第一篇 生物大分子的結構與功能
第一章 氨基酸和蛋白質
一、組成蛋白質的20種氨基酸的分類
１、非極性氨基酸
包括：甘氨酸、丙氨酸、纈氨酸、亮氨酸、異亮氨酸、苯丙氨酸、脯氨酸
２、極性氨基酸
極性中性氨基酸：色氨酸、酪氨酸、絲氨酸、半胱氨酸、蛋氨酸、天冬醯胺、穀氨醯胺、蘇氨酸
酸性氨基酸：天冬氨酸、谷氨酸
鹼性氨基酸：賴氨酸、精氨酸、組氨酸
其中：屬於芳香族氨基酸的是：色氨酸、酪氨酸、苯丙氨酸
屬於亞氨基酸的是：脯氨酸
含硫氨基酸包括：半胱氨酸、蛋氨酸
注意：在識記時可以只記第一個字，如鹼性氨基酸包括：賴精組
二、氨基酸的理化性質
１、兩性解離及等電點
氨基酸分子中有游離的氨基和游離的羧基，能與酸或堿類物質結合成鹽，故它是一種兩性電解質。在某一ＰＨ的溶液中，氨基酸解離成陽離子和陰離子的趨勢及程度相等，成為兼性離子，呈電中性，此時溶液的ＰＨ稱為該氨基酸的等電點。
２、氨基酸的紫外吸收性質
芳香族氨基酸在280nm波長附近有最大的紫外吸收峰，由於大多數蛋白質含有這些氨基酸殘基，氨基酸殘基數與蛋白質含量成正比，故通過對280nm波長的紫外吸光度的測量可對蛋白質溶液進行定量分析。
３、茚三酮反應
氨基酸的氨基與茚三酮水合物反應可生成藍紫色化合物，此化合物最大吸收峰在570nm波長處。由於此吸收峰值的大小與氨基酸釋放出的氨量成正比，因此可作為氨基酸定量分析方法。
三、肽
兩分子氨基酸可借一分子所含的氨基與另一分子所帶的羧基脫去１分子水縮合成最簡單的二肽。二肽中游離的氨基和羧基繼續借脫水作用縮合連成多肽。10個以內氨基酸連接而成多肽稱為寡肽；39個氨基酸殘基組成的促腎上腺皮質激素稱為多肽；51個氨基酸殘基組成的胰島素歸為蛋白質。
多肽連中的自由氨基末端稱為Ｎ端，自由羧基末端稱為Ｃ端，命名從Ｎ端指向Ｃ端。
人體記憶體在許多具有生物活性的肽，重要的有：
谷胱甘肽（GSH）：是由穀、半胱和甘氨酸組成的三肽。半胱氨酸的巰基是該化合物的主要功能基團。GSH的巰基具有還原性，可作為體內重要的還原劑保護體內蛋白質或酶分子中巰基免被氧化，使蛋白質或酶處於活性狀態。
四、蛋白質的分子結構
１、蛋白質的一級結構：即蛋白質分子中氨基酸的排列順序。
主要化學鍵：肽鍵，有些蛋白質還包含二硫鍵。
２、蛋白質的高級結構：包括二級、三級、四級結構。
１）蛋白質的二級結構：指蛋白質分子中某一段肽鏈的局部空間結構，也就是該段肽鏈骨架原子的相對空間位置，並不涉及氨基酸殘基側鏈的構象。二級結構以一級結構為基礎，多為短距離效應。可分為：
α-螺旋：多肽鏈主鏈圍繞中心軸呈有規律地螺旋式上升，順時鐘走向，即右手螺旋，每隔3.6個氨基酸殘基上升一圈，螺距為0.540nm。α-螺旋的每個肽鍵的Ｎ-Ｈ和第四個肽鍵的羧基氧形成氫鍵，氫鍵的方向與螺旋長軸基本平形。
β-折疊：多肽鏈充分伸展，各肽鍵平面折疊成鋸齒狀結構，側鏈Ｒ基團交錯位於鋸齒狀結構上下方；它們之間靠鏈間肽鍵羧基上的氧和亞氨基上的氫形成氫鍵維繫構象穩定．
β-轉角：常發生於肽鏈進行180度回折時的轉角上，常有４個氨基酸殘基組成，第二個殘基常為脯氨酸。
無規捲曲：無確定規律性的那段肽鏈。
主要化學鍵：氫鍵。
２）蛋白質的三級結構：指整條肽鏈中全部氨基酸殘基的相對空間位置，顯示為長距離效應。
主要化學鍵：疏水鍵（最主要）、鹽鍵、二硫鍵、氫鍵、范德華力。
３）蛋白質的四級結構：對蛋白質分子的二、三級結構而言，只涉及一條多肽鏈捲曲而成的蛋白質。在體內有許多蛋白質分子含有二條或多條肽鏈，每一條多肽鏈都有其完整的三級結構，稱為蛋白質的亞基，亞基與亞基之間呈特定的三維空間排布，並以非共價鍵相連接。這種蛋白質分子中各個亞基的空間排布及亞基接觸部位的佈局和相互作用，為四級結構。由一條肽鏈形成的蛋白質沒有四級結構。
主要化學鍵：疏水鍵、氫鍵、離子鍵
五、蛋白質結構與功能關係
１、蛋白質一級結構是空間構象和特定生物學功能的基礎。一級結構相似的多肽或蛋白質，其空間構象以及功能也相似。
尿素或鹽酸胍可破壞次級鍵
β-巰基乙醇可破壞二硫鍵
２、蛋白質空間結構是蛋白質特有性質和功能的結構基礎。
肌紅蛋白：只有三級結構的單鏈蛋白質，易與氧氣結合，氧解離曲線呈直角雙曲線。
血紅蛋白：具有４個亞基組成的四級結構，可結合４分子氧。成人由兩條α-肽鏈（141個氨基酸殘基）和兩條β-肽鏈（146個氨基酸殘基）組成。在氧分壓較低時，與氧氣結合較難，氧解離曲線呈Ｓ狀曲線。因為：第一個亞基與氧氣結合以後，促進第二及第三個亞基與氧氣的結合，當前三個亞基與氧氣結合後，又大大促進第四個亞基與氧氣結合，稱正協同效應。結合氧後由緊張態變為鬆弛態。
六、蛋白質的理化性質
１、蛋白質的兩性電離：蛋白質兩端的氨基和羧基及側鏈中的某些基團，在一定的溶液ＰＨ條件下可解離成帶負電荷或正電荷的基團。
２、蛋白質的沉澱：在適當條件下，蛋白質從溶液中析出的現象。包括：
a.丙酮沉澱，破壞水化層。也可用乙醇。
b.鹽析，將硫酸銨、硫酸鈉或氯化鈉等加入蛋白質溶液，破壞在水溶液中的穩定因素電荷而沉澱。
３、蛋白質變性：在某些物理和化學因素作用下，其特定的空間構象被破壞，從而導致其理化性質的改變和生物活性的喪失。主要為二硫鍵和非共價鍵的破壞，不涉及一級結構的改變。變性後，其溶解度降低，粘度增加，結晶能力消失，生物活性喪失，易被蛋白酶水解。常見的導致變性的因素有：加熱、乙醇等有機溶劑、強酸、強鹼、重金屬離子及生物鹼試劑、超聲波、紫外線、震盪等。
４、蛋白質的紫外吸收：由於蛋白質分子中含有共軛雙鍵的酪氨酸和色氨酸，因此在280nm處有特徵性吸收峰，可用蛋白質定量測定。
５、蛋白質的呈色反應
a.茚三酮反應：經水解後產生的氨基酸可發生此反應，詳見二、３
b. 雙縮脲反應：蛋白質和多肽分子中肽鍵在稀堿溶液中與硫酸酮共熱，呈現紫色或紅色。氨基酸不出現此反應。蛋白質水解加強，氨基酸濃度升高，雙縮脲呈色深度下降，可檢測蛋白質水解程度。
七、蛋白質的分離和純化
１、沉澱，見六、２
２、電泳：蛋白質在高於或低於其等電點的溶液中是帶電的，在電場中能向電場的正極或負極移動。根據支撐物不同，有薄膜電泳、凝膠電泳等。
