH;* | RE R—tRNA 图 11-6 tRNA 的 氨基 酰 化 作用 2. 核糖 体 上 进行 多 肽 合成 (简称 核糖 体循环 ) 在 核糖 体 上 进行 多 肽 链 的 合成 过 程 (图 1127) —- 成 起 始 、. 肽 链 延长 和 终止 三 个 阶段 。 (1) 起 始 阶段 合成 多 肽 时 的 第 一 个 氨基 酸 残 基 是 甲 硫 氨 酸 ， 大 肠 杆菌 中 转 运 甲 硫 氨 酸 的 tRNA 有 两 种 , 一 种 是 运送 肽 链 合 成 的 起 始 物 甲 酰 318。 GTP GDP+Pi Mg 六 4 A 条 Ar 六 Ac J IF; 肽 链 延 长 的 循环 “Near +Pi GTP Mg? : , EF-G (#6 (rig) 11-7 原核 细胞 蛋白 质 合 成 过 程 图 解 第 一 阶段 多肽 合成 的 起 始 @ 生成 30 8 起 始 复合 物 © 生成 70 8 起 始 复合 物 第 二 阶段 肽 链 的 延长 循环 @ 新 的 氨 酰 tRNA 进入 A 位 @ Ke CR © 移 位 及 P 位 上 原 有 的 去 酰 化 tRNA 脱落 第 三 阶段 ， 肽 链 合成 的 终止 和 释放 @ REF 识 别 终止 密码 ,新 生 的 多 肽 链 和 去 酰 化 tRNA 释放 出 核糖 体 ,703 核 糖 体 从 mRNA 脱落 @ 708 核 糖 体 解 离 为 30 S 亚 基 和 50 8 亚 基 ° 319° Fim ARAY tRNA,, BFE BISIKTEA NY FARA TRNA,,, Pn a AH 5 2 AE & EA BE FOE SL BE-tRNA (fMet- tRNA,) Deets, ERIRNA Fe HP he AEE Je. TE RES 催化 下 进行 甲 酰 化 形成 的 。 真 核 细胞 则 以 里 硫 氨 酰 -tRNA(Met- tRNA) 为 起 始 物 。fMet-tRNA: 的 形成 过 程 如 下 : N!°- Fa EDO ac Bs + Met- tRNA eS eMet- tRNA, + UA 肽 链 的 合成 在 核糖 体 上 是 怎样 起 始 的 呢 ? 现在 认为 在 起 始 因 子 IF; IF,，.IF。 GTITP 的 参加 下 ,mRNA .30S 小 亚 基 和 fMet- tRNA, Be He xk 30S-mRNA-fMet-tRNA,-GTP-IF,-IF, @ Py fi 称 30 3 复合 物 ); 然 后 50 8 与 30 SHAS AA 70.S-mRNA -fMet-tRNA, 的 起 始 复合 物 ( 简 称 7086 4g) GTP AIRGDP 和 Pi。70& BAM KU a, fMet-tRNA, 位 于 核糖 体 头 亚 基 的 P 位 上 ， tRNA 以 反 密 码 子 eS Ee °(2) 肽 链 的 延长 肽 链 的 延长 是 由 许多 次 循环 组 成 的 过 程 ， 每 个 循环 包括 @ 氮 酰 -tRNA(aa-tRNA) 5RpEKER,© 肽 键 形成 和 轿 移 位 。 氮 酰 -tRNA 与 核糖 体 连 接 , 进 入 A 位 前 面 介 绍 过 核糖 体 大 亚 基 上 有 接受 肽 酰基 的 了 位 (又 称 给 位 ) 和 接受 氨 酰 基 的 A 位 (又 称 受 位 )。 在 70 人 起 始 复合 物 中 , fMet- tRNA, 与 P 位 结合 ,A 位 空 着 。 与 mRNA 第 二 个 密 码 子 相对 应 的 氨基 酰 -tRNA 进 入 A 位 时 ,需要 延伸 因子 EF-Iu、EF-Ts 和 GTIP 的 作用 。 QQ ik BIE 在 肽 基 转 移 酶 的 催化 下 ,了 位 的 fMet- tRNA, 的 Met HBR A 位 上 和 -aa-tRNA 中 的 氮 基 酸 残 基 的 c- Peet? es 形 成 二 肽 酰 -tRNA(CfMet-aa-tRNA)。 在 P 位 上 ， 留 下 去 酸化 的 tRNA，。 ° 320°° @ Br {Mets Fs BIA fie fyaa-tRNA LGR —KRE-tRNA 后 ,由 延伸 - 国 子 EF-G( 即 移 位 酶 ) 催 化 ,GTP 供 能 , 使 P 位 上 的 去 酰 化 tRNA, 离开 核糖 体 ，A 位 上 的 {Met-aa-tRNA 位 移 至 P 位 ， 核 糖 体 与 mRNA 相对 移动 一 个 密码 子 距离 。 这 样 A 位 又 空 着 ,类似 于 708 起 始 复合 物 的 情况 。 接 着 连续 进行 肽 链 延 长 的 第 二 个 循环 ,第 三 个 循环 …”' 根据 顺 次 出 现在 A 位 上 的 密码 子 延 长 肽 链 , 直至 mRNA 分 子 上 的 终止 密码 子 出 现在 核糖 体 的 A 位 为 止 。 《3) 终止 和 释放 当 肽 链 的 延长 过 程 进 行 到 mRNA 分 子 上 的 终止 密码 UAA 或 UAG 或 UGA 出 现在 核糖 体 入 位 时 ,由 于 tRNA 不 含有 这 三 个 终止 密码 的 反 密 码 子 , 所 以 不 能 识别 终止 密码 。 释放 ,因子 (终止 因子 RE 在 GTP 存 在 时 却 能 识别 终止 密码 。REFE 有 REF,、RF。 和 了 RE: 三 种 。 RF, 能 识别 UAA 和 UAG;RF,; 能 识别 UAA 和 UGA; RF, 能 影响 肽 链 的 释放 速度 。REF 与 A 位 结合 后 ， 活 化 肽 基 转 移 酶 的 水 解 酶 活 性 ,水 解 P 位 上 妇 NA 与 肽 链 之 间 的 酯 键 ,把 新 生成 的 肽 链 和 最 后 一 个 去 酰 化 1RNA 放 出 核糖 体 ;RE 还 具有 依赖 核糖 体 的 GTP 酶 活性 ,催化 GTB 水 解 使 REF 与 核糖 体 解 离 。 与 此 同时 ，70 $3 核糖 体 也 从 mRNA 上 脱落 ,并 在 IF, 的 参与 下 解 离 为 303 亚 基 和 50S 亚 基 , 再 投入 新 的 核糖 体循环 。 以 上 示意 图 中 所 表示 的 是 单个 核糖 体 上 蛋白 质 合成 的 情况 。 在 生物 体内 往往 是 两 个 或 更 多 的 核糖 体 同 时 附着 在 一 个 mRNA 分 子 上 组 成 多 核糖 体 。 多 核糖 体 的 外 观 呈 念珠 状 训 两 个 核糖 体 之 间 一 般 相隔 约 .40 个 核 苷 酸 , 为 裸露 的 mRNA , 它 对 核糖 核酸 酶 敏 感 。 每 个 核糖 体 按 上 述 步 又 依次 在 ,mRNA 模板 的 指导 下 ,独立 完 成 一 条 肽 链 的 合成 ,因此 多 核糖 体 可 以 在 一 条 mRNA 上 同时 合成 JLF tk BE (A 11-8), 大 大 提高 了 翻译 的 效率 。 真 核 细 胞 的 蛋白 质 合成 过 程 大 致 与 原核 细胞 相同 ， 但 也 有 差 ° 321 50S Hikstt HA 一 一 ee 一 ， BFE OS mRNA : ihe rk 3 io ek => 7s | Si = | mg iy 11-8 多 核糖 体 示 意图 : 表示 五 个 核糖 体 同 时 在 翻译 一 条 mRNA 上 的 信息 异 ,例如 高 等 动物 起 始 的 氨 酰 -tRNA 是 甲 硫 氨 酰 -tRNA， 而 不 是 甲 酰 甲 硫 氨 酰 -tRNA; 肽 链 延 伸 因 子 是 EF-T: 和 EF- “Tas FEAF 只 有 一 个 。 3， 肽 链 合成 后 的 “加 工 修饰 ” 在 核糖 体 上 由 mRNA 翻译 出 来 的 多 肽 链 , 多 数 还 不 是 有 功能 的 蛋白 质 ， 一 般 要 经 过 各 种 方式 的 加 工 修饰 "才能 转变 成 为 有 生 物 学 功能 的 蛋白 质 。 较 重要 的 加 工 修饰 如 下 ; (1) N- 端 甲 硫 氨 酸 的 切除 “ 先 由 脱 甲 酰基 酶 催化 水 解除 去 N -端的 甲 酰 基 , 然 后 在 氨 肽 酶 的 作用 下 切 去 甲 硫 氨 酸 或 几 个 N- 端 所 基 酸 。 在 真 核 细胞 中 , N -端的 甲 硫 氨 酸 常常 在 肽 链 未 完全 合 成 时 就 已 经 水 解 下 来 。 (2) 二 硫 键 的 形成 mRNA 没有 胱 氨 酸 的 密码 子 ， 多肽 侣 成 后 是 在 酶 的 催化 下 ,通过 两 个 半 胱 氨 酸 的 硫 氨基 一 S 于 氧化 形成 二 We (3) 氨基 酸 的 修饰 ,有 些 氨基 酸 要 进一步 修饰 。 mM 和 羟 赖 氨 酸 是 胶原 中 的 且 氨 酸 和 赖 氨 酸 的 羟基 化 产物 。 (4) 切除 部 分 肽 链 “ 有 些 肽 要 经 过 特殊 的 酶 水 解 切 去 部 分 肽 段 后 才 具 有 生物 学 功能 ， 例 如 由 翻译 合成 产生 的 胰岛 素 原 是 二 条 肽 链 ， 要 经 胰 蛋 白 酶 及 奖 捧 酶 也 切 去 一 段 肽 链 后 才 形 成 两 条 胸 链 的 具有 活性 的 胰岛 素 。 。 322° (5) 与 辅助 的 物质 结合 “有 些 蛋 白质 合成 后 ， 要 有 其 他 的 物 质 与 其 结合 ,这 些 非 蛋白 质 物质 有 糖 . 脂 、 核 酸 和 血红 素 等 。 (6) 亚 单位 的 聚合 ， 凡 具有 四 级 结构 的 蛋白 质 ， 在 成 熟 过 程 中 ,通过 各 种 非 共 价 键 ,使 亚 单位 之 间 相 互 聚 合成 具有 活性 的 蛋白 Rat. B = @ 1. 蛋白 质 在 人 体内 的 消化 从 哪里 开始 ? 怎样 分 解 成 氨基 酸 ? AEM 怎样 供应 各 器 官 和 组 织 ? 12 为 什么 认为 在 氧化 脱 气 过程 中 , 以 工 - 谷 氨 酸 脱氧 酶 催化 脱 氨 的 作用 ER? 工 - 谷 氨 酸 脱 氢 酶 怎样 使 谷 氨 酸 脱毛 ? 3. 转氨酶 的 辅酶 是 仁 么 ? 它 怎样 把 一 种 氨基 酸 中 的 氨基 转移 给 酮 酸 而 生成 新 的 氨基 酸 ? 4. 为 什么 说 联合 脱毛 作 用 是 转 氨 基 作用 和 氧化 脱 氛 基 作 用 联合 进行 脱 氨 的 方式 ， 曾 明 它 们 之 间 的 相互 关系 。 5. 氨基酸 主要 的 分 解 产物 是 什么 ?尿素 在 体内 是 怎样 生成 的 ? 6. 氨基 酸 脱 氨 以 后 生成 的 c- 酮 酸 有 哪些 去 路 ? o7- 简 述 氨基 酸 合成 的 三 种 方式 。 8. 什么 叫 “ 中 心 靶 则 ?? 9. 什么 叫 “ 三 联 体 遗 传 密码 ”? mRNA 上 的 遗传 密码 为 ， AUG GAC GAA UAG UGA 时 ,多 肽 的 氨基 酸 排列 是 怎样 的 ? AE me 10. 核糖 体 有 哪些 功能 部 位 ? 11. tRNA 有 什么 重要 功能 ? 12. 简 述 蛋白 质 生 物 合成 的 过 程 。 = (@ 3236 B+ = MRR HHRMA Ara Al AT FE tl AIT JL BE > ESE TE PATE I A. ER 过 程 不 是 孤立 的 ,它们 之 间 是 相互 联系 和 相互 制约 的 ?如果 这 些 代 谢 之 间 的 协调 遭 到 破坏 ,代谢 便 发 生 紊乱 ,生物 体 便 会 出 现 各 种 病 态 。 生 物 机 体 错综复杂 的 代谢 过 程 ,能 够 很 好 地 协调 ;是 由 于 灿 保 内 有 一 套 调 节 机 制 来 适应 外 界 的 变化 。 本 章 介 绍 生 物体 内 牺 质 代 谢 之 间 的 相互 联系 和 调节 控制 。 第 一 节 ， 物 质 代 谢 的 相互 联系 生物 体内 ,各 类 物质 的 代谢 相互 联系 .相互 制约 在 三 定 条 件 下 ,各 类 物质 又 可 相互 转化 。 现 将 四 类 主要 物质 : 糖 , 脂 、 蛋 白质 和 核酸 之 间 的 联系 分 成 以 下 四 方面 讨论 。 一 、 糖 代谢 和 脂肪 代谢 的 相互 联系 糖 和 脂肪 的 相互 转变 是 较 明 显 的 ， 特别 是 糖 转变 成 脂肪 的 过 程 ,在 植物 、 动 物 和 微生物 中 都 普遍 存在 。 油 料 作 物种 子 中 脂肪 的 积累 ;以 含 糖 量 较 多 的 饲料 喂养 家 畜 家 禽 , 可 以 获得 育肥 的 效果 ; 某 些 酵母 ， 在 含 糖 的 培养 基 中 培养 ， 其 合成 的 脂肪 可 达 于 重 的 40% 。 这 些 都 是 糖 变 成 脂肪 的 例子 。 在 糖 酵 解 的 中 间 产 物 中 有 磁 酸 二 羟 丙 酮 和 丙酮 酸 。 磷 酸 二 郑 丙酮 可 转变 成 c- 磅 酸 甘 油 ; 丙酮 酸 经 氧化 脱羧 变 成 乙酰 辅酶 A, 然 后 合成 脂肪 酸 。 脂 肪 就 是 由 c- 磷 酸 甘 油 和 脂肪 酸 缩合 而 成 的 。 通 过 用 MC 葡萄 糖 喂养 动物 ， 从 这 些 动物 组 织 中 分 离 出 的 软 脂 酸 中 ° 324° 发 现 MC TW MARE RIG. BEE DBM AIR, RT ew AAR SCRE HED 脂肪 经 水 解 成 o~ BRA AUIS WS, RMR HL LG BRIS PAE, UDA ARR A WO, PE A A 内 ,脂肪 酸 转 变 成 乙酰 辅酶 A 后 ,经 乙 醛 酸 循环 和 三 羧 酸 循环 产生 . 章 酰 乙酸 ,转变 为 磷酸 燃 醇 式 丙酮 酸 后 ,再 经 糖 异 生 作用 合成 糖 。 一 般 说 ,脂肪 转变 成 糖 的 过 程 是 在 一 定 条 件 下 产生 的 ;例如 油料 种 子 萌 发 时 ,贮存 脂肪 转变 为 糖 ; 刺 猩 在 冬眠 时 ， 脂肪 可 转变 成 少量 Hi. JH CHs“COOH 人 饲 喂 动物 后 ,有 MC 参 人 肝 糖 原 分 子 中 , 虽然 量 很 少 ,但 证 明 脂 肪 可 能 转变 成 糖 。 二 、 糖 代谢 和 蛋白 质 代谢 的 相互 联系 蛋白 质 是 由 氨基 酸 合成 的 。 某 些 氨 基 酸 相对 应 的 .xc- 酮 酸 可 来 自 糖 的 中 间 代谢 产物 。 例 如 糖分 解 产生 丙酮 酸 , 草 酰 乙酸 和 c- 柄 戊 二 酸 ; 这 三 种 酸 可 以 分 别 转变 成 丙 氨 酸 .天 冬 氨 酸 和 谷 氨 酸 。 谷 SAG BY Ee He IC se ALAS A I AVIA s 动物 体内 能 够 合成 的 氨基 酸 称 为 非 必需 人 氨基酸 ， 动 物体 内 不 能 合成 ,必需 由 食物 供给 的 氨基 酸 称 为 必需 氨基 酸 。 已 知 组 成 蛋白 质 的 20 种 氨基 酸 , 除 亮 氨 酸 和 赖 氨 酸 外 ， 其 余 的 都 可 转变 成 糖 ,蛋白 质 水 解 成 氨基 酸 后 ,氨基 酸 转变 成 糖 的 途径 是 通过 脱 氨 或 转 氨 基 作用 变 成 相应 的 <- 酮 酸 。 例 如 丙 氨 酸 变 成 丙 酮 酸 * 天 冬 氨 酸 转变 成 草 酰 乙 酸 , 谷 氨 酸 转变 成 c- 酮 成 二 酸 。 草 本 乙酸 和 :c- 酮 戊 二 酸 都 可 以 转变 成 矶 酸 烯 醇 式 丙酮 酸 , 然后 沿 糖 的 异 符 作用 合成 糖 。 在 动物 饥 俄 的 情况 下 ， 氨 基 酸 是 体内 糖 的 主要 来 源 。 三 、 蛋 白质 代谢 和 脂肪 代谢 的 相互 联系 组 成 蛋白 质 的 所 有 氨基 酸 均 可 在 动物 体内 转变 成 脂肪 。 生 柄 氨基 酸 在 代谢 过 程 中 生成 乙酰 辅酶 A, 然 后 再 生成 脂肪 酸 ; 生 糖 氨 基 酸 具 成 琴 柄 酸 ,丙酮 酸 不 但 可 以 变 成 甘油 ,也 可 以 氧化 脱羧 变 成 ¢ 325° 乙酰 辅酶 A 后 生成 脂肪 酸 ,进一步 合成 脂肪 : 站 肪 水 解 成 甘油 和 脂肪 酸 以 后 , 变 成 丙酮 酸 和 其 他 一 些 xc- 酮 酸 ,所 以 它 和 糖 一 样 ,可 以 转变 成 各 种 非 必需 氨基 酸 .脂肪 酸 经 5- 氧化 生成 乙酰 辅酶 A, 乙酰 辅酶 A 通过 三 羧 酸 循环 与 草 酰 乙酸 产 生 c- 酮 戊 二 酸 ，c- 酮 戊 二 酸 转 变 成 谷 氨 酸 后 再 转变 成 其 他 氨基 酸 。 由 于 产生 c- 酮 戊 二 酸 的 过 程 需要 章 酰 乙酸 , 而 草 酰 乙 酸 是 由 蛋白 质 与 糖 所 产生 的 ， 所 以 脂肪 转变 成 氨基 酸 的 数量 是 有 限 的 。 植物 种 子 萌 发 时 ,脂肪 转变 成 氨基 酸 较 多 。 四 、 核 酸 代谢 与 糖 、. 脂 肪 和 蛋白 质 代 谢 的 相互 联系 核酸 是 细胞 中 重要 的 遗传 物质 , 它 通 过 控制 蛋白 质 合成 ,影响 细胞 的 组 成 成 分 和 代谢 类 型 。 核 酸 不 是 重要 的 供 能 物质 , 但 是 , 许 多 核 苷 酸 在 各 类 有 机 物质 的 代谢 中 起 着 重要 的 作用 。 PER RR RR EP EE BE), BRAD 合成 的 重要 原料 。 核 背 酸 对 糖 代 谢 有 极 密切 的 关系 ， 糖 异 生 作用 需要 ATP, 双 糖 和 多 糖 的 合成 需要 UTP, 核 音 酸 的 碱 基 合 成 时 需要 的 COi， 可 以 由 糖 和 脂肪 分 解 的 产 物 得 来 。 核 苷 酸 与 脂肪 代谢 有 密切 的 关系 ， 脂 肪 酸 和 脂 肪 的 含 成 需要 ATP, IER MR A Ree CTP, HAR. PRE FARK KRAABNASOR LARSS MEE BRA, BPA A a Ra Sg es eH AR 切 的 关系 。 蛋 白质 是 以 DNA 为 基因 ,mRNA 为 模板 ,在 tRNA 和 rRNA 的 共同 参加 下 以 各 种 氨基 酸 为 原料 合成 的 ， 蛋 和 白质 的 生物 合成 又 必须 有 GTP 供应 能 量 , 因此 核酸 又 对 蛋白 质 的 代谢 有 重要 的 作用 。 生物 体 中 糖 ,脂肪 、 蛋 白质 的 相互 关系 示意 图 见 图 12-1。 二 节 ，. 代 谢 的 调节 生命 活动 要 末 代 谢 的 正常 运转 米 维持 。 生 物体 内 的 物质 代谢 * 326。 tet). tt th | WS HS HR 脂肪 fh 人 Re—S-hey “， - RR co 3 € we I 其 油 Ree A-| 6-— BM I 一 一 人 一、 7 -3-B x=KRMRR aa lta ARAB AABR : Fj— me MR-CoA 丙 氮 酸 AMAR | LBZ CoA, 乙酰 -CoA 二 天 冬 氨 酸 二 -一 一 HHO 三 次 酸 循环 —— SRK RE 图 12-1 糖 , 脂 类 ,蛋白 质 代谢 的 相互 联系 非常 错综复杂 ,一 个 细菌 细胞 内 的 代谢 反应 就 有 1,000 种 以 上 ,高 等 生物 的 代谢 反应 更 难以 估量 .虽然 机 体内 的 代谢 反应 瞬息 万 变 ， 千差万别 ,但 生物 机 体内 的 代谢 却 是 互相 制约 ,非常 协调 的 ， 一 切 代谢 都 有 条 不 紊 地 进行 着 。 这 就 一 定 有 比 电子 计算 机 更 准确 而 逊 速 地 调节 生物 体内 代谢 的 调节 机 构 。 如 果 调 节 失 灵 ， 就 会 在 不 同 程度 上 引起 生理 上 的 紊乱 ,严重 时 导致 生物 的 死亡 。 327 。 就 整个 生物 界 来 说 ， 代 谢 的 调节 是 在 三 种 不 同 的 水 平 上 进行 的 ,这 三 种 水 平 就 是 酶 水 平 的 调节 、 激 素 水 平 的 调节 和 神经 水 平 的 Vai. 一 、 酶 水 平 的 调节 酶 水 平 的 调节 是 植物 、 动物 和 单 细胞 生物 所 共有 的 。 因为 原 核 细 胞 和 真 核 细胞 的 代谢 都 有 酶 参加 ， 而 且 酶 是 维持 生命 正常 活 动 最 基本 的 因素 。 所 以 酶 水 平 的 调节 是 最 基本 的 调节 。 | MACE A a AP hk, PT DE 分 子 结构 的 改变 影响 酶 的 活性 而 实现 对 酶 促 反 应 的 调节 ， 是 快速 的 调节 ,反应 在 分 、 秒 钟 内 发 生 ; 另 一 种 是 改变 酶 的 含量 "这 是 通过 改变 酶 合成 或 降解 的 速度 来 改变 酶 的 浓度 而 实现 对 酶 促 反应 的 调 节 , 是 缓慢 调节 ,一 般 要 几 小 时 甚至 更 长 时 间 才 能 完成 。 (一 ) 酶 活力 的 调节 通过 改变 酶 的 结构 来 调节 酶 的 活力 ， 可 以 分 成 别 构 调 节 和 化 学 修饰 调节 两 种 方式 。 feat 1. 别 构 调节 酶 活力 的 调节 是 以 酶 分 子 的 结构 为 基础 的 ， 因 为 酶 的 活力 与 其 分 子 结构 密切 相关 。 细胞 内 有 一 类 酶 ， 称 为 别 构 酶 (又 称 变 构 酶 ), 这 类 酶 大 多 数 是 寡 聚 酶 ,含有 两 个 或 两 个 以 上 的 亚 基 , 除 活性 部 位 以 外 ， 还 有 别 构 部 位 ， 当 代谢 物 与 别 构 部 位 以 非 共 价 链 结 合 时 ,能 使 酶 活性 部 位 构象 改变 ,从 而 引起 酶 活力 的 提高 或 降低 。 