生物醫(yī)學(xué)概論生化第2章生物大分子

生物大分子的結(jié)構(gòu)與功能第二章StructureandFunctionofBiologicalMacromolecules第一節(jié)

蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)是生物體重要組成成分分布廣：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％。一、蛋白質(zhì)的分子組成主要有C、H、O、N和S。

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

。（一）蛋白質(zhì)的元素組成

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)×6.25×1001/16%含氮量66%！

（二）蛋白質(zhì)的組成單位——氨基酸

存在自然界中的氨基酸有300余種，但合成人體蛋白質(zhì)的氨基酸僅有20種，且均屬L-氨基酸（甘氨酸除外）。H甘氨酸CH3丙氨酸L-氨基酸的通式R1.氨基酸的一般結(jié)構(gòu)α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2.氨基酸的分類①側(cè)鏈含烴鏈的氨基酸屬于非極性脂肪族氨基酸②側(cè)鏈有極性但不帶電荷的氨基酸是極性中性氨基酸③側(cè)鏈含芳香基團(tuán)的氨基酸是芳香族氨基酸天冬氨酸

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側(cè)鏈含負(fù)性解離基團(tuán)的氨基酸是酸性氨基酸⑤側(cè)鏈含正性解離基團(tuán)的氨基酸屬于堿性氨基酸目錄二、蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)（一）蛋白質(zhì)分子中氨基酸的連接方式+-HOH肽鍵甘氨酰甘氨酸*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共價(jià)連接鍵。*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)。四十肽以上稱為蛋白質(zhì)。*

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)。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末端牛核糖核酸酶一級結(jié)構(gòu)的定義蛋白質(zhì)分子中多肽鏈的N端至C端各氨基酸殘基的排列順序，以及二硫鍵的位置。主要的化學(xué)鍵肽鍵，有些蛋白質(zhì)還包括二硫鍵。（二）蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)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)，但不是唯一因素。目錄蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)包括二級結(jié)構(gòu)(secondarystructure)三級結(jié)構(gòu)(tertiarystructure)四級結(jié)構(gòu)(quaternarystructure)（三）蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)主要的化學(xué)鍵：

氫鍵

二級結(jié)構(gòu)的定義是指蛋白質(zhì)分子中某一段肽鏈主鏈原子的局部空間結(jié)構(gòu)，常見有α-螺旋、β-折疊、β-轉(zhuǎn)角和無規(guī)卷曲。-螺旋目錄-折疊-轉(zhuǎn)角和無規(guī)卷曲-轉(zhuǎn)角無規(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)。氫鍵、鹽鍵、疏水作用和范德華力等次級鍵。主要的化學(xué)鍵是指整條多肽鏈中全部氨基酸殘基的相對空間位置。它是在二級結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上多肽鏈進(jìn)一步盤曲、折疊所形成的空間排布方式，包括主鏈和側(cè)鏈共同形成的構(gòu)象。三級結(jié)構(gòu)的定義dd范德華力

肌紅蛋白(Mb)N端C端亞基之間的結(jié)合力主要是氫鍵和離子鍵。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)。四級結(jié)構(gòu)的定義血紅蛋白的四級結(jié)構(gòu)

（四）蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)是高級結(jié)構(gòu)與功能的基礎(chǔ)蛋白質(zhì)的功能依賴特定空間結(jié)構(gòu)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)

這種由蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)異常引起的疾病，稱為“分子病”。血紅蛋白與O2的親和力與4個(gè)亞基締合的空間構(gòu)象相關(guān)。血紅蛋白T態(tài)和R態(tài)的互變與O2的親和力低與O2的親和力高瘋牛病中的蛋白質(zhì)構(gòu)象改變瘋牛病是由朊病毒蛋白(prionprotein,PrP)引起的一組人和動物神經(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-折疊正常瘋牛病三、蛋白質(zhì)的重要理化性質(zhì)（一）蛋白質(zhì)的兩性解離蛋白質(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(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)。pH=pI+OH-pH>pI+H++OH-+H+pH<pI兩性離子正離子負(fù)離子PNH3+COO-RPNH3+COO-RPNH2COOHRPNH2COOHRPNH2COO-RPNHCOO-RPNH3+COORPNH3+COOHR當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)溶液處于某一pH時(shí)，蛋白質(zhì)所帶正、負(fù)電荷恰好相等，凈電荷為零，即成為兼性離子，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)（二）蛋白質(zhì)的高分子性質(zhì)蛋白質(zhì)分子量多在1萬至10萬之間，其分子的直徑平均為4.3nm，為膠粒范圍之內(nèi)，屬于高分子化合物。

