農(nóng)業(yè)三份講義-基礎(chǔ)生物化學(xué)

緒論緒論生物化學(xué)的概念生物化學(xué)的研究?jī)?nèi)容生物化學(xué)的發(fā)展簡(jiǎn)史生物化學(xué)的應(yīng)用生物化學(xué)的學(xué)習(xí)方法1.概念生物化學(xué)（biochemistry）是研究生物體的化學(xué)組成和化學(xué)變化的科學(xué)，即研究生命活動(dòng)化學(xué)本質(zhì)的學(xué)科。對(duì)象：一切生物

化學(xué)組成：元素――分子*――細(xì)胞――組織/器官……生物體

化學(xué)變化：新陳代謝、遺傳變異2.研究?jī)?nèi)容生物體的化學(xué)組成（靜態(tài)生化）S生物小分子PH2O、無(wú)機(jī)鹽微量C單糖、二糖多糖（淀粉、纖維素等）H脂肪酸脂類（卵磷脂、腦磷脂等）O氨基酸蛋白質(zhì)（白蛋白、清蛋白）N核苷酸核酸（DNA、RNA）生物大分子主要研究生物大分子的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、功能GlyIleValCysGluGlnAlaSerPheLysValCysProArgAspLeuTyrThrAsnLysHisLeuSSH3N+——COO-2.研究?jī)?nèi)容生物體的化學(xué)變化（動(dòng)態(tài)生化）

新陳代謝：生物分子合成和分解遺傳信息的傳遞和表達(dá)（中心法則）：復(fù)制3.發(fā)展簡(jiǎn)史產(chǎn)生：18世紀(jì)末－19世紀(jì)初獨(dú)立：1877年，Hoppe-Seyler首先使用Biochemistry，生物化學(xué)宣布誕生。發(fā)展：20世紀(jì)初－40年代，動(dòng)態(tài)階段深化：20世紀(jì)50年代——至今1953年，Watson和Crick提出了DNA雙螺旋模型，奠定了現(xiàn)代分子生物學(xué)的基礎(chǔ)。1973年，Cohn和Boyer分別完成了DNA體外重組?；蚬こ陶Q生。1997年，克隆羊“多莉”誕生。2000年6月26日2003年4月14日，中、美、日、德、法、英等6國(guó)科學(xué)家宣布人類基因組序列圖繪制成功，人類基因組計(jì)劃的所有目標(biāo)全部實(shí)現(xiàn)。

4.應(yīng)用生化知識(shí)的應(yīng)用：生化技術(shù)的應(yīng)用：生化產(chǎn)品的應(yīng)用：

第一部分蛋白質(zhì)第一節(jié)蛋白質(zhì)概述第二節(jié)氨基酸第三節(jié)肽第四節(jié)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)第五節(jié)蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)

第一節(jié)蛋白質(zhì)概述一、蛋白質(zhì)的形成過(guò)程二、蛋白質(zhì)的功能三、蛋白質(zhì)的元素組成四、蛋白質(zhì)的基本組成單位什么是蛋白質(zhì)?蛋白質(zhì)是由許多氨基酸通過(guò)肽鍵相連形成的高分子含氮化合物。一、形成過(guò)程二、功能蛋白質(zhì)是生命活動(dòng)的物質(zhì)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)成分酶運(yùn)動(dòng)防御等運(yùn)輸三、元素組成特點(diǎn)：碳50-55％氫6-8％氧20-23％氮15-17％硫0—3％其他微量

其中N含量％＝16％蛋白質(zhì)含量＝氮含量/16％＝氮含量×6.25蛋白質(zhì)含量％＝？凱氏定氮法測(cè)定蛋白質(zhì)含量的理論依據(jù)四、基本組成單位蛋白質(zhì)肽氨基酸水解水解酸堿酶單純蛋白質(zhì)：僅由氨基酸組成結(jié)合蛋白質(zhì)：還含有其它成分

N端

C端第二節(jié)氨基酸一、氨基酸的基本結(jié)構(gòu)二、氨基酸的分類三、氨基酸的性質(zhì)氨基酸是指含有氨基的羧酸。在天然蛋白質(zhì)中共有種。它們都有共同的基本結(jié)構(gòu)（脯氨酸除外）20氫原子氨基羧基側(cè)鏈基團(tuán)α-碳原子一基本結(jié)構(gòu)R－側(cè)鏈基團(tuán)20種氨基酸的不同在于側(cè)鏈基團(tuán)R-的不同。脯氨酸Pro亞氨基酸除甘氨酸外，均是L-α-氨基酸。二、分類（pH=7.0）非極性極性帶負(fù)電荷（酸性氨基酸）帶正電荷（堿性氨基酸）不帶電荷極性與非極性與蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)形成密切相關(guān)。非極性氨基酸R-:脂肪族，芳香族等非極性側(cè)鏈基團(tuán)。包括甘氨酸Gly、丙氨酸Ala、纈氨酸Vla、亮氨酸Leu、異亮氨酸Ile、苯丙氨酸Phe、甲硫氨酸Met、色氨酸Trp或Try、脯氨酸Pro共9種。甘氨酸Glycine(Gly)

丙氨酸

Alanine(Ala)纈氨酸

Val亮氨酸

Leu異亮氨酸

Ile苯丙氨酸Phe甲硫氨酸Met色氨酸Trp吲哚環(huán)脯氨酸Pro極性不帶電荷氨基酸R：極性側(cè)鏈基團(tuán)，如-CH2-OH、-CH2-SH等。包括絲氨酸Ser、蘇氨酸Thr、酪氨酸Tyr、半胱氨酸Cys、天冬酰胺Asn，谷酰胺Gln共6種。半胱氨酸Cys

半胱氨酸+胱氨酸二硫鍵-HH

半胱氨酸胱氨酸絲氨酸Ser蘇氨酸Thr酪氨酸Tyr天冬酰胺Asn谷酰胺Gln包括天冬氨酸Asp、谷氨酸Glu共2種。極性帶負(fù)電荷（酸性氨基酸）R-含有-COOH，可解離H＋帶負(fù)電荷。天冬氨酸Asp谷氨酸Glu極性帶正電荷（堿性氨基酸）R-含有－NH2，可接受H＋帶正電荷。包括精氨酸Arg、組氨酸His、賴氨酸Lys共3種。精氨酸Arg胍基賴氨酸Lys組氨酸His咪唑基特殊屬于芳香族氨基酸的是：色氨酸Trp、酪氨酸Tyr、苯丙氨酸Phe屬于亞氨基酸的是：脯氨酸Pro含硫氨基酸包括：

半胱氨酸Cys、甲硫氨酸Met分子量最小的氨基酸是甘氨酸Gly能形成二硫鍵的氨基酸是半胱氨酸Cys含二羧基一氨基的氨基酸有谷氨酸Glu、天冬氨酸Asp不常見的蛋白質(zhì)氨基酸三、氨基酸的性質(zhì)（一）物理性質(zhì)旋光性除甘氨酸外，都具有旋光性。左旋用（-）表示，右旋用（＋）表示。光吸收在近紫外區(qū)(220-300nm)只有酪氨酸Tyr、苯丙氨酸Phe和色氨酸Trp有吸收光的能力。

