基礎(chǔ)生物化學(xué)整理

1、第2章 核酸的結(jié)構(gòu)與功能主要內(nèi)容：介紹核酸的分類和化學(xué)組成，重點(diǎn)討論DNA和RNA的結(jié)構(gòu)特征，初步認(rèn)識(shí)核酸的結(jié)構(gòu)特征與其功能的相關(guān)性；介紹核酸的主要理化性質(zhì)和核酸研究的一般方法。第一節(jié) 核酸的種類，分布與功能一、核酸的種類和分布核酸（nucleic acid)分為兩種：脫氧核糖核酸(deoxyribonucleic acid)，核糖核酸(ribonucleic acid)脫氧核糖核酸（DNA）DNA分子含有生物物種的所有遺傳信息，分子量一般都很大。DNA為雙鏈分子，其中大多數(shù)是鏈狀結(jié)構(gòu)大分子，也有少部分呈環(huán)狀結(jié)構(gòu)。分布在細(xì)胞核，葉綠體和線粒體中。細(xì)胞核：占95，葉綠體和線粒體：占5核糖核酸（R

2、NA）負(fù)責(zé)DNA遺傳信息的翻譯和表達(dá)，分子量要比DNA小，單鏈分子。細(xì)胞內(nèi)分布：細(xì)胞質(zhì)75%，線粒體和葉綠體15 ，細(xì)胞核10RNA的分類：轉(zhuǎn)移（tRNA)15，信使（mRNA) 5，核糖體（rRAN)802、 核酸的生物學(xué)功能1.是主要的遺傳物質(zhì)。 染色體分子中的脫氧核苷酸順序是遺傳信息的貯存形式，通過復(fù)制把全套遺傳信息傳遞給子代，通過轉(zhuǎn)錄把某些遺傳信息傳遞給。在某些病毒中，也是遺傳物質(zhì)。2. DNA通過復(fù)制將遺傳信息傳遞給子代DNA，通過轉(zhuǎn)錄將某些遺傳信息傳遞給RNA。RNA也是遺傳物質(zhì)（少數(shù)生物有機(jī)體中）第2節(jié) 核酸的化學(xué)組成一、核酸的基本化學(xué)組成：堿基、戊糖和磷酸1.堿基：為含氮的雜環(huán)

3、化合物，呈弱堿性，稱為堿基。分為兩類：嘌呤堿嘧啶堿堿基的結(jié)構(gòu)特征：堿基都具有芳香環(huán)的結(jié)構(gòu)特征。嘌呤環(huán)和嘧啶環(huán)均呈平面或接近于平面的結(jié)構(gòu)。嘌呤堿和嘧啶堿分子中都含有共軛雙鍵體系，在紫外區(qū)有吸收（260 nm左右）。2. 戊糖分為兩種：核糖（Ribose）（ RNA組成成份）脫氧核糖（Doxyribose）（ DNA組成成份）3. 核酸的第三個(gè)組成成分：磷酸核酸是含磷酸的生物大分子，所以核酸呈酸性。核酸中的磷酸參與3，5-磷酸二酯鍵的形成，使核苷酸連接成多核苷酸鏈。DNA平均含磷9.9，RNA為9.4-定磷法測(cè)核酸含量的基礎(chǔ)。2、 戊糖和堿基組成核苷核苷：是脫氧核糖或核糖與堿基通過-構(gòu)型的-糖苷鍵

4、連接而成的糖苷。三、核酸的基本結(jié)構(gòu)單位核苷酸1.核苷酸：核苷與磷酸生成的核苷磷酸酯稱為核苷酸。2.組成核酸的核苷酸種類組成的四種核苷酸： AMP、GMP、CMP、UMP戊糖為：核糖 四種堿基為：組成的四種核苷酸： dAMP、dGMP、dCMP、dTMP戊糖為：脫氧核糖四種堿基為：第三節(jié) 核酸的分子結(jié)構(gòu)一、DNA 的分子結(jié)構(gòu)（一） DNA 的一級(jí)結(jié)構(gòu)（二） DNA 的二級(jí)結(jié)構(gòu)（三） DNA 的三級(jí)結(jié)構(gòu)（一） DNA 的一級(jí)結(jié)構(gòu)定義：DNA分子中各脫氧核苷酸的排列順序叫做DNA的一級(jí)結(jié)構(gòu)，簡(jiǎn)稱為堿基序列。不同的DNA分子具有不同的核苷酸排列順序，因此攜帶有不同的遺傳信息。1連接鍵 3´-

5、5´磷酸二酯鍵2方向性：5´3´。（二）DNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)1.DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)(Watson-Crick模型)，DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)特征及意義2.DNA雙螺旋的多態(tài)性1. DNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)雙螺旋結(jié)構(gòu)(Watson-Crick模型)定義： DNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)是指DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)，即線狀或環(huán)狀雙鏈DNA的兩條鏈相互圍著同一中心軸旋繞而成的一種空間結(jié)構(gòu)（構(gòu)象）。Watson 和 Crick 于1953年提出了DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型，說明了DNA 的二級(jí)結(jié)構(gòu)。2. DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的要點(diǎn)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的要點(diǎn)：為反平行雙鏈右手螺旋，其中一條鏈的方向?yàn)?3，而另一條鏈的方

6、向?yàn)?5。雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的要點(diǎn)：螺旋直徑約為2 nm，相鄰兩個(gè)堿基平面之間的距離為0.34 nm，每10.5個(gè)核苷酸形成一個(gè)螺旋，其螺距（即螺旋旋轉(zhuǎn)一圈）高度為3.6 nm。堿基平面與縱軸垂直，糖環(huán)平面與縱軸平行雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的要點(diǎn)：兩鏈靠氫鍵結(jié)合。堿基的之間具有嚴(yán)格的配對(duì)規(guī)律，即A與T配對(duì)，G與C配對(duì)，這種配對(duì)關(guān)系，稱為堿基配對(duì)互補(bǔ)原則。A+G=C+T思考題：某DNA樣品含腺嘌呤15.1%（按摩爾堿基計(jì)），計(jì)算其余堿基的百分含量？ A=T 15.1%G=C 39.9%雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的要點(diǎn)：雙螺旋的兩條鏈?zhǔn)腔パa(bǔ)關(guān)系。一條鏈?zhǔn)橇硪粭l鏈的互補(bǔ)鏈。雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的要點(diǎn)：疏水的堿基位于雙螺旋的內(nèi)側(cè)，親

7、水的磷酸和脫氧核糖基位于螺旋外側(cè)。大溝和小溝交替出現(xiàn)。3. DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)穩(wěn)定因素氫鍵 堿基堆集力（最主要因素）磷酸基上負(fù)電荷被胞內(nèi)組蛋白或正離子中和堿基處于疏水環(huán)境中4. DNA雙螺旋的不同構(gòu)象（3） DNA的三級(jí)結(jié)構(gòu)在細(xì)胞內(nèi)，由于DNA分子與其它分子（主要是蛋白質(zhì)）的相互作用，使DNA雙螺旋進(jìn)一步扭曲形成的更高層次的空間結(jié)構(gòu)。（4） 實(shí)例：超螺旋染色體（ chromosome）小結(jié)：DNA 的分子結(jié)構(gòu)（一）DNA 的一級(jí)結(jié)構(gòu)（核苷酸排列順序），（二）DNA 的二級(jí)結(jié)構(gòu)（雙螺旋結(jié)構(gòu)）（三）DNA 的三級(jí)結(jié)構(gòu)（超螺旋）二、 RNA的分子結(jié)構(gòu)（一）RNA的一級(jí)結(jié)構(gòu)RNA分子中各核苷酸（AMP

