生物化學(xué) 課件全套 張靜文 第1-16章 緒論 - 酸堿平衡

生物化學(xué)第一章緒論目錄第一節(jié)生物化學(xué)的概念與研究?jī)?nèi)容第二節(jié)生物化學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)史第三節(jié)生物化學(xué)與現(xiàn)代醫(yī)學(xué)學(xué)習(xí)目標(biāo)1．掌握生物化學(xué)的概念。2．熟悉生物化學(xué)研究的主要內(nèi)容及與醫(yī)學(xué)的關(guān)系。3．了解生物化學(xué)的發(fā)展簡(jiǎn)史。第一節(jié)生物化學(xué)的概念與研究?jī)?nèi)容一、生物化學(xué)的概念生物化學(xué)又稱生命的化學(xué)，它從分子水平上研究生命的本質(zhì)。即研究生物體的分子結(jié)構(gòu)與功能、物質(zhì)代謝與調(diào)節(jié)及其在生命活動(dòng)中的作用。二、生物化學(xué)的研究?jī)?nèi)容（一）生物體的化學(xué)組成、結(jié)構(gòu)與功能生物化學(xué)初始研究?jī)?nèi)容是生物體的化學(xué)組成，測(cè)定其含量和分布。當(dāng)代生物化學(xué)研究的重點(diǎn)為生物大分子的結(jié)構(gòu)與功能。分子結(jié)構(gòu)、分子識(shí)別和分子的相互作用是執(zhí)行生物信息分子功能的基本要素。這一領(lǐng)域也是當(dāng)今生物化學(xué)的研究熱點(diǎn)之一。二、生物化學(xué)的研究?jī)?nèi)容（二）物質(zhì)代謝及其調(diào)節(jié)正常的物質(zhì)代謝是正常生命過(guò)程的必要條件，而物質(zhì)代謝的紊亂則可以發(fā)生疾病。目前對(duì)生物體內(nèi)的主要物質(zhì)代謝途徑雖已基本清楚，但仍有眾多的問(wèn)題有待探討。二、生物化學(xué)的研究?jī)?nèi)容（三）基因信息的傳遞及其調(diào)控基因信息的傳遞除研究DNA的結(jié)構(gòu)與功能外，更重要的是研究DNA復(fù)制、RNA轉(zhuǎn)錄、蛋白質(zhì)生物合成等基因信息傳遞過(guò)程的機(jī)制及基因表達(dá)時(shí)空調(diào)控的規(guī)律。DNA重組、轉(zhuǎn)基因、基因剔除、新基因克隆、人類基因組計(jì)劃及功能基因組計(jì)劃等的發(fā)展，將大大推動(dòng)這一領(lǐng)域的研究進(jìn)程。二、生物化學(xué)的研究?jī)?nèi)容（三）基因信息的傳遞及其調(diào)控基因信息的傳遞除研究DNA的結(jié)構(gòu)與功能外，更重要的是研究DNA復(fù)制、RNA轉(zhuǎn)錄、蛋白質(zhì)生物合成等基因信息傳遞過(guò)程的機(jī)制及基因表達(dá)時(shí)空調(diào)控的規(guī)律。DNA重組、轉(zhuǎn)基因、基因剔除、新基因克隆、人類基因組計(jì)劃及功能基因組計(jì)劃等的發(fā)展，將大大推動(dòng)這一領(lǐng)域的研究進(jìn)程。生物化學(xué)第一章緒論目錄第一節(jié)生物化學(xué)的概念與研究?jī)?nèi)容第二節(jié)生物化學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)史第三節(jié)生物化學(xué)與現(xiàn)代醫(yī)學(xué)學(xué)習(xí)目標(biāo)1．掌握生物化學(xué)的概念。2．熟悉生物化學(xué)研究的主要內(nèi)容及與醫(yī)學(xué)的關(guān)系。3．了解生物化學(xué)的發(fā)展簡(jiǎn)史。第二節(jié)生物化學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)史一、敘述生物化學(xué)階段是指從19世紀(jì)末至20世紀(jì)初，主要研究生物體的化學(xué)組成，如對(duì)脂類、糖類及氨基酸的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的研究；發(fā)現(xiàn)了核酸、酶、輔酶等，也稱靜態(tài)生物化學(xué)階段，是生物化學(xué)的初期階段。二、動(dòng)態(tài)生物化學(xué)階段從20世紀(jì)初期開始，生物化學(xué)進(jìn)入了蓬勃發(fā)展階段。如人類必需氨基酸、必需脂肪酸及多種維生素的發(fā)現(xiàn)；多種激素的發(fā)現(xiàn)及分離、合成；酶結(jié)晶；確定了包括糖代謝、脂肪酸代謝、三羧酸循環(huán)及鳥氨酸循環(huán)等生物體內(nèi)主要化學(xué)物質(zhì)的代謝途徑。這一時(shí)期以研究物質(zhì)的代謝途徑為主，所以稱動(dòng)態(tài)生物化學(xué)階段。三、分子生物學(xué)階段20世紀(jì)下葉以來(lái)，生物化學(xué)發(fā)展的顯著特征是分子生物學(xué)的崛起。細(xì)胞內(nèi)兩類重要的生物大分子——蛋白質(zhì)與核酸，成為研究的焦點(diǎn)?，F(xiàn)代基因工程的誕生與人類基因組計(jì)劃完成，極大地深化了人類對(duì)生命本質(zhì)對(duì)認(rèn)識(shí)，這為人類的健康和疾病的研究將帶來(lái)根本性的變革。生物化學(xué)第一章緒論目錄第一節(jié)生物化學(xué)的概念與研究?jī)?nèi)容第二節(jié)生物化學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)史第三節(jié)生物化學(xué)與現(xiàn)代醫(yī)學(xué)學(xué)習(xí)目標(biāo)1．掌握生物化學(xué)的概念。2．熟悉生物化學(xué)研究的主要內(nèi)容及與醫(yī)學(xué)的關(guān)系。3．了解生物化學(xué)的發(fā)展簡(jiǎn)史。第三節(jié)生物化學(xué)與現(xiàn)代醫(yī)學(xué)一、生物化學(xué)與基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)的關(guān)系生物化學(xué)與基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)密不可分生化的原理和技術(shù)已經(jīng)滲透到生物學(xué)科的各個(gè)領(lǐng)域生物化學(xué)已經(jīng)成為眾多基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)的“共同語(yǔ)言”二、生物化學(xué)與臨床醫(yī)學(xué)的關(guān)系臨床醫(yī)學(xué)是研究疾病發(fā)生、發(fā)展機(jī)制及疾病預(yù)防、診斷和治療的學(xué)科。生物化學(xué)講述正常人體的生物化學(xué)以及疾病過(guò)程中的生物化學(xué)相關(guān)問(wèn)題近代醫(yī)學(xué)經(jīng)常運(yùn)用生物化學(xué)的理論和技術(shù)來(lái)診斷、治療和預(yù)防疾病，而且許多疾病的發(fā)病機(jī)制也需要從分子水平加以探討三、生物化學(xué)與檢驗(yàn)醫(yī)學(xué)的關(guān)系檢驗(yàn)醫(yī)學(xué)又稱臨床化學(xué)（Clinicalchemistry），是在研究人體正常的生物化學(xué)變化過(guò)程的基礎(chǔ)上，利用物理學(xué)、化學(xué)、免疫學(xué)等多學(xué)科的理論與技術(shù)，檢測(cè)體液標(biāo)本中相關(guān)代謝物質(zhì)與量的變化，為臨床提供疾病診斷、病情監(jiān)測(cè)、療效觀察、判斷預(yù)后以及健康評(píng)價(jià)等信息和決策依據(jù)，并揭示疾病的病理機(jī)制及其特異性物質(zhì)變化的一門學(xué)科。三、生物化學(xué)與檢驗(yàn)醫(yī)學(xué)的關(guān)系生物化學(xué)是檢驗(yàn)醫(yī)學(xué)的基礎(chǔ)，只有了解人體的化學(xué)組成、結(jié)構(gòu)及生命過(guò)程中各種化學(xué)變化，才能找到各種待測(cè)物質(zhì)與臨床疾病的關(guān)系，并根據(jù)物質(zhì)特性設(shè)計(jì)檢測(cè)方法，從而對(duì)各種組織和細(xì)胞成分進(jìn)行精確分析，為臨床提供有用且可靠的信息。生物化學(xué)是一門實(shí)驗(yàn)科學(xué)，它的理論發(fā)展與各項(xiàng)技術(shù)的發(fā)明密切相關(guān)，每次的技術(shù)進(jìn)步，都會(huì)促進(jìn)檢驗(yàn)醫(yī)學(xué)和臨床醫(yī)學(xué)取得更大進(jìn)展。第二章蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能一、什么是蛋白質(zhì)?蛋白質(zhì)(protein)是由許多氨基酸(aminoacids)通過(guò)肽鍵(peptidebond)相連形成的高分子含氮化合物。第一節(jié)蛋白質(zhì)的分子組成一、蛋白質(zhì)的元素組成(一)組成蛋白質(zhì)的元素主要有C、H、O、N和S。有些蛋白質(zhì)含有少量磷或金屬元素鐵、銅、鋅、錳、鈷、鉬，個(gè)別蛋白質(zhì)還含有碘。由于體內(nèi)的含氮物質(zhì)以蛋白質(zhì)為主，因此，只要測(cè)定生物樣品中的含氮量，就可以根據(jù)以下公式推算出蛋白質(zhì)的大致含量：100克樣品中蛋白質(zhì)的含量(g%)=每克樣品含氮克數(shù)×6.25×1001/16%(二)蛋白質(zhì)元素組成的特點(diǎn)二、蛋白質(zhì)的基本單位——氨基酸(一)氨基酸的通式存在自然界中的氨基酸有300余種，但組成人體蛋白質(zhì)的編碼氨基酸僅有20種，且均屬L-氨基酸（甘氨酸除外）。各種氨基酸的結(jié)構(gòu)區(qū)別在于側(cè)鏈（R基團(tuán)）的不同，故具有不同的理化性質(zhì)CH3C+NH3COO-HR甘氨酸丙氨酸L-氨基酸的通式(二)氨基酸的分類非極性側(cè)鏈氨基酸(8種)水溶性小。其側(cè)鏈為非極性疏水基團(tuán)。

