生命的物質(zhì)基礎(chǔ)

第一篇從分子到細(xì)胞2生命的化學(xué)基礎(chǔ)2.1構(gòu)成生命的元素在地球上含量最豐富的元素是O、Si、Al、Fe在生物體內(nèi)最豐富的元素是C、H、O、N在生物體中共發(fā)現(xiàn)25種元素根據(jù)各元素的重要性和存在情況分成4類：第一類元素:C,H,O,N在生物體中占96%以上第二類元素:S,P,Cl,K,Na,Ca,Mg第三類元素:Fe,Cu,Co,Mn,Zn第四類元素:Cr,Ni,F,Sn,I,Mo,Se,Si,V

＜0.01%常量元素(11種)C,H,O,N，含量最高>96%P、S分別是核酸和蛋白質(zhì)的重要組分Ca是牙齒和骨骼的重要組分，還具有生物信息傳遞功能Cl,K,Na,Ca,Mg對(duì)保持生物體內(nèi)水鹽平衡至關(guān)重要微量元素（14種）＜0.01%

Fe血紅蛋白的重要成分Mn,Zn一些酶的必要成分I甲狀腺素的必要成分Cr葡萄糖耐量因子（GFT）的必要成分，是胰島素的輔助因子，可增加胰島素的效能，促進(jìn)機(jī)體利用葡萄糖。相當(dāng)一部分Ⅱ型糖尿?。ǚ且葝u素依賴型糖尿病）患者，是因?yàn)殂t攝入不足或利用不良，表現(xiàn)出糖尿病癥Se有抗衰老、抗癌等功效對(duì)防止克山病（地方性心肌病）、大骨節(jié)病有效攝入過多會(huì)造成中毒甚至死亡大骨節(jié)病發(fā)生于兒童，以關(guān)節(jié)軟骨、骺軟骨和骺軟骨板變性壞死為基本病變的地方性骨病。又稱柳拐子病。在我國，主要分布在東北至西藏的一個(gè)狹長高寒地帶（阿壩州）。病因至今不完全清楚。在本病流行區(qū)，土壤、糧食和人發(fā)中偏低的硒含量與病情有非常明顯的負(fù)相關(guān)系。水中腐殖酸總量和腐殖酸（－OH）與病情有非常明顯的正相關(guān)系。本病發(fā)病年齡較小，一般為3-15歲兒童，手、足和踝部發(fā)病率高。生物大分子的碳鏈骨架細(xì)胞中幾乎所有的分子都是碳的化合物碳原子的同位素有12C、13C、14C12C、13C為穩(wěn)定同位素14C半衰期為5570年根據(jù)14C/12C比例可確定生物死亡年代14C測(cè)定適用于年齡在6萬年前范圍內(nèi)的化石誤差為±40年生命分子生命過程的碳源和能源——糖類生命體的重要構(gòu)件和儲(chǔ)能物質(zhì)——脂類遺傳信息的存儲(chǔ)和傳遞者——核酸遺傳信息的表達(dá)者——蛋白質(zhì)生命過程的催化劑——酶維持生命的重要小分子物質(zhì)——維生素2.2糖類糖：含多羥基的醛類或酮類化合物醛酮主要由C、H、O組成，其分子式通常以Cn(H2O)n表示，舊稱碳水化合物。醛基酮基實(shí)際上符合這一通式的不一定都是糖如:乳酸CH3CHOHCOOH

可寫成C3(H2O)3但不是糖鼠李糖(C6H12O5)、脫氧核糖(C5H10O4)等單糖又不符合這一通式有的糖還含有N、S1927年改稱碳水化合物為糖族，現(xiàn)稱為糖類按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可分為單糖寡糖多糖復(fù)合糖1、單糖構(gòu)成糖分子的基本單位，不能再水解為更簡單的糖。重要的單糖丙糖：甘油醛、二羥丙酮戊糖：核糖、脫氧核糖己糖：葡萄糖、果糖、半乳糖（1）甘油醛、二羥丙酮甘油醛（二羥丙醛）二羥丙酮最簡單的單糖D-甘油醛L-甘油醛甘油醛（二羥丙醛）分子中α－C為不對(duì)稱C原子，4個(gè)取代基各不相同，可以形成互為鏡像不能重疊的異構(gòu)體，分為D型和L型。其它單糖可以看作是由甘油醛的C鏈延伸衍生而成。D-葡萄糖天然存在L-葡萄糖鏈狀結(jié)構(gòu)式（2）葡萄糖最重要的單糖C6H12O6半縮醛有還原性＋當(dāng)鏈狀式中單糖分子C-1醛基和C-5羥基形成半縮醛時(shí)，形成六元環(huán)結(jié)構(gòu)（氧環(huán)式結(jié)構(gòu)）有還原性α－葡萄糖β－葡萄糖根據(jù)C1上的羥基與C2上的羥基是否處于同一平面，可分為α型和β型。其它單糖單糖性質(zhì)：所有單糖都是白色晶體，易溶于水，且多具有甜味。單糖上的醛基、酮基、半縮醛上的羥基具有還原性，為還原糖。2、寡糖由2～20個(gè)單糖組成的聚糖，以雙糖最重要。單糖的半縮醛羥基與另一配體（可以是糖也可以是非糖）的羥基縮合而成的化合物稱為糖苷，其間的連接鍵稱為糖苷鍵。兩個(gè)單糖通過糖苷鍵連接成雙糖。常見的有麥芽糖、乳糖、蔗糖。（1）麥芽糖2分子α－葡萄糖通過α－1,4糖苷鍵相連而成α-1,4-糖苷鍵麥芽糖有還原性（2）乳糖由β－半乳糖和α－葡萄糖通過β－1,4糖苷鍵相連而成β-1,4-糖苷鍵β－半乳糖有還原性（3）蔗糖不存在半縮醛羥基，為非還原糖β－果糖由α－葡萄糖C1和β－果糖C2上的半縮醛羥基通過糖苷鍵連接而成。非還原性末端1,2糖苷鍵（4）纖維二糖兩個(gè)β-葡萄糖單元由β-1，4鍵連接3、多糖由多個(gè)單糖分子縮合而成的多聚糖均質(zhì)多糖（同型多糖）：如淀粉、糖原非均質(zhì)多糖（異型多糖）組成

