第一部分　基础医学综合

第一章　生物化学

一、蛋白质的结构与功能

（一）氨基酸与多肽

1.氨基酸的结构与分类

（1）天然氨基酸有一个共同的特点，即在连接羧基的a碳原子上还有一个氨基，故称a氨基酸。除甘氨酸外，其余氨基酸的a碳原子是一个不对称碳原子，具有旋光异构现象，也有D系和L系两种构型。人体内组成蛋白质的氨基酸为L-α-氨基酸。

（2）根据它们的侧链R的结构和性质分为以下四类：①非极性R基氨基酸：这类氨基酸的特征是在水中溶解度小于极性R基氨基酸。包括丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸、甲硫氨酸和脯氨酸。②不带电荷的极性R基氨基酸：这类氨基酸的特征是比非极性R基氨基酸易溶于水。丝氨酸、苏氨酸和酪氨酸、谷氨酰胺和天冬酰胺、半胱氨酸和甘氨酸。③带正电荷的R基氨基酸：是一类碱性氨基酸。包括赖氨酸、精氨酸和组氨酸。④带负电荷的R基氨基酸：天冬氨酸和谷氨酸是一类酸性氨基酸。

2.肽键与肽链

（1）肽键是由一个氨基酸的α-羧基与另一个氨基酸的α-氨基脱去1分子水缩合而形成的酰胺键。

（2）多肽链是指许多氨基酸之间以肽键连接而成的长链。

（3）多肽链有两端：N末端和C末端。

（二）蛋白质的结构

1.一级结构概念：氨基酸在多肽链中的排列顺序及其共价连接称为蛋白质的一级结构，肽键是其基本结构键。蛋白质分子的一级结构是其生物学活性及特异空间结构的基础。

2.二级结构α-螺旋：多肽链主链围绕中心轴有规律地螺旋式上升，每隔3.6个氨基酸残基螺旋上升一圈，螺距为0.54nm。第一个肽平面羰基上的氧与第四个肽平面亚氨基上的氢形成氢键，氢键的方向与螺旋长轴基本平行。由于主链上所有肽键都参与氢键的形成，所以α-螺旋很稳定。组成人体蛋白质的氨基酸都是右手螺旋。侧键R基团伸向螺旋外侧。

3.三级和四级结构的概念

（1）三级结构是指多肽链主链和侧链的全部原子的空间排布位置。三级结构的稳定性靠次级键。

（2）四级结构指蛋白质亚基之间靠次级键维持稳定，但并非所有的蛋白质都有四级结构。

（三）蛋白质的变性

在某些物理和化学因素作用下，其特定的空间构象被破坏，也即有序的空间结构变成无序的空间结构，从而导致其理化性质改变和生物活性的丧失。其本质是破坏非共价键和二硫键。蛋白质被强酸或强碱变性后，仍能溶于强酸或强碱溶液中。若将此强酸或强碱溶液的pH调至等电点，则变性蛋白质立即结成絮状的不溶解物。这种现象称为变性蛋白质的结絮作用。结絮作用所生成的絮状物仍能再溶于强酸或强碱中。如再加热，则絮状物变为比较坚固的凝块，此凝块不易再溶于强酸或强碱中。这种现象称为蛋白质的凝固作用。蛋白质的变性和凝固常常是相继发生的，蛋白质变性后结构松散，长肽链状似乱麻，或互相缠绕、或互相穿插、扭成一团、结成一块，不能恢复其原来的结构，即是凝固。可以说凝固是蛋白质变性后进一步发展的一种结果。

二、核酸的结构与功能

（一）核苷酸

1.核苷酸的分子组成：核苷酸由碱基、戊糖和磷酸三种成分连接而成；脱氧核苷酸中的戊糖是β-D-2-脱氧核糖，核苷酸中的戊糖为β-D-核糖。碱基核酸分子中的碱基分为嘌呤碱和嘧啶碱。DNA和RNA中含有的嘌呤碱主要为腺嘌呤（A）和鸟嘌呤（G）；组成DNA的嘧啶碱主要有胸腺嘧啶（T）和胞嘧啶（C），RNA分子中主要为尿嘧啶（U）及胞嘧啶。

2.核酸：核酸的基本构成单位是核苷酸，核酸由多个核苷酸连接而成，故又称多聚核苷酸。组成DNA的核苷酸是脱氧核糖核苷酸（dAMP，dGMP，dTMP，dCMP），组成RNA的核苷酸是核糖核苷酸（AMP，GMP，UMP，CMP）。

（二）DNA的结构和功能

1. DNA的碱基组成规律：A=T；C=G。

2. DNA的一级结构：DNA的一级结构为DNA中脱氧核苷酸的排列顺序；由于脱氧核苷酸间的差异主要是碱基不同，所以也称为碱基序列。

3. DNA双螺旋结构

（1）DNA是一反向平行的双链结构，脱氧核糖基和磷酸基骨架位于双链的外侧，碱基位于内侧，两条链的碱基之间以氢键相连。A与T之间形成两个氢键（A=T），G与C之间，形成三个氢键（G≡C）。碱基平面与线性分子结构的长轴相垂直。一条链的走向是5'→3'，另一条链的走向是3'→5'。

（2）DNA是一右手螺旋结构。螺旋每旋转一周包含了10对碱基，每个碱基的旋转角度为36°。螺距为3.4nm，每个碱基平面之间的距离为0.34nm。DNA双螺旋分子存在一个大沟和一个小沟。