8、, GMP, CMP, UMP ) 之間排列順序叫做RNA的一級(jí)結(jié)構(gòu)。1連接鍵 3´-5´磷酸二酯鍵2方向性：5´3´。RNA分類：轉(zhuǎn)移RNA（tRNA），核糖體RNA（rRNA），信使RNA（mRNA），不均一核RNA（hnRNA）mRNA的前體，小核RNA（snRNA）參與RNA的轉(zhuǎn)錄后加工(二）tRNA約占總RNA的10-15% ，分子最小。它在蛋白質(zhì)生物合成中，將相應(yīng)的氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)到核糖體，參與蛋白質(zhì)體的合成。已知每一個(gè)氨基酸至少有一個(gè)相應(yīng)的tRNA。1、 tRNA的一級(jí)結(jié)構(gòu)定義：指tRNA分子中核苷酸的排列順序。具有tRNA一級(jí)結(jié)構(gòu)的共性。tRN

9、A 一級(jí)結(jié)構(gòu)的特征：a.核苷酸數(shù)在7493之間，沉降系數(shù)為4S左右；b.5'端為pG-；c.3'端均為CCAOH,可與氨基酸相連；d有恒定核苷酸： U8 、G18 、 G19；e含稀有堿基較多，多數(shù)是A、U、C、G的甲基化衍生物。例：二氫尿苷（D），假尿苷（ ），次黃嘌呤核苷（I）2. tRNA二級(jí)結(jié)構(gòu)特征：通過A與U配對(duì)，G與C配對(duì)， tRNA單鏈通過自身折疊形成一種形狀象三葉草的莖環(huán)結(jié)構(gòu)。四莖（可配對(duì)部分）四環(huán)（無法配對(duì)部分）氨基酸莖 包含有tRNA的3-末端和5-末端，由7對(duì)核苷酸組成，3-末端的最后3個(gè)核苷酸殘基都是-C-C-AOH，此結(jié)構(gòu)是tRNA結(jié)合活化氨基酸的部位

10、。反密碼子環(huán) 與氨基酸臂相對(duì)的一般含有7個(gè)核苷酸殘基的區(qū)域，其中正中的3個(gè)核苷酸殘基稱為反密碼子。反密碼子與mRNA的密碼子反平行配對(duì)結(jié)合。二氫尿嘧啶環(huán)（DHU環(huán)） 該區(qū)含有二氫尿嘧啶（D），功能不明。氨基酸莖 包含有tRNA的3-末端和5-末端，由7對(duì)核苷酸組成，3-末端的最后3個(gè)核苷酸殘基都是-C-C-AOH，此結(jié)構(gòu)是tRNA結(jié)合活化氨基酸的部位。3. tRNA三級(jí)結(jié)構(gòu) 特征：指tRNA 的三葉草型結(jié)構(gòu)進(jìn)一步扭曲折疊形成一種形狀象倒寫L字母的三維結(jié)構(gòu)，稱為倒L型結(jié)構(gòu)。tRNA倒L型結(jié)構(gòu)的基本特征：（1）結(jié)構(gòu)特征：氨基酸接受莖和TC莖組成一個(gè)螺旋；D莖和反密碼子莖組成另一個(gè)螺旋； TC環(huán)和D

11、環(huán)構(gòu)成“L”的拐角“L”的一端是氨基酸接受莖（CCA）；另一端是反密碼子環(huán)。（2）穩(wěn)定tRNA三級(jí)結(jié)構(gòu)的主要因素：氫鍵：二級(jí)氫鍵、三級(jí)氫鍵；堿基堆積力。tRNA三級(jí)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系：（3）氨基酸接受莖的“CCA”與其它部位的相互作用不強(qiáng)，可以引起構(gòu)象變化。（4）L型分子的中部的核苷酸數(shù)目和種類變化大，可能是氨酰tRNA合成酶的識(shí)別和結(jié)合部位。tRNA形成三級(jí)結(jié)構(gòu)后才具有特定的生物活性（功能）小結(jié)：tRNA的結(jié)構(gòu)tRNA一級(jí)結(jié)構(gòu)：核苷酸排列順序tRNA二級(jí)結(jié)構(gòu)：三葉草型tRNA三級(jí)結(jié)構(gòu)：倒型（3） rRNA約占全部RNA的80%。rRNA是核糖核蛋白體的主要組成部分，其功能與蛋白質(zhì)生物合成相關(guān)。

12、rRNA一級(jí)結(jié)構(gòu)特征：具有RNA一級(jí)結(jié)構(gòu)的共性，即主要由四種核苷酸通過3´-5´磷酸二酯鍵相連形成。rRNA二級(jí)結(jié)構(gòu)特征：?jiǎn)捂溩陨碚郫B形成的莖環(huán)結(jié)構(gòu)，在可以配對(duì)的部位進(jìn)行堿基配對(duì)并形成螺旋，在不能配對(duì)的部位形成突環(huán)。(4） mRNA的分子結(jié)構(gòu)mRNA是蛋白質(zhì)生物合成的模板，單鏈分子，分子大小不一相差很大。對(duì)mRNA的一級(jí)結(jié)構(gòu)研究和了解較多，而對(duì)mRNA二級(jí)結(jié)構(gòu)和三級(jí)結(jié)構(gòu)研究和了解較少。重點(diǎn)：mRNA一級(jí)結(jié)構(gòu)mRNA的一級(jí)結(jié)構(gòu)：具有RNA一級(jí)結(jié)構(gòu)的共性：主要由四種核苷酸通過3´-5´磷酸二酯鍵相連形成。原核生物mRNA一級(jí)結(jié)構(gòu)特征：先導(dǎo)區(qū)+翻譯區(qū)（多順反子

13、）+末端序列順反子：通過順反測(cè)驗(yàn)鑒定的遺傳功能單位，相當(dāng)于決定一個(gè)多肽鏈的核苷酸順序加上翻譯的起始和終止信號(hào)，等同于“基因”真核生物mRNA一級(jí)結(jié)構(gòu)特征：“帽子”（m7G-5´ppp5´-N-3´p）+單順反子+“尾巴”（Poly A）真核生物mRNA特征：?jiǎn)雾樂醋?5端 “帽子”（m7G-5´ppp5´-N-3´p）功能：（1）封閉mRNA的5端，防止降解（2）作為mRNA與核糖體結(jié)合的信號(hào)（無帽子結(jié)構(gòu)的mRNA不能與核糖體緊密結(jié)合）（3）可能與蛋白質(zhì)合成起始有關(guān)原核生物和真核生物的mRNA在結(jié)構(gòu)上的區(qū)別：(1)原核生物是多順反子；

14、真核生物是單順反子。(2)真核生物在5端有一個(gè)帽子結(jié)構(gòu)(3)真核生物在3端有一個(gè)多聚腺苷酸尾巴。本節(jié)總結(jié)：DNA的一級(jí)，二級(jí)結(jié)構(gòu)；tRNA的一級(jí)，二級(jí)和三級(jí)結(jié)構(gòu)；原核生物和真核生物mRNA一級(jí)結(jié)構(gòu)的區(qū)別；第五節(jié) 核酸的某些理化性質(zhì)及核酸研究常用技術(shù)一、一般物理性質(zhì)1.晶形: DNA為白色纖維狀固體； RNA為白色粉末狀固體。2.粘度：DNARNA3.溶解性：微溶于水，加堿促進(jìn)溶解。不溶于有機(jī)溶劑，因此常用有機(jī)溶劑來沉淀。4.沉降特性: 其沉降速度與核酸大小和密度有關(guān)。2、 核酸的兩性解離兩性電解質(zhì)：指既可以與酸反應(yīng)生成水和鹽，又可以與堿反應(yīng)生成水和鹽的電解質(zhì) 。核酸：（1）含有磷酸基團(tuán)，可與堿

15、反應(yīng)（2）含有堿基，可與酸反應(yīng)；等電點(diǎn)（pI）在某一定pH值時(shí)，某特定分子上所帶正負(fù)電荷相等，成為兩性離子，在電場(chǎng)中既不向陽極也不向陰極移動(dòng)，此時(shí)溶液的pH值，即該分子的等電點(diǎn)(pI)。應(yīng)用：采用沉淀法純化核酸采用電泳法分離核酸3、 DNA的紫外吸收光譜（max=260nm）核酸在260處有特征吸收峰。四、核酸的變性與復(fù)性1.核酸的變性（1）天然核酸在物理化學(xué)因素作用下，有規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)被打開，轉(zhuǎn)變成無規(guī)則的單鏈，使核酸的物理化學(xué)性質(zhì)發(fā)生改變，生物活性喪失，這種現(xiàn)象稱為變性。（2）變性的實(shí)質(zhì)：有序的雙螺旋變成無序的單鏈，但不破壞一級(jí)結(jié)構(gòu)。（3）變性的表觀：粘度下降；密度加大，沉降速度加快；全

16、部或部分活性喪失；A260增加：增色效應(yīng)（定義：p30）增色效應(yīng)的實(shí)質(zhì)：變性使堿基暴露出來1天然DNA2變性DNA3核苷酸總吸收值（4） DNA的熱變性與熔解溫度（Tm）用加熱的方法使DNA變性稱熱變性。熔解溫度（Tm）通常把熱變性過程中A260達(dá)到最大值一半(即DNA變性達(dá)50）時(shí)的溫度稱為該DNA的熔解溫度，用Tm表示。 Tm=7085 Tm（G+C）含量2. 核酸的復(fù)性（1）定義：在一定條件下，變性的DNA 單鏈間堿基重新配對(duì)恢復(fù)雙螺旋結(jié)構(gòu)260降低，DNA的功能恢復(fù)。（2）減色效應(yīng)：當(dāng)變性的呈單鏈狀態(tài)的DNA, 經(jīng)復(fù)性又重新形成雙螺旋時(shí)，其260減少，這種現(xiàn)象稱減色效應(yīng)。減色效應(yīng)的實(shí)質(zhì)

17、：堿基重新被包埋在雙螺旋結(jié)構(gòu)中五、酸解和堿解降解：3,5-磷酸二酯鍵被打斷（破壞一級(jí)結(jié)構(gòu)）酸解：中強(qiáng)度的酸能部分降解DNA和RNA堿解：易被稀堿降解，不會(huì)發(fā)生堿解本節(jié)總結(jié)：重點(diǎn)：核酸的兩性性質(zhì)，核酸變性與復(fù)性，核酸的紫外吸收第6節(jié) DNA研究進(jìn)展大規(guī)模基因組測(cè)序的兩個(gè)支撐技術(shù) Sanger雙脫氧末端終止法，PCR 技術(shù)問答題DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)是什么時(shí)候，由誰提出來的？試述其結(jié)構(gòu)模型。DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)有些什么基本特點(diǎn)？tRNA的結(jié)構(gòu)有何特點(diǎn)？有何功能？DNA和RNA的結(jié)構(gòu)有何異同？計(jì)算（1）分子量為3´105的雙股DNA分子的長(zhǎng)度；（2）這種DNA一分子占有的體積；（3）這種DNA一分子

18、占有的螺旋圈數(shù)。（一個(gè)互補(bǔ)的脫氧核苷酸殘基對(duì)的平均分子量為618）名詞解釋 變性和復(fù)姓，增色效應(yīng)和減色效應(yīng)，Tm， cAMP， Chargaff定律第三章 蛋白質(zhì)第一節(jié)蛋白質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)單位氨基酸（重點(diǎn)）、第二節(jié)肽、第三節(jié)蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)（重點(diǎn)、難點(diǎn)）、第四節(jié)蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系（難點(diǎn)）、第五節(jié)蛋白質(zhì)的重要性質(zhì)、第六節(jié)蛋白質(zhì)分類（自學(xué)）主要內(nèi)容：1.介紹氨基酸的結(jié)構(gòu)、分類和性質(zhì)2.肽的概念3.重點(diǎn)討論蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)以及結(jié)構(gòu)和功能的相互關(guān)系。什么是蛋白質(zhì)(Protein) ？蛋白質(zhì)是由許多不同的氨基酸，按照一定的順序，通過肽鍵連接而成的一條或多條肽，所構(gòu)成的生物大分子。蛋白質(zhì)的主要生理

19、功能？生物體最主要的特征是生命活動(dòng)，而蛋白質(zhì)是生命活動(dòng)的體現(xiàn)者，具有以下主要功能：催化功能；結(jié)構(gòu)功能；調(diào)節(jié)功能；防御功能；運(yùn)動(dòng)功能；運(yùn)輸功能；信息功能；儲(chǔ)藏功能 · · 組成蛋白質(zhì)的主要元素有哪些？C、H、O、N、S 、P、Fe、Cu、Zn、Mo、I、Se蛋白質(zhì)平均含N量為16,這是凱氏定氮法測(cè)定某種樣品中蛋白質(zhì)含量的理論依據(jù)。測(cè)定蛋白質(zhì)的步驟：1.用凱氏定氮法測(cè)得樣品的蛋白質(zhì)含氮量。2.根據(jù)公式計(jì)算： 蛋白質(zhì)含量蛋白質(zhì)含氮量×100/16 蛋白質(zhì)含量蛋白質(zhì)含氮量×6.25計(jì)算題：某種樣品用凱氏定氮法測(cè)得該種樣品的含氮量為0.4，那該種樣品中蛋白質(zhì)含量為

20、？第一節(jié)蛋白質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)單位氨基酸一、氨基酸的通式二、氨基酸的分類三、氨基酸的性質(zhì)例外：脯氨酸是亞氨基酸天然蛋白質(zhì)水解得到的氨基酸都屬于型，氨基酸是一種手性分子。二、生物體內(nèi)的氨基酸類別1.組成蛋白質(zhì)的常見氨基酸(20種）:按基團(tuán)極性來分：非極性R基團(tuán)氨基酸；R基團(tuán)極性不帶電荷氨基酸；R基團(tuán)帶負(fù)電荷氨基酸；R基團(tuán)帶正電荷氨基酸（1）非極性R基團(tuán)氨基酸（共8種）丙氨酸Ala，纈氨酸Val，亮氨酸Leu，異亮氨酸Ile，脯氨酸Pro，苯丙氨酸Phe色氨酸Try，甲硫氨酸Met特點(diǎn)： 都帶有非極性基團(tuán)，難與水分子形成氫鍵，難溶于水。 （2）極性不帶電荷R基團(tuán)氨基酸（7種）甘氨酸Gly，絲氨酸Ser，

21、蘇氨酸Thr，半胱氨酸Cys，酪氨酸Tyre，天冬酰胺Asp，谷氨酰胺Glu特點(diǎn)： 都帶有不解離的極性基團(tuán)，可與水分子形成氫鍵，易溶于水。 極性分子和非極性分子的區(qū)別：非極性分子：分子中正負(fù)電荷中心重合,從整個(gè)分子來看,電荷的分布是均勻的,對(duì)稱的,這樣的分子為非極性分子。極性分子：分子中正負(fù)電荷中心不重合,從整個(gè)分子來看,電荷的分布是不均勻的,不對(duì)稱的,這樣的分子為極性分子。（3）R基團(tuán)帶負(fù)電荷氨基酸（2種）特點(diǎn)：（1）在pH7時(shí)，氨基酸帶負(fù)電荷；（2）R基團(tuán)都帶有羧基，所以又稱為酸性氨基酸。（3）具有極性，易溶于水。(4) R基團(tuán)帶正電荷氨基酸（3種）特點(diǎn)：（1）在pH7時(shí)，分子帶正電荷；（