酶 构象 的 这 种 改变 对 酶 活力 的 影响 称 为 别 构 效 应 。 凡 能 使 酶 分 子 产 生 别 构 效应 的 物质 , 称 为 别 构 效 应 物 。 使 酶 活力 受到 抑制 的 物质 称 为 变 构 抑 制剂 ;反之 ,使 酶 活力 增加 的 物质 ， 称 为 变 构 激 活 剂 。 机 体 别 构 调 节 的 方式 很 多 , 现 介绍 较 普遍 的 三 种 ， | C1) 反馈 抑制 反馈 i il: ESP 的 抑制 。 当 代谢 最 终 产 物 已 大 量 存在 而 不 需要 再 合成 时 ，: 它 便 和 © 328 合成 途径 中 的 第 一 个 酶 相 结合 ,使 这 一 酶 暂时 受到 抑制 ,从 而 停止 继续 合成 的 反应 。 反 馈 抑 制 是 生物 自我 控制 的 一 种 普遍 现象 。 这 过 程 可 以 表示 如 下 。 当 酶 a 受到 抑制 后 ， 整 个 连续 的 代谢 反应 即 有 效 地 得 到 调节 。 例 如 大 肠 杆 菌 中 苏 氨 酸 转 变 为 异 亮 氨 酸 的 过 程 中 ， 终 产物 异 亮 氨 酸 可 以 抑制 苏 氨 酸 脱 氨 酶 , 苏 氨 酸 脱 氨 酶 是 别 构 酶 ,这 种 调节 属 别 构 调节 , 见 图 12-2, (2) 代谢 产物 对 代谢 途径 的 影响 除了 反馈 抑制 外 ,一 条 代谢 途径 的 菜 一 产物 过 剩 ; 也 可 以 使 读 产物 前 面 的 反应 过 程 中 的 某 一 个 酶 受到 抑制 或 激活 而 改变 代谢 。 例如 在 有 氧 的 条 件 下 ， 丙酮 酸 产 生 的 乙酰 -CoA 可 以 合成 柠檬 酸 参加 三 次 酸 循环 ,但 当 柠 檬 酸 过 剩 后 ,一 方面 可 以 抑制 磷酸 果糖 激 酶 ,这 样 抑制 葡萄 糖分 解 ,有 利于 丙酮 酸 的 糖 原由 生 作用 ， 另 一 方 面 , 棕 榜 酸 过 剩 又 可 以 激活 乙酰 -CoA 羧 化 酶 , 有 利于 脂肪 酸 的 合 成 。 反 应 调节 过 程 如 图 -12-3。 (3) 别 构 调节 除 上 述 两 种 别 构 调节 以 外 ， 有 一 些 别 构 酶 可 以 受 核 昔 酸 类 化 合 物 如 ATP、ADP、AMP 的 增 减 而 抑制 或 激活 。 例 如 ， 当 体内 ATP 减少 而 ADP 或 AMP 增加 时 ,通过 对 酶 的 别 构 调 节 , 降 低糖 原 异 生 或 脂肪 酸 合成 等 耗 能 的 合成 代谢 速度 ， 加 速 糖 酵 解 和 生物 氧化 等 产能 的 分 解 代谢 速度 ,相反 , 当 ATP 增多 时 ,就 会 促进 糖 原 异 生 和 脂肪 酸 合成 等 合成 代谢 速度 。 2. 酶 蛋白 的 酶 促 化 学 修饰 酶 蛋白 在 其 他 酶 的 催化 下 ， 使 酶 分 子 中 以 共 价 键 结合 或 解 离 “329。 82 8S &# 图 12-2 大 肠 杆菌 中 的 蜡 亮 氨 酸 合成 体系 A 结合 苏 氨 酸 后 破坏 了 别 构 部 位 ,使 它 不 能 结合 异 亮 氨 酸 ”于 蜡 亮 所 酸 与 别 构 部 位 结合 引起 酶 的 构象 改变 ,修饰 了 活力 部 位 ， 使 酶 的 作用 受到 抑制 © 330° Se ee eee ee Sl bine ate a ee Bt 2s el 1 训话 忆 酸 -CoA Li a at $e HH asl OA 果糖 -1,6- | — AR ee i 1 i 和 if 脂肪酸 抑制 磷酸 | 丙 责 酸 1 PMH : t | 乙酸 -CoA 1 Ft BF 。 乙酰 -CoA FAIR UARR-CoA I | ‘ | | ! ee emnn mmm FRR (过 剩 ) 12-3 Fy tee PR ak HEL AM) ll 1 A SR Bs PT CE -CoA #8 (tig | 某 种 特殊 的 化 学 基 团 而 改变 酶 的 活性 ， 这 称 为 酶 蛋白 的 酶 促 化 学 修饰 ， 又 称 为 酶 的 共 价 修饰 。 糖 原 磷 酸化 酶 是 酶 促 可 逆 化 学 修饰 的 典型 例子 ,这 种 酶 有 两 种 形式 , 即 有 活性 的 磷酸 化 酶 a 和 无 活性 的 磷酸 化 酶 b。 磷 酸化 酶 b 在 磷酸 化 酶 b 激酶 催化 下 ， 接 受 来 自 ATP 的 磷酸 基 团 , 便 变 成 高 活性 的 磷酸 化 酶 a; 相 反 , 磷 酸化 酶 a， 在 磷酸 化 酶 a 磷酸 酶 催化 下 脱 去 磷酸 ,又 可 转变 为 磷酸 化 酶 b。 ATP ADP 磷酸 化 酶 b 激酶 磷酸 化 酶 b BA IEAY a (无 活性 ) (BEAN : Hao a (有 活性 ) Pi 化 学 修饰 和 别 构 调节 不 同 , 它 能 引起 酶 分 子 共 价 键 的 变化 ,这 种 酶 一 般 都 存在 无 活性 和 有 活性 的 两 种 相对 形式 ， 这 两 种 形式 的 正 、 逆 向 反应 由 不 同 的 酶 所 催化 ,因为 它 是 酶 促 反应 ,所 以 可 将 化 学 信号 大 幅度 地 放大 ,只 要 催化 量 的 调节 因素 存在 ,就 可 通过 这 种 酶 促 反应 ,使 大 量 的 另 一 种 酶 发 生化 学 修饰 ,因此 其 调节 效率 比 别 构 调节 高 。 由 于 酶 促 反 应 可 连锁 进行 ,一 个 酶 被 激 医 后 ,连续 地 发 生 其 他 酶 被 激活 ,导致 原始 信号 的 连续 多 次 放大 ,这 样 的 连锁 代谢 反应 系统 称 为 级 联 放 夫 或 级 联系 统 。 例 如 肾上腺 素 和 胰 高 血糖 素 对 磷酸 化 酶 b 的 激活 就 属于 这 种 类 型 .只 要 有 极 微量 的 肾上腺 素 或 胰 高 血糖 素 到 达 丢 细胞 * 就 会 激活 腺 苷 酸 环 化 酶 ,使 细胞 内 cAMP 含量 升 高 ,然后 通过 级 联 放大 ;最 终 使 无 活力 的 磷酸 化 酶 b 转变 为 有 活力 的 磷酸 化 酶 a， 从 而 促进 糖 原 分 解 生成 更 多 的 葡萄 糖 -1- EO. ERR (CMG LTE RD I WAR ILPA 12-4。 酶 的 化 学 修饰 是 由 专 一 性 酶 催化 的 , 表 12-1 列举 一 些 酶 的 酶 促 化 学 修饰 反应 。 表 12-1 酶 促 化 学 修饰 对 酶 活力 的 调节 ii 类 反 应 类 型 修饰 前 后 活力 的 变化 BERRIEN BERG He / PA BR RB TL n/N BERR ILE b BAe Bate tt, / Boe MB te ,增加 /降低 PRA RM 磷酸 化 / 脱 磷酸 化 降低 /增加 一 丙酮 酸 陪 氢 酶 | 磷酸 化 / 脱 磷 酸化 和 增加 /降低 BAO | 磷酸 化 / 脱 克 酸 化 增加 /降低 -4 谷 伺 醚 胺 合成 本 腺 苷 酰 化 / 脱 腺 人 散人 降低 /增加 (=) 控制 酶 浓 庆 的 调节 酶 的 浓度 取决 于 酶 的 .合成 和 降解 速度 , 细胞 内 酶 的 浓度 即 本 含量 的 增 减 可 以 调节 生物 体 有 机 物质 的 代谢 :12 1. 酶 合成 的 诱导 和 阻 遇 Ha) Ek HL A 成 的 物质 称 诱导 物 ， 这 种 作用 称 为 酶 的 。 332。 BERR eM ee (+) LH WR HALES (CAS ATP . ~ cAMP + PPi 十 人 无 活力 蛋白 激酶 有 活 为 蛋白 激酶 无 活力 磅 酸化 酶 b 激酶 ”有 活力 磷酸 化 酶 b 激酶 (153 FR RR ) ATP ADP (磷酸 化 ) 磷酸 化 酶 b ee a 12-4 磷酸 化 酶 激活 的 级 联 反应 诱导 生成 作用 ;例如 大 肠 杆 菌 能 利用 许多 种 糖 作 培养 基 的 矶 源 , 在 培养 基 中 ， 如 果 利 用 乳糖 作为 唯一 的 碳 源 时 ,需要 一 个 关键 性 的 Bis, 就 是 8- 绊 乳糖 背 酶 ， 这 种 酶 可 以 将 乳糖 水 解 为 半 乳 糖 和 葡萄 精 当 用 葡萄 糖 或 甘油 作为 碳 源 培养 大 肠 杆菌 时 , 大肠 杆 菌 每 个 细胞 中 :8- 尘 旨 精 音 酶 还 不 到 五 个 分 子 , 如 果 用 乳糖 作为 唯一 碳 源 时 ,起初 大 肠 杆菌 不 能 利用 ; 但 1—2 分 钟 后 , 6- 半 乳糖 背 酶 迅速 增加 上 千 倍 ,大 肠 杆菌 便 能 很 好 地 利用 乳糖 了 。 因 此 ,乳糖 是 诱导 这 种 酶 生成 的 诱导 物 , 8- 半 弛 糖 昔 梅 是 个 诱导 酶 。 这 种 调节 方式 是 通过 诱导 物 控制 提高 酶 合成 的 量 而 进行 调节 的 。 诱 导 物 通常 是 °* 333° 该 酶 促 反 应 的 底 物 。 与 上 述 酶 的 诱导 合成 作用 相反 , 某 些 代谢 产物 能 阻止 细胞 内 某 种 酶 的 生成 ,这 些 物质 称 为 辅 阻 遏 物 , 这 种 作用 称 为 酶 的 阻 遏 作 用 。 例 如 用 NEG 作为 大 肠 杆菌 培养 基 的 唯一 所 源 时 ,大 肠 杆菌 能 合成 包括 20 种 氨基 酸 和 其 他 的 含 所 化 合 物 , 但 在 培养 基 中 加 入 色 氨 酸 , 则 利用 NG 和 碳 源 合成 色 氨 酸 的 酶 系 便 迅 速 减少 。 这 样 色 氨 酸 就 是 合成 色 氨 酸 酶 系 的 辅 阻 遏 物 或 称 共 抑 物 。 辅 阻 遏 物 通 向 是 代谢 途径 的 终 产 物 。 1961 年 雅 各 布 (Jacob) 和 莫 诺 (Monod) 等 通过 研究 能 利 用 她 糖 为 唯一 配 源 的 大 肠 杆菌 中 产生 BE PLE AY Ti Oe. fe 一 个 酶 的 诱 寻 和 阻 遇 与 基因 关系 的 学 说 一 一 操纵 子 学 说 。 这 个 学 说 已 被 后 来 的 许多 实验 所 证 实现 在 已 被 普 过 接受 。 操纵 子 学 说 认为 ,在 原核 生物 DNA 分 子 的 不 同 区 域 分 布 着 调节 基因 和 操纵 子 ,操纵 子 是 由 操纵 基因 `、 局 动 基因 和 受 操纵 基因 控制 的 结构 基因 或 基因 组 共同 组 成 的 一 个 转录 单位 。 酶 的 诱导 和 阻 遏 在 操纵 子 士 发 生 。 在 酶 阻 遏 时 , 操纵 基因 被 封闭 ( 关 闭 ), 它 所 控制 的 结构 基 因 不 能 转录 而 在 酶 诱导 时 ,操纵 基因 去 封闭 GT FF) , 它 所 控制 的 结构 基因 能 通过 转录 和 翻译 而 合成 某 种 或 某 些 蛋 白质 。 操 纵 基因 的 封闭 是 通过 操纵 基因 与 一 种 阻 遇 蛋白 或 阻 遏 蛋 白 - 辅 阻 遏 物 的 复合 物 结 合 而 发 生 的 。 诱 导 物 与 阻 遏 蛋白 结合 ;使 阻 遏 蛋白 处 于 失 活 的 构象 ,不 能 与 操纵 基因 结合 ,于 是 操纵 基因 便 去 封闭 (打开 )。 而 辅 阻 遏 物 与 阻 巡 蛋 白 结合 使 阻 遏 蛋白 处 于 活化 构象 ,紧密 地 与 操纵 基因 结合 ,使 之 被 封闭 。 阻 过 蛋白 的 合成 受 调 节 基 因 控 制 ， 调 节 基 因 不 需 邻 近 操 纵 子 。 大 肠 杆菌 主要 依靠 这 两 种 不 同 的 方式 调节 酶 的 合成 “图 12-5)。 2. 酶 的 降解 改变 酶 蛋白 降解 的 速度 ,也 能 调节 细胞 内 酶 的 浓度 ,进而 调节 代谢 。 例 如 ,饥饿 时 乙酰 辅酶 A 羧 化 酶 话 力 下 降 的 原因 之 一 便 是 ° 334° ES = a lt i id lh ee (1) 酶 生成 的 诱导 操纵 子 模型 | ee ee ex 一 一 Werene eeenade asin UP” | ie FN (Spas BSpy5SRRE 白 结合 ,使 阻 巡 蛋白 失 活 , 操纵 基因 去 封闭 , 结构 基因 表达 。 (2) 酶 生成 的 阻 坎 操纵 子 模型 阻 坎 蛋白 不 能 与 操纵 基因 结合 , 操纵 基因 打开 ,结构 基因 表达 。 ead Ne Be eo 1 ws 二 辅 阻 过 物 ” 〇 3? BES MSMSE AK, MBS SGAt, 担 纵 基因 被 封闭 ,结构 基因 不 能 表达 。 图 12-5 酶 生成 的 诱导 和 阻 遏 操纵 子 模型 Pi 1a We PR aR RE Se, (7B a PR A TRE. CLR A 羧 化 Feat SE: VED“ $2 a SHR: Wo SE A, 3 YD He EAI, HG BMA Ri ARIE. 但 酶 的 降解 并 不 是 调节 酶 浓 度 的 重要 方 式 。 | (=) 酶 在 细胞 中 分 布 的 区 域 化 对 代谢 的 调节 原核 细胞 没有 细胞 器 , 细胞 质 膜 上 分 布 着 各 种 与 伐 谢 有 关 的 酶 ,例如 参加 呼吸 链 、 氧 化 磷酸 化 、 磷 脂 及 脂肪 酸 生物 合成 的 各 种 酶 ,都 存在 于 原核 细胞 的 质 膜 上 。 真 核 细 胞 有 细胞 核 、 线 粒 体 、 核 bith .高 尔 基体 等 各 种 细胞 器 , 它们 都 具有 极为 复杂 的 膜 结 构 ; 以 膜 结构 分 隔 成 分 室 。 膜 是 由 磷脂 、 蛋 白质 及 多 糖 构成 ,具有 国定 的 结构 ,对 各 种 物质 的 出 和信 有 调节 作用 。 由 于 隔离 分 室 兹 绪 果 ,各 种 辅酶 的 比例 、 各 种 代谢 物 的 浓度 .各 种 酶 的 浓度 .O， 分 压 .CO; 分 压 等 在 各 分 室 中 的 差异 , 使 细胞 中 不 同 部 位 和 不 同 细 胞 器 行使 各 种 不 同 的 代谢 功能 。 各 种 酶 促 反应 是 在 复杂 的 膜 结 构 中 或 分 室内 进行 的 , 通过 酶 在 细胞 中 分 布 的 区 域 化 对 代 谢 进 行 精细 的 调节 。 如 果 这 些 膜 系统 损坏 ,就 会 引起 细胞 内 的 代谢 素 乱 。 MAMA A. WL# 12-2, ge! 二 、 激 素 水 平 的 调节 & if 表 12-2 真 核 细胞 内 酶 的 分 布 CEG a a | 代谢 作用 ATP Ri, # BERR 细胞 质 膜 | BERLE 昌 WEE A 细胞 质 腊 催化 形成 环 腺 苷 酸 糖分 解 酶 类 、 磷 酸 戊 糖 循环 酶 类 细胞 质 BRRERE. BEAR ARRAS RABIES, SALMA RNA 细胞 质 MAR REBAR mRNA Alig tRNA Afe rRNA ¥ 细胞 核 DNA RNA NAD 合 成 三 羧 酸 循环 酶 类 、 脂 肪 酸 氧化 酶 类 线粒体 电子 传递 .氧化 磷酸 化 蛋白 质 合 成 酶 类 内 质 网 . 核糖 体 | 蛋白 质 合成 ° 336 © 凋 细 胞 和 低 等 生物 ,代谢 的 调节 主要 靠 酶 。 多 细胞 的 生物 (村 物 FRE HES A HEBD) FT LL Wk AML DS EP ee AA SAAB AEM, 对 代谢 进行 调节 。 激素 是 指 由 特殊 的 活 细胞 所 分 泌 的 对 某 些 缀 细胞 有 特殊 激动 作用 的 一 群 微量 有 机 物质 ， 激 素 是 联系 、 协 调和 节制 代谢 的 物质 。 激素 调节 代谢 的 作用 是 通过 对 酶 活性 的 控制 和 对 酶 及 其 他 生 化 物质 合成 的 诱导 作用 来 完成 的 。 要 达到 控制 代谢 的 目的 , 生物 体 就 要 经 常 保持 一 定 的 激素 水 平 , 机 体内 各 种 激素 的 含量 不 能 多 , 也 不 能 少 , 过 多 过 少 都 会 使 代 谢 发 生 率 乱 。 因 此 ,利用 激素 调节 代谢 ,首先 应 控制 激素 的 生物 合 成 ， 然后 通过 激素 对 酶 活性 的 影响 和 对 酶 合成 的 诱导 作用 来 调节 代谢 ， 生物 界 的 激素 可 分 成 哺乳 动物 激素 、 TOME A A 等 植物 激素 ,有 关 这 些 激素 的 作用 和 机 制 , 在 动物 生理 和 植物 生理 中 有 详细 的 介绍 ;未 章 便 不 详细 叙述 了 三 、 神 经 水 平 的 调节 有 完善 的 神经 系统 的 人 和 高 等 动物 , 除 酶 和 激素 调节 外 ,中 枢 神经 系统 对 生物 体 的 代谢 有 直接 和 间接 的 调节 作用 。 中 枢 神经 系统 的 直接 调节 是 大 脑 接 受 某 种 刺激 后 直接 对 有 关 组 织 、 器 官 或 细胞 发 出 信息 , 使 它们 兴奋 或 抑制 以 调节 代谢 .例如 “ 假 饲 "， 实 际 上 骨 中 没有 进入 食物 ， 但 能 引起 组 织 中 糖 代谢 的 加 速 。 又 如 入 在 精神 紧张 或 遭 意 外 刺激 时 ,， 肝 粳 源 即 迅 速 分 解 使 血 糖 含量 增高 , 这 也 是 由 大 脑 直接 控制 的 代谢 反应 。 由 条 件 反射 来 影响 代谢 的 反应 都 是 受 大 脑 直 接 控制 的 。 中 枢 神经 系统 对 代谢 的 间接 调控 主要 是 通过 对 内 分 涂 腺 活动 的 管制 而 实现 的 ， 也 就 是 通过 对 激素 的 合成 和 分 小 的 调控 而 发 挥 其 调节 作用 的 。 生物 能 维持 正常 的 生命 活动 ,是 物质 代谢 有 条 不 率 的 结果 。 在 代谢 调节 中 , 酶 的 调节 是 基本 的 ,为 动物 、 植 物 和 单 细胞 生物 所 共有 。 CERAM wh, 激素 和 酶 是 维持 正常 代 * 337 « 谢 的 基本 物质 。 RET ARS HED, 中 枢 神经 系统 功能 的 正常 活 动 , 征 维持 代谢 正常 的 关键 。 B = 题 .入 在 体内 怎样 变 成 脂 ? .和 蛋 自 质 在 体内 怎样 变 成 糖 ? re ER | . 蛋白质 在 体内 怎样 变 成 脂 ? . 糖 , 脂 和 蛋白质 怎样 参加 核酸 的 代谢 ? .为 什么 认为 酶 水 平 的 调节 是 最 基本 的 代谢 调节 ? ， 酶 话 力 的 调节 和 了 酶 浓度 的 调节 有 什么 不 同 ? 。 酶 的 别 构 调节 和 酶 促 化 学 修饰 有 什么 不 同 ? :什么 称 为 反馈 作用 ? .用 操纵 子 学 说 阐述 酶 合成 的 诱导 和 阻 遏 。 10. 酶 在 细胞 中 的 分 布 与 代谢 调节 的 关系 是 怎样 的 ? © co = OH OO RD = ° 338 。 ADP ADPG AFP; aFP Ala; A AMP AMV 6 APA | APF Arg; R A site Asn; N Asp; D ATP ATPase BAL BMR BSP it ， 虽 一 、 常 用 生化 名 词 缩写 或 简称 表 absorbance 吸收 素 adenosine [RC URIS) TF accelerator globulin ({€#€ (REA acyl carrier protein 酰基 载体 蛋白 adrenocorticotropic hormone 促 肾 上 腺 皮质 激素 adenine Rm adenosine diphosphate [Rf — me adenosine diphosphate glucose ” 腺 苷 二 磷酸 葡 糖 a-f(o)etoprotein 甲 胎 蛋 白 alanine WAM adenosine monophosphate fg t*¥—REAR; ARTS avian myeloblastosis virus “ 鸟 类 成 茵 细胞 性 白血病 病 | 毒 6-aminopenicillanic acid 6- 氨基 青 替 烷 酸 animal protein factor 动物 蛋白 因子 arginine AM aminoacyl site 氨 酰 基部 位 asparagine KARE aspartic acid KAM adenosine triphosphate [R7*= mime adenosine triphosphatase ， 腺 霸 三 磷酸 酶 dimercaprol; dimercaptopropanol 二 琉 基 两 醇 basal metabolic rate ,基础 代谢 率 brom(o) sulf (ophth) alein POURRA MEA HA » ° 339 © C; Cyd cAMP CAP Cbz; Z CCC ccc-DNA CD cDNA CDP CEA CF CMC CMP Col Coll CoA ConA cpm cRNA cRNA Cir Cys; C °340.¢. cytidine fia (eme RR) TF _[1] cyclic adenosine monophosphate SPHRFR [2] adenosine-3’, 5’-monophosphate HP PRtRR; HR +f-3', 5'- WRB [3] 3’, 5’-cyclic adenylic acid 3/,-5'- 环 腺 昔 酸 [1] cyclic AMP receptor protein cAMP 受 体 蛋白 [2] catabolite gene activator protein 分 解 物 基因 活 化 蛋白 [3] cell adhesion protein 细胞 粘连 蛋白 dA carbobenzoxy- “APR 59> 8 chlorocholine chloride AltA; HHS covalent: closed circular-DNA. 