生化期末復(fù)習(xí)課件(模板)

本學(xué)期講授內(nèi)容第一章：糖類的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)（重點(diǎn)）第二章：脂類的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)第三章：氨基酸（重點(diǎn)）第四章：蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)（重點(diǎn)）第五章：酶（重點(diǎn)）第六章：核酸化學(xué)（重點(diǎn)）第七章：維生素第一章：糖類的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)

一、糖類概況二、糖的旋光性三、單糖（結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、代表性單糖及衍生物）四、寡糖五、復(fù)合糖（糖胺聚糖、蛋白聚糖、糖蛋白）六、糖鏈結(jié)構(gòu)分析基本概念

異構(gòu)旋光異構(gòu)差向異構(gòu)不對(duì)稱碳原子對(duì)映體構(gòu)型構(gòu)象異頭物異構(gòu)：化合物具有相同的分子式，但原子連接次序或原子空間排布不同。構(gòu)型：具有相同的分子式和結(jié)構(gòu)式，但原子在空間的排布不同，稱之構(gòu)型。旋光異構(gòu)：由于存在手性碳（不對(duì)稱碳原子）而具有旋光性差向異構(gòu)體：僅有一個(gè)不對(duì)稱碳原子的構(gòu)型不同，兩鏡象非對(duì)應(yīng)異構(gòu)物稱為差向異構(gòu)體。不對(duì)稱碳原子：與四個(gè)不同的原子或基團(tuán)相連并因此失去對(duì)稱性的四面體碳。用C*表示。

對(duì)映體：一個(gè)不對(duì)稱碳原子的取代基在空間里的兩種取向是物體與鏡像的關(guān)系，并且兩者不能重疊。這兩種旋光異構(gòu)體稱為對(duì)映體。兩個(gè)對(duì)映體具有程度相同但方向相反的旋光性（D+與L-;D-與L+）和不同的生物活性，其他物理和化學(xué)性質(zhì)完全相同。含n個(gè)C*的化合物，其旋光異構(gòu)體的數(shù)目是2n,組成2n/2對(duì)對(duì)映體。非對(duì)映體：任一旋光化合物都只有一個(gè)對(duì)映體，它的其他旋光異構(gòu)體在理、化性質(zhì)都與之不同，不是對(duì)映體的旋光異構(gòu)體稱非對(duì)映體。差向異構(gòu)體：僅一個(gè)手性碳構(gòu)型不同的非對(duì)映體稱差向異構(gòu)體（有幾種情況）。異頭物——單糖由直鏈結(jié)構(gòu)變成環(huán)狀結(jié)構(gòu)后，羰基碳成為新的手性碳（異頭碳），導(dǎo)致C1差向異構(gòu)化，產(chǎn)生兩個(gè)非對(duì)映體，稱之。α、β異頭物判斷：有2種方式。見(jiàn)P9-10。異構(gòu)結(jié)構(gòu)異構(gòu)（結(jié)構(gòu)式）立體異構(gòu)旋光異構(gòu)（不對(duì)稱碳原子）幾何異構(gòu)（順?lè)串悩?gòu)，雙鍵或環(huán)）糖的構(gòu)型的決定D、L構(gòu)型（最遠(yuǎn)手性碳與甘油醛比較）糖的立體結(jié)構(gòu)表示Fischer投影式（線形）Haworth式（環(huán)式）吡喃型呋喃型透視式注意：糖的構(gòu)型（D、L）與旋光方向（+、-）并無(wú)直接聯(lián)系。單糖性質(zhì)異構(gòu)化（烯醇式互變）氧化還原成酯、成醚（酰基化、甲基化反應(yīng)）形成糖苷糖苷（鍵）：環(huán)狀單糖的半縮醛或半縮酮羥基與另一化合物發(fā)生縮合形成糖苷；糖苷鍵有O-苷、

N-苷、S-苷等；糖苷是縮醛，無(wú)醛的性質(zhì)。

變旋現(xiàn)象(mutarotation):一般醛類在水溶液中只有一個(gè)比旋度，但新配制的葡萄糖水溶液的比旋隨時(shí)間而變化。

[α]=+112°稱α-D-(+)葡萄糖

[α]=+18.7°稱β-D-(+)葡萄糖

變旋現(xiàn)象將這兩種葡萄糖分別溶于水后,其旋光率都逐漸變?yōu)?52.7°,這一現(xiàn)象稱變旋現(xiàn)象。變旋是由于分子立體結(jié)構(gòu)發(fā)生某種變化的結(jié)果。旋光物質(zhì)使平面偏振光的偏振面發(fā)生旋轉(zhuǎn)的能力稱旋光性、光學(xué)活性或旋光度。

αtD×100

[α]tD＝

L

×C

[α]-為比旋光度，即單位濃度和單位長(zhǎng)度下的旋光度，是特征物理常數(shù)。維生素（Vitamin）——維生素是維持生物體正常生長(zhǎng)發(fā)育和代謝所必需的一類微量有機(jī)物質(zhì)，不能由機(jī)體合成或合成量不足，必須靠食物供給。原因是蛋白質(zhì)分子吸附鹽類離子后，帶電層使蛋白質(zhì)分子彼此排斥，而與水分子相互作用加強(qiáng)；酶的專一性——即酶對(duì)底物的高度選擇性，酶一般只能催化一種或一類反應(yīng)，作用于一種或一類底物。用此法降解，一次可連續(xù)測(cè)出60-70個(gè)氨基酸殘基的序列目前報(bào)道的過(guò)渡態(tài)底物類似物都是競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑，其抑制效率比基態(tài)底物類似物高的多。因此，可利用競(jìng)爭(zhēng)性抑制的原理設(shè)計(jì)藥物。重金屬鹽沉淀法：當(dāng)pH大于等電點(diǎn)時(shí)，蛋白質(zhì)顆粒帶凈負(fù)電荷，易與重金屬離子結(jié)合成不溶性鹽而沉淀酸值：中和1g油脂中的游離脂肪酸所需的KOHmg數(shù)生物堿或酸類沉淀法：當(dāng)pH小于等電點(diǎn)時(shí)，蛋白質(zhì)顆粒帶凈正電荷，易與生物堿或酸根負(fù)離子結(jié)合成不溶性鹽而沉淀結(jié)構(gòu)域可分4類：全α結(jié)構(gòu)、α，β結(jié)構(gòu)、全β結(jié)構(gòu)和富含金屬或二硫鍵結(jié)構(gòu)域。典型的米氏方程酶：Rs=81；pKa越小質(zhì)子越容易放出當(dāng)DNA分子的兩端是固定的，或是環(huán)狀分子，則這種額外的張力就不能釋放掉，DNA分子就會(huì)發(fā)生扭曲，用以抵消張力。υ＝Vmax·［S］/(Km＋［S］)[α]-為比旋光度，即單位濃度和單位長(zhǎng)度下的旋光度，是特征物理常數(shù)。當(dāng)?shù)孜餄舛冗_(dá)到足夠高時(shí)，反應(yīng)速率與底物濃度幾乎無(wú)關(guān)，反應(yīng)達(dá)到最大反應(yīng)速率，表現(xiàn)為零級(jí)反應(yīng)。同源蛋白質(zhì)具有共同的進(jìn)化起源。脂肪酸的種類及簡(jiǎn)寫符號(hào)：分為飽和脂肪酸、單不飽和脂肪酸、多不飽和脂肪酸；故協(xié)同指數(shù)又稱飽和比值(Rs)。酶活性部位的共同特點(diǎn)：重要的糖單糖：甘油醛、D-核糖、葡萄糖、果糖、半乳糖（結(jié)構(gòu)）寡糖：蔗糖、乳糖、麥芽糖、纖維二糖（鍵型、還原性、旋光性）多糖：同多糖：淀粉、纖維素、糖原、幾丁質(zhì)糖胺聚糖（透明質(zhì)酸、硫酸角質(zhì)素）、蛋白聚糖雜多糖：細(xì)菌多糖（肽聚糖、脂多糖、磷壁酸）糖蛋白：糖肽鍵（N、O型）；糖鏈（寡糖鏈，具重要功能）一、什么是脂質(zhì)？

二、脂肪酸三、三酰甘油四、脂質(zhì)過(guò)氧化

五、磷脂

六、糖脂七、萜和類固醇八、脂蛋白

九、脂質(zhì)的提取、分離第二章：脂類的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)脂質(zhì)的分類化學(xué)組成單純脂質(zhì)復(fù)合脂質(zhì)衍生脂質(zhì)取代烴固醇類萜其它皂化性質(zhì)可皂化脂質(zhì)不可皂化脂質(zhì)極性極性脂質(zhì)非極性脂質(zhì)生物功能儲(chǔ)存脂質(zhì)結(jié)構(gòu)脂質(zhì)活性脂質(zhì)

脂質(zhì)：是一類微溶于水而易溶于非極性溶劑的有機(jī)分子，大多數(shù)是脂肪酸和醇所形成的酯類及其衍生物。兩親化合物：具有極性頭部（親水）和非極性尾部（親脂）的分子稱之。

必需脂肪酸：亞油酸和亞麻酸對(duì)人體功能必不可少，但必須由膳食提供，稱之。

碘值：指100g油脂鹵化時(shí)所能吸收碘的克數(shù)。皂化值：皂化1g油脂所需的KOHmg數(shù)；乙酰值：中和1g乙?；锼尫诺囊宜崴枰腒OHmg數(shù)；酸值：中和1g油脂中的游離脂肪酸所需的KOHmg數(shù)

重要概念

脂肪酸概況

脂肪酸的種類及簡(jiǎn)寫符號(hào)：分為飽和脂肪酸、單不飽和脂肪酸、多不飽和脂肪酸；偶數(shù)碳與奇數(shù)碳脂肪酸（奇數(shù)碳脂肪酸含量極少！）；簡(jiǎn)寫符號(hào)用碳數(shù)：雙鍵數(shù)△雙鍵位號(hào)(含順?lè)词?表示，如18：2△9c,12c。多不飽和脂肪酸家族：分為ω-3和ω-6系列（指離羧基最遠(yuǎn)的雙鍵到甲基末端3個(gè)碳和6個(gè)碳）。如亞油酸和γ-亞麻酸為ω-6系列，而α-亞麻酸為ω-3系列。人體內(nèi)二者不能互轉(zhuǎn)！且二者對(duì)血脂的影響不同。見(jiàn)89頁(yè)表格。三酰甘油的化學(xué)性質(zhì)水解與皂化（皂化值）氫化和鹵化（碘值）乙?；êu基，乙?；担┧釘。ㄋ嶂担┰砘担涸砘?g油脂所需的KOHmg數(shù)；

碘值：100g油脂鹵化時(shí)所吸收的碘的克數(shù)；乙酰值：中和1g乙?；锼尫诺囊宜崴枰腒OHmg數(shù)；酸值：中和1g油脂中的游離脂肪酸所需的KOHmg數(shù)重要的脂質(zhì)磷脂甘油磷脂鞘磷脂卵磷脂腦磷脂脂肪酸必需脂肪酸（亞油酸、亞麻酸）DHAEPA（ω-3系列）花生四烯酸（衍生物為類二十碳烷：如前列腺素等）心磷脂鞘糖脂鞘脂類神經(jīng)酰胺鞘胺醇神經(jīng)節(jié)苷脂腦苷脂磷脂酸飽和脂肪酸：月桂酸、軟、硬脂酸、花生四烯酸

兩個(gè)長(zhǎng)長(zhǎng)的碳?xì)滏溞纬梢粋€(gè)非極性的尾巴，含磷酸的一端則是極性的頭部，各種磷酸甘油酯的差別就在于其極性頭的大小，形狀和電荷的差異。萜和類固醇

萜：由兩個(gè)或多個(gè)異戊二烯單位組成；如類胡蘿卜素為四萜；單萜、倍半萜等。類固醇：即甾類，環(huán)戊烷多氫菲衍生而來(lái)；膽固醇衍生物激素：5類膽汁酸維生素D

脂蛋白：由脂質(zhì)和蛋白質(zhì)以非共價(jià)鍵結(jié)合而成的復(fù)合物，血漿可分為乳糜微粒、VLDL、IDL、LDL、HDL五類；血漿脂蛋白的結(jié)構(gòu)與各自的功能！其它氨基酸類別非蛋白質(zhì)氨基酸蛋白質(zhì)氨基酸（20種）酸性氨基酸天冬氨酸谷氨酸堿性氨基酸賴氨酸組氨酸精氨酸中性氨基酸極性氨基酸非極性氨基酸絲氨酸蘇氨酸半胱氨酸酪氨酸天冬酰氨谷氨酰胺甘氨酸丙氨酸亮氨酸異亮氨酸苯丙氨酸甲硫氨酸色氨酸脯氨酸頡氨酸相應(yīng)的結(jié)構(gòu)和縮寫非極性極性堿性酸性芳香族蛋白質(zhì)的平均含氮量為16%，此為凱氏定氮法測(cè)定蛋白質(zhì)含量的基礎(chǔ)。氨基酸殘基、肽（鍵）、蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)的測(cè)定、氨基酸序列與生物功能、肽的人工合成是否蛋白質(zhì)變性與復(fù)性可逆，仍有疑問(wèn)?？赡嬉种苿鹤钪匾妥畛Ｒ?jiàn)的是競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑。此外，也常用Hill系數(shù)來(lái)判斷酶屬于哪一種類型：米氏方程酶n=1；H3N+CH2COOH假定E＋SES迅速建立平衡，底物濃度遠(yuǎn)大于酶濃度下，ES分解成產(chǎn)物的逆反應(yīng)忽略不計(jì)，推導(dǎo)出一個(gè)數(shù)學(xué)方程式來(lái)表示底物與酶反應(yīng)速率之間的定量關(guān)系，稱為米氏方程，表達(dá)式如下：His是唯一具有近中性pKa基團(tuán)咪唑基(imidazole)的氨基酸這些酶顯然構(gòu)成了一個(gè)異源趨同進(jìn)化(convergentevolution)的例子。對(duì)映體：一個(gè)不對(duì)稱碳原子的取代基在空間里的兩種取向是物體與鏡像的關(guān)系，并且兩者不能重疊。二級(jí)結(jié)構(gòu)：三葉草結(jié)構(gòu)，由氨基酸臂、二氫脲嘧啶環(huán)、反密碼環(huán)、額外環(huán)、假脲嘧啶環(huán)構(gòu)成分離純化蛋白質(zhì)的程序?yàn)椋呵疤幚恚?xì)胞或組織處理）、粗分級(jí)分離（除去雜蛋白）和細(xì)分級(jí)分離。離子交換層析（電荷和非極性）其實(shí)質(zhì)是肽的羧基端第一個(gè)氨基酸共價(jià)掛接在樹(shù)脂上，然后加入氨基受保護(hù)的第二個(gè)氨基酸并發(fā)生縮合反應(yīng)，形成肽鍵，依次類推。④許多別構(gòu)酶常處于代謝途徑的起始部位或受控部位，代謝途徑的終產(chǎn)物常作為別構(gòu)酶的負(fù)效應(yīng)物抑制這些酶；蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系；別構(gòu)調(diào)節(jié)普遍存在于生物界，許多多謝途徑的關(guān)鍵酶就是利用別構(gòu)調(diào)節(jié)來(lái)控制代謝途徑之間的平衡。一級(jí)結(jié)構(gòu)：由多個(gè)4種脫氧核苷酸分子通過(guò)3’，5’—磷酸二酯鍵連接形成的直線型或環(huán)型多聚體。兩個(gè)物種的同源蛋白質(zhì)，其序列中氨基酸的差異數(shù)目與這些物種間的進(jìn)化發(fā)生差異是成比例的。與?；噭┓磻?yīng)（氨基保護(hù)試劑）變旋現(xiàn)象(mutarotation):一般醛類在水溶液中只有一個(gè)比旋度，但新配制的葡萄糖水溶液的比旋隨時(shí)間而變化。氨基酸的酸堿性質(zhì)

根據(jù)酸堿質(zhì)子理論，HAA-

＋H+氨基酸是兩性電解質(zhì)，既是質(zhì)子供體，又是質(zhì)子受體。當(dāng)氨基酸完全質(zhì)子化時(shí)，可看作是多元酸；COOH和NH3+可以發(fā)生解離，用Ka表示它們的解離常數(shù)；在氨基酸溶液中，pH值計(jì)算公式如下：

pH=pKa＋lg（質(zhì)子受體/質(zhì)子供體）當(dāng)pH大于等電點(diǎn)時(shí)，氨基酸帶凈負(fù)電荷；當(dāng)pH小于等電點(diǎn)時(shí)，氨基酸帶凈正電荷！在一定的pH范圍內(nèi)，氨基酸溶液的pH離等電點(diǎn)愈遠(yuǎn)，氨基酸所攜帶的凈電荷愈大。pKa=1.8~2.4pKa=3.9~4.3pKa=6.0pKa=8.3pKa=10pKa=8.8~11pKa=10~12.5+H++H++H++H++H++H++H+-COOH-COO-aa-COOH-COO-RR-Imidazole·H+-ImidazoleHisHis-SH-S-CysCys-OH-O-TyrTyr-NH3+-NH2aa-NH3+-NH2RRpKa

越小質(zhì)子越容易放出氨基酸中有很多可以放出質(zhì)子或接受質(zhì)子的基團(tuán)氨基酸側(cè)鏈的離子化與其

pKaHis是唯一具有近中性

pKa

基團(tuán)

咪唑基(imidazole)的氨基酸a

酸基或氨基的

pKa

都比R基團(tuán)上面者要低

(較容易解離)H3N+CH2COOHH3N+CH2COOHH3N+CH2COO-H2NCH2COO-H3N+CH2COO-H2NCH2COO-H3N+CH2COO-在pH2.34和pH9.60處，Gly具有緩沖能力。氨基酸的化學(xué)反應(yīng)α-氨基參加的反應(yīng)與亞硝酸反應(yīng)（生成羥基氨基酸和氮?dú)猓┡c?；噭┓磻?yīng)（氨基保護(hù)試劑）烴基化反應(yīng)DNFB反應(yīng)（生成DNP-氨基酸）Sanger試劑PITC反應(yīng)（生成PTH-氨基酸）形成西佛堿反應(yīng)（與醛類化合物）脫氨基反應(yīng)DNFB:2，4-二硝基氟苯PITC:苯異硫氰酸酯α-羧基參加的反應(yīng)成鹽成酯成酰氯（與二氯亞砜等）脫羧基反應(yīng)疊氮反應(yīng)（氨基酸酯與肼、亞硝酸）α-氨基與α-羧基共同參加反應(yīng)與茚三酮反應(yīng)（氨與還原茚三酮發(fā)生作用生成紫色物質(zhì)）成肽反應(yīng)側(cè)鏈R基參加的反應(yīng)酪氨酸酚羥基Pauly反應(yīng)組氨酸咪唑Pauly反應(yīng)精氨酸胍基坂口反應(yīng)色氨酸吲哚基半胱氨酸巰基氨基酸的旋光性與光譜性質(zhì)氨基酸的旋光性：氨基酸的構(gòu)型（指α-碳）也以甘油醛為參考物，從蛋白質(zhì)的酸水解或酶水解液中得到的都是L型，但D型氨基酸在自然界也存在；蛋白質(zhì)用堿水解或有機(jī)合成氨基酸時(shí)，得到的都是無(wú)旋光性的DL-消旋物Gly一種構(gòu)型,無(wú)旋光性Thr和Ile有四種光學(xué)異構(gòu)體。其余17種氨基酸有兩種光學(xué)異構(gòu)體：L型、D型。構(gòu)成蛋白質(zhì)的氨基酸均屬L-型。氨基酸的光譜性質(zhì)：參與蛋白質(zhì)組成的20多種氨基酸在可見(jiàn)光區(qū)沒(méi)有光吸收，在紅外區(qū)和遠(yuǎn)紫外區(qū)都有光吸收，但在近紫外區(qū)只有芳香族氨基酸有光吸收；Tyr,Trp,Phe氨基酸混合物的分析分離分離方法柱層析紙層析（相對(duì)遷移率，非極性性質(zhì)）薄層層析離子交換層析（電荷和非極性）氣相層析高效液相層析氨基酸洗脫順序的判定：氨基酸與樹(shù)脂的親合力主要決定于它們之間的靜電吸引，其次是氨基酸側(cè)鏈與樹(shù)脂聚苯乙烯之間的疏水相互作用；親和力愈大愈難洗脫！第四章：蛋白質(zhì)（重點(diǎn)）蛋白質(zhì)概況；蛋白質(zhì)的共價(jià)結(jié)構(gòu)；蛋白質(zhì)的三維結(jié)構(gòu)；蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系；蛋白質(zhì)的分離、純化與鑒定；相關(guān)概念總結(jié)

構(gòu)象：指具有相同結(jié)構(gòu)式和相同構(gòu)型的分子在空間里可能的多種形態(tài)；構(gòu)象形態(tài)間的改變不涉及共價(jià)鍵的破裂！每一種天然蛋白質(zhì)都有自己特有的空間結(jié)構(gòu)或三維結(jié)構(gòu)，稱之為蛋白質(zhì)的構(gòu)象；一個(gè)給定的蛋白質(zhì)可以有多種構(gòu)象，但只有一種或少數(shù)幾種在能量上是有利的。蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)一級(jí)結(jié)構(gòu)（即共價(jià)結(jié)構(gòu)，指多肽鏈的氨基酸序列）二級(jí)結(jié)構(gòu)（指多肽鏈借助氫鍵形成α螺旋和β折疊片）三級(jí)結(jié)構(gòu)（指多肽鏈借助各種非共價(jià)鍵彎曲、折疊成具有特定走向的緊密球狀結(jié)構(gòu)）四級(jí)結(jié)構(gòu)（指多聚蛋白質(zhì)的各亞基之間在空間上的相互締合關(guān)系）氨基酸殘基：肽鏈中的氨基酸由于參加肽鍵的形成因而不在是原來(lái)完整的分子，稱為氨基酸殘基；兩個(gè)氨基酸形成一個(gè)肽鍵時(shí)失去一分子水，因此失去的水分子數(shù)比氨基酸殘基數(shù)少一個(gè)。每個(gè)氨基酸殘基的平均分子量為110。氨基酸的平均分子量為128。肽：由兩個(gè)或多個(gè)氨基酸殘基通過(guò)肽鍵相連而形成的化合物；肽有寡肽和多肽之分。一條肽鏈通常在一端含有一個(gè)游離的末端氨基，稱為N-末端，而另一端含有一個(gè)游離的末端羧基稱為C-末端；Edman化學(xué)降解法：用Edman試劑PITC與游離氨基作用生成PTH-氨基酸，并可用各種層析技術(shù)分離；用此法降解，一次可連續(xù)測(cè)出60-70個(gè)氨基酸殘基的序列碘值：100g油脂鹵化時(shí)所吸收的碘的克數(shù)；二是在酸性條件下，有利于防止二硫鍵發(fā)生交換反應(yīng)。tRNA(15%)旋光異構(gòu)：由于存在手性碳（不對(duì)稱碳原子）而具有旋光性這一改變使血紅蛋白表面產(chǎn)生一個(gè)疏水小區(qū)，導(dǎo)致血紅蛋白聚集成不溶性的纖維束，并引起紅細(xì)胞鐮刀狀化和輸氧能力降低。每一種天然蛋白質(zhì)都有自己特有的空間結(jié)構(gòu)或三維結(jié)構(gòu)，稱之為蛋白質(zhì)的構(gòu)象；在活性部位的Ser附近都含有相同的氨基酸順序：某些病毒的基因組是RNA。酸值：中和1g油脂中的游離脂肪酸所需的KOHmg數(shù)內(nèi)含子、外顯子CI是指酶分子中的結(jié)合位點(diǎn)被底物飽和90%和飽和10%時(shí)底物濃度的比值。沉降速率法：?jiǎn)挝浑x心場(chǎng)的沉降速度是個(gè)定值，稱沉降系數(shù)s。兩個(gè)氨基酸形成一個(gè)肽鍵時(shí)失去一分子水，因此失去的水分子數(shù)比氨基酸殘基數(shù)少一個(gè)。a酸基或氨基的pKa都比R基團(tuán)上面者要低(較容易解離)如果條件改變，則蛋白質(zhì)就會(huì)從溶液中沉淀出來(lái)，如改變質(zhì)點(diǎn)大小、電荷或水化層等。(影響該結(jié)構(gòu)的因素課件）⑥存在同促效應(yīng)和異促效應(yīng)：底物分子本身對(duì)別構(gòu)酶的調(diào)節(jié)作用稱同促效應(yīng)；負(fù)效應(yīng)物：抑制活性部位與配基結(jié)合的別構(gòu)效應(yīng)物。異頭物——單糖由直鏈結(jié)構(gòu)變成環(huán)狀結(jié)構(gòu)后，羰基碳成為新的手性碳（異頭碳），導(dǎo)致C1差向異構(gòu)化，產(chǎn)生兩個(gè)非對(duì)映體，稱之。純的蛋白質(zhì)在一定的溶劑系統(tǒng)中具有恒定的溶解度，即溶解度曲線只有一個(gè)折點(diǎn)，在折點(diǎn)以前直線斜率為1，在折點(diǎn)以后斜率為零；沿中心軸每旋轉(zhuǎn)一周有10個(gè)核苷酸，故每一轉(zhuǎn)的高度為3.60處，Gly具有緩沖能力。同多糖：淀粉、纖維素、糖原、幾丁質(zhì)這三種酶的活性中心都含有可與DIFP起反應(yīng)的Ser殘基；加熱變性沉淀法：蛋白質(zhì)因加熱變性而凝固蛋白質(zhì)純度的鑒定方法：采用物理化學(xué)方法如電泳、離心沉降、HPLC和溶解度分析等。①堿基堆積力形成疏水環(huán)境（主要因素）。一級(jí)結(jié)構(gòu)（即共價(jià)結(jié)構(gòu)，指多肽鏈的氨基酸序列）GC含量越多，越穩(wěn)定。它們之間分別通過(guò)2個(gè)氫鍵和3個(gè)氫鍵配對(duì)。彈性蛋白：存在于結(jié)締組織Uncompetitive維生素A（視黃醇）：包括A1和A2；根據(jù)同源蛋白質(zhì)的氨基酸序列資料可建立系統(tǒng)樹(shù)（進(jìn)化樹(shù)）。最后是肽與樹(shù)脂斷裂并去掉氨基端的保護(hù)基團(tuán)。這種扭曲稱為超螺旋，即雙螺旋的螺旋。當(dāng)離子強(qiáng)度增大到足夠高時(shí)，此時(shí)與蛋白質(zhì)疏水基團(tuán)接觸的自由水被移去以溶劑化鹽離子，導(dǎo)致蛋白質(zhì)疏水基團(tuán)暴露，使蛋白質(zhì)因疏水作用凝聚沉淀。三級(jí)結(jié)構(gòu)（指多肽鏈借助各種非共價(jià)鍵彎曲、折疊成具有特定走向的緊密球狀結(jié)構(gòu)）Haworth式（環(huán)式）60處，Gly具有緩沖能力。固相肽合成：是控制合成技術(shù)的巨大進(jìn)步，利用固相肽合成儀已成功合成多種肽和蛋白質(zhì)。酶解法：利用氨肽酶和羧肽酶，局限性大，有困難同源蛋白質(zhì)：在不同生物體中行使相同或相似功能的蛋白質(zhì)稱同源蛋白質(zhì)。同源蛋白質(zhì)具有共同的進(jìn)化起源。同源蛋白質(zhì)具有明顯的氨基酸序列相似性，稱之為序列同源。根據(jù)同源蛋白質(zhì)的氨基酸序列資料可建立系統(tǒng)樹(shù)（進(jìn)化樹(shù)）。兩個(gè)物種的同源蛋白質(zhì)，其序列中氨基酸的差異數(shù)目與這些物種間的進(jìn)化發(fā)生差異是成比例的。蛋白質(zhì)激活：在生物體內(nèi)有些蛋白質(zhì)是以前體形式合成，不具有活性，只有按一定方式裂解除去部分肽鏈后才具有生物活性，稱之為蛋白質(zhì)激活。如酶原激活。固相肽合成：是控制合成技術(shù)的巨大進(jìn)步，利用固相肽合成儀已成功合成多種肽和蛋白質(zhì)。其實(shí)質(zhì)是肽的羧基端第一個(gè)氨基酸共價(jià)掛接在樹(shù)脂上，然后加入氨基受保護(hù)的第二個(gè)氨基酸并發(fā)生縮合反應(yīng)，形成肽鍵，依次類推。最后是肽與樹(shù)脂斷裂并去掉氨基端的保護(hù)基團(tuán)。超二級(jí)結(jié)構(gòu)：由若干相鄰的二級(jí)結(jié)構(gòu)元件組合在一起，彼此相互作用，形成種類不多，有規(guī)則的二級(jí)結(jié)構(gòu)串，并在多種蛋白質(zhì)中充當(dāng)三級(jí)結(jié)構(gòu)的構(gòu)件，稱為超二級(jí)結(jié)構(gòu)。已知有3種基本形式：αα、βαβ、ββ。結(jié)構(gòu)域：在多肽鏈上由二級(jí)結(jié)構(gòu)元件或超二級(jí)結(jié)構(gòu)形成的相對(duì)獨(dú)立的緊密球狀實(shí)體，是三級(jí)結(jié)構(gòu)的局部折疊區(qū)。較小的球狀蛋白質(zhì)或亞基是單結(jié)構(gòu)域，而較大的球狀蛋白質(zhì)或亞基是多結(jié)構(gòu)域。結(jié)構(gòu)域可分4類：全α結(jié)構(gòu)、α，β結(jié)構(gòu)、全β結(jié)構(gòu)和富含金屬或二硫鍵結(jié)構(gòu)域。蛋白質(zhì)變性：天然蛋白質(zhì)分子在受到理化因素的作用時(shí)導(dǎo)致溶解度降低、不對(duì)稱性增高、生物活性喪失及理化特性改變，此過(guò)程稱之為蛋白質(zhì)變性。蛋白質(zhì)變性的實(shí)質(zhì)是分子中次級(jí)鍵被破壞，引起天然構(gòu)象解體。變性不涉及共價(jià)鍵破壞，即蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)仍保持完好。當(dāng)變性因素除去后，變性蛋白質(zhì)又可重新回復(fù)到天然構(gòu)象，此為蛋白質(zhì)的復(fù)性。是否蛋白質(zhì)變性與復(fù)性可逆，仍有疑問(wèn)。蛋白質(zhì)折疊：蛋白質(zhì)折疊不是隨機(jī)的而是通過(guò)累積選擇找到自由能最低的構(gòu)象；折疊需要折疊酶和分子伴侶參加。分子伴侶：是一類與蛋白質(zhì)折疊有關(guān)的蛋白質(zhì)家族（來(lái)源相同、結(jié)構(gòu)相似、功能相關(guān)），它們通過(guò)抑制新生肽鏈不正常的聚集并排除與其他蛋白質(zhì)不合理的結(jié)合而協(xié)助多肽鏈的正確折疊。血紅蛋白分子?。簩?dǎo)致一個(gè)蛋白質(zhì)中氨基酸改變的基因突變能產(chǎn)生分子病，這是一種遺傳病。了解最清楚的分子病是鐮刀狀細(xì)胞貧血病，該病人的不正常的血紅蛋白稱HbS，它只是在兩條β鏈的N端第6位上Glu被Val置換。這一改變使血紅蛋白表面產(chǎn)生一個(gè)疏水小區(qū)，導(dǎo)致血紅蛋白聚集成不溶性的纖維束，并引起紅細(xì)胞鐮刀狀化和輸氧能力降低。地中海貧血是由于缺失一個(gè)或多個(gè)編碼血紅蛋白鏈的基因造成的。別構(gòu)效應(yīng)：別構(gòu)部位與配體的結(jié)合可能影響其他亞基，使這些亞基構(gòu)象改變，增強(qiáng)或減弱對(duì)底物的結(jié)合。協(xié)同效應(yīng)

正協(xié)同效應(yīng)：引起與配體結(jié)合能力的增強(qiáng)（激活）

負(fù)協(xié)同效應(yīng)：引起與配體結(jié)合能力的減弱（抑制）正效應(yīng)物：促進(jìn)活性部位與配基結(jié)合的別構(gòu)效應(yīng)物。負(fù)效應(yīng)物：抑制活性部位與配基結(jié)合的別構(gòu)效應(yīng)物。別構(gòu)蛋白：除了有活性部位（結(jié)合底物）外，還有別構(gòu)部位（結(jié)合調(diào)節(jié)物）。有時(shí)活性部位和別構(gòu)部位分屬不同的亞基（活性亞基和調(diào)節(jié)亞基），活性部位之間以及活性部位和調(diào)節(jié)部位之間通過(guò)蛋白質(zhì)構(gòu)象的變化而相互作用。

等電聚焦：也稱電聚焦，是一種高分辨率的蛋白質(zhì)分離技術(shù)，也可用于蛋白質(zhì)等電點(diǎn)的測(cè)定。在外加電場(chǎng)時(shí)，蛋白質(zhì)混合物在具有pH梯度的介質(zhì)中移向并聚焦（停留）在等于其等電點(diǎn)的pH處，形成區(qū)帶。密度梯度離心：蛋白質(zhì)顆粒在具有密度梯度的介質(zhì)中離心時(shí)，質(zhì)量和密度大的顆粒比質(zhì)量和密度小的顆粒沉降得快，且每種蛋白質(zhì)顆粒沉降到與其自身密度相等的介質(zhì)密度梯度時(shí)，即停止不前，最后各種蛋白質(zhì)在離心管中被分離成不同的區(qū)帶。鹽溶和鹽析：中性鹽在低濃度時(shí)可增加蛋白質(zhì)的溶解度，即鹽溶。原因是蛋白質(zhì)分子吸附鹽類離子后，帶電層使蛋白質(zhì)分子彼此排斥，而與水分子相互作用加強(qiáng)；當(dāng)離子強(qiáng)度增大到足夠高時(shí)，此時(shí)與蛋白質(zhì)疏水基團(tuán)接觸的自由水被移去以溶劑化鹽離子，導(dǎo)致蛋白質(zhì)疏水基團(tuán)暴露，使蛋白質(zhì)因疏水作用凝聚沉淀。親和層析：是利用蛋白質(zhì)分子對(duì)其配體分子特有的識(shí)別能力，也即生物學(xué)親和力，建立起來(lái)的一種有效的純化方法。蛋白質(zhì)純化的總目標(biāo)：是增加制品的純度，即設(shè)法除去變性的和不需要的蛋白質(zhì)以增加單位蛋白質(zhì)重量中所需蛋白質(zhì)的含量或生物活性。分離純化蛋白質(zhì)的程序?yàn)椋呵疤幚恚?xì)胞或組織處理）、粗分級(jí)分離（除去雜蛋白）和細(xì)分級(jí)分離。

蛋白質(zhì)概況

蛋白質(zhì)的化學(xué)組成：碳（50%）、氫（7%）、氧（23%）、氮（16%）、硫（0-3%）、其它元素微量；蛋白質(zhì)的平均含氮量為16%，此為凱氏定氮法測(cè)定蛋白質(zhì)含量的基礎(chǔ)。分類Ⅰ單純蛋白質(zhì)（如清蛋白、球蛋白、組蛋白、谷蛋白、硬蛋白等）綴合蛋白質(zhì)（如糖蛋白、脂蛋白、核蛋白、金屬蛋白、黃素蛋白等）分類Ⅱ：按生物學(xué)功能可將蛋白質(zhì)分為酶、調(diào)節(jié)蛋白、結(jié)構(gòu)蛋白、轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白等等；分類Ⅲ分類Ⅳ纖維狀蛋白質(zhì)（一般不溶于水。典型的有：膠原蛋白、彈性蛋白、角蛋白、絲蛋白、肌球蛋白等）球狀蛋白質(zhì)（可溶性好。典型的有：胞質(zhì)酶類等）膜蛋白（與細(xì)胞的膜系統(tǒng)結(jié)合而存在）單體蛋白質(zhì)（寡）多聚蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的層次

構(gòu)象：指具有相同結(jié)構(gòu)式和相同構(gòu)型的分子在空間里可能的多種形態(tài)；構(gòu)象形態(tài)間的改變不涉及共價(jià)鍵的破裂！每一種天然蛋白質(zhì)都有自己特有的空間結(jié)構(gòu)或三維結(jié)構(gòu)，稱之為蛋白質(zhì)的構(gòu)象；一個(gè)給定的蛋白質(zhì)可以有多種構(gòu)象，但只有一種或少數(shù)幾種在能量上是有利的。蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)一級(jí)結(jié)構(gòu)（即共價(jià)結(jié)構(gòu)，指多肽鏈的氨基酸序列）二級(jí)結(jié)構(gòu)（指多肽鏈借助氫鍵形成α螺旋和β折疊片）三級(jí)結(jié)構(gòu)（指多肽鏈借助各種非共價(jià)鍵彎曲、折疊成具有特定走向的緊密球狀結(jié)構(gòu)）四級(jí)結(jié)構(gòu)（指多聚蛋白質(zhì)的各亞基之間在空間上的相互締合關(guān)系）蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)即多肽鏈的氨基酸序列決定蛋白質(zhì)的高級(jí)結(jié)構(gòu)！蛋白質(zhì)的功能：催化、調(diào)節(jié)、轉(zhuǎn)運(yùn)、儲(chǔ)存、運(yùn)動(dòng)、結(jié)構(gòu)組分、支架作用、免疫、異常功能；Ⅱ蛋白質(zhì)的共價(jià)結(jié)構(gòu)（一級(jí)結(jié)構(gòu)）氨基酸殘基、肽（鍵）、蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)的測(cè)定、氨基酸序列與生物功能、肽的人工合成氨基酸殘基：肽鏈中的氨基酸由于參加肽鍵的形成因而不在是原來(lái)完整的分子，稱為氨基酸殘基；兩個(gè)氨基酸形成一個(gè)肽鍵時(shí)失去一分子水，因此失去的水分子數(shù)比氨基酸殘基數(shù)少一個(gè)。每個(gè)氨基酸殘基的平均分子量為110。氨基酸的平均分子量為128。肽：由兩個(gè)或多個(gè)氨基酸殘基通過(guò)肽鍵相連而形成的化合物；肽有寡肽和多肽之分。一條肽鏈通常在一端含有一個(gè)游離的末端氨基，稱為N-末端，而另一端含有一個(gè)游離的末端羧基稱為C-末端；肽鍵具有部分雙鍵的性質(zhì)肽鍵比一般碳-氮單鍵短與肽鍵相連的氫原子和氧原子呈反式構(gòu)型肽鍵不可自由旋轉(zhuǎn)肽的理化性質(zhì)：

①肽鍵的酰氨氫不解離，肽的酸堿性質(zhì)主要決定于肽鍵中的游離末端α-NH2、α-COOH及側(cè)鏈R基上的可解離基團(tuán)；②肽中末端α-羧基的pKa值比游離氨基酸的大，末端α-氨基的pKa值比游離氨基酸的?。虎塾坞x的α-氨基、α-羧基和R基可發(fā)生與氨基酸中相應(yīng)的類似反應(yīng)，如茚三酮反應(yīng)等；④蛋白質(zhì)部分水解后所得的肽若不發(fā)生消旋，則具有旋光性，短肽的旋光度約等于組成氨基酸的旋光度之和，較長(zhǎng)的肽的旋光度則不是簡(jiǎn)單加和；活性肽：具特殊的生物學(xué)功能的肽段，如腦啡肽、谷胱甘肽、肌肽等；肽蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)的測(cè)定測(cè)定多肽鏈的數(shù)目蛋白質(zhì)測(cè)序的步驟拆分多肽鏈斷開(kāi)多肽鏈內(nèi)的二硫鍵測(cè)定每一肽鏈的氨基酸組成鑒定多肽鏈的N-末端和C-末端裂解多肽鏈為較小的肽段測(cè)定各肽段的氨基酸序列利用重疊肽重建完整多肽鏈的一級(jí)結(jié)構(gòu)確定二硫鍵的位置蛋白質(zhì)測(cè)序的重要方法N-末端測(cè)定二硝基氟苯（DNFB）法：肽游離末端NH2與DNFB反應(yīng)生成DNP-肽，最后水解生成黃色DNP-氨基酸丹磺酰氯（DNS）法：用DNS取代DNFB，生成DNS-氨基酸苯異硫氰酸（PITC）法：生成PTH-氨基酸，從肽上斷裂下來(lái)氨肽酶法：外切酶，但效果不好C-末端測(cè)定肼解法：測(cè)定C-末端的最重要的化學(xué)方法，肽與肼反應(yīng)，除C-末端氨基酸游離外，其他氨基酸轉(zhuǎn)變?yōu)榘被狨ｋ禄镞€原法：C-末端氨基酸用硼氫化鋰還原成相應(yīng)的α-氨基醇羧肽酶法：最有效、最常用羧肽酶A羧肽酶B羧肽酶C羧肽酶Y二硫鍵的斷裂過(guò)甲酸氧化法：將二硫鍵氧化成磺酸基巰基化合物還原法：將二硫鍵還原成巰基，然后用烷基化試劑如碘乙酸保護(hù)巰基，防止其重新被氧化氨基酸組成的測(cè)定：酸水解：是主要方法，多用HCl，同時(shí)輔以堿水解；所得氨基酸不消旋，但Trp全部被破壞，Ser，Thr，Tyr部分破壞，Asn和Gln的酰氨基被水解，生成Asp和Glu；多肽鏈的裂解酶裂解：胰蛋白酶：專一性強(qiáng)，斷裂Lys或Arg的羧基參與形成的肽鍵糜蛋白酶：斷裂Phe，Trp，Tyr，Leu等疏水氨基酸的羧基端肽鍵嗜熱菌蛋白酶：專一性差，斷裂Val，Leu，Phe，Tyr，Trp等氨基參與形成的肽鍵胃蛋白酶：在酸性條件穩(wěn)定，肽鍵兩側(cè)均為疏水氨基酸。在確定二硫鍵位置時(shí)，常用到此酶。其它酶：略化學(xué)裂解：溴化氰（CNBr）：只斷裂Met的羧基形成的肽鍵羥氨（NH2OH）：在pH9時(shí)，專一性斷裂Asn-Gly之間的肽鍵，其它條件下不專一肽段的氨基酸測(cè)序Edman化學(xué)降解法：用Edman試劑PITC與游離氨基作用生成PTH-氨基酸，并可用各種層析技術(shù)分離；用此法降解，一次可連續(xù)測(cè)出60-70個(gè)氨基酸殘基的序列；工作量大，操作麻煩；現(xiàn)改用蛋白質(zhì)測(cè)序儀。酶解法：利用氨肽酶和羧肽酶，局限性大，有困難質(zhì)譜法：質(zhì)譜儀由核苷酸序列推定法：mRNAcDNA，推出cDNA的核苷酸序列，然后推測(cè)出蛋白質(zhì)的氨基酸序列肽段在肽鏈中次序的確定：需借助重疊肽。重疊肽：由于不同的斷裂方法即斷裂的專一性不同，產(chǎn)生的切口彼此錯(cuò)位，使兩套肽段正好跨過(guò)切口而重疊的肽段；獲得重疊肽需要兩種或兩種以上的不同方法斷裂同一多肽樣品，得到兩套或多套肽段。二硫鍵位置的確定：一般采用胃蛋白酶水解原來(lái)的含二硫鍵的蛋白質(zhì)。一是胃蛋白酶專一低，切點(diǎn)多，得到含有二硫鍵的肽段較小，易分離鑒定；二是在酸性條件下，有利于防止二硫鍵發(fā)生交換反應(yīng)。蛋白質(zhì)的氨基酸序列與生物功能；肽合成同源蛋白質(zhì)：在不同生物體中行使相同或相似功能的蛋白質(zhì)稱同源蛋白質(zhì)。同源蛋白質(zhì)具有共同的進(jìn)化起源。同源蛋白質(zhì)具有明顯的氨基酸序列相似性，稱之為序列同源。根據(jù)同源蛋白質(zhì)的氨基酸序列資料可建立系統(tǒng)樹(shù)（進(jìn)化樹(shù)）。兩個(gè)物種的同源蛋白質(zhì)，其序列中氨基酸的差異數(shù)目與這些物種間的進(jìn)化發(fā)生差異是成比例的。蛋白質(zhì)激活：在生物體內(nèi)有些蛋白質(zhì)是以前體形式合成，不具有活性，只有按一定方式裂解除去部分肽鏈后才具有生物活性，稱之為蛋白質(zhì)激活。如酶原激活。肽的人工合成：氨基酸共聚合（由一種或兩種氨基酸反應(yīng)）控制合成（由不同氨基酸按一定順序）：接肽反應(yīng)需接肽試劑，為避免接肽試劑與某些活潑基團(tuán)反應(yīng)，故在接肽前須首先將這些基團(tuán)加以封閉或保護(hù)，如氨基保護(hù)或羧基保護(hù)等。在正常條件下，羧基和氨基之間不會(huì)自發(fā)形成肽鍵，即氨基或羧基需活化，通常是羧基活化。固相肽合成：是控制合成技術(shù)的巨大進(jìn)步，利用固相肽合成儀已成功合成多種肽和蛋白質(zhì)。其實(shí)質(zhì)是肽的羧基端第一個(gè)氨基酸共價(jià)掛接在樹(shù)脂上，然后加入氨基受保護(hù)的第二個(gè)氨基酸并發(fā)生縮合反應(yīng)，形成肽鍵，依次類推。最后是肽與樹(shù)脂斷裂并去掉氨基端的保護(hù)基團(tuán)。差向異構(gòu)體：僅有一個(gè)不對(duì)稱碳原子的構(gòu)型不同，兩鏡象非對(duì)應(yīng)異構(gòu)物稱為差向異構(gòu)體。CI=Rs=811/n，n為協(xié)同系數(shù)（Hill系數(shù)），存在下列不同的Rs值：疊氮反應(yīng)（氨基酸酯與肼、亞硝酸）透析和超濾：透析指利用蛋白質(zhì)分子不能通過(guò)半透膜而與小分子分離；6個(gè)氨基酸殘基，沿螺旋軸上升0.維生素B1(硫胺素)硫胺素焦磷酸（TPP)轉(zhuǎn)醛基和α-酮酸脫羧酶作為生物催化劑具有高效性、高度專一性、活性調(diào)控和易失活等特點(diǎn)。分子內(nèi)或鏈內(nèi)氫鍵使之穩(wěn)定，減少R基間的相互作用或β-碳原子無(wú)分支結(jié)構(gòu)均利于其穩(wěn)定，而Pro存在可中斷之。酶的作用機(jī)制和酶的調(diào)節(jié)①肽鍵的酰氨氫不解離，肽的酸堿性質(zhì)主要決定于肽鍵中的游離末端α-NH2、α-COOH及側(cè)鏈R基上的可解離基團(tuán)；膜蛋白（與細(xì)胞的膜系統(tǒng)結(jié)合而存在）乙?；êu基，乙酰化值）溫度沉淀：溫度對(duì)溶解度有影響，低溫穩(wěn)定，高溫不穩(wěn)定。當(dāng)經(jīng)加熱變性的DNA在適當(dāng)條件下，二條互補(bǔ)鏈全部或部分恢復(fù)到天然雙螺旋結(jié)構(gòu)的現(xiàn)象，它是變性的一種逆轉(zhuǎn)過(guò)程。蛋白質(zhì)用堿水解或有機(jī)合成氨基酸時(shí)，得到的都是無(wú)旋光性的DL-消旋物當(dāng)pH小于等電點(diǎn)時(shí)，氨基酸帶凈正電荷！L=T+W一個(gè)給定的蛋白質(zhì)可以有多種構(gòu)象，但只有一種或少數(shù)幾種在能量上是有利的。酶活性部位——酶的催化能力只局限在酶分子的一定區(qū)域，只有少數(shù)特異的氨基酸殘基參與了底物結(jié)合與催化作用，這些特異的氨基酸殘基比較集中的區(qū)域，即與酶活性直接相關(guān)的區(qū)域稱為酶的活性部位或活性中心。N-苷、S-苷等；可以把蛋白質(zhì)分子看作是一個(gè)多價(jià)離子，所帶電荷的性質(zhì)和數(shù)量是由蛋白質(zhì)分子中的可解離基團(tuán)的種類和數(shù)目以及溶液的pH所決定的。等電聚焦：外加電場(chǎng)時(shí)，蛋白質(zhì)混合物在具有pH梯度的介質(zhì)中移向并聚焦（停留）在等于其等電點(diǎn)的pH處，形成區(qū)帶。蛋白質(zhì)的三維結(jié)構(gòu)穩(wěn)定蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)的作用力非共價(jià)鍵（次級(jí)鍵）氫鍵范德華力疏水作用：突出地位離子鍵（鹽鍵、靜電引力）共價(jià)鍵：二硫鍵，重要作用蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)無(wú)規(guī)卷曲