（3）两条链间互补碱基的氢键维系横向稳定，碱基堆积力维持纵向稳定。碱基堆积力对维持DNA的二级结构起主要作用。

4. DNA的高级结构：DNA在形成双链螺旋结构的基础上还将进一步折叠成为超螺旋结构。

5. DNA的功能：以基因的形式荷载遗传信息，并作为基因复制和转录的模板。是生命遗传物质的基础，也是个体生命活动的信息基础。

（三）DNA的变性及其应用

1. DNA变性和复性

（1）变性：DNA双链解开成两条单链的过程成为变性。导致变性的因素可以有温度过高、盐浓度过低及酸碱过强等。DNA变性常伴随一些物理性质的改变，如黏度降低，浮力密度增加，尤其重要的是光密度的改变。与未发生变性的相同浓度DNA溶液相比，变性DNA在波长260nm的光吸收增强，这一现象称为增色效应。DNA的变性发生在一定的温度范围内，这个温度范围的中点称为熔解温度（Tm）。DNA分子的GC含量越高，Tm值也越大；DNA分子越长，Tm值越大；溶液离子浓度增高也可以使Tm值增大。

（2）复性：DNA的变性是可逆的。在适宜条件下，分开的单链分子按照碱基互补原则重新形成双链的过程称为复性。

2.核酸杂交：在复性过程中，具有碱基序列互补的不同来源的DNA之间或DNA与RNA之间形成杂化双链的现象称为核酸分子杂交。若标记一个已知序列的核酸，通过杂交反应就可以确定待测核酸是否含有与之相同的序列，这种标记的核酸称为探针，由此发展出分子杂交技术。

（四）RNA的结构和功能

1. mRNA、遗传密码

（1）真核生物的mRNA的结构特点是5'末端的帽子结构和3'末端的多聚多聚腺苷酸尾巴结构，原核生物的mRNA未发现类似结构；原核生物mRNA往往是多顺反子，即每分子mRNA带有几种蛋白质的遗传信息。

（2）mRNA的功能是把核内DNA的碱基顺序（遗传信息），按照碱基互补的原则，抄录并转送至胞质，作为蛋白质合成的模板；遗传信息从DNA分子抄录到RNA分子的过程称为转录。

（3）mRNA分子上每3个碱基为一组，决定肽链上一个氨基酸，称为三联体密码。

2. tRNA：它的功能是在细胞蛋白质合成过程中作为各种氨基酸的载体并将其转呈给mRNA。tRNA具有三叶草形二级结构，反密码环中间的3个碱基称为反密码子，与mRNA上相应的三联体密码可形成碱基互补；tRNA的共同三级结构是倒L型。

3. rRNA：rRNA与核蛋白体蛋白共同构成核蛋白体。核蛋白体由大、小两个亚基组成。

三、酶

（一）酶的催化作用

1.酶的分子结构与催化作用

（1）分为单纯蛋白质的酶、结合蛋白质的酶两类。单纯蛋白质的酶完全由α-氨基酸按一定的排列顺序组成。体内大多数酶属于结合蛋白质的酶类。结合蛋白质的酶类除由氨基酸构成的蛋白质部分外，还含有其他小分子有机化合物或金属离子构成的辅助因子。根据辅助因子与酶蛋白结合的牢固程度不同，又分为辅基或辅酶。酶的蛋白质部分称为酶蛋白，酶蛋白与辅助因子组合成全酶。辅基与酶蛋白结合牢固，不能用透析、超滤等简单的物理化学方法使之分开。

（2）酶分子中必需基团在空间位置上相对集中所形成的特定空间结构区域，是酶发挥催化作用的关键部位，称为酶的活性中心。

2.酶促反应的特点：具有极高的效率、高度的特异性、可调节性。

3.酶-底物复合物：酶与底物必须通过结构的相互诱导，相互变形，相互适应而相互结合。

（二）辅酶与辅助因子

1.维生素与辅酶的关系：绝大多数辅酶成分中均含有不同的B族维生素。

2.辅酶作用：主要参与酶的催化过程，在反应中主要传递电子、质子或一些基团。

3.金属离子作用：辅基大多为金属离子，具有稳定酶的构象、参与催化反应、传递电子、在酶与底物间起桥梁作用；中和阴离子，降低反应中的静电斥力等。

（三）酶促反应动力学

1. Km和Vmax的概念

（1）Km等于酶促反应速度为最大反应速度一半时的底物浓度；Km可近似表示酶对底物的亲和力；同一酶对于不同底物有不同的Km值。

（2）Vmax是酶完全被底物饱和时的反应速度，与酶浓度成正比。

2.最适pH和最适温度

（1）最适pH：酶催化活性最大时的环境pH。

（2）最适温度：酶催化活性最大时的环境温度。

（四）抑制剂对酶的抑制作用

1.不可逆性抑制：抑制剂通常以共价键与酶活性中心的必需基团相结合，使酶失活。常见抑制剂有有机磷化合物、重金属离子及砷化合物。

2.可逆性抑制：抑制剂通常以非共价键与酶或酶-底物复合物可逆性结合，使酶的活性降低或丧失；抑制剂可用透析、超滤等方法除去。主要有竞争性抑制、非竞争性抑制、反竞争性抑制。

（1）竞争性抑制：有些可逆性抑制剂与底物结构相似，能和底物竞争酶的活性中心，使酶不能与底物结合，抑制酶促反应，称为竞争性抑制。在竞争性抑制剂存在时，酶与底物的亲和力下降，即Km值变大。

