川大生物化學(xué)(張洪淵)筆記

《生物化學(xué)》（張洪淵）講義-川大

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第一章緒論（L2節(jié)）

一.如何學(xué)好生化課

1.生物化學(xué)的特點

.內(nèi)容分布：生物化學(xué)這門課，從教材上看，通常都分為上下兩集，

上集談的是生物分子的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、功能，很少涉及它們的變化，這

些生物分子包括糖、脂、蛋白質(zhì)、核酸、酶、激素、維生素以及抗生

素等，叫做靜態(tài)生化，以DNA結(jié)構(gòu)為例。而下集則講的是這些生物

分子的來龍去脈，即合成與分解，叫動態(tài)生化，以DNA的復(fù)制為例。

.特點：概念性描述性的內(nèi)容居多，很少有推導(dǎo)性或計算性的內(nèi)容，

因此，它不同于理科而更近似于文科，記憶的東西多，女生常常比男

生學(xué)得好，巧妙記憶成為學(xué)好生化的一個重要方法，學(xué)完生化課后，

你們應(yīng)該有一種意外的驚喜，阿，我的腦子咋變得這樣好使呢？2.

師生合作

.老師備課：由于生物化學(xué)是我院最重要的課程（課時多以及研考跑

不掉），所以我得竭盡全力準(zhǔn)備，既要完成大綱規(guī)定的內(nèi)容又不能照

本宣科，注意理論和實踐、經(jīng)典與前沿的融合，使生化課變得興趣盎

然而不是枯燥無味，要做到這些，備課是相當(dāng)辛苦的，且聽我來表一

表，我在四川大學(xué)上了320節(jié)生化課（200節(jié)理論，120節(jié)實驗），上

課筆記成了現(xiàn)在的講課筆記的一部分，后來臨時抱佛腳，又到南大進(jìn)

修了200學(xué)時的生化理論課（生化專業(yè)用）以及120學(xué)時的理論課（非

生化專業(yè)用），講課教師叫楊榮武，是個教書天才（合作文章（在我

兒十篇文章中，這是最得意的一篇）、同學(xué)的師弟、上海生化所），聽

課筆記真是一摞一摞，從中精煉出我們現(xiàn)在的6-70學(xué)時理論課（難

吶），還要增補(bǔ)一些名人趣聞、科學(xué)前沿之類的味精，總的算來，我

給你們講一節(jié)課，自己要聽7節(jié)課，再準(zhǔn)備三小時一，代價不菲，所以

我常掛在嘴邊的一句話就是，你們一定要學(xué)好這門課，學(xué)不好很對不

起人，在你最對不起的人里面，我應(yīng)該列在前三名。

.學(xué)生學(xué)習(xí)：看小說似的預(yù)習(xí)兒遍，尤其上課要用心聽講（省時省力）,

當(dāng)場或課后整理筆記（重要性），擇重記憶（注意方法），兒個小竅門：

早上多吃糖（原因，腦血糖），站立聽課（腎上腺，恐怖電影，我講

課）。業(yè)遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于日本和歐美列強(qiáng)，給畢業(yè)生就業(yè)帶來了困難。喜

者是許多有識之士已經(jīng)看到了生化的光輝前景，紛紛搶灘這塊寶地，

生化工業(yè)也在艱難的條件下起步并有蓬勃發(fā)展之勢，以我們身邊的人

物為例，歐陽老師和我們的專業(yè)發(fā)展。

第二章糖類

§1.糖的概念

一.糖的種類和功能

1.糖的定義

2.糖的功能：能源結(jié)構(gòu)信息傳遞

3.糖的種類：

單糖：定義醛糖酮糖丙、丁、戊、己、庚糖及其兩者的組合，重

要單糖的舉例

寡糖：定義舉例

多糖：定義同多糖雜多糖舉例

結(jié)合糖：定義舉例

4.碳水化合物：carbohydrate

二.糖的構(gòu)型

1.兒個概念：

同分異構(gòu)體

結(jié)構(gòu)異構(gòu)

立體異構(gòu)

兒何異構(gòu)

旋光異構(gòu)

差向異構(gòu)

2.糖的構(gòu)型

不對稱碳原子旋光異構(gòu)體的性質(zhì)

甘油醛的構(gòu)型（D\L）意義

葡萄糖的構(gòu)型

§2.單糖的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)

單糖舉例

一.葡萄糖的結(jié)構(gòu)

1.鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)：條件結(jié)構(gòu)式構(gòu)型旋光異構(gòu)體和自然選擇簡化結(jié)構(gòu)式

2.環(huán)狀結(jié)構(gòu)：條件毗喃型和吠喃型及自然選擇a型和B型異頭物

3.投影式（Haworth式）鏈?zhǔn)脚c環(huán)式的互變規(guī)則

4.變旋現(xiàn)象：現(xiàn)象本質(zhì)

5.葡萄糖的構(gòu)象：船式和椅式

6.兒種重要單糖的結(jié)構(gòu)式（默認(rèn)為D-型）:甘油醛二羥丙酮核糖！脫

氧核糖！葡萄糖甘露糖半乳糖果糖！鏈?zhǔn)胶铜h(huán)式都要，請大家自

己在書上將其找到。

二.單糖的性質(zhì)

1.物理性質(zhì)：

旋光性（特例）

甜度：標(biāo)準(zhǔn)以及順序（果糖〉蔗糖〉葡萄糖）

溶解性

2.化學(xué)性質(zhì)

.與強(qiáng)酸的作用：形成糠醛及其衍生物

反應(yīng)式及其原理：書P16

糖的鑒定：

Molish反應(yīng)：糠醛及其衍生物與a-蔡酚反應(yīng)作用生成紫色的化合物,

原理是好基于酚類進(jìn)行了縮合，這樣，將糖與濃酸作用后再與a-蔡酚

反應(yīng)作用就能生成紫色的化合物，可鑒別糖。（多羥、醛基）

Seliwanoff反應(yīng)：同樣的原理，將糖與濃酸作用后再與間苯二酚反應(yīng),

若是酮糖就顯鮮紅色，若是醛糖就顯淡紅色，由此可鑒別酮糖和醛糖。

.形成糖甘：糖的半縮醛羥基與其它物質(zhì)的羥基或氨基脫水縮合形成

的化合物。

舉例：麥芽糖的結(jié)構(gòu)式：見書P22

葡萄糖a-1,4-葡萄糖昔，a-葡萄糖出半縮醛羥基，另一葡萄糖（a、P

可互變）出4位上的羥基。

反應(yīng)部位

主體、配體、糖昔鍵的鍵型（半縮醛羥基的構(gòu)型-半縮醛羥基的位置,

另一羥基的位置）

全名：配體半縮醛羥基的構(gòu)型-半縮醛羥基的位置，另一羥基的位置-

主體昔

.糖的還原性

費(fèi)林反應(yīng)（Fehling）：見P15費(fèi)林試劑反應(yīng)式定量法

與鐵氟化鉀的反應(yīng)：

將葡萄糖與鐵氟化鉀（K3Fe（CN）6）溶液共熱時，鐵氧化鉀被還原

成亞鐵氟化鉀（K4Fe（CN）6）。

反應(yīng)式：K3Fe（CN）6+葡萄糖-K4Fe（CN）6+葡萄

糖酸

.形成糖豚

糖與三分子苯明的反應(yīng)

