2019年生物化學(xué)講義歸納

1、蘭州大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院生物化學(xué)講義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 D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(gè)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(yùn)蛋白（載體）5）收

2、縮或運(yùn)動(dòng)（肌動(dòng)蛋白）6）營(yíng)養(yǎng)和儲(chǔ)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(shí)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。N和S。有些蛋白質(zhì)含有少量磷或金屬元素鐵、銅、鋅、鎰、鉆、鋁，個(gè)

3、別蛋白質(zhì) 還含有碘蛋白質(zhì)元素組成的特點(diǎn)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)X6.25X100二、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(diǎn)為：（1） .分子中同時(shí)含有竣基和氨基，且與竣基相鄰的a-碳原子上都有一個(gè)氨基

4、，因而稱為a-氨基酸。（2） .除甘氨酸外，其它所有氨基酸分子中的 a -碳原子都為不對(duì)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(zhǎng)-型。（二）氨基酸的分類根據(jù)側(cè)鏈極性進(jìn)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?xiàng)l件下帶正電荷帶負(fù)電荷的R基氨基酸：生理?xiàng)l件下帶負(fù)電荷版權(quán)所有翻版必糾2011年12月12日蘭州大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院生物化學(xué)講義(三)氨基酸的理化性質(zhì)1 .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)(isoelect

5、ric point, pI)在某一 pH的溶液中，氨基酸解離成陽(yáng)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)。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(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。3 .苗三酮反應(yīng)氨基酸與苛三酮水合物共熱，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。三、肽鍵和多肽鏈(一)肽鍵和肽 (peptide)肽鍵(peptide bond)是由一個(gè)

6、氨基酸的 世竣基與另一個(gè)氨基酸的 口-氨基脫水縮合而形成的化學(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(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) 。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)。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：多肽鏈中有自由竣基的一端(二)生物活性肽1 .谷胱甘肽(glutathione, GSH)2 .

7、多肽類激素及神經(jīng)肽多肽和蛋白質(zhì)的區(qū)別：(參照)氨基酸殘基數(shù)量<50 >100 分子量：<10KD >10KD有無嚴(yán)密且相對(duì)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(jiǎn)單蛋白和結(jié)合蛋白1 .簡(jiǎn)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(dòng)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、

8、稀堿中，后者可溶于7080%乙醇中。(3)精蛋白和組蛋白：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(jiǎn)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(jiǎn)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(jiǎn)單蛋白與脂類結(jié)合而成。如血清口-、P-脂蛋白等。(4)核蛋白：由簡(jiǎn)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(jiǎn)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

9、功能分為活性蛋白和非活性蛋白(四)、家族分類法蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)版權(quán)所有翻版必糾2011年12月12日蘭州大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院生物化學(xué)講義The Molecular Structure of Protein蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)包括 ：一級(jí)結(jié)構(gòu)(primary structure)二級(jí)結(jié)構(gòu)(secondary structure)三級(jí)結(jié)構(gòu)(tertiary structure)四級(jí)結(jié)構(gòu)(quaternary structure)一、蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)（ primary structure ）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。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

10、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(jí)結(jié)構(gòu)（secondary 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(duì)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(shí)，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(gè)分子中的負(fù)電性強(qiáng)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(jià)鍵的1/101/20。特點(diǎn)：有

11、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(gè)原子Ca1、C、Q N、HCa2位于同一平面，Ca1和82在平面上所處的位置為反式（trans）構(gòu)型，N H上的H和CO上的O方向總是相反，此同一平面上的6個(gè)原子構(gòu)成了所謂的肽單元 （peptide unit）。蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)的主要形式of螺旋（a -helix ）P折疊（P-pleated sheet ）P-轉(zhuǎn)角（P-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(shí)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 a碳原子組成（N-C-C a ）,交替形成了肽

