中山大學(xué)生化考研必備.doc

第一部分、靜態(tài)生化結(jié)構(gòu)和催化作用 第一節(jié)：氨基酸、多肽和蛋白質(zhì) 第二節(jié)：蛋白質(zhì)的三維結(jié)構(gòu) 第三節(jié)：蛋白質(zhì)的功能和分離純化，測(cè)序 第四節(jié)：酶 第五節(jié)：核苷酸和核酸 第六節(jié)：糖和糖生物學(xué) 第七節(jié)：脂類和生物膜 第八節(jié)：微生物、抗生素和激素第二部分、動(dòng)態(tài)生化生物能學(xué)和代謝 第九節(jié)：糖酵解和己糖的分解代謝 第十節(jié)：三羧酸循環(huán) 第十一節(jié)：氧化磷酸化 第十二節(jié)：糖異生和糖原代謝 第十三節(jié)：脂肪酸的氧化及合成 第十四節(jié)：蛋白質(zhì)的降解和氨基酸的氧化及合成 第十五節(jié)：核酸的降解及核苷酸代謝第三部分、分子生物學(xué)信息途徑 第十六節(jié)：DNA 的復(fù)制、修復(fù)和重組 第十七節(jié)：RNA 的合成加工和遺傳密碼 第十八節(jié)：蛋白質(zhì)的合成及轉(zhuǎn)運(yùn) 第十九節(jié)：基因表達(dá)的調(diào)控 第二十節(jié)：基因工程及蛋白質(zhì)工程55三復(fù)習(xí)重點(diǎn)和復(fù)習(xí)建議很多考生認(rèn)為生物化學(xué)的考試重點(diǎn)在下半冊(cè)，也就是代謝部分，因此往往忽略對(duì)上半冊(cè)的復(fù)習(xí)。然而從我們中大生科院近六年（0409）的研究生入學(xué)考試試題來看，上半部分結(jié)構(gòu)和催化約占280 分/750 分，即37.3；其中07、08 年更是占了40以上，所以大家一定要重視這部分。在上半部分中，蛋白質(zhì)的功能、蛋白質(zhì)的分離純化和酶為重點(diǎn)，80以上考題集中在這里。其實(shí)這與近年來由基因研究轉(zhuǎn)向蛋白質(zhì)的研究，大家越來越重視蛋白質(zhì)是密不可分的。因?yàn)榇x部分需要理解和記憶的東西很多，比如各步反應(yīng)底物、產(chǎn)物、酶和催化機(jī)制等等，所以學(xué)習(xí)起來有一定的困難度。老師在授課時(shí)就難免會(huì)強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)這部分時(shí)需要努力的重要性，這就往往給我們?cè)斐慑e(cuò)覺，認(rèn)為這一部分是主要考點(diǎn)。實(shí)際上這部分在近六年（0409）中大研究生入學(xué)考試試題中所占的比重只有190 分/750 分，即25.3。因?yàn)檠芯可鷮W(xué)習(xí)來說，代謝這一部分的內(nèi)容在大家以后的研究生涯的中往往是很少接觸到的。特別是中大生科院，除了微生物專業(yè)的一位做工程菌的改造老師需要專業(yè)的代謝知識(shí)外，其它大部分研究者所做的都是核酸蛋白，因此我們?cè)谘芯可雽W(xué)考試中，對(duì)代謝部分的考查并不多。在代謝部分所占的25左右的題目中，脂肪酸的代謝是重點(diǎn)，無論是填空、判斷還是問答都比較多，大家一定要注意。至于第三部分，生物信息途徑，也就是分子生物學(xué)，約為280 分/750 分，即37.3，與第一部分靜態(tài)生物學(xué)所占比例差不多，而且在近年中大研究生入學(xué)考試中所占的比例也有逐年增加的趨勢(shì)，是復(fù)習(xí)的重點(diǎn)。四本講義說明本講義以中山大學(xué)生科院本科生生物化學(xué)課程講義為基礎(chǔ)，整合了近幾年年暑期班的生化講義、中山大學(xué)分子生物學(xué)課程講義以及基因工程課程講義，力求涵蓋到所有的考點(diǎn)。在理解的基礎(chǔ)上，以關(guān)鍵詞的方式記憶所學(xué)內(nèi)容是一種簡(jiǎn)便高效的方法，并且能夠有效的加快復(fù)習(xí)進(jìn)程。因此，在我們的網(wǎng)絡(luò)課程中，許多考點(diǎn)都以紅色或藍(lán)色字體加以標(biāo)記，便于學(xué)員記憶。正是因?yàn)槿绱?，我們要講的所有內(nèi)容幾乎都會(huì)在ppt 上以文字或圖表的形式呈現(xiàn)給學(xué)員，因此當(dāng)學(xué)員需要再度復(fù)習(xí)的時(shí)候，建議參考ppt 即可，畢竟全部都是文字的講義是比較枯燥的。在本課程中，每一節(jié)后面還給學(xué)員準(zhǔn)備了一定量的練習(xí)題，這些題目部分出自中大本科生課程練習(xí)題或期中期末考試題，部分出自其它院校的比較典型的考研題目，建議大家認(rèn)真練習(xí)。在編制本講義的過程中，雖然力求做到條理清晰、嚴(yán)謹(jǐn)正確、不失重點(diǎn)，并也因此參考了大量的相關(guān)資料，但因?yàn)橹R(shí)的局限和時(shí)間的緊迫，難免有所疏漏甚至錯(cuò)誤，希望學(xué)員批評(píng)指正。第一節(jié).氨基酸、多肽和蛋白質(zhì)Polar AAs (hydrophilic)serineSerSthreonineThrTcysteineCysCtyrosineTyrYasparagineAsnNglutamineGlnQElectrically Charged (negative and hydrophilic)Aspartate AspDGlutamateGluEElectrically Charged (positive and hydrophilic)lysineLysKarginineArgRhistidineHisHamino acid3 letter code1 letter codeglycineGlyGalanineAlaAvalineValVleucineLeuLisoleucineIleImethionineMetMphenylalaninePheFtryptophanTrpWprolineProPNonpolar AAs (hydrophobic)Yellow amino acids contain sulfur. Green amino acids can be phosphorylated.1氨基酸1.1結(jié)構(gòu)特征l 標(biāo)準(zhǔn)氨基酸：至少有一羧基（carboxyl）和一氨基連接在同一個(gè)碳原子上（該碳原子稱為-碳原子）。l 注意，脯氨酸含亞氨基。l 構(gòu)成蛋白質(zhì)的氨基酸是20種標(biāo)準(zhǔn)氨基酸（可能含有非標(biāo)準(zhǔn)氨基酸，標(biāo)準(zhǔn)氨基酸經(jīng)修飾而形成的）。最近又發(fā)現(xiàn)了兩種標(biāo)準(zhǔn)氨基酸。