３、透析：利用透析袋把大分子蛋白質與小分子化合物分開的方法。
４、層析：
a.離子交換層析，利用蛋白質的兩性游離性質，在某一特定ＰＨ時，各蛋白質的電荷量及性質不同，故可以通過離子交換層析得以分離。如陰離子交換層析，含負電量小的蛋白質首先被洗脫下來。
b.分子篩，又稱凝膠過濾。小分子蛋白質進入孔內，滯留時間長，大分子蛋白質不能時入孔內而徑直流出。
５、超速離心：既可以用來分離純化蛋白質也可以用作測定蛋白質的分子量。不同蛋白質其密度與形態各不相同而分開。
八、多肽鏈中氨基酸序列分析
a.分析純化蛋白質的氨基酸殘基組成
（蛋白質水解為個別氨基酸，測各氨基酸的量及在蛋白質中的百分組成）
↓
測定肽鏈頭、尾的氨基酸殘基
二硝基氟苯法（DNP法）
頭端 尾端 羧肽酶Ａ、Ｂ、Ｃ法等
丹醯氯法
↓
水解肽鏈，分別分析
胰凝乳蛋白酶（糜蛋白酶）法：水解芳香族氨基酸的羧基側肽鍵
胰蛋白酶法：水解賴氨酸、精氨酸的羧基側肽鍵
溴化脯法：水解蛋氨酸羧基側的肽鍵
↓
Edman降解法測定各肽段的氨基酸順序
（氨基末端氨基酸的游離α-氨基與異硫氰酸苯酯反應形成衍生物，用層析法鑒定氨基酸種類）
b.通過核酸推演氨基酸序列。
第二章 核酸的結構與功能
一、核酸的分子組成：基本組成單位是核苷酸，而核苷酸則由堿基、戊糖和磷酸三種成分連接而成。
兩類核酸：去氧核糖核酸（DNA），存在於細胞核和線粒體內。
核糖核酸（RNA），存在於細胞質和細胞核內。
１、堿基：胞嘧啶 胸腺嘧啶 尿嘧啶 鳥嘌呤 腺嘌呤
嘌呤和嘧啶環中均含有共軛雙鍵，因此對波長260nm左右的紫外光有較強吸收，這一重要的理化性質被用於對核酸、核苷酸、核苷及堿基進行定性定量分析。
２、戊糖：DNA分子的核苷酸的 糖是β-D-2-去氧核糖，RNA中為β-D-核糖。
３、磷酸：生物體內多數核苷酸的磷酸基團位於核糖的第五位碳原子上。
二、核酸的一級結構
核苷酸在多肽鏈上的排列順序為核酸的一級結構，核苷酸之間通過3′，5′磷酸二酯鍵連接。
三、DNA的空間結構與功能
１、DNA的二級結構
DNA雙螺旋結構是核酸的二級結構。雙螺旋的骨架由 糖和磷酸基構成，兩股鏈之間的堿基互補配對，是遺傳信息傳遞者，DNA半保留複製的基礎，結構要點：
a.DNA是一反向平行的互補雙鏈結構 親水的去氧核糖基和磷酸基骨架位於雙鏈的外側，而堿基位於內側，堿基之間以氫鍵相結合，其中，腺嘌呤始終與胸腺嘧啶配對，形成兩個氫鍵，鳥嘌呤始終與胞嘧啶配對，形成三個氫鍵。
b.DNA是右手螺旋結構 螺旋直徑為2nm。每旋轉一周包含了10個堿基，每個堿基的旋轉角度為36度。螺距為3.4nm，每個堿基平面之間的距離為0.34nm。
c.DNA雙螺旋結構穩定的維繫 橫向靠互補堿基的氫鍵維繫，縱向則靠堿基平面間的疏水性堆積力維持，尤以後者為重要。
２、DNA的三級結構
三級結構是在雙螺旋基礎上進一步扭曲形成超螺旋，使體積壓縮。在真核生物細胞核內，DNA三級結構與一組組蛋白共同組成核小體。在核小體的基礎上，DNA鏈經反復折疊形成染色體。
３、功能
DNA的基本功能就是作為生物遺傳信息複製的範本和基因轉錄的範本，它是生命遺傳繁殖的物質基礎，也是個體生命活動的基礎。
DNA中的核糖和磷酸構成的分子骨架是沒有差別的，不同區段的DNA分子只是堿基的排列順序不同。
四、RNA的空間結構與功能
DNA是遺傳信息的載體，而遺傳作用是由蛋白質功能來體現的，在兩者之間RNA起著仲介作用。其種類繁多，分子較小，一般以單鏈存在，可有局部二級結構，各類RNA在遺傳信息表達為氨基酸序列過程中發揮不同作用。如：
名 稱 功 能
核蛋白體RNA (rRNA) 核蛋白體組成成分
信使RNA (mRNA) 蛋白質合成範本
轉運RNA (tRNA) 轉運氨基酸
不均一核RNA (HnRNA) 成熟mRNA的前體
小核RNA (SnRNA) 參與HnRNA的剪接、轉運
小核仁RNA (SnoRNA) rRNA的加工和修飾
１、信使RNA（半衰期最短）
１）hnRNA為mRNA的初級產物，經過剪接切除內含子，拼接外顯子，成為成熟的mRNA並移位到細胞質
２）大多數的真核mRNA在轉錄後５′末端加上一個７-甲基鳥嘌呤及三磷酸鳥苷帽子，帽子結構在mRNA作為範本翻譯成蛋白質的過程中具有促進核蛋白體與mRNA的結合，加速翻譯起始速度的作用，同時可以增強mRNA的穩定性。３′末端多了一個多聚腺苷酸尾巴，可能與mRNA從核內向胞質的轉位及mRNA的穩定性有關。
３）功能是把核內DNA的堿基順序，按照堿基互補的原則，抄錄並轉送至胞質，以決定蛋白質合成的氨基酸排列順序。mRNA分子上每3個核苷酸為一組，決定肽鏈上某一個氨基酸，為三聯體密碼。
２、轉運RNA（分子量最小）
１）tRNA分子中含有10％～20％稀有堿基，包括雙氫尿嘧啶，假尿嘧啶和甲基化的嘌呤等。
２）二級結構為三葉草形，位於左右兩側的環狀結構分別稱為DHU環和Tψ環，位於下方的環叫作反密碼環。反密碼環中間的3個堿基為反密碼子，與mRNA上相應的三聯體密碼子形成堿基互補。所有tRNA3′末端均有相同的CCA-OH結構。
３）三級結構為倒L型。
４）功能是在細胞蛋白質合成過程中作為各種氨基酸的戴本並將其轉呈給mRNA。
３、核蛋白體RNA（含量最多）
１）原核生物的rRNA的小亞基為16S，大亞基為5S、23S；真核生物的rRNA的小亞基為18S，大亞基為5S、5.8S、28S。真核生物的18SrRNA的二級結構呈花狀。
２）rRNA與核糖體蛋白共同構成核糖體，它是蛋白質合成機器－－核蛋白體的組成成分，參與蛋白質的合成。
４、核酶：某些RNA 分子本身具有自我催化能，可以完成rRNA的剪接。這種具有催化作用的RNA稱為核酶。
五、核酸的理化性質
１、DNA的變性
在某些理化因素作用下，如加熱，DNA分子互補堿基對之間的氫鍵斷裂，使DNA雙螺旋結構鬆散，變成單鏈，即為變性。監測是否發生變性的一個最常用的指標是DNA在紫外區260nm波長處的吸光值變化。解鏈過程中，吸光值增加，並與解鏈程度有一定的比例關係，稱為DNA的增色效應。紫外光吸收值達到最大值的50％時的溫度稱為DNA的解鏈溫度（Tm），一種DNA分子的Tm值大小與其所含堿基中的G＋C比例相關，G＋C比例越高，Tm值越高。
