生物化學簡明教程講義 電子稿

1、生物化學講義 第一章 蛋白質(zhì)化學（12學時）【基本要求】:1. 掌握蛋白質(zhì)的基本單位-氨基酸的種類、結(jié)構(gòu)特征及其主要的理化性質(zhì)。2. 掌握蛋白質(zhì)的一二三四級結(jié)構(gòu)以及穩(wěn)定其結(jié)構(gòu)的重要作用力。3. 掌握蛋白質(zhì)的重要性質(zhì)（兩性解離、變性、沉淀、紫外吸收、顏色反應(yīng)）。【內(nèi)容提要與學時分配】  1蛋白質(zhì)的生物學功能（1）   2蛋白質(zhì)的元素組成與分子組成（2）     3蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)（4）   4蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系（2）      5蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)（2） 

2、 6蛋白質(zhì)的分類與分離純化簡介（1）第一節(jié) 蛋白質(zhì)通論一、蛋白質(zhì)的生物學意義（160）蛋白質(zhì)是生命的體現(xiàn)者恩格斯語。Protein “第一重要的”，“最原初的”。概括起來，蛋白質(zhì)主要有以下功能：1.催化功能(Enzyme) 2.調(diào)節(jié)功能 3. 運動功能 4. 運輸和跨膜轉(zhuǎn)運功能5. 保護和防御功能 6. 信息傳遞與識別功能 7. 貯存功能 8. 結(jié)構(gòu)功能二、蛋白質(zhì)的分類（158）（一）按分子形狀分類 1.球狀蛋白 2.纖維狀蛋白 （二）按分子組成分類簡單蛋白：清蛋白、球蛋白、組蛋白、精蛋白、谷蛋白、醇溶蛋白和硬蛋白。綴合蛋白：核蛋白、脂蛋白、糖蛋白、磷蛋白、血紅素蛋白、黃素蛋白和金屬蛋白。三、

3、蛋白質(zhì)的元素組成與分子量（157）1. 元素組成 蛋白質(zhì)平均含碳50，氫7，氧23，氮16。其中氮的含量較為恒定，而且在糖和脂類中不含氮，所以常通過測量樣品中氮的含量來測定蛋白質(zhì)含量。如常用的凱氏定氮法：蛋白質(zhì)含量蛋白氮×6.25（即100/16）。2.蛋白質(zhì)的分子量 蛋白質(zhì)的分子量變化范圍很大，從6000到100萬或更大。四、蛋白質(zhì)的水解（123）蛋白質(zhì)的水解主要有三種方法：1.酸水解 2.堿水解 3.酶水解 第二節(jié) 氨基酸( amino acid)一、氨基酸的結(jié)構(gòu)與分類（124）（一）基本氨基酸組成蛋白質(zhì)的20種氨基酸稱為基本氨基酸，或稱為常見氨基酸、蛋白質(zhì)氨基酸?；景被岫挤?/p>

4、合通式，都有單字母和三字母縮寫符號。 一般結(jié)構(gòu)特征：I. 它們中除脯氨酸外都是-氨基酸，即在-碳原子上有一個氨基。II. 不同的氨基酸，其R側(cè)鏈不同，對氨基酸的理化性質(zhì)和在結(jié)構(gòu)中的影響也不同。III. 天然氨基酸都是L-構(gòu)型的，即羧基在上，氨基在左端。若氨基在右為D-構(gòu)型（與標準甘油醛的構(gòu)型參照得出的）。A按照氨基酸側(cè)鏈的極性分類（127）：非極性氨基酸：Ala, Val, Leu, Ile, Met, Phe, Trp, Pro共八種極性不帶電荷：Gly, Ser, Thr, Cys, Asn, Gln, Tyr共七種帶正電荷：Arg, Lys, His帶負電荷：Asp, GluB 按照氨基

5、酸側(cè)鏈的化學結(jié)構(gòu)，分為三類：脂肪族氨基酸、芳香族氨基酸和雜環(huán)氨基酸。1.脂肪族氨基酸 共15種。側(cè)鏈只是烴鏈：Gly, Ala, Val, Leu, Ile。側(cè)鏈含有羥基：Ser, Thr側(cè)鏈含硫原子：Cys, Met 側(cè)鏈含有羧基：Asp（D）, Glu（E）側(cè)鏈含酰胺基：Asn（N）, Gln（Q） 側(cè)鏈顯堿性：Arg（R）, Lys（K）2.芳香族氨基酸 包括苯丙氨酸（Phe,F）、色氨酸(Trp,W)和酪氨酸(Tyr,Y)三種。 3.雜環(huán)氨基酸 包括組氨酸(His)和脯氨酸(Pro)種。（B是指Asx，即Asp或Asn； Z是指Glx，即Glu或Gln。）C 照酸堿性分類：酸性氨基酸：

6、Asp, Glu堿性氨基酸：Arg, Lys, His中性氨基酸：15種還有兩種新發(fā)現(xiàn)的氨基酸: 硒代半胱氨酸（Sci 2002.5.24） 吡咯賴氨酸小結(jié)：2酸3堿3芳香2含S2含OH2酰胺甘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-苯酚基）、色Trp（-吲哚基P66） / 甲硫Met（-甲硫基）、半胱Cys（-巰基）、絲Ser（-羥基）、蘇Thr（-羥基） / 天冬Asp（酸性氨基酸，-羧基）、天冬酰氨Asn（-酰氨）、谷Glu（酸性氨基酸，-羧基）、谷氨酰氨Gln（-酰氨）/ 精Arg（-胍基P66）、賴Lys（-氨基）、組His（-咪唑

7、基P66）/纈Val、亮Leu、異亮Ile：都是烷烴鏈 / 脯Pro（亞氨基）。（二）不常見的蛋白質(zhì)氨基酸(128)某些蛋白質(zhì)中含有一些不常見的氨基酸，它們是基本氨基酸在蛋白質(zhì)合成以后經(jīng)羥化、羧化、甲基化等修飾衍生而來的。也叫稀有氨基酸或特殊氨基酸。如4-羥脯氨酸、5-羥賴氨酸、鎖鏈素等。其中羥脯氨酸和羥賴氨酸在膠原和彈性蛋白中含量較多。在甲狀腺素中還有3,5-二碘酪氨酸。凝血酶原種含有-羧基谷氨酸。（三）非蛋白質(zhì)氨基酸(129)自然界中還有150多種不參與構(gòu)成蛋白質(zhì)的氨基酸，它們大多是基本氨基酸的衍生物，也有一些是D-氨基酸或、-氨基酸，多數(shù)以游離態(tài)存在。這些氨基酸中有些是重要的代謝物前體或

