生物化學(xué)講義歸納

1、第一篇 生物大分子的結(jié)構(gòu)與功能生物大分子（biopolymer、biomacromolecule)是指生物體內(nèi)由分子量較低的基本結(jié)構(gòu)單位按一定順序和方式連接而成的多聚化合物。包括核酸、蛋白質(zhì)、多糖、蛋白聚糖和復(fù)合脂類等。 自然界典型的生物大分子的分子量在104以上第 一 章蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能一、蛋白質(zhì)的生物學(xué)重要性1. 蛋白質(zhì)是生物體重要組成成分分布廣：蛋白質(zhì)普遍存在于生物界；所有器官、組織都含有蛋白質(zhì)；細(xì)胞的各個部分都含有蛋白質(zhì)。2. 蛋白質(zhì)具有重要的生物學(xué)功能 1）作為生物催化劑（酶）2）調(diào)節(jié)蛋白(激素、酶)3）防御蛋白(免疫球蛋白)4）轉(zhuǎn)運蛋白(載體)5）收縮或運動 (肌動蛋白)6）營養(yǎng)

2、和儲存蛋白（外源蛋白）7）結(jié)構(gòu)蛋白（膠原、彈性蛋白）8)其他 ：信息傳遞、受體識別等3. 氧化供能二、蛋白質(zhì)定義蛋白質(zhì)(protein)是由許多氨基酸(amino acids)通過肽鍵(peptide bond)相連形成的高分子含氮化合物。protein一詞就是來自1938年Jons J Berzelius創(chuàng)造的希臘單詞protios，意為第一或最重要的意思 ，是生命的物質(zhì)基礎(chǔ)蛋 白 質(zhì) 的 分 子 組 成The Molecular Component of Protein 一、蛋白質(zhì)的元素組成主要有C、H、O、N和S。 有些蛋白質(zhì)含有少量磷或金屬元素鐵、銅、鋅、錳、鈷、鉬，個別蛋白質(zhì)還含有碘

3、 蛋白質(zhì)元素組成的特點各種蛋白質(zhì)的含氮量很接近，平均為16。 由于體內(nèi)的含氮物質(zhì)以蛋白質(zhì)為主，因此，只要測定生物樣品中的含氮量，就可以根據(jù)以下公式推算出蛋白質(zhì)的大致含量：100克樣品中蛋白質(zhì)的含量 ( g % )= 每克樣品含氮克數(shù)× 6.25×100二、氨基酸(amino acid，aaAA) 組成蛋白質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)單位存在自然界中的氨基酸有300余種，但組成人體蛋白質(zhì)的氨基酸僅有20種，且均屬L- a-氨基酸（甘氨酸除外）（一）氨基酸的一般結(jié)構(gòu)式除脯氨酸和羥脯氨酸外，這些天然氨基酸在結(jié)構(gòu)上的共同特點為：(1). 分子中同時含有羧基和氨基，且與羧基相鄰的-碳原子上都有一個氨

4、基，因而稱為-氨基酸。(2). 除甘氨酸外,其它所有氨基酸分子中的-碳原子都為不對稱碳原子 A. 都具有旋光性；B. 都具有D-型和L-型兩種立體異構(gòu)體。 組成人體蛋白質(zhì)的氨基酸都為L-型。（二）氨基酸的分類根據(jù)側(cè)鏈極性進行分類非極性R基氨基酸：水中溶解度小于極性R基氨基酸不帶電荷的極性R基氨基酸：水中溶解度大于非極性R基氨基酸帶正電荷的R基氨基酸：生理條件下帶正電荷帶負(fù)電荷的R基氨基酸：生理條件下帶負(fù)電荷2 / 92（三）氨基酸的理化性質(zhì)1. 兩性解離及等電點氨基酸是兩性電解質(zhì)，其解離程度取決于所處溶液的酸堿度。等電點(isoelectric point, pI) 在某一pH的溶液中，氨基酸

5、解離成陽離子和陰離子的趨勢及程度相等，成為兼性離子，呈電中性。此時溶液的pH值稱為該氨基酸的等電點。2. 紫外吸收色氨酸、酪氨酸的苯丙氨酸等芳香族氨基酸最大吸收峰在 280 nm 附近。大多數(shù)蛋白質(zhì)含有色氨酸、酪氨酸，所以測定蛋白質(zhì)溶液280nm的光吸收值是分析溶液中蛋白質(zhì)含量的快速簡便的方法。3. 茚三酮反應(yīng) 氨基酸與茚三酮水合物共熱，可生成藍紫色化合物，其最大吸收峰在570nm處。由于此吸收峰值與氨基酸的含量存在正比關(guān)系，因此可作為氨基酸定量分析方法。三、肽鍵和多肽鏈（一）肽鍵和肽(peptide)肽鍵(peptide bond)是由一個氨基酸的a-羧基與另一個氨基酸的a-氨基脫水縮合而形

6、成的化學(xué)鍵。肽是由氨基酸通過肽鍵縮合而形成的化合物。兩分子氨基酸縮合形成二肽，三分子氨基酸縮合則形成三肽由十個以內(nèi)氨基酸相連而成的肽稱為寡肽(oligopeptide)，由更多的氨基酸相連形成的肽稱多肽(polypeptide)。肽鏈中的氨基酸分子因為脫水縮合而基團不全，被稱為氨基酸殘基(residue)。多肽鏈(polypeptide chain)是指許多氨基酸之間以肽鍵連接而成的一種結(jié)構(gòu)。多肽鏈有兩端N 末端：多肽鏈中有自由氨基的一端C 末端：多肽鏈中有自由羧基的一端（二）生物活性肽1. 谷胱甘肽(glutathione, GSH)2. 多肽類激素及神經(jīng)肽多肽和蛋白質(zhì)的區(qū)別：（參照）氨基酸

7、殘基數(shù)量<50 >100 分子量：<10KD >10KD有無嚴(yán)密且相對穩(wěn)定的空間結(jié)構(gòu)：四、蛋白質(zhì)的分類（一）、依據(jù)蛋白質(zhì)的分子形狀和空間構(gòu)型1.球狀蛋白質(zhì)：外形接近球形或橢圓形，溶解性較好，能形成結(jié)晶大多數(shù)蛋白質(zhì)屬于這一類。2.纖維狀蛋白質(zhì)：分子類似纖維或細(xì)棒分為可溶性纖維狀蛋白質(zhì)和不溶性纖維狀蛋白質(zhì)（二）、依據(jù)蛋白質(zhì)的組成分為簡單蛋白和結(jié)合蛋白1.簡單蛋白：又稱為單純蛋白質(zhì)（1）清蛋白和球蛋白：廣泛存在于動物組織中，易溶于水，球蛋白微溶于水，易溶于稀酸中。 （2）谷蛋白和醇溶蛋白：植物蛋白，不溶于水，易溶于稀酸、稀堿中，后者可溶于7080乙醇中。（3）精蛋白和組蛋白：