２、DNA的複性和雜交
變性DNA在適當條件下，兩條互補鏈可重新恢復天然的雙螺旋構象，這一現象稱為複性，其過程為退火，產生減色效應。不同來源的核酸變性後，合併一起複性，只要這些核苷酸序列可以形成堿基互補配對，就會形成雜化雙鏈，這一過程為雜交。雜交可發生於DNA－DNA之間，RNA－RNA之間以及RNA－DNA之間。
六、核酸酶（注意與核酶區別）
指所有可以水解核酸的酶，在細胞內催化核酸的降解。可分為DNA酶和RNA酶；外切酶和內切酶；其中一部分具有嚴格的序列依賴性，稱為限制性內切酶。
第三章 酶
一、酶的組成
單純酶：僅由氨基酸殘基構成的酶。
結合酶：酶蛋白：決定反應的特異性；
輔助因數：決定反應的種類與性質；可以為金屬離子或小分子有機化合物。
可分為輔酶：與酶蛋白結合疏鬆，可以用透析或超濾方法除去。
輔基：與酶蛋白結合緊密，不能用透析或超濾方法除去。
酶蛋白與輔助因數結合形成的複合物稱為全酶，只有全酶才有催化作用。
參與組成輔酶的維生素
轉移的基團 輔酶或輔基 所含維生素
氫原子 NAD+﹑NADP+ 尼克醯胺（維生素PP）
FMN﹑FAD 維生素B2
醛基 TPP 維生素B1
醯基 輔酶A﹑硫辛酸 泛酸、硫辛酸
烷基 鈷胺類輔酶類 維生素B12
二氧化碳 生物素 生物素
氨基 磷酸吡哆醛 吡哆醛（維生素B6）
甲基、等一碳單位 四氫葉酸 葉酸
二、酶的活性中心
酶的活性中心由酶作用的必需基團組成，這些必需基團在空間位置上接近組成特定的空間結構，能與底物特異地結合並將底物轉化為產物。對結合酶來說，輔助因數參與酶活性中心的組成。但有一些必需基團並不參加活性中心的組成。
三、酶反應動力學
酶促反應的速度取決於底物濃度、酶濃度、PH、溫度、激動劑和抑制劑等。
１、底物濃度
１）在底物濃度較低時，反應速度隨底物濃度的增加而上升，加大底物濃度，反應速度趨緩，底物濃度進一步增高，反應速度不再隨底物濃度增大而加快，達最大反應速度，此時酶的活性中心被底物飽合。
２）米氏方程式
V＝Vmax［S］／Km＋［S］
a.米氏常數Km值等於酶促反應速度為最大速度一半時的底物濃度。
b.Km值愈小，酶與底物的親和力愈大。
c.Km值是酶的特徵性常數之一，只與酶的結構、酶所催化的底物和反應環境如溫度、PH、離子強度有關，與酶的濃度無關。
d.Vmax是酶完全被底物飽和時的反應速度，與酶濃度呈正比。
２、酶濃度
在酶促反應系統中，當底物濃度大大超過酶濃度，使酶被底物飽和時，反應速度與酶的濃度成正比關係。
３、溫度
溫度對酶促反應速度具有雙重影響。升高溫度一方面可加快酶促反應速度，同時也增加酶的變性。酶促反應最快時的環境溫度稱為酶促反應的最適溫度。酶的活性雖然隨溫度的下降而降低，但低溫一般不使酶破壞。
酶的最適溫度不是酶的特徵性常數，它與反應進行的時間有關。
４、PH
酶活性受其反應環境的PH影響，且不同的酶對PH有不同要求，酶活性最大的某一PH值為酶的最適PH值，如胃蛋白酶的最適PH約為1.8，肝精氨酸酶最適PH為9.8，但多數酶的最適PH接近中性。
最適PH不是酶的特徵性常數，它受底物濃度、緩衝液的種類與濃度、以及酶的純度等因素影響。
５、啟動劑
使酶由無活性或使酶活性增加的物質稱為酶的啟動劑，大多為金屬離子，也有許多有機化合物啟動劑。分為必需啟動劑和非必需啟動劑。
６、抑制劑
凡能使酶的催化活性下降而不引起酶蛋白變性的物質統稱為酶的抑制劑。大多與酶的活性中心內、外必需基團相結合，從而抑制酶的催化活性。可分為：
１）不可逆性抑制劑：以共價鍵與酶活性中心上的必需基團相結合，使酶失活。此種抑制劑不能用透析、超濾等方法去除。又可分為：
a.專一性抑制劑：如農藥敵百蟲、敵敵畏等有機磷化合物能特民地與膽鹼酯酶活性中心絲氨酸殘基的羥基結合，使酶失活，解磷定可解除有機磷化合物對羥基酶的抑制作用。
b.非專一性抑制劑：如低濃度的重金屬離子如汞離子、銀離子可與酶分子的巰基結合，使酶失活，二巰基丙醇可解毒。化學毒氣路易士氣是一種含砷的化合物，能抑制體內的巰基酶而使人畜中毒。
２）可逆性抑制劑：通常以非共價鍵與酶和（或）酶－底物複合物可逆性結合，使酶活性降低或消失。採用透析或超濾的方法可將抑制劑除去，使酶恢復活性。可分為：
a.競爭性抑制劑：與底物競爭酶的活性中心，從而阻礙酶與底物結合形成中間產物。如丙二酸對琥珀酸脫氫酶的抑制作用；磺胺類藥物由於化學結構與對氨基苯甲酸相似，是二氫葉酸合成酶的競爭抑制劑，抑制二氫葉酸的合成；許多抗代謝的抗癌藥物，如氨甲蝶呤（MTX）、5-氟尿嘧啶（５-FU ）、6-巰基嘌呤（6-MP）等，幾乎都是酶的競爭性抑制劑，分別抑制四氫葉酸、去氧胸苷酸及嘌呤核苷酸的合成。
Vmax不變，Km值增大
b.非競爭性抑制劑：與酶活性中心外的必需基團結合，不影響酶與底物的結合，酶和底物的結合也不影響與抑制劑的結合。
Vmax降低，Km值不變
c.反競爭性抑制劑：僅與酶和底物形成的中間產物結合，使中間產物的量下降。
Vmax、 Km均降低
四、酶活性的調節
１、酶原的啟動
有些酶在細胞內合成或初分泌時只是酶的無活性前體，必須在一定條件下，這些酶的前體水解一個或幾個特定的肽鍵，致使構象發生改變，表現出酶的活性。酶原的啟動實際上是酶的活性中心形成或暴露的過程。生理意義是避免細胞產生的蛋白酶對細胞進行自身消化，並使酶在特定的部位環境中發揮作用，保證體內代謝正常進行。
２、變構酶
體內一些代謝物可以與某些酶分子活性中心外的某一部位可逆地結合，使酶發生變構並改變其催化活性，有變構啟動與變構抑制。
３、酶的共價修飾調節
酶蛋白肽鏈上的一些基團可與某種化學基團發生可逆的共價結合，從而改變酶的活性，這一過程稱為酶的共價修飾。在共價修飾過程中，酶發生無活性與有活性兩種形式的互變。酶的共價修飾包括磷酸化與脫磷酸化、乙醯化與脫乙醯化、甲基化與脫甲基化、腺苷化與脫腺苷化等，其中以磷酸化修飾最為常見。