極性中性側(cè)鏈氨基酸(7種)易溶于水，但色氨酸微溶于水。其側(cè)鏈具有親水性(除外色氨酸)。酸性氨基酸(2種)側(cè)鏈上有羧基，在水溶液中能釋放出H+而帶負(fù)電荷。堿性氨基酸（3種）側(cè)鏈上有氨基、胍基、咪唑基等，在水溶液中能接受H+

而帶正電荷。20種氨基酸的英文名稱、縮寫符號(hào)及分類如下:1.非極性側(cè)鏈氨基酸(8種)中文名稱英文名稱縮寫符號(hào)結(jié)構(gòu)式等電點(diǎn)甘氨酸glycineGlyG5.97CHCOOHNH2H纈氨酸valineValV5.96CHCOOHNH2CH3丙氨酸alanineAlaA6.00CHCOOHNH2CH3-CHCH3亮氨酸leucineLeuL5.98CH3-CH-CH2CHCOOHNH2CH3

異亮氨酸isoleucineIleI6.02CHCOOHNH2CH3-CH2-CHCH3脯氨酸prolineProP6.30

苯丙氨酸phenylalaninePheF5.48-CH2CHCOOHNH2CH2CHCOOHNHCH2CH2

蛋氨酸methionineMetM5.74CH3SCH2CH2CHCOOHNH2絲氨酸serineSerS5.68HO-CH2CHCOOHNH2酪氨酸t(yī)yrosineTryY5.66-CH2CHCOOHNH2HO-

半胱氨酸cysteineCysC5.07HS-CH2CHCOOHNH22.極性中性側(cè)鏈氨基酸(7種)中文名稱英文名稱縮寫符號(hào)結(jié)構(gòu)式等電點(diǎn)天冬酰胺asparagineAsnN5.41

谷氨酰胺glutamineGlnQ5.65CHCOOHNH2HO-CHCH3

蘇氨酸t(yī)hreonineThrT5.60CHCOOHNH2HO-CHCH3H2N-C-CH2CHCOOHNH2O色氨酸t(yī)ryptophanTryW5.89CHCOOHNH2-CH2NH3.酸性氨基酸(2種)中文名稱英文名稱縮寫符號(hào)結(jié)構(gòu)式等電點(diǎn)

天冬氨酸asparticacidAspD2.97CHCOOHNH2

HOOC-CH2谷氨酸glutamicacidGluE3.22CHCOOHNH2HOOC-CH2-CH24.堿性氨基酸(3種)中文名稱英文名稱縮寫符號(hào)結(jié)構(gòu)式等電點(diǎn)賴氨酸lysineLysK9.74NH2CH2CH2CH2CH2CHCOOHNH2精氨酸arginineArgR10.76CHCOOHNH2NH2-CNHCH2CH2CH2NH組氨酸histidineHisH7.59CHCOOHNH2HCCH2NHCNCH(三)幾種特殊氨基酸1.含硫氨基酸半胱氨酸

