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ATP的生成、储存和利用(一)
ATP几乎是生物组织细胞能够直接利用的唯一能源,在糖、脂类及蛋白质等物质氧化分解中释放出的能量,相当大的一部分能使ADP磷酸化成为ATP,从而把能量保存在ATP分子内。ATP为一游离核苷酸,由腺嘌呤、核糖与三分子磷酸构成,磷酸与磷酸间借磷酸酐键相连,当这种高能磷酸化合物水解时(磷酸酐键断裂)自由能变化(G)为30.5KJ/mol,而一般的磷酸酯水解时(磷酸酯键断裂)自由能的变化只有8至12KJ/m… -
ATP的生成、储存和利用(二)
(二)根据氧化还原电位计算电子传递释放的能量是否能满足ATP合成的需要氧化还原反应中释放的自由能△G'O与反应底物和产物标准氧化还原电位差值(△E'O)之间存在下述关系:△G'O=nF△E'O式中n为氧化还原反应中电子转移数目,F为法拉弟常数(23.062千卡/克分子·伏特,或96500库仑/克分子)。一克分子ATP水解生成ADP与Pi所释放的能量为7.3… -
ATP的生成、储存和利用(三)
四、氧化磷酸化的偶联机制有关氧化磷酸化的偶联机理已经作了许多研究,目前氧化磷酸化的偶联机理还不完全清楚,50年代Slater及Lehninger提出了化学偶联学说,1964年Boear又提出了构象变化偶联学说,这两种学说的实验依据不多,支持这两种观点的人已经不多了。目前多数人支持化学渗透学说(chemiosmotic hypothesis),这是英国生化学家P.Mitchell于1961年提出的,… -
ATP的生成、储存和利用(四)
五、氧化磷酸化抑制剂氧化磷酸化抑制剂可分为三类,即呼吸抑制剂、磷酸化抑制剂和解偶联剂。(一)呼吸抑制剂 这类抑制剂抑制呼吸链的电子传递,也就是抑制氧化,氧化是磷酸化的基础,抑制了氧化也就抑制了磷酸化。呼吸链某一特定部位被抑制后,其底物一侧均为还原状态,其氧一侧均为氧化态,这很容易用分光光度法(双波长分光光度计)检定,重要的呼吸抑制剂有以下几种。鱼藤酮(rotenone)系从植物中分离到的呼吸抑制剂… -
ATP的生成、储存和利用(五)
(二)ATP能量的转移ATP是细胞内的主要磷酸载体,ATP作为细胞的主要供能物质参与体内的许多代谢反应,还有一些反应需要UTP或CTP作供能物质,如UTP参与糖元合成和糖醛酸代谢,GTP参与糖异生和蛋白质合成,CTP参与磷脂合成过程,核酸合成中需要ATP、CTP、UTP和GTP作原料合成RNA,或以dATP、dCTP、dGTP和dTTP作原料合成DNA。作为供能物质所需要的UTP、CTP和GTP可… -
个别氨基酸代谢(一)
一、一碳单位代谢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… -
个别氨基酸代谢(二)
二、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… -
个别氨基酸代谢(三)
(二)半胱氨酸和胱氨酸的代谢1.半胱氨酸和胱氨酸的互变 半胱氨酸含巯基(-SH),胱氨酸含有二硫键(S-S-),二者可通过氧化还原而互变。胱氨酸不参与蛋白质的合成,蛋白质中的胱氨酸由半胱氨酸残基氧化脱氢而来。在蛋白质分子中两个半胱氨酸残基间所形成的二硫键对维持蛋白质分子构象起重要作用。而蛋白分子中半胱氨酸的巯基是许多蛋白质或酶的活性基团。2.半胱氨酸分解代谢 人体中半胱氨酸主要通过两条途径降解… -
个别氨基酸代谢(四)
三、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… -
个别氨基酸代谢(五)
(二)色氨酸的代谢色氨酸是必需氨基酸。大多数蛋白质中含量均较少,机体对其摄取少,分解亦少。除参加蛋白质合成外,还可经氧化脱羧生成5羟色胺(前述)。并可降解产生生糖,生酮成分,此过程中产生一碳单位及尼克酸等。1.色氨酸分解首先在色氨酸-2,3-加双氧酶(tryptophan-2,3-dioxygenase)作用下将吡酪环打开,生成N-甲酰犬尿氨酸(N-Formylkynurenine)。此酶辅基为… -
氨基酸的一般代谢(一)