8、堿性蛋白質(zhì)，存在與細(xì)胞核中。（4）硬蛋白：存在于各種軟骨、腱、毛、發(fā)、絲等組織中，分為角蛋白、膠原蛋白、彈性蛋白和絲蛋白。2.結(jié)合蛋白：由單純蛋白與其它非蛋白成分結(jié)合而成（1）色蛋白：由簡單蛋白與色素物質(zhì)結(jié)合而成。如血紅蛋白、葉綠蛋白和細(xì)胞色素等。（2）糖蛋白：由簡單蛋白與糖類物質(zhì)組成。如細(xì)胞膜中的糖蛋白等。（3）脂蛋白：由簡單蛋白與脂類結(jié)合而成。 如血清a-、b-脂蛋白等。（4）核蛋白：由簡單蛋白與核酸結(jié)合而成。如細(xì)胞核中的核糖核蛋白等。（5）磷蛋白：由簡單蛋白質(zhì)和磷酸組成。如胃蛋白酶、酪蛋白、角蛋白、彈性蛋白、絲心蛋白等。（三）、按功能分為活性蛋白和非活性蛋白（四）、家族分類法蛋 白 質(zhì)

9、的 分 子 結(jié) 構(gòu)The Molecular Structure of Protein蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)包括:一級結(jié)構(gòu)(primary structure) 二級結(jié)構(gòu)(secondary structure)三級結(jié)構(gòu)(tertiary structure) 四級結(jié)構(gòu)(quaternary structure)一、蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)（primary structure）定義蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)指在蛋白質(zhì)分子從N-端至C-端的氨基酸排列順序。主要的化學(xué)鍵肽鍵，有些蛋白質(zhì)還包括二硫鍵。 一級結(jié)構(gòu)是蛋白質(zhì)空間構(gòu)象和特異生物學(xué)功能的基礎(chǔ)，但不是決定蛋白質(zhì)空間構(gòu)象的唯一因素。二、蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)(secondar

10、y structure)蛋白質(zhì)分子中某一段肽鏈的局部空間結(jié)構(gòu)，即該段肽鏈主鏈骨架原子的相對空間位置，并不涉及氨基酸殘基側(cè)鏈的構(gòu)象 。主要的化學(xué)鍵： 氫鍵 氫鍵:當(dāng)氫原子與氧、氮、氟等負(fù)電性很大的原子成鍵時，由于電子云向負(fù)電性大的原子作很大偏移，使氫原子核暴露，于是氫核的正電荷與第二個分子中的負(fù)電性強的氟、氧或氮原子產(chǎn)生靜電引力，此引力即為氫鍵。它是一種特殊的偶極與偶極間的作用力，其數(shù)值約為21KJ/mol，較一般分子間力10KJ/mol大，但只及一般共價鍵的1/101/20。特點：有方向性和飽和性，可存在于分子間或分子內(nèi)。（一）肽單元參與肽鍵的6個原子Ca1、C、O、N、H、Ca2位于同一平面

11、，Ca1和Ca2在平面上所處的位置為反式(trans)構(gòu)型， NH上的H和CO上的O方向總是相反,此同一平面上的6個原子構(gòu)成了所謂的肽單元 (peptide unit) 。蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)的主要形式a-螺旋 ( a -helix ) b-折疊 ( b-pleated sheet ) b-轉(zhuǎn)角 ( b-turn )卷曲 (coil ) （二） a-螺旋1). 組成人體蛋白質(zhì)右手螺旋：是從N端到C端為順時針方向的右手螺旋結(jié)構(gòu)，肽鏈骨架由肽鍵上的C、N原子與氨基酸殘基中的碳原子組成(N-C-C )，交替形成了肽鏈主鏈，螺旋每圈由3.6個氨基酸殘基組成，每圈上下螺距為0.54nm，每個殘基向上移動0.1

12、5nm2). 穩(wěn)定力量：氫鍵，每個肽鍵平面的CO和第4個肽鍵上的NH形成氫鍵，且氫鍵方向與螺旋長軸基本平行3). 側(cè)鏈：氨基酸殘基側(cè)鏈R在螺旋外側(cè) （三）b-折疊（又稱b-片層）b-折疊特點：1) 肽鍵平面充分伸展，呈鋸齒狀2）每個肽單元以碳原子為旋轉(zhuǎn)點，依次折疊。氨基酸殘基的側(cè)鏈交替位于鋸齒狀結(jié)構(gòu)的上下方。3）穩(wěn)定力量：氫鍵，方向與b -折疊的長軸垂直4）鋸齒狀結(jié)構(gòu)一般比較短，只含5-8個氨基 酸殘基（四）非重復(fù)二級結(jié)構(gòu)b-轉(zhuǎn)角和卷曲Super-secondary structure（超二級結(jié)構(gòu)）Between secondary and tertiary structure超二級結(jié)構(gòu)在許多

13、蛋白質(zhì)分子中，可發(fā)現(xiàn)二個或二個以上具有二級結(jié)構(gòu)的肽段，在空間上相互接近，相互作用，形成一個有規(guī)則的二級結(jié)構(gòu)聚集體，被稱為超二級結(jié)構(gòu)。模體(motif)二個或二個以上具有二級結(jié)構(gòu)的肽段，在空間上相互接近，形成一個特殊的空間構(gòu)象，其具有特征性的氨基酸排列順序，并且同特定的功能相聯(lián)系.即具有特殊功能的超二級結(jié)構(gòu)稱為基序或模體模體常見的形式-螺旋-轉(zhuǎn)角（或環(huán)）-螺旋模體鏈-轉(zhuǎn)角-鏈模體鏈-轉(zhuǎn)角-螺旋-轉(zhuǎn)角-鏈模體J結(jié)構(gòu)域：大分子蛋白質(zhì)由于相鄰的超二級結(jié)構(gòu)緊密聯(lián)系，形成兩個或多個在空間上具有明顯區(qū)別的局部區(qū)域，這種局部區(qū)域各有獨特的空間構(gòu)象，并承擔(dān)不同的生物學(xué)功能叫做結(jié)構(gòu)域三、蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu)整條肽鏈中

14、全部氨基酸殘基的相對空間位置。即肽鏈中所有原子在三維空間的排布位置。主要的化學(xué)鍵疏水鍵、離子鍵、二硫鍵、氫鍵和 Van der Waals力等。 四、蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu)有些蛋白質(zhì)分子含有二條或多條多肽鏈，每一條多肽鏈都有完整的三級結(jié)構(gòu)，稱為蛋白質(zhì)的亞基 (subunit)。蛋白質(zhì)分子中各亞基的空間排布及亞基接觸部位的布局和相互作用，稱為蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu)。亞基之間的結(jié)合力主要是氫鍵和離子鍵等非共價鍵。蛋白質(zhì)四級結(jié)構(gòu)內(nèi)涵：亞基的數(shù)目、種類、空間排列方式 自然界蛋白質(zhì)的亞基數(shù)目多為偶數(shù)，可有相同或不同的亞基組成。若亞基相同，稱為純聚體；亞基不同，稱為雜聚體，不同亞基一般用a 、b、 r等來命名。并不是