（2）非竞争性抑制：有些非竞争性抑制剂可与活性中心外的必需基团结合，而不影响底物与酶的结合，两者在酶分子上结合的位点不同。其Km值不变。

（3）反竞争性抑制：此类抑制剂只能与酶一底物复合物结合，而不与游离酶结合。当酶一底物复合物与抑制剂结合后，能生成产物的酶一底物复合物减少，Vmax降低，这种抑制作用称为反竞争性抑制。

（五）酶活性的调节

1.别构调节：体内一些代谢物与某些酶活性中心外的调节部位非共价可逆地结合，使酶发生构象改变，引起催化活性改变。这种被调节的酶称为别构酶，这种调节方式称为别构调节。

2.共价修饰：被调节的酶在另一种酶的催化下，发生共价修饰，从而引起酶活性变化，称酶的化学修饰，又称共价修饰。化学修饰调节的特点如下。

（1）调节酶所发生的共价修饰有多种形式，以磷酸化修饰为最多见。

（2）化学修饰的酶促反应进行较快，因此调节效应发生也较快。

（3）调节酶在酶催化下所发生的化学修饰是不可逆反应。

（4）催化效率高，有放大效应，也使代谢调节更加精细、准确。

3.酶原激活：有些酶刚合成或初分泌时是酶的无活性前体，称为酶原。酶原转变为活性酶的过程称为酶原激活。

4.同工酶的概念：具有相同催化功能，但酶蛋白的分子结构、理化性质和免疫学性质各不相同的一组酶称为同工酶。

四、糖代谢

（一）糖的分解代谢

1.糖酵解基本途径、关键酶和生理意义

（1）糖酵解基本途径：在缺氧状态下，葡萄糖生成乳酸的过程称为糖的无氧酵解（简称糖酵解）。糖酵解的代谢过程可分为两个阶段：第一阶段即葡萄糖在己糖激酶或葡萄糖激酶的催化下消耗一分子ATP，生成6-磷酸葡萄糖，经异构生成6-磷酸果糖，后者通过6-磷酸果糖激酶-1催化生成1、6二磷酸果糖，再裂解生成3-磷酸甘油醛和磷酸二羟丙酮，二者可异构互变；3-磷酸甘油醛经3-磷酸甘油醛脱氢酶催化生成1、3二磷酸甘油酸（属高能化合物），近而在磷酸甘油酸激酶的催化下生成3-磷酸甘油酸，并通过底物水平磷酸化生成1分子ATP，3-磷酸甘油酸变位生成2-磷酸甘油酸，再经烯醇化酶催化生成磷酸烯醇式丙酮酸（亦属高能化合物），在丙酮酸激酶催化下生成丙酮酸，也经底物水平磷酸化生成1分子ATP。第二阶段为丙酮酸在乳酸脱氢酶的催化下加氢还原为乳酸。

（2）糖酵解调节的关键酶：6-磷酸果糖激酶-1、丙酮酸激酶、己糖激酶。调解糖酵解途径流量最重要的是6-磷酸果糖激酶-1的活性，而2、6-双磷酸果糖是6-磷酸果糖激酶-1最强的变构激活剂。

（3）生理意义：当机体缺氧或进行剧烈运动导致肌肉血流相对不足时，能量主要通过糖酵解获得。1mol葡萄糖经糖酵解生成4mol ATP，净生成2mol ATP。成熟红细胞没有线粒体，需完全依靠糖酵解供应能量。神经、白细胞、骨髓等组织细胞代谢极为活跃，在有氧情况下也常由糖酵解提供部分能量。

2.糖有氧氧化基本途径及功能

（1）基本途径：第一阶段为葡萄糖经酵解途径分解为丙酮酸；第二阶段丙酮酸进入线粒体在丙酮酸脱氢酶复合体催化下氧化脱羧生成乙酰CoA（属高能化合物）、NADH+H+、CO2；第三阶段为三羧酸循环及生物氧化。三羧酸循环是从草酰乙酸和乙酰CoA缩合生成柠檬酸开始，经反复脱氢脱羧生成草酰乙酸的循环过程。

（2）三羧酸循环的关键酶：柠檬酸合酶、异柠檬酸脱氢酶和α-酮戊二酸脱氢酶复合体。

3.三羧酸循环的生理意义：三羧酸循环是三大营养物质彻底氧化分解的共同代谢途径；也是三大营养物质相互转变的联系枢纽；也为氧化磷酸化提供还原当量。是体内产生CO2和能量的主要机制之一。1mol乙酰CoA经三羧酸循环彻底氧化可生成10分子ATP，1mol葡萄糖在体内经有氧氧化彻底分解可净生成30或32分子ATP。

（二）糖原的合成与分解

糖原是动物体内糖的储存形式。肝和肌肉是贮存糖原的主要组织器官。

1.肝糖原的合成：肝糖原的合成途径有直接途径（由葡萄糖经UDPG合成糖原）和间接途径（由三碳化合物经糖异生合成糖原）。糖原合成的限速酶是糖原合酶。从葡萄糖合成糖原是耗能的过程，在糖原引物上每增加1分子葡萄糖要消耗2分子ATP。

2.肝糖原的分解：肝糖原分解习惯上是指肝糖原分解成葡萄糖；肝糖原在磷酸化酶及脱支酶的共同作用下生成1-磷酸葡萄糖和游离的葡萄糖，1-磷酸葡萄糖转变为6-磷酸葡萄糖，后者由葡萄糖-6-磷酸酶水解成葡萄糖释放入血。糖原的分解的限速酶是磷酸化酶。