來源植物多糖：纖維素動(dòng)物多糖：幾丁質(zhì)微生物多糖：葡聚糖①淀粉直鏈淀粉－α-1,4-糖苷鍵支鏈淀粉－α-1,4-糖苷鍵和α-1,6-糖苷鍵非還原性末端非還原性末端還原性末端α-1,4-糖苷鍵α-1,6-糖苷鍵②糖原俗稱動(dòng)物淀粉肝糖元、肌糖原具有類似支鏈淀粉的結(jié)構(gòu)，但分子更大，支鏈更短每一個(gè)非還原性末端都是收儲(chǔ)和支取葡萄糖的窗口。對(duì)調(diào)節(jié)葡萄糖的供求平衡，緩沖穩(wěn)定血糖濃度有重要意義。③纖維素

由β－葡萄糖以β－1,4糖苷鍵相連而成，沒有分支，分子量大。由10000～15000個(gè)葡萄糖殘基構(gòu)成。植物界中的糖類物質(zhì)有一半以上以纖維素的形式存在，是儲(chǔ)藏量最大的植物多糖資源。大多數(shù)生物體內(nèi)所含有的淀粉酶不能水解β－1,4糖苷鍵,所以不能消化纖維素.只有某些細(xì)菌、真菌和原生動(dòng)物可產(chǎn)纖維素酶比如：某些反芻動(dòng)物腸道中共生著能產(chǎn)生纖維素酶的細(xì)菌，白蟻后腸寄生著能產(chǎn)生纖維素酶的鞭毛蟲因此食草動(dòng)物和白蟻能消化纖維素④幾丁質(zhì)（chitin）甲殼質(zhì)化學(xué)組成：C、H、O、N分布：真菌、綠藻、昆蟲、甲殼類動(dòng)物等的甲殼中產(chǎn)量：年產(chǎn)1百億噸，位居第二，僅次于纖維素組成單位：N-乙酰氨基葡萄糖結(jié)構(gòu)單元：甲殼二糖幾丁質(zhì)的衍生物：殼聚糖：幾丁質(zhì)脫去55%以上的N-乙?；猛荆涵h(huán)保中處理吸收污水中重金屬離子制造人造皮膚治療燒傷病人具有降血脂、刺激免疫等保健功能4、復(fù)合糖由糖和非糖物質(zhì)結(jié)合成的復(fù)合物。糖+蛋白質(zhì)糖蛋白糖+脂類糖脂糖蛋白、糖脂是細(xì)胞膜的組成成分。糖蛋白具有特殊的生理功能，如激素、免疫球蛋白等等。糖的生理功能提供能量。是機(jī)體重要的碳源。組成人體組織結(jié)構(gòu)的重要成分。如糖蛋白、糖脂是細(xì)胞膜的組成成分。特殊生理功能的糖蛋白，如激素、酶、免疫球蛋白等等。2.3脂質(zhì)脂質(zhì)是一大類物質(zhì)的總稱這些物質(zhì)的結(jié)構(gòu)差別很大，但性質(zhì)上卻有共同之處，即不溶于水，而溶于有機(jī)溶劑。按化學(xué)組成將脂質(zhì)分為：單脂脂肪蠟復(fù)脂磷脂糖脂衍生脂質(zhì)固醇類萜其他脂質(zhì)1、脂肪（甘油三酯TG）甘油三酯中含較多飽和脂肪酸，在室溫下呈固態(tài)稱為脂肪甘油三酯中含較多不飽和脂肪酸，在室溫下呈液態(tài)稱為油甘油三酯中所含的某些脂肪酸飽和脂肪酸硬脂酸CH3(CH2)16COOH軟脂酸CH3(CH2)14COOH不飽和脂肪酸油酸CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COOH亞油酸CH3(CH2)4CH=CH(CH2)7COOH亞麻酸CH3CH2CH=CHCH2CH=CHCH2CH=CH(CH2)7COOHDHA二十二碳六烯酸EPA二十碳五烯酸亞油酸、亞麻酸為人體必需脂肪酸2、蠟由飽和或不飽和高級(jí)脂肪酸和高級(jí)醇構(gòu)成的酯比甘油三酯更為疏水成為水果和葉片有效的天然覆蓋層，防止水分流失3、磷脂甘油三酯中α-C上的脂肪酸，若被磷酸取代則變成磷脂酸當(dāng)磷酸基—OH位置連上膽堿、膽胺后，就分別形成：卵磷脂腦磷脂4、甾醇類（固醇類）其結(jié)構(gòu)與中性脂肪或磷脂均不同，但由于它不溶于水而溶于非極性溶劑，故將其歸于脂類。甾醇分子的基本骨架是環(huán)戊烷多氫菲，不同的甾醇所帶的側(cè)鏈或基團(tuán)不同