+-HH-CH-CH-NHHOOC-CH-CH2-SHNH2HS--COOHCH-CH2NH2半胱氨酸

-CH-CH-NHHOOC-CH-CH2-SNH2S--COOHCH-CH2NH2二硫鍵胱氨酸(四)氨基酸的理化性質(zhì)1.兩性解離及等電點(diǎn)氨基酸是兩性電解質(zhì)，其解離方式取決于所處溶液的酸堿度。等電點(diǎn)(isoelectricpoint,pI)

在某一pH的溶液中，氨基酸解離成陽(yáng)離子和陰離子的趨勢(shì)及程度相等，成為兼性離子，呈電中性。此時(shí)溶液的pH值稱為該氨基酸的等電點(diǎn)。CHNHCOOHRCHNH2COOHRCHNHCOOHRCHNH3COOHR++H++OH-CHNHCOORCHNH3COO-R++OH-+H+CHNHCOORCHNH2COO-RpH<pI陽(yáng)離子pH=pI氨基酸的兼性離子pH>pI陰離子2.紫外吸收240250260270280290300310光密度色氨酸酪氨酸色氨酸、酪氨酸的最大吸收峰在280nm

附近。大多數(shù)蛋白質(zhì)含有這兩種氨基酸殘基，所以測(cè)定蛋白質(zhì)溶液280nm的光吸收值是分析溶液中蛋白質(zhì)含量的快速簡(jiǎn)便的方法。波長(zhǎng)(nm)芳香族氨基酸的紫外吸收3.茚三酮反應(yīng)氨基酸與茚三酮水合物共熱，可生成藍(lán)紫色化合物，其最大吸收峰在570nm處。由于此吸收峰值與氨基酸的含量存在正比關(guān)系，因此可作為氨基酸定量分析方法。2NOOOOOOOHOH+R-CH-COOHNH2+RCHOCO2+H++水合茚三酮羅曼紫(藍(lán)紫色)第一節(jié)蛋白質(zhì)的分子組成（四）氨基酸的分離與分析2.分配柱層析1.分配層析3.紙層析7.高效液相層析6.氣液層析5.離子交換層析4.薄層層吸三、氨基酸在蛋白質(zhì)分子中的連接方式

(一)肽鍵(peptidebond)是由一個(gè)氨基酸的

-羧基與另一個(gè)氨基酸的

-氨基脫水縮合而形成的化學(xué)鍵。甘氨酸+HNH2CHCOOHHNHCHCOOHH甘氨酸-HOH甘氨酰甘氨酸HNH2CHCOHNHCHCOOH

(一)肽鍵(peptidebond)是由一個(gè)氨基酸的

-羧基與另一個(gè)氨基酸的

-氨基脫水縮合而形成的化學(xué)鍵。三、氨基酸在蛋白質(zhì)分子中的連接方式甘氨酸+HNH2CHCOOHHNHCHCOOHH甘氨酸-HOH甘氨酰甘氨酸HNH2CHCOHNHCHCOOH肽鍵1.肽是由氨基酸通過(guò)肽鍵縮合而形成的化合物。(二)肽(peptide)2.兩分子氨基酸縮合形成二肽，三分子氨基酸縮合則形成三肽……3.由十個(gè)以內(nèi)氨基酸相連而成的肽稱為寡肽，由更多的氨基酸相連形成的肽稱多肽。

4.肽鏈中的氨基酸分子因?yàn)槊撍s合而基團(tuán)不全，被稱為氨基酸殘基(residue)。5.多肽鏈(polypeptidechain)是指許多氨基酸之間以肽鍵連接而成的一種結(jié)構(gòu)。分別有：N末端：多肽鏈中有自由氨基的一端，C末端：多肽鏈中有自由羧基的一端。+H3NLysGluThrAlaAlaAlaLysPheGluArg110GlnHisMetAspSerSerThrSerAlaAlaSerSerTyrSerAsnCysAsnGlnLeuArgProValLeuValAsnArg30GlnHisMetAspGlnValThrSerAlaAlaSerAsnThrSerAsnCysAsn20MetLysLysLys40ThrValGlu50AspGlnCysCysCysCys60LysAlaCysCysLysAsnGluThrGlnThr70ThrSerTyrSerAspThrIleSerMet80SerArgGlySerGluThr90AsnProLysTyrTyrLysThrAlaThr100LysIleGlnHisAlaAsnAlaIleValAlaAspPheHisValProValTyrProAsnGlyGlu110120ValSerCOON末端C末端牛核糖核酸酶124(三)幾種生物活性肽1.谷胱甘肽(glutathione,GSH)COOHH-C-NH2CH2H2CH2CCONHCHCH2SHCONHCOOH谷氨酸半胱氨酸甘氨酸2.多肽類激素體內(nèi)許多激素屬寡肽或多肽。CHONCONHCH2NNCONCONH2焦谷氨酸組氨酸脯氨酰胺

促甲狀腺素釋放激素(TRH)第二章蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能第二節(jié)蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)

蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)包括：一級(jí)結(jié)構(gòu)(primarystructure)

二級(jí)結(jié)構(gòu)(secondarystructure)

三級(jí)結(jié)構(gòu)(tertiarystructure)

四級(jí)結(jié)構(gòu)(quaternarystructure)一、蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)(一)定義與主要化學(xué)鍵1.定義蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)指多肽鏈中氨基酸的排列順序。2.主要的化學(xué)鍵肽鍵，有些蛋白質(zhì)還包括二硫鍵。

肽鍵的鍵長(zhǎng)為0.132nm，短于單鍵的0.147nm，長(zhǎng)于雙鍵的0.123nm，故具有部分雙鍵的特性，不能旋轉(zhuǎn)。(二)肽單元(肽鍵平面)參與肽鍵的6個(gè)原子C

1、C、O、N、H、C

2位于同一平面，C

1和C

2在平面上所處的位置為反式(trans)構(gòu)型，此同一平面上的6個(gè)原子構(gòu)成了所謂的肽單元(peptideunit)

。CR1HCR2HONHC0.123nm0.100nm0.132nm0.147nm0.153nm0.360nm肽鍵平面示意圖二、蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)(一)定義與主要化學(xué)鍵1.定義蛋白質(zhì)分子中某一段肽鏈的局部空間結(jié)構(gòu)，即該段肽鏈主鏈骨架原子的相對(duì)空間位置，并不涉及氨基酸殘基側(cè)鏈的構(gòu)象

。

2.主要的化學(xué)鍵

氫鍵

(二)蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)的主要形式

-螺旋(

-helix)

-折疊(

-pleatedsheet)

-轉(zhuǎn)角(

-turn)

無(wú)規(guī)卷曲(randomcoil)

1.

