生物化學(xué)課件全套

緒論

(Introduction)

生物化學(xué)(Biochemistry)是利用化學(xué)的原理與方法研究生物體的化學(xué)分子及化學(xué)反應(yīng)的基礎(chǔ)科學(xué)，從分子水平上探討生命現(xiàn)象的本質(zhì)，所以又稱為生命的化學(xué)。簡(jiǎn)稱生化。一、敘述生物化學(xué)階段二、動(dòng)態(tài)生物化學(xué)階段三、分子生物學(xué)時(shí)期第一節(jié)生物化學(xué)的發(fā)展簡(jiǎn)史一、敘述生物化學(xué)階段從十八世紀(jì)中葉到十九世紀(jì)末，主要研究生物體化學(xué)組成，發(fā)現(xiàn)生物體是由多種化學(xué)物質(zhì)組成。包括：蛋白質(zhì)（16-18％、）核酸（2％）、糖類（1-2％）、脂類（10-15％）、水（55-67％）、無機(jī)鹽（3-4％）。發(fā)現(xiàn)了核酸，證實(shí)肽鍵的形成，化學(xué)合成了多肽。發(fā)現(xiàn)酵母發(fā)酵過程中存在“可溶性催化劑”---酶。二、動(dòng)態(tài)生物化學(xué)階段大約從20世紀(jì)初到50年代，此階段用化學(xué)分析及同位素示蹤技術(shù)等基本確定了生物體內(nèi)主要物質(zhì)代謝途徑。主要的有：1932年，英國科學(xué)家Krebs發(fā)現(xiàn)了尿素合成的鳥氨酸循環(huán)；1937年，Krebs又發(fā)現(xiàn)了物質(zhì)代謝的基本途徑:三羧酸循環(huán)；1940年，德國科學(xué)家提出了糖酵解代謝途徑。在生物能研究中，提出了生物能產(chǎn)生過程中的ATP循環(huán)學(xué)說。認(rèn)識(shí)了酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)。三、分子生物學(xué)時(shí)期

從1953年至今。主要是基因的研究。物質(zhì)代謝途徑的研究繼續(xù)發(fā)展，并重點(diǎn)進(jìn)入了合成代謝和代謝調(diào)節(jié)的研究。

1、DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)被發(fā)現(xiàn)

1953年Watson和Crick提出DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)，標(biāo)志著生物化學(xué)的發(fā)展進(jìn)入分子生物學(xué)階段。提出了遺傳學(xué)的中心法則，破譯了RNA分子中的遺傳密碼。50年代后期還揭示了蛋白質(zhì)生物合成途徑等。

2、DNA克隆使基因操作無所不能

70年代—建立了重組DNA技術(shù)。因此才具有了轉(zhuǎn)基因動(dòng)植物和基因敲除動(dòng)物模型。

80年代—發(fā)現(xiàn)了核酶。

—發(fā)明了PCR技術(shù)；使人們能在體外高效率擴(kuò)增DNA。3、基因組學(xué)及其他組學(xué)的研究

90年代—開始實(shí)施人類基因組計(jì)劃，（包括物理圖譜、遺傳圖譜、基因組DNA序列測(cè)定）2001年確定了人類基因組草圖，完成了人類基因組測(cè)序。隨后以基因編碼蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能為重點(diǎn)的功能基因組研究迅速崛起，隨后RNA組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)、代謝組學(xué)、糖組學(xué)的研究不斷提出。這些研究結(jié)果進(jìn)一步加深人們對(duì)生命本質(zhì)的認(rèn)識(shí)，極大推動(dòng)醫(yī)學(xué)的發(fā)展。由于闡明人類基因組功能是一項(xiàng)多學(xué)科的任務(wù)，因而產(chǎn)生一門前景廣闊的新興學(xué)科—生物信息學(xué)。四、我國科學(xué)家對(duì)生化發(fā)展的貢獻(xiàn)早在西方生物化學(xué)誕生之前，我國人民就用“曲”作“媒”發(fā)酵造酒、造醋。“曲”即酶。在近代我國生物化學(xué)家吳憲創(chuàng)立了血糖的測(cè)定方法稱為吳憲法。1965年我國科學(xué)家首先合成了胰島素。1981年合成酵母丙氨酰tRNA。近年在基因工程、蛋白質(zhì)工程、疾病基因的研究等方面均取得了重要成果。1、生物分子的結(jié)構(gòu)與功能

生物體是由各種化學(xué)物質(zhì)組成，研究生物分子的結(jié)構(gòu)和功能之間的關(guān)系。除了確定其一級(jí)結(jié)構(gòu)外，更重要的是研究空間結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系。分子結(jié)構(gòu)、分子識(shí)別、分子間的相互作用。尤其是蛋白質(zhì)、核酸、聚糖生物大分子的研究。這一領(lǐng)域的研究是當(dāng)今生化研究的熱點(diǎn)之一。第二節(jié)當(dāng)代生物化學(xué)研究的主要內(nèi)容2、物質(zhì)代謝及其調(diào)節(jié)

生物體與其外環(huán)境之間的物質(zhì)交換過程就稱為物質(zhì)代謝或新陳代謝。物質(zhì)代謝的基本過程主要包括三大步驟：消化吸收→中間代謝→排泄。中間代謝是在細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行的，最為復(fù)雜，它包括合成代謝，分解代謝，物質(zhì)互變，代謝調(diào)控，能量代謝幾方面的內(nèi)容。生物體內(nèi)信息傳遞的機(jī)制及信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)的研究也是生化研究的重要課題。3、基因信息傳遞及其調(diào)控基因信息傳遞涉及到遺傳、變異、生長(zhǎng)、分化等多種生命活動(dòng)?；颉?/p>

攜帶遺傳信息的DNA片段?；蚍肿由飳W(xué)除進(jìn)一步研究DNA的結(jié)構(gòu)與功能外，更重要的是研究復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯等信息傳遞過程機(jī)制及基因表達(dá)調(diào)控的規(guī)律。DNA重組、轉(zhuǎn)基因、基因剔除、新基因克隆、人類基因組及功能基因組的研究將會(huì)推動(dòng)這一領(lǐng)域的發(fā)展。生物化學(xué)與醫(yī)學(xué)的發(fā)展密切相關(guān)，相互促進(jìn)。近年來已滲透到醫(yī)學(xué)各個(gè)領(lǐng)域?？捎蒙锘瘜W(xué)的理論與技術(shù)解決各學(xué)科的問題。尤其是用生物化學(xué)的理論與技術(shù)診斷、治療和預(yù)防疾病。第三節(jié)生物化學(xué)與醫(yī)學(xué)學(xué)習(xí)內(nèi)容：分三大篇：第一篇:生物大分子的結(jié)構(gòu)與功能。第二篇:物質(zhì)代謝及調(diào)節(jié)第三篇:基因信息的傳遞專題篇：15章細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)

21章常用分子生物學(xué)技術(shù)原理及應(yīng)用。學(xué)習(xí)方法

1、抓住特點(diǎn)，記住要點(diǎn)；側(cè)重于反應(yīng)性質(zhì)、條件及生理意義。

2、綱目清楚，才能多而不亂；先抓各章框架后填內(nèi)容。

3、循序漸進(jìn)，前后聯(lián)系；

4、適當(dāng)歸納對(duì)比。

“讀”“思”“聯(lián)”

27/蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能第一章StructureandFunctionofProtein什么是蛋白質(zhì)?蛋白質(zhì)(protein)是由氨基酸(aminoacids)通過肽鍵(peptidebond)相連形成的高分子含氮化合物。蛋白質(zhì)的生物學(xué)作用分布廣：所有器官、組織都含有蛋白質(zhì)；細(xì)胞的各個(gè)部分都含有蛋白質(zhì)。含量高：蛋白質(zhì)是細(xì)胞內(nèi)最豐富的有機(jī)分子，占人體干重的45％，某些組織含量更高，例如脾、肺及橫紋肌等高達(dá)80％。1.是生物體重要組成成分作為生物催化劑（酶）免疫保護(hù)作用物質(zhì)的轉(zhuǎn)運(yùn)和存儲(chǔ)運(yùn)動(dòng)與支持作用參與細(xì)胞間信息傳遞2.氧化供能3.其他重要的生物學(xué)功能蛋白質(zhì)的分子組成