（三）糖异生

1.糖异生的基本途径和关键酶：从丙酮酸异生为葡萄糖的反应过程称为糖异生途径。主要包括下列反应：由丙酮酸羧化酶和磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶催化丙酮酸经草酰乙酸生成磷酸烯醇式丙酮酸；由果糖双磷酸酶-1催化，1-6二磷酸果糖转变为6-磷酸果糖；由葡萄糖-6-磷酸酶催化6-磷酸葡萄糖水解为葡萄糖。

2.糖异生的生理意义：生理意义在于空腹或饥饿情况下维持血糖浓度的恒定，在空腹或饥饿情况下，糖异生作用对保障大脑等重要组织器官的能量供应具有重要意义。也是肝脏补充或恢复糖原储备的重要途径；长期饥饿时，肾脏糖异生增强有利于维持酸碱平衡。糖异生作用也有利于乳酸的利用。

3.乳酸循环

（1）肌肉组织中糖酵解生成的乳酸，随血液循环到达肝脏，在肝脏中异生成葡萄糖，葡萄糖进入血液循环，达到肌肉，供肌肉收缩所需的能量，称为乳酸循环。

（2）生理意义：避免损失乳酸及防止乳酸堆积引起酸中毒。

（四）磷酸戊糖途径

1.磷酸戊糖途径的关键酶和重要的产物：关键酶是6-磷酸葡萄糖脱氢酶；磷酸戊糖途径可产生5-磷酸核糖和NADPH+H+。

2.磷酸戊糖途径的生理意义：为核酸的生物合成提供核糖；提供NADPH作为供氢体参与多种代谢反应。

（五）血糖及其调节

1.血糖的浓度：3.89～6.11mmol/L。

2.胰岛素的调节：促进葡萄糖转运进入细胞；加速糖原合成、抑制糖原分解；加速糖的有氧氧化；抑制肝内糖异生；减缓脂肪动员。

3.胰高血糖素的调节：促进肝糖原分解；抑制糖酵解；促进糖异生；加速脂肪动员。

4.糖皮质激素的调节：促进蛋白质分解、加速糖异生；抑制肝外组织摄取和利用葡萄糖。

五、生物氧化

（一）ATP与其他高能化合物

1. ATP循环与高能磷酸键：ATP是多种生理活动能量的直接提供者，体内能量的生成、转化、贮存和利用，都以ATP为中心。磷酸酯键水解时释放的能量大于21kJ/mol，称为高能磷酸键。

2.其他高能磷酸化合物：主要有磷酸肌酸、磷酸烯醇式丙酮酸、乙酰磷酸、乙酰辅酶A、1、3-2磷酸甘油酸、二磷酸核苷（ADP、CDP、GDP、UDP和TDP）和三磷酸核苷（ATP、CTP、GTP、UTP和TTP）等。

（二）氧化磷酸化

1.概念：呼吸链电子传递的氧化过程与ADP磷酸化，生成ATP相耦联的过程称氧化磷酸化。

2.两条呼吸链的组成和排列顺序

（1）NADH氧化呼吸链：NADH→复合体Ⅰ→Q→复合体Ⅲ→Cyt c→复合体Ⅳ→O2。

（2）琥珀酸氧化呼吸链：琥珀酸→复合体Ⅱ→Q→复合体Ⅲ→Cyt c→复合体Ⅳ→O2。

3.氧化磷酸化的调节

（1）呼吸链抑制剂：阻断呼吸链中某些部位电子传递。如鱼藤酮、异戊巴比妥、抗霉素A等，此类抑制剂可使细胞呼吸停止，引起机体迅速死亡。

（2）解偶联剂：使氧化与磷酸化偶联过程脱离。典型的解耦联剂是2，4-二硝基酚（DNP）。

（3）氧化磷酸化抑制剂：对电子传递及ADP磷酸化均有抑制作用。

（4）ADP的调节作用：ADP浓度增高，氧化磷酸化加速。

（5）甲状腺激素：甲状腺激素促进氧化磷酸化。

（6）线粒体DAN突变：可影响氧化磷酸化的功能，使ATP生成减少而致病。

六、脂类代谢

（一）脂肪的合成代谢

1.合成部位：肝脏、小肠和脂肪组织是合成脂肪的主要场所，以肝脏合成能力最强。

2.合成原料：甘油和脂肪酸。

3.合成基本途径：甘油一酯途径和甘油二酯途径。

（二）脂肪酸的合成代谢

1.合成部位：肝是人体合成脂肪酸的主要场所。

2.合成原料：乙酰CoA是合成脂肪酸的主要原料，所需的氢全部由NADPH提供。

（三）脂肪的分解代谢

1.脂肪动员：指储存在脂肪细胞中的脂肪，被脂肪酶逐步水解为FFA及甘油，并释放入血以供其他组织氧化利用的过程。关键酶是激素敏感性甘油三酯脂肪酶。

2.脂肪酸β-氧化的基本过程：脂肪酸的活化、脂酰辅酶A进入线粒体、β-氧化（脱氢、加水、再脱氢、硫解）。

3.酮体的生成、利用和意义

（1）生成：酮体乙酰乙酸、β-羟丁酸和丙酮。以乙酰辅酶A为原料，先缩合成羟甲戊二酸单酰辅酶A（HMGCoA），接着HMGCoA被裂解成乙酰乙酸。乙酰乙酸被还原产生β-羟丁酸，乙酰乙酸脱羧生成丙酮。HMGCoA合成酶是酮体生成的关键酶。