β轉(zhuǎn)角β折疊片α螺旋：最常見(jiàn)、最典型、最豐富的二級(jí)結(jié)構(gòu)元件α螺旋：是重復(fù)性結(jié)構(gòu)，每圈螺旋站3.6個(gè)氨基酸殘基，沿螺旋軸上升0.54nm，即螺距值；由氫鍵封閉的環(huán)為13元環(huán)；一般為右手螺旋；分子內(nèi)或鏈內(nèi)氫鍵使之穩(wěn)定，減少R基間的相互作用或β-碳原子無(wú)分支結(jié)構(gòu)均利于其穩(wěn)定，而Pro存在可中斷之。(影響該結(jié)構(gòu)的因素課件）非重復(fù)性結(jié)構(gòu)β折疊片：為重復(fù)性結(jié)構(gòu)；β折疊片的肽鏈處于曲折的伸展?fàn)顟B(tài)；借助鏈間或肽段間的氫鍵而穩(wěn)定；分為平行和反平行β折疊片，平行的比反平行的更規(guī)則。0.7nm纖維狀蛋白質(zhì)不溶性（硬蛋白）可溶性蛋白角蛋白膠原蛋白：結(jié)締組織中（骨、皮膚等）大量存在,結(jié)構(gòu)特點(diǎn)重復(fù)單元：Gly-X-Pro(Gly-X-HyPro)彈性蛋白：存在于結(jié)締組織α角蛋白：主要存在于毛發(fā)中(結(jié)構(gòu)特點(diǎn)）β角蛋白：天然存在于絲中(結(jié)構(gòu)特點(diǎn)（Gly-Ala/Ser-Gly-Ala

）肌球蛋白血纖蛋白原其它說(shuō)明：

α角蛋白經(jīng)充分伸展后可轉(zhuǎn)變成β角蛋白，即β折疊片結(jié)構(gòu)。無(wú)規(guī)卷曲：二級(jí)結(jié)構(gòu)的一種結(jié)構(gòu)單元，在這種結(jié)構(gòu)單元的存在下，才使得蛋白質(zhì)形成球形，這一部分的存在往往與蛋白的活性有關(guān)。無(wú)規(guī)卷曲與其他二級(jí)結(jié)構(gòu)一樣是明確而穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。球狀蛋白質(zhì)：

其種類遠(yuǎn)比纖維狀蛋白質(zhì)多，蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性和功能的多樣性主要體現(xiàn)在球狀蛋白質(zhì)；球狀蛋白質(zhì)的整個(gè)肽鏈沒(méi)有均一的二級(jí)結(jié)構(gòu)，但具有多種二級(jí)結(jié)構(gòu)元件如α螺旋、β折疊片、無(wú)規(guī)卷曲等，由此構(gòu)建的三級(jí)結(jié)構(gòu)—結(jié)構(gòu)域，并將球狀蛋白質(zhì)分成4大類；

其三維結(jié)構(gòu)具有明顯的折疊層次，且疏水測(cè)鏈球狀分子內(nèi)部，親水側(cè)鏈暴露在分子表面；在多數(shù)的胞內(nèi)酶、血漿蛋白及蛋白類激素都屬于球狀蛋白質(zhì)。超二級(jí)結(jié)構(gòu)：由若干相鄰的二級(jí)結(jié)構(gòu)元件組合在一起，彼此相互作用，形成種類不多，有規(guī)則的二級(jí)結(jié)構(gòu)串，并在多種蛋白質(zhì)中充當(dāng)三級(jí)結(jié)構(gòu)的構(gòu)件，稱為超二級(jí)結(jié)構(gòu)。已知有3種基本形式：αα、βαβ、ββ。結(jié)構(gòu)域：在多肽鏈上由二級(jí)結(jié)構(gòu)元件或超二級(jí)結(jié)構(gòu)形成的相對(duì)獨(dú)立的緊密球狀實(shí)體，是三級(jí)結(jié)構(gòu)的局部折疊區(qū)。較小的球狀蛋白質(zhì)或亞基是單結(jié)構(gòu)域，而較大的球狀蛋白質(zhì)或亞基是多結(jié)構(gòu)域。結(jié)構(gòu)域可分4類：全α結(jié)構(gòu)、α，β結(jié)構(gòu)、全β結(jié)構(gòu)和富含金屬或二硫鍵結(jié)構(gòu)域。蛋白質(zhì)變性與蛋白質(zhì)折疊蛋白質(zhì)變性：天然蛋白質(zhì)分子在受到理化因素的作用時(shí)導(dǎo)致溶解度降低、不對(duì)稱性增高、生物活性喪失及理化特性改變，此過(guò)程稱之為蛋白質(zhì)變性。蛋白質(zhì)變性的實(shí)質(zhì)是分子中次級(jí)鍵被破壞，引起天然構(gòu)象解體。變性不涉及共價(jià)鍵破壞，即蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)仍保持完好。當(dāng)變性因素除去后，變性蛋白質(zhì)又可重新回復(fù)到天然構(gòu)象，此為蛋白質(zhì)的復(fù)性。是否蛋白質(zhì)變性與復(fù)性可逆，仍有疑問(wèn)。蛋白質(zhì)折疊：蛋白質(zhì)折疊不是隨機(jī)的而是通過(guò)累積選擇找到自由能最低的構(gòu)象；折疊需要折疊酶和分子伴侶參加。分子伴侶：是一類與蛋白質(zhì)折疊有關(guān)的蛋白質(zhì)家族（來(lái)源相同、結(jié)構(gòu)相似、功能相關(guān)，它們通過(guò)抑制新生肽鏈不正常的聚集并排除與其他蛋白質(zhì)不合理的結(jié)合而協(xié)助多肽鏈的正確折疊。亞基締合與四級(jí)結(jié)構(gòu)：在同多聚體蛋白質(zhì)中，原體就是亞基，而在雜多聚體蛋白質(zhì)中，原體是由不同的亞基組成；亞基締合的驅(qū)動(dòng)力主要是疏水相互作用，亞基締合的專一性由相互作用的表面上的機(jī)性基團(tuán)之間的氫鍵和離子鍵決定。Ⅳ蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系

肌紅蛋白和血紅蛋白是兩個(gè)研究得最透徹的蛋白質(zhì)，它們是蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的范例。肌紅蛋白是哺乳動(dòng)物肌肉中儲(chǔ)氧的蛋白質(zhì)，它和血紅蛋白的亞基在氨基酸序列上具有明顯的同源性，它們的構(gòu)象和功能也十分相似。肌紅蛋白輔基血紅素：原卟啉Ⅸ與Fe的絡(luò)合物稱血紅素。

卟啉化合物有很強(qiáng)的著色力，使生物組織呈現(xiàn)特定的顏色。卟啉環(huán)中心的鐵原子有6個(gè)配位鍵，其中4個(gè)與四吡咯環(huán)的N原子相連，另2個(gè)沿垂直于卟啉環(huán)面的軸分布在環(huán)面的上下。鐵原子可以是亞鐵（Fe2+）或高鐵(Fe3+)，相應(yīng)的血紅素稱為亞鐵血紅素和高鐵血紅素，相應(yīng)的肌紅蛋白稱為亞鐵肌紅蛋白和高鐵肌紅蛋白。其中只有亞鐵態(tài)的蛋白質(zhì)才能結(jié)合O2。在肌紅蛋白分子中，血紅素共價(jià)地結(jié)合于肌紅蛋白分子的疏水空穴中。其中血紅素鐵在第5配位鍵與珠蛋白第93位His殘基的咪唑N配位結(jié)合；第6配位鍵是O2的結(jié)合部位。血紅素的鐵原子如果處在水環(huán)境則容易被氧化成Fe3+，失去氧合能力，此時(shí)H2O分子代替O2成為Fe3+的第6個(gè)配體。CO能與O2競(jìng)爭(zhēng)第6配位鍵，且結(jié)合能力遠(yuǎn)大于O2。血紅蛋白（Hb）的主要功能是在血液中結(jié)合并轉(zhuǎn)運(yùn)氧氣，它存在于紅細(xì)胞中。Hb的結(jié)構(gòu)：脊椎動(dòng)物的Hb由4個(gè)多肽鏈亞基組成，如成人的血紅蛋白主要是HbA，亞基組成為α2β2，次要組分是HbA2，亞基組成為α2δ2；每個(gè)血紅蛋白分子都有4個(gè)血紅素，每個(gè)血紅素分別位于每個(gè)多肽鏈中的裂隙處，并暴露在分子的表面。氧合過(guò)程中的構(gòu)象變化：氧合作用顯著改變Hb的四級(jí)結(jié)構(gòu)，且氧合血紅蛋白和去氧血紅蛋白具有不同的構(gòu)象。氧合曲線和別構(gòu)效應(yīng)：氧合曲線呈S形曲線（氧飽和度與氧分壓之間），即血紅蛋白的氧合具有正協(xié)同性同促效應(yīng)，一個(gè)O2的結(jié)合增加同一Hb分子中其余空的氧合部位對(duì)O2的親合力；Hb對(duì)O2親和力的影響因素：H+、CO2促進(jìn)O2從血紅蛋白中釋放，O2也促進(jìn)H+、CO2在肺泡毛細(xì)血管中釋放；BPG（2，3-二磷酸甘油酸）降低Hb對(duì)O2的親和力，其只與去氧血紅蛋白結(jié)合。鐮刀狀細(xì)胞貧血?。菏且环N血紅蛋白分子病，該病人的不正常的血紅蛋白稱HbS，它只是在兩條β鏈的N端第6位上Glu被Val置換。這一改變使血紅蛋白表面產(chǎn)生一個(gè)疏水小區(qū)，導(dǎo)致血紅蛋白聚集成不溶性的纖維束，并引起紅細(xì)胞鐮刀狀化和輸氧能力降低。蛋白質(zhì)的分離純化