l 標(biāo)準(zhǔn)氨基酸中，1806年發(fā)現(xiàn)第一種氨基酸天冬酰胺，1938年發(fā)現(xiàn)最后一種蘇氨酸。l -碳采用sp3雜化，鍵角109.5。l -碳是手性中心（大多數(shù)情況下，只有-碳是手性中心；甘氨酸無手性，因R基為H）。其絕對(duì)構(gòu)型采用D,L系統(tǒng)，建立在L-甘油醛（L-glyceraldehydes）和D-甘油醛的結(jié)構(gòu)之上。l D、L構(gòu)型與其實(shí)際的旋光性無關(guān)。l 到目前為止在蛋白質(zhì)中發(fā)現(xiàn)的氨基酸都是L的（酶的活性位點(diǎn)是不對(duì)稱的，即酶促反應(yīng)是在手性環(huán)境下進(jìn)行的），D僅存在于細(xì)菌細(xì)胞壁上的短肽和抗生素小肽。1.2分類l 非標(biāo)準(zhǔn)氨基酸是標(biāo)準(zhǔn)氨基酸的衍生物（derivative）。l 根據(jù)R基的不同性質(zhì)將氨基酸進(jìn)行分類，按其極性或在生理pH（近7.0）下與水相互作用的趨勢(shì)分為5類：非極性脂肪族、芳香族、極性不帶電、帶正電（堿性）、帶負(fù)電（酸性）。l 非極性脂肪族：甘氨酸、丙氨酸、纈氨酸、亮氨酸、甲硫氨酸、異亮氨酸。（衣架涼鞋餅干異亮、甲硫、亮、纈、丙、甘）l 芳香族：苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸。（食老本（粵語）色、酪、苯丙）l 極性不帶電：絲氨酸、蘇氨酸、半胱氨酸、脯氨酸、天冬酰胺、谷胺酰胺。（詩書伴琴譜絲、書、半胱、脯；天凍先安谷天冬、酰胺、谷）l 帶正電：賴氨酸、精氨酸、組氨酸。（組隊(duì)來京晉見組、賴、精、堿性）l 帶負(fù)電：天冬氨酸、谷氨酸。（天上的谷子很酸天、谷、酸性、都是氨酸）l 酪氨酸苯環(huán)上有羥基；絲氨酸和蘇氨酸有羥基；半胱氨酸有巰基可成對(duì)形成二硫鍵；組氨酸是唯一一個(gè)具接近的pKa值電離側(cè)鏈的氨基酸，常作為質(zhì)子供體和受體；天冬氨酸和谷氨酸都有兩個(gè)羧基。l 含芳香族R基的氨基酸能強(qiáng)烈吸收紫外光，使許多蛋白質(zhì)在280nm處有特征性強(qiáng)烈吸收。1.3 化學(xué)屬性1.3.1滴定曲線（titration curves）l 氨基酸是兩性物質(zhì)。脫氫時(shí)先脫羧基再脫氨基。對(duì)于含單一-羧基、-氨基和不離子化的氨基酸而言，羧基脫氫后氨基脫氫前為等電點(diǎn)（isoelectric point）。pI（pK1pK2）/2l 只有組氨酸的R基（pKa6.0）在中性pH下提供顯著緩沖能力。l 所有非末端殘基的-羧基、-氨基共價(jià)形成了肽鍵，不發(fā)生離子化，對(duì)于多肽總的酸堿行為無貢獻(xiàn)。1.3.2特征反應(yīng)l 茚三酮能使氨基酸顯藍(lán)色（脯氨酸顯黃色）1.4氨基酸的分離l 可用離子交換層析2 肽與蛋白質(zhì)2.1氨基酸鏈l 脫水縮合反應(yīng)（condensation reaction）的自由能差為5kcal/mol，但無法自發(fā)進(jìn)行。在標(biāo)準(zhǔn)生化條件下，平衡有利于向反應(yīng)物移動(dòng)。為使反應(yīng)在熱力學(xué)上更為有利，羧基必須被化學(xué)修飾或活化，使羥基更易離去。l 肽鍵極穩(wěn)定（雖水解時(shí)放能，但活化能高），在無催化劑存在的水溶液中可維持1000年，在大多數(shù)細(xì)胞內(nèi)環(huán)境下半衰期為7年。l 一般認(rèn)為，少于50個(gè)氨基酸縮合成肽稱寡肽，50100個(gè)的稱多肽（或相對(duì)分子質(zhì)量低于10000）l 20種標(biāo)準(zhǔn)氨基酸的平均分子質(zhì)量為138，但在蛋白質(zhì)中，小分子量氨基酸在數(shù)量上占優(yōu)勢(shì)，平均下來為128，脫水縮合時(shí)再脫去一分子水的18，剩下110。l 縮合時(shí)是從N-端開始的，因此在書寫時(shí)習(xí)慣將N-端放在左邊。l 短肽可構(gòu)成神經(jīng)遞質(zhì)、激素、抗生素等。2.2輔基l 有些蛋白質(zhì)除了氨基酸之外還含有其它永久連接的基團(tuán)（輔基，可以不止有一個(gè)），這樣的蛋白稱結(jié)合蛋白。輔基可以是脂類、糖類、金屬等。l 脫去輔基的蛋白稱apoprotein（脫輔基蛋白）2.3物種間的蛋白同源性l 在不同物種中，氨基酸序列的一些特定位置總被相同的殘基占據(jù)，這些殘基稱不變殘基。而另外一些位置則表現(xiàn)出可變性，這些殘基稱可變殘基。l 某些位置的替換大多發(fā)生在類似的殘基間，稱為保守替換。l3蛋白質(zhì)的處理3.1分離和純化l 根據(jù)蛋白質(zhì)的溶解性、分子量、帶電性、親和性（binding affinity）的不同，可分離、純化蛋白。柱層析就是利用這個(gè)原理來做的。高效液相層析（HPLC）利用高壓泵加速蛋白質(zhì)分子沿著柱子向下運(yùn)動(dòng)，通過減少過柱時(shí)間，可限制蛋白質(zhì)條帶的擴(kuò)散，提高分辨率。l 分離純化的一般步驟：組織勻漿（homogenization）過濾（filtration）粗提?。╟rude extract）鹽析（salting out）離心（centrifugation）透析（dialysis）柱層析（column chromatography）l 鹽析常用硫酸銨，因其具有高度水溶性?？捎猛肝龇ㄈコ蛩徜@。l 分離純化時(shí)，一般先選擇廉價(jià)、簡(jiǎn)單的程序再選擇昂貴、復(fù)雜的程序。l 離子交換層析（ion-exchange chromatography）：利用一定pH下不同蛋白質(zhì)帶電的種類和電量存在差異，與柱介質(zhì)上的離子結(jié)合力不同來做的。柱有陰、陽離子交換樹脂兩種。l 大小排阻層析（size-exclusion chromatography）：又稱凝膠過濾（gel-filtration），柱介質(zhì)有選擇孔徑的聚合物。大的蛋白質(zhì)比小的蛋白質(zhì)走得快（因小蛋白可以鉆小孔，路徑曲折）。l 親和層析（affinity chromatography）：通過結(jié)合特異性來分離蛋白質(zhì)。柱介質(zhì)上含有配體能特異性結(jié)合某些蛋白。l 疏水相互作用層析（hydrophobic interaction chromatography）：根據(jù)不同蛋白質(zhì)的疏水性的強(qiáng)弱來做的。溶液中高離子強(qiáng)度可增強(qiáng)蛋白質(zhì)與疏水性柱介質(zhì)之間的疏水作用，線性或階段降低離子強(qiáng)度可選擇性地將樣品解吸。