反應(yīng)式：見P17

用途：鑒定單糖的種類：糖月殺為黃色的不溶于水的晶體，不同的糖豚

其晶型和熔點均不同，由此可鑒別單糖的種類。

思考題：葡萄糖、果糖、半乳糖、甘露糖哪兒種可被糖豚反應(yīng)所鑒別,

哪些不能？

其余的反應(yīng)如酯化作用、對堿的作用、糖的氧化性等，請大家自己看

看O

§3.寡糖

定義

結(jié)構(gòu)單位：環(huán)狀的糖

糖昔鍵

主體和配體

寡糖（以及淀粉）中的單糖叫殘基

一.兒種重要的二糖

1.麥芽糖：見P22葡萄糖a-1,4-葡萄糖昔：是直鏈淀粉的形成方式

2.異麥芽糖：葡萄糖a-1,6-葡萄糖昔：是枝鏈淀粉分支處的的形成方

式

3.蔗糖：a-葡萄糖p-2,1果糖普般-果糖a-1,2葡萄糖昔

4.乳糖:見P22葡萄糖-1,4-半乳糖昔

5.纖維二糖：見P22葡萄糖B-1,4-葡萄糖昔：是纖維素的形成方式。

§4.多糖

定義

一.同多糖

即均一多糖：定義

1.淀粉

結(jié)構(gòu)單位：a-D-葡萄糖（在淀粉和寡糖中叫做葡萄糖殘基）

連接方式（即糖背鍵型）：直鏈淀粉：a-1,4糖昔鍵，枝鏈淀粉a-1,6

糖昔鍵（僅出現(xiàn)在分支處）和a-1,4糖背鍵（除了分支處以外的地方）

直鏈淀粉的結(jié)構(gòu)：見P24還原端和非還原端各一

枝鏈淀粉的結(jié)構(gòu)：見P25還原端一個，非還原端多個

淀粉的二級結(jié)構(gòu)（空間結(jié)構(gòu)）：見P24右手螺旋（像個彈簧），每一

圈含有6個葡萄糖殘基

碘顯色機(jī)理：鉆圈，圈越多（分子量越大即葡萄糖殘基越多）色越深

淀粉水解碘顯色的變化：淀粉（藍(lán)色或紫色）一紅色糊精一無色糊精

一寡糖一葡萄糖

性質(zhì)：與葡萄糖相比，它沒有還原性、有旋光性但無變旋現(xiàn)象、溶解

度降低

2.糖原：結(jié)構(gòu)上完全同枝鏈淀粉，只是分子量要大得多

3.纖維素：見P27

結(jié)構(gòu)單位：0-D-葡萄糖

連接方式：P-1,4糖昔鍵

分子量：上萬個葡萄糖殘基

二級結(jié)構(gòu)：鋸齒帶狀，交織在一起，強(qiáng)度很大。

4,其余多糖：半纖維素和兒丁質(zhì)等，請大家自己回去看看。

二級結(jié)構(gòu)：鋸齒的鏈狀，由于它們互相纏繞和交織，因此，強(qiáng)度很大。

性質(zhì)：不溶于水，僅能被高溫的強(qiáng)酸和少數(shù)兒種纖維素酶所水解

二.雜多糖

通常與蛋白質(zhì)形成具有粘性的物質(zhì)，故稱粘多糖，在體內(nèi)起潤滑作用

（胃部以及關(guān)節(jié)處的粘夜，鼻涕等）

例如：透明質(zhì)酸、硫酸軟骨素和肝素等

三.結(jié)合糖：糖脂、糖蛋白、蛋白多糖等，自己看。

布置作業(yè)：重要單糖的結(jié)構(gòu)，糖月殺反應(yīng)的思考題。抽查

第三章脂類

§1.概述

定義：由脂肪酸和醇作用生成的酯及其衍生物統(tǒng)稱為脂類，這是一類

一般不溶于水而溶于脂溶性溶劑的化合物。

一.脂類的類別

1.單純脂：定義：脂肪酸與醇脫水縮合形成的化合物

蠟：高級脂肪酸與高級一元醇，幼植物體表覆蓋物，葉面，動物體表

覆蓋物，蜂蠟。

甘油脂：高級脂肪酸與甘油，最多的脂類。

2.復(fù)合脂：定義：單純脂加上磷酸等基團(tuán)產(chǎn)生的衍生物

磷脂：甘油磷脂（卵、腦磷脂）、鞘磷脂（神經(jīng)細(xì)胞豐富）

3.脂的前體及衍生物

高級脂肪酸

甘油

固醇

菇類

前列腺素

4.結(jié)合脂：定義：脂與其它生物分子形成的復(fù)合物

糖脂：糖與脂類以糖背鍵連接起來的化合物（共價鍵），如霍亂毒素

脂蛋白：脂類與蛋白質(zhì)非共價結(jié)合的產(chǎn)物如血中的兒種脂蛋白，

VLDL、LDL、HDL、VHDL是脂類的運(yùn)輸方式。

二.脂類的功能

1.最佳的能量儲存方式

體內(nèi)的兩種能源物質(zhì)比較

單位重量的供能：糖4.1千卡/克，脂9.3千卡/克。

儲存體積：1糖元或淀粉：2水，脂則是純的，體積小得多。

動用先后：糖優(yōu)先，關(guān)于減肥和辟谷

2.生物膜的骨架：細(xì)胞膜的液態(tài)鑲嵌模型：磷脂雙酯層，膽固醇，蛋

白質(zhì)。見HP34

3.電與熱的絕緣體

電絕緣：神經(jīng)細(xì)胞的鞘細(xì)胞，電線的包皮，神經(jīng)短路

熱絕緣：冬天保暖，企鵝、北極熊

4.信號傳遞：固醇類激素

5.酶的激活劑：卵磷脂激活隹羥丁酸脫氫酶

6.糖基載體：合成糖蛋白時，磷酸多菇醇作為?；妮d體

§2.甘油脂

定義：高級脂肪酸與甘油，其中甘油三脂就是油脂。

一.脂肪酸：結(jié)合態(tài)、游離態(tài)（FFA）

1.性質(zhì)

偶數(shù)

順式

雙鍵的位置9、12、15

溶點與結(jié)構(gòu)的關(guān)系：鏈長（長-高），飽不飽和（飽-高）

2.簡單表達(dá)式：

簡單結(jié)構(gòu)式：波浪形，注意雙鍵的構(gòu)型

簡單表達(dá)式：鏈長：雙鍵數(shù)△雙鍵位置

舉例：油酸18：1A9

3.常見脂肪酸和必需脂肪酸

常見：

軟脂酸16：0,

硬脂酸18：0

必須脂肪酸：（Vf）：人和哺乳動物不可缺少但又不能合成的脂肪酸,

必須從食物（尤其是植物）中攝取。包括：

亞油酸18：2A9,12

a-亞麻酸18：3A9,12,15

y-亞麻酸18：3A6,9,12

素油比葷油營養(yǎng)價值大

二.甘油脂（脂酰甘油）

甘油的寫法和性質(zhì)：P33

甘油脂的通式：MG、DG、TG：P33

油脂：油（植物）+脂肪（動物），脂肪酸的飽和性決定了它們的狀態(tài)

1.油脂的物理性質(zhì)

.溶解度：不溶于水，而溶于乙醇、乙酸、氯仿、表面活性劑（雙親

性物質(zhì)）等，對比MG和DG

.溶點：植物的油與動物的脂肪的溶點，由脂肪酸的飽和性決定

.旋光性：前題，書寫方式（L）與構(gòu)型無關(guān)，這是規(guī)定，P33。

2.化學(xué)性質(zhì)

.皂化與皂化值

定義：油脂與堿共熱時，產(chǎn)生甘油和脂肪酸鹽（肥皂），實際上是堿

催化的水解反應(yīng)

反應(yīng)式:P36

皂化值：加熱，KOH（mg）/油脂（g）,可以反映油脂的量（摩爾數(shù)）

.酸敗與酸值

油脂長期擱置時會產(chǎn)生酸臭味就是酸敗

原因是油脂受空氣和光照作用，部分發(fā)生分解，不飽和脂肪酸被氧化

成為醛或酮以及竣酸，產(chǎn)生酸臭味。P37

桐油的應(yīng)用

酸值：不加熱，KOH（mg）/油脂（g）,可以反映油脂的新鮮程度。

.加成反應(yīng)與碘值

油脂中的不飽和雙鍵可以與H2、12、HC1、C12等發(fā)生加成反應(yīng)