蛋白質(zhì)的分離和純化:主要是利用蛋白質(zhì)之間各種特性的差異，包括蛋白質(zhì)分子的酸堿性質(zhì)、分子的大小和形狀、溶解度、吸附性質(zhì)和對(duì)配體分子的特異親合力。

蛋白質(zhì)的酸堿性質(zhì)：蛋白質(zhì)是兩性電解質(zhì)。在蛋白質(zhì)分子中，可解離基團(tuán)主要來(lái)自側(cè)鏈上的功能團(tuán)，此外還有少數(shù)的末端α-羧基和α-氨基。小肽的帶電性判斷可以把蛋白質(zhì)分子看作是一個(gè)多價(jià)離子，所帶電荷的性質(zhì)和數(shù)量是由蛋白質(zhì)分子中的可解離基團(tuán)的種類和數(shù)目以及溶液的pH所決定的。對(duì)某一種蛋白質(zhì)來(lái)說(shuō)，在某一pH時(shí)，它所帶的正電荷與負(fù)電荷恰好相等，即凈電荷為零，這一pH稱蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)。蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)在中性鹽存在下可發(fā)生明顯的變化，這是由于蛋白質(zhì)分子中的可解離基團(tuán)可與中性鹽中的陽(yáng)離子或陰離子相結(jié)合。在沒(méi)有其他鹽類干擾時(shí)，蛋白質(zhì)的質(zhì)子供體基團(tuán)解離出來(lái)的質(zhì)子數(shù)與質(zhì)子受體基團(tuán)結(jié)合的質(zhì)子數(shù)相等時(shí)的pH稱為蛋白質(zhì)的等離子點(diǎn)。

蛋白質(zhì)分子的形狀：測(cè)定蛋白質(zhì)分子的形狀或構(gòu)象，最精確的方法是X射線晶體結(jié)構(gòu)分析，但這種方法只能測(cè)定晶體狀態(tài)的蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)。對(duì)于溶液中的蛋白質(zhì)分子的形狀，只能借助間接的方法來(lái)描述蛋白質(zhì)分子構(gòu)象的輪廓。測(cè)定蛋白質(zhì)分子相對(duì)質(zhì)量的方法根據(jù)化學(xué)組成測(cè)定最低相對(duì)分子質(zhì)量：測(cè)定某一微量元素或某一氨基酸的含量如鐵原子或色氨酸，并假設(shè)蛋白質(zhì)分子中只有一個(gè)鐵原子或一個(gè)色氨酸，即最低相對(duì)分子質(zhì)量=鐵的原子量/鐵的百分含量滲透壓法：在半透膜存在時(shí)，蛋白質(zhì)溶液將產(chǎn)生滲透壓（平衡時(shí)的靜水壓力）。理想溶液的滲透壓與溶質(zhì)的濃度呈線性相關(guān)，滲透壓法簡(jiǎn)單、準(zhǔn)確、且不受蛋白質(zhì)分子的形狀和水化程度影響，但受pH的影響，不能區(qū)別溶液中蛋白質(zhì)分子是否均一。沉降法：離心力作用沉降速率法：?jiǎn)挝浑x心場(chǎng)的沉降速度是個(gè)定值，稱沉降系數(shù)s。見(jiàn)P296頁(yè)沉降平衡法：沉降產(chǎn)生濃度梯度凝膠過(guò)濾法：標(biāo)準(zhǔn)蛋白質(zhì)（已知Mr和斯托克半徑）和待測(cè)蛋白質(zhì)必須具有相同的分子形狀（接近球體），分子形狀為線型或與凝膠發(fā)生吸附的蛋白質(zhì)不可用此法測(cè)定。SDS聚丙烯酰胺凝膠電泳法：加入SDS和少量巰基乙醇，則電泳遷移率主要取決于其相對(duì)分子質(zhì)量，而與電荷和分子形狀無(wú)關(guān)。蛋白質(zhì)沉淀法

蛋白質(zhì)的膠體性質(zhì)：蛋白質(zhì)溶液屬于膠體系統(tǒng)，其具備形成膠體系的條件：分散相（蛋白質(zhì)分子顆粒）的質(zhì)點(diǎn)大小在1~100nm，能在分散介質(zhì)中作布朗運(yùn)動(dòng)；分散相的質(zhì)點(diǎn)帶同種電荷，不易凝聚成大顆粒而沉淀；分散相的質(zhì)點(diǎn)能與溶劑形成溶劑化層如水化層而不易凝聚。蛋白質(zhì)在溶液中的穩(wěn)定性是有條件的，相對(duì)的。如果條件改變，則蛋白質(zhì)就會(huì)從溶液中沉淀出來(lái)，如改變質(zhì)點(diǎn)大小、電荷或水化層等。沉淀蛋白質(zhì)的方法如下：鹽析法：加入大量的中性鹽，脫去水化層而沉淀有機(jī)溶劑沉淀法：加入極性的有機(jī)溶劑如甲醇等，脫去水化層并增加質(zhì)點(diǎn)間的相互作用而沉淀重金屬鹽沉淀法：當(dāng)pH大于等電點(diǎn)時(shí)，蛋白質(zhì)顆粒帶凈負(fù)電荷，易與重金屬離子結(jié)合成不溶性鹽而沉淀生物堿或酸類沉淀法：當(dāng)pH小于等電點(diǎn)時(shí)，蛋白質(zhì)顆粒帶凈正電荷，易與生物堿或酸根負(fù)離子結(jié)合成不溶性鹽而沉淀加熱變性沉淀法：蛋白質(zhì)因加熱變性而凝固

蛋白質(zhì)純化的總目標(biāo)是增加制品的純度，即設(shè)法除去變性的和不需要的蛋白質(zhì)以增加單位蛋白質(zhì)重量中所需蛋白質(zhì)的含量或生物活性。分離純化蛋白質(zhì)的程序?yàn)椋呵疤幚恚?xì)胞或組織處理）、粗分級(jí)分離（除去雜蛋白）和細(xì)分級(jí)分離。蛋白質(zhì)的分離純化方法分子大小透析和超濾：透析指利用蛋白質(zhì)分子不能通過(guò)半透膜而與小分子分離；超濾是利用壓力或離心力使小分子溶質(zhì)通過(guò)半透膜而蛋白質(zhì)被截留在膜上而分離。密度梯度離心：蛋白質(zhì)顆粒在具有密度梯度的介質(zhì)中離心時(shí)，質(zhì)量和密度大的顆粒比質(zhì)量和密度小的顆粒沉降得快，且每種蛋白質(zhì)顆粒沉降到與其自身密度相等的介質(zhì)密度梯度時(shí)，即停止不前，最后各種蛋白質(zhì)在離心管中被分離成不同的區(qū)帶。凝膠過(guò)濾：即分子排阻層析。凝膠顆粒內(nèi)部為多孔的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。大分子最先流出層析柱，分子小的后流出。溶解度等電點(diǎn)沉淀和pH控制鹽溶和鹽析：中性鹽在低濃度時(shí)可增加蛋白質(zhì)的溶解度，即鹽溶。原因是蛋白質(zhì)分子吸附鹽類離子后，帶電層使蛋白質(zhì)分子彼此排斥，而與水分子相互作用加強(qiáng)；當(dāng)離子強(qiáng)度增大到足夠高時(shí)，此時(shí)與蛋白質(zhì)疏水基團(tuán)接觸的自由水被移去以溶劑化鹽離子，導(dǎo)致蛋白質(zhì)疏水基團(tuán)暴露，使蛋白質(zhì)因疏水作用凝聚沉淀。有機(jī)溶劑分級(jí)分離法：一是降低介質(zhì)的介電常數(shù)，二是與蛋白質(zhì)爭(zhēng)奪水化水。溫度沉淀：溫度對(duì)溶解度有影響，低溫穩(wěn)定，高溫不穩(wěn)定。在0~40℃，大部分的球狀蛋白質(zhì)溶解度隨溫度升高而增加。蛋白質(zhì)分離純化方法電荷電泳（凈電荷、分子大小、形狀）區(qū)帶電泳聚丙烯酰氨凝膠電泳（PAGE）毛細(xì)管電泳離子交換層析：相應(yīng)的離子交換膠，CM陽(yáng)離子，DEAE陰離子等電聚焦：外加電場(chǎng)時(shí)，蛋白質(zhì)混合物在具有pH梯度的介質(zhì)中移向并聚焦（停留）在等于其等電點(diǎn)的pH處，形成區(qū)帶。層析聚焦：層析柱中建立連續(xù)的pH梯度，蛋白質(zhì)樣品由柱上端隨緩沖液的展開(kāi)而聚焦在各自的等電點(diǎn)pH處，形成區(qū)段。吸附：吸附層析，吸附劑（硅石、氧化鋁、活性碳）和疏水吸附劑，與待分離分子和雜質(zhì)分子的吸附與解吸能力不同。特異親和力：親和層析其它：如高效液相層析（HPLC）,快速蛋白液相層析（FPLC）

蛋白質(zhì)純度的鑒定方法：采用物理化學(xué)方法如電泳、離心沉降、HPLC和溶解度分析等。純的蛋白質(zhì)電泳時(shí)，其電泳圖譜只呈現(xiàn)一個(gè)條帶或峰，離心時(shí)以單一的沉降速度移動(dòng)；純的蛋白質(zhì)在一定的溶劑系統(tǒng)中具有恒定的溶解度，即溶解度曲線只有一個(gè)折點(diǎn)，在折點(diǎn)以前直線斜率為1，在折點(diǎn)以后斜率為零；此外，N-末端分析也用于純度鑒定（單體蛋白質(zhì)而言）。必須指出，采用任何單獨(dú)的一種方法鑒定純度只能作為蛋白質(zhì)均一性的必要條件而非充分條件，即蛋白質(zhì)往往在一種鑒定中表現(xiàn)為均一性，而在另一種鑒定中又表現(xiàn)為不均一性。蛋白質(zhì)含量測(cè)定與純度鑒定：測(cè)定蛋白質(zhì)含量的常用方法有：凱氏定氮法、雙縮脲法、Folin-酚試劑法（Lowry法，標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定方法）、紫外吸收法、染料（考馬斯亮藍(lán)）結(jié)合法、膠體金法（帶負(fù)電的疏水膠體，洋紅色，遇蛋白質(zhì)變藍(lán)色，靈敏度最高）第五章：酶（重點(diǎn)）