8、中間產(chǎn)物，如瓜氨酸和鳥氨酸是合成精氨酸的中間產(chǎn)物，-丙氨酸是遍多酸（泛酸，輔酶A前體）的前體，-氨基丁酸是傳遞神經(jīng)沖動的化學介質(zhì)。熒光素含有D-半胱氨酸，青霉素中D-賴氨酸。二、氨基酸的性質(zhì)（一）物理性質(zhì)1、水溶性 -氨基酸都是白色晶體，每種氨基酸都有特殊的結(jié)晶形狀，可以用來鑒別各種氨基酸。一般都溶于水，不溶于有機溶劑。（除胱氨酸和酪氨酸外，都能溶于水中；脯氨酸和羥脯氨酸能溶于乙醇或乙醚中）2、旋光性 除甘氨酸外，-氨基酸都有旋光性，-碳原子具有手性。蘇氨酸和異亮氨酸有兩個手性碳原子。3、光譜性質(zhì)(143) 三個帶苯環(huán)的氨基酸有紫外吸收，F(xiàn):257nm,; Y:275nm,; W:280nm。

9、通常蛋白質(zhì)的紫外吸收主要是后兩個氨基酸決定的，一般在280nm,可以定量測定蛋白質(zhì).（二）酸堿性質(zhì)(129) 氨基酸分子中既含有氨基又含有羧基，所以氨基酸是兩性電解質(zhì)(ampholyte)。在水溶液和結(jié)晶態(tài)中都以偶極離子的形式存在。氨基酸在溶液中的解離方向和解離的程度取決于溶液的PH值。當氨基酸分子所帶的凈電荷為零時的pH稱為氨基酸的等電點(pI)。等電點的值是它在等電點前后的兩個pK值的算術(shù)平均值。pI=（pK1 + pK2）/2 注意：pI時凈電荷為零，但不是不帶電荷；此時其溶解度最小，最容易沉淀析出。pH>pI時，氨基酸帶負電荷，-COOH解離成-COO-，向正極移動。pH=pI時

10、，氨基酸凈電荷為零，溶解度最小pH<pI時，氨基酸帶正電荷，-NH2解離成-N+H3，向負極移動。（三）化學性質(zhì)(135)1.氨基的反應(yīng)（1）與亞硝酸作用氨基酸在室溫下與亞硝酸反應(yīng)，脫氨，生成羥基羧酸和氮氣。常用于蛋白質(zhì)的化學修飾、水解程度測定及氨基酸的定量。這也是Van slyke法測定氨基氮的理論基礎(chǔ)。（2與甲醛反應(yīng)氨基還可以與甲醛反應(yīng)，生成羥甲基化合物。由于氨基酸在溶液中以偶極離子形式存在，所以不能用酸堿滴定測定含量。與甲醛反應(yīng)后，氨基酸不再是偶極離子，其滴定終點可用一般的酸堿指示劑指示，因而可以滴定，這叫甲醛滴定法，可用于測定氨基酸。（3）與DNFB反應(yīng)-Sanger反應(yīng)氨基酸與

11、2,4-二硝基氟苯(DNFB)在弱堿性溶液中作用生成二硝基苯基氨基酸（DNP氨基酸）。這一反應(yīng)是定量轉(zhuǎn)變的，產(chǎn)物黃色，可經(jīng)受酸性100高溫。該反應(yīng)曾被英國的Sanger用來測定胰島素的氨基酸順序，也叫桑格爾試劑，現(xiàn)在應(yīng)用于蛋白質(zhì)N-末端測定。 （4）與異硫氰酸苯酯(PITC)反應(yīng)-Edman反應(yīng)-氨基與PITC（異硫氰酸苯酯）在弱堿性條件下形成相應(yīng)的苯氨基硫甲酰衍生物（PTC-AA），后者在硝基甲烷中與酸作用發(fā)生環(huán)化，生成相應(yīng)的苯乙內(nèi)酰硫脲衍生物（PTH-AA）。這些衍生物是無色的，可用層析法加以分離鑒定。這個反應(yīng)首先是Edman用來鑒定蛋白質(zhì)的N-末端氨基酸，在蛋白質(zhì)的氨基酸順序分析方面占有

12、重要地位，是氨基酸自動序列分析儀的工作原理。（5）磺酰化氨基酸與5-(二甲胺基)萘-1-磺酰氯(DNS-Cl，丹磺酰氯)反應(yīng)，生成DNS-氨基酸。產(chǎn)物在酸性條件下(6NHCl)100也不破壞，因此可用于氨基酸末端分析。DNS-氨基酸有強熒光，激發(fā)波長在360nm左右，比較靈敏，可用于微量分析。2.羧基的反應(yīng)羧基可與堿作用生成鹽;羧基可與醇生成酯，此反應(yīng)常用于多肽合成中的羧基保護。3茚三酮反應(yīng)氨基酸與茚三酮在微酸性溶液中加熱，引起脫氨、脫羧反應(yīng)，最后生成藍紫色物質(zhì)（570nm）。而脯氨酸生成黃色化合物(440nm)。常用于氨基酸的定性定量分析.也可通過二氧化碳測定氨基酸含量。4. 以下反應(yīng)常用于

13、氨基酸的檢驗：l 酪氨酸、組氨酸能與重氮化合物反應(yīng)(Pauly反應(yīng))，可用于定性、定量測定。組氨酸生成棕紅色的化合物，酪氨酸為桔黃色。l 精氨酸在氫氧化鈉中與1-萘酚和次溴酸鈉反應(yīng)(Sakoguchi反應(yīng))，生成深紅色，稱為坂口反應(yīng)。用于胍基的鑒定。l 酪氨酸與硝酸、亞硝酸、硝酸汞和亞硝酸汞反應(yīng)（Millon反應(yīng)），生成白色沉淀，加熱后變紅，稱為米倫反應(yīng)，是鑒定酚基的特性反應(yīng)。l 色氨酸中加入乙醛酸后再緩慢加入濃硫酸，在界面會出現(xiàn)紫色環(huán)，用于鑒定吲哚基。(glyoxalate反應(yīng))l 酪氨酸在堿性條件下與福林試劑反應(yīng)（Folin）反應(yīng)，生成藍色化合物。第三節(jié) 蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)一、肽鍵和肽（16

14、2）一個氨基酸的羧基與另一個氨基酸的氨基縮水形成的共價鍵，稱為肽鍵。在蛋白質(zhì)分子中，氨基酸借肽鍵連接起來，形成肽鏈。最簡單的肽由兩個氨基酸組成，稱為二肽。含有三、四、五個氨基酸的肽分別稱為三肽、四肽、五肽等。/肽鏈中的氨基酸由于形成肽鍵時脫水，已不是完整的氨基酸，所以稱為殘基。/肽的命名是根據(jù)組成肽的氨基酸殘基來確定的。一般從肽的氨基端開始，稱為某氨基酰某氨基酰某氨基酸。肽的書寫也是從氨基端開始。即有方向性，從N端C端。/有主側(cè)鏈之分，主鏈完全一樣，僅R不同。/ 除了蛋白質(zhì)部分水解可以產(chǎn)生各種簡單的多肽以外，自然界中還有長短不等的小肽，它們具有特殊的生理功能。例如；動植物細胞中含有一種三肽，稱