3.2電泳（electrophoresis）l 蛋白質(zhì)電泳普遍在聚丙烯酰胺凝膠中進(jìn)行。大體上按照蛋白質(zhì)的荷質(zhì)比來移動(dòng)，蛋白質(zhì)的形狀對(duì)移動(dòng)也有影響。l 十二烷基磺酸鈉電泳（SDS-PAGE）常用來估測(cè)蛋白質(zhì)的純度和分子量。SDS結(jié)合蛋白質(zhì)的量基本與分子量成正比，結(jié)合的SDS提供大量負(fù)電荷使蛋白本身的電荷不明顯，使荷質(zhì)比相同，同時(shí)也改變蛋白質(zhì)的構(gòu)象呈相同的形狀，于是移動(dòng)性完全由質(zhì)量來決定（小蛋白比較快）。電泳后再用考馬斯亮藍(lán)（Bradford法考馬斯亮藍(lán)G-250與蛋白結(jié)合而不與膠結(jié)合，在游離狀態(tài)下呈紅色；當(dāng)它與蛋白質(zhì)結(jié)合后變?yōu)榍嗌?。靈敏，方便）染色。若蛋白含有亞基，則會(huì)被分開形成各個(gè)亞基的條帶。l 等點(diǎn)聚焦電泳（IEF）用來確定蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)。通過低分子量的有機(jī)酸堿混合物在外加電場(chǎng)的凝膠中分布形成一個(gè)pH梯度。于是蛋白質(zhì)會(huì)移動(dòng)到與pI相等的pH處停下。l 雙向電泳結(jié)合等點(diǎn)聚焦和SDS電泳，能提高分辨率。可分離相同分子量而等電點(diǎn)不同的蛋白質(zhì)，或相同等電點(diǎn)而分子量不同的蛋白質(zhì)。l 電泳一般不用于純化大量蛋白質(zhì)，因電泳對(duì)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)不利。3.3測(cè)序（sequencing）l 測(cè)序的一般步驟：分析氨基酸組分打開二硫鍵（disulfide bond）切割長(zhǎng)肽為短肽短肽測(cè)序短肽排序定位二硫鍵。l 分析氨基酸組分：將肽鏈徹底水解（6mol/L HCl，110，24h），后用離子交換層析（或HPLC）分離，后根據(jù)吸收峰來確定組分和含量。l 打開二硫鍵：可用過甲酸來氧化斷鍵，或用二硫蘇糖醇還原斷鍵再用碘乙酸來乙酰化防止再度形成二硫鍵。l 肽鏈切割：用溴化氰或蛋白酶來切割。胰蛋白酶切Lys，Arg（C）；胰凝乳蛋白酶切Phe，Trp，Tyr（C）；胃蛋白酶切Phe，Trp，Tyr（N）；溴化氰切Met（C）。l 短肽測(cè)序：Edman法。l 短肽排序：比較多套片斷，推理得出原來的完整序列。l 定位二硫鍵：將原來的蛋白樣品作同樣切割但不打開二硫鍵，然后電泳比較，比較條帶即可知道二硫鍵所在區(qū)域。l 現(xiàn)在很多氨基酸序列是通過分析其DNA序列來確定的。3.4化學(xué)合成l 含150個(gè)氨基酸殘基的短肽可被化學(xué)合成。l 化學(xué)合成的速率遠(yuǎn)低于生物合成。3.5質(zhì)譜法（mass spectrometry）l 省略自己看書去第二節(jié).蛋白質(zhì)的三維結(jié)構(gòu)1蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)綜述l 蛋白質(zhì)折疊與非折疊狀態(tài)的自由能差在2065kJ/mol之間。l 二硫鍵的強(qiáng)度雖比單獨(dú)的弱的相互作用力（weak interaction）強(qiáng)，不過由于弱的相互作用力數(shù)量多，因此它才是維持蛋白質(zhì)穩(wěn)定的主要作用力。它包括：氫鍵（hydrogen bond）、靜電力（static electrical force）、范德華力（Van der Waals force）、疏水相互作用力（hydrophobic interaction）。l 蛋白質(zhì)折疊的自由能降大部分來自于水的熵增加（疏水相互作用）。l 折疊規(guī)律：疏水殘基大部分埋在蛋白質(zhì)內(nèi)部遠(yuǎn)離水；氫鍵數(shù)最大化。l 肽鍵具剛性（rigid）和平面性（planar）。肽鍵的CN鍵不能自由旋轉(zhuǎn)。l CN由于共振作用具有部分雙鍵的性質(zhì)。羰基氧帶部分負(fù)電荷，氮帶部分正電荷，形成小的電偶極子（electric dipole）。2蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)2.1螺旋（-helix）l 每個(gè)螺旋含有3.6個(gè)氨基酸殘基，螺距5.4，每個(gè)氨基酸殘基升高5.43.61.5，旋轉(zhuǎn)100。l 目前已知的-helix均為右旋。l -helix最佳利用了內(nèi)部氫鍵。l 形成-helix的氨基酸必需手性相同。l 5個(gè)因素決定-helix的穩(wěn)定性：R基間的靜電作用力；R基間的空間位阻；相隔34個(gè)殘基的側(cè)鏈間的相互作用力；脯氨酸（N為剛性環(huán)的一部分不利螺旋）和甘氨酸（柔性）的出現(xiàn)；螺旋片斷末端的氨基酸殘基相互作用和螺旋固有電偶（螺旋兩端的4個(gè)殘基不完全參與形成螺旋氫鍵，C端帶負(fù)電N端帶正電）。2.2折疊片層（-pleated sheet）l 有反平行（antiparallel，CN / NC / CN交替出現(xiàn)）和平行（parallel，CN / CN / CN）兩種形式。反平行的自由能可能低一些，因氫鍵無角度，強(qiáng)度更大。l 同一條肽鏈也可有-pleated sheet。如圖：反平行平行l(wèi) R基間距離約為3.5。反平行構(gòu)象的周期為7，平行的為6.5。2.3轉(zhuǎn)角（-turn）l 包含4個(gè)氨基酸殘基的180轉(zhuǎn)角。第一個(gè)殘基的羰基氧和第四個(gè)殘基的氨基氫之間形成氫鍵，中間兩個(gè)殘基不參與殘基內(nèi)部氫鍵的形成。如反平行的-pleated sheet末端是-turn。（轉(zhuǎn)角是由3個(gè)氨基酸殘基構(gòu)成的，相當(dāng)少見。）l 甘氨酸和脯氨酸常出現(xiàn)于-turn中，因前者較小且具柔性，后者能異構(gòu)成順式。l -turn常出現(xiàn)在蛋白質(zhì)近表面，因中間兩個(gè)殘基的肽基團(tuán)可以與水形成氫鍵。3蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)（tertiary structure）和四級(jí)結(jié)構(gòu)（quaternary structure）l 三級(jí)結(jié)構(gòu)：一條肽鏈的空間結(jié)構(gòu)或n條之間有共價(jià)鍵（二硫鍵）的肽鏈的空間結(jié)構(gòu)。