生物化學重點內容(一)

1、 生物化學重點內容生物化學重點內容第一章  概述一、生物化學的發(fā)展史：1敘述（靜態(tài)）生物化學階段：是生物化學發(fā)展的萌芽階段，該階分析和研究組成生物體的各種化學成分，以及生物體的分泌物和排泄物。2動態(tài)生物化學階段：是生物化學蓬勃發(fā)展的階段，這一階段段的主要工作是研究生物體內各種主要化學物質的代謝途徑。3分子生物學階段：是現(xiàn)代生物化學階段，這一階段的主要研究任務是探討各種生物大分子的結構和功能之間的關系。二、生物化學研究的主要方面：1生物體的物質組成：高等生物體主要由蛋白質、核酸、糖類、脂類以及水、無機鹽等組成。2物質代謝：物質代謝的基本過程主要包括三大步驟：消化、吸收中間代謝排泄。其中

2、，中間代謝過程是在細胞內進行的最為復雜的化學變化過程，它包括合成代謝，分解代謝，物質互變，代謝調控，能量代謝等幾方面的內容。3細胞信號轉導：細胞內存在多條信號轉導途徑，而這些途徑之間通過一定的方式相互交織在一起，從而構成了非常復雜的信號轉導網絡，調控細胞的代謝、生理活動及生長分化。4生物分子的結構與功能：對生物大分子結構的理解，揭示結構與功能之間的關系。5遺傳與繁殖：對生物體遺傳與繁殖的分子機制的研究，也是現(xiàn)代生物化學與分子生物學研究的一個重要內容。三、生物化學的研究：分離和分析（定性和定量）四：復習及答題原則：宏觀把握；前后聯(lián)系；從研究和應用著眼；兼顧所報專業(yè)。第二章  蛋白質化學

3、一、氨基酸：1結構特點：氨基酸(amino acid)是蛋白質分子的基本組成單位。構成天然蛋白質分子的氨基酸約有20種，除脯氨酸為-亞氨基酸、甘氨酸不含手性碳原子外，其余氨基酸均為L-氨基酸。2分類：根據氨基酸的R基團的極性大小可將氨基酸分為四類： 非極性中性氨基酸(8種)； 極性中性氨基酸(7種)； 酸性氨基酸(Glu和Asp)； 堿性氨基酸(Lys、Arg和His)。記憶歌訣1.人體八種必須氨基酸 “假設來借一兩本淡色書”（異亮氨酸、亮氨酸、色氨酸、蘇氨酸、苯丙氨酸、賴氨酸、蛋氨酸、纈氨酸）。2.生糖、生酮、生糖兼生酮氨基酸：>生酮+生糖兼生酮=“一兩色素本來老”（異亮氨酸、亮氨酸、

4、色氨酸、蘇氨酸、苯丙氨酸、 賴氨酸、酪氨酸），其中生酮氨基酸為“亮賴”；除了這7個氨基酸外，其余均為生糖氨基酸。3.酸性氨基酸：天谷酸天上的谷子很酸，（天冬氨酸、谷氨酸）4.堿性氨基酸：賴精組5. 色老笨-芳香族氨基酸在280nm處有最大吸收峰（色氨酸、酪氨酸、苯丙氨酸），順序一定要記清，色>酪>苯丙。6.一碳單位的來源“肝膽阻塞死” （甘氨酸、蛋氨酸、組氨酸、色氨酸、絲氨酸）。是Val,因其疏水性最強！二、 肽鍵與肽鏈：肽鍵（peptide bond）是指由一分子氨基酸的-羧基與另一分子氨基酸的-氨基經縮水而形成的特殊酰胺鍵(-CO-NH-)。氨基酸分子在參與形成肽鍵之后，由于脫

5、水而產生的不完整結構，稱為氨基酸殘基。每條多肽鏈都有兩端：即自由氨基端（N端）與自由羧基端（C端），肽鏈的方向是N端C端。三、肽鍵平面（肽單位）：肽鍵具有部分雙鍵的性質，不能自由旋轉；使得組成肽鍵的四個原子及其相鄰的兩個碳原子處在同一個平面上，構成剛性平面結構，稱為肽鍵平面（肽單位）。例題1: 根據下面給出的數(shù)據，判斷二肽Glu-Ala和二肽Ala-Lys能否用等電聚焦電泳方法分離。氨基酸PK（-COOH）PK（-NH3+）PK（R）Ala2.349.69Glu2.199.674.25Lys2.188.9510.53答<1>計算二肽Glu-Ala的等電點：PI（4.25+2.34）

6、/23.3 <2>計算二肽Ala-Lys的等電點：PI（9.69+10.53）/210.11 <3> 它們的等電點不同，故能用等電聚焦電泳方法分離。注意：單一氨基酸的解離順序：-COOH >-NH3+ > R形成肽后，計算PI，一般是取相近的兩個求平均。 例題2：用下列實驗數(shù)據推導某寡肽的一級結構并簡述判斷的理由。<1>完全酸水解后產生的aa組成為：Ala、Arg、2Ser、Lys、Phe、Met、Pro<2>用DNFB處理并水解得到DNP-Ala和-DNP-Lys<3>羧肽酶A和B都對此肽不作用<4>用CNB

7、r處理獲得2個片段，其中一個片段含有Pro、Trp、Ser<5>用糜蛋白酶作用產生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<6>用胰蛋白酶處理產生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條件判斷結論<1>完全酸水解后產生的aa組成為：Ala、Arg、2Ser、Lys、Phe、Met、Pro可能有Trp被酸破壞，因此這可能是個9肽，瀏覽一下下面，果然是9肽Ala、Arg、2Ser、Lys、Phe、Met、Pro、Trp&l

8、t;2>用DNFB處理并水解得到DNP-Ala和-DNP-LysN端AA是Ala，Lys處于中間Ala-（Arg、2Ser、Lys、Phe、Met、Pro、Trp）<3>羧肽酶A和B都對此肽不作用C端是Pro，羧肽酶A：Arg、Lys、Pro除外羧肽酶B：僅Arg、LysAla-（Arg、2Ser、Lys、Phe、Met、Trp）-Pro<4>用CNBr處理獲得2個片段，其中一個片段含有Pro、Trp、SerCNBr：MetAla-（Arg、Ser、Lys、Phe）-Met-（Ser 、Trp）-Pro<5>用糜蛋白酶作用產生3個片段，1個含有Pro、