（2）酮体的利用：酮体是肝内生成，肝外利用。乙酰乙酸和β-羟丁酸均先被转化成乙酰辅酶A，最终通过三羧酸循环彻底氧化。

（3）意义：酮体是肝脏输出能源的一种形式。并且酮体可通过血脑屏障，是脑组织的重要能源。酮体利用的增加可减少糖的利用，有利于维持血糖水平恒定，节省蛋白质的消耗。

（四）胆固醇代谢

1.胆固醇的合成部位和合成原料和关键酶

（1）组织定位：除成年动物脑组织及成熟红细胞外，几乎全身各组织均可合成，肝是最主要的合成场所，其次是小肠。

（2）合成原料：乙酰CoA、ATP、氢。

（3）胆固醇合成的限速酶是HMGCoA还原酶。

2.胆固醇合成调节：饥饿、禁食、胰高血糖素能抑制合成；胰岛素和甲状腺素能诱导合成。

3.胆固醇的转化：在肝脏，可转化成胆汁酸；在内分泌腺，可转化成激素；在皮肤，可转化成脱氢胆固醇。

（五）血浆脂蛋白代谢

1.血脂及其组成：包括甘油三酯、胆固醇、胆固醇酯、磷脂和游离的脂肪酸。

2.血浆脂蛋白的分类及功能：用电泳法将脂蛋白分为α-脂蛋白、前β-脂蛋白、β-脂蛋白和CM。用超速离心法将脂蛋白分为HDL、LDL、VLDL、CM。脂蛋白是脂质与载脂蛋白结合形成的球形复合体，是血浆脂质的运输和代谢形式。

3.高脂蛋白血症：血脂高于正常人上限即为高脂血症。成人（空腹14～16小时）：TG＞2.26mmol/L（200mg/dl）；胆固醇＞6.21mmol/L（240mg/dl）。儿童：胆固醇＞4.14mmol/L（160mg/dl）。

七、氨基酸代谢

（一）营养必需氨基酸的概念和种类

（1）必须由食物供给的氨基酸，称为必需氨基酸。

（2）人体的必需氨基酸有缬氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、苏氨酸、甲硫氨酸、赖氨酸、苯丙氨酸和色氨酸。

（二）氨基酸的一般代谢

1.转氨酶：催化某一氨基酸的α-氨基转移到另一中α-酮酸的酮基上，其辅酶是磷酸吡哆醛。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）。肝中ALT活性最高，AST在心肌和肝中活性都很高。

2.氨基酸的脱氨基作用：联合脱氨基作用是体内主要脱氨基方式。联合脱氨基是指氨基酸转氨基作用与L-谷氨酸氧化脱氨基作用的联合，其过程是氨基酸首先与α-酮戊二酸在转氨酶作用下生成相应的α-酮酸和谷氨酸，然后谷氨酸再经L-谷氨酸脱氢酶催化，脱去氨基而生成α-酮戊二酸，后者再继续参与转氨基作用。

（三）体内氨的去路

氨的去路主要是在肝中合成尿素，再由肾排出体外。合成尿素的部位肝脏的线粒体和胞液。合成尿素的代谢途径主要是鸟氨酸循环。

（四）个别氨基酸的代谢

1.氨基酸的脱羧基作用：部分氨基酸也可进行脱羧基作用生成相应的胺。催化这些反应的是氨基酸脱羧酶，氨基酸脱羧酶的辅酶是磷酸吡哆醛。例如，组氨酸脱羧基生成组胺，组胺是一种强烈的血管舒张剂；谷氨酸脱羧基生成γ氨基丁酸（GABA）是抑制性神经递质，色氨酸生成5-羟色胺是抑制性神经递质。

2.一碳单位：部分氨基酸（主要是丝氨酸、甘氨酸、组氨酸和色氨酸）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。主要的一碳单位有甲基、甲烯基、甲炔基、甲酰基及亚氨甲基等。四氢叶酸是一碳单位的运载体。一碳单位的主要生理功能是作为合成嘌呤及嘧啶核苷酸以及SAM的原料。

3.甲硫氨酸循环：甲硫氨酸循环是甲硫氨酸代谢的主要途径，其中生成的S-腺苷甲硫氨酸（SAM）是体内最主要的甲基直接供体。

4.苯丙氨酸和酪氨酸代谢：苯丙氨酸经苯丙氨酸羟化酶作用，生成酪氨酸。苯丙氨酸羟化酶先天性缺陷可造成苯酮酸尿症（PKU）。酪氨酸进一步代谢可生成多巴、多巴胺、去甲肾上腺素和肾上腺素等儿茶酚胺物质，是重要的神经递质和激素，酪氨酸还可以碘化生成甲状腺素；在黑色素细胞中生成黑色素。酪氨酸酶缺陷可导致白化病。

八、核苷酸代谢

1.两条嘌呤核苷酸合成途径的原料

（1）从头合成途径：包括磷酸核糖、天冬氨酸、谷氨酰胺、甘氨酸、CO2和一碳单位。

（2）补救合成途径：主要原料为腺嘌呤、次黄嘌呤、鸟嘌呤、PRPP。

2.嘌呤核苷酸的分解代谢产物：嘌呤核苷酸水解为磷酸、核糖和嘌呤碱基，嘌呤碱分解的终产物为尿酸。

3.两条嘧啶核苷酸合成途径的原料

（1）从头合成途径：磷酸核糖、氨基酸、一碳单位及二氧化碳等。

（2）补救合成途径：嘧啶、PRPP、尿嘧啶核苷、ATP、胸腺嘧啶核苷。

4.核苷酸合成途径的主要调节酶：嘌呤核苷酸从头合成的主要关键酶是磷酸核糖焦磷酸合成酶（PRPP合成酶）和磷酸核糖酰胺转移酶。嘧啶核苷酸从头合成的调节酶主要有氨基甲酰磷酸合成酶Ⅱ和天冬氨酸氨甲酰转移酶。

