Nucleic Acids

• 最大吸收光為260nm (蛋白質280nm)

名詞們

Nucleic Acids

Nucleosides

五碳＋含氮鹼基

Hairpin structure

單股折疊配對

Hypochromicity(減色效應)

雙股DNA對波長260nm的光吸收量小於變性的DNA，可
以用來檢測DNA是否變性

telomeres

端粒

ddNTPs

C2,C3去氧，聚合中止於此

tautomerize

聚合

A, B form

• DNA-DNA: B form
  • 窄長
  • 都是 anti form
• Other: A form
  • 寬胖
  • 都是 anti form

• Z form

  • 左旋
  • 出現在C-G對多的地方
  • 在基因調控上扮演重要角色
  • C、T 是anti form，A、G是syn form
    

• H form

  • 三股螺旋
  • 其中一股含豐富的嘌呤及二股含豐富的嘧啶。
  • A與兩個T配對，G與兩個C配對，每個鹼基都是從側邊配對。
  • 有 Watson-Crick base pairing 和 Hoogsteen－type base pairing
    

結構們

G-quadruplex

富含鳥嘌呤的核酸序列所構成的四股型態，常見於telomeres

胺基酸

名詞們

Peptide bond

肽鍵

pI

等電點 中性氨基酸pKa平均

酸性胺基酸

• 可以變-2
• pH7 負電

鹼性

• 可變+2
• pH7 正電，除了Histidine 中性環境下未完全解離，可做為生理緩衝溶液

芳香

• $\pi$電子吸280nm，特別是Try
  

不代電極性

不代電非極性

Protein

• 序列 N to C

名詞們

conjugated protein

不只是氨基酸

prosthetic group

輔基，不是氨基酸部分

Denaturation

變性，不涉及蛋白質一級結構的變化，次級鍵被嚴重破壞。

molecular chaperone

伴護蛋白，幫助功能蛋白折疊

內切酶

內切酶	位置
Trypsin	Lys, Arg $\rm(C)$
Chymotrypsin	Phe, Try, Tr
CNBr	Met

結構

• Assembled subunits 的每個polypeptide chain 之間非共價鍵。
• Corey-Pauling rules: 肽鍵不能轉
• $C_{\alpha}$ 兩邊能旋轉，$\alpha$的$\theta,\psi$ 同號

Chaperones

加速一級結構摺疊

α-Helix

• 3.6胺基酸一圈，長度 $1.5\times$ 胺基酸數
• 沒有 Pro

$\beta$-sheet

一些蛋白質

Keratin

• Cys 雙硫
• 都是 $\alpha$

coiled coil

$\alpha$絞在一起

Collagen

• Lys, Pro 接 OH再接 Gal, Glc

• Cross link 發生在 Lys 的 N
  

• 脊椎動物獨有

• 非α-Helix

• Tropocollagen

Hemoglobin

Hemoglobin 是 Allosteric Protein(結合後會催化其他結合)

抗體

Actin/ Myosin

flagella and cilia

Prion

PrPc: 正常，α-helix
PrPsc: 致病，β-sheet

練習題

產生雙硫鍵→氧化

醣

• L-form C5的OH在左邊，D-form C5的OH在右邊
• 成環D在下
  

名詞們

Glycoside

醣基 C1

anomeric pair

C1的OH在下面為α

mutarotation

anomeric pair 互變

Aldonic acid

C1氧化，醣酸

glucitol

山梨醇，葡萄糖還原成醇

furanoses

五環

pyranoses

六環

oligosaccharides

寡醣 3-10

Uronic acids (Glucuronic acid)

C6氧化，解毒用

Alditols

C1還原

amylose and amylopectin

無/有分支多醣

Sorbitol

堆積造成糖尿病白內障

Lectins

為蛋白或醣蛋白，可辨認糖基，與之結合

雙糖

醣
Sucrose	α1→β2
Maltose	α(1→4)
lactose	β1→β4

糖胺

pyranose

多醣們

肝醣與澱粉 glycogen and starch

8-12個α(1 → 4)出一個α(1 → 6)

