糖_脂类_蛋白质和核酸的代谢及相互关系
高 等 授函 报
自然学科 学版
年
第
期
糖脂 类 蛋白 质 核 和 的酸代 谢及 相互 系
关杨广 笑
研 究糖 脂 蛋 白质 和类核 这 酸四 大类 质物 的 代谢 是生物 化学 的 要重 内容 是 尝也 的 习
点难 般一生 物 化 教学材均按 顺 序 这对 四大 类物 的质代 谢章 分逐 节 一介 绍 但这 仅 仅 是 为 叙了 述。
, 、
、
、、
,方 使
事 实 上生 有 物 机 体的新 陈 代谢 是 一个 完整 的 过 程 不 同 的 谢 代 途径虽 各有 的自 特 点和规
律 但 它 们 彼 此之 间 密是切 联 系 和相 互 约制 的各 种 谢 途代径可 通过交 叉 上关 点中 键间 代谢
物 而 产相 互 用作 相互 转化 形 成代 谢 网 络见 下 图白 质 和核 酸的 谢代 要点及相 互 系关偿 结如 下 一 大四物 质 代谢 过程 要 点
的糖代
谢
、
、
,。
,
,
,
,
、
。
,现 将 细胞 四 类 内主 要有 机 物糖脂 肪
蛋核
酸
、
、 白滋质
淀
粉糖 原
磷、
脂
肪
是 糖 机有体 的 重 要 碳
““
一
源 葡 和源能 其 主 代 要 谢 过程有 以下几 方
酵面
,
解
’
一
葡萄 磷糖
酵”解 是 葡萄 糖 氧分 解无形 丙成 的过 程 过 程全 共 分十,
。
酮酸并
成
生。
步有 十 种酶参 与在 细胞 质 进中行 酵解
““ ‘ 一
,磷
过
程一 个 葡萄 分糖子 净 生 成 子
分如 在有 氧 条 件下 生 成 丙 酮 可 产 生酸一
,
,
,分
。子
。
酸纂 氨
二 一 乙酸酸
三 狡酸描抓
在细
的胞线粒 体 中
进
一,一
一礴
气二
酮丙醉
下
一
” “葡
分户一
肪
一 撇夕旨 酸
…,
乙
酞
乙 酵 解产行 物 酮 酸丙 经 三酸 梭 循环后 释可
放大量 能 量 首 丙 酮先 酸氧 化 玫 脱变成 乙
。
薪,
、
、
酸索玻泊 酸
一
辅酞酶释放
十
,
,
再经八 步 反应
一分和子
,
最
彻后底 分解
・
‘
丁
八
环
循 檬酸
柠 而脱下的氢共形 成 个 分 子
,
的经
化氧磷
酸 化生
成
,
个
子分加 上 三 梭酸 循相当
个一。
,
环
自 身 成生 的一 子
酮分 戊二酸
灯
分
数子大 多
的。
‘
共产 生
个分
子,
每 葡个萄 搪个
。
困
,糖 肪 脂 白蛋 质 及核酸代 谢 相互关 系 示 意图
、
、
分子
产 生 分 子的 丙 酮 酸 即 生 产 酸 磷戊糖 途径
、
这比 酵解 产生 的
一
在
细 胞 中质进行 要 主过 程 是 萄葡糖
一一 ,
一
酸磷脱氢生成
。一
酸磷 葡萄糖 酸
再 脱氢 脱俊 生 成核 糖十
磷酸最 后 经 转 酮 和 转 醛反 应 与 酵解 连相 这 一 过 程生 成
、的
提 供
合 代 谢成所 需的 还原 力
糖 物 非质 如 甘 乳 油酸 等在 细肝 胞 中 成 合糖原 的过 基 程本
上 是 酵解的 逆 过程
,
。,
糖
异 生糖 合原 过成程
。
,
但有
步三反 应 与酵 不解同 需另 外 的 酶 与参血 液 中的 葡萄糖 经葡 萄 糖
一一
磷酸 葡 萄糖
、
一
一
磷
酸 和 尿 二磷 葡萄 糖合 糖成原的
肪 的脂 代
谢 高等函 授学
报自然
科 学版
,
拍年
第
期。
脂 肪的 解分代 谢,
类 脂 与 细参 的胞 构结 组成 分解 可 释 时放 量 大的能 量 脂肪 经 酶
水
。,
解
生 成 甘油 和 脂 酸 甘 肪 经 磷油 酸醋 生 化 磷成 酸 二 轻丙 酮 参 与 酵解 过 程脂肪 酸
在和
辅酶
等
作用 下 生 成 酞脂辅 酶 。
,
后 者 与
肉 碱 合转 结 至 线粒运 内体 主要 经 庄 氧 化 生成 乙 酞
、
,
辅
酶 与参三 玫 酸 循环 氧 化分 压 下 以 步几
脂酞
一在
为以辅基 的 脱 氢酶 催下 化成生一
、
日 烯 醋酞
。
一
。
上 述 产物烯 脂经酞
压
、
水 酶 化 催化加 水生 卜成 羚 脂 汗
。酸