五、同工酶
同工酶是指催化相同的化學反應，而酶蛋白的分子結構、理化性質乃至免疫學性質不同的一組酶。同工酶是由不同基因或等位元基因編碼的多肽鏈，或由同一基因轉錄生成的不同mRNA翻譯的不同多肽鏈組成的蛋白質。翻譯後經修飾生成的多分子形式不在同工酶之列。同工酶存在於同一種屬或同一個體的不同組織或同一細胞的不同亞細胞結構中。
如乳酸脫氫酶是四聚體酶。亞基有兩型：骨骼肌型（M型）和心肌型（H型）。兩型亞基以不同比例組成五種同工酶，如LDH1（HHHH）、LDH2(HHHM)等。它們具有不同的電泳速度，對同一底物表現不同的Km值。單個亞基無酶的催化活性。心肌、腎以LDH1為主，肝、骨骼肌以LDH5為主。
肌酸激酶是二聚體，亞基有M型（肌型）和B型（腦型）兩種。腦中含CK1（BB型）；骨骼肌中含CK3（MM型）；CK2（MB型）僅見於心肌。
第四章 維生素
一、脂溶性維生素
１、維生素A
作用：與眼視覺有關，合成視紫紅質的原料；維持上皮組織結構完整；促進生長發育。
缺乏可引起夜盲症、乾眼病等。
２、維生素D
作用：調節鈣磷代謝，促進鈣磷吸收。
缺乏兒童引起佝僂病，成人引起軟骨病。
３、維生素E
作用：體內最重要的抗氧化劑，保護生物膜的結構與功能；促進血紅素代謝；動物實驗發現與性器官的成熟與胚胎發育有關。
４、維生素K
作用：與肝臟合成凝血因數Ⅱ、Ⅶ、Ⅸ、Ⅹ有關。
缺乏時可引起凝血時間延長，血塊回縮不良。
二、水溶性維生素
１、維生素B1
又名硫胺素，體內的活性型為焦磷酸硫胺素（TPP）
TPP是α-酮酸氧化脫羧酶和轉酮醇酶的輔酶，並可抑制膽鹼酯酶的活性，缺乏時可引起腳氣病和（或）末梢神經炎。
２、維生素B2
又名核黃素，體內的活性型為黃素單核苷酸（FMN）和黃素腺嘌呤二核苷酸（FAD）
FMN和FAD是體內氧化還原酶的輔基，缺乏時可引起口角炎、唇炎、陰囊炎、眼瞼炎等症。
３、維生素PP
包括尼克酸及尼克醯胺，肝內能將色氨酸轉變成維生素PP，體內的活性型包括尼克醯胺腺嘌呤二核苷酸（NAD＋）和尼克醯胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NADP＋）。
NAD＋和NADP＋在體內是多種不需氧脫氫酶的輔酶，缺乏時稱為癩皮症，主要表現為皮炎、腹瀉及癡呆。
４、維生素B6
包括吡哆醇、吡哆醛及吡哆胺，體內活性型為磷酸吡哆醛和磷酸吡哆胺。
磷酸吡哆醛是氨基酸代謝中的轉氨酶及脫羧酶的輔酶，也是δ-氨基γ-酮戊酸（ALA）合成酶的輔酶。
５、泛酸
又稱遍多酸，在體內的活性型為輔酶A及醯基載體蛋白（ACP）。
在體內輔酶A及醯基載體蛋白（ACP）構成醯基轉移酶的輔酶。
６、生物素
生物素是體內多種羧化酶的輔酶，如丙酮酸羧化酶，參與二氧化碳的羧化過程。
７、葉酸
以四氫葉酸的形式參與一碳基團的轉移，一碳單位在體內參加多種物質的合成，如嘌呤、胸腺嘧啶核苷酸等。葉酸缺乏時，DNA合成受抑制，骨髓幼紅細胞DNA合成減少，造成巨幼紅細胞貧血。
８、維生素B12
又名鈷胺素，唯一含金屬元素的維生素。
參與同型半工半胱氨酸甲基化生成蛋氨酸的反應，催化這一反應的蛋氨酸合成酶（又稱甲基轉移酶）的輔基是維生素B12，它參與甲基的轉移。一方面不利於蛋氨酸的生成，同時也影響四氫葉酸的再生，最終影響嘌呤、嘧啶的合成，而導致核酸合成障礙，產生巨幼紅細胞性貧血。
９、維生素C
促進膠原蛋白的合成；是催化膽固醇轉變成7-α羥膽固醇反應的7-α羥化酶的輔酶；參與芳香族氨基酸的代謝；增加鐵的吸收；參與體內氧化還原反應，保護巰基等作用。第二篇 物質代謝及其調節
第一章 糖代謝
一、糖酵解
１、過程：
見圖1-1
糖酵解過程中包含兩個底物水準磷酸化：一為1,3-二磷酸甘油酸轉變為3-磷酸甘油酸；二為磷酸烯醇式丙酮酸轉變為丙酮酸。
２、調節
１）６－磷酸果糖激酶-1
變構抑制劑：ATP、檸檬酸
變構啟動劑：AMP、ADP、1，6-雙磷酸果糖（產物回饋激，比較少見）和2，6-雙磷酸果糖（最強的啟動劑）。
２）丙酮酸激酶
變構抑制劑：ATP 、肝內的丙氨酸
變構啟動劑：1，6-雙磷酸果糖
３）葡萄糖激酶
變構抑制劑：長鏈脂醯輔酶A
注：此項無需死記硬背，理解基礎上記憶是很容易的，如知道糖酵解是產生能量的，那麼有ATP等能量形式存在，則可抑制該反應，以利節能，上述的檸檬酸經三羧酸迴圈也是可以產生能量的，因此也起抑制作用；產物一般來說是回饋抑制的；但也有特殊，如上述的1，6-雙磷酸果糖。特殊的需要記憶，只屬少數。以下類同。關於共價修飾的調節，只需記住幾個特殊的即可，下面章節提及。
(1)糖原 1-磷酸葡萄糖
(2)葡萄糖 己糖激酶 6-磷酸葡萄糖 6-磷酸果糖6-磷酸果糖-1-激酶
ATP ADP ATP ADP
磷酸二羥丙酮
1,6-二磷酸果糖
3-磷酸甘油醛 1,3-二磷酸甘油酸
NAD+ NADH＋H+
3-磷酸甘油酸 2-磷酸甘油酸 磷酸烯醇式丙酮酸 丙酮酸激酶
ADP ATP ADP ATP
丙酮酸 乳酸
NADH＋H+ NAD+
注：紅色表示該酶為該反應的限速酶；藍色ATP表示消耗，紅色ATP和NADH等表示生成的能量或可以轉變為能量的物質。以下類同。
（圖1-1）
３、生理意義
１）迅速提供能量，尤其對肌肉收縮更為重要。若反應按（１）進行，可淨生成３分子ATP，若反應按（２）進行，可淨生成２分子ATP；另外，酵解過程中生成的２個NADH在有氧條件下經電子傳遞鏈，發生氧化磷酸化，可生成更多的ATP，但在缺氧條件下丙酮酸轉化為乳酸將消耗NADH，無NADH淨生成。
２）成熟紅細胞完全依賴糖酵解供能，神經、白細胞、骨髓等代謝極為活躍，即使不缺氧也常由糖酵解提供部分能量。
３）紅細胞內1，3-二磷酸甘油酸轉變成的2，３-二磷酸甘油酸可與血紅蛋白結合，使氧氣與血紅蛋白結合力下降，釋放氧氣。
４）肌肉中產生的乳酸、丙氨酸（由丙酮酸轉變）在肝臟中能作為糖異生的原料，生成葡萄糖。
４、乳酸迴圈
葡萄糖 葡萄糖 葡萄糖
糖 糖
異 酵
生 解
途 途
徑 徑
丙酮酸 丙酮酸
乳酸 乳酸 乳酸