蛋黃卵磷脂膽固醇雌激素雄激素VitD3促進(jìn)鈣吸收人體每天從膳食中攝入0.3～0.8g外源性膽固醇外,自身可合成約1g內(nèi)源性膽固醇在人體分布不均勻,1/4存在于腦和神經(jīng)組織甘油三脂磷脂膽固醇膽固醇酯高密度脂蛋白低密度脂蛋白極低密度脂蛋白乳糜微粒血液中含的脂質(zhì)稱血脂血液中的脂質(zhì)以脂蛋白形式存在血脂甘油三脂磷脂膽固醇膽固醇酯高密度脂蛋白低密度脂蛋白極低密度脂蛋白乳糜微粒血液中含的脂質(zhì)稱血脂血液中的脂質(zhì)以脂蛋白形式存在復(fù)合體中甘油三酯含量高，密度低其中：極低密度脂蛋白（VLDL）甘油三酯含量最多低密度脂蛋白（LDL）含膽固醇和膽固醇酯最多LDL和VLDL高是引起動(dòng)脈硬化的元兇如果人體內(nèi)LDL受體缺乏或缺少，膽固醇代謝受阻，沉積在血管壁上，造成動(dòng)脈硬化，該病稱為高膽固醇血癥復(fù)合體中甘油三酯含量少，密度高，稱為高密度脂蛋白（HDL）高密度脂蛋白可以將低密度脂蛋白或甘油三脂分子帶到肝臟進(jìn)行降解，人們形象地把它稱為血液中的“清道夫”或“環(huán)衛(wèi)工人”，它的數(shù)量決定著血液中的脂代謝是否平衡。5、萜類特點(diǎn)：由非極性、疏水的異戊二烯聚合而成，有的成鏈狀、有的成環(huán)狀結(jié)構(gòu)生理功能各異，其中某些成分在人體內(nèi)具有很強(qiáng)的抗氧化性，具有抗衰老、抗輻射的功能如：β-胡蘿卜素、維生素E等β-胡蘿卜素番茄紅素—四萜化合物在分子結(jié)構(gòu)上有11個(gè)共軛雙鍵和2個(gè)非共軛雙鍵組成的直鏈型碳?xì)浠衔?/p>

植物中，多數(shù)萜類具有特殊氣味，而且是各類植物特有油類的主要成分。如檸檬苦素、薄荷醇、樟腦分別是檸檬油、薄荷油、樟腦油的主要成分。脂類的生理功能構(gòu)成生物膜的骨架主要能源物質(zhì)構(gòu)成身體或器官保護(hù)層是某些重要生物分子組分習(xí)題1、地球上含量最豐富的元素是什么？生物體中含量最豐的元素是什么？2、為什么要將糖的稱呼由碳水化合物改為糖類？3、寫出葡萄糖D型、L型，α、β的構(gòu)型4、膽固醇等在結(jié)構(gòu)上與甘油三酯差別如此之大，為什么還要把它們劃入脂類？5、為了防止動(dòng)脈硬化應(yīng)注意哪兩類脂質(zhì)成員攝入？2.4遺傳信息的表達(dá)者

——蛋白質(zhì)氨基酸蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的性質(zhì)蛋白質(zhì)的功能2.4.1蛋白質(zhì)的構(gòu)件分子

——氨基酸氨基酸的通式氨基酸的特點(diǎn)必需氨基酸1、氨基酸的通式R不同，組成的氨基酸就不同組成蛋白質(zhì)的常見氨基酸有20種通式2、特點(diǎn)L-型氨基酸屬α-氨基酸（Pro為α-亞氨基酸）具旋光性屬兩性電解質(zhì)

兩性電離及等電點(diǎn)氨基酸在結(jié)晶形態(tài)或在水溶液中，并不以游離的羧基或氨基形式存在，而是解離成兩性離子3、必需氨基酸20種氨基酸中有8種不能由人體合成，必須從外界攝取，稱為必需氨基酸8種必需氨基酸為MetTrp

LysValIle

Leu

Phe

Thr

“假設(shè)來借一兩本書”甲硫氨酸、色氨酸、賴氨酸、纈氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸、蘇氨酸