12、鏈主鏈，螺旋每圈由3.6個(gè)氨基酸殘基組成，每圈上下螺距為 0.54nm,每個(gè)殘基向上移動(dòng) 0.15nm2）.穩(wěn)定力量：氫鍵，每個(gè)肽鍵平面的 C O和第4個(gè)肽鍵上的N- H形成氫鍵，且氫鍵方向與a -螺旋長(zhǎng)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）艮折疊（又稱F-片層）&折疊特點(diǎn)：1）肽鍵平面充分伸展，呈鋸齒狀2）每個(gè)肽單元以a碳原子為旋轉(zhuǎn)點(diǎn)，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 P -折疊的長(zhǎng)軸垂直4）鋸齒狀結(jié)構(gòu)一般比較短，只含 5-8個(gè)氨基酸殘基（四）非重復(fù)二級(jí)結(jié)構(gòu)一一代轉(zhuǎn)角和卷曲Super-secondary structu

13、re（超二級(jí)結(jié)構(gòu)）Between secondary and tertiary structure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)或二個(gè)以上具有二級(jí)結(jié)構(gòu)的肽段，在空間上相互接近，相互作用，形成一個(gè)有規(guī)則的二級(jí)結(jié)構(gòu)聚集體，被稱為超二級(jí)結(jié)構(gòu)。模體（motif）二個(gè)或二個(gè)以上具有二級(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，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(jí)結(jié)構(gòu)稱為基序或模體模體常見的形式a -螺旋-3轉(zhuǎn)角（或環(huán)）-a -螺旋模體版權(quán)所有翻版必糾2011年12月12日蘭州大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院生物化學(xué)講義鏈-3轉(zhuǎn)角-鏈模體鏈-3轉(zhuǎn)角-a -螺旋-3

14、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(jí)結(jié)構(gòu)緊密聯(lián)系，形成兩個(gè)或多個(gè)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(dú)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(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(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)。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)。亞基之間的結(jié)合力主要是氫鍵和離子鍵等非共價(jià)

15、鍵。蛋白質(zhì)四級(jí)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、P、r等來命名。并不是所有的蛋白質(zhì)都具有四級(jí)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(jí)結(jié)構(gòu)*亞基間的連接鍵都是非共價(jià)鍵亞基單獨(dú)存在時(shí)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(jí)結(jié)構(gòu)時(shí)，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(gè)保護(hù)環(huán)境從而加速蛋白質(zhì)折疊成天然構(gòu)象或形 成四級(jí)結(jié)構(gòu)。1 .熱休克蛋白(heat shock protein,

16、HSP)HSP70 HSP40和 GreE 族2 . 伴侶素(chaperonins)GroEL 和 GroES 家族伴侶素的主要作用一一為非自發(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)一級(jí)結(jié)構(gòu)的種屬差異一、蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系1 . 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2 .氨基酸序列提供重要的生物進(jìn)化信息(二)一級(jí)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А⑻鎿Q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(huì)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

17、非關(guān)鍵部位的氨基酸殘基改變或缺失則不會(huì)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(gè)或兩個(gè)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)，作用于具有四級(jí)結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)，引起蛋白質(zhì)亞基間一些次級(jí)鍵的改變，使蛋白質(zhì)分子版權(quán)所有翻版必糾2011年12月12日蘭州大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院生物化學(xué)講義構(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(jí)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(jī)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(jìn)化

18、到具有四級(jí)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(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)(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(jī)理：正常的PrP富含”-螺旋，稱為PrPc。PrPc在某種未知蛋白質(zhì)

19、的作用下可轉(zhuǎn)變成全為3-折疊的PrPsc,從而致病。癥狀是：脾氣改變，容易緊張、激怒；姿勢(shì)和步態(tài)改變，難以站立，身體平衡障礙，運(yùn)動(dòng)失調(diào)；產(chǎn)奶量下降，體重下降。潛伏期長(zhǎng)，一般 28年。癥狀出現(xiàn)后，進(jìn)行性加重，一般只需 2個(gè)星期到6個(gè)月，瘋牛以 死亡而告終?；疾∨Ｄ挲g多在35歲。到目前為止，對(duì)瘋牛病尚無有效的治療方法，亦無有效的生前檢測(cè)手段，一般是通過尸檢腦組織，經(jīng)病理檢驗(yàn)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竣基可解離外，氨基酸殘基側(cè)鏈中某些基團(tuán)，在一定白溶液pH條件下都可解離成帶負(fù)電荷

