生物化学名词解释

生物化学名词解释 名词解释 生物化学 生物化学，是生命的化学，是研究生物体的化学组成和生命过程中的化学变化规律的一门科学。它是从分子水平来研究生物体(包括人类、动物、植物和微生物)内基本物质的化学组成、结构，及在生命活动中这些物质所进行的化学变化(即代谢反应)的规律及其与生理功能的关系的一门科学，是一门生物学与化学相结合的基础学科。 分子生物学 分子生物学是以生物大分子为研究目标，通过对蛋白质、酶和核酸等大分子的结构、功能及其相互作用等运动规律的研究来阐明生命分子基础，从而探索生命奥秘的一门科学。它是由生物化学、遗传学、微生物学、病毒学、结构分析及高分子化学等不同研究领域结合而形成的一门交叉科学，目前已发展成生命科学中的带头学科。 第一章 糖的化学 单糖 凡不能被水解成更小分子的糖称为单糖。单糖是糖类中最简单的一种，是组成糖类物质的基本结构单位。单糖可根据其分子中含碳原子多少分类，最简单的单糖是三碳糖，在自然界分布广、意义大的五碳糖和六碳糖，也分别称为戊糖和己糖。 寡糖 寡糖是由单糖缩合而成的短链结构(一般含2~6个单糖分子)。其中二糖是寡糖中存在最为广泛的一类。 多糖 多糖是由许多单糖分子缩合而成的长链结构，分子量都很大，在水中不能成真溶液，有的成胶体溶液，有的根本不溶于水，均无甜味，也无还原性。多糖有旋光性，但无变旋现象。最重要的多糖有淀粉、糖原和纤维素等。多糖中有一些是与非糖物质结合的糖称为复合糖，如糖蛋白和糖脂。 同聚多糖 同聚多糖也称为均一多糖，是由一种单糖缩合而成，如淀粉、糖原、纤维素、戊糖胶、木糖胶、阿拉伯糖胶、几丁质等。 杂聚多糖 杂聚多糖也称为不均一多糖，是由不同类型的单糖缩合而成，如肝素、透明质酸和许多来源于植物中的多糖如波叶大黄多糖、当归多糖、茶叶多糖等。 粘多糖 粘多糖也称为糖胺聚糖，是一类含氮的不均一多糖，其化学组成通常为糖醛酸及氨基己糖或其衍生物，有的还含有硫酸。如透明质酸、肝素、硫酸软骨素等。 结合糖 结合糖也称糖复合物或复合糖，是指糖和蛋白质、脂质等非糖物质结合的复合分子。主要有糖蛋白、蛋白聚糖、糖脂和脂多糖等。 糖蛋白 糖蛋白是糖与蛋白质以共价键结合的复合分子，其中糖的含量一般小于蛋白质。常见的糖蛋白包括人红细胞膜糖蛋白、血浆糖蛋白、粘液糖蛋白等。 蛋白聚糖 蛋白聚糖是一类由糖与蛋白质结合形成的非常复杂的大分子糖复合物，其中蛋白质含量一般少于多糖。蛋白聚糖是构成动物结缔组织大分子的基本物质，也存在于细胞面，参与细胞与细胞，或者细胞与基质之间的相互作用等。 糖脂 糖脂是糖和脂类以共价键结合形成的复合物，组成和总体性质以脂为主体。根据脂质部分的不同，糖脂又可分为分子中含鞘氨醇的鞘糖脂，分子中含甘油酯的甘油糖脂，由磷酸多萜醇衍生的糖脂和由类固醇衍生的糖脂。 脂多糖 脂多糖是糖与脂类结合形成的复合物，与糖脂不同的是在脂多糖中以糖为主体成分。常见的脂多糖有胎盘脂多糖，细菌脂多糖等。 第二章 脂类的化学 脂类 脂类是脂肪及类脂的总称，是一类低溶于水而高溶于有机溶剂(如乙醚、丙酮、氯仿等)，并能为机体利用的有机化合物。其化学本质为脂肪酸(多是4碳以上的长链一元羧酸)和醇(包括甘油醇、鞘氨醇、高级一元醇和固醇)等所组成的酯类及其衍生物。 必需脂肪酸 必需脂肪酸是指机体生命活动必不可少，但机体自身又不能合成，必需由食物供给的多不饱和脂肪酸。必需脂肪酸主要包括ω-3系列的α-亚麻酸和ω-6系列的亚油酸。 磷脂 磷脂是含磷的脂类，包括甘油磷脂和鞘磷脂两大类。前者为甘油酯衍生物，而后者为鞘氨醇酯衍生物。它们主要参与细胞膜系统的组成。 第三章 维生素与微量元素 维生素 是机体维持正常生理功能所必需，但在体内不能合成或合成量很少，必须由食物供给的一组低分子量有机物质。 脂溶性维生素 脂溶性维生素包括维生素A、D、E、K。它们不溶于水，而溶于脂类及多数有机溶剂。 水溶性维生素 水溶性维生素能溶于水，包括B族维生素和维生素C。 微量元素 微量元素是指人体中每人每日的需要量在100mg以下的元素，主要包括有铁、碘、铜、锌、锰、硒、氟、钼、钴、铬等。虽然所需甚微，但生理作用却十分重要。 第四章 蛋白质的化学 蛋白质的一级结构 蛋白质是由不同的氨基酸种类、数量和排列顺序，通过肽键而构成的高分子有机含氮化合物。它是蛋白质作用的特异性、空间结构的差异性和生物学功能多样性的基础。 肽键 是蛋白质分子中基本的化学键，它是由一分子氨基酸的α羧基与另一分子氨基酸的α氨基缩合脱水而成。 肽单位 肽键是构成蛋白质分子的基本化学键，肽键与相邻的两个α碳原子所组成的基团，称为肽单位或肽平面。多肽链是由许多重复的肽单位连接而成，它们构成肽链的主链骨架。 蛋白质的二级结构 蛋白质的二级结构是指多肽链的主链骨架中若干肽单位，各自沿一定的轴盘旋或折迭，并以氢键为主要的次级键而形成有规则的构象，如α螺旋、β折迭和β转角等。 α螺旋 蛋白质分子中多个肽键平面通过氨基酸α碳原子的旋转，使多肽链的主骨架沿中心轴盘曲成稳定的α螺旋构象。 蛋白质的三级结构 具有二级结构、超二级结构或结构域的一条多肽链，由于其序列上相隔较远的氨基酸残基侧链的相互作用，而进行范围更广泛的盘曲与折叠，形成包括主、侧链在内的空间排列，这种在一条多肽链中所有原子或基团在三维空间的整体排布称为三级结构。 蛋白质的四级结构 许多有生物活性的蛋白质由两条或多条肽链构成，肽链与肽链之间并不是通过共价键相连，而是由非共价键维系。每条肽链都有自己的一、二和三级结构，这种蛋白质的每条肽链被称为一个亚基。由两个或两个以上的亚基之间相互作用，彼此以非共价键相联而形成更复杂的构象，称为蛋白质的四级结构。 超二级结构 超二级结构又称模体或模序，是指在多肽内顺序上相邻的二级结构常常在空间折叠中靠近，彼此相互作用，形成有规则的二级结构聚集体。 结构域 结构域是位于超二级结构和三级结构间的一个层次。在较大的蛋白质分子中，由于多肽链上相邻的超二级结构紧密联系，进一步折叠形成一个或多个相对独立的致密的三维实体，即结构域。 亚基 亚基又称亚单位，原聚体或单体。一般由一条多肽链组成，也有由两条或更多的多肽链组成。亚基本身各具有一、二、三级结构。 蛋白质的变性 某些物理的和化学的因素使蛋白质分子的空间构象发生改变或破坏，导致其生物活性的丧失和一些理化性质的改变，这种现象称为蛋白质的变性作用。 蛋白质的变构 一些蛋白质由于受某些因素的影响，其一级结构不变而空间构象发生一定的变化，导致其生物学功能的改变，称为蛋白质的变构效应或别构作用。 第五章 核酸的化学 核酸 核酸是含有磷酸基团的重要生物大分子，因最初从细胞核分离获得，又具有酸性，故称为核酸。核酸在细胞内通常以与蛋白质结合成核蛋白的形式存在。天然的核酸分为两大类，即核糖核酸(RNA)和脱氧核糖核酸(DNA)。核酸的基本结构单位是单核苷酸，每个单核苷酸包括三部分:戊糖、含氮碱基和磷酸基。 超螺旋DNA DNA双螺旋进一步盘绕称超螺旋。超螺旋有正超螺旋和负超螺旋两种，负超螺旋的存在对于转录和复制都是必要的。 转运RNA(tRNA) tRNA是细胞中一类最小的RNA，一般由73~93个核苷酸构成，分子量23 000~28 000，沉降系数为4S。tRNA约占细胞中RNA总量的15%。在蛋白质生物合成中tRNA起携带氨基酸的作用。细胞内tRNA的种类很多，每一种氨基酸都有与其相对应的一种或几种tRNA。 核不均一RNA(HnRNA) hnRNA为存在于真核生物细胞核中不稳定的、大小不均的一组高分子RNA 的总称，在核内主要存在于核仁的外侧。hnRNA多为信使RNA的前体，包括各种基因的转录产物及其成为mRNA前的各中间阶段的分子。 信使RNA (mRNA) mRNA在细胞中含量很少，占RNA总量的3%~5%。