蛋白質(zhì)膠體穩(wěn)定的因素水化膜顆粒表面電荷+++++++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)的變性作用在某些物理和化學(xué)因素作用下，蛋白質(zhì)分子內(nèi)次級鍵斷裂，使空間構(gòu)象發(fā)生改變，導(dǎo)致其理化性質(zhì)改變、生物活性的喪失的現(xiàn)象。蛋白質(zhì)的變性(denaturation)

造成變性的因素①物理因素：加熱、干燥、紫外線或放射線照射、超聲波、震蕩等。②化學(xué)因素：強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、重金屬鹽、三氯乙酸、尿素、乙醇、丙酮等。

變性的本質(zhì)——

破壞非共價(jià)鍵和二硫鍵，不改變蛋白質(zhì)氨基酸殘基的連接。

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)。但大多數(shù)蛋白難以復(fù)性。（四）蛋白質(zhì)的紫外吸收特性由于蛋白質(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。四、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)第二節(jié)

核酸的結(jié)構(gòu)與功能核酸(nucleicacid)

是以核苷酸為基本組成單位，主要起到攜帶和傳遞遺傳信息和指導(dǎo)蛋白質(zhì)生物合成的生物大分子。核酸的發(fā)現(xiàn)和研究工作的歷史1868年FridrichMiescher從膿細(xì)胞中提取“核素”

1944年

Avery等人證實(shí)DNA是遺傳物質(zhì)1953年

Watson和Crick發(fā)現(xiàn)DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)1968年Nirenberg發(fā)現(xiàn)遺傳密碼1975年Temin和Baltimore發(fā)現(xiàn)逆轉(zhuǎn)錄酶1981年Gilbert和Sanger建立DNA測序方法1985年Mullis發(fā)明PCR技術(shù)1990年美國啟動人類基因組計(jì)劃(HGP)

1994年中國人類基因組計(jì)劃啟動2001年美、英等國完成人類基因組計(jì)劃基本框架核酸的分類及分布90%以上分布于細(xì)胞核，其余分布于核外如線粒體，葉綠體，質(zhì)粒等。分布于細(xì)胞核、細(xì)胞質(zhì)。(deoxyribonucleicacid,DNA)(ribonucleicacid,RNA)脫氧核糖核酸

核糖核酸攜帶遺傳信息，決定細(xì)胞和個(gè)體的基因型(genotype)。參與細(xì)胞內(nèi)DNA遺傳信息的表達(dá)。某些病毒RNA也可作為遺傳信息的載體。一、核酸的基本單位和化學(xué)組成核酸(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嘌呤(purine)腺嘌呤(adenine,A)鳥嘌呤(guanine,G)（一）堿基嘧啶(pyrimidine)胞嘧啶(cytosine,C)尿嘧啶(uracil,U)胸腺嘧啶(thymine,T)（二）戊糖（構(gòu)成RNA）1′2′3′4′5′核糖(ribose)（構(gòu)成DNA）脫氧核糖(deoxyribose)堿基和核糖（脫氧核糖）通過糖苷鍵連接形成核苷（脫氧核苷）。1′1（三）核苷核苷酸：AMP,GMP,UMP,CMP脫氧核苷酸：dAMP,dGMP,dTMP,dCMP

核苷（脫氧核苷）和磷酸以磷酸酯鍵連接形成核苷酸（脫氧核苷酸）。

（四）核苷酸環(huán)化核苷酸：cAMP、cGMP，是細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)中的第二信使。cAMP核苷酸衍生物含核苷酸的生物活性物質(zhì)：NAD+、NADP+、CoA-SH、FAD

