什么氨基酸是生糖兼生酮氨基酸
尽管大脑仅仅占据体重的2%,但却是耗能巨大的器官,它每天消耗的能量达到每日能量的20%。与许多人认为的大脑细胞只能由葡萄糖来提供能量不同,实际上脑细胞的能量还可以由另一个物质来提供,那就是酮体。
当然,当我们的饮食处于高水平或者中等水平量的水平的碳水化合物时,大脑能量几乎全部由葡萄糖提供,在生酮饮食时(80%热量由脂肪提供的一种饮食),大约75%的能量可以由酮体来提供。剩余的25%则由葡萄糖来提供。
写到这里,有人可能会想到:生酮饮食几乎是不吃碳水化合物的,25%的供应大脑的葡萄糖从何而来?这主要来自于三个方面,其一,由脂肪分解产物甘油通过糖异生产生,其二,身体的氨基酸垃圾通过糖异生产生,其三,葡萄糖代谢时产生的丙酮酸和乳酸也可以通过糖异生产生葡萄糖。
75%通过酮体供应大脑的模式非常类似于农业文明之前采集-狩猎我们的祖先饮食模式。在当时,我们的祖先寻找食物花费的时间往往需要数小时到几天的时间,这种供能模式对于维持人类的生存具有积极意义。
研究表明,主要以酮体为大脑供应能量的模式由于更少的产生对脑细胞损伤的活性氧,更高的供能效率,对于大脑健康具有十分重要的意义。
看看酮体对大脑的积极意义:
1 将碳水化合物限制在每天20克以下可以有效减少癫痫的发作。现代医学之父希波克拉底就曾经指出,长时间的禁食对于治疗癫痫是有效的!为何禁食对于癫痫的治疗有效?上世纪20年代,梅奥诊所的罗素怀尔德博士发现了其中的奥秘:禁食会产生酮体,与此同时,他还发现高脂肪的饮食也会产生酮体。事实上,生酮饮食最早就是用于癫痫的治疗的,只是后来抗癫痫的药物的使用,生酮饮食才逐渐被人们忘记;
2 对阿尔兹海默病具有帮助。研究表明,许多阿尔兹海默病患者存在脑细胞的胰岛素抵抗,因此,也有许多科学工作者将阿尔兹海默病称为3型糖尿病。通过PET-CT扫描发现,阿尔兹海默病患者大脑葡萄糖代谢会受到40%的损害,这种损害在认知功能障碍之前很多年就已经发现。通俗说,就是脑细胞先是葡萄糖供能障碍,经过较长时间后出现认知功能障碍。
到目前为止,人体临床研究还很少,但大量动物研究表明生酮饮食可用于阿尔兹海默病的早期预防和治疗;
3 脑外伤的康复。脑外伤会出现脑细胞利用葡萄糖能力下降,此时,通过转换供能方式,即将葡萄糖供能方式改为酮体供能方式对于脑外伤的康复,更快恢复认知能力具有积极意义。
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新祥旭考研:2022年西安交通大学考研833生物化学基础考试大纲
2022年833生物化学基础考试大纲
参考书目:生物化学(上下册),高等教育出版社,2017年第四版,朱圣庚、徐长法等,ISBN978-7-04-045798-8
试题科目目的
考查应试者对构成生物体基本物质的结构、性质、功能及其在生命活动中的化学变化和调控规律、机制的了解、掌握程度,为生物相关专业选拔有基础、有潜质的研究生。
内容与考核目标
主要内容包括糖类、脂质、蛋白质、酶、核酸、维生素、激素等几类重要生物分子的结构、性质、功能及其代谢和调控途径,以及生物膜与物质运输的作用机理、生物能学与生物氧化的特点及其与物质代谢的关系。
绪论
掌握内容:生物化学的定义、研究对象和内容;了解内容:近代生化发展状况。
糖类
掌握内容:葡萄糖、蔗糖、淀粉的结构特点、化学特性和功能;重要单糖、寡糖、多糖的结构特点及其鉴别方法;了解内容:糖蛋白、糖胺聚糖及蛋白聚糖的结构及分类。