-螺旋1951年根據(jù)X線衍射圖提出。以

碳原子為轉(zhuǎn)折點(diǎn)，形成右手螺旋。(1)螺旋每圈含3.6個(gè)氨基酸殘基，殘基跨距0.15nm，螺距0.54nm。(2)螺旋以氫鍵保持穩(wěn)固。(3)各氨基酸殘基的R基團(tuán)均伸向螺旋外側(cè)。2.

-折疊

(1)是多肽鏈一種比較伸展、成鋸齒狀的肽鏈結(jié)構(gòu)。(2)兩條肽鏈走向相同，稱為順向平行結(jié)構(gòu)，反之，則稱為反向平行結(jié)構(gòu)。后者更為穩(wěn)定。3.

-轉(zhuǎn)角肽鏈出現(xiàn)180°回折的部分形成β-轉(zhuǎn)角。

4.無(wú)規(guī)卷曲無(wú)規(guī)卷曲是用來(lái)闡述沒(méi)有確定規(guī)律性的那部分肽鏈結(jié)構(gòu)。三、蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)(一)定義與主要化學(xué)鍵1.

定義

整條肽鏈中全部氨基酸殘基的相對(duì)空間位置，即肽鏈中所有原子在三維空間的排布位置。只有具有三級(jí)結(jié)構(gòu)的多肽鏈才能稱為蛋白質(zhì)。2.主要的化學(xué)鍵疏水鍵、離子鍵、氫鍵和VanderWaals力等。H2NH3N+NbHCOO-OaCCCOOHSSHOHOCH2OaaCHCH3CHCH3CH3CH2CH3CH3CH3cccOOCcCH2OHCH2OHbNH2+H2NCOCO-維持蛋白質(zhì)分子構(gòu)象的各種化學(xué)鍵abc氫鍵離子鍵疏水鍵N端C端肌紅蛋白(Mb)

(二)結(jié)構(gòu)域大分子蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)常可分割成一個(gè)或數(shù)個(gè)球狀或纖維狀的區(qū)域，折疊得較為緊密，各行使其功能，稱為結(jié)構(gòu)域(domain)。免疫球蛋白結(jié)構(gòu)域示意圖

四、蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)(一)定義與主要化學(xué)鍵1.定義蛋白質(zhì)分子中各亞基的空間排布及亞基接觸部位的布局和相互作用，稱為蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)。有些蛋白質(zhì)分子含有二條或多條多肽鏈，每一條多肽鏈都有完整的三級(jí)結(jié)構(gòu)，稱為蛋白質(zhì)的亞基(subunit)。2.主要化學(xué)鍵亞基之間的結(jié)合力主要是疏水作用，其次是氫鍵和離子鍵。血紅蛋白的四級(jí)結(jié)構(gòu)

血紅蛋白是由含有血紅素的2個(gè)α亞基和2個(gè)β亞基組成的四聚體。五、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系(一)一級(jí)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系

1.核糖核酸酶一級(jí)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系

二硫鍵破壞后，生物學(xué)活性喪失。

天然狀態(tài)，有催化活性26110958472584065HSSHSHHSHSSHHSHS26110958472655840

去除尿素、β-巰基乙醇

尿素、β-巰基乙醇2.胰島素一級(jí)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系(1)將A鏈N端的第1個(gè)氨基酸殘基切去，其活性只剩2％～10％，再將第2～4位氨基酸殘基切去，其活性完全喪失。(2)

將A、B兩鏈間的二硫鍵還原，A、B兩鏈即分離，胰島素的功能完全消失。(3)

將B鏈第28～30位氨基酸殘基切去，其活性仍能維持100%。3.血紅蛋白一級(jí)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系例：鐮刀形紅細(xì)胞貧血HbAβ肽鏈N-val·his·leu·thr·pro·glu·glu·····C(146)HbSβ肽鏈N-val·his·leu·thr·pro·val

·glu·····C(146)

這種由蛋白質(zhì)分子發(fā)生變異所導(dǎo)致的疾病，稱為“分子病”。(二)蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系1．血紅蛋白空間結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系Hb未結(jié)合O2時(shí)，4個(gè)亞基結(jié)構(gòu)緊密,稱緊張態(tài)(T態(tài))。隨著O2

的結(jié)合,空間結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，使結(jié)構(gòu)相對(duì)松弛，稱松弛態(tài)(R態(tài))。T態(tài)對(duì)氧親和力低,R態(tài)對(duì)氧親合力高，是Hb結(jié)合O2

的形式。肺毛細(xì)血管O2

分壓高,促使T態(tài)轉(zhuǎn)變成R態(tài),組織毛細(xì)血管,O2

分壓低,促使R態(tài)轉(zhuǎn)變成T態(tài)。

2．朊病毒蛋白空間結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系蛋白質(zhì)構(gòu)象疾病包括：人紋狀體脊髓變性病、老年癡呆癥、亨廷頓舞蹈病、瘋牛病等。例：瘋牛病中的蛋白質(zhì)構(gòu)象改變瘋牛病是由朊病毒蛋白(prionprotein,PrP)引起的一組人和動(dòng)物神經(jīng)退行性病變。正常PrP富含α-螺旋，稱為PrPc。在某種未知蛋白質(zhì)作用下轉(zhuǎn)變成為β-折疊的PrPsc，從而致病。PrPcα-螺旋PrPscβ-折疊正常瘋牛病第二章蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能第三節(jié)蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)一、蛋白質(zhì)的兩性解離和等電點(diǎn)

(一)兩性解離

蛋白質(zhì)分子除兩端的氨基和羧基可解離外，氨基酸殘基側(cè)鏈中某些基團(tuán)，在一定的溶液pH條件下都可解離成帶負(fù)電荷或正電荷的基團(tuán)，故稱兩性解離。(二)蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)溶液處于某一pH時(shí)，蛋白質(zhì)解離成正、負(fù)離子的趨勢(shì)相等，即成為兼性離子，凈電荷為零，此時(shí)溶液的pH稱為蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)。二、蛋白質(zhì)的膠體性質(zhì)