TheMolecularComponentofProtein第一節(jié)組成蛋白質(zhì)的元素所有蛋白質(zhì)均含有C、H、O、N。

有些蛋白質(zhì)含有少量的S、磷或金屬元素鐵、銅、鋅、錳、鈷、鉬，個(gè)別蛋白質(zhì)還含有碘。

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(cè)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)×6.25×10016%蛋白質(zhì)元素組成的特點(diǎn)一、組成人體蛋白質(zhì)的20種氨基酸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，除甘氨酸外，均屬L-氨基酸。除脯氨酸外，均屬α-氨基酸H甘氨酸CH3丙氨酸L-氨基酸的通式RC+NH3COO-H氨基酸的旋光異構(gòu)L-甘油醛

D-甘油醛氨基酸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：

①20種aa中除脯aa為環(huán)狀亞aa外，其余均符合上述通式；

②除甘aa外，其它aa的α-碳原子都是不對(duì)稱碳原子，均為L(zhǎng)-α-aa。

③既有酸性的羧基（α-COOH），也具有堿性的氨基（α-NH2），故為兩性電解質(zhì)。

④不同aa的R基團(tuán)不同，其分子量、理化性質(zhì)各不相同。非極性脂肪族氨基酸極性中性氨基酸芳香族氨基酸酸性氨基酸堿性氨基酸二、氨基酸可根據(jù)側(cè)鏈結(jié)構(gòu)和理化性質(zhì)進(jìn)行分類(一)側(cè)鏈含烴鏈的氨基酸屬于非極性脂肪族氨基酸(二)側(cè)鏈有極性但不帶電荷的氨基酸是極性中性氨基酸(三)側(cè)鏈含芳香基團(tuán)的氨基酸是芳香族氨基酸TyrTrp(四)側(cè)鏈含負(fù)性解離基團(tuán)的aa是酸性氨基酸天冬氨酸

asparticacidAspD

2.97谷氨酸

glutamicacidGluE

3.22賴氨酸

lysineLysK

9.74精氨酸

arginineArgR

10.76組氨酸

histidineHisH

7.594.堿性氨基酸目錄(五)側(cè)鏈含正性解離基團(tuán)的aa屬于堿性氨基酸

結(jié)構(gòu)式中文名英文名三字一字等電點(diǎn)符號(hào)符號(hào)（PI）幾種特殊氨基酸

脯氨酸（亞氨基酸）CH2CHCOO-NH2+CH2CH2CH2CHCOO-NH2+CH2CH2

半胱氨酸+胱氨酸二硫鍵-HH-OOC-CH-CH2-S+NH3S-CH2-CH-COO-+NH3-OOC-CH-CH2-S+NH3S-CH2-CH-COO-+NH3-OOC-CH-CH2-SH+NH3-OOC-CH-CH2-SH+NH3HS-CH2-CH-COO-+NH3HS-CH2-CH-COO-+NH3三、20種氨基酸具有共同或特異的理化性質(zhì)兩性解離及等電點(diǎn)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(diǎn)(isoelectricpoint,pI)

在某一pH的溶液中，氨基酸解離成陽離子和陰離子的趨勢(shì)及程度相等，成為兼性離子，呈電中性。此時(shí)溶液的pH值稱為該氨基酸的等電點(diǎn)。（一）氨基酸具有兩性解離的性質(zhì)pH=pI+OH-pH>pI+H++OH-+H+pH<pI氨基酸的兼性離子陽離子陰離子

pI=1/2(pK1+pK2)兼性離子兩側(cè)的PK值相加除2（二）含共軛雙鍵的氨基酸具有紫外吸收性質(zhì)色氨酸、酪氨酸的最大吸收峰在280nm

附近。大多數(shù)蛋白質(zhì)含有這兩種氨基酸殘基，所以測(cè)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(jiǎn)便的方法。芳香族氨基酸的紫外吸收吸收強(qiáng)度比較：Trp>Tyr>Phe

（三）氨基酸與茚三酮反應(yīng)生成藍(lán)紫色化合物氨基酸與茚三酮水合物共熱，可生成藍(lán)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。四、蛋白質(zhì)是由許多氨基酸殘基組成的多肽鏈肽鍵(peptidebond)是由一個(gè)氨基酸的

-羧基與另一個(gè)氨基酸的

-氨基脫水縮合而形成的化學(xué)鍵。（一）氨基酸通過肽鍵連接而形成肽(peptide)+-HOH甘氨酰甘氨酸肽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……肽鏈中的氨基酸分子因?yàn)槊撍s合而基團(tuán)不全，被稱為氨基酸殘基(residue)。由十個(gè)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)。N末端：多肽鏈中有游離α-氨基的一端C末端：多肽鏈中有游離α-羧基的一端多肽鏈有兩端：多肽鏈(polypeptidechain)是指許多氨基酸之間以肽鍵連接而成的一種結(jié)構(gòu)。N末端C末端牛核糖核酸酶蛋白質(zhì)就是由氨基酸組成的多肽鏈，一般50個(gè)氨基酸以上。50個(gè)氨基酸以下的稱為多肽。胰島素51個(gè)氨基酸就是蛋白質(zhì)。二39個(gè)氨基酸的促腎上腺皮質(zhì)激素就稱為多肽。實(shí)質(zhì)上多肽與蛋白質(zhì)的區(qū)別在于有無三級(jí)結(jié)構(gòu)。（二）體內(nèi)存在多種重要的生物活性肽1.谷胱甘肽(glutathione,GSH)GSH過氧化物酶H2O22GSH2H2OGSSG

GSH還原酶NADPH+H+NADP+GSH與GSSG間的轉(zhuǎn)換

體內(nèi)許多激素屬寡肽或多肽

神經(jīng)肽(neuropeptide)：腦啡肽，內(nèi)啡肽，強(qiáng)啡肽。在神經(jīng)傳導(dǎo)過程中起信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)作用的肽類2.多肽類激素及神經(jīng)肽蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)

TheMolecularStructureofProtein

第二節(jié)蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)包括:

高級(jí)結(jié)構(gòu)一級(jí)結(jié)構(gòu)(primarystructure)二級(jí)結(jié)構(gòu)(secondarystructure)三級(jí)結(jié)構(gòu)(tertiarystructure)四級(jí)結(jié)構(gòu)(quaternarystructure)定義:蛋白質(zhì)的一級(jí)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。一、氨基酸的排列順序決定蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)主要的化學(xué)鍵:肽鍵，有些蛋白質(zhì)還包括二硫鍵。一級(jí)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、多肽鏈的局部主鏈構(gòu)象為蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)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(duì)空間位置，并不涉及氨基酸殘基側(cè)鏈的構(gòu)象

。定義:

主要的化學(xué)鍵：氫鍵

（一）參與肽鍵形成的6個(gè)原子在同一平面上參與肽鍵的6個(gè)原子C

1、C、O、N、H、C

2位于同一平面，C

1和C

2在平面上所處的位置為反式(trans)構(gòu)型，此同一平面上的6個(gè)原子構(gòu)成了所謂的肽單元

(peptideunit)

。（一）參與肽鍵形成的6個(gè)原子在同一平面上參與肽鍵的6個(gè)原子C

1、C、O、N、H、C

2位于同一平面，C

1和C

2在平面上所處的位置為反式(trans)構(gòu)型，此同一平面上的6個(gè)原子構(gòu)成了所謂的肽單元

(peptideunit)

。肽鍵C-N鍵長(zhǎng)0.132nmC-N單鍵長(zhǎng)0.149nmC=N雙鍵長(zhǎng)0.127nm

肽鍵平面的特點(diǎn)

1、具有順式和反式結(jié)構(gòu)

2、肽鍵具有半雙鍵性質(zhì)

3、構(gòu)成肽鍵平面的六個(gè)元素在同一平面上相鄰的a碳原子呈反式構(gòu)型

-螺旋(

-helix)

-折疊(

-pleatedsheet)

-轉(zhuǎn)角(

-turn)無規(guī)卷曲(randomcoil)

（二）α-螺旋結(jié)構(gòu)是常見的蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)

-螺旋

⑴為一右手螺旋；⑵螺旋每圈包含3.6個(gè)氨基酸殘基，螺距0.54nm；⑶螺旋以氫鍵維系。⑷R基團(tuán)影響α-螺旋的形成。

α-螺旋的結(jié)構(gòu)特征為：0.54nm（三）

-折疊使多肽鏈形成片層結(jié)構(gòu)

-折疊使多肽鏈形成片層結(jié)構(gòu)特征為：⑴由若干條肽段或肽鏈平行或反平行排列組成片狀結(jié)構(gòu)；有順反兩種形式。⑵主鏈骨架伸展呈鋸齒狀；R側(cè)鏈分布于片層上下。⑶借相鄰主鏈之間的氫鍵維系。（四）