、 脱氢生成 ” 酮 脂酞 上 述产 物 在 硫 解 酶 化 催 下 裂 为解乙溅
刻
旨酞
,
。
和
少 了两 个 碳 原 子 的 酞
,
脂。
,如
此循
个
,
环 最终 形成脂 肪酸 碳 原 子 数一半 的总乙酞
,。
个一 软脂 分酸子 全 完化 可氧成
形
‘
月 肪 的合 代成 谢 旨和 二丙酸 单
, 酞
,
长一 链饱 和脂 肪 酸 在 是 液胞 中 由 酸 脂合 成酶复 合 体 成 合的 这 一
合 二酸 丙单
一酞 ,
。
成过 程 的 基酞载 体是 一 小 分 子 蛋 的
缩白合成 乙 乙 酞酞
是 碳原 子的 直 接 供体乙
、酞
。
后者 经 加 氢 还原 脱水 再 加 氢 原 还为 酞
丁
,。
如 此 循环 如 成 合 软脂 酸需则 七轮 连 续反 应
蛋 白 代 谢
质
由磷 酸 油甘和 酞
脂 在合 成酶 化催 生下 成脂 肪
蛋白 质 及 氨 酸 的基 分 代解谢
、
蛋 白质经 各 蛋种 白 水 解酶的作 用 最后 降 解 成 氨 酸
基
, 。。
、
,
。
氨基 酸的 解 分代谢 有脱 氨 脱 和 梭碳骨 架 分 三类解反 应不 同 的 氨 基酸 降解 途 径不 尽相 同 就
脱氨 而 言 同不 物 脱生氨 方 式 也 同 主不 的要脱 氨方 式氧有 脱氨 非氧化 脱化氨 和 转氨 其中转
,,
氨 作用 氨 在 酸 基分解 代 谢 中占 要重 地 与转位氮作 用 相偶联 的 反 有 应 谷卜氨 酸 脱 氢 和 酶腺
昔。
酸
脱 氨酶 所催化 的 脱 反 应氨、
。
脱的 下氨经 尿 素 环 生成 循尿 素 氨 基酸 经 氨 脱后的 碳骨 架 通可 乙 酸过
。
、
。酮 二戊 酸
、
唬
拍酸 延 索酸胡和 草 酞 乙 酸 等 五个 入氨 基
酸 和 蛋白 质的合 代 成谢。
口进 三入梭 循酸环
。
不同 生物 合成 氨 酸基的 能 力不
同 凡 不能 自 己 合成的
。
,
氨 酸基称 必需氨 基 人 和 酸大 鼠需要 种 必十需 基氨酸
。 蛋 白是质 生 物 合 的 模成 板每 个 连三续 的 昔 核 决 酸定 个一 氨基 酸的 种 和 类 置位 称密码子为密 码典共有
字。 。
,
密码子个
。,
个
编码 氨基
一
酸,
、
、
终止信 为
号一
。
,
起 始为信 号并 编 码甲硫 氨 酸 核 体 是 蛋 糖质 生白 物 合成 场 所 核真与 原 生核 蛋物白 质 合成 程过十 相分似 肤 的 合 成方 是向
由
,一
。
端到
末
一末端
,翻
译 方向
。
是
氨酸基 需活
化 才
能进 入 蛋白质 分 子 中 化 活 形即成 氨
原核酞生 物 蛋质合白成 第的一 步 是三步 一 个 新的 氨 酞进
核 糖到体的 ,
。
八
的过程
,
复 合 物 形成 第 的二 是步肤 链 延伸 循 此环 过程 又 位 分进位肤 酞
基从
,
位转
到一
位 并 成形 肤键从
位到
。
肤转
核
糖 体沿
位 移下 一个 码 子密 进
、
入位
位
移
。
。肤
酸
位
,
开
始 一 轮新 肤 链延伸 环 循 第三 步 肤 为链合 的成 止终和 释 放核
的酸代
谢新
生 肤一般 要 还经 不同方 式加工 修 才 饰能变 转成具 有 某种生 物功 能的 蛋白质 核酸 及 核 昔酸 分的 解 代
、 谢
,
‘
核酸 的 分解过 程 如
下
‘
、酸核
一
兰二兰里卜
核酸
、
核酶昔
核普 酸酸 酶 ‘二 二二争
核二
一
昔,
磷、酸
核昔 磷酸 化 酶二 几兰 竺皿 二 二,二
、
,
、,
、
核
, 酸
碱基
十戊
一
糖一
一
,
磷碱基
戊糖
高 等函 学 报
授自然 科
学
。
版
年
第期
碱基 可以 进 一 分步
解,
核昔 酸 和 核酸的 成 代谢合,
, 吟 核嗓昔 的 合酸 成不 是 形 成先嘿 吟 环 再 与核 糖 磷和
酸,。
,
结 合成 核昔 酸 而 是 先 形 成 黄次嗦 吟 核 酸昔再经 转 氨 成腺 嗓岭 和 鸟 喋岭 核昔酸
嘀陡 核 昔
聚
酸
合的成 正相 反 是 合先成 咤眩环 再与磷 醉 核 糖结 转合为 筋睫 核 酸昔
。。