mRNA在代谢上很不稳定，它是合成蛋白质的，每种多肽链都由一种特定的mRNA负责编码。mRNA的分子量极不均一，其沉降系数在4~25S间，mRNA的平均分子量约500 000。 核蛋白体RNA (rRNA) 核蛋白体RNA是细胞中主要的一类RNA，rRNA占细胞中全部RNA的80%左右，是一类代谢稳定、分子量最大的RNA，存在于核蛋白体内。核蛋白体又称为核糖体或核糖核蛋白体，它是细胞内蛋白质生物合成的场所。 NA(SiRNAs) SiRNAs是含有21~22个单核苷酸长度的双链RNA，通常人工合成小干涉R 的SiRNA为 22个碱基左右的单核苷酸双链RNA。细胞内的SiRNAs由双链RNA经特异RNA酶?家族的Dicer核酸酶切割形成的19~21个碱基左右的双链RNA。 微小RNA(miRNAs) miRNAs是一类含19~25单核苷酸的单链RNA，在3’-端有1~2个碱基长度变化，广泛存在于真核生物中不编码任何蛋白，本身不具有开放阅读框架，具有保守性、时序性和组织特异性。成熟的miRNA可以和上游或下游序列不完全配对而形成基环结构。 核酸的变性与复性 核酸分子具有一定的空间结构，维持这种空间结构的作用力主要是氢键和碱基堆积力。有些理化因素会破坏氢键和碱基堆积力，使核酸分子的空间结构改变，从而引起核酸理化性质和生物学功能改变，这种现象称为核酸的变性。变性核酸在适当条件下，可使两条彼此分开的链重新由氢键连接而形成双螺旋结构，这一过程称为复性。 核酸杂交 将不同来源的DNA经热变性，冷却，使其复性，在复性时，如这些异源DNA之间在某些区域有相同的序列，则会形成杂交DNA分子。DNA与互补的RNA之间也会发生杂交。 增色效应 核酸在变性时，e(p)值显著升高，此现象称为增色效应。 染色质 构成真核细胞的染色体物质称为染色质，具有三级结构的DNA和组蛋白紧密结合组成染色质。它们是不定形的，几乎是随机地分散于整个细胞核中，当细胞准备有丝分裂明，染色质凝集，并组装成因物种不同而数目和形状特异的染色体。 染色体 真核细胞有丝分裂和减数分裂时由染色质聚缩而成的结构，一般呈棒状，因易被碱性染料染色故称染色体。染色质是由核内的DNA与组蛋白、非组蛋白等结合形成的线状结构。 基因 基因指含有合成一个功能性生物分子(蛋白质或RNA)所需信息的一个特定DNA片段。 基因组 基因组指单倍体细胞中包括编码序列和非编码序列在内的全部DNA分子。核基因组是单倍体细胞核内的全部DN分子;线粒体基因组则是一个线粒体所包含的全部DNA分子;叶绿体基因组则是一个叶绿体所包含的全部DNA分子。 第六章 酶 酶 酶是生物体内一类具有催化活性和特定空间构象的生物大分子，包括蛋白质和核酸等。酶与一般的催化剂不同，催化效率非常高，具有高度的专一性，催化活性受到调节和控制。 核酶 核酶又称催化RNA，核糖酶，类酶，酶性RNA，另有建议称“酉亥 ”。核酶是具有生物催化活性的RNA，其功能是切割和剪接RNA，底物是RNA分子。核酶的切割效率低，易被Rnase破坏。核酶作用于RNA，包括催化转核苷酰反应，水解反应(RNA限制性内切酶的反应)和连接反应(聚合酶活性)等。 抗体酶 抗体酶也叫催化抗体，是一类新的模拟酶。根据酶与底物作用的过渡态结构设计合成一些类似物——半抗原，用人工合成的半抗原免疫动物，以杂交瘤细胞技术生产针对人工合成半抗原的单克隆抗体，这种抗体具有与半抗原特异结合的抗体特性又具有催化半抗原进行化学反应的酶活性，称为抗体酶。 活性中心 酶的活性中心又称活性部位，是酶与底物结合并发挥其催化作用的部位。就功能而论，活性部位又可分为底物结合部位和催化部位。底物结合部位是与底物特异结合的有关部位，因此也叫特异性决定部位。催化部位直接参与催化反应，底物的敏感键在此部位被切断或形成新键，并生成产物。 必需基团 酶分子中与酶的活性密切相关的化学基团叫做酶的必需基团。酶的活性中心内的一些化学基团，是酶发挥催化作用与底物直接作用的有效基团，故称为活性中心内的必需基团。但酶活性中心外还有一些基团虽然不与底物直接作用，却与维持整个分子的空间构象有关，这些基团可使活性中心的各个有关基团保持最适的空间位置、间接地对酶的催化作用发挥其必不可少的作用，这些基团称为活性中心外的必需基团。 辅酶 酶的辅助因子包括辅酶和辅基。这是按其与酶蛋白结合的牢固程度来区分的。与酶蛋白结合比较疏松(一般为非共价结合)并可用透析方法除去的称为辅酶。 辅基 酶的辅助因子包括辅酶和辅基。这是按其与酶蛋白结合的牢固程度来区分的。与酶蛋白结合牢固(一般以共价键结合)，不能用透析方法除去的称为辅基。 转换数 酶的转换数是指单位时间，每一个催化中心所转换的底物分子数。通常指每秒钟每个酶分子转换底物的微摩尔数(μmol)。 Vmax [Et]因为V=K[Et]，故转换数可表示如下:转换数(Kcat)=K= max33 Katal 酶活力的单位。1Kat单位定义为，在最适条件下，每秒钟可使1摩尔(1mol/L)底物转化的酶量。 米氏常数 米氏常数K为酶促反应速度达到最大反应速率一半时的底物浓度，单位是m mol/L(摩尔/升)，K是酶的特征性常数。当pH、温度和离子强度等因素不变时，K是恒定mm-7-1的。K值的范围一般在10,10mol/L之间。 m 比活力 酶的纯度用比活力表示，比活力即每毫克蛋白(或每毫克蛋白氮)所含的酶活力单位数。比活力(纯度)=活力单位数/毫克蛋白(氮) 诱导契合学说 诱导契合学说认为:酶分子与底物的契合是动态的契合，当酶分子与底物分子接近时，酶蛋白受底物分子的诱导，其构象发生有利于同底物结合的变化，酶与底物在此基础上互补契合，进行反应。 竞争性抑制 竞争性抑制是较常见而重要的可逆抑制。它是指抑制剂(I)和底物(S)对游离酶(E)的结合有竞争作用，互相排斥，酶分子结合S就不能结合I，结合I就不能结合S。这种情况往往是抑制剂和底物争夺同一结合位置。竞争性抑制程度与[I]成正比，而与[S]成反比，故当底物浓度极大时，同样可达到最大反应速度，即抑制作用可以解除。 非竞争性抑制 非竞争性抑制是指底物S和抑制I与酶的结合互不相关，既不排斥，也不促进，S可与游离E结合，也可和EI复合体结合。同样I可和游离E结合，也可和ES复合体结合，但IES不能释放出产物。抑制程度只与[I]成正比，而与[S]无关。 反竞争性抑制 反竞争性抑制为抑制剂I不与游离酶E结合，却和ES中间复合体结合成EIS，但EIS不能释出产物。抑制程度既与[I]成正比，也和[S]成正比。 激活剂 凡能提高酶的活性，加速酶促反应进行的物质都称为激活剂。酶的激活剂可以是 +2+2+2+2+2+3+2++一些简单的无机离子，无机阳离子如Na、K、Ca、Mg、Cu、Zn、Co、Cr、Fe -----3-等，无机阴离子如Cl、Br、I、CN、NO、PO等。一些小分子的有机物如抗坏血酸、半34 胱氨酸、还原型谷胱甘肽等，对某些含巯基的酶具有激活作用。激活剂的作用是相对的，一种酶的激活剂对另一种酶来说，也可能是一种抑制剂。不同浓度的激活剂对酶活性的影响也不相同。 酶原 某些酶(绝大多数是蛋白酶)在细胞内合成或初分泌时没有活性，这些无活性的酶的前身称为酶原。使酶原转变为有活性酶的作用称为酶原激活。 最适pH 酶表现最大活力时的pH称为酶的最适pH。pH对不同酶的活性影响不同。 最适温度 化学反应的速度随温度增高而加快，但酶是蛋白质，可随温度的升高而变性。反应速度最大时的温度，称为酶的最适温度。 寡聚酶 寡聚酶含有2个以上的亚基，多的可含60个亚基，这些亚基巧妙地结合成具有催化活性的酶。寡聚酶可分为含有相同亚基的寡聚酶和含有不同亚基的寡聚酶两大类。 