9、Ser；另1個含有Met、Trp；最后一個含有Phe、Lys、Ser、Ala、Arg糜蛋白酶：（Trp、Tyr、Phe）Ala-（Arg、Ser、Lys）-Phe -Met-Trp-Ser-Pro<6>用胰蛋白酶處理產生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胰蛋白酶：（Arg、Lys）Ala-Arg-Ser-Lys-Phe -Met-Trp-Ser-Pro天然存在的活性肽生物體內存在大量的多肽和寡肽，其中有很多具有很強的生物活性，稱活性肽。生物的生長、發(fā)育、細胞分化、大腦功能、免疫、生殖、衰老、病變等都涉及到活

10、性肽。活性肽是細胞內部、細胞間、器官間信息溝通的主要化學信使。很多激素、抗生素都屬于肽類或肽的生物。1、谷胱甘肽GluCysGly廣泛存在于動、植、微生物細胞內，在細胞內參與氧化還原過程，清除內源性過氧化物和自由基，維護蛋白質活性中心的巰基處于還原狀態(tài)。2、短桿菌肽（抗生素）由短桿菌產生的10 肽環(huán)?？垢锾m氏陽性細菌，臨床用于治療化濃性病癥。LOrnLLeuDPheLProLValLOrnLLeuDPheLProLVal3、腦啡肽（5 肽）已發(fā)現(xiàn)幾十種Met腦啡肽： TyrGlyGlyPheMetLeu腦啡肽： TyrGlyGlyPheLeu具有鎮(zhèn)痛作用。四、蛋白質的分子結構：蛋白質的分子結構

11、被人為分為一級、二級、三級和四級結構等層次。一級結構為線狀結構，二、三、四級結構為空間結構。蛋白質分子量= aa 數(shù)目*1101一級結構：指多肽鏈中氨基酸的排列順序，由肽鍵維系。蛋白質的一級結構決定其空間結構。2二級結構：指多肽鏈主鏈骨架盤繞折疊而形成的構象，借氫鍵維系。主要有以下幾種類型：（1）-螺旋：其結構特征為：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； 側鏈基團位于螺旋的外側。影響-螺旋形成的因素主要是： 側鏈基團較大的氨基酸殘基； 連續(xù)帶相同電荷的氨基酸殘基； 脯氨酸殘基。（2）-折疊：其結構特征為： 若

12、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； 側鏈基團分別交替位于片層的上、下方。（3）-轉角：多肽鏈180°回折部分，通常由四個氨基酸殘基構成，借1、4殘基之間形成氫鍵維系。（4）無規(guī)卷曲：主鏈骨架無規(guī)律盤繞的部分。3三級結構：指多肽鏈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。4四級結構：指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。亞基是指參與構成蛋白質四級結構的而又具有獨立三級結構的多肽鏈。例3：IgG分子由四條肽鏈組成，因此具有四級結構。錯例4：、維持球蛋白三級結構穩(wěn)定的

13、最重要的鍵或作用力是( ) A.二硫鍵 B.鹽鍵 C.氫鍵 D.范德華力 E.疏水鍵 答案：E 考點：維持蛋白質結構的化學鍵 解析：維持蛋白質一級結構的主要是肽鍵，二級結構主要是氫鍵，三級和四級結構靠次級鍵維持，這其中最主要的是疏水作用，疏水鍵、鹽鍵、氫鍵、范德華力、二硫鍵都參與三級結構的形成，要區(qū)分這些化學鍵的含義：蛋白質中眾多疏水基團之間的作用力即為疏水鍵；酸性和堿性氨基酸可帶電荷，正負電荷相互作用形成鹽鍵；與氫共用電子對形成的鍵為氫鍵；半胱氨酸之間可以二硫鍵結合。五、 蛋白質的理化性質：1兩性解離與等電點：蛋白質分子中仍然存在游離的氨基和游離的羧基，因此蛋白質與氨基酸一樣具有兩性解離的性

14、質。蛋白質分子所帶正、負電荷相等時溶液的pH值稱為蛋白質的等電點。2蛋白質的膠體性質：蛋白質具有親水溶膠的性質。蛋白質分子表面的水化膜和表面電荷是穩(wěn)定蛋白質親水溶膠的兩個重要因素。3蛋白質的紫外吸收：蛋白質分子中的色氨酸、酪氨酸和苯丙氨酸殘基對紫外光有吸收，以色氨酸吸收最強，最大吸收峰為280nm。4蛋白質的變性：蛋白質在某些理化因素的作用下，其特定的空間結構被破壞而導致其理化性質改變及生物活性喪失，這種現(xiàn)象稱為蛋白質的變性。引起蛋白質變性的因素有：高溫、高壓、電離輻射、超聲波、紫外線及有機溶劑、重金屬鹽、強酸強堿等。絕大多數(shù)蛋白質分子的變性是不可逆的。例題5：不能發(fā)生雙縮脲反應的是A二肽 B

15、三肽 C多肽 D蛋白質 A例題6：不能夠將蛋白質中二硫鍵拆分的試劑為A巰基乙醇 B過甲酸 C碘代乙酸 D尿素 D例題7: 從生物功能上看A-螺旋>無規(guī)卷曲 B-折疊>無規(guī)卷曲C-螺旋>-折疊 D無規(guī)卷曲>-螺旋 D例題8：蛋白質的生物功能直接由其_來決定。AAA序列 B肽鏈個數(shù) C構象 D構型 C例題9：對蛋白質的二級結構-螺旋起破壞作用的AA是AAla BCys CMet DPro D六、蛋白質的分離與純化：1鹽析與有機溶劑沉淀：在蛋白質溶液中加入大量中性鹽，以破壞蛋白質的膠體性質，使蛋白質從溶液中沉淀析出，稱為鹽析。常用的中性鹽有：硫酸銨、氯化鈉、硫酸鈉等。鹽析時，