2.4.2蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)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)的空間作用力1、蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)氨基酸排列順序肽鍵：酰胺鍵肽鏈：N端、C端、主鏈、側(cè)鏈多肽、氨基酸殘基H2NCHCONHCHR1R2CONHCHR3CONHCHR4COOH主鏈側(cè)鏈N末端C末端1954年英國生化學(xué)家Sanger報(bào)道了胰島素的一級(jí)結(jié)構(gòu)，是世界上第一例確定一級(jí)結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)。Sanger由此在1958年獲Nobel化學(xué)獎(jiǎng)。1965年我國科學(xué)家完成了結(jié)晶牛胰島素的合成，是世界上第一例人工合成蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)由遺傳信息決定一級(jí)結(jié)構(gòu)決定高級(jí)結(jié)構(gòu)。但一級(jí)結(jié)構(gòu)并不是決定蛋白質(zhì)空間構(gòu)象的唯一因素。2、二級(jí)結(jié)構(gòu)肽鏈的主鏈在空間的走向

α螺旋β折疊β轉(zhuǎn)角蛋白質(zhì)α螺旋結(jié)構(gòu)(α-helix)PaulingandCorey提出。右手螺旋螺旋通過氫鍵維持穩(wěn)定。第一個(gè)肽鍵的NH和第四個(gè)肽鍵的CO形成氫鍵,第n個(gè)肽鍵的NH和第n+3個(gè)肽鍵的CO形成氫鍵。肽鏈的主鏈形成緊密的螺旋,側(cè)鏈伸向外側(cè)，每一圈包含3.6個(gè)氨基酸殘基,每個(gè)殘基跨距為0.15nm,螺旋上升一圈的距離(螺距)為3.6×0.15=0.54nm.穩(wěn)定結(jié)構(gòu)β—折疊（β-pleatedsheet）平行式N端N端平行式反平行式N端C端β—折疊靠肽鏈之間的肽鍵上CO與NH形成氫鍵而得以穩(wěn)定。反平行式比平行式穩(wěn)定。β—轉(zhuǎn)角（β-turn）：β—折疊反平行式的轉(zhuǎn)折處。無規(guī)卷曲（randomcoil）：沒有確定的規(guī)律性。CN

三級(jí)結(jié)構(gòu):整條肽鏈中全部氨基酸殘基的相對(duì)空間位置,即整條肽鏈的三維構(gòu)象。維持蛋白質(zhì)三級(jí)結(jié)構(gòu)的主要作用力為側(cè)鏈間的相互作用3、三級(jí)結(jié)構(gòu)氫鍵、離子鍵、疏水鍵及二硫鍵結(jié)構(gòu)域:在蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)中形成一緊密的結(jié)構(gòu),具有特殊的功能,多為蛋白質(zhì)的活性部位。4、四級(jí)結(jié)構(gòu)四級(jí)結(jié)構(gòu)：各亞基的空間排布。亞基（subunit）：有的蛋白質(zhì)分子由兩條以上的肽鏈通過非共價(jià)鍵相連聚合而成，每條多肽鏈稱為一個(gè)亞基。維持四級(jí)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的因素為各亞基之間的作用力如氫鍵、離子鍵、疏水鍵。含有四級(jí)結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)，單獨(dú)的亞基一般沒有生物學(xué)功能，只有完整的四級(jí)結(jié)構(gòu)才有生物學(xué)功能。四級(jí)結(jié)構(gòu)5、蛋白質(zhì)的空間作用力

氫鍵鹽鍵(離子鍵)二硫鍵疏水鍵范德華力鹽鍵(離子鍵）氫鍵二硫鍵疏水鍵氫鍵氫鍵疏水鍵6、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系一級(jí)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系空間結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系A(chǔ)、一級(jí)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系許多先天性疾病是由于某一重要的蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)發(fā)生了差錯(cuò)引起的。如血紅蛋白β亞基6位Glu被Val代替（基因突變），即表現(xiàn)為鐮刀狀貧血，為世上最常見的血紅蛋白病。若β亞基6位Glu被Lys取代引起另一類貧血：血紅蛋白C病。正常紅細(xì)胞鐮刀型紅細(xì)胞鐮刀型紅細(xì)胞正常紅細(xì)胞血紅蛋白C（HbC）是一種常染色體遺傳性疾病血紅蛋白β鏈中第6位谷氨酸被賴氨酸所替代此種異常血紅蛋白主要發(fā)生在西非的加納和布基納法索，該地的發(fā)病數(shù)約為14％～28％美國的黑人發(fā)病數(shù)為2％～3％我國未有發(fā)現(xiàn)蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)測(cè)定的意義比較不同生物細(xì)胞色素C的一級(jí)結(jié)構(gòu)可以幫助了解物種間的進(jìn)化關(guān)系，物種間越接近，則細(xì)胞色素C的一級(jí)結(jié)構(gòu)越相似。B、空間結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系DNA聚合酶活性位點(diǎn)

聚合酶DNA蛋白質(zhì)在重金屬、酸、堿、有機(jī)溶劑、尿素，以及加熱、紫外輻射等因素作用下，空間結(jié)構(gòu)破壞，導(dǎo)致蛋白質(zhì)變性 2.4.3蛋白質(zhì)變性和復(fù)性不可逆變性可逆變性(復(fù)性)蛋白質(zhì)變性后，生物活性喪失，溶解度下降，粘度增加。大豆蛋白質(zhì)的濃溶液加熱，并加入少量鹽鹵制豆腐的方法就是利用蛋白質(zhì)變性來沉淀蛋白的一個(gè)例子。2.4.4蛋白質(zhì)的性質(zhì)兩性解離性質(zhì)膠體性質(zhì)蛋白質(zhì)的膠體性質(zhì)蛋白質(zhì)水溶液是一種比較穩(wěn)定的親水膠體