同工酶 同工酶是指能催化相同的化学反应，但分子结构不同的一类酶，它不仅存在于同一机体的不同组织中，也存在于同一细胞的不同亚细胞结构中，它们在生理上、免疫上、理化性质上都存在很多差异。 诱导酶 诱导酶是指当细胞中加入特定诱导物质而诱导产生的酶。它的含量在诱导物存在下显著增高，这种诱导物往往是该酶底物的类似物或底物本身。 变构酶 变构酶又名别构酶，迄今已知的变构酶都是寡聚酶，它含有两个以上的亚基。分子中除了有可以结合底物的活性中心外，还有可以结合调节物(或称效应剂)的变构中心。这两个中心可位于不同的亚基上也可位于同一个亚基的不同部位上。变构酶的活性中心与底物结合，起催化作用，变构中心则调节酶反应速度。 调节酶 也称共价调节酶，是指调节剂通过共价键与酶分子结合，以增、减酶分子上的基团从而调节酶的活性状态与非活性状态的相互转化。 固定化酶 固定化酶是借助于物理和化学的方法把酶束缚在一定空间内并仍具有催化活性的酶制剂。 第七章 激素及其作用机制 激素 激素是由内分泌腺以及具有内分泌功能的一些组织所产生的微量化学信息分子，它们被释放到细胞外，通过扩散或被体液转运到所作用的细胞或组织或器官(称靶细胞或组织或靶器官)调节其代谢过程，从而产生特定的生理效应，并通过反馈性的调节机制以适应机体内环境的变化，此外，也具有协调体内各部分间相互联系的作用。 内分泌腺 没有排泄的腺体称为内分泌腺。它们所分泌的物质(称为激素)直接进入周围的血管和淋巴管中，由血液和淋巴液将激素输送到全身。人体内有许多内分泌腺分散到各处。 内分泌激素 根据激素作用的距离将其分为内分泌激素、旁分泌激素和自分泌激素。内分泌激素的作用距离最远，大多数激素属于这一类，内分泌细胞将激素分泌到胞外，通过体液循环而作用于远距离靶组织、靶器官、靶细胞。 靶细胞 激素作用于特定的组织、器官、细胞，并使其产生特有的生理效应，这些组织、器官、细胞称激素作用的靶组织、靶器官、靶细胞。 激素受体 受体是细胞组成的一类生物大分子，能够识别并特异性地与有生物活性的化学信号物质结合，从而引发细胞内一系列生化反应，最终导致该细胞(靶细胞)产生特定的生物效应。从化学本质上来看，受体主要是蛋白质，特别是糖蛋白，也有一些糖脂作为受体，如霍乱毒素和破伤风毒素的受体均为神经节苷脂。 胰岛素 胰岛素是由胰脏中胰岛β-细胞所分泌的一种蛋白质激素。它由A、B两条肽链连接组成，A链含21个氨基酸残基，B链含30 个氨基酸残基。胰岛素在胰脏胰岛β细胞被合成时，首先是以活性很弱的前胰岛素原的形式存在。经专一性蛋白酶水解生成胰岛素原，胰岛素原储存于β-细胞的高尔基体中，形成β-颗粒，在其中受蛋白酶作用水解掉一段多肽(称C肽)，剩下胰岛素原的两个小片段(即A链和B链)，通过两对二硫键而连接，形成有活性的胰岛素，经胞溢作用将胰岛素和C肽排入细胞间隙而释放入血 。 第二信使 细胞表面受体接受细胞外信号后转换而来的细胞内信号称为第二信使。如果把激素本身看成是第一信使，那么，被释放到细胞浆中之后，代替原来的激素行使功能的小分子物质则可以看成是第二信使。 GTP调节蛋白 又称GTP结合蛋白或G蛋白，与GTP或GDP结合的蛋白质。从组成上看，有单体G蛋白(一条多肽链)和多亚基G蛋白(多条多肽链组成)。G蛋白参与细胞的多种生命活动，如细胞通讯、核糖体与内质网的结合、小泡运输、蛋白质合成等。 G蛋白偶联系统中的G蛋白是由三个不同亚基组成的异源三体，β、γ两亚基通常紧密结合在一起，只有在蛋白变性时才分开,鸟苷结合位点位于α亚基上。此外，α亚基还具有GTPase的活性结构 域和ADP核糖化位点。 腺苷酸环化酶 腺苷酸环化酶 (AC) 是膜整合蛋白，它的氨基端和羧基端都朝向细胞质。AC在膜的细胞质面有两个催化结构域，还有两个膜整合区，每个膜整合区分别有6个跨膜的α螺旋。哺乳动物中已发现6个腺苷酸环化酶异构体。由于AC能够将ATP转变成cAMP，引起细胞的信号应答，所以AC是G蛋白偶联系统中的效应物。 2+钙调蛋白 Ca发挥第二信使作用主要是通过钙调蛋白。钙调蛋白在细胞内广泛存在，由148个氨基酸残基组成，其中酸性氨基酸残基约占1/3，因此CaM是一种酸性蛋白质，其酸 2+2+2+性氨基酸残基中的-COOH可与Ca结合。一分子CaM可以与4个Ca结合，CaM与Ca结合后可引起构象的改变，从而调控其下游靶分子。 2+钙/钙调蛋白依赖性蛋白激酶 细胞中存在着许多依赖于CaM-Ca的蛋白激酶，表现出许多细胞效应。 蛋白激酶A/C 激酶是激发底物磷酸化的酶，蛋白激酶A又称依赖于cAMP的蛋白激酶A，由两个催化亚基和两个调节亚基组成，其功能是将ATP上的磷酸基团转移到特定蛋白质的丝氨酸或苏氨酸残基上进行磷酸化，被蛋白激酶磷酸化了的蛋白质可以调节靶蛋白的活性。同蛋白激酶A一样，蛋白激酶C属于多功能丝氨酸和苏氨酸激酶，是G蛋白偶联受体系统中的效应物，在非活性状态下是水溶性的，游离存在于胞质溶胶中，激活后成为膜结合的酶。 酪氨酸蛋白激酶 酪氨酸蛋白激酶广泛存在于细胞的各种生理过程中，是主要与细胞的生长增殖和分化有关的信号途径。 蛋白酪氨酸激酶是一类具有酪氨酸激酶活性的蛋白质，可分为受体型和非受体型两种，它们能催化ATP上的磷酸基转移到许多重要蛋白质的酪氨酸残基上，使其发生磷酸化。蛋 白酪氨酸激酶在细胞内的信号转导通路中占据了十分重要的地位，调节着细胞体内生长、分化、死亡等一系列生理化过程。 第八章 生物氧化 生物氧化 物质在生物体内的氧化分解称为生物氧化，主要是指糖、脂肪及蛋白质等在体内氧化分解最终生成二氧化碳和水，并释放出能量的过程。 黄素蛋白 黄素蛋白种类很多，其辅基有两种，一种为黄素单核苷酸(FMN)，另一种为黄素腺嘌呤二核苷酸(FAD)。两者均含核黄素(维生素B)，此外FMN尚含一分子磷酸，2 而FAD则比FMN多含一分子腺苷酸(AMP)。 铁硫蛋白 又称铁硫中心，其特点是含铁原子和硫原子，铁是与无机硫原子或是与蛋白质肽链上半胱氨酸残基的硫相结合。 双加氧酶 双加氧酶又叫转氧酶。催化2个氧原子直接加到底物分子特定的双键上，使该底物分子分解成两部分。其催化反应的通式可表示为: R = R′ + O ? R = O + R′ ? O 2 单加氧酶 单加氧酶又称为羟化酶，或称混合功能氧化酶。催化在底物分子中加1个氧原子的反应。单加氧酶的特点是它催化分子氧中2个氧原子分别进行不同的反应，其分子氧中的一个氧原子加到底物分子上，而另一个氧原子则与还原型辅酶 = 2 \* ROMAN II上的两个质子作用生成水，其催化反应可表示如下: +RH + NADPH + H + O ? ROH + NADP + HO 22 过氧化氢酶 过氧化氢酶又叫触酶，以血红素为辅基，是催化HO分解的重要酶。其催化22 的反应如下: 过氧化氢酶 HO + HO 2HO + O 222222 过氧化物酶 过氧化物酶以血红素为辅基，可催化HO分解生成HO，并释放出氧原子直222 接氧化酚类和胺类物质。其催化的反应如下: 过氧化物酶 RO + HO R + 2HO 2222 过氧化物酶 R + HO RO + HO 222 底物水平磷酸化 底物分子内部能量重新分布形成高能磷酸键并伴有ADP磷酸化生成ATP的作用称为底物水平磷酸化，与呼吸链的电子传递无关。 氧化磷酸化 代谢物脱氢经呼吸链传递给氧生成水的同时，释放能量用以使ADP磷酸化生成ATP，由于是代谢物的氧化反应与ADP的磷酸化反应偶联发生，故称为氧化磷酸化。 解偶联剂 解偶联剂是氧化磷酸化的一类抑制剂，使氧化与磷酸化脱偶联，虽然氧化照常进行，但磷酸化不能进行，不能生成ATP，则P/O比值降低，甚至为零。解偶联剂为离子 ++载体或通道，能增大线粒体内膜对H的通透性，消除H梯度，因而无ATP生成，使氧化释放出来的能量全部以热的形式散发。