(一)蛋白質(zhì)屬于生物大分子之一，分子量可自1萬(wàn)至100萬(wàn)之巨，其分子的直徑可達(dá)1～100nm，為膠粒范圍之內(nèi)。(二)蛋白質(zhì)膠體穩(wěn)定的因素顆粒表面電荷水化膜+++++++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溶液中蛋白質(zhì)的聚沉三、蛋白質(zhì)的變性、沉淀和凝固

(一)

蛋白質(zhì)的變性(denaturation)在某些物理和化學(xué)因素作用下，其特定的空間構(gòu)象被破壞，也即有序的空間結(jié)構(gòu)變成無(wú)序的空間結(jié)構(gòu)，從而導(dǎo)致其理化性質(zhì)改變和生物活性的喪失。1.變性的本質(zhì)

即破壞非共價(jià)鍵和二硫鍵，不改變蛋白質(zhì)肽鏈的一級(jí)結(jié)構(gòu)。2.導(dǎo)致變性的因素如高溫、高壓、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、有機(jī)溶劑、重金屬離子、生物堿試劑及輻射等因素。

3.應(yīng)用舉例①臨床醫(yī)學(xué)上，變性因素常被應(yīng)用來(lái)消毒及滅菌。②防止蛋白質(zhì)變性也是有效保存蛋白質(zhì)制劑（如疫苗等）的必要條件。

天然狀態(tài)，有催化活性26110958472584065HSSHSHHSHSSHHSHS26110958472655840

去除尿素、β-巰基乙醇

尿素、β-巰基乙醇4.復(fù)性(renaturation)

若蛋白質(zhì)變性程度較輕，去除變性因素后，蛋白質(zhì)仍可恢復(fù)或部分恢復(fù)其原有的構(gòu)象和功能，稱為復(fù)性。非折疊狀態(tài)，無(wú)活性第三節(jié)蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)(二)蛋白質(zhì)沉淀在一定條件下，蛋白疏水側(cè)鏈暴露在外，肽鏈融會(huì)相互纏繞繼而聚集，因而從溶液中析出。變性的蛋白質(zhì)易于沉淀，有時(shí)蛋白質(zhì)發(fā)生沉淀，但并不一定變性。(三)蛋白質(zhì)的凝固作用蛋白質(zhì)變性后的絮狀物加熱可變成比較堅(jiān)固的凝塊，此凝塊不易再溶于強(qiáng)酸或強(qiáng)堿中。

四、蛋白質(zhì)的紫外吸收由于蛋白質(zhì)分子中含有共軛雙鍵的酪氨酸和色氨酸，因此在280nm波長(zhǎng)處有特征性吸收峰。蛋白質(zhì)的OD280與其濃度呈正比關(guān)系，因此可作蛋白質(zhì)定量測(cè)定。五、蛋白質(zhì)的呈色反應(yīng)(一)茚三酮反應(yīng)(ninhydrinreaction)蛋白質(zhì)經(jīng)水解后產(chǎn)生的氨基酸也可發(fā)生茚三酮反應(yīng)。(二)雙縮脲反應(yīng)(biuretreaction)蛋白質(zhì)和多肽分子中肽鍵在稀堿溶液中與硫酸銅共熱，呈現(xiàn)紫色或紅色，此反應(yīng)稱為雙縮脲反應(yīng)，雙縮脲反應(yīng)可用來(lái)檢測(cè)蛋白質(zhì)水解程度。(三)Folin-酚試劑反應(yīng)蛋白質(zhì)分子中酪氨酸殘基在堿性條件下能與酚試劑反應(yīng)生成藍(lán)色化合物。該反應(yīng)的靈敏度比雙縮脲反應(yīng)高100倍。第二章蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能第四節(jié)

蛋白質(zhì)的分離、純化與鑒定

一、蛋白質(zhì)分離純化的一般步驟1.蛋白質(zhì)樣品的前處理2.蛋白質(zhì)粗提液的粗分級(jí)分離3.濃縮蛋白質(zhì)的細(xì)分級(jí)分離4.蛋白質(zhì)結(jié)晶二、蛋白質(zhì)分離純化方法主要是根據(jù)蛋白質(zhì)在溶液中的性質(zhì)不同對(duì)蛋白質(zhì)進(jìn)行分離純化分子大小溶解度電荷吸附性質(zhì)對(duì)配體分子的生物學(xué)親和力高效液相層析和快速蛋白質(zhì)液相層析三、蛋白質(zhì)含量的測(cè)定及純度鑒定1.蛋白質(zhì)含量的測(cè)定

測(cè)定蛋白質(zhì)總量常用的方法有：凱氏定氮法、雙縮脲法、Folin-酚試劑法、紫外吸收法、染料結(jié)合法和膠體金測(cè)定法等。2.蛋白質(zhì)純度鑒定

蛋白質(zhì)純度鑒定通常采用物理化學(xué)的方法，如電泳、沉降、HPLC和溶解度分析等。目前采用的電泳分析有等電聚集、聚丙烯酰胺凝膠電泳和SDS、毛細(xì)管電泳等。第二章蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能第五節(jié)

蛋白質(zhì)的分類

1.根據(jù)蛋白質(zhì)分子形狀分類球狀蛋白質(zhì)纖維狀蛋白質(zhì)2.根據(jù)蛋白質(zhì)分子組成分類單純蛋白質(zhì)結(jié)合蛋白質(zhì)3.根據(jù)蛋白質(zhì)生物學(xué)功能分類功能蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)第3章

核酸的結(jié)構(gòu)與功能核酸的分子組成第一節(jié)第一節(jié)節(jié)標(biāo)題主要元素：C、H、O、N、P一、核酸的元素組成二、核酸的基本單位——核苷酸（一）核苷的組成

1.堿基嘌呤腺嘌呤(A)鳥嘌呤(G)嘧啶胞嘧啶(C)尿嘧啶(U)胸腺嘧啶(T)DAN含有：A、T、C、GRNA含有：A、U、C、G2.戊糖（1）兩者在結(jié)構(gòu)上的區(qū)別僅在于第2位碳原子；脫氧核糖1′核糖2′3′4′5′OHH2′3′4′5′1′H（2）RNA：核糖