15、為谷胱甘肽，即-谷氨酰半胱氨酰甘氨酸。因其含有巰基，故常以GSH來表示。它在體內(nèi)的氧化還原過程中起重要作用。/腦啡肽是天然止痛劑。/肌肉中的鵝肌肽是一個二肽，即-丙氨酰組氨酸。肌肽可作為肌肉中的緩沖劑，緩沖肌肉產(chǎn)生的乳酸對pH的影響。/一種抗菌素叫做短桿菌酪肽，由12種氨基酸組成，其中有幾種是D-氨基酸。這些天然肽中的非蛋白質(zhì)氨基酸可以使其免遭蛋白酶水解。/許多激素也是多肽，如催產(chǎn)素、加壓素、舒緩激肽等。活性肽保健品行業(yè)的熱點。三、一級結(jié)構(gòu)的測定（168）（一）一級結(jié)構(gòu)(Primary structure)（即化學結(jié)構(gòu)、共價結(jié)構(gòu)）蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)是指肽鏈的氨基酸組成及其排列順序。氨基酸序列是蛋

16、白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，它決定蛋白質(zhì)的高級結(jié)構(gòu)。一級結(jié)構(gòu)可用氨基酸的三字母符號或單字母符號表示，從N-末端向C-末端書寫。采用三字母符號時，氨基酸之間用連字符（）隔開。例如，牛胰核糖核酸酶，124個氨基酸；胰島素，51個氨基酸。（二）測定步驟測定蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)，要求樣品必須是均一的（純度大于97）而且是已知分子量的蛋白質(zhì)。一般的測定步驟是：1. 通過末端分析確定蛋白質(zhì)分子由幾條肽鏈構(gòu)成。2. 將每條肽鏈分開，并分離提純。3. 肽鏈的一部分樣品進行完全水解，測定其氨基酸組成和比例。4. 肽鏈的另一部分樣品進行N末端和C末端的鑒定。5. 拆開肽鏈內(nèi)部的二硫鍵。6. 肽鏈用酶促或化學的部分水解方法降解

17、成一套大小不等的肽段，并將各個肽段分離出來。7. 測定每個肽段的氨基酸順序。8. 從第二步得到的肽鏈樣品再用另一種部分水解方法水解成另一套肽段，其斷裂點與第五步不同。分離肽段并測序。比較兩套肽段的氨基酸順序，根據(jù)其重疊部分拼湊出整個肽鏈的氨基酸順序。9. 測定原來的多肽鏈中二硫鍵和酰胺基的位置。（三）常用方法(169)1. 末端分析（1）N末端2,4-二硝基氟苯(DNFB) 丹磺酰氯法 異硫氰酸苯酯(PITC)法 酶學方法即氨肽酶法測定（2）C末端 硼氫化鋰 肼解法 羧肽酶法第四節(jié) 蛋白質(zhì)的高級結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的三維構(gòu)象，也稱空間結(jié)構(gòu)或高級結(jié)構(gòu)，是指蛋白質(zhì)分子中原子和基團在三維空間上的排列、分布及肽

18、鏈的走向。高級結(jié)構(gòu)是蛋白質(zhì)表現(xiàn)其生物功能或活性所必須的，包括二級、三級和四級結(jié)構(gòu)。 （secondary, tertiary, quaternary structure）一、有關(guān)概念(The releted concept)1. 構(gòu)型（configration）與構(gòu)象（conformation）構(gòu)型指立體異構(gòu)體中取代原子或基團在空間的取向，構(gòu)型的改變必須通過共價鍵的斷裂。構(gòu)象是指這些取代基團當單鍵旋轉(zhuǎn)時可能形成的不同的立體結(jié)構(gòu)，構(gòu)象的改變不涉及共價鍵的改變。2. 肽平面與二面角（peptide plane and dihedral angle）(204 ）因為肽鍵不能自由旋轉(zhuǎn)，所以肽鍵的四個原

19、子和與之相連的兩個碳原子共處一個平面，稱肽平面。/ /主鏈上只有碳原子連接的兩個鍵是單鍵，可自由旋轉(zhuǎn)。繞CN1旋轉(zhuǎn)的角稱，而繞CC2旋轉(zhuǎn)的角稱。這兩個角稱為二面角。/規(guī)定當旋轉(zhuǎn)鍵兩側(cè)的肽鏈成順式時為0度。取值范圍是正負180度，當二面角都是180度時肽鏈完全伸展。/由于空間位阻，實際的取值范圍是很有限的。二、結(jié)構(gòu)(207)蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)可人為分為一級、二級、三級和四級結(jié)構(gòu)等層次。一級結(jié)構(gòu)為線狀結(jié)構(gòu)，二、三、四級結(jié)構(gòu)為空間結(jié)構(gòu)。1一級結(jié)構(gòu)：指多肽鏈中氨基酸的排列順序，其維系鍵是肽鍵。蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)決定其空間結(jié)構(gòu)。2二級結(jié)構(gòu)：指多肽鏈主鏈骨架盤繞折疊而形成的構(gòu)象，借氫鍵維系。主要有以下幾種類型

20、：-螺旋：其結(jié)構(gòu)特征為：主鏈骨架圍繞中心軸盤繞形成右手螺旋；螺旋每上升一圈是3.6個氨基酸殘基，螺距為0.54nm； 相鄰螺旋圈之間形成許多氫鍵； 側(cè)鏈基團位于螺旋的外側(cè)。影響-螺旋形成的因素主要是： 存在側(cè)鏈基團較大的氨基酸殘基； 連續(xù)存在帶相同電荷的氨基酸殘基； 存在脯氨酸殘基。-折疊：其結(jié)構(gòu)特征為： 若干條肽鏈或肽段平行或反平行排列成片； 所有肽鍵的C=O和NH形成鏈間氫鍵；側(cè)鏈基團分別交替位于片層的上、下方。-轉(zhuǎn)角：多肽鏈180°回折部分，通常由四個氨基酸殘基構(gòu)成，借1、4殘基之間形成氫鍵維系。無規(guī)卷曲：主鏈骨架無規(guī)律盤繞的部分。3三級結(jié)構(gòu)(224)：指多肽鏈在二級結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)

21、上通過側(cè)鏈基團的相互作用進一步卷曲折疊,借助次級鍵形成的特定的空間 構(gòu)象,是多肽鏈中所有原子的空間排布。其維系鍵主要是非共價鍵（次級鍵）：氫鍵、疏水鍵、范德華力、離子鍵等，也可涉及二硫鍵。4四級結(jié)構(gòu)(242)：指由兩條或兩條以上具備三級結(jié)構(gòu)的多肽鏈以次級鍵相互締合而成的聚集體,它是亞基之間的立體排布、接觸部位的布局等，其維系鍵為非共價鍵。亞基是指參與構(gòu)成蛋白質(zhì)四級結(jié)構(gòu)的而又具有獨立三級結(jié)構(gòu)的多肽鏈。亞基數(shù)目多為偶數(shù),個別為奇數(shù);它們單獨存在時,通常不表現(xiàn)生物活性.5.超二級結(jié)構(gòu)(The super-seconary structure)(220)相鄰的二級結(jié)構(gòu)單元可組合在一起，相互作用，形成有