共 价 闭环 DNA circular dichroism 圆 二 色 性 complementary DNA. “互补 (于 RNA 的 )DNA; ae x DNA cytidine diphosphate J@tfUwem | carcino-embryonic antigen 癌 胚 抗 晨 citrovorum factor "Stilt; 亚 叶酸 ; N"- 甲 酰 - 5,6,7,8- AM we 1 carboxymethyl! cellulose 次 甲 基 纤 维 素 人 cytidine monophosphate; cytidylic acid 胞 苷 一 磷酸 ; 胞 背 酸 | | iT) coenzyme I 辅酶 了 ir ure coenzyme I] #§#¥ II coenzyme A 辅酶 1A onl concanavalin {EV BREA . counts per minute ， 每 分 钟 计 数 [ 同 位 至 脉冲 ] chromosmal RNA #ffkF RNA complementary RNA ， 互补 -RNA- 5 Ag cytidine triphosphate jf@t+}= seme a) cysteine AEWA | q2 —ae ee rrr rhcrmrhcrororrr Cyt ‘ d- 2,4-D dA; dAdo dAMP DBC + « dC; dCyd DCC; DCCI. dCMP Ch DCMU DCU DFP dG; dGuo dGMP dIMP dITP DNA DNase DNP DOPA DPN ds DNA ds RNA DTT ECG; EKG EDTA cytosine fame _dextro- 右 旋 的 Ny ww 2,4-dichlorophenoxyacetie acid 2,4-jf: 2,4-— 条 ALR deoxyadenosine [i 4a ik i _ deoxyadenylic acid 脱氧 腺 苷 酸 N‘-2'-O-dibutyryl adenosine-3'; 5’-monophosphate MT REAR RR deoxycytidine; cytosine deoxyriboside 脱氧 胞 苷 dicyclohexylearbodiimide 二 环 己基 碳 二 亚 胺 ,deoxycytidylic acid 脱氧 胞 昔 酸 3-(35 4-dichlorophenyl)-1,1-dimethylurea TAF GHhoAm.. | dicyclohexylurea —HOMR diisopropyl fluorophosphate .二 蜡 丙 基 所 磷酸 deoxyguanosine ， 脱氧 鸟 苷 deoxyguanylic acid |ia SHR jydeoxyinosine-5'-monophosphate， 脱 氧 次 黄 苷 酸 ; WA ULF RR | deoxyinosine triphosphate ， 脱氧 次 黄 苷 三 磷酸 deoxyribonucleic acid 脱氧 核糖 核酸 :deoxyribonuclease ”脱氧 核糖 核酸 酶 [1] dinitrophenol 二 硝 基 茶 酚 : [2] DNA-protein complex DNA 蛋白 复合 体 3,4-dihydroxyphenylalanine 23,4-LREARRM; 2B diphosphopyridine nucleotide 二 磷酸 吡啶 核 苷 酸 double strand DNA 3S DNA double strand RNA 双 链 RNA dithiothreitol 二 硫 苏 糖 醇 electrocardiogram 心电图 editic acid; ethylene diaminetetraacetic acid GZ hk ° 341° FMN ERF; 下 RH FSH 5-FU G; Guo GAR GDP GH GHRF GIP Gln; Q Glu; E Gly; G GMP GOT G6PD 四 乙酸 ethyleneglycol-bis (8-aminoethyl ether)-N,N -tetre- acetic acid 乙 二 醇 双 乙 胺 醚 -N，N -四 乙酸 enzyme-linked immunosorbent assay 酶 标记 免疫 吸 陨 测定 法 electromyogram 肌 电 图 Embden-Meyerbof-Parnas pathway EMP; $8 解 途径 endoplasmic reticulum “内 质 网 flavin adenine dinucleotide ” 黄 素 腺 嗓 叭 二 核 苷 酸 free fatty acid 游离 脂肪 酸 ; 非 酯 化 脂肪 酸 flavin mononucleotide RBMBHR follicle stimulating hormone releasing factor 促 滤 泡 素 释放 素 follicle-stimulating hormone ({Ri#2}0# 5-fluorouracil 5- 氟 尿 喀 啶 guanosine (WE) | glycinamide ribonucleotide +t REE ER guanosine diphosphate %f*¥— im growth hormone 生长 激素 growth hormone releasing factor E-#KRARAAT gastric inhibitory polypeptide 肠 抑 胃 肽 glutamine GRRE glutamic acid #AR glycine HAR guanylic acid 鸟 苷 酸 glutamic-oxalacetic transaminase 谷 ( 氨 酸 ) (RZ 酸 ) 转 氮 酶 glucose-6-phosphate dehydrogenase 葡 糖 -6- 磷 酸 脱氧 酶 glutamic-pyruvic transaminase 谷 ( 氨 酸 ) 丙 〈 酮 酸 ) 转 GRIF(SRIP) GSH GSSG Gua HAA HCG HDL HEPES Hfr HGPRT HGF His; H HMG-CoA HMM HnRNA 5-HT Hyp I; Ino IAA ICSH(LH) Il; I IGF IMP 2a AE growth hormone release inhibitory factor 释放 抑制 因子 glutathione - 还 原型 谷 胱 甘 肽 glutathione 氧化 型 谷 胱 甘 肽 guanine "mie hepatitis associated antigen 肝炎 相关 抗原 ; 澳大利亚 抗原 human chorionic _gonadotrophin -大 绕 毛 膜 促 性 腺 激素 high density lipoprotein 高 密度 脂 蛋 白 生长 激素 .. N-2-hydroxyethylpiperazine-N’-2-ethanesulfonic acid N-2-F8Z FE WKIE-N'-2-Z toe on BR high frequency recombination 高 频 重组 hypoxanthine guanine phosphoribosyltransferase %#& Ba SRS FE HR A BE HE hyperglycemic factor 高 血糖 因素 histidine AMR _B-hydroxy-f-methylglutaryl-CoA ，p- 羟 -6- 甲 基 成 二 酸 单 酰 辅酶 A hexamethylolmelamine 六 羟 甲 基 三 聚 握 胺 heterogeneous nuclear RNA 不 均一 核 RNA 5-hydroxytryptamine; serotonin 5- 羟色胺 hydroxyproline hime inosine *wKWE; ALY indole-3-acetic acid '|Yt-3-Z, interstitial cell-stimulating hormone 促 黄 体 成 素 ; Ce 间 质 细胞 激素 ) isoleucine #IERM ! insulin-like growth factor “胰岛 素 样 生 长 因子 ;不 被 压制 胰岛 素 样 活性 多 肽 inosinic acid 次 黄 若 酸 ; 册 苷 酸 。 343 。 LDL LETS protein Leu; L LH(ICSH) LSD LTH Lys; K MAK Met; M 6MP 5-MOT mRNA MSH mtRNA NAD NBT NADP e 344° inosine triphosphate *w#Rt—= am juvenile hormone ” 保 幼 激素 ” 3 catalytic rate constant E(t RE By Michaelis constant KK #3 2 He I(ajevo- AwEN 8 leucine aminopeptidase ZAMAIKM - Bu long acting thyroid stimulator 长 效 甲 状 腺 刺激 因 学 ont lactic dehydrogenase; lactate dehydrogenase 乳酸 脱 氢 酶 ai Id low density lipoprotein {KEES A 2495H large external transformation sensitive protein (XK) SpE CRRA Upott ogi. ， tH leucine 2AM: AAR DO SDH luteinizing hormone ， 促 黄体 (生成 ) 激 素 lysergic acid diethylamide #ARE— CIR lw luteotropic hormone “催乳 激素 pee H yw lysine VAR rot by the Bp AoD-DMi methylated albumin kieselguhr’ 甲 基 清 蛋白 硅 藻 土 methionine 甲 硫 氨 酸 ;， 蛋氨酸- MMI 6-mercaptopurine 6-%i{HEwe — AY dhs) 5-methoxy tryptamine 5-Pa fake TH messenger RNA 信使 RNA; 信息 RNA melanocyte stimulating hormone; melanophore sti- mulating hormone (@%(#AW)RE AAI mitochondrial RNA ”线粒体 RNA H.DH29! nicotinamide adenine dinucleotide“ 烟 酰胺 腺 嗓 叭 二 核 FR i | fa nitroblue tetrazolium AVM © wl nicotinamide adenine dinucleotide phosphate MEN Wg NEM "AY PR WE PR ial : NEFA Phe; F PNA Poly(A) Poly(U) Poly I-C ppGpp PPLO | pppGpp Pro; P non-esterified fatty acid | 4ERRIKIETRR; UFRARM * nanogram 43%, 毫 微克 (10-* 克 ) nerve growth factor 神经 生长 因子 nicotinamide mononucleotide +AREK MRR nuclear magnetic resonance “核磁 共振 non-protein nitrogen 非 蛋 白 氛 non-suppressible insulinlike active peptide 不 被 压制 胰岛 素 样 活性 多 肽 ; 胰岛 素 样 生长 因子 open circular-DNA 开 环 DNA optical density 光 密 度 2-nitrophenyl-#-D- Tucoside hee B-D- Bye a O-nitrophenyl-8-D-galactoside “ 邻 硝 基 苯 -6-D- 半 屯 糖 并 optical rotatory dispersion ”旋光 色散 picogram ot; fkhhse(10-'* 32) p-chloromercuribenzoate WAMRA TM prostaglandin ”前列腺 素 pteroylglutamic acid 暴 酰 谷 氨 酸 ; 叶酸 ;维生素 B。 phytoh(a)emagglutinin “植物 凝集 素 phenylalanine #ARM pentose nucleic acid 成 糖 核酸 polyadenylic acid ”多 聚 腺 苷 酸 polyuridylic acid SRRHR polyinosinic acid-polycytidylic acid 42ALHMER 胞 苷 酸 guanosine tetraphosphate % 47 /U RRR pleuropneumonia-like organism “类 胞 膜 肺 炎 生 物 guanosine pentaphosphate & LBM proline fifi a a} OEM OX HMVHOMZES AA OHNE ts 一 tm rs) ScexnxeenQqovoHeometRsxzerosnrneorxrvea Jk Tis Rs 拍 ; Xe; od 千 兆 Jed 千 兆 兆 Ie II 四 、 和 希腊 字母 表 名 AN alpha beta gamma delta epsilon zeta eta theta iota kappa lambda mu nu xi omicron pi rho sigma tau upsilon phi chi 称 ni ys Oo ZS 读 ['elfo] ['bi:to, ‘beite] C’gemo] ['delto] | [ep’sailon,’epsilon] [’zi:ta] [it3 ‘eito]. ['Oi:ta] wlLai'outa] ['kepo] leemds] Cmju:] Cnju:] [gzai kasai, Cow’ maikren] (pai) frou] [sigms] [to:] [ju:p’sailon, [fai] [Elkai] . [ psai] . Froumigs] zai) "ju:psilon) © 349 » 一 、 实 验 课 的 目的 | 1. 培养 研究 自然 科学 的 正确 态度 和 严谨 的 思考 路 线 。- 2. 以 实验 证 明生 物化 学 的 基本 理论 ， 加 深 对 基本 理论 的 理 解 。 3. 掌握 生物 化 学 的 基本 研究 方法 ,学 习 根据 基本 理论 和 工作 要 求 设计 实验 。 9 二 、 预 司 : Gee 学 生 在 每 次 实验 之 前 必须 对 实验 内 容 进 行 预习 ;了解 实 验 的 目的 .原理 和 操作 步 双 , 懂 得 每 一 操作 步骤 的 意义 ， 了 解 需 用 仪器 的 使 用 方法 。 只 有 达到 预习 要 求 的 同学 才能 参加 实验 。 =, xe ae 为 了 得 到 良好 的 实验 结果 ， 并 提高 效率 ， ”1. 勿 取 用 过 量 的 实验 材料 及 试剂 。 2. 根据 实验 要 求 使 用 适当 精度 级 别 的 量具 。 例 如 ， 必须 准确 定量 加 入 的 溶液 应 该 用 吸 量 管 量 取 ; adidas attic?) 够 准确 时 ， 则 不 应 用 吸 量 管 。 3. 试剂 取 用 后 必须 立即 将 瓶 塞 盖 好 ， 放 回 原 处 ， et HRA. WAR Wn ABA, Dsige. 四 、 珍 惜 仪器 天 平 、 分 光 光 度 计 、 电 泳 仪 . 定 氨 仪 .离心 机 等 成 套 仪器 ， 使 用 ° 了 50。 BY PRATT A EA a PE. 现 故 障 时 应 立刻 报告 教师 ， 不 得 擅自 处 理 。 OR, 实验 记 录 及 实验 报告 / 实验 过 程 中 ,必须 把 实验 数据 ,观察 到 的 现象 和 结果 随时 记 在 - 实验 记录 末 上 。 实 验 后 整理 出 实验 报告 ,文字 要 简 炼 准确 ,根据 实 验 内 容 ， 可 采用 和 氢 述 或 图 表 等 形式 。 某 些 实验 装置 需 绘 图 。 六 、 整 洁 清洁 整齐 为 工作 之 必要 习惯 ,必须 养 成 。 实 验 台 全 ` 抽 尼 和 橱 内 必须 整洁 ,放置 仪器 药品 要 有 次 序 。 本 次 实验 不 需 用 的 仪器 、 试剂 ,不 要 放 在 实验 台 上 ,以 免 妨碍 操作 。 勿 把 试剂 和 实验 材料 抛 酒 在 桌面 和 地 上 。 实 验 完 毕 , 须 将 试剂 瓶 和 材料 排列 整齐 ,将 仪器 洗 净 放 好 ,并 把 桌面 抹 拭 干净 。 经 教师 检查 后 方 得 离开 实验 室 。 七 、 废 物 处 理 一 般 废 液 倒 人 水 沟 内 放水 冲 走 : 强 酸 强 碱 废 液 须 先 用 水 稀释 ， 然后 倒 和 人 废品 缸 内 ; 废 纸 . 火柴 棍 、 带 有 洼 淳 的 废 液 和 其 他 固体 废 Dy EB A BE i LAN AN PE He ES 八 、 注 意 安 全 勿 将 醚 类 、 乙醇 等 易 燃 液体 接近 火焰 。 1 对 易 燃 液体 加 热 必须 用 水浴 ，: 使 用 电炉 加 热 水 浴 ， 不 可 用 火焰 烧 者 水 浴 ， 更 不 可 用 火 焰 直 接 加 热 。 遇 有 火险 ， 必 须 镇 静 处 理 ， 先 切断 电源 ,) 隔 离 易 燃 物品 ， 再 用 砂 士 或 灭火 器 灭火 )， 若 衣服 着 火 忆 用 水 并 或 就 地 一 滚 RK. 1 实验 二 Wey teens 目的 和 要 求 1. 了 解 几 种 常用 的 发 定 蛋白 质 op T 解 蛋 日 质 的 基本 结构 单位 的 主要 连接 方式 。 “351 2. Sie KE CARRY PARE RMR :; 蛋白 质 分 子 中 的 某 种 或 革 些 基 团 与 显 色 剂 作用 ;可 产生 特定 的 颜色 反应 。 不 同 蛋白 质 所 含 氨基 酸 不 完 双 相同 5 颜色 反应 亦 可 不 同 。 颜 色 反 应 不 是 蛋白 质 的 专 一 反应 ;一 些 非 蛋 外 物质 亦 可 产 生 相 同 的 颜色 反应 ， 因 此 不 能 仅 根据 颜色 反应 的 结果 决定 被 测 物 是 否 是 蛋 和 白质 :颜色 反应 是 一 些 常用 的 蛋白 RZ Bw 测定 的 依 实验 仪器 试剂 和 材料 : x TX Fee a SHR 1 ; | YS it AERA 1. APRA. | SSK . ETE 2. WB. x OF Raye eae 3. HE. Tbe Peat. eM 4, 水 洽 锅 。 athe a) 5. 二 CATE Sh OG =. RFA atk Oe one. 1. ZOWRBR: 8 CRA MAK 20 1%; e-s . Boitie, RA Ma. 7 te od “2. 0.1% AMAR. s seeks 1% BWR: 1-8 Reedaseaerir- 完全 溶解 后 ， rd 100ml; . nae § 4, 米 伦 (Millon) 氏 试剂; 40 g RIA 60 ml 浓 硝 酸 (比重 1 溶解 后 加 二 倍 体积 蒸 馆 水 ， 混 匀 ， 静 置 泪 ， 取 上 清 液 备用 。 此 试剂 可 长 期 保存 。 5. 0.1 ri SAAR: 0.1 8 HS MIAT 95 % 乙 醇 并 稀释 至 100 ml。 6. 尿素 :如 颗粒 较 粗 ， BIT ANB AK bea A 7. 10%NaOH 溶液 。 lehT of 8. YRIAAR. LEB 1.42, . e 352 « 9. 1 %CuSO, 溶液 。 10. 浓 硫 酸 (A.R.)。 11. YKBERRC(C.P.), 12. 0.5% 谷 氮 酸 钠 溶液 。 13. 0.5% 酯 酸 铅 溶液 。 14. 浓 盐酸 。 15. 红色 石 芒 试纸 。 Bf RY: —, WHR | oe 原理 ”如 将 尿素 加 热 ， 则 两 分 子 尿素 放出 一 分 子 氛 而 形成 双 Silk) Ma EMEA SEP ,能 与 硫酸 铜 结合 成 红 紫 色 的 络 合 物 ， HRERARERRM. ZARA TEAS TKS Waka 相似 , 故 能 呈 此 反应 ,形成 紫红 或 蓝 业 色 的 络 合 物 。 由 小 肽 形成 的 络 合 物 颜色 偏 红 。 双 缩 腺 反应 可 用 于 鉴定 蛋白 质 的 存在 及 蛋白 质 水 解 荐 否 完 全 ， 用 比 色 法 可 作 蛋 白质 的 定量 测定 。 反应 式 如 下 ， NH， NH; ie C=O), c=0 “. SoaRibehabghE te ) (NH: | 18.0 °C NH +NHs te Fe ake “Tbh c=0 © NH, NH, NH, C=O » 2 NH+Cu?