蛋白質(zhì)的紫外吸收峰在280nm形態(tài)：這三個(gè)性質(zhì)使氨基酸具有離子化合物的特征。溶解性：熔點(diǎn)：兩性解離水溶液或結(jié)晶狀態(tài)氨基酸是以兩性離子形式存在的。兩性離子氨基酸是不是只有兩性離子形式？-pK1'+H+H+H+H++pK2'-pH=7pH=1

pH=10凈電荷為正正離子AA+氨基酸所帶電荷取決于溶液的pH值。凈電荷為0兩性離子AA0

凈電荷為負(fù)負(fù)離子AA-兩性解離過(guò)程氨基酸的等電點(diǎn)氨基酸分子所帶的-NH3+和-COO-數(shù)目相等時(shí)溶液的pH值即為該氨基酸的等電點(diǎn)，簡(jiǎn)稱pI。pH<pIpH=pIpH>pI正電荷兩性離子負(fù)電荷負(fù)極移動(dòng)（電場(chǎng)中）不移動(dòng)正極移動(dòng)溶液的pH偏離pI越遠(yuǎn)，氨基酸帶凈電荷越多，在電場(chǎng)中越容易分離。氨基酸溶解度最小，容易聚集沉淀。應(yīng)用：丙氨酸Ala的pI＝6.02，在pH＝7時(shí)，在電場(chǎng)中向（）極移動(dòng)。答案：正自測(cè)pI值決定于兩性離子兩邊的pK值的算術(shù)平均值。等電點(diǎn)計(jì)算22223RNHRCOOHNH2COOHpKpKpIpKpKpIpKpKpI+=+=+=----aaaa堿性酸性中性（二）化學(xué)性質(zhì)茚三酮水合茚三酮CO2NH3RCHO++++CCCOOHOHH2NCHCOOHRCCCOOOHOH水合茚三酮還原茚三酮水合茚三酮還原茚三酮籃紫色化合物脯氨酸是亞氨基酸，生成黃色化合物1.與茚三酮反應(yīng)2、甲醛反應(yīng)3.Sanger反應(yīng)2，4-二硝基氟苯（DNFB）＋氨基酸二硝基苯基氨基酸（DNP－氨基酸）弱堿4.Edman反應(yīng)異硫氰酸苯酯（PITC）＋氨基酸苯氨基硫甲酰氨基酸（PTC－氨基酸）苯乙內(nèi)酰硫脲氨基酸（PTH－氨基酸）無(wú)水HF弱堿蛋白質(zhì)順序自動(dòng)分析儀測(cè)序原理5.與熒光胺反應(yīng)6.與5’，5’－雙硫基－雙（2-硝基苯甲酸）反應(yīng)第三節(jié)肽肽鍵肽多肽（鏈）天然活性肽肽鍵：α－羧基和α－氨基之間脫去一分子水形成的酰胺鍵（－CO-NH－）

是蛋白質(zhì)中氨基酸間最基本的連接方式。N端C端多肽（鏈）：多個(gè)氨基酸殘基之間以肽鍵連接起來(lái)的鏈狀化合物叫多肽或多肽鏈。肽：氨基酸間脫水之后形成的化合物。還原型谷胱甘肽（γ－谷氨酰半胱氨酰甘氨酸，縮寫GSH）

天然活性肽——谷胱甘肽GSH過(guò)氧化物酶H2O22GSH2H2OGSSG

GSH還原酶NADPH+H+NADP+氧化型谷胱甘肽催產(chǎn)素合升壓素促腎上腺皮質(zhì)激素腦肽膽囊收縮素胰高血糖素問(wèn)：Ala-Leu與Leu

–Ala是否為同一肽？第四節(jié)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)一、一級(jí)結(jié)構(gòu)二、空間結(jié)構(gòu)三、結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系一、一級(jí)結(jié)構(gòu)（共價(jià)結(jié)構(gòu)）指多肽鏈中氨基酸的排列順序。化學(xué)鍵：肽鍵、二硫鍵牛核糖核酸酶

51015202530

1

AASXDXSLVEVHXXVFIVPPXILQAVVSIA31TTRXDDXDSAAASIPMVPGWVLKQVXGSQA61GSFLAIVMGGGDLEVILIXLAGYQESSIXA91SRSLAASMXTTAIPSDLWGNXAXSNAAFSS121XEFSSXAGSVPLGFTFXEAGAKEXVIKGQI151TXQAXAFSLAXLXKLISAMXNAXFPAGDXX181XXVADIXDSHGILXXVNYTDAXIKMGIIFG211SGVNAAYWCDSTXIADAADAGXXGGAGXMX241VCCXQDSFRKAFPSLPQIXYXXTLNXXSPX271AXKTFEKNSXAKNXGQSLRDVLMXYKXXGQ301XHXXXAXDFXAANVENSSYPAKIQKLPHFD331LRXXXDLFXGDQGIAXKTXMKXVVRRXLFL361IAAYAFRLVVCXIXAICQKKGYSSGHIAAX391GSXRDYSGFSXNSATXNXNIYGWPQSAXXS421KPIXITPAIDGEGAAXXVIXSIASSQXXXA酵母菌己糖(磷酸)激酶的一級(jí)結(jié)構(gòu)451XXSAXXA一級(jí)結(jié)構(gòu)序列的測(cè)定二、蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)多肽鏈沿一定方向折疊、盤繞形成的特有空間構(gòu)象（旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生）肽平面:肽鍵的4個(gè)原子和與之相連的2個(gè)C形成肽平面，是多肽鏈主鏈骨架的重復(fù)單位。肽平面/肽單元(peptideunit)CαCαCONRHRHH0.151nm0.132nm0.146nmCCα3Cα2Cα1CNNHHHOOR肽平面1肽平面2肽平面及其旋轉(zhuǎn)ψΦ主要的化學(xué)鍵：

氫鍵

包括α-螺旋、β-折疊、β-轉(zhuǎn)角和無(wú)規(guī)卷曲組成空間結(jié)構(gòu)單元。（一）二級(jí)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)多肽鏈本身的折疊和盤繞方式。

α-螺旋(α-helix)

β-折疊(β-

pleatedsheet)β-轉(zhuǎn)角(β-turn)無(wú)規(guī)則卷曲（randomcoil）1.-螺旋存在于纖維狀蛋白質(zhì)（α角蛋白：皮膚、毛發(fā)、指甲、和角）和球狀蛋白質(zhì)中。-螺旋2.-折疊存在于纖維狀蛋白質(zhì)（-角蛋白：蠶絲、蜘蛛絲中絲心蛋白）和球蛋白中。3.-轉(zhuǎn)角存在與球蛋白中。一般由四個(gè)氨基酸組成，常見氨基酸：Pro,Gly以主鏈間氫鍵維持穩(wěn)定。-轉(zhuǎn)角要點(diǎn)多肽鏈中180度回折處形成的特定構(gòu)象。4.無(wú)規(guī)卷曲沒有確定規(guī)律性的肽鏈結(jié)構(gòu)，存在于球狀蛋白質(zhì)中。（常常是酶的功能部位）（二）超二級(jí)結(jié)構(gòu)若干相鄰的二級(jí)結(jié)構(gòu)單元組合在一起，相互作用，形成有規(guī)則的（在空間上可辨認(rèn)的）二級(jí)結(jié)構(gòu)組合體。常見類型：、、、組合組合是球狀蛋白質(zhì)的折疊單位。在超二級(jí)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，多肽鏈進(jìn)一步繞曲折疊成（空間可以區(qū)分的）近似球狀的三維實(shí)體。（三）結(jié)構(gòu)域細(xì)胞色素b乳酸脫氫酶免疫球蛋白（四）蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)在二級(jí)結(jié)構(gòu)、超二級(jí)結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)域基礎(chǔ)上，多肽鏈進(jìn)一步盤繞折疊形成更為復(fù)雜的球狀實(shí)體，叫三級(jí)結(jié)構(gòu)。即多肽鏈中所有原子在三維空間的排布方式。蛋白質(zhì)可能含有1個(gè)或多個(gè)結(jié)構(gòu)域。疏水作用N端

C端肌紅蛋白（五）四級(jí)結(jié)構(gòu)兩條及以上具有獨(dú)立三級(jí)結(jié)構(gòu)的肽鏈通過(guò)非共價(jià)鍵聚合而成。（每一條肽鏈稱為一個(gè)亞基）包括各亞基空間排布及相互關(guān)系寡聚蛋白：由多個(gè)亞基聚集而成的蛋白質(zhì)。胰島素二聚體血紅蛋白（22）（六）維持空間結(jié)構(gòu)的作用力氫鍵：C＝O?

?

?

?