等都含有

AMPNADP+NAD+核酸是由多個(gè)核苷酸之間通過3’-5’磷酸二酯鍵連接形成的高分子化合物。5′端3′端CGA（五）核苷酸的連接方式及結(jié)構(gòu)表示方式書寫方法5

ACTGCT

3核酸一級結(jié)構(gòu)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。核酸分子大小常用堿基數(shù)目（base或kilobase)表示。二、DNA分子的高級結(jié)構(gòu)和功能（一）DNA的二級結(jié)構(gòu)——雙螺旋結(jié)構(gòu)

堿基組成分析Chargaff規(guī)則：[A]=

[T][G]

[C]

堿基的理化數(shù)據(jù)分析A-T、G-C以氫鍵配對較合理DNA纖維的X-線衍射圖譜分析RosalindFranklin

WatsonandCrick1.DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型要點(diǎn)（Watson,Crick,1953）（1）兩條反向平行的脫氧多核苷酸鏈圍繞同一個(gè)螺旋軸形成右手螺旋結(jié)構(gòu)。（2）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)，兩條鏈對應(yīng)的堿基通過氫鍵配對（互補(bǔ)配對形式：A=T;GC）。堿基互補(bǔ)配對TAGC（3）相鄰堿基對平面產(chǎn)生疏水性作用力（堿基堆積力）和互補(bǔ)堿基對間的氫鍵共同維系著DNA結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。3.DNA的超螺旋結(jié)構(gòu)及其在染色質(zhì)中的組裝超螺旋結(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雙螺旋方向相反原核生物DNA的高級結(jié)構(gòu)

DNA在真核生物細(xì)胞核內(nèi)的組裝真核生物染色體由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：H1H2A，H2BH3H44.DNA的功能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。基因(gene)是指DNA上的功能片段，其中的堿基序列決定了基因的功能。DNA的結(jié)構(gòu)具有足夠的復(fù)雜性和穩(wěn)定性，滿足遺傳多樣性和穩(wěn)定性的需要。同時(shí)也會發(fā)生重組和突變，為自然選擇提供機(jī)會。三、RNA分子的高級結(jié)構(gòu)和功能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)。RNA比DNA小的多。RNA的種類、大小和結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)比DNA表現(xiàn)出多樣性。動物細(xì)胞內(nèi)主要的RNA種類及功能RNA種類縮寫分布功能信使RNAmRNA細(xì)胞核、細(xì)胞質(zhì)、線粒體蛋白質(zhì)合成模板轉(zhuǎn)運(yùn)RNAtRNA細(xì)胞核、細(xì)胞質(zhì)、線粒體轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸核糖體RNArRNA細(xì)胞核、細(xì)胞質(zhì)、線粒體核糖體組成成分不均一核RNAhnRNA細(xì)胞核成熟mRNA的前體核內(nèi)小RNAsnRNA細(xì)胞核參與hnRNA的剪接、轉(zhuǎn)運(yùn)（一）mRNA的結(jié)構(gòu)與功能信使RNA(messengerRNA,mRNA)是細(xì)胞內(nèi)合成蛋白質(zhì)的模板。生物體內(nèi)mRNA的豐度最小、種類最多、大小也各不相同、壽命最短。mRNA的初級產(chǎn)物為不均一核RNA(hnRNA)。hnRNA經(jīng)過剪切后成為成熟的mRNA。（二）tRNA的結(jié)構(gòu)與功能轉(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)運(yùn)至核糖體。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。核苷酸鏈中形成多處莖環(huán)(stem-loop)結(jié)構(gòu)。tRNA具有局部互補(bǔ)序列tRNA的二級結(jié)構(gòu)——三葉草形tRNA的倒L三級結(jié)構(gòu)tRNA的反密碼子環(huán)上有反密碼子(anticodon)。tRNA上的反密碼子通過堿基互補(bǔ)識別mRNA上的密碼子。tRNA的反密碼子環(huán)核糖體RNA(ribosomalRNA，rRNA)是細(xì)胞內(nèi)含量最多的RNA(>80％)。rRNA與核糖體蛋白結(jié)合組成核糖體(ribosome)，為蛋白質(zhì)的合成提供場所。（三）rRNA的結(jié)構(gòu)與功能

核糖體在翻譯中的功能部位四、核酸的某些理化性質(zhì)核酸分子中的堿基具有共軛雙鍵，使核酸在波長240~290nm

處有光吸收，最大吸收在260nm附近。這一特性常用作核酸的定性和定量分析。（一）核酸分子的紫外吸收特性（二）核酸分子的變性、復(fù)性和雜交某些理化因素（溫度、酸堿、離子強(qiáng)度等）導(dǎo)致DNA雙鏈互補(bǔ)堿基對之間的氫鍵發(fā)生斷裂，DNA雙鏈解離為單鏈的過程稱為變性（denaturation）。

DNA變性只改變其二級結(jié)構(gòu)，并不改變它的堿基序列。部分解鏈雙鏈DNADNA的變性增色效應(yīng)(hyperchromiceffect)：DNA變性時(shí)其溶液A260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于A260值作圖，所得的曲線稱為解鏈曲線。雙鏈解開50%（或吸光度變化值的50%）時(shí)所對應(yīng)的溫度。解鏈溫度(meltingtemperature，Tm)鏈長越長，解鏈溫度越高G+C含量越高，解鏈溫度越高。解鏈曲線的變化變性的核酸可以復(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，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A260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)

。在DNA變性后的復(fù)性過程中，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。核酸分子雜交(hybridization)

DNA-DNA雜交雙鏈分子變性復(fù)性不同來源的DNA分子研究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。檢測靶基因在待檢樣品中存在與否。核酸分子雜交的應(yīng)用分子雜交實(shí)驗(yàn)①②③DNA芯片技術(shù)5Primer15Primer2Cycle2Cycle15555

5

5TemplateDNAPCR技術(shù)的工作原理55555555Cycle355

5555555

5

55555

525～30次循環(huán)后，模板DNA的含量可以擴(kuò)大100萬倍以上。第三節(jié)

酶的結(jié)構(gòu)與功能酶是一類對其特異作用物（底物）具有高效催化作用的蛋白質(zhì)。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）高效性一、酶的特性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。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)活化能的改變活化能：底物分子從初態(tài)轉(zhuǎn)變到活化態(tài)所需的能量。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）特異性（二）特異性絕對特異性(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(stereo

specificity)：作用于立體異構(gòu)體中的一種。（三）敏感性大多數(shù)酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)，但凡能使蛋白質(zhì)變性的理化因素如強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、重金屬、紫外線、劇烈震蕩等均能影響蛋白酶活性，甚至使酶完全失活。（四）可調(diào)性對酶生成與降解量的調(diào)節(jié)酶催化效力的調(diào)節(jié)通過改變底物濃度對酶進(jìn)行調(diào)節(jié)等酶促反應(yīng)受多種因素的調(diào)控，以適應(yīng)機(jī)體對不斷變化的內(nèi)外環(huán)境和生命活動的需要。（一）酶的分子組成單純酶(simpleenzyme)結(jié)合酶(conjugatedenzyme)二、酶的結(jié)構(gòu)1.根據(jù)化學(xué)組成分類*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)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)轉(zhuǎn)移的基團(tuán)小分子有機(jī)化合物名稱所含的維生素氫原子（質(zhì)子+電子）NAD＋（煙酰胺腺嘌呤二核苷酸，輔酶I煙酰胺（維生素PP）之一NADP＋（煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸，輔酶II煙酰胺（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）一碳單位四氫葉酸葉酸常見的輔助因子及其作用必需基團(tuán)(essentialgroup)酶分子中氨基酸殘基側(cè)鏈的化學(xué)基團(tuán)中，一些維持酶活性必不可少的化學(xué)基團(tuán)。（二）酶的活性中心酶分子必需基團(tuán)在空間結(jié)構(gòu)上彼此靠近，構(gòu)成特定的空間構(gòu)象，能與底物特異結(jié)合并將底物轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物的區(qū)域。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)象所必需?；钚灾行耐獾谋匦杌鶊F(tuán)（三）同工酶同工酶定義同工酶(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)及免疫學(xué)性質(zhì)不同的一組酶。HHHHHHHMHHMMHMMMMMMMLDH1