*+2Nat+ 4OH-—> C=0 | te? NH, * 353 © OH OH 二 O2y7 | | NH; +Cui St NH, fh. LS Lge "4 i >) 99 Ak pe HN > af 已 7 \ C=0 O=C Na Na, / NH, NH, 7 | OH OH 铜 - 钠 - WHA AD: ibe 应 当 注意 ， si ESR TC cH; NH,,—CHNH,—CH,0OH, —CRH—NH, ®%—-CHOH—-CH,NH, 等 基 团 的 物质 ， 以 及 乙酰 二 K (O= ule C=0) $yRbaw H, NH, ~~ oak ; 似 反 应 。 因此 ， AR 应 ， (A SER LB Ne AE 45d 操作 1. 取 少 许 结晶 尿 针 让 在 干燥 试管 中 ， 微 火 加 热 ， 天 素 熔化 并 FE RIL 释 出 之 氨 可 用 红色 石 区 试纸 试 之 ， 至 试管 内 有 白色 国体 出 现 , 停 止 加 热 , 冷 却 。 然 后 加 10 %NaOH 溶 液 1 ml 摇 匀 ， 再 加 2 滴 1 %CuSO4 溶 液 , 混 匀 , 观 察 有 无 紫红 色 出 现 。 2. 另 取 一 试管 ,加 蛋白 溶液 10 滴 , 再 加 10 % NaOH HR 10 滴 及 1 KCuSO, 溶液 2 滴 , 混 匀 , 是 否 出 现 紫 玫 百名。 注意 :硫酸 铀 不 能 多 加 , 否则 将 产生 蓝 色 Cu(OH):。 此 外 在 碱 溶液 中 所 或 按 盐 与 铜 盐 作用 ,生成 深蓝 色 之 络 离子 Cu(NH,)}* 妨碍 此 颜色 反应 的 观察 。 =. F= Ry 原理 RHRBASAR SKE RRE 物质 外 ,所 有 ¢ 354。 cA AGR AH ANEE SRA RAE Es CALI JN-C. / OH R AH eS ¥ ery ane: STU SA A Se. SE SAP ag ute 2 WADE NOH 六 sc OH ork a ag Tera a5 < O RAE ED “还 原型 划 三 本 Ae O.M+<+NH,*+C0;4 +R—C—H aS AN 一 CN HOY CAAS | C uz /+NH3+ Os bls, \/~ 64% Son HO” \c~\Z | Be O ie O 还 原型 草 三 AA E= Fags vt O OC. 7 | | pales | |+ 3 1,0 O nth 蓝 紫 色 化 合 物 ”此 反应 十 分 灵敏， 1;1,500;000 浓度 的 氨基酸 水 溶液 即 能 给 出 反应 。 此 反应 的 适宜 p 了 为 5 一 7 。 此 反应 已 广泛 地 应 用 于 氨 基 酸 的 定量 测定 * 氨 . 6- 再 氛 酸 和 许多 一 级 胺 都 呈 阳 性 反应 。 尿素 . 马 尿 酸 和 肽 链 上 的 亚 气 基 呈 阴性 反应 。 蛋 白质 与 曹 三 酮 仅 圣 弱 阳 性 反应 。 操作 取 2 支 试管 ,分 别 加 入 Jrmal 蛋白 溶液 及 0.5% 谷 所 酸 了 05 sai we 51. FE PRR In 0.1 Xe ZR 2 IR Fi RL Ac eh 5 — 10 2h LAE ， 三 、 米 伦 (Millon) 反 应 原理 “Millon 氏 试剂 为 硝酸 、 亚 硝酸 、 AAR, 亚 硝 酸 条 之 混 合 物 ,能 与 苯酚 及 其 某 些 衍生 物 起 颜色 反应 。 紫 反应 的 化 学 过 程 尚未 十 分 清楚 。 最 初 产生 的 有 色 物 质 可 能 是 酚 的 亚 硝 基 衍 生物 ， 经 变 位 作用 成 为 颜色 更 深 的 邻 醒 胀 ， 最 终 成 为 具有 稳定 红色 的 产 物 ， 此 产物 的 结构 尚 不 了 解 。 rayne Sl Do “NoHo i >+Ho NE (CLE) oxy ena | a eae (QBRRIB) ”二 | REA hy ER RETA, BCI 反应 者 即 为 酷 氨 酸 存在 之 确证 。 we - 取 试 管 1 支 ,加 入 0.1 eR 1 ml & Millon 试剂 2 滴 ， YA ARE 2. 取 试 管 1 支 ,加 入 蛋白 溶液 mi 及 Millon 试剂 2 滴 ， 此 夺 出 现 蛋 自 质 沉淀 ( 因 试剂 中 含 秒 盐 及 硝酸 )， HEH RAW EMR. KH > 3. 用 1% 和 白明 胶 ( 也 是 一 — EET fe BADE, 并 解释 之 。 yo, 黄色 反应 原理 ”蛋白 质 分 子 中 含有 苯 核 结构 的 氨基 酸 :( 如 酷 氨 酸 、 色 * 356 。 {> A J DS), He MAR PT (RS A AR AR RA, A CE 溶液 中 转变 为 桔 黄色 的 硝 醒 酸 钠 。 ws > +HNO; — (Jeon () pons (SU by ae YY ox NO, O = N—ONa (黄色 ) TAMARAC) 5 汪 丙 所 酸 较 难 硝化 ,一 般 情 况 下 几乎 无 黄色 反应 ,车 同 时 加 入 DBRT, 则 能 得 到 明显 的 黄色 反应 。 绝 大 多 数 蛋 白质 都 含有 芳香 族 氨 基 酸 四 因 此 都 有 黄色 反应 。 皮 肤 、 指甲 等 遇 浓 硝酸 变 黄 即 为 此 反应 的 结果 。. eo. a 操作 oly RA XDRE, MARARRA 0.5 ml Rev WNG 2 A FA: FRR, HAE SRE. BARA My Pree Ree. 取出 冷却 后 逐 滴 加 入 10 % NaOH zm, 当 试管 中 溶液 呈 碱 性 时 ULE Bee A ti 2. WDE PMAR DHA 2. 支 试管 中 ， AMAR 7 放置 一 段 时 间 后 观察 颜色 变化 。 . CREM PE “a EC Ea REP AZ. (H 一 qt C—O) O. FFARR BAM, MP EE. RMSE Fh ee MAK. mE WR HE ERE S BIT oy FB ait ka AE Se 蓝 相 似 的 物质 。 * 357 * 的 es aed weligaien HOOC—CH—CH,—-—— ®S Marte ee NS Tk Pl, aaa 7 waa ‘a md x aS 7 -. 人 Pr 的 焉 相 “A ait oe H” \cooH 冰 栈 酸 一 般 都 含有 乙 醛 酸 杂质 ， 故 可 用 冰 醋 酸 代 趟 乙 醋酸 。 WE We 2 支 试管 ,分 别 加 入 蛋白 质 溶 液 0.5mL 和 1% 白 明 胶 溶液 0.5 ml, HR RK AML 1 ml, 4, eH BAS a 沿 管 壁 加 入 浓 硫 酸 (A.R.) 约 1 ml, ELRAMRBA KAM APT LMR. BBE, 3 、 栈 酸 铅 反应 | - ce hore Re ee AER Ce TR ORTEFA Py WIE be We LBA. Re aS Re AE be 硫化 铅 沉 演 。 者 加 入 浓 盐 酸 ， 就 生成 有 臭 味 的 硫化 所 气体 R—SH + 2 NaOQH—->R—OH + Na.S apy) CSE SEE SN. NaS +Pb?+-—>PbS ) + 2.Na?* © AE PbS+ 2 HCI—>PbCl,+H,S4 PLM « SF FF We RT RA ae, TRAE LU 操作” 疝 试 管 中 先 加 0.5 6 Pb(Ac) wee 1 ml, RRS 滴 加 10 %NaO 开 溶液 ,直到 产生 的 沉淀 溶解 为 止 。 摇 匀 后 ， 再 加 蛋白 溶液 数 滴 再 摇 匀 , 置 水 浴 中 加 热 ; 溶 液 变 黑 。 待 伶 后 小 心 加 入 数 滴 浓 盐酸 。 嗅 其 味 ， 判 断 是 什么 物质 ? * 358 ° ot ”实验 二 “蛋白 质 的 沉淀 反应 及 等 电 点 的 测定 ， I .蛋白 质 的 沉淀 反应 目的 和 要 求 1. 加 深 对 蛋白 质 胶体 溶液 稳定 因素 的 认识 2. 区 分 可 逆 沉 淀 作用 及 不 可 逆 沉 淀 作用 3 了解 它 从 在 实际 工 “ 作 中 的 应 用 。 原理 /在 水 溶液 中 蛋白 质 分 子 的 表面 由 于 形成 水 化 层 和 双 电 层 而 成 为 稳定 的 胶体 颗粒 。 蛋 白质 水 溶液 是 亲 水 胶体 溶液 ; 其 稳定 性 是 玖 条 件 的 ,相对 的 在 一 定 的 物理 化 学 因素 影响 下 ,蛋白 质 胶 粒 失 去 电荷 ， 脱 水 ， 甚 至 变性 而 丧失 稳定 因素 二 邯 以 固态 形式 从 溶液 中 析出 ， 这 种 作用 称 为 蛋白 质 的 沉 演 反 应 。 蛋 自 质 的 沉 演 反应 可 sabes $b ， 可 逆 沉 演 反 应 在 沉 演 反 应 发 生 以 后 , 蛋 自 质 分 子 内 部 结 人 淀 的 因素 除去 后 ， 蛋 白质 沉淀 可 再 溶 于 原来 的 溶剂 中 。 这 类 沉淀 反应 称 为 可 逆 沉 淀 反应 。 例 如 盐 析 作 用 、 利 用 等 电 点 沉淀 蛋白 质 及 在 低温 下 用 乙醇 或 丙酮 短 时 间作 用 于 蛋 自 质 的 反应 等 。 2. 不 可 逆 沉 演 反 应, CRETE, BAD TAB 构 发 生 重大 改变 ,特别 是 空间 结构 遭 到 破坏 ;失去 其 天 然 性 质 。 蛋 白质 因 变 性 而 形成 的 沉淀 不 能 再 溶 于 原来 的 溶剂 中 。 这 类 沉淀 反 应 称 为 不 可 逆 沉 淀 反应 。 重 金属 盐 、 生 物 碱 试剂 二 强酸 、 强 碱 、 加 热 、 震 荡 、 超 声波 、 有 机 溶剂 等 都 能 使 看. A RRR TMI dE. | : © 359 。 AHS, ART FRA ERA ER ete (如 HPT) ,并 不 析出 。 uta oe wae mvt 的 蛋白 质 也 不 二 定 都 已 变 竹 .已 实验 仪器 、 试 剂 和 材料 =. tae | ， 试 管 及 试管 架 (CHAE we br wk He | Fy SEE 离心 机 和 离心 管 Kw RS . Bet | 二 、 试 剂 和 材料 nea 1. BAA WAR. We 20 ml wes, MAE 5k 200 ml 和 饱和 和 氧化 钠 溶液 100 ml, IAF FEHE SA o—3 EB» AGLI, TBR ea es 2. TU ANE FRIAR 1. RRS HA - TR EB . e FRAT PRR Ae - 95% 乙 醇 。 Eee al . 重 白 质 溶液 : ipa raat Si HS . 2% AgNOIR HR , | 5 = if HAE ee -O.5%0MRRRIRIAIR tt Si as . 1% CuSO 7A, x1 OGG My Poa AAS - WOXSACLBIBE, ASHMT RRA » 5% BEAK HBA. CMR 1. IM 乙酸 溶液 起 ER 12. S76RRRRIAMR ye ET Le 13. 人 饱和 苦味 酸 溶液 。 ” UH Re a 重 白质 的 沉淀 反应 ， x a mt 一 、 蛋 白质 盐 析 作 用 * 360。 CI - Ww HR 靖 me © OD HR Oo HR WO LY So — “LR A EE fete Be UE BY DE te ti 出 ;这 种 作用 称 为 盐 析 。 HE WR 10 ml 离心 管 一 支 ; MAB AAA 3 ml 和 饱和 硫酸 贸 溶 液 3 ml( 此 时 硫酸 铵 的 浓度 为 元 站 饱和 )， 混 多 , 表 置 数 分 钟 ,可 看 到 球 蛋白 沉淀 析 册 。 离 心 5 分钟 (2000 rmin),， 上 清 液 倾 入 另 一 支 10 ml 离心 管 。 取 少许 球 蛋 白 沉淀， 辑录 量 水 ， 搅 振 ; 观察 沉淀 溶解 ;向 盛 赴 清 的 离心 管 中 添 加 硫酸 铵 粉 未 到 不 再 溶解 为 止 ， 静 置 , 清 蛋白 沉淀 析出 。 离 心 5 分 钟 (2000 r/min), 弃 去 上 清 液 ， 加 少量 水 ， 搅 拌 ， 观 察 沉淀 溶解 试 对 实验 过 程 及 现象 讨论 分 析 。 二 、 酒 精 沉淀 蛋白 质 = 乙醇 、 丙 酮 等 一 类 有 机 溶剂 能 破坏 蛋白 质 胶体 颗粒 的 水 化 层 ， 使 蛋白 质 沉 淀 析出 。 如 果 溶液 中 有 少量 让 性 起 (如 气 化 钠 ) ， 可 加 速 沉淀 并 使 沉淀 完全 。、 操作 REAR ACCA 1 ml, IMA O59Z.AK Rl, 匀 ， 观 察 沉淀 析出 。 | 3, RSREUTKEEAR BARS BARAT (Cu, Agt, Hgz+、Pb2+ 等 ) 结合 成 不 溶性 盐 类 而 沉淀 。 1 操作 到 3 支 试 管 ， 均 加 入 约 工 ml 蛋白 质 深 液 :再 分 别 向 3 XREB MMA 296 ABNOst#ie; 0. 5% Aine PAIR, 196CuSO, TI, 观察 沉淀 生成 。 DD, 第 物 碱 试剂 沉淀 蛋白 质 生物 碱 是 植物 体内 具有 显著 生理 作用 的 二 类 含 氛 碱 性 化 合 Wy, 妃 能 使 生物 碱 沉淀 或 与 生物 碱 发 生 颜 色 反 应 的 物质 ; 都 称 为 AP PRR. IN, TRI, ORS. ME, 蛋白 质 以 正 离子 形式 与 试剂 中 的 负离子 发 生 反应 ， 形 成 不 溶性 复合 ty. * 361° WE M2XARE, SMEAR I ml 1M RR 2A, 向 一 管 中 加 5% PERI 2 滴 ， 另 癌 一 管 中 如 饱和 的 苦味 酸 溶液 4 滴 y 振荡 ; MRE Miter. 一 三- Or ae 五 、 有 机 酸 沉淀 蛋白质 WALT i IMF 5 EE LA see DiiE EAH Hs ATE. | we M2KKE, ss iods tame aa 加 10% 三 所 乙酸 和 SEK BMRMIAM 37h, BAM pte Ho An, MEH, 倾 去 上 上 清 锌 ;向 沉淀 加 大 少 量 水 ) 观察 沉 证 是 否 溶解 。 Kh II. 和 蛋白质 等 电 点 的 测定 CSS adevors ay aa . TRE AR AER AER. SG Fae oF 2. 于 Uiatt mit in 原理 蛋 日 质 由 许多 氨基 酸 组 成 ， 虽然 绝 大 多 数 的 氨基 与 凑 基 形成 肽 键 ， 但 是 总 有 一 定数 量 自由 的 氨基 睛 羧基 亢 DAME. HEM 基 , 咪 唑 基 等 酸 碱 基 团 ,因此 蛋白 质 和 氨基 酸 一样 是 两 性 电解 质 。 在 溶液 中 ， 蛋 白质 分 子 的 解 离 状态 和 解 离 程度 受 溶 液 的 酸 碱 广 影 i DARA pH 达到 一 定数 值 时 蛋白 子 分 子 所 带 的 正 负 电 荷 数 目 相等 ， 以 兼 性 离 予 状态 存在 ， 在 电场 中 该 蛋 自 上 质 分 子 肥 不 向 正极 移动 ， 也 不 向 负极 移动 ， 这 时 溶液 的 pH 值 称 为 该 蛋 自 据 的 等 电 点 (pI) 。 RIAL SC ee ARS PLR eat EE Team 下 白质 溶解 度 最 小 ， 容 易 沉 证 析出 。 | nS SB AB SES FA 1 RRP TZ a eo a a PH pH AMZ, WE EA ZEA a] p HB AD Ae ae ee 度 ， 沉 演出 现 最 多 者 其 pH (AM AREAWSBAR. 实验 仪器 、 试 剂 和 材料 ef ¢ 362° POOR Ain :站 aaah 试管 及 试管 架 i 2s 让 (mili, 2ml1%, 5m13 ¥), 、 试 剂 和 材料 | HE 1. 1 厂 蛋 白醋 酸 钠 溶液， 称 取 纯 酷 蛋白 0.25g， 加 蒸馏 水 20 ml 及 1.00 mol/L NaOH 溶液 5.0 ml( 必 须 准 确 )， 摇 萝 使 酪 蛋白 溶解 。 然 后 加 1.00 mol/L 醋酸 5.0 ml (必须 准确 )， 倒 入 50 ml 容量 瓶 内 ; 用 蒸馏 水 稀释 至 刻度 ， 混 匀 。 结果 是 酪 蛋白 溶 于 0.10 mol/L 醋酸 钠 溶液 内 ， 栈 蛋白 的 浓度 为 0.526 。 2. 1.00 mol/L 栈 酸 溶液 。 3. 0.10 mol/L 醋酸 溶液 。 4, 0.01 mol/L BRERA. 操作 1. 取 8 支 2 20 mm 的 干燥 试管 ,二 编号 后 按 下 表 的 顺序 准确 地 加 入 各 种 试剂 ， 摇 匀 。 | KP mF Ie iF 3 4 5 C11? 8 > FRR Cal) Joa $2 Pi PM elo fe 'stotosis paris | 2.75 as 0omol/LHAc (ml), 1.6 0.38; -— = + 一 -一 -一 的 0. 10mo!/LHAc (ml) 一 一 人 .001 一 * 0. 01mol/LHAc(ml)| — | 一 下 ep — f 2.5) 1.25 A PATA (m1) 1/0} 1.0] 1.0] 2.0] 2.0] 1.0} 1.0] 1.0 溶液 的 最 终 pH a S81 aE ES RTT Ser Set a6 vite mE | | | | | | 2. 静 置 约 20 分 钟 ， 观察 每 支 试管 内 溶 流 混 儿 度 ， 以 一 ， 十 ， the 十 十 卡 J 十 十 等 符号 表示 沉 演 的 多 少 ,根据 观察 结果 ， 指出 哪 一 个 pH 是 酷 蛋 白 的 等 电 点 。 ° 363° 附注 ， 本 实验 要 求 各 种 试剂 的 浓度 和 加 入 量 必须 相当 准确 。 除了 需要 精心 配制 试剂 以 外 ， 实 验 中 应 严格 按照 定量 分 析 的 操作 进行 ， 为 了 保证 实验 的 重 现 性 ， 或 为 了 进行 大 批量 的 测定 ， 可 以 事先 按照 上 述 的 比例 配制 成 大 量 的 8 种 不 同 浓 凑 的 栈 酸 溶液 。 实 验 时 分 别 准 确 吸取 4 和 ml 各 种 浓度 的 醋酸 溶液 ， Wi i ml 栈 25 Al Bae PATE HR 实验 三 ns 测定 蛋白 质 的 含量 “ ai 目的 和 要 求 1. > Folin- “I e i 2. ,学习 721 型 分 光 光 度 计 的 使 用 方法 。 8 刘 原理 从 Folin_ 酚 试剂 由 两 部 分 组 成 。 试 剂 A 相 当 于 双 缩 腺 试剂 ;可 与 蛋白 质 中 的 肽 键 起 显 色 反应 。 试 剂 3 是 磷 钨 酸 、 磷 钼 酸 、 硫 酸 锂 和 溴 的 复杂 混合 物 ， 在 碱 性 条 件 下 极 不 稳定 ， 易 被 酚 类 化 合 物 还 原生 成 蓝 色 的 钼 蓝 和 钨 蓝 混合 物 。 由 于 蛋白 质 中 全 有 酷 所 酸 或 色 氨 酸 ， 能 与 Folin- 酚 试剂 反应 ， 所 生成 的 蓝 色 的 深 纺 与 蛋 锯 质 、 浓度 成 正比 ， 可 用 比 色 法 测定 蛋白 质 浓度 。 A HE TBE BO DRIER 100 倍 。 ii Seki 实验 仪器 、 试 剂 和 材料 reed 一 、 仪 器 Hi 9 1. 721 4 (或 72 型 ) 分 光 光 度 计 。 2. 试管 及 试管 架 。; 人 3. WEE (0.5 ma14 支 、0.1ml12 支 .0， eel 5. orm 1X). * 364 二 、 试 剂 和 材料 1) Folin-S}it# A; 由 下 述 四 种 溶液 配制 : D 496 碳酸 钠 溶液 ,四 0.2 mol/L 氢 氧化 钠 溶液 ;@ 126 EM HI (CuSO,-5 H,0) 溶液 ，@_2% 酒 石 酸 钾 钠 溶液 。 在 使 用 前 将 四 与 @ 等 体积 混合 配 成 碳酸 钠 - 氢 氧 化 钠 溶液 ; 将 @ 与 @ 等 体积 混合 配 成 硫酸 铜 - 酒 石 酸 钾 钠 溶液 。 然 后 ， 将 这 两 种 溶液 按 50:1 HH 比 例 混合 ， 即 为 Folin- 酚 试剂 甲 。 该 试剂 只 能 用 一 天 ， 过 期 失效 。 2. Folin- 酚 试剂 B ,将 100 #98844 (Na, WO, +2H20),258 | 4 Hh (Na,MoO,-2 HO), 700 ml 蒸馏 水 。 50 ml 85.96 WRI 100 ml REEMA 1500 ml BORA, Faia. BL OARS, MR 10D. FAA HEAR EE 150g, Aik 50 ml 及 液 省 数 滴 ，. 开 口 者 沸 15 ob, FBR RR (在 通风 橱 内 进 行 )。 WH, MPL 1000 ml， 过滤， 滤液 呈 微 绿色 ， 贮 于 棕色 撼 中 。 临 用 前 ， 用 Folin- 酚 试剂 了 滴定 标准 氢 氧 化 钠 溶液 (1 mol/L 左右 )， 以 标定 Folin- 酚 试剂 B 液 的 酸度 。 以 酚 栈 为 指示 剂 ， 当 溶液 颜色 由 红 变 为 紫红 ARR, 再 突然 转变 成 墨绿 时 ， 即 为 终 点 。 该 试剂 酸度 一 般 为 2 mol/L 左 右 ， 此 为 贮存 液 。 也 可 用 标准 氢 氧 化 钠 溶液 滴定 Folin- 酚 试剂 B，， 但 终点 较 难 掌握 。 