【核酸的分子分类】
1.核酸是以核苷酸为基本组成单位的生物信息大分子,携带和传递遗传信息。天然存在的核酸分为脱氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA)两大类。
2.DNA:90%以上分布于细胞核,其余分布于核外,如线粒体、叶绿体、质粒等。DNA携带遗传信息,决定细胞和个体的基因型。
3.RNA:分布于胞核、胞液。参与细胞内DNA遗传信息的表达。某些病毒RNA也可作为遗传信息的载体。
【核酸的分子基本单位】
1.核苷酸是核酸的基本构成单位,核苷酸由核苷及磷酸组成,核苷由戊糖和碱基构成,核酸分为脱氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA)两类。
2.DNA中和RNA中共同都含有的嘌呤碱主要为腺嘌呤(A)和鸟嘌呤(G),共同含有的嘧啶碱是胞嘧啶(C)。DNA中特有的嘧啶碱为胸腺嘧啶(T),RNA中特有的嘧啶碱为尿嘧啶(U)。
3.RNA主要分为三种,即核糖体RNA(rRNA)、转运RNA(tRNA)及信使RNA(mRNA)。此外,还有核内小RNA(snRNA)、小(分子)干扰RNA(siRNA)、微小RNA(miRNA)等。
【核酸的分子基本成分】
核酸可被酶水解为核苷酸,核苷酸完全水解释放出1:1:1的含氮碱基、戊糖和磷酸。即核酸的基本组成单位是核苷酸。而核苷酸是由碱基、戊糖和磷酸连接而成。
1.碱基 嘌呤碱(腺嘌呤A,鸟嘌呤G),嘧啶碱(胸腺嘧啶T,胞嘧啶C,尿嘧啶U)。
2.戊糖 核糖,脱氧核糖。
3.磷酸。
【一碳单位】
某些氨基酸在分解代谢过程中可以产生含有一个碳原子的基因,称为一碳单位。一碳单位主要来源于丝氨酸、甘氨酸、组氨酸和色氨酸。四氢叶酸是一碳单位的载体。一碳单位的主要生理作用是作为合成嘌呤及嘧啶的原料,故在核酸生物合成中占有重要地位。
【氨基酸的脱羧基作用】
1.体内部分氨基酸也可进行脱羧基作用生成相应的胺,催化这些反应是氨基酸脱羧酶。如:谷氨酸脱羧基生成γ-氨基丁酸,γ-氨基丁酸是抑制性神经递质,对中枢神经有抑制作用。
2.鸟氨酸脱羧基生成多胺,多胺调节细胞生长的重要物质,在生长旺盛的组织如胚胎、再生肝、生长激素作用的细胞及癌瘤组织等含量较高。
3.氨基酸脱羧基的辅酶是磷酸吡哆醛。胺类含量虽然不高,但具有重要的生理作用。
【苯丙氨酸和酪氨酸代谢】
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。
苯丙氨酸羟化酶所催化反应不可逆,体内酷氨酸不能转变为苯丙氨酸。
2.儿茶酚胺与黑色素的合成
酪氨酸经酪氨酸羟化酶催化生成3,4二羟苯丙氨酸(3,4dihydroxyphenylalanineL-DOPA)(多巴)。此酶也是以四氢生物喋呤为辅酶的加单氧酶,多巴经多巴脱羧酶催化生成多巴胺。多巴胺在多巴胺β-氧化酶催化下使β碳原子羟化,生成去甲肾上腺素。而后由SAM提供甲基使去甲肾上腺素甲基化生成肾上腺素。多巴胺、去甲肾上腺素、肾上腺素统称为儿茶酚胺)。酪氨酸羟化酶是儿茶酚胺合成的限速酶,受终产物的反馈调节。
在黑色素细胞中,酪氨酸在酪氨酸酶催化下羟化生成多巴,多巴再经氧化生成多巴醌而进入合成黑色素的途径。所形成的多巴醌进一步环化和脱羧生成吲哚醌。黑色素即是吲哚醌的聚合物。人体若缺乏酪氨酸酶,黑色素合成障碍,皮肤、毛发发“白”,称为白化病(albinism)。
3.酪氨酸是生糖兼生酮氨基酸
酪氨酸经转氨基作用生成对羟基苯丙酮酸,进一步分解则生成乙酰乙酸和延胡索酸,所以是生糖兼生酮氨基酸。
4.代谢障碍
已知在苯丙氨酸和酪氨酸代谢中,有许多代谢性疾患。最重要的是苯丙酮酸尿症,因缺乏苯丙氨酸羟化酶所致。苯丙氨酸不能正常地转变为酪氨酸,体内苯丙氨酸蓄积,并由转氨基作用生成苯丙酮酸(一部分还原为苯乙酸)并从尿液中排出。苯丙酮酸的堆积对中枢神经系统有毒性,故本病伴发智力发育障碍。早期发现时可控制饮食中苯丙氨酸含量,有利于智力发育。
