考博生化和分子生物学复习笔记-第7章
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生成相应的α…酮酸，这些酮酸再转化为丙酮酸，即可生成糖。 ②糖只能转化为非必需氨基酸：糖代谢的中间产物如丙酮酸等可通过转氨基作用合成非必需 氨基酸，但体内8种必需氨基酸，体内不能转化合成。
3。脂肪代谢与氨基酸代谢的联系 ①蛋白质可以变为脂肪，各种氨基酸经代谢都可生成乙酰CoA，由乙酰CoA可合成脂肪酸和 胆固醇，脂肪酸可进一步合成脂肪。 ②脂肪绝大部分不能变为氨基酸：脂肪分解成为甘油、脂肪酸，甘油可转化为糖代谢中间产 物，再转化为非必需氨基酸，脂肪酸分解成乙酰CoA，不能转变为糖，也不能转化为非必需 氨基酸。脂肪分解产生甘油与大量乙酰CoA相比含量太少，所以脂肪也大部分不能变为氨基 酸。所以食物中的蛋白质不能为糖、脂代替，蛋白质却可代替糖、脂。
4。核酸代谢与氨基酸代谢的联系 氨基酸是核酸合成的重要原料如嘌呤合成需要甘氨酸、天冬氨酸及氨基酸代谢产生的一碳单 位等。合成核苷酸所需的核糖由葡萄糖代谢的磷酸戊糖途径提供。
★组织、器官的代谢特点及联系 各组织、器官由于酶的组成、含量不同，代谢既有共同之处，又各具特点。
（一）肝：是三大物质代谢的枢纽，其中有几条代谢途径是其他组织器官不能进行或很少进行的1。糖原合成：肌肉也可合成糖原，但其量无法与肝糖原相比。 2。糖原分解：肝有葡萄糖…6…磷酸酶，可将糖原分解为葡萄糖，维持血糖恒定，肌肉无此 酶，故肌糖原不能补充血糖。 3。糖异生：肝在饥饿时，可异生糖维持血糖浓度，肾只有在长期饥饿时，异生能力才大大加 强。 4。合成尿素：肾也能合成，但量甚微，肝是解毒含氮废物的主要器官。 5。合成酮体：肾也可生成酮体，但量甚少，可以看作是肝的独有功能。
（二）心脏：可以多种物质供能，如酮体、乳酸、脂肪酸等，所以ATP供给充足。
（三）脑：几乎以葡萄糖为唯一能源，无糖原储存，也不能利用脂肪酸，长期饥饿时，可以酮 体供能。
（四）肌肉：以脂肪酸供能为主，剧烈运动以无氧糖酵解为主。
（五）红细胞：糖酵解是其唯一供能途径。
（六）脂肪组织：合成储存脂肪的重要组织。
（七）肾：可糖异生，生成酮体，是除肝外，唯一可进行此两种代谢的器官，但正常情况下， 与肝相比，不占主要地位。 肝是调节、联系全身器官代谢的中心机构。如通过乳酸循环将肌肉、肝代谢联系起来。又如脂肪组织分解脂肪产生的甘油运至肝，可生成糖。大量脂肪酸可在肝中生成酮体，酮体又可 成为肝外组织很好的能源物质。所以全身器官、组织代谢是相互联系的，通过各种代谢之间 的联系和调节，将机体统一为一个整体。
★（一）细胞水平的代谢调节 实际上就是酶的调节，这是单细胞生物主要的调节方式，这也是一切代谢调节的基础，包括 酶结构的调节和酶量的调节。1。细胞内酶的隔离分布。尿素合成在胞液和线粒体中进行。 代谢反应进行的速度和方向是由此代谢途径中一个或几个具有调节作用的关键酶的活性决定的。它们催化的反应有下述特点：①反应速度最慢，因此又称限速酶，它的活性决定整个途径的总速度②催化单向反应或非平衡反应，它的活性决定整 个途径的方向③酶活性可受多种代谢物或效应剂的调节。 代谢调节主要通过对关键酶活性的调节而实现的，可分为快速调节和迟缓调节两类。快速调 节即对酶结构的调节，分为变构调节和共价修饰两种，这类调节方式效应快，但不持久。迟缓调节即对酶含量的调节，发生较慢，但作用也持久。 2。