(肝) (血液) (肌肉)
乳酸迴圈是由於肝內糖異生活躍，又有葡萄糖-6-磷酸酶可水解6-磷酸葡萄糖，釋出葡萄糖。肌肉除糖異生活性低外，又沒有葡萄糖-6-磷酸酶。
生理意義：避免損失乳酸以及防止因乳酸堆積引起酸中毒。
二、糖有氧氧化
１、過程
1)、經糖酵解過程生成丙酮酸
2)、丙酮酸 丙酮酸脫氫酶複合體 乙醯輔酶A
NAD+ NADH＋H+
限速酶的輔酶有：TPP﹑FAD﹑NAD+﹑CoA及硫辛酸
3)、三羧酸迴圈
草醯乙酸＋乙醯輔酶A 檸檬酸合成酶 檸檬酸 異檸檬酸 異檸檬酸脫氫酶
NAD+ NADH＋H+
α-酮戊二酸 α-酮戊二酸脫氫酶複合體 琥珀酸醯CoA 琥珀酸
NAD+ NADH＋H+ GDP GTP
延胡索酸 蘋果酸 草醯乙酸
FAD FADH2 NAD+ NADH＋H+
三羧酸迴圈中限速酶α-酮戊二酸脫氫酶複合體的輔酶與丙酮酸脫氫酶複合體的輔酶同。
三羧酸迴圈中有一個底物水準磷酸化，即琥珀醯COA轉變成琥珀酸，生成GTP；加上糖酵解過程中的兩個，本書中共三個底物水準磷酸化。
２、調節
１）丙酮酸脫氫酶複合體
抑制：乙醯輔酶A、NADH、ATP
啟動：AMP、鈣離子
２）異檸檬酸脫氫酶和α-酮戊二酸脫氫酶
NADH、ATP回饋抑制
３、生理意義
１）基本生理功能是氧化供能。
２）三羧酸迴圈是體內糖、脂肪和蛋白質三大營養物質代謝的最終共同途徑。
３）三羧酸迴圈也是三大代謝聯繫的樞紐。
４、有氧氧化生成的ATP
葡萄糖有氧氧化生成的ATP
反 應 輔酶 ATP
第一階段 葡萄糖 6-磷酸葡萄糖 -1
6-磷酸果糖 1，6雙磷酸果糖 -1
2*3-磷酸甘油醛 2*1,3-二磷酸甘油酸 NAD+ 2*3或2*2(詳見)
2*1,3-二磷酸甘油酸 2*3-磷酸甘油酸 2*1
2*磷酸烯醇式丙酮酸 2*丙酮酸 2*1
第二階段 2*丙酮酸 2*乙醯CoA NAD+ 2*3
第三階段 2*異檸檬酸 2*α-酮戊二酸 NAD+ 2*3
2*α-酮戊二酸 2*琥珀醯CoA NAD+ 2*3
2*琥珀醯CoA 2*琥珀酸 2*1
2*琥珀酸 2*延胡索酸 FAD 2*2
2*蘋果酸 2*草醯乙酸 NAD+ 2*3
淨生成 38或36個ATP
５、巴斯德效應
有氧氧化抑制糖酵解的現象。
三、磷酸戊糖途徑
１、 過程
6-磷酸葡萄糖
NADP+
6-磷酸葡萄糖脫氫酶
NADPH
6-磷酸葡萄糖酸內酯
6-磷酸葡萄糖酸
NADP+
NADPH
5-磷酸核酮糖
5-磷酸核糖 5-磷酸木酮糖
7-磷酸景天糖 3-磷酸甘油醛
5-磷酸木酮糖 4-磷酸赤蘚糖 6-磷酸果糖
3-磷酸甘油醛 6-磷酸果糖
6-磷酸果糖
２、生理意義
１）為核酸的生物合成提供５-磷酸核糖，肌組織內缺乏６-磷酸葡萄糖脫氫酶，磷酸核糖可經酵解途徑的中間產物３- 磷酸甘油醛和６-磷酸果糖經基團轉移反應生成。
２）提供NADPH
a.NADPH是供氫體，參加各種生物合成反應，如從乙醯輔酶A合成脂酸、膽固醇；α-酮戊二酸與NADPH及氨生成谷氨酸，谷氨酸可與其他α-酮酸進行轉氨基反應而生成相應的氨基酸。
b.NADPH是谷胱甘肽還原酶的輔酶，對維持細胞中還原型谷胱甘肽的正常含量進而保護巰基酶的活性及維持紅細胞膜完整性很重要，並可保持血紅蛋白鐵於二價。
c.NADPH參與體內羥化反應，有些羥化反應與生物合成有關，如從膽固醇合成膽汁酸、類固醇激素等；有些羥化反應則與生物轉化有關。
四、糖原合成與分解
１、合成
過程：
葡萄糖 6-磷酸葡萄糖 1-磷酸葡萄糖 UDPG焦磷酸化酶 尿苷二磷酸葡萄糖
UTP PPi (UDPG)
糖原合成酶 (G)n+1＋UDP
(G)n
注：１）UDPG可看作是活性葡萄糖，在體內充作葡萄糖供體。
２）糖原引物是指原有的細胞內較小的糖原分子，游離葡萄糖不能作為UDPG的葡萄糖基的接受體。
３）葡萄糖基轉移給糖原引物的糖鏈末端，形成α-1，4糖苷鍵。在糖原合酶作用下，糖鏈只能延長，不能形成分支。當糖鏈長度達到12～18個葡萄糖基時，分支酶將約6～7個葡萄糖基轉移至鄰近的糖鏈上，以α-1，6糖苷鍵相接。
調節：糖原合成酶的共價修飾調節。
２、分解
過程：
(G)n+1磷酸化酶 (G)n＋1-磷酸葡萄糖 6-磷酸葡萄糖 葡萄糖-6-磷酸酶 G＋Pi
注：１）磷酸化酶只能分解α-1，4糖苷鍵，對α-1，6糖苷鍵無作用。
２）糖鏈分解至離分支處約４個葡萄基時，轉移酶把３個葡萄基轉移至鄰近糖鏈的末端，仍以α-1，4糖苷鍵相接，剩下１個以α-1，6糖苷鍵與糖鏈形成分支的葡萄糖基被α-1，6葡萄糖苷酶水解成游離葡萄糖。轉移酶與α-1，6葡萄糖苷酶是同一酶的兩種活性，合稱脫支酶。
３）最終產物中約85％為1-磷酸葡萄糖，其餘為游離葡萄糖。
調節：磷酸化酶受共價修飾調節，葡萄糖起變構抑制作用。
五、糖異生途徑
１、 過程
乳酸 丙氨酸等生糖氨基酸
NADH
丙酮酸 丙酮酸
ATP 丙酮酸 丙酮酸
丙酮酸羧化酶
草醯乙酸 草醯乙酸 (線粒體內)
天冬氨酸 蘋果酸
GTP 天冬氨酸
NADH
草醯乙酸 蘋果酸
磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶
磷酸烯醇式丙酮酸
2-磷酸甘油酸 (胞液)
ATP 3-磷酸甘油酸
NADH 1，3-二磷酸甘油酸 甘油 ATP
3-磷酸甘油醛 磷酸二羥丙酮 3-磷酸甘油
NADH
1,6-雙磷酸果糖
果糖雙磷酸酶
6-磷酸果糖
6-磷酸葡萄糖 1-磷酸葡萄糖 糖原
葡萄糖-6-磷酸酶
葡萄糖
注意：１）糖異生過程中丙酮酸不能直接轉變為磷酸烯醇式丙酮酸，需經過草醯乙酸的中間步驟，由於草醯乙酸羧化酶僅存在於線粒體內，故胞液中的丙酮酸必須進入線粒體，才能羧化生成草醯乙酸。但是，草醯乙酸不能直接透過線粒體膜，需借助兩種方式將其轉運入胞液：一是經蘋果酸途徑，多數為以丙酮酸或生糖氨基酸為原料異生成糖時；另一種是經天冬氨酸途徑，多數為乳酸為原料異生成糖時。