16、溶液的pH在蛋白質的等電點處效果最好。凡能與水以任意比例混合的有機溶劑，如乙醇、甲醇、丙酮等，均可引起蛋白質沉淀。2電泳：蛋白質分子在高于或低于其pI的溶液中帶凈的負或正電荷，因此在電場中可以移動。電泳遷移率的大小主要取決于蛋白質分子所帶電荷量以及分子大小。3透析：利用透析袋膜的超濾性質，可將大分子物質與小分子物質分離開。4層析：利用混合物中各組分理化性質的差異，在相互接觸的兩相（固定相與流動相）之間的分布不同而進行分離。主要有離子交換層析，凝膠層析，吸附層析及親和層析等，其中凝膠層析可用于測定蛋白質的分子量。5超速離心：利用物質密度的不同，經超速離心后，分布于不同的液層而分離。超速離心也可用

17、來測定蛋白質的分子量，蛋白質的分子量與其沉降系數(shù)S成正比。例10：如何從血液中分離純化清蛋白(MW：68500，PI4.9)?請舉出兩種分離純化的方法，簡要說明各種方法的基本原理及基本流程。 考點：蛋白質的分離與純化 解析：分離純化蛋白質的方法有多種，應利用蛋白質物理、化學性質的差異，選擇合適的方法，將其分離純化。如本題中可利用清蛋白分子量與其他蛋白不同的性質，采用凝膠過濾層析的方法，也可利用蛋白質沉淀的性質，采用鹽析的方法，或利用其兩性游離及等電點、分子大小等與其他蛋白的差異采用電泳的方法等。 答案：1.凝膠過濾層析：層析柱內填充帶有網孔的凝膠顆粒，根據清蛋白分子量，選用合適大小網孔的凝膠，

18、將血液加于柱頂端，以其所含的清蛋白球蛋白為例，清蛋白分子小進入凝膠孔內，球蛋白分子量大于網孔的分離上限，不進入孔內而直接流出，清蛋白因在孔內被滯留隨后流出，從而清蛋白與球蛋白得以分離，而血液中含有的其他雜蛋白同理因其與清蛋白的分子大小的差異，可以與清蛋白分離，最終得到純化的清蛋白。 2.鹽析：硫酸銨等中性鹽因能破壞蛋白質在溶液中穩(wěn)定存在的兩大因素，故能使蛋白質發(fā)生沉淀，不同蛋白質分子顆粒大小不同，親水程度不同，鹽析所需要的鹽濃度也不同，從而將蛋白質得以分離。如用硫酸銨分離純化清蛋白，在半飽和的硫酸銨溶液中，球蛋白即可從血清中沉淀析出而除掉，再加硫酸銨溶液至飽和，則清蛋白沉淀析出，從而清蛋白可以

19、分離出來，再用透析，除去清蛋白中所含的硫酸銨，清蛋白即可被純化。七、氨基酸順序分析：蛋白質多肽鏈的氨基酸順序分析，即蛋白質一級結構的測定，主要有以下幾個步驟：1. 分離純化蛋白質，得到一定量的蛋白質純品；2. 取一定量的樣品進行完全水解，再測定蛋白質的氨基酸組成；3. 分析蛋白質的N-端和C-端氨基酸；4. 采用特異性的酶（如胰凝乳蛋白酶）或化學試劑（如溴化氰）將蛋白質處理為若干條肽段；5. 分離純化單一肽段；6. 測定各條肽段的氨基酸順序。一般采用Edman降解法，用異硫氰酸苯酯進行反應，將氨基酸降解后，逐一進行測定；7. 至少用兩種不同的方法處理蛋白質，分別得到其肽段的氨基酸順序；8. 將

20、兩套不同肽段的氨基酸順序進行比較，以獲得完整的蛋白質分子的氨基酸順序。例11：已知某多肽組成是 Ala5、Lys1，Phe1 與 2，4-二硝基氟苯(DNFB)反應后再酸解產生一個游離的 DNFB-Ala，胰蛋白酶解得一個三肽：Lys1,Ala2和一個四肽Ala3、Phe1，整個多肽經糜蛋白酶解產生一個六肽和一個游離氨基酸，寫出這個多肽的一級結構 考點：氨基酸序列分析 解析：1.多肽與 DNFB反應再酸解產生一個游離的DNFB-Ala，說明此肽的 N 末端氨基酸殘基是Ala。 2.胰蛋白酸水解 Lys、Arg 羧基側的肽鍵，題中多肽無Arg。且被此酸水解成一個三肽和一個四肽，說明第 3 位氨基

21、酸殘基是 Lys。 3.糜蛋白酶水解 Phe、Tyr、Trp 羧基側的肽鍵，此多肽中只存在Phe，且被此酶水解成一個六肽和一個游離氨基酸，說明其第6位氨基酸殘基是 Phe。 4.此多肽一共有 7 個氨基酸殘基組成5 個Ala，1 個Lys，1 個 Phe，所以剩余的2、4、5、7 位全是 Ala。故此多肽一級結構為(從N 端到 C端)：Ala-Ala-Lys-Ala-Ala-Phe-Ala第三章 酶和維生素一、酶的概念：酶（enzyme）是由活細胞產生的生物催化劑，這種催化劑具有極高的催化效率和高度的底物特異性，其化學本質是蛋白質。酶按照其分子結構可分為單體酶、寡聚酶和多酶體系（多酶復合體和多

22、功能酶）三大類。二、酶的分子組成：酶分子可根據其化學組成的不同，可分為單純酶和結合酶（全酶）兩類。結合酶則是由酶蛋白和輔助因子兩部分構成，酶蛋白部分主要與酶的底物特異性有關，輔助因子則與酶的催化活性有關。與酶蛋白疏松結合并與酶的催化活性有關的耐熱低分子有機化合物稱為輔酶。與酶蛋白以共價鍵牢固結合并與酶的催化活性有關的耐熱低分子有機化合物稱為輔基。三、輔酶與輔基的來源及其生理功用：輔酶與輔基的生理功用主要是：（1） 運載氫原子或電子，參與氧化還原反應。（2） 運載反應基團，如酰基、氨基、烷基、羧基及一碳單位等，參與基團轉移。大部分的輔酶與輔基衍生于維生素。維生素（vitamin)是指一類維持細胞