关键酶的变构调节 ①变构酶定义②机制：变构酶常是由两个以上亚基组成的具有四级结构的铁蛋白质。在酶分子中与底物结 合起催化作用的亚基称催化亚基，与变构效应剂结合起调节作用的调节亚基，个别酶催化， 调节部位位于同一亚基。变构效应剂通过非共价键与调节亚基结合，引起酶构象改变，不涉及酶共价键的变化，从而影响酶与底物结合，使酶催化活性受到影响，酶构象的改变可表现 为亚基的聚合或解聚等。 ③意义：变构调节是细胞水平调节中一种较常见的快速调节，代谢终产物常可对酶起变构抑 制作用，此即反馈调节，使代谢物不致过多，也不致过少，也可使能量得以有效利用。变构 调节可使不同代谢途径相互协调。 3。酶的化学修饰调节 ①定义：酶蛋白肽链上某些残基在酶的催化下发生可逆的共价修饰，从而引起酶活性改变， 这种调节称为酶的化学修饰。 ②特点：经绝大多数属此类调节方式的酶有无活性（低活性）和有活性（或高活性）两种形式。 这两种形式通过共价外修饰，可互相转变。以磷酸化为例，酶蛋白分子中丝氨酸、苏氨酸、 酪氨酸的羟基是磷酸化的位点，但有些酶经磷酸化后活性升高，而有些酶磷酸化后却活性降 低，在去磷酸化才是其活性状态。化学修饰引起酶的共价键变化，且化学修饰发生的是酶促 反应。一个酶分子可催化多个作用物（酶蛋白）出现组成变化，故有放大效应，催化效率比变 构调节高。磷酸化，脱磷酸化是最常见的化学修饰调节，其本身也是酶促反应，磷酸化由蛋 白激酶催化，脱磷酸化由磷蛋白磷酸酶催化，酶发生磷酸化消耗的ATP比合成酶蛋白消耗的 ATP要少得多，因此，是体内调节酶活性经济而有效的方式。 对某一酶而言，可同时受变构调节和化学修饰两种方式的调节，然而当效应剂浓度过低，变构调节就不如共价修饰来得快而有效，故在应激情况下，共价修饰尤为重要。 4。酶量的调节 由于酶的合成、降解所需时间较长，消耗ATP较多，故酶量调节属迟缓调节。 ①酶蛋白的诱导与阻遏 一般将加速酶合成的化合物称为诱导剂，减少酶合成的称阻遏剂，二者是在酶蛋白生物合成 的转录或翻译过程中发挥作用，但影响转录较常见，通常底物多为诱导剂，产物多为阻遏 剂。而激素和药物也是常见的诱导剂。 ②酶蛋白降解 改变酶蛋白分子的降解速度也能调节细胞内酶含量，此过程主要靠蛋白水解酶来完成。
★（二）激素水平的调节。 这是高等生物体内代谢调节的重要方式。激素作用有较高的组织特异性和效应特异性。激素 与靶细胞上特异受体结合，引起细胞信号转导，表现为一系列的生物学效应。 按激素受体在细胞的部位不同，可将激素分两大类： 1。膜受体激素：这类激素与受体结合后，将信息传递到细胞内，通过变构调节，化学修饰来 调节相关酶的活性从而调节代谢，也可对基因表达进行调控。 2。胞内受体激素：这类激素与胞内受体结合；通过影响基因转录，进而促进或阻遏蛋白质或 酶的合成，从而对细胞代谢进行调节。
★（三）整体调节 1。饥饿 （1）短期饥饿 ①肝糖原在饥饿早期即可耗尽 ②肌肉蛋白质分解加强，用以加速糖异生。 ③糖异生增强；饥饿2天后，肝糖异生明显增加，用以满足脑和红细胞对糖的需要。 ④脂肪动员加强，酮体生成增多，脂肪酸和酮体成为心肌、骨骼肌等的重要燃料，一部分酮 体可被大脑利用。 ⑤组织对葡萄糖利用降低，但饥饿初期大脑仍以葡萄糖为主要能源。 （2）长期饥饿：一般饥饿1周以上为长期饥饿，此时机体蛋白质降解减少，主要靠脂肪酸和酮体供能。 ①脂肪动员进一步加强，肝生成大量酮体，脑组织以利用酮体为主，因其不能利用脂肪酸。②肌肉以脂肪酸为主要能源。保证酮体优先供应脑组织。 ③肌肉蛋白质分解减少，乳酸和丙酮酸取代氨基酸成为糖异生的主要来源。负氮平衡有所改 善。 ④肾糖异生作用明显加强