22、2）R基團(tuán)具有弱堿性，所以又稱為堿性氨基酸。（3）具有極性，易溶于水。例外：硒代半胱氨酸有可能是第21種組成蛋白質(zhì)的氨基酸2.稀有氨基酸：蛋白質(zhì)組成中，除上述20種常見氨基酸外，從少數(shù)蛋白質(zhì)中還分離出一些稀有氨基酸，它們都是相應(yīng)常見氨基酸的衍生物。如：4-羥脯氨酸、5-羥賴氨酸等。3.非蛋白質(zhì)氨基酸在生物體內(nèi)呈游離或結(jié)合態(tài)的氨基酸。如：刀豆氨酸，茶氨酸等。三、氨基酸的性質(zhì)（1 ）兩性性質(zhì)和等電點(diǎn) （2 ）光學(xué)性質(zhì) （3 ）重要化學(xué)反應(yīng)（1）氨基酸的兩性解離性質(zhì)廣義酸堿質(zhì)子理論：在反應(yīng)中凡是能提供質(zhì)子的，稱之為酸；凡是接受質(zhì)子的，稱之為堿。氨基酸具有兩性（酸、堿）性質(zhì) 氨基酸在水溶液或結(jié)晶狀態(tài)都

23、是以兩性離子形式存在在某一定pH值時(shí)，使某特定氨基酸分子上所帶正負(fù)電荷相等，成為兩性離子，在電場(chǎng)中既不向陽極也不向陰極移動(dòng)，此時(shí)溶液的pH值，即該氨基酸的等電點(diǎn)(pI)。思考題：Ala、 Arg、 Asp三種在pH6.02的緩沖體系中電泳，向負(fù)極移動(dòng)的是 Arg ，向正極移動(dòng)的是Asp，既不向正極也不向負(fù)極移動(dòng)的是Ala。（2）氨基酸光學(xué)性質(zhì)A. 除甘氨酸外，所有天然-氨基酸都有不對(duì)稱碳原子，因此所有天然氨基酸都具有旋光性。B. 色氨酸(Trp)、酪氨酸(Tyr)和苯丙氨酸(Phe)的R基團(tuán)中含有苯環(huán)共軛雙鍵系統(tǒng)，在紫外光區(qū)（220-300nm）顯示特征的吸收譜帶。由于大多數(shù)蛋白質(zhì)都含有這些氨

24、基酸殘基，蛋白質(zhì)一般在280nm有最大光吸收峰。蛋白質(zhì)含量快速測(cè)定方法之一：用紫外分光光度法測(cè)定280nm處的最大吸收峰。(3)氨基酸的化學(xué)反應(yīng)與茚三酮反應(yīng)，與2，4二硝基氟苯反應(yīng)，與丹磺酰氯的反應(yīng)，與苯異硫氰酯的反應(yīng)與茚三酮反應(yīng)（常用于氨基酸的定性和定量測(cè)定）氨基酸與苯異硫氰酯（PITC）的反應(yīng)（Edman反應(yīng)）這一反應(yīng)的重要之處在于：人們根據(jù)這一原理設(shè)計(jì)出了蛋白質(zhì)順序測(cè)定儀，可以進(jìn)行自動(dòng)測(cè)定蛋白質(zhì)順序。第二節(jié) 肽一 、肽(peptide)和肽鍵(peptide bend)的概念肽：是由一個(gè)氨基酸的羧基和另一個(gè)氨基酸的氨基脫水縮合而成的化合物。肽鍵：氨基酸脫水后形成的共價(jià)鍵（C-N鍵）。二肽

25、：由兩個(gè)氨基酸形成的肽。三肽：由三個(gè)氨基酸形成的肽。氨基酸組成少于10的稱寡肽；多于10的稱多肽。二、肽的命名和表示法三、肽的重要性質(zhì) 1.肽的酸堿性質(zhì)：具有兩性性質(zhì)和pI不同的肽，在水溶液中的解離情況不同，pI各異。2.肽的化學(xué)反應(yīng)：可以與茚三酮，DNFB,DNS,PITC等發(fā)生反應(yīng)。：雙縮脲反應(yīng)：是肽和蛋白質(zhì)所特有的，而氨基酸沒有的顏色反應(yīng)。四、天然存在的活性肽生理活性肽的功能類別：激素、抗菌素、輔助因子實(shí)例：谷胱甘肽(glutathione,GSH)，短桿菌肽，-天冬氨酸-苯丙氨酸甲酯（甜味劑）谷胱甘肽在體內(nèi)參與氧化還原過程，作為某些氧化還原酶的輔因子，或保護(hù)巰基酶，或防止過氧化物積累。

26、短桿菌肽S是一種抗菌素，臨床上局部用于治療和預(yù)防化膿性病癥。第三節(jié) 蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)一、蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)二、多肽主鏈折疊的空間限制和維持蛋白質(zhì)構(gòu)象的作用力三、 蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)四、 蛋白質(zhì)的超二級(jí)結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)域（略）五、 蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)六、 蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)1、 蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)(primary structure): 多肽鏈中氨基酸的排列順序，包括二硫鍵的位置。這是蛋白質(zhì)最基本的結(jié)構(gòu)，它內(nèi)寓著決定蛋白質(zhì)高級(jí)結(jié)構(gòu)和生物功能的信息。一級(jí)結(jié)構(gòu)決定高級(jí)結(jié)構(gòu)！例：牛胰島素的一級(jí)結(jié)構(gòu)二、蛋白質(zhì)構(gòu)象和維持構(gòu)象的作用力掌握幾個(gè)概念：高級(jí)結(jié)構(gòu)（54）：在一級(jí)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，蛋白質(zhì)分子的多肽鏈按一定

27、方式折疊，盤繞或組裝成特有的空間結(jié)構(gòu)，稱高級(jí)結(jié)構(gòu)。構(gòu)型和構(gòu)象（54）：構(gòu)型：是指不對(duì)稱碳原子上相連的各原子或取代基團(tuán)的空間排布。構(gòu)型的轉(zhuǎn)變是必定伴隨著共價(jià)鍵的斷裂和重組。構(gòu)象：是指相同構(gòu)型的化合物中，與碳原子相連的各原子或取代基團(tuán)在單鍵旋轉(zhuǎn)時(shí)形成的相對(duì)空間排布。構(gòu)象的改變不需要共價(jià)鍵的斷裂和重組。蛋白質(zhì)的高級(jí)結(jié)構(gòu)屬于“構(gòu)象”范疇！酰胺平面剛性平面肽鍵（單鍵）長(zhǎng)：0.132一般：C-N單鍵長(zhǎng)：0.149nm；C=N雙鍵長(zhǎng)：0.127nm具有部分雙鍵性質(zhì)，不能自由轉(zhuǎn)動(dòng)！-碳原子的二面角（ 和 ）兩相鄰酰胺平面之間，能以共同的C為定點(diǎn)而旋轉(zhuǎn)，繞C-N鍵旋轉(zhuǎn)的角度稱角，繞C-C鍵旋轉(zhuǎn)的角度稱角。和稱作

28、二面角，亦稱構(gòu)象角。蛋白質(zhì)多肽鏈的所有構(gòu)象都能用兩個(gè)構(gòu)象角來表示：11； 22； 33； 44； 一個(gè)天然蛋白質(zhì)多肽鏈在一定條件下只有一種或很少幾種構(gòu)象：原因如下：酰胺平面是剛性平面；其他單鏈在旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生空間位阻和靜電效應(yīng)，制約著大量構(gòu)象形成。穩(wěn)定蛋白質(zhì)構(gòu)象的作用力：蛋白質(zhì)之所以能形成穩(wěn)定的構(gòu)象，主要依賴于蛋白質(zhì)分子的主鏈和側(cè)鏈上的許多極性、非極性基團(tuán)相互作用所形成的化學(xué)鍵。氫鍵：是穩(wěn)定蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的主要作用力。是發(fā)生于多肽鏈中負(fù)電性很強(qiáng)的氮原子或氧原子的孤對(duì)電子與或的氫原子間的相互吸引力。范德華力：指范德華吸引力。疏水力：疏水基團(tuán)間的相互作用。離子鍵：正、負(fù)電荷之間的一種靜電作用。氫鍵，范德華