l 四級(jí)結(jié)構(gòu)：n條肽鏈，且之間不形成共價(jià)鍵。3.1纖維蛋白（fibrous protein）l 纖維蛋白一般為結(jié)構(gòu)蛋白，提供力量和/或柔韌性。均不溶于水。3.1.1-角蛋白（-keratin）l -角蛋白組成頭發(fā)、毛絨、指甲、爪趾、刺、角、蹄和皮膚外層。l -角蛋白是右手-helix，超卷曲（兩條鏈）是左手的。超卷曲中-角蛋白方向平行。l 超卷曲中兩條-helix的接觸面由疏水氨基酸殘基組成，包括Phe、Ile、Val、Met、Leu和Ala。R基相互嚙合成規(guī)則的互鎖模式。l 通常強(qiáng)度較大的-角蛋白，含有較多Cys，因可形成二硫鍵。如龜殼和犀牛角約含18的Cys。l -角蛋白具有彈性，可拉伸為原長(zhǎng)度的2倍。3.1.2膠原蛋白（collagen）l 膠原蛋白的二級(jí)結(jié)構(gòu)非常獨(dú)特，含有左手的-chain（三股螺旋，不是-helix），一圈3個(gè)殘基。3股-chain形成右手三鏈螺旋。（角蛋白中是兩股右手螺旋以左手的方式形成超螺旋.膠原蛋白有類似的三螺旋,但肽鏈自身是左手螺旋,其三條肽鏈以右手螺旋的方式構(gòu)成超螺旋,其2級(jí)結(jié)構(gòu)稱 -chain）l 膠原中的氨基酸序列大體上是三肽的重復(fù)結(jié)構(gòu)，即Gly-X-Pro或Gly-X-HyPro（X是任意氨基酸殘基，HyPro是羥脯氨酸）。l 只有Gly可以容納于各個(gè)-chain（左手螺旋）間非常緊密的連接中。脯氨酸使膠原螺旋形成尖銳的扭曲。l 不存在鏈內(nèi)氫鍵，只有鏈間氫鍵。l 每個(gè)氨基酸升高2.9，約3個(gè)氨基酸為一圈。l -chain間和膠原分子間通過獨(dú)特的共價(jià)鍵交聯(lián)，涉及Lys和HyLys（羥脯氨酸）或His殘基。l 膠原三股螺旋中的-chain超卷曲產(chǎn)生的張力大于同截面的鋼繩。3.1.3絲心蛋白（silk fibroin）l 絲心蛋白由昆蟲和蜘蛛產(chǎn)生，其多肽鏈以富含Gly和Ala的-pleated sheet為主，其R基（H和CH3）可以交互排列、堆積緊密。l 整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定由-pleated sheet肽鏈間的大量氫鍵和范德華力的優(yōu)化來維持。l 絲心蛋白已不可再拉伸，因-pleated sheet已經(jīng)高度伸展。柔韌性高，因片層的連接是靠弱的相互作用力，不像-keratin（-角蛋白）用二硫鍵。3.2球蛋白（globular protein）l 球蛋白多為功能蛋白，如酶、轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白、動(dòng)力蛋白、調(diào)節(jié)蛋白、免疫球蛋白等。3.2.1肌紅蛋白（myoglobin）l 肌紅蛋白含153個(gè)氨基酸殘基和一個(gè)鐵離子原卟啉（亞鐵血紅素基團(tuán)，heme），功能是貯存氧氣并協(xié)助氧在急速收縮的肌肉組織中擴(kuò)散。l 肌紅蛋白有一個(gè)密集的疏水核心，含Leu、Val、Met、Phe等。分子內(nèi)部?jī)H有兩個(gè)親水的（hydrophilic）組氨酸殘基。l 除了兩個(gè)極性R基外，其它所有的極性R基均在分子外表與水結(jié)合。（注意，非極性的也能在表面）l 扁平的亞鐵血紅素基團(tuán)位于肌紅蛋白的一個(gè)裂縫（口袋）中。亞鐵的6個(gè)配位鍵，4個(gè)結(jié)合到平面的卟啉環(huán)上，另外兩個(gè)與環(huán)垂直，一個(gè)與His殘基的N結(jié)合，一個(gè)與O2結(jié)合。l 在口袋中的血紅素基團(tuán)不易與溶劑接觸，從而保證Fe2不會(huì)被氧化成Fe3（無法與O2結(jié)合）。3.3結(jié)構(gòu)模式3.3.1結(jié)構(gòu)域（domain）和超二級(jí)結(jié)構(gòu)（supersecondary structure）l 殘基數(shù)超過幾百的多肽常折疊成兩個(gè)或更多的穩(wěn)定的球狀單元，稱為domain（結(jié)構(gòu)域）。許多domain獨(dú)立折疊成熱力學(xué)上最穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，有些有各自獨(dú)特的功能。l - loop與- corner能使疏水R基處于內(nèi)部。l -helix與-pleated sheet通常存在于不同結(jié)構(gòu)層，因無法形成穩(wěn)定氫鍵。l 一級(jí)序列相互接近的多肽片斷通常在折疊后也相鄰堆疊。l 二級(jí)結(jié)構(gòu)單元間的連接不能形成交叉或結(jié)節(jié)。（如很長(zhǎng)的-pleated sheet可以繞來繞去但是不能有打結(jié)的趨勢(shì)）l 當(dāng)各個(gè)片斷以右手螺旋略微扭曲時(shí)，-pleated sheet最穩(wěn)定。右手連接比左手連接短，彎曲角度更小。這樣的扭曲會(huì)形成桶（ barrel）和扭曲的-pleated sheet。3.3.2蛋白質(zhì)的基序（motif）是蛋白質(zhì)分類的基礎(chǔ)。l 按基序可降低三級(jí)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性。分為4類：全，全，與交錯(cuò)（/），與明顯可分（）3.3.3四級(jí)結(jié)構(gòu)l 多亞基蛋白稱為多聚體（multimer），少數(shù)亞基組成的多聚體稱為寡聚體（oligomer）。l 大多數(shù)多聚體以對(duì)稱方式重復(fù)排列相同的一個(gè)或組亞基（原體）。l 寡聚體具有旋轉(zhuǎn)對(duì)稱性或螺旋對(duì)稱性：一個(gè)亞基繞一條或多條旋轉(zhuǎn)軸或一條螺旋軸旋轉(zhuǎn)后可以和其它亞基重合。l 蛋白質(zhì)的大小受到2個(gè)因素限制：基因的編碼容量和蛋白質(zhì)生物合成中的精確性（大的蛋白質(zhì)包含一個(gè)錯(cuò)誤氨基酸的幾率大于小蛋白質(zhì)）。4蛋白質(zhì)的變性（denaturation）和折疊（folding）4.1結(jié)構(gòu)缺失導(dǎo)致功能缺失l 導(dǎo)致蛋白質(zhì)功能喪失的三維結(jié)構(gòu)破壞稱為變性。l 變性完全去折疊或構(gòu)象隨機(jī)化。通常變性后蛋白質(zhì)以部分折疊的狀態(tài)存在。（目前還不是很清楚的說）l 加熱破壞氫鍵還有其它弱的相互作用力，使蛋白質(zhì)變性。l 加熱時(shí)，蛋白質(zhì)會(huì)在某個(gè)狹窄的溫度范圍內(nèi)突然變性，表明去折疊是一個(gè)協(xié)同過程。