2。应激 应激状态，交感神经兴奋，肾上腺激素分泌增多，血胰高血糖素和生长激素水平增加，胰岛 素分泌减少，引起一系列代谢改变。 （1）血糖升高，这对保证大脑，红细胞的供能有重要意义。 （2）脂肪动员加强，血浆脂肪酸升高，成为骨骼肌、肾等组织的主要能量来源。 （3）蛋白质分解加强，尿素生成及尿氮排出增加，呈负氮平衡。 总之应激时机体代谢特点是分解代谢增强，合成代谢受到抑制，以满足机体在此种紧张状态 下对能量的需要 应激时糖、脂、蛋白质代谢的特点：分解代谢增强，合成代谢受抑制。
▲转录过程分为三个阶段：起始、延长及终止。 1。起始 RNA聚合酶的σ因子识别DNA启动子的识别部位，RNA聚合酶核心酶则结合在启动子的结合部位。在与RNA聚合核心酶结合的Pribonow盒附近，双链暂时打开约17个碱基对长度，展 示出DNA模板链，有利于RNA聚合酶进入转录泡，催化RNA聚合作用。 转录作用开始时，根据DNA模板链上的核苷酸的序列，NTP根据碱基互补原则依次进入反应 体系。在RNA聚合酶的催化下，起始点处相邻的前两个NTP以3′、5′一磷酸二酯键相连接。随后，σ因子从模板及RNA聚合酶上脱落下来，于是RNA聚合酶的核心酶沿着模板向下游移 动，转录作用进入延长阶段。脱落下的σ因子可以再次与核心酶结合而循环使用。 2。延长 在RNA聚合酶的催化下，核苷酸之间以3′、5′一磷酸二酯键相连接进行着RNA的合成反应，合成方向为5′→3′。在延长过程中，局部打开的DNA双链、RNA聚合酶及新生成转录本RNA局部形成转录泡。随RNA聚合酶的移动，转录泡也行进，贯穿于延长始终。 3。终止 在RNA延长进程中，当RNA聚合酶行进到DNA模板的终止信号时，RNA聚合酶就不再继续前进，聚合作用也因此停止。由于终止信号中有由GC富集区组成的反向重复序列，在 转录生成的mRNA中有相应的发卡结构。此发卡结构可阻碍RNA聚合酶的行进，由此而停 止了RNA聚合作用。在终止信号中还有AT富集区，其转录生成的mRNA3′末端有多个U残 基。
二、转录后的加工过程 转录作用产生出的mRNA、tRNA及rRNA的初级转录本全是前体RNA，而不是成熟的RNA ，没有生物学活性，还要在酶的作用下，进行加工才能变为成熟的有活性的RNA。 RNA的加工过程主要是在细胞核内进行，也有少数反应是在胞质中进行。 RNA加工的类型有： 剪切及剪接：剪切就是剪去部分序列；剪接是指剪切后又将某些片段连接起来。 末端添加核苷酸：例如tRNA的3′…末端添加…CCA。 修饰：在碱基及核糖分子进行化学修饰。 RNA编辑：某些RNA，特别是mRNA自DNA模板上所获得的遗传信息，在转录作用后又发生了变化。
（一）mRNA前体的加工 1。mRNA生成的特点 （1）原核生物mRNA的生成。多顺反子。即几个结构基因，利用共同的启动子及共同的终止信号，经转录作用生成mRNA分子，所以此mRNA分子可编码几种不同的蛋白质。 原核生物中，细胞内没有核膜，染色质存在于胞质中，所以转录与翻译进行的场所没有明显的屏障。在转录尚未完成时，翻译就已开始了。而且，mRNA的寿命十分短暂。 （2）真核生物mRNA生成。单顺反子，一个mRNA分子只编码一种蛋白质。 真核生物的结构基因中包含有具有表达活性的编码蛋白质序列，称为外显子；还含有无表达 活性的序列，称为内含子。由于内含于是插在外显�
