川大生物化學考研輔導班筆記

川大生物化學考研輔導班筆記生物化學輔導班筆記第1章糖化學掌握糖的定義，包括單糖，寡糖，多糖，雜多糖。以及糖的性質(zhì)，判斷構(gòu)型等。書的第一節(jié)1，第二節(jié)134，第三節(jié)，第四節(jié)以及第五節(jié)的定義。具體內(nèi)容見書。單糖：在溫和條件下不能水解為更小的單位。寡糖（雙糖）：水解時每個分子產(chǎn)生2-10個單糖殘基。多糖:能水解成多個單糖分子，屬于高分子碳水化合物，分子量可達到數(shù)百萬。（一）單糖(Monosaccharide)植物體內(nèi)的單糖主要是戊糖、己糖、庚糖戊糖主要有核糖、脫氧核糖（木糖和阿拉伯糖）己糖主要有葡萄糖、果糖和半乳糖（甘露糖、山梨糖）（二）雙糖(Bisaccharide)以游離狀態(tài)存在的雙糖有蔗糖、麥芽糖和乳糖。還有以結(jié)合形式存在的纖維二糖。蔗糖是由α-D-葡萄糖和β-D-果糖各一分子按α、β（1→2）鍵型縮合、失水形成的，它是植物體內(nèi)糖的運輸形式。麥芽糖是由兩個葡萄糖分子縮合、失水形成的。其糖苷鍵型為α（1→4）。麥芽糖分子內(nèi)有一個游離的半縮醛羥基，具有還原性。（三）多糖(Polysaccharide)淀粉（Starch）糖原(Glycogen)葡聚糖（Dextran）（細菌和酵母中葡萄糖的儲存形式）纖維素(Cellulose)是一種結(jié)構(gòu)多糖第2章脂化學及生物膜掌握脂的定義，飽和油脂的結(jié)構(gòu)以及碘值、皂化值等的計算。腦磷脂和卵磷脂。生物膜是構(gòu)成細胞所有膜的總稱，包括圍在細胞質(zhì)外圍的質(zhì)膜和細胞器的內(nèi)膜系統(tǒng)?；瘜W組成為膜脂(Membranelipid)膜蛋白(Membraneprotein)糖類(Polysaccharide)無機鹽(Inorganicsalt)金屬離子(Metalion)水(Water)磷脂（主要）HHOCH3H3C-(CH2)12-CC-C-C-CH2-O-P-O-CH2-CH2-N+-CH3HOHN-HO-CH3OCR1糖脂是糖通過半縮醛羥基以糖苷鍵與脂質(zhì)連接而成的化合物。膜脂中糖脂主要有鞘糖脂、甘油糖脂生物膜的分子結(jié)構(gòu)模型流體鑲嵌模型與過去模型的主要差別突出了膜的流動性顯示了膜蛋白分布的不對稱性膜分子結(jié)構(gòu)的流動性膜脂的流動性膜脂的流動性主要決定于磷脂分子.在生理條件下,磷脂大多呈流動的液晶態(tài),磷脂在膜內(nèi)可作旋轉(zhuǎn)運動,翻轉(zhuǎn)運動,側(cè)向運動等.當溫度降至一定值時,膜脂從流動的液晶態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)轭愃凭w的凝膠態(tài),這個溫度稱為相變溫度.凝膠狀態(tài)也可再熔解為液晶態(tài)。各種膜脂由于組分不同而具有各自的相變溫度。膜脂的流動性的大小與磷脂分子中脂肪酸鏈的長短及不飽和程度密切相關(guān).鏈越短,不飽和程度越高,流動性越大.哺乳動物中膽固醇對膜脂流動性也有一定的調(diào)控作用,在生理條件下增加膽固醇的含量會降低膜的流動性，因為膽固醇的閉合環(huán)狀結(jié)構(gòu)干擾了脂肪酸的側(cè)向運動。膜脂的流動性是不均勻的,在一定溫度下,有的膜脂處于凝膠態(tài),有的則呈液晶態(tài),處于液晶態(tài)的各膜脂的流動性也不完全相同.膜蛋白的流動性膜蛋白只能做側(cè)向擴散和旋轉(zhuǎn)擴散,其速度平均比膜脂小10～100倍.生物膜的功能物質(zhì)運輸，能量轉(zhuǎn)換，信息傳遞。一、物質(zhì)運輸離子、小分子物質(zhì)的運輸（穿膜運輸）、被動運輸、主動運輸。1）簡單擴散物質(zhì)從高濃度到低濃度的單純的擴散作用，不需借助載體，不消耗能量。只有小分子量的不帶電或疏水分子（H2O、O2、CO2、Urea、Et-OH）以此方式過膜。2）協(xié)助擴散物質(zhì)從高濃度到低濃度（順濃度梯度），需借助載體蛋白的物質(zhì)運輸。包括親水性分子如糖、氨基酸等的運輸。簡單擴散與協(xié)助擴散的區(qū)別協(xié)助擴散需和膜上的專一性的膜運輸?shù)鞍装l(fā)生可逆結(jié)合，在它們幫助下擴散過膜。與簡單擴散相比，協(xié)助擴散有明顯的飽和效應(yīng)，即當被運輸物質(zhì)濃度不斷升高時，速度出現(xiàn)一個極限值，這是由于載體蛋白的數(shù)量限制造成的。3）主動運輸：物質(zhì)逆濃度梯度的穿膜運輸，需消耗代謝能，并需專一性的載體蛋白。（1）ATP驅(qū)動的主動運輸Na+、K+的跨膜運輸，通過膜上的專一的載體—Na+、K+-泵運輸,Na+、K+-泵又稱Na+、K+-ATP酶，它通過水解ATP提供的能量主動向外運輸Na+，向內(nèi)運輸K+，每水解1分子ATP向膜外泵出3個Na+，向膜內(nèi)泵入2個K+。。真核細胞通過內(nèi)吞作用（endocytosis）和外排作用（exocytosis）完成大分子與顆粒性物質(zhì)的跨膜運輸。在轉(zhuǎn)運過程中，質(zhì)膜內(nèi)陷，形成包圍細胞外物質(zhì)的囊泡，因此又稱膜泡運輸。細胞的內(nèi)吞和外排活動總稱為吞排作用（cytosis）。二、能量轉(zhuǎn)換光合作用：光能化學能氧化磷酸化：化學能生物能三、信息傳遞細胞質(zhì)膜上存在有多種專一受體，以接受激素等胞間化學信號的作用信息。這些胞間信號稱為第一信使。第一信使與膜上的特定受體結(jié)合，引起受體蛋白構(gòu)象變化，繼而引起膜上G蛋白的激活并產(chǎn)生第二信使（胞內(nèi)信使）cAMP、三磷酸肌醇（IP3）、二酰甘油（DG）和Ca2+。進而引起細胞內(nèi)一系列反應(yīng)。了解脂類的提取分離與分析原理第3章蛋白質(zhì)掌握以下內(nèi)容，本章是重點之一。蛋白質(zhì)的水解(Hydrolysisofprotein)，氨基酸的分類(ClassificationofAAs)，氨基酸的理化性質(zhì)(Physical&chemicalpropertiesofAA)，氨基酸的分析分離(IsolationandanalysisofAA)。一、蛋白質(zhì)的水解(Hydrolysisofprotein)蛋白質(zhì)和多肽的肽鍵與一般的酰胺鍵一樣可以被H+,OH-或Protease催化水解，酸或堿能夠?qū)⒍嚯耐耆猓杆庖话闶遣糠炙?氨基酸是蛋白質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)單元。大多數(shù)的蛋白質(zhì)都是由20種氨基酸組成。這20種氨基酸被稱為基本氨基酸。1、H+Hydrolysis常用6mol/L的鹽酸或4mol/L硫酸在105～110℃條件下進行水解，反應(yīng)時間約20h。此法的優(yōu)點是不容易引起水解產(chǎn)物的消旋化，得到的是L-氨基酸。缺點是色氨酸被沸酸完全破壞；含有羥基的氨基酸如絲氨酸或蘇氨酸有一小部分被分解；天門冬酰胺和谷氨酰胺側(cè)鏈的酰胺基被水解成了羧基。2、OH-Hydrolysis一般用5mol/LNaOH煮沸10～20h。由于水解過程中許多氨基酸都受到不同程度的破壞，產(chǎn)率不高。部分的水解產(chǎn)物發(fā)生消旋化，其產(chǎn)物是D-型和L-型氨基酸的混合物。該法的優(yōu)點是色氨酸在水解中不受破壞。3、HydrolysiswithEnzyme目前用于蛋白質(zhì)肽鏈斷裂的蛋白水解酶（proteolyticenzyme）或稱蛋白酶（proteinase,protease）已有十多種。應(yīng)用酶水解多肽不會破壞氨基酸，也不會發(fā)生消旋化。水解的產(chǎn)物為較小的肽段。最常見的蛋白水解酶有以下幾種：胰蛋白酶(Trypsin)、糜蛋白酶(Chymotrypsin)、胃蛋白酶(Pepsin)。