纖維素 cellulose

β(1 → 4)

幾丁質 chitin

β(1 → 4)

黏多醣 mucopolysaccharides

• Glycosaminoglycans
• 酸性多醣

Heparin

阻止血栓

肽聚糖 Peptidoglycan

• β (1 → 4)
• N-Acetyglucosamine (NAG), N-Acetylmuramic (NAM) 交錯形成鏈
• 鏈之間氨基酸連接
• Lysozyme 切斷醣鏈

heparin

• 高度硫化的糖胺聚糖抗凝血劑
• The α(1 → 4) and β(1 → 4)bonds alternate

hyaluronic acid

• β(1→4)
  

蛋白質醣基化(Glycosylation)

N-linked glycosylation

C₁ 接 Asn 的 N_R

O-linked glycosylation：

C₁ 接 Ser 的 O

練習題

B 成環多α, β

這種東西

Enzymes

Kinase

激酶，磷酸化

Phosphatase

磷酸酶，去磷酸化

模型

• key and lock model
• induced-fit model
• conformation selection model

酵素動力學 (Michaelis-Menten kinetics)

$$E+S\mathop{\rightleftarrows}\limits_{k_2}^{k_1} ES \mathop{\rightarrow}\limits^{k_3} E+P$$

$$\begin{aligned} (k_2+k_3)[ES]&=k_1[E][S]\\ {\rm 定義}\ K_m&=\frac{k_2+k_3}{k_1}\\ [E_t](所有E)全變成 ES&\Rightarrow\\ V_{max}&=k_3[E_t]\\ \end{aligned}\\$$

$$\begin{aligned} {\rm 反應初速}\ V_0 &= k_3[ES]\\ &=k_3K_m^{-1}[E][S]\\ &=K_m^{-1}(k_3[E_t]-k_3[ES])[S]\\ &=K_m^{-1}[S](V_{max}-V_0)\\ \end{aligned}$$

使用 Pre-steady state (還沒飽和)
$$V_0=\frac{V_{max}[S]}{K_m+[S]}$$

$$V^{-1}=V_{max}^{-1}K_m[S]^{-1}+V_{max}^{-1}$$

Plot

評估催化能力

$$\frac{k_{cat}}{K_m}$$

反比雙倒數圖的斜率

抑制劑

競爭

非競爭

編號

EC ?.?.?.?

1. Oxidoreductases
   • 催化氧還
2. Transferases
   • 移動官能基
3. Hydrolases
   • 水解
4. Lyases
   • catalyze removal of a group from or addition of a group to a double bond, or other cleavages involving electron rearrangement.
5. Isomerases
   • 異構
6. Ligases
   • 連接

Lipid

• R1,R2 儲存能量
  

俗名

種類

Glycerophospholipid

修飾

Serine 多了甲基

Sphingolipid

• 2接醯氨

Cholesterol

• 27 C
• 只有 OH親水

不對稱

細胞膜

Caveolins

• shaft 蛋白質特徵
• 大分子運輸
  

內外運輸

糖解

Glucose → 2 Pyruvate

NADH進入粒線體

反應

耗能部分

1. Hexokinase 磷酸化 Glucose C₆ 接變G6P
   • I,II,II型酵素K_M 極小

2. G6P Isomerases 催化 G6P 變五環 F6P
   • Ser 帶 pi

1. Phosphofructokinase 磷酸化 F6P 變FBP

4. 切兩塊
   

5. 變 2 GAP
   

產能部分

6. 磷酸脫氫
   • NAD+氧化aldehyde產生酸，酸＋ Pi 磷酸化
   • 吸熱

G3P + Pi + NAD⁺→ BPG + NAD⁺ + H⁺

7. BPG + ADP → 3FP + ATP

   • 大放熱，回不去

8. Pi換位置

   • 3PG → 2PG
   • His在2接上Pi ，再拿3的pi
     

1. Enolase 脫水

1. PEP→ Pyruvate， 大放熱
   

加磷酸難回頭

Mg⁺能接兩個電子，用以穩定結構

無氧，NAD⁺再生

酒精

其他路徑

Leloir pathway

Galactose → G6P

• UDP-Glc→UDP-Gal 負責把4號OH翻過來
• Epimers 再把 UDP-Gal 轉回來

Glycerol 甘油

1. 磷酸化(glycerol kinase)
2. 氧化(dehydrogenase)