20、或正電荷的基團(tuán)。* 蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)(isoelectric point, pI)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)。(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(huì)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，高濃度硫酸鏤有機(jī)溶劑：乙醇，丙酮 (pI)重金屬鹽：Cu2+,Ag+,Hg2+生物堿試劑：苦味酸，糅酸等加熱(pI)2、蛋白質(zhì)的變性(denaturation)概念：在某些物理和化學(xué)因素

21、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(jià)鍵和二硫鍵，不改變蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)。版權(quán)所有翻版必糾2011年12月12日蘭州大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院生物化學(xué)講義造成變性的因素（物理、化學(xué)）如紫外線、超聲波、加熱、乙醇等有機(jī)溶劑、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、重金屬離子及生物堿試劑等 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

22、物學(xué)活性還能恢復(fù)。不可逆變性：若變性條件強(qiáng)烈，作用時(shí)間長(zhǎng)，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(shí)蛋白質(zhì)發(fā)生沉淀，也并不一定變性?！?3、蛋白質(zhì)的絮凝及凝固作用強(qiáng)酸強(qiáng)堿使蛋白質(zhì)變性后，蛋白質(zhì)仍能溶于強(qiáng)酸強(qiáng)堿中，若將強(qiáng)酸強(qiáng)堿溶液的 PH調(diào)至等電點(diǎn)，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(jiān)固的凝塊，此凝塊不易再溶于強(qiáng)酸和強(qiáng)堿中，稱為蛋白質(zhì)的凝

23、固作用（protein coagulation） 。是蛋白質(zhì)變性后進(jìn)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)分子中含有共軻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。（五）蛋白質(zhì)的呈色反應(yīng)1 .苛三酮反應(yīng)（ninhydrin reaction）蛋白質(zhì)經(jīng)水解后產(chǎn)生的氨基酸也可發(fā)生苗三酮反應(yīng)。2 .雙縮月尿反應(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

24、或紅色，此反應(yīng)稱為雙縮月尿反應(yīng)，氨基酸不出現(xiàn)此反應(yīng)，雙縮月尿反應(yīng)可用來檢測(cè)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(diǎn)、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(jìn)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。操彳: Pr溶液置半透膜袋中，置流動(dòng)溶劑（如蒸儲(chǔ)水）中，使小分子雜質(zhì)（如無機(jī)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(dá)到濃縮蛋白質(zhì)溶液的目的。（二）有機(jī)溶劑沉淀、鹽析及免疫沉淀*

25、使用丙酮沉淀時(shí)，必須在 04c低溫下進(jìn)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）是將硫酸鏤、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)的抗原蛋版權(quán)所有翻版必糾2011年12月12日蘭州大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院生物化學(xué)講義白，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pl的溶液中為帶電的顆粒，在電場(chǎng)中能向正極或負(fù)極

26、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。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(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。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(jìn)行分離。 凝膠過濾

27、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(jìn)行分離的方法。分類：陽(yáng)離子交換樹脂，如竣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(cè)定蛋白質(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（circular dichroism , CD）測(cè)定溶液狀態(tài)下的蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)含量。久-螺旋的CD峰有222nm處的負(fù)峰、208nm處的負(fù)峰和198 nm處的正峰三個(gè)成分；而 P-折疊的CD譜不很固定。三聚鼠胺（英文名Melamine）,是一種三嗪類含氮雜環(huán)有機(jī)化合物，重要的氮雜環(huán)有機(jī)化工原料。簡(jiǎn)稱三微溶于冷水，極微溶于熱乙醇，不溶于醍、苯和四氯化碳

28、，可溶于甲醇、甲醛、乙酸、熱乙二醇、甘油、口比咤等。低毒。在一般情況下較穩(wěn)定，但在高溫下可能會(huì)分解放出氧化物。由于食品和飼料工業(yè)蛋白質(zhì)含量測(cè)試方法的缺陷，三聚鼠胺也常被不法商人用作食品添加劑，以提升食品檢測(cè)中的蛋白質(zhì)含量指標(biāo)，因此三聚鼠胺也被人稱為“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%而三聚氧胺的分子式含氮量為66%左右。通用的蛋白質(zhì)測(cè)試方法“凱氏定氮法”是通過測(cè)出含氮量來估算蛋白質(zhì)含量，因此，添加三聚鼠胺會(huì)使得食品的蛋白質(zhì)測(cè)試含量偏高，從而使劣質(zhì)食品通過食品檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)的測(cè)試。有人估算在植物蛋白粉和飼料中使測(cè)試蛋白質(zhì)含量增加一個(gè)百分點(diǎn)，用三聚鼠胺的花費(fèi)只有真實(shí)蛋白原料的1/