鹵化作用：P36

碘值：12（g）/油脂（百克）

反映油脂的不飽和程度

§3.磷脂

復(fù)合脂中最重要的一族

組成基團(tuán)：脂肪酸、醇（甘油、鞘氨醇等）、磷酸根、X（醇類）

一.甘油磷脂（磷脂酰甘油）

1.結(jié)構(gòu)通式:P39

命名：磷脂酰X

X為其它的醇類，通過磷酸二酯鍵與甘油連接。

天然磷脂均為L型構(gòu)型

2.兒種重要的磷脂

X膽堿乙醇胺（膽胺）絲氨酸肌醇H

結(jié)構(gòu)式P40P40P41P41

名稱磷脂酰膽堿（卵磷脂）生物膜、卵黃中的重要成分，良性的脂

溶性溶劑，常用于治療心腦血管疾病P40磷脂酰乙醇胺（腦磷脂）

P40磷脂酰絲氨酸P41磷脂酰肌醇P41磷脂酸

3.兒種重要的磷脂酶及其作用特點：PLA1、PLA2（PLB）、PLC、PLD

作用位點：P397或P39+

溶血磷脂

蛇毒與磷脂酶

二.神經(jīng)鞘磷脂：神經(jīng)鞘氨醇P42、脂肪酸、磷酸、膽堿

神經(jīng)鞘氨醇P42（+脂肪酸）-神經(jīng)酰胺P42（+磷酸+膽堿）-神經(jīng)鞘磷

脂P42

三.磷脂的特性

1.溶解性：表面活性劑，雙親化合物（親油親水）

氯仿+甲醇是提取磷脂的有效溶劑

2.解離：兩性電解質(zhì)，解離后磷酸基團(tuán)帶負(fù)電，X基團(tuán)帶正電（見X

的結(jié)構(gòu)）

3.水解反應(yīng)：堿解（皂化）、酶解

§4.其它脂類

一.結(jié)合脂

1.糖脂

.甘油糖脂：甘油磷脂的磷酸X被糖所取代的產(chǎn)物，即第三個羥基與

糖的半縮醛羥基脫水縮合的產(chǎn)物（P39）,因此，也屬于糖昔。

.糖鞘脂：鞘磷脂的磷酸+膽堿被糖所取代的產(chǎn)物，糖也是出的半縮醛

羥基，也屬于糖昔。例如：腦背脂和神經(jīng)節(jié)背脂P47（霍亂毒素受體

GMI）等。

2.脂蛋白：血液中的四種脂蛋白。

二.固醇類：環(huán)戊烷多氫菲的衍生物P42。編號

功過是非：癌癥（黃曲霉素），心血管疾?。ǜ哐獕海?，結(jié)石；腦細(xì)胞、

膽汁酸、激素、VDo

固醇（留醇）：環(huán)戊烷多氫菲上3位接-OH,10、13位上接-CH3,17

位上接一烷鏈P42o

.膽固醇：固醇上的17位上接一異辛烷P43。游離膽固醇和膽固醇脂

均不溶于水。

膽固醇在紫外線的作用下可以轉(zhuǎn)化成VD,VD的作用，嬰兒曬太陽。

.膽汁酸：膽固醵衍生的一類固醇酸。

膽酸：P43略

三.菇類：異戊二烯的衍生物P45,衍生方式為異戊二烯首尾相連或尾

尾相連P45+O

單菇（2個異戊二烯單位）、倍半葩（3個異戊二烯單位），胡羅卜

素為4菇，天然橡膠為上千拓。

霍亂?。?/p>

病征：上吐下瀉，全是水，若不補(bǔ)充水，一天之內(nèi)即死亡

病理：腸內(nèi)大量失水，水壓過高，排泄物中有大量的霍亂弧菌。

分子基礎(chǔ)：小腸上皮細(xì)胞的外表面結(jié)構(gòu)如圖（講義稿P5）,具有霍亂

毒素的受體，霍亂毒素的結(jié)構(gòu)是個七聚體蛋白，與受體結(jié)合后解離，

穿過細(xì)胞膜，刺激腺普酸環(huán)化酶，提高cAMP,使鈉/水泵失調(diào)，向腸

內(nèi)排水，又向周圍組織以及血管中抽水

第四章蛋白質(zhì)

一.蛋白質(zhì)是生命的表征，哪里有生命活動哪里就有蛋白質(zhì)

1.酶：作為酶的化學(xué)本質(zhì)，溫和、快速、專一，任何生命活動之必須,

酶的另一化學(xué)本質(zhì)是RNA,不過它比蛋白質(zhì)差遠(yuǎn)了，種類、速度、

數(shù)量。

2.免疫系統(tǒng)：防御系統(tǒng)，抗原（進(jìn)入“體內(nèi)”的生物大分子和有機(jī)體）,

發(fā)炎。

細(xì)胞免疫：T細(xì)胞本身，分化，膿細(xì)胞。

體液免疫：B細(xì)胞，釋放抗體，導(dǎo)彈，免疫球蛋白（1g）。

3.肌肉：肌肉的伸張和收縮靠的是肌動蛋白和肌球蛋白互動的結(jié)果，

體育生化。

4.運(yùn)輸和儲存氧氣：Hb和Mbo

5.激素：含氮類激素，固醇類激素。

6.基因表達(dá)調(diào)節(jié)：操縱子學(xué)說，阻遏蛋白。

7.生長因子：EGF（表皮生長因子），NGF（神經(jīng)生長因子），促使細(xì)

胞分裂。

8.信息接收：激素的受體，糖蛋白，G蛋白。

9.結(jié)構(gòu)成分：膠原蛋白（肌腱、筋），角蛋白（頭發(fā)、指甲），膜蛋白

等。生物體就是蛋白質(zhì)堆積而成，人的長相也是由蛋白質(zhì)決定的。

10.精神、意識方面：記憶、痛苦、感情靠的是蛋白質(zhì)的構(gòu)象變化，

蛋白質(zhì)的構(gòu)象分類是目前熱門課題。

11.蛋白質(zhì)是遺傳物質(zhì)？只有不確切的少量證據(jù)。如庫魯病毒，怕蛋

白酶而不怕核酸酶。

二.構(gòu)成蛋白質(zhì)的元素

1.共有的元素有C、H、O、N,其次S、稀有P等

2.其中N元素的含量很穩(wěn)定，16%,因此，測N量就能算出蛋白質(zhì)

的量（實驗四，修改預(yù)定表）。

三.結(jié)構(gòu)層次

1.一級結(jié)構(gòu)：AA順序

2.二級結(jié)構(gòu)：主干的空間走向

3.三級結(jié)構(gòu)：肽鏈在空間的折疊和卷曲形成的形狀，所有原子在空

間的排布。

4.四級結(jié)構(gòu)：多條肽鏈之間的作用。

§1.氨基酸蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)單位、水解產(chǎn)物

一.氨基酸的結(jié)構(gòu)通式：P50

a-碳原子，a-竣基，a-氨基

氨基酸的構(gòu)型：自然選擇L型，D型氨基酸沒有營養(yǎng)價值，僅存在

于繳氨霉素、短桿菌肽等極少數(shù)寡肽之中，沒有在蛋白質(zhì)中發(fā)現(xiàn)。

二.氨基酸的表示法

生物體中有20種基本氨基酸（合成蛋白質(zhì)的原料），還有其它非基本

氨基酸，20種基本氨基酸的表示方法有下列兒種：

1.中文名：X（X）氨酸，如甘氨酸、半胱氨酸。20種要會背。

2.英文名：3字名，如Gly、Cys等，20種要會背。

3.按順序演示，記憶技巧。

AlaArgAspAsnCysGluGinGlyHislie

丙精天天冬酰氨半谷谷氨酰氨甘組異亮

LeuLysMetPheProSerThrTrpTyrVai

亮賴甲硫苯丙膈絲蘇色酪繳

三.氨基酸的具體結(jié)構(gòu)：20種全部記住，僅注意R。

P51?53

講解順序：

甘Gly（最特殊，唯一無旋光性）、丙Ala（顧名思義）、苯丙Phe（顧

名思義）。

酪Tyr（有供苯酚基）、半胱Cys（0-毓基）、絲Ser（彷羥基）、蘇Thr

（B-羥基）、天冬Asp（酸性氨基酸，供竣基）、天冬酰氨Asn（隹酰

氨）、色Trp（中口引蛛基P66）、組His（隹咪哇基P66）。

谷Glu（酸性氨基酸，y-竣基）、谷氨酰氨Gin（y-酰氨）、甲硫Met

（「甲硫基）。

金Arg（3理I基P66）o

賴Lys（堿性氨基酸，。氨基）。

綴Vai、亮Leu、異亮lie：都是烷煌鏈。

脯Pro（亞氨基）。

四.氨基酸的分類

1.結(jié)構(gòu)上

脂肪族氨基酸：酸性氨基酸（2竣基1氨基：Glu、Asp）,堿性氨基

酸（2氨基1竣基：Arg、Lys）,中性氨基酸（氨基酸基各一：很多）

芳香族氨基酸：含苯環(huán)：Phe>Tyr

雜環(huán)氨基酸：His（也是堿性氨基酸）、Pro、Trp

2.R基的極性

極性氨基酸：親水氨基酸：溶解性較好，酸性氨基酸、堿性氨基酸、

含筑基、羥基、酰胺基的氨基酸，Glu、Asp、Arg、Lys、His、Cys、

Ser、Thr、Tyr、Gln>Asn

非極性氨基酸：疏水氨基酸：溶解性較差，具有烷煌鏈、甲硫基、蚓I

喙基等的氨基酸，Gly、Ala、Leu>lie、Val>Pro>Met、Trp

3.營養(yǎng)價值

必需氨基酸：人和哺乳動物不可缺少但又不能合成的氨基酸，只能從

食物中補(bǔ)充，共有8種：Leu、Lys、Met、Phe>lie、Trp、Thr、Vai

半必需氨基酸：人和哺乳動物雖然能夠合成，但數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到機(jī)體

的需求，尤其是在胚胎發(fā)育以及嬰幼兒期間，基本上也是由食物中補(bǔ)