-轉(zhuǎn)角和無規(guī)卷曲在蛋白質(zhì)分子中普遍存在

-轉(zhuǎn)角

⑴主鏈骨架本身以大約180°回折;⑵回折部分通常由四個(gè)氨基酸殘基構(gòu)成;⑶構(gòu)象依靠第一殘基的-CO基與第四殘基的-NH基之間形成氫鍵來維系。

無規(guī)卷曲是用來闡述沒有確定規(guī)律性的那部分肽鏈結(jié)構(gòu)。（五）模體是具有特殊功能的超二級(jí)結(jié)構(gòu)在許多蛋白質(zhì)分子中，可發(fā)現(xiàn)二個(gè)或三個(gè)具有二級(jí)結(jié)構(gòu)的肽段，在空間上相互接近，形成一個(gè)有規(guī)則的二級(jí)結(jié)構(gòu)組合，被稱為超二級(jí)結(jié)構(gòu)。二級(jí)結(jié)構(gòu)組合常見形式有3種：αα，βαβ，ββ。二個(gè)或三個(gè)具有二級(jí)結(jié)構(gòu)的肽段，在空間上相互接近，形成一個(gè)特殊的空間構(gòu)象，稱為模體(motif)

。模體是具有特殊功能的超二級(jí)結(jié)構(gòu)。鈣結(jié)合蛋白中結(jié)合鈣離子的模體鋅指結(jié)構(gòu)α-螺旋-β轉(zhuǎn)角（或環(huán)）-α-螺旋模體鏈-β轉(zhuǎn)角-鏈模體鏈-β轉(zhuǎn)角-α-螺旋-β轉(zhuǎn)角-鏈模體模體常見的形式鋅指結(jié)構(gòu)2個(gè)Cys和2個(gè)His分別位于正四面體的頂角，與四面體中心的鋅離子配價(jià)結(jié)合，在Cys和His之間有12個(gè)aa殘基，形成手指壯結(jié)構(gòu)。一個(gè)蛋白質(zhì)分子可有2—9個(gè)鋅指重復(fù)單位，一個(gè)鋅指以指部伸入DNA的雙螺旋的深溝，接觸5個(gè)核苷酸亮氨酸拉鏈

見于真核生物DNA結(jié)合蛋白質(zhì)的C端，與癌基因表達(dá)調(diào)控有關(guān)。兩條肽鏈呈鉗狀與DNA結(jié)合。

亮氨酸拉鏈

兩組平行走向的帶亮氨酸的α－螺旋形成對(duì)稱的二聚體，每條鏈上的亮氨酸有規(guī)律的每隔7個(gè)aa就出現(xiàn)一次（兩圈，每圈3.6aa）其側(cè)鏈上的R－基團(tuán)的分支，剛好互相交錯(cuò)排列，形成拉鏈狀結(jié)構(gòu)。α螺旋Leu側(cè)鏈位于α螺旋的疏水面,呈拉鏈狀排列（basicleucinezipper–bZIP)α－螺旋與β－折疊間隔排列螺旋－轉(zhuǎn)角（環(huán)）－螺旋（六）氨基酸殘基的側(cè)鏈對(duì)二級(jí)結(jié)構(gòu)形成的影響蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)是以一級(jí)結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的。肽鏈的氨基酸殘基的R側(cè)鏈影響二級(jí)結(jié)構(gòu)的形成。

影響α-螺旋穩(wěn)定的因素有：

⑴極大的側(cè)鏈基團(tuán)（存在空間位阻）；

⑵連續(xù)存在的側(cè)鏈帶有相同電荷的氨基酸殘基（同種電荷的互斥效應(yīng)）；

⑶有Pro等亞氨基酸存在（不能形成氫鍵）三、在二級(jí)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上多肽鏈進(jìn)一步折疊形成蛋白質(zhì)三級(jí)結(jié)構(gòu)疏水鍵、離子鍵、氫鍵和VanderWaals力等。疏水鍵為主。主要的化學(xué)鍵:整條肽鏈中全部氨基酸殘基的相對(duì)空間位置。即肽鏈中所有原子在三維空間的排布位置。定義:（一）三級(jí)結(jié)構(gòu)是指整條肽鏈中全部氨基酸殘基的相對(duì)空間位置

肌紅蛋白(Mb)N端C端纖連蛋白分子的結(jié)構(gòu)域（二）結(jié)構(gòu)域是三級(jí)結(jié)構(gòu)層次上的局部折疊區(qū)分子量較大的蛋白質(zhì)常可折疊成多個(gè)結(jié)構(gòu)較為緊密的區(qū)域，并各行其功能，稱為結(jié)構(gòu)域(domain)

。（三）分子伴侶參與蛋白質(zhì)折疊分子伴侶可逆地與未折疊肽段的疏水部分結(jié)合隨后松開，如此重復(fù)進(jìn)行可防止錯(cuò)誤的聚集發(fā)生，使肽鏈正確折疊。分子伴侶也可與錯(cuò)誤聚集的肽段結(jié)合，使之解聚后，再誘導(dǎo)其正確折疊。分子伴侶(chaperon)是細(xì)胞內(nèi)一類可識(shí)別肽鏈的非天然構(gòu)象，促進(jìn)各功能域和整體蛋白質(zhì)的正確折疊的保守蛋白質(zhì)。目前參與蛋白質(zhì)折疊的分子伴侶可分為三類：①熱休克蛋白70（Hsp70）②伴侶蛋白③核質(zhì)蛋白分子伴侶在蛋白質(zhì)分子折疊過程中二硫鍵的正確形成也起一定的作用。

亞基之間的結(jié)合主要是氫鍵、離子鍵等非共價(jià)鍵。四、含有二條以上多肽鏈的蛋白質(zhì)具有四級(jí)結(jié)構(gòu)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(jí)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(jí)結(jié)構(gòu)，稱為蛋白質(zhì)的亞基(subunit)。由2個(gè)亞基組成的蛋白質(zhì)四級(jí)結(jié)構(gòu)中，若亞基分子結(jié)構(gòu)相同，稱之為同二聚體(homodimer)，若亞基分子結(jié)構(gòu)不同，則稱之為異二聚體(heterodimer)。4subunits血紅蛋白的四級(jí)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)是它的氨基酸序列蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)是由氫鍵導(dǎo)致的肽鏈卷曲與折疊Primary

structureSecondary

structure蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)是多肽鏈自然形成的三維結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)是亞基的空間排列Polypeptide

(singlesubunit

oftransthyretin)Transthyretin,withfour

identicalpolypeptidesubunitsTertiary

structureQuaternary

structure五、蛋白質(zhì)的分類根據(jù)蛋白質(zhì)組成成分:單純蛋白質(zhì)結(jié)合蛋白質(zhì)=蛋白質(zhì)部分+非蛋白質(zhì)部分根據(jù)蛋白質(zhì)形狀:纖維狀蛋白質(zhì)球狀蛋白質(zhì)六、蛋白質(zhì)組學(xué)（一）蛋白質(zhì)組學(xué)基本概念蛋白質(zhì)組是指一種細(xì)胞或一種生物所表達(dá)的全部蛋白質(zhì)，即“一種基因組所表達(dá)的全套蛋白質(zhì)”。（二）蛋白質(zhì)組學(xué)研究技術(shù)平臺(tái)

蛋白質(zhì)組學(xué)是高通量，高效率的研究:雙向電泳分離樣品蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)點(diǎn)的定位、切取蛋白質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)譜分析

能解析蛋白質(zhì)表達(dá)與功能的全貌。作為闡明多種疾病發(fā)生、發(fā)展機(jī)制的平臺(tái)。尋找用于基因診斷、治療的靶基因或靶蛋白。（三）蛋白質(zhì)組學(xué)研究的科學(xué)意義蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系TheRelationofStructureandFunctionofProtein第三節(jié)（一）一級(jí)結(jié)構(gòu)是空間構(gòu)象的基礎(chǔ)一、蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)是高級(jí)結(jié)構(gòu)與功能的基礎(chǔ)牛核糖核酸酶的一級(jí)結(jié)構(gòu)二硫鍵