如质子载体2,4-二硝基酚(DNP)。 呼吸链 在生物氧化体系中，传递氢的酶或辅酶称为递氢体，传递电子的酶或辅酶称为电子传递体，它们按一定的顺序排列在线粒体内膜上，组成递氢或递电子体系，统称为电子传递链。该体系进行的一系列连锁反应是与细胞摄取氧的呼吸过程相关，故又称为呼吸链。 P/O比值 P/O比值是指每消耗一摩尔氧原子所需消耗无机磷的摩尔数。 ATP合酶 ATP合酶位于线粒体内膜上，是一个大的膜蛋白质复合体，是由两个主要组分(或称因子)构成，一是疏水的F，另一是亲水的F，又称FF复合体。ATP合酶催化ADP0101 与Pi合成的。 ATP循环 在能量代谢中起关键作用的是ATP-ADP系统，ADP能接受代谢物质中所形成的一些高能化合物的一个磷酸基团和一部分能量转变成ATP，也可以在呼吸链氧化过程中直接获取能量，用无机磷酸合成ATP;ATP水解释放出一个磷酸基团又变成ADP，同时释放出能量又被用于合成代谢和其他需要能量的生理活动，这就是ATP循环。 高能磷酸键 生物氧化过程中释放的能量大约有40%以化学能的形式储存于一些特殊的有机磷化合物中，形成磷酸酯。这些磷酸酯键水解时释放能量较多(大于21kJ/mol)，一般称之为高能磷酸键，常用“~p”符号表示。含有高能磷酸键的化合物称之为高能磷酸化合物。 第九章 糖代谢 糖酵解 在缺氧情况下，葡萄糖生成乳酸的过程称之为糖酵解。 糖酵解途径 糖酵解途径是指在细胞质中分解葡萄糖生成丙酮酸的过程，此过程中伴有少量ATP的生成。 糖的有氧氧化 葡萄糖在有氧条件下彻底氧化成水和二氧化碳的反应过程称为有氧氧化，有氧氧化是糖氧化的主要方式，绝大多数细胞都通过它获得能量。 三羧酸循环 乙酰CoA进入由一连串反应构成的循环体系，被氧化生成水和二氧化碳。由于这个循环反应开始于乙酰CoA与草酰乙酸缩合生成的含有三个羧基的柠檬酸，因此称之为三羧酸循环或柠檬酸循环。又因为Krebs正式提出了三羧酸循环的学说，故此循环又称为Krebs循环。 磷酸戊糖途径 磷酸戊糖途径也称为磷酸戊糖旁路，是一种葡萄糖代谢途径。葡萄糖可经此途径代谢生成磷酸核糖、NADPH和CO，而主要意义不是生成ATP。 2 糖异生 从非糖化合物(乳酸、甘油、生糖氨基酸等)转变为葡萄糖或糖原的过程称为糖异生。 乳酸循环 肌肉收缩(尤其是氧供应不足时)通过糖酵解生成乳酸。肌肉内糖异生活性低，所以乳酸通过细胞膜弥散进入血液后，再入肝，在肝内异生为葡萄糖。葡萄糖释入血液后又可被肌肉摄取，这就构成了一个循环，此循环称为乳酸循环，也叫作Cori循环。 糖原合成 体内由葡萄糖(包括少量果糖和半乳糖)合成糖原的过程称为糖原合成，反应在细胞质中进行，需要消耗ATP和UTP。 糖原分解 糖原分解是指肝糖原分解成为葡萄糖的过程。糖原的分解要经过四步酶促反应，分别由糖原磷酸化酶、脱枝酶、磷酸葡萄糖变位酶、葡萄糖-6-磷酸酶催化。葡萄糖-6-磷酸酶只存在于肝、肾中，而不存在于肌肉中。所以只有肝和肾可补充血糖;而肌糖原不能分解成葡萄糖，只能进行糖酵解或有氧氧化。 血糖 血糖指血中的葡萄糖。血糖水平相当恒定，维持在3.89~6.11mmol/L之间，这是进入和移出血液的葡萄糖平衡的结果。 第十章 脂类代谢 脂肪动员 脂库中贮存的脂肪，经常有一部分经脂肪酶的水解作用而释放出脂肪酸与甘油，这一作用称为脂肪的动员。脂肪动员过程中使脂肪水解的酶主要为脂肪酶。 脂蛋白 脂蛋白是脂类在血浆中的存在形式，也是脂类在血液中的运输形式。脂类物质与蛋白质结合，形成具有亲水性的脂蛋白。 乳糜微粒 乳糜微粒是在小肠上皮细胞中合成的，其特点是含有大量脂肪(约占90,)，而蛋白质含量很少。乳糜微粒中的脂肪是来自食物，因此，乳糜微粒为外源性脂肪的主要运输形式，其运输量与食物中脂肪的含量基本上一致。 极低密度脂蛋白 极低密度脂蛋白主要由肝实质细胞合成，其合成及分泌过程，与小肠粘膜上皮细胞合成和分泌乳糜微粒的过程基本类似，其组成上只有量的变化而无质的差别。极低密度脂蛋白的主要成分也是脂肪，但磷脂和胆固醇的含量比乳糜微粒的多。极低密度脂蛋白是转运内源性脂肪的主要运输形式。 低密度脂蛋白 低密度脂蛋白是血浆中极低密度脂蛋白在清除过程中，水解掉部分脂肪及少量蛋白质后的残余部分。由于其中脂肪已被水解掉一部分，低密度脂蛋白中脂肪含量较少，而胆固醇和磷脂的含量则相对地增高，因此，它的主要功能是运输胆固醇。 高密度脂蛋白 高密度脂蛋白主要是在肝中生成和分泌出来的。其组成中除蛋白质含量最多外，胆固醇(约20,)和磷脂(30,)的含量也较高。它的主要功能是运输胆固醇和磷脂。 2+脂酰CoA合成酶 在ATP、CoASH、Mg协同下，脂酰CoA合成酶催化脂肪酸活化生成脂酰CoA。脂肪组织中，有三种脂酰CoA合成酶:乙酰CoA合成酶、辛酰CoA合成酶、十二碳脂酰CoA合成酶。 肉毒碱 长链脂酰CoA是通过一种特异的转运载体，从细胞液转运至线粒体内膜，这个载体就是肉毒碱。 脂肪酸的β-氧化 脂肪酸氧化分解代谢的最主要途径，该途径的每次循环反应，是从脂肪酸的羧基端氧化水解下一个二碳化物。由于这种氧化作用，是在长链脂肪酸的β位碳原子进行，然后水解下二碳化物，故称为β氧化作用。β氧化作用是在线粒体基质中进行的。 脂肪酸合成酶系 催化脂肪酸合成的酶，是一个由7种酶分子组成的复合体，这一复合体的各种成分不能分开，否则会失去活性。该复合体为同亚基二聚体，每个亚基包含脂肪酸合成酶的全部7种酶分子和一分子的脂酰基载体蛋白(ACP)。复合体的一个亚基中ACP的巯基，与另一个亚基的β-酮脂酰合成酶分子的半胱氨酸残基的-SH紧密相邻，因为这两个巯基均参与脂肪酸合成酶复合体的脂肪酸合成作用，所以只有二聚体才能够表现出催化活性。 酰基载体蛋白 和7种酶分子参与组成脂肪酸合成酶多酶复合体，是一种对热稳定的蛋白质，由77个氨基酸残基组成，在其36位的丝氨酸残基的羟基上，通过磷酸酯键与其辅基相连，辅基为4′,磷酸泛酰巯基乙胺，起着传递酰基的作用。与复合体中的每一个酶顺序发生作用，以合成脂肪酸。 HMGCoA 羟甲基戊二酸单酰CoA。HMGCoA是脂肪酸、酮体及胆固醇代谢的共同中间产物，在脂类代谢中具有重要意义。乙酰乙酰CoA，在HMGCoA合成酶的催化下与1分子乙酰CoA缩合，生成HMGCoA，并释放出1分子CoASH，然后在HMGCoA裂解酶的作用下，裂解生成乙酰乙酸和乙酰CoA。 脂肪肝 肝脏中合成的脂类是以脂蛋白的形式转运出肝脏外的，其中所含的磷脂是合成脂蛋白不可缺少的材料，当磷脂在肝脏中合成减少时，肝脏中脂肪不能顺利地被运出，引起脂肪在肝脏中堆积，称为脂肪肝。 酮血症 糖尿病患者及正常人处于饥饿时，体内糖的利用失调，就要依靠增加脂肪的氧化来供应机体所需的能量，造成脂肪组织中脂肪被大量动员，运至肝中进行氧化，生成大量酮体。大量酮体进入血液后，肝外组织来不及氧化利用过多的酮体，使血液中酮体浓度升高，称酮血症。 酮尿症 发生酮血症的同时，在尿液中有大量酮体出现，称酮尿症。 高脂血症 临床上将空腹时血脂持续超出正常值上限称为高脂血症，如高胆固醇、高甘油三酯或两者兼高。 第十一章 蛋白质的分解代谢 氨基酸降解 氨基酸可通过脱氨作用，转氨作用，联合脱氨或脱羧作用，分解成α-酮酸、胺类及二氧化碳。氨基酸分解所生成的α-酮酸可以转变成糖、脂类或再合成某些非必需氨基 酸，也可以经过三羧酸循环氧化成二氧化碳和水，并放出能量。分解代谢过程中生成的氨，在不同动物体内可以氨、尿素或尿酸等形式排出体外。 转氨作用 氨基酸的α-氨基与α-酮酸的酮基，在转氨酶的作用下相互交换，生成相应的新的氨基酸和α-酮酸，这个过程称为转氨作用或氨基移换作用。 