奥赛讲座(生物化学)(.ppt

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,单击此处编辑母版标题样式,*,*,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,欢迎,各位同学和老师参加,2009,年生物学奥赛讲座,!,生物化学引言,什么是生物化学,?,生物（,Bio,）,+,化学（,Chemistry,）,=,生物化学（,Biochemistry,）,学习生物化学的目的：,在分子水平上研究细胞的结构、组织和功能,(1),结构生物化学,(2),代谢生物化学,(3),分子遗传学,生物化学的应用,无处不在的生物化学,如何学好生物化学？,不要畏惧！要有信心！,选择好教材和参考书,懂得助记法,理论联系实际,多理解、少死记！,善于联想和比较,必需氨基酸,PK,非必需氨基酸,必需氨基酸是指人体必不可少，而机体内又不能合成、必须从食物中补充的氨基酸。如果饮食中经常缺少它们，就会影响健康。,余下的氨基酸则属于非必需氨基酸，动物体自身可以进行有效的合成,笨,（苯丙氨酸）,蛋,（蛋氨酸）,精,（精氨酸）,来,（赖氨酸）,宿,（苏氨酸）,舍,（色氨酸）,住,（组氨酸）,亮,（亮氨酸）,凉,（异亮氨酸）,鞋,（缬氨酸）,三羧酸,循环总结,草酰乙酸,柠檬酸,顺乌头酸,异柠檬酸,草酰琥珀酸,-,酮戊二酸,琥珀酰辅酶,A,琥珀酸,延胡索酸,苹果酸,吵，您顺意吵，（吵得）铜壶呼盐瓶！,糖酵解,途径,糖酵解概述,发生在所有的活细胞,位于细胞液,共有十步反应组成,在所有的细胞都相同，但速率不同。,两个阶段：,第一个阶段,投资阶段或引发阶段,:,葡萄糖,F-1,6-2P 2G-3-P,第二个阶段,获利阶段：产生,2,丙酮酸,+2ATP,丙酮酸的三种命运,糖酵解的两阶段反应,糖酵解,A.,能量投资阶段,:,葡萄糖,(,6C),甘油醛,-3,磷酸,(2-3C),(G3P,或,GAP),2 ATP -,消化,0 ATP -,产生,0 NADH-,产生,2ATP,2ADP+,P,C-C-C-C-C-C,C-C-C,C-C-C,糖酵解,B.,能量收获阶段：,甘油醛,-3-,磷酸,(2-3C),(G3P,或,GAP),丙酮酸,(2-3C),(PYR),0 ATP -,消耗,4 ATP -,产生,2 NADH-,产生,4ATP,4ADP+,P,C-C-C,C-C-C,C-C-C,C-C-C,GAP,GAP,(PYR),(PYR),糖酵解的全部反应,糖酵解第一阶段的反应,第一步反应,葡萄糖的磷酸化,己糖激酶或葡萄糖激酶,引发反应,ATP,被消耗，以便后面得到更多的,ATP,ATP,的消耗是葡萄糖的磷酸化能够自发地进行,葡萄糖在细胞内磷酸化以后不能再离开细胞,反应,2:,磷酸葡糖异构酶,葡糖,-6-,磷酸转变成果糖,-6-,磷酸,这是一步异构化反应，反应的机制牵涉到不稳定的烯二醇中间体。通过此反应，酮基从,1,号位变到,2,号，这既为下一步磷酸化反应创造了条件，也有利于后面由醛缩酶催化的,C-3,和,C-4,之间的断裂反应。,反应,3:,磷酸果糖激酶,是糖酵解的限速步骤,!,糖酵解第二次引发反应,有大的自由能降低，受到高度的调控,反应,4:,醛缩酶,C,6,被切成,2 C,3,为什么叫醛缩酶？,反应,5:,磷酸丙糖异构酶（,TIM,）,磷酸二羟丙酮转变成甘油醛,-3-,磷酸,为什么需要这一步反应？因为酮难以氧化。,糖酵解,-,第二个阶段的反应,产生,4 ATP,导致糖酵解净产生,2ATP,涉及两个高能磷酸化合物,.,1,3 BPG,PEP,反应,6:,甘油醛,-3-,磷酸脱氢酶,甘油醛,-3-,磷酸被氧化成甘油酸,-1,3-,二磷酸,这是整个糖酵解途径唯一的一步氧化还原反应,产生,1,3-BPG,和,NADH,。,反应,7:,磷酸甘油酸激酶,从高能磷酸化合物合成,ATP,这是一步底物水平的磷酸化反应,反应,8:,磷酸甘油酸变位酶,磷酸基团从,C-3,转移到,C-2,反应,9:,烯醇化酶,甘油酸,-2-,磷酸转变成,PEP,烯醇化酶的作用在于促进甘油酸,-2-,磷酸上某些原子的重排从而形成具有较高的磷酸转移势能的高能分子。