23、正常功能所必需的，但在許多生物體內不能自身合成而必須由食物供給的小分子有機化合物。維生素可按其溶解性的不同分為脂溶性維生素和水溶性維生素兩大類。脂溶性維生素有VitA、VitD、VitE和VitK四種；水溶性維生素有VitB1，VitB2，VitPP，VitB6，VitB12，VitC，泛酸，生物素，葉酸等。1. TPP：即焦磷酸硫胺素，由硫胺素（Vit B1）焦磷酸化而生成，是脫羧酶的輔酶，在體內參與糖代謝過程中-酮酸的氧化脫羧反應。2. FMN和FAD：即黃素單核苷酸（FMN）和黃素腺嘌呤二核苷酸（FAD），是核黃素（VitB2）的衍生物。FMN或FAD通常作為脫氫酶的輔基，在酶促反應中作

24、為遞氫體（雙遞氫體）。3. NAD+和NADP+：即尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD+，輔酶，Co ）和尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NADP+，輔酶,Co），是Vit PP的衍生物。NAD+和NADP+主要作為脫氫酶的輔酶，在酶促反應中起遞氫體的作用，為單遞氫體。4. PLP：磷酸吡哆醛和磷酸吡哆胺，是Vit B6的衍生物。磷酸吡哆醛和磷酸吡哆胺可作為氨基轉移酶，氨基酸脫羧酶，半胱氨酸脫硫酶等的輔酶。5. CoA：泛酸（遍多酸）在體內參與構成輔酶A（CoA）。CoA中的巰基可與羧基以高能硫酯鍵結合，在糖、脂、蛋白質代謝中起傳遞?；淖饔?，是?；傅妮o酶。6. 生物素：是羧化酶的輔基，在體內參與C

25、O2的固定和羧化反應。7. FH4：由葉酸衍生而來。四氫葉酸是體內一碳單位基團轉移酶系統(tǒng)中的輔酶。8. Vit B12衍生物：Vit B12分子中含金屬元素鈷，故又稱為鈷胺素。Vit B12在體內有多種活性形式，如5´-脫氧腺苷鈷胺素、甲基鈷胺素等。其中，5´-脫氧腺苷鈷胺素參與構成變位酶的輔酶，甲基鈷胺素則是甲基轉移酶的輔酶。四、金屬離子的作用：1. 穩(wěn)定構象：穩(wěn)定酶蛋白催化活性所必需的分子構象；2. 構成酶的活性中心：作為酶的活性中心的組成成分，參與構成酶的活性中心；3. 連接作用：作為橋梁，將底物分子與酶蛋白螯合起來。五、酶的活性中心：酶分子上具有一定空間構象的部位，

26、該部位化學基團集中，直接參與將底物轉變?yōu)楫a物的反應過程，這一部位就稱為酶的活性中心。參與構成酶的活性中心的化學基團，有些是與底物相結合的，稱為結合基團，有些是催化底物反應轉變成產物的，稱為催化基團，這兩類基團統(tǒng)稱為活性中心內必需基團。在酶的活性中心以外，也存在一些化學基團，主要與維系酶的空間構象有關，稱為酶活性中心外必需基團。六、酶促反應的特點：1具有極高的催化效率：酶的催化效率可比一般催化劑高1061020倍。酶能與底物形成ES中間復合物，從而改變化學反應的進程，使反應所需活化能閾大大降低，活化分子的數(shù)目大大增加，從而加速反應進行。2具有高度的專一性：一種酶只作用于一種或一類化合物，以促進一

27、定的化學變化，生成一定的產物，這種現(xiàn)象稱為酶作用的特異性。  （1）絕對特異性：一種酶只能作用于一種化合物，以催化一種化學反應，稱為絕對特異性，如琥珀酸脫氫酶。（2）相對特異性：一種酶只能作用于一類化合物或一種化學鍵，催化一類化學反應，稱為相對特異性，如脂肪酶。（3）立體異構特異性：一種酶只能作用于一種立體異構體，或只能生成一種立體異構體，稱為立體異構特異性，如L-精氨酸酶。3作用條件溫和：酶一般適合的作用條件為37，pH 7，和一個大氣壓。4. 活性可以調節(jié)：如代謝物可調節(jié)酶的催化活性，對酶分子的共價修飾可改變酶的催化活性，也可通過改變酶蛋白的合成來改變其催化活性。5.

28、酶易變性失活：酶是蛋白質，在一些理化因子存在下會變性失活。七、酶促反應的機制：1中間復合物學說與誘導契合學說：酶催化時，酶活性中心首先與底物結合生成一種酶-底物復合物（ES），此復合物再分解釋放出酶，并生成產物，即為中間復合物學說。當?shù)孜锱c酶接近時，底物分子可以誘導酶活性中心的構象以生改變，使之成為能與底物分子密切契合的構象，這就是誘導契合學說。2與酶的高效率催化有關的因素：趨近效應與定向作用；張力作用；酸堿催化作用；共價催化作用；酶活性中心的低介電區(qū)（表面效應）。八、酶促反應動力學：酶促反應動力學主要研究酶催化的反應速度以及影響反應速度的各種因素。在探討各種因素對酶促反應速度的影響時，通常測

29、定其初始速度來代表酶促反應速度，即底物轉化量5%時的反應速度。1底物濃度對反應速度的影響：（1）底物對酶促反應的飽和現(xiàn)象：由實驗觀察到，在酶濃度不變時，不同的底物濃度與反應速度的關系為一矩形雙曲線，即當?shù)孜餄舛容^低時，反應速度的增加與底物濃度的增加成正比（一級反應）；此后，隨底物濃度的增加，反應速度的增加量逐漸減少（混合級反應）；最后，當?shù)孜餄舛仍黾拥揭欢繒r，反應速度達到一最大值，不再隨底物濃度的增加而增加（零級反應）。（2）米氏方程及米氏常數(shù)：根據上述實驗結果，Michaelis & Menten 于1913年推導出了上述矩形雙曲線的數(shù)學表達式，即米氏方程：其中，Vmax為最大反應