天然狀態(tài)，有催化活性

尿素、β-巰基乙醇

去除尿素、β-巰基乙醇非折疊狀態(tài)，無活性（二）一級(jí)結(jié)構(gòu)相似的蛋白質(zhì)具有相似的高級(jí)結(jié)構(gòu)與功能胰島素氨基酸殘基序號(hào)A5A6A10B30人ThrSerIleThr豬ThrSerIleAla狗ThrSerIleAla兔ThrGlyIleSer牛AlaGlyValAla羊AlaSerValAla馬ThrSerIleAla（三）氨基酸序列提供重要的生物化學(xué)信息一些廣泛存在于生物界的蛋白質(zhì)如細(xì)胞色素(cytochromeC)，比較它們的一級(jí)結(jié)構(gòu)，可以幫助了解物種進(jìn)化間的關(guān)系。（四）重要蛋白質(zhì)的氨基酸序列改變可引起疾病例：鐮刀形紅細(xì)胞貧血N-val·his·leu·thr·pro·glu

·glu·····C(146)HbSβ肽鏈HbAβ肽鏈N-val·his·leu·thr·pro·val·glu·····C(146)

這種由基因的改變而引起蛋白質(zhì)分子發(fā)生變異所導(dǎo)致的疾病，稱為“分子病”。CTCCAC肌紅蛋白/血紅蛋白含有血紅素輔基血紅素結(jié)構(gòu)二、蛋白質(zhì)的功能依賴特定空間結(jié)構(gòu)（一）血紅蛋白亞基與肌紅蛋白結(jié)構(gòu)相似肌紅蛋白與血紅蛋白的結(jié)構(gòu)目錄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。（二）血紅蛋白亞基構(gòu)象變化可影響亞基與氧結(jié)合肌紅蛋白(Mb)和血紅蛋白(Hb)的氧解離曲線協(xié)同效應(yīng)(cooperativity)一個(gè)寡聚體蛋白質(zhì)的一個(gè)亞基與其配體結(jié)合后，能影響此寡聚體中另一個(gè)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(jìn)作用則稱為正協(xié)同效應(yīng)(positivecooperativity)如果是抑制作用則稱為負(fù)協(xié)同效應(yīng)(negativecooperativity)T型（緊張態(tài)）O2R型（松弛態(tài)）

(Tensestate)(Relaxedstate)

與氧親和力小與氧親和力大H＋、CO2、2.３－BPGO2血紅素與氧結(jié)合后，鐵原子半徑變小，就能進(jìn)入卟啉環(huán)的小孔中，繼而引起肽鏈位置的變動(dòng)。變構(gòu)效應(yīng)(allostericeffect)蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)的改變伴隨其功能的變化，稱為變構(gòu)效應(yīng)。（三）蛋白質(zhì)構(gòu)象改變可引起疾病蛋白質(zhì)構(gòu)象疾病：若蛋白質(zhì)的折疊發(fā)生錯(cuò)誤，盡管其一級(jí)結(jié)構(gòu)不變，但蛋白質(zhì)的構(gòu)象發(fā)生改變，仍可影響其功能，嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致疾病發(fā)生。蛋白質(zhì)構(gòu)象改變導(dǎo)致疾病的機(jī)理：有些蛋白質(zhì)錯(cuò)誤折疊后相互聚集，常形成抗蛋白水解酶的淀粉樣纖維沉淀，產(chǎn)生毒性而致病，表現(xiàn)為蛋白質(zhì)淀粉樣纖維沉淀的病理改變。這類疾病包括：人紋狀體脊髓變性病、老年癡呆癥、亨停頓舞蹈病、瘋牛病等。瘋牛病是由朊病毒蛋白(prionprotein,PrP)引起的一組人和動(dòng)物神經(jīng)退行性病變。正常的PrP富含α-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β-折疊的PrPsc，從而致病。PrPcα-螺旋PrPscβ-折疊正常瘋牛病瘋牛病中的蛋白質(zhì)構(gòu)象改變第四節(jié)蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)ThePhysicalandChemicalCharactersofProtein一、蛋白質(zhì)具有兩性電離的性質(zhì)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(tuán)，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(tuán)。當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)溶液處于某一pH時(shí)，蛋白質(zhì)解離成正、負(fù)離子的趨勢(shì)相等，即成為兼性離子，凈電荷為零，此時(shí)溶液的pH稱為蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)。蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)(isoelectricpoint,pI)pH=pI+OH-pH>pI+H++OH-+H+pH<pI氨基酸的兼性離子陽離子陰離子ProCOOHNH3＋ProCOO－NH3＋ProCOO－NH2ProCOOHNH2二、蛋白質(zhì)具有膠體性質(zhì)蛋白質(zhì)屬于生物大分子之一，分子量可自1萬至100萬之巨，其分子的直徑可達(dá)1～100nm，為膠粒范圍之內(nèi)。顆粒表面電荷水化膜蛋白質(zhì)膠體穩(wěn)定的因素:+++++++帶正電荷的蛋白質(zhì)－－－－－－－－帶負(fù)電荷的蛋白質(zhì)在等電點(diǎn)的蛋白質(zhì)水化膜++++++++帶正電荷的蛋白質(zhì)－－－－－－－－帶負(fù)電荷的蛋白質(zhì)不穩(wěn)定的蛋白質(zhì)顆粒酸堿酸堿酸堿脫水作用脫水作用脫水作用溶液中蛋白質(zhì)的聚沉三、蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)破壞而引起變性在某些物理和化學(xué)因素作用下，其特定的空間構(gòu)象被破壞，從而導(dǎo)致其理化性質(zhì)、免疫學(xué)特點(diǎn)改變和生物活性的喪失。蛋白質(zhì)的變性(denaturation)造成變性的因素:如加熱、乙醇等有機(jī)溶劑、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、重金屬離子及生物堿試劑等。

變性的本質(zhì):——破壞非共價(jià)鍵和二硫鍵，不改變蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)。變性蛋白質(zhì)的性質(zhì)改變：

①溶解度下降、②粘度升高、③光吸收度增加等；

④生物學(xué)性質(zhì)：原有生物學(xué)活性喪失、⑤抗原性改變。

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。

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)。

天然狀態(tài)，有催化活性

尿素、β-巰基乙醇

去除尿素、β-巰基乙醇非折疊狀態(tài)，無活性在一定條件下，蛋白質(zhì)疏水側(cè)鏈暴露在外，肽鏈融會(huì)相互纏繞繼而聚集，因而從溶液中析出。變性的蛋白質(zhì)易于沉淀，有時(shí)蛋白質(zhì)發(fā)生沉淀，但并不變性。蛋白質(zhì)變性后的絮狀物加熱可變成比較堅(jiān)固的凝塊，此凝塊不易再溶于強(qiáng)酸和強(qiáng)堿中。

蛋白質(zhì)沉淀蛋白質(zhì)的凝固作用(proteincoagulation)四、蛋白質(zhì)在紫外光譜區(qū)有特征性吸收峰由于蛋白質(zhì)分子中含有共軛雙鍵的酪氨酸和色氨酸，因此在280nm波長(zhǎng)處有特征性吸收峰。蛋白質(zhì)的OD280與其濃度呈正比關(guān)系，因此可作蛋白質(zhì)定量測(cè)定。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)。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)，雙縮脲反應(yīng)可用來檢測(cè)蛋白質(zhì)水解程度。五、應(yīng)用蛋白質(zhì)呈色反應(yīng)可測(cè)定蛋白質(zhì)溶液含量茚三酮反應(yīng)(ninhydrinreaction)雙縮脲反應(yīng)(biuretreaction)第五節(jié)蛋白質(zhì)的分離純化與結(jié)構(gòu)分析TheSeparationandPurificationandStructureAnalysisofProtein一、透析及超濾法可去除蛋白質(zhì)溶液中的小分子化合物應(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(dá)到濃縮蛋白質(zhì)溶液的目的。透析(dialysis)超濾法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。Dialysis:size,semipermeablemembrane二、丙酮沉淀、鹽析及免疫沉淀是常用的蛋白質(zhì)沉淀方法有機(jī)溶劑沉淀蛋白質(zhì)：破壞水化膜①脫水作用；②使水的介電常數(shù)降低，蛋白質(zhì)溶解度降低

。蛋白質(zhì)沉淀后，應(yīng)立即分離。如：用丙酮、乙醇等。鹽析(saltprecipitation)是將硫酸銨、硫酸鈉或氯化鈉等中性鹽加入蛋白質(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)免疫動(dòng)物可獲得抗該蛋白的特異抗體。利用特異抗體識(shí)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、利用荷電性質(zhì)可用電泳法將蛋白質(zhì)分離蛋白質(zhì)在高于或低于其pI的溶液中為帶電的顆粒，在電場(chǎng)中能向正極或負(fù)極移動(dòng)。這種通過蛋白質(zhì)在電場(chǎng)中泳動(dòng)而達(dá)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。