二、ClassificationofAAs（一）根據(jù)來源分：內(nèi)源氨基酸和外源氨基酸（二）從營養(yǎng)學角度分：必需氨基酸(EssentialAA)和非必需氨基酸(NonessentialAA)8種必需氨基酸要記。1、蛋白質(zhì)中常見氨基酸的結(jié)構(gòu)按R基極性分類20種常見氨基酸(1)非極性R基團氨基酸：8種—AlaValLeuIlePheProMetTrp(2)極性不帶電荷R基團氨基酸：7種—SerThrAsnGlnTryCysGly(3)帶負電荷R基團氨基酸：2種—AspGlu(4)帶正電荷R基團氨基酸：3種—LysArgHis硒代半胱氨酸：HSe-CH2-CH-COOH2.蛋白質(zhì)中幾種重要的稀有氨基酸在少數(shù)蛋白質(zhì)中分離出一些不常見的氨基酸，通常稱為稀有蛋白質(zhì)氨基酸。這些氨基酸都是由相應(yīng)的基本氨基酸衍生而來的。其中重要的有4-羥基脯氨酸、5-羥基賴氨酸、N-甲基賴氨酸、和3,5-二碘酪氨酸等。這些不常見蛋白質(zhì)氨基酸的結(jié)構(gòu)如下。3.非蛋白氨基酸廣泛存在于各種細胞和組織中，呈游離或結(jié)合態(tài)，但并不存在蛋白質(zhì)中的一類氨基酸，大部分也是蛋白質(zhì)氨基酸的衍生物(Derivatives)。H2N-CH2-CH2-COOHH2N-CH2-CH2-CH2-COOH非蛋白氨基酸存在的意義：1.作為細菌細胞壁中肽聚糖的組分：D-GluD-Ala2.作為一些重要代謝物的前體或中間體:β-丙氨酸（VB3）、鳥氨酸（Orn）、胍氨酸（Cit）(尿素)3.作為神經(jīng)傳導的化學物質(zhì)：γ-氨基丁酸4.有些氨基酸只作為一種N素的轉(zhuǎn)運和貯藏載體（刀豆氨酸）5.調(diào)節(jié)生長作用6.殺蟲防御作用絕大部分非蛋白氨基酸的功能不清楚。三、氨基酸的理化性質(zhì)1．除Gly外，氨基酸含有一個手性α-碳原子，因此都具有旋光性。比旋光度是氨基酸的重要物理常數(shù)之一，是鑒別各種氨基酸的重要依據(jù)。2.氨基酸的光吸收構(gòu)成蛋白質(zhì)的20種氨基酸在可見光區(qū)都沒有光吸收，但在遠紫外區(qū)(<220nm)均有光吸收。在近紫外區(qū)(220～300nm)只有Tyr、Phe和Trp有吸收光的能力。Tyr的λmax＝275nm，Phe的λmax＝257nm，Trp的λmax＝280nm3.高熔點4.一般均溶于水，溶于強酸、強堿；不溶于乙醚。5.氨基酸一般有味氨基酸的兩性性質(zhì)和等電點1.氨基酸的兼性離子形式2.氨基酸的兩性解離在不同的pH條件下，兩性離子的狀態(tài)也隨之發(fā)生變化。氨基酸的等電點（Isoelectricpoint,pI）及其計算當外液pH為某一pH值時，Aa分子中所含的-NH3+和-COO-數(shù)目正好相等，凈電荷為0這一pH值即為Aa的等電點(pI)。在等電點時，氨基酸既不向正極也不向負極移動，即氨基酸處于兩性離子狀態(tài)。側(cè)鏈不含離解基團的中性氨基酸，其等電點是它的pK'1和pK'2的算術(shù)平均值：pI=(pK'1+pK'2)/2同樣，對于側(cè)鏈含有可解離基團的氨基酸，其pI值也決定于兩性離子兩邊的pK值的算術(shù)平均值。酸性氨基酸：pI=(pK'1+pK'R-COO-)/2，鹼性氨基酸：pI=(pK'2+pK'R-NH2)/2。小結(jié)1.某氨基酸的等電點即為該氨基酸兩性離子兩邊的pK值和的1/2。2.在氨基酸等電點以上任何pH，AA帶凈的負電荷，在電場中向陽極移動；在氨基酸等電點以下任何pH，AA帶凈的正電荷，在電場中向陰極移動。3.在一定pH范圍中，溶液的pH離AA等電點愈遠，AA帶凈電荷愈多。蛋白質(zhì)的化學修飾：是指在較溫和的條件下，以可控制的方式使蛋白質(zhì)與某種試劑（稱化學修飾劑）起特異反應(yīng)，以引起蛋白質(zhì)中個別氨基酸側(cè)鏈或功能團發(fā)生共價化學改變。層析法也稱色譜法，是1906年俄國植物學家MichaelTswett發(fā)現(xiàn)并命名的。他將植物葉子的色素通過裝填有吸附劑的柱子，各種色素以不同的速率流動后形成不同的色帶而被分開，由此得名為“色譜法”（Chromatography)。后來無色物質(zhì)也可利用吸附柱層析分離。1944年出現(xiàn)紙層析。以后層析法不斷發(fā)展，相繼出現(xiàn)氣相層析、高壓液相層析、薄層層析、親和層析、凝膠層析等。層析法的基本原理（重點）層析法是利用混合物中各組分物理化學性質(zhì)的差異（如吸附力、分子形狀及大小、分子親和力、分配系數(shù)等），使各組分在兩相（一相為固定的，稱為固定相；另一相流過固定相，稱為流動相）中的分布程度不同，從而使各組分以不同的速度移動而達到分離的目的。層析法的分類按兩相所處的狀態(tài)分類：流動相有兩種狀態(tài)：液體作為流動相，氣體作為流動相固定相也有兩種狀態(tài)：固體吸附劑作為固定相，以吸附在固體上的液體為固定相。按兩相所處的狀態(tài)分為：液相層析液-固層析，液-液層析氣相層析氣-固層析，氣-液層析1.吸附層析(Adsorptionchromatography)：利用吸附劑表面對不同組分吸附性能的差異，達到分離鑒定的目的。2.分配層析(Partitionchromatography)：利用不同組分在流動相和固定相之間的分配系數(shù)不同，使之分離。3.離子交換層析(Ion-exchangechromatography)：利用不同組分對離子交換劑親和力的不同。4.凝膠層析(Gelfiltration,Molecularsievechromatography)：利用某些凝膠對于不同分子大小的組分阻滯作用的不同。層析又稱為色層分析、色譜固相（靜相，Stationaryphase)：可以是固相、液相或固－液混合相（半液體）動相（流動相，Mobilephase)：可以是液相或氣相，充滿于靜相的空隙中，并能流過靜相。分配系數(shù)(Partitioncoefficient)：指一種溶質(zhì)在2種給定的的溶劑中分配時，溶質(zhì)在2個相中的濃度之比。肽（Peptide）：一個Aa的羧基與另一個Aa的氨基之間失水形成的酰胺鍵稱為肽鍵(Peptidebond)，所形成的化合物稱為肽(Peptide)。C-N單鍵鍵長0.149nm，C=N雙鍵鍵長0.127nm，肽鍵鍵長0.132nm。組成肽鍵的四個原子和與之相連的兩個α碳原子（Cα）都處于同一個平面內(nèi)，此剛性結(jié)構(gòu)的平面叫肽平面（peptideplane）或酰胺平面（amideplane）。在大多數(shù)情況下，以反式構(gòu)型存在。通常在多肽鏈的一端含有一個游離的a-氨基，稱為氨基端或N-端（amino-terminalorN-terminal)；在另一端含有一個游離的a-羧基，稱為羧基端或C-端（carboxyl-terminalorC-terminal);氨基酸的順序是從N-端的氨基酸殘基開始，以C-端氨基酸殘基為結(jié)束的排列順序。如上述五肽可表示為：serylglycyltyrosinylalanylleucine,orSer-Gly-Tyr-Ala-LeuorS-G-Y-A-L原則：當溶液pH大于解離側(cè)鏈的值，占優(yōu)勢的離子形式是該側(cè)鏈的共軛堿，當溶液pH小于解離側(cè)鏈的值，占優(yōu)勢的離子形式是該側(cè)鏈的共軛酸。肽的化學反應(yīng)：也能發(fā)生茚三酮反應(yīng)、Sanger反應(yīng)、DNS反應(yīng)和Edman反應(yīng)；還可發(fā)生雙縮脲反應(yīng)。肽的顏色反應(yīng)多肽可與多種化合物作用，產(chǎn)生不同的顏色反應(yīng)。這些顯色反應(yīng)，可用于多肽的定性或定量鑒定。如黃色反應(yīng)，是由硝酸與氨基酸的苯基（酪氨酸和苯丙氨酸）反應(yīng)生成二硝基苯衍生物而顯黃色。多肽的雙縮脲反應(yīng)是多肽特有的顏色反應(yīng);雙縮脲是兩分子的尿素經(jīng)加熱失去一分子NH而得到3的產(chǎn)物。雙縮脲能夠與堿性硫酸銅作用，產(chǎn)生蘭色的銅-雙縮脲絡(luò)合物，稱為雙縮脲反應(yīng)。含有兩個以上肽鍵的多肽，具有與雙縮脲相似的結(jié)構(gòu)特點，也能發(fā)生雙縮脲反應(yīng)，生成紫紅色或藍紫色絡(luò)合物。這是多肽定量測定的重要反應(yīng)。Classificationofproteins一、依據(jù)蛋白質(zhì)的外形分類按照蛋白質(zhì)的外形可分為球狀蛋白質(zhì)和纖維狀蛋白質(zhì)。球狀蛋白質(zhì)：globularprotein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。纖維狀蛋白質(zhì)：fibrousprotein分子類似纖維。又可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)的組成分類按照蛋白質(zhì)的組成，可以分為簡單蛋白(simpleprotein)，結(jié)合蛋白(conjugatedprotein)。簡單蛋白simpleprotein又稱為單純蛋白質(zhì),僅由氨基酸組成的肽鏈，不含其它成分。結(jié)合蛋白conjugatedprotein由簡單蛋白與其它非蛋白成分結(jié)合而成。Molecularstructureofproteins（概念要掌握以及作用力一級結(jié)構(gòu)(PrimaryStructure,1oStructure)二級結(jié)構(gòu)(SecondaryStructure,2oStructure)三級結(jié)構(gòu)(TertiaryStructure,3oStructure)四級結(jié)構(gòu)(QuaternaryStructure,4oStructure)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)一、蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)1969年，國際純化學與應(yīng)用化學委員會（IUPAC）規(guī)定：蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)指蛋白質(zhì)多肽連中AA的排列順序，包括二硫鍵的位置。其中最重要的是多肽鏈的氨基酸順序，它是蛋白質(zhì)生物功能的基礎(chǔ)。蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)的測定蛋白質(zhì)氨基酸順序的測定是蛋白質(zhì)化學研究的基礎(chǔ)。自從1953年F.Sanger測定了胰島素的一級結(jié)構(gòu)以來，現(xiàn)在已經(jīng)有上千種不同蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)被測定。（1）測定蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)的要求a、樣品必需純（>97%以上）；b、知道蛋白質(zhì)的分子質(zhì)量；c、知道蛋白質(zhì)由幾條多肽鏈（幾個亞基，Subunit）組成；⑴測N末端數(shù)目，確定幾條肽鏈⑵拆肽鏈、分離肽鏈（如果具有四級結(jié)構(gòu)的話）⑶各肽鏈水解，測各肽鏈Aa分子摩爾比⑷測肽鏈的N、C末端的Aa種類⑸部分水解成大小不等的肽片段，分離之⑹測每個肽片段的AA順序⑺部分水解（另一套酶或條件）成肽片段，分離之⑻測每個肽片段的Aa順序⑼比較⑹,⑻拼湊成完整proteinseqence(順序)⑽測定原protein中二硫鍵及酰胺基位置B.多肽鏈的拆分由多條多肽鏈組成的蛋白質(zhì)分子，必須先進行拆分。多肽鏈的拆分：由幾條多肽鏈借助非共價鍵連接在一起，稱為寡聚蛋白質(zhì)(Oligomericproteins),如，血紅蛋白(Hb)為四聚體，烯醇化酶為二聚體；可用8mol/L尿素或6mol/L鹽酸胍處理，即可分開多肽鏈(亞基,subunit).C.二硫鍵的斷裂幾條多肽鏈通過二硫鍵交聯(lián)在一起。可在8mol/L尿素或6mol/L鹽酸胍存在下，用過量的-巰基COOH）保護生成的巰基，以防乙醇(還原法)處理，使二硫鍵還原為巰基，然后用烷基化試劑（ICH2止它重新被氧化。D.分析多肽鏈的N-末端和C-末端多肽鏈端基氨基酸分為兩類：N-端氨基酸和C-端氨基酸。在肽鏈氨基酸順序分析中，最重要的是N-端氨基酸分析法。Sanger法。2,4-二硝基氟苯（DNFB）在OH_條件下，能夠與肽鏈N-端的游離氨基作用，生成二硝基苯衍生物（DNP）。在酸性條件下水解，得到黃色DNP-氨基酸。該產(chǎn)物能夠用乙醚抽提分離。不同的DNP-氨基酸可以用色譜法進行鑒定。在堿性條件下，丹磺酰氯（二甲氨基萘磺酰氯）可以與N-端氨基酸的游離氨基作用，得到丹磺酰-氨基酸。此法的優(yōu)點是丹磺酰-氨基酸有很強的熒光性質(zhì)，檢測靈敏度可以達到1?10-9mol。此法是多肽鏈C-端氨基酸分析法。多肽與肼在無水條件下加熱，C-端氨基酸即從肽鏈上解離出來，其余的氨基酸則變成肼化物。肼化物能夠與苯甲醛縮合成不溶于水的物質(zhì)而與C-端氨基酸分離。氨肽酶是一種肽鏈外切酶，它能從多肽鏈的N-端逐個的向里水解。根據(jù)不同的反應(yīng)時間測出酶水解所釋放出的氨基酸種類和數(shù)量，按反應(yīng)時間和氨基酸殘基釋放量作動力學曲線，從而知道蛋白質(zhì)的N-末端殘基順序。最常用的氨肽酶是亮氨酸氨肽酶，水解以亮氨酸殘基為N-末端的肽鍵速度最大。羧肽酶是一種肽鏈外切酶，它能從多肽鏈的C-端逐個的水解AA。根據(jù)不同的反應(yīng)時間測出酶水解所釋放出的氨基酸種類和數(shù)量，從而知道蛋白質(zhì)的C-末端殘基順序。常用的羧肽酶有四種：A,B,C和Y；A和B來自胰臟；C來自柑桔葉；Y來自面包酵母。羧肽酶A能水解除Pro,Arg和Lys以外的所有C-末端氨基酸殘基；B只能水解Arg和Lys為C-末端殘基的肽鍵。多肽鏈斷裂成多個肽段，可采用兩種或多種不同的斷裂方法將多肽樣品斷裂成兩套或多套肽段或肽碎片，并將其分離開來。酶解法:胰蛋白酶(Trypsin)，糜蛋白酶,也叫胰凝乳蛋白酶(Chymotrypsin)，胃蛋白酶(Pepsin)，嗜熱菌蛋白酶(Thermolysin)，羧肽酶(Carboxypeptidase)，氨肽酶(Aminopeptidase)。F.分離肽段測定每個肽段的氨基酸順序。Edman（苯異硫氰酸酯法）氨基酸順序分析法實際上也是一種N-端分析法。此法的特點是能夠不斷重復循環(huán)，將肽鏈N-端氨基酸殘基逐一進行解離。蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)與纖維狀蛋白1.構(gòu)型（Configuration）：指在立體異構(gòu)體中取代原子或基團在空間的取向。兩種構(gòu)型間的轉(zhuǎn)變需要共價鍵的斷裂和重組。2.構(gòu)象（Conformation）:指取代原子或基團當單鍵旋轉(zhuǎn)時可能形成的不同立體結(jié)構(gòu)。這種空間位置的改變不涉及共價鍵的斷裂。(四)蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)(SecondaryStructure)是指多肽鏈的主鏈本身在空間的排列或規(guī)則的幾何走向、旋轉(zhuǎn)及折疊。它只涉及肽鏈主鏈的構(gòu)象及鏈內(nèi)或鏈間形成的氫鍵。穩(wěn)定二級結(jié)構(gòu)的主要作用力是氫鍵。主要有α-螺旋(α-helix)、β-折疊(β-sheet)、β-轉(zhuǎn)角(β-turn)、自由回轉(zhuǎn)(無規(guī)線團,Nonregularcoil)。α-螺旋(3.613)結(jié)構(gòu)有十個特點β-折疊（β-pleatedsheet）β-折疊或β-折疊片也稱β-結(jié)構(gòu)或β-構(gòu)象，它是蛋白質(zhì)中第二種最常見的二級結(jié)構(gòu)。β-折疊是由兩條或多條幾乎完全伸展的多肽鏈平行排列，通過鏈間的氫鍵進行交聯(lián)而形成的，或一條肽鏈內(nèi)的不同肽段間靠氫鍵而形成的。肽鏈的主鏈呈鋸齒狀折疊構(gòu)象無規(guī)卷曲或自由回轉(zhuǎn)（Nonregularcoil）指無一定規(guī)律的松散盤曲的肽鏈結(jié)構(gòu)。（五）超二級結(jié)構(gòu)：Supersecondarystructure1.超二級結(jié)構(gòu)指蛋白質(zhì)中相鄰的二級結(jié)構(gòu)單位（α-螺旋或β-折疊或β-轉(zhuǎn)角）組合在一起，形成有規(guī)則的、在空間上能夠辨認的二級結(jié)構(gòu)組合體。或者指幾個二級結(jié)構(gòu)及其連接的特別穩(wěn)定的排列，是構(gòu)成三級結(jié)構(gòu)的元件。2.超二級結(jié)構(gòu)的基本類型：αα、βαβ、βββ維持三級結(jié)構(gòu)的作用力氫鍵，范德華力，疏水鍵（疏水相互作用）——在水介質(zhì)中球狀蛋白質(zhì)的折疊總是傾向于把疏水殘基埋藏在分子的內(nèi)部。這一現(xiàn)象稱為疏水相互作用。在蛋白質(zhì)三級結(jié)構(gòu)中起著重要作用，它是使蛋白質(zhì)多肽鏈進行折疊的主要驅(qū)動力。離子鍵（鹽鍵），二硫鍵。同源蛋白質(zhì)（Homologousprotein）:指進化上相關(guān)的一組蛋白質(zhì)。它們常在不同物種中執(zhí)行著相同的生物學功能。蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)的變異與分子病分子病—指蛋白質(zhì)分子中由于AA排列順序與正常蛋白質(zhì)不同而發(fā)生的一種遺傳病(基因突變造成的)。鐮刀狀細胞貧血病：病人體內(nèi)血紅蛋白的含量乃至紅細胞的量都較正常人少，且紅細胞的形狀為新月形，即鐮刀狀。此種細胞壁薄，而且脆性大，極易漲破而發(fā)生溶血；再者，發(fā)生鐮變的細胞粘滯加大，易栓塞血管；由于流速較慢，輸氧機能降低，使臟器官供血出現(xiàn)障礙，從而引起頭昏、胸悶而導致死亡。免疫球蛋白的結(jié)構(gòu)與功能：抗體（Antibody）：就是免疫球蛋白(Ig)，是一類血漿糖蛋白。脊椎動物在遭遇一類異己物質(zhì)如：多糖、核酸和蛋白質(zhì)等被稱為抗原（antigen）的物質(zhì)侵入時，自身便產(chǎn)生抗體，這即為免疫反應(yīng)?？贵w的特點：高度特異性和多樣性半抗原(Hapten)：某些低分子量物質(zhì)可以與抗體結(jié)合，但本身并不能刺激抗體產(chǎn)生，當它們與大分子物質(zhì)結(jié)合后也能刺激抗體產(chǎn)生，這些小分子物質(zhì)被稱為……..免疫球蛋白的一級結(jié)構(gòu)免疫球蛋白G分子呈Y形，含有以二硫鍵連在一起的4條多肽鏈，即兩條相等的各220個AA殘基的輕鏈（CL—lightchains）和兩條相等的各440個AA殘基的重鏈（CH—heavychains)一條重鏈的N-端與它的相鄰的輕鏈協(xié)同形成抗原的結(jié)合部位，因此IgG分子有兩個抗原結(jié)合部位，是二價的。每條輕鏈有VL和CL之分；每條重鏈也有VH和CH之分。蛋白質(zhì)的重要性質(zhì)(Importantpropertiesofproteins)蛋白質(zhì)與多肽一樣，能夠發(fā)生兩性離解，也有等電點。在等電點時(IsoelectricpointpI)，蛋白質(zhì)的溶解度最小，在電場中不移動。在不同的pH環(huán)境下，蛋白質(zhì)的電學性質(zhì)不同。在外液pH低于等電點的溶液中，蛋白質(zhì)粒子帶正電荷，在電場中向負極移動；在外液pH高于等電點的溶液中，蛋白質(zhì)粒子帶負電荷，在電場中向正極移動。這種現(xiàn)象稱為蛋白質(zhì)電泳。由于蛋白質(zhì)的分子量很大（1-100nm），它在水中能夠形成膠體溶液。蛋白質(zhì)溶液具有膠體溶液的典型性質(zhì)，如丁達爾現(xiàn)象、布郎運動等。由于膠體溶液中的蛋白質(zhì)不能通過半透膜，因此可以應(yīng)用透析法將非蛋白的小分子雜質(zhì)除去。透析法：以半透膜提純蛋白質(zhì)的方法叫透析法半透膜：只允許溶劑小分子通過，而溶質(zhì)大分子不能通過，如羊皮紙、火棉膠、玻璃紙等蛋白質(zhì)的沉淀作用定義：蛋白質(zhì)在溶液中靠化水膜和電荷保持其穩(wěn)定性，水膜和電荷一旦除去，蛋白質(zhì)溶液的穩(wěn)定性就被破壞，蛋白質(zhì)就會從溶液中沉淀下來，此現(xiàn)象即為蛋白質(zhì)的沉淀作用。在溫和條件下，通過改變?nèi)芤旱膒H或電荷狀況，使蛋白質(zhì)從膠體溶液中沉淀分離。在沉淀過程中，結(jié)構(gòu)和性質(zhì)都沒有發(fā)生變化，在適當?shù)臈l件下，可以重新溶解形成溶液，所以這種沉淀又稱為非變性沉淀?？赡娉恋硎欠蛛x和純化蛋白質(zhì)的基本方法，如等電點沉淀法、鹽析法和有機溶劑沉淀法等。等電點沉淀法鹽析法(Saltingout)：向蛋白質(zhì)溶液中加入大量的中性鹽（硫酸銨、硫酸鈉、氯化鈉）使蛋白質(zhì)沉淀析出的現(xiàn)象（水與離子的相互作用增加了蛋白質(zhì)表面的疏水補丁的相互作用；同時瓦解了以電荷為基礎(chǔ)的蛋白質(zhì)分子之間的作用）。鹽溶(Saltingin)：低濃度的中性鹽可以增加蛋白質(zhì)的溶解度，此現(xiàn)象叫………。有機溶劑沉淀法（脫去水化層、降低介電常數(shù)）：在低溫下或縮短處理時間可防止或減緩變性在強烈沉淀條件下，不僅破壞了蛋白質(zhì)膠體溶液的穩(wěn)定性，而且也破壞了蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，產(chǎn)生的蛋白質(zhì)沉淀不可能再重新溶解于水。由于沉淀過程發(fā)生了蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的變化，所以又稱為變性沉淀。如加熱沉淀（次級鍵）、強酸堿沉淀（影響電荷）、重金屬鹽沉淀（Hg2+、Pb2+、Cu2+、Ag2+）和生物堿試劑或某些酸類沉淀等都屬于不可逆沉淀。天然蛋白質(zhì)因受物理、化學因素的影響，使蛋白質(zhì)分子的構(gòu)象發(fā)生了異常變化，從而導致生物活性的喪失以及物理、化學性質(zhì)的異常變化。這種現(xiàn)象稱為蛋白質(zhì)的變性(denaturation)。引起蛋白質(zhì)變性的主要因素：溫度（熱、冷），強酸、強堿，尿素和鹽酸胍的影響（破壞分子內(nèi)部氫鍵、破壞疏水效應(yīng)），表面活性劑的影響：如十二烷基硫酸鈉（SDS）蛋白質(zhì)的復性(Renaturation)定義：當變性因素除去后，變性蛋白質(zhì)又可恢復到天然構(gòu)象，這一現(xiàn)象稱為蛋白質(zhì)的復性。大部分蛋白質(zhì)均含有帶芳香環(huán)的Phe、Tyr和Trp。這三種Aa的在280nm附近有最大吸收。因此，大多數(shù)蛋白質(zhì)在280nm附近顯示強的吸收。利用這個性質(zhì)，可以對蛋白質(zhì)進行定性鑒定和定量測定。雙縮脲反應(yīng)，酚試劑反應(yīng)（Tyr的酚基將福林試劑還原），考馬斯亮藍反應(yīng)（染料結(jié)合法）。第4章核酸(一)DNA是主要的遺傳物質(zhì)的相關(guān)證明實驗1、噬菌體感染實驗DNA的遺傳作用的進一步證明是來自A.Hershy和M.Chase的噬菌體感染大腸桿菌的研究。用放射性同位素32P標記噬菌體DNA，使標記的噬菌體感染大腸桿菌，經(jīng)短期保溫后，噬菌體就附著在細菌上。然后用攪拌器（10000轉(zhuǎn)/分）攪拌幾分鐘，使噬菌體與大腸桿菌分開，再用高速離心機使細菌沉淀，分析沉淀和上清中的放射性。用35S標記噬菌體的蛋白質(zhì)外殼，進行同樣的驗證實驗。實驗結(jié)果是大多數(shù)噬菌體的DNA存在于細菌中，而外殼留在上清中。但是被感染的細菌內(nèi)部出現(xiàn)了奇跡。隨著被感染的細菌的培養(yǎng)，有的細菌破裂，釋放出很多噬菌體來。這說明用于復制的遺傳信息通過病毒DNA，而不是通過病毒蛋白質(zhì)導入細菌內(nèi)的。2、肺炎球菌的轉(zhuǎn)化實驗1944年，O.T.Avery等人發(fā)表了“脫氧核糖型的核酸是III型肺炎球菌轉(zhuǎn)化要素的基本單位”即DNA是細菌的轉(zhuǎn)化因子，第一次證明了DNA是遺傳物質(zhì)。肺炎病菌有二種，一種是光滑型肺炎雙球菌：有莢膜、菌落光滑且有毒。這種菌通常外包有一層黏性發(fā)光的多糖莢膜，它是細菌致病性的必要成分，引起肺炎；另一種是粗糙型肺炎雙球菌：無莢膜、菌落粗糙且無毒。具體的實驗過程：（a）將光滑型肺炎雙球菌注入小鼠體內(nèi)，使小鼠致死。（b）將粗糙型肺炎雙球菌注入小鼠體內(nèi)，對小鼠無害。（c）將光滑型肺炎雙球菌加熱殺死后，再注入小鼠體內(nèi)，對小鼠無害。（d）將加熱殺死的光滑型肺炎雙球菌與粗糙型肺炎雙球菌一起注入小鼠體內(nèi)，小鼠死掉。這說明粗糙型肺炎雙球菌變成了致死的光滑型肺炎雙球菌。暗示著被殺死的光滑型肺炎雙球菌中含有某種因子，它進入了粗糙型肺炎雙球菌將它轉(zhuǎn)化成了致死的光滑型肺炎雙球菌。（e）從加熱殺死的光滑型肺炎雙球菌中提取DNA，并且盡可能地將混在DNA中的蛋白質(zhì)除去，然后將除去了蛋白質(zhì)的DNA與粗糙型肺炎雙球菌混合后，再注入小鼠體內(nèi)，小鼠死掉。Avery實驗說明帶有有毒性的和能使莢膜形成的信息分子DNA整合進了無毒菌種的染色體里，使它轉(zhuǎn)化成了有毒的菌種。從一個供體菌得到DNA，通過一定的途徑，授予另一個細菌，從而使后者的遺傳特性發(fā)生改變的作用，稱之轉(zhuǎn)化作用。（a）至（d）的實驗早在1928年，就被Griffith完成了，但是他沒有證明這種因子是什么物質(zhì)。通過Avery的進一步實驗證明了Griffith所說的轉(zhuǎn)化因子就DNA。核酸的化學組成核酸的分子組成核酸（DNA和RNA）：是一種線性多聚核苷酸，它的基本結(jié)構(gòu)單元是核苷酸。核苷酸本身由核苷和磷酸組成,而核苷則由戊糖和堿基形成。所以，DNA的堿基組成：AGCTRNA的堿基組成：AGCU1、核酸中除了5類基本的堿基外，還有一些含量甚少的堿基，稱為稀有堿基。2、堿基都具有芳香環(huán)的結(jié)構(gòu)特征。嘌呤環(huán)和嘧啶環(huán)均呈平面或接近于平面的結(jié)構(gòu)。3、堿基的芳香環(huán)與環(huán)外基團可以發(fā)生酮式—烯醇式或胺式—亞胺式互變異構(gòu)。4、組成核酸的戊糖有兩種。DNA所含的戊糖為β-D-2-脫氧核糖；RNA所含的戊糖則為β-D-核糖。5、核苷由戊糖和堿基縮合而成，嘌呤的N9或嘧啶的N1與戊糖C-1'-OH以C-N糖苷鍵相連接。6、核苷酸是核苷的磷酸酯。作為DNA或RNA結(jié)構(gòu)單元的核苷酸分別是5′-磷酸-脫氧核糖核苷和5′-磷酸-核糖核苷。GTP(鳥嘌呤核糖核苷三磷酸)環(huán)化核苷酸cAMP和cGMPcAMP(3′,5′-環(huán)腺嘌呤核苷一磷酸)和cGMP(3′,5′-環(huán)鳥嘌呤核苷一磷酸)的主要功能是作為細胞之間傳遞信息的信使。cAMP和cGMP的環(huán)狀磷酯鍵是一個高能鍵。在pH7.4條件下,cAMP和cGMP的水解能約為43.9kj/mol，比ATP水解能高得多。NAD+(尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸)，NADP+(尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸)，F(xiàn)MN(黃素單核苷酸)，F(xiàn)AD(黃素腺嘌呤二核苷酸)CoA(輔酶A)。核苷酸的生物學作用（1）參與DNA、RNA的合成、蛋白質(zhì)的合成、糖與磷脂的合成。（2）在能量轉(zhuǎn)化中起重要作用，ATP是生物體內(nèi)能量的通用貨幣。（3）是構(gòu)成多種輔酶的成分：NAD、NADP、FAD、FMN和CoA。（4）參與細胞中的代謝與調(diào)節(jié)（cAMP、cGMP）。多聚核苷酸多聚核苷酸是通過核苷酸的5′-磷酸基與另一分子核苷酸的C3′-OH形成磷酸二酯鍵相連而成的鏈狀聚合物。由脫氧核糖核苷酸聚合而成的稱為DNA鏈；由核糖核苷酸聚合而成的稱為RNA鏈。多聚核苷酸的特點：在多聚核苷酸中，兩個核苷酸之間形成的磷酸二酯鍵通常稱為3'—5'磷酸二酯鍵。多聚核苷酸鏈一端的C5'帶有一個自由磷酸基，稱為5'-磷酸端（常用5'-P表示）；另一端C3'帶有自由的羥基，稱為3'-羥基端（常用3'-OH表示）。多聚核苷酸鏈具有方向性，當表示一個多聚核苷酸鏈時，必須注明它的方向是5′→3′或是3′→5′。DNA的堿基組成（Chargaff定則）（1）在所有的DNA中，A=T，G=C即A+G=T+C（2）DNA的堿基組成具有種的特異性，即不同生物物種的DNA具有自己獨特的堿基組成，但沒有組織和器官的特異性。DNA一級結(jié)構(gòu)的表示方法（1）結(jié)構(gòu)式表示法：（2）線條式表示法：組蛋白和非組蛋白有下列特點：1、重復序列（Repeatedsequence）：即在真核細胞染色質(zhì)DNA有許多重復排列的核苷酸序列，稱為重復序列。高度重復序列，中度重復序列，單一序列。a.基礎(chǔ)序列短（含5－100bp）,重復次數(shù)幾百萬，成簡單的串連形式，故又稱為簡單序列。b.GC含量高，CsCI密度梯度離心后，在DNA主峰旁顯示出一個小峰，這個峰叫衛(wèi)星峰，因而這部分DNA叫衛(wèi)星DNA。⑵中度重復序列a、比基礎(chǔ)序列長一些，100－300pb左右。重復次數(shù)幾百～幾萬。b.組蛋白基因、rRNA基因（rDNA）和tRNA基因（tRNA基因）。c.在此重復序列中，又有一類可移動片斷，可能與進化過程有關(guān)，此可移動片斷被稱為逆轉(zhuǎn)座子。⑶單一序列（單拷貝）染色質(zhì)中除了組蛋白外的其它蛋白均有DNA中的單一序列決定。序列的長短不等，每一段序列決定一種蛋白質(zhì)，故稱為結(jié)構(gòu)基因。2、間隔序列和插入序列間隔序列：指DNA中，除了編碼蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)基因和編碼RNA的基因外，還有某些DNA片斷不編碼任何蛋白質(zhì)和RNA，存在于基因與基因之間，這段DNA序列叫……..插入序列：有時也出現(xiàn)在基因內(nèi)部，將一個基因分成幾個片斷，這段DNA序列叫做插入序列?，F(xiàn)在習慣上把基因內(nèi)的插入序列稱為內(nèi)含子，把編碼蛋白質(zhì)氨基酸的序列部分稱為外顯子。3、回紋結(jié)構(gòu)（序列）（Palindrome）含有反向重復(Invertedrepeat)堿基序列的一個DNA區(qū)域，DNA雙鏈呈二重對稱。這種序列在每一條鏈內(nèi)可自身互補。有形成發(fā)夾或十字夾結(jié)構(gòu)的可能。存在于真核細胞DNA分子中。2．DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的特點：（1）DNA分子由兩條多聚脫氧核糖核苷酸鏈(簡稱DNA單鏈)組成。兩條鏈沿著同一根軸平行盤繞，形成右手雙螺旋結(jié)構(gòu)。螺旋中的兩條鏈方向相反，即其中一條鏈的方向為5′→3′，而另一條鏈的方向為3′→5′，螺旋結(jié)構(gòu)上有大溝和小溝。（2）嘌呤堿和嘧啶堿基位于螺旋的內(nèi)側(cè)，磷酸和脫氧核糖基位于螺旋外側(cè)，彼此以3′-5′磷酸二酯鍵連接，形成DNA分子的骨架。堿基環(huán)平面與螺旋軸垂直，糖基環(huán)平面與堿基環(huán)平面成90°角。（3）螺旋橫截面的直徑約為2nm，每條鏈相鄰兩個堿基平面之間的距離為0.34nm，每10個核苷酸形成一個螺旋，其螺矩（即螺旋旋轉(zhuǎn)一圈）高度為3.4nm。（4）雙螺旋內(nèi)部的堿基按規(guī)則配對，堿基的相互結(jié)合具有嚴格的配對規(guī)律，即腺嘌呤（A）與胸腺嘧啶（T）結(jié)合，鳥嘌呤（G）與胞嘧啶（C）結(jié)合，這種配對關(guān)系，稱為堿基互補。A和T之間形成兩個氫鍵，G與C之間形成三個氫鍵。雙螺旋的兩條鏈是互補關(guān)系。3.DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)提出的生物學意義第一次闡述了遺傳信息的儲存方式及DNA復制的機理，以準確的語言回答了DNA是如何成為遺傳物質(zhì)的。大大推動了分子生物學和分子遺傳學的發(fā)展，被譽為20世紀最偉大的發(fā)現(xiàn)之一。4．DNA雙螺旋的穩(wěn)定因素DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)在生理條件下是很穩(wěn)定的。維持這種穩(wěn)定性的主要因素包括：兩條DNA鏈之間堿基配對形成的氫鍵和堿基堆積力；另外，存在于DNA分子中的一些弱鍵在維持雙螺旋結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性上也起一定的作用。即磷酸基團上的負電荷與介質(zhì)中的陽離子間形成的離子鍵及范德華力。改變介質(zhì)條件和環(huán)境溫度，將影響雙螺旋的穩(wěn)定性。（三）DNA的三級結(jié)構(gòu)1、定義：DNA的三級結(jié)構(gòu)指DNA分子（雙螺旋）通過扭曲和折疊所形成的特定構(gòu)象。包括不同二級結(jié)構(gòu)單元間、單鏈與二級結(jié)構(gòu)單元間的相互作用以及DNA的拓撲特征。超螺旋是DNA三級結(jié)構(gòu)的一種類型。超螺旋即DNA雙螺旋的螺旋。2、環(huán)狀DNA的拓撲學特征：（1）鏈環(huán)數(shù)（linkingnumber）鏈環(huán)數(shù)指在雙螺旋DNA中，一條鏈以右手螺旋繞另一條鏈纏繞的次數(shù)，以L表示。（2）扭轉(zhuǎn)數(shù)（纏繞數(shù)：twistingnumber）扭轉(zhuǎn)數(shù)是指DNA分子中Watson-Crick的螺旋數(shù)，以T表示（3）超螺旋數(shù)（writhingnumber）以W表示。所以：L=T+W。DNA分子具有相同的結(jié)構(gòu)，但L值不同，所以稱它們?yōu)橥負洚悩?gòu)體。拓撲異構(gòu)酶能夠催化它們之間的轉(zhuǎn)換。DNA負超螺旋易于解鏈，在DNA復制、重組和轉(zhuǎn)錄等過程中都需要兩條鏈解開，所以負超螺旋利于這些功能的實施。2、tRNA(TransferRNA)功能：在蛋白質(zhì)生物合成中攜帶Aa。3、mRNA(MessengerRNA)代謝活躍，在蛋白質(zhì)生物合成中起著模板（Template）的作用，將DNA的遺傳信息→Pro的橋梁。細胞核RNA，真核細胞核內(nèi)也存在多種RNA，比細胞質(zhì)RNA大，稱為前體RNA（PrecursorRNA）.如E.colirRNA的前體為30S核RNA23S、16S和5SRNA，mRNA前體（稱為不均一核RNA，hnRNA）,差別大。真核：單順反子、5′-末端有“Cap”、3′-末端有polyA片段（在轉(zhuǎn)錄后經(jīng)polyA聚合酶的作用而添加上去的）原核：多順反子、5′-末端無“Cap”、3'-末端無polyA片段（病毒除外）順反子：mRNA上具有翻譯功能的核苷酸順序。“帽子”結(jié)構(gòu)：5′-末端的G被甲基化，通過焦磷酸與另一個發(fā)生了核糖上甲基化的核苷酸以5′、5′-磷酸二酯鍵相連。mRNA5′-末端的“帽子”結(jié)構(gòu)核酸酶是指所有能水解核酸的酶，可催化核酸的降解。催化DNA和RNA水解的酶分別稱為DNA酶(DNase)和RNA酶(RNase)根據(jù)作用部位不同，又分為外切酶(包括5′端及3′外切酶)和內(nèi)切酶RNA是單鏈分子，因此，在RNA分子中，并不遵守堿基種類的數(shù)量比例關(guān)系，即分子中的嘌呤堿基總數(shù)不一定等于嘧啶堿基的總數(shù)。RNA分子中，部分區(qū)域也能形成雙螺旋結(jié)構(gòu)（類似A-DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)），不能形成雙螺旋的部分，則形成突環(huán)。這種結(jié)構(gòu)可以形象地稱為“發(fā)夾型”結(jié)構(gòu)或莖環(huán)結(jié)構(gòu)。在RNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)中，堿基的配對情況不象DNA中嚴格。G除了可以和C配對外，也可以和U配對。G-U配對形成的氫鍵較弱。不同類型的RNA,其二級結(jié)構(gòu)有明顯的差異。tRNA中除了常見的堿基外，還存在一些稀有堿基，這類堿基大部分位于突環(huán)部分.核酸和核苷酸的性質(zhì)溶解性（Solubility）①RNA、Nt、Ns和Base純品為白色粉末或結(jié)晶體。②DNA為纖維狀固體。③核酸為極性物質(zhì)，核苷酸和核苷可溶于水。④核酸大多與蛋白質(zhì)結(jié)合成和蛋白。在不同的鹽濃度下，DNA蛋白（DNP）和RNA蛋白（RNP）溶解度不同。紫外吸收(260nm，定性和定量分析)在核酸分子中，由于嘌呤堿和嘧啶堿具有共軛雙鍵體系，因而具有獨特的紫外線吸收光譜，一般在260nm左右有最大吸收峰，可以作為核酸及其組分定性和定量測定的依據(jù)。核酸的變性與復性（DenaturationandrenaturationofNA）（一）DenaturationofNA①定義:NA受熱、酸堿、有機溶劑、輻射、及尿素等變性劑作用，皆引起變性，所謂變性：氫鍵斷裂，雙螺旋結(jié)構(gòu)解開，從而引起紫外｛ε(p)｝增（hyperchromieeffect，增色效應(yīng)）、失去生物活性、粘度下降（雙股－無規(guī)線團）（與pr反）、比旋下降等性質(zhì)改變的過程叫變性。(與降解不同，無共鍵的斷裂)核酸的雜交常用方法：1.Southernblotting：DNA+限制性內(nèi)切酶大小不同的DNA片斷瓊脂糖凝膠電泳NaOH變性處理轉(zhuǎn)DNA至硝酸纖維素膜80℃4~6h烘烤固定，與標記的已知序列的DNA探針在高鹽濃度，68℃，10h雜交沖洗未雜交DNA放射自顯影。用于分析RNA則為:Northernblotting。用于分析pr為:Westernblotting（免疫印跡）。第5章酶酶的概念及作用特點：生物催化劑（Biocatalysts）：活細胞產(chǎn)生的具有催化功能的生物大分子（包括酶和核酶）。酶(Enzyme）是活細胞產(chǎn)生的一類具有催化功能的蛋白質(zhì)。其化學本質(zhì)是蛋白質(zhì)。核酶（Ribozyme）：具有催化功能的核酸分子。其化學本質(zhì)是核酸。酶催化的生物化學反應(yīng)，稱為酶促反應(yīng)(Enzymaticreaction)。在酶的催化下發(fā)生化學變化的物質(zhì)，稱為底物(Substrate)。酶的作用特點（一）酶和一般催化劑的共性①用量少而催化效率高；②它能夠改變化學反應(yīng)的速度，但是不能改變化學反應(yīng)平衡。