DNA：脫氧核糖3.核苷核糖核苷脫氧核糖核苷堿基核糖核苷脫氧核糖核苷腺嘌呤腺嘌呤核苷（腺苷）腺嘌呤脫氧核苷（脫氧腺苷）鳥嘌呤鳥嘌呤核苷（鳥苷）鳥嘌呤脫氧核苷（脫氧鳥苷）胞嘧啶胞嘧啶核苷（胞苷）胞嘧啶脫氧核苷（脫氧胞苷）尿嘧啶尿嘧啶核苷（尿苷）—胸腺嘧啶—胸腺嘧啶脫氧核苷（脫氧胸苷）表3-1各種常見(jiàn)的核苷（二）核苷酸核糖核苷酸AMP、GMP、

UMP、CMP脫氧核糖核苷酸

dAMP、dGMP、dTMP、dCMPPP堿基核苷核苷酸A腺苷腺苷一磷酸（腺苷酸,AMP）G鳥苷鳥苷一磷酸（鳥苷酸,GMP）C胞苷胞苷一磷酸（胞苷酸,CMP）U尿苷尿苷一磷酸（尿苷酸,UMP）表3-2構(gòu)成RNA的主要堿基、核苷與核苷酸的名稱及代號(hào)堿基核苷核苷酸A脫氧腺苷

脫氧腺苷一磷酸（脫氧腺苷酸,dAMP）G脫氧鳥苷脫氧鳥苷一磷酸（脫氧鳥苷酸,dGMP）C脫氧胞苷脫氧胞苷一磷酸（脫氧胞苷酸,dCMP）T脫氧胸苷脫氧胸苷一磷酸（脫氧胸苷酸,dTMP）表3-3構(gòu)成DNA的主要堿基、核苷與核苷酸的名稱及代號(hào)三、體內(nèi)某些重要的核苷酸及其衍生物磷酸酯鍵多磷酸核糖核苷酸：NMP、NDP、NTP四、核酸分子中核苷酸的連接方式（一）

3,,5,-磷酸二酯鍵的生成前一個(gè)的核苷酸的3,-羥基與下一個(gè)核苷酸的5,-磷酸基脫水縮合生成。（二）特點(diǎn)

1.有兩個(gè)末端5,-末端(-P)，3,-末端(-OH)2.書寫時(shí)將5’-末端寫在左側(cè)（頭），3,-末端寫在右側(cè)（尾）。3.按照規(guī)則，以5’3,方向?yàn)檎颉５诙?jié)核酸的結(jié)構(gòu)與功能一、DNA的結(jié)構(gòu)與功能（一）DNA的一級(jí)結(jié)構(gòu)

定義：指DNA分子中脫氧核苷酸從5′-末端到3′-末端的排列順序。

由于脫氧核苷酸之間的差別僅在于堿基的不同，所以DNA的一級(jí)結(jié)構(gòu)就是它的堿基

排列順序，又稱堿基序列。5

pApCpTpGpCpT-OH3

5

ACTGCT3

DNA一級(jí)結(jié)構(gòu)的表示方式：

二、DNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)（一）DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型要點(diǎn)1.反向平行的右手雙螺旋

（1）

一條鏈為5′→3′，另一條鏈為3′→5′

（2）基本參數(shù)：直徑為2nm；每一個(gè)螺距有10個(gè)堿基對(duì)，每?jī)蓚€(gè)相鄰的堿基對(duì)平面之間的垂直距離為0.34nm，故螺距為3.4nm。3.4nm2nm（2）雙螺旋間的堿基互補(bǔ)配對(duì)

外側(cè)：由磷酸與脫氧核糖組成的親水性骨架；

內(nèi)側(cè)：疏水的堿基；配對(duì)原則：A-T、G-C

氫鍵：

A與T之間形成兩個(gè)氫鍵，G與C之間形成三個(gè)氫鍵。DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)示意圖脫氧核糖磷酸基團(tuán)堿基（3）穩(wěn)定力

橫向穩(wěn)定性：氫鍵；

縱向穩(wěn)定性：堿基平面間的疏水性堿基堆積力2.DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的多樣性B-DNA：相對(duì)濕度92%，右手螺旋，即Watson

和Crick提出的模型結(jié)構(gòu)，最穩(wěn)定A-DNA：相對(duì)濕度72%，右手螺旋Z-DAN：左手螺旋（三）DNA的超螺旋結(jié)構(gòu)1.原核生物DNA的環(huán)狀超螺旋結(jié)構(gòu)正超螺旋盤繞方向與DNA雙螺旋方向相同負(fù)超螺旋盤繞方向與DNA雙螺旋方向相反原核生物DNA的超螺旋結(jié)構(gòu)2.真核生物DNA高度有序和高度致密的染色質(zhì)（染色體）真核生物染色體的基本單位是核小體。DNA折疊、盤繞形成高度有序和致密的染色體核小體組蛋白：H1、H2A、

H2B、H3、H4DNA（四）DNA的功能DNA的基本功能是作為生物遺傳信息的攜帶者，是復(fù)制和轉(zhuǎn)錄的模板，并通過(guò)DNA的堿基序列決定蛋白質(zhì)的氨基酸順序。

遺傳信息是以基因的形式存在的，基因就是DNA分子中有轉(zhuǎn)錄活性的特定區(qū)段。二、RNA的結(jié)構(gòu)與功能（一）信使RNA（mRNA）的結(jié)構(gòu)與功能mRNA的5′帽子和3′尾巴結(jié)構(gòu)

3′-末端的尾巴結(jié)構(gòu)：有數(shù)十至數(shù)百個(gè)腺苷酸連接而成的多聚腺苷酸結(jié)構(gòu)，

稱為多聚腺苷酸尾或多聚A尾（ployA尾）m7GpppmRNA5′帽子3′尾巴AAAAA5′-末端的帽子結(jié)構(gòu)：7-甲基鳥苷三磷酸（m7GpppN）

意義：與維持mRNA的穩(wěn)定性及從細(xì)胞核向細(xì)胞質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)有關(guān)1.5′端帽子和3′端尾巴結(jié)構(gòu)2.功能：蛋白質(zhì)生物合成的直接模板mRNA的5′帽子和3′尾巴結(jié)構(gòu)m7GpppmRNA5′帽子3′尾巴AUGGCA密碼子密碼子：mRNA上每3個(gè)相鄰的核苷酸組成一個(gè)密碼子，指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成過(guò)程中氨基酸的順序.（二）轉(zhuǎn)運(yùn)RNA（tRNA）的結(jié)構(gòu)與功能1.tRNA富含稀有堿基包括雙氫尿嘧啶（DHU）、假尿嘧啶（pseudouridine，ψ）、次黃嘌呤（I）和甲基化的嘌呤（如mG、mA）等。2.二級(jí)結(jié)構(gòu)為“三葉草”型