酶概論；酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)；酶的作用機(jī)制和酶的調(diào)節(jié)；基本概念酶——具有生物催化功能的蛋白質(zhì)或核酸。酶作為生物催化劑具有高效性、高度專一性、活性調(diào)控和易失活等特點(diǎn)。通過(guò)降低反應(yīng)的活化能，加速化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行。多酶復(fù)合體——由幾種酶靠非共價(jià)鍵彼此嵌合而成，也稱酶系。酶的分類——國(guó)際酶學(xué)委員會(huì)根據(jù)催化反應(yīng)類型，將酶分為6大類，即氧化還原酶類、轉(zhuǎn)移酶類、水解酶類、裂合酶類、異構(gòu)酶類和連接酶類。酶活力——即酶活性，指酶催化某一化學(xué)反應(yīng)的能力，酶活力的大小可以用在一定條件下所催化的某一化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)速率來(lái)表示，二者呈線性相關(guān)。所以測(cè)定酶活力就是測(cè)定酶促反應(yīng)速率，酶促反應(yīng)速率可用單位時(shí)間內(nèi)底物的減少量或產(chǎn)物的增加量來(lái)表示。酶單位（U）——在一定條件下，一定時(shí)間內(nèi)將一定量的底物轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物所需的酶量。酶的含量用每克酶制劑或酶毫升酶制劑含有多少酶單位表示（U/g或U/ml）。酶的比活力——每mg蛋白質(zhì)所含的酶的活力單位數(shù)表示，其代表酶的純度，也可用來(lái)比較每單位質(zhì)量蛋白質(zhì)的催化能力。轉(zhuǎn)化數(shù)——在一定條件下每秒鐘每個(gè)酶分子轉(zhuǎn)換底物的分子數(shù)，或每秒鐘每微摩爾酶分子轉(zhuǎn)化底物的微摩爾數(shù)。核酶（ribozyme）——某些具有催化功能的RNA，即為核酶。核酶的發(fā)現(xiàn)，開(kāi)辟了生物化學(xué)研究的新領(lǐng)域，提出了生命起源的新概念：即RNA可能早于蛋白質(zhì)和DNA，是生命起源中首先出現(xiàn)的生物大分子。酶的專一性——即酶對(duì)底物的高度選擇性，酶一般只能催化一種或一類反應(yīng)，作用于一種或一類底物。酶的專一性可分為結(jié)構(gòu)專一性和立體異構(gòu)專一性，用“誘導(dǎo)契合說(shuō)”解釋酶的專一性已被廣泛認(rèn)同。酶的分離純化——是酶學(xué)研究的基礎(chǔ)，大多數(shù)酶的本質(zhì)是蛋白質(zhì)，故可用分離純化蛋白質(zhì)的方法純化酶。但要選擇合適的材料，操作條件要溫和，且在制備過(guò)程中，每一步都要測(cè)定酶的總活力和比活力，以了解酶的回收率和提純倍數(shù)。酶工程——是將酶學(xué)原理與化學(xué)工程技術(shù)及基因重組技術(shù)有機(jī)結(jié)合而形成的新型應(yīng)用技術(shù)，是生物工程的重要組成部分，并必將成為一個(gè)很大的生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)。酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)：底物濃度與酶促反應(yīng)速率的關(guān)系呈雙曲線，即當(dāng)?shù)孜餄舛容^低時(shí)，反應(yīng)速率與底物濃度呈正比關(guān)系，表現(xiàn)為一級(jí)反應(yīng)；當(dāng)?shù)孜餄舛戎饾u增加時(shí)，反應(yīng)速率不再按正比關(guān)系升高，反應(yīng)表現(xiàn)為混合級(jí)反應(yīng)；當(dāng)?shù)孜餄舛冗_(dá)到足夠高時(shí)，反應(yīng)速率與底物濃度幾乎無(wú)關(guān)，反應(yīng)達(dá)到最大反應(yīng)速率，表現(xiàn)為零級(jí)反應(yīng)。米氏方程——1913年Michaelis和Menten在前人工作基礎(chǔ)上，根據(jù)酶反應(yīng)的中間復(fù)合物學(xué)說(shuō)，即：

E＋SESE＋P假定E＋SES迅速建立平衡，底物濃度遠(yuǎn)大于酶濃度下，ES分解成產(chǎn)物的逆反應(yīng)忽略不計(jì)，推導(dǎo)出一個(gè)數(shù)學(xué)方程式來(lái)表示底物與酶反應(yīng)速率之間的定量關(guān)系，稱為米氏方程，表達(dá)式如下：

υ＝Vmax·［S］/(Km＋［S］)式中Km為米氏常數(shù)，其物理意義是當(dāng)酶反應(yīng)速率達(dá)到最大反應(yīng)速率一半時(shí)的底物濃度，單位是mol/L，與底物濃度的單位一樣。米氏常數(shù)Km的意義如下：

①Km是酶的一個(gè)特征常數(shù)，其大小只與酶的性質(zhì)有關(guān)，而與酶的濃度無(wú)關(guān)；②Km值隨測(cè)定的底物、反應(yīng)溫度、pH及離子強(qiáng)度而改變，即Km作為常數(shù)只是針對(duì)一定的底物、溫度、pH和離子強(qiáng)度而言；③Km值可以判斷酶的專一性和天然底物：有的酶可作用于幾種底物，因此就有幾個(gè)Km值，其中Km值最小的底物稱為該酶的最適底物或天然底物。Km值隨不同底物而異的現(xiàn)象可以幫助判斷酶的專一性；④若已知某個(gè)酶的Km值，可以計(jì)算出在某一底物濃度時(shí)的反應(yīng)速率相當(dāng)Vmax的比例；⑤Km值可以幫助推斷某一代謝反應(yīng)的方向和途徑：同一種底物往往可以被幾種酶作用，催化不同的反應(yīng)走不同的途徑，究竟走哪一條途徑?jīng)Q定于Km值最小的酶，只有Km值小的酶反應(yīng)比較占優(yōu)勢(shì)。 利用作圖法測(cè)定Km和Vmax值：

Km值可用公式計(jì)算求得，Km＝（k2

＋k3）

/k1；當(dāng)k3遠(yuǎn)小于k2

時(shí)，

Km≈k2/k1＝Ks，在此時(shí)，Km相當(dāng)于ES復(fù)合物的解離常數(shù)Ks！，Vmax=k3

·

Et(Et為總酶濃度)；

Km和Vmax可根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)通過(guò)作圖法直接求得：即將米氏方程進(jìn)行變換，使其成為直線方程，然后用圖解法求出Km與Vmax值。例如，Lineweaver-Burk雙倒數(shù)作圖法：1/υ＝Km/Vmax·1/［S］＋1/Vmax，橫軸截距為-1/Km，縱軸截距為1/Vmax；酶的抑制：酶主要是蛋白質(zhì)，使酶蛋白變性而導(dǎo)致酶活力喪失的作用稱為失活作用；若由于酶的必需基團(tuán)化學(xué)性質(zhì)的改變，但酶并未變性，而引起酶活力的降低或喪失稱為抑制作用。引起抑制作用的物質(zhì)稱為抑制劑。抑制類型如下：抑制類型不可逆抑制：抑制劑與酶的必需基團(tuán)以共價(jià)鍵結(jié)合，不能用物理方法除去抑制劑?？赡嬉种疲阂苑枪矁r(jià)鍵結(jié)合競(jìng)爭(zhēng)性抑制：競(jìng)爭(zhēng)酶的結(jié)合部位非競(jìng)爭(zhēng)性抑制：同時(shí)和酶的不同部位結(jié)合反競(jìng)爭(zhēng)性抑制：酶與底物結(jié)合后，才可與抑制劑結(jié)合

競(jìng)爭(zhēng)性抑制，Vmax不變，Km增加；可逆抑制動(dòng)力學(xué)非競(jìng)爭(zhēng)性抑制，Vmax減小，Km不變；反競(jìng)爭(zhēng)性抑制，Vmax減小，Km減?。籏mCompetitiveNon-competitiveUncompetitive

DirectPlotsDoubleReciprocalVmaxVmaxKmKm’[S],mMvo[S],mMvoIIKm[S],mMVmaxIKm’Vmax’Vmax’VmaxunchangedKmincreasedVmaxdecreasedKmunchangedBothVmax&KmdecreasedI1/[S]1/Km1/vo1/

VmaxITwoparallellinesIIntersectatXaxis1/vo1/

Vmax1/[S]1/Km1/[S]1/Km1/

Vmax1/vo

IntersectatYaxis=

Km’重要的抑制劑不可逆抑制劑非專一性：有機(jī)磷化合物：與酶活性部位Ser-OH共價(jià)結(jié)合，強(qiáng)烈抑制膽堿酯酶活性；敵敵畏、敵百蟲(chóng)有機(jī)汞、有機(jī)砷化合物：與酶分子中Cys-SH作用，抑制含巰基的酶重金屬：使酶蛋白變性失活，用螯合劑可解除氰化物、硫化物、CO：與酶分子中金屬離子形成絡(luò)合物烷化劑：與酶的巰基、氨基、羧基、咪唑基等結(jié)合專一性：作用某一種酶Ks型：具底物類似結(jié)構(gòu)，可與相應(yīng)酶結(jié)合，并帶有一個(gè)活潑的化學(xué)基團(tuán)，可對(duì)酶分子的必需基團(tuán)進(jìn)行修飾，從而抑制酶的活性。亦稱親和標(biāo)記試劑。Kcat型：具有底物類似結(jié)構(gòu)，本身也是酶的底物，且存在潛伏的反應(yīng)基團(tuán)：當(dāng)發(fā)生催化反應(yīng)時(shí)，潛伏基團(tuán)暴露或活化，作用酶活性部位的必需基團(tuán)或輔基，使酶不可逆失活。亦稱自殺性底物。

可逆抑制劑：最重要和最常見(jiàn)的是競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑。這類抑制劑與天然代謝物在結(jié)構(gòu)上十分相似，能選擇性抑制病菌或癌細(xì)胞在代謝過(guò)程中的某些酶，故稱之為抗代謝物。如磺胺藥，對(duì)氨基苯磺酰胺，它是對(duì)氨基苯甲酸的結(jié)構(gòu)類似物，而對(duì)氨基苯甲酸是葉酸結(jié)構(gòu)的一部分，細(xì)菌不能直接利用外源的葉酸，只能在二氫葉酸合成酶的作用下，利用對(duì)氨基苯甲酸為原料合成二氫葉酸，繼而合成四氫葉酸————嘌呤核苷酸合成中重要的輔酶！因此，可利用競(jìng)爭(zhēng)性抑制的原理設(shè)計(jì)藥物。此外，過(guò)渡態(tài)底物類似物也可作為競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑：所謂過(guò)渡態(tài)底物是指底物和酶結(jié)合而形成的中間復(fù)合物被活化后的過(guò)渡形式。過(guò)渡態(tài)底物對(duì)酶的親和力遠(yuǎn)大于底物，因此可將抑制劑的化學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成類似于過(guò)渡態(tài)底物，從而一起酶的強(qiáng)烈抑制。目前報(bào)道的過(guò)渡態(tài)底物類似物都是競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑，其抑制效率比基態(tài)底物類似物高的多。

