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第7章 动物生物化学(2)

1乳糜微粒转运外源性(肠道吸收)甘油三酯和胆固醇。

2极低密度脂蛋白转运内源性(肝内合成)甘油三酯。

3低密度脂蛋白向组织转运肝脏合成的内源胆固醇。

4高密度脂蛋白机体胆固醇的“清扫机”,逆向转运胆固醇到肝脏转化处理。

第七单元含氮小分子的代谢

一、氨基酸的分解代谢

1脱氨基作用(主要途径)

指氨基酸脱去氨基生成氨和α-酮酸。

(1)氧化脱氨重要的脱氨酶是L-谷氨酸脱氢酶,是一种不需氧脱氢酶,辅酶是NAD+或NADP+。

(2)转氨作用转氨酶的辅酶是磷酸吡哆醛。转氨酶在心脏和肝脏中的活性最高。急性肝炎时谷丙转氨酶活性升高,心肌梗死时谷草转氨酶活性升高。

(3)联合脱氨基作用主要在肝、肾中进行,全部过程是可逆的。

2脱羧基作用

氨基酸脱去羧基产生CO2和胺(如组胺)。辅酶也是磷酸吡哆醛。

二、氨的代谢

1来源主要是氨基酸的脱氨基作用。

2去路氨在体内具有毒性。生成尿素(哺乳动物)、生成尿酸(禽类)、水中直接排氨(水生动物)。

3氨的转运

(1)谷氨酰胺氨与谷氨酸形成无毒的谷氨酰胺。既是合成蛋白质所需的氨基酸,也是氨的储藏及运输形式。

(2)丙氨酸—葡萄糖循环丙氨酸也是氨的运载体,它把氨从肌肉运送到肝脏,脱氨后生成的丙酮酸又异生转变成葡萄糖运回到肌肉。

4尿素的合成

合成的主要器官是肝脏。尿素的生成过程是从鸟氨酸开始,中间生成瓜氨酸、精氨酸,最后精氨酸水解生成尿素和鸟氨酸。每生成1分子的尿素消耗4个高能磷酸键的能量。

(1)氨甲酰磷酸的生成(线粒体中进行)

(2)瓜氨酸的生成(线粒体中进行)

(3)精氨酸的生成(胞液中进行)

(4)精氨酸的水解和尿素的生成(胞液中进行)

5尿酸的生成

禽类首先利用氨基酸提供的氨基合成嘌呤,再由嘌呤分解产生出尿酸。尿酸溶解度很低,以白色粉状的尿酸盐从尿中析出。

三、α-酮酸的代谢

氨基酸脱氨生成的α-酮酸:①经氨基化再转变成相应的氨基酸;②转变成糖、脂;③氧化供能。

生酮氨基酸有亮氨酸和赖氨酸;生糖兼生酮氨基酸包括色氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸和异亮氨酸。

四、非必需氨基酸的合成

以糖分解代谢生成的α-酮酸为碳骨架,经氨基化生成。

五、个别氨基酸的代谢转变

苯丙氨酸、酪氨酸等芳香族氨基酸是甲状腺激素、肾上腺素和去甲肾上腺素的前体。色氨酸是合成维生素B5的原料。

六、核苷酸代谢

1嘌呤核苷酸的合成

从头合成途径在磷酸核糖的基础上合成,嘌呤环合成需要一碳单位。

补救合成途径利用体内现有游离的嘌呤或嘌呤核苷。

2嘌呤核苷酸的分解最终产物尿酸。

3嘧啶核苷酸的合成嘌呤环合成原料谷氨酰胺、二氧化碳和天冬氨酸。

4嘧啶核苷酸的分解胞嘧啶水解、脱氨转化为尿嘧啶。胞嘧啶和尿嘧啶生成β-丙氨酸。胸腺嘧啶生成β-氨基异丁酸。

第八单元物质代谢的相互联系

一、糖代谢与脂代谢

联系最为密切,糖可以转变成脂类。脂肪转变成葡萄糖是有限度的。脂肪的分解产物包括甘油和脂肪酸。其中甘油是生糖物质。乙酰CoA不能直接转变成葡萄糖或糖原。

二、糖代谢与氨基酸代谢

糖分解代谢的α-酮酸可以作为“碳架”,转变成非必需氨基酸。除赖氨酸和亮氨酸以外,异生途径合成糖。

三、脂代谢与氨基酸代谢

氨基酸都可以转变成脂肪。脂肪分解产生的甘油可以转变成合成丝氨酸等非必需氨基酸的碳骨架,动物体内难以由脂肪酸合成氨基酸。丝氨酸脱去羧基后形成的胆胺是脑磷脂的组成成分,形成的胆碱是卵磷脂的组成成分。