H

-

N。離子鍵（鹽鍵）：范德華力：疏水作用力：——次級(jí)鍵三、結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系一級(jí)結(jié)構(gòu)決定空間結(jié)構(gòu)。空間結(jié)構(gòu)決定功能。1.一級(jí)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系一級(jí)結(jié)構(gòu)決定空間結(jié)構(gòu)生物進(jìn)化分子病天然狀態(tài)，有催化活性尿素、β-巰基乙醇去除尿素、β-巰基乙醇非折疊狀態(tài)，無(wú)活性別構(gòu)現(xiàn)象：當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)表現(xiàn)功能時(shí)，其構(gòu)象發(fā)生改變，從而改變了整個(gè)分子的性質(zhì)，這種現(xiàn)象就稱為別構(gòu)現(xiàn)象。2.空間結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系第五節(jié)蛋白質(zhì)的性質(zhì)一、相對(duì)分子質(zhì)量二、兩性解離與等電點(diǎn)三、膠體性質(zhì)四、沉淀反應(yīng)五、變性、復(fù)性六、顏色反應(yīng)一、蛋白質(zhì)相對(duì)分子質(zhì)量可用沉降系數(shù)表示。1S＝1×10-13S蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)：蛋白質(zhì)分子所帶的正負(fù)電荷相同而成為兩性離子時(shí)溶液的pH稱為該蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)（pI）。二、兩性解離與等電點(diǎn)：當(dāng)pH<pI時(shí)，蛋白質(zhì)帶凈正電荷，在電場(chǎng)中向負(fù)極移動(dòng)。當(dāng)pH>pI時(shí)，蛋白質(zhì)帶凈負(fù)電荷，在電場(chǎng)中向正極移動(dòng)。溶液的pH偏離蛋白質(zhì)的pI越遠(yuǎn)，蛋白質(zhì)帶凈電荷越多，在電場(chǎng)中越容易分離。三、蛋白質(zhì)的膠體性質(zhì)透析：利用膠體對(duì)半透膜的不可滲透性純化蛋白質(zhì)的方法稱為透析法。蛋白質(zhì)膠體溶液穩(wěn)定的因素——水化膜、表面電荷破壞膠體溶液的穩(wěn)定條件，會(huì)使蛋白質(zhì)能夠從溶液中沉淀出來(lái)。+++++++帶正電荷的蛋白質(zhì)－－－－－－－－帶負(fù)電荷的蛋白質(zhì)在等電點(diǎn)的蛋白質(zhì)水化膜++++++++帶正電荷的蛋白質(zhì)－－－－－－－－帶負(fù)電荷的蛋白質(zhì)不穩(wěn)定的蛋白質(zhì)顆粒酸堿酸堿酸堿脫水作用脫水作用脫水作用四、蛋白質(zhì)沉淀作用中性鹽沉淀有機(jī)溶劑沉淀等電點(diǎn)沉淀重金屬鹽沉淀生物堿試劑沉淀加熱變性沉淀1.中性鹽沉淀（鹽析法）

鹽溶：

分段鹽析：

鹽析：加入高濃度的中性鹽使蛋白質(zhì)從溶液中析出的現(xiàn)象。中性鹽：硫酸銨（最常用）優(yōu)點(diǎn)：蛋白質(zhì)不變性4.生物堿試劑沉淀：三氯乙酸，苦味酸，鎢酸等5.加熱變性沉淀：豆腐6.等電點(diǎn)沉淀：Glu的生產(chǎn)3.重金屬鹽沉淀：Ag+,Cu2+,Hg2+,Pb2+2.有機(jī)溶劑沉淀：冷乙醇、甲醇、丙酮等五、蛋白質(zhì)的變性與復(fù)性變性：天然蛋白質(zhì)受理化因素影響，次級(jí)鍵被破壞，致使理化性質(zhì)和生物學(xué)活性均有所改變的現(xiàn)象。變性表現(xiàn)：生物學(xué)活性喪失，理化性質(zhì)改變物理：高溫，高壓，劇烈振蕩，各種射線化學(xué)：強(qiáng)酸、強(qiáng)堿，重金屬鹽，有機(jī)溶劑等復(fù)性：若去除變性因素后，蛋白質(zhì)恢復(fù)或部分恢復(fù)其原有的構(gòu)象和功能，稱為復(fù)性。六、蛋白質(zhì)的顏色反應(yīng)1.雙縮脲反應(yīng)蛋白質(zhì)＋雙縮脲試劑（堿性硫酸銅）

紫紅色化合物（540nm）共熱2.米倫氏反應(yīng)3.乙醛酸反應(yīng)4.坂口反應(yīng)5.福林試劑反應(yīng)

第二部分核酸

主要內(nèi)容：介紹核酸的分類和化學(xué)組成，重點(diǎn)討論DNA和RNA的結(jié)構(gòu)特征，初步認(rèn)識(shí)核酸的結(jié)構(gòu)特征與其功能的相關(guān)性；介紹核酸的主要理化性質(zhì)和核酸研究的一般方法。返回思考第一節(jié)核酸的研究歷史和重要性第二節(jié)核酸的分類和基本結(jié)構(gòu)單位—核苷酸第三節(jié)DNA的分子結(jié)構(gòu)第四節(jié)RNA的分子結(jié)構(gòu)第五節(jié)核酸的某些理化性質(zhì)及核酸研究常用技術(shù)第六節(jié)人類基因組計(jì)劃簡(jiǎn)介

核酸分類和分布脫氧核糖核酸（deoxyribonucleicacid,DNA）:遺傳信息的貯存和攜帶者，生物的主要遺傳物質(zhì)。在真核細(xì)胞中，DNA主要集中在細(xì)胞核內(nèi)，線粒體和葉綠體中均有各自的DNA。原核細(xì)胞沒有明顯的細(xì)胞核結(jié)構(gòu)，DNA存在于稱為類核的結(jié)構(gòu)區(qū)。每個(gè)原核細(xì)胞只有一個(gè)染色體，每個(gè)染色體含一個(gè)雙鏈環(huán)狀DNA。核糖核酸（ribonucleicacid,RNA）：主要參與遺傳信息的傳遞和表達(dá)過(guò)程，細(xì)胞內(nèi)的RNA主要存在于細(xì)胞質(zhì)中，少量存在于細(xì)胞核中，病毒中RNA本身就是遺傳信息的儲(chǔ)存者。另外在植物中還發(fā)現(xiàn)了一類比病毒還小得多的侵染性致病因子稱為類病毒，它是不含蛋白質(zhì)的游離的RNA分子，還發(fā)現(xiàn)有些RNA具生物催化作用（ribozyme）。核酸的研究歷史和重要性1869

Miescher從膿細(xì)胞的細(xì)胞核中分離出了一種含磷酸的有機(jī)物，當(dāng)時(shí)稱為核素（nuclein）,后稱為核酸（nucleicacid）1944Avery

等通過(guò)肺炎球菌轉(zhuǎn)化試驗(yàn)證明DNA是遺傳物質(zhì)1953

Watson和Crick提出DNA結(jié)構(gòu)的雙螺旋模型1958

Crick提出遺傳信息傳遞的中心法則70年代建立DNA重組技術(shù)80年代以后分子生物學(xué)、分子遺傳學(xué)等學(xué)科突飛猛進(jìn)發(fā)展，實(shí)施人類基因組計(jì)劃（HGP）核酸的基本結(jié)構(gòu)單位—核苷酸1核酸分子中核苷酸的化學(xué)組成與命名(1)堿基、核苷、核苷酸的概念和關(guān)系

(2)

常見堿基的結(jié)構(gòu)與命名法

(3)

常見（脫氧）核苷酸的基本結(jié)構(gòu)與命名(4)稀有核苷酸2細(xì)胞內(nèi)游離核苷酸及其衍生物5′-磷酸核苷酸的基本結(jié)構(gòu)OO（N=A、G、C、U、T）HH(O)H1′2′NOHCH2HH5′4′3′PO-OOO-堿基、核苷、核苷酸的概念和關(guān)系

NitrogenousbasePentosesugarHOCH2HOHDoxyribose(inDNA)HOCH2HOOHRibose(inRNA)PhosphatePyrimidinesCytosineThymineUracilCUTPurihesAdenineGuanineAG基本堿基結(jié)構(gòu)和命名嘌呤嘧啶Adenine

(A)Guanine

(G)Cytosine(C)Uracil(U)Thymine(T)核苷酸的結(jié)構(gòu)和命名腺嘌呤核苷酸（AMP）

Adenosine

monophosphate脫氧腺嘌呤核苷酸（dAMP）Deoxyadenosine

monophosphateOH鳥嘌呤核苷酸（GMP）胞嘧啶核苷酸（CMP）尿嘧啶核苷酸（UMP）脫氧鳥嘌呤核苷酸（dGMP）脫氧胞嘧啶核苷酸（dCMP）脫氧胸腺嘧啶核苷酸（dTMP）HPPPPPPPP常見（脫氧）核苷酸的結(jié)構(gòu)和命名鳥嘌呤核苷酸（GMP）尿嘧啶核苷酸（UMP）胞嘧啶核苷酸（CMP）腺嘌呤核苷酸（AMP）脫氧腺嘌呤核苷酸（dAMP）脫氧鳥嘌呤核苷酸（dGMP）脫氧胞嘧啶核苷酸（dCMP）脫氧胸腺嘧啶核苷酸（dTMP）幾種稀有核苷酸假尿苷（）二氫尿嘧啶（DHU）AmCH3CH3H3Cm26GHH5OPOOHOA(G)OOOHCH2HHHHcAMP(cGMP)的結(jié)構(gòu)