SDS-聚丙烯酰胺凝膠電泳，常用于蛋白質(zhì)分子量的測(cè)定。等電聚焦電泳，通過蛋白質(zhì)等電點(diǎn)的差異而分離蛋白質(zhì)的電泳方法。雙向凝膠電泳是蛋白質(zhì)組學(xué)研究的重要技術(shù)。幾種重要的蛋白質(zhì)電泳:SDS-聚丙烯酰胺凝膠電泳四、應(yīng)用相分配或親和原理可將蛋白質(zhì)進(jìn)行層析分離待分離蛋白質(zhì)溶液（流動(dòng)相）經(jīng)過一個(gè)固態(tài)物質(zhì)（固定相）時(shí)，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)固定相而達(dá)到分離蛋白質(zhì)的目的。層析(chromatography)分離蛋白質(zhì)的原理離子交換層析：利用各蛋白質(zhì)的電荷量及性質(zhì)不同進(jìn)行分離。凝膠過濾(gelfiltration)又稱分子篩層析，利用各蛋白質(zhì)分子大小不同分離。蛋白質(zhì)分離常用的層析方法凝膠過濾（分子篩）凝膠過濾層析系統(tǒng)五、利用蛋白質(zhì)顆粒沉降行為不同可進(jìn)行超速離心分離超速離心法(ultracentrifugation)既可以用來分離純化蛋白質(zhì)也可以用作測(cè)定蛋白質(zhì)的分子量。

蛋白質(zhì)在離心場(chǎng)中的行為用沉降系數(shù)(sedimentationcoefficient,S)表示，沉降系數(shù)與蛋白質(zhì)的密度和形狀相關(guān)。因?yàn)槌两迪禂?shù)S大體上和分子量成正比關(guān)系，故可應(yīng)用超速離心法測(cè)定蛋白質(zhì)分子量，但對(duì)分子形狀的高度不對(duì)稱的大多數(shù)纖維狀蛋白質(zhì)不適用。六、應(yīng)用化學(xué)或反向遺傳學(xué)方法可分析多肽鏈的氨基酸序列分析已純化蛋白質(zhì)的氨基酸殘基組成測(cè)定多肽鏈的氨基末端與羧基末端為何種氨基酸殘基把肽鏈水解成片段，分別進(jìn)行分析測(cè)定各肽段的氨基酸排列順序，一般采用Edman降解法一般需用數(shù)種水解法，并分析出各肽段中的氨基酸順序，然后經(jīng)過組合排列對(duì)比，最終得出完整肽鏈中氨基酸順序的結(jié)果。一)Sanger

反應(yīng)

2.4一二硝基氟苯（DNFB）DNP-氨基酸，黃色，層析法鑒定，被Sanger用來測(cè)定多肽的NH2末端氨基酸二)羧基端氨基酸用羧肽酶降解三)Edman反應(yīng)苯異硫氰酸酯，PITC

苯乙內(nèi)酰硫脲衍生物（PTH-氨基酸），無色，可以用層析法分離鑒定。被Edman用來鑒定多肽的NH2末端氨基酸酸處理四)通過核酸來推演蛋白質(zhì)中的氨基酸序列按照三聯(lián)密碼的原則推演出氨基酸的序列分離編碼蛋白質(zhì)的基因測(cè)定DNA序列排列出mRNA序列七、應(yīng)用物理學(xué)、生物信息學(xué)原理可進(jìn)行蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)測(cè)定二級(jí)結(jié)構(gòu)測(cè)定通常采用圓二色光譜(circulardichroism，CD)測(cè)定溶液狀態(tài)下的蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)含量。

-螺旋的CD峰有222nm處的負(fù)峰、208nm處的負(fù)峰和198nm處的正峰三個(gè)成分；而

-折疊的CD譜不很固定。三級(jí)結(jié)構(gòu)測(cè)定X射線衍射法(X-raydiffraction)和核磁共振技術(shù)(nuclearmagneticresonance,NMR)是研究蛋白質(zhì)三維空間結(jié)構(gòu)最準(zhǔn)確的方法。同源模建：將待研究的序列與已知結(jié)構(gòu)的同源蛋白質(zhì)序列對(duì)齊——補(bǔ)償氨基酸替補(bǔ)、插入和缺失——通過模建和能量?jī)?yōu)化計(jì)算，產(chǎn)生目標(biāo)序列三維結(jié)構(gòu)。序列相似性越高，預(yù)測(cè)的模型也越準(zhǔn)確。折疊識(shí)別：通過預(yù)測(cè)二級(jí)結(jié)構(gòu)、預(yù)測(cè)折疊方式和參考其它蛋白的空間結(jié)構(gòu)，從而產(chǎn)生目標(biāo)序列的三維結(jié)構(gòu)。從無到有：根據(jù)單個(gè)氨基酸形成二級(jí)結(jié)構(gòu)的傾向，加上各種作用力力場(chǎng)信息，直接產(chǎn)生目標(biāo)序列三維結(jié)構(gòu)。根據(jù)蛋白質(zhì)的氨基酸序列預(yù)測(cè)其三維空間結(jié)構(gòu)：本章重點(diǎn)內(nèi)容酸性氨基酸——Asp、Glu堿性氨基酸——Lys、Arg、His氨基酸或蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)（概念）蛋白質(zhì)的紫外吸收性質(zhì)——Tyr、Trp蛋白質(zhì)的一、二、三、四級(jí)結(jié)構(gòu)（概念）肽單元、模體、結(jié)構(gòu)域、分子伴侶（概念）二級(jí)結(jié)構(gòu)的形式;超二級(jí)結(jié)構(gòu)（概念）變構(gòu)效應(yīng)（概念）蛋白質(zhì)的變性（概念）鹽析（概念）蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系

復(fù)習(xí)思考題：

1、蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)有哪些？

2、模體與結(jié)構(gòu)域？分子伴侶？

3、兩性電離與等電點(diǎn)？

4、蛋白質(zhì)變性與變構(gòu)的比較？

5、多肽和蛋白質(zhì)的區(qū)別？

6、維系蛋白質(zhì)一級(jí)和空間結(jié)構(gòu)的力量？

7、什么是蛋白質(zhì)的變構(gòu)作用？

8、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系？

9、氨基酸、蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)？第二章

核酸的結(jié)構(gòu)與功能StructureandFunctionofNucleicAcid核酸(nucleicacid)

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。核酸的分類及分布存在于細(xì)胞核和線粒體分布于細(xì)胞核、細(xì)胞質(zhì)、線粒體(deoxyribonucleicacid,DNA)(ribonucleicacid,RNA)脫氧核糖核酸

核糖核酸攜帶遺傳信息，并通過復(fù)制傳遞給下一代。是DNA轉(zhuǎn)錄的產(chǎn)物，參與遺傳信息的復(fù)制與表達(dá)。某些病毒RNA也可作為遺傳信息的載體第一節(jié)核酸的化學(xué)組成及其一級(jí)結(jié)構(gòu)TheChemicalComponentandPrimaryStructureofNucleicAcid核酸(DNA和RNA)核苷酸核苷和脫氧核苷磷酸戊糖堿基嘌呤嘧啶核糖脫氧核糖核酸組成分子組成堿基(base)：嘌呤堿，嘧啶堿戊糖(ribose)：核糖，脫氧核糖磷酸(phosphate)一、核苷酸是構(gòu)成核酸的基本組成單位堿基(base)是含氮的雜環(huán)化合物。堿基嘌呤嘧啶腺嘌呤鳥嘌呤尿嘧啶胸腺嘧啶胞嘧啶存在于DNA和RNA中僅存在于RNA中僅存在于DNA中堿基嘌呤(purine，Pu)

腺嘌呤(adenine,A)鳥嘌呤(guanine,G)嘧啶(pyrimidine，Py)胞嘧啶(cytosine,C)尿嘧啶(uracil,U)胸腺嘧啶(thymine,T)戊糖（構(gòu)成RNA）1′2′3′4′5′核糖(ribose)（構(gòu)成DNA）脫氧核糖(deoxyribose)脫氧核苷嘌呤N-9