酶本身在反應(yīng)前后也不發(fā)生變化。③酶能夠穩(wěn)定底物形成的過渡狀態(tài)，降低反應(yīng)的活化能(Ea)，加速反應(yīng)的進行。1．高效性（酶具有極高的催化效率）轉(zhuǎn)換數(shù)（Turnovernumber）的概念：每秒鐘每個酶分子能催化底物發(fā)生變化的微摩爾數(shù)，用k表示（μmol/S）。cat2．具有高度專一性(HighSpecificity),又稱為特異性，指酶在催化生化反應(yīng)時對底物的選擇性，即一種酶只能作用于某一類或某一種特定的物質(zhì)。亦即酶只能催化某一類或某一種化學反應(yīng)。3．反應(yīng)條件溫和酶促反應(yīng)一般在pH5-8水溶液中進行，反應(yīng)溫度范圍為20-40?C。高溫或其它苛刻的物理或化學條件，將引起酶的失活４．酶易失活凡能使蛋白質(zhì)變性的因素如強酸、強堿高溫等條件都能使酶破壞而完全失去活性。所以酶作用一般都要求比較溫和的條件如常溫、常壓和接近中性的酸鹼度。５.酶活力可調(diào)節(jié)控制如抑制劑調(diào)節(jié)、共價修飾調(diào)節(jié)、反饋調(diào)節(jié)、酶原激活及激素控制等。６.某些酶催化活力與輔酶、輔基及金屬離子有關(guān)。如乙醇脫氫酶(NAD為輔酶)NAD：尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸酶的底物專一性酶的底物專一性即特異性（Substratespecificity）指酶對它所作用的底物有嚴格的選擇性。一種酶只能作用于某一種或某一類結(jié)構(gòu)性質(zhì)相似的物質(zhì)。酶的底物專一性類型：結(jié)構(gòu)專一性和立體化學專一性。１.結(jié)構(gòu)專一性有些酶對底物的要求非常嚴格，只作用于一個特定的底物。這種專一性稱為絕對專一性。例如：脲酶(Urease)只作用于尿素。２相對專一性(RelativeSpecificity)有些酶的作用對象不是一種底物，而是一類化合物或一類化學鍵。這種專一性稱為相對專一性(RelativeSpecificity)。包括：族(group)專一性（對鍵兩端的基團要求的程度不同，只對其中一個基團要求嚴格）。如：Trypsin水解鹼性氨基酸的羧基形成的肽鍵。3.立體化學（異構(gòu)）專一性(StereochemicalSpecificity，stereospecificity)酶的一個重要特性是能專一性地與手性底物結(jié)合并催化這類底物發(fā)生反應(yīng)。即當?shù)孜锞哂行猱悩?gòu)體時，酶只能作用于其中的一種。例如，淀粉酶只能選擇性地水解D－葡萄糖形成的（２）幾何異構(gòu)專一性(Geometricalspecificity)有些酶只能選擇性催化某種幾何異構(gòu)體底物的反應(yīng)，而對另一種構(gòu)型則無催化作用。如延胡索酸酶只能催化延胡索酸（反－丁烯二酸）生成蘋果酸，對馬來酸（順－丁烯二酸）則不起作用；酶的分類：1、氧化-還原酶催化氧化-還原反應(yīng)。主要包括脫氫酶(Dehydrogenase)和氧化酶(Oxidase)。2、轉(zhuǎn)移酶催化基團轉(zhuǎn)移反應(yīng)即將一個底物分子的基團或原子轉(zhuǎn)移到另一個底物的分子上。例如，谷丙轉(zhuǎn)氨酶(GPT)催化的氨基轉(zhuǎn)移反應(yīng)。3、水解酶催化底物的加水分解反應(yīng)。4、裂合酶催化從底物分子中移去一個基團或原子而形成雙鍵的反應(yīng)及其逆反應(yīng)。例如，蘋果酸裂合酶即延胡索酸水合酶(Fumarase)催化的反應(yīng)。5、異構(gòu)酶催化各種同分異構(gòu)體的相互轉(zhuǎn)化，即底物分子內(nèi)基團或原子的重排過程。例如，6-磷酸葡萄糖異構(gòu)酶催化的反應(yīng)。6、合成酶，又稱為連接酶，能夠催化C-C、C-O、C-N以及C-S鍵的形成反應(yīng)。這類反應(yīng)必須與ATP（或其他高能化合物）分解反應(yīng)相互偶聯(lián)。幾個重要概念：酶蛋白-Apoenzyme（脫輔酶-Apoprotein），輔助因子（Cofactor）全酶(Holoenzyme)=酶蛋白+輔助因子，輔基(Prostheticgroup):與酶蛋白以共價鍵。連結(jié)輔酶(Coenzyme)：與酶蛋白以非共價鍵連結(jié)。單體酶-Monomericenzyme：一般由一條肽鏈組成，如Lysozyme、Trypsin、Papain(木瓜蛋白酶)等。但有的單體酶有多條肽鏈組成，如胰凝乳蛋白酶由3條肽鏈，鏈間由二硫鍵相連構(gòu)成一個共價整體。寡聚酶-Oligomericenzyme：由2個或2個以上亞基組成，亞基間可以相同也可不同。亞基間以次級鍵締合。如3-磷酸甘油醛脫氫酶、LDH等。多酶體系-Multienzymesystem：由幾種酶靠非共價鍵彼此嵌合而成。主要指結(jié)構(gòu)化的多酶復合體如丙酮酸脫氫酶系、脂肪酸合成酶復合體等。酶促反應(yīng)的動力學酶活力（enzymeactivity）：也稱酶活性，指酶催化一定化學反應(yīng)的能力。其大小可用在一定條件下，它所催化的某一化學反應(yīng)的反應(yīng)速度（reactionrate）來表示。酶反應(yīng)速度：用單位時間內(nèi)、單位體積中S的減少量或P增加量或一定量的S轉(zhuǎn)化為P所需要的時間來表示。單位：濃度/單位時間酶的活性中心是指結(jié)合底物和將底物轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物的區(qū)域，通常是相隔很遠的氨基酸殘基形成的三維實體。酶的活性中心包括兩個功能部位：結(jié)合部位和催化部位。1．結(jié)合部位（Bindingsite）酶分子中與底物結(jié)合的部位或區(qū)域一般稱為結(jié)合部位。此部位決定酶的專一性。2．催化部位（Catalyticsite）酶分子中促使底物發(fā)生化學變化的部位稱為催化部位。此部位決定酶所催化反應(yīng)的性質(zhì)。必需殘基:酶分子中有些基團若經(jīng)化學修飾（氧化、還原、?；⑼榛┦蛊涓淖儯瑒t酶的活性喪失，這些基團稱為必需殘基。非必需殘基：有的酶溫和水解掉幾個AA殘基，仍能表現(xiàn)活性，這些基團即非必需殘基。幾個相關(guān)概念別構(gòu)效應(yīng)（Allostericeffect）：調(diào)節(jié)物或效應(yīng)物與酶分子上的別構(gòu)中心結(jié)合后，誘導出或穩(wěn)定住酶分子的某種構(gòu)象，使酶活性中心對底物的結(jié)合和催化作用受到影響，從而調(diào)節(jié)酶反應(yīng)速度及代謝過程，此效應(yīng)即為酶的別構(gòu)效應(yīng)。別構(gòu)酶和Hb具有協(xié)同效應(yīng)。協(xié)同效應(yīng)(Cooperativeeffect):一分子L(配體)與E結(jié)合后對第二分子L結(jié)合的影響。Ribozyme核(糖)酶，Ribozyme是一種RNA生物催化劑同工酶是指能催化相同的化學反應(yīng)，但酶蛋白的分子結(jié)構(gòu)、組成卻有所不同的一組酶,一般為寡聚蛋白。化學酶工程亦稱初級酶工程，指天然酶、化學修飾酶、固定化酶及人工模擬酶的研究和應(yīng)用。第六章維生素和輔酶掌握各種維生素及輔酶B簇維生素，VitaminC硫胺素是TPP主要成分，TPP是Carboxylase的Coenzymea.硫胺素(VB1)羧化輔酶(TPP,焦磷酸硫胺素)FMN、FAD含有VB2，核黃素(VB2)黃素蛋白輔基（FP）在生物氧化及其它代謝中傳遞H+FMN（黃素單核苷酸）FAD（黃素脈嘌呤二核苷酸）NAD、NADP與Vpp（Nicotimide,尼克酰胺）VB5(Vpp)CoenzymeI、II為多種酶輔酶遞H+、e-輔酶磷酸吡哆醛是VB6的衍生物VB6磷酸吡哆醛轉(zhuǎn)氨，脫羧CoA含泛酸（或CoA－SH）VB3CoA轉(zhuǎn)?