l 極端pH、有機(jī)溶劑（如乙醇、丙酮、尿素、鹽酸胍）以及去污劑等也能使蛋白質(zhì)變性。極端pH改變蛋白質(zhì)所帶的靜電荷引起靜電斥力和某些氫鍵的斷裂；后兩者主要破壞產(chǎn)生球蛋白穩(wěn)定核心的疏水相互作用。l 某些變性是可逆的?；謴?fù)活性的過程稱為復(fù)性（renaturation）。4.2蛋白質(zhì)按步驟迅速折疊l 從熱動(dòng)力學(xué)上說，折疊過程可被看成一種自由能漏斗。l 某些蛋白質(zhì)的折疊在其它蛋白質(zhì)（分子伴侶，molecular chaperone）的輔助下進(jìn)行。分子伴侶提供折疊所需的微環(huán)境或加速正確折疊。l 目前研究比較透徹的有兩類分子伴侶：Hsp70蛋白家族和陪伴蛋白（chaperonin）。前者能和富含疏水殘基的未折疊區(qū)域結(jié)合組織，阻止不恰當(dāng)聚集，還有能封閉某些蛋白質(zhì)使其不能折疊，保證這些蛋白質(zhì)在跨膜定位之前保持去折疊狀態(tài)；后者為許多不能自發(fā)折疊的胞內(nèi)蛋白提供了所需的微環(huán)境。l 某些蛋白質(zhì)的折疊需要兩種異酶：蛋白質(zhì)二硫鍵異構(gòu)酶（protein disulfide isomerase，PDI）和肽鏈prolyl順反同分異構(gòu)酶（peptide prolyl cis-trans isomerase，PPI）。前者催化二硫鍵交換和改組直至形成天然構(gòu)象中的化學(xué)鍵（包括催化排除錯(cuò)誤成鍵的中間折疊體），后者催化脯氨酸順反異構(gòu)體間相互轉(zhuǎn)化。4.3錯(cuò)誤折疊引起的死亡l 朊病毒。5研究蛋白質(zhì)3D結(jié)構(gòu)的方法l 目前測(cè)定蛋白質(zhì)3D結(jié)構(gòu)的方法有透射電子顯微鏡技術(shù)（Transmission Electron Microscope, TEM）、X射線衍射（X-ray diffraction）和核磁共振（NMR）。l 三種方法的對(duì)比請(qǐng)看大一上學(xué)期生技進(jìn)展的筆記整理。6 結(jié)語l 氨基酸序列決定3D結(jié)構(gòu)l 結(jié)構(gòu)決定功能l 每種蛋白質(zhì)有其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)。l 維持蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的不是共價(jià)相互作用，而是弱的相互作用力。l 蛋白質(zhì)錯(cuò)綜復(fù)雜的結(jié)構(gòu)是由一定的基序構(gòu)成的。第三節(jié).蛋白質(zhì)功能和分離純化，測(cè)序1一般特征l 配體（ligand）：與蛋白質(zhì)發(fā)生可逆結(jié)合的分子，可以是各種分子，如蛋白質(zhì)。l 結(jié)合位點(diǎn)（binding site）：蛋白質(zhì)上與ligand結(jié)合的位點(diǎn)。結(jié)合位點(diǎn)與配體在大小、形狀、電荷、疏水性親水性等性質(zhì)方面是特異性互補(bǔ)的。（當(dāng)然這里排除了水，它與蛋白質(zhì)許多部位有微弱的、非特異性的結(jié)合）l 蛋白質(zhì)和配體間的結(jié)構(gòu)適應(yīng)稱為誘導(dǎo)契合（induce fit）。l 蛋白質(zhì)有柔性，主要表現(xiàn)為異構(gòu)和氨基酸的微小移動(dòng)。l 其它配體結(jié)合而導(dǎo)致的構(gòu)象變化將影響第一配體的結(jié)合。l 蛋白質(zhì)和配體的結(jié)合可以用配體結(jié)合曲線定量描述。Ka稱為結(jié)合常數(shù)（association constant），Kd稱為解離常數(shù)（dissociation constant）。當(dāng)配體濃度LKd時(shí)，一半的結(jié)合位點(diǎn)結(jié)合上配體。為使90的位點(diǎn)被結(jié)合，L需比Kd至少大9倍。2 氧結(jié)合蛋白（oxygen-binding protein）2.1肌紅蛋白（myoglobin）l 膠體中氧的溶解度極低，因此多細(xì)胞大型動(dòng)物進(jìn)化出以蛋白質(zhì)來貯存和運(yùn)輸氧的機(jī)制。鐵和銅對(duì)氧具有較強(qiáng)結(jié)合能力。l 鐵整合在含血紅素（heme）輔基（prosthetic group）的蛋白質(zhì)中。沒有一種AA側(cè)鏈?zhǔn)沁m合與于氧可逆結(jié)合的。l 血紅素1個(gè)原卟啉（卟啉的一種；卟啉由4個(gè)吡咯和4條次甲橋成環(huán)）1個(gè)亞鐵。原卟啉與亞鐵的4個(gè)配位鍵結(jié)合。亞鐵的另兩個(gè)配位鍵分別垂直于卟啉環(huán)兩面，其中一個(gè)與His F8殘基側(cè)鏈的N結(jié)合，另一個(gè)與O2結(jié)合。4個(gè)吡咯上的N能抑制亞鐵氧化（Fe2可結(jié)合O2而Fe3不可）。O2的一個(gè)氧原子和Fe2配位，另一個(gè)與His E7（His64）形成氫鍵，更有利于O2結(jié)合。l CO、NO的對(duì)heme的親和力大于O2。CO與游離heme的結(jié)合力和與蛋白質(zhì)結(jié)合的heme的結(jié)合力是不同的，后者更低，這種差異部分由位阻造成。因當(dāng)與Fe與O2結(jié)合時(shí)，F(xiàn)eO鍵與OO鍵成一定角度傾斜且O與His E7成氫鍵，而當(dāng)Fe與CO結(jié)合時(shí)，F(xiàn)eC鍵與CO鍵無角度，完全垂直，所以His E7對(duì)其有位阻。l His E7側(cè)鏈旋轉(zhuǎn)可以使蛋白質(zhì)瞬間產(chǎn)生空腔，使氧進(jìn)出。2.2血紅蛋白（hemoglobin，Hb）l Hb有4個(gè)氧結(jié)合位點(diǎn)，而肌紅蛋白只有1個(gè)。l Hb是第一個(gè)被結(jié)晶，明確生理功能、分子量的蛋白，其mRNA最先被分離、測(cè)序，第二個(gè)獲得3D結(jié)構(gòu)的蛋白。l Hb是四聚體蛋白，含4個(gè)heme，兩條鏈和兩條鏈，類似與4個(gè)myoglobin的結(jié)合。1與1結(jié)合緊密（30個(gè)AAs）而1與2結(jié)合較弱（19個(gè)AAs）。鏈的接觸面主要是疏水作用，另外還有氫鍵、鹽橋。l Hb有Relaxed state和Tense state兩態(tài)。R state對(duì)氧的親和力更高；缺氧時(shí)，T state穩(wěn)定，是脫氧血紅蛋白（deoxyHb）的主要構(gòu)象。