２）在糖異生過程中，1，3-二磷酸甘油酸還原成3-磷酸甘油醛時，需NADH，當以乳酸為原料異生成糖時，其脫氫生成丙酮酸時已在胞液中產生了NADH以供利用；而以生糖氨基酸為原料進行糖異生時，NADH則必須由線粒體內提供，可來自脂酸β-氧化或三羧酸迴圈。
３）甘油異生成糖耗一個ATP，同時也生成一個NADH
２、 調節
2,6-雙磷酸果糖的水準是肝內調節糖的分解或糖異生反應方向的主要信號，糖酵解加強，則糖異生減弱；反之亦然。
３、 生理意義
１）空腹或饑餓時依賴氨基酸、甘油等異生成糖，以維持血糖水準恒定。
２）補充肝糖原，攝入的相當一部分葡萄糖先分解成丙酮酸、乳酸等三碳化合物，後者再異生成糖原。合成糖原的這條途徑稱三碳途徑。
３）調節酸堿平衡，長期饑餓進，腎糖異生增強，有利於維持酸堿平衡。
第二章 脂類代謝
一、甘油三酯的合成代謝
合成部位：肝、脂肪組織、小腸，其中肝的合成能力最強。
合成原料：甘油、脂肪酸
１、 甘油一酯途徑（小腸粘膜細胞）
2-甘油一酯 脂醯CoA轉移酶 1,2-甘油二酯 脂醯CoA轉移酶 甘油三酯
脂醯CoA 脂醯CoA
２、甘油二酯途徑（肝細胞及脂肪細胞）
葡萄糖 3-磷酸甘油 脂醯CoA轉移酶 1脂醯-3-磷酸甘油 脂醯CoA轉移酶
脂醯CoA 脂醯CoA
磷脂酸 磷脂酸磷酸酶 1,2甘油二酯 脂醯CoA轉移酶 甘油三酯
脂醯CoA
二、甘油三酯的分解代謝
１、脂肪的動員 儲存在脂肪細胞中的脂肪被脂肪酶逐步水解為游離脂肪酸（FFA）及甘油並釋放入血以供其他組織氧化利用的過程。
甘油三酯 激素敏感性甘油三酯脂肪酶 甘油二酯 甘油一酯 甘油
＋FFA ＋FFA ＋FFA
α-磷酸甘油 磷酸二羥丙酮 糖酵解或糖異生途徑
２、脂肪酸的β-氧化
１）脂肪酸活化（胞液中）
脂酸 脂醯CoA合成酶 脂醯CoA（含高能硫酯鍵）
ATP AMP
２）脂醯CoA進入線粒體
脂醯CoA 肉毒堿 線 肉毒堿 脂醯CoA
肉毒堿脂醯轉移酶Ⅰ 粒 酶Ⅱ
CoASH 脂醯肉毒堿 體 脂醯肉毒堿 CoASH
３）脂肪酸β-氧化
脂醯CoA進入線粒體基質後，進行脫氫、加水、再脫氫及硫解等四步連續反應，生成1分子比原來少2個碳原子的脂醯CoA、1分子乙醯CoA、1分子FADH2和1分子NADH。以上生成的比原來少2個碳原子的脂醯CoA，可再進行脫氫、加水、再脫氫及硫解反應。如此反復進行，以至徹底。
４）能量生成
以軟脂酸為例，共進行7次β-氧化，生成7分子FADH2、7分子NADH及8分子乙醯CoA，即共生成(7*2)+(7*3)+(8*12)-2=129
５）過氧化酶體脂酸氧化 主要是使不能進入線粒體的廿碳，廿二碳脂酸先氧化成較短鏈脂酸，以便進入線粒體內分解氧化，對較短鏈脂酸無效。
三、酮體的生成和利用
組織特點：肝內生成肝外用。
合成部位：肝細胞的線粒體中。
酮體組成：乙醯乙酸、β-羥丁酸、丙酮。
１、 生成
脂肪酸 β-氧化 2*乙醯CoA 乙醯乙醯CoA HMGCoA合成酶 羥甲基戊二酸單醯CoA
(HMGCoA)
HMGCoA裂解酶 乙醯乙酸 β-羥丁酸脫氫酶 β-羥丁酸
NADH
丙酮
CO2
２、 利用
1) β-羥丁酸
ATP+ HSCoA 乙醯乙酸 琥珀醯CoA
乙醯乙酸硫激酶 琥珀醯CoA轉硫酶
AMP 乙醯乙醯CoA 琥珀酸
乙醯乙醯CoA硫解酶
乙醯CoA
三羧酸迴圈
２）丙酮可隨尿排出體外，部分丙酮可在一系列酶作用下轉變為丙酮酸或乳酸，進而異生成糖。在血中酮體劇烈升高時，從肺直接呼出。
四、脂酸的合成代謝
１、 軟脂酸的合成
合成部位：線粒體外胞液中，肝是體體合成脂酸的主要場所。
合成原料：乙醯CoA、ATP﹑NADPH﹑HCO3-﹑Mn++等。
合成過程：
１）線粒體內的乙醯CoA不能自由透過線粒體內膜，主要通過檸檬酸-丙酮酸迴圈轉移至胞液中。
２）乙醯CoA 乙醯CoA羧化酶 丙二醯CoA
ATP
３）丙二醯CoA通過醯基轉移、縮合、還原、脫水、再還原等步驟，碳原子由2增加至4個。經過7次迴圈，生成16個碳原子的軟脂酸。更長碳鏈的脂酸則是對軟脂酸的加工，使其碳鏈延長。在內質網脂酸碳鏈延長酶體系的作用下，一般可將脂酸碳鏈延長至二十四碳，以十八碳的硬脂酸最多；在線粒體脂酸延長酶體系的催化下，一般可延長脂酸碳鏈至24或26個碳原子，而以硬脂酸最多。
２、不飽和脂酸的合成
人體含有的不飽和脂酸主要有軟油酸、油酸、亞油酸，亞麻酸及花生四烯酸等，前兩種單不飽和脂酸可由人體自身合成，而後三種多不飽和脂酸，必須從食物攝取。
五、前列腺素及其衍生物的生成
細胞膜中的磷脂 磷脂酶A2 花生四烯酸 PGH合成酶 PGH2 TXA2合成酶 TXA2
PGD2、PGE2、PGI2等
脂過氧化酶 氫過氧化廿碳四烯酸
脫水酶
白三烯(LTA4)
六、甘油磷脂的合成與代謝
１、 合成
除需ATP外，還需CTP參加。CTP在磷脂合成中特別重要，它為合成CDP-乙醇胺、CDP-膽鹼及CDP-甘油二酯等活化中間物所必需。
１）甘油二酯途徑 CDP-乙醇胺 CMP
磷脂醯乙醇胺
葡萄糖 3-磷酸甘油 磷脂酸 甘油二酯 轉移酶 (腦磷脂)
磷脂醯膽鹼
CDP-膽鹼 CMP (卵磷脂)
腦磷脂及卵磷脂主要通過此途徑合成，這兩類磷脂在體內含量最多。
２）CDP-甘油二酯途徑 肌醇
磷脂醯肌醇
絲氨酸
葡萄糖 3-磷酸甘油 磷脂酸 CDP-甘油二酯 合成酶 磷脂醯絲氨酸
CTP PPi 磷脂醯甘油
二磷脂醯甘油
(心磷脂)
此外，磷脂醯膽鹼亦可由磷脂醯乙醇胺從S-腺苷甲硫氨酸獲得甲基生成；磷脂醯絲氨酸可由磷脂醯乙醇胺羧化生成。
２、降解
生物體記憶體在能使甘油磷脂水解的多種磷脂酶類，根據其作用的鍵的特異性不同，分為磷脂酶A1和A2，磷脂酶B，磷脂酶C和磷脂酶D。
磷脂酶A2特異地催化磷酸甘油酯中2位上的酯鍵水解，生成多不飽和脂肪酸和溶血磷脂。後者在磷脂酶B作用，生成脂肪酸及甘油磷酸膽鹼或甘油磷酸乙醇胺，再經甘油酸膽鹼水解酶分解為甘油及磷酸膽鹼。磷脂酶A1催化磷酸甘油酯1位上的酯鍵水解，產物是脂肪酸和溶血磷脂。
七、膽固醇代謝
１、 合成
合成部位：肝是主要場所，合成酶系存在於胞液及光面內質網中。