特點(diǎn)：①反密碼環(huán)含有反密碼子；

②3′-末端的CCA結(jié)構(gòu)可以連接氨

基酸，稱氨基酸臂。3.三級(jí)結(jié)構(gòu)呈倒“L”型

在蛋白質(zhì)生物合成過(guò)程中反密碼子與mRNA的密碼子通過(guò)堿基互補(bǔ)原則相互識(shí)別，將其所攜帶的氨基酸正確運(yùn)送到核糖體上合成多肽鏈。4.tRNA是氨基酸的載體（三）rRNA的結(jié)構(gòu)與功能1.rRNA的結(jié)構(gòu)2.rRNA的功能

主要是與核糖體蛋白質(zhì)結(jié)合在一起，形成核糖體。核糖體是蛋白質(zhì)合成的場(chǎng)所，起裝配機(jī)的作用。

表3-4核糖體的組成原核生物（以大腸桿菌為例）真核生物（以小鼠肝為例）小亞基30S40SrRNA16S1542個(gè)核苷酸18S1874個(gè)核苷酸蛋白質(zhì)21種占總重量的40%33種占總重量的50%大亞基50S60SrRNA23S5S2940個(gè)核苷酸120個(gè)核苷酸28S5.85S5S4718個(gè)核苷酸160個(gè)核苷酸120個(gè)核苷酸蛋白質(zhì)31種占總重量的30%49種占總重量的35%RNA種類含量結(jié)構(gòu)特點(diǎn)功能mRNA占細(xì)胞總RNA的2%～5%分子大小不一，具有5′端帽子和3′端尾巴結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)生物合成的直接模板tRNA占細(xì)胞總RNA的15%二級(jí)結(jié)構(gòu)為“三葉草”型；三級(jí)結(jié)構(gòu)呈倒“L”型氨基酸的載體rRNA占細(xì)胞總RNA的80%以上原核生物含有23S、5S和16S三種rRNA；真核生物有28S、5.8S5S和18S四種rRNArRNA與核糖體蛋白組成核糖體，核糖體是蛋白質(zhì)合成的場(chǎng)所表3-5三種主要RNA的結(jié)構(gòu)與功能（四）非編碼小RNA（smallnon-messengerRNA，snmRNA）1.核酶定義：一類具有催化作用的小RNA，在RNA合成后的剪接修飾中發(fā)揮重要作用。2.小干擾RNA（smallinterferingRNA，siRNA）

定義：生物宿主對(duì)外源侵入基因表達(dá)的雙鏈RNA進(jìn)行切割所產(chǎn)生的特定長(zhǎng)度和特定核酸序列的小片段RNA。第三節(jié)

核酸的理化性質(zhì)及其應(yīng)用一、核酸的一般性質(zhì)（一）兩性電解質(zhì)酸性：磷酸基堿性：堿基（二）紫外線吸收1.原因：

堿基（含共軛雙鍵）2.最大吸收峰：260nm應(yīng)用：判斷核酸樣品的純度DNA純品:OD260/OD280=1.8RNA純品:OD260/OD280=2.0三、DNA的變性與復(fù)性1.定義：在某些理化因素作用下，DNA雙鏈解開成兩條單鏈的過(guò)程。2.因素：加熱、高壓、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿以及某些有機(jī)溶劑如乙醇、丙酮等。（一）DNA的變性3.增色效應(yīng)：DNA在變性過(guò)程中有更多的共軛雙鍵得以暴露，使DNA在260nm處的吸光度增高。熱變性

Tm：A260達(dá)到最大吸光度一半時(shí)的環(huán)境溫度，又稱融解溫度(meltingtemperature,Tm)。G+C含量越高，Tm值越大。A260（二）DNA的復(fù)性1.DNA復(fù)性：

當(dāng)變性條件緩慢的去處后，兩條解離的互補(bǔ)鏈可重新配對(duì)，恢復(fù)原來(lái)的雙螺旋結(jié)構(gòu)。2.退火：

熱變性后溫度緩慢下降時(shí)，變性DNA的兩條互補(bǔ)鏈可重新形成雙螺旋。︱︱︱︱︱︱︱︱︱︱︱︱︱︱︱︱︱︱︱︱︱︱︱︱︱︱︱︱︱︱︱︱︱︱︱︱︱︱︱︱︱︱︱︱︱︱︱︱單鏈DNA雙鏈DNA雜交雙鏈變性復(fù)性核酸分子雜交原理示意圖（三）核酸分子雜交不同來(lái)源的DNA單鏈之間或DNA與RNA單鏈之間，只要存在著一定程度的堿基配對(duì)關(guān)系，他們就有可能形成雜化雙鏈，這一過(guò)程稱為分子雜交。

第四章酶第一節(jié)概述酶是生物催化劑酶是活細(xì)胞產(chǎn)生的一類具有催化功能的生物分子，所以又稱為生物催化劑。

化學(xué)本質(zhì)：絕大多數(shù)的酶都是蛋白質(zhì)。目前將生物催化劑分為兩類:酶、核酶（脫氧核酶）一、酶的概念2H2O2E酶促反應(yīng)2H2O+O2底物S產(chǎn)物P酶的活性酶的失活酶是活細(xì)胞產(chǎn)生的、具有催化能力的蛋白質(zhì)（少數(shù)為核酸），也稱生物催化劑。由酶催化的化學(xué)反應(yīng)稱酶促反應(yīng)，被酶催化的物質(zhì)稱為底物（S），反應(yīng)生成的物質(zhì)稱為產(chǎn)物（P）。酶催化反應(yīng)的能力稱為酶活性。酶若失去催化能力稱為酶失活。二、酶的分類與命名（一）酶的命名1.習(xí)慣命名方法——推薦名稱

命名原則——來(lái)源+底物+催化類型+酶例如：（血清）乳酸脫氫酶

尿液淀粉（水解）酶

胃蛋白（水解）酶

丙酮酸脫羧酶2.國(guó)際系統(tǒng)命名法——系統(tǒng)名稱系統(tǒng)名稱包括底物名稱、構(gòu)型、反應(yīng)性質(zhì)，最后加一個(gè)酶字。例如：習(xí)慣名稱:谷丙轉(zhuǎn)氨酶系統(tǒng)名稱:丙氨酸：

-酮戊二酸氨基轉(zhuǎn)移酶酶催化的反應(yīng):