T state的heme向His F8突出，R state的heme為平面。heme周圍關(guān)鍵AAs側(cè)鏈的位置變化能引起T state向R state轉(zhuǎn)化，如F螺旋位置的移動(dòng)。+l Hb是一種別構(gòu)蛋白（allosteric protein，配體與一個(gè)位點(diǎn)的結(jié)合會(huì)影響同一蛋白內(nèi)其它位點(diǎn)的結(jié)合能力），其氧合曲線是S形的。單一binding site的單亞基蛋白不可能產(chǎn)生S形曲線，即Kd不會(huì)改變，無所謂分子內(nèi)的影響。Hb中，一旦O2與第一個(gè)亞基結(jié)合，第二個(gè)亞基更容易轉(zhuǎn)化為R state，依此類推。l 在較低的氧分壓下（如外周組織中），Hb對(duì)O2的親和力低，釋放O2；在較高的氧分壓下（如肺部中），Hb對(duì)O2的親和力高，結(jié)合O2。l 效應(yīng)物（modulator）：一種和別構(gòu)蛋白結(jié)合并影響其對(duì)配體的結(jié)合力的分子。l 同促效應(yīng)（homotropic interaction）：正常配體和效應(yīng)物為相同時(shí)的作用。異促效應(yīng)（heterotropic interaction）則反之。有些蛋白可以有多個(gè)modulator所以可以同時(shí)有同促效應(yīng)和異促效應(yīng)。l 協(xié)同結(jié)合（cooperative binding）機(jī)制仍不清楚，有兩個(gè)模型：齊變模型（concerced model，MWC model）和序變模型（sequential model）。l Hb也能運(yùn)輸H和CO2。CO2在碳酸酐酶（carbonic anhydrase）的催化下，和水反應(yīng)生成HCO3和H。低pH高CO2的外周組織中，隨著CO2和H與Hb結(jié)合，其對(duì)氧的親和力降低，釋放O2。在肺部則反之。這種pH和CO2濃度對(duì)Hb結(jié)合、釋放O2的影響稱波爾效應(yīng)（Bohr effect）。l 甘油酸-2,3-二磷酸（BPG）與Hb存在異促效應(yīng)。BPG會(huì)大大降低Hb對(duì)氧的結(jié)合力（在肺部的影響小而在組織中影響大），它是通過穩(wěn)定T state來實(shí)現(xiàn)的。一分子Hb僅結(jié)合一分子BPG。l 胎兒的22 Hb對(duì)BPG的親和力較低，相應(yīng)地對(duì)O2有較高親和力。l 大多數(shù)Hb的AAs序列突變是單個(gè)AA的突變，對(duì)Hb的結(jié)構(gòu)和功能影響很小。但也會(huì)引起有害突變（主要發(fā)生在heme pocket附近和鏈的接觸面），如鐮刀型細(xì)胞貧血癥（兩條鏈上的6位Glu突變?yōu)閂al共少了兩個(gè)負(fù)電荷，使得鏈上產(chǎn)生了一個(gè)“黏性”的疏水接觸點(diǎn)，使得蛋白之間不正常締合形成長(zhǎng)鏈，造成貧血。鐮刀型的細(xì)胞還能堵塞毛細(xì)血管，引起炎癥和疼痛）。攜帶鐮狀細(xì)胞貧血癥基因的雜合體對(duì)瘧疾有很小但很重要的抗性。2.3免疫球蛋白（immunoglobulin）l 免疫球蛋白G（IgG）是主要的抗體分子。IgG有4條肽鏈，2條重鏈2條輕鏈，通過4個(gè)二硫鍵連接形成Y狀復(fù)合物。重鏈、輕鏈、恒定結(jié)構(gòu)域和可變結(jié)構(gòu)域的圖參考Lehninger P194。l 抗體（antibody）結(jié)合的專一性是由可變區(qū)的序列決定的。專一性指抗原（antigen）與其專一結(jié)合部位之間在形狀、電荷、非極性以及氫鍵分布方面是互補(bǔ)的。l 抗體-抗原的結(jié)合非常強(qiáng)，Kd為1010。l 相對(duì)分子量小于5000的分子通常無抗原性，但小分子與大分子蛋白共價(jià)結(jié)合，則可以引起免疫反應(yīng)。l 一種效應(yīng)B淋巴細(xì)胞只分泌針對(duì)一種抗原決定簇的抗體。多種抗原決定簇刺激機(jī)體使之特異性產(chǎn)生多種效應(yīng)B細(xì)胞制備的抗體稱多克隆抗體（polyclonal antibody）。一種抗原決定簇刺激機(jī)體使之特異性產(chǎn)生一種效應(yīng)B細(xì)胞制備的抗體稱單克隆抗體（monoclonal antibody）。2.4肌球蛋白（myosin）和肌動(dòng)蛋白（actin）l 肌肉收縮力由肌動(dòng)蛋白和肌球蛋白相互作用產(chǎn)生。l 肌球蛋白由2條重鏈4條輕鏈組成。羧基端（尾部）是兩條重鏈形成螺旋（左旋）。氨基端（頭部）每條重鏈有一個(gè)球狀的頭（S1），含有ATP水解部位。輕鏈結(jié)合在重鏈頭部。l 肌球蛋白棒狀尾部相連（連接處形成肌原纖維的M line），聚集形成粗絲（thick filament）。l 肌動(dòng)蛋白幾乎在所有的真核細(xì)胞中含量都很豐富。l 肌肉中的單體肌動(dòng)蛋白稱G-肌動(dòng)蛋白（globular actin），上面結(jié)合有ATP，聚合，形成F-肌動(dòng)蛋白（filamentous actin）；ATP水解為ADP，為F-actin、肌鈣蛋白和原肌球蛋白構(gòu)成細(xì)絲（thin filament）提供能量。第四節(jié).酶1 概述l 絕大多數(shù)酶（enzyme）是蛋白質(zhì)。l 一些酶需要輔因子（cofactor）的參與才能發(fā)揮作用。輔因子可以是無機(jī)金屬離子，或稱為輔酶（coenzyme）的有機(jī)分子與有機(jī)金屬分子。l 有些輔因子與蛋白質(zhì)結(jié)合非常緊密（共價(jià)或非共價(jià)結(jié)合），稱為輔基（prosthetic group）。l 脫輔基酶（apoenzyme），又稱脫輔基蛋白（apoprotein），結(jié)合上輔因子稱為全酶（holoenzyme）。l 維生素（vitamin）可以作為輔酶的前體。l 根據(jù)酶所催化的反應(yīng)類型，可以把酶分為6大類，分別為：氧化還原酶（轉(zhuǎn)移電子）、轉(zhuǎn)移酶（轉(zhuǎn)移基團(tuán)）、水解酶（水解）、裂解酶（生成雙鍵）、異構(gòu)酶（生成異構(gòu)體）、合成酶（成一些共價(jià)鍵）l 酶促反應(yīng)的特點(diǎn)是：高效、專一、條件溫和。2酶作用機(jī)制l 酶影響反應(yīng)速率，不改變反應(yīng)平衡。l 酶通過降低反應(yīng)的活化能（activation energy）提高反應(yīng)速率。