此 时 溶液 颜色 由 浅黄 变 为 浅 绿 ， 再 变 为 灰 紫 为 终点 〈 由 于 试剂 微 绿 ,影响 ”滴定 终点 的 观察 ， 可 将 试剂 稀释 100 倍 再 滴定 )。 使 用 前 应 根 所 滴定 结果 ; 将 试剂 稀释 至 相当 于 1 mol/L 酸 ， 此 为 Folir 酚 试剂 B 应 用 液 。 3. 5 印 铺 蛋 自 该: 212 卵 请 蛋 自 溶 于 100 ml10.9% NaCl 7x 液 , 离 志 ?到 上 液 ,用 克 氏 定 氮 法 测定 其 蛋白 含量 。 根 据 测定 结果 ， 用 059%INacH 溶 液 稀释 卵 清 蛋白 溶 液 ,使 其 蛋白 含量 为 2 mg/ml, 冷藏 备用 。 临 用 时 准确 稀释 至 500iug/ml， 4 RCE WY EO ( 样 波 蛋 白质 含量 应 在 0.05 一 0.5 mg/ml 范围 内 )。 * 365 * wt HEMMER uo + eB Ht A 2S #7 支 干净 斌 管 编号 apr eg SR EA (ml) 0 |0.05| 0.1] 0. 0.5 蒸馏 水 (ml) 0.5 | 0.45] 0.4 Vor} 0} Folin_&}iR#IA (ml) ” 424), SHWE 10 分 钟 ， 各 管 再 加 Folin- errr 5mi, 30 分 钟 后 比 色 (500 nm), 作 光 密度 -蛋白 浓度 曲线 。 2. 和 样 液 测定 ， 准 确 吸 取样 液 0.5 ml BFR EA A aml Folin-M} iki A, 10 分 钟 后 ,再 加 试剂 B0.5 ml，30 PERLE Aly (500 mim) ,对 照 标准 曲 线 求 出 样 液 蛋白 质 灾 度 。 下 去 W-nifol SA ora 实验 四 “总 氨 量 的 测定 HAN (Miero-Kieaahy ER | 4h 1 目的 和 要 求 ， 议 装 nnn 22 SYLAR FE BEAR Cija PRE 原理 Tita eBeR fe 4 5 ec SBA, 9), — Cs eR (EFA AE CMR PR ah RR a RAI”. TAP ET 132 aL ay as SE Dm Ae id PE HE EF A Tic Be RR AA HE ee RABE ee AEE RET. ACA. aR REA fe FRE DER. TAC PLEO ER Ge PEAT ‘take “消化 完成 后 ， 在 凯 氏 定 氮 仪 中 用 浓 强 碱 使 消化 流 中 的 硫酸 馆 分 解放 出 氨 , 借 水 蒸汽 将 所 蒸馏 到 一 定量 一 定 浓度 的 硼酸 深 波 中 ， "366。 auemNe EF 溶液 中 气 离 子 浓度 降低 。 然 后 用 标准 盐酸 溶液 滴 定 ,直至 饮 复 溶 深 电 原来 的 氨 离 子 浓度 为 止 ,所 用 的 标准 盐酸 的 摩 尔 数 即 相当 于 被 测 样品 中 氨 的 摩尔 数 。 pe RUE. Py Be Ha 以 甘氨酸 为 例 ， 反应 进程 如 下 ， CuSO,—K,SO, CH:—COOH +3 1,50, 9859 CO, +3 a +4 i +NH; | Saeki al | if w 2 NH; + H,SO,—>(NH;).SO4» /. €NH,)SO, +2 NaQH->2:H,0 + Na;SO,+2 NHs 4 “工本 法 适用 于 测定 0; 2 一 1.0 mg 所 ， 样 品 中 含 气量 过 高 时 ， 则 应 减少 取样 量 或 将 样 液 稀 释 。 实验 仪器 、 试 剂 和 材料 一 5 MS ， MEO REAM. . 凯 氏 烧瓶 (50 ml 3 4), 。 小 漏斗 44cm 3 4+), 。 了 吸 量 管 (1.0 ml12 支 、2.0ml11 支 .5.0mllI 支 )。 ， 锥 形 瓶 (100 ml 4 4), . | | . Bi(5 ml,10 ml 414), . RH M(P5cem3 4+), | ,微量 滴定 管 (5ml, 可 读 至 0.02 m1), . 消化 架 及 电炉 。 10. REE. 11. RAR, 12. 试管 夹 。 13: 铁 支 台 .2 个 。 Cy aA =. Vie ? oo Nn OO FF ON 必 * 367 * 1, Wi AARK.1 g 卵 清 蛋白 溶 于 0. 9% NaCl eRe FE | #100 ml, MARE, BOOT LATA. 一 a 2. 浓 硫 酸 (A.R.)。 | ee pe ea TY 3. 硫酸 钾 3 份 与 硫酸 酮 1 ECW / WH" : 4. 30% 氢 氧化 钠 溶液 。 ORG 5. 2% 硼 酸 溶液 ， i i > CDC BTR UAZHSRE MURR RRS. | 6. HAHAH. 0.196 PAGEL HIRE. 1% FUR EA 溶液 按 4:1 EEBICV/V)IBA. 本 指示 剂 在 pH5.2 时 为 紫红 色 ; 在 pH 5.4 9 次 池 ， 在 .DH 5;6 为 绿色 。 变 色 点 pDH=5.4。 Sete Bt a 2— 5.6, RRR. 7. 标准 硫酸 铁 溶 液 〈 每 ml 含 所 0.3 mg), pene #141.4mg,jAFDRR BK, CAB 100m, © 一 8. 0.01 mol/L 标准 盐酸 溶液 。 Ss ae a 9. 0.1% 甲 基 红 酒精 溶液 。 ca 02) Hite ALG 操作 ©) 、 消 化 #4 将 三 不 50 ml 克 氏 烧瓶 编号 , 一 只 烧瓶 内 加 1.0 tata, 为 空白 试验 ; 另 两 烧瓶 内 加 入 1.0 ml PRONE). PER. 用 吸 量 管 直接 将 溶液 (车 试 样 为 固体 , 则 用 试管 或 弥 卷 加 入 ) 加 至 烧瓶 底部 , 切 勿 沾 于 瓶 口 及 瓶颈 上 。 然 后 各 加 硫酸 钾 - 硫 酸 铀 混合 物 约 0.2g， 再 用 量 简 加 入 分 析 纯 浓 硫酸 2 ml, OO LA) 漏斗 ( 作 冷 凝 用 ), 把 以 上 三 个 烧瓶 置 于 通风 顶 内 的 消化 架 或 电炉 上 加 热 消化 。 烧瓶 应 倾斜 45 "一 60" 。 先 用 小 灭 加热 择 沸 。 BBE 就 可 看 到 烧瓶 内 物质 碳化 变 黑 ,并 产生 大 量 泡 泊 ; 琵 时 更 要 注意 控 制 火 力 , 不 能 让 泡沫 上 升 到 烧瓶 颈 部 ,否则 将 严重 二 影响 样品 的 测 定 结果 。 当 混合 物 停止 冒 泡 ,蒸汽 均匀 地 放出 时 ;将 火力 调节 到 使 。 368° 瓶 内 液体 微微 沸腾 。 假 如 有 少量 样品 沾 于 瓶颈 部 ， 可 转动 烧瓶 利 用 冷凝 之 硫酸 将 样品 冲 至 瓶 底 。( 在 消化 固体 样品 时 ,要 时 常 转 动 烧 冰 ， 使 全 部 样品 都 浸 泡 在 硫酸 内 ， 以 便 在 微 沸 的 硫酸 中 不 断 消 化 ,) 待 瓶 内 水 汽 燕 完 ,硫酸 分 解放 出 SO* 白 烟 ,可 适当 加 强 火 力 ， 使 消化 液 在 轻 度 近 流 的 状况 下 进行 消化 ， 直 至 销 化 液 由 淡 黄色 变 为 清亮 的 淡 蓝 绿色 , 即 消化 完成 , 为 了 保证 反应 彻底 完成 ,再 继续 加 热 消化 约 一 小 时 ,消化 完毕 ,关闭 电炉 ,使 伐 瓶 冷却 至 室温 。( 并 非 所 有 样品 至 清亮 时 即 表示 消化 完全 。 消 化 液 的 颜色 也 常 因 样品 成 分 的 不 同 而 异 。 因 此 ,每 测 一 新 样品 时 ,应 先 试 验 一 下 需要 多 少 时 间 才 能 使 样品 中 的 有 机 有 气 全 部 变 成 无 机 氮 。 以 后 即 以 此 时 间 为 标准 。 本 实验 需 2--3 小 时 ,有 的 样品 需 6 一 8 小 时 ,对 于 一 些 含 赖 氨 酸 较 多 的 蛋白 样品 ,甚至 需要 12 小时。) =. Rie | 1. AREA WEMRERAME-BRREE, HSER, BHKAN 异 ,图 1 所 示 的 是 目前 较 常 用 的 一 种 。 凯 氏 定 氨 仪 由 蒸汽 发 生 器 、 反应 器 和 冷凝 器 三 部 分 组 成 。 安 装 仪器 时 ， 先 将 冷凝 管 垂直 地 固 定 在 铁 支 台 上 ， 冷 凝 管 下 端 需 能 顺利 地 放置 和 取出 吸收 瓶 。 然 后 将 反应 器 通过 磨 口 连接 (图 中 9) 与 冷凝 管 相连 ， Pp ft 角度 固定 在 另 一 铁 支 台 上 (小 心 如 折断 反应 室 上 端 弯 管 !1) 。 然后 将 燕 汽 发 生 器 与 反应 室 用 橡皮 管 连接 起 来 ; 于 不 得 轻 易 移 动 ,以免 损 坏 仪 器 。 2. 定 氨 仪 的 洗涤 二 般 洗涤 ,打开 夹子 3, 关 上 夹子 2， RE RHEE HL, HAVRE PEA Be 7k ob BE ES Oe SE IS, STRAP UER, TEAR AE BER AE 7k dn JL HH 1 mol/L H;SO, A(t, FNL PRET AH, 再 加 入 几 粒 小 玻璃 珠 以 防止 爆 注 。 打 开 排 气管 上 的 夹子 4 关闭 夹子 2。 加热 蒸汽 发 生 器 使 水 * 369。 OVEN pat 图 :1 ee -AN 1.2.3. 夹子 4. 小 玻 杯 状 漏斗 及 棒状 玻 塞 5. 反应 室 “6. 号 cat | RS 7. SER 8. HOR 9. Meee 10! RBREB iat A, ay ee 沸腾 。 取 四 个 :00 mi EY, 护 一 般 方 法 洗 次 后; FA stele 置 排 气管 上 用 蒸汽 吹 洗 1 一 2 分 钟 , 放 冷 ,用 吸 量 管 各 加 六 22 HR 溶液 10.0ml 及 混合 指示 剂 4 滴 , 此 时 溶液 应 呈 紫 红色 交 用 表面 严 AAA. 如 锥 形 瓶 内 液体 呈 绿 色 ， 则 需 重新 洗涤。 生冷 凝 管 下 方 放 一 只 空 烧 杯 以 承受 凝集 的 水 滴 . 打 开 夹 子 2 关闭 夹 也 了 及 3， 打开 棒状 小 玻 塞 4, 使 蒸汽 通过 贮 液 室 .反应 室 , BERS Ris 斗 几 分 钟 。 关上 棒状 小 塞 4, 使 蒸汽 通过 冷凝 管 馆 出 ,洗涤 5 分钟 左右 后 ,在 冷凝 管 下 端 放 一 个 盛 有 少量 硼酸 -混合 指示 剂 的 锥 瓶 ， © 370° a: | =e - = {i OEE BK SERVE TM tk Pas SSR ER 1—2 分 钟 ， 若 ETC US ANS 8, , WE AR Ae. PS RIL. AT FEAF 1, HHI 2, Be BEI BO A A | BHR siatisaaieis | en * 1 《D -标准 样品 藉 饮 练习 首先 必须 打开 夹子 3( 这 是 本 实验 关 键 之 一 妆 否则 样品 会 被 倒 抽 到 贮 液 室 )。 取 一 个 盛 有 确 酸 -混合 指 示 剂 的 锥 形 瓶 ;, 放 于 冷凝 管 的 下 口 , 冷 凝 管 下 口 必须 浸没 在 硼酸 液 _ 面 之 下 (这 是 本 实验 最 关键 的 一 步 )。 取 下 棒状 玻 塞 4。 用 吸 量 管 吸取 标准 硫酸 冬 溶液 2 ml, 细心 地 插 到 小 玻 杯 状 漏斗 颈 部 下 端 ， 让 样 基 溶液 流 六 反应 室 中 , 塞 上 棒状 玻 塞 。 加 约 Timl 水 。5 轻 轻 提 起 棒状 玻 塞 ,用 水 冲洗 漏斗 颈 部 ,并 流 人 反应 室 。 用 量 简 向 小 臻 杯 Rie +I A 10 ml130%NaOH。 轻 轻 地 旋转 着 向 上 提起 棒状 玻 塞 ， 使 碱 液 慢 慢 流 六 反应 室 , 在 碱 液 流 剩 少许 时 ,将 玻 塞 盖 紧 。 向 小 玻 杯 漏斗 加 入 约 3 ml 燕 饮水 。 再 轻 提 玻 塞 ， eS AIR tt A Be 室 , 另 一 半 留 在 漏斗 中 作 水 封 。 | 打开 夹子 2, HAH UK BFR. RIP RES 指示 剂 溶液 吸收 了 氨 , 由 紫红 色 变 为 绿色 ， 自 变色 时 起 记 时 , RB 3 一 4 分 钟 。 降 低 锥 形 瓶 ,使 硼酸 液 面 离开 冷凝 管 下 日 约 1 om, 再 蒸馏 1 分 钟 ,用 少量 燕 馏 水 冲洗 冷凝 管 下 口 ,， 移 开 锥 形 瓶 , 用 表面 甫 盖 好 ,准备 滴定 。 于 冷凝 管 下 方 放 一 只 空 烧杯 。 一 次 燕 饮 结束 后 ,要 排出 反应 室 废 液 。 打 开 夹子 1, 关闭 夹子 2 ,反应 室 的 废 液 即 自动 流入 贮 液 室 。, 向 小 玻 杯 状 漏斗 加 入 约 10ml HBr, ARERR, HORA RIS, 立即 塞 上 玻 塞 。 反应 室 中 蒸 饮水 即 自动 流入 贮 液 宝 。 如 此 反复 用 蒸馏 水 洗涤 反应 室 3 一 4 次。 打开 夹子 3 放出 废 液 。 若 用 蒸 馅 水 洗涤 反应 室 过 程 中 , 贮 液 室 刻 液 较 多 ; 亦 可 先行 放出 一 部 分 。 重复 上 述 操作 一 次 ,共用 标准 样品 练习 两 次 。 « 371° (2) 样品 和 空白 消化 液 的 燕 馆 “ 取 冷 却 后 的 第 上 号 凯 泊 烧 瓶 , 以 消化 液 代 替 标 准 硫酸 狠 溶 液 , 按 标准 样品 蒸 馆 练习 操作 。 加 样品 时 , 细心 地 把 凯 氏 瓶 中 的 消化 液 由 小 玻 杯 状 漏斗 加 入 反应 室 ， 用 蒸馏 水 冲洗 凯 氏 烧瓶 三 次 (每 次 约 2 ml)， 洗 涤 滚 此 由 处 玻 杯 状 漏斗 加 入 反应 室 ,并 用 洗 瓶 或 滴 管 以 少量 水 冲洗 小 玻 杯 状 漏斗 , 然 后 塞 上 棒状 玻 塞 。 其 余 操 作 完全 按 标准 样品 蒸馏 练习 进行 ASS BV’ SARL, 故 硼酸 -混合 指示 剂 吸收 澈 无 了 明显 的 颜色 突变 ; - 继续 完成 第 2、3 “SIA CHE AY Ae ESTEE AT HARE =. He | 由 微量 滴定 管用 0.01 mol/L HCl 标准 溶液 满 定 和 锥 疹 产 中 收集 的 氨 量 , 硼酸 -混合 指示 剂 溶液 由 绿色 变 为 淡 紫 红色 为 冯 定 终 点 。 记 录 标 准 盐 酸 咨 液 的 消耗 量 。 | 四 、 计 算 te : 2B Ame me% — =— molt x 14.008 : = 4 三 滴定 样品 用 去 的 HCl 溶液 ml 数 。 二 滴定 空白 用 去 的 HC1 溶液 ml 数 。 1: C 二 相当 于 未 稀释 样品 的 ml 数 ( 或 殉 数 ) mol/L= #2 Zi BEC mol/L th). 14.008= AUR. 计算 所 得 结果 为 样品 总 气量 ; fav eR ARE TE seri. 应 将 总 气量 减 去 非 蛋 自 气 即 得 。 ana A Ae ez, WHA PEA AGEL 6.25 即 得 。 下 附 ， 微 量 遍 氏 定 氢 法 一 eae 凯 氏 燕 饮 器 的 装置 和 使 用 1 Hi PRO EG AE an fa Fy AY 2 所 示 ， SA AIRC far 5 28 Ol ar DOV BE ae = TBD A PB HCE eR), ° 372° .节省 能 源 ,本 仪器 使 用 方便 ,效果 rks 6 a Re FE et TR ALLAN TEMA LAMA, sit B INE CHUBB. CHESS D Hk PURER, ARUBA RE HR Pun dL K 2 BPA CHL 体 中 ,将 其 中 的 氨 带 出 ,经 而 进 和 人 冷凝 管 F ， 冷 凝 后 从 出 口 it 人 吸收 瓶 中 。 自 来 水 自 工 通 入 ， 经 G 管 进入 冷凝 器 ， 再 通过 互 进 入 M。 其 后 分 为 三 路 ， 当 开关 乙 开启 时 可 流入 蒸汽 发 生 器 D， 另 二 路 则 通过 了 向 外 流出 。 操 作 时 关闭 开关 两 ,开启 开关 乙 , 使 水 进 入 D， 当 液 面 占据 圆 球 约 一 半 体 积 时 ,关闭 开关 乙 ( 燕 汽 发 生 器 D .图 :2 ARERR 中 不 要 放 人 过 多 的 水 ,否则 C 瓶 内 的 液体 易 反 冲 出 来 )。 开 关 甲 除 在 加 消化 液 等 液体 时 应 常 紧 闵 。 燕 馏 完 毕 ， 停 止 加 热 。 开 启 开 关 乙 , 使 水 流入 D , 24 WT FB DIL K #9 3 cm 时 , 关 开关 乙 5 ;开启 开关 两 ,D 瓶 内 的 水 向 外 流出 ,'C 瓶 内 的 废 液 也 随 之 由 小 孔 排 入 D 瓶 。 再 用 相同 操作 多 次 洗涤 CsD 瓶 , 即 可 再 进行 下 一 个 消化 液 的 敬 馏 。 ji 此 种 蒸馏 器 其 燕 汽 从 自来水 发 生 , 如 果 自 来 水 含 氨 较 多 ,可 影 本 测定 结果 。 因 此 ,每 次 蒸馏 后 ，D 瓶 应 充分 洗涤 ， 使 蒸汽 发 生 的 水 不 呈 碱 性 ,必要 时 可 从 M 上 口 加 入 硫酸 少许 ,使 水 酸化 。 aC 饮 样 品 前 必须 先 作 试验 ,只 有 在 空白 值 低 而 恒定 时 ,才能 作 样品 藻 饱 。 为 了 消除 自来水 中 含 氨 的 影响 ,每 次 燕 馏 后 ,用 自来水 先 按 上 ea.373.。 BER A EE CLAN DIFEA VERIFY CHAM D LAR FE 的 自来水 ,关闭 自来水 进 水 口 , 然后 打开 开关 乙 ， SMA Da kA DI, HEE FIER, 然后 关闭 开关 乙 和 两 。 aT PoP aA. PA BR Se SCR Hc BRL PE ORE te 所 改进 外 ,其 他 实验 8 步 呈 均 同 于 前 面 实验 所 述 的 方法 实验 五 ROOT 目的 和 要 求 学 习 纸 月 析 法 的 基本 原理 和 操作 方法 。 原理 Jia AA RAL ETE DER LA IEA A ROMEO KINA. TRS 通常 用 « RRA, pater 溶质 在 固定 相 fife Hi (Ca) > d, A Rial aS ai inn PARTE HRD FA ND WR RE (CL) : 一 种 物质 在 某 溶 级， 在 .让 不 常数 ， | WOAH AO ERB EEA, A SRA A RID 部 分 混合 的 溶剂 (流动 相 ) 流 经 载体 ， 则 混合 物 各 组 分 在 两 相间 必 生 不 同 的 分 配 现象 而 逐渐 分 开 ， 形 成 色 层 。 裁 体 在 分 配 层 析 中 只 起 负担 固定 相 的 作用 ， 它 们 是 一 些 吸附 力 小 ;反应 性 弱 揭 情 性 物质 ,如 淀粉 .纤维 素 粉 、 小 纸 等 纸 层 析 是 以 滤纸 为 载体 的 一 种 分 配 层 术 。 这 拓 纤维 主 的 ,证 过 对 玉 的 业 革 性; seh RIM 定 相 ( 约 含水 20 一 22%6) 。 某 些 有 机 溶剂 如 醇 、 酚 等 与 滤纸 纤维 的 es 374。 - 二 ,这 Aw _- ~~ 4 oy] 亲和力 弱 , 是 常用 的 流动 相 , 展 层 时 它 沿 着 滤纸 移动 。 溶 剂 由 下 向 上 移动 的 , 称 上 行 法 ;由 上 向 下 移动 的 , 称 下 行 法 。 把 欲 分 离 的 物质 (样品 ) 点 在 滤纸 的 一 端 (此 点 称 为 原点 )， 使 流动 相 经 此 点 移动 ;样品 中 的 各 种 溶质 (如 各 种 氨基 酸 ) 即 在 两 相 溶剂 中 不 断 进行 分 配 。- 由 于 它们 的 分 配 系 数 不 同 ， 各 种 溶质 随 流 动 相 移动 的 速率 不 等 ， 在 固定 相 中 分 配 趋势 较 大 的 溶质 随 流动 相 移动 的 速度 慢 ,反之 ,在 流动 相 分 配 趋势 较 大 的 溶质 移动 速度 快 。 于 是 在 流动 相 移动 一 定 距离 后 ,溶质 的 各 种 成 分 彼此 盆 离 ,在 纸 上 集中 于 不 同 的 部 位 ， 形 成 离 原点 距离 不 等 的 层 析 点 。 溶质 在 滤纸 上 的 移动 速率 用 忆 , 值 表 示 “原点 到 层 析 点 中 心 的 距离 原点 到 溶剂 前 沿 的 距离 在 温度 一定 ， 滤纸 质量 一 定 的 条 件 下 ROR 中 的 分 配 系数 是 三 定 的 ;所 以 移动 速率 ( 情 , 值 ) 也 恒定 ,因此 可 根 据 五 , 值 作 定性 分 析 。 | 纸 层 析 法 按 操 作 方法 分 成 两 类 ， 即 垂直 型 和 水 平 型 。 垂 直 型 是 将 滤纸 悬 起 ,使 流动 相向 上 或 下 扩散 。 水 平 型 是 将 圆 形 滤纸 置 于 水 平 位 ， 溶 剂 由 中 心 向 四 周 扩散 。 垂直 型 使 用 较 广 。 按 分 离 物质 的 多 守 , 将 滤纸 裁 成 长 条 或 长 方 形 在 某 一 端 离 边 缘 2 cm 处 点 样 , 待 干 后 , 将 点 样 端 边 缘 与 溶剂 接 和 触 ， 在 密闭 的 玻璃 缸 内 进行 展 层 。 