食物蛋白经过消化吸收后,以氨基酸的形式通过血液循环运到全身的各组织。这种来源的氨基酸称为外源性基酸。机体各组织的蛋白质在组织酶的作用下,也不断地分解成为氨基酸;机体还能合成部分氨基酸(非必需氨基酸);这两种来源的氨基酸称为内源性氨基酸。外源性氨基酸和内源性氨基酸彼此之间没有区别,共同构成了机体的氨基酸代谢库(metabolic pool)。氨基酸代谢库通常以游离氨基酸总量计算,机体没有专一的组织器… -
氨基酸的一般代谢(二)
(二)转氨基作用转氨基作用(Transamination)指在转氨酶催化下将α-氨基酸的氨基转给另一个α-是酮酸,生成相应的α-酮酸和一种新的α-氨基酸的过程。体内绝大多数氨基酸通过转氨基作用脱氨。参与蛋白质合成的20种α-氨基酸中,除甘氨酸、赖氨酸、苏氨酸和脯氨酸不参加转氨基作用,其余均可由特异的转氨酶催化参加转氨基作用。转氨基作用最重要的氨基受体是α-酮戊二酸,产生谷氨酸作为新生成氨基酸:进一… -
氨基酸的一般代谢(三)
Esmond Snell,Alexande Branstein和David Metgler等揭示转氨作用是一种兵乓机制,二阶段各分三步进行(图7-3)。图7-3 PLP依赖的酶促转氨基反应机理第一阶段:氨基酸转变为酮酸(一)氨基酸的亲核性NH2基团作用于酶-PLp Schiff碱C原子,通过转亚氨基反应(transimination or transSchiffigation)形成一种氨基酸-P… -
氨基酸的一般代谢(四)
(三)联合脱氨基作用联合脱氨基作用是体内主要的脱氨方式。主要有两种反应途径:1.由L-谷氨酸脱氢酶和转氨酶联合催化的联合脱氨基作用:先在转氨酶催化下,将某种氨基酸的α-氨基转移到α-酮戊二酸上生成谷氨酸,然后,在L-谷氨酸脱氢酶作用下将谷氨酸氧化脱氨生成α-酮戊二酸,而α-酮戊二酸再继续参加转氨基作用。L-谷氨酸脱氢酶主要分布于肝、肾、脑等组织中,而α-酮戊二酸参加的转氨基作用普遍存在于各组织中,… -
氨基酸的一般代谢(五)
二、氨的代谢 (一)氨的来源 1.组织中氨基酸分解生成的氨 组织中的氨基酸经过联合脱氨作用脱氨或经其它方式脱氨,这是组织中氨的主要来源。组织中氨基酸经脱羧基反应生成胺,再经单胺氧化酶或二胺氧化酶作用生成游离氨和相应的醛,这是组织中氨的次要来源,组织中氨基酸分解生成的氨是体内氨的主要来源。膳食中蛋白质过多时,这一部分氨的生成量也增多。 2.肾脏来源的氨 血液中的谷氨酰胺流经肾脏时,可被肾小… -
氨基酸的一般代谢(六)
2.氨与谷氨酸在谷氨酰胺合成酶(glutamine synthetase)的催化下生成谷氨酰胺(glutamine),并由血液运输至肝或肾,再经谷氨酰酶(glutaminaes)水解成谷氨酸和氨。谷氨酰胺主要从脑、肌肉等组织向肝或肾运氨。(四)尿素合成根据动物实验,人们很早就确定了肝脏是尿素合成的主要器官,肾脏是尿素排泄的主要器官。1932年Krebs等人利用大鼠肝切片作体外实验,发现在供能的条件… -
氨基酸的一般代谢(七)
2.瓜氨酸(citrulline)的生成:乌氨酸氨基甲酰转移酶(ornithine transcarbamoylase)存在于线粒体中,通常与CPS-I形成酶的复合物催化氨基甲酰磷酸转甲酰基给鸟氨酸生成瓜氨酸。(注意:鸟氨酸,瓜氨酸均非标准α-氨基酸,不出现在蛋白质中)。此反应在线粒体内进行,而鸟氨酸在胞液中生成,所以必需通过一特异的穿棱系统进入线粒体内。3.精氨酸代琥珀酸(Argininosuc… -
氨基酸的一般代谢(八)
(五)高氨血症和氨中毒正常生理情况下,血氨处于较低水平。尿素循环是维持血氨低浓度的关键。当肝功能严重损伤时,尿素循环发生障碍,血氨浓度升高,称为高氨血症。氨中毒机制尚不清楚。一般认为,氨进入脑组织,可与α酮戊二酸结合成谷氨酸,谷氨酸又与氨进一步结合生成谷氨酰胺,从而使α酮戊二酸和谷氨酸减少,导致三羧酸循环减弱,从而使脑组织中ATP生成减少。谷氨酸本身为神经递质,且是另一种神经递质γ-氨基丁酸(γ… -
氨基酸的一般代谢(九)
三、脱羧基作用部分氨基酸可在氨基酸脱羧酶(decarboxylose)催化下进行脱羧基作用(decarboxylation),生成相应的胺,脱羧酶的辅酶为磷酸吡哆醛。从量上讲,脱羧基作用不是体内氨基酸分解主要方式,但可生成有重要生理功能的胺。下面列举几种氨基酸脱羧产生的重要胺类物质。1.γ-氨基丁酸(γ-aminobutyric acid GABA)GABA由谷氨酸脱羧基生成,催化此反应的酶是谷氨…