或嘧啶N-1與脫氧核糖C-1

通過β-N-糖苷鍵相連形成脫氧核苷(deoxyribonucleoside)。

嘌呤N-9或嘧啶N-1與核糖C-1

通過β-N-糖苷鍵相連形成核苷(ribonucleoside)。核苷NNNN9NH2OOHOHHHHCH2OHH1'2'糖苷鍵核苷或脫氧核苷與磷酸通過酯鍵結(jié)合構(gòu)成核苷酸(ribonucleotide)或脫氧核苷酸(deoxyribonucleotide)。核苷酸(ribonucleotide)NNNN9NH2OOHOHHHHCH2H1'2'OPO-HOO糖苷鍵酯鍵多磷酸核苷酸環(huán)化核苷酸：cAMP、cGMP，是細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)中的第二信使。cAMP核苷酸衍生物二、DNA是脫氧核苷酸通過3

,5

-磷酸二酯鍵連接形成的大分子一個(gè)脫氧核苷酸3的羥基與另一個(gè)核苷酸5

的α-磷酸基團(tuán)縮合形成磷酸二酯鍵(phosphodiesterbond)。

多個(gè)脫氧核苷酸通過磷酸二酯鍵構(gòu)成了具有方向性的線性分子，稱為多聚脫氧核苷酸(polydeoxynucleotide)，即DNA鏈。5′-末端3′-末端CGA磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵交替的磷酸基團(tuán)和戊糖構(gòu)成了DNA的骨架(backbone)。DNA鏈的方向是5

→3

三、RNA也是具有3

,5

-磷酸二酯鍵的線性大分子RNA也是多個(gè)核苷酸分子通過酯化反應(yīng)形成的線性大分子，并且具有方向性；RNA的戊糖是核糖；RNA的嘧啶是胞嘧啶和尿嘧啶。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。5′端3′端CGA四、核酸的一級(jí)結(jié)構(gòu)是核苷酸的排列順序AGP5

PTPGPCPTPOH3

書寫方法：5

pApCpTpGpCpT-OH

3

5

ACTGCT

3

核酸分子的大小常用堿基(base或kilobase)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(zhǎng)度可以高達(dá)幾十萬個(gè)堿基。DNA和RNA的區(qū)別核糖G、C、A、URNA脫氧核糖G、C、A、TDNA堿基核糖核酸第二節(jié)DNA的空間結(jié)構(gòu)與功能DimensionalStructureandFunctionofDNADNA的空間結(jié)構(gòu)又分為二級(jí)結(jié)構(gòu)(secondarystructure)和高級(jí)結(jié)構(gòu)。DNA的空間結(jié)構(gòu)(spatialstructure)構(gòu)成DNA的所有原子在三維空間具有確定的相對(duì)位置關(guān)系。一、DNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)是雙螺旋結(jié)構(gòu)不同生物種屬的DNA的堿基組成不同同一個(gè)體的不同器官或組織的DNA堿基組成相同。[A]=[T]，[G]=[C]Chargaff規(guī)則（一）DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的研究背景獲得了高質(zhì)量的DNA分子的X射線衍射照片。提出了DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)(doublehelix)模型。兩條多聚核苷酸鏈在空間的走向呈反向平行(anti-parallel)。兩條鏈圍繞著同一個(gè)螺旋軸形成右手螺旋(right-handed)的結(jié)構(gòu)。雙螺旋結(jié)構(gòu)的直徑為2.37nm，螺距為3.54nm，每個(gè)螺旋10.5個(gè)堿基對(duì)。脫氧核糖和磷酸基團(tuán)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)。雙螺旋結(jié)構(gòu)的表面形成了一個(gè)大溝(majorgroove)和一個(gè)小溝(minorgroove)。（二）DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型要點(diǎn)1.DNA是反向平行、右手螺旋的雙鏈結(jié)構(gòu)3.54nm2.37nm0.354nm2.DNA雙鏈之間形成了互補(bǔ)堿基對(duì)堿基配對(duì)關(guān)系稱為互補(bǔ)堿基對(duì)(complementarybasepair)。DNA的兩條鏈則互為互補(bǔ)鏈(complementarystrand)。堿基對(duì)平面與螺旋軸垂直。堿基互補(bǔ)配對(duì):鳥嘌呤/胞嘧啶堿基互補(bǔ)配對(duì):腺嘌呤/胸腺嘧啶相鄰兩個(gè)堿基對(duì)會(huì)有重疊，產(chǎn)生了疏水性的堿基堆積力(basestackinginteraction)。堿基堆積力（縱向）和互補(bǔ)堿基對(duì)的氫鍵（橫向）共同維系著DNA結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。3.維系著DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定的力量。DNA二級(jí)結(jié)構(gòu)（三）DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的多樣性旋向螺距(nm)堿基數(shù)（每圈）螺旋直徑（nm）骨架走行存在條件A型右手2.3112.5平滑體外脫水B型右手3.410.52.3平滑DNA生理?xiàng)l件Z型左手4.5121.8鋸齒型CG序列三種DNA構(gòu)型的比較二、DNA的高級(jí)結(jié)構(gòu)是超螺旋結(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(positivesupercoil)盤繞方向與DNA雙螺旋方同相同。負(fù)超螺旋(negativesupercoil)盤繞方向與DNA雙螺旋方向相反。

（一）原核生物DNA的環(huán)狀超螺旋結(jié)構(gòu)原核生物DNA多為環(huán)狀，以負(fù)超螺旋的形式存在，平均每200堿基就有一個(gè)超螺旋形成。DNA超螺旋結(jié)構(gòu)的電鏡圖象（二）真核生物DNA的高度有序和高度致密的結(jié)構(gòu)真核生物DNA以非常有序的形式存在于細(xì)胞核內(nèi)。在細(xì)胞周期的大部分時(shí)間里，DNA以松散的染色質(zhì)(chromatin)形式存在，在細(xì)胞分裂期，則形成高度致密的染色體(chromosome)。DNA染色質(zhì)呈現(xiàn)出的串珠樣結(jié)構(gòu)。染色質(zhì)的基本單位是核小體(nucleosome)。DNA染色質(zhì)的電鏡圖像DNA：約200bp

組蛋白：H1H2A，H2BH3H4核小體的組成核小體串珠樣的結(jié)構(gòu)雙鏈DNA的折疊和組裝DNA經(jīng)過多次折疊，被壓縮了8000～10000倍，組裝在直徑只有為數(shù)微米的細(xì)胞核內(nèi)。真核生物的染色體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(gè)體生命活動(dòng)的信息基礎(chǔ)。基因從結(jié)構(gòu)上定義，是指DNA分子中的特定區(qū)段，其中的核苷酸排列順序決定了基因的功能。三、DNA是遺傳信息的物質(zhì)基礎(chǔ)第三節(jié)

RNA的結(jié)構(gòu)與功能StructureandFunctionofRNARNA的種類、分布、功能信使RNA(messengerRNA,mRNA)是合成蛋白質(zhì)的模板。不均一核RNA(hnRNA)含有內(nèi)含子(intron)和外顯子(exon)。外顯子是氨基酸的編碼序列，而內(nèi)含子是非編碼序列。hnRNA經(jīng)過剪切后成為成熟的mRNA。一、mRNA是蛋白質(zhì)合成中的模板hnRNA內(nèi)含子(intron)mRNAmRNA成熟過程

外顯子(exon)從AUG開始，每三個(gè)核苷酸為一組編碼了一個(gè)氨基酸，稱為三聯(lián)體密碼(codon)。成熟的mRNA由氨基酸編碼區(qū)和非編碼區(qū)構(gòu)成。5

-末端的帽子(cap)結(jié)構(gòu)和3

-末端的多聚A尾(poly-Atail)結(jié)構(gòu)。成熟的真核生物mRNA帽子結(jié)構(gòu):m7GpppNm（一）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)mRNA的帽結(jié)構(gòu)可以與帽結(jié)合蛋白(capbindingprotein，CBP)結(jié)合。真核生物的mRNA的3-末端轉(zhuǎn)錄后加上一段長(zhǎng)短不一的聚腺苷酸。（二）在真核生物mRNA的3