22、規(guī)則，在空間上能辨認的二級結(jié)構(gòu)組合體，充當三級結(jié)構(gòu)的構(gòu)件，稱為超二級結(jié)構(gòu)。常見的有三種： 6.結(jié)構(gòu)域(domain):在二級結(jié)構(gòu)和超二級結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上形成的三級結(jié)構(gòu)的局部折疊區(qū),是相對獨立的三維實體,它是球狀蛋白質(zhì)的折疊單位.維持蛋白質(zhì)構(gòu)象的作用力包括共價鍵和非共價鍵.第五節(jié) 蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系蛋白質(zhì)多種多樣的生物功能是以其化學組成和極其復雜的結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的。這不僅需要一定的結(jié)構(gòu)還需要一定的空間構(gòu)象。蛋白質(zhì)的空間構(gòu)象取決于其一級結(jié)構(gòu)和周圍環(huán)境，因此研究一級結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系是十分重要的。一、蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)與高級結(jié)構(gòu)(234)核糖核酸酶的變性復性實驗說明了一級結(jié)構(gòu)決定其高級結(jié)構(gòu)。二、蛋白質(zhì)一級結(jié)

23、構(gòu)與功能的關(guān)系（一） 種屬差異(181)同源蛋白質(zhì)是指在不同的有機體內(nèi)實現(xiàn)同一功能的蛋白質(zhì).如胰島素和細胞色素C.（二）分子病(266)蛋白質(zhì)分子一級結(jié)構(gòu)的改變有可能引起其生物功能的顯著變化，甚至引起疾病。這種現(xiàn)象稱為分子病。突出的例子是鐮刀型貧血病。這種病是由于病人血紅蛋白鏈第六位谷氨酸突變?yōu)槔i氨酸，這個氨基酸位于分子表面，在缺氧時引起血紅蛋白線性凝集，使紅細胞容易破裂，發(fā)生溶血。血紅蛋白分子中共有574個殘基，其中2個殘基的變化導致嚴重后果，證明蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能有密切關(guān)系。（三）共價修飾對蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)進行共價修飾，也可改變其功能。如在激素調(diào)節(jié)過程中，常發(fā)生可逆磷酸化，以改變酶的活性。（四

24、）一級結(jié)構(gòu)的斷裂一級結(jié)構(gòu)的斷裂可引起蛋白質(zhì)活性的巨大變化。如酶原的激活和凝血過程等。三、蛋白質(zhì)的變構(gòu)現(xiàn)象高級結(jié)構(gòu)變化對功能的影響有些小分子物質(zhì)（配基）可專一地與蛋白質(zhì)可逆結(jié)合，使蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能發(fā)生變化，這種現(xiàn)象稱為變構(gòu)現(xiàn)象。變構(gòu)現(xiàn)象與蛋白質(zhì)的生理功能有密切聯(lián)系。如血紅蛋白在運輸氧氣時，就有變構(gòu)現(xiàn)象發(fā)生。第六節(jié) 蛋白質(zhì)的性質(zhì)一、蛋白質(zhì)的酸堿性(290)蛋白質(zhì)是兩性電解質(zhì)，分子中的可解離基團主要是側(cè)鏈基團，也包括末端氨基和羧基。蛋白質(zhì)也有等電點，即所帶凈電荷為零的pH值。蛋白質(zhì)在等電點時凈電荷為零，因此沒有同種電荷的排斥，所以不穩(wěn)定，溶解度最小，易聚集沉淀。同時其粘度、滲透性、膨脹性以及導電能

25、力均為最小。各種蛋白的等電點不同，在同一pH時所帶電荷不同，在一電場作用下移動的方向和速度也不同，所以可用電泳來分離提純蛋白質(zhì)。二、蛋白質(zhì)的膠體性質(zhì)(299)蛋白質(zhì)是大分子，在水溶液中的顆粒直徑在1100納米之間，是一種分子膠體。利用半透膜如玻璃紙、火膠棉、羊皮紙等可分離純化蛋白質(zhì)，稱為透析。蛋白質(zhì)的水溶液是親水的膠體溶液。穩(wěn)定因素是水化層與雙電層。三、蛋白質(zhì)的沉淀反應(yīng)破壞水膜和電荷(300)1、 可逆的沉淀作用：鹽析與鹽溶2、 不可逆的沉淀作用：有機溶劑、重金屬、生物堿試劑四、蛋白質(zhì)的變性(denaturation)(233)1.定義：天然蛋白因受物理或化學因素影響，高級結(jié)構(gòu)遭到破壞，致使其

26、理化性質(zhì)和生物功能發(fā)生改變，但并不導致一級結(jié)構(gòu)的改變，這種現(xiàn)象稱為變性。變性因素：如強酸、強堿、重金屬鹽、尿素、胍、去污劑、三氯乙酸、有機溶劑、高溫、射線、超聲波、劇烈振蕩或攪拌等。2.表現(xiàn)：生物學活性喪失分子性質(zhì)也改變，如粘度升高，溶解度降低，結(jié)晶能力喪失，旋光度和紅外、紫外光譜均發(fā)生變化。同時包埋在分子內(nèi)部的可反應(yīng)基團暴露出來，反應(yīng)性增加。蛋白質(zhì)變性后失去生物活性，抗原性也發(fā)生改變。原因主要是高級結(jié)構(gòu)的改變。氫鍵等次級鍵被破壞，肽鏈松散，變?yōu)闊o規(guī)卷曲。2. 復性：某些變性的蛋白質(zhì)在一定的條件下能夠恢復原來的空間構(gòu)象，其生物學活性也恢復的過程。4變性的防止和利用研究蛋白質(zhì)的變性，可采取某些措

27、施防止變性，如添加明膠、樹膠、酶的底物和抑制劑、輔基、金屬離子、鹽類、緩沖液、糖類等，可抑制變性作用。變性現(xiàn)象也可加以利用，如用酒精消毒，就是利用乙醇的變性作用來殺菌。在提純蛋白時，可用變性劑除去一些易變性的雜蛋白。工業(yè)上將大豆蛋白變性，使它成為纖維狀，就是人造肉。五、蛋白質(zhì)的顏色反應(yīng)蛋白質(zhì)中的一些基團能與某些試劑反應(yīng)，生成有色物質(zhì)，可作為測定根據(jù)。常用反應(yīng)如下：1.雙縮脲反應(yīng) 雙縮脲是有兩分子尿素縮合而成的化合物。將尿素加熱到180，則兩分子尿素縮合，放出一分子氨。雙縮脲在堿性溶液中能與硫酸銅反應(yīng)生成紅紫色絡(luò)合物，稱為雙縮脲反應(yīng)。蛋白質(zhì)中的肽鍵與之類似，也能起雙縮脲反應(yīng)，形成紅紫色絡(luò)合物。此