15、所有的蛋白質(zhì)都具有四級結(jié)構(gòu)判斷的依據(jù)： *兩條以上多肽鏈組成，每一條多肽鏈都有完整的三級結(jié)構(gòu) *亞基間的連接鍵都是非共價鍵亞基單獨存在時一般不具備此蛋白的生物活性，只有按特定方式組裝成具有四級結(jié)構(gòu)時，蛋白質(zhì)才具有生物活性分子伴侶分子伴侶(chaperon) 是細(xì)胞一類保守蛋白質(zhì)，通過提供一個保護環(huán)境從而加速蛋白質(zhì)折疊成天然構(gòu)象或形成四級結(jié)構(gòu)。1. 熱休克蛋白(heat shock protein, HSP) HSP70、HSP40和GreE族 2. 伴侶素(chaperonins) GroEL和GroES家族伴侶素的主要作用為非自發(fā)性折疊蛋白質(zhì)提供能折疊形成天然空間構(gòu)象的微環(huán)境。 （二）蛋白質(zhì)

16、一級結(jié)構(gòu)的種屬差異一、蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系 1一級結(jié)構(gòu)相似的蛋白質(zhì)具有相似的高級結(jié)構(gòu)與功能2氨基酸序列提供重要的生物進化信息（二）一級結(jié)構(gòu)與分子病由蛋白質(zhì)分子發(fā)生變異所導(dǎo)致的疾病，稱為“分子病”。（涉及蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)異?；虬被岬娜笔?、替換等） 1、蛋白質(zhì)分子中關(guān)鍵活性部位氨基酸殘基的改變，會影響其生理功能這種由蛋白質(zhì)分子發(fā)生變異所導(dǎo)致的疾病，稱為“分子病”。2、蛋白質(zhì)分子中一些非關(guān)鍵部位的氨基酸殘基改變或缺失則不會影響蛋白的生理活性二、蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系 蛋白質(zhì)的別構(gòu)效應(yīng)具有兩個或兩個以上亞基的蛋白質(zhì)1、別構(gòu)效應(yīng)（allosteric effect）指一些小分子物質(zhì)，作用于具有

17、四級結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)，引起蛋白質(zhì)亞基間一些次級鍵的改變，使蛋白質(zhì)分子構(gòu)象發(fā)生輕微變化，包括分子變得疏松或緊密，從而使其生物活性發(fā)生改變的過程。變構(gòu)劑：引起變構(gòu)作用的小分子物質(zhì)變構(gòu)蛋白：能發(fā)生變構(gòu)效應(yīng)的蛋白2、意義 具有四級結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)，通過別構(gòu)作用，其活性得到不斷調(diào)整，從而使機體適應(yīng)千變?nèi)f化的內(nèi)、外環(huán)境，因此推斷這是蛋白質(zhì)進化到具有四級結(jié)構(gòu)的重要生理意義之一。3、舉例:肌紅蛋白與血紅蛋白的結(jié)構(gòu)與其功能 與氧結(jié)合的情況Hb與Mb一樣能可逆地與O2結(jié)合， Hb與O2結(jié)合后稱為氧合Hb。氧合Hb占總Hb的百分?jǐn)?shù)（稱百分飽和度）隨O2濃度變化而改變。* 協(xié)同效應(yīng)(cooperativity) 一個寡聚體蛋白

18、質(zhì)的一個亞基與其配體結(jié)合后，能影響此寡聚體中另一個亞基與配體結(jié)合能力的現(xiàn)象，稱為協(xié)同效應(yīng)。 如果是促進作用則稱為正協(xié)同效應(yīng) (positive cooperativity)如果是抑制作用則稱為負(fù)協(xié)同效應(yīng) (negative cooperativity)致病機理：正常的PrP富含-螺旋，稱為PrPc。PrPc在某種未知蛋白質(zhì)的作用下可轉(zhuǎn)變成全為-折疊的PrPsc，從而致病。癥狀是：脾氣改變，容易緊張、激怒；姿勢和步態(tài)改變，難以站立，身體平衡障礙，運動失調(diào)；產(chǎn)奶量下降，體重下降。潛伏期長，一般28年。癥狀出現(xiàn)后，進行性加重，一般只需2個星期到6個月，瘋牛以死亡而告終?；疾∨Ｄ挲g多在35歲。到目前為

19、止，對瘋牛病尚無有效的治療方法，亦無有效的生前檢測手段，一般是通過尸檢腦組織，經(jīng)病理檢驗而確診。瘋牛病腦組織病理特征: 廣泛海綿狀空泡，膠質(zhì)細(xì)胞增生，神經(jīng)元退行性變，淀粉樣蛋白沉積一、理化性質(zhì) （一）蛋白質(zhì)的兩性電離 蛋白質(zhì)分子除兩端的氨基和羧基可解離外，氨基酸殘基側(cè)鏈中某些基團，在一定的溶液pH條件下都可解離成帶負(fù)電荷或正電荷的基團。 * 蛋白質(zhì)的等電點( isoelectric point, pI) 當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)溶液處于某一pH時，蛋白質(zhì)解離成正、負(fù)離子的趨勢相等，即成為兼性離子，凈電荷為零，此時溶液的pH稱為蛋白質(zhì)的等電點。（二）蛋白質(zhì)的高分子性質(zhì) （膠體性質(zhì)） * 蛋白質(zhì)膠粒穩(wěn)定的因素 顆

20、粒表面電荷水化膜（三）蛋白質(zhì)的沉淀、變性和凝固 1、蛋白質(zhì)沉淀在一定條件下，蛋白質(zhì)肽鏈融會相互纏繞繼而聚集，從溶液中析出。引起沉淀的因素鹽析: 中性鹽，高濃度硫酸銨有機溶劑：乙醇，丙酮 (pI)重金屬鹽：Cu2+,Ag+,Hg2+生物堿試劑:苦味酸，鞣酸等加熱(pI)2、蛋白質(zhì)的變性(denaturation)概念：在某些物理和化學(xué)因素作用下，其特定的空間構(gòu)象被破壞，也即有序的空間結(jié)構(gòu)變成無序的空間結(jié)構(gòu)，從而導(dǎo)致其理化性質(zhì)和生物活性的改變。變性的本質(zhì) 破壞非共價鍵和二硫鍵，不改變蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)。 造成變性的因素（物理、化學(xué)）如紫外線、超聲波、加熱、乙醇等有機溶劑、強酸、強堿、重金屬離子及生物