29、5。三聚鼠胺作為一種白色結(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(shí)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吉構(gòu)有關(guān)。核 酸（anucleic acid）是以核甘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)版權(quán)所有翻版必糾2011年12月12日蘭州大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院生物化學(xué)講義核酸的基本結(jié)構(gòu)單位：核甘酸1 .元素組成C H、。M P2 .分子組成核音(ribonucleoside) 的形成堿基和核糖(脫氧核糖)通過糖昔鍵連接形成核昔(脫

30、氧核昔)。體內(nèi)重要的游離核甘酸及其衍生物含核甘酸的生物活性物質(zhì)：NAD+ NADP+ CoA-SH FAD 等者B含有 AMP 多磷酸核甘酸： NMP NDP NTP環(huán)化核甘酸：cAMP , cGMP核甘酸的連接一個(gè)核甘酸3，的羥基與另一個(gè)核甘酸 5的a -磷酸基團(tuán)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)DN粉子的結(jié)構(gòu)與功能一、定義核酸中核甘酸的排列順序。由于核甘酸間的差異主要是堿基不同，所以也稱為堿基序列。DNAI!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 pAp

31、CpTpGpCpT-OH 35 A C T G C T 3核酸分子的大小常用堿基 (base或kilobase,簡(jiǎn)寫b或kb)數(shù)目來表示。小的核酸片段(<50bp)常被稱為寡核甘酸(oligonucleotide) 。自然界中的 DNA RNA的長(zhǎng)度可以高達(dá)幾十 萬個(gè)堿基。DNA的空間結(jié)構(gòu)(spatial structure)構(gòu)成DNA勺所有原子在三維空間具有確定的相對(duì)位置關(guān)系。DNA的空間結(jié)構(gòu)又分為二級(jí)結(jié)構(gòu) (secondary structure) 和高級(jí)結(jié)構(gòu)(三級(jí)結(jié)構(gòu))。二、DNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)雙螺旋結(jié)構(gòu)(二)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型要點(diǎn)(Watson, Crick, 1953)：兩條多聚

32、核甘酸鏈在空間的走向呈反向平行。兩條鏈圍繞著同一個(gè)螺旋軸形成右手螺旋的結(jié)構(gòu)。：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)。：堿基配對(duì)：堿基平面垂直螺旋軸 ，與對(duì)倒!堿基形成氫鍵配對(duì)(互補(bǔ)配對(duì)形式：A=T; G R 螺旋旋轉(zhuǎn)一周正好為10個(gè)堿基對(duì)，螺距為 3.4nm,這樣相鄰堿基平面間隔為 0.34nm并有一個(gè)36?的夾角。螺旋直徑 為 2nmo：穩(wěn)定力量：互補(bǔ)堿基對(duì)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(shí)別或結(jié)合

33、(三)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的多樣性版權(quán)所有翻版必糾2011年12月12日蘭州大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院生物化學(xué)講義三、DNA的三級(jí)結(jié)構(gòu)超螺旋結(jié)構(gòu)(superhelix或 supercoil)DNAM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DNAZ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DNAZ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(duì)于DNAM制和RNA專錄過程具有關(guān)鍵作用。真核生物染色體由 DNA蛋白質(zhì)構(gòu)成，其基本單位是核小體(nucleosome)。核小體的組成DNA 2

34、 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(gè)體生命活動(dòng)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(dá)和表達(dá)過程的調(diào)控。RNA比DNAd、的多。其種類、大小和結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)比DNAB!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(jí)結(jié)構(gòu)或三級(jí)結(jié)構(gòu)。一、信使 RNA(messenger RNA,mRNA附結(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(勺5 '末端都以7-