28、反應(yīng)可用于定性鑒定，也可在540nm比色，定量測定蛋白含量。2.黃色反應(yīng) 含有芳香族氨基酸特別是酪氨酸和色氨酸的蛋白質(zhì)在溶液中遇到硝酸后，先產(chǎn)生白色沉淀，加熱則變黃，再加堿顏色加深為橙黃色。這是因為苯環(huán)被硝化，產(chǎn)生硝基苯衍生物。皮膚、毛發(fā)、指甲遇濃硝酸都會變黃。六蛋白質(zhì)的分子量測定(291)（一）根據(jù)化學組成測定最低分子量用化學分析方法測出蛋白質(zhì)中某一微量元素的含量，并假設(shè)分子中只有一個這種元素的原子，就可以計算出蛋白質(zhì)的最低分子量。例如，肌紅蛋白含鐵0.335%，其最低分子量可依下式計算：最低分子量鐵的原子量÷鐵的百分含量×100計算結(jié)果為16700，與其他方法測定結(jié)果極

29、為接近，可見肌紅蛋白中只含一個鐵原子。真實分子量是最低原子量的n倍，n是蛋白質(zhì)中鐵原子的數(shù)目，肌紅蛋白n1。血紅蛋白鐵含量也是0.335%，最低分子量也是16700，因為含4個鐵原子，所以n4，因此其真實分子量為66800。最低分子量只有與其他方法配合才能確定真實分子量。（二）滲透壓法（三）沉降分析法（四）分子排阻層析法（五）SDS聚丙烯酰胺凝膠電泳(298)【思考題與作業(yè)題】1 敘述學習生物化學的理論意義和現(xiàn)實意義。2 論述蛋白質(zhì)是生命活動的物質(zhì)基礎(chǔ)。3 論述蛋白質(zhì)分子中順序、結(jié)構(gòu)與功能之間的關(guān)系。4 結(jié)合蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)，列舉蛋白質(zhì)在生產(chǎn)、生活、醫(yī)學等領(lǐng)域的應(yīng)用。第二章 核酸化學（6學時）

30、 【基本要求】1.掌握核酸的分類分布、組成成分以及各組分間的連接方式。2.掌握DNA雙螺旋模型的要點和tRNA二級結(jié)構(gòu)的特點。3.掌握核酸的性質(zhì)(一般性質(zhì)、DNA熱變性、復性),      【內(nèi)容提要與學時分配】    1核酸的發(fā)現(xiàn)和研究進展概況（0.5）   2. 核酸的分類、分布和生物學意義（0.5）    3核酸的化學組成（1）       4DNA的分子結(jié)構(gòu)（1）     5RN

31、A的結(jié)構(gòu)與功能（1）     6核酸的理化性質(zhì)（1）       7核酸的分子雜交、序列測定基本原理（0.5） 8基因與基因組（0.5）第一節(jié) 概述一、核酸分子的發(fā)現(xiàn)(Discovery of nucleic acid)-（470）早在1868年，瑞士醫(yī)生F.Miescher在病人傷口繃帶的膿細胞的細胞核里分離出來的，稱為“核素”，即脫氧核糖核蛋白。后來在1889年，R.Altmam由酵母和動物的胸腺組織里制備了不含蛋白質(zhì)的核酸，并命名。Miescher被認為是細胞核化學的創(chuàng)始人和DNA的發(fā)現(xiàn)者。二、核酸

32、的分類與分布(classification and distrubition of nucleic acid)-（473）核酸分為DNA和RNA兩類，DNA主要集中在細胞核中，線粒體和葉綠體中也有少量DNA。原核細胞DNA分布在類核區(qū)域，質(zhì)粒里也有分布。RNA主要分布在細胞質(zhì)中。對病毒來說，或只含DNA，或只含RNA。因此可將病毒分為DNA病毒和RNA病毒。核酸可分為單鏈（single strand，ss）和雙鏈（double strand，ds）。DNA一般為雙鏈，作為信息分子；RNA一般為單鏈。RNA按功能分為三類：轉(zhuǎn)運RNA(tRNA)、信使RNA(mRNA)和核糖體RNA(rRNA)。

33、此外還有snRNA和hnRNA。前者與RNA的加工有關(guān)，后者是mRNA的前體。三、核酸的功能(The function of nucleic acid)-（475）DNA是主要的遺傳物質(zhì).RNA參與蛋白質(zhì)的生物合成.即裝配與催化；轉(zhuǎn)換器并攜帶氨基酸；信使的功能。RNA功能的多樣性：控制蛋白質(zhì)的合成； RNA轉(zhuǎn)錄后加工與修飾； 基因表達與細胞功能的調(diào)節(jié)； 生物催化及其他細胞持家功能；遺傳信息的加工與進化。核心是基因表達的信息加工和調(diào)節(jié)，即遺傳信息的表達和調(diào)控。第二節(jié) 核苷酸一、核苷酸的結(jié)構(gòu)(structure of nucleotide)（478）核苷酸可分解成核苷和磷酸，核苷又可分解為堿基和戊

34、糖。戊糖有兩種，D-核糖和D-2-脫氧核糖。因此核酸可分為兩類：DNA和RNA。（一）堿基（base）核酸中的堿基分為兩類：嘌呤和嘧啶。1.嘧啶堿（pyrimidine,py） 是嘧啶的衍生物，共有三種：胞嘧啶(cytosine,Cyt)、尿嘧啶(uracil,Ura)和胸腺嘧啶(thymine,Thy)。其中尿嘧啶只存在于RNA中，胸腺嘧啶只存在于DNA中。胞嘧啶為兩類核酸所共有。2.嘌呤堿(purine,pu) 由嘌呤衍生而來，常見的有兩種：腺嘌呤(adenine,Ade)和鳥嘌呤(guanine,Gua)。自然界中還有黃嘌呤、次黃嘌呤、尿酸、茶葉堿、可可堿和咖啡堿。Ade：6-氨基嘌呤；

35、 Gua：2-氨基-6-氧嘌呤Cyt：2-氧-4-氨基嘧啶； Ura：24-二氧嘧啶； Thy：5-甲基-24-二氧嘧啶3.稀有堿基(rare bases) 除以上五種基本的堿基以外，核酸中還有一些含量極少的稀有堿基，其中大多數(shù)是甲基化堿基。甲基化發(fā)生在核酸合成以后，對核酸的生物學功能具有重要意義。核酸中甲基化堿基含量一般不超過5，但tRNA中可高達10。（二）核苷（nucleoside）核苷是戊糖(pentose)與堿基縮合而成的。糖的第一位碳原子與嘧啶的第一位氮原子或嘌呤的第九位氮原子以糖苷鍵相連，一般稱為N-糖苷鍵。稀有核苷：由稀有堿基或甲基化的糖環(huán)形成的，以及堿基與戊糖之間以非正常N-