5.抗核苷酸代谢药物的生化机制：主要以竞争性抑制等方式干扰或阻断核苷酸的合成代谢，从而进一步阻止核酸及蛋白质的生物合成。6-巯基嘌呤为次黄嘌呤类似物，氮杂丝氨酸为谷氨酰胺类似物，氨蝶呤和甲氨蝶呤为叶酸类似物；5-氟尿嘧啶（5-FU）为嘧啶类似物。

九、遗传信息的传递

（一）DNA的生物合成

1.半保留复制概念：DNA生物合成时，母链DNA解开为两股单链，各自作为模板，按碱基配对规律，合成与模板互补的子链。子代细胞的DNA，一股单链从亲代完整地接受过来，另一股单链则完全从新合成。两个子细胞的DNA都和亲代DNA碱基序列一致。这种复制方式称为半保留复制。

2. DNA的复制过程

（1）复制起始：DNA解链形成引发体。

（2）引物合成：引物合成的方向自5'端至3'端。

（3）复制的延长过程：复制的延长指在DNA-pol催化下，dNTP以dNMP的方式逐个加入引物或延长中的子链上，形成磷酸二酯键。子链生成过程是半不连续式的。因为DNA走向相反，而子链只能从5'向3'方向延长，所以，顺着解链方向生成的子链，复制是连续进行的，这股链称为领头链；另一股链因为复制的方向与解链方向相反，不能顺着解链方向连续延长，这股不连续复制的链称为随从链。复制中的不连续片段称为冈崎片段。

（4）复制的终止过程：包括切除引物、填补空缺、连接切口过程。

3.逆转录：以RNA为模板，在逆转录酶的作用下，生成DNA的过程。逆转录过程由依赖RNA的DNA聚合酶催化完成。逆转录过程如下：逆转录酶以病毒基因组RNA为模板，生成RNA/DNA杂化双链；杂化双链中的RNA被水解；RNA分解后剩下的单链DNA再作为模板合成第二条DNA互补链。

4. DNA损伤与修复

（1）DNA损伤：突变是DNA分子的损伤，它包括点突变（错配）、缺失、插入、框移、重排等各种类型。

（2）损伤DNA修复方式：①直接修复：光修复，光修复过程由光修复酶催化完成。②切除修复：切除修复是细胞内最重要和有效的修复系统。切除修复不仅能够修复整个基因组中的损伤，而且能拯救因转录模板链损伤而暂停转录的RNA聚合酶。③重组修复：DNA双链断裂损伤且损伤面太大又不能及时修复的DNA也可进行复制。但由错误的模板复制的子链带有错误序列甚至缺口，这种损伤需以重组方式修复。④SOS修复：当DNA损伤广泛以致难以继续复制时，体内启用SOS修复系统。

（二）RNA的生物合成

1. RNA生物合成的概念

（1）RNA的生物合成存在两种方式：DNA指导的RNA合成，称为转录；RNA指导的RNA合成，称为RNA复制。

（2）不对称转录：一是只以一条DNA链上部分的区段作为转录模板，二是模板链并非自始至终位于同一股DNA单链上。

2.转录体系的组成及转录过程

（1）参与转录的物质：①原料：NTP（ATP，UTP，GTP，CTP）；②模板：DNA；③酶：RNA聚合酶（RNA-pol）；④其他蛋白质因子。

（2）转录过程：分为起始、延长和终止三个过程（以原核生物为例）：①转录起始：RNA聚合酶全酶与模板结合；DNA双链解开；在RNA聚合酶作用下发生第一次聚合反应，形成转录起始复合物。②转录延长：σ亚基脱落，RNA-pol聚合酶核心酶变构，与模板结合松弛，沿着DNA模板前移；在核心酶作用下，NTP不断聚合，RNA链不断延长。③转录终止：指RNA聚合酶在DNA模板上停顿下来不再前进，转录产物RNA链从转录复合物上脱落下来。分为依赖Rho（ρ）因子的转录终止和非依赖Rho因子的转录终止。

3.转录后加工过程

（1）真核生物转录生成的RNA，需经加工后才具备活性，这一过程称为转录后修饰。

（2）mRNA转录后修饰包括首、尾修饰和剪接。加尾修饰是和转录终止同步的，5'端修饰主要是指生成帽子结构。切除内含子，把外显子连接在一起，就是剪接加工。

（3）tRNA的转录后修饰，除了剪接加工外，还包括tRNA链上稀有碱基的形成，以及加上3'端的CCA序列。

（4）rRNA加工多采用自我剪接的形式。

十、蛋白质生物合成

1.蛋白质的生物合成概念：蛋白质生物合成是以mRNA为模板，按照mRNA分子中由核苷酸组成的密码信息合成蛋白质分子中氨基酸序列的过程，也称为翻译。

2.蛋白质的生物合成体系和遗传密码：mRNA分子上从5端起始密码开始，相邻的三个核苷酸构成一个密码子。AUG是起始密码子，又是甲硫氨酸的密码子。UAA、UGA、UAG是终止密码子。遗传密码有方向性（5'3'）、连续性（密码子及密码子的各碱基之间没有间隔）、简并性（一种氨基酸可具有两个或两个以上的密码子）、通用性（遗传密码基本上适用于生物界的所有物种）、摆动性（第3位密码子与第1位反密码子之间的配对并不严格）等重要特点。