29、力，疏水力，離子鍵都屬于（共價(jià)鍵/非共價(jià)鍵），統(tǒng)稱為次級(jí)鍵，它們?cè)诘鞍踪|(zhì)分子中總數(shù)量（很大/很?。虼嗽跇?gòu)成和穩(wěn)定蛋白質(zhì)構(gòu)象中起著重要作用。三、蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)（secondary structure） 蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)：肽鏈主鏈不同區(qū)段通過氫鍵沿一定方向盤繞、折疊而形成的構(gòu)象。維持二級(jí)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的主要作用力？主要有以下類型：() 螺旋（helix）() 折疊（-pleated sheet）() 轉(zhuǎn)角（-turn）() 無規(guī)則卷曲（nonregular coil）螺旋（helix）：肽鏈中的酰胺平面繞C相繼旋轉(zhuǎn)一定角度形成的螺旋。螺旋的結(jié)構(gòu)特征：a、 每隔3.6個(gè)AA殘基螺旋上升一圈，螺距0

30、.56nm;每個(gè)氨基酸殘基沿螺旋中心軸上升0.15nm，螺旋上升時(shí)，每個(gè)氨基酸殘基沿軸旋轉(zhuǎn)100。b 、 螺旋體中所有氨基酸殘基R側(cè)鏈都伸向外側(cè)，鏈中的全部>C=0 和>N-H幾乎都平行于螺旋軸;c、每個(gè)氨基酸殘基的>N-H與前面第四個(gè)氨基酸殘基的>C=O形成氫鍵，肽鏈上所有的肽鍵都參與氫鍵的形成。d.絕大多數(shù)天然蛋白質(zhì)中的螺旋都是右手螺旋。螺旋遇到脯氨酸就會(huì)中斷而拐彎：折疊（-pleated sheet）是幾乎伸展的多肽鏈靠氫鍵聯(lián)結(jié)而成的鋸齒狀片層結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：相鄰肽鏈的長(zhǎng)軸相互平行，鏈間氫鍵與長(zhǎng)軸接近垂直，靠相鄰肽鏈間氫鍵維持結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。轉(zhuǎn)角（-turn）特征：多

31、肽鏈中氨基酸殘基n的羰基上的氧與殘基（n+3）的氮原上的氫之間形成氫鍵，肽鍵回折1800 。 無規(guī)卷曲：在球狀蛋白分子中，存在一些沒有確定規(guī)律的盤曲，稱無規(guī)卷曲。二級(jí)結(jié)構(gòu)小結(jié)：1. 二級(jí)結(jié)構(gòu)是多肽鏈的片段局部結(jié)構(gòu)；2. 維持二級(jí)結(jié)構(gòu)的作用力主要為氫鍵；3.四種二級(jí)結(jié)構(gòu)類型中，發(fā)夾結(jié)構(gòu)和無規(guī)卷曲多分布于蛋白分子球狀結(jié)構(gòu)外側(cè)。四、 蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)1. 三級(jí)結(jié)構(gòu)的定義：多肽鍵在二級(jí)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，主鏈構(gòu)象和側(cè)鏈構(gòu)象相互作用，進(jìn)一步盤曲折疊形成特定的球狀分子結(jié)構(gòu)，稱三級(jí)結(jié)構(gòu)。2.維持三級(jí)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的作用力？氫鍵（由側(cè)鏈基團(tuán)形成）；離子鍵；疏水鍵；范德華力；二硫鍵；酯鍵等思考：二級(jí)結(jié)構(gòu)與三級(jí)結(jié)構(gòu)的區(qū)別與聯(lián)

32、系？二級(jí)結(jié)構(gòu)是肽鏈主鏈不同區(qū)段形成的局部空間結(jié)構(gòu)，是蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的構(gòu)象單元。三級(jí)結(jié)構(gòu)是整條多肽鏈形成的特定的球狀結(jié)構(gòu)。五、蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)1.四級(jí)結(jié)構(gòu)的定義：四級(jí)結(jié)構(gòu)是由兩條或兩條以上具有三級(jí)結(jié)構(gòu)的多肽鏈聚合而成有特定三維結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)構(gòu)象。實(shí)例：血紅蛋白 2. 維持四級(jí)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的作用力氫鍵（由側(cè)鏈基團(tuán)形成）；離子鍵；疏水鍵；范德華力；二硫鍵；酯鍵等思考：蛋白質(zhì)三級(jí)結(jié)構(gòu)與四級(jí)結(jié)構(gòu)的區(qū)別與聯(lián)系？三級(jí)結(jié)構(gòu)是一條完整多肽鏈所形成的球狀分子結(jié)構(gòu)。四級(jí)結(jié)構(gòu)是兩條或多條多肽鏈在各自形成三級(jí)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，進(jìn)一步組合所形成的球狀分子結(jié)構(gòu)。問題：有些蛋白質(zhì)只有一條多肽鏈組成，那么它的最高級(jí)結(jié)構(gòu)應(yīng)該是，這也是它的生物活

33、性狀態(tài)；有些蛋白質(zhì)由一條以上的多肽鏈組成，那么只有當(dāng)多肽鏈組合形成級(jí)結(jié)構(gòu)時(shí)才具有生物活性。相關(guān)概念：亞基：在蛋白質(zhì)四級(jí)結(jié)構(gòu)中，每條多肽鏈稱為亞基。蛋白質(zhì)的均一四級(jí)結(jié)構(gòu)：由相同多肽鏈（亞基）所構(gòu)成的四級(jí)結(jié)構(gòu)稱均一四級(jí)結(jié)構(gòu)。蛋白質(zhì)的不均一四級(jí)結(jié)構(gòu)：由不同多肽鏈（亞基）所構(gòu)成蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)稱不均一四級(jí)結(jié)構(gòu)。第四節(jié) 蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系（了解）一、 蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)與功能 二、 蛋白質(zhì)高級(jí)構(gòu)象與功能一、蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)與功能一級(jí)結(jié)構(gòu)決定高級(jí)結(jié)構(gòu)，也決定蛋白質(zhì)的功能1、蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)的種屬差異與同源性2、蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)的變異與分子病3、蛋白質(zhì)前體的激活與一級(jí)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)與分子?。菏侵改撤N蛋

34、白質(zhì)分子一級(jí)結(jié)構(gòu)的氨基酸順序與正常有所不同的遺傳病。例：鐮刀形貧血癥白化病b-鏈N端氨基酸排列順序 1 2 3 4 5 6 7 8 Hb-A（正常人） Val-His-Leu-Thr-Pro-Glu-Glu-Lys Hb-S（患者） Val-His-Leu-Thr-Pro-Val-Glu-Lys3.蛋白質(zhì)前體的激活與一級(jí)結(jié)構(gòu)例：胰島素酶原的激活二、蛋白質(zhì)的高級(jí)構(gòu)象與功能蛋白質(zhì)的功能由其構(gòu)象決定：如果蛋白質(zhì)高級(jí)構(gòu)象破壞，雖然一級(jí)結(jié)構(gòu)未遭破壞，但蛋白質(zhì)功能也會(huì)喪失。第五節(jié)蛋白質(zhì)的重要性質(zhì)一、 兩性解離性質(zhì)及等電點(diǎn)二、 蛋白質(zhì)膠體性質(zhì)三、 蛋白質(zhì)的沉淀四、 蛋白質(zhì)的變性與復(fù)性五、 蛋白質(zhì)的紫外吸收特