第九单元核酸的功能

一、核酸

核酸是遗传信息的载体,在动物的生长、发育、繁殖、遗传和变异等过程中具有重要意义。

1种类

脱氧核糖核酸(DNA)主要遗传物质。存在于染色体、线粒体。生物个体的每个体细胞都含有相同质和量的DNA。

核糖核酸(RNA)RNA的量是变动的。主要有信使RNA(mRNA),转运RNA(tRNA)和核糖体RNA(rRNA)。

2化学组成

(1)碱基DNA含腺嘌呤(A),鸟嘌呤(G),胞嘧啶(C),胸腺嘧啶(T),RNA中由尿嘧啶(U)代替胸腺嘧啶。

(2)核糖属于戊糖。DNA含脱氧核糖,RNA含核糖。

(3)核苷由一个戊糖和一个碱基缩合而成。

(4)核苷酸核酸的基本结构单位。

3核酸的一级结构

(1)核苷酸之间的连接方式3′,5′磷酸二酯键连接。具有游离5′-磷酸基的一端称为5′末端,游离3′OH的一端称为3′末端。

(2)碱基当量定律A与T、G与C的摩尔比接近1。

4DNA的双螺旋结构(二级结构)特点

(1)两条链反向平行,右手螺旋。

(2)疏水的碱基位于螺旋的内侧,亲水的磷酸和脱氧核糖基位于螺旋外侧。

(3)碱基平面与中心轴垂直。

(4)双螺旋直径2nm。

(5)双螺旋稳定的力为氢键,A=T,G≡C。

5核酸的性质

(1)DNA分子愈大,黏稠度越高,且双螺旋结构具有刚性,易断裂。

(2)紫外吸收的特性嘌呤环和嘧啶环在260nm有特异的吸收峰,用于核酸的分析。

(3)核酸的变性碱基对之间的氢键断裂,成为两股单链的DNA分子,紫外吸收值增高(增色效应)。50%的DNA分子发生变性时的温度称为解链温度(Tm),影响因素:①DNA的性质和组成:均一的DNA,Tm值范围小;G-C碱基对含量越高的DNA分子不易变性,Tm值较高。②溶液的性质:DNA在离子强度低的溶液,Tm值较低。

(4)核酸的复性成为两股单链的DNA分子重新恢复双螺旋结构。

(5)分子杂交DNA的变性和复性以碱基互补为基础。不同来源的单链DNA或RNA链之间存在互补的碱基序列时,在一定条件下可以通过互相配对形成双螺旋分子。

二、DNA的复制

1概念以DNA为模板合成两个完全相同的DNA的过程。

2中心法则遗传信息按DNA→RNA→蛋白质的方向传递。

3复制半保留性新的双链DNA中,一股链来自模板,一股链为新合成的。保证亲代的遗传特征完整无误的传递给子代。

4DNA的复制过程

(1)复制原点DNA的复制都是在固定的起始点上开始的。向两方同时进行。

(2)具体过程解链解旋、合成引物(末端3′OH)、链的延伸(DNA聚合酶III催化)、切除引物和填补空隙(DNA聚合酶I利用5′→3′活性切除引物)。

三、RNA的转录

1概念以DNA为模板合成RNA的过程。

2特点

(1)以DNA的一条链为模板,因此,RNA的转录是不对称的。

(2)转录起始于DNA模板上特点部位,称为起始点。

(3)RNA链的延伸方向是5′→3′。

(4)不需要引物。

(5)转录的忠实性较弱。

3启动子

在起始点附近,并决定基因的转录与否及转录强度的一段大小为20~200bp的DNA序列,称为启动子。①在基因的5′端,控制转录的起始和方向;②都含有保守序列,位置固定。