這是因?yàn)椋旱鞍踪|(zhì)顆粒表面帶有很多極性基團(tuán)（親水基團(tuán)向外翻，疏水基團(tuán)向內(nèi)鉆），在蛋白質(zhì)顆粒外面形成一層水膜（水化層）另外蛋白質(zhì)顆粒在非等電點(diǎn)狀態(tài)時(shí)帶的相同電荷，使蛋白質(zhì)顆粒間相互排斥，不致相互凝聚沉淀結(jié)構(gòu)功能防御功能信號(hào)功能調(diào)節(jié)功能運(yùn)輸功能運(yùn)動(dòng)功能其他功能2.4.5蛋白質(zhì)的功能2.5生命過程的催化劑

——酶

2.5.1酶的概念酶是一類由活細(xì)胞產(chǎn)生的，具有催化活性和高度專一性的特殊蛋白質(zhì)。

2.5.2酶的分子組成單純酶：僅由單純蛋白質(zhì)構(gòu)成的酶如脲酶，淀粉酶，脂酶結(jié)合酶：全酶=酶蛋白+輔助因子輔助因子：金屬離子、小分子有機(jī)化合物酶蛋白和輔助因子單獨(dú)存在時(shí)均無催化活性，只有全酶有催化作用。輔酶（coenzyme）非共價(jià)鍵與酶蛋白疏松結(jié)合,可用透析、超濾分離輔基（prostheticgroup）：共價(jià)鍵與酶蛋白牢固結(jié)合，不易分離。金屬離子多為酶的輔基小分子有機(jī)化合物有的屬輔酶，有的屬輔基輔助因子2.5.3酶的催化特點(diǎn)1、高效性酶促反應(yīng)具有極高的催化效率酶促反應(yīng)速度比非催化反應(yīng)高108~1020倍，比一般催化反應(yīng)高107~1013。從初態(tài)轉(zhuǎn)化為過渡態(tài)需要能量，即為活化能，活化能越大，中間產(chǎn)物越難形成，反應(yīng)越難進(jìn)行。酶的催化作用有賴于降低反應(yīng)的活化能。2、專一性

反應(yīng)專一性底物專一性A、反應(yīng)專一性酶一般只能選擇性的催化一種或一類相同類型的化學(xué)反應(yīng)酶催化的反應(yīng)幾乎不產(chǎn)生副產(chǎn)物B、底物專一性結(jié)構(gòu)專一性手性專一性幾何專一性結(jié)構(gòu)專一性有些酶對(duì)底物的要求非常嚴(yán)格，只作用于一個(gè)特定的底物，稱為“絕對(duì)專一性”如脲酶只能催化尿素水解，對(duì)尿素的類似物沒作用。有些酶的作用對(duì)象不是一種底物，而是一類化合物或一類化學(xué)鍵，稱為“相對(duì)專一性”如：酯酶手性專一性胰蛋白酶只能水解L-氨基酸形成的肽鍵淀粉酶只能選擇性的水解D-葡萄糖形成的1,4-糖苷鍵D-葡萄糖天然存在幾何專一性有些酶只能選擇性催化某種幾何異構(gòu)體底物的反應(yīng)延胡索酸(反丁烯二酸)L(+)蘋果酸3、反應(yīng)條件溫和

易失活常溫、常壓中性2.5.4酶的活性調(diào)控活性中心抑制劑和激活劑抑制作用類型酶共價(jià)調(diào)節(jié)1、酶的活性中心酶的活性部位酶分子中肽鏈折疊、螺旋或纏繞形成酶的活性空間--酶的活性部位按照酶活性中心的功能分為：結(jié)合部位催化部位調(diào)控部位酶的活性中心結(jié)合部位—酶的專一性催化部位—酶的高效性酶的活性中心酶底物酶-底物復(fù)合物酶+產(chǎn)物2、酶的作用機(jī)制鑰匙3、激活劑的調(diào)節(jié)1）酶的激活劑使酶由無活性變?yōu)橛谢钚曰蚴姑富钚栽黾拥奈镔|(zhì)稱為酶的激活劑（activator）大多為金屬離子，如Mg2+、Mn2+、