21、堿試劑等 。 應(yīng)用舉例臨床醫(yī)學(xué)上，變性因素常被應(yīng)用來消毒及滅菌。此外, 防止蛋白質(zhì)變性也是有效保存蛋白質(zhì)制劑（如疫苗等）的必要條件。 變性后理化性質(zhì)的改變： 溶解度降低 黏度增加 結(jié)晶能力消失 生物活性喪失 易被蛋白酶水解變性可逆變性：Pr變性后如將變性劑除去，該Pr分子的天然構(gòu)象和生物學(xué)活性還能恢復(fù)。不可逆變性：若變性條件強烈，作用時間長，構(gòu)像變化大，理化性質(zhì)難以恢復(fù)。*復(fù)性: 若蛋白質(zhì)變性程度較輕，去除變性因素后，蛋白質(zhì)仍可恢復(fù)或部分恢復(fù)其原有的構(gòu)象和功能，稱為復(fù)性(renaturation) 。 “變性的蛋白質(zhì)易于沉淀，但不一定沉淀；有時蛋白質(zhì)發(fā)生沉淀，也并不一定變性?！? 3、蛋白質(zhì)的

22、絮凝及凝固作用強酸強堿使蛋白質(zhì)變性后，蛋白質(zhì)仍能溶于強酸強堿中，若將強酸強堿溶液的PH調(diào)至等電點，則變性的蛋白質(zhì)立即結(jié)成絮狀的不容物，這種現(xiàn)象稱為變性蛋白質(zhì)的絮凝作用（flocculation）。 蛋白質(zhì)變性后的絮狀物加熱可變成比較堅固的凝塊，此凝塊不易再溶于強酸和強堿中，稱為蛋白質(zhì)的凝固作用(protein coagulation) 。是蛋白質(zhì)變性后進一步發(fā)展的不可逆結(jié)果 總結(jié)：Pr變性、沉淀與凝固之間的關(guān)系：變性Pr不一定沉淀 沉淀Pr不一定變性變性Pr不一定凝固 凝固的Pr一定變性（四）蛋白質(zhì)的紫外吸收由于蛋白質(zhì)分子中含有共軛雙鍵的酪氨酸和色氨酸，因此在280nm波長處有特征性吸收峰。蛋

23、白質(zhì)的OD280與其濃度呈正比關(guān)系，因此可作蛋白質(zhì)定量測定。（五）蛋白質(zhì)的呈色反應(yīng)茚三酮反應(yīng)(ninhydrin reaction) 蛋白質(zhì)經(jīng)水解后產(chǎn)生的氨基酸也可發(fā)生茚三酮反應(yīng)。 雙縮脲反應(yīng)(biuret reaction)蛋白質(zhì)和多肽分子中肽鍵在稀堿溶液中與硫酸銅共熱，呈現(xiàn)紫色或紅色，此反應(yīng)稱為雙縮脲反應(yīng)，氨基酸不出現(xiàn)此反應(yīng)，雙縮脲反應(yīng)可用來檢測蛋白質(zhì)水解程度。二、蛋白質(zhì)的分離和純化根據(jù)蛋白質(zhì)等電點、溶解度、分子量大小及形狀、電離性質(zhì)、生物學(xué)功能的差異進行分離純化（一）透析及超濾法* 透析(dialysis)利用透析袋把大分子蛋白質(zhì)與小分子化合物分開的方法。操作: Pr溶液置半透膜袋中，置

24、流動溶劑（如蒸餾水）中，使小分子雜質(zhì)（如無機鹽、單糖、雙糖、AA、小肽等）透出，蛋白質(zhì)留于袋中而得到分離。材料：特制的半透膜，截止分子量一般為一萬。* 超濾法 應(yīng)用正壓或離心力使蛋白質(zhì)溶液透過有一定截留分子量的超濾膜，達到濃縮蛋白質(zhì)溶液的目的。（二）有機溶劑沉淀、鹽析及免疫沉淀*使用丙酮沉淀時，必須在04低溫下進行，丙酮用量一般10倍于蛋白質(zhì)溶液體積。蛋白質(zhì)被丙酮沉淀后，應(yīng)立即分離。除了丙酮以外，也可用乙醇沉淀。 *鹽析(salt precipitation)是將硫酸銨、硫酸鈉或氯化鈉等加入蛋白質(zhì)溶液，使蛋白質(zhì)表面電荷被中和以及水化膜被破壞，導(dǎo)致蛋白質(zhì)沉淀。 * 免疫沉淀法：將某一純化蛋白質(zhì)免

25、疫動物可獲得抗該蛋白的特異抗體。利用特異抗體識別相應(yīng)的抗原蛋白，并形成抗原抗體復(fù)合物的性質(zhì)，可從蛋白質(zhì)混合溶液中分離獲得抗原蛋白。 （三）電泳蛋白質(zhì)在高于或低于其pI的溶液中為帶電的顆粒，在電場中能向正極或負(fù)極移動。這種通過蛋白質(zhì)在電場中泳動而達到分離各種蛋白質(zhì)的技術(shù), 稱為電泳(elctrophoresis) 。根據(jù)支撐物的不同，可分為薄膜電泳、凝膠電泳等。 水平板電泳四）層析層析(chromatography)分離蛋白質(zhì)的原理待分離蛋白質(zhì)溶液（流動相）經(jīng)過一個固態(tài)物質(zhì)（固定相）時，根據(jù)溶液中待分離的蛋白質(zhì)顆粒大小、電荷多少及親和力等，使待分離的蛋白質(zhì)組分在兩相中反復(fù)分配，并以不同速度流經(jīng)固

26、定相而達到分離蛋白質(zhì)的目的 。蛋白質(zhì)分離常用的層析方法凝膠過濾(gel filtration)又稱分子篩層析，利用各蛋白質(zhì)分子大小不同分離。* 離子交換層析：利用各蛋白質(zhì)的電荷量及性質(zhì)不同進行分離。凝膠過濾法離子交換層析法定義: 利用離子交換樹脂作為支持物，將帶有不同電荷的Pr進行分離的方法。分類: 陽離子交換樹脂,如羧甲基纖維素等陰離子交換樹脂,如二乙基氨基乙基 纖維素等（五）超速離心蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的測定蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)測定* 二級結(jié)構(gòu)測定通常采用圓二色光譜(circular dichroism，CD)測定溶液狀態(tài)下的蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)含量。 a-螺旋的CD峰有222nm處的負(fù)峰、208nm處的負(fù)峰和