上 述 方法 只 用 一 种 溶剂 系统 进 行 一 次 展 层 , 称 为 单 向 层 析 。 如 果 样 品 成 分 较 多 ,而 且 在 一 种 溶剂 系统 中 各 组 分 彼此 的 忆 , 值 相近 , 单 向 层 析 分 离 效果 不 佳 ; 此 寻 应 采取 双向 层 析 法 。 双向 层 析 是 在 长 方形 或 方形 滤纸 的 一 角 点 样 ， 先 用 第 一 种 溶剂 系统 展 层 , 展 层 完 毕 吹 王 后 ,将 滤纸 转 90" ,以 第 一 次 展 层 所 得 的 层 析 点 为 原点 ,再 用 另 一 种 溶剂 系统 展 层 ,从 而 各 成 分 分 离 较 为 清晰 , 见 图 3。 © 375 图 3 AEBMMSERETwAF 第 1 fay (JE J B:12% NH,OH: 95% Ze =13:3:3) 第 2 Inj (TE J B2:80% FR: H,O=15:3:2) ABERCE . AAA RY, eibiratecinl OT wate 性 、 定量 分 析 。 实验 仪器 、 试 州 和 材料 一 ; 仪器 和 器 材 1. Bp +). . M1 Se. . BARTER. 吹风 机 。 . 分 液 漏斗 (100ml12 个 )。 ‘ . HFM (G12.5cem 24), . 烧杯 (10ml2 个 )。 。 微量 福 射 器 或 毛细 管 。 © “未 卖 验 所 用 朗 析 缸 是 用 大 的 标本 红 代 替 的 。 若 用 标准 的 层 析 缸 ， 2 应 用 长 颈 漏斗 从 层 析 缸 上 部 小 孔 中 加 入 展 层 溶剂 。 oN Do mw e °° 376 ¢ 9) REFE. oy $e RRS. \ Cy RAT 1;56i 种 氨基 酸 溶液 (1 mg/ml), 6 FP RERME HAR. MA “SAR. BAR MAM. BAR. 2 氨基 酸 混 侣 液 (每 种 氨基 酸 各 500 pg/ml), 3. ESM A.R.). 4. 12% 87k. 5. 95% 788. 6. 80% FM. > 7) 显 色 贮备 液 ;0.4mol/L B= Ri - HAAS: PR: k= 20:1: 5OV7V) tf 操作 —, 氨基酸 单 向 上 行 纸 层 析 1. 滤纸 准备 ,选用 新 华 上 号 滤纸 二 张 ; 裁 成 24x28cm 长 方 形 ,在 上 距 纸 一 端 2 cm 处 划一 基线 ,在 线 上 每 隔 2 二 35m, 画 一 小 点 4 Binet © 377 ee 作 点 样 的 原点 ,在 另 一 端 对 应 的 位 置 写 上 氨基 酸 各 称 5 见 图 4p 2. 点 样 :氨基 酸 点 样 量 以 每 种 氨基 酸 罕 5 一 20 pig HiT AM 量 注 射 器 或 毛细 管 吸取 氨基 酸 样品 液 约 10 wl AP IL 次 点 完 ) ,点 子 直径 不 能 超过 0.5 cm YOR PE ERLE, 本 实验 做 两 张 单 向 层 析 谱 ， 每 张 PRA R—-ABARER. 将: 点 样 完毕 的 滤纸 卷 成 圆 篇 形 , 用 线 允 好 , 注意 细 使 滤纸 两 边 接触 。 此 时 纸 简 高 度 为 28 cm, Mt 2 3. 展 层 和 显 色 st) 展 层 条件 , (1) 酸 溶剂 系统 , 正 丁 醇 :80% 甲 酸 ;H2O 三 15:3:2 (77/) ,平衡 溶剂 与 展 层 溶 剂 相同 。 温 度 25"C。 了 时间-6 三 7 小 时 。 (2) RAHI GE, TETAS: 122% 7k 195% CBE 18:3:3(V/V) 。 平 衡 溶 剂 为 12% 氮 水。 温度 25°C, tial 7 一 8 小 时 。 临 用 时 商 三 种 展 层 剂 添加 显 色 贮 备 液 (0.1 一 0.5 ml/10 ml), 摇 匀 使 用 ER, AMAT AS Se Re a EE ISS), 衡 溶剂 每 烧杯 放 5 ml 左右 , 展 层 溶 剂 每 张 滤纸 约 需 25 ml, BA 6 A FH ELA ERA EME), RAE Pid, SRM ITE, Ae eR ( 5), BABA. PR 2 小 时 。 平 衡 后 ,打开 盖 上 的 塞 子 , 用 长 颈 漏斗 插入 缸 内 ,使 管 下 口 接触 培养 严 底 ， 由 漏斗 加 入 展 层 溶剂 ,迅速 取出 漏斗 (注意 勿 使 它 磁 到 滤纸 ), 盖 上 塞 子 。 当 溶剂 展 层 至 距离 滤纸 的 上 治 约 1cm 时 ,取出 滤纸 。 立即 用 铅笔 标 出 溶剂 前 沿 位 置 ， 挂 在 绳 上 晾 干 ， 使 纸 上 溶剂 自然 挥发 ， 直 至 除 净 溶 1 Hl, AF 65—70°C 烘箱 内 温 热 显 色 ( 或 用 Dice a acm DRBUDLDIR Due). FR 铅笔 描 出 蓝 eS EE ROSEN, RUE, 4. Ry 值 的 测定 © 378 © THY a PTA AT TS AS PES J BREA PES, AAT | 按 公式 计算 出 各 种 氨基 酸 在 两 种 溶剂 系统 中 的 R, fA, Hie RAB PB SET AAA NAD 的 得 HAY BE 什么 氨基 ae. 2S eetutesen 14 TRE 1. ARTES EWE BIR 28 x 28 cm 正方 形 , 距 滤纸 相 邻 丙 边 分 别 为 3 cm 和 2 cm 处 用 铅笔 轻 轻 划 两 条 线 , 在 线 的 交点 上 点 样 ( 见 图 6)。 图 6 双向 县 析 SN HR 取 混 合 氨基 酸 溶液 10 一 15 hl, 分 几 次 点 于 原点 , 点 的 直径 不 能 超过 0.5 cm 3。 展 层 和 显 色 , 将 点 好 样 的 滤纸 卷 成 圆 简 形 ,用 线 颖 好 ,竖立 在 培养 亚 中 (图 5) ,原点 应 在 下 端 距 纸 边 2 cm 处 。 置 少量 12.96 98 水 于 小 烧杯 中 , 盖 好 层 析 纸 ,平衡 2 小 时 。 平 衡 后 ; 用 长 颈 漏斗 加 入 约 25jiml 不 含 显 色 贮 备 液 的 碱 向 (第 一 向 ) 溶 剂 于 培 养 血 中 , HE 好 塞 子 , LARA, 当 溶剂 前 沿 距 滤 纸 土 端 1 一 2 cm 时 到 出 滤纸 ， 冷风 歇 干 。 记 录 原 点 到 溶剂 前 沿 的 距离 。 将 第 一 ! 向 上 端 约 2.cm ° 379" I RAS APRS. UA 90°, 再 卷 成 加 fr, 竖立 于 平 净 培 养 四 中 ,与 纸 边 相 距 3 cm 的 线 应 在 下 端 。 置 于 做 酸 向 导 析 的 层 煌 三 内 ,并 于 小 烧杯 中 四 少量 酸 向 溶剂 , 盖 好 层 析 红 , 平 衡 2 小 时 。 平 衡 后 ,将 加 有 显 色 贮 备 液 的 酸 向 溶剂 约 25 ml 由 长 颈 漏 斗 加 入 培养 下、 进行 第 二 向 展 层 。 展 层 毕 ,取出 滤纸 ,用 热风 吹 王 ， 蓝 紫 色 斑 点 即 显现 。 记 录 原 点 (在 与 纸 边 相 距 3 cm 的 线 上 ) 到 溶 剂 前 沿 的 距离 。 用 铅笔 描 出 蓝 紫 色素 点 的 轮廓 ， FAURE Hts 4. CHEE: DAH RHPA B— ie (RA SE) ME = RAS) PA 2. 值 , 分 别 与 已 知 氛 基 酸 在 酸 、 碱 系统 的 五: 值 对 比 , 即 可 初步 判断 它 为 何 种 氛 基 酸 。 实验 六 “醋酸 纤维 薄膜 电泳 法 分 离 血清 蛋白 质 目的 和 要 求 1. 了 解 电泳 技术 的 一 般 厌 理 ; 2. 学 习 醋 酸 纤维 薄膜 电泳 法 的 操作 。 原理 ”蛋白质 是 两 性 电解 质 。 在 pH NFHS RAIA 液 中 ， 蛋白 质 为 正 离子 ,在 电场 中 向 阴极 移动 ;在 pH 大 于 其 等 电 点 的 溶 液 中 ,蛋白 质 为 负离子 ,在 电场 中 向 阳极 移动 。 血 清 中 含有 数 种 蛋 白质 ,它们 所 具有 的 可 解 离 基 不 同 ,在 同一 pH 的 溶液 中, 所 带 净 电荷 不 同 ,因此 在 电场 中 移动 速度 不 同 ， 下 可 利用 电泳 法 将 它们 分 we REAR ET (ZOE RE Ay — Bs DR REY 120 ha) 渗透 性 强 对 分 子 移动 无 阻力 ) AG 作 区 带电 泳 的 支持 物 , 有 具有 用 样 量 少 ,分 离 清 晰 ;无 吸附 作用 ,应 用 范围 广 和 快速 简便 “pk ARE Zaring eS REA. Le Ei 的 分 离 和 免疫 电泳 等 方面 。 © 380 « hs td onmhenettt Pape vaca! 9p ath tee rT Me ee ee ee ee 醋酸 纤维 薄膜 经 二 氧 六 圆 (dioxane)、 透明 液 或 液体 石蜡 处 理 即 透明 ,因而 可 得 到 背景 为 无 色 的 电 效 图 请 ， HAT HAGE 测 a APSE VERE. FALL eee. F 记 实验 仪器 \ 试剂 各 材料 op ey MAREE AT i Ji 于 流 稳 压 电 访 仪 及 电 泡 槽 。 52, RRR RE a CT A 1.2 cm «0.15, om) 8, RRL. ee : Hs Ge PER. a 6. HRMBS. i | 7. 单 面 刀片 和 剪刀 。 ‘ Ret “8a HFM(S10em3 +), 9 RIM. “工交 试剂 和 材料 一 4 (dus LEER Ee AR IR (PH 8.6 0.075 mol/L); 称 取 巴 eR AACA: R:)15.4 @AIELELSE (AIR. )2.76 8, VS FARE AK FE 1000 ml, AAR RET Bema AA 2. 染色 液 ， 氨基 黑 10B0.5g、 甲 醇 (A.R. ret ALIRCA. R.) 10 ml, nz iG 40 ml, HAMAS 《可 反复 使 用 ) ,3 捧 洗 液 :乙醇 人 A:R.)45iml\ 冰 乙酸 (A:RD5 mal, 加 蒸馏 水 50 ml, je4) 8) FT ends 随 酸 纤维 薄 借 (12 xi cm,2x8cm 闪 厚度 -120 wm, (MHL see 化 学 试验 厂 ) 。 5.。 人 血清 或 免 血 清 ( 新 鲜 .无 溶血 现象 )。 4 6. 定量 滤纸 和 粗 滤纸 。 操作 一 、 仪 器 和 薄膜 的 准备 ° 381° 1. 平衡 ,用 平衡 装置 或 自制 的 平衡 管 ,使 两 RAR 液 的 液 面 彼此 处 于 水 平 的 状态 。 一 般 需 平衡 15- -30 注意 ， 平衡 后 应 将 平衡 装置 的 活塞 关 好 或 除去 平衡 管 。 2. 浸泡 :将 酷 酸 纤维 素 薄 膜 切 成 j kateahinal “mm Jer HALA 2k bids. ARICEPT, 漂 浮 于 盛 在 培养 四 中 的 巴 比 妥 缓 冲 液 面 上 ,使 膜 条 自然 浸 湿 。 若 迅速 润 湿 ， 整 条 薄膜 色泽 深 张 一 致 , 则 表明 薄膜 质地 均匀 ; 车 润 湿 时 , 薄膜 上 出 现 深浅 不 一 的 条 纹 或 诈 点 等 , 则 为 厚薄 不 匀 的 薄膜 。: 葡 验 中 应 选用 质地 均匀 的 薄膜 。 将 选用 的 薄膜 用 锈 子 或 玻 棒 轻 压 ， 使 它 全 部 浸入 缓冲 液 内 , 待 膜 完全 浸透 ( 约 半 小 时 ) 后 ,用 钵 子 轻 轻 取出 ， 将 薄膜 无 光泽 面向 上 , 平 放 在 干净 滤纸 上 ， 涛 膜 上 再 放 一 张 生 fils 纸 ， 轻 轻 吸 去 多 余 的 缓冲 液 ， 3. 制作 滤纸 桥 - : RE DEAK BY BRK 2. cosh 的 滤纸 条 。 以 双 层 附着 在 电 访 槽 的 支架 上 ， 使 它 的 一 端 与 支架 的 前 沿 对 齐 ， 而 另 一 端 浸 入 电极 槽 的 缓冲 液 内 。 然 后 用 缓冲 液 将 滤纸 全 部 润 湿 , 驱 除 气泡 ， 使 滤纸 紧 贴 在 支架 上 , 即 为 “滤纸 桥 >。 -按照 同 样 的 方法 ,在 另 一 个 电极 槽 的 支架 土 制作 相同 的 “滤纸 桥 ?。 它们 的 ev - Mm 000J . AE esamsasidiebeasitem heakde eatin FAR fs EH 7D fn 739 Whe eR eT Le RPE 度 应 小 于 薄膜 ) ,然后 水 平地 与 距 纤 维 薄膜 一 端 1.5 cm 处 轻 轻 接触 FEA 即 旺 一 条 状 涂 于 纤维 膜 上 ( 见 图 7)。 待 血清 透 入 RA, BE RR re ® ob JE . Hivk a | 将 已 点 样 的 海 膜 使 无 光泽 面向 下 ， wa A RNG ik © APREKE BARRE SMe, LER EERE. - * 382 ¢ 人 aa forseme] - 点 样 区 7 醋酸 纤维 落 膜 规格 及 点 样 位 置 eR ROT Hw ae 8 PRTRERLAKEEREA 的 “滤纸 桥 ? 上 ,点 样 端 为 负极 ,形成 水 平 悬空 状态 ( 见 图 8)。 盖 严 Hk ,平衡 5 分 钟 。 仔 细 检 查 电 访 装 置 的 线路 是 否 正 确 ,然后 通 电 。 调 节 电 压 至 160 V, vic BE 0.4 一 0.7 mA/cm 膜 宽 。 电 访 时 间 约 为 30 分 钟 。 四 、 染 色 电泳 完毕 ,将 薄膜 诅 于 染色 液 中 5 一 10 分 钟 , 取 出 ， 用 漂洗 液 漂洗 至 背景 无 色 ( 约 4 一 5 次 ) ,再 用 蒸馏 水 漂洗 一 次 。 将 膜 条 夹 在 干净 的 滤纸 中 压 平 吸 干 。 五 、 结 果 判 断 一 般 在 染色 后 的 薄膜 上 可 显现 清楚 的 五 条 区 带 , 从 正极 端 起 ， 依次 为 清 蛋 白 、.c- 球 蛋白 .cz- 球 蛋白 、B- 球 蛋白 和 ?- 球 蛋白 。 。383。 实验 七 ”酵母 RNA HPRRADSE 目的 和 要 求 学 习 RNA 的 分 离 、 TIE DEB 5 定 的 原理 和 方法 。 原理 上 酝 母 核酸 中 RNA SERS, DNA SAE 2% RNA 可 溶 于 碱 性 溶液 , 当 碱 被 中 和 后 ,可 加 乙醇 使 RNA 沉淀 , 即 得 RNA 粗 制 品 。 用 碱 液 提 取 的 RNA 已 有 不 同 程度 的 降解 。 用 硫酸 水 解 RNA it, He BRA. AE. CSS aR AER. 种 成 分 以 下 列 反应 鉴定 。 (1) PRS AREA RR, SAR 酸 等 ) 存 在 时 转变 为 蓝 色 的 还 原 产 物 一 一 磷 钼 蓝 。 (2) 在 酸性 条 件 下 ,核糖 转变 为 ok FR, 与 营 黑 酚 (3,5- 二 凑 甲 茶 ,又 称 地 衣 酚 ) 作 用 生成 鲜 绿 色 复 合 物 。 (3) 味 叭 碱 与 硝酸 银 能 产生 白色 絮 状 味 吟 银 化 物 沉 证 ,而且 颜色 逐渐 变 为 褐色 。 实验 仪器 :试剂 和 材料 一 Me 1. 电热 恒温 水 浴 。 2. 离心 机 、 离 心 管 和 离心 杯 。 3 烧杯 4100ml1 个 .10ml1 个 )。 4, 试管 及 试管 架 。 5. 石棉 网 、 铁 三 脚 架 和 酒精 灯 。 6. 漏斗 。 7. Ke. 8. fa (10ml 14+,50ml 14>), 9. EMRE. 二 、 试 剂 和 材料 1. 0.2%NaOH 溶 沪 。 . kOR. .95% 乙 醇 。 .无 水 乙醇 。 .10%H2SO, 溶液 。 . 15% Rk. . 2% AgNO; 溶液 。 8. 4 BH-FeCl, RF] ,100mgFeCl,-6H,O fF 100m] PRE 酸 中 。 贮 在 备 用 。 使 用 前 加 入 476mg 42 9. 定 磷 试剂 :3mol/LH2SO4:2.59%0 钼 酸 儿 溶 液 : 10% 抗 坏 血 酸 溶液 :水 =11:1:2(F/F) 临 用 时 按 比例 混合 。 fe BE A Fell oe Ay Be 黄 绿色 。 抗坏血酸 溶液 应 贮存 于 棕色 瓶 中 , 置 冰箱 中 可 保存 一 个 月 。 溶液 呈 淡 黄色 时 尚 可 用 ,如 驳 深 黄色 甚至 棕色 即 失效 。 10. 于 酵母 。 11. 滤纸 。 12. 蓝 色 石 芒 试 纸 。 操作 一 、RNA 的 提取 置 4g 干 酵母 粉 于 100ml 烧 HH, MA 0.2% NaOH 溶液 40 ml, HOKE + MA 30 Oh), ARM. 冷却 至 室温 后 , Hh BEE DMP, Bol 15 分 钟 (4000 rmin)。 上 清 液 倾 入 另 一 个 离心 杯 ,加 入 冰 乙 酸 数 滴 使 提取 流 呈 酸性 ( 石 划 试纸 变 红 )， 缓 缓 加 入 95% 乙醇 30ml, 边 加 边 搅 拌 。 fF RNA 沉 证 完全 后 ,离心 3 分 钟 《3000r/min) ,舍弃 上 清 液 。 用 95% 乙醇 洗涤 沉淀 两 次 “〈 每 次 约 10m1) ,离心 分 离 (2000r/min,5 一 6 分 钟 )。 用 乙醚 将 沉淀 移 至 玻 * 385 * NI a oO ee Ww 璃 漏 阅 中 的 滤纸 上 , 用 乙醚 洗涤 沉 证 二 次 (每 次 约 100ml), 洗 桨 时 可 用 玻 棒 小 心 搅动 沉淀 。 CIE, AEA RNA 粗 制 品 。 =, RNA 的 水 解 及 组 分 鉴定 1. RNA 的 水 解 ， 取 上 法 制备 的 RNA % 0.2g, BF 10m 小 烧杯 中 , 加 10%H2SO, 溶液 5m1,， 置 石棉 网 上 用 酒精 - 灯 小 火 加 热 ， 考 沸 2 分 钟 ,得 RNA 水 解 液 ( 水 解 未 完全 ) REDE UB READ 分 鉴定 。 2, 嗓 吟 碱 的 鉴定 : 取 一 支 试管 加 入 水 解 液 ml, Pkg 15% 水 1m1,2% AgNO; 溶液 Iml, 摇 匀 ,放置 片刻 ， slaeien iri ts 化 物产 生 , 见 光 或 加 热 , WEA ER. 3. 核糖 的 鉴定 : 取 一 支 试 管 加 入 水 解 液 约 i ged tea mie FeCl, 试剂 Im], BA mt, WRB te 4. BERRA Ee, 取 一 支 试 管 加 入 水 解 液 约 0,5ml, OnE EIR 剂 Lm), 置 沸水 浴 中 加 热 ,溶液 颜色 变 蓝 说 明 磷酸 的 存在 。 Pe & 实验 八 i AD HE ME 目的 和 要 求 加 深 对 酶 的 性 质 的 认识 。 包 括 酶 的 专 一 性 和 温度 ,pH 激活 剂 . 抑 制剂 对 酶 促 反 应 的 影响 。 I， 酶 的 专 一 性 原理 酶 的 专 一 性 是 指 一 种 酶 只 能 对 一 种 或 一 类 化合 物 ( 在 这 些 化 合 物 的 结构 中 具有 相同 的 化 学 键 ) 起 一 定 的 催化 作用 。' 酶 共有 高 度 的 专 一 性 ,这 是 它 与 一 般 催 化 剂 的 主要 区 别 之 一 避 唾液 汪 粉 酶 催化 淀粉 水 解 生 成 具 AD EY BEEBE, 但 不 能 催化 芒 糖 水 解 。 莽 糖 酶 催化 蔗 糖水 解 生 成 还 原 性 的 Fito BEAD 糖 ,但 不 能 催化 淀粉 水 解 。 由 于 淀粉 和 蔗糖 无 还 原 性 ,用 Benedict “386。 TAF Re BEE A A DR EP A BD Ye 是 否 对 特定 的 化 合 物 起 作用 。 实验 仪器 、 试剂 和 材料 2, 3. 试管 及 试管 架 。 4. 烧杯 (50ml1 个 .500mll 4), 5. fj{(100ml1 4+,1ml 4%), 6. 试管 夹 。 二 、 试 剂 和 材料 1 1% 淀粉 -NaC1l 溶 液 ,1g 演 粉 溶 于 4100m10.3% NaCl wiz 中 ， 2 一 3 分 钟 。 新 鲜 配 备 或 配制 后 置 冰 箱 保 存 5 2. 2% RERE(A.R. IAM. 3. 蔗糖 酶 溶液 , 取 新 鲜 啤 洒 酵母 50g， 用 水 洗涤 2 二 3 次 (RUDE) JERR RAAAN, Ri eeKRW RBRRiAK, AD 研磨 提取 约 工 小 时 ,再 加 蒸馏 水 使 总 体积 约 为 250ml, 搅拌 ; 离心 (3000r/min,10 .分钟 ) ,上 清 液 置 冰 箱 中 保存 备用 。 4. Benedict 氏 试剂 (定性 试剂 ) : 将 无 水 硫 酸 铜 工 .748 we 100m] 热 蒸 馆 水 中 ,冷却 后 稀释 至 150ml。 取 柠檬 酸 钠 173g 及 无 100g; 加 水 600m), 加热 使 之 溶解 , 冷却 后 稀释 至 850 把 硫酸 铜 溶液 缓 缓 贷 和 柠檬 酸 钠 -碳酸 钠 溶 液 中 , 混 义 。 本 0 操作 —, MERE RUPE. 