九、核酸的一级结构。核酸的空间结构与功能
核酸的一级结构：核苷酸通过3’，5’‐磷酸二酯键连接起来形成的不含侧链的多核苷酸长链化合物就称为核酸。核酸包括DNA 和RNA。DNA 由dAMP、dGMP、dCMP 和dTMP 四种脱氧核糖核苷酸所组成。DNA 的一级结构就是指DNA 分子中脱氧核糖核苷酸的种类、数目、排列顺序及连接方式。RNA 由AMP，GMP，CMP，UMP 四种核糖核苷酸组成。RNA 的一级结构就是指RNA 分子中核糖核苷酸的种类、数目、排列顺序及连接方式。核酸具有方向性，5’‐位上具有自由磷酸基的末端称为5’‐端，3’‐位上具有自由羟基的末端称为3’‐端。
核酸的空间结构与功能。
1.DNA 的空间结构与功能。
（1）DNA 双螺旋结构。是DNA 二级结构的一种重要形式，天然DNA 的二级结构以B 型为主，其结构特征为：①为右手双螺旋，两条链以反平行方式排列；②主链位于螺旋外侧，碱基位于内侧；③两条链间存在碱基互补，通过氢键维系，且A‐T、G‐C（碱基互补原则）；④螺旋的稳定因素为氢键和碱基堆砌力；⑤ 螺旋的螺距为3.4nm，直径为2nm。
（2）DNA 的超螺旋结构。双螺旋的DNA 分子进一步盘旋形成的超螺旋结构称为DNA的三级结构。绝大多数原核生物的DNA 都是共价封闭的环状双螺旋，其三级结构呈麻花状。
在真核生物中，双螺旋的DNA 分子围绕一蛋白质八聚体进行盘绕，从而形成特殊的串珠状结构，称为核小体。核小体结构属于DNA 的三级结构。
（3）DNA 的基本功能。是作为遗传信息的载体，为生物遗传信息复制以及基因信息的转录提供模板。DNA 分子中具有特定生物学功能的片段称为基因。一个生物体的全部DNA序列称为基因组。基因组的大小与生物的复杂性有关。
2.RNA 的空间结构与功能。RNA 通常以单链存在，但也可形成局部的双螺旋结构。
（1）mRNA 的结构与功能。mRNA 是单链核酸，其在真核生物中的初级产物称为核内不均一RNA（hnRNA）。大多数真核成熟的mRNA 分子具有典型的5’‐端的7‐甲基鸟嘌呤‐三磷酸鸟苷（m7GpppN）帽子结构和3’‐端的多聚腺苷酸（polyA）尾巴结构。mRNA 的功能是转录核内DNA 遗传信息的碱基排列顺序，并携带至细胞质，指导蛋白质合成中氨基酸排列顺序。mRNA 分子中每三个相邻的核苷酸组成一组，在蛋白质翻译合成时代表一个特定的氨基酸，这种核苷酸三联体称为遗传密码或密码子。
（2）tRNA 的结构与功能。tRNA 是分子最小，但含有稀有碱基最多的RNA。tRNA 的二级结构由于局部双螺旋的形成而表现为“三叶草”形，故称为“三叶草”结构，可分为五个部分： ①氨基酸臂：由tRNA 的5’‐端和3’‐端构成的局部双螺旋，3’‐端都带有CCA‐OH 顺序，可与氨基酸结合而携带氨基酸；②DHU 环：含有二氢尿嘧啶核苷，与氨基酰tRNA 合成酶的结合有关；③反密码环：其反密码环中部的三个核苷酸组成三联体，在蛋白质生物合成中，可以用来识别mRNA 上相应的密码，故称为反密码；④TψC 环：含保守的TψC 顺序，可以识别核蛋白体上的rRNA，促使tRNA 与核蛋白体结合；⑤ 可变臂：位于TψC 臂和反密码臂之间，功能不详。
（3）rRNA 的结构与功能。rRNA 是细胞中含量最多的RNA，可与蛋白质一起构成核蛋白体，作为蛋白质生物合成的场所。原核生物中的rRNA 有三种：5S，16S，23S。真核生物中的rRNA 有四种：5S，5.8S，18S，28S。
十、核酸的变性、复性及杂交
核酸的变性：在理化因素作用下，DNA 双螺旋的两条互补链松散而分开成为单链，从而导致DNA 的理化性质及生物学性质发生改变，这种现象称为DNA 的变性。
核酸的复性：将变性DNA 经退火处理，使其重新形成双螺旋结构的过程，称为DNA 的复性。
核酸的杂交：两条来源不同的单链核酸（DNA 或RNA），只要它们有大致相同的互补碱基顺序，以退火处理即可复性，形成新的杂种双螺旋，这一现象称为核酸的分子杂交。核酸杂交可以是DNA‐DNA，也可以是DNA‐RNA 杂交。不同来源的，具有大致相同互补碱基顺序的核酸片段称为同源顺序。
