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生物化学

支链氨基酸的代谢

支链氨基酸的代谢支链氨基酸(branchedamino acid,BCAA)包括亮氨酸、异亮氨酸和缬氨酸。三者均为必需氨基酸。分解代谢主要在肌肉组织中进行。它们分属于三类，亮氨酸为生酮氨基酸，缬氨酸为生糖氨基酸，异亮氨酸为生糖兼生酮氨基酸。三种支链氨基酸分解代谢过程均较复杂，一般可分为二阶段。第一阶段，三种氨基酸前三步反应性质相同，产物类似。均为CoA的衍生物，可称为共同反应阶段。第二阶段则反应…
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氨基酸的生物合成(二)

2.谷氨酸是脯氨酸，鸟氨酸和精氨酸的前体。谷氨酸γ羧基还原生成醛，继而形成中间Schiff碱，进一步还原可生成脯氨酸(图7?3)。此过程中的中间产物5-谷氨酸半醛(glutamate-5-semialdehyde)在鸟氨酸-δ-氨基转移酶(ornithine-δ-amino-transferase)催化下直接转氨生成鸟氨酸。3.丝氨酸、半胱氨酸和甘氨酸由三磷酸甘油生成。丝氨酸由糖代谢中间产物3-…
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芳香族氨基酸的代谢

芳香族氨基酸的代谢芳香族氨基酸包括苯丙氨酸，酪氨酸和色氨酸，苯丙氨酸和酪氨酸结构相似，在体内苯丙氨酸可转变成酪氨酶，所以合并在一起讨论。(一)苯丙氨酸和酪氨酸1.苯丙氨酸在体内一般先转变为酪氨酸。由苯丙氨酸羟化酶(phenylalamine hyolroxylase)催化引入羟基完成，其辅酶为四氢生物嘌呤。反应生成的二氢生物喋呤，由二氢叶酸还原酶催化，借助NADPH+H还原为四氢化合物苯丙氨酸羟化…
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氨基酸的生物合成(一)

组成人体蛋白质的氨基酸中，有些氨基酸只能在植物及微生物体内合成，人体必须从食物中摄取，这些氨基酸即必需氨基酸(escential amino acids)，其余的氨基酸可利用代谢中间产物合成，称为非必需氨基酸(nonescential amino acids)。(表7-2)除酪氨酸外，体内非必需氨基酸由四种共同代谢中间产物(丙酮酸、草酰乙酸、α-酮戊二酸及3-磷酸甘油)之一作其前体简单合成。如前所…
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嘧啶核苷酸的合成代谢途径(三)

3.嘧啶核苷酸从头合成的调节在细菌中，天冬氨酸氨基甲酰转移酶(ATCase)是嘧啶核苷酸从头合成的主要调节酶。在大肠杆菌中，ATCase受ATP的变构激活，而CTP为其变构抑制剂。而在许多细菌中、UTP是ATCase的主要变构抑制剂。在动物细胞中，ATCase不是调节酶。嘧啶核苷酸合成主要由CPS-Ⅱ调控。UDP和UTP抑制其活性，而ATP和PRPP为其激活剂。第二水平的调节是OMP脱羧酶，UMP…
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嘧啶核苷酸的合成代谢途径(二)

2.UTP和CTP的合成三磷酸尿苷(UTP)的合成与三磷酸嘌呤核苷的合成相似。三磷酸胞苷(CTP)由CTP合成酶(CTP synthetase)催化UTP加氨生成。(图8-9)动物体内，氨基由谷氨酰胺提供，在细菌则直接由NH3提供。此反应消耗1分子ATP。图8-9　由UTP合成CTP
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嘧啶核苷酸的合成代谢途径(一)

嘧啶核苷酸合成也有两条途径：即从头合成和补救合成。本节主要论述其从头合成途径。(一)嘧啶核苷酸的从头合成与嘌呤合成相比，嘧啶核苷酸的从头合成较简单，同位素示踪证明，构成嘧啶环的N1、C4、C5及C6均由天冬氨酸提供，C3来源于CO2，N3来源于谷氨酰胺。(图8-7)图8-7　嘧啶环合成的原料来源嘧啶核苷酸的合成是先合成嘧啶环，然后再与磷酸核糖相连而成的。1.尿嘧啶核苷酸(UMP)的合成，由6步反应…
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重组修复