30、速度，Km為米氏常數(shù)。（3）Km和Vmax的意義：當時，Km=S。Km等于酶促反應速度達最大值一半時的底物濃度。Km可以反映酶與底物親和力的大小，即Km值越小，則酶與底物的親和力越大；反之，則越小。Km可用于判斷反應級數(shù)：當S<0.01Km時，=（Vmax/Km）S，反應為一級反應，即反應速度與底物濃度成正比；當S>100Km時，=Vmax，反應為零級反應，即反應速度與底物濃度無關；當0.01Km<S<100Km時，反應處于零級反應和一級反應之間，為混合級反應。Km是酶的特征性常數(shù)：在一定條件下，某種酶的Km值是恒定的，因而可以通過測定不同酶（特別是一組同工酶）的Km值

31、，來判斷是否為不同的酶。Km可用來判斷酶的最適底物：當酶有幾種不同的底物存在時，Km值最小者，為該酶的最適底物。Km可用來確定酶活性測定時所需的底物濃度：當S=10Km時，=91%Vmax，為最合適的測定酶活性所需的底物濃度。Vmax可用于酶的轉換數(shù)的計算：當酶的總濃度和最大速度已知時，可計算出酶的轉換數(shù)，即單位時間內每個酶分子催化底物轉變?yōu)楫a物的分子數(shù)。（4）Km和Vmax的測定：主要采用Lineweaver-Burk雙倒數(shù)作圖法和Hanes作圖法。2酶濃度對反應速度的影響：當反應系統(tǒng)中底物的濃度足夠大時，酶促反應速度與酶濃度成正比， 即=kE。3溫度對反應速度的影響：一般來說，酶

32、促反應速度隨溫度的增高而加快，但當溫度增加達到某一點后，由于酶蛋白的熱變性作用，反應速度迅速下降。酶促反應速度隨溫度升高而達到一最大值時的溫度就稱為酶的最適溫度。酶的最適溫度與實驗條件有關，因而它不是酶的特征性常數(shù)。低溫時由于活化分子數(shù)目減少，反應速度降低，但溫度升高后，酶活性又可恢復。4pH對反應速度的影響：觀察pH對酶促反應速度的影響，通常為一鐘形曲線，即pH過高或過低均可導致酶催化活性的下降。酶催化活性最高時溶液的pH值就稱為酶的最適pH。人體內大多數(shù)酶的最適pH在6.58.0之間。酶的最適pH不是酶的特征性常數(shù)。5抑制劑對反應速度的影響：凡是能降低酶促反應速度，但不引起酶分子變性失活的

33、物質統(tǒng)稱為酶的抑制劑。按照抑制劑的抑制作用，可將其分為不可逆抑制作用和可逆抑制作用兩大類。（1）不可逆抑制作用：抑制劑與酶分子的必需基團共價結合引起酶活性的抑制，且不能采用透析等簡單方法使酶活性恢復的抑制作用就是不可逆抑制作用。如果以E作圖，可得到一組斜率相同的平行線，隨抑制劑濃度的增加而平行向右移動。酶的不可逆抑制作用包括專一性抑制（如有機磷農藥對膽堿酯酶的抑制）和非專一性抑制（如路易斯氣對巰基酶的抑制）兩種。（2）可逆抑制作用：抑制劑以非共價鍵與酶分子可逆性結合造成酶活性的抑制，且可采用透析等簡單方法去除抑制劑而使酶活性完全恢復的抑制作用就是可逆抑制作用。如果以E作圖，可得到一組隨抑制劑濃

34、度增加而斜率降低的直線?？赡嬉种谱饔冒ǜ偁幮浴⒎锤偁幮院头歉偁幮砸种茙追N類型。 競爭性抑制：抑制劑與底物競爭與酶的同一活性中心結合，從而干擾了酶與底物的結合，使酶的催化活性降低，這種作用就稱為競爭性抑制作用。其特點為：a.競爭性抑制劑往往是酶的底物類似物或反應產物；b.抑制劑與酶的結合部位與底物與酶的結合部位相同；c.抑制劑濃度越大，則抑制作用越大；但增加底物濃度可使抑制程度減?。籨.動力學參數(shù)：Km值增大，Vm值不變。典型的例子是丙二酸對琥珀酸脫氫酶（底物為琥珀酸）的競爭性抑制和磺胺類藥物（對氨基苯磺酰胺）對二氫葉酸合成酶（底物為對氨基苯甲酸）的競爭性抑制。 反競爭性抑制：抑制劑不能與游離

35、酶結合，但可與ES復合物結合并阻止產物生成，使酶的催化活性降低，稱酶的反競爭性抑制。其特點為：a.抑制劑與底物可同時與酶的不同部位結合；b.必須有底物存在，抑制劑才能對酶產生抑制作用；c.動力學參數(shù)：Km減小，Vm降低。 非競爭性抑制：抑制劑既可以與游離酶結合，也可以與ES復合物結合，使酶的催化活性降低，稱為非競爭性抑制。其特點為：a.底物和抑制劑分別獨立地與酶的不同部位相結合；b.抑制劑對酶與底物的結合無影響，故底物濃度的改變對抑制程度無影響；c.動力學參數(shù)：Km值不變，Vm值降低。6激活劑對反應速度的影響：能夠促使酶促反應速度加快的物質稱為酶的激活劑。酶的激活劑大多數(shù)是金屬離子，如K+、M

36、g2+、Mn2+等，唾液淀粉酶的激活劑為Cl-。九、酶的調節(jié)：可以通過改變其催化活性而使整個代謝反應的速度或方向發(fā)生改變的酶就稱為限速酶或關鍵酶。酶活性的調節(jié)可以通過改變其結構而使其催化活性發(fā)生改變，也可以通過改變其含量來改變其催化活性，還可以通過以不同形式的酶在不同組織中的分布差異來調節(jié)。1酶結構的調節(jié)：通過對現(xiàn)有酶分子結構的影響來改變酶的催化活性。這是一種快速調節(jié)方式。（1）變構調節(jié)：又稱別構調節(jié)。某些代謝物能與變構酶分子上的變構部位特異性結合，使酶的分子構發(fā)生改變，從而改變酶的催化活性以及代謝反應的速度，這種調節(jié)作用就稱為變構調節(jié)。具有變構調節(jié)作用的酶就稱為變構酶。凡能使酶分子變構并使酶