另一代谢疾患为尿黑酸尿症。酪氨酸在分解代谢中生成中间产物尿黑酸,如尿黑酸氧化酶缺乏,则尿黑酸裂环降解受阻,大量尿黑酸排入尿中,经空气氧化为相应的对醌,后者可聚合为黑的色素。此种代谢性疾患一般无严重后果。
【氨的代谢】
1.氨的来源
(1)氨基酸脱氨基作用产生的氨是体内氨的主要来源。
(2)肠道吸收的氨。
(3)肾小管上皮细胞分泌的氨。
2.氨的转运
(1)丙氨酸一葡萄糖循环
肌肉中的氨以无毒的丙氨酸形式运输到肝,丙氨酸脱下的氨在肝合成尿素,脱氨后形成的丙酮酸异生成葡萄糖经血液循环运回肌肉。
(2)谷氨酰氨的运氨作用
在脑和肌肉组织,氨和谷氨酸在谷氨酰胺合成酶的催化下生成谷氨酰胺,并由血液运至肝和肾,再经谷氨酰胺酶水解成谷氨酸和氨。血液中丙氨酸、谷氨酰氨、谷氨酸的含量相对较高。
3.氨的去路
(1)在肝内合成尿素是体内氨的主要去路
尿素合成过程又称鸟氨酸循环,鸟氨酸循环的要点:
①部位 肝细胞的线粒体、胞液。
②终产物 尿素。
③关键酶 氨基甲酰磷酸合成酶I:位于线粒体中,其激活剂为N一乙酰谷氨酸;精氨
酸代琥珀酸合成酶。
④尿素氮的来源 NH3、Asp。
(2)合成非必需氨基酸和其他含氮化合物
(3)合成谷氨酰胺
(4)肾小管泌氨
肾小管上皮细胞中的谷氨酰胺水解产生的氨,分泌到小管液中与H+结合以铵盐的形式随尿排出体外。
【氨基酸的脱氨基作用】
1.转氨基作用是在转氨酶的催化下,可逆的把氨基酸(氨基供应者)的氨基转移给α-酮酸(氨基受体)。由于反应的实质是氨基的转移,所以反应命名为转氨基作用。转氨酶催化的反应可逆,不仅可促进氨基酸的脱氨基作用,亦可自α-酮酸合成相应的氨基酸。这是机体合成非必需氨基酸的重要途径。
2.最重要的转氨酶是谷丙转氨酶(GPT)又称丙氨酸转氨酶(ALT),及谷草转氨酶(GOT)又称天冬氨酸转氨酶(AST)。转氨酶的辅酶是磷酸吡哆醛和磷酸吡哆胺(含有维生素B6),起着传递氨基的作用。
3.若是转氨酶和谷氨酸脱氢酶协同作用,即转氨基作用和谷氨酸的氧化脱氨基作用偶联进行,就达到把氨基酸转变成氨及相应的α-酮酸的目的。这种氨基酸的转氨基作用和谷氨酸的氧化脱氨基作用偶联进行的方式称为联合脱氨基作用,联合脱氨基是体内主要脱氨基方式。主要在肝、肾等组织中进行。
4.嘌呤核苷酸循环:肌肉中存在着另一种氨基酸脱氨基反应,即通过嘌呤核苷酸循环脱去氨基。经转氨基作用生成的天冬氨酸将氨基交给次黄嘌呤核苷酸(IMP),生成腺嘌呤核苷酸,后者在腺苷酸脱氨酶的催化下脱掉氨基。
【α-酮酸的代谢】
1.α-酮酸可再合成为非必需氨基酸,或转变成糖类和脂类,也可以通过三羧酸循环彻底氧化。
2.根据氨基酸转变的情况不同,可将氨基酸分为三大类。即生糖氨基酸(甘氨酸、丝氨酸、缬氨酸、组氨酸、精氨酸、半胱氨酸、脯氨酸、羟脯氨酸、丙氨酸、谷氨酸、谷氨酰胺、天冬氨酸、天冬酰胺、甲硫氨酸)、生酮氨基酸(亮氨酸、赖氨酸)及生酮兼生糖氨基酸(异亮氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、苏氨酸、色氨酸)。
【蛋白质的生理功能】
1.构造人的身体
蛋白质是一切生命的物质基础,是机体细胞的重要组成部分,是人体组织更新和修补的主要原料。人体的每个组织:毛发、皮肤、肌肉、骨骼、内脏、大脑、血液、神经、内分泌等都是由蛋白质组成,所以说饮食造就人本身。蛋白质对人的生长发育非常重要。
2.结构物质
人的身体由百兆亿个细胞组成,细胞可以说是生命的最小单位,它们处于永不停息的衰老、死亡、新生的新陈代谢过程中。例如年轻人的表皮28天更新一次,而胃黏膜两三天就要全部更新。所以一个人如果蛋白质的摄入、吸收、利用都很好,那么皮肤就是光泽而又有弹性的。反之,人则经常处于亚健康状态。组织受损后,包括外伤,不能得到及时和高质量的修补,便会加速肌体衰退。
3.载题的运输