充，只有2種：Arg、Hiso有時也不分必需和半必需，統(tǒng)稱必需氨基

酸，這樣就共有10種。記法：TipMTVHall

非必需氨基酸：人和哺乳動物能夠合成，能滿足機(jī)體需求的氨基酸，

其余10種

從營養(yǎng)價值上看，必需〉半必需,非必需

五.非基本氨基酸

1.氨基酸的衍生物：蛋白質(zhì)化學(xué)修飾造成的，有P-Ser、P-Thr、P-Tyr、

OH-Pro.OH-Lys,最為重要的是Cyss胱氨酸，是由2分子Cys通過

二硫建連接起來的，P54

2.非蛋白氨基酸：僅游離存在，瓜氨酸、鳥氨酸、隹丙氨酸

3.D-氨基酸：綴氨霉素、短桿菌肽中含有。

六.氨基酸的性質(zhì)

1.物理性質(zhì)

紫外吸收：有共甄雙鍵的物質(zhì)都具有紫外吸收，在20種基本aa中，

有4種是具有共甄雙鍵的，Trp、Tyr、Phe、His,其中His只有2個

雙鍵共飄，紫外吸收比較弱，Trp、Tyr、Phe均有3個雙鍵共加，紫

外吸收較強(qiáng)，其中Trp的紫外吸收最厲害，是蛋白質(zhì)紫外吸收特性的

最大貢獻(xiàn)者，此3種氨基酸的紫外吸收特點如下：

Aa（氨基酸）Am（最大吸收波長：nM）E（消光系數(shù)：A/Mol/L）

Phe2572*102

Tyr2751.4*103

Trp2805.6*103

旋光性：僅Gly不具旋光性，其它19種都有，且自然選擇為L-型。

溶解性：溶解于水，特別是稀酸稀堿溶液，不溶于乙酸、氯仿等有機(jī)

溶劑。

熔點：均大于200C,也就是說氨基酸都是固態(tài)，而同等分子量的其

它有機(jī)物則是液態(tài)，這說明了氨基酸與氨基酸之間的結(jié)合力很強(qiáng)，是

離子鍵，即氨基酸是以離子狀態(tài)存在的，而不是以中性分子存在的。

2.化學(xué)性質(zhì)

解離和等電點：

氨基酸是個兩性電解質(zhì)，既可進(jìn)行酸解離也可進(jìn)行堿解離，用解離方

程式表示就是：見P57,這樣，氨基酸在水溶液中就可能帶電，+或

以及呈電中性，到底是什么情況，完全由溶液的PH值來決定。

等電點：如果調(diào)節(jié)溶液的PH值使得其中的氨基酸呈電中性，我們把

這個PH值稱為氨基酸的等電點：PLPI是氨基酸的重要常數(shù)之一，

它的意義在于，物質(zhì)在P1處的溶解度最小，是分離純化物質(zhì)的重要

手段。

思考題：

當(dāng)溶液的PH值〉PI時，aa帶電為+/-?

當(dāng)溶液的PH值=<8?

等電點的計算：對于所有的R基團(tuán)不解離的氨基酸而言（即解離只

發(fā)生在a-竣基和a-氨基上），計算起來非常簡單：

PI=（PKF+PK2，）/2

若是碰到R基團(tuán)也解離的，氨基酸就有了多級解離，這個公式就不

好用了，比如Lys、Glu、Cys等。

aaCysAspGluLysHisArg

PK'a-竣基1.712.692.192.181.822.19

PKb-氨基8.339.829.678.959.179.04

PIC-R-基團(tuán)10.78（-SH）3.86（B-COOH）4.25（y-COOH）10.53

（E-NH2）6（咪哇基）12.48（肌;基）

在這種情況下可以按下面的步驟來計算：

由PK?值判斷解離順序，總是PKiyPK2yPK3，PI時,aa帶-電；

PH值

氨基酸的重要化學(xué)反應(yīng)

反應(yīng)基團(tuán)試劑主要產(chǎn)物應(yīng)

用P

a-NH2年三酮紫色、紅色物對氨

基酸顯色63

a=NH2瑋三酮黃色物

Pro的鑒定

a-NH2HNO2N2等游離aa定量，

蛋白質(zhì)水解程度59

a-NH2DNFB二硝基氟苯Sanger試劑DNP-aa二硝基苯黃色物蛋

白質(zhì)N端測定一級結(jié)構(gòu)分析標(biāo)準(zhǔn)圖譜

6181

a-NH2PITC苯異硫氟酸酯Edman試劑PTC-aa在無水的酸中環(huán)化

成PTH-aa蛋白質(zhì)N端測定一級結(jié)構(gòu)分析aa順序自動分析儀標(biāo)準(zhǔn)圖

譜82

a-NH2甲醛羥甲基-aa和二羥甲基-aa甲醛滴定aa含量（封閉氨基）

60

Arg的肌;基a-蔡酚次澳酸鈉坂口試劑桃紅色物鑒定Arg

Met的-S-CH3H202過氧化物吸煙有害，煙中的過氧化物，彈性蛋

白酶，抑制劑Met,肺氣腫。

Cys的-SH碘代乙酸ICH2coOH過甲酸HCOOOH乙酸硫基

H00C-CH2-S-磺基HS3O-肽鏈拆分，作用與CYSS上的二硫鍵65

His的咪唾基重氮苯磺酸Pauly試劑櫻紅色物（IHis連2重）鑒定

His65-66

Tyr的酚基重氮苯磺酸Pauly試劑桔黃色物鑒定Tyr

Tyr的酚基磷鋸酸、磷鴇酸Folin試劑蘭色物質(zhì)定量測定蛋白質(zhì)、

Tyr

Trp的U引喙基對二甲基氨基苯甲醛蘭色物質(zhì)鑒定Trp

-OHSer.Thr、Tyr激酶、ATPP-aa調(diào)節(jié)酶的活性，測定酶的活性中

心65

§2.肽

一.肽與肽鍵

氨基酸的竣基與另一氨基酸氨基脫水縮合形成的化合物就是肽，其實

就是一種酰胺化合物，其酰胺鍵就是肽鍵，它的特點是剛性平面、反

式構(gòu)型。見補(bǔ)頁。

肽中的氨基酸叫氨基酸殘基，兒個氨基酸殘基就叫兒肽。

二.肽的種類

寡肽：2-10,無構(gòu)象，谷胱甘肽是3肽

多肽：10-50,介于之間，胰高血糖素是29肽

蛋白質(zhì)：50以上，有特定的構(gòu)象，胰島素是51肽

三.肽的表示法

LN端、C端的概念：肽鏈的兩個端點，N端的氨基酸殘基的a-氨基

未參與肽鍵的形成，C端的氨基酸殘基的a-竣基未參與肽鍵的形成。

2.寫法和讀法：規(guī)定書寫方法為N端一C端，例如：Ala-Gly-Phe,

讀作：丙氨酰甘氨酰苯丙氨酸。

注意有時會看到一些奇怪的寫法，比如：NH2-Ala-Gly-Phe-COOH,

或H-Ala-Gly-Phe-OH,均屬于畫蛇添足，但Ala-Gly-Phe-NH2則表

示C端被酰胺化了。

若有必要從C端一N端寫，則必須標(biāo)明，如（C）Phe-Gly-Ala（N）

四.肽的性質(zhì)

1.酸堿性：肽至少有一個游離的氨基和游離的竣基，也是兩性化合物,

至少有2級解離，通常都有多級解離。因此，肽在水溶液中也能夠帶

電，也有自己的等電點PI,其計算與測定完全同氨基酸的。

例如：谷胱甘肽，Glu-Cys-Gly,其結(jié)構(gòu)見P72,注意Glu-Cys之間的

肽鍵（Y-,而不是正常的a-）,各解離基團(tuán)的PK，值見P72,PI=

（2.13+2.34）/2=2.235,很酸。

2.雙縮服反應(yīng)：見筆記P33,雙縮胭（相似于三肽，即2個肽鍵）、堿

性銅離子、紫紅色化合物。凡大于三肽的肽都能發(fā)生此反應(yīng)，2肽不

行。

3.水解反應(yīng)：肽可以被酸、堿、酶所水解，其優(yōu)劣性如下：

酸水解：濃酸（6N以上，解釋一下N=M/價），高溫（110℃以上），

長時（24-36小時），污染，Trp遭到破壞，不消旋，水解徹底

堿水解：濃堿（6N以上），高溫（100℃以上），6小時、污染，含-OH

和-SH的氨基酸均遭到破壞，Ser、Thr、Tyr、Cys,消旋，水解徹底。

酶水解：胰酶，常溫常壓，常PH,不消旋、不破壞、不徹底。

常用的蛋白酶，即工具酶：

外切酶：氨肽酶：從N端開始一個個水解肽鍵

竣肽酶：從c端開始一個個水解肽鍵：

竣肽酶A：Arg、Lys>Pro除外的氨基酸殘基

竣肽酶B：僅Arg、Lys

竣肽酶C：所有的氨基酸殘基

內(nèi)切酶：胰蛋白酶：僅作用于Arg、Lys的竣基與別的氨基酸的氨基

之間形成的肽鍵。產(chǎn)物為C端Arg、Lys的肽鏈。

糜蛋白酶：僅作用于含苯環(huán)的氨基酸的竣基與別的氨基酸的

氨基之間形成的肽鍵。Trp、Tyr、Phe,產(chǎn)物為C

端Trp、Tyr、Phe的肽鏈。

五.肽的實例

1.谷胱甘肽：其結(jié)構(gòu)見P72,注意Gki與Cys的連接（y-,而不是正

常的a-）,還原型GSH和氧化型GSSG,多種酶的激活劑，參與體內(nèi)