转氨酶 催化转氨作用的酶统称为转氨酶或氨基移换酶。大多数转氨酶需要α-酮戊二酸作为氨基的受体。转氨酶有多种，在体内广泛分布，不同的氨基酸各有特异的转氨酶催化其转氨反应。其中较重要的有谷丙转氨酶(GPT)和谷草转氨酶(GOT)。 联合脱氨作用 主要方式为转氨作用偶联氧化脱氨作用α-氨基酸与α-酮戊二酸经转氨作用生成谷氨酸，后者在L-谷氨酸脱氢酶的催化下，经氧化脱氨作用而释出游离氨。 尿素循环 尿素合成的途径称为鸟氨酸循环或尿素循环。该循环首先是氨与二氧化碳结合形成氨基甲酰磷酸，然后鸟氨酸接受由氨基甲酰磷酸提供的氨甲酰基形成瓜氨酸，瓜氨酸与天冬氨酸结合形成精氨琥珀酸分解为精氨酸及延胡索酸。最后，精氨酸水解为尿素和鸟氨酸。 第十二章 核酸与核苷酸代谢 核酸内切酶 生物体内普遍存在着使核酸水解的磷酸二酯酶，总称核酸酶。水解RNA的酶称RNA酶(RNase)，水解DNA的酶称DNA酶(DNase)，它们都能水解核酸分子内部的磷酸二酯键，故又称为核酸内切酶。 核酸外切酶 能够切割末端单核苷酸的酶类称为核酸外切酶。 尿酸 腺嘌呤与鸟嘌呤在人类及灵长类动物体内分解的最终产物为尿酸。尿酸仍具有嘌呤环，仅取代基发生氧化。若嘌呤分解代谢过盛，尿酸的生成太多或排泄受阻，以致血液中尿酸浓度增高，则导致痛风。痛风症患者血中尿酸的含量升高，当超过8mg%时，尿酸盐结晶即可沉积于关节、软组织、软骨甚至肾等处，而导致关节炎、尿路结石和肾疾病。 黄嘌呤氧化酶 黄嘌呤氧化酶属于黄酶类，其辅基为FAD，尚含有铁及钼。此酶的专一性不高，对次黄嘌呤与黄嘌呤都有催化作用。次黄嘌呤受黄嘌呤氧化酶的作用依次氧化成黄嘌呤及尿酸。黄嘌呤最后也在黄嘌呤氧化酶作用下氧化成尿酸。 别嘌呤醇 别嘌呤醇是一种治疗痛风的药物。化学结构与次黄嘌呤相似，是黄嘌呤氧化酶的竞争性抑制剂，可以抑制黄嘌呤的氧化，减少尿酸的生成。同时，别嘌呤醇在体内经代谢转变与5-磷酸核糖-1-焦磷酸盐(PRPP)反应生成别嘌呤醇核苷酸，消耗PRPP，使嘌呤核苷酸的合成减少。 次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶HGPRT HGPRT催化次黄嘌呤核苷酸和鸟嘌呤核苷酸的生成。 次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶GMP + PPi鸟嘌呤 + PRPP 次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶 IMP + PPi次黄嘌呤 + PRPP 有一种遗传性疾病称Lesch Nyhan综合征，就是由于基因缺陷导致HGPRT完全缺失造成的，患儿在二到三岁时即表现为自毁容貌的症状，很少能存活。 乳清酸 合成尿嘧啶核苷酸的一个重要的中间产物。氨基甲酰磷酸再与天冬氨酸结合，经一系列变化生成尿嘧啶甲酸(乳清酸)，然后再与5-磷酸核糖焦磷酸作用生成乳清酸核苷酸，最后脱羧生成尿嘧啶核苷酸。 第十三章 代谢和代谢调控总论 新陈代谢 新陈代谢是机体与外界环境不断进行物质交换的过程。它是通过消化、吸收、中间代谢和排泄四个阶段来完成的。 中间代谢 中间代谢就是经过消化、吸收的外界营养物质和体内原有的物质，在全身一切组织和细胞中进行的多种多样化学变化的过程。 能量代谢 物质在机体内进行化学变化的过程，必然伴随有能量转移的过程，这种能量转移的过程就称为能量代谢。 同化作用 由外界环境摄取营养物质，通过消化、吸收在体内进行一系列复杂而有规律的化学变化，转化为机体自身物质，这就是代谢过程中的同化作用。同化作用是吸能过程，它保证了机体的生长、发育和组成物质的不断更新 异化作用 机体自身原有的物质也不断地转化为废物而排出体外，这就是代谢过程中的异化作用。异化作用是放能过程，释放的能量可供生理需要。 分解代谢 分解代谢是将复杂的大分子物质分解为二氧化碳、水和氨的过程。 基础代谢 指人体在清醒而安静的状态中，同时又没有食物的消化与吸收作用的情况下，并处于适宜温度，所消耗的能量称为基础代谢。在这种状态下所需要的能量主要是用于维持体温及支持各种器官的基本运行，如呼吸、循环、分泌及排泄等。 基因敲除 基因敲除技术是利用DNA同源重组的原理，在体外培养的小鼠胚胎干细胞中，用含突变的靶基因同源序列载体取代相应的正常基因并阻止基因的表达。再通过显微注射法将这些杂合子胚胎干细胞注入正常的囊胚细胞以建立定点突变型转基因动物即基因敲除动物模型。基因敲除技术为研究特定基因在代谢途径中的作用提供了重要而有效的方法。 转基因动物 凡是用实验方法将外源性基因导入并整合在细胞染色体上，正确表达和按照孟得尔定律传与后代的动物称为转基因动物。其制备可用显微注射法将外源基因导入胚胎，经妊娠、分娩、筛选而得到有外源基因整合的幼仔。 同源重组 同源性重组是利用细胞内的染色体两两对应的特性，若其中一条染色体上的DNA发生双股断裂，则另一条染色体上对应的DNA序列即可当作修复的模版来回复断裂前的序列，因此在某些条件下，同源性重组又称作基因转换。 变构效应剂 也称别构效应剂，调节变构酶活性的抑制剂和激活剂分别称为变构抑制剂和变构激活剂，变构抑制剂和变构激活剂统称为变构效应剂。 诱导剂 酶的底物、产物，激素或药物均可影响酶的合成。一般将加速酶合成的化合物称为酶的诱导剂。诱导剂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。 阻遏剂 酶的底物、产物，激素或药物均可影响酶的合成，减少酶合成的化合物称为酶的阻遏剂。阻遏剂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。 蛋白酶体 蛋白酶体由多种蛋白水解酶组成，分子量为1000kDa，当待降解的蛋白质与泛素结合后，即可将该蛋白降解。 泛素 泛素是一种存在于大多数真核细胞中的小蛋白，主要功能是标记需要分解掉的蛋白质，使其被水解。当附有泛素的蛋白质移动到桶状的蛋白酶时，蛋白酶就会将该蛋白质水解。泛素也可以标记跨膜蛋白，如受体，将其从细胞膜上除去。泛素由76个氨基酸组成，分子量8.5kDa。 细胞周期蛋白 细胞周期蛋白是与真核细胞的细胞周期呈模同步周期性浓度升降的蛋白质，最先是从海胆胚胎中分离鉴定的，为相对分子质量50000蛋白质的一大家族，包括:周期蛋白质A、B、D、E、G及H。它们和细胞周期蛋白依赖性激酶(CDKs)结合，并调节它们的酶活性，从而帮助推动和协调细胞周期的进行。 抗代谢物 抗代谢物是指在化学结构上与天然代谢物类似，这些物质进入体内可与正常代谢物相拮抗，从而影响正常代谢的进行。因此抗代谢物又称拮抗物。抗代谢物属于竞争性抑制剂，由于它的化学结构与正常代谢物相似，两者竞争与酶蛋白结合，使酶失去催化活性，致正常代谢不能进行，而影响生物体的生长和繁殖。许多抗菌和抗癌药物属于抗代谢物类。 另外还有一些抗代谢物，可作为假底物，整合到生物大分子中，从而破坏生物大分子的功能而影响病原体的生长与繁殖。 拮抗物 见“抗代谢物”。 第十四章 DNA的复制与修复 中心法则 遗传信息的流向是DNA?RNA?蛋白质。1970年发现逆转录酶，证实在某些情况下，RNA也可以是遗传信息的携带者，完善和补充了中心法则。 半保留复制 一个DNA分子可复制成两个DNA分子，新合成的两个子代DNA分子与亲代DNA分子的碱基顺序完全一样。每个子代DNA中的一条链来自亲代DNA，另一条链是新合成的，这种合成方式称为半保留复制。 模板 利用自身的核苷酸排列顺序，根据碱基互补的原则，指导新链合成的核酸链。 拓扑异构酶 在DNA复制过程中，使超螺旋放松的酶是拓扑异构酶。拓扑异构酶I能切断DNA的一条链，使超螺旋放松，它只能放松负超螺旋。