酵素們

糖質新生

肝、腎

反應

cori cycle

骨骼肌產乳糖，到肝臟再生成葡萄糖

Propionyl-CoA

脂肪酸代謝，丙烯輔酶A 轉乘 Oxaloacetate

Glycogen/ Starch

拆解

• 用 phosphorylase 拆(Pi在C4，再轉成G6P)
  

酵素們

調控

算了吧。。。

• Phosphoylase
  • T 非活化
  • R 活化
• 拆下來的是 G1P，進入糖解產生3ATP

合成

glycogen synthase

直鏈

transglycosylase

支鏈

調控

Ribsome

Transketolase

• 拔酮，接到醛上面
  

• 需要TPP穩定
  

其他路徑

電子傳遞

NADH 進入粒線體

Malate/aspartate shuttle

• 2.5mole ATP
  

dihydroxyacetone phosphate/glycerol-3-phosphate shuttle

• 1.5 ATP

Electron-carrying molecules

NAD+

• 70% 在粒線體

• 質子接受者（N+對面那個C)

FAD

• Flavoprotein
  

ubiquinone

• 輔酶Q

iron-sulfur proteins

• Cys 抓鐵

Cytochromes

• 大多在蛋白質裡面
• 血基質（heme）
  

Electron Transport

NADH dehydrogenase

• NADH $\rightarrow$ FMN $\rightarrow$ Fe-S $\rightarrow$ CoQ

Succinate dehydrogenase

• Succinate $\rightarrow$ FADH₂ $\rightarrow$ Fe-S $\rightarrow$ CoQ
• 有 HemeB 做保險

Cytochromes c Oxidoreductases

• CoQH₂ $\rightarrow$ Cyt b $\rightarrow$ Fe₂-S₂ $\rightarrow$ Cyt c₁ $\rightarrow$ 2Cyt c

Cytochrome c oxidase

• 2Cyt c $\rightarrow$ CuA $\rightarrow$ heme a $\rightarrow$ heme a3-CuB $\rightarrow$ O₂
• CN^- 、 CO H₂S抑制

Complex V

P/O ratio

• 一對電子產成ATP數量
• 人類10個 H⁺ 轉一圈（c subunit），產三個ATP
• 磷酸根進入粒線體需要同向運輸H⁺

Uncoupling agent

• 搶H⁺

Thermogenin (UCP1)

調控

低氧

• HIF
• PDH kinase
• COX4 失去功能
• ATP 回細胞
• 產生乳酸

Mitochondria

Oxidase

產物無氧化劑

Oxygenases

產物有氧化劑

Cytochrome P450

• ER, Mitochondria, 細胞膜
• 氧化酶，氧化類固醇、脂肪酸
• 附加 OH^-

Cytochrome c

• 啟動細胞凋亡 Intrinsic Apoptosis

自由基 （Reactive Oxygen Species）

• Peroxynitrite 會過破壞細胞膜

抗氧化

• Glutathione
• Vitamins C and A
• Vitamins E (alpha tocopherol)
• Uric acid

Pyruvate Oxidation

• 氧化脫酸，Pyruvate → Acetyl-CoA
• 產生 1NADH
• 不可逆
• 催化劑：pyruvate dehydrogenase complex (PDC/ PDH)
• Cofactor 在 VitB裡面

步驟

pyruvate dehydrogenase

• pyruvate跟TPP(Thiamine Pyrophosphate)結合
• N,S讓 C容易形成 C^-，攻擊 pyruvate

dihydrolipoyl transacetylase

• Lipoamide(Lipoyl-E2)從 HETTP 拿走 acetyl group
• 和CoA結合。
• 產生 Acetyl-CoA
• 怕砷

dihydrolipoyl dehydrogenase

• riboflavin → FADH₂ → NADH 形成
• VitB₂

Citric Acid Cycle

• 產生 CO₂ 、 electron carrier
• CO₂來自 Oxaloacetate

步驟

形成citrate

• Acetyl-CoA和oxaloacetate(OAA)結合形成 citrate （檸檬酸）
• 不可逆
• Citrate synthase 會被NADH、ATP和succinyl-CoA所抑制

Isomerization of Citrate

• 3°醇變 2°醇
• aconitase

Generation of CO₂

• 2°醇氧化成酮 （oxalosuccinate）
• 形成 NADH
• 脫去 CO₂，形成α-Ketoglutarate
• isocitrate dehydrogenase被ATP和NADH所抑制；被ADP和NAD+所活化

脫掉第二個碳(CO2)

• 僅留下 Acetyl-CoA的酸
• 形成 NADH
• 接上 CoA，形成 Succinyl-CoA
• α-Ketoglutarate dehydrogenase 被ATP、NADH和succinyl-CoA抑制，並會被ADP及NAD+促進

A Substrate-Level Phosphorylation

• succinyl-CoA synthetase
• His 參與
• 產能

A Flavin-Dependent Dehydrogenation

• succinate dehydrogenase會出現在粒線體
  的內膜上 (Cox II)
• C2氧化形成烯 (trans)
• 產生 FADH₂

Hydration

• fumarate hydratase 有 trans 專一性

A Dehydrogenation that Regenerates Oxaloacetate

• 2°醇氧化，形成 Oxaloacetate
• 形成 NADH
• 吸熱

大風吹

1. 路徑一：Pyruvate變成OAA
   • 要用掉ATP
   • 酵素是Pyruvate carboxylase
   • 在肝、腎細胞旺盛
   • 和 PDH路徑拮抗，Acety-CoA 太多 Pyruvate 就會改走這裡
   • Biotin (VitB7)參與
2. 路徑二：PEP變成OAA
   • 酵素是PEP carboxykinase
   • 在動物的心、肌肉細胞
3. 路徑三：PEP變成OAA
   • 酵素是PEP carboxylase(要和前一個酵素區分清楚)
   • 在植物、微生物細胞
4. 路徑四：Pyruvate變成Malate(再變成OAA)
   • 酵素是malic enzyme
   • 在所有真核細胞和細菌
   • 在脂肪酸合成的過程中，這個反應也可以走反方向，也就是Malate回到 Pyruvate，產生大量NADPH。

補充：很多合成反應要用到NADPH作為能量來源，在分解作用則是用到NADH作為能量來源。

VitB 們

B₁ (Thiamine)

• 做 TPP，脱CO₂用

B₂ (riboflavin)

• 做 FMN, FAD
• PDH E3
• Cox I
• Cox II

VitB₅ (Pantothenic acid)

• 做 CoA

VitB₇ (Biotin)

• pyruvate carboxylase

調控

糖解、糖升

F2,6P調控

• FBP Pi接在1,6、F2,6BP在 2,6
  

PFK-2/FBPase-2

• Bifunctional 酵素，
• 磷酸化則偏向FBPase-2 ，拆 F2,6BP (升糖素促進)
• 去磷酸化則偏向PFK-2，做F2,6BP (胰島素促進)

glucokinase regulatory protein (GKRP)

肝臟內運行

1. Glucose促進 GKRP釋放 hexokinase isozyme IV (HKIV)
2. insulin 促進 PFK-2/FBPase-2 去磷酸化
3. 去磷酸化 PFK-2/FBPase-2與 HKIV 結合，催化 F6P→F2,6P
4. F2,6BP促進F6P→FBP
5. 肝細胞糖解
   

Pyruvate kinase

• ATP 抑制 ，磷酸化失去活性

PDH

• PDH E1 磷酸化無活性
• PDH E2, E3產物抑制自己

Citrate circle

• NADH ⇥ ALL
• ADP/ATP, Ca²⁺ → PDH, isocitrate dehydrogenase
• Succinyl-CoA ⇥ α-Ketoglutarate dehydrogenase