合成原料：乙醯CoA(經檸檬酸-丙酮酸迴圈由線粒體轉移至胞液中)、ATP、NADPH等。
合成過程：
１） 甲羥戊酸的合成（胞液中）
2*乙醯CoA 乙醯乙醯CoA HMGCoA HMGCoA還原酶 甲羥戊酸
NADPH
２） 鯊烯的合成（胞液中）
３）膽固醇的合成（滑面內質網膜上）
合成調節：
１）饑餓與飽食 饑餓可抑制肝合成膽固醇，相反，攝取高糖、高飽和脂肪膳食後，肝HMGCoA還原酶活性增加，膽固醇合成增加。
２） 膽固醇 膽固醇可回饋抑制肝膽固醇的合成。主要抑制HMGCoA還原酶活性。
３）激素 胰島素及甲狀腺素能誘導肝HMGCoA還原酶的合成，增加膽固醇的合成。胰
高血糖素及皮質醇則能抑制並降低HMGCoA還原酶的活性，因而減少膽固醇的合成；甲狀腺素除能促進合成外，又促進膽固醇在肝轉變為膽汁酸，且後一作用較強，因而甲亢時患者血清膽固醇含量反而下降。
２、 轉化
１）膽固醇在肝中轉化成膽汁酸是膽固醇在體內代謝的主要去路，基本步驟為：
膽酸
膽固醇 7α-羥化酶 7α-羥膽固醇 甘氨酸或牛磺酸 結合型膽汁酸
NADPH 鵝去氧膽酸
膽酸 腸道細菌 7-去氧膽酸
甘氨酸 牛磺酸 鵝去氧膽酸 石膽酸
２）轉化為類固醇激素 膽固醇是腎上腺皮質、睾丸，卵巢等內分泌腺合成及分泌類固醇激素的原料，如睾丸酮、皮質醇、雄激素、雌二醇及孕酮等。
３）轉化為7-脫氫膽固醇 在皮膚，膽固醇可氧化為7-脫氫膽固醇，後者經紫外光照射轉變為維生素D。
３、膽固醇酯的合成
細胞內游離膽固醇在脂醯膽固醇脂醯轉移酶（ACAT）的催化下，生成膽固醇酯；
血漿中游離膽固醇在卵磷脂膽固醇脂醯轉移酶（LCAT）的催化下，生成膽固醇酯和溶血卵磷酯。
八、血漿脂蛋白
１、分類
１）電泳法：α﹑前β﹑β及乳糜微粒
２）超速離心法：乳糜微粒(含脂最多)，極低密度脂蛋白(VLDL)、低密度脂蛋白(LDL)和高密度脂蛋白(HDL)，分別相當於電泳分離的CM﹑前β-脂蛋白﹑β-脂蛋白及α-脂蛋白等四類。
２、組成
血漿脂蛋白主要由蛋白質、甘油三酯、磷脂、膽固醇及其酯組成。乳糜微粒含甘油三酯最多，蛋白質最少，故密度最小；VLDL含甘油三酯亦多，但其蛋白質含量高於CM；LDL含膽固醇及膽固醇酯最多；含蛋白質最多，故密度最高。
血漿脂蛋白中的蛋白質部分，基本功能是運載脂類，稱載脂蛋白。HDL的載脂蛋白主要為apoA，LDL的載脂蛋白主要為apoB100，VLDL的載脂蛋白主要為apoB﹑apoC，CM的載脂蛋白主要為apoC。
３、生理功用及代謝
１）CM 運輸外源性甘油三酯及膽固醇的主要形式。成熟的CM含有apoCⅡ，可啟動脂蛋白脂肪酶（LPL），LPL可使CM中的甘油三酯及磷脂逐步水解，產生甘油、脂酸及溶血磷脂等，同時其表面的載脂蛋白連同表面的磷脂及膽固醇離開CM，逐步變小，最後轉變成為CM殘粒。
２）VLDL 運輸內源性甘油三酯的主要形式。VLDL的甘油三酯在LPL作用下，逐步水解，同時其表面的apoC、磷脂及膽固醇向HDL轉移，而HDL的膽固醇酯又轉移到VLDL。最後只剩下膽固醇酯，轉變為LDL。
３）LDL 轉運肝合成的內源性膽固醇的主要形式。肝是降解LDL的主要器官。apoB100水解為氨基酸，其中的膽固醇酯被膽固醇酯酶水解為游離膽固醇及脂酸。游離膽固醇在調節細胞膽固醇代謝上具有重要作用：①抑制內質網HMGCoA還原酶；②在轉錄水準上陰抑細胞LDL受體蛋白質的合成，減少對LDL的攝取；③啟動ACAT的活性，使游離膽固醇酯化成膽固醇酯在胞液中儲存。
４）HDL 逆向轉運膽固醇。HDL表面的apoⅠ是LCAT的啟動劑，LCAT可催化HDL生成溶血卵磷脂及膽固醇酯。
九、高脂血症
高脂蛋白血症分型
分型 脂蛋白變化 血脂變化
Ⅰ CM↑ 甘油三酯↑↑↑
Ⅱa LDL↑ 膽固醇↑↑
Ⅱb LDL﹑VLDL↑ 膽固醇↑↑甘油三酯↑↑
Ⅲ IDL↑ 膽固醇↑↑甘油三酯↑↑
Ⅳ VLDL↑ 甘油三酯↑↑
Ⅴ VLDL﹑CM↑ 甘油三酯↑↑↑
注：IDL是中間密度脂蛋白，為VLDL向LDL的過度狀態。
家族性高膽固醇血症的重要原因是LDL受體缺陷
第三章 氨基酸代謝
一、營養必需氨基酸
簡記為：纈、異、亮、蘇、蛋、賴、苯、色
二、體內氨的來源和轉運
１、 來源
１）氨基酸經脫氨基作用產生的氨是體內氨的主要來源；
２）由腸道吸收的氨；即腸內氨基酸在腸道細菌作用下產生的氨和腸道尿素經細菌尿素
酶水解產生的氨。
３）腎小管上皮細胞分泌的氨主要來自穀氨醯胺在穀氨醯胺酶的催化下水解生成的氨。
２、轉運
１） 丙氨酸-葡萄糖迴圈
（肌肉） （血液） （肝）
肌肉蛋白質 葡萄糖 葡萄糖 葡萄糖 尿素
氨基酸 糖 糖 尿素迴圈
分 異
NH3 解 生 NH3
谷氨酸 丙酮酸 丙酮酸 谷氨酸
轉氨酶 轉氨酶
α-酮戊二酸 丙氨酸 丙氨酸 丙氨酸 α-酮戊二酸
２）穀氨醯胺的運氨作用
穀氨醯胺主要從腦、肌肉等組織向肝或腎運氨。氨與穀氨醯胺在穀氨醯胺合成酶催化下生成穀氨醯胺，由血液輸送到肝或腎，經穀氨醯胺酶水解成谷氨酸和氨。
可以認為，穀氨醯胺既是氨的解毒產物，也是氨的儲存及運輸形式。
三、氨基酸的脫氨基作用
１、轉氨基作用 轉氨酶催化某一氨基酸的α-氨基轉移到另一種α-酮酸的酮基上，生成相應的氨基酸；原來的氨基酸則轉變成α-酮酸。既是氨基酸的分解代謝過程，也是體內某些氨基酸合成的重要途徑。除賴氨酸、脯氨酸及羥脯氨酸外，體內大多數氨基酸可以參與轉氨基作用。如：
谷氨酸＋丙酮酸 穀丙轉氨酶(ALT) α-酮戊二酸+丙氨酸
谷氨酸＋草醯乙酸 穀草轉氨酶（AST）α-酮戊二酸＋天冬氨酸
轉氨酶的輔酶是維生素B6的磷酸酯，即磷酸吡哆醛。
２、L-谷氨酸氧化脫氨基作用
L-谷氨酸 L-谷氨酸脫氫酶 α-酮戊二酸＋NH3
NADH
３、聯合脫氨基作用
氨基酸 α-酮戊二酸 NH3＋NADH
轉氨酶 谷氨酸脫氫酶
α-酮酸 谷氨酸 NAD+
４、嘌呤核苷酸迴圈
上述聯合脫氨基作用主要在肝、腎等組織中進行。骨骼肌和心肌中主要通過嘌呤核苷酸迴圈脫去氨基。
氨基酸 α-酮戊二酸 天冬氨酸 次黃嘌呤核苷酸 NH3
GTP (IMP)
