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1、欢迎各位同学和老师参加 2009年生物学奥赛讲座! 生物化学引言 什么是生物化学? 生物（Bio）+ 化学（Chemistry） = 生物化学（ Biochemistry） 学习生物化学的目的： 在分子水平上研究细胞的结构、组织和功能 (1) 结构生物化学 (2) 代谢生物化学 (3) 分子遗传学 生物化学的应用无处不在的生物化学 如何学好生物化学？ 不要畏惧！要有信心！ 选择好教材和参考书 懂得助记法 理论联系实际 多理解、少死记！ 善于联想和比较 必需氨基酸PK非必需氨基酸 必需氨基酸是指人体必不可少，而机体内又不能合成、必须 从食物中补充的氨基酸。如果饮食中经常缺少它们，就会影 响健康。
2、 余下的氨基酸则属于非必需氨基酸，动物体自身可以进行有 效的合成 笨（苯丙氨酸）蛋（蛋氨酸）精（精氨酸）来（ 赖氨酸）宿（苏氨酸）舍（色氨酸）住（组氨酸 ）亮（亮氨酸）凉（异亮氨酸）鞋（缬氨酸） 三羧酸循环总结 草酰乙酸柠檬酸顺乌头酸异柠檬酸草 酰琥珀酸 -酮戊二酸琥珀酰辅酶A 琥 珀酸延胡索酸苹果酸 吵， 您顺意吵，（吵得）铜壶呼盐瓶！ 糖酵解途径 糖酵解概述 发生在所有的活细胞 位于细胞液 共有十步反应组成在所有的细 胞都相同，但速率不同。 两个阶段： i)第一个阶段投资阶段或引发阶 段: 葡萄糖 F-1,6-2P 2G-3-P ii)第二个阶段获利阶段：产生2 丙酮酸+2ATP 丙酮酸的
3、三种命运 糖酵解的两阶段反应 糖酵解糖酵解 A. A. 能量投资阶段能量投资阶段: : 葡萄糖 (6C) 甘油醛-3磷酸 (2 - 3C) (G3P 或GAP) 2 ATP - 消化 0 ATP - 产生 0 NADH - 产生 2ATP 2ADP + P C-C-C-C-C-C C-C-C C-C-C 糖酵解糖酵解 B. B. 能量收获阶段：能量收获阶段： 甘油醛-3-磷酸 (2 - 3C) (G3P 或 GAP) 丙酮酸 (2 - 3C) (PYR) 0 ATP - 消耗 4 ATP - 产生 2 NADH - 产生 4ATP 4ADP + P C-C-C C-C-C C-C-C C-C-
4、C GAPGAP (PYR) (PYR) 糖酵解的全部反应 糖酵解第一阶段的反应 第一步反应葡萄糖的磷酸化 己糖激酶或葡萄糖激酶 引发反应ATP被消耗，以便后面得到更多 的ATP ATP的消耗是葡萄糖的磷酸化能够自发地进行 葡萄糖在细胞内磷酸化以后不能再离开细胞 反应反应2: 2: 磷酸葡糖异构酶磷酸葡糖异构酶 葡糖-6-磷酸转变成果糖-6-磷酸 这是一步异构化反应，反应的机制牵 涉到不稳定的烯二醇中间体。通过此 反应，酮基从1号位变到2号，这既为 下一步磷酸化反应创造了条件，也有 利于后面由醛缩酶催化的C-3和C-4之 间的断裂反应。 反应3: 磷酸果糖激酶 是糖酵解的限速步骤! L糖酵解第
5、二次引发反应 L有大的自由能降低，受到高度的调控 反应反应4: 4: 醛缩酶醛缩酶 C6 被切成 2 C3 ,为什么叫醛缩酶？ 反应反应5: 5: 磷酸丙糖异构酶（磷酸丙糖异构酶（TIMTIM） 磷酸二羟丙酮转变成甘油醛-3-磷酸 为什么需要这一步反应？因为酮难以氧化 。 糖酵解-第二个阶段的反应 产生4 ATP 导致糖酵解净产生2ATP 涉及两个高能磷酸化合物 . 1,3 BPG PEP 反应反应6: 6: 甘油醛甘油醛-3-3-磷酸脱氢酶磷酸脱氢酶 甘油醛-3-磷酸被氧化成甘油酸-1,3-二磷酸 这是整个糖酵解途径唯一的一步氧化还原 反应 产生1,3-BPG和NADH 。 反应反应7: 7
6、: 磷酸甘油酸激酶磷酸甘油酸激酶 从高能磷酸化合物合成ATP 这是一步底物水平的磷酸化反应 反应反应8: 8: 磷酸甘油酸变位酶磷酸甘油酸变位酶 磷酸基团从 C-3转移到C-2 反应反应9: 9: 烯醇化酶烯醇化酶 甘油酸-2-磷酸转变成 PEP 烯醇化酶的作用在于促进甘油酸-2-磷酸 上某些原子的重排从而形成具有较高的 磷酸转移势能的高能分子。 反应10: 丙酮酸激酶 PEP转化成丙酮酸，同时产生 ATP 产生两个ATP，可被视为糖酵解途径最后的 能量回报。 NADH和丙酮酸的去向 有氧还是无氧？ 在有氧状态下NADH和丙酮酸的命运 （1）NADH的命运 NADH在呼吸链被彻底氧化成H2O并