35、甲基鳥喋吟-三磷酸核昔為起始結(jié)構(gòu)帽子結(jié)構(gòu)：m7GpppNpmRNA勺帽結(jié)構(gòu)可以與帽結(jié)合蛋白 (cap binding protein , CBP%吉合。2.大多數(shù)真核mRNA勺3'末端有一個(gè)長(zhǎng)短不一多聚腺甘酸(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：mRN減內(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mRNAb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) : mRN粉子上從5'至3方向，由AUG開始，每3個(gè)核甘酸為一組，決定肽 鏈上某一個(gè)氨基酸或蛋白質(zhì)合成的起始、終止信號(hào)5、真核生物是單順反子*原核生物mRN砧構(gòu)特

36、點(diǎn)1、原核生物是多順反子：每分子mRN朋有編碼幾種蛋白質(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(shí)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(bǔ)配對(duì)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(yùn) RNA (transfer RNA, tRNA) 的結(jié)構(gòu)與功能* 特征：分子量小，由7393核甘酸組成，占總RNA15腺有較好的穩(wěn)定性* tRNA的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)含1020%稀有堿基，如 DHU, TV 3 '末端為一CCA-OH 5 '末端

37、核甘酸往往是G 30強(qiáng)基是保守的* tRNA的二級(jí)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)TW環(huán)(大小相對(duì)恒定)tRNA的3 -末端連接氨基酸t(yī)RNA的3 -末端都是以 CCA吉尾。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。版權(quán)所有翻版必糾2011年12月12日蘭州大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院生物化學(xué)講義不同的tRNA可以結(jié)合不同的氨基酸。tRNA的反密碼子識(shí)別 mRNA勺密碼子* tRNA的三級(jí)結(jié)構(gòu) 倒L形* tRNA的功能活化、搬運(yùn)氨基酸到核糖體，參與蛋白質(zhì)的翻譯。三、核蛋白體 RNA (ribosomal RNA,

38、 rRNA) 結(jié)構(gòu)與功能* 特征：含量最多，占總 RNA80%U:* rRNA的功能參與組成核蛋白體，作為蛋白質(zhì)生物合成的場(chǎng)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(cè)定核酸分子大小的表示方法：分子量：道爾頓，Da堿基數(shù)：?jiǎn)捂?base ,b );雙鏈(base pair,bp)沉降系數(shù)：S鏈長(zhǎng)：1um 長(zhǎng)DN

39、AZ螺旋相當(dāng)于 3000bp或2X106Da測(cè)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(jī)溶劑；細(xì)胞內(nèi)以鈉鹽的形式存在3、核酸的水解DN用口 RNA中的糖昔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(qiáng)的酸性堿基為可水解的堿性基團(tuán)二、核酸的紫外吸收核酸在波長(zhǎng)260nm處有強(qiáng)烈的吸收，是由堿基的共軻雙鍵所決定的。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，DNA5(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(jī)溶劑如乙醇、丙酮等。變性后

40、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勺過程中以溫度對(duì) A260 (absorbance )值作圖，所得的曲線稱為解鏈曲線。Tm：變性是在一個(gè)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(dá)到最大值的50%寸的溫度稱為DNA勺解鏈溫度，又稱融解溫度 (melting temperature, Tm) 。1)其大小與G+%量成正比，G+3量越高，Tm越高2) DNAB1越長(zhǎng)Tm越高2、DNA勺復(fù)性與分子雜交DNAM 性(renaturation)的定義在適當(dāng)條件下，變性 DNA的兩條互補(bǔ)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

41、可復(fù)性，這一過程稱為退火(annealing)。減色效應(yīng)DNAM性時(shí)，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(duì)關(guān)系，在適宜的條件(溫度及離子強(qiáng)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間形成，也可以在DN解口 RNA分子間或者 RNAf RNA分子間形成。版權(quán)所有翻版必糾102011年12月12日蘭州大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院生物化學(xué)講義這種現(xiàn)象稱為核酸分子雜交。探針(probe)一小段用同位素、生物素或熒光染料標(biāo)標(biāo)記其末端或全鏈

42、的已知序列的多聚核甘酸。與固定在NC膜上的核甘酸結(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(duì)有癥狀患者進(jìn)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(cè)定兩種核酸分子間的序列相似性檢測(cè)某些專一

43、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DNAH (deoxyribonuclease, DNase):專一降解 DNARNAH (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' V'核酸外切酶。核酸酶的功能參與DNA勺合成、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。體外重組DNA技術(shù)中的重要工具酶。核 酶