多項代謝，主要作用是還原劑，消除體內(nèi)的自由基（過氧化物，抽煙,

黑坳）。

2.催產(chǎn)素和加壓素：9肽或環(huán)8肽，都是腦垂體后葉激素，結(jié)構(gòu)見《生

化制藥工藝》P?都有升血壓、抗利尿、刺激子宮收縮、排乳的作用，

催產(chǎn)素促進(jìn)遺忘，加壓素增強(qiáng)記憶。

3.短桿菌肽和繳氨霉素

4.促甲狀腺素釋放因子：TRF,是個三肽，TRF一促甲狀腺素一甲狀

腺素

5.胰高血糖素：29肽，存在，見《生化制藥工藝》P?,升高血糖，

作用同腎上腺素。

§3.蛋白質(zhì)

一.種類和性質(zhì)

1.種類

組成上分：簡單蛋白：僅由aa構(gòu)成

結(jié)合蛋白：簡單蛋白與其它生物分子的結(jié)合物，糖蛋白（共價）、脂

蛋白（非共價）

形態(tài)上分：球蛋白：長/寬。?4,血紅蛋白

纖維蛋白：長/寬＞10,血纖蛋白、絲蛋白

功能上分：酶、抗體、運(yùn)輸?shù)鞍?、激素?/p>

理化性質(zhì)上分：HDL、VHDL、LDL、VLDL

構(gòu)象上分：國際上有蛋白質(zhì)構(gòu)象庫。

2.性質(zhì)

紫外吸收：280nm,貢獻(xiàn)者是Trp、Tyr、Phe,最主要的是Trp,核酸

的紫外吸收峰在260nmo

兩性解離：有PL不能計算，只能測定（等電聚焦）。

等電點沉淀法：PI處蛋白質(zhì)的溶解度最低。

膠體性質(zhì)：大分子，多于51個aa殘基，最小平均分子量為5000D；

在水中能兩性解離故而帶電，又親水，所以是膠體，分散好。有電泳、

布朗運(yùn)動、丁達(dá)爾現(xiàn)象、不能通過半透膜等等典型的膠體性質(zhì)。

沉淀反應(yīng)：凡是能破壞水化膜以及能中和電荷的物質(zhì)均可使蛋白質(zhì)沉

淀

等電點沉淀：PH值，中和電荷

鹽析：高濃度的鹽溶液使蛋白質(zhì)沉淀，離子中和電荷，如(NH4)2SO4

鹽溶：低濃度的鹽溶液使蛋白質(zhì)溶解，蛋清的溶解。

有機(jī)溶劑沉淀：降低溶液的介電常數(shù)。

蛋白質(zhì)變性：蛋白質(zhì)在某些外界因素的影響下，理化性質(zhì)改變、生物

活性喪失的現(xiàn)象。這些因素包括熱、酸、堿、有機(jī)劑等。

蛋白質(zhì)變性理論：吳憲，1931年提出。蛋白質(zhì)的功能直接由蛋白質(zhì)

的構(gòu)象來決定，某些外界因素改變了蛋白質(zhì)的獨(dú)特構(gòu)象，因而使生物

活性喪失。但不改變蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)(即共價結(jié)構(gòu))。蛋白質(zhì)的變

性與水解是不同的。

當(dāng)環(huán)境條件恢復(fù)時,蛋白質(zhì)的生物活性有可能也恢復(fù)，這就是蛋白質(zhì)

的復(fù)性。

這一理論在實踐中有很重要的指導(dǎo)意義，能夠解釋酶為什么有最適的

PH和最適的溫度。

蛋白質(zhì)的顏色反應(yīng)：可以用來定量定性測定蛋白質(zhì)

雙縮版反應(yīng)：紅色，Xm=540nm

黃色反應(yīng)：與HNO3的反應(yīng)，生成硝基苯，呈黃色。皮膚遇到HNO3

的情況，白一黃一橙黃。

米倫氏反應(yīng)：與HgNO3或HgNO2的反應(yīng)，呈黃色，原理同上。

與乙醛酸的反應(yīng)：紅色，Trp的口引噪基的特定反應(yīng)。

坂口反應(yīng)：紅色，Arg的?]I基的反應(yīng)。

福林反應(yīng)：藍(lán)色，是Tyr的酚基與磷鋁酸和磷鴇酸的反應(yīng)。

印三酮反應(yīng)：紫紅色

Pauly反應(yīng)：櫻紅色，His的咪哇基。

二.蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)及其測定

1.蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)層次：1、2、超2、結(jié)構(gòu)域、3、4

2.一級結(jié)構(gòu)：即蛋白質(zhì)的共價結(jié)構(gòu)或平面結(jié)構(gòu)，核心內(nèi)容就是aa的排

列順序，它的改變涉及到蛋白質(zhì)共價鍵的破壞和重建。

一級結(jié)構(gòu)的全部內(nèi)容包括：肽鏈的個數(shù)、aa的順序、二硫鍵的位置、

非aa成分。

3.蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)的測定

間接法：通過測定蛋白質(zhì)之基因的核甘酸順序，用遺傳密碼來推斷

aa的順序。這是因為核甘酸的測序比蛋白質(zhì)的測序工作要更方便、更

準(zhǔn)確。

直接法：用酶和特異性試劑直接作用于蛋白質(zhì)而測定出aa順序。

第一步：前期準(zhǔn)備

分離純化蛋白質(zhì)：純度要達(dá)到97%以上才能分析準(zhǔn)確。

蛋白質(zhì)分子量的測定：滲透壓法、凝膠電泳法（聚丙烯酰胺、SDS）、

凝膠過濾法、超離心法等

aa組成的測定：氨基酸自動分析儀

肽鏈拆分：非共價鍵的如氫鍵、離子鍵、疏水鍵、范德華力4種，可

用尿素或鹽酸服等有機(jī)溶液來拆分。共價鍵的僅二硫鍵1種，可用筑

基乙醇、碘代乙酸、過甲酸來拆分。

第二步：肽鏈的端點測定

N端測定：Sanger法，DNFB—DNP-肽一水解一乙醛萃取一層析鑒定

Edman法，PITC-PTC-肽―PTH-aa一層析鑒定

C端測定：明解法，P83,唯有C端aa與眾不同，酰腫化合物與游離

aa,再通過Sanger法來鑒定。Asn>Gin、Cys、Arg將被朋破壞，不

能分析。

竣肽酶法：配合動力學(xué)控制。

竣肽酶A：Arg、Lys>Pro除外的氨基酸殘基

竣肽酶B：僅Arg、Lys

竣肽酶C：所有的氨基酸殘基

每條肽鏈aa順序的測定：aa順序自動分析儀只能準(zhǔn)確測定50aa以下

的肽鏈，而一般的蛋白質(zhì)都含有100以上的aa殘基，所以，事先要

將蛋白質(zhì)打斷成多肽甚至寡肽，再上機(jī)分析，而且要2套以上，便于

以后拼接。

常用的工具酶和特異性試劑有：

胰蛋白酶：僅作用于Arg、Lys的竣基與別的氨基酸的氨基之間形成

的肽鍵。

糜蛋白酶：僅作用于含苯環(huán)的氨基酸的竣基與別的氨基酸的氨基之間

形成的肽鍵。Trp、Tyr、Phe

CNBr：僅作用于Met的竣基與別的氨基酸的氨基之間形成的肽鍵。

拼接：將2套多肽的aa順序?qū)φ掌唇?，舉例：

156987351256984523->156987351256984523

―156987351256984523

第四步：二硫鍵位置的確定：包括鏈內(nèi)和鏈間二硫鍵的位置，用對角

線電泳來測。在肽鏈未拆分的情況下用胃蛋白酶水解之，可以得到被

二硫鍵連著的多肽產(chǎn)物。先進(jìn)行第一向電泳，將產(chǎn)物分開。再用過甲

酸、碘代乙酸、筑基乙醇處理，將二硫鍵打斷。最后進(jìn)行第二向電泳,

條件與第一向電泳完全相同。選取偏離對角線的樣品（多肽或寡肽）,

它們就是含二硫鍵的片段，上機(jī)測aa順序，根據(jù)已測出的蛋白質(zhì)的

aa順序，把這些片段進(jìn)行定位，就能找到二硫鍵的位置。如下圖：

4.蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)測定的意義

分子進(jìn)化：將不同生物的同源蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)進(jìn)行比較，以人的為