K+少數(shù)為陰離子如Cl-也有的為有機(jī)化合物，如膽汁酸鹽必需激活劑：對(duì)酶促反應(yīng)不可少。與酶、底物結(jié)合參加反應(yīng)。非必需激活劑：有些激活劑不存在時(shí)，酶仍有一定的催化活性。酶原的激活酶原（Zymogen）：有些酶（絕大多數(shù)為蛋白酶）在細(xì)胞內(nèi)合成及初分泌時(shí)，沒有活性酶原的激活：在一定條件下，酶原可轉(zhuǎn)化成有活性的酶。酶原激活的機(jī)制分子內(nèi)肽鍵一處或多處斷裂，使分子構(gòu)象發(fā)生一定程度改變，從而形成酶的活性中心，同時(shí)生成一些肽或碎片。酶原激活還存在級(jí)聯(lián)反應(yīng)胰蛋白酶原胰蛋白酶+六肽胰凝乳蛋白酶原α-胰凝乳蛋白酶+2個(gè)二肽胰蛋白酶腸激酶意義消化道內(nèi)蛋白酶以酶原的形式分泌，避免細(xì)胞產(chǎn)生的蛋白酶對(duì)細(xì)胞進(jìn)行自身消化，使酶在特定的部位和環(huán)境中發(fā)揮作用；凝血和纖維蛋白溶解酶類以酶原的形式在血液循環(huán)中運(yùn)行，一旦需要便轉(zhuǎn)化為有活性的酶酶原可視為酶的貯存形式4、酶的抑制作用酶的抑制劑（inhibitor）：凡能使酶的催化活性下降而不引起酶蛋白變性的物質(zhì)不可逆抑制可逆抑制Ⅰ、不可逆性抑制：

（irreversibleinhibition）

抑制劑與酶的必需基團(tuán)以牢固的共價(jià)鍵結(jié)合，從而使酶活喪失不能用透析、超濾等去除抑制劑路易士氣巰基酶失活的酶低濃度的重金屬離子Hg2+、Ag+、As3+可與酶分子SH結(jié)合，使酶活抑制。重金屬鹽引起的巰基酶中毒可用二巰基丙醇（BAL）解毒。BAL農(nóng)藥敵百蟲、敵敵畏等有機(jī)磷化合物能特異地與膽堿酯酶（Cholineesterase）活性中心絲氨酸殘基的羥基結(jié)合，使酶失活。++ROPOOXR'HOEROPOOOR'XHE有機(jī)磷化合物羥基酶失活的酶乙酰膽堿為生物體內(nèi)傳遞神經(jīng)沖動(dòng)的重要物質(zhì)。膽堿酯酶為羥基酶，有機(jī)磷殺蟲劑中毒時(shí)，此酶活受抑制結(jié)果造成乙酰膽堿的堆積，造成神經(jīng)過度興奮直至抽搐而死可用解磷定來治療。競(jìng)爭(zhēng)性抑制非競(jìng)爭(zhēng)性抑制Ⅱ可逆性抑制CH2COOHCH2COOH+FADCHCOOHCHCOOH+FADH2琥珀酸脫氫酶琥珀酸延胡索酸COOHCH2COOHCOCOOHCH2COOHCOOHCH2CHOHCOOH丙二酸蘋果酸草酰乙酸丙二酸、蘋果酸、草酰乙酸為琥珀酸脫氫酶的競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑。A、競(jìng)爭(zhēng)性抑制GluPABA（對(duì)氨基苯甲酸）喋呤

HHNHCHCH2COOHCH2COOHNNNNCH2NHCOOHH2NSO2NHRH2N磺胺藥二氫喋呤+PABA+GluFH2合成酶FH2FH4磺胺藥與PABA結(jié)構(gòu)相似，可與PABA競(jìng)爭(zhēng)FH2合成酶的活性中心FH2合成受抑制，F(xiàn)H4隨之減少，使核酸合成障礙，細(xì)菌生長繁殖受到抑制。而人體可直接吸收葉酸。FH2還原酶葉酸四氫葉酸NNNNCH2NCOH2NH2NCH3NHCHCH2COOHCH2COOHHH

喋呤PABA（對(duì)氨基苯甲酸）MTX氨甲喋呤（MTX）是FH2還原酶的競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑，抑制人體內(nèi)FH4的合成，阻礙核酸合成，以致抑制腫瘤的生長。FAFH2合成酶FH2FH2還原酶FH4B、非競(jìng)爭(zhēng)性抑制別構(gòu)抑制5、酶共價(jià)調(diào)節(jié)某些酶分子的基團(tuán)可以在另一種酶催化下發(fā)生共價(jià)修飾作用，從而引起酶活性的激活或抑制，這種作用稱共價(jià)修飾調(diào)節(jié)激酶ATPADP磷酸化酶b（無活性）磷酸化酶aP（有活性）磷酸酯酶-OHH2OP2.5.5酶定義的補(bǔ)充1981年，托馬斯·切赫（美）在四膜蟲rRNA前體中發(fā)現(xiàn)了與蛋白質(zhì)無關(guān)的拼接過程即在鳥苷和Mg2+存在下，可發(fā)生自我催化作用，將rRNA前體中存在的鏈長414個(gè)核苷酸的內(nèi)含子切下切下的內(nèi)含子(核酶)切割下來的L19RNA具有很強(qiáng)的酶的活性，即能使核苷酸聚合成多核苷酸，又能將多核苷酸切成不同長度的片段，被稱為核酶。Cech等人因此榮獲1989年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)核酶（ribozyme）是具有高效、特異催化作用的核酸，主要作用參與RNA的剪接2.6遺傳信息的存儲(chǔ)和傳遞者