35、性六、 蛋白質(zhì)呈色反應(yīng)氨基酸是一種兩性電解質(zhì)：蛋白質(zhì)兩性解離性質(zhì)和等電點(diǎn)游離-NH2，游離-COOH, 某些側(cè)鏈基團(tuán)在一定p H條件下都可發(fā)生解離，或者接收質(zhì)子，使蛋白質(zhì)呈酸性或堿性，因此蛋白質(zhì)也是一種兩性電解質(zhì)。當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)溶液在某一定pH值時(shí)，使某特定蛋白質(zhì)分子上所帶正負(fù)電荷相等，成為兩性離子，在電場(chǎng)中既不向陽極也不向陰極移動(dòng)，此時(shí)溶液的pH值即為該蛋白質(zhì)的等電點(diǎn) （pI）。蛋白質(zhì)等電點(diǎn)和蛋白質(zhì)所含氨基酸種類和數(shù)目有關(guān)。中性蛋白質(zhì)：堿性AA和酸性AApI7 數(shù)目接近 堿性蛋白質(zhì)：堿性AA較多 pI7酸性蛋白質(zhì)：酸性較多 pI7二、蛋白質(zhì)膠體性質(zhì)由于蛋白質(zhì)分子量很大，在水溶液中形成1-100nm

36、的顆粒，因而具有膠體溶液的特征：布朗運(yùn)動(dòng)；丁道爾現(xiàn)象；具有吸附能力；不能透過半透膜等蛋白質(zhì)的水溶液之所以能形成穩(wěn)定的親水膠體，主要原因是：可溶性蛋白質(zhì)分子表面具有一層水化層；相同蛋白質(zhì)分子表面帶相同的電荷，相互排斥。3、 蛋白質(zhì)的沉淀如果加入適當(dāng)?shù)脑噭┦沟鞍踪|(zhì)分子處于等電點(diǎn)狀態(tài)或失去水化層（消除相同電荷，除去水膜），蛋白質(zhì)膠體溶液就不再穩(wěn)定并將產(chǎn)生沉淀。沉淀方法類別: 1、高濃度中性鹽（鹽析、鹽溶）2、酸堿（等電點(diǎn)沉淀）3、有機(jī)溶劑沉淀4、重金屬鹽類沉淀5、生物堿試劑和某些酸類沉淀6、加熱變性沉淀鹽析法:在蛋白質(zhì)溶液中加入高濃度的硫酸銨、氯化鈉等中性鹽，可有效地破壞蛋白質(zhì)顆粒的水化層。同時(shí)又中

37、和了蛋白質(zhì)表面的電荷，從而使蛋白質(zhì)顆粒集聚而生成沉淀，這種現(xiàn)象稱為鹽析。隨著中性鹽離子濃度提高，蛋白質(zhì)分子吸附更多的鹽離子，形成帶電表層使它們彼比排斥，而且蛋白質(zhì)分子與水分子間的相互作用也進(jìn)一步加強(qiáng)，因此溶解度加大，稱為鹽溶。四、蛋白質(zhì)變性與復(fù)性當(dāng)天然蛋白質(zhì)受到某些物理因素和化學(xué)因素的影響，使其分子內(nèi)部原有的高級(jí)構(gòu)象發(fā)生變化時(shí)，蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)和生物學(xué)功能都隨之改變或喪失，但并未導(dǎo)致其一級(jí)結(jié)構(gòu)的變化，這種現(xiàn)象稱為變性作用（denaturation）。 蛋白質(zhì)變性的實(shí)質(zhì)：某些外界條件破壞了蛋白質(zhì)內(nèi)部的次級(jí)鍵，空間結(jié)構(gòu)上由有序而緊密變?yōu)闊o序而松散，但一級(jí)結(jié)構(gòu)未遭破壞。表征（1）生物活性喪失；（2）

38、物理性質(zhì)改變（溶解度降低、粘度增加、擴(kuò)散系數(shù)降低、易絮凝等）；（3）化學(xué)性質(zhì)改變（被酶水解）復(fù)性（renaturation）：蛋白質(zhì)的變性作用如果不過于劇烈，則是一種可逆過程，變性蛋白質(zhì)通常在除去變性因素后，可緩慢地重新自發(fā)折疊成原來的構(gòu)象，恢復(fù)原有的理化性質(zhì)和生物活性，這種現(xiàn)象成為復(fù)性。例：核糖核酸酶的變性與復(fù)性五、蛋白質(zhì)主要呈色反應(yīng)雙縮脲反應(yīng) 蛋白質(zhì)在堿性溶液中也能與硫酸銅發(fā)生相同反應(yīng)，產(chǎn)生紅紫色絡(luò)合物。蛋白質(zhì)的紫外吸收光譜：蛋白質(zhì)在280nm有一特征吸收峰，可利用這一特性對(duì)蛋白質(zhì)進(jìn)行定性定量鑒定。問答題1、為什么說蛋白質(zhì)是生命活動(dòng)最重要的物質(zhì)基礎(chǔ)？2、試比較Gly、Pro與其它常見氨基酸

39、結(jié)構(gòu)的異同，它們對(duì)多肽鏈二級(jí)結(jié)構(gòu)的形成有何影響？3、試舉例說明蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系（包括一級(jí)結(jié)構(gòu)、高級(jí)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系）。4、為什么說蛋白質(zhì)水溶液是一種穩(wěn)定的親水膠體？5、什么是蛋白質(zhì)的變性？變性的機(jī)制是什么？舉例說明蛋白質(zhì)變性在實(shí)踐中的應(yīng)用。名詞解釋等電點(diǎn)（pI），肽鍵，肽，肽平面及二面角， 一級(jí)結(jié)構(gòu)，二級(jí)結(jié)構(gòu)， 三級(jí)結(jié)構(gòu)，四級(jí)結(jié)構(gòu)，蛋白質(zhì)變性與復(fù)性，鹽析 課堂練習(xí)答案1、試比較核酸、蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)的異同，寫出各自基本結(jié)構(gòu)單位的通式 相同：雖然二者在組成上差異很大,但在構(gòu)成方式上卻很相似,主要表現(xiàn)在都是由基本結(jié)構(gòu)單位通過特定的共價(jià)鍵連接而成的大分子，各自的主鏈都是不變成分，可變成分在側(cè)鏈上

40、。2、簡(jiǎn)述研究核酸、蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)的意義。生物的遺傳信息儲(chǔ)存于DNA的核苷酸序列中，蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)是由相應(yīng)的DNA序列決定的，每一種蛋白質(zhì)分子所具有的特定的一級(jí)結(jié)構(gòu)又決定了其高級(jí)結(jié)構(gòu)和生物學(xué)功能，也就表現(xiàn)出特定的生命現(xiàn)象。因此，研究核酸、蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)可破譯生命的密碼，是在分子水平認(rèn)識(shí)生命的突破口。第四章 酶主要內(nèi)容：介紹酶的概念、作用特點(diǎn)和分類、命名，討論酶的結(jié)構(gòu)特征和催化功能以及酶的作用機(jī)理，進(jìn)而討論影響酶作用的主要因素。目 錄第一節(jié) 酶的催化性質(zhì)，第二節(jié) 酶的命名和分類，第三節(jié) 酶催化的專一性，第四節(jié)酶的作用機(jī)理（重點(diǎn)），第五節(jié)影響酶促反應(yīng)速度的因素（重點(diǎn)），第六節(jié)變構(gòu)酶與同功酶，第

41、七節(jié)維生素和輔酶第一節(jié) 酶的催化性質(zhì)一、酶的概念及其化學(xué)本質(zhì)酶（Enzyme ） 由活細(xì)胞產(chǎn)生的,具有催化作用的蛋白質(zhì)。1.酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)具有蛋白質(zhì)的一切特征，例如：由氨基酸組成，具有三級(jí)或四級(jí)結(jié)構(gòu)。具有兩性性質(zhì)和等電點(diǎn)。凡是能使蛋白質(zhì)變性的方法（熱，強(qiáng)酸，強(qiáng)堿，有機(jī)溶劑等）均可用于使酶變性。例外：核酶(Ribozyme)1982年T.Cech 原生動(dòng)物四膜蟲核酶概念：具有催化功能的核糖核酸，稱核酶。現(xiàn)代生物學(xué)告訴我們：核酸合成需要蛋白質(zhì)（酶）參與蛋白質(zhì)合成是以相應(yīng)的核苷酸順序來編碼形成的。判斷題：所有酶的化學(xué)本質(zhì)都是蛋白質(zhì)。（×）絕大多數(shù)酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)。（）2. 酶是一