36、C鍵相連而形成的。如在tRNA中含有少量假尿嘧啶核苷（用表示），它的核糖與嘧啶環(huán)的C5相連。（三）核苷酸(nucleotide)核苷中的戊糖羥基被磷酸酯化，就形成核苷酸。核糖核苷的糖環(huán)上有三個羥基，可形成三種核苷酸：2、3和5-核糖核苷酸。脫氧核糖只有3和5兩種。生物體內(nèi)游離存在的多是5核苷酸。（四）多磷酸核苷酸(poly-phosphate nucleotide)細胞內(nèi)有一些游離的多磷酸核苷酸，它們具有重要的生理功能。5-NDP是核苷的焦磷酸酯，5-NTP是核苷的三磷酸酯。/最常見的是5-ADP和5-ATP。ATP上的磷酸殘基由近向遠以編號。外側(cè)兩個磷酸酯鍵水解時可釋放出7.3千卡能量，而普

37、通磷酸酯鍵只有2千卡，所以被稱為高能磷酸鍵（P）。因此ATP在細胞能量代謝中起極其重要的作用，許多化學反應(yīng)需要由ATP提供能量。鳥嘌呤核苷四磷酸酯和五磷酸酯在代謝調(diào)控中起作用，在大腸桿菌中，它們參與rRNA合成的控制。（五）環(huán)化核苷酸(cycled nucleotide)磷酸同時與核苷上兩個羥基形成酯鍵，就形成環(huán)化核苷酸。最常見的是3',5'-環(huán)化腺苷酸(cAMP) 和cGMP。它們是激素作用的第二信使，起信號傳遞作用。可被磷酸二酯酶催化水解，生成相應(yīng)的5'-核苷酸。二、有關(guān)縮寫符號(Ralated symbol)堿基用三字母符號表示，核苷用大寫單字母符號表示，前面加d

38、表示脫氧核苷。戊糖的原子用帶的數(shù)字編號，堿基用不帶的數(shù)字編號。稀有核苷（修飾核苷）也用單字母符號表示，如D表示二氫尿嘧啶核苷，T表示胸苷。如果堿基上有修飾基團，就在表示核苷的大寫字母前加上代表修飾基團的小寫字母，在這個小寫字母的右上方寫明修飾位置，右下方寫明修飾基團的數(shù)量（如只有一個可省略）。如m2G表示2-N-甲基鳥苷，m2，2，73G表示N2,N2,7-三甲基鳥苷，S4U表示4-硫代尿苷。核糖上的修飾基團寫在表示核苷的大寫字母右邊，如Cm表示2'-O-甲基胞苷。核苷酸可在核苷符號旁加小寫p表示，寫在左邊表示5'核苷酸，寫在右邊表示3'核苷酸。寫幾個就表示幾個磷酸。3

39、',5'-環(huán)化核苷酸可在前面加小寫c，2',3'-環(huán)化核苷酸可在核苷符號后加P，如UP表示2',3'-環(huán)化尿苷酸。三、核苷酸的功能(The function of nucleotide)1作為核酸的單體。2為需能反應(yīng)提供能量。UTP用于多糖合成，GTP用于蛋白質(zhì)合成，CTP用于脂類合成，ATP用于多種反應(yīng)。3。用于信號傳遞。如cAMP、cGMP是第二信使。4參與構(gòu)成輔酶。如NAD、FAD、CoA等都含有AMP成分。5參與代謝調(diào)控。如鳥苷四磷酸等可抑制核糖體RNA的合成。又如反義RNA。6食品工業(yè)上用作添加劑。如5-肌苷酸和5-鳥苷酸有強烈助鮮的作

40、用。味精中加入5%使鮮度提高30倍。第三節(jié) DNA的結(jié)構(gòu)一、DNA的一級結(jié)構(gòu)(primary structure)-（482）1.定義(concept)DNA是由成千上萬個脫氧核糖核苷酸聚合而成的沒有分支的長鏈。它的一級結(jié)構(gòu)是指四種脫氧核糖核苷酸的組成及排列順序，即堿基序列。生物界物種的多樣性即寓于DNA分子四種核苷酸千變?nèi)f化的排列之中。/已完成測序的有E.coli、 Yeast、線蟲、果蠅、擬南芥、玉米、水稻和人類 。人類：3.2 Gb，其中2.95 Gb為常染色體，編碼蛋白質(zhì)的僅占基因組的1.1-1.4%；中國參與1%的計劃。2000年6月26日，美總統(tǒng)克林頓宣布完成。2.結(jié)構(gòu)(struc

41、ture)在DNA分子中，前一個核苷酸的3羥基與后一個核苷酸的5磷酸結(jié)合，即相鄰核苷酸以3，5磷酸二酯鍵連接構(gòu)成長鏈。/鏈中磷酸與糖交替排列構(gòu)成主鏈骨架，而代表其特性的堿基則是側(cè)鏈；主鏈親水，呈酸性；側(cè)鏈疏水。/方向性：鏈的一端有自由的5磷酸基，稱為5端；另一端有自由3羥基，稱為3端。3.表示法書寫DNA時，按從5向3方向從左向右進行，并在鏈端注明5和3，如5pApGpCpTOH3。也可省略中間的磷酸，寫成pAGCT。這是文字式縮寫。還有線條式縮寫，用豎線表示戊糖，1'在上，5'在下。二、DNA的二級結(jié)構(gòu)(double helix of DNA)-（485）（一）雙螺旋結(jié)構(gòu)建立

42、的主要依據(jù)有： 已知核酸的化學結(jié)構(gòu)和核苷酸鍵長鍵角的數(shù)據(jù)。DNA堿基組成的規(guī)律 1950年，Chargaff發(fā)現(xiàn)在任何DNA中，A=T，G=C。DNA纖維的X-射線衍射分析資料 M. Wilkins R.Franklin 兩周期，兩鏈。（二）B-DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的要點(486)1.基本結(jié)構(gòu):DNA雙螺旋是由兩條反向平行的多核苷酸圍繞同一個中心軸右手盤旋而成,螺旋表面有大溝和小溝,大溝較深較寬;小溝較窄較淺,是各種酶和蛋白因子識別DNA的特征序列./磷酸和戊糖位于螺旋的外側(cè), 堿基位于螺旋的內(nèi)側(cè),堿基平面與縱軸垂直,糖環(huán)平面與軸平行.2.基本數(shù)據(jù):每10對堿基上升一圈,螺距為3.4nm。雙螺旋直