——

核酸1、核酸研究歷史1868年，瑞士外科醫(yī)生Fridrich

Miescher從膿細(xì)胞核中分離到核酸樣物質(zhì)。1944年，OswaldAvery通過肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)證實(shí)了DNA是遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)極少數(shù)的病毒以RNA為遺傳物質(zhì)如天花病毒、流感病毒等。核酸分為DNA和RNADNA存在于細(xì)胞核和線粒體內(nèi)RNA存在于細(xì)胞質(zhì)2.核酸的分類核酸在核酸酶作用下水解為核苷酸，核苷酸由堿基、戊糖和磷酸組成。

核苷酸磷酸核苷堿基戊糖核酸核糖脫氧核糖嘌呤嘧啶3、核酸的組成戊糖核糖脫氧核糖嘧啶(pyrimidine)胞嘧啶（2-氧，4-氨基嘧啶）Cytosine(C)酮式烯醇式尿嘧啶（2，4-二氧嘧啶）Uracil(U)胸腺嘧啶（5-甲基尿嘧啶）Thymine(T)嘌呤(purine)嘧啶環(huán)和咪唑環(huán)稠合而成腺嘌呤（6-氨基嘌呤）Adenine(A)鳥嘌呤（2-氨基6-氧嘌呤）Guanine(G)嘌呤嘧啶核糖磷酸DNAA，GC，T脫氧核糖磷酸RNAA，GC，U核糖磷酸兩類核酸分子的組成比較核苷=核糖+堿基堿基和核糖通過糖苷鍵連成核苷。連接方式是嘌呤環(huán)上的N-9或嘧啶環(huán)上的N-1與糖的C-1’以糖苷鍵相連。腺嘌呤核苷（腺苷）胞嘧啶脫氧核苷（脫氧胞苷）核苷酸=核苷+磷酸4、核酸的結(jié)構(gòu)一級(jí)結(jié)構(gòu)DNA的雙螺旋二級(jí)結(jié)構(gòu)與功能DNA的超螺旋結(jié)構(gòu)A、一級(jí)結(jié)構(gòu)一級(jí)結(jié)構(gòu)指其核苷酸的排列順序。由于核苷酸間的差異主要是堿基不同，也稱堿基序列。5’末端的磷酸基團(tuán)3’，5’-磷酸二酯鍵3’末端羥基3’，5’-磷酸二酯鍵線條式縮寫文字式縮寫3’，5’-磷酸二酯鍵DNA的書寫順序是5’——3’在一級(jí)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，進(jìn)一步盤繞折疊，形成高級(jí)結(jié)構(gòu)。DNA和RNA在高級(jí)結(jié)構(gòu)方面差別很大。B、DNA的雙螺旋二級(jí)結(jié)構(gòu)與功能DNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)的研究史DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的要點(diǎn)DNA結(jié)構(gòu)的多樣性物種的多樣性DNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)的研究史二十世紀(jì)二十年代，Levene研究了核酸的化學(xué)結(jié)構(gòu)并提出了四核苷酸假說。他認(rèn)為DNA分子是由A、G、C、T4種核苷酸不斷重復(fù)延伸而成。二十世紀(jì)五十年代初，Chargaff采用層析和紫外吸收分析等技術(shù)研究了DNA分子的堿基組成，發(fā)現(xiàn)不同物種的DNA堿基組成不一樣，并總有[A]=[T]；[C]=[G]。－當(dāng)量定律

Chargaff用有說服力的數(shù)據(jù)徹底否定了四核苷酸假說。

1953年，Watson和Crick以①Chargaff的當(dāng)量定律，②Wilkins和Franklin進(jìn)行DNA晶體的X-射線衍射圖譜為基礎(chǔ)研究提出了DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)。1962年，Watson（美）和Crick（英）與Wilkins共享Nobel生理醫(yī)學(xué)獎(jiǎng).Watson（美）和Crick（英）最幸運(yùn)的科學(xué)家。

DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的要點(diǎn)DNA是一反向平行的互補(bǔ)雙鏈結(jié)構(gòu)。兩條鏈反向平行糖-磷酸骨架居外側(cè)堿基位于內(nèi)側(cè)，兩條鏈之間的堿基以氫鍵相結(jié)合。堿基互補(bǔ)配對(duì)，A=T,G≡CDNA雙螺旋為右手螺旋。螺旋直徑為2nm螺旋每旋轉(zhuǎn)一周為10對(duì)堿基螺距為3.4nm每個(gè)堿基平面之間的距離為0.34nm,并形成大溝和小溝A==TG≡C

DNA結(jié)構(gòu)的多樣性DNA的右手螺旋并不是自然界DNA唯一存在的方式。右手螺旋結(jié)構(gòu)是在生理鹽水溶液中提取的DNA的結(jié)構(gòu)，目前將這種結(jié)構(gòu)稱為B-DNA。1979年，AlexanderRich發(fā)現(xiàn)了左手螺旋，稱為Z-DNA另外也有A-DNA的存在。B-DNA92%相對(duì)濕度（活細(xì)胞）A-DNA75%相對(duì)濕度，其堿基平面傾斜20度，每轉(zhuǎn)一圈堿基數(shù)目發(fā)生變化。Z-DNA左旋，沒有大溝，只有小溝，骨架像Z形DNA雙螺旋的構(gòu)像類型A-DNAZ-DNA