3.蛋白质合成与医学的关系：干扰素可抑制病毒的繁殖，保护宿主细胞。抗生素可阻断细菌蛋白质合成而抑制细菌生长和繁殖。白喉毒素可阻断翻译。

十一、基因表达调控

（一）基因表达调控的概念

1.基因的组成性表达、诱导与阻遏

（1）无论表达水平高低，管家基因较少受环境因素影响，而是在个体各个生长阶段的大多数或几乎全部组织中持续表达，或变化很小。区别于其他基因，这类基因表达被视为组成性基因表达。

（2）可诱导基因在特定环境中表达增强的过程，称为诱导；可阻遏基因表达产物水平降低的过程称为阻遏。

2.原核生物基因表达调控的基本要素：转录起始是基因表达的基本控制点。

（二）基因表达调控的基本原理

1.原核基因表达调控（乳糖操纵子）：原核生物大多数基因表达调控是通过操纵子机制实现的。

2.真核基因表达调控（顺式作用元件、反式作用因子）：真核基因转录激活主要受顺式作用元件和反式作用因子相互作用的调节。

十二、信号转导

（一）细胞信息物质

1.概念：细胞信息物质是由细胞分泌的调节靶细胞生命活动的化学物质的统称，又称作第一信使。

2.受体：受体是细胞膜上或细胞内能特异识别生物活性分子并与之结合，进而引起生物学效应的特殊蛋白质，个别为糖脂。根据其细胞定位分为膜受体和胞内受体。细胞膜受体接收的是不能进人细胞的水溶性化学信号（生长因子、细胞因子、水溶性激素等）和位于邻近细胞表面分子的信号（黏附分子等）；胞内受体接收的是可以直接通过脂双层质膜进入细胞的脂溶性化学信号，如类固醇激素、甲状腺素、维A酸和维生素D等。

3. G蛋白：是一种位于细胞膜胞浆面的转导蛋白质，由α、β、γ三个亚基组成，能与GTP或GDP结合，因而得名。与GTP结合有活性，与GDP结合无活性。

（二）膜受体激素信号转导机制

1.蛋白激酶A通路：以改变靶细胞内cAMP浓度和蛋白激酶A活性为主要特征。

（1）第一信使：胰高血糖素、肾上腺素、促肾上腺皮质激素、ACTH、TSH、PTH等。

（2）第二信使：cAMP。

（3）蛋白激酶：PKA。

2.蛋白激酶C通路

（1）第一信使：促甲状腺素释放激素、去甲肾上腺素、ADH、乙酰胆碱、5-HT、P物质、血管紧张素Ⅱ等。

（2）第二信使：Ca2+、DAG、IP3。

（3）蛋白激酶：PKC、Ca2+-CaM激酶。

3.酪氨酸蛋白激酶通路（包括G蛋白）

（1）受体型TPK-Ras-MAPK途径：第一信使为胰岛素、生长因子、某些原癌基因编码的受体。

（2）JAKs-STAT途径第一信使：部分生长因子、大部分细胞因子、生长激素、干扰素（IFN）、红细胞生成素（EPO）、粒细胞集落刺激因子（G-CSF）等。

（三）胞内受体介导的信号转导机制

类固醇激素和甲状腺激素作用机制：类固醇激素、甲状腺素、1，25（OH）2D3等与其胞内受体结合，影响特定基因的转录。类固醇激素的受体位于胞液或胞核内，当类固醇激素进入细胞与受体结合后，受体与热休克蛋白分离，而与激素结合为激素受体复合物，该复合物与激素反应元件（HRE）结合，从而促进或抑制某些特异基因的转录，引起生物学效应。

十三、重组DNA技术

1.重组DNA技术相关的概念

（1）应用酶学的方法，在体外将各种来源的遗传物质与载体DNA接合成一具有自我复制能力的DNA分子（复制子），继而通过转化或转染宿主细胞，筛选出含有目的基因的转化子细胞，再进行扩增提取获得大量同一DNA分子，称重组DNA。

（2）基因工程是指利用重组DNA技术将目的基因和载体重组，再导入受体细胞内进行扩增和表达的过程。

（3）克隆是指通过无性繁殖过程所产生的与亲代完全相同的子代群体。

2.基因工程基本原理：一个完整的基因克隆过程包括：目的基因的获取，克隆基因载体的选择和改造，目的基因与载体的连接，重组DNA分子导入受体细胞，筛选出阳性重组DNA转化的细胞。上述过程可概括为“分、切、接、转、筛”。

十四、癌基因与抑癌基因

1.癌基因概念：癌基因是指在体外引起细胞转化，在体内诱发肿瘤的基因。存在于生物正常细胞基因组中的癌基因又称为原癌基因或细胞癌基因。病毒癌基因是一类存在于肿瘤病毒中的，能使靶细胞发生恶性转化的基因。肿瘤病毒是一类能使敏感宿主产生肿瘤或使培养细胞转化成癌细胞的动物病毒，如Rous肉瘤病毒。细胞癌基因广泛分布于生物界，包括人类的正常细胞都存在着这些基因。这类基因在结构上有很大的同源性和高度的保守性。

2.抑癌基因概念：抑制细胞过度生长、增殖从而遏制肿瘤形成的基因。

3.生长因子：指具有刺激细胞生长活性的细胞因子（多肽类物质）。其通过与特异的、高亲和的细胞膜受体结合，调节细胞生长及其他细胞功能。

十五、血液生化

（一）血液的化学成分

1.水和无机盐：正常人血液的含水量约为77%～81%，比重为1.050～1.060；无机盐主要以电解质为主，重要的阳离子有Na+、K+、Ca2+、Mg2+，重要的阴离子有Cl-、、等。