最高級，從而確定其它物種的進(jìn)化程度，也可以制成進(jìn)化樹，由于這

是由數(shù)據(jù)決定的，因此比形態(tài)上確定的進(jìn)化更加科學(xué)和精確。

證明了一個理論，即蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)決定高級結(jié)構(gòu)，最終決定蛋白

質(zhì)的功能。

疾病的分子生物學(xué)：鐮刀型貧血癥的內(nèi)因是血紅蛋白的B6VaL正常

的血紅蛋白的P6G1U

三.蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)

1.二級結(jié)構(gòu)概論

二級結(jié)構(gòu)的定義：肽鏈主干在空間的走向。主干指的是肽平面與a-C

構(gòu)成的鏈子，見P95。

二級結(jié)構(gòu)的內(nèi)容：空間走向以及維持這種走向的力量：氫鍵和R基

團(tuán)的影響（離子鍵、疏水鍵、空間障礙等）

二級結(jié)構(gòu)的數(shù)學(xué)描述：小角：肽平面繞N-Ca單鍵旋轉(zhuǎn)的角度

V角：肽平面繞Ca-C竣基單鍵旋轉(zhuǎn)的角

度，見P95。

至于+-方向的規(guī)定，0度角的規(guī)定太復(fù)雜，不作要求。

這樣，一個肽平面的空間位置可以被2個二面角來確定，如果每個肽

鏈的兩個二面角（巾,<|/）都相同，則構(gòu)成了規(guī)則的空間走向，所以可

以用（4）,w）來描述肽鏈的二級結(jié)構(gòu)。

2.二級結(jié)構(gòu)的常見類型

Pauling的貢獻(xiàn)，X光衍射法是研究蛋白質(zhì)構(gòu)象的最好技術(shù)，羊毛蛋

白和蠶絲蛋白，單調(diào)一致，諾貝爾化學(xué)獎。

a-右手螺旋

a-螺旋即像彈簧一樣的螺旋，有右手與左手之分，自然選擇蛋白質(zhì)的

a-螺旋為右手螺旋。示范。

a-右手螺旋的數(shù)據(jù)：每一圈含有3.6個aa殘基（或肽平面），見P96

的b,每一圈高5.4A,即每一個aa殘基上升1.5A,旋轉(zhuǎn)了100度，2

個二面角個,V）=（-570,-480）o

維持a-右手螺旋的力量是鏈內(nèi)氫鍵，它產(chǎn)生于一個肽平面的C=O與

相鄰一圈的在空間上鄰近的另一個肽平面的N-H之間，見P96b,它

的方向平行于螺旋軸，因此，a-右手螺旋的外觀是個筒狀的簾子，見

P96co每個氫鍵串起的長度為3.6個肽平面或3.6個aa殘基，被氫鍵

串起來的這個環(huán)上含有13個原子，故a-右手螺旋也被稱為3.613螺

旋。

R基團(tuán)對a-右手螺旋的影響：破壞者Pro,該處折斷，因為亞氨基不

能形成氫鍵；不穩(wěn)定者酸性、堿性、太大、太?。篏lu、Asp、Arg、

Lys、Gly、lie。其它都是起穩(wěn)定作用的。

分布：毛發(fā)中的a-角蛋白，例如頭發(fā)中的a-角蛋白。見沈同P155。

供折疊：肽鏈在空間的走向為鋸齒折疊狀，見P97。跟纖維素的相似。

二面角(巾,w)=(-119℃,+113℃)o

維持折疊的力量：鏈間的氫鍵，它產(chǎn)生于一個肽平面的c=o與相

鄰肽鏈的在空間上鄰近的另一個肽平面的N-H之間，見P98,兩條肽

鏈上的肽平面互相平行，形成片層結(jié)構(gòu)。見P97。

隹折疊有平行式和反平行式兩種見P98o

平行式：兩條鏈的走向相同，N-C

N-C

反平行式：兩條鏈的走向相反，N-C

C-N

反平行式的快折疊比平行式的更穩(wěn)定

一條肽鏈回折后就可形成兩條走向相反肽段，就可以形成反平行式的

折疊，隹折疊不限于兩條肽鏈之間，多條肽鏈可以形成很寬的供折

疊片層，片層與片層之間以范德華力相互作用，形成厚厚的墊子。

a-右手螺旋與隹折疊相比更具彈性，不易拉斷，供折疊易拉斷，a-右

手螺旋經(jīng)加熱后可變成隹折疊，長度增加，毛衣越洗越長也是這種變

化。

左手螺旋：存在于膠原蛋白中，aa殘基組成為(-Gly-Pro-Y-),Y為

HyPro或HyLys靠鏈間氫鍵和范德華力來維持。見沈同P158。

U型回折：也叫B-轉(zhuǎn)角，肽鏈在某處回折1800所形成的結(jié)構(gòu)。這個

結(jié)構(gòu)包括的長度為4個aa殘基，其中的第三個為Gly,穩(wěn)定該結(jié)構(gòu)的

力量是第一和第四個aa殘基之間形成的氫鍵。在黑板上演示。

310螺旋：是a-右手螺旋的過渡形式，又瘦又長，每個氫鍵串起的長

度為3個肽平面或3.6個aa殘基，被氫鍵串起來的這個環(huán)上含有10

原子。

無規(guī)卷曲：無固定的走向，但也不是任意變動的，它的2個二面角

有個變化范圍。

從結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性上看a-右手螺旋邛-折疊〉U型回折〉無規(guī)卷曲，而從

功能上看正好相反，酶與蛋白質(zhì)的活性中心通常由無規(guī)卷曲充當(dāng)，a-

右手螺旋和折疊一般只起支持作用。

3.超二級結(jié)構(gòu)：空間相鄰的兒個2級結(jié)構(gòu)形成的更復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，其類

型有

左手超螺旋：3根a-右手螺旋擰到一起形成一個左手超螺旋，如頭發(fā)

中的角蛋白，見沈同P155。

右手超螺旋：3根左手螺旋擰到一起形成一個右手超螺旋，如膠原蛋

白，見沈同P158。本教材P103有誤。

aa：相鄰的2根a-右手螺旋擰到一起形成一個左手超螺旋，見P98。

Pxp：一個連接鏈連著2個p折疊，平行式，這個連接鏈可以很長。

見P98。

Pap：3段0折疊和2段a螺旋相間形成，見P98。

W：以2段U-型回折連接著的3段p折疊，反平行式。見P98。

4.結(jié)構(gòu)域：長肽鏈（多于150個aa）,在二級結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上通過多次

折疊，在空間上形成一些半獨(dú)立的球狀結(jié)構(gòu)，叫結(jié)構(gòu)域，它是三級結(jié)

構(gòu)的一部分，結(jié)構(gòu)域之間靠無規(guī)卷曲連接。也就是說將三級結(jié)構(gòu)拆開

后首先看到的結(jié)構(gòu)。草圖顯示。

四.蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu)和四級結(jié)構(gòu)

1.三級結(jié)構(gòu)：即蛋白質(zhì)的三維結(jié)構(gòu)、構(gòu)象，指其中所有原子的空間排

布，是結(jié)構(gòu)域再經(jīng)過卷曲和折疊后形成的。如果蛋白質(zhì)是單條肽鏈，

則三級結(jié)構(gòu)就是它的最高級結(jié)構(gòu)，三級結(jié)構(gòu)由二硫鍵和次級鍵（氫鍵、

疏水鍵、離子鍵、范德華力）維持。P99是肌紅蛋白的三級結(jié)構(gòu)。

2.四級結(jié)構(gòu)：多條肽鏈通過非共價鍵（氫鍵、疏水鍵、離子鍵、范德

華力）形成的聚合體的結(jié)構(gòu)就是四級結(jié)構(gòu)，注意，由二硫鍵連接的兒

條肽鏈不具有四級結(jié)構(gòu)。每條肽鏈都有自己的三級結(jié)構(gòu)，稱為亞基或

亞單位，一般情況下，具有四級結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)含有的肽鏈不會太多，

故稱這類蛋白質(zhì)為寡聚蛋白，如寡聚酶等。

五.蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能

1.蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系

每一種蛋白質(zhì)都具有特定的結(jié)構(gòu)，也具有特定的功能。

蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)決定了蛋白質(zhì)的功能。

蛋白質(zhì)的功能直接由其高級結(jié)構(gòu)（構(gòu)象）決定。例子，蛋白質(zhì)的變性

現(xiàn)象。

蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)決定高級結(jié)構(gòu)（構(gòu)象），因此，最終決定了蛋白質(zhì)