维持肌体正常的新陈代谢和各类物质在体内的输送。载体蛋白对维持人体的正常生命活动是至关重要的。可以在体内运载各种物质。比如血红蛋白—输送氧(红血球更新速率250万/秒)、脂蛋白——输送脂肪、细胞膜上的受体还有转运蛋白等。维持与构成
维持机体内的渗透压的平衡:白蛋白。维持体液的酸碱平衡。构成神经递质乙酰胆碱、五羟色氨等。维持神经系统的正常功能:味觉、视觉和记忆。
4.抗体的免疫
有白细胞、淋巴细胞、巨噬细胞、抗体(免疫球蛋白)、补体、干扰素等。七天更新一次。当蛋白质充足时,这个部队就很强,在需要时,数小时内可以增加100倍。
5.酶的催化
构成人体必需的催化和调节功能的各种酶。我们身体有数千种酶,每一种只能参与一种生化反应。人体细胞里每分钟要进行一百多次生化反应。酶有促进食物的消化、吸收、利用的作用。相应的酶充足,反应就会顺利、快捷的进行,我们就会精力充沛,不易生病。否则,反应就变慢或者被阻断。
6.激素的调节
具有调节体内各器官的生理活性。胰岛素是由51个氨基酸分子合成。生长激素是由191个氨基酸分子合成(与生长素无关)。
7.胶原蛋白
占身体蛋白质的1/3,生成结缔组织,构成身体骨架。如骨骼、血管、韧带等,决定了皮肤的弹性,保护大脑(在大脑脑细胞中,很大一部分是胶原细胞,并且形成血脑屏障保护大脑)
8.能源物质
提供生命活动的能量。
蛋白质的营养互补作用
蛋白质的营养价值取决于必需氨基酸的数量、种类。在营养方面,不仅要注意膳食蛋白质的量,还必须注意蛋白质的质。由于各种蛋白质所含氨基酸的种类和数量不同,它们的质不同。有的蛋白质含有体内所需要的各种氨基酸,并且含量充足,则此种蛋白质的营养价值高;有的蛋白质缺乏体内所需要的某种氨基酸,或含量不足,则其营养价值较低。
一般来说,含有必需氨基酸种类多和数量足的蛋白质,其营养价值高,反之营养价值低。
【血浆脂蛋白的分类及生理功能】
血浆中脂类与载脂蛋白结合形成血浆脂蛋白,是脂类在血浆中的运输形式。常用于分离血浆脂蛋白方法有电泳法和超速离心法。
1.电泳法由于不同的血浆脂蛋白颗粒大小及表面电荷量不同,在同一电场中,其迁移速率不同而得到分离。从正极→负极依次为:α-脂蛋白(αLP)、前β-脂蛋白(preβLP)、β-脂蛋白(β-LP)和乳糜微粒(CM)。
2.超速离心法(密度分离法)因所含的脂蛋白的密度不同,其漂浮或沉降速率不同可将血浆脂蛋白分为四类:乳糜微粒(CM)、极低密度脂蛋白(VLDL)、低密度脂蛋白(LDL)和高密度脂蛋白(HDL)四大类。
【胆固醇合成部位、原料和关键酶】
1.肝是合成胆固醇的主要场所。胆固醇合成酶系存在于胞液及滑面内质网上。合成胆固醇的原料为乙酰辅酶A和NADPH,此外还需ATP提供能量,乙酰辅酶A是葡萄糖、氨基酸和脂肪酸在线粒体内的代谢分解产物。它不能通过线粒体内膜,需在线粒体内先与草酰乙酸缩合成柠檬酸,后者再通过线粒体内膜的载体进入胞质,然后柠檬酸在裂解酶的催化下,裂解生成乙酰CoA用于胆固醇合成。合成反应所需NADPH主要来自磷酸戊糖途径。
β羟β甲戊二酸单酰CoA(HMGCoA)还原酶是胆固醇合成的限速酶,也是各种因素对胆固醇合成的调节点。
2.胆固醇的转化与去路
(1)转变为胆汁酸:胆固醇在肝内可以转变成胆汁酸,这是胆固醇在体内代谢的主要去路。正常人每天合成的胆固醇,约有40%在肝中转变为胆汁酸,后者随胆汁排入肠道,促进脂类的消化、吸收。
(2)转变为类固醇激素:在肾上腺皮质胆固醇可转变成醛固酮,在性腺可转化为性激素。
(3)转变为维生素D3:皮下7脱氢胆固醇经紫外线照射转变为维生素D3。
【甘油三酯的合成部位】
肝、脂肪组织、小肠是合成的重要场所,以肝的合成能力最强,注意:肝细胞能合成脂肪,但不能储存脂肪。合成后要与载脂蛋白、胆固醇等结合成极低密度脂蛋白,入血运到肝外组织储存或加以利用。若肝合成的甘油三酯不能及时转运,会形成脂肪肝。脂肪细胞是机体合成及储存脂肪的仓库。
【甘油三酯合成原料】
合成甘油三酯所需的甘油及脂肪酸主要由葡萄糖代谢提供。其中甘油由糖酵解生成的磷酸二羟丙酮转化而成,脂肪酸由糖氧化分解生成的乙酰CoA合成。