42、種生物催化劑 F.W. Ostwald： 凡能改變化學(xué)反應(yīng)的速度而本身不形成化學(xué)反應(yīng)的最終產(chǎn)物, 這類物質(zhì)就叫做催化劑。一般催化劑的共性： A. 催化效率高，用量少。B. 只改變化學(xué)反應(yīng)速度，不改變化學(xué)反應(yīng)平衡點(diǎn)。C. 降低反應(yīng)活化能。D. 反應(yīng)前后自身結(jié)構(gòu)不變。酶同樣遵循一般催化劑的共性 酶作為生物催化劑的催化特點(diǎn)：1. 極高的催化效率。2.高度的專一性。3.酶活性的可調(diào)控性4.不穩(wěn)定性（要求溫和的反應(yīng)條件）用簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)證明酶的催化效率：2H2O2 2H2O + O23. 酶的分子組成：?jiǎn)渭兊鞍踪|(zhì)酶：僅由蛋白質(zhì)組成；全酶酶蛋白輔因子輔因子的分類與作用：按組成成分來分：金屬離子：羧基肽酶的 Z

43、n2；金屬有機(jī)化合物：過氧化物酶的鐵卟啉；小分子有機(jī)化合物：一些族維生素按與酶蛋白結(jié)合程度來分：輔酶：與酶蛋白結(jié)構(gòu)疏松，可用透析法去除輔基：與酶蛋白結(jié)合緊密，不能用透析法去除輔因子的作用：1.維持酶分子的活性構(gòu)象2.作為電子及特殊功能基團(tuán)的載體3.在酶與底物之間起連接作用4.中和離子，降低反應(yīng)中的靜電斥力對(duì)于一個(gè)結(jié)合蛋白酶來說，酶蛋白只有與輔因子結(jié)合成全酶才具有正常的催化活性全酶酶蛋白輔因子第2節(jié) 酶的命名和分類一、命名：習(xí)慣命名：以底物和酶所催化的反應(yīng)性質(zhì)來命名。系統(tǒng)命名：標(biāo)明所有酶的底物及催化反應(yīng)的性質(zhì)。二、國際系統(tǒng)分類法及編號(hào)國際生物化學(xué)會(huì)酶學(xué)委員會(huì)將所有酶類分成六大類： 1.氧化還原酶

44、類，2.移換酶類，3.水解酶類，4.裂合酶類，5.異構(gòu)酶類， 6.合成酶類第3節(jié) 酶催化的專一性酶催化的專一性：指酶對(duì)它所催化的反應(yīng)及其底物具有嚴(yán)格選擇性。1.結(jié)構(gòu)專一性 概念：酶對(duì)所催化的分子（底物）化學(xué)結(jié)構(gòu)的特殊要求和選擇類別：相對(duì)專一性和絕對(duì)專一性（）相對(duì)專一性：有些酶對(duì)底物的選擇程度較低，能夠催化化學(xué)結(jié)構(gòu)上相似的一類底物起反應(yīng)。類別：鍵專一性基團(tuán)專一性鍵專一性：只作用于一定的化學(xué)鍵，對(duì)鍵兩側(cè)的基團(tuán)無嚴(yán)格要求?；鶊F(tuán)專一性：不僅對(duì)鍵有要求，還對(duì)鍵一側(cè)的基團(tuán)有選擇性。相對(duì)于鍵專一性而言，基團(tuán)專一性對(duì)底物的選擇要求更高。例1：葡萄糖苷酶鍵：1, 4糖苷鍵，基團(tuán)：鍵的一側(cè)是葡萄糖殘基例2：消化道

45、蛋白酶胰凝乳蛋白酶：芳香族氨基酸及其它疏水氨基酸殘基提供COOH所形成的肽鍵胃蛋白酶：芳香族氨基酸及其它疏水氨基酸殘基提供NH2或COOH所形成的肽鍵思考題：1.請(qǐng)判斷胰凝乳蛋白酶的水解位點(diǎn)？AlaLeuPheAspGlu OH（2）絕對(duì)專一性：只能作用于一個(gè)底物，對(duì)其他既使化學(xué)結(jié)構(gòu)十分相似的物質(zhì)也不起催化作用，酶的這種專一性稱為絕對(duì)專一性。例：脲酶只催化尿素水解。2.立體異構(gòu)專一性有些酶不僅對(duì)底物的化學(xué)結(jié)構(gòu)有選擇性，同時(shí)對(duì)底物的立體結(jié)構(gòu)也有嚴(yán)格的要求，酶只能作用于一定構(gòu)型的底物，稱作立體異構(gòu)專一性。類別：（1）旋光異構(gòu)專一性（2）幾何異構(gòu)專一性（3）潛手性專一性（1）旋光異構(gòu)專一性 指酶對(duì)具

46、有旋光異構(gòu)體的底物構(gòu)型有嚴(yán)格的選擇性（針對(duì)具有手性原子的分子而言）。以D-氨基酸氧化酶為例氨基酸氧化酶：只能催化D-氨基酸的氧化，而對(duì)L-氨基酸不起作用,盡管D-氨基酸和L-氨基酸的化學(xué)結(jié)構(gòu)完全相同。（2）幾何異構(gòu)專一性指有些酶對(duì)具有順式和反式異構(gòu)體的底物具有嚴(yán)格的選擇性（針對(duì)具有雙鍵結(jié)構(gòu)的分子而言。潛手性專一性。對(duì)于在有機(jī)化學(xué)上屬于對(duì)稱分子中的底物中的兩個(gè)等同原子或基團(tuán)，酶只能催化其中一個(gè)起反應(yīng)，而對(duì)另一個(gè)無作用。這種專一性稱為潛手性專一性。例：乙醇脫氫酶第四節(jié) 酶的作用機(jī)理一、酶的活性中心和必需基團(tuán) 二、酶的催化機(jī)理 三、 酶胰凝乳蛋白酶的催化機(jī)理一、酶的活性中心和必需基團(tuán)酶分子中直接與底

47、物結(jié)合，并和酶催化作用直接有關(guān)的區(qū)域叫酶的活性中心（active center）或活性部位（active site）。酶活性中心的功能部位包括：結(jié)合部位：底物在此與酶結(jié)合。結(jié)合部位決定酶的專一性。催化部位：底物的敏感鍵在此斷裂而形成新鍵。催化部位決定酶所催化反應(yīng)的性質(zhì)。有些酶的這兩個(gè)部位往往是同一的。酶的活性中心的特點(diǎn)：1活性中心是分子表面的一個(gè)凹穴，有一定的柔性；2構(gòu)成活性中心的大多數(shù)氨基酸殘基是疏水性的，形成一個(gè)非極性的微環(huán)境；3在活性中心，底物以弱鍵與酶結(jié)合，有利于轉(zhuǎn)化出產(chǎn)物。胰凝乳蛋白酶的活性中心羧活性中心重要基團(tuán): His（組氨酸）, Asp（天冬氨酸）, Ser（絲氨酸）二酶的催化