用 茧 有 少许 本 Ne ERS 内 ，* 勿 接触 口腔 壁 ， 唾液 即 大 量 分 泌 ， 用 小 烧杯 接 取 约 iml, FF 200 hit | ODT IRE SS. EP RE . 387 检查 还 原 性 杂质 “| 唾液 酶 专 一 性 | 芯 糖 酶 专 一 性 管 "” 考 1 2 3 -4 7 1% 淀 粉 -NaCl 溶 液 (ml) 二 pa 2% ie BRIS HK (m1) 一 1 一 | 一 1 1 唾液 淀粉 酶 溶液 (m1) 一 串 — (oo Oba = FE PARIS IR (mm!) 一 一 0.5 | 一 一 0.5 37 GC 人 恒温 水 浴 保 温 15 分 钟 Benedict 氏 试剂 (ml) 沸水 浴 加 热 2 一 ?分钟 有 否 村 红色 沉 学 产 生 Pe See 注 ， 芒 精 酶 溶液 含有 少量 还 原 性 杂质 ， 故 呈 弱 阳性 反应 。 对 实验 结果 进行 分 析 。 (Dis i 38 Tl. 温度 对 酶 活力 的 影响 “” te 6-8 HOF 原理 AS 温度 对 酶 催化 的 化 学 反应 过 程 具有 双重 效应 ; OT Sie 化 学 反应 一 样 ， 提 高 温度 可 以 加 快 酶 促 反应 的 速记 ;9 通常 每 逢 高 10"C 反应 速度 加 快 一 倍 左 在 引 另 一 方面 四 因为 酶 是 蛋 自 据 ; 温 度 过 高 会 引起 蛋白 质变 性 ， 使 酶 失去 活性 ( 失 话 六 0 Aik, 当 温 度 很 低 时 , 酶 促 反 应 速度 很 慢 , 随 着 温度 升 高 5 反应 速 谭 加 快 ; 当 上 升 至 某 一 温度 时 ; 酶 促 反应 速度 达到 最 大 值 , 此 时 的 犁 度 称 为 某 种 酶 作用 的 最 适 温 度 : 温 度 继续 上 升 , 肥 应 速度 迅速 下 降 s0 大 和 多数 动物 酶 的 最 适 温度 为 37—40°C, 植物 酶 的 最 适 温 度 为 50 一 60"C， 低温 能 降低 或 抑制 酶 的 活性 , 但 不 能 使 酶 失去 活性 ,， 当 温度 en 时 ,催化 能 力 又 恢复 。 通常 测定 酶 的 疾 力 时 ， 在 酶 促 反应 的 最 适 温度 下 进行 。 teh) A RE. 淀粉 水 解 过 程 中 产生 的 糊 精 遇 碘 有 时,t 赤 其 分 子 的 大 小 可 呈 蓝 色 、 紫 色 、 暗 褐色 或 红色 。 小 分 子 的 糊 精 和 麦芽 糖 遇 础 都 不 呈 色 。 淀 粉 被 淀粉 酶 水 解 的 程度 可 由 水 解 混合 物 遇 础 *, 383 « 呈现 的 颜色 来 判断 。 实验 仪器 、 试 剂 和 材料 一 、 仪 器 到 a on io P ea mae 试管 及 试管 架 。 fei KY. 酒精 灯 。 > IRE, ly RASH 8. A 0.2% we H-0.3% NaCl 溶液 ;0:2g 淀粉 溶 于 100ml 0.3% . NaCl weer 考 沸 2 一 3 分 钟 。 新 鲜 配 备 或 配制 后 置 冰箱 保存 。 23 3. 稀释 200 倍 的 新 鲜 唾 液 ( 见 本 实验 第 工 部 分 ) 。 EL-KI 溶 液 ， 取 igh, WF 100ml 226KT 溶 该 中 ;贮存 于 棕 色 瓶 中 备用 。 0.2% 淀 粉 -0.3%NaCl 溶 液 0.2% H-0.3 NaCl 溶液 1m! | 1 ml | A 唾液 0.5ml | 置 冰 水 浴 中 10 分 钟 置 37"C 恒 温水 浴 中 10 分钟 AKI. 2 演 ， ‘ene | 1,-KI 2 滴 | I,-KI 285 颜色 | | | | * 389 » 取 四 支 试 管 ,编号 , 按 上 表 操 作 。 py watt APE 比较 不 同 温度 处 理 的 酶 活力 。 ae bins Ill pH 对 酶 活力 的 影响 MEW) -, 原理 站 对 环境 的 pH 对 酶 的 活性 有 显著 影响 ,pH 既 影 响 酶 蛋白 也 影响 底 物 的 离 解 程度 ,从 而 影响 酶 与 底 物 的 结合 及 催化 作用 。 通 常 只 有 一 定 的 pH 范围 内 酶 才 表 现 它 的 活性 ,一 种 酶 表现 出 最 高 活性 时 ， 该 咨 液 的 PH 称 为 此 种 酶 的 最 适 DH. i PRR Si PH 时 , 酶 的 活性 显著 降低 。 不 同 酶 的 最 适 pH 值 不 同 ,但 与 该 酶 在 机 体内 存在 部 位 的 pPH 有 一 致 关 系 。 例如 胃 和 蛋白 酶 的 最 适 jp 了 :为 | 1.5 一 2.5、 IA AAAS RIG pH 为 -8 一 9 唾液 淀粉 酶 的 最 适 PH 约 为 6 8。 实验 仪 得 ,试剂 和 材料 hoe 18M —-, Mere pues nig cae MRE . 1. RERAER. | [d--Ie<8 2. MBS (10 ml1 支 .5mil6 支 、 ‘eke ea - ahr a . IG (50 ml 5 4), ee SEALE or Ty Ema a ee ee pa ere | tal atelii Aes so, | Hp Gy r-eASIRS oh Pe 二 、 试 剂 和 材料 | | » 1. 0,2mol/L BERRA — HAAR , 2. 0.1mol/L 柠 榜 酸 溶液 。 _3. 0.5% 淀 粉 -053%NaCl 溶液 :0. saint 100ml 0. ‘ NaCl 溶液 中 考 沸 2 一 3 分 钟 。 新 鲜 配备 或 配制 后 置 冰箱 保存 。 4, 1,-KI 溶液 ( 见 本 实验 第 II 部 分 )。 时 5! 稀释 200 向 的 新 鲜 唾 液 ( 见 本 实验 第 1 0. 2 操作 取 5 个 50 ml 锥 形 疙 ,编号 。 按 下 表 的 比例 ,用 ht A * 390 ° ao oo fk wow 0.2mol/L BERRA — AAA WAU O.1 mol/L 柠檬 酸 溶液 制备 pH 5) bi 0 的 5 种 缓冲 溶液 。 六 取 6r 支 干燥 试管 , 编号 。 从 5 个 锥 形 瓶 :中 各 吸取 3 mt 缓冲 液 ,分 别 加 入 相应 号 码 (1 一 5) 的 试管 中 。 第 :6 号 试管 加 六 的 缓冲 液 的 pH 与 第 3 号 试管 的 相同 。 然后 再 向 每 个 试管 添加 05 中 淀粉 -0.3% NaCl 溶液 1 ml, 向 第 6 号 试管 加 大 稀释 200 倍 的 唾液 Iml; 摇 勾 ; 置 -37"C 恒 温 水 浴 中 保温 ,3 分 钟 后 ;每 隔 工 分 钟 失 其 中 取出 一 滴 混 合 液 ， 置 于 白 瓷 板 上 ,加 一 滴 ,D-KI 溶液 ,检验 淀粉 的 水 解 程度 。 待 反应 呈 栖 黄色 时 ;记录 保温 时 间 ， 并 取出 试管 。 注 意 ,掌握 第 6 号 试管 的 水 解 程度 是 本 实验 成 败 的 关键 之 一 。 以 工分 钟 的 间隔 , 依 次回 第 1 至 5 号 试管 加 入 稀释 200 倍 的 MEM 1 ml, #4) SEA 37*C 恒 温水 浴 中 保温 。 然 后 ,按照 第 6 号 试管 的 保温 时 间 , 依 次 将 各 管 迅 速 取 出 , 并 立即 加 入 五 -KI 溶液 2 满 ;充分 播 印 ;观察 各 管 呈 现 的 颜色 ,判断 在 不 同 pH 条 件 下 , 淀粉 被 水 解 的 程度 ,可 以 看 出 pH 对 唾液 淀粉 酶 活性 的 影响 , 并 确定 其 最 适 pH, IV. i A J 原理 酶 的 活性 常 受 某 些 物质 的 影响 ,有些 物 质 能 提高 酶 的 活性 , 称 5 391° otis tis STE Tl 5 Aa LE HE EN OTE PERE AR, Be MENON LFS 例 如 ，C1- 为 唾液 淀粉 酶 的 激活 剂 ,Cu2+ 为 其 抑制 剂 但 是 激 活 剂 和 抑制 剂 不 是 绝对 的 ,有 些 物 质 在 低 浓 度 时 为 某 种 酶 的 激活 剂 ; 而 在 高 浓度 时 则 为 该 酶 的 抑制 剂 。 例 如 , 毛 化 钠 达 到 1/3 饱 和 度 时 就 可 抑制 故 液 淀粉 酶 的 活性 。 实验 仪器 、 试 剂 和 材料 一 、 仪 器 1. 恒温 水 滩 。 2. 试管 及 试管 架 ， 二 、 试 剂 和 材料 1.0.1% 演 粉 溶液 。 2. 1%NaCI 深 液 。 3.1% CuSO, 溶液 。 4- 攻 [溶液 ( 兄 本 实 又 第 TI 部 分 )。 5. 稀释 200 倍 的 新 鲜 唾 液 ( 见 本 实验 第 工 部 分 )。 ye | 取 三 支 试管 , 按 下 表 加 入 试剂 (ml) 0.1% 淀粉 比较 三 支 试 管 的 颜色 、 并 解释 之 FaCNAMUNI NIL, LSAT REE 液 稀释 倍数 ， 再 进行 实验 。 ey rm ISH, #EERC 的 定量 测定 _ (2,6- 二 氧 酚 靛 酚 滴 定 法 ) 目的 和 有 要求 392 。， 学 习 定 量 测定 维生素 C 的 原理 和 方法 。 原理 | ER MAR REE IRR BY 2, 6-— SUD BEY, AS Ee MAT 脱 氨 抗坏血酸。 在 酸性 溶液 中 ,2,6- 二 毛 酚 靛 酚 呈 红 色 , 被 还 原 后 SAKE, - -< Se >—ONa. #4 一 - 一 OH- 2, 和 he Oe 和 2, 6-— SR DA CAT &) oe. c | + He > 2， c= I EL) CH,OH 还 原型 抗坏血酸 @ 应 用 本 法 测定 抗坏血酸 简便 易 行 ， 但 存在 下 列 缺 点 ; 1) 抗坏血酸 还 能 以 脱 氢 抗坏血酸 及 结合 抗坏血酸 形式 存在 ， 它们 同样 具有 抗 坏 血 酸 的 生理 功用 ， 但 不 能 将 二 所 酚 靛 酚 还 原 脱 色 。 2) 生物 组 织 提取 液 中 ， 常 有 色素 存在 ， 影 响 滴定 ， 虽 可 用 和 白 陶 土 将 提取 液 脱色 ， 但 最 适用 的 和 白 陶 土 不 易 得 到 ， 往 往 不 能 将 颜色 脱 尽 。 ° 393 « | CH,OH 脱氧 抗坏血酸 因此 ,可 用 2,6- 二 和 毛 酚 滴定 样品 中 还 原型 抗坏血酸 。 当 抗 坏 血 酸 全 部 被 氧化 后 , 稍 多 加 一 些 染 料 ， 使 滴定 液 呈 淡 红 色 , 即 为 终点 。 如 无 其 他 杂质 干扰 ， FEE ETE ee 的 还 原型 抗坏血酸 量 成 正比 。 | 实验 仪器 、 试 剂 和 材料 hia 仪器 -一 分 一 全 吸 量 管 ( 1 mll 支 .10 mlir 支 ) 。 容量 瓶 人 t00ml1 个 )。 ， 锥 形 瓶 (100ml 3 个 )。_ 一 OF 微量 滴定 管 (5ml 1 支 )。 oe 托盘 天 平 (100g) 。 研 钵 。 漏斗 2 8g cm 2 个 )。 二 、 试 剂 和 材料 1. 1%HCI1 溶液 。 省 2. 2% RRR. 3. 1% MBIA. 4. 标准 抗坏血酸 溶液 ;准确 称 取 -50.0 mg 绝 抗 坏 血本 wer ° 394 « NQ no Ff WO SS 搬 em gee 12% 草 酸 溶液 ;并 稀释 至 500ml。 贮 棕色 瓶 ,， 冷 藏 ， 最 好 临 用 时 配 hei it . a | 5. 0. 1962,6-— SRR RERD IAI, 溶 50 mg 2,6-— Aw ae 于 200ml 含有 52 mg NaHCO, 的 热 水 中 , 冷却 后 ' 加 水 稀释 至 250 ml, 滤 去 不 溶 物 , 贮 棕色 瓶 内 ;冷藏 (4C 约 可 保存 一 是 期 )。 每 次 临 用 时 ,以 标准 抗坏血酸 溶液 标定 。 6 松针、 新 鲜 蔬 菜 ( 关 椒 、 青菜, 西红柿 等 )、 新 鲜 水 果 ( 桔 子 、 ER REE), 操作 a 不 同样 品 用 不 同方 法 提取 " (1) 松针 ;水 洗 兆 ,用 滤纸 吸 去 表面 水 分 。 称 取 0.5g, 放 入 研 钵 中 ,加 1%HCI 溶液 5 ml 一 起 研磨 。 放 置 片刻 , 将 提 取 液 转 入 50 ml 容量 瓶 中 。 如 此 反复 2 一 3 ke. 最 后 用 1%HCl 溶液 稀释 到 刻度 并 混 匀 , 静 置 10 分 钟 , 过 滤 , 滤 液 备 用 (2) 新 鲜 蔬 菜 和 水 果 类 :水 洗 净 ,用 纱布 或 吸水 纸 吸 干 表面 水 Sy. SRG PRAL 20.0 8, Im 2% HMO 100m] BAA He MEPL PAT 浆 状 。 称 取 浆 状 物 5.0 8, BLA 50 ml 容量 瓶 中 以 2% 草 酸 溶液 稀 “ 释 至 刻度 @。 静 置 10 分 钟 , 过 滤 @( 最 初 数 ml 16 WEES) ie 备用 @。 2. 滴定 (1) 标准 液 滴 定 ， 准确 吸取 标准 抗坏血酸 溶液 CMe 0. 1 mg 抗坏血酸 ) 置 100 ml 锥 形 瓶 中 ,加 9 ml1% 草 酸 , 由 微量 滴定 人 市 售 2,6- 二 氛 酚 能 酚 质量 不 一 ， 如 杂质 进 多 ， 应 适当 提高 浓度 ， 但 也 不 宜 过 以 滴定 标准 抗坏血酸 溶液 时 BLA BLE 2 ml 去 右 为 宜 。 四“2 凡 草酸 可 抑制 抗坏血酸 氧化 酶 ,1% 章 酸 因 浓度 太 低 不 能 完成 上 述 作用 。 篇 酸 有 同 料 茂 效 4 车 样 品 中 含有 大 量 Fe? + oy FH 8% AAR BENT, 如 仍 用 偏 阵 酸 或 草酸 为 提取 剂 ;Fe*+ 可 以 还 原 二 氨 酚 能 酚 ,如 用 醋酸 则 Fe:+ 不 会 很 快 与 染料 起 作用 。 图 “如 浆 状 物 泡沫 很 多 ， 可 加 数 注 辛 醇 或 丁 醇 。 © 若 桨 状 物 不 易 过 滤 , 可 离心 取 止 清 液 测定 。 © 如 滤液 颜色 太 深 ， 滴 定时 不 易 辩 别 终点 ， 可 先 用 白 陶 士 脱色 ; 。395。 SUL 0.1% 2,6-— A RED BIKA, 并 和 保持 15 PSA HR HO, 由 所 用 染料 的 体积 计算 出 1 ml eh eho mg 6 al we (2)) PER a HE ERA, 28 10.0 ml 1 分 别 让 入 二 个 100ml 锥 形 瓶 闪 ,滴定 方法 同 前 : 注意 :滴定 过 程 宜 迅 速 ,一 般 不 超过 2 Bh, er ADF 1 ml RAF 4 mi, Bu RRs SG EAT BI 可 酌 量 增 减 样 液 。 Ay 计算 时 一 | 一 100=1008 Feb mg %,. 二 滴定 时 所 用 去 染料 ml Be, eee ae ke . Px 1mli 染 料 能 氧化 抗坏血酸 mg BW ee W=10ml bid idatetltan : fi HG sal ee 底 物 浓度 eRe Sie 中 Cs ee) eae 目的 和 要 求 DH 1. 了 解 米 氏 常数 的 意义 。 th. 2.) APA BE AK Be A Bl PUTTS 人 ee Pe (SHAT 3a 在 环境 的 温度 .pH FuRidee es ta ett HE 当 底 物 浓度 在 较 你 范围 内 增加 时 , 酶 促 反 应 的 初速 度 随 着 底 物 浓 头 SH TH 速 。 当 底 物 增 至 一 定 浓度 后 ,即使 再 增加 其 浓度 ;反应 速度 也 不 会 再 增 大 六 即 已 达到 最 天 反应 速度 。 这 是 由 于 酶 浓 产 限制 了 所 形成 ® 样品 中 某 些 杂质 亦 能 还 原 三 毛 酚 靛 酚 ， 但 速度 均 较 抗坏血酸 候 ; 故 终 点 以 淡 红 色 存 在 15 秒 钟 为 准 。 — “396。 的 中 间 络 合 物 浓 度 的 缘故 。 i | Michaelis #1 Menten iit 5 re IE ATER AL, Pa 再 分 解 为 产物 这 个 假定 出 发 ,根据 已 + 与 五 信之 间 前 平衡 迅速 达 到 的 前 提 ， RRR ae EON HOH BE AINE TEBE ESE BERS IONE V{S] RN Katl Sinn 此 式 称 为 米 氏 方程 , Pe AR MBE: VA 最 大 反应 速度 ， LS] 为 底 物 浓度 ;天 。 为 米 氏 常数 。 M4 4 v =i, K,=[S} Ra 是 反应 速度 等 于 最 大 速度 的 一 半 时 的 底 物 浓度 。 Kn HE HY 基本 特征 性 常数 。 对 于 一 个 酶 促 反应 ,在 一 定 条 件 下 ,都 有 它 特 定 的 Ke 值 ,故常 用 于 鉴别 酶 。 Lineweaver- Burk 作 图 法 是 用 实验 方法 测定 Ke 值 的 最 常用 0 又 称 为 双 倒数 作 图 法 。 克星 rast’ ae neared Hb ty Sx ts ; RI. #i 将 直线 延 长 与 机 轴 相 交 ， 则 该 交点 在 数值 上 等 于 -让 本 实验 以 红细胞 的 过 氧化 气 酶 为 材料， 采用 Lineweaver- Burk WIM EME 天 。 值 . 2H,0,——"»2H,0.+. 0, 2K MnO, + 5H.O, + 3H,S0,—> 2MnSO,+ K.SO, + 50,+8H,O H,O, 被 HO, 酶 分 解 Ay HO 和 O2, 剩余 的 了 TO 用 KMnO, 397。 TERR EIA Piz. JR W(H.0.) 不 同 的 被 度 为 已 知 # Reva, A KMnQ, 滴定 可 求 出 反应 前 后 HO, Up scents 求 出 再 ?93 酶 的 米 Ee A Bee | iv E 实验 仪器 .试剂 和 材料 PEL Sab ar th et 一 、 仪 器 1， 锥 形 瓶 (50ml17 个 )。 2. 吸 量 管 (5ml 2.2m! 5x, lml 1%) 3. 血色 素 吸 管 (1 支 )。 4。 酸 式 滴定 管 650ml 2X), 5. 量 简 (5ml 1 个 )。 6. 滴定 管 侣 架 (1 人 不 )。 二 、 试 剂 和 材料 1. 0.0040 mol/L KMnO, 溶液 ， 0.02mol/LKMnO， 贮存 液 , 称 取 ， KMn0,(A. R. )3. Ag ee 1000ml ZEB ak, WMAtePe, 待 全 部 溶解 ， pr i SA 在 低 于 沸点 的 温度 加 热 数 小 时 ， 冷却 并 放置 过 夜 ; 再 用 发 瑞 丝 过 滤 ， 置 于 ti LILA PR FF 临 用 前 ， 吸取 上 述 约 0. 02mol/LKMnO, 迪 存 液 20。 0ml 于 锥 形 瓶 中 , 加 入 少 HSO, 1 ml, 于 70*C 用 称 准 050500mol/L 草酸 钠 溶 液 标 定 。 根 据 标定 结果 ,将 0*02molL KMnOs 溶 液 稀释 成 0,0040 mol/L KMnO, 溶 液 。 每 次 配制 ， 都 必须 重新 标定 贮存 液 。 0 075mol/L H,O38 WR. im . esy FAR _ 3. 2576H:SO, 溶液 。 re 4, pH7.0 0.2mol/L peAR ERE ih i, 0. 2 mol/L NagHPO, 61.0ml 50.2mol/LNaH, PO, 39.0ml 混合 5. 新 鲜 人 血液 或 新 鲜 免 血液， 操作 9: | ++, HO, Ye REND RE ° 398. Au eRAI5 0m) 锥 形 瓶 2 个 ， 各 加 浓度 约 为 0.075mol/L H,0, 溶液 2.0ml 和 25%H2SO4 溶 液 2.0ml, 分 别 用 0.0040mol/LKMnOy4 滩 液 滴定 至 微 红 色 ， 记 录 消 耗 的 ml 数 。 取 平均 值 ， 计 算 准 确 的 mol/L 浓度 。 计 算 公 式 如 下 ， mol/L(H,0)) = mol/L(KMn0,) -V (KMn0,) /¥ (H30,) 二 、 血 液 的 稀释 用 血色 素 吸 管 吸取 新 鲜血 液 ( 或 等 体积 0.9 % NaCl? Ay if 球 )20kl 用 蒸馏 水 稀释 至 5.0ml, 再 加 pH7.0,0.2mol/L 磷酸 盐 缓 神 液 55.0ml, 摇 勺 , 即 为 1:3000 稀 释 的 血液 。 (如 用 新 鲜 免 血液 稀 PLE BL: 1000), 三 、 反 应 速度 的 测定 ， FL-F RAD 50 ml 锥 形 瓶 5 只 ， 编 号 按 下 表 操 作 ， “ee i‘) 加 入 cape (ml) | HA (ml) 1: 3000 Fine (onl) 1: 3000 A FR uiL EAM A 2) ELE AA ASHE 7 AE 确 静 置 5 分 钟 ,到 时 间 立 即 加 25%H;SO42ml, 加 入 速度 愈 快 愈 好 ， 边 加 边 摇 , 使 酶 促 反应 迅 逐 中 止 .最 后 用 标准 0.0040mol/LKMno， PCIE, ERA LAAN KM Hey mal Be, aS. 