Cyclicadenylie(Guanine)acid核糖和脫氧核糖細(xì)胞內(nèi)游離核苷酸及其衍生物

多磷酸核苷酸

環(huán)核苷酸輔酶類核苷酸。

5′-NMP5′-NDP5′-NTPN=A、G、C、U

5′-dNMP5′-dNDP5′-dNTPN=A、G、C、T腺苷酸及其多磷酸化合物

AMPAdenosine

monophosphate

ADPAdenosine

diphosphate

ATPAdenosine

triphosphate

第三節(jié)DNA的分子結(jié)構(gòu)

一、DNA一級(jí)結(jié)構(gòu)二、DNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)三、DNA的三級(jí)結(jié)構(gòu)DNA的一級(jí)結(jié)構(gòu)

DNA分子中各脫氧核苷酸之間的連接方式（3′-5′磷酸二酯鍵）和排列順序叫做DNA的一級(jí)結(jié)構(gòu)，簡(jiǎn)稱為堿基序列。一級(jí)結(jié)構(gòu)的走向的規(guī)定為5′→3′。不同的DNA分子具有不同的核苷酸排列順序，因此攜帶有不同的遺傳信息。

一級(jí)結(jié)構(gòu)的表示法結(jié)構(gòu)式，線條式，字母式

一級(jí)結(jié)構(gòu)測(cè)定5′3′DNA、RNA的一級(jí)結(jié)構(gòu)

DNA一級(jí)結(jié)構(gòu)5′3′OHOHOH5′3′RNA一級(jí)結(jié)構(gòu)DNA一級(jí)結(jié)構(gòu)的表示法5′3′結(jié)構(gòu)式5′3′

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p

p

pOH3′ACTG1′線條式5′

ACTGCATAGCTCGA3′字母式DNA酶法序列分析的原理酶反應(yīng)電泳方向模板CCGGTAGCAACT3′5′GG5′3′引物dATPdCTPdGTPdTTP+ddATPdATPdCTPdGTPdTTP+ddTTPdATPdCTPdGTPdTTP+ddGTPdATPdCTPdGTPdTTP+ddCTPGGCCAGGCCATCGTTGAGGCGGCCGGCCATCGGCCATCGTTGGGCCATCGGGCCATGGCCATCGTGGCCATCGTTACGTAGTTGCTACC3′5′TCAACGATGG5′3′讀出模板互補(bǔ)序列讀出模板序列DNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)

（1）DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)(Watson-Crick模型)

DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)特征及意義（2）DNA雙螺旋的多態(tài)性（3）某些其它DNA螺旋結(jié)構(gòu)

DNA回文結(jié)構(gòu)、三股螺旋DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)的形成5′3′5′3′5′3′5′3′磷酸核糖堿基T-A堿基對(duì)C-G堿基對(duì)DNA的雙螺旋模型特點(diǎn)

兩條反向平行的多聚核苷酸鏈沿一個(gè)假設(shè)的中心軸右旋相互盤繞而形成。

磷酸和脫氧核糖單位作為不變的骨架組成位于外側(cè)，作為可變成分的堿基位于內(nèi)側(cè)，鏈間堿基按A—T，G—C配對(duì)（堿基配對(duì)原則，Chargaff定律）

螺旋直徑2nm，相鄰堿基平面垂直距離0.34nm,螺旋結(jié)構(gòu)每隔10個(gè)堿基對(duì)（basepair,bp）重復(fù)一次，間隔為3.4nm

氫鍵堿基堆集力磷酸基上負(fù)電荷被胞內(nèi)組蛋白或正離子中和堿基處于疏水環(huán)境中DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)穩(wěn)定因素

DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)的意義

該模型揭示了DNA作為遺傳物質(zhì)的穩(wěn)定性特征，最有價(jià)值的是確認(rèn)了堿基配對(duì)原則，這是是DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和反轉(zhuǎn)錄的分子基礎(chǔ)，亦是遺傳信息傳遞和表達(dá)的分子基礎(chǔ)。該模型的提出是本世紀(jì)生命科學(xué)的重大突破之一，它奠定了生物化學(xué)和分子生物學(xué)乃至整個(gè)生命科學(xué)飛速發(fā)展的基石。DNA雙螺旋的不同構(gòu)象

三種DNA雙螺旋構(gòu)象比較A-DNAZ-DNAB-DNAABZ外型粗短適中細(xì)長(zhǎng)螺旋方向右手右手左手螺旋直徑2.55nm2.37nm1.84nm堿基直升0.23nm0.34nm0.38nm堿基夾角32.7034.6060.00每圈堿基數(shù)1110.412軸心與堿基對(duì)關(guān)系2.46nm3.32nm4.56nm堿基傾角1901090糖苷鍵構(gòu)象反式反式C、T反式，G順式大溝很窄很深很寬較深平坦小溝很寬、淺窄、深較窄很深DNA雙螺旋構(gòu)象的類型A-DNAZ-DNAB-DNADNA回文序列及幾種結(jié)構(gòu)形式回文序列發(fā)夾式結(jié)構(gòu)十字形結(jié)構(gòu)中心區(qū)域DNA二級(jí)結(jié)構(gòu)的多樣性DNA分子中十字形結(jié)構(gòu)的形成富于AT富于ATHolliday結(jié)構(gòu)Southern印跡法DNA分子限制片段限制性酶切割瓊脂糖電泳轉(zhuǎn)移至硝酸纖維素膜上與放射性標(biāo)記DNA探針雜交放射自顯影帶有DNA片段的凝膠凝膠濾膜用緩沖液轉(zhuǎn)移DNA吸附有DNA片段的膜DNA三鏈間的堿基配對(duì)DNA分子內(nèi)的三鏈結(jié)構(gòu)多聚嘌呤多聚嘧啶DNA分子間的三鏈結(jié)構(gòu)

DNA的三級(jí)結(jié)構(gòu)

在細(xì)胞內(nèi)，由于DNA分子與其它分子（主要是蛋白質(zhì)）的相互作用，使DNA雙螺旋進(jìn)一步扭曲形成的高級(jí)結(jié)構(gòu).實(shí)例：超螺旋

染色體（chromosome）

病毒（virus）DNA超螺旋結(jié)構(gòu)的形成

核小體盤繞及染色質(zhì)示意圖組蛋白與DNA的結(jié)合真核生物染色體DNA組裝不同層次的結(jié)構(gòu)

DNA（2nm）核小體鏈（11nm，每個(gè)核小體200bp）纖絲（30nm，每圈6個(gè)核小體）突環(huán)（150nm，每個(gè)突環(huán)大約75000bp）玫瑰花結(jié)（300nm，6個(gè)突環(huán)）螺旋圈（700nm，每圈30個(gè)玫瑰花）染色體（1400nm，

每個(gè)染色體含10個(gè)玫瑰花200bp）噬菌體T2結(jié)構(gòu)頭部頸圈尾部基板尾絲尖釘DNA動(dòng)物病毒切面模式圖

被膜（脂蛋白、碳水化合物）衣殼（蛋白質(zhì)）核酸突起（糖蛋白）病毒粒（DNA或RNA）第四節(jié)

RNA的分子結(jié)構(gòu)

一、RNA一級(jí)結(jié)構(gòu)和類別二、tRNA的分子結(jié)構(gòu)三、rRNA的分子結(jié)構(gòu)四、mRNA的分子結(jié)構(gòu)RNA的一級(jí)結(jié)構(gòu)

RNA分子中各核苷之間的連接方式（3′-5′磷酸二酯鍵）和排列順序叫做RNA的一級(jí)結(jié)構(gòu)OHOHOH5′3′

RNA與DNA的差異

DNA

RNA糖脫氧核糖核糖堿基AGCTAGCU不含稀有堿基含稀有堿基RNA的類別

信使RNA（messengerRNA，mRNA）：在蛋白質(zhì)合成中起模板作用；核糖體RNA（ribosoalRNA，rRNA）：與蛋白質(zhì)結(jié)合構(gòu)成核糖體（ribosome）,核糖體是蛋白質(zhì)合成的場(chǎng)所；轉(zhuǎn)移RNA（transforRNA，tRNA）：在蛋白質(zhì)合成時(shí)起著攜帶活化氨基酸的作用。tRNA的結(jié)構(gòu)二級(jí)結(jié)構(gòu)特征：?jiǎn)捂溔~草葉形四臂四環(huán)三級(jí)結(jié)構(gòu)特征：在二級(jí)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上進(jìn)一步折疊扭曲形成倒L型酵母tRNAAla

的二級(jí)結(jié)構(gòu)

DHU環(huán)IGC反密碼子反密碼環(huán)氨基酸臂可變環(huán)TψC環(huán)CCAAla3′5′tRNA的三級(jí)結(jié)構(gòu)

rRNA的分子結(jié)構(gòu)特征：

單鏈，螺旋化程度較tRNA低

與蛋白質(zhì)組成核糖體后方能發(fā)揮其功能5sRNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)

mRNA的分子結(jié)構(gòu)原核生物mRNA特征：

先導(dǎo)區(qū)+翻譯區(qū)（多順?lè)醋樱?末端序列真核生物mRNA特征：

“帽子”（m7G-5′ppp5′-N-3′p）+單順?lè)醋?“尾巴”（PolyA）原核細(xì)胞mRNA的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)5′3′順?lè)醋禹樂(lè)醋禹樂(lè)醋硬迦腠樞虿迦腠樞蛳葘?dǎo)區(qū)末端順序真核細(xì)胞mRNA的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)AAAAAAA-OH5′

“帽子”PolyA

3′

順?lè)醋觤7G-5′ppp-N-3′p第五節(jié)核酸的某些理化性質(zhì)及

核酸研究常用技術(shù)

一、核酸的兩性解離性質(zhì)

二、核酸的紫外吸收特性（λmax=260nm）三、核酸的變性、復(fù)性和分子雜交

四、核酸的熔解溫度（Tm）

五、核酸的沉降特性

沉降系數(shù)（s）的概念DNA的紫外吸收光譜天然DNA變性DNA核苷酸總吸收值1232202402602800.10.20.30.4波長(zhǎng)（nm）光吸收123DNA的變性過(guò)程加熱部分雙螺旋解開無(wú)規(guī)則線團(tuán)鏈內(nèi)堿基配對(duì)核酸的變性、復(fù)性和雜交變性（加熱）探針雜交（緩慢冷卻）復(fù)性（緩慢冷卻）

變性：在物理、化學(xué)因素影響下，DNA堿基對(duì)間的氫鍵斷裂，雙螺旋解開，這是一個(gè)是躍變過(guò)程，伴有A260增加（增色效應(yīng)）,DNA的功能喪失。復(fù)性：在一定條件下，變性DNA單鏈間堿基重新配對(duì)恢復(fù)雙螺旋結(jié)構(gòu)，伴有A260減?。p色效應(yīng)）,DNA的功能恢復(fù)。分子雜交的原理示意圖

不同來(lái)源的DNA單鏈間或單鏈DNA與RNA之間只要有堿基配對(duì)的區(qū)域，在復(fù)性時(shí)可形成局部雙螺旋區(qū)，稱核酸分子雜交（hybridization）制備特定的探針（probe）通過(guò)雜交技術(shù)可進(jìn)行基因的檢測(cè)和定位研究。實(shí)例：southern印跡法Tm：熔解溫度（meltingtemperature）Polyd(A-T)DNAPolyd(G-C)

DNA的變性發(fā)生在一個(gè)很窄的溫度范圍內(nèi)，通常把熱變性過(guò)程中A260達(dá)到最大值一半時(shí)的溫度稱為該DNA的熔解溫度，用Tm表示。

Tm的大小與DNA分子中（G+C）的百分含量成正相關(guān)，測(cè)定Tm值可推算核酸堿基組成及判斷DNA純度。某些DNA的Tm值60801001.01.41.2100%A260t\0CTmTmTm123123第六節(jié)DNA研究進(jìn)展

一、人類基因組計(jì)劃簡(jiǎn)介（HumanGenomeProject，HGP）二、DNA芯片技術(shù)簡(jiǎn)介（DNAchip）人類基因組計(jì)劃簡(jiǎn)介

（HumanGenomeProject，HGP）

該計(jì)劃是美國(guó)科學(xué)家在1985年率先提出，1990年正式啟動(dòng)。美、英、德、法、日先后參加了此項(xiàng)工作，1999年我國(guó)成為HGP的第六個(gè)成員國(guó)。

HGP旨在闡明人類基因組DNA所具有的3×109核苷酸的序列，發(fā)現(xiàn)所有的人類基因并闡明其在染色體上的位置，破譯人類的全部遺傳信息，使得人類第一次在分子水平上全面地認(rèn)識(shí)自我。到目前為止，已完成了人類基因組的框架圖，測(cè)序的工作已基本完成。

HGP的實(shí)施，揭開了生命科學(xué)新的一頁(yè)，它可以造福于人類，但也面臨的倫理的挑戰(zhàn)。HGP取得的成就

完成了人類基因組工作草圖繪制,揭示了人類基因組若干細(xì)節(jié)基本上測(cè)定了人類基因組上的堿基序列一些模式生物(果蠅、擬南介等)和作物（如水稻）基因草圖繪制成功，測(cè)序基本完成促進(jìn)了生物信息學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)、糖組學(xué)的迅猛發(fā)展人類基因組草圖繪就，中國(guó)科學(xué)家功不可沒HGP面臨的挑戰(zhàn)基因的隱私權(quán)問(wèn)題基因組圖譜和信息的使用與人的社會(huì)權(quán)利問(wèn)題基因資源問(wèn)題基因知識(shí)的濫用問(wèn)題DNA芯片技術(shù)簡(jiǎn)介

DNA芯片(DNAchip)技術(shù)是采用寡核苷酸原位合成或顯微打印手段，將數(shù)以萬(wàn)計(jì)的DNA探針片段有序地固化于支持物表面上，產(chǎn)生二維DNA探針陣列，然后與標(biāo)記的樣品進(jìn)行雜交，通過(guò)檢測(cè)雜交信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)生物樣品的快速、并行、高效地檢測(cè)或診斷。由于常用硅芯片作為固相支持物，且在制備過(guò)程中運(yùn)用了計(jì)算機(jī)芯片的制備技術(shù)，所以稱為DNA芯片技術(shù)。人類將進(jìn)入生物經(jīng)濟(jì)時(shí)代基因——操縱生命的工具基因組——潛藏著巨大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值基因技術(shù)——21世紀(jì)的投資熱點(diǎn)

誰(shuí)掌握了人類基因圖譜，就等于誰(shuí)破譯了人類的生命密碼，獲得了操縱生命的工具。與互聯(lián)網(wǎng)相比，網(wǎng)絡(luò)只是對(duì)人類的信息溝通帶來(lái)了巨大的革命，而基因領(lǐng)域的革命則能夠從根本上改變?nèi)祟惖拿\(yùn)，基因工程所帶來(lái)的商業(yè)機(jī)會(huì)將會(huì)大大超過(guò)網(wǎng)絡(luò)。肺炎球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)圖解光滑型細(xì)胞（有毒）粗糙型細(xì)胞（無(wú)毒）破碎細(xì)胞DNAase降解后的DNA粗糙型細(xì)胞接受光滑型DNA只有粗糙型大多數(shù)仍為粗糙型少數(shù)光滑型細(xì)胞被轉(zhuǎn)化SSRRR+DNA沉降系數(shù)（S）

生物大分子在單位離心力場(chǎng)作用下的沉降速度稱為沉降系數(shù)。即沉降系數(shù)是微顆粒在離心力場(chǎng)的作用下，從靜止?fàn)顟B(tài)到達(dá)極限速度所需要的時(shí)間。其單位用Svedberg，即s表示，s=1×10-13秒。

沉降系數(shù)（S）與分子量（M）的關(guān)系M=RTsD(1-)Svederg方程:問(wèn)答題1、某DNA樣品含腺嘌呤15.1%（按摩爾堿基計(jì)），計(jì)算其余堿基的百分含量。2、DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)是什么時(shí)候，由誰(shuí)提出來(lái)的？試述其結(jié)構(gòu)模型。3、DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)有些什么基本特點(diǎn)？這些特點(diǎn)能解釋哪些最重要的生命現(xiàn)象？4、tRNA的結(jié)構(gòu)有何特點(diǎn)？有何功能？5、DNA和RNA的結(jié)構(gòu)有何異同？6、簡(jiǎn)述核酸研究的進(jìn)展，在生命科學(xué)中有何重大意義？6、計(jì)算（1）分子量為3105的雙股DNA分子的長(zhǎng)度；（2）這種DNA一分子占有的體積；（3）這種DNA一分子占有的螺旋圈數(shù)。（一個(gè)互補(bǔ)的脫氧核苷酸殘基對(duì)的平均分子量為618）

名詞解釋變性和復(fù)姓分子雜交增色效應(yīng)和減色效應(yīng)回文結(jié)構(gòu)TmcAMPChargaff定律DNA的念珠狀結(jié)構(gòu)第三部分酶第一節(jié)酶的概述第二節(jié)酶的作用機(jī)制第三節(jié)酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)第四節(jié)重要的酶第一節(jié)酶的概述第一節(jié)酶的概述一、什么是酶？酶的化學(xué)本質(zhì)是什么？酶是一類活細(xì)胞產(chǎn)生的具有催化能力的生物催化劑。本質(zhì)是蛋白質(zhì)和RNA1982年塞克T.R.Cech（核酶）二、酶如何進(jìn)行分類？第一節(jié)酶的概述1.氧化還原酶類：加氧去氫被氧化2.轉(zhuǎn)移酶類3.水解酶類4.裂解酶類：移去一個(gè)基團(tuán)并形成雙鍵5.異構(gòu)酶類6.合成酶類：A+B＋ATPA.B＋ADP＋Pi每種酶均由四個(gè)數(shù)字組成。第一節(jié)酶的概述EC.1.1.1.271.第1大類1.第1大類中第1亞類氧化基團(tuán)是CHOH1.第1亞類中第1亞亞類受氫體是NAD+27第1亞亞類中的第27個(gè)酶

——乳酸脫氫酶EC.酶學(xué)委員會(huì)三、什么是酶的習(xí)慣命名法和系統(tǒng)命名法？第一節(jié)酶的概述習(xí)慣命名如：乳酸脫氫酶；淀粉酶；胃蛋白酶等。系統(tǒng)命名（1961年）底物名+反應(yīng)性質(zhì)如：乳酸脫氫酶：乳酸：NAD＋氧化還原酶一些酶的命名舉例四、什么是全酶？酶蛋白：蛋白質(zhì)部分輔助因子（非蛋白）

金屬離子小分子有機(jī)物結(jié)合酶（全酶）單純酶第一節(jié)酶的概述輔助因子分類:輔酶:與酶蛋白結(jié)合疏松輔基:與酶蛋白結(jié)合緊密第一節(jié)酶的概述注意:1種輔酶可能被多種酶共用。如NAD+是多種脫氫酶的輔酶。金屬離子的作用：參與催化反應(yīng)；穩(wěn)定酶的構(gòu)象。如Mg2+、Zn2+、Fe2+、Cu2+等。第一節(jié)酶的概述小分子化合物的作用：傳遞電子、原子或其它基團(tuán)。如維生素B族衍生物。酶蛋白決定反應(yīng)的專一性輔助因子決定反應(yīng)的類型五、什么是單體酶、寡聚酶和多酶復(fù)合體？第一節(jié)酶的概述根據(jù)酶蛋白的特點(diǎn)進(jìn)行的分類單體酶：一條多肽鏈。寡聚酶：由多個(gè)亞基組成。多酶復(fù)合體：幾種酶嵌合。脂肪酸合成酶復(fù)合體。第二節(jié)酶的作用機(jī)制第二節(jié)酶的作用機(jī)制一、什么是酶的活性部位（中心）？是指酶分子中能同底物結(jié)合并起催化反應(yīng)的空間部位。結(jié)合部位：與底物相結(jié)合,決定酶的專一性；催化部位：催化底物轉(zhuǎn)變成產(chǎn)物,決定酶的催化能力一些酶活性中心的氨基酸殘基酶殘基總數(shù)活性中心殘基牛胰核糖核酸酶124His12,His119,Lys41溶菌酶129Asp52,Glu35牛胰凝乳蛋白酶245His57,Asp102,Ser195牛胰蛋白酶238His46,Asp90,Ser183木瓜蛋白酶212Cys25,His159

彈性蛋白酶240His45,Asp93,Ser188枯草桿菌蛋白酶275His46,Ser221碳酸酐酶258His93-Zn-His95His117

第二節(jié)酶的作用機(jī)制活性中心的特點(diǎn)：空間結(jié)構(gòu)彼此靠近位于酶分子表面，呈裂縫狀第二節(jié)酶的作用機(jī)制二、什么是必需基團(tuán)？酶發(fā)揮催化活性必需的化學(xué)基團(tuán)?；钚灾行谋匦杌鶊F(tuán)：結(jié)合基團(tuán)和催化基團(tuán)活性中心外必需基團(tuán)：維持構(gòu)象必需底物

活性中心以外的必需基團(tuán)結(jié)合基團(tuán)催化基團(tuán)

活性中心

三、酶和一般催化劑有何共性，又有何區(qū)別？共性：用量少，效率高；不改變平衡點(diǎn)可降低活化能。第二節(jié)酶的作用機(jī)制第二節(jié)酶的作用機(jī)制區(qū)別（特性）：1.催化效率極高；第二節(jié)酶的作用機(jī)制2.高度專一性（特異性）；

相對(duì)專一性

鍵專一性結(jié)構(gòu)專一性基團(tuán)專一性

絕對(duì)專一性

旋光異構(gòu)專一性立體異構(gòu)專一性

幾何異構(gòu)專一性3.易失活；4.活力可調(diào)節(jié)第二節(jié)酶的作用機(jī)制四、酶的專一性作用機(jī)制是什么？（結(jié)合基團(tuán)有關(guān)）1.鎖與鑰匙假說(shuō)：酶與底物的結(jié)合如同鎖與鑰匙的關(guān)系。底物進(jìn)行反應(yīng)的部位與酶活性中心在結(jié)構(gòu)上具有緊密的互補(bǔ)關(guān)系。（1890）第二節(jié)酶的作用機(jī)制第二節(jié)酶的作用機(jī)制S

P

P

SE+S EScomplexE+P++EEE鑰匙鎖鎖與鑰匙假說(shuō)：

第二節(jié)酶的作用機(jī)制2.誘導(dǎo)契合假說(shuō)：當(dāng)?shù)孜锱c酶相互靠近時(shí)，底物可誘導(dǎo)酶的構(gòu)象發(fā)生變化，使其有利于與底物結(jié)合，酶與底物在此基礎(chǔ)上互補(bǔ)結(jié)合，進(jìn)行反應(yīng)。（1958）第二節(jié)酶的作用機(jī)制E+S EScomplexE+PS

P

P

SS++EEE誘導(dǎo)契合假說(shuō)：第二節(jié)酶的作用機(jī)制五、酶為什么有極高的催化效率？因?yàn)槊改艽蠓冉档头磻?yīng)所需活化能。A+BA……BC+D反應(yīng)物（初始態(tài)）中間物（過(guò)渡態(tài)）產(chǎn)物（終態(tài)）活化能：底物從初始態(tài)轉(zhuǎn)變到過(guò)渡態(tài)所需的能量?；罨茉酱螅^(guò)渡態(tài)越難形成，反應(yīng)越難進(jìn)行。過(guò)渡態(tài)初態(tài)終態(tài)能量反應(yīng)過(guò)程活化能自由能變第二節(jié)酶的作用機(jī)制第二節(jié)酶的作用機(jī)制有效碰撞