常用的核酸分子杂交技术有：原位杂交、斑点杂交、Southern 杂交及Northern 杂交等。
十一、酶的基本概念，全酶、辅酶和辅基，参与组成辅酶的维生素，酶的活性中心酶的基本概念：酶是由活细胞合成的、对其特异底物起高效催化作用的蛋白质，是机体内催化各种代谢反应最主要的催化剂。酶按照其分子结构可分为单体酶、寡聚酶和多酶体系（多酶复合体和多功能酶）三大类。
全酶：酶蛋白与辅助因子结合形成的复合物称为全酶，只有全酶才有催化作用。
辅酶：与酶蛋白疏松结合并与酶的催化活性有关的耐热低分子有机化合物称为辅酶。
辅基：与酶蛋白牢固结合并与酶的催化活性有关的耐热低分子有机化合物称为辅基。
酶的活性中心：酶分子上具有一定空间构象的部位，该部位化学基团集中，直接参与将底物转变为产物的反应过程，这一部位就称为酶的活性中心。
参与构成酶的活性中心的化学基团；有些是与底物相结合的，称为结合基团，有些是催化底物反应转变成产物的，称为催化基团，这两类基团统称为活性中心内必需基团。在酶的活性中心以外，也存在一些化学基团，主要与维系酶的空间构象有关，称为酶活性中心外必需基团。
十二、酶的作用机制，酶反应动力学，酶抑制的类型和特点
酶的作用机制：酶通过与底物特异地结合，生成酶‐底物复合物，使底物形成活泼的过渡态而降低反应的活化能，从而提高反应速率。可通过多种机制达到此目的：诱导契合作用使酶与底物分子密切结合；邻近效应与定向排列使底物正确定位；表面效应使底物分子去溶剂化。
酶反应动力学：主要研究酶催化的反应速度以及影响反应速度的各种因素。在探讨各种因素对酶促反应速度的影响时，通常测定其初始速度来代表酶促反应速度，即底物转化量＜5%时的反应速度。
酶抑制的类型：凡是能降低酶促反应速度，但不引起酶分子变性失活的物质统称为酶的抑制剂。按照抑制剂的抑制作用，可将其分为不可逆抑制作用和可逆抑制作用两大类。
（1）不可逆抑制作用。抑制剂与酶分子的必需基团共价结合引起酶活性的抑制，且不能采用透析等简单方法使酶活性恢复的抑制作用就是不可逆抑制作用。酶的不可逆抑制作用包括专一性抑制（如有机磷农药对胆碱酯酶的抑制）和非专一性抑制（如路易斯气对巯基酶的抑制）两种。
（2）可逆抑制作用。抑制剂以非共价键与酶分子可逆性结合造成酶活性的抑制，且可采用透析等简单方法去除抑制剂而使酶活性完全恢复的抑制作用就是可逆抑制作用。可逆抑制作用包括竞争性、反竞争性和非竞争性抑制几种类型。
酶抑制特点：凡能使酶的催化活性下降而不引起酶蛋白变性的物质统称作酶的抑制剂。
抑制剂多与酶的活性中心内、外必需基团相结合，从而抑制酶的催化活性。除去酶的抑制剂后酶的活性得以恢复。
十三、酶的调节
酶的调节包括酶分子结构的调节和酶含量的调节。酶分子结构的调节又包括变构调节，酶的化学修饰及酶原的激活。酶含量的调节包括诱导或阻遏酶蛋白的合成以及调节酶蛋白降解速度。
十四、酶在医学上的应用
（1）酶与疾病的发生。有些疾病的发病机制直接或间接与酶的异常或酶活性受到抑制相关。
（2）酶与疾病的诊断。临床上常通过测定血中某些酶的活性来协助诊断某些疾病。
（3）酶与疾病的治疗。许多药物可通过抑制生物体内的某些酶来达到治疗的目的。
（4）酶作为试剂用于临床检验和科学研究。①酶法分析；②酶标记测定法；③工具酶。
（5）酶作为药物用于临床治疗。
（6）酶的分子工程：①固定化酶；②抗体酶；③模拟酶。
物质代谢及其调节
一、糖酵解过程、意义及调节
（一）糖酵解过程
糖的无氧酵解代谢过程可分为四个阶段：
（1）活化（己糖磷酸酯的生成）。葡萄糖经磷酸化和异构反应生成1，6‐双磷酸果糖（FBP），即葡萄糖→ 6‐磷酸葡萄糖→ 6‐磷酸果糖→ 1，6‐双磷酸果糖（F‐1，6‐BP）。这一阶段消耗两分子ATP。
（2）裂解（磷酸丙糖的生成）。一分子F‐1，6‐BP 裂解为两分子3‐磷酸甘油醛，包括两步反应：F‐1，6‐BP → 磷酸二羟丙酮＋3‐磷酸甘油醛和磷酸二羟丙酮→ 3‐磷酸甘油醛。