,反应,10:,丙酮酸激酶,PEP,转化成丙酮酸，同时产生,ATP,产生两个,ATP,，可被视为糖酵解途径最后的能量回报。,NADH,和丙酮酸的去向,有氧还是无氧？,在有氧状态下,NADH,和丙酮酸的命运,（,1,）,NADH,的命运,NADH,在呼吸链被彻底氧化成,H,2,O,并产生更多的,ATP,。,（,2,）丙酮酸的命运,丙酮酸经过线粒体内膜上丙酮酸运输体与质子一起进入线粒体基质，被基质内的丙酮酸脱氢酶系氧化成乙酰,-,CoA,在缺氧状态或无氧状态下,NADH,和丙酮酸的命运,（,1,）乳酸发酵,（,2,）酒精发酵,线粒体内膜上的甘油,-3-,磷酸和苹果酸,-,天冬氨酸穿梭系统,丙酮酸的代谢去向,原核细胞和真核细胞大比较,细胞的基本共性,所有的细胞表面均有由磷脂双分子层与镶嵌,蛋白质构成的生物膜，即细胞膜。,所有的细胞都含有两种核酸：即,DNA,与,RNA,作为遗传信息复制与转录的载体。,作为蛋白质合成的机器核糖体，毫无例外地,存在于一切细胞内。,所有细胞的增殖都以一分为二的方式进行分裂。,原核生物与真核生物,真细菌,古菌,真核生物,原核细胞,基本特点,：,遗传的信息量小，遗传信息载体仅由一个环状,DNA,构成；,细胞内没有分化为以膜为基础的具有专门结构与功能,的细胞器和细胞核膜。,主要代表,：,支原体,目前发现的最小最简单的细胞；,Mycoplasm,laboratorium,细菌,蓝藻又称蓝细菌（,Cyanobacteria,）,真核细胞,真核细胞的基本结构体系,细胞的大小及其分析,原核细胞与真核细胞的比较,真核细胞的,基本结构体系,以脂质及蛋白质成分为基础的生物膜结构系统；,以核酸（,DNA,或,RNA,）,与蛋白质为主要成分的遗传信息表达系统,由特异蛋白分子装配构成的细胞骨架系统原核细胞与真核细胞的,比较,原核细胞与真核细胞基本特征的比较,原核细胞与真核细胞的遗传结构装置和基因表达的比较,原核细胞与真核细胞基本特征的比较,原核细胞与真核细胞的遗传结构装置和基因表达的比较,原核细胞与真核细胞在,DNA,复制上的差别,原核细胞,真核细胞,核小体和染色质结构对复制的影响,无,有,复制起始区的数目,1,个,多个,复制叉前进的速度,快,慢,冈崎片端的长度,长,短,引物切除,DNA,聚合酶的,3,-,外切酶活性,核糖核酸酶,H,或其他核糖核酸酶,复制时间,可一直在复制,限制在,S,期,第一轮复制结束之前能否进行下一轮复制,可以,否,端聚酶,无,有,原核细胞与真核细胞在,DNA转录上的差别,原核细胞,真核细胞,核小体和染色质结构对转录的影响,无,有,启动子结构,简单,复杂,RNA,聚合酶,一种,细胞核有三种,转录因子,缺乏,多种,识别启动子的蛋白质,RNA,聚合酶本身,特殊的转录因子,启动子以外的与转录有关的,DNA,序列,少,繁多,操纵子结构,普遍,少见,转录与翻译之间的偶联关系,存在,不存在,转录产物性质,多为多顺反子,多为单顺反子,原核细胞与真核细胞在转录后加工上的差别,原核细胞,真核细胞,mRNA,前体的后加工,几乎没有,非常复杂，包括加帽、加尾、剪接、内部甲基化和编辑,tRNA,的后加工,一般不需要添加,CCA,一般需要添加,CCA,rRNA,的后加工,不需要,snoRNA,需要,snoRNA,原核细胞与真核细胞在翻译上的差别,原核细胞,真核细胞,核糖体,70S,（,50S+30S,）,80S,（,60S+40S,）,与转录的偶联关系,存在,无,起始,tRNA,是否甲酰化,是,否,起始密码子的识别,SD,序列与反,SD,序列的相互作用,扫描或内部进入,起始阶段对,ATP,的需要,不需要,需要,起始因子的种类,延伸因子,3,种,3,种,10,多种,2,种,核糖体释放因子,有,无,对抑制剂的敏感性,对许多抗生素敏感,对抗生素不敏感,原核细胞与真核细胞在基因表达调控机制上的差别,原核细胞,真核细胞,调控的目的,对环境的变化做出反应,细胞分化,调控的方式,主要是负调控,主要是正调控,调控的主要水平,转录,转录,+,其他水平,染色质水平调节基因表达,无,存在，非常重要,DNA,甲基化对基因表达的影响,无,阻止基因的表达,操纵子,普遍,少见,弱化子,存在,无,转录后加工水平的调控,缺乏,选择性剪接、选择性加尾、编辑,RNAi,在翻译水平的调控,无,有,