四、蛋白质的翻译

1概念以mRNA为模板合成蛋白质的过程。mRNA是蛋白质生物合成的“蓝图”。

2遗传密码

指DNA或由其转录的mRNA中的核苷酸(碱基)顺序与其编码的蛋白质多肽链中氨基酸顺序之间的对应关系。由每3个相邻的碱基组成1个密码子,共有64个密码子。AUG和GUG作为蛋白质合成起始密码。UAA、UAG、UGA不编码任何氨基酸,为终止密码。

密码子特性:①简并性;②通用性;③不重叠(连续性)。

3tRNAtRNA是氨基酸的“搬运工”。其二级结构呈三叶草形,三级结构呈倒“L”形。识别mRNA上的密码子。

4核糖体功能

①P位点,起始结合部位;②A位点,内部氨酰基-tRNA结合部位;③E位点,P位点空载的tRNA分子释放的部位。

第十单元水、无机盐代谢与酸碱平衡

一、体液

1分类

(1)细胞内液体液以细胞内液为主。主要阳离子是K+,其次是Mg2+。阴离子是蛋白质和磷酸根。

(2)细胞外液又分为血浆和组织间液。主要阳离子是Na+,阴离子是Cl-和HCO-3。阳离子和阴离子总数相等。

2体液间的交流

(1)血浆和组织间液的交流胶体渗透压成为组织间液流向血管内的力量,血管内的水静压使血管内的液体流向血管外。在毛细血管的动脉端,水静压大于血浆的胶体渗透压,使体液向血管外流动。在毛细血管的静脉端,则水静压小于血浆的胶体渗透压,于是体液向血管内流动。

(2)组织间液和细胞内液的交流水在细胞内、外转移主要取决于细胞内外K+、Na+的浓度。

二、水的代谢

正常成年动物每天摄入的水量和排出的水量是相等的,称为水平衡。

三、钠、钾代谢

1钠

体内的钠约一半左右在细胞外液中,其余大部分在骨胳中。骨钠是钠的贮存形式。Na+是维持细胞外液的渗透压及其容积的决定性因素。

2钾

体内的钾绝大部分存在于细胞内。血浆K+浓度与心肌的收缩运动也密切相关,血浆K+浓度高时对心肌收缩有抑制作用。

3水和钠、钾的代谢

通过神经—体液调节途径,对水和钠、钾进行着动态平衡的调节,主要调节因素有抗利尿激素、盐皮质激素、心钠素和多种利尿因子。

四、体内的酸碱平衡

机体通过体液的缓冲体系、由肺呼出二氧化碳和由肾排出酸性或碱性物质来调节体液的酸碱平衡。

血液的缓冲体系有碳酸氢盐缓冲体系、磷酸氢盐缓冲体系、血浆蛋白体系和血红蛋白体系,其中,碳酸氢盐缓冲体系的缓冲能力最大。血浆中所含HCO-3的量称为碱储,意即中和酸的碱储备。

五、钙、磷代谢

体内大部分钙、磷以羟磷灰石的形式构成骨盐,分布在骨骼和牙齿。Ga2+参与肌肉兴奋;影响毛细血管壁通透性;参与血液凝固;酶的激活剂(脂肪酶、ATP酶);细胞内第二信使,介导激素调节。