DNA复制时复制叉前面出现的正超螺旋通常由拓扑异构酶II(又称旋转酶)来放松。此类酶可切断DNA的两条链，待超螺旋恢复正确旋转程度后再使两条链重新接上。它也可在DNA分子中造成负超螺旋来中和正超螺旋。这是一个需要ATP的过程。细胞内DNA的正确缠结状态取决于拓扑异构酶I和II的平衡。 单链结合蛋白SSB SSB对单链DNA有很高亲和力，无碱基顺序专一性。DNA复制时，一旦双链分开，SSB就会结合到单链上，使它们稳定。当DNA合成后，它们就被替代，离开双链DNA分子。 DNA聚合酶 以DNA为复制模板，从将DNA由5’端开始复制到3’端的酶称为DNA聚合酶。大肠杆菌中的DNA pol ?涉及DNA损伤修复，在半保留复制中起辅助的作用。DNA pol ?在修复损伤中也是有重要的作用。DNA pol ?是一种多亚基的蛋白，在DNA新链的从头合成中起复制酶的作用。真核细胞的DNA聚合酶有五种。Polα和 Pol δ合成细胞核DNA，它们相当于大肠杆菌的Pol III。Polα有引物酶与之相连，没有3’?5’的核酸外切酶活性。 Pol δ具有3’?5’核酸外切酶活力。Pol γ主要参与线粒体DNA复制。 Polβ和 Pol ε主要参与DNA的修复。 主导链 也称领头链，前导链。沿着复制叉打开的方向，模板DNA中那条3’?5’走向的单链(即顺向单链)可以按5’?3’方向复制新链，这条新链称为主导链。 随从链 模板DNA中的那条5’?3’走向的单链(反向单链)的复制较为复杂，因为DNA聚合酶不能催化3’?5’链的延长，它必须随着复制叉的打开，一小段一小段地合成新链，这条新链被称为随从链。 冈崎片段 随从链的复制有许多起始点，每一个起始点按5’?3’方向复制一小段DNA，这些小片段称为冈崎片段。 引物酶 DNA聚合酶不能直接起始DNA链的合成，所以在合成DNA之前必须先合成一段RNA作为引物，这段引物长度约为2—10个碱基。合成引物RNA的酶称为引物酶。 校对作用 Pol I在DNA合成时还能发挥校对作用，它具有3’?5’的核酸外切酶活性，如果在DNA合成时加入的碱基与模板链不能配对，Pol I就能将它切除。 连接酶 DNA连接酶是一种封闭DNA链上缺口酶，借助ATP或NAD水解提供的能量催化DNA链的5'-PO与另一DNA链的3'-OH生成磷酸二酯键。但这两条链必须是与同一条4 互补链配对结合的，而且必须是两条紧邻DNA链才能被DNA连接酶催化成磷酸二酯键。 质粒 质粒是染色体外能够进行自主复制的遗传单位，包括真核生物的细胞器和细菌细胞中染色体以外的DNA分子。现在习惯上用来专指细菌、酵母菌和放线菌等生物中染色体以外的DNA分子。在基因工程中质粒常被用做基因的载体。 每个细胞中的质粒数主要决定于质粒本身的复制特性。按照复制性质，可以把质粒严紧型质粒和松弛型质粒。严紧型质粒，当细胞染色体复制一次时，质粒也复制一次，每个细胞内只有1,2个质粒;松弛型质粒，当染色体复制停止后仍然能继续复制，每一个细胞内一般有20个左右质粒。一般分子量较大的质粒属严紧型。分子量较小的质粒属松弛型。 切割核酸酶 大肠杆菌有一种特别的核酸内切酶，称为切割核酸酶或uvrABC复合物，能切除损伤部位的两端，然后由Pol I 将脱氧核苷酸加到切口3’端以补平切口，最后由连接酶将切口接合。 DNA糖苷酶 当脱氨作用使胞嘧啶变成尿嘧啶，腺嘌呤变成次黄嘌呤时，DNA糖苷酶可切除不正常的碱基，留下一个无碱基部位。去碱基部位会与邻近的多核苷酸链一起被去除，然后用Pol I和连接酶将这部分修复。 着色性干皮病 着色性干皮病患者的皮肤部位缺乏核酸内切酶，正常的胸腺嘧啶二聚体的切除修复机制不能进行，不能修复被紫外线损伤的皮肤的DNA，因此在日光照射后皮肤容易被紫外线损伤，先是出现皮肤炎症，继而可发生皮肤癌。 单核苷酸多态性 单核苷酸多态性是个体之间遗传信息差异的一种基本方式，它表现为基因组中特定位点上的单核苷酸差异，如A被G或C或T取代，G被A或C或T取代，等等。人类基因组研究已经发现至少1200万个单核苷酸多态性位点，对这些位点的检测能够在将来的基因医学中预测个体的健康水平。 点突变 点突变是DNA分子中的碱基置换，复制过程中的错配和化学诱变物质的攻击都有可能引起这种类型的突变。 缺失 缺失是指一个核苷酸或一段核苷酸链从DNA分子上消失。 插入 插入是指一个核苷酸或一段核苷酸链插入到DNA分子中间。 是指DNA分子内发生大片段DNA的位移和交换。位移可以看成是一段核苷酸重排 重排 序列在一处的缺失和在另一处的插入，这种插入甚至可以在新位点上颠倒方向。交换则是两段核苷酸序列对应地发生缺失和插入。 错配 核苷酸碱基错误配对，这常常是导因于DNA复制过程当中新合成的DNA单股置入错误的核苷酸所导致。 化学诱变物质 化学诱变物质能够与DNA链上的碱基发生化学反应，直接引起某一碱基的改变。例如，亚硝酸盐可使DNA链上的C变成U，使母链上的C-G配对，变成了子链上的U-A配对，经过再次复制U-A配对则进一步变成了T-A配对。 开放阅读框架 开放阅读框架是基因序列的一部分，为一段连续的核苷酸序列，起始密码和终止密码分别位于其两端，中间为一系列的三联体密码，包含一个蛋白质或多肽的编码序列。 致癌物质 来源于自然和人为环境、在一定条件下能诱发人类和动物癌症的物质。包括物理性致癌物质、生物性致癌物质和化学致癌物质。据估计，人类癌症的80,85,与化学致癌物质有关。很多致突变物质能引起癌症，同时许多致癌物亦可致突变，两者关系密切。 第十五章 转录与基因表达调控 转录 由DNA为模板指导RNA合成，称转录。转录过程是在DNA指导下由RNA聚合酶催化进行的，即以DNA为模板，四种NTP为原料，合成RNA。 逆转录 在某些RNA病毒和高等动物的特定组织中，可由RNA为模板进行DNA的复制，称为逆转录。 转录酶 参与转录的转录酶即RNA聚合酶，这类酶在原核细胞和真核细胞中均广泛存在。 启动子 转录开始时，RNA聚合酶(全酶)与DNA模板的启动基因结合，启动基因称为启动子。启动子是基因的一个组成部分，控制基因表达(转录)的起始时间和表达的程度。启动子是位于结构基因5’端上游的一段DNA序列，能够指导全酶同模板正确结合，活化RNA聚合酶，启动基因转录。 增强子 真核细胞中能增强启动子活性的核苷酸序列，称为增强子。增强子序列可以位于远离启动子数千bp处，或位于基因的上游或下游，或位于模板链或位于编码链上均能发挥效应，与方向性无关，但有组织特异性。 初级转录产物 基因转录的直接产物即初级转录产物，通常是没有功能的。 转录后加工 在转录中新合成的RNA往往是较大的前体分子，需要经过进一步的加工修饰，才转变为具有生物学活性的、成熟的RNA分子，这一过程称为转录后加工。加工有四种形式:?减少部分片段:如切除5′端前导序列，3′端尾巴和中部的内含子;?增加部分片段:5′加帽，3′加poly(A)，通过归巢插入内含子;?修饰:对某些碱基进行甲基化等。? 以指导RNA(gRNA)为模板在mRNA上插入或删除一些碱基，其作用是增加信息量，校正遗传信息和调控表达。 外显子 外显子是指编码区的DNA顺序，既存在于最初的转录产物中，也存在于成熟的RNA分子中的核苷酸序列。 内含子 内含子是指非编码区的DNA顺序，是在转录后加工中，从最初的转录产物除去的内部的核苷酸序列。 剪接 hnRNA含有从内含子转录来的部分和外显子转录来的部分，内含子不能指导翻译蛋白质，所以，hnRNA必须经过编辑来除去由内含子转录来的部分，这个过程称为剪接。 转酯化反应 转酯化反应是剪接的关键反应。hnRNA通过二次磷酸酯转移反应使前后二个外显子以5’,3’-磷酸二酯键相连，而被切除的内含子呈套索状。