反應(yīng)發(fā)生的條件：

反應(yīng)快速進(jìn)行的條件：活化能小溫度高第二節(jié)酶的作用機(jī)制六、酶是如何降低反應(yīng)活化能的？

中間產(chǎn)物學(xué)說(shuō)：酶與底物先通過(guò)形成不穩(wěn)定的中間產(chǎn)物，然后再分解為產(chǎn)物并放出酶。E+SESE+P

k1

k2k3第二節(jié)酶的作用機(jī)制七、影響酶高效催化的因素（機(jī)制）是什么？（催化基團(tuán)有關(guān)）1.鄰近效應(yīng)和定向效應(yīng)：鄰近效應(yīng)：底物接近酶的活性部位而使酶的催化活性增加的效應(yīng)。定向效應(yīng)：底物分子反應(yīng)基團(tuán)對(duì)著催化基團(tuán)幾何地定向，有利于催化反應(yīng)進(jìn)行的效應(yīng)。AB酶鄰近效應(yīng)和定向效應(yīng)：第二節(jié)酶的作用機(jī)制第二節(jié)酶的作用機(jī)制2.張力和形變：酶的催化基團(tuán)作用于底物，使敏感鍵產(chǎn)生“張力”，甚至形變，促進(jìn)反應(yīng)進(jìn)行。第二節(jié)酶的作用機(jī)制3.共價(jià)催化作用酶的催化基團(tuán)和底物形成一個(gè)反應(yīng)活性很高的易變成過(guò)渡態(tài)的共價(jià)中間物，使活化能大大降低。親核催化：酶提供一個(gè)電子對(duì)給底物。Ser－OH，Cys-SH，His－咪唑基——親核基團(tuán)親電催化：酶從底物奪取一個(gè)電子對(duì)。Mg2+，Mn2+，F(xiàn)e3＋——親電基團(tuán)第二節(jié)酶的作用機(jī)制4.酸堿催化作用——多元催化由酸類和堿類引起的酸堿催化。廣義：酶的催化基團(tuán)中質(zhì)子供體(酸)或質(zhì)子受體(堿)對(duì)底物的催化。羧基，氨基，His的咪唑基等。狹義：H+或OH-

廣義酸基團(tuán)廣義堿基團(tuán)pKa（質(zhì)子供體）（質(zhì)子受體）酶活性中心廣義酸堿基團(tuán)－第三節(jié)酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)第三節(jié)酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)一、什么是酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)？

反應(yīng)速度：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)底物減少或產(chǎn)物增加的速度，常用初速度來(lái)衡量。是研究酶促反應(yīng)速度及其影響因素的科學(xué)。第三節(jié)酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)二、影響酶促反應(yīng)速度的因素有哪些？底物濃度[S]酶濃度[E]反應(yīng)溫度pH值激活劑A抑制劑I※研究一種因素的影響時(shí)，其余各因素需恒定。（一）底物濃度對(duì)酶促反應(yīng)速度影響當(dāng)[S]很低時(shí)[S]

與v成比例

——一級(jí)反應(yīng)當(dāng)[S]較高時(shí)[S]與v不成比例——混合級(jí)反應(yīng)當(dāng)[S]很高時(shí)[S]，v不變——零級(jí)反應(yīng)

vVmax0.30.2Vmax20.1012345678[S]KmVmax[S]Km+[S]V=雙曲線第三節(jié)酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)什么是米氏方程?V=Vmax[S]Km+[S]V：不同[S]時(shí)的反應(yīng)速度Vmax：最大反應(yīng)速度[S]：底物濃度Ｋm：米氏常數(shù)當(dāng)反應(yīng)速度為最大反應(yīng)速度一半時(shí)

Km值的推導(dǎo)Km＝[S]2＝Km+[S]

Vmax

Vmax[S]VmaxV[S]KmVmax/2第三節(jié)酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)第三節(jié)酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)米氏常數(shù)的物理意義是什么？Km：酶促反應(yīng)速度為最大速度一半時(shí)的底物濃度。Km是酶的特征性常數(shù)。同一酶對(duì)于不同底物有不同的Km值。Km最小的底物為酶的最適底物(天然底物)。Km可表示酶與底物的親和力。Km越大，親和力越小。第三節(jié)酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)如何求米氏常數(shù)——雙倒數(shù)作圖法1=

Km

11VVmax[S]Vmax×＋1/V-1/Km01/[S]斜率=Km/Vmax1/VmaxV=Vmax[S]Km+[S]第三節(jié)酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)（二）酶濃度對(duì)酶促反應(yīng)速度影響v[E]o反應(yīng)速度與酶濃度成正比（三）溫度對(duì)酶促反應(yīng)速度影響酶的最適溫度:酶促反應(yīng)速度最大時(shí)的溫度。最適溫度第三節(jié)酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)第三節(jié)酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)（四）pH對(duì)酶促反應(yīng)速度影響最適pH酶的最適pH:酶促反應(yīng)速度最大時(shí)的pH。2810pH酶的活性

pH對(duì)某些酶活性的影響A:胃蛋白酶;B:葡萄糖-6-磷酸酶AB第三節(jié)酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)一些酶的最適pH值酶最適pH胃蛋白酶1.8過(guò)氧化氫酶7.6胰蛋白酶7.7延胡索酸酶7.8核糖核酸酶7.8精氨酸酶9.8堿性磷酸酶10.5第三節(jié)酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)第三節(jié)酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)激活劑(A):凡是能提高酶活性的物質(zhì)。（五）激活劑對(duì)酶促反應(yīng)速度影響無(wú)機(jī)離子或化合物：

小分子有機(jī)物：第三節(jié)酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)第三節(jié)酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)（六）抑制劑對(duì)酶促反應(yīng)速度影響抑制劑(I)：凡能使酶的催化活性下降（或失活）而不引起酶蛋白變性的物質(zhì)。

與變性的區(qū)別I對(duì)酶有一定選擇性抑制作用的類型不可逆抑制可逆抑制競(jìng)爭(zhēng)性抑制非競(jìng)爭(zhēng)性抑制反競(jìng)爭(zhēng)性抑制第三節(jié)酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)第三節(jié)酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)1.不可逆抑制：I以共價(jià)鍵與酶活性中心的必需基團(tuán)相結(jié)合?？梢酝ㄟ^(guò)化學(xué)方法解除。解除方法：

SEHg+SCOONaCHSHCHSHCOONa

SHE+HgSHCOONaCHSCHSCOONa二巰基丁二酸鈉第三節(jié)酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)

SHSE+Hg2+EHg+2H+SHS例：巰基酶的抑制第三節(jié)酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)2.可逆抑制：

I以非共價(jià)鍵與酶結(jié)合而引起酶活力降低?？梢酝ㄟ^(guò)物理方法解除。競(jìng)爭(zhēng)性抑制非競(jìng)爭(zhēng)性抑制反競(jìng)爭(zhēng)性抑制第三節(jié)酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)（1）競(jìng)爭(zhēng)性抑制：最常見。①I與底物競(jìng)爭(zhēng)酶的活性中心而而抑制酶活性+IEIE+SE+PES反應(yīng)模式②動(dòng)力學(xué)變化：Km增加，Vmax不變。第三節(jié)酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)例：

COOHCH2CH2COOH琥珀酸脫氫酶+FAD+FADH2

COOHCHCHCOOH琥珀酸延胡索酸

COOHCH2COOH丙二酸第三節(jié)酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)例：磺胺類藥物的抑菌機(jī)制與對(duì)氨基苯甲酸競(jìng)爭(zhēng)二氫葉酸合成酶二氫蝶呤啶＋對(duì)氨基苯甲酸＋谷氨酸二氫葉酸合成酶二氫葉酸第三節(jié)酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)（2）非競(jìng)爭(zhēng)性抑制：①I與酶分子活性中心以外的必需基團(tuán)結(jié)合而抑制酶活性，I和S之間不存在競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系。

*反應(yīng)模式E+SESE+P+IEI+SEIS+I第三節(jié)酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)②動(dòng)力學(xué)變化：Km不變，Vmax減小第三節(jié)酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)第三節(jié)酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)（3）反競(jìng)爭(zhēng)性抑制：

①I與酶和底物的中間復(fù)合物結(jié)合而抑制酶活性。E+SE+PES+IESI反應(yīng)模式②動(dòng)力學(xué)變化：Km減小，Vmax減小。第三節(jié)酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)酶活力：酶催化反應(yīng)的能力酶活力單位：第三節(jié)酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)1.國(guó)際單位（IU,1976年）：在特定條件下,1min內(nèi)催化1μmol底物轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)物所需的酶量；2.催量（kat,1979年）：在特定條件下,1Sec內(nèi)催化1mol底物轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)物所需的酶量.