48、機(jī)理（一）為什么酶催化反應(yīng)具有高效性（大大加快反應(yīng)速度）？（二）為什么酶對(duì)底物具有選擇性？1.為什么酶催化反應(yīng)具有高效性？2. 酶是如何降低反應(yīng)分子所需的活化能？酶反應(yīng)的過渡態(tài)學(xué)說：酶（E）與底物（S）結(jié)合生成不穩(wěn)定的中間物（ES），再分解成產(chǎn)物（P）并釋放出酶，使反應(yīng)沿一個(gè)低活化能的途徑進(jìn)行，降低反應(yīng)所需活化能，所以能加快反應(yīng)速度。3.過渡態(tài)中間產(chǎn)物是如何形成的？（1）鄰近效應(yīng)由于酶和底物分子間的親和性，底物分子向酶活性中心靠近，并固定于此小區(qū)使有效濃度相對(duì)提高的效應(yīng)稱鄰近效應(yīng)。（2） 定向效應(yīng) 酶與底物分子相互靠近過程中有一定的空間定向關(guān)系，稱之為定向效應(yīng)。（3） 酶與底物結(jié)合：誘導(dǎo)楔合學(xué)

49、說在酶分子與底物接觸之前，活性中心與底物并不互補(bǔ)吻合。酶的活性中心在結(jié)構(gòu)上具柔性，底物接近活性中心時(shí)，可誘導(dǎo)酶蛋白構(gòu)象發(fā)生變化，這樣就使酶活性中心功能基團(tuán)處于有效位置，酶與底物完全楔合，從而形成過渡態(tài)復(fù)合物，活化能降低，加速反應(yīng)進(jìn)行。（4）酸堿催化 酶分子中的某些功能基團(tuán)可作為酸或堿通過瞬間向底物提供質(zhì)子或從底物分子抽取質(zhì)子，形成過渡態(tài)復(fù)合物，使活化能降低，加速反應(yīng)進(jìn)行。（5）共價(jià)催化有些酶可通過共價(jià)鍵和底物結(jié)合而形成不穩(wěn)定的過渡態(tài)復(fù)合物，降低反應(yīng)活化能，大大加快反應(yīng)速度。分兩種類型：親核催化親電催化親核催化是指酶分子中具有非共用電子對(duì)的親核基團(tuán)攻擊底物分子中具有部分正電性的原子，并與之形成共

50、價(jià)鍵而產(chǎn)生不穩(wěn)定的過渡態(tài)中間物，使活化能降低。酶分子中可作為親核基團(tuán)的功能基團(tuán)親電催化是指酶分子中親電基團(tuán)（如金屬離子，氨基）攻擊底物分子中富含電子或帶部分負(fù)電荷的原子而形成過渡態(tài)中間物。親電基團(tuán)多數(shù)為酶的輔因子：金屬離子、磷酸吡哆醛等例：胰凝乳蛋白酶催化水解反應(yīng)的酸堿催化和親核催化（6）疏水的微環(huán)境酶的活性中心內(nèi)部多數(shù)是疏水基團(tuán)。因此，這些疏水基團(tuán)相互作用構(gòu)成了一個(gè)非極性的疏水微環(huán)境，有利于電荷之間的相互作用。酶催化高效性的小結(jié)：酶催化的實(shí)質(zhì)：降低活化能酶催化的關(guān)鍵：形成不穩(wěn)定的過渡態(tài)中間產(chǎn)物決定因素：鄰近、定向、誘導(dǎo)楔合、酸堿催化、共價(jià)催化、疏水微環(huán)境2.酶作用專一性機(jī)理鎖鑰學(xué)說剛性模型

51、lock and key 1894年 Fischer首次提出主要內(nèi)容：將酶的活性中心比喻作鎖孔，底物分子象鑰匙，底物能專一性地插入到酶的活性中心。酶專一性的“鎖鑰學(xué)說”鎖鑰學(xué)說的優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：可解釋立體專一，絕對(duì)專一，缺點(diǎn)：相對(duì)專一不好解釋 2誘導(dǎo)契合柔性模型主要內(nèi)容：酶的活性中心在結(jié)構(gòu)上具柔性，底物接近活性中心時(shí)，可誘導(dǎo)酶蛋白構(gòu)象發(fā)生變化，這樣就使使酶活性中心有關(guān)基團(tuán)正確排列和定向，使之與底物成互補(bǔ)形狀有機(jī)的結(jié)合而催化反應(yīng)進(jìn)行。3、 胰凝乳蛋白酶的催化機(jī)理胰凝乳蛋白酶：催化芳香族氨基酸及其它疏水氨基酸殘基提供COOH所形成的肽鍵水解1. 胰凝乳蛋白酶的結(jié)構(gòu) 活性中心有三個(gè)功能基團(tuán)： His5

52、7; Asp102; Ser1952.電荷中繼網(wǎng)：（1）His57是質(zhì)子傳遞體（2）由于Ser195羥基上質(zhì)子被His57咪唑基上的氮原子所吸引，而使氧原子的親核性增加。3.水解反應(yīng)的?；A段4水解反應(yīng)的脫酰階段小結(jié)：酶活心中的功能基團(tuán)在催化過程中形成電荷轉(zhuǎn)接系統(tǒng)傳遞質(zhì)子，通過酸堿催化，共價(jià)催化等促使不穩(wěn)定過渡態(tài)中間物形成，降低活化能，從而加快水解反應(yīng)速度。第四節(jié) 影響酶促反應(yīng)速度的因素（酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)）一酶促反應(yīng)速度的測(cè)定與酶的活力單位1、酶促反應(yīng)速度的測(cè)定 初速度的概念2、酶活力 檢測(cè)酶含量及存在，很難直接用酶的“量”（質(zhì)量、體積、濃度）來表示，而常用酶催化某一特定反應(yīng)的能力來表示酶量，即

53、用酶的活力表示。酶催化一定化學(xué)反應(yīng)的能力稱酶活力。酶活力通常以最適條件下酶所催化的化學(xué)反應(yīng)的速度來確定。3、酶活力的表示方法4、酶活力測(cè)定方法：終點(diǎn)法 動(dòng)力學(xué)法酶活力測(cè)定方法終點(diǎn)法: 酶反應(yīng)進(jìn)行到一定時(shí)間后終止其反應(yīng)，再用化學(xué)或物理方法測(cè)定產(chǎn)物或反應(yīng)物量的變化。 動(dòng)力學(xué)法:連續(xù)測(cè)定反應(yīng)過程中產(chǎn)物底物或輔酶的變化量，直接測(cè)定出酶反應(yīng)的初速度。酶活力的表示方法活力單位（active unit） 量度酶催化能力大小習(xí)慣單位（U）: 底物(或產(chǎn)物)變化量 / 單位時(shí)間國際單位（IU）: 1moL底物(或產(chǎn)物)變化量 / 分鐘Katal（Kat）：1moL底物(或產(chǎn)物)變化量 / 秒比活力（specif

54、ic activity）量度酶純度轉(zhuǎn)換系數(shù)（Kcat）量度轉(zhuǎn)換效率2、 影響對(duì)酶反應(yīng)速度的因素（酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)）（一）、底物濃度（二）、酶濃度（三）、溫度 （最適溫度的概念） （四）、pH （最適 pH的概念）（五）、激活劑（六）、抑制劑(一）底物濃度對(duì)酶反應(yīng)速度的影響1、酶反應(yīng)速度與底物濃度的關(guān)系曲線 （MichaelisMenten曲線）2、米氏方程的提出及推導(dǎo)3、米氏常數(shù)的意義4、米氏常數(shù)的測(cè)定（1）酶反應(yīng)速度與底物濃度的關(guān)系:反應(yīng)體系內(nèi)E為一定量，且E >S：米氏常數(shù)的意義1.Km的物理意義：當(dāng)酶反應(yīng)速度達(dá)到最大反應(yīng)速度一半時(shí)的底物濃度。 當(dāng)v=Vmax/2時(shí)，Km=S （ Km的單位為濃度單位mol/L）2. 在已知Km的情況下，應(yīng)用米氏方程可計(jì)算任意s時(shí)的v，或任何v下的s。（用Km的倍數(shù)表示）練習(xí)題：已知