谷氨酸+丙酮酸

-酮戊二酸+丙氨酸(二）酶的分類根據(jù)酶所催化的反應(yīng)類型，按照國(guó)際酶學(xué)委員會(huì)，將酶分為六大類：1.氧化還原酶類

AH2+BA+BH22.轉(zhuǎn)移酶類

AR+BA+BR3.水解酶類

AB+H2OAOH+BH4.裂合酶類

ABA+B5.異構(gòu)酶類

AB6.合成(連接)酶類

A+B+ATPAB+ADP+Pi有關(guān)概念酶催化的生物化學(xué)反應(yīng)，稱為酶促反應(yīng)。

底物(substrate,S)：酶作用的物質(zhì)。

產(chǎn)物(product,P)：反應(yīng)生成的物質(zhì)。

酶活力：酶催化化學(xué)反應(yīng)的能力。三、酶促反應(yīng)的特點(diǎn)

酶與一般的化學(xué)催化劑的共同點(diǎn)在反應(yīng)前后沒(méi)有質(zhì)和量的變化只能催化熱力學(xué)上能進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)能加速可逆反應(yīng)的進(jìn)程，不改變平衡點(diǎn)都能降低反應(yīng)的活化能活化能(Activationenergy)分子由常態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榛罨癄顟B(tài)所需的能量。在一定溫度下1mol底物全部進(jìn)入活化態(tài)所需要的自由能。酶與一般催化劑的區(qū)別（特點(diǎn)）1.酶具有很高的催化效率

2.酶具有高度專一性3.酶具有高度不穩(wěn)定性4.酶活性的可調(diào)控性1.酶具有很高的催化效率

酶的催化效率通常比非催化反應(yīng)高108～1020倍，比一般催化劑高107～1013倍。酶的催化不需要較高的反應(yīng)溫度。酶比一般催化劑更有效地降低反應(yīng)的活化能。酶促反應(yīng)活化能的改變反應(yīng)總能量改變酶促反應(yīng)活化能非催化反應(yīng)活化能

一般催化劑催化反應(yīng)的活化能能量反應(yīng)過(guò)程底物產(chǎn)物75.3648.997.12無(wú)催化劑膠態(tài)鈀過(guò)氧化氫酶活化能（kJ/mol）催化劑

不同催化劑存在下過(guò)氧化氫分解反應(yīng)的活化能

據(jù)計(jì)算，在25℃時(shí)活化能每減少4.184kJ/mol，反應(yīng)速度可增高5.4倍。2.酶具有高度專一性

根據(jù)選擇的嚴(yán)格程度不同，分為三類：絕對(duì)專一性：只能作用于特定結(jié)構(gòu)的底物，進(jìn)行一種專一的反應(yīng)，生成一種特定結(jié)構(gòu)的產(chǎn)物。相對(duì)專一性：作用于一類化合物或一種化學(xué)鍵。立體異構(gòu)專一性：作用于立體異構(gòu)體中的一種。酶對(duì)其所催化底物的選擇性稱為酶的專一性。延胡索酸酶反丁烯二酸蘋果酸延胡索酸酶順丁烯二酸立體異構(gòu)專一性L-乳酸脫氫酶丙酮酸L-乳酸

D-乳酸脫氫酶丙酮酸D-乳酸專一性產(chǎn)生原因鎖－匙學(xué)說(shuō)酶-底物復(fù)合物的形成與誘導(dǎo)契合假說(shuō)*誘導(dǎo)契合假說(shuō)酶底物復(fù)合物E+SE+PES酶與底物相互接近時(shí)，其結(jié)構(gòu)相互誘導(dǎo)、相互變形和相互適應(yīng)，進(jìn)而相互結(jié)合。這一過(guò)程稱為酶-底物結(jié)合的誘導(dǎo)契合假說(shuō)。3.酶具有高度不穩(wěn)定性高溫或其它苛刻的物理或化學(xué)條件，易引起變性失活。酶的化學(xué)本質(zhì)：蛋白質(zhì)——易受環(huán)境影響4.酶活性的可調(diào)控性調(diào)節(jié)酶生成與降解量調(diào)節(jié)酶催化效力調(diào)節(jié)底物濃度……酶促反應(yīng)受多種因素的調(diào)控，以適應(yīng)機(jī)體對(duì)不斷變化的內(nèi)外環(huán)境和生命活動(dòng)的需要。

第四章酶第二節(jié) 酶的分子結(jié)構(gòu)與功能一、酶的組成酶單純酶結(jié)合酶（全酶）酶蛋白

(蛋白質(zhì)部分)輔助因子

(金屬離子或小分子有機(jī)化合物)輔酶(與酶蛋白結(jié)合疏松，可用透析或超濾的方法去除)輔基(與酶蛋白結(jié)合緊密，不能用透析或超濾的方法去除)（一）按化學(xué)組成分關(guān)系一關(guān)系二：酶蛋白與底物結(jié)合，決定反應(yīng)的專一性和高效率。輔助因子直接對(duì)電子、原子或某些化學(xué)基團(tuán)起傳遞作用，決定反應(yīng)的類型關(guān)系三：酶蛋白和輔助因子單獨(dú)存在時(shí)均無(wú)活性，只有全酶才有活性。輔助因子酶蛋白A酶蛋白B酶蛋白C（二）按分子特點(diǎn)分單體酶：一條肽鏈寡聚酶：兩個(gè)或兩個(gè)以上的亞基多酶復(fù)合體：幾種酶非共價(jià)鍵嵌合或稱活性部位，指在一級(jí)結(jié)構(gòu)上可能相距遙遠(yuǎn)，但在空間結(jié)構(gòu)上彼此靠近，組成具有特定空間結(jié)構(gòu)的區(qū)域，能與底物特異結(jié)合并將底物轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物。它是酶行使催化功能的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。（一）酶的活性中心二、酶的分子結(jié)構(gòu)酶的活性中心常位于酶蛋白分子表面，含有較多疏水氨基酸殘基，形成疏水性“裂縫”或“口袋”，形成了利于酶促反應(yīng)發(fā)生的疏水環(huán)境。Bindingofasubstratetoanenzymeatthe

activesite已糖激酶的活性中心必需基團(tuán):指酶分子中氨基酸殘基側(cè)鏈的化學(xué)基團(tuán)中，一些與酶活性

密切相關(guān)的化學(xué)基團(tuán)。如Ser的羥基，His

的咪唑基，Cys的巰基，

Asp、Glu的側(cè)鏈羧基等

結(jié)合基團(tuán)(與底物相結(jié)合)活性中心內(nèi)必需基團(tuán)催化基團(tuán)(催化底物轉(zhuǎn)變成產(chǎn)物)活性中心外必需基團(tuán)(維