；鵗HFA（VB11）是葉酸的衍生物，轉(zhuǎn)一碳單位，如甲基，活化甲酸，活化甲醛。Biotin(生物素)and和羧基生物素，F(xiàn)unction：TransferingCO2鈷胺素B12輔酶，促DNA，Pr,Aa合成，參與丙酸代謝?？箟难幔ú恍纬奢o酶）Function，遞H。保護-SH生育酚，VE，F(xiàn)unction：遞H，強抗氧化劑，自我犧牲以保它者還原性硫辛酸（酵母及一些微生物，對動物不一定是維生素），遞H、遞乙?；?章生物氧化生物氧化(Biologicaloxidation)，又叫組織或細胞呼吸(Cellularresparation)，有機物質(zhì)（糖、脂肪和蛋白質(zhì)）在生物細胞內(nèi)進行氧化分解而生成CO2和H2O并釋放出能量的過程稱為生物氧化。生物氧化通常需要消耗氧，所以又稱為呼吸作用。2、生物氧化主要包括三方面的內(nèi)容（1）細胞如何在酶的催化下將有機化合物中的C變成CO2—CO2如何形成？脫羧反應(yīng)（2）在酶的作用下細胞怎樣利用分子氧將有機化合物中的H氧化成H2O—H2O如何形成？電子傳遞鏈（3）當有機物被氧化成CO2和H2O時，釋放的能量怎樣轉(zhuǎn)化成ATP—能量如何產(chǎn)生？底物水平磷酸化，氧化磷酸化。概念需氧細胞內(nèi)糖、脂肪、氨基酸等通過各自的分解途徑所形成的還原性輔酶，包括NADH和FADH2通過電子傳遞途徑被重新氧化。在生物氧化過程中，還原型輔酶上的氫原子以質(zhì)子的形式脫下，其電子沿一系列按一定順序排列的電子傳遞體轉(zhuǎn)移，最后轉(zhuǎn)移給分子氧并生成水，這個電子傳遞體系稱為電子傳遞鏈。由于消耗氧，故也叫呼吸鏈。呼吸鏈由一系列的氫傳遞體和電子傳遞體組成。包括：NADH-Q還原酶（復合體Ⅰ）、琥珀酸-Q還原酶（復合體II）、細胞色素還原酶（復合體III）、細胞色素氧化酶（復合體IV）呼吸鏈的電子傳遞順序呼吸鏈的各組分在線粒體內(nèi)膜上是按一定順序排列的，在線粒體內(nèi)膜上主要有兩條呼吸鏈：氧化磷酸化概念，氧化磷酸化偶聯(lián)部位及P/O比高能鍵：含有化學鍵的高能化合物經(jīng)水解或基團轉(zhuǎn)移反應(yīng)可放出的大量自由能（△G為負值）。生物體內(nèi)高能磷酸化合物ATP的生成主要由三種方式：氧化磷酸化，底物水平磷酸化，光合磷酸化氧化磷酸化是與電子傳遞過程偶聯(lián)的磷酸化過程。即伴隨電子從底物到O的傳遞，ADP被磷酸化生2成ATP的酶促過程，這種氧化與磷酸化相偶聯(lián)的作用稱為氧化磷酸化。這是需氧生物合成ATP的主要途徑。真核生物的電子傳遞和氧化磷酸化均在線粒體內(nèi)膜上進行。原核生物則在質(zhì)膜上進行。底物水平磷酸化指ATP的形成直接與一個代謝中間物上的磷酸基團轉(zhuǎn)移相偶聯(lián)的作用。氧化磷酸化偶聯(lián)部位及P/O比P/O比：的過程中所產(chǎn)生的ATP分子數(shù)。實質(zhì)是伴隨ADP磷酸化當一對電子經(jīng)呼吸鏈傳給O2所消耗的無機磷酸的分子數(shù)與消耗分子氧的氧原子數(shù)之比,稱為P/O比。線粒體經(jīng)呼吸鏈氧化P/O比為1.5（2）。NADH+H+經(jīng)呼吸鏈氧化P/O比為2.5（3），F(xiàn)ADH2有關(guān)氧化磷酸化機理的幾種假說化學偶聯(lián)假說，構(gòu)象偶聯(lián)假說，化學滲透假說（重點掌握）支持化學滲透假說的實驗證據(jù)：氧化磷酸化作用的進行需要封閉的線粒體內(nèi)膜存在。線粒體內(nèi)膜對H+OH-K+Cl-都是不通透的。破壞H+濃度梯度的形成（用解偶聯(lián)劑或離子載體抑制劑）必然破壞氧化磷酸化作用的進行。線粒體的電子傳遞所形成的電子流能夠?qū)+從線粒體內(nèi)膜逐出到線粒體膜間隙。大量直接或間接的實驗證明膜表面能夠滯留大量質(zhì)子，并且在一定條件下質(zhì)子能夠沿膜表面迅速轉(zhuǎn)移。迄今未能在電子傳遞過程中分離出一個與ATP形成有關(guān)的高能中間化合物，亦未能分離出電子傳遞體的高能存在形式。線粒體穿梭系統(tǒng)（線粒體外的氧化磷酸化）真核細胞細胞液中產(chǎn)生的NADH必須進入線粒體才能經(jīng)呼吸鏈氧化并生成ATP.磷酸甘油穿梭蘋果酸-天冬氨酸穿梭檸檬酸酶穿梭第8章糖類代謝糖酵解（EMP途徑）定義：糖酵解是酶將葡萄糖降解為丙酮酸并伴隨ATP生成的過程。是一切有機體中普遍存在的葡萄糖降解途徑。在細胞質(zhì)中進行糖酵解過程在細胞質(zhì)中進行，共分4個階段，每個階段又分若干反應(yīng)：（1）第一階段：葡萄糖→1,6-二磷酸果糖（2）第二階段：1,6-二磷酸果糖?→3-磷酸甘油醛（3）第三階段：3-磷酸甘油醛?→2-磷酸甘油酸（氧化和磷酸化偶連）底物水平磷酸化(substrate-levelphosphorylation)定義：ADP/GDP磷酸化為ATP/GTP與底物的氧化作用直接偶聯(lián)。要注意區(qū)別于氧化磷酸化（4）第四階段：2-磷酸甘油酸→丙酮酸以上各步要注意限速反應(yīng)步驟的酶和輔酶及輔因子和反應(yīng)部位及能量產(chǎn)生。糖酵解中產(chǎn)生的能量葡萄糖+2Pi+2ADP+2NAD+2丙酮酸+2ATP+2NADH+2H++2H2O有氧時，2NADH進入線粒體經(jīng)呼吸鏈氧化又可產(chǎn)生6分子ATP,再加上由底物水平的磷酸化形成的2個ATP，故共可產(chǎn)生2+6=8分子ATP.無氧時，2NADH還原丙酮酸，生成2分子乳酸或乙醇，故凈產(chǎn)生2分子ATP4糖酵解途徑的許多中間產(chǎn)物可作為合成其他物質(zhì)的原料（提供碳骨架），如磷酸二羥丙酮甘油。是糖有氧分解的準備階段。由非糖物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)樘堑漠惿緩交緸橹孢^程。糖酵解中有3步反應(yīng)不可逆，分別由己糖激酶(HK)、磷酸果糖激酶(PFK)、丙酮酸激酶(PK)催化，因此這3種酶對酵解速度起調(diào)節(jié)作用。在有氧條件下，丙酮酸進入線粒體生成乙酰CoA，參加TCA循環(huán)（檸檬酸循環(huán)），被徹底氧化成CO2和H2O。轉(zhuǎn)化為脂肪酸或酮體。當細胞ATP水平較高時，檸檬酸循環(huán)的速率下降，乙酰CoA開始積累，可用作脂肪的合成或酮體的合成。檸檬酸循環(huán),三羧酸循環(huán),TCA循環(huán),丙酮酸脫氫酶復合體是一個十分大的多酶復合體。TCA循環(huán)的過程1、乙酰COA與草酰乙酸縮合形成檸檬酸，單向不可逆?？烧{(diào)控的限速步驟，限速酶，ATP、NADH、FACoA2.檸檬酸異構(gòu)化成異檸檬酸（順烏頭酸酶）3、由異檸檬酸氧化脫羧生成α-酮戊二酸（異檸檬酸脫氫酶）TCA中第一次氧化作用、脫羧過程異檸檬酸脫氫酶為第二個調(diào)節(jié)酶ATP、NADH、ADP、NAD+三羧酸到二羧酸的轉(zhuǎn)變4、α-酮戊二酸氧化脫羧成為琥珀酰COA（α-酮戊二酸脫氫酶復合體）TCA中第二次氧化作用、脫羧過程α-酮戊二酸脫氫酶復合體與丙酮酸脫氫酶復合體相似α-酮戊二酸脫氫酶（E1）、琥珀酰轉(zhuǎn)移酶（E2）、二氫硫辛酸脫氫酶（E3）TPP、硫辛酸、COA、FAD、NAD+、Mg2+5、琥珀酰COA轉(zhuǎn)化成琥珀酸，并產(chǎn)生GTP（琥珀酰COA合成酶）TCA中唯一底物水平磷酸化直接產(chǎn)生高能磷酸化合物的步驟三羧酸循環(huán)的化學計量三羧酸循環(huán)的總反應(yīng)式為：乙酰CoA+3NAD++FAD+GDP+Pi+2H2O2CO2+3NADH+FADH2+GTP+CoA+2H+△Go′=-40kJ/mol總計：△加水3次△產(chǎn)CO22次△產(chǎn)GTP1次(GTP