27、198 nm處的正峰三個成分；而b-折疊的CD譜不很固定。 三聚氰胺（英文名Melamine），是一種三嗪類含氮雜環(huán)有機化合物，重要的氮雜環(huán)有機化工原料。簡稱三胺 微溶于冷水，極微溶于熱乙醇，不溶于醚、苯和四氯化碳，可溶于甲醇、甲醛、乙酸、熱乙二醇、甘油、吡啶等。低毒。在一般情況下較穩(wěn)定，但在高溫下可能會分解放出氰化物。由于食品和飼料工業(yè)蛋白質(zhì)含量測試方法的缺陷，三聚氰胺也常被不法商人用作食品添加劑，以提升食品檢測中的蛋白質(zhì)含量指標(biāo)，因此三聚氰胺也被人稱為“蛋白精”。蛋白質(zhì)主要由氨基酸組成，其含氮量一般不超過30%，而三聚氰胺的分子式含氮量為66左右。通用的蛋白質(zhì)測試方法“凱氏定氮法”是通過測

28、出含氮量來估算蛋白質(zhì)含量，因此，添加三聚氰胺會使得食品的蛋白質(zhì)測試含量偏高，從而使劣質(zhì)食品通過食品檢驗機構(gòu)的測試。有人估算在植物蛋白粉和飼料中使測試蛋白質(zhì)含量增加一個百分點，用三聚氰胺的花費只有真實蛋白原料的1/5。三聚氰胺作為一種白色結(jié)晶粉末，沒有什么氣味和味道，摻雜后不易被發(fā)現(xiàn)。第 二 章核酸的結(jié)構(gòu)和功能Structure and Function of Nucleic Acid第一節(jié) 概述核酸在實踐應(yīng)用方面有極重要的作用，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)近2000種遺傳性疾病都和DNA結(jié)構(gòu)有關(guān)。核 酸(anucleic acid) 是以核苷酸為基本組成單位的生物大分子，攜帶和傳遞遺傳信息。第二節(jié) 核酸的基本結(jié)構(gòu)

29、單位：核苷酸1. 元素組成C、H、O、N、P2. 分子組成 核苷(ribonucleoside)的形成堿基和核糖（脫氧核糖）通過糖苷鍵連接形成核苷（脫氧核苷）。體內(nèi)重要的游離核苷酸及其衍生物含核苷酸的生物活性物質(zhì)： NAD+、NADP+、CoA-SH、FAD 等都含有 AMP 多磷酸核苷酸：NMP，NDP，NTP 環(huán)化核苷酸: cAMP，cGMP核苷酸的連接一個核苷酸3¢的羥基與另一個核苷酸5¢的-磷酸基團縮合形成3¢,5¢-磷酸二酯鍵(phosphodiester bond)。 RNA也是具有3,5-磷酸二酯鍵的線性大分子第三節(jié)DNA分子的結(jié)構(gòu)與功能一

30、、定義核酸中核苷酸的排列順序。由于核苷酸間的差異主要是堿基不同，所以也稱為堿基序列。DNA攜帶兩類遺傳信息1、有功能活性的DNA序列攜帶的信息2、調(diào)控信息5¢ pApCpTpGpCpT-OH 3¢ 5¢ A C T G C T 3¢核酸分子的大小常用堿基(base或kilobase,簡寫b或kb)數(shù)目來表示。小的核酸片段(<50bp)常被稱為寡核苷酸(oligonucleotide)。自然界中的DNA和RNA的長度可以高達幾十萬個堿基。 DNA的空間結(jié)構(gòu)(spatial structure)構(gòu)成DNA的所有原子在三維空間具有確定的相對位置關(guān)系。DN

31、A的空間結(jié)構(gòu)又分為二級結(jié)構(gòu)(secondary structure)和高級結(jié)構(gòu)（三級結(jié)構(gòu)）。二、 DNA的二級結(jié)構(gòu)雙螺旋結(jié)構(gòu)（二） DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型要點 （Watson, Crick, 1953）：兩條多聚核苷酸鏈在空間的走向呈反向平行。兩條鏈圍繞著同一個螺旋軸形成右手螺旋的結(jié)構(gòu)。：脫氧核糖和磷酸基團組成的親水性骨架位于雙螺旋結(jié)構(gòu)的外側(cè)，疏水的堿基位于內(nèi)側(cè)。：堿基配對：堿基平面垂直螺旋軸, 與對側(cè)堿基形成氫鍵配對（互補配對形式：A=T; GºC） 螺旋旋轉(zhuǎn)一周正好為10個堿基對，螺距為3.4nm，這樣相鄰堿基平面間隔為0.34nm并有一個36的夾角。螺旋直徑為2nm。：穩(wěn)定力量：

32、 互補堿基對的氫鍵維持雙鏈橫向穩(wěn)定性疏水性的堿基堆積力維持雙鏈縱向穩(wěn)定性。：DNA雙螺旋的表面存在大溝（major groove）和小溝（minor groove），蛋白質(zhì)分子通過這些溝與堿基相識別或結(jié)合（三）DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的多樣性三、DNA的三級結(jié)構(gòu)超螺旋結(jié)構(gòu)(superhelix 或supercoil)DNA雙螺旋鏈再盤繞即形成超螺旋結(jié)構(gòu)。正超螺旋(positive supercoil)盤繞方向與DNA雙螺旋方同相同，雙螺旋繞數(shù)增加。 負(fù)超螺旋(negative supercoil)盤繞方向與DNA雙螺旋方向相反，雙螺旋繞數(shù)減少。 意義DNA超螺旋結(jié)構(gòu)整體或局部的拓?fù)鋵W(xué)變化及其調(diào)控對于D

33、NA復(fù)制和RNA轉(zhuǎn)錄過程具有關(guān)鍵作用。 真核生物染色體由DNA和蛋白質(zhì)構(gòu)成，其基本單位是 核小體(nucleosome)。核小體的組成DNA：約200bp 組蛋白：H1 H2A，H2B H3 H4四、DNA是遺傳信息的物質(zhì)基礎(chǔ)DNA的基本功能是以基因的形式荷載遺傳信息，并作為基因復(fù)制和轉(zhuǎn)錄的模板。它是生命遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)，也是個體生命活動的信息基礎(chǔ)。第四節(jié) RNA分子的結(jié)構(gòu)與功能RNA與蛋白質(zhì)共同負(fù)責(zé)基因的表達和表達過程的調(diào)控。RNA比DNA小的多。其種類、大小和結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)比DNA表現(xiàn)出多樣性。RNA通常以單鏈的形式存在，但有復(fù)雜的局部二級結(jié)構(gòu)或三級結(jié)構(gòu)。一 、信使RNA(messenger RNA