物種的多樣性核苷酸的數(shù)目堿基的排列順序不同生物的DNA具有自己獨(dú)特的堿基順序同種生物不同的器官、組織具有相同的堿基序列DNA的堿基序列不受環(huán)境、營養(yǎng)和年齡的影響DNA種類各不相同C、DNA的超螺旋結(jié)構(gòu)原核生物：大部分原核生物的DNA是共價(jià)封閉的環(huán)狀雙螺旋，這種雙螺旋還可以再次螺旋化形成超螺旋。

真核生物：DNA和蛋白質(zhì)組裝成染色體，染色體的基本單位是核小體。核小體由DNA和組蛋白構(gòu)成。組蛋白有H1，H2A，H2B，H3和H4。H2A，H2B，H3和H4各兩分子構(gòu)成核小體的核心，稱為組蛋白八聚體。DNA雙螺旋分子纏繞在八聚體上構(gòu)成核小體的核心顆粒。核小體的核心顆粒之間再由DNA和組蛋白H1構(gòu)成的連接區(qū)連接起來形成串珠狀結(jié)構(gòu)。核小體進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)折疊形成棒狀染色體，將近1m長的DNA分子容納于直徑只有數(shù)微米的細(xì)胞核中。染色質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)單位——核小體組蛋白八聚體組蛋白H1DNADNA染色體核小體進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)折疊形成棒狀染色體，將近1m長的DNA分子容納于直徑只有數(shù)微米的細(xì)胞核中。D、RNA的結(jié)構(gòu)單鏈

信使RNA(mRNA)核糖體RNA(rRNA)轉(zhuǎn)運(yùn)RNA(tRNA)mRNA結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

線狀單鏈結(jié)構(gòu)，攜帶DNA信息，作為指導(dǎo)合成蛋白質(zhì)的模板原核細(xì)胞和真核細(xì)胞mRNA比較mRNA原核細(xì)胞真核細(xì)胞加工修飾不必需帶“帽”，加“尾”時(shí)空合成和表達(dá)在同一時(shí)空合成、加工在核中，表達(dá)在細(xì)胞質(zhì)中順反子多順反子單順反子半衰期3min平均3h單順反子：只編碼一條肽鏈的mRNA，稱單順反子多順反子：編碼多條肽鏈的mRNA，稱多順反子四環(huán)四臂倒三葉草形aa臂與反密碼臂是識(shí)別aa與密碼的重要結(jié)構(gòu)tRNA的結(jié)構(gòu)額外環(huán)反密碼環(huán)AA接受臂TΨC環(huán)2HU環(huán)局部堿基能配對(duì)形成雙螺旋，不能配對(duì)的區(qū)域形成突起(環(huán))rRNA的結(jié)構(gòu)原核生物的核糖體16S、23S、5S

rRNA真核生物的核糖體5S、5.8S、18S、23S、28S

rRNA核糖體的組成原核生物真核生物核糖體70S80S小亞基30S40SrRNA16S(1542個(gè)核苷酸)18S（1874個(gè)核苷酸）蛋白質(zhì)21種(占總重量的40%)33種（占總重量的50%）大亞基50S60SrRNA23S(2940個(gè)核苷酸)28S（4718個(gè)核苷酸）5S(120個(gè)核苷酸)5.8S(160個(gè)核苷酸)5S(120個(gè)核苷酸)蛋白質(zhì)31種(占總重量的30%)49種(占總重量的35%)2.7維生素水溶性維生素C（抗壞血酸）維生素B脂溶性維生素A（視黃醇）維生素D維生素E維生素K（血凝維生素）維生素A維生素A又稱視黃醇視網(wǎng)膜中的桿狀細(xì)胞含有視紫紅質(zhì)光明亮?xí)r視紫紅質(zhì)分解為視蛋白和視黃醛光暗時(shí)聯(lián)合為視紫紅質(zhì)維生素A缺乏可引起夜盲癥β-胡蘿卜素維生素D維生素D有D3和D2兩種。在人體內(nèi)存在的維生素原有VitD3原和VitD2原，經(jīng)紫外線照射可以轉(zhuǎn)化為VitD3和VitD2。人的皮膚中的7-脫氫膽固醇，以紫外線照射轉(zhuǎn)化為VitD3（膽鈣化醇），進(jìn)入骨骼后有助于鈣的吸收和沉積。兒童缺乏維生素D可引起佝僂??；成人缺乏維生素D可引起軟骨病維生素E（生育酚）1922年，伊文思及其同事飼養(yǎng)大白鼠給以當(dāng)時(shí)已知的全部營養(yǎng)素，試驗(yàn)雌鼠能否正常生殖多次試驗(yàn)結(jié)果表明受孕雌鼠都有死胎，并被吸收當(dāng)在飼料中加入少量生菜、麥胚后，大鼠即能正常生殖后來從麥胚油中提純VE，并最后得到人工合成，命名為生育酚VitE是一個(gè)抗氧化劑維生素K維生素K又稱血凝維生素。血凝過程中，許多血凝因子的生物合成與VK有關(guān)例如：凝血酶原、血漿凝血酶激酶組分等人體VK的來源食物中綠色蔬菜、動(dòng)物肝、魚、牛奶、麥麩、大豆腸道中大腸桿菌、乳酸菌能合成VK，被腸壁吸收維生素C維生素