43、徑2nm. 3.作用力:在水平方向是配對堿基之間的氫鍵，A=T對形成兩個氫鍵，GC對形成三個氫鍵。/在垂直方向，是堿基對平面間的堆積力。堆積力是疏水力與范德華力的共同體現(xiàn)。氫鍵與堆積力兩者本身都是一種協(xié)同性相互作用，兩者之間也有協(xié)同作用。還有離子鍵等.堿基堆積力是穩(wěn)定DNA雙螺旋的主要因素.4.修正以上模型是DNA的平均特征，由于堿基序列的影響，在局部會有所差異。如兩個核苷酸之間的夾角可以從28度到42度不等，互補配對的堿基之間有一定夾角，稱為螺旋槳狀扭曲。螺旋一圈含有10.4個堿基對，螺距為3.6。(三) 雙螺旋結(jié)構(gòu)的重大意義闡明了基因結(jié)構(gòu)、信息、功能三者之間的關(guān)系，為分子生物學的發(fā)展奠定了

44、基礎(chǔ)，給生命科學帶來深遠的影響。（四）DNA的其他結(jié)構(gòu)(489)DNA纖維在92的相對濕度下可形成B-DNA。DNA鈉鹽、鉀鹽或鈣鹽在75的相對濕度下可形成A型結(jié)構(gòu)，它也是右手螺旋，但堿基略有傾斜（19度），螺距和骨架結(jié)構(gòu)也稍有不同，每匝11個堿基對，短粗，直徑為2.3nm。DNA還有左手螺旋，即Z-DNA。其骨架呈鋸齒走向，在嘌呤與嘧啶交替排列的寡聚DNA中發(fā)現(xiàn)，也是反平行互補的雙螺旋，每匝12個堿基對，螺旋細長，直徑為1.8nm。這說明DNA的堿基序列不僅儲存遺傳信息，也儲存了自身高級結(jié)構(gòu)的信息。Z-DNA作為特殊的結(jié)構(gòu)標志，與基因表達的調(diào)控有關(guān)。三、DNA的三級結(jié)構(gòu)（490）（一）超螺旋

45、DNA的三級結(jié)構(gòu)是指雙螺旋的進一步扭曲折疊形成的特定構(gòu)象。其基本形式是超螺旋，即螺旋的螺旋。絕大多數(shù)原核生物的DNA都是環(huán)狀雙螺旋分子，其三級結(jié)構(gòu)都是超螺旋。（二）高級結(jié)構(gòu)的動態(tài)變化在細胞內(nèi)DNA的高級結(jié)構(gòu)是變化的。通過多種蛋白因子和酶的作用，改變DNA的二級結(jié)構(gòu)和三級結(jié)構(gòu)，是生物功能的需要。DNA的復制、轉(zhuǎn)錄、重組、修復，都伴隨著其高級結(jié)構(gòu)的變化。（三）真核生物染色質(zhì)DNA的高級結(jié)構(gòu)-（494）真核生物的染色質(zhì)細絲由核小體重復單位構(gòu)成串珠狀結(jié)構(gòu)。核小體由DNA和組蛋白組成。/組蛋白是富含精氨酸和賴氨酸的堿性蛋白，有H1、H2A、H2B、H3和H4共5種。后四種各2分子組成核小體的蛋白核心，約

46、140bp雙螺旋DNA（核心DNA）在蛋白核心外繞行1.75圈，共同構(gòu)成核小體的核心顆粒。核心顆粒之間有約60bp的連接DNA。1分子組蛋白H1結(jié)合在連接DNA的進出部位，將核心DNA固定在核心蛋白外圍。/核小體呈扁球形，高約6nm，直徑約11nm。由核心DNA與連接DNA構(gòu)成的核小體重復單位包括約200bp，長度由68nm壓縮至11nm。/所以第一次超螺旋使直徑2nm的DNA雙螺旋變成直徑11nm的染色質(zhì)細絲，長度壓縮67倍。/染色體細絲經(jīng)過再一次超螺旋，形成直徑30nm的染色體粗絲，長度又壓縮6倍。/ / 第三次超螺旋使粗絲盤繞成直徑400nm的單位纖維，長度壓縮40倍。/ /最后由單位纖

47、維折疊形成染色單體，長度壓縮45倍。這樣，經(jīng)過4次超螺旋，DNA的長度壓縮了近萬倍（8400倍）。即nmDNA 11nm核小體30nm纖絲（）150nm突環(huán)300nm玫瑰花結(jié)（）700nm螺線管（每圈個花結(jié)） 1400nm染色體（每個含個螺線圈）一般認為DNA與蛋白質(zhì)的復合物屬于四級結(jié)構(gòu).第四節(jié) RNA的結(jié)構(gòu)一、RNA的結(jié)構(gòu)特點（483）1. RNA與DNA結(jié)構(gòu)的比較糖組分不同:核糖與脫氧核糖; 堿基不同:U代替了T.DNA為雙鏈螺旋;RNA為單鏈,堿基組成無固定的比例關(guān)系A(chǔ)不等于U,G也不等于C.RNA分子較小,但含量和種類多. 某些RNA分子含有稀有堿基.2. RNA的一級結(jié)構(gòu)是指四種核糖

48、核苷酸的排列順序.一般以單鏈形式存在,可以回折，自身互補配對，形成發(fā)夾或稱為莖環(huán)結(jié)構(gòu)。3.RNA的二級結(jié)構(gòu)是含有短的不完全螺旋區(qū)的單鏈.二、轉(zhuǎn)運RNA(transfer RNA)-（496）（一）一級結(jié)構(gòu)a) 分子較小,一般由7493個核苷酸構(gòu)成，分子量在25kd上下，沉降系數(shù)4S。b) 其功能是轉(zhuǎn)運氨基酸，按照信使RNA的堿基序列合成蛋白質(zhì)。20種氨基酸都有專一的轉(zhuǎn)運RNA，有的還有2種或多種轉(zhuǎn)運RNA(同工受體)。原核生物有3040種tRNA，真核生物有5060種或更多。c) tRNA是修飾成分最多的核酸。每個tRNA分子都有修飾成分，有的多達十幾個，占全部構(gòu)件的20。/修飾成分包括修飾堿

49、基和修飾核苷。在tRNA分子中，修飾堿基主要是甲基化堿基，修飾核苷主要是假尿嘧啶核苷。（二） tRNA的二級結(jié)構(gòu)-三葉草型(cloverleaf structure)1）堿基配對部分構(gòu)成莖(stem),不配對的稱為環(huán)(loop),有四莖五環(huán).2）葉柄部為氨基酸接受區(qū),包括tRNA鏈的5端與3端,其3末端都有不變的CCAOH結(jié)構(gòu),與氨基酸的COOH以酯鍵相連.3） 對面為反密碼子區(qū), 反密碼子環(huán)中央的三個堿基構(gòu)成反密碼子，與信使RNA的密碼子配對。4） 左臂是二氫尿嘧啶環(huán)(DHU loop);右臂是TC環(huán).有些tRNA在反密碼子莖與TC莖之間有一個額外的、長度不一的可變莖,可以作為tRNA分子的