溫度、pH、激活劑對(duì)酶活性的影響：存在酶反應(yīng)的最適溫度、最適pH；凡能提高酶活性的物質(zhì)都稱為激活劑，它對(duì)酶的作用具有一定的選擇性，即一種激活劑對(duì)某種酶起激活作用，而對(duì)另一種酶可能起抑制作用。酶的作用機(jī)制和酶的調(diào)節(jié)酶活性部位——酶的催化能力只局限在酶分子的一定區(qū)域，只有少數(shù)特異的氨基酸殘基參與了底物結(jié)合與催化作用，這些特異的氨基酸殘基比較集中的區(qū)域，即與酶活性直接相關(guān)的區(qū)域稱為酶的活性部位或活性中心。活性部位包括結(jié)合部位決定酶的專一性；催化部位決定酶的催化能力酶活性部位的共同特點(diǎn)：①酶活性部位在酶分子的總體積中只占相當(dāng)小的部分，通常只占整個(gè)酶分子體積的1%~2%；②酶的活性部位是一個(gè)三維實(shí)體（空間概念）：不是點(diǎn)、線、面的概念；③酶的活性部位并不是和底物的形狀正好互補(bǔ)，而是在結(jié)合過(guò)程中二者發(fā)生一定的構(gòu)象變化后才互補(bǔ)的：此動(dòng)態(tài)的辨認(rèn)過(guò)程稱為誘導(dǎo)契合；④酶的活性部位是位于酶分子表面的一個(gè)裂縫內(nèi)，底物分子或底物分子的一部分結(jié)合到裂縫內(nèi)并發(fā)生催化作用；⑤底物通過(guò)次級(jí)鍵結(jié)合到酶上：酶與底物形成ES復(fù)合物主要靠氫鍵、鹽鍵、范德華力和疏水相互作用；⑥酶活性部位具有柔性或可運(yùn)動(dòng)性：活性部位更易被破壞；沉降平衡法：沉降產(chǎn)生濃度梯度第一章：糖類的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)當(dāng)?shù)孜餄舛冗_(dá)到足夠高時(shí)，反應(yīng)速率與底物濃度幾乎無(wú)關(guān)，反應(yīng)達(dá)到最大反應(yīng)速率，表現(xiàn)為零級(jí)反應(yīng)。溫度沉淀：溫度對(duì)溶解度有影響，低溫穩(wěn)定，高溫不穩(wěn)定。七、萜和類固醇蛋白質(zhì)折疊：蛋白質(zhì)折疊不是隨機(jī)的而是通過(guò)累積選擇找到自由能最低的構(gòu)象；當(dāng)pH小于等電點(diǎn)時(shí)，氨基酸帶凈正電荷！使酶分子發(fā)生別構(gòu)作用的物質(zhì)稱為效應(yīng)物或別構(gòu)劑，它包括正效應(yīng)物（別構(gòu)激活劑）和負(fù)效應(yīng)物（別構(gòu)抑制劑）。類別輔酶、輔基或其活性形式主要功能補(bǔ)充：為了區(qū)分符合米氏方程的酶和正協(xié)同效應(yīng)的別構(gòu)酶及負(fù)協(xié)同效應(yīng)的別構(gòu)酶，用協(xié)同指數(shù)（cooperativityindex，CI）來(lái)鑒別不同的協(xié)同作用以及協(xié)同的程度。酶的作用機(jī)制和酶的調(diào)節(jié)彈性蛋白：存在于結(jié)締組織β折疊片的肽鏈處于曲折的伸展?fàn)顟B(tài)；萜：由兩個(gè)或多個(gè)異戊二烯單位組成；凝膠過(guò)濾法：標(biāo)準(zhǔn)蛋白質(zhì)（已知Mr和斯托克半徑）和待測(cè)蛋白質(zhì)必須具有相同的分子形狀（接近球體），分子形狀為線型或與凝膠發(fā)生吸附的蛋白質(zhì)不可用此法測(cè)定。第二章：脂類的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)五、磷脂一級(jí)結(jié)構(gòu)（即共價(jià)結(jié)構(gòu)，指多肽鏈的氨基酸序列）彈性蛋白：存在于結(jié)締組織核苷酸分子之間以3’，5’—磷酸二酯鍵相連。兩個(gè)核苷酸之間的夾角為36°；補(bǔ)充：酶的催化作用是由氨基酸側(cè)鏈上功能基團(tuán)和輔因子為媒介的，主要的有His、Ser、Cys、Lys、Glu、Asp的側(cè)鏈常直接參加催化過(guò)程；輔因子對(duì)于酶的催化具有協(xié)同作用；對(duì)于多底物的酶促催化反應(yīng)，存在著1個(gè)以上的底物結(jié)合部位，在活性部位存在1個(gè)以上的催化基團(tuán)，能進(jìn)行協(xié)同催化；

與底物相比較，酶分子很大，而活性部位通常只比底物稍大一些，故活性部位通常包圍著底物。1.絲氨酸蛋白酶的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

絲氨酸蛋白酶類包括胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶、彈性蛋白酶(胰肽酶E)、枯草桿菌蛋白酶(subtilisin)和其他相關(guān)酶。之所以稱為絲氨酸蛋白酶，是因?yàn)樗鼈冇泄餐?、涉及特有的反?yīng)絲氨酸殘基的作用機(jī)制；二異苯氟磷酸(DIPF)是絲氨酸蛋白酶的不可逆抑制劑，它只能與活性部位的Ser殘基結(jié)合，從而導(dǎo)致酶的失活，這就證明了這個(gè)絲氨酸殘基是酶活性所必需的。（雖然乙酰膽堿酯酶本身不是一種蛋白酶，但該酶是一個(gè)絲氨酸酯酶，并在機(jī)制上與絲氨酸蛋白酶相似）。

胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶和彈性蛋白酶都能完成同樣的反應(yīng)肽鏈裂解。雖然它們的結(jié)構(gòu)和作用機(jī)制是十分相似的，但是，它們卻表現(xiàn)出很不相同的(基團(tuán))專一性。這三種酶的分子量大約是25kD，有相似的的順序和三維空間結(jié)構(gòu)，整個(gè)分子呈橢球形。它們的活性中心存在催化三聯(lián)體(His57、Asp102和Ser195)的位置。催化三聯(lián)體在三種胰臟酶中都存在。3.絲氨酸蛋白酶進(jìn)化上的關(guān)系

胰凝乳蛋白酶、胰蛋白酶、彈性蛋白酶來(lái)自同一組織--胰臟,都是內(nèi)肽酶。這三種酶被認(rèn)為是由一個(gè)共同的祖先基因(ancestralgene)在進(jìn)化過(guò)程中通過(guò)同源趨異進(jìn)化(divergentevolution)產(chǎn)生的三個(gè)基因編碼的。因?yàn)?1).這三種酶的活性中心都含有可與DIFP起反應(yīng)的Ser殘基；2).在活性部位的Ser附近都含有相同的氨基酸順序：

--Gly-Asp-Ser-Gly-Gly-Pro--3).在它們的三級(jí)結(jié)構(gòu)中都含有相同的、恒定的

Asp102-His57-Ser195-的組合順序(相同的電荷轉(zhuǎn)換系統(tǒng))；4).它們氨基酸的順序大約有40%相同；5)它們有很相似的空間結(jié)構(gòu)?？莶輻U菌蛋白酶和小麥胚芽絲氨酸羧肽酶Ⅱ(一種外肽酶)也是絲氨酸蛋白酶，彼此之間以及與胰凝乳蛋白酶之間在一級(jí)或三級(jí)結(jié)構(gòu)上不具有共同的可辯別的關(guān)系。然而，這兩種酶在它們的活性部位上具有與胰臟酶相似的催化三聯(lián)體，由于這兩種酶活性部位相應(yīng)的催化三聯(lián)體的順序是不同的(在胰凝乳蛋白酶中是Asp102﹣His57﹣Ser195,在枯草桿菌蛋白酶中是Asp32﹣His64﹣Ser221,在小麥胚芽絲氨酸羧肽酶Ⅱ中是Asp338﹣His397-Ser146)，因此，它們從一個(gè)共同的祖先蛋白(ancestorprotein)進(jìn)化而來(lái)是很不可能的。這些酶顯然構(gòu)成了一個(gè)異源趨同進(jìn)化(convergentevolution)的例子。影響酶催化效率的因素底物和酶的鄰近效應(yīng)與定向效應(yīng)：鄰近效應(yīng)指酶與底物結(jié)合成中間復(fù)合物后，使底物與底物之間，酶的催化基團(tuán)與底物之間的有效濃度大大提高；定向效應(yīng)指底物的反應(yīng)基團(tuán)之間和酶的催化基團(tuán)與底物的反應(yīng)基團(tuán)之間的正確取位產(chǎn)生的效應(yīng)。底物形變和誘導(dǎo)契合：酶使底物分子中敏感鍵基團(tuán)的電子云密度增高或降低，產(chǎn)生電子張力，使底物分子形變而接近其過(guò)渡態(tài)，降低了反應(yīng)活化能；酸堿催化：酶通過(guò)瞬時(shí)的向底物提供質(zhì)子或從底物接受質(zhì)子以穩(wěn)定過(guò)渡態(tài)底物而加速反應(yīng)的催化機(jī)制。在生理?xiàng)l件下，pH中性，OH-H+很低，不能起到酸堿催化作用，此時(shí)主要依靠廣義的酸堿催化來(lái)作用，即酶蛋白分子中某些基團(tuán)既是質(zhì)子供體又是質(zhì)子受體，如氨基、羧基、巰基、酚羥基、咪唑基等。共價(jià)催化：酶蛋白中的親核基團(tuán)容易攻擊底物的親電中心，形成酶-底物共價(jià)結(jié)合的中間物，從而降低反應(yīng)活化能，加速反應(yīng)。酶蛋白中最常見(jiàn)的3種親核基團(tuán)是：絲氨酸羥基、半胱氨酸巰基、組氨酸咪唑基；底物中典型的親電中心：磷?；?、酰基和糖基。金屬離子催化：幾乎1/3的酶催化活性需要金屬離子，金屬離子通過(guò)3種主要途徑參與催化過(guò)程：結(jié)合底物為反應(yīng)定向；可逆地改變金屬離子的氧化態(tài)調(diào)節(jié)氧化還原反應(yīng)；靜電穩(wěn)定或屏蔽負(fù)電荷。多元協(xié)同催化：酶活性部位受微環(huán)境影響：非極性、低介電環(huán)境利于酶促反應(yīng)。酶活性的調(diào)控酶活性的調(diào)控激素產(chǎn)物反饋抑制抑制劑、激活劑別構(gòu)調(diào)節(jié)：可逆、非共價(jià)：別構(gòu)酶共價(jià)修飾不可逆共價(jià)修飾：酶原激活可逆共價(jià)修飾：磷酸化與去磷酸化甲基化與去甲基化其它同工酶別構(gòu)調(diào)節(jié)——酶分子的非催化部位（別構(gòu)部位）與某些化合物可逆地、非共價(jià)結(jié)合后使酶的構(gòu)象發(fā)生改變，進(jìn)而改變酶活性（增加或降低），稱之為酶的別構(gòu)調(diào)節(jié)。具有這種調(diào)節(jié)作用的酶稱為別構(gòu)酶（變構(gòu)酶）。使酶分子發(fā)生別構(gòu)作用的物質(zhì)稱為效應(yīng)物或別構(gòu)劑，它包括正效應(yīng)物（別構(gòu)激活劑）和負(fù)效應(yīng)物（別構(gòu)抑制劑）。別構(gòu)調(diào)節(jié)普遍存在于生物界，許多多謝途徑的關(guān)鍵酶就是利用別構(gòu)調(diào)節(jié)來(lái)控制代謝途徑之間的平衡。別構(gòu)調(diào)節(jié)現(xiàn)象不僅存在于別構(gòu)酶，還存在于其它的別構(gòu)蛋白質(zhì)如血紅蛋白；此外，操縱子中的調(diào)節(jié)蛋白也是別構(gòu)蛋白質(zhì)。關(guān)于別構(gòu)酶：①別構(gòu)酶的酶促反應(yīng)大多不符合Michaelis-Menten動(dòng)力學(xué)，