的功能。例子，人工合成胰島素，A、B鏈分別合成，等比例混合后

就有活性。而生物合成胰島素則是先合成一條長肽鏈，形成正確的二

硫鍵，而后再剪去中間的c肽才形成胰島素的。草圖顯示。

2.蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能實例

免疫球蛋白G：即抗體G,IgG（Immunoglobe）,由免疫細(xì)胞B分泌

出的蛋白質(zhì)，可以特異的結(jié)合抗原并消滅之，這就是免疫反應(yīng)。

IgG的一級結(jié)構(gòu)：四條肽鏈，2重2輕（L2H2）,對稱排列，LHHL,

有12條鏈內(nèi)二硫鍵，4條鏈間二硫鍵，見草圖。對其aa的分析發(fā)現(xiàn),

IgG分為V區(qū)（可變區(qū)）和C區(qū)（恒定區(qū)）。

二級結(jié)構(gòu)：兒乎全是P折疊，由無規(guī)卷曲連接。

結(jié)構(gòu)域：有12個球體，每個均被二硫鍵鎖住。

三級結(jié)構(gòu)：T型和Y型，屬于球蛋白。

沒有四級結(jié)構(gòu)。

IgG的功能：V區(qū)負(fù)責(zé)結(jié)合抗原，像鉗子一樣夾住抗原，體現(xiàn)了IgG

的特異性，2價。C區(qū)負(fù)責(zé)結(jié)合補(bǔ)體（一種酶，可以水解抗原），也

是2價，結(jié)合部位在寡糖鏈處的錢鏈區(qū)。IgG的動態(tài)作用過程用人體

演示。

肌紅蛋白：Mb（Myoglobin）,哺乳動物的肌肉中儲存氧氣的蛋白質(zhì),

水生的哺乳動物體內(nèi)尤為發(fā)達(dá)（如鯨魚），因此，它們可以憋氣很長

時間，研究用Mb一般由鯨魚提供。

一級結(jié)構(gòu)：單條肽鏈，153個aa,其中的83個aa為保守序列（即同

源蛋白質(zhì)均相同，是決定功能的最重要序列），含有一分子血紅素輔

基，見P104,其中保持Fe2+,血紅素通過Fe2+以配位鍵吊在肽鏈的

His的咪唾基上，示意。02將結(jié)合在Fe2+上。

二級結(jié)構(gòu)：兒乎全是a-右手螺旋，中間由無規(guī)卷曲和結(jié)來連接。

三級結(jié)構(gòu)：扁平的菱形，見P99或沈同P172,屬于球蛋白。

功能：儲存氧氣。其三級結(jié)構(gòu)在分子表面形成一個疏水的空穴，血紅

素即藏在其中，該空穴允許02進(jìn)入而拒絕水的進(jìn)入，保證了Fe2+

結(jié)合02而避免了Fe2+—Fe3+。

Mb結(jié)合氧氣的特征可以由氧合曲線來描述，見P104,為雙曲線形。

其中的氧飽和度（飽和百分?jǐn)?shù)）為Mb02/（Mb02+Mb）,P02為

氧的分壓。從圖中可以看出，Mb傾向于結(jié)合氧氣而不愿意放出氧氣,

所以它的功能是儲存氧氣，只有在P02極低的時候（體內(nèi)缺氧的時

候）它才釋放出氧氣。另外，C0可以與02競爭性的結(jié)合Mb。

血紅蛋白：Hb（Hemoglobin）,在人體中有三種，HbA,HbA2,HbF

（僅存于胎兒中），三者的結(jié)構(gòu)和功能大同小異，此處以HbA為例。

一級結(jié)構(gòu)：4條鏈，a2p2oal41,13146,每條肽鏈都結(jié)合著一分子的

血紅素，兩條B鏈之間還夾著一分子DPG（二磷酸甘油酸），每條肽

鏈都有保守序列。

二級結(jié)構(gòu)：4條鏈均同Mb,兒乎全是a-右手螺旋，中間由無規(guī)卷曲

和結(jié)來連接。

三級結(jié)構(gòu)：4條鏈均同同Mb,扁平的菱形，見沈同P181,屬于球蛋

白。

四級結(jié)構(gòu)：4個亞基占據(jù)著4面體的4個角，鏈間以離子鍵結(jié)合，

條a鏈與一條P鏈形成二聚體，Hb可以看成是由2個二聚體組成的

（?。?,在二聚體內(nèi)結(jié)合緊密，在二聚體之間結(jié)合疏松。

功能：運(yùn)輸氧氣，4價。其三級結(jié)構(gòu)在每個肽鏈的分子表面形成一個

疏水的空穴，血紅素即藏在其中，該空穴允許02進(jìn)入而拒絕水的進(jìn)

入，保證了Fe2+結(jié)合02而避免了Fe2+一Fe3+。

其氧合曲線見P104,為S形曲線，只有在PO2很高的情況下（在肺

部）Hb才結(jié)合氧氣，而P02一降低（在外周血管中），它就釋放02,

而此時的Mb卻紋絲不動。就結(jié)合02的能力而言，4價的Hb還不如

1價的Mbo

Hb的氧合曲線形狀與Mb不同是因為它有著Mb所不具有的一些特

性，如：

協(xié)同效應(yīng)：Hb分子中一條鏈結(jié)合02后，可以導(dǎo)致其構(gòu)象的變化，

使其它兒條鏈結(jié)合02的結(jié)合能力突然增強(qiáng)，表現(xiàn)出其氧合曲線為S

形曲線。對Hb協(xié)同效應(yīng)的解釋為：在沒有結(jié)合氧氣時、Hb的四條

鏈之間結(jié)合緊密，這種構(gòu)象稱為T態(tài)，這種緊密是由離子鍵和DPG

（位于2條p鏈之間）造成的，屏蔽了分子表面疏水的空穴，使Hb

分子結(jié)合02的能力降低（游離的a鏈和0鏈結(jié)合氧氣的能力與Mb

相同）。當(dāng)一條鏈結(jié)合了氧氣之后，鐵嚇琳把His的咪哇基向下一扯,

導(dǎo)致該肽鏈的三級結(jié)構(gòu)發(fā)生變化（牽一發(fā)而動全局），肽鏈之間的離

子鍵被破壞，Hb的四級結(jié)構(gòu)也隨之改變，2個二聚體（ap）之間發(fā)

生錯位，擠出DPG,四級結(jié)構(gòu)進(jìn)一步變化，每條鏈表面疏水的空穴

暴露在外，這種構(gòu)象稱為R態(tài)，結(jié)合氧氣的能力得以增強(qiáng)。

別構(gòu)效應(yīng)：是某些寡聚蛋白質(zhì)特有的現(xiàn)象。是指蛋白質(zhì)與效應(yīng)物結(jié)合

改變蛋白質(zhì)的構(gòu)象，進(jìn)而改變蛋白質(zhì)的生物活性。

Hb的活性中心：Hb每個亞基上血紅素存在的那個疏水空穴是結(jié)合氧

氣的地方，稱之為活性中心，也叫活性部位。

別構(gòu)中心：在Hb分子的其它地方還有結(jié)合效應(yīng)物的部位，如結(jié)合

H+、CO2、DPG甚至02,這些部位結(jié)合了效應(yīng)物之后，可以改變蛋

白質(zhì)的構(gòu)象，進(jìn)而影響到活性中心與氧氣的結(jié)合，這些部位就叫別構(gòu)