34、,mRNA)的結(jié)構(gòu)與功能*特征：種類最多，占總RNA1%5% 分子量大小不一 半衰期短1、大部分真核細(xì)胞mRNA的5末端都以7-甲基鳥嘌呤-三磷酸核苷為起始結(jié)構(gòu) 帽子結(jié)構(gòu):m7GpppNpmRNA的帽結(jié)構(gòu)可以與帽結(jié)合蛋白(cap binding protein，CBP)結(jié)合。 2. 大多數(shù)真核mRNA的3´末端有一個長短不一多聚腺苷酸(polyA)結(jié)構(gòu)，稱為多聚A尾。帽子結(jié)構(gòu)和多聚A尾的功能 ：mRNA核內(nèi)向胞質(zhì)的轉(zhuǎn)位 mRNA的穩(wěn)定性維系 翻譯起始的調(diào)控 3、成熟的mRNA由氨基酸編碼區(qū)和非編碼區(qū)構(gòu)成4、三聯(lián)體密碼(triplet coden)：mRNA分子上從5¢至3&

35、#162;方向，由AUG開始，每3個核苷酸為一組，決定肽鏈上某一個氨基酸或蛋白質(zhì)合成的起始、終止信號5、真核生物是單順反子* 原核生物mRNA結(jié)構(gòu)特點1、原核生物是多順反子：每分子mRNA帶有編碼幾種蛋白質(zhì)的遺傳信息。編碼區(qū)的序列之間有間隔序列，間隔序列含有核糖體識別、結(jié)合部位，有5、3非編碼區(qū)2、無帽子與多聚A結(jié)構(gòu)3、一般沒有修飾堿基* mRNA的功能 把DNA所攜帶的遺傳信息，按堿基互補配對原則，抄錄并傳送至核糖體，用以決定其合成蛋白質(zhì)的氨基酸排列順序。二、轉(zhuǎn)運RNA (transfer RNA, tRNA)的結(jié)構(gòu)與功能* 特征：分子量小,由7393核苷酸組成,占總RNA15%具有較好的穩(wěn)

36、定性* tRNA的結(jié)構(gòu)特點含 1020% 稀有堿基，如 DHU， Ty 3´末端為 CCA-OH 5´末端核苷酸往往是G 30%堿基是保守的* tRNA的二級結(jié)構(gòu)三葉草形（4環(huán)4臂） 氨基酸臂(接納莖) DHU環(huán)(814b) 反密碼環(huán) 額外環(huán)(可變環(huán)) (421) T環(huán)(大小相對恒定)tRNA的3¢-末端連接氨基酸t(yī)RNA的3¢-末端都是以CCA結(jié)尾。3¢-末端的A與氨基酸共價連結(jié)，tRNA成為了氨基酸的載體。不同的tRNA可以結(jié)合不同的氨基酸。 tRNA的反密碼子識別mRNA的密碼子* tRNA的三級結(jié)構(gòu) 倒L形* tRNA的功能活化、搬運氨

37、基酸到核糖體，參與蛋白質(zhì)的翻譯。三、核蛋白體RNA (ribosomal RNA, rRNA)結(jié)構(gòu)與功能* 特征：含量最多，占總RNA80%以上* rRNA的功能參與組成核蛋白體，作為蛋白質(zhì)生物合成的場所。* rRNA的種類（根據(jù)沉降系數(shù)）真核生物5S rRNA28S rRNA5.8S rRNA18S rRNA原核生物5S rRNA23S rRNA16S rRNA 第 五 節(jié) 核 酸 的 理 化 性 質(zhì) The Physical and Chemical Characters of Nucleic Acid一、核酸的一般理化性質(zhì)1、核酸的大小和測定核酸分子大小的表示方法：分子量： 道爾頓， D

38、a 堿基數(shù)： 單鏈（base ,b）;雙鏈(base pair,bp)沉降系數(shù)：S 鏈長： 1um長DNA雙螺旋相當(dāng)于3000bp或2×106Da 測定方法：電泳法、離心法2、溶解度和粘度 微溶于水，不溶于有機溶劑；細(xì)胞內(nèi)以鈉鹽的形式存在3、核酸的水解DNA和RNA中的糖苷鍵和磷酸二酯鍵都可以用化學(xué)法或酶法水解4、核酸的兩性電解核酸為多元酸，具有較強的酸性堿基為可水解的堿性基團二、核酸的紫外吸收核酸在波長 260nm 處有強烈的吸收，是由堿基的共軛雙鍵所決定的。這一特性常用作核酸的定性和定量分析。三、DNA的變性、復(fù)性和雜交1、變性(denaturation)：在某些理化因素作用下，

39、DNA雙鏈解開成兩條單鏈的過程。方法：過量酸，堿，加熱，變性試劑如尿素、 酰胺以及某些有機溶劑如乙醇、丙酮等。變性后其它理化性質(zhì)變化：OD260增高解鏈曲線解鏈曲線：如果在連續(xù)加熱DNA的過程中以溫度對A260（absorbance）值作圖，所得的曲線稱為解鏈曲線。 Tm：變性是在一個相當(dāng)窄的溫度范圍內(nèi)完成，在這一范圍內(nèi)，紫外光吸收值達到最大值的50%時的溫度稱為DNA的解鏈溫度，又稱融解溫度(melting temperature, Tm)。1）其大小與G+C含量成正比，G+C含量越高，Tm越高2）DNA鏈越長Tm越高2、DNA的復(fù)性與分子雜交 DNA復(fù)性(renaturation)的定義在

40、適當(dāng)條件下，變性DNA的兩條互補鏈可恢復(fù)天然的雙螺旋構(gòu)象，這一現(xiàn)象稱為復(fù)性。熱變性的DNA經(jīng)緩慢冷卻后即可復(fù)性，這一過程稱為退火(annealing) 。減色效應(yīng)DNA復(fù)性時，其溶液OD260降低。在DNA變性后的復(fù)性過程中，如果將不同種類的DNA單鏈分子或RNA分子放在同一溶液中，只要兩種單鏈分子之間存在著一定程度的堿基配對關(guān)系，在適宜的條件（溫度及離子強度）下，就可以在不同的分子間形成雜化雙鏈(heteroduplex)。這種雜化雙鏈可以在不同的DNA與DNA之間形成，也可以在DNA和RNA分子間或者RNA與RNA分子間形成。這種現(xiàn)象稱為核酸分子雜交。探針 (probe) 一小段用同位素、

41、生物素或熒光染料標(biāo)標(biāo)記其末端或全鏈的已知序列的多聚核苷酸。與固定在NC膜上的核苷酸結(jié)合，判斷是否有同源的核酸分子存在。 探針技術(shù)在遺傳性疾病診斷上已開始應(yīng)用。 例如診斷地中海貧血或血紅蛋白病，可以由已確診的病人白細(xì)胞中提取DNA，這就是診斷探針。用診斷探針檢查，不但可以對有癥狀患者進行確診，還可以發(fā)現(xiàn)一些沒有癥狀的隱性遺傳性疾病。從胎兒的羊水也可以提取到少量DNA。 由于探針技術(shù)比較靈敏，就使遺傳性疾病的產(chǎn)前診斷較為容易辦得到了。雜交和探針技術(shù)是許多分子生物學(xué)技術(shù)的基礎(chǔ)，在生物學(xué)和醫(yī)學(xué)的研究中，以及臨床診斷中得到了日益廣泛的應(yīng)用。核酸分子雜交的應(yīng)用研究DNA分子中某一種基因的位置測定兩種核酸分