重组修复(recombinational repair)上述的切除修复在切除损伤段落后是以原来正确的互补链为模板来合成新的段落而做到修复的。但在某些情况下没有互补链可以直接利用，例如在DNA复制进行时发生DNA损伤，此时DNA两条链已经分开，其修复可用图16?2所示的DNA重组方式：①受损伤的DNA链复制时，产生的子代DNA在损伤的对应部位出现缺口。②另一条母链DNA与有缺口的子链DNA进行重组交…
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SOS修复

SOS修复“SOS”是国际上通用的紧急呼救信号。SOS修复是指DNA受到严重损伤、细胞处于危急状态时所诱导的一种DNA修复方式，修复结果只是能维持基因组的完整性，提高细胞的生成率，但留下的错误较多，故又称为错误倾向修复(errorprone repair)，使细胞有较高的突变率。　应该说目前对真核细胞的DNA修复的反应类型、参与修复的酶类和修复机制了解还不多，但DNA损伤…
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切除修复

切除修复(excision repair)是修复DNA损伤最为普遍的方式，对多种DNA损伤包括碱基脱落形成的无碱基位点、嘧啶二聚体、碱基烷基化、单链断裂等都能起修复作用。这种修复方式普遍存在于各种生物细胞中，也是人体细胞主要的DNA修复机制。修复过程需要多种酶的一系列作用，基本步骤，①首先由核酸酶识别DNA的损伤位点，在损伤部位的5′侧切开磷酸二酯键。不同的DNA损伤需要不同的特殊核酸内切酶来识别…
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回复修复

回复修复　这是较简单的修复方式，一般都能将DNA修复到原样。1.光修复　这是最早发现的DNA修复方式。修复是由细菌中的DNA光解酶(photolyase)完成，此酶能特异性识别紫外线造成的核酸链上相邻嘧啶共价结合的二聚体，并与其结合，这步反应不需要光;结合后如受300-600nm波长的光照射，则此酶就被激活，将二聚体分解为两个正常的嘧啶单体，然后酶从DNA链上释放，DNA恢复正常结构。后来发现类似…
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DNA损伤的原因

DNA损伤的原因1.DNA分子的自发性损伤(一)DNA复制中的错误　以DNA为模板按碱基配对进行DNA复制是一个严格而精确的事件，但也不是完全不发生错误的。碱基配对的错误频率约为10-1-10-2，在DNA复制酶的作用下碱基错误配对频率降到约10-5-10-6，复制过程中如有错误的核苷酸参入，DNA聚合酶还会暂停催化作用，以其3′-5′外切核酸酶的活性切除错误接上的核苷酸，然后再继续正确的复制，这…
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DNA损伤的后果

DNA损伤的后果上述损伤会最终导致DNA分子结构的变化，这种DNA分子水平上的突变(mutation)是整体遗传突变的基础。归纳DNA损伤后分子最终的改变，有以下几种类型：1.点突变(point mutation)　指DNA上单一碱基的变异。嘌呤替代嘌呤(A与G之间的相互替代)、嘧啶替代嘧啶(C与T之间的替代)称为转换(transition);嘌呤变嘧啶或嘧啶变嘌呤则称为颠换(transverti…
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含硫氨基酸的代谢

含硫氨基酸的代谢含硫氨基酸共有蛋氨酸、半胱氨酸和胱氨酸三种，蛋氨酸可转变为半胱氨酸和胱氨酸，后两者也可以互变，但后者不能变成蛋氨酸，所以蛋氨酸是必需氨基酸。(一)蛋氨酸代谢1.转甲基作用与蛋氨酸循环　蛋氨酸中含有S甲基，可参与多种转甲基的反应生成多种含甲基的生理活性物质。在腺苷转移酶催化下与ATP反应生成S-腺苷蛋氨酸(S-adenosgl methiomine,SAM)。SAM中的甲基是高度活化…
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一碳单位的功能

一碳单位的功能1.一碳单位是合成嘌呤和嘧啶的原料，在核酸生物合成中有重要作用。如N5-N10-CH=FH4直接提供甲基用子脱氧核苷酸dUMP向dTMP的转化。N10-CHO-FH4和N5N10-CH=FH4分别参与嘌呤碱中C2，C3原子的生成。2.SAM提供甲基可参与体内多种物质合成。例如肾上腺素、胆碱、胆酸等。一碳单位代谢将氨基酸代谢与核苷酸及一些重要物质的生物合成联系起来。一碳单位代谢的障碍可…
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一碳单位的来源及转换