7、产生更多的ATP。 （2）丙酮酸的命运 丙酮酸经过线粒体内膜上丙酮酸运输体与质子一起进入 线粒体基质，被基质内的丙酮酸脱氢酶系氧化成乙酰- CoA 在缺氧状态或无氧状态下NADH和丙酮酸的命运 （1）乳酸发酵 （2）酒精发酵 线粒体内膜上的甘油-3-磷酸和苹果酸-天冬氨酸穿梭系统 丙酮酸的代谢去向 原核细胞和真核细胞大比较 细胞的基本共性 所有的细胞表面均有由磷脂双分子层与镶嵌 蛋白质构成的生物膜，即细胞膜。 所有的细胞都含有两种核酸：即DNA与RNA 作为遗传信息复制与转录的载体。 作为蛋白质合成的机器核糖体，毫无例外地 存在于一切细胞内。 所有细胞的增殖都以一分为二的方式进行分裂。 原核生
8、物与真核生物 真细菌 古菌 真核生物 原核细胞 基本特点： 遗传的信息量小，遗传信息载体仅由一个环状DNA构成 ； 细胞内没有分化为以膜为基础的具有专门结构与功能 的细胞器和细胞核膜。 主要代表： 支原体目前发现的最小最简单的细胞； Mycoplasm laboratorium 细菌 蓝藻又称蓝细菌（Cyanobacteria） 真核细胞 真核细胞的基本结构体系 细胞的大小及其分析 原核细胞与真核细胞的比较 真核细胞的基本结构体系 以脂质及蛋白质成分为基础的生物膜结构系统； 以核酸（DNA或RNA）与蛋白质为主要成分的遗传信息表达系 统 由特异蛋白分子装配构成的细胞骨架系统。 原核细胞与真核细
9、胞的比较 原核细胞与真核细胞基本特征的比较 原核细胞与真核细胞的遗传结构装置和基因表 达的比较 原核细胞与真核细胞基本特征的比较 原核细胞与真核细胞的遗传结构装置和基因表达的比较 原核细胞与真核细胞 在DNA复制上的差别 原核细胞真核细胞 核小体和染色质结 构 对复制的影响 无有 复制起始区的数目1个多个 复制叉前进的速度快慢 冈崎片端的长度长短 引物切除DNA聚合酶的3-外切 酶活性 核糖核酸酶H或其他 核糖核酸酶 复制时间可一直在复制限制在S期 第一轮复制结束之前 能否进行下一轮复制 可以否 端聚酶无有 原核细胞与真核细胞 在DNA转录上的差别 原核细胞真核细胞 核小体和染色质结 构 对转
10、录 的影响 无有 启动子结构简单复杂 RNA聚合酶一种细胞核有三种 转录 因子缺乏多种 识别 启动子的蛋白质RNA聚合酶本身特殊的转录 因子 启动子以外的与转录 有关的DNA序列 少繁多 操纵子结构普遍少见 转录 与翻译之间的偶 联关系 存在不存在 转录产 物性质多为多顺反子多为单顺 反子 原核细胞与真核细胞 在转录后加工上的差别 原核细胞真核细胞 mRNA前体的后加工几乎没有非常复杂，包括加帽 、加尾、剪接、内部 甲基化和编辑 tRNA的后加工一般不需要添加CCA一般需要添加CCA rRNA的后加工不需要snoRNA需要snoRNA 原核细胞与真核细胞 在翻译上的差别 原核细胞真核细胞 核糖
11、体70S（50S+30S）80S（60S+40S） 与转录 的偶联关系存在无 起始tRNA是否甲酰化是否 起始密码子的识别SD序列与反SD序列的 相互作用 扫描或内部进入 起始阶段对ATP的需要不需要需要 起始因子的种类 延伸因子 3种 3种 10多种 2种 核糖体释放因子有无 对抑制剂的敏感性对许 多抗生素敏感对抗生素不敏感 原核细胞与真核细胞 在基因表达调控机制上的差别 原核细胞真核细胞 调控的目的对环 境的变化做出反应细胞分化 调控的方式主要是负调 控主要是正调控 调控的主要水平转录转录 +其他水平 染色质水平调节 基因表 达 无存在，非常重要 DNA甲基化对基因表达 的影响 无阻止基因的表达 操纵子普遍少见 弱化子存在无 转录 后加工水平的调控缺乏选择 性剪接、选择 性加 尾、编辑 RNAi在翻译水平的调 控 无有