l 酶與底物（substrate）的最佳相互作用發(fā)生在過渡態(tài)（transition state）而不是ES態(tài)。此時(shí)，酶與底物存在弱的相互作用，釋放出結(jié)合能（binding energy）。結(jié)合能能夠抵消部分過渡態(tài)的能量升高，即凈降低了活化能，提高反應(yīng)速率。l 酶與底物之間的弱的相互作用（包括離子鍵、氫鍵等）是酶催化的一個(gè)主要?jiǎng)恿?。弱的相互作用可以距離反應(yīng)部位很遠(yuǎn)。由于酶促反應(yīng)需要多種弱的相互作用力來驅(qū)動(dòng)，因此酶（以及一些輔酶）一般較大，才能提供足夠的功能基團(tuán)，并精確定向，提供結(jié)合能。l 結(jié)合能可以用于克服以下能障：熵降（entropy reduction）、去溶劑化（desolvation）、電子重排（electron redistribution）、誘導(dǎo)酶構(gòu)象改變（conformation change）。l 酶和過渡態(tài)的最佳相互作用也是酶促反應(yīng)專一性的體現(xiàn)。只有特定的結(jié)合才能產(chǎn)生足夠的結(jié)合能。l 酶促反應(yīng)的過渡態(tài)理論有理論依據(jù)，包括底物過渡態(tài)類似物對(duì)酶的結(jié)合力比正常底物高出102106倍。l 根據(jù)催化機(jī)制可以分為酸-堿催化（acid-base catalysis）、共價(jià)催化（covalent catalysis）和金屬離子催化（metal ion catalysis）。l 酸-堿催化分為狹義（specific）酸-堿催化和廣義（general）酸-堿催化兩種。為穩(wěn)定帶電的中間體，必須有其它質(zhì)子供體或受體。前者的質(zhì)子供體/受體是水（H3O、OH），后者是其它類型的分子。酶活性中心的AAs作為質(zhì)子供體或受體，使帶電中間體電子轉(zhuǎn)移的速度大于中間體分解為反應(yīng)物，從而催化反應(yīng)。l 共價(jià)催化是指酶的AAs側(cè)鏈或輔因子作為一個(gè)親核基團(tuán)，進(jìn)攻底物使其鍵斷裂，并形成酶-底物共價(jià)復(fù)合物，再進(jìn)一步反應(yīng)得到產(chǎn)物。這個(gè)過程的活化能低于非酶促反應(yīng)的活化能。l 金屬離子催化是指結(jié)合金屬離子的酶與底物間的離子相互作用指導(dǎo)底物反應(yīng)，或穩(wěn)定帶電荷的過渡態(tài)，還可以通過可逆的氧化態(tài)變化介導(dǎo)氧-還反應(yīng)。3酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)（enzyme kinetics）3.1酶動(dòng)力方程l 酶與過量底物混合時(shí)，會(huì)有一個(gè)前穩(wěn)態(tài)（pre-steady state），這個(gè)階段ES濃度逐漸升高。然而前穩(wěn)態(tài)是非?？烨译y以觀察的一個(gè)過程，很快就進(jìn)入穩(wěn)態(tài)（steady state），此時(shí)ES及其它中間體的濃度近乎恒定（即ES生成速度與ES分解為E、P的速率相當(dāng)）。l 米氏方程（Michaelis-Menten equation）：。其中，Km（Michaelis常數(shù)）等于初速度達(dá)到最大速度一半時(shí)底物的濃度。l 最大速度即所有酶均達(dá)到飽和狀態(tài)時(shí)的速度。l 利用雙倒數(shù)作圖法可以求出Km。Vmax和Km可以通過實(shí)驗(yàn)測(cè)得，但并不能反映一個(gè)連續(xù)反應(yīng)步驟的數(shù)目、速度和化學(xué)本質(zhì)。l Km有時(shí)可以近似表示酶和底物的親和力。l 對(duì)于多步反應(yīng)來說，如果出現(xiàn)了一個(gè)明顯的限速步驟，那么引入一個(gè)kcat來表示此步驟的速度常數(shù)。kcat也稱為轉(zhuǎn)換數(shù)（turnover number），它的定義是當(dāng)酶被底物飽和時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)一個(gè)酶分子轉(zhuǎn)化底物的分子數(shù)。l 專一性常數(shù)kcat/Km是一個(gè)二級(jí)速度常數(shù)，單位為M1s1。它有上限，取決于E和S在一定液體環(huán)境中的擴(kuò)散速度。大多數(shù)酶在108109之間。l 前穩(wěn)態(tài)中，許多反應(yīng)步驟的速率可以單獨(dú)測(cè)得出來。3.2酶抑制（inhibition）機(jī)制l 酶的抑制分為可逆（reversible）抑制和不可逆（irreversible）抑制兩種?？赡嬉种朴址譃楦?jìng)爭(zhēng)性（competitive）抑制、反競(jìng)爭(zhēng)（uncompetitive）抑制和混合性（mixed）抑制。l 競(jìng)爭(zhēng)性抑制是抑制劑與底物競(jìng)爭(zhēng)酶的活性部位，形成EI。競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑通常是一些與底物類似的化合物。即使這種結(jié)合是短暫的，也會(huì)降低效率。正因?yàn)楦?jìng)爭(zhēng)性抑制劑是與酶可逆結(jié)合的，因此通過增大底物濃度，可以降低抑制效果。（底物與酶結(jié)合的幾率大大提高）。競(jìng)爭(zhēng)性抑制的Km增大而Vmax不變，它只影響V0（使降低，抑制劑濃度越高，V0越小，1/V0越大，直線越陡）而不影響Vmax。l 反競(jìng)爭(zhēng)抑制是抑制劑與酶活性部位以外的部位結(jié)合，且只與ES態(tài)的結(jié)合。反競(jìng)爭(zhēng)抑制劑濃度越高，Vmax越?。ù藭r(shí)表觀Km也越?。?，1/Vmax越大，則截距越大，直線越向左平行移動(dòng)。l 混合性抑制劑也是與酶活性部位以外的部位結(jié)合，不過它既與E結(jié)合，也與ES結(jié)合。通常既影響Km又影響Vmax。抑制劑的濃度越大，曲線越陡，截距越大。l 混合性抑制的特例是非競(jìng)爭(zhēng)性（noncompetitive）抑制。它只影響Vmax不影響Km。l 反競(jìng)爭(zhēng)抑制和混合性抑制只發(fā)生在雙底物或多底物酶上。l 不可逆抑制劑（又稱inactivator，意為滅活劑、鈍化劑）結(jié)合或破壞酶催化所必需的功能基團(tuán)，或與之形成緊密的非共價(jià)結(jié)合。常見的類型是與酶形成共價(jià)連接。