这些反应在剪接体内进行，而剪接体则是由SnRNA和多种蛋白质因子在内含子和外显子交界处组装的结构。 因及其调控区组成一个基因表达的操纵子 原核基因组中，由几个功能相关的调控结构基 协同单位，这种单位称作操纵子。 操纵基因 操纵基因控制结构基因的转录速度，控制RNA聚合酶能否通过的“开关”。位于结构基因的附近，本身不能转录成mRNA。 乳糖操纵子 乳糖操纵子由z、y、a三个结构基因及其调控区组成。乳糖操纵子的阻遏基因位于调控区的上游，表达产生的阻遏物为一种同型四聚体蛋白质，它可牢固地结合在操纵区。调控区由启动子和操纵区组成，启动子是结合RNA聚合酶的DNA序列，操纵区位于启动子和结构基因之间，可结合阻遏物，是RNA聚合酶能否通过的开关。此外，启动子上游还有一段短序列是分解代谢基因活化蛋白(CAP)的结合区。CAP的结合，有利于推动RNA聚合酶前移的作用，是一种正调控方式。 分解代谢物基因活化蛋白 CAP是一种碱性二聚体蛋白质，也称cAMP受体蛋白，属别构蛋白。这种蛋白可将葡萄糖缺乏信号传递给操纵子，使细菌在缺乏葡萄糖时可以利用其他碳源。当cAMP与CAP结合后，后者构象发生变化，对DNA的亲和力增强。葡萄糖能显著降低细菌细胞内cAMP含量，这样cAMP-CAP复合物减少，影响乳糖操纵子转录的启动。当葡萄糖消耗完，cAMP上升时，乳糖操纵子的转录启动。 顺式作用元件 通过启动子、增强子等DNA元件来控制基因转录的调节方式称为顺式调节，这一类的存在于DNA上的特定序列，称为顺式作用元件。 反式作用因子 与顺式作用元件进行特异性结合的蛋白质因子被称为反式作用因子。因为反式作用因子与顺式作用元件的结合是基因转录水平的调控方式，因而反式作用因子也称为转录因子。 螺旋-转角-螺旋 这类蛋白质中两个α螺旋由短肽转折形成120?转角，其中一个α螺旋称为“识别螺旋”，可以与靶序列DNA的大沟结合。如果将其中的氨基酸突变，可以影响其与靶序列DNA结合的亲和性。 亮氨酸拉链 出现在DNA结合蛋白质和其它蛋白质中的一种模体结构。在这种结构中，亮氨酸总是有规律地每隔6个氨基酸就出现一次，这种氨基酸序列在形成α螺旋时，亮氨酸必定分布于螺旋的同一侧，而且是每绕2周出现一次。亮氨酸是疏水性氨基酸，它含有一个疏水性侧链。如果有两组这样的α螺旋平行形成二聚体，其亮氨酸疏水侧链则刚好互相交错排列形成一个拉链状结构。 锌指 含锌的蛋白质因子，可能是真核细胞中最大的一类DNA结合蛋白。例如在TF III A中锌被螯合在氨基酸链之中，形成锌指结构。锌以4个配价键和4个半胱氨酸(或2个半胱氨酸和2个组氨酸)相结合，每个“指”含12-13个氨基酸，整个蛋白质可以有2-9个这样的锌指重复单位，每一个单位又可以将其“指”部伸入DNA双螺旋的大沟接触5个核苷酸。 逆转录酶 也称反向转录酶。它以RNA为模板，在四种dNTP存在及合适的条件下，按碱基互补原则，合成互补的DNA。这种聚合酶是RNA指导的DNA聚合酶，与通常转录过程中遗传信息流从DNA到RNA的方向相反，故称逆转录酶。 互补DNA(cDNA) 与某RNA链互补的单链DNA即cDNA，或此DNA链与具有与之互补的碱基序列的DNA链所形成的DNA双链。与RNA链互补的单链DNA，以RNA为模板，在适当引物的存在下，由依赖RNA的DNA聚合酶催化而合成，并且在合成单链cDNA后，以单链cDNA为模板，由依赖DNA的DNA聚合酶或依赖RNA的DNA聚合酶的作用合成双链cDNA。 逆转录病毒 RNA肿瘤病毒含有逆转录酶，这种病毒称为逆转录病毒。 cDNA文库 以mRNA为模板，经反转录酶催化，在体外反转录成cDNA，与适当的载体常用噬菌体或质粒载体连接后转化受体菌，则每个细菌含有一段cDNA，并能繁殖扩增，这样包含着细胞全部mRNA信息的cDNA克隆集合称为该组织细胞的cDNA文库。 癌基因 癌基因是一类会引起细胞癌变的基因，致癌病毒中存在的一些特殊碱基序列。癌基因主要是刺激细胞正常的生长，以满足细胞更新的要求。当癌基因发生突变后，会在没有接收到生长信号的情况下仍然不断地促使细胞生长或使细胞免于死亡，最后导致细胞癌变。 原癌基因 也就是细胞癌基因，是指正常细胞基因组中，一旦发生突变或被异常激活后可使细胞发生恶性转化的基因。在每一个正常细胞基因组里都带有原癌基因，但它不出现致癌活性，只是在发生突变或被异常激活后才变成具有致癌能力的癌基因。 第十六章 蛋白质的生物合成 遗传密码 核酸中的核苷酸序列与蛋白质中的氨基酸序列之间的对应关系。连续的3个核苷酸序列为一个密码子，对应一个氨基酸。的遗传密码是由64个密码子组成的，几乎为所有生物通用。 (在mRNA上，从起始密码开始，沿着5’?3’的方向，每三个相邻的碱基组成一个密码子。) 移码 两个密码之间没有任何碱基加以隔开，要正确地阅读密码必须从一个正确的起点开始，连续不断地一个密码挨一个密码往下读，直至终止密码。如果在mRNA中插入一个或缺失一个碱基，就会使这一碱基以后的密码发生全盘性错误，称为移码。 多核蛋白体 不合成蛋白质时细胞中核蛋白体大、小亚基单独存在，只有结合在mRNA链上时，大、小亚基才结合在一起，转变成能够合成蛋白质的活性形式。每一条mRNA链可同时连接5-6个乃至50-60个核蛋白体进行蛋白质合成，这种聚合物称为多核蛋白体。即生物可利用同一条mRNA进行多个蛋白质的合成。 转肽酶 也称为肽酰转移酶，将 P位氨基酰~tRNA(肽酰~tRNA)上的氨酰基(肽酰基)转移至A位氨基酰~tRNA的氨基上，生成连接在tRNA的3’-OH上的肽。 转位酶 核蛋白体在转位酶催化下移动一个密码子距离，,位的tRNA由出口部位(E位)脱离核蛋白体供重新使用。此时，肽酰~tRNA在P位，A位空出。转位过程需要水解GTP供应能量。 鸦片促黑皮质素原 含有256个氨基酸，为鸦片促黑皮质素的前体。可以被水解生成ACTH(39肽)，β-促黑激素(18肽)，β-内啡肽(11肽)和β-脂酸释放激素(91肽)等活性物质。 分子伴侣 分子伴侣也称为监护分子，它特指一类特殊的蛋白质，这类蛋白质在细胞中的功能包括两方面，一方面是防止新生肽链错误的折叠和聚合，另一方面则是帮助或促进这些肽链快速地折叠成正确的三维构型并成熟为具有完整结构和功能的蛋白质。 热休克蛋白 热休克蛋白是在从细菌到哺乳动物中广泛存在一类热应急蛋白质。当有机体暴露于高温的时候，就会由热激发合成此种蛋白，来保护有机体自身。许多热休克蛋白具有分子伴侣活性。按照蛋白的大小，热休克蛋白共分为五类，分别为HSP100，HSP90，HSP70，HSP60 以及小分子热休克蛋白sHSPs。 伴侣素 约有85%的蛋白质能够自发折叠或者在热休克蛋白的帮助下折叠，还有约15%的蛋白质需要热休克蛋白和伴侣素的共同作用下才能完成正确折叠。伴侣素家族是具有独特的双层 7-9 元环状结构的寡聚蛋白，它们以依赖 ATP 的方式促进体内正常和应急条件下的蛋白质折叠。伴侣素家族又分为两组: GroEL(Hsp60) 家族和 TriC 家族。 朊病毒 朊病毒是一类只有蛋白质而没有核酸的病原体，其结构发生一定改变可引起动物或人的朊病毒病。朊病毒病是一类致命的神经退化性疾病，人类的库鲁病，羊的擦毛病和疯牛病等都与此有关。它是因为脑中的一种正确蛋白因折叠方式改变而变成朊病毒蛋白所引起的。这种蛋白能复制，即少量的朊病毒蛋白可促进较多的正常蛋白通过改变折叠方式变成朊病毒蛋白。它还有传染性，一个生吃肉类的新几内亚部落很容易传播这种疾病。 信号肽 某种分泌蛋白质及细胞膜蛋白质，以前体物质多肽的形式合成，其N末端含有指导蛋白质跨膜转移的氨基酸序列(有时不一定在N端)，这种氨基酸序列称信号肽或信号序列。