医学生理学/基础生物化学/介绍与概述
了解生物化学基础知识对于理解生理学至关重要。本节作为生物化学的介绍,是你需要了解的最低限度。
四大主要的生物化学基团是糖类、脂肪、氨基酸和核苷酸。我们将依次简要地介绍它们,并了解它们如何在能量储存、能量产生、蛋白质合成和细胞繁殖中发挥作用。我们还将探讨细胞如何利用能量。
细胞最重要的能量来源是单糖葡萄糖,其化学式为C6H12O6。它在氧气的参与下分解,产生能量、二氧化碳和水。
C6H1206 + 6O2 --->6H20 + 6CO2 + Energy (36-38 mols of ATP from ADP).
葡萄糖以各种糖类和复杂碳水化合物(淀粉)的形式进入人体。消化过程中的酶和各种细胞会产生葡萄糖。在体内,葡萄糖可以合成淀粉糖原,糖原可以储存在肝脏和肌肉中。这是身体的葡萄糖储备。能量也可以从蛋白质和脂肪中获得,但葡萄糖特别重要,因为它是脑细胞唯一的能量来源。如果大脑在 6-8 分钟内没有葡萄糖,就会发生脑死亡。以下是葡萄糖的结构。它通常以第一张图片的形式表示,或者只是六边形环。
葡萄糖分解是一个两步过程。首先,它通过称为糖酵解的过程分解成两个丙酮酸分子。这发生在细胞的细胞质中。然后,如果有氧气存在,丙酮酸就会被带入线粒体,并被分解成乙酰辅酶 A,乙酰辅酶 A 会进入柠檬酸循环,产生高能氢键。线粒体会将这些键处理成高能 ATP(三磷酸腺苷)从 ADP(二磷酸腺苷)。这种 ATP 用于为细胞的反应提供能量。每个被如此处理的葡萄糖分子会产生大约 36-38 个 ATP 分子。此过程在以下流程图中以图形方式显示。
在没有氧气的情况下(如在剧烈运动中可能发生的情况),丙酮酸将被处理成乳酸(厌氧组织呼吸),并且只会产生两个 ATP 分子。在哺乳动物中,这对身体的需求来说是不够的,在没有氧气的情况下,大多数组织中的细胞会死亡。
有关更多详细信息,请参阅糖类。
脂肪或脂类是身体储存多余营养物质的主要方式。一克脂肪会产生大约 9 千卡的热量,而碳水化合物或蛋白质则会产生 4 千卡的热量。
脂肪由 1-3 个脂肪酸连接到一个甘油分子上。
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脂肪酸的通式为 R-COOH,其中 R 是碳氢化合物链。
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脂肪酸几乎可以在身体的每个细胞中代谢,脑细胞是显着的例外,以产生来自 ADP 的 ATP。它们通过称为β-氧化的过程分解,产生两个碳单位,然后通过乙酰辅酶 A 进入柠檬酸循环。
其他重要的脂类相关化合物包括胆固醇,胆固醇本身很重要,并且作为类固醇的前体是必需的,以及磷脂,磷脂构成所有细胞膜的壁。
有关更多详细信息,请参阅脂肪。
蛋白质是由多个氨基酸连接成链形成的。它们对于身体的结构元素很重要,无论是作为细胞内成分,还是作为身体组织的基质。大多数酶和激素也是蛋白质。它们的用途广泛归因于它们可以采用的多种形状。
蛋白质是由多个氨基酸连接成链形成的。它们对于身体的结构元素很重要,无论是作为细胞内成分,还是作为身体组织的基质。大多数酶和激素也是蛋白质。它们的用途广泛归因于它们可以采用的多种形状。
典型的氨基酸由连接到羧基 -COOH 和氨基 -NH2 基团的碳原子组成。以下是通用模型和异亮氨酸氨基酸的示例。
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氨基酸连接在一起形成肽(少于 100 个氨基酸)和蛋白质(超过 100 个氨基酸)。肽在 RNA 模板上组装。
从 DNA 中制造一个 RNA 模板,经过加工后,它会离开细胞核并附着到核糖体上。以下是此过程的说明
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附着到核糖体后,转移 RNA 分子会附着到单个氨基酸,并将它们转移到 RNA 模板上。
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这种附着是通过从羧基和氨基之间去除一个水分子形成的。
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除了对结构元素很重要外,氨基酸也是饥饿状态下制造葡萄糖的重要来源。
如果糖原供应耗尽,可以通过称为糖异生的过程从氨基酸中制造葡萄糖。氨基酸被脱氨,所得的有机酸将被用于糖酵解途径或柠檬酸循环中以制造葡萄糖。
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有关更多详细信息,请参阅氨基酸和蛋白质。
有关更多详细信息,请参阅核酸。
有关更多详细信息,请参阅酶。