末端有多聚腺苷酸結(jié)構(gòu)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)控帽子結(jié)構(gòu)和多聚A尾的功能（三）mRNA依照自身的堿基順序指導(dǎo)蛋白質(zhì)氨基酸順序的合成從mRNA分子5'末端起的第一個(gè)AUG開始，每3個(gè)核苷酸為一組稱為密碼子(codon)或三聯(lián)體密碼(tripletcode)。AUG被稱為起始密碼子；決定肽鏈終止的密碼子則稱為終止密碼子。位于起始密碼子和終止密碼子之間的核苷酸序列稱為開放閱讀框(openreadingframe,ORF)，決定了多肽鏈的氨基酸序列。（四）mRNA的成熟過程是hnRNA的剪接過程卵清蛋白mRNA的成熟轉(zhuǎn)運(yùn)RNA(transferRNA,tRNA)在蛋白質(zhì)合成過程中作為各種氨基酸的載體,將氨基酸轉(zhuǎn)呈給mRNA。由74～95核苷酸組成；占細(xì)胞總RNA的15%；具有很好的穩(wěn)定性。二、tRNA是蛋白質(zhì)合成中的氨基酸載體（一）tRNA中含有多種稀有堿基tRNA具有局部的莖環(huán)(stem-loop)結(jié)構(gòu)或發(fā)卡(hairpin)結(jié)構(gòu)。（二）tRNA具有莖環(huán)結(jié)構(gòu)tRNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)——三葉草形氨基酸臂DHU環(huán)反密碼環(huán)TψC環(huán)附加叉tRNA的倒L三級(jí)結(jié)構(gòu)tRNA的3-末端都是以CCA結(jié)尾。3-末端的A與氨基酸共價(jià)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。（三）tRNA的3-末端連接氨基酸t(yī)RNA的反密碼子環(huán)上有一個(gè)由三個(gè)核苷酸構(gòu)成的反密碼子(anticodon)。tRNA上的反密碼子依照堿基互補(bǔ)的原則識(shí)別mRNA上的密碼子。（四）tRNA的反密碼子識(shí)別mRNA的密碼子核蛋白體RNA(ribosomalRNA，rRNA)是細(xì)胞內(nèi)含量最多的RNA(>80％)。rRNA與核蛋白體蛋白結(jié)合組成核蛋白體(ribosome)，為蛋白質(zhì)的合成提供場(chǎng)所。三、以rRNA為組分的核蛋白體是蛋白質(zhì)合成的場(chǎng)所核蛋白體的組成原核生物（以大腸桿菌為例）真核生物（以小鼠肝為例）小亞基30S40SrRNA16S1542個(gè)核苷酸18S1874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50S60SrRNA23S5S2940個(gè)核苷酸120個(gè)核苷酸28S5.8S5S4718個(gè)核苷酸160個(gè)核苷酸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%大腸桿菌的核蛋白體蛋白質(zhì)合成時(shí)形成的復(fù)合體RNA組學(xué)是研究細(xì)胞內(nèi)snmRNA的種類、結(jié)構(gòu)和功能。同一生物體內(nèi)不同種類的細(xì)胞、同一細(xì)胞在不同時(shí)空狀態(tài)下snmRNAs表達(dá)譜的變化，以及與功能之間的關(guān)系。四、snmRNA參與了基因表達(dá)的調(diào)控細(xì)胞的不同部位存在的許多其他種類的小分子RNA，統(tǒng)稱為非mRNA小RNA(smallnon-messengerRNAs,snmRNAs)。snmRNAs核內(nèi)小RNA核仁小RNA胞質(zhì)小RNA催化性小RNA小片段干涉RNA

參與hnRNA的加工剪接、核酶、基因表達(dá)調(diào)控等snmRNAs的種類snmRNAs的功能核酶某些小RNA分子具有催化特定RNA降解的活性，這種具有催化作用的小RNA亦被稱為核酶(ribozyme)或催化性RNA(catalyticRNA)。siRNA是生物宿主對(duì)外源侵入的基因表達(dá)的雙鏈RNA進(jìn)行切割所產(chǎn)生的特定長(zhǎng)度和特定核酸序列的小片段RNA。siRNA可以與外源基因表達(dá)的mRNA相結(jié)合，并誘發(fā)這些mRNA的降解?；诖藱C(jī)理，人們發(fā)明了RNA干擾(RNAinterference，RNAi)技術(shù)。小片段干擾RNA核酸的理化性質(zhì)ThePhysicalandChemicalCharactersofNucleicAcid第四節(jié)核酸的酸堿及溶解度性質(zhì)核酸為多元酸，具有較強(qiáng)的酸性。核酸的高分子性質(zhì)粘度：DNA>RNAdsDNA>ssDNA沉降行為:不同構(gòu)象的核酸分子的沉降的速率有很大差異，這是超速離心法提取和純化核酸的理論基礎(chǔ)。核酸在波長(zhǎng)260nm

處有強(qiáng)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。一、核酸分子具有強(qiáng)烈的紫外吸收堿基的紫外吸收光譜DNA或RNA的定量A260=1.0相當(dāng)于50μg/ml雙鏈DNA(dsDNA)40μg/ml單鏈DNA(ssDNAorRNA)20μg/ml寡核苷酸確定樣品中核酸的純度

純DNA:A260/A280=1.8

純RNA:A260/A280=2.0紫外吸收的應(yīng)用二、DNA變性是雙鏈解離為單鏈的過程在某些理化因素作用下，DNA雙鏈解開成兩條單鏈的過程。定義DNA變性的本質(zhì)是雙鏈間氫鍵的斷裂。協(xié)同性的DNA解鏈高溫或極端的pHDNA的變性部分變性DNA的電鏡圖像增色效應(yīng)(hyperchromiceffect)：DNA變性時(shí)其溶液OD260增高的現(xiàn)象。DNA解鏈時(shí)的紫外吸收變化DNA的解鏈曲線連續(xù)加熱DNA的過程中以溫度相對(duì)于A260值作圖，所得的曲線稱為解鏈曲線。解鏈過程中，紫外吸光度的變化達(dá)到最大變化值的一半時(shí)所對(duì)應(yīng)的溫度。解鏈溫度(meltingtemperature，Tm)G+C含量越高，解鏈溫度就越高。Tm=69.3+0.41×(G+C)/(G+C+A+T)解鏈曲線的變化三、變性的核酸可以復(fù)性或形成雜交雙鏈當(dāng)變性條件緩慢地除去后，兩條解離的互補(bǔ)鏈可重新配對(duì)，恢復(fù)原來的雙螺旋結(jié)構(gòu)，這一現(xiàn)象稱為DNA復(fù)性(renaturation)

。減色效應(yīng)：DNA復(fù)性時(shí)，其溶液OD260降低。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)

。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(duì)關(guān)系，在適宜的條件可以在不同的分子間形成雜化雙鏈(heteroduplex)的過程。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。核酸分子雜交(hybridization)

核酸分子雜交研究DNA分子中某一種基因的位置。監(jiān)定兩種核酸分子間的序列相似性。檢測(cè)某些專一序列在待檢樣品中存在與否。核酸分子雜交的應(yīng)用第五節(jié)

核酸酶

Nuclease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。核酸酶是指所有可以水解核酸的酶。5’5’3’3’外切位點(diǎn)外切位點(diǎn)內(nèi)切位點(diǎn)內(nèi)切位點(diǎn)第三章

酶（Enzyme）酶的概念目前將生物催化劑分為兩類:

酶、核酶（脫氧核酶）酶是活細(xì)胞產(chǎn)生的具有催化作用的蛋白質(zhì)。第一節(jié)

酶的分子結(jié)構(gòu)與功能

TheMolecularStructureandFunctionofEnzyme酶的不同形式:單體酶(monomericenzyme)：僅具有三級(jí)結(jié)構(gòu)的酶。寡聚酶(oligomericenzyme)：由多個(gè)相同或不同亞基以非共價(jià)鍵連接組成的酶。多酶體系(multienzymesystem)：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(multifunctionalenzyme)或串聯(lián)酶(tandemenzyme)：一些多酶體系在進(jìn)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。一、酶的分子組成中常含有輔助因子蛋白質(zhì)部分：酶蛋白(apoenzyme)輔助因子(cofactor)

金屬離子小分子有機(jī)化合物全酶(holoenzyme)結(jié)合酶(conjugatedenzyme)單純酶(simpleenzyme)全酶分子中各部分在催化反應(yīng)中的作用:酶蛋白決定反應(yīng)的特異性輔助因子決定反應(yīng)的種類與性質(zhì)金屬酶(metalloenzyme)金屬離子與酶結(jié)合緊密，提取過程中不易丟失。