l 基團(tuán)特異性（group-specific）滅活劑特異性地與AAs的R基結(jié)合影響酶的活性。親和（affinity）滅活劑和底物的結(jié)構(gòu)相似，能夠共價(jià)修飾酶活性部位。自殺性（suicide）滅活劑（又稱基于機(jī)制的抑制劑，mechanism-based inactivator）能完成正常酶促反應(yīng)的前幾步但不轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物，而是形成一種活潑化合物不可逆地與酶結(jié)合。l 酶有各自的最適pH、溫度。3.3雙底物動(dòng)力學(xué)l 每一個(gè)底物都有其特征Km。反應(yīng)機(jī)制有形成三元復(fù)合物（ternary complex）和不形成三元復(fù)合物兩種。l 在形成三元復(fù)合物的酶促反應(yīng)中，酶和兩種底物一起形成三元復(fù)合物，分為隨機(jī)型（random order）和有序型（orderd）兩種。隨機(jī)型是指兩種底物與酶的結(jié)合不分先后順和有序型，有序型則是有先后順序的。作出來的曲線就像是混合性抑制的曲線。（把S1看成是抑制劑，它既結(jié)合E又結(jié)合ES2，不過增大S1，速度是越快，曲線越平，截距越小，剛好是倒過來的）l 不形成三元復(fù)合物的酶促反應(yīng)又稱乒乓機(jī)制或雙置換機(jī)制（double displacement mechanism）。S1先與E結(jié)合，生成P1并使酶變性成E，然后E再與S2結(jié)合，生成P2，E恢復(fù)為E。作出來的曲線就像是反競(jìng)爭(zhēng)抑制的曲線。（不過增加S2會(huì)提高速度，剛好相反）4酶促反應(yīng)的例子l 胰凝乳蛋白酶（chymotrypsin）特異地切割與芳香性AAs（Trp、Tyr、Phe，有時(shí)會(huì)切Met）相鄰的肽鍵。屬于絲氨酸蛋白酶家族（serine protease family）。該家族還有胰蛋白酶、彈性蛋白酶、凝血酶、枯草桿菌蛋白酶、血纖維蛋白溶酶等。該家族都擁有一個(gè)催化三分子（catalytic triad），Ser是一個(gè)強(qiáng)的親核試劑。它們的專一性是由底物結(jié)合袋（substrate binding pocket）決定的。l 其它的蛋白水解酶家族還有天冬氨酸蛋白水解酶家族、胱氨酸蛋白水解酶家族、金屬蛋白水解酶家族等。l 胰凝乳蛋白酶的催化反應(yīng)支持了過渡態(tài)穩(wěn)定的原理（Gly193和Ser195的氨基N通過形成氫鍵的方式穩(wěn)定了中間體負(fù)電荷），也是一個(gè)廣義酸堿催化和共價(jià)催化的例子。5調(diào)節(jié)酶（regulatory enzyme）+l 酶活性的調(diào)節(jié)可以通過變構(gòu)調(diào)節(jié)（可逆、非共價(jià)）、共價(jià)調(diào)節(jié)（可逆）、水解（不可逆）、基因調(diào)節(jié)（改變特定酶的數(shù)量）實(shí)現(xiàn)。l 調(diào)節(jié)酶（連鎖反應(yīng)的第一個(gè)酶往往是調(diào)節(jié)酶，限速的步驟）有一類是別構(gòu)酶（allosteric enzyme），它可逆地與別構(gòu)調(diào)節(jié)劑（allosteric modulator，通常是小分子代謝物或輔助因子）非共價(jià)結(jié)合，觸發(fā)構(gòu)象變化并轉(zhuǎn)導(dǎo)到活性部位（分子內(nèi)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)）。l 別構(gòu)調(diào)節(jié)劑可以是正調(diào)節(jié)物（激活劑；往往是酶的底物，此時(shí)調(diào)節(jié)酶稱為同促酶）也可以是負(fù)調(diào)節(jié)物（此時(shí)酶稱為異促酶）。l 別構(gòu)酶除了活性部位之外，還有一個(gè)或更多的調(diào)節(jié)物結(jié)合部位或者別構(gòu)部位，專一性地與調(diào)節(jié)物結(jié)合。對(duì)于同促酶，催化部位和調(diào)節(jié)部位是相同的。l 別構(gòu)酶通常比非別構(gòu)酶大，為多亞基蛋白。l 反饋抑制（feedback inhibition）屬于異促別構(gòu)調(diào)節(jié)。l 別構(gòu)酶的動(dòng)力學(xué)特征有別與米氏行為。l 磷酸化是目前已知的最主要的可逆共價(jià)（covalent）調(diào)節(jié)。蛋白質(zhì)的磷酸化（phosphorylation）由激酶（protein kinase）催化。酶的磷酸化能穩(wěn)定酶的構(gòu)象，改變酶和底物的親和力。磷酸化往往是多層次的。l 酶的前體稱為酶原（zymogen），沒有活性，需要水解，暴露出活性部位。如蛋白酶就是以這種方式調(diào)節(jié)的。這類激活是不可逆的，所以需要?jiǎng)e的機(jī)制來使酶失活。l 有些調(diào)節(jié)酶需要多種調(diào)節(jié)機(jī)制。如細(xì)菌的谷胺酰胺合成酶（Gln synthetase）。第五節(jié).核苷酸，核酸1核苷酸-D-核糖核苷酸的結(jié)構(gòu)：1-含N堿基-5-磷酸基-核糖，2。3位有羥基。-D-脫氧核糖核苷酸的結(jié)構(gòu)：2號(hào)位羥基失氧。核苷酸中核糖的構(gòu)象：呋喃糖環(huán)不是一個(gè)平面結(jié)構(gòu)，其中2號(hào)位和3號(hào)位的C可以偏轉(zhuǎn)形成內(nèi)式和外式的構(gòu)象。A型為C3內(nèi)式，B型為C2內(nèi)式。五種堿基的結(jié)構(gòu)嘌呤（A和G）是二環(huán)的,嘧啶(CTU)是單環(huán)的.AT成氫鍵只有二個(gè),GC有三個(gè),故GC較為穩(wěn)定.DNA/RNA中四種核苷酸的結(jié)構(gòu)dAMPdTMPdGMPdCMP/AMPUMPGMPCMP核苷酸修飾:甲基化,羥基化等.2核酸DNA簡(jiǎn)史1869,Miescher分離出核素1928,Griffith肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)1944,Avery發(fā)現(xiàn)DNA是遺傳物質(zhì)By1947,Chargaff發(fā)現(xiàn)DNA組成的一系列規(guī)律Earlyin1950s,Wilkins&Franklin用X射線衍射法研究DNA結(jié)構(gòu)1952,Hershey進(jìn)一步闡明DNA是遺傳物質(zhì)1953,Watson&