通常信号肽有13-36个氨基酸残基组成，可分三个区段。N端碱性区含1个或多个带正电荷的碱性氨基酸残基，如赖氨酸、精氨酸。中间为疏水核心区，约含10-15个氨基酸残基，主要由疏水中性氨基酸残基组成，如亮氨酸、异亮氨酸等，C端称为加工区，多含极性小侧链的氨基酸残基，如甘氨酸、丙氨酸和丝氨酸等，紧接着就是可被信号肽酶识别和裂解的位点。 信号肽识别颗粒 SRP是由6个多肽亚基和1个7S-RNA组成的复合体，SRP可以结合GTP，并有GTP酶的活性。其功能为识别正在合成多肽将要通过内质网膜的核糖体，辨认信号肽，形成SRP-信号肽-核糖体复合物，暂停多肽链的合成，引导SRP-信号肽-核糖体复合物至内质网膜以及与膜上受体结合。 停靠蛋白 也称为停泊蛋白，船坞蛋白或SRP对接蛋白，是SRP在内质网膜上的受体蛋白，它能够与结合有信号序列的SRP结合，使正在合成蛋白质的核糖体停靠到内质网上来。同时，它的α亚基与SRP一起催化GTP水解释放能量，帮助信号肽转位。 核定位序列 细胞核内的各种参与复制、转录、基因表达调控的相关酶和蛋白质因子，都是在细胞浆内合成再转运到细胞核的，这些靶向转运的蛋白质也含有特异的信号序列，称为核定位序列。核定位序列可以存在于肽链的不同部位，不仅仅在N末端，因此，它在蛋白质转运后不被切除。 核输入因子 核输入因子是核定位信号的受体，具有GTPase酶活性。细胞核靶向的蛋白质在细胞浆内合成后，能够首先与核输入因子结合，并被导向核膜上的核孔。在小GTP酶Ran作用下GTP水解提供转运蛋白与输入因子复合物通过耗能机制跨核孔转位，使蛋白质转运 到核基质。输入因子由一个α亚基和一个β亚基组成，在转位中，输入因子的β亚基和α亚基先后解离，解离的输入因子α亚基和β亚基可移出核孔被再利用。 第十七章 药物在体内的转运和代谢转化 药物转运 药物在体内吸收、分布及排泄过程称为药物转运。 生物转化 药物的生物转化又称药物的代谢转化，指体内正常不应有的外来有机化合物包括药物和毒物在体内进行的代谢转化。 药物相互作用 两种或多种药物同时应用，可出现机体与药物的相互作用，有时可使药效加强，这是对病人有利的;但有时合并用药也可以使药效减弱或不良反应加重。 第十八章 生物药物 生物药物 生物药物是利用生物体、生物组织或其成分，综合应用生物学、生物化学、微牛物学、免疫学、物理化学和药学等的原理与方法制造的一大类用于预防、诊断、治疗的制品。广义的生物药物包括从动物、植物、微生物等生物体中制取的各种天然生物活性物质及其人工合成或半合成的天然物质类似物。 生物技术药物 也称基因工程药物，指以DNA重组技术生产的蛋白质、多肽、酶、激素、疫苗、单克隆抗体和细胞生长因子等药物。 转基因动物 凡是用实验方法将外源性基因导入并整合在细胞染色体上，正确表达和按照孟得尔定律传与后代的动物称为转基因动物。其制备可用显微注射法将外源基因导入胚胎，经妊娠、分娩、筛选而得到有外源基因整合的幼仔。 第十九章 药物研究的生物化学基础 生物合成 生物合成是利用生物细胞的代谢反应(更多的是利用微生物转化反应)来合成化学方法难于合成的药物或药物中间体。 生物技术 又称生物工程，是利用生物有机体(动物、植物和微生物)或其组成部分(包括器官、组织、细胞或细胞器等)发展新产品或新工艺的一种技术体系。生物技术一般包括基因工程、细胞工程、酶工程和发酵工程。 基因载体 基因载体是作为基因导入细胞的工具，可以把目的基因送入靶细胞内，从而发挥目的基因的特定功能。常用的基因载体有质粒、λ-噬菌体、M噬菌体等。逆转录病毒DNA、13 昆虫病毒DNA是将外源基因导入动物细胞的载体。这些载体在宿主细胞内可独立复制完整的DNA分子，但必须利用宿主的酶系统，才有进一步的基因表达能力，即转录和翻译。 基因文库 将生物体全部DNA提纯，用限制性内切酶随机切割成数以万计的片段，所有片段均重组入同一类载体上，得到许多重组体，又全部转化入宿主菌中保存起来，这就是基因文库。用基因组的总DNA构建的为G-文库，用细胞全部mRNA经反转录制备的cDNA后建库，则称cDNA文库，应用时用探针杂交技术把需用的目的基因“钓”取出来。 遗传转化作用 重组体如系大肠杆菌质粒，可在0,4?用CaCl处理大肠杆菌，以增大其2 细胞膜的通透性，再将CaCl处理过的受体细菌与重组质粒温育，使质粒透入菌体，将重组2 DNA导入宿主细胞以改变其某些特性，此过程称为转化作用。 转导 重组体如噬菌体DNA，可进行体外包装，将其包入λ噬菌体的头部外壳蛋白，并使其含有尾部蛋白，成为有侵染力的噬菌体，以导入宿主细胞。也可用CaCl处理宿主细胞，2将重组DNA直接引入细胞。以供体DNA通过噬菌体导入细胞引起的转化作用称为转导。 重组DNA 重组DNA技术又称基因工程，其操作过程主要包括:?目的基因的获取;?基因载体的选择与构建;?目的基因与载体的拼接;?重组DNA导入受体细胞;?筛选并无性繁殖含重组分子的受体细胞(转化子);?工程菌(或细胞)的大量培养与目的蛋白的生产。 单克隆抗体 抗体主要由B淋巴细胞合成。每个B淋巴细胞有合成一种抗体的遗传基因。当机体受抗原刺激时，抗原分子上的许多决定簇分别激活各个具有不同基因的B细胞。被激活的B细胞分裂增殖形成该细胞的子孙，即克隆由许多个被激活B细胞的分裂增殖形成 多克隆，并合成多种抗体。如果能选出一个制造一种专一抗体的细胞进行培养，就可得到由单细胞经分裂增殖而形成细胞群，即单克隆。单克隆细胞将合成一种决定簇的抗体，称为单克隆抗体。单克隆抗体是由一个杂交瘤细胞及其后代产生的抗体，具有单一、特异与纯化的特性。 干细胞工程 干细胞工程是在细胞培养技术的基础上发展起来的一项新的细胞工程。它是利用干细胞的增殖特性，多分化潜能及其增殖分化的高度有序性，通过体外培养干细胞、诱导干细胞定向分化或利用转基因技术处理干细胞以改变其特性的方法，以达到利用干细胞为人类服务的目的。 酶联免疫测定法(ELISA) ELISA技术是把抗原—抗体特异性反应和酶的高效催化作用相结合而建立的一种免疫标记技术。该技术用化学方法使酶与抗原或抗体结合，生成标记物，或通过免疫方法将酶与抗酶抗体相结合，生成酶抗体结合物。酶标记物和酶抗体结合物保留酶的活性和免疫学活性，使其与相应的抗体或抗原反应，生成酶标记的结合物。结合在酶标记结合物上的酶可以催化相应的底物，生成有色物质，可用肉眼或比色法定性或定量。 前体药物 也称前药、药物前体、前驱药物等，是指经过生物体内转化后才具有药理作用的化合物。前体药物本身没有生物活性或活性很低，经过体内代谢后变为有活性的物质，这一过程的目的在于增加药物的生物利用度，加强靶向性，降低药物的毒性和副作用。 基因组学 基因组学是对生物所有基因进行基因组作图 (包括遗传图谱、物理图谱、转录本图谱)，核苷酸序列分析，基因定位和基因功能分析的一门科学。是研究生物基因组和如何利用基因的一门学科。该学科提供基因组信息以及相关数据系统利用，试图解决生物，医学，和工业领域的重大问题。 蛋白质组学 蛋白质组学是独立于基因组学而发展起来的一门新兴的前沿学科，它在特定的时间和特定的空间研究一个完整的生物体(或细胞)所表达的全体蛋白质的特征，包括蛋白质的表达水平，翻译后的修饰，蛋白质与蛋白质相互作用等，从而在蛋白质水平上获得对于有关生物体生理、病理等过程的全面认识。 系统生物学 系统生物学是一门假说驱动的科学，是利用基因组学，蛋白质组学、转录组学及其他多种组学技术综合获得的全球性数据进行定量的、综合的、动态的研究学科。所以系统生物学是研究一个生物系统中所有组成成分(基因、mRNA、蛋白质等)的构成，以及在特定条件下，这些组分间的相互关系的学科，是以整体性研究为特征的一种大科学。