中心?；钚灾行呐c別構(gòu)中心可以重合也可以不重合，在Hb中是不重

合的。

因此，別構(gòu)效應(yīng)可以說成是別構(gòu)中心結(jié)合了效應(yīng)物之后影響了活性中

心與氧氣的結(jié)合。協(xié)同效應(yīng)實際上就是一種別構(gòu)效應(yīng)。Mb只有活性

中心沒有別構(gòu)中心，它的氧合曲線就是雙曲線形的。

Hb的另一個別構(gòu)效應(yīng)是波爾效應(yīng)：H+和CO2對Hb與氧氣結(jié)合的影

響。具體的影響見P105的方程式，敘述為H+和CO2促進(jìn)Hb釋放

02,這也解釋了Hb為什么在肺中吸氧排CO2,而在肌肉中吸C02排

氧°

另外，DPG降低Hb與02的結(jié)合能力。

關(guān)于鐮刀形細(xì)胞貧血癥：紅細(xì)胞減少，只有正常人的1/2,無力，劇

烈運(yùn)動會導(dǎo)致死亡。Hbs與Hb在結(jié)合02的能力方面并沒有區(qū)別，

區(qū)別在于Hbs造成紅細(xì)胞溶血，溶血后的Hb不能像紅細(xì)胞中的Hb

一樣正常運(yùn)輸02。Hbs導(dǎo)致溶血的原因在于其B6Val,正常的血紅蛋

白的B6Ghi,紅細(xì)胞表面的Hbs由于疏水鍵而聚集，使細(xì)胞膜破裂。

鐮刀形細(xì)胞貧血癥在非洲某些地區(qū)居然是自然選擇的結(jié)果，是與瘧疾

抗?fàn)幍漠a(chǎn)物。

Hbs純合子：B6Val「6ValHbs雜合子：B6Glu「6Val正常人B6Glu|36Glu

童年死，抗瘧疾死亡分布年齡廣，抗瘧疾長壽，一得瘧疾立即死

瘧疾桿菌只能利用正常人的Hb,不能利用Hbs,所以Hbs者是不感

染瘧疾的。在該地，Hbs純合子和正常人都經(jīng)不起自然選擇，只有

Hbs雜合子存活了下來。

六.多肽的固相合成

1.多肽的液相合成：aa1-aa2-aa3-aa4-aa5

aal+aa2—aal-aa2+aa2-aal+aal+aa2,得率很低而且分離出2肽aal-aa2

很煩，合成越到后面，分離工作越困難。

2.經(jīng)過保護(hù)和活化處理的多肽的液相合成：

保護(hù)氨基aal活化竣基+aa2保護(hù)竣基一

保護(hù)氨基aal-aa2保護(hù)竣基+保護(hù)氨基aal活化竣基+aa2保護(hù)竣基

分離2肽“保護(hù)氨基aal-aa2保護(hù)竣基”，去掉氨基保護(hù)，再與“保護(hù)

氨基aa3活化竣基”反應(yīng)。

得率提高，分離簡化，但仍然很煩。

3.多肽的固相合成：主要就是解決了分離提取方面的難題。

整個過程見草圖，其中□表示保護(hù)，△表示活化，合成的方向為C-N,

與生物合成多肽的方向相反。

多肽的固相合成思路誕生于洛克菲勒大學(xué)主教學(xué)樓的電梯中，該大學(xué)

的教授、諾貝爾獎金獲得者與其老板洛克菲勒的一段對話。因此，現(xiàn)

在人們還能在電梯的內(nèi)壁上看到“Solid-phasepeptidesynthesizewas

bomhere!”

布置本章作業(yè)：

1.用下列實驗數(shù)據(jù)推導(dǎo)某肽鏈的一級結(jié)構(gòu)：

完全酸水解后產(chǎn)生的aa組成為：Ala、Arg、2Ser、Lys、Phe、Met、

Pro

用DNFB處理并水解得到DNP-Ala和e-DNP-Lys

竣肽酶A和B都對此肽不作用

用CNBr處理獲得2個片段，其中一個片段含有Pro、Trp、Ser

用糜蛋白酶作用產(chǎn)生3個片段，1個含有Pro、Ser；另1個含有Met、

Trp；最后一個含有Phe、Lys>Ser、Ala>Arg

用胰蛋白酶處理產(chǎn)生3個片段，1個含有Ala、Arg；另1個含有Lys、

Ser；最后一個含有Phe、Trp、Met、Ser、Pro

2.根據(jù)書上P59給出的PK，值，計算正常的二肽Glu-Lys以及Lys-Glu

的PI值。

若有時間就介紹一下參考書。見本講義P2

第五章酶

§1.酶的概論

一.酶是生物催化劑

二.酶的特點

1.效率高:用轉(zhuǎn)換數(shù)來衡量，即每個酶分子每秒鐘催化底物的量（uM）,

比其它催化劑高出107?1013倍。

2.具有專一性：每一種酶只能作用與一種或一類相似的物質(zhì)，稱為底

物。專一性表現(xiàn)在對某一種鍵的催化上（如水解糖昔鍵、肽鍵），高

度專一性的酶不僅對化學(xué)鍵有要求，對該鍵兩側(cè)的基團(tuán)也有要求（胰

蛋白酶），甚至對基團(tuán)的構(gòu)型也有嚴(yán)格要求（體內(nèi)所有蛋白質(zhì)合成或

分解的酶都只認(rèn)L型AA）

3.條件溫和：室溫、常壓、溫和的PH,劇烈條件反而使酶失活。對

比蛋白質(zhì)的酸堿水解。

三.酶的化學(xué)本質(zhì)

1.是蛋白質(zhì)：酶的性質(zhì)符合蛋白質(zhì)的特性，為主，80年代以前的書籍

都認(rèn)為酶的本質(zhì)就是蛋白質(zhì)。

2.是RNA：新發(fā)現(xiàn)的某些酶的成分是RNA,稱為核糖酶。

對比而言，蛋白質(zhì)作為的酶種類多，數(shù)量大，效率高，是酶中的主力。

核糖酶僅限于水解酶類，且效率低。

四.酶的分類

1.按組成成分分：

簡單蛋白質(zhì)：只有蛋白質(zhì)成分。

結(jié)合蛋白質(zhì)：蛋白質(zhì)+非蛋白成分=全酶，蛋白質(zhì)部分稱為酶蛋白。

非蛋白成分稱為輔酶：與酶蛋白結(jié)合疏松

或輔基：與酶蛋白結(jié)合緊密

通過透析可以鑒別兩者。

2.按分子結(jié)構(gòu)分：

單體酶：酶蛋白只是一條單肽鏈，如胃蛋白酶、胰蛋白酶、溶菌酶等。

寡聚酶：酶蛋白是具有4級結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)，有兒條?兒十條彼此非共

價連接的肽鏈，如糖原磷酸化酶等。這種酶便于進(jìn)行調(diào)節(jié)。

多酶體系：由兒種獨(dú)立的酶彼此結(jié)合形成的聚合體，后一種酶的底物

正好是前一種酶的產(chǎn)物，多酶體系的效率極高，很像是流水作業(yè)。

3.按反應(yīng)性質(zhì)分：6大類，很重要。

氧化還原酶類:催化氧化還原反應(yīng)的酶，以催化脫氫為主加氧為次（包

括其逆反應(yīng)：就是加氫脫氧）。用方程式表示就是：A-2H+B<-->A+

B-2H

這類酶通常都需要輔酶幫忙，輔酶有下列兒種：NAD（尼克酰胺

腺喋吟二核甘酸）、NADP（尼克酰胺腺喋吟二核甘酸磷酸）、FAD（黃

素腺喋吟二核甘酸）、FMN（黃素腺喋吟單核甘酸），這些都是維生

素的衍生物。

具體例子：乳酸發(fā)酵的最后一步，見草圖。

轉(zhuǎn)移酶類（移換酶類）：催化基團(tuán)轉(zhuǎn)移反應(yīng)的，用方程式表示為：AB

+CD<-->AC+BD

具體例子：aa代謝中的轉(zhuǎn)氨反應(yīng)：見草圖。

水解酶類：催化水解反應(yīng)。用方程式表示為：AB+HOH-AOH+BH

例子太多。

裂解酶類：從底物中移去一個基團(tuán)并形成雙鍵的反應(yīng)，無方程式可表

/hO

例子：見草圖。

異構(gòu)酶：催化同分異構(gòu)反應(yīng)。用方程式表示為：A<-->B例子：見

草圖。

合成酶：催化2種物質(zhì)合成一種物質(zhì)，又必須由ATP水解提供能量

的反應(yīng)，無方程式可表示。例子：見草圖。

六大類酶的記憶訣竅：Z字訣：O2+H2<-->H2O氧轉(zhuǎn)水，裂亦

入口。

思考題：催化ATP+G<-->G-6-P+ADP反應(yīng)的酶是那一類酶。

五.酶的命名

1.習(xí)慣名：規(guī)律性不強(qiáng)，搶先原則，比較亂，會出現(xiàn)一酶多名或一名

多酶，優(yōu)點是簡單明了。

2.系統(tǒng)命名：酶與名一一對應(yīng)，要求標(biāo)名所有底物的名