一碳单位的来源及转换一碳单位主要来源于丝氨酸，在丝氨酸羟甲基转移酶催化为甘氨酸过程中产生的N5，N10甲烯FH4;甘氨酸在甘氨酸合成酶(glycine synthase)催化下可分解为CO2，NH+4和N5，N10桟H2桭H4。此外，苏氨酸和丝氨酸都可经相应酶催化转变为丝氨酸。因此亦可产生N5、N10桟H2桭H4。在组氨酸转变为谷氨酸过程中由亚胺甲基谷氨酸提供了N5桟H=NHFH4。色氨酸分…
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一碳单位

一碳单位某些氨基酸在代谢过程中能生成含一个碳原子的基团，经过转移参与生物合成过程。这些含一个碳原子的基团称为一碳单位(C1unit或one carbon unit)。有关一碳单位生成和转移的代谢称为一碳单位代谢。体内的一碳单位有：甲基(-CH3，methyl)、甲烯基(-CH2,methylene)，甲炔基(-CH=,methenyl)、甲酰基(-CHO,formyl)及亚氨甲基(-CH=NH,…
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一碳单位代酸的辅酶

一碳单位代酸的辅酶一碳单位不能游离存在，通常与四氢叶酸(Tetrahydrofolic acid,FH4)结合而转运或参加生物代谢，FH4是一碳单位代谢的辅酶。四氢叶酸由叶酸(folic acid)衍生而来。叶酸需经二次还原方可转变为活性辅酶形式-FH4。两次还原均由二氢叶酸还原酶(dihyclrofolate reductase)所催化。　一碳单位共价连接于FH4分子的N5、N10位或N5和N1…
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DNA聚合酶Ⅲ

DNA聚合酶Ⅲ(DNA polⅢ)图16-12　DNA聚合酶Ⅲ催化先导链和随从的合成这是在DNA复制过程中起主要作用的聚合酶，它是由一个多亚基组成的蛋白质分子，其分子量>600kDa整个酶分子形成一个不对称的二聚体，每个大肠杆菌细胞中只有10?0个酶分子，但催化dNTP参入DNA链的速率却是最快的，约为9000核苷酸/每分钟/每个酶分子。这也证明DNa polⅢ是DNA复制过程中主要发挥作用…
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DNA聚合酶Ⅱ

DNA聚合酶Ⅱ(DNA polⅡ)此酶分子量为120KD，每个细胞约有100个酶分子，但活性只有DNa polⅠ的5%，它具有5′→3′聚合活性和3′→5′外切活性，而没有5′→3′外切活性，它的作用可能与DNA损伤修复有关。
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DNA聚合酶Ⅰ

DNA聚合酶Ⅰ：DNA polⅠ是由一条多肽链组成，分子量为109KD。酶分子中含有一个Zn++，是聚合活性必须的。大肠杆菌每个细胞中约有400个酶分子，每个酶分子每分钟在37℃下能催化667个核苷酸参入到DNA链中，用枯草杆菌蛋白酶可将此酶水介成两个片段，大片段分子量为76KD，通常称为klenow片段，小片段为34KD。大小片段具有不同的酶活性。(一)DNA聚合酶的5′→3′聚合活性：这是DN…
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DNA复制的一般过程

DNA复制的一般过程：DNA双螺旋是由两条方向相反的单链组成，复制开始时，双链打开，形成一个复制叉(replicative fork,从打开的起点向一个方向形成)或一个复制泡(replicative bubble，从打开的起点向两个方向形成。)两条单链分别做模板。各自合成一条新的DNA链。由于DNA一条链的走向是5′→3′方向，另一条链的走向是3′→5′方向，但生物体内DNA聚合酶只能催化DNA从…
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DNA复制的起始点

DNA复制的起始点很多实验都证明：复制是从DNA分子上的特定部位开始的，这一部位叫做复制起始点(originof replication)常用ori或o表示。细胞中的DNA复制一经开始就会连续复制下去，直至完成细胞中全部基因组DNA的复制。DNA复制从起始点开始直到终点为止，每个这样的DNA单位称为复制子或复制单元(replicon)。在原核细胞中，每个DNA分子只有一个复制起始点，因而只有一个复…
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DNA的半保留复制

DNA的半保留复制(semiconservative replication)Watson和Crick在提出DNA双螺旋结构模型时即推测，DNA在复制时首先两条链之间的氢键断裂两条链分开，然后以每一条链分别做模板各自合成一条新的DNA链，这样新合成的子代DNA分子中一条链来自亲代DNA，另一条链是新合成的，这种复制方式为半保留复制。1958年Meselson和Stahl利用氮标记技术在大肠杆菌中首…
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