37、的催化活性發(fā)生改變的代謝物就稱為變構劑。當變構酶的一個亞基與其配體（底物或變構劑）結合后，能夠通過改變相鄰亞基的構象而使其對配體的親和力發(fā)生改變，這種效應就稱為變構酶的協(xié)同效應。變構劑一般以反饋方式對代謝途徑的起始關鍵酶進行調節(jié)，常見的為負反饋調節(jié)。變構調節(jié)的特點： 酶活性的改變通過酶分子構象的改變而實現(xiàn)；酶的變構僅涉及非共價鍵的變化；調節(jié)酶活性的因素為代謝物；為一非耗能過程；無放大效應。（2）共價修飾調節(jié)：酶蛋白分子中的某些基團可以在其他酶的催化下發(fā)生共價修飾，從而導致酶活性的改變，稱為共價修飾調節(jié)。共價修飾方式有：磷酸化-脫磷酸化等。共價修飾調節(jié)一般與激素的調節(jié)相聯(lián)系，其調節(jié)方式為級聯(lián)反應

38、。共價修飾調節(jié)的特點為：酶以兩種不同修飾和不同活性的形式存在；有共價鍵的變化；受其他調節(jié)因素（如激素）的影響；一般為耗能過程；存在放大效應。（3）酶原的激活：處于無活性狀態(tài)的酶的前身物質就稱為酶原。酶原在一定條件下轉化為有活性的酶的過程稱為酶原的激活。酶原的激活過程通常伴有酶蛋白一級結構的改變。酶原分子一級結構的改變導致了酶原分子空間結構的改變，使催化活性中心得以形成，故使其從無活性的酶原形式轉變?yōu)橛谢钚缘拿?。酶原激活的生理意義在于：保護自身組織細胞不被酶水解消化。2酶含量的調節(jié)：是指通過改變細胞中酶蛋白合成或降解的速度來調節(jié)酶分子的絕對含量，影響其催化活性，從而調節(jié)代謝反應的速度。這是機體內

39、遲緩調節(jié)的重要方式。（1）酶蛋白合成的調節(jié)：酶蛋白的合成速度通常通過一些誘導劑或阻遏劑來進行調節(jié)。凡能促使基因轉錄增強，從而使酶蛋白合成增加的物質就稱為誘導劑；反之，則稱為阻遏劑。常見的誘導劑或阻遏劑包括代謝物、藥物和激素等。（2）酶蛋白降解的調節(jié)：如饑餓時，精氨酸酶降解減慢，故酶活性增高，有利于氨基酸的分解供能。3同工酶的調節(jié)：在同一種屬中，催化活性相同而酶蛋白的分子結構，理化性質及免疫學性質不同的一組酶稱為同工酶。同工酶在體內的生理意義主要在于適應不同組織或不同細胞器在代謝上的不同需要。因此，同工酶在體內的生理功能是不同的。乳酸脫氫酶同工酶（LDHs）為四聚體，在體內共有五種分子形式，即L

40、DH1（H4），LDH2（H3M1），LDH3（H2M2），LDH4（H1M3）和LDH5（M4）。心肌中以LDH1含量最多，LDH1對乳酸的親和力較高，因此它的主要作用是催化乳酸轉變?yōu)楸嵩龠M一步氧化分解，以供應心肌的能量。在骨骼肌中含量最多的是LDH5，LDH5對丙酮酸的親和力較高，因此它的主要作用是催化丙酮酸轉變?yōu)槿樗?，以促進糖酵解的進行。十、酶的命名與分類：1酶的命名：主要有習慣命名法與系統(tǒng)命名法兩種，但常用者為習慣命名法。2酶的分類：根據1961年國際酶學委員會（IEC）的分類法，將酶分為六大類： 氧化還原酶類：催化氧化還原反應；轉移酶類：催化一個基團從某種化合物至另一種化合物；水

41、解酶類：催化化合物的水解反應；裂合酶類：催化從雙鍵上去掉一個基團或加上一個基團至雙鍵上；異構酶類：催化分子內基團重排；合成酶類：催化兩分子化合物的締合反應。 （氧轉水、裂異合）例1: 某生物化學家發(fā)現(xiàn)并純化了一種新的酶，純化過程及結果如下表：操作程序 總蛋白(mg) 活性(U)1.粗提取 20000 40000002.鹽析沉淀 5000 30000003.pH沉淀 4000 10000004.離子交換層析200 8000005.親和層析 50 7500006.排阻層析 45 675000根據表中結果：a)計算每一步純化程序后酶的比活性。b)指出哪一步對酶的純化最有效。c)指出哪一步對酶的純化最

42、無效。d)表中結果能否說明該酶已被純化?若估計酶的純化程度還需要做些什么?e)若該單純酶由682個氨基酸殘基組成，該酶的分子量約為多少? 考點：酶活力測定及酶的分離純化。解析：a)酶含量須用酶活力來表示，即在1 分鐘內轉化1 微摩爾的底物所需的酶量為一個單位，而每毫克酶蛋白所具有的酶活力，稱比活力，用單位/毫克蛋白表示。故每一步純化程序后酶的比活性為1.4000000/20000200(U/mg)2.3000000/5000600(U/mg)3.1000000/4000250(U/mg)4.800000/2004000(U/mg)5.750000/5015000(U/mg)6.675000/4

43、515000(U/mg)b)對同一種酶來說，比活力愈高，表明酶愈純，從第4 步到第5 步酶的比活力明顯提高，故親和層析一步對酶的純化最有效。c)從第5步到第6步，酶的比活力無變化，所以第6步對酶的純化最無效。d)因為第5 步和第6 步的比活力一樣，也就是說經過排阻層析后酶的純度無變化，所以該酶基本上已被純化。e)一般每個氨基酸殘基含一個氮原子，原子量為14，而每種蛋白質分子的含氮量都約為16%故，設蛋白質分子量為x，則14×682/x16%，x=59675。例2：從組織提取酶時，最理想的結果是( ) A.蛋白質的產量最多，酶單位數(shù)最大B.酶單位數(shù)最大，比活力最高C.需要補充的輔酶量最