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

(M4)乳酸脫氫酶的同工酶*舉例：乳酸脫氫酶(LDH1～

LDH5)心肌梗死和肝病病人血清LDH同工酶譜的變化1酶活性心肌梗死酶譜正常酶譜肝病酶譜2345（四）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。酶原的激活在一定條件下，酶原向有活性酶轉(zhuǎn)化的過程。賴?yán)i天天天天甘異賴?yán)i天天天天纈組絲SSSS46183甘異纈組絲SSSS腸激酶胰蛋白酶活性中心胰蛋白酶原的激活過程

酶原激活的機(jī)理酶原分子構(gòu)象發(fā)生改變形成或暴露出酶的活性中心

一個(gè)或幾個(gè)特定的肽鍵斷裂，水解掉一個(gè)或幾個(gè)短肽在特定條件下

酶原激活的生理意義消化道內(nèi)的蛋白酶原：避免細(xì)胞的自身消化，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。凝血系統(tǒng)和纖維蛋白溶解酶：有的酶原可以視為酶的儲存形式。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。（一）酶能降低反應(yīng)的活化能三、酶的作用機(jī)理（二）中間產(chǎn)物學(xué)說研究酶促反應(yīng)速度及其影響因素的作用規(guī)律。影響因素包括有酶濃度、底物濃度、pH、溫度、抑制劑、激活劑等?！芯恳环N因素的影響時(shí)，其余各因素均恒定，即遵循齊同對比原則。四、酶促反應(yīng)動力學(xué)米－曼氏方程式

（Michaelis&Menten)中間產(chǎn)物

酶促反應(yīng)模式——中間產(chǎn)物學(xué)說E+Sk1k2k3ESE+P（一）底物濃度對酶促反應(yīng)速度的影響※1913年Michaelis和Menten提出反應(yīng)速度與底物濃度關(guān)系的數(shù)學(xué)方程式，即米－曼氏方程式，簡稱米氏方程式(Michaelisequation)。[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(maximumvelocity)

Ｋm：米氏常數(shù)(Michaelisconstant)

ＶVmax[S]Km+[S]＝──Km的意義①Km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，單位為mol/L。②意義：a)

Km是酶的特征性常數(shù)之一；

Km只與酶的性質(zhì)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（反比）c)

同一酶對于不同底物有不同的Km值。

確定最合適底物或天然底物（二）酶濃度對反應(yīng)速度的影響當(dāng)[S]＞＞[E]，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]0V

[E]

當(dāng)[S]>>[E]時(shí)，Vmax=k3[E]

酶濃度對反應(yīng)速度的影響

雙重影響溫度升高，酶促反應(yīng)速度升高由于酶的本質(zhì)是蛋白質(zhì)，溫度升高，可引起酶的變性，從而反應(yīng)速度降低。（三）溫度對酶促反應(yīng)速度的影響酶活性0.51.02.01.50102030405060溫度oC溫度對淀粉酶活性的影響

最適溫度(optimumtemperature)：酶促反應(yīng)速度最快時(shí)的環(huán)境溫度。溫血動物：35～40℃TaqDNA聚合酶：70～75℃

可耐受100℃高溫低溫的作用:貯存生物制品、菌種等

低溫時(shí)由于活化分子數(shù)目減少，反應(yīng)速度降低，但溫度升高后，酶活性又可恢復(fù)。臨床上的低溫麻醉減少組織細(xì)胞的代謝程度，使機(jī)體耐受手術(shù)時(shí)氧和營養(yǎng)物質(zhì)的缺乏

（四）pH對酶促反應(yīng)速度的影響解離狀態(tài)：蛋白質(zhì)的極性基團(tuán)輔助因子的荷電狀態(tài)