1Kat=6107IU

第三節(jié)酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)酶的比活力：每mg酶蛋白所含酶活力的單位數(shù)。用U/mg蛋白表示。此值越高，酶的純度越高。第四節(jié)重要的酶第四節(jié)重要的酶一、變構(gòu)酶和變構(gòu)調(diào)節(jié)變構(gòu)酶：又稱別構(gòu)酶，既有活性中心又有別構(gòu)中心的酶。變構(gòu)激活劑變構(gòu)抑制劑變構(gòu)調(diào)節(jié)：調(diào)節(jié)物與別構(gòu)中心非共價(jià)結(jié)合后，酶分子的構(gòu)象發(fā)生改變，進(jìn)而使酶活性受到影響。別構(gòu)劑：v[S]變構(gòu)酶的S形曲線變構(gòu)激活變構(gòu)酶米氏酶正常酶第四節(jié)重要的酶二、共價(jià)修飾酶與共價(jià)修飾調(diào)節(jié)共價(jià)修飾調(diào)節(jié)：某種物質(zhì)可與酶蛋白分子上的基團(tuán)發(fā)生共價(jià)結(jié)合，從而改變酶的活性。第四節(jié)重要的酶共價(jià)修飾酶：通過(guò)共價(jià)修飾調(diào)節(jié)活性的酶。常見：磷酸化和去磷酸化酶促化學(xué)修飾對(duì)酶活性的調(diào)節(jié)酶化學(xué)修飾類型酶活性改變酶丙酮酸脫羧酶磷酸果糖激酶丙酮酸脫氫酶HMG-CoA還原酶HMG-CoA還原酶激酶乙酰CoA羧化酶脂肪細(xì)胞甘油三脂脂肪酶黃嘌呤氧化酶磷酸化/脫磷酸化磷酸化/脫磷酸化磷酸化/脫磷酸化磷酸化/脫磷酸化磷酸化/脫磷酸化磷酸化/脫磷酸化磷酸化/脫磷酸化磷酸化/脫磷酸化磷酸化/脫磷酸化磷酸化/脫磷酸化-SH/-S-S-激活/抑制激活/抑制抑制/激活抑制/激活抑制/激活抑制/激活抑制/激活激活/抑制抑制/激活激活/抑制脫氫酶/氧化酶第四節(jié)重要的酶三、同工酶：催化相同的化學(xué)反應(yīng)但酶蛋白的結(jié)構(gòu)不同的一組酶。第四節(jié)重要的酶乳酸脫氫酶（LDH）同工酶:

LDH1LDH2LDH3LDH4LDH5(H4)(H3M)(H2M2)(HM3)(M4)M

H乳酸脫氫酶（LDH）CH3CCOOHOCH3CCOOHHOH+NAD+NADH+H++四、抗體酶：既具有抗體又具有催化功能的蛋白質(zhì)稱為抗體酶。第四部分維生素與輔酶第一節(jié)維生素概論

第二節(jié)水溶性維生素

第三節(jié)脂溶性維生素第一節(jié)維生素概論一、維生素動(dòng)物或人體不能合成或者合成量不足，必須由食物供給一類微量有機(jī)物質(zhì)。二、分類根據(jù)其溶解性質(zhì)分為：脂溶性維生素：維生素A、D、E、K水溶性維生素：維生素B族、C和硫辛酸第一節(jié)維生素概論三、特點(diǎn)

水溶性維生素﹡易溶于水，故易隨尿液排出。﹡體內(nèi)不易儲(chǔ)存。第一節(jié)維生素概論

脂溶性維生素﹡不溶于水，溶于脂類，并隨其一同吸收。﹡過(guò)量服用有害。第一節(jié)維生素概論四、生理功能多以衍生物（或本身）——輔酶或輔基形式參與代謝（尤其是水溶性維生素）及行使獨(dú)特生理功能。第一節(jié)維生素概論第二節(jié)水溶性維生素名稱——輔酶形式——生理功能——缺乏癥各種維生素的輔酶（輔基）形式

與視紫紅質(zhì)（暗視覺）合成有關(guān)，增強(qiáng)免疫力調(diào)節(jié)鈣、磷代謝維持生殖機(jī)能、抗氧化作用

凝血酶原的生物合成.羧化酶輔酶

11-順視黃醛1，25-二羥膽鈣化醇[1，25-（OH）2D3]

脂溶性維生素：維生素A（抗干眼病維生素）維生素D（抗佝僂病維生素）維生素E（生育酚）維生素K（凝血維生素）

α-酮酸脫羧酶輔酶和轉(zhuǎn)酮酶輔酶氧化還原酶輔基，遞氫作用同上酰基酶輔酶，?；D(zhuǎn)移作用脫氫酶輔酶，遞氫作用同上氨基酸轉(zhuǎn)氨、脫羧、消旋酶輔酶羧化酶輔酶，是CO2載體轉(zhuǎn)一碳單位酶輔酶，一碳單位載體變?yōu)槊篙o酶、甲基化酶輔酶酰基轉(zhuǎn)移，遞氫作用Pro羥化酶輔酶、氧化還原反應(yīng)焦磷酸硫胺素（TPP）黃素單核苷酸（FMN）黃素腺嘌呤二核苷酸（FAD）輔酶A（CoA-SH

）、?；d體蛋白(ACP)煙酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD＋）煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NADP＋

）磷酸吡哆醛（PLP）、磷酸吡哆胺（PMP）生物素四氫葉酸（THFA,FH4）脫氧腺苷鈷胺素（輔酶B12）、甲基鈷胺素硫辛酸維生素C水溶性維生素：維生素B1（硫胺素）維生素B2（核黃素）

維生素B3

（泛酸）維生素B5或維生素PP（煙酸或尼克酸和煙酰胺或尼克酰胺）維生素B6（吡哆醛、醇、胺）維生素B7（生物素）維生素B11（葉酸、蝶酰谷氨酸）維生素B12（鈷胺素）硫辛酸維生素C（抗壞血酸）

主要功能

輔酶、輔基或活性形式

類型

脂溶性維生素：維生素A（抗干眼病維生素）維生素D（抗佝僂病維生素）維生素E（生育酚）維生素K（凝血維生素）水溶性維生素：維生素B1（硫胺素）維生素B2（核黃素）維生素B3

（泛酸）維生素B5或維生素PP（煙酸或尼克酸和煙酰胺或尼克酰胺）維生素B6（吡哆醛、醇、胺）維生素B7（生物素）維生素B11（葉酸）維生素B12（鈷胺素）維生素C（抗壞血酸）硫辛酸類型

夜盲癥，干眼病佝僂病，軟骨病

無(wú)凝血時(shí)間延長(zhǎng)

腳氣病或多發(fā)性神經(jīng)炎口角炎，眼角膜炎

無(wú)癩皮病無(wú)無(wú)巨幼紅細(xì)胞貧血惡性貧血壞血病缺乏癥

胡蘿卜、肝臟、魚肝油魚肝油、蛋黃、肝、奶麥胚油及其它植物油肝、菠菜

谷物種子的外皮、酵母中動(dòng)物肝臟、酵母中存在廣泛肉類、谷物和花生中酵母、蛋黃、肝臟、谷類存在廣泛青菜、肝臟和酵母動(dòng)物肝臟、肉類和魚類新鮮蔬菜和水果動(dòng)物的肝臟和酵母來(lái)源一、維生素B1輔酶：TPP（焦磷酸硫胺素）功能：脫羧酶輔酶及轉(zhuǎn)酮酶輔酶。注：多食糖類，需多補(bǔ)充維生素B1。缺乏癥：腳氣病，多發(fā)性神經(jīng)炎。名稱：硫胺素二、維生素B2名稱：核黃素功能：氧化還原酶輔基，遞氫作用。輔基：黃素單核苷酸（FMN）黃素腺嘌呤二核苷酸（FAD）FMN+2HFMNH2FAD+2HFADH2缺乏癥：口角炎，眼角膜炎。三、維生素B3名稱：泛酸或遍多酸功能：?；篙o酶，遞酰基作用。輔酶：輔酶A（CoA-SH）?；d體蛋白（ACP）

OO-SH＋R-C-OH-S-C-R+H2O

四、維生素B5或PP名稱：煙酸和煙酰胺或尼克酸和尼克酰胺輔酶：煙酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD+或CoⅠ）煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NADP+或CoⅡ）NAD++2HNADH+H+NADP++2HNADPH+H+

功能：脫氫酶的輔酶，遞氫作用。

缺乏癥：癩皮病注：色氨酸（Trp）能轉(zhuǎn)化為B5。長(zhǎng)期單獨(dú)食用玉米易得癩皮病。五、維生素B6

名稱：吡哆醇、吡哆醛、吡哆胺

注：大量食用蛋白質(zhì)需多補(bǔ)充維生