44、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甘酸片段，也能序列特異性降解RNA第三章酶本章重點(diǎn)：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(dòng)力學(xué)第一節(jié)生物催化劑在生命活動(dòng)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：版權(quán)所有翻版必糾112011年12月12日蘭州大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院生物化學(xué)講義蛋白質(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(duì)

45、其特異底物具有高效催化作用的蛋白質(zhì)。酶的不同形式：?jiǎn)误w酶(monomeric enzyme):僅具有三級(jí)結(jié)構(gòu)的酶。寡聚酶(oligomeric enzyme):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(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(multifunctionalenzyme)或串聯(lián)酶(tandem enzyme): 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。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

46、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(jī)化合物的作用其主要作用是在反應(yīng)中起運(yùn)載體的作用，傳遞電子、質(zhì)子或其它基團(tuán)。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(jià)結(jié)合，較疏松，

47、可用透析或超濾的方法除去。 輔基(prosthetic group):與酶蛋白共價(jià)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(tuán)(essential group )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)。酶的活性中心(active center)或稱活性部位(active site),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?；钚灾行膬?nèi)的必需基團(tuán)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(shí)只是酶的無活性前體，此前體物質(zhì)稱為酶原。酶原的激活在一

48、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(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，保證體內(nèi)代謝正常進(jìn)行。有的酶原可以視為酶的儲(chǔ)存形式。在需要時(shí)，酶原適時(shí)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(guó)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mRN慚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。

49、這為同工酶用來診斷不同器官的疾 病提供了理論依據(jù)。版權(quán)所有翻版必糾122011年12月12日蘭州大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院生物化學(xué)講義* 舉例：乳酸脫氫酶(LDH1LDH5)*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(duì)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(diǎn)酶與一般催化劑的共同點(diǎn)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)。一、 酶促反應(yīng)的特點(diǎn)(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

50、的特異性)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?。根?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(absolute specificity) :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。eg:月尿酶只催化尿素的水解。相對(duì)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

51、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。其中包括三方面的調(diào)節(jié)。第四節(jié)酶促反應(yīng)的機(jī)制1、誘導(dǎo)契合假說(induced-fit hypothesis)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(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

52、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)(surface effect) 。4、酶的催化機(jī)制呈多元催化作用第五節(jié)酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)Kinetics of Enzyme-Catalyzed Reaction概念研究各種因素對(duì)酶促反應(yīng)速度的影響，并加以定量的闡述。版權(quán)所有翻版必糾132011年12月12日蘭州大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院生物化學(xué)講義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。可以用在一定條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(shí)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(cè)定產(chǎn)物的增加量，故反應(yīng)速度的單位為：濃度/單位時(shí)間。酶催化的反應(yīng)速

53、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(duì)反應(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(shí)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?5 %以內(nèi)）時(shí)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(shí)反應(yīng)速度與底物濃度成正比；反應(yīng)為一級(jí)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(jí)反應(yīng)。當(dāng)?shù)孜餄舛雀哌_(dá)一定程度反應(yīng)速度不再增加，達(dá)最大速度；反應(yīng)為零級(jí)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(shí)的反應(yīng)速度Vmax 最大反應(yīng)速度 （ma

54、ximum velocity）K m 米氏常數(shù)（Michaelis constant）（揭示單底物反應(yīng)的動(dòng)力學(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(shí) v=VmaxS/ Km若底物濃度很高，即S>> Km v=VmaxS/S=Vmax若S= Km 時(shí) v=12Vmax（四）Km與Vm是有意義的酶促反應(yīng)動(dòng)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(shí)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(shí)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（如，溫度、pH離子強(qiáng)度）有關(guān)，與酶的濃度無關(guān)；b） Km可近似表示酶對(duì)底物的親和力；c） 同一酶對(duì)于不同底物有不同的Km值。*Km的大小反映該酶對(duì)底物親和力的大小此時(shí)KmiiP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(duì)乙醇 Km高于歐洲人個(gè)別人酒精過敏，乙醛脫氫酶對(duì)乙醇Km高反應(yīng)達(dá)最大速率，Et =ESVmax = k2ES = k2EtVmax定義：Vm是酶完全被底物飽和時(shí)的