44、大D.Km 值最低E.比活力最高答案：B考點：酶的活力測定及其活力的含義。解析：提取酶時，酶含量常用酶活力表示：即在1分鐘內轉化1umol 底物所需的酶量為一個單位，而每毫克酶蛋白所具有的酶活力，稱比活力。對同一種酶來說，比活力越高，表明酶愈純，提取酶時，最理想的結果是酶量多，純度高，所以也就是酶活力單位最大，比活力最高。底物飽和百分數(shù)=v/Vmax=s/(Km+s)第四章生物氧化一、生物氧化的概念和特點：物質在生物體內氧化分解并釋放出能量的過程稱為生物氧化。與體外燃燒一樣，生物氧化也是一個消耗O2，生成CO2和H2O，并釋放出大量能量的過程。但與體外燃燒不同的是，生物氧化過程是在37，近于中

45、性的含水環(huán)境中，由酶催化進行的；反應逐步釋放出能量，相當一部分能量以高能磷酸酯鍵的形式儲存起來。二、線粒體氧化呼吸鏈：在線粒體中，由若干遞氫體或遞電子體按一定順序排列組成的，與細胞呼吸過程有關的鏈式反應體系稱為呼吸鏈。這些遞氫體或遞電子體往往以復合體的形式存在于線粒體內膜上。主要的復合體有：1 復合體（NADH-泛醌還原酶）：由一分子NADH還原酶（FMN），兩分子鐵硫蛋白（Fe-S）和一分子CoQ組成，其作用是將（NADH+H+）傳遞給CoQ。鐵硫蛋白分子中含有非血紅素鐵和對酸不穩(wěn)定的硫。其分子中的鐵離子與硫原子構成一種特殊的正四面體結構，稱為鐵硫中心或鐵硫簇，鐵硫蛋白是單電子傳遞體。泛醌（

46、CoQ）是存在于線粒體內膜上的一種脂溶性醌類化合物。分子中含對苯醌結構，可接受二個氫原子而轉變成對苯二酚結構，是一種雙遞氫體。2 復合體（琥珀酸-泛醌還原酶）：由一分子琥珀酸脫氫酶（FAD），兩分子鐵硫蛋白和兩分子Cytb560組成，其作用是將FADH2傳遞給CoQ。細胞色素類：這是一類以鐵卟啉為輔基的蛋白質，為單電子傳遞體。細胞色素可存在于線粒體內膜，也可存在于微粒體。存在于線粒體內膜的細胞色素有Cytaa3，Cytb（b560，b562，b566），Cytc，Cytc1；而存在于微粒體的細胞色素有CytP450和Cytb5。3 復合體（泛醌-細胞色素c還原酶）：由兩分子Cytb（分別為Cy

47、tb562和Cytb566），一分子Cytc1和一分子鐵硫蛋白組成，其作用是將電子由泛醌傳遞給Cytc。4 復合體（細胞色素c氧化酶）：由一分子Cyta和一分子Cyta3組成，含兩個銅離子，可直接將電子傳遞給氧，故Cytaa3又稱為細胞色素c氧化酶，其作用是將電子由Cytc傳遞給氧。三、呼吸鏈成分的排列順序：由上述遞氫體或遞電子體組成了NADH氧化呼吸鏈和琥珀酸氧化呼吸鏈兩條呼吸鏈。1NADH氧化呼吸鏈：其遞氫體或遞電子體的排列順序為：NAD+ FMN (Fe-S)CoQb(Fe-S) c1 c aa3 1/2O2 。丙酮酸、-酮戊二酸、異檸檬酸、蘋果酸、-羥丁酸、-羥脂酰CoA和谷氨酸脫氫后

48、經此呼吸鏈遞氫。2琥珀酸氧化呼吸鏈：其遞氫體或遞電子體的排列順序為： FAD (Fe-S)CoQb(Fe-S) c1 c aa3 1/2O2 。琥珀酸、3-磷酸甘油（線粒體）和脂酰CoA脫氫后經此呼吸鏈遞氫。例題：下列哪一項不是呼吸鏈的組成部分: A. NADH B. NADPH C. FADH2 D. FMNH2 E.Cytaa3 B四、生物體內能量生成的方式：1氧化磷酸化：在線粒體中，底物分子脫下的氫原子經遞氫體系傳遞給氧，在此過程中釋放能量使ADP磷酸化生成ATP，這種能量的生成方式就稱為氧化磷酸化。2底物水平磷酸化：直接將底物分子中的高能鍵轉變?yōu)锳TP分子中的末端高能磷酸鍵的過程稱為底

49、物水平磷酸化。五、氧化磷酸化的偶聯(lián)部位：每消耗一摩爾氧原子所消耗的無機磷的摩爾數(shù)稱為P/O比值。當?shù)孜锩摎湟訬AD+為受氫體時，P/O比值約為3；而當?shù)孜锩摎湟訤AD為受氫體時，P/O比值約為2。故NADH氧化呼吸鏈有三個生成ATP的偶聯(lián)部位，而琥珀酸氧化呼吸鏈只有兩個生成ATP的偶聯(lián)部位。六、氧化磷酸化的偶聯(lián)機制：目前公認的機制是1961年由Mitchell提出的化學滲透學說。這一學說認為氧化呼吸鏈存在于線粒體內膜上，當氧化反應進行時，H+通過氫泵作用（氧化還原袢）被排斥到線粒體內膜外側（膜間腔），從而形成跨膜pH梯度和跨膜電位差。這種形式的能量，可以被存在于線粒體內膜上的ATP合酶利用，生

50、成高能磷酸基團，并與ADP結合而合成ATP。在電鏡下，ATP合酶分為三個部分，即頭部，柄部和基底部。但如用生化技術進行分離，則只能得到F0（基底部+部分柄部）和F1（頭部+部分柄部）兩部分。ATP合酶的中心存在質子通道，當質子通過這一通道進入線粒體基質時，其能量被頭部的ATP合酶催化活性中心利用以合成ATP。七、氧化磷酸化的影響因素：1ATP/ADP比值：ATP/ADP比值是調節(jié)氧化磷酸化速度的重要因素。ATP/ADP比值下降，可致氧化磷酸化速度加快；反之，當ATP/ADP比值升高時，則氧化磷酸化速度減慢。2甲狀腺激素：甲狀腺激素可以激活細胞膜上的Na+,K+-ATP酶，使ATP水解增加，因而