腺苷酸代琥珀酸 腺嘌呤核苷酸
(AMP)
延胡索酸
α-酮酸 L-谷氨酸 草醯乙酸
蘋果酸
５、氨基酸脫氨基後生成的α-酮酸可以轉變成糖及脂類，在體內可以轉變成糖的氨基酸稱為生糖氨基酸；能轉變成酮體者稱為生酮氨基酸；二者兼有者稱為生糖兼生酮氨基酸。只要記住生酮氨基酸包括：亮、賴；生糖兼生酮氨基酸包括異亮、蘇、色、酪、苯丙；其餘為生糖氨基酸。
四、氨基酸的脫羧基作用
１、L-谷氨酸 L-谷氨酸脫羧酶 γ-氨基丁酸(GABA)
GABA為抑制性神經遞質。
２、L-半胱氨酸 磺酸丙氨酸 磺酸丙氨酸脫羧酶 牛磺酸
牛磺酸是結合型膽汁酸的組成成分。
３、L-組氨酸 組氨酸脫羧酶 組胺
組胺是一種強烈的血管舒張劑，並能增加毛細血管的通透性。
４、色氨酸 色氨酸羥化酶 5-羥色氨酸 5-羥色氨酸脫羧酶 5-羥色胺(5-HT)
腦內的5-羥色胺可作為神經遞質，具有抑制作用；在外周組織，有收縮血管作用。
５、L-鳥氨酸 鳥氨酸脫羧酶 腐胺 精脒 精胺
脫羧基SAM 脫羧基SAM
精脒與精胺是調節細胞生長的重要物質。合稱為多胺類物質。
五、一碳單位
一碳單位來源於組、色、甘、絲，體內的一碳單位有：甲基、甲烯基、甲炔基、甲醯基及亞氨甲基，CO2不屬於一碳單位。
四氫葉酸是一碳單位代謝的輔酶。
主要生理功用是作為合成嘌呤及嘧啶的原料。如N10-CHO-FH4與N5,H10=CH-FH4分別提供嘌呤合成時C2與C8的來源；N5,N10-CH2-FH4提供胸苷酸合成時甲基的來源。由此可見，一碳單位將氨基酸與核酸代謝密切聯繫起來。
六、芳香族氨基酸（色、酪、苯丙）的代謝
１、 苯丙氨酸
苯丙氨酸羥化酶
酪氨酸 黑色素細胞的酪氨酸酶 多巴
酪氨酸羥化酶
多巴 黑色素
多巴脫羧酶
多巴胺
SAM 去甲腎上腺素 兒茶酚胺
腎上腺素
苯酮酸尿症：當苯丙氨酸羥化酶先天性缺乏時，苯丙氨酸不能轉變為酪氨酸，體內苯丙氨酸蓄積，並經轉氨基作用生成苯丙酮酸，再進一步轉變成苯乙酸等衍生物。此時尿中出現大量苯丙酮酸等代謝產物，稱為苯酮酸尿症。
白化病：人體缺乏酪氨酸酶，黑色素合成障礙，皮膚、毛髮等發白，稱為白化病。
２、 色氨酸
１）生成5-羥色胺
２）生成一碳單位
３）可分解產生尼克酸，這是體內合成維生素的特例。
七、含硫氨基酸（甲硫、半胱、胱）代謝
１、甲硫氨酸 S-腺苷甲硫氨酸(SAM)
ATP PPi
SAM中的甲基為活性甲基，通過轉甲基作用可以生成多種含甲基的重要生理活性物質。SAM是體內最重要的甲基直接供給體。
２、甲硫氨酸迴圈
甲硫氨酸 SAM 甲基轉移酶 S-腺苷同型半胱氨酸
RH RCH3
甲硫氨酸合成酶 同型半胱氨酸
FH4 N5-CH3-FH4
N5-CH3-FH4可看成體內甲基的間接供體，甲硫氨酸合成酶輔酶為維生素B12。
３、肌酸的合成 肌酸以甘氨酸為骨架，由精氨酸提供脒基，SAM供給甲基而合成。在肌酸激酶催化下，肌酸轉變成磷酸肌酸，並儲存ATP的高能磷酸鍵。
４、體內硫酸根主要來源於半胱氨酸，一部分以無機鹽形式隨尿排出，另一部分則經ATP活化成活性硫酸根，即3'-磷酸腺苷-5'-磷酸硫酸(PAPS)。
八、氨基酸衍生的重要含氮化合物
化合物 氨基酸前體
嘌呤堿 天冬氨酸、穀氨醯胺、甘氨酸
嘧啶堿 天冬氨酸
血紅素、細胞色素 甘氨酸
肌酸、磷酸肌酸 甘氨酸、精氨酸、蛋氨酸
尼克酸 色氨酸
兒茶酚胺類 苯丙氨酸、酪氨酸
甲狀腺素 酪氨酸
黑色素 苯丙氨酸、酪氨酸
精胺、精脒 蛋氨酸、鳥氨酸
九、尿素的生成
線粒體
NH3+CO2+H2O
2*ATP 氨基甲醯磷酸合成酶Ⅰ(CSP-Ⅰ)
2*ADP N-醯谷氨酸(AGA),Mg++
氨基甲醯磷酸 Pi 胞液
鳥氨酸 瓜氨酸
ATP 瓜氨酸 天冬氨酸 α-酮戊二酸 氨基酸
AMP ASS
鳥氨酸 精氨酸代琥珀酸 草醯乙酸 谷氨酸 α-酮酸
尿素
蘋果酸
精氨酸 延胡索酸
ASS：精氨酸代琥珀酸合成酶
尿素分子中的2個氮原子，1個來自氨，另1個來自天冬氨酸，而天冬氨酸又可由其他氨基酸通過轉氨基作用而生成。
線粒體中以氨為氮源，通過CSP-Ⅰ合成氨甲醯磷酸，並進一步合成尿素；在胞液中以
穀氨醯胺為氮源，通過CSP-Ⅱ，催化合成氨基甲醯磷酸，並進一步參與嘧啶的合成。CSP-Ⅰ的活性可用為肝細胞分化程度的指標之一；CSP-Ⅱ的活性可作為細胞增殖程度的指標之一。
氨基甲醯磷酸的生成是尿素合成的重要步驟。AGA是CSP-Ⅰ的變構激動劑，精氨酸是AGA合成酶的啟動劑。
第三章 核苷酸代謝
一、嘌呤核苷酸代謝
１、合成原料 CO2 甘氨酸
C6 N7
天冬氨酸 N1 C5
甲醯基（一碳單位） C2 C4 C8 甲醯基（一碳單位）
N3 N9
穀氨醯胺
２、合成過程
１）從頭合成：
5-磷酸核糖 PRPP合成酶 磷酸核糖焦磷酸 PRPP醯胺轉移酶 5-磷酸核糖胺
ATP AMP (PRPP)
ATP AMP 次黃嘌呤核苷酸
(IMP)
GTP GMP 黃嘌呤核苷酸
(XMP)
嘌呤核苷酸是在磷酸核糖分子上逐步合成的，而不是首先單獨合成嘌呤堿然後再與磷酸核糖結合而成的。
２） 補救合成：
利用體內游離的嘌呤或嘌呤核苷，經過簡單的反應過程，合成嘌呤核苷酸。生理意義為：一方面在於可以節省從頭合成時能量和一些氨基酸的消耗；另一方面，體內某些組織器官，如腦、骨髓等由於缺乏從頭合成的酶體系，只能進行補救合成。
３、 去氧核苷酸的生成
去氧核苷酸的生成是在二磷酸核苷水準上，由核糖核苷酸還原酶催化，核糖核苷酸C2上的羥基被氫取代生成。
４、 分解產物
AMP 次黃嘌呤 黃嘌呤氧化酶
黃嘌呤 黃嘌呤氧化酶 尿酸
GMP 鳥嘌呤
人體內嘌呤堿最終分解生成尿酸，隨尿排出體外。
痛風症患者血中尿酸含量升高。臨床上常用別嘌呤醇治療痛風症，這是因為別嘌呤醇與
次黃嘌呤結構類似，可抑制黃嘌呤氧化酶，從而抑制尿酸的生成。
５、 抗代謝物
[ 本帖最後由 夕陽武士 於 2006-3-7 01:08 PM 編輯 ] |
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