50、分類標志。（三）tRNA的三級結(jié)構(gòu)tRNA分子在二級結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上進一步扭曲形成確定的三級結(jié)構(gòu)。各種tRNA的三級結(jié)構(gòu)都象一個倒置的L型。分子的右上端是氨基酸臂，下端是反密碼子。三、核糖體RNA(ribosome RNA)-（497）高等動物核糖體有4種rRNA成分：18s、28s、5.8s、5s，他們與80多種蛋白質(zhì)共同構(gòu)成真核生物的核糖體（80s）。/核糖體可分解為大小兩個亞基，小亞基（40s）由18s rRNA和33種蛋白構(gòu)成，大亞基由28s、5s、5.8s rRNA和49種蛋白構(gòu)成。/原核生物核糖體（70s）由三種rRNA與50多種蛋白質(zhì)構(gòu)成，大亞基（50s）包括23s、5s rRNA和

51、34種蛋白，小亞基（30s）包括16s rRNA和21種蛋白。多種rRNA的一級結(jié)構(gòu)已經(jīng)測出。rRNA只含少量修飾成分，主要是甲基化核苷酸，包括m7G、m6G等修飾堿基和各種2-O-甲基修飾核苷。同種rRNA的二級結(jié)構(gòu)具有共同特點。四、信使RNA(messenger RNA)-（484）mRNA占細胞內(nèi)RNA總量的5%,是編碼氨基酸順序的模板，具有種類多、拷貝少、壽命短、修飾成分少的特點。 mRNA的主體序列是編碼區(qū)，在其上游5側(cè)和下游都有非編碼區(qū)。真核生物mRNA分子兩端還有5帽子(cap sequence)和3尾部(poly A tail)結(jié)構(gòu)。原核細胞一般沒有尾，某些真核病毒有。帽子結(jié)構(gòu)

52、的通式可寫為m7GpppN(m)pN(m).最簡單的帽子結(jié)構(gòu)是掉轉(zhuǎn)方向的7甲基鳥苷三磷酸，它與mRNA原來的5端核苷酸借5ppp5連接形成m7GpppN。通常有三種類型:O型、型和型。即帽子結(jié)構(gòu)在后面的一個或兩個核苷酸還有2-O-甲基修飾。/帽子結(jié)構(gòu)對穩(wěn)定mRNA及其翻譯具有重要意義，它將5端封閉起來，可免遭核酸外切酶水解；還可作為蛋白合成系統(tǒng)的辨認信號，被專一的蛋白因子識別，從而啟動翻譯過程。第五節(jié) 核酸的理化性質(zhì)一、一般性質(zhì)1) 粘度(viscosity)與密度(density) 人類二倍體DNA總量3.3×109bp，全長可達1.75米，DNA分子平均長度在4cm以上，而雙螺旋

53、直徑只有2nm，因此，也DNA粘度極高，長度與直徑之比高達107。2) 酸堿性:兩性偏酸3) 溶解性:微溶于水,不溶于有機溶劑,常在乙醇眾沉淀DNA.4) 顏色反應(yīng):RNA與地衣酚在濃HCL存在時生成綠色產(chǎn)物;DNA與二苯胺共熱產(chǎn)生藍色物質(zhì).二、紫外吸收(UV Absorbing)-（507）嘌呤和嘧啶因其共軛體系而有較強的紫外吸收。核酸在260nm有紫外吸收峰，蛋白質(zhì)在280nm。利用紫外吸收可測定核酸的濃度和純度。一般測定OD260/OD280，DNA=1.8，RNA=2.0。三、核酸的水解-（502）1） 酸堿水解：DNA嘌呤堿的糖苷鍵對酸最不穩(wěn)定RNA的磷酸酯鍵易被堿水解，一般微溶于0

54、.3-1M的濃度，而DNA不溶。2） 酶水解 A、磷酸二酯酶（phosphdiesterase）：非特異型的蛇毒磷酸二酯酶：開始于3-端，生成5-核苷酸牛脾磷酸二酯酶：開始于5-端，生成3-核苷酸B、核酸酶(nuclease)：特異性的按照底物專一性分：RNase和 DNase按照作用方式分：內(nèi)切酶和外切酶按照鍵斷裂的方式分：在3-OH與磷酸基之間斷裂的，產(chǎn)物是5-核甘酸在5-OH與磷酸基之間斷裂的，產(chǎn)物是3-核甘酸 如RNase（嘧啶核苷的3-磷酸）、RNase T1（3-鳥苷酸）、RNase T2（AP殘基）、DNase（以5-磷酸為末端的寡核苷酸）、DNase（以3-磷酸為末端的寡核苷酸

55、）、限制性內(nèi)切酶：II型識別并切割特定的回文序列，生物體用來防止外源DNA的影響，在基因工程中用于DNA的切割，被稱為分子手術(shù)刀。如EcoRI，E是屬名，co是種名，R是菌株名，I是發(fā)現(xiàn)次序。四、DNA的變性與復性(denaturation and renaturation )-（508）1、 概念：在一定條件下，核酸雙螺旋區(qū)的氫鍵斷裂，雙鏈DNA變成單鏈DNA的現(xiàn)象稱為變性或熔化。變性不涉及共價鍵的斷裂。加熱引起的變性稱為熱變性；堿性條件（pH>11.3）下，DNA發(fā)生堿變性。2、變性因素：尿素、有機溶劑、純水、甚至脫鹽都可引起DNA變性。3、DNA變性后,粘度降低，密度和吸光度升高,

56、活性部分或全部喪失。增色效應(yīng)：當DNA從雙螺旋結(jié)構(gòu)變?yōu)闊o規(guī)則的單鏈線團狀態(tài)時,它在260nm的吸收值增加的現(xiàn)象. 4、熔解溫度：通常將50%DNA分子變性時的溫度稱為熔點（Tm）。一般DNA在生理下的熔點在82-95度之間。也定義為雙螺旋結(jié)構(gòu)失去一半時的溫度，或紫外吸收值達到總增加值一半時的溫度；或發(fā)生熱變性的溫度區(qū)間的中點。熔點主要取決于(1)堿基組成，G-C對含量越高，熔點越高。一般G-C對含量40%時熔點是87度，每增加1%，熔點增加約0.4度。（G+C）%=（Tm-69.3）×2.44(2)離子強度，因為離子能與DNA結(jié)合，使其穩(wěn)定，所以離子強度越低，熔點越低，熔解范圍越窄。因此DNA應(yīng)保存在高鹽溶液中。/(3)純度,如果DNA不純，則變性溫度范圍也會擴大。/（4）變性劑,甲酰胺可以使堿基對之間的氫鍵不穩(wěn)定，降低熔點。所以分子生物實驗中經(jīng)常用甲酰胺使DNA變性，以避免高溫引起DNA斷裂。乙醇、