51、使ATP/ADP比值下降，氧化磷酸化速度加快。3藥物和毒物：（1）呼吸鏈的抑制劑：能夠抑制呼吸鏈遞氫或遞電子過程的藥物或毒物稱為呼吸鏈的抑制劑。能夠抑制第一位點的有異戊巴比妥、粉蝶霉素A、魚藤酮等；能夠抑制第二位點的有抗霉素A和二巰基丙醇；能夠抑制第三位點的有CO、H2S和CN-、N3-。其中，CN-和N3-主要抑制氧化型Cytaa3-Fe3+，而CO和H2S主要抑制還原型Cytaa3-Fe2+。（2）解偶聯(lián)劑：不抑制呼吸鏈的遞氫或遞電子過程，但能使氧化產生的能量不能用于ADP的磷酸化的試劑稱為解偶聯(lián)劑。其機理是增大了線粒體內膜對H+的通透性，使H+的跨膜梯度消除，從而使氧化過程釋放的能量不能

52、用于ATP的合成反應。主要的解偶聯(lián)劑有2,4-二硝基酚。（3）氧化磷酸化的抑制劑：對電子傳遞和ADP磷酸化均有抑制作用的藥物和毒物稱為氧化磷酸化的抑制劑，如寡霉素。八、高能磷酸鍵的類型：生物化學中常將水解時釋放的能量>20kJ/mol的磷酸鍵稱為高能磷酸鍵，主要有以下幾種類型：1磷酸酐鍵：包括各種多磷酸核苷類化合物，如ADP，ATP等。2混合酐鍵：由磷酸與羧酸脫水后形成的酐鍵，主要有1,3-二磷酸甘油酸等化合物。3烯醇磷酸鍵：見于磷酸烯醇式丙酮酸中。4磷酸胍鍵：見于磷酸肌酸中，是肌肉和腦組織中能量的貯存形式。磷酸肌酸中的高能磷酸鍵不能被直接利用，而必須先將其高能磷酸鍵轉移給ATP，才能供

53、生理活動之需。這一反應過程由肌酸磷酸激酶（CPK）催化完成。九、線粒體外NADH的穿梭：胞液中的3-磷酸甘油醛或乳酸脫氫，均可產生NADH。這些NADH可經穿梭系統(tǒng)而進入線粒體氧化磷酸化，產生H2O和ATP。1磷酸甘油穿梭系統(tǒng)：這一系統(tǒng)以3-磷酸甘油和磷酸二羥丙酮為載體，在兩種不同的-磷酸甘油脫氫酶的催化下，將胞液中NADH的氫原子帶入線粒體中，交給FAD，再沿琥珀酸氧化呼吸鏈進行氧化磷酸化。因此，如NADH通過此穿梭系統(tǒng)帶一對氫原子進入線粒體，則只得到2分子ATP。2蘋果酸穿梭系統(tǒng)：此系統(tǒng)以蘋果酸和天冬氨酸為載體，在蘋果酸脫氫酶和谷草轉氨酶的催化下。將胞液中NADH的氫原子帶入線粒體交給NA

54、D+，再沿NADH氧化呼吸鏈進行氧化磷酸化。因此，經此穿梭系統(tǒng)帶入一對氫原子可生成3分子ATP。第五章糖代謝一、糖類的生理功用： 氧化供能：糖類是人體最主要的供能物質，占全部供能物質供能量的70%；與供能有關的糖類主要是葡萄糖和糖原，前者為運輸和供能形式，后者為貯存形式。 作為結構成分：糖類可與脂類形成糖脂，或與蛋白質形成糖蛋白，糖脂和糖蛋白均可參與構成生物膜、神經組織等。作為核酸類化合物的成分：核糖和脫氧核糖參與構成核苷酸，DNA，RNA等。轉變?yōu)槠渌镔|：糖類可經代謝而轉變?yōu)橹净虬被岬然衔铩６?、糖的無氧酵解：糖的無氧酵解（EMP）是指葡萄糖在無氧條件下分解生成乳酸并釋放出能量的過程。

55、其全部反應過程在胞液中進行，代謝的終產物為乳酸，一分子葡萄糖經無氧酵解可凈生成兩分子ATP。糖的無氧酵解代謝過程可分為四個階段：1. 活化（己糖磷酸酯的生成）：葡萄糖經磷酸化和異構反應生成1,6-雙磷酸果糖(FBP)，即葡萄糖6-磷酸葡萄糖6-磷酸果糖1,6-雙磷酸果糖（F-1,6-BP)。這一階段需消耗兩分子ATP，己糖激酶（肝中為葡萄糖激酶）和6-磷酸果糖激酶-1是關鍵酶。2. 裂解（磷酸丙糖的生成）：一分子F-1,6-BP裂解為兩分子3-磷酸甘油醛，包括兩步反應：F-1,6-BP磷酸二羥丙酮 + 3-磷酸甘油醛 和磷酸二羥丙酮3-磷酸甘油醛。3. 放能（丙酮酸的生成）：3-磷酸甘油醛經脫

56、氫、磷酸化、脫水及放能等反應生成丙酮酸，包括五步反應：3-磷酸甘油醛1,3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸。此階段有兩次底物水平磷酸化的放能反應，共可生成2×2=4分子ATP。丙酮酸激酶為關鍵酶。4還原（乳酸的生成）：利用丙酮酸接受酵解代謝過程中產生的NADH，使NADH重新氧化為NAD+。即丙酮酸乳酸。三、糖無氧酵解的調節(jié)：主要是對三個關鍵酶，即己糖激酶（葡萄糖激酶）、6-磷酸果糖激酶-1、丙酮酸激酶進行調節(jié)。己糖激酶的變構抑制劑是G-6-P；肝中的葡萄糖激酶是調節(jié)肝細胞對葡萄糖吸收的主要因素，受長鏈脂酰CoA的反饋抑制；6-磷酸果糖激酶-1是調節(jié)糖酵解代謝途徑流量的主要因素，受ATP和檸檬酸的變構抑制，AMP、ADP、1,6-雙磷酸果糖和2,6-