动物血浆钙的浓度平均约为01mg/ml。蛋白质结合钙不易透过毛细血管壁,称为非扩散性钙。离子钙和柠檬酸钙均可透过毛细血管,称扩散性钙。在血浆中含量各占一半。

血浆中的钙与磷比值约为(25~30)∶1。

第十一单元器官和组织的生物化学

一、红细胞的代谢

1血红蛋白的代谢

(1)血红蛋白与氧的结合Fe2+是氧的结合部位,每个血红蛋白分子能与4个O2可逆结合。

(2)血红蛋白与二氧化碳的作用蛋白质游离氨基与二氧化碳结合成碳酸血红蛋白。二氧化碳18%通过碳酸血红蛋白运至肺部排出,其余大部分以碳酸氢盐形式运输。

(3)血红蛋白与一氧化碳的作用血红蛋白与一氧化碳的结合能力比与O2结合的能力强200~300倍。

(4)血红蛋白的氧化及恢复可被氰化钾、亚硝酸盐、盐酸盐、大剂量甲基蓝及过氧化氢氧化为高铁血红蛋白。

2红细胞中的糖代谢

葡萄糖的代谢绝大部分是通过酵解,还有小部分通过磷酸戊糖途径、2,3-磷酸甘油酸支路及糖醛酸循环。

3胆红素的代谢

胆红素有毒性,特别是对神经系统。磺胺类、脂肪酸、胆汁酸、水杨酸等可与胆红素竞争同蛋白质的结合,减少胆红素同蛋白质结合的机会。

与蛋白质结合的胆红素称间接胆红素(游离胆红素),不能从肾脏排出。

间接胆红素随血液到肝脏后分离,胆红素生成葡萄糖醛酸胆红素(直接胆红素),肝脏解毒的一种方式,通过肾脏排出。

二、肝的代谢

1肝在物质代谢中的作用

糖肝脏是维持血糖浓度相对稳定的重要器官。

蛋白质合成自身的蛋白质,还能合成多种血浆蛋白质(全部清蛋白、纤维蛋白原、部分球蛋白、凝血酶原及凝血因子)。

脂类肝脏是脂肪酸β-氧化的主要场所。是合成胆固醇的最重要的器官。对于禽类,肝脏是合成脂肪的主要场所。

维生素多种维生素在肝脏合成辅酶。

激素激素的灭活主要在肝脏进行。

2肝的生物转化作用

肝脏是机体内生物转化的主要器官,生物转化包括氧化、还原、水解、结合反应等。

(1)氧化反应肠内腐败产生的有毒的胺类吸收后,进入肝脏,经胺氧化酶的催化,先被氧化成醛及氨,醛再氧化成酸,酸最后氧化成二氧化碳和水。氨则大部分在肝脏合成尿素。

(2)结合反应肝内最重要的解毒方式是结合解毒,参与结合解毒的物质有葡萄糖醛酸、硫酸、甘氨酸、乙酰CoA等。①凡含有羟基、羧基的毒物与葡萄糖醛酸结合而解毒,如乙酰水杨酸(阿司匹林)、吗啡、樟脑及胆红素、雌激素;②大肠内腐败产生的酚与硫酸结合而解毒,如色氨酸在大肠内腐败产生的吲哚;③乙酰CoA使芳香族胺类乙酰化而解毒,如磺胺类解毒。

三、肌肉收缩的生化机制

肌原纤维由肌小节组成,肌小节是肌原纤维的基本收缩单位。粗丝位于肌小节中段,形成A带,由M线固定。细丝连于Z线。肌肉收缩时,粗丝和细丝都不缩短,彼此相对滑动,重叠增多,因而肌小节缩短。

粗丝的主要成分是肌球蛋白。肌球蛋白:①能自动聚合形成丝;②有ATP酶活性;③能与细丝联结。

细丝的主要成分是肌动蛋白。细丝的基本结构F-肌动蛋白。肌球蛋白溶液中加入肌动蛋白形成复合体,使溶液黏度升高,加入ATP时其黏度又降低。

肌肉中ATP的根本来源是酵解作用、三羧循环和氧化磷酸化。肌肉中能量储备物质是磷酸肌酸。

四、大脑和神经组织的生化

大脑主要是利用血液提供的葡萄糖供能,因此大脑对血糖浓度的降低最敏感。长期饥饿时,酮体成为大脑的主要供能。

氨在大脑内浓度必须维持在03mol/L左右,多余的氨则形成谷氨酰胺运出脑外。

五、结缔组织生化

结缔组织三种基本成分,细胞、纤维和无定形的基质。基质和纤维数量最多。

1纤维

(1)胶原纤维胶原蛋白组成。具有韧性,如肌腱。胶原蛋白是结缔组织中的主要蛋白质,含有大量的甘氨酸、脯氨酸、羟脯氨酸和少量羟赖氨酸。羟脯氨酸和羟赖氨酸为胶原蛋白特有。

(2)弹性纤维弹性蛋白组成。具有弹性,如血管、韧带。

(3)网状纤维胶原蛋白组成。如内脏的结缔组织。

2基质

基质的主要成分糖胺聚糖(黏多糖),常见的有透明质酸、硫酸软骨素、硫酸皮肤素、硫酸角质素、肝素。糖胺聚糖在内质网中合成,其生理作用:①保持皮肤水分;②调节阳离子在组织分布;③促进创伤愈合;④黏滞关节面上,减少摩擦;⑤阻止侵入。

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