42、子間的序列相似性檢測某些專一序列在待檢樣品中存在與否是基因芯片技術(shù)的基礎(chǔ) 第 六 節(jié) 核 酸 酶 Nuclease核酸酶是指所有可以水解核酸的酶依據(jù)底物不同分類DNA酶(deoxyribonuclease, DNase)：專一降解DNA。RNA酶 (ribonuclease, RNase)：專一降解RNA。依據(jù)切割部位不同核酸內(nèi)切酶：分為限制性核酸內(nèi)切酶和非特異性限制性核酸內(nèi)切酶。核酸外切酶：5´3´或3´5´核酸外切酶。核酸酶的功能參與DNA的合成、修復(fù)以及RNA的剪接。清除多余的、結(jié)構(gòu)和功能異常的核酸，以及侵入細(xì)胞的外源性核酸。 降解食物中的核酸。體

43、外重組DNA技術(shù)中的重要工具酶 。 核 酶催化性RNA (ribozyme) 作為序列特異性的核酸內(nèi)切酶降解mRNA。 催化性DNA (DNAzyme) 人工合成的寡聚脫氧核苷酸片段，也能序列特異性降解RNA。 第 三 章 酶本章重點：酶的化學(xué)結(jié)構(gòu)和其催化活性之間的關(guān)系酶促反應(yīng)動力學(xué)第 一 節(jié) 生物催化劑在生命活動中的重要性酶的概念現(xiàn)代科學(xué)認(rèn)為酶是由活細(xì)胞所產(chǎn)生，能在體內(nèi)或體外發(fā)揮相同催化作用的一類具有活性中心和特殊結(jié)構(gòu)的生物大分子，包括核酸和蛋白質(zhì)等根據(jù)生物催化劑的化學(xué)本質(zhì)分類：蛋白質(zhì)類酶 :核酸類的酶：核酶和脫氧核酶蛋白質(zhì)非核酸類的生物催化劑: 模擬酶一般意義酶是一類由活細(xì)胞產(chǎn)生的，對其特

44、異底物具有高效催化作用的蛋白質(zhì)。酶的不同形式:單體酶(monomeric enzyme)：僅具有三級結(jié)構(gòu)的酶。寡聚酶(oligomeric enzyme)：由多個相同或不同亞基以非共價鍵連接組成的酶。多酶體系(multienzyme system)：由幾種不同功能的酶彼此聚合形成的多酶復(fù)合物。多功能酶(multifunctional enzyme)或串聯(lián)酶(tandem enzyme)：一些多酶體系在進化過程中由于基因的融合，多種不同催化功能存在于一條多肽鏈中，這類酶稱為多功能酶。第二節(jié)酶的分子結(jié)構(gòu)The Molecular Structure一、 酶的分子組成結(jié)合酶 (conjugated

45、enzyme)*各部分在催化反應(yīng)中的作用酶蛋白決定反應(yīng)的專一性和高效性輔助因子決定反應(yīng)的種類與性質(zhì)金屬離子是最多見的輔助因子 金屬酶(metalloenzyme)金屬離子與酶結(jié)合緊密，提取過程中不易丟失。 金屬活化酶(metal-activated enzyme) 金屬離子為酶的活性所必需，但與酶的結(jié)合不甚緊密。 金屬離子的作用穩(wěn)定酶的構(gòu)象； 參與催化反應(yīng)，傳遞電子；在酶與底物間起橋梁作用；中和陰離子，降低反應(yīng)中的靜電斥力等。小分子有機化合物的作用其主要作用是在反應(yīng)中起運載體的作用，傳遞電子、質(zhì)子或其它基團。輔助因子分類按其與酶蛋白結(jié)合的緊密程度） 輔酶 (coenzyme):與酶蛋白非共價結(jié)

46、合，較疏松，可用透析或超濾的方法除去。 輔基 (prosthetic group):與酶蛋白共價鍵結(jié)合，較緊密，不能用透析或超濾的方法除去，在反應(yīng)中不能離開酶蛋白二、酶的活性中心必需基團(essential group)酶分子中氨基酸殘基側(cè)鏈的化學(xué)基團中，一些與酶活性密切相關(guān)的化學(xué)基團。酶的活性中心(active center)或稱活性部位(active site)，指必需基團在空間結(jié)構(gòu)上彼此靠近，組成具有特定空間結(jié)構(gòu)的區(qū)域，能與底物特異結(jié)合并將底物轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物。活性中心內(nèi)的必需基團三、酶原與酶原的激活酶原 (zymogen)有些酶在細(xì)胞內(nèi)合成或初分泌時只是酶的無活性前體，此前體物質(zhì)稱為酶原。

47、酶原的激活在一定條件下，酶原向有活性酶轉(zhuǎn)化的過程。酶原激活的生理意義避免細(xì)胞產(chǎn)生的酶對細(xì)胞進行自身消化， 使酶在特定的部位和環(huán)境中發(fā)揮作用，保證體內(nèi)代謝正常進行。有的酶原可以視為酶的儲存形式。在需要時，酶原適時地轉(zhuǎn)變成有活性的酶，發(fā)揮其催化作用。四、 同工酶* 定義同工酶(isoenzyme)是指催化相同的化學(xué)反應(yīng)，而酶蛋白的分子結(jié)構(gòu)、理化性質(zhì)乃至免疫學(xué)性質(zhì)不同的一組酶。根據(jù)國際生化學(xué)會的建議，同工酶是由不同基因編碼的多肽鏈，或由同一基因轉(zhuǎn)錄生成的不同mRNA所翻譯的不同多肽鏈組成的蛋白質(zhì) 同工酶存在于同一種屬或同一個體的不同組織或同一細(xì)胞的不同亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)中，它使不同的組織、器官和不同的亞細(xì)胞

48、結(jié)構(gòu)具有不同的代謝特征。這為同工酶用來診斷不同器官的疾病提供了理論依據(jù)。 * 舉例：乳酸脫氫酶(LDH1 LDH5)*生理及臨床意義在代謝調(diào)節(jié)上起著重要的作用；同工酶譜的改變有助于對疾病的診斷；用于解釋發(fā)育過程中階段特有的代謝特征；同工酶可以作為遺傳標(biāo)志，用于遺傳分析研究。第三節(jié) 酶促反應(yīng)的特點酶與一般催化劑的共同點在反應(yīng)前后沒有質(zhì)和量的變化；只能催化熱力學(xué)允許的化學(xué)反應(yīng)；只能加速可逆反應(yīng)的進程，而不改變反應(yīng)的平衡點。一、 酶促反應(yīng)的特點（一）酶的催化效率極高(高效性) 活化能：底物分子從初態(tài)轉(zhuǎn)變到活化態(tài)所需的能量。（二）酶促反應(yīng)具有高度的特異性（高度的特異性）一種酶僅作用于一種或一類化合物，