2.血浆蛋白质：70～75g/L。

（二）血浆蛋白质

白蛋白是人体血浆中最主要的蛋白质，绝大多数血浆蛋白在肝合成；血浆蛋白的合成场所一般位于膜结合的多核蛋白体上；除清蛋白外，几乎所有的血浆蛋白均为糖蛋白；血浆蛋白质具有维持血浆胶体渗透压、维持血浆正常的pH、运输作用、免疫作用、催化作用、营养作用、凝血、抗凝血和纤溶作用。

（三）红细胞代谢

1.血红素合成

（1）合成部位：血红素主要在骨髓的幼红细胞和网织红细胞中合成。

（2）合成原料：甘氨酸、琥珀酰CoA、Fe2+。

（3）关键酶：ALA合酶是血红素合成的关键酶。

2.成熟红细胞的代谢特点

（1）糖代谢：糖酵解和2，3-二磷酸甘油酸（2，3-BPG）旁路；磷酸戊糖途径，主要功能是产生NADPH+H+。

（2）脂代谢：成熟红细胞不能从头合成脂肪酸，通过主动渗入和被动交换不断地与血浆进行脂质交换。

十六、肝生化

（一）肝脏的生物转化作用

1.肝脏生物转化

（1）定义：一些非营养物质在体内的代谢转变过程称为生物转化。

（2）意义：对体内的非营养物质进行转化，使其灭活或解毒；更为重要的是可使这些物质的溶解度增加，易于排出体外。

2.生物转化反应类型：肝的生物转化可分为两相反应。第一相反应包括氧化、还原和水解，第二相反应为结合反应。

（二）胆汁酸代谢

1.胆汁酸化学

（1）初级胆汁酸：是肝细胞以胆固醇为原料直接合成的胆汁酸，包括胆酸、鹅脱氧胆酸及相应结合型胆汁酸。

（2）次级胆汁酸：在肠道细菌作用下初级胆汁酸7α-羟基脱氧后生成的胆汁酸，包括脱氧胆酸及石胆酸。

2.胆汁酸代谢

（1）胆汁酸随胆汁排入肠腔后，通过重吸收经门静脉又回到肝，在肝内转变为结合型胆汁酸，经胆道再次排入肠腔。

（2）肝细胞合成的胆汁酸称初级胆汁酸，包括游离型和结合型胆汁酸，然后初级胆汁酸在肠道细菌作用下生成次级胆汁酸，大部分初、次级胆汁酸经肠肝循环再利用，以补充体内合成的不足，满足对脂类消化吸收的需要。

3.胆汁酸代谢调节：胆汁酸合成的限速酶是胆固醇7α-羟化酶，与胆固醇合成的关键酶HMG-CoA还原酶一同受胆汁酸和胆固醇的调节。

（三）胆色素代谢

1.游离胆红素和结合胆红素的性质：与葡萄糖醛酸结合的胆红素称为结合胆红素，又称直接胆红素。未与葡萄糖醛酸结合的胆红素称为游离胆红素，又称间接胆红素。两者的性质不同点见下表。

2.胆色素的肠肝循环：肠道中有少量的胆素原可被肠黏膜细胞重吸收，经门静脉入肝，其中大部分再随胆汁排入肠道，形成胆素原的肠肝循环。

十七、维生素

（一）脂溶性维生素

1.维生素A：又称类胡萝卜素，最重要者为β胡萝卜素，它可转化为视黄醇，维生素A可在肝脏积存，大量长期服用可引起中毒。人体缺乏维生素A可引起夜盲症、眼干燥症、皮肤干燥等。

2.维生素D：为类固醇衍生物，维生素D3主要含于肝、奶和蛋黄中，以鱼肝油含量最丰富，产期服用过量维生素D也可引起中毒。其主要功能为促进小肠对钙磷的吸收。维生素D缺乏可引起小儿佝偻病、成人骨软化症。

3.维生素E：又称生育酚，以α生育酚活性最高。其有抗氧化、促进血红素合成作用，且与生殖功能有关。

4.维生素K：有促进肝合成凝血酶原及凝血因子Ⅶ、Ⅸ、Ⅹ的作用。其缺乏时，容易引起出血。

（二）水溶性维生素

1.维生素B1：焦磷酸硫胺素（TPP）是其体内的活性形式。缺乏时可引起脚气病和末梢神经炎。

2.维生素B2：又名核黄素，其活性成分是体内许多氧化还原酶的辅酶，是氢的载体。其缺乏时可引起口角炎、唇炎、舌炎、眼睑炎、阴囊皮炎等。

3.维生素PP：包括尼克酸和尼克酰胺。尼克酸缺乏可引起尼克酸缺乏病，又称糙皮病，表现为暴露部位皮炎、腹泻和痴呆等。

4.维生素B6：在体内以磷酸酯的形式存在。其缺乏时可引起低色素性小细胞性贫血和血清铁升高。

5.生物素：参与体内羧化反应。长期食用生鸡蛋清和应用抗生素可引起生物素缺乏，表现为疲乏、食欲缺乏、恶性呕吐、贫血、肌痛等。

6.叶酸：四氢叶酸是其体内活性形式。其缺乏可引起巨幼红细胞性贫血。

7.维生素B12：是含咕啉的衍生物。

8.维生素C：其缺乏可引起坏血病。