。
的 合 成复 制 一 是个 半 保 留 的过程 复 制 始于特 殊 起 点 核原生物 有 三 种
合 酶即酶
,
,
、
、
一 真核 生物 发现 四有 种即
。
,
。
、队
丫和
它 们 的底 ,均物为 四 种 脱 的氧 昔核 三,
,
酸磷 并要 有求 模板 和 引物 ,
合成链方 向 是
,
、
。,
合 成时一条 链与复 叉制 移方 动向 相同称前 导链 其 成 合 连是续 的 另 一 条 链 合 成的 方与复向制叉 移 动方 相向 称滞 后链反 其成合 是 连 续 的不 这种 复制 方 式半 不连 称 复续制
的 制 复 程 还过需 拓 朴异构 酶 解 旋螺酶 连 结酶和 单链 结 合 蛋 白等
多
种 蛋 因白子 参 与 、
、
。
,,
。
在适
当的
、 导下 指 的模作
。板
合
成称 逆转 录 逆为转 录 酶所 化催
,
,,
。
・
的
合成 即遗 传信 息的 转录由
聚 合
酶 催 化 以 种四核 普 三 酸磷为 底物 要并有
,,
的
合 成 过 程可 分三个 步 骤第 一 步 为 转录 起 始 即聚 合 对
酶 模 板 启动 子 部
聚位 酶合有 只聚合酶 三类 酶
有、
别识结 合 和 开 始转 录 第二 步 是一
种 负 三责 种 类
,型
,
的 , 延长 三第 步 转 录终 止 原核 生 物
,
,。
合成 真 核 的 物
班 负 责 生小 分子,
,
负
责合成酶
责负
、
合 成酶,
,
的
成
,合
。转 录后 往 需 要 往 经 一过系 列的 加 工 过 程 才 能 为成 成 熟的 子 分 真 核生物
的前
体核 内为 均 一
去 不 除 合 子内以 及内 部 甲基 等
化 。
、其 加工 过 程 包括
端加 帽 ,子端
加尾 巴
通 过拼接
二 大四 质代谢 间物 的相 互 关 系
糖 代 谢 与蛋 白质 谢代的 关
来。
代 谢的 糖中间产 物 可 用 于 合 各 种 成氨 基酸 的 碳 架 结 构
、,
转经 氨 后即 成 各 生种 氨基酸 如 糖 代 谢例 的 间中产物 酮 酸丙
、一
酮
戊二 酸 草 乙 酞 酸 这三种
酮
、酸均可 经 氨转 用作 形成 相应的 丙 氨 酸 谷氨 酸和 夭 冬 氨酸 分 糖析过程 产 生的能 量可 用 于 氨 基酸 和 白质蛋 合的 蛋 成 白 降质 解产 氨物基 酸 在 体 内可 变转成 糖许 多 氨 基 酸脱氨 后 转 变 为 丙 酮酸 再经 糖 异 生 作用合 糖成 这类 基 酸 又氨称 生 糖 氨 基 酸
,,
。。
。
,
肪脂代 谢 与蛋白质 代谢 的 来 关乙 和酸
, ,
脂
肪 水解 产 生的 甘 油 可 转 变为丙 酮酸进 而 生 成草 酞
、
,
。酮 戊
二 酸经 转氨 后 可 合成 丙 氨 酸 天冬 氨酸 和谷 酸氨脂 肪酸 经 庄 氧化 生 成 乙酞
入进
环 即循与 冬 天氨 和 谷酸氨 酸相联 某 氨 基 些 酸 苯如丙 氨 酸亮氨 酸在 代谢 过
。,
、
,
中能程生成 乙
,
酞经 缩
形合 成 肪脂酸
,
。
糖代谢 与 脂 肪 谢的 代 系关
糖
脂与肪能 相 互 转 糖 变 解酵 产物 磷 酸二 径丙酮 可 还原 为
。。
甘 丙 油 酮 酸 脱梭为 乙 酞
后者 缩 形 合成 肪 脂 酸脂肪 分 产解物 甘油 经糖 异生途 径 可 成合
糖原
。
核 酸 与 其它物 质 代谢 的关系 量 和 磷 酸基 团的重 要供给 物, ,
。
多 核许 昔酸 在 谢代过 程 中 起重 要 作用例
。如 、
,
,
能
是参 与
糖 的合成 等 甘 氨 谷酸氮 酸 夭 和冬 酞胺及 磷酸戊 糖途
径。 生 的 成核 糖又 核营 是酸合 成 原 的 料 核 酸但与
其 它 质物 代 谢的关 系 中最 要重 是的它 们 是细胞
的内 传物 质遗 可通 过控 制 蛋 白质 的 成 合影 响各种 代谢 活动,
,
总
之 细 胞 内 四大 物 质 在代 谢 程 中过 是彼此 影 响 相互联 的 三 系 梭酸 循环 仅 不是各 物种
,
质
的共 同 代谢途 径 也是 它们之 联间系 的桥 梁
,
。