49、或一定的化學(xué)鍵，催化一定的化學(xué)反應(yīng)并生成一定的產(chǎn)物。酶的這種特性稱為酶的特異性或?qū)Ｒ恍?。根?jù)酶對其底物結(jié)構(gòu)選擇的嚴(yán)格程度不同，酶的特異性可大致分為以下3種類型：絕對特異性(absolute specificity)：只能作用于特定結(jié)構(gòu)的底物，進行一種專一的反應(yīng)，生成一種特定結(jié)構(gòu)的產(chǎn)物 。eg: 脲酶只催化尿素的水解。相對特異性(relative specificity)：作用于一類化合物或一種化學(xué)鍵。eg: 酯酶立體結(jié)構(gòu)特異性(stereo specificity)：作用于立體異構(gòu)體中的一種。eg:L-乳酸脫氫酶只作用于L-乳酸。（三）酶活性的可調(diào)節(jié)性酶促反應(yīng)受多種因素的調(diào)控，以適應(yīng)機體對不斷

50、變化的內(nèi)外環(huán)境和生命活動的需要。其中包括三方面的調(diào)節(jié)。第四節(jié) 酶促反應(yīng)的機制1、誘導(dǎo)契合假說(induced-fit hypothesis)酶與底物相互接近時，其結(jié)構(gòu)相互誘導(dǎo)、相互變形和相互適應(yīng)，進而相互結(jié)合。這一過程稱為酶-底物結(jié)合的誘導(dǎo)契合假說 。 酶-底物復(fù)合物的形成有利于底物轉(zhuǎn)變成過渡態(tài) 2、鄰近效應(yīng)與定向排列使諸底物正確定位于酶的活性中心 3、表面效應(yīng)使底物分子去溶劑化酶的活性中心多是酶分子內(nèi)部的疏水“口袋”，酶反應(yīng)在此疏水環(huán)境中進行，使底物分子脫溶劑化 (desolvation)，排除周圍大量水分子對酶和底物分子中功能基團的干擾性吸引和排斥，防止水化膜的形成，利于底物與酶分子的密切

51、接觸和結(jié)合。這種現(xiàn)象稱為表面效應(yīng)(surface effect)。 4、酶的催化機制呈多元催化作用第五節(jié)酶促反應(yīng)動力學(xué)Kinetics of Enzyme-Catalyzed Reaction概念研究各種因素對酶促反應(yīng)速度的影響，并加以定量的闡述。酶活性是指酶催化化學(xué)反應(yīng)的能力，其衡量的標(biāo)準(zhǔn)是酶促反應(yīng)速度?？梢杂迷谝欢l件下它所催化的某一化學(xué)反應(yīng)的速度表示。酶促反應(yīng)速度可用單位時間內(nèi)、單位體積中底物的減少量或產(chǎn)物的增加量。通常測定產(chǎn)物的增加量，故反應(yīng)速度的單位為：濃度/單位時間。酶催化的反應(yīng)速度越大，則酶的活力也越大影響因素包括有酶濃度、底物濃度、pH、溫度、抑制劑、激活劑等。一、底物濃度對反

52、應(yīng)速率影響單底物、單產(chǎn)物反應(yīng)酶促反應(yīng)速度一般在規(guī)定的反應(yīng)條件下，用單位時間內(nèi)底物的消耗量和產(chǎn)物的生成量來表示反應(yīng)速度取其初速度，即底物的消耗量很?。ㄒ话阍?以內(nèi)）時的反應(yīng)速度底物濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于酶濃度當(dāng)?shù)孜餄舛容^低時反應(yīng)速度與底物濃度成正比；反應(yīng)為一級反應(yīng)。隨著底物濃度的增高反應(yīng)速度不再成正比例加速；反應(yīng)為混合級反應(yīng)。當(dāng)?shù)孜餄舛雀哌_一定程度反應(yīng)速度不再增加，達最大速度；反應(yīng)為零級反應(yīng)（二） 酶促反應(yīng)模式中間產(chǎn)物（三）、米曼氏方程式S：底物濃度V：不同S時的反應(yīng)速度Vmax：最大反應(yīng)速度(maximum velocity) m：米氏常數(shù)(Michaelis constant) （揭示單底物反應(yīng)的動力

53、學(xué)特性）米曼氏方程式推導(dǎo)過程：ES的生成速率 = ES的分解速率用米氏方程解釋矩形雙曲線 :當(dāng)?shù)孜餄舛群艿停碨<<Km時 v=VmaxS/ Km若底物濃度很高，即S>> Km v=VmaxS/S=Vmax若S= Km時v=12Vmax （四）Km與Vm是有意義的酶促反應(yīng)動力學(xué)參數(shù)Km值的推導(dǎo)Km與Vmax的意義Km值等于酶促反應(yīng)速度為最大反應(yīng)速度一半時的底物濃度，單位與底物濃度單位相同，是mol/L。Km與Vmax的意義 Km值: 米氏常數(shù)定義： Km等于酶促反應(yīng)速度為最大反應(yīng)速度一半時的底物濃度。 意義：a) Km是酶的特征性常數(shù)之一，只與酶的結(jié)構(gòu)、底物和反應(yīng)環(huán)境（

54、如，溫度、pH、離子強度）有關(guān)，與酶的濃度無關(guān) ；b) Km可近似表示酶對底物的親和力；c) 同一酶對于不同底物有不同的Km值。 *Km的大小反映該酶對底物親和力的大小 此時Km即為ES的解離常數(shù) Km的大小代表E與S的親和力 Km大，親和力小，反應(yīng)速度慢 Km小，親和力大，反應(yīng)速度快m改變引起的生理效應(yīng)亞洲人乙醛脫氫酶對乙醇Km高于歐洲人個別人酒精過敏，乙醛脫氫酶對乙醇Km高反應(yīng)達最大速率，Et =ESVmax = k2ES = k2EtVmax定義：Vm是酶完全被底物飽和時的反應(yīng)速度，與酶濃度成正比。（五）m值與max值的測定1. 雙倒數(shù)作圖法(double reciprocal plot)，又稱為 林-貝氏(Lineweaver- Burk)作圖法二、酶濃度對反應(yīng)速度的影響當(dāng)SE，酶可被底物飽和的情況下，反應(yīng)速度與酶濃度成正比。關(guān)系式為：V = K3 E三、溫度對反應(yīng)速度的影響雙重影響溫度升高，酶促