（3）放能（丙酮酸的生成）。3‐磷酸甘油醛经脱氢、磷酸化、脱水及放能等反应生成丙酮酸，包括五步反应：3‐磷酸甘油醛→ 1，3‐二磷酸甘油酸→ 3‐磷酸甘油酸→ 2‐磷酸甘油酸→ 磷酸烯醇式丙酮酸→ 丙酮酸。此阶段有两次底物水平磷酸化的放能反应，共可生成2×2＝ 4 分子ATP。丙酮酸激酶为关键酶。
（4）还原（乳酸的生成）。利用丙酮酸接受酵解代谢过程中产生的NADH，使NADH 重新氧化为NAD＋，即丙酮酸→ 乳酸。
（二）糖酵解意义
（1）在无氧和缺氧条件下，作为糖分解供能的补充途径。
（2）在有氧条件下，作为某些组织细胞主要的供能途径。
（三）糖酵解调节
主要是对三个关键酶，即己糖激酶（葡萄糖激酶）、6‐磷酸果糖激酶‐1、丙酮酸激酶进行调节。己糖激酶的变构抑制剂是G‐6‐P ；肝中的葡萄糖激酶是调节肝细胞对葡萄糖吸收的主要因素，受长链脂酰CoA 的反馈抑制；6‐磷酸果糖激酶‐1是调节糖酵解代谢途径的主要因素，受ATP 和柠檬酸的变构抑制，AMP、ADP、1，6‐双磷酸果糖和2，6‐双磷酸果糖的变构激活；丙酮酸激酶受1，6‐双磷酸果糖的变构激活，受ATP 的变构抑制，肝中还受到丙氨酸的变构抑制。
二、糖有氧氧化过程、意义及调节，能量的产生
（一）糖有氧氧化过程
分为三个阶段：
（1）葡萄糖经酵解途径生成丙酮酸。此阶段在细胞胞液中进行，与糖的无氧酵解途径相同，涉及的关键酶也相同。一分子葡萄糖分解后生成两分子丙酮酸，并净生成2分子ATP。
NADH 在有氧条件下可进入线粒体产能，共可得到2×2或2×3分子ATP。故第一阶段可净生成6／8分子ATP。
（2）丙酮酸氧化脱羧生成乙酰CoA。丙酮酸进入线粒体，在丙酮酸脱氢酶系的催化下氧化脱羧生成（NADH＋H＋）和乙酰CoA。此阶段可产生2×3分子ATP。丙酮酸脱氢酶系关键酶。
（3）经三羧酸循环彻底氧化分解。生成的乙酰CoA 可进入三羧酸循环彻底氧化分解为CO2和H2O，并释放能量合成ATP。一分子乙酰CoA 氧化分解后共可生成12分子ATP，故此阶段可生成2×12＝ 24 分子ATP。
（二）糖有氧氧化意义
（1）是糖在体内分解供能的主要途径。①生成的ATP 数目远远多于糖的无氧酵解生成的ATP 数目；②机体内大多数组织细胞均通过此途径氧化供能。
（2）是糖、脂、蛋白质氧化供能的共同途径。糖、脂、蛋白质的分解产物主要经此途径彻底氧化分解供能。
（3）是糖、脂、蛋白质相互转变的枢纽。有氧氧化途径中的中间代谢物可以由糖、脂、蛋白质分解产生，某些中间代谢物也可以由此途径逆行而相互转变。
（三）糖有氧氧化调节
（1）糖酵解途径的调节同前述糖酵解的调节。
（2）丙酮酸脱氢酶复合体。
抑制剂：乙酰辅酶A、NADH、ATP
激活剂：AMP、Ca2＋
（3）异柠檬酸脱氢酶，α‐酮戊二酸脱氢酶。
NADH、ATP 反馈抑制。
三、磷酸戊糖旁路的意义
（1）是体内生成NADPH 的主要代谢途径。NADPH 在体内可用于：①作为供氢体，参与体内的合成代谢：如参与合成脂肪酸、胆固醇等；②参与羟化反应：作为加单氧酶的辅酶，参与对代谢物的羟化；③维持巯基酶的活性；④使氧化型谷胱甘肽还原；⑤ 维持红细胞膜的完整性：
由于6‐磷酸葡萄糖脱氢酶遗传性缺陷可导致蚕豆病，表现为溶血性贫血。
（2）是体内生成5‐磷酸核糖的唯一代谢途径。体内合成核苷酸和核酸所需的核糖或脱氧核糖均以5‐磷酸核糖的形式提供，其生成方式可以由G‐6‐P 脱氢脱羧生成，也可以由3‐磷酸甘油醛和F‐6‐P 经基团转移的逆反应生成。
四、糖原合成和分解过程及其调节机制
糖原合成的反应过程：可分为三个阶段：
（1）活化。由葡萄糖生成尿苷二磷酸葡萄糖：葡萄糖→ 6‐磷酸葡萄糖→ 1‐磷酸葡萄糖→UDPG。此阶段需使用UTP，并消耗相当于两分子的ATP。
（2）缩合。在糖原合酶催化下，UDPG 所带的葡萄糖残基通过α‐1，4‐糖苷键与原有糖原分子的非还原端相连，使糖链延长。糖原合酶是糖原合成的关键酶。