金屬激活酶(metal-activatedenzyme)金屬離子為酶的活性所必需，但與酶的結(jié)合不甚緊密。金屬離子是最多見的輔助因子金屬離子的作用：傳遞電子；在酶與底物間起橋梁作用；穩(wěn)定酶的構(gòu)象；中和陰離子，降低反應(yīng)中的靜電斥力等。小分子有機(jī)化合物是一些化學(xué)穩(wěn)定的小分子物質(zhì)，稱為輔酶(coenzyme)。其主要作用是參與酶的催化過程，在反應(yīng)中傳遞電子、質(zhì)子或一些基團(tuán)。輔酶的種類不多，且分子結(jié)構(gòu)中常含有維生素或維生素類物質(zhì)。轉(zhuǎn)移的基團(tuán)小分子有機(jī)化合物（輔酶或輔基）名稱所含的維生素氫原子（質(zhì)子）NAD＋（尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸，輔酶I尼克酰胺（維生素PP）之一NADP＋（尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸，輔酶II尼克酰胺（維生素PP）之一FMN（黃素單核苷酸）維生素B2（核黃素）FAD（黃素腺嘌呤二核苷酸）維生素B2（核黃素）醛基TPP（焦磷酸硫胺素）維生素B1（硫胺素）?；o酶A（CoA）泛酸硫辛酸硫辛酸烷基鈷胺素輔酶類維生素B12二氧化碳生物素生物素氨基磷酸吡哆醛吡哆醛（維生素B6之一）甲基、甲烯基、甲炔基、甲酰基等一碳單位四氫葉酸葉酸某些輔酶（輔基）在催化中的作用NAD+和NADP+的結(jié)構(gòu)R=H:NAD+;R=H2PO3:NADP+

VitB2FMNAMPFADⅠⅡⅢ焦磷酸硫胺素(thiaminepyrophosphate,TPP)硫胺素(thiamine)泛酸4-磷酸泛酰巰基乙胺CoA的結(jié)構(gòu)式輔酶中與酶蛋白共價(jià)結(jié)合的輔酶又稱為輔基(prostheticgroup)。輔基和酶蛋白結(jié)合緊密，不能通過透析或超濾等方法將其除去，在反應(yīng)中不能離開酶蛋白，如FAD、FMN、生物素等。二、酶的活性中心是酶分子中執(zhí)行其催化功能的部位酶分子中氨基酸殘基側(cè)鏈的化學(xué)基團(tuán)中，一些與酶活性密切相關(guān)的化學(xué)基團(tuán)。必需基團(tuán)(essentialgroup)指必需基團(tuán)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。酶的活性中心(activecenter)活性中心內(nèi)的必需基團(tuán)結(jié)合基團(tuán)(bindinggroup)與底物相結(jié)合催化基團(tuán)(catalyticgroup)催化底物轉(zhuǎn)變成產(chǎn)物位于活性中心以外，維持酶活性中心應(yīng)有的空間構(gòu)象和（或）作為調(diào)節(jié)劑的結(jié)合部位所必需?；钚灾行耐獾谋匦杌鶊F(tuán)底物活性中心以外的必需基團(tuán)結(jié)合基團(tuán)催化基團(tuán)活性中心溶菌酶的活性中心溶菌酶的活性中心是一裂隙，可以容納肽多糖的6個(gè)單糖基（A，B，C，D，E，F(xiàn)），并與之形成氫鍵和vanderwaals力。催化基團(tuán)是35位Glu，52位Asp；101位Asp和108位Trp是結(jié)合基團(tuán)。三、同工酶同工酶(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。定義根據(jù)國際生化學(xué)會(huì)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(gè)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)。HHHHHHHMHHMMHMMMMMMMLDH1

(H4)LDH2(H3M)LDH3(H2M2)LDH4(HM3)LDH5

(M4)乳酸脫氫酶的同工酶舉例1舉例2BBBMMMCK1(BB)CK2(MB)CK3(MM)腦心肌骨骼肌肌酸激酶(creatinekinase,CK)同工酶第二節(jié)

酶的工作原理

TheMechanismofEnzymeAction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(jìn)程，而不改變反應(yīng)的平衡點(diǎn)。酶與一般催化劑的共同點(diǎn)：（一）酶促反應(yīng)具有極高的效率一、酶促反應(yīng)的特點(diǎn)酶的催化效率通常比非催化反應(yīng)高108～1020倍，比一般催化劑高107～1013倍。酶的催化不需要較高的反應(yīng)溫度。酶和一般催化劑加速反應(yīng)的機(jī)理都是降低反應(yīng)的活化能(activationenergy)。酶比一般催化劑更有效地降低反應(yīng)的活化能。酶的催化效率可用酶的轉(zhuǎn)換數(shù)(turnovernumber)

來表示。酶的轉(zhuǎn)換數(shù)是指在酶被底物飽和的條件下，每個(gè)酶分子單位時(shí)間內(nèi)將底物轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物的分子數(shù)。

一種酶僅作用于一種或一類化合物，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?。酶的特異?specificity)（二）酶促反應(yīng)具有高度的特異性根據(jù)酶對(duì)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(duì)特異性(absolutespecificity)：只能作用于特定結(jié)構(gòu)的底物，進(jìn)行一種專一的反應(yīng)，生成一種特定結(jié)構(gòu)的產(chǎn)物。相對(duì)特異性(relativespecificity)：作用于一類化合物或一種化學(xué)鍵。立體結(jié)構(gòu)特異性(stereospecificity)：作用于立體異構(gòu)體中的一種。（三）酶促反應(yīng)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(jī)體對(duì)不斷變化的內(nèi)外環(huán)境和生命活動(dòng)的需要。二、酶通過促進(jìn)底物形成過渡態(tài)而提高反應(yīng)速率（一）酶比一般催化劑更有效地降低反應(yīng)活化能酶和一般催化劑一樣，加速反應(yīng)的作用都是通過降低反應(yīng)的活化能(activationenergy)

實(shí)現(xiàn)的?；罨埽旱孜锓肿訌某鯌B(tài)轉(zhuǎn)變到活化態(tài)所需的能量。反應(yīng)總能量改變非催化反應(yīng)活化能酶促反應(yīng)活化能

一般催化劑催化反應(yīng)的活化能能量反應(yīng)過程底物產(chǎn)物酶促反應(yīng)活化能的改變

（二）酶-底物復(fù)合物的形成有利于底物轉(zhuǎn)變成過渡態(tài)酶底物復(fù)合物E+SE+PES(過渡態(tài))誘導(dǎo)契合作用使酶與底物密切結(jié)合酶與底物相互接近時(shí)，其結(jié)構(gòu)相互誘導(dǎo)、相互變形和相互適應(yīng)，進(jìn)而相互結(jié)合。這一過程稱為酶-底物結(jié)合的誘導(dǎo)契合(induced-fit)

。酶的誘導(dǎo)契合動(dòng)畫羧肽酶的誘導(dǎo)契合模式底物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酶在反應(yīng)中將諸底物結(jié)合到酶的活性中心，使它們相互接近并形成有利于反應(yīng)的正確定向關(guān)系。這種鄰近效應(yīng)(proximityeffect)與定向排列(orientationarrange)實(shí)際上是將分子間的反應(yīng)變成類似于分子內(nèi)的反應(yīng)，從而提高反應(yīng)速率。鄰近效應(yīng)與定向排列：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(jìn)行，使底物分子脫溶劑化(desolvation)，排除周圍大量水分子對(duì)酶和底物分子中功能基團(tuán)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接觸和結(jié)合。這種現(xiàn)象稱為表面效應(yīng)(surfaceeffect)。3.表面效應(yīng)使底物分子去溶劑化（三）酶的催化機(jī)制呈多元催化作用一般酸-堿催化作用(generalacid-basecatalysis)

酶活性中心的基團(tuán)作為質(zhì)子的供體或受體，參與質(zhì)子的轉(zhuǎn)移。2.共價(jià)催化作用(covalentcatalysis)

酶活性中心的催化基團(tuán)與底物形成瞬間的共價(jià)鍵，并迅速解離成酶和產(chǎn)物。3.

親核催化作用(nucleophiliccatalysis)

酶活性中心的基團(tuán)可以提供電子給帶正電荷的過渡態(tài)中間物，加速產(chǎn)物的生成。第三節(jié)酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)KineticsofEnzyme-CatalyzedReaction

酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)：研究各種因素對(duì)酶促反應(yīng)速率的影響，并加以定量的闡述。影響酶促反應(yīng)的因素包括：酶濃度、底物濃度、pH、溫度、抑制劑、激活劑等。一、底物濃度對(duì)反應(yīng)速率影響的作圖呈矩形雙曲線在其他因素不變的情況