四、 计算 了 中 反 应 瓶 中 了 :05 浓度 ES] 的 计算 ， [8](mol/L) = Been On xt eee) e 399 « mmol(H,0,) 5 2. REE» 的 计算 (以 HzO， 被 分 解 的 mmol/5 分 表示 反 应 速度 )， v= Jn AH,O, 的 mmol 数 一 剩 余 的 HO, fy mmol % —mol/L(H,0,) x V(H,0,) 2. mol/L(KMnO,) x V(KMn0O,) | 3. Kn 值 ， bil at 1 rem, 6 PA HAR Ee 5 AIO ERE th 计算 举例 ， 下 面 引 用 一 次 实验 结果 作为 例子 ， 求 出 Ho， 了 的 天。 值 。 1. H2O;: 浓度 的 标定 ， 取 2.0ml #)0.075mol/LH,.O, 深 液 ， 用 0， 0040 mol/LKMnO， 溶液 滴定 ,第 一 次 用 15.03ml, 第 二 次 用 14.97ml, 平 均 为 15. .00ml。 ih HO, fy mol/L 为 mol/L(H;0;)=2 x 0.0040 x 15.00/2.0 =0.0750mol/L ，，， en 上 2 2. H,O, Wis VF Wa bee BEL ST Ro we © 的 计算 ， HS SF 经 上 述 实验 HEM 得 经 红细胞 H.0. BE Aa, He MR HO, 所 消耗 的 0.0040mol/LKMnO, 溶液 量 为 1 号 瓶 24.68ml1，2 号 瓶 17.55ml，3 23 11.25ml, 4235. 48ml), 5-2) 2.31 ml pale FRU MLS TAO, RAI * 400° 瓶 号 (1) MA0.0750mol/L H,0, (ml) 4.5 | 3.5 2.5 (2) H,O. 86 (E Wis ia : 消耗 0.0040mol/ 工 和 MnO,| 24.68 17.55 11.25 5.48 2.81 (ml) (3) 加 入 H:O: 的 m mol =(1) x 0.0750 G4) MAH.O.Rm mol | =(2) xo x 0.0040 0.3375 0.2625 0.1875 0.1125 0.0750 0.1755 0.1125 0.0548 6.0281 =(2)x0.01 make (5) RETR RE v=(3)—(4)}| 0.0907 0.0870 0.0750 0.0577 | 0.0469 D 2.1 2S. SOS, . Se SP 6. OE ee Sa oe eee ee ee i . Wx 4 (6) 底 物 浓度 [S] =? 0.0675 0.0525 | 0.0375 0.0225 0.0150 4 a / ‘ (77 4 11.025 11.494 13.333 17.331 } 21.322 19.048 | 26.667 ° 401° 3. Fl | 以 广 对 下 5 作 图 ;并 将 直线 延长 与 横 轴 相交 ;得 一 去 -一 一 40; 求 得 红细胞 H,0, ig K,=0.025mol/L, 〈 见 图 9 ) 实验 十 一 “和 毛 基 移 换 反 应 一 一 血清 转氨酶 活 力 的 测定 目的 和 要 求 1. 学 习 用 比 色 靶 测定 谷 - 两 转氨酶 活力 。， 2. 了 解 测 定 谷 - 两 转氨酶 活力 在 临床 诊断 上 的 意义 。 原理 cx- 氨基 酸 的 <- 氨 基 与 c- 酮 酸 的 xc- 酮 基 互 换 的 反应 ， 称 为 氨基 移 换 反应 。 催 化 此 类 反应 的 酶 称 为 转氨酶 。 转 氨 酶 在 氨基 酸 的 合成 和 分 解 . 尿 素 和 味 叭 的 合成 等 中 间 代 谢 过 程 中 起 重要 作用 。 人 体 各 种 组 织 器 官 中 普遍 存在 有 转氨酶 , 它 的 种 类 甚 多 ,其 中 以 谷 氨 酸 - 草 酰 乙 酸 转氨酶 (简称 谷 草 转 氨 酶 或 GOT) FIA AM- AM AEE NS (简称 谷 两 转氨酶 或 GPT) 的 活力 最 强 。 它们 催化 的 反 应 如 下 ， H | COOH | COOH HC 一 NH， | c=+0 | C=O. cor... | HC —NH, CH, 一 ——— ee te | CH, CH, & H, C H, COOH | COOH COOH COOH L- 谷 氮 酸 BRCM a- Ray — L-KAAR * 402° | COOH COOH: 下- 谷 氨 酸 | | AMM ai 酮 戊 二 酸 m ARR eae T AA, 在 正常 情况 下 只 有 极 少量 被 释放 到 面 兹 中 。 当 组 织 病 变 而 引起 细胞 的 通 透 性 增加 ,细胞 内 的 转氨酶 “大 量 地 稀 放 出 来 ,使 血浆 内 的 转氨酶 超过 正常 水 平 * 所 以 测定 血浆 或 血清 转氨酶 的 活力 已 广泛 作为 多 种 疾病 诊断 的 重要 参考 指标 。 ,测定 转氨酶 活力 的 方法 很 多 ， soloaigdsaei EL PRI | I's -t a &- se A ETA a- 酮 成 二 酸 后 ,此 成 :的 丙酮 酸 与 2， 4- 二 硝 基 苯 肝 作 用 生成 红 棕 色 的 丙酮 酸 硝 基本 脏 可 肯 比 色 法 测定 丙酮 酸 含量 。 Geep et ike PS es sli ? CH; , No, hes § ) : C 一 0+ HNN C—N—NH—/ \ +H,0 Ge Conan i O COOH COOH bs an WAR P NO, NO, Fi AD ey) t) ee ss BE aE I TEI PP BE eS PAY 生 成 量 与 © 2,4-T IDR REAR RMR ED PY a- 酮 成 二 酸 分 别 反 应 形成 各 自 对 应 的 _ 2,4- 硝 基 葵 逐 ， 在 碱 性 条 件 下 ,虽然 两 种 革 脏 分 别 显 昌 红 熔 色 ， 但 由 于 丙酮 酸 生成 的 颜色 较 深 ,以 同等 摩尔 计算 ,在 490 一 535 nm 波长 范围 内 其 显 色 程度 约 为 &- 酮 戊 二 酸 生成 的 颜色 的 3 倍 ， 利 用 上 述 差 别 可 以 看 出 丙酮 酸 的 生成 量 。 而 且 在 做 标准 曲线 时 ， 两 种 酮 酸 的 变化 也 能 客观 地 代表 酶 作用 的 实际 情况 ， No XE: 单位 的 数字 ”就 能 准确 地 反映 出 酶 话 力 的 大 小 。 ° 403 转氨酶 活力 高 低 成 正比 中 。 实验 仪 妖 、 试 剂 和 材料 一 、 仪 器 1. 恒温 水 洽 。 2. 721 型 (或 72 mys stoewe ts! 3. 试管 及 试管 架 ， 4, ps tml4 支 0， 2m. 0. Pir ae 二 、 试 剂 和 材料 1. 2.0 pmol/ml 标准 丙酮 酸 溶液 ， Pee ome (A. R.)11.0 mg) 定 溶 于 50 ml 0.1 mol/L pH7.4 ieee oe P 临 用 前 配制 。 Me 2. 0.1 mol/L PERBEE SE thy (pH 7.4), PRICK MR AP 2.69 g 和 磷酸 氨 二 钾 (K;HPO4.3 H,O)13.97 g, In Ae BRIANA BEL ABM, BIE pH 3 7. 4, AI eA inet appa | hk BE . See AG ik (pH 7.4) :精确 称 取 DE: RI 1.798 All @ pony 酸 29.2 mgy 放 小 烧杯 内 ,加 入 少量 ( 约 15 ml) we ES 缓冲 液 及 少量 ( 约 0.5 一 0.8 ml)1 mol/L NaOH 溶液 使 其 溶解 , 漠 调 至 pH7.4, 放 人 100 ml 容量 瓶 内 ， 以 缓冲 溶液 定 容 到 记 度 ， ik 箱 中 可 保存 一 周 。 ”4.2,4- 二 硝 基 苯 脐 溶 液 :精确 称 取 2,4- 二 nauk Me 放 入 小 烧杯 内 ,加 入 50 ml 1 mol/L 盐酸 , 微 热 溶解 后 ,用 1 mol/L 盐酸 定 容 至 100 ml。 放 棕色 瓶 内 置 冰箱 中 保存 。 ，， 、 5. 0.4 mol/L 氢 氧 化 钠 溶液 : 取 标 AY 1 mol/L A A Ea 400 ml, #AR1B7k 8 1000 ml, eagle 6. 大 血清 或 免 血 清 。 heft 操作 “ | 一 、 标 准 曲线 的 测绘 “404， fed 丙酮 酸 钠 标 准 液 COT( 或 GPT) 底 物 液 二 | 了 磷酸 盐 缓 冲 液 (0.1molZL) | 37°C7ki§ Mik 5 分 钟 2,4-— TAS DHE 37° Crk #8205) Fh . 0.4mol/L NaOH 相当 于 丙酮 酸 含量 (kmol) 相当 SGPT 单 位 相当 于 SGOT 单 位 ODs520 U. Vi x ‘ 中 f ts by Ree ERE RTE, FAB Ine Ete i 10 分 钟 后 , 置 自来水 中 冷却 -以 490— B35 nm 波长 (可 远 520 nm) wt FEE Cail a, CAFE Bk RIE IE HEF 0A, AGES ELAR HAA EST Os We eee IS Hea SS RH ak 2: 0 号 ERA 均值 ,所 得 差 值 与 其 对 应 的 丙酮 酸 含量 (或 酶 活力 单位 数 ) 作 标准 ihe, EE 0 号 管 读数 的 均值 标 在 标准 曲线 图 上 ， 供 样品 测定 中 验 证 试 放空 和 EHO, RHEE | | WAKE MLE RIAR A. BEE, @ 标准 曲线 上 数值 的 准确 性 大 致 可 分 为 三 部 分 :第 一 部 分 20 单位 以 下 由 于 光 密 度 值 较 小 ,数值 不 一 定 准 确 ; 第 二 部 分 20 寺 100 单位 ,数值 是 比较 准确 可 靠 的 ， 第 三 部 分 100 一 200 单 位 ,准确 度 较 差 ， sg ernie ae ee 超过 200 单 位 时 ， 需 将 样品 黎 酸 后 再 进行 测定 。 ; ° 405° | 测 证 | 馈 试剂 空白 , 管 谷 丙 转氨酶 底 胸 液 ml) | 0.5 | 0.8 | 37°C7K RIB 5 分 名 血清 (ml) | 0.1 | i | | 37"C 水 浴 保 温 60 分 钟 2,4- 二 硝 基 尘 脐 深 液 (mm 0.5 站 iit tél) | 用 | Comsat ie | 37 C 水 浴 保 温 20 分 钟 0.4mol/LNaOH(ml) | 5.0 | 5.0 — 加 毕 , 混 匀 , 置 水 浴 中 10 分 钟 后 取出 ,放置 自来水 中 冷却 ， 测 定 各 管 OD 520, 以 蒸馏 水 校正 光 密 度 到 ,0 点 , 读 取 测 定 管 和 试剂 空白 管 的 光 密度 数值 。 如 果 试 剂 空白 管 的 光 密 度 与 在 给 和 制 标准 曲线 时 测 得 的 试剂 空 白 管 光 密 度 均值 之 差 圭 0.015 范 围 内 ,说 明 这 次 实验 试剂 正常 ， 则 将 测定 警 光 密度 减 去 试剂 空白 管 光 密度 值 后 , 查 标准 曲线 , 即 得 血 清 样品 的 丙酮 酸 含 量 (或 酶 活力 单位 数 ) 。 如 果 试 剂 空白 管 光 密度 超出 了 给 OL Ce: 白 管 光 密度 均值 土 0.015 范 围 , 则 须 检查 试剂 及 其 他 方面 的 原因 ， 找 出 问题 (一 般 是 2,4- 二 硝 基 茶 腹 由 于 结晶 析出 ,浓度 降低 或 基质 中 cx - 酮 戊 二 酸 称 量 不 准 引起 ), 纠 正 以 后 ,重新 测定 。 ，_- 计算 ， 本 本 法 规定 血清 在 37"C 与 底 物 作用 60 分 钟 后 , 生成 1 pmol 丙 酮 酸 为 一 个 谷 -两 转氨酶 活性 单位 ,所 以 每 100 ml 待 测 血 清 中 所 含有 的 谷 -两 转氨酶 的 活力 按 下 式 计算 : 谷 - 丙 转 氨 酶 活性 单位 /100 ml= 标准 曲线 中 查 知 的 mol 数 x 开 es 406 » 注意 事项 1. 血清 标本 不 宜 溶 血 ， 且 最 好 在 采血 的 当天 进行 测定 ,如 不 能 当天 操作 ,可 贮 于 冰箱 中 1 一 2 天 。 2。 如 所 得 之 光 密 度 读数 已 超过 标准 曲线 的 直线 部 分 ,表示 栈 活性 过 高 ,此 时 ， 需 将 血清 稀释 10 倍 后 再 次 进行 测定 。 3: 测定 结果 与 作用 时 间 、 温 度 及 试剂 的 pH 有 密切 关系 ,在 操作 时 应 准确 掌握 。 .实验 填 二 ， 肌 糖 原 的 酵 解 作用 目的 和 要 求 1. 了 解 糖 酵 解 作用 在 糖 代谢 过 程 中 的 地 位 及 生理 意义 。 2. 学 习 检 和 定 糖 酵 解 作用 的 原理 和 方法 。 Bh ar een 5 在 动物 .植物 和 微生物 等 许多 生物 机 体内 , 糖 的 无 氧 分 解 的 基 本 过 程 是 一 致 的 。 肌 糖 原 的 酵 解 作用 就 是 肌 糖 原 在 缺 氧 的 条 件 下 〈 如 剧烈 运动 时 妨 经 过 一 系列 的 酶 促 反 应 最 后 转变 为 乳酸 的 过 程 。 总 反应 如 下 ， 4 (CyH05), + SADP + 3H,PO,—> so 2 CH,;CHOHCOOH + 3 ATP +2 H,0 乳酸 肌 糖 原 酵 解 产 生 的 ATP 可 暂时 满足 剧烈 运动 时 肌肉 对 能 量 的 急需 。 在 有 氧 条 件 下 , 酵 解 过 程 中 产生 的 丙酮 酸 进 入 三 羧 酸 循环 氧 化 分 解 , 所 以 不 产生 乳酸 。 糖 酵 解 作用 的 实验 ,一 般 用 成 熟 的 红细胞 .肌肉 糜 或 肌肉 提取 液 。 成 熟 的 红细胞 无 细胞 核 和 线粒体 ， i ati 了 糖 的 有 氧 氧化 , E ° 407。 _ Bata RE. TELA RA (t= Re a A ASR - 中 在 线粒体 中 ,催化 酵 解 作用 的 酶 系统 存在 于 细胞 质 , 制 备 肌 肉 提 取 菠 时 ,只 能 提取 到 催化 酵 解 作用 的 酶 ,而 不 能 提取 到 催化 三 羧 酸 循环 的 酶 系 ,所 以 用 肌肉 提取 流 或 红细胞 做 酵 解 作用 的 实验 ,可 以 在 有 氧 条 件 下 进行 ,而 用 肌肉 麻 时 , 则 必须 在 无 氧 条 件 下 进行 。 糖 酵 解 生成 的 最 终 产 物 乳 酸 , 与 浓 硫 酸 共 热 分 解 为 乙 RAP 酸 。 乙 醛 与 对 -羟基 联 茶 反 应 产生 业 红 色 化 合 物 ， 利用 比 色 法 可 测 出 乳酸 的 生成 量 。 由 此 可 计算 酵 解 作用 的 强度 。 250, CH,CH(OH) coon-= "5 CH,CHO +HCOOH haere aos 7, wD < Peta eee — CH; -on 十 LO] <>< 紫红 色 化 合 物 丝 方法 比较 灵敏 ,每 毫升 溶液 含 1 一 5 微克 乳酸 即 给 出 明显 的 颜色 反应 。 关 有 大 量 糖 类 和 蛋白质 等 杂质 存在 , 则 严重 干扰 测定 和 因此 , 实 难 中 应 尽量 除 净 这 些 物质 ， 人 洗涤 干净 。 实验 仪器 .试剂 和 材料 —, bat © 408 . REPS EET PET Re EL ,试管 及 试管 架 。 . RE, | . KC A. . 玻璃 漏斗 及 滤纸 。 . 量 简 (5 ml16 个 )。 WAR . RAM. 10. 架 盘 天 平 。 11. HR, 12. 离心 机 。 二 、 试 剂 和 材料 1. 实验 动物 , 免 或 大 鼠 。 2. 1/15 mol/L BABE Bape. Fe. 1/15 mol/L:KHPO, 溶 液 ， 称 取 9.067 g KH,PO, 溶 于 东信 水 中 , 定 容 至 1000 ml。 (Om: 1/15 mol/L Na,HPO ie: PRA 11.867 g Na,HPO, -2H,O( a 23.867 g Na,HPO,:12 H.O)%& + A BK, CRB 1000 ml, onninwt &»§ wn = 1/15 mol/L pH 7.4 BEAR RoR. PR: CHwR=1:4(V/V) 混合 。 3. 0.5% 糖 原 溶 液 ( 或 0.5% 汪 粉 溶液 ) 。 4. RRA HE. 5. 15% 偏 磷酸 。 6. 饱和 硫酸 铜 溶 该 。 ° 409° 7. AALB AR. 8. 1.5% 对 -羟基 联 葵 试 剂 : 称 取 对 -羟基 联 茶 工 .5 2,787100 ~ ml10.5%NaOH 溶液 , 配 成 1.5% 的 溶液 。 若 对 -羟基 联 葵 颜色 较 深 , 应 用 丙酮 或 无 水 乙醇 重 结晶 。 放 置 时 间 较 长 后 会 册 午 针 状 结 an» de Date. 9. Kim. 操作 ， io, —, Shwe ah Fi fill VLA BE | FA APT ET HK AA ILA A , RCE I, eR INTE. Hy i he if. TAA EP AS ARBAB LA, he CES , BK 7k i LABS BELA YE LA 全 全 注意 应 FEF 4 二 、 肌 肉麻 的 糖 酵 解 取 4 支 试管 ,编号 后 各 加 入 3 ml 1/15 mol/L pees idea 1 ml 0.5% 糖 原 溶 液 ( 或 0.5% 演 粉 溶液 )。1、2 SHREK BF, 3,4 号 管 为 对 照管 。 向 对 照管 加 15% 偏 磷酸 2 ml1( 为 了 沉淀 蛋 自 质 和 终止 酶 反应 )。 然 后 向 每 支 试管 加 入 新 鲜 肌 肉麻 :0.5 g 另 用 玻 棒 将 肌肉 碎 块 打 散 搅 勺 ， 再 分 别 加 六 小 许 液 体 石 蜡 ( 约 1ml/ 管 ), MEE 在 滚 面 形成 一 薄 层 以 隔绝 空气 ， 并 将 4 支 试管 同时 放 大 37°C fe 温水 浴 中 保温 两 小 时 。 两 小 时 后 取出 试管 ,立即 向 1,2 号 管 加 入 15% 偏 磷酸 2 ml, 混 匀 。 将 各 试管 内 容 物 分 别 过 滤 , 弃 去 沉淀 。 量 取 每 个 样品 的 滤 液 4ml, 分 别 加 入 已 编号 的 试管 中 ,然后 向 每 管 加 入 饱和 硫酸 铜 溶液 1 ml, 混 匀 ,再 加 入 0.4g 氧 氧化 钙 粉 末 ， 塞 上 橡 皮 塞 后 用 力 振荡 。 因 皮 肤 上 有 乳酸 , 勿 使 手指 接触 。 放置 30 分 钟 ， 并 多 次 振 im ,使 糖 沉淀 完全 。 将 每 个 样品 分 别 过 涯 或 离心 (3000 rm 15 分 钟 )， 弃 去 沉淀 。 三 、 乳 酸 的 测定 © 410° 分 解 乳 酸 为 乙 醋 : 取 4 支 干燥 试管 ,编号 , 取 上 述 每 个 样 品 的 滤液 0.5 ml 分 别 加 入 各 试管 中 ,将 试管 置 于 冰 浴 中 ,加 入 浓 硫酸 3 ml, 充 分 摇 匀 , 置 沸水 浴 中 加 热 5 分钟。 再 移 至 水 浴 中 冷却 。 ie: 冷却 后 ,向 各 试管 加 大 1.5% 对 - 羟 联 茶 试 剂 2 滴 , 在 冰 浴 中 激烈 振 摇 , 使 沉淀 均匀 分 散 。 将 试管 置 沸水 浴 中 者 沸 10 分 钟 ， 人 ‘bans % ie £ ESS H. » MOMS AB: 《生物 化 学 简明 教程 >， 高 等 教育 出 niga 第 二 版 ，1988 年 。 。 郑 集 编著 ,< 普通 生物 化 学 >， 高 等 教育 出 版 社 ， 第 二 版 ，1985 年 。 . 沈 同 等 编著 ,< 生物 化 学 >, 高 等 教育 出 版 社 ,1981, 年 全 。 张 昌 颖 主编 ; “生物 化 学 >, 人 民 卫 生出 版 社 , 第 二 版 ,1985 年 。 。 张 玉 中 等 编 , 《基础 生物 化 学 问答 >, 科 学 普及 出 版 社 ,1980 年 。 . 陶 奈 孙 等 ; “蛋白 质 分 子 基础 >, 高 等 教育 出 版 社 '1981 年 。 。 林 其 谁 编著 : 《生物 膜 的 结构 与 功能 >, 科学 出 版 社 ,1983 年 。 。 刘 培 楠 、 吴 国 利 主编 , <“ 基础 分 子 生 物 学 >, 高 等 教育 出 版 社 ,1983 年 。 ， 三 .了 哈 贝 尔 斯 , < 核酸 一 一 生化 与 功能 (1975), 中 译本 ,上 海 科 学 技术 出 版 社 ,1981 年 。 ~ ALL. 伦 宁 格 著 : “生物 化 学 >, 第 二 版 (1975) 中 译本 ， 科学 出 版 社 ， 1981 年 。 ~ JL N. 达 维 生 著 ,< 核酸 的 生物 化 学 >, 第 八 版 〈1976) 中 译本 ， 科 学 出 版 社 ,1983 年 。 12. 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