脂质
掌握内容:脂肪酸、甘油三酯、甘油磷脂、胆固醇的理化性质和生理作用;脂类的分类和共性,脂质过氧化作用,脂蛋白的分类及特性;了解内容:糖脂、萜及固醇衍生物。
氨基酸及蛋白质
掌握内容:氨基酸的分类、酸碱性质及化学反应;氨基酸的水解及光谱特性;肽的理化性质;蛋白质一级结构的测定;蛋白质二级结构、超二级结构、结构域及三级结构特点;血红蛋白结构特点与别构效应;凝胶过滤法和SDS—PAGE法测定分子量;蛋白质分离纯化的一般原则及常用方法;酰胺平面与二面角,蛋白质变性及别构效应,胶原蛋白和球状蛋白的结构;氧结合曲线,波尔效应和BPG效应,肌红蛋白结构特点;蛋白质的胶体性质与沉淀,含量与纯度鉴定;了解内容:氨基酸混合物的分析分离;蛋白质的分类及生物学功能;膜蛋白结构;血红蛋白分子病,免疫球蛋白,肌球肌动蛋白结构与功能关系;化学分析法及沉降分析法;
酶
掌握内容:酶的国际系统命名法及分类,酶的专一性;底物浓度对酶促反应速率的影响,酶的抑制作用;米氏方程及双倒数法等;酶的活性部位和调节机制;酶催化作用特点,活力测定和分离纯化;温度、pH及激活剂对酶促反应的影响;影响酶催化效率的因素及同工酶;了解内容:核酶、抗体酶、酶工程;酶促反应的化学动力学基础;酶催化反应的独特性质;
维生素与辅酶
掌握内容:各类维生素的生理功能;维生素的来源和转化;了解内容:维生素的结构。
核酸
掌握内容:核酸的种类和分布;DNA和RNA的共价结构及高级结构;核酸的水解,变性、复性及其特点;分析DNA和RNA主要的测定方法及原理;核酸的生物学功能;核苷酸的组成及结构;核酸的酸碱性质及紫外吸收;核酸常用的研究方法及原理、crispr-cas9技术等;了解内容:核酸的研究简史;核酸的杂交等;
激素
掌握内容:激素的作用机理和分泌调节;几种重要激素的作用机制及生理作用;了解内容:激素的合成与分泌。
生物膜
掌握内容:生物膜的组成和性质;生物膜的主要特征及分子结构模型;小分子物质的运送;生物大分子的跨膜运送等;
代谢总论
掌握内容:物质代谢、能量代谢和中间代谢;代谢研究的对象和方法等;了解内容:代谢动态和生命发展;
生物能学
掌握内容:高能磷酸化合物;能量学在生化研究中的规定等知识;了解内容:热力学和能的基本概念和意义;
糖代谢
掌握内容:糖酵解的反应机制;柠檬酸循环途径中的各步酶促反应及其作用特点;磷酸戊糖途径的特点及生物学意义;糖原的合成与分解;糖代谢的调控;柠檬酸循环的调控;糖代谢的其他途径;糖原代谢的调控等;了解内容:其他六碳糖进入糖酵解的途径;柠檬酸循环的发展历史;乙醛酸途径;糖原的生物学意义等;
生物氧化
掌握内容:氧化磷酸化作用;电子传递和氧化呼吸链等;了解内容:氧化-还原电势等;
光合作用
掌握内容:光合磷酸化作用;光反应、暗反应等;了解内容:光呼吸和C4途径等
脂代谢
掌握内容:脂肪酸、甘油三酯的分解;脂类的生物合成;胆固醇代谢,脂类代谢的调控;脂肪贮存等;了解内容:磷脂、鞘脂、甾醇的代谢等
氨基酸蛋白质代谢
掌握内容:氨基酸的脱氨基和转氨基作用;脂肪族和芳香族氨基酸的生物合成;蛋白质合成的机理;生糖和生酮氨基酸;氨基酸的脱羧基作用;氨基酸生物合成的调节;遗传密码单位和基本特性等;了解内容:氨基氮的排泄;几种重要衍生物的生物合成;多肽合成后的定向输送与转译后加工等;
核酸代谢
掌握内容:核苷酸的生物合成;核酸和核苷酸的分解代谢等;了解内容:辅酶核苷酸的生物合成等;
细胞代谢与基因表达调控
掌握内容:细胞代谢的调节网络、酶活性的调节;细胞结构对代谢途径的分隔控制等;了解内容:细胞信号传递系统等;
其他生物化学相关内容:生物化学领域理论与技术的前沿进展与转化应用。
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对“生酮”的认识
大学时期在学糖尿病这一节疾病时,对糖尿病合并酮症这个合并症感到恐惧,因为他发病凶险,当时一直把酮症堪称危机状态的指证。因为糖尿病酮症会有酮体在体内积聚,当聚集较多时会发生代谢性酸中毒,此时除血糖增高、尿酮体强阳性外,血酸碱度(pH)值下降,治疗不及时就会进入昏迷。糖尿病酮症酸中毒是糖尿病的严重并发症,在没有胰岛素治疗前是糖尿病的主要死亡原因。
是不是酮症仅仅在糖尿病患者患病严重时存在呢?当然不是的!当人较长时间的处于饥饿状态,人体就会动员体内脂肪、蛋白质的分解,来提供能量,并出现类似糖尿病酮症的相关症候群,这时称之为“饥饿性酮症”。但是饥饿性酮症特点为血糖正常或偏低,有酮症,但酸中毒多不严重。饭后一小时,尿中酮症基本就会消失。
那么酮体是怎么产生的呢?酮体主要是在肝脏细胞中的线粒体中生成。酮类物质会为长期禁食、严重的碳水化合物限制或剧烈运动后为多个器官提供辅助燃料。在这些极端条件下,肝脏产生高达300克的酮体,约占总能量消耗的5%至20%。当血液中葡萄糖水平低下或是细胞中的碳水化合物储备(如糖原)耗竭情况下,出现的酮症反应过程,也就是脂肪酸过度的降解过程。
那么血中和尿中酮体出现都是坏事吗?那不一定哦!
近些年出现了生酮饮食:就是吃极少的碳水化物和较多量的脂肪。当极少碳水化合物化吃后就会诱导肌饿使体内成为酮症状态,而高脂肪就成为身体的主要能量来源,从而促进人体脂肪酸的代谢。所以一些热衷于减肥的人就以生酮饮食作为降低体重(减肥)的一种方法。然而人也不可能一直不吃或极少的碳水化合物的食品是吧,所以一旦恢复碳水化合物的食物体重就开始长了,复重就开始了。
心脏是人的重要器官 ,在正常情况下,脂肪酸的主要代谢物是脂肪酰辅酶A,他是成人心脏产生ATP(供能)的首选底物(约占40%至60%),心脏只消耗很少的葡萄糖。而乳酸、酮体和氨基酸也有助于心脏的氧化代谢,当心脏发生病变时,脂肪酸转化为葡萄糖利用,氧化代谢降低。而脂肪酸利用能力的降低为心肌能量缺乏提供了条件,从而导致心力衰竭(HF)的发病。有趣的是,在脂肪酸氧化减少的情况下,衰竭的心脏似乎重新编程代谢,以增加对酮体作为燃料来源的依赖,也有研究表明,循环中的酮浓度和心脏酮利用率在各种临床条件下可以增加,包括各类心力衰竭患者。因为从心力衰竭的人中可以检测到丙酮水平升高,这表明生酮转移是一种普遍的心脏应激反应。
值得高兴的是目前还一种新降糖药物:钠-葡萄糖协同转运抑制剂(SGLT2i为列净类药物)这是一种刺激尿糖排泄的药物,用于糖尿病治疗。SGLT2i可以降低胰岛素水平,刺激脂肪分解,进而促进肝脏酮的生成。因此,SGLT2i在糖尿病和非糖尿病患者中都会诱发轻度酮症。这样就增加了酮类氧化的心肌标志物和心脏ATP(供能)的正常化。酮类药物可能对心血管疾病(CVD)患者有益。长期接受列净类药的糖尿病患者,提高循环中的酮水平,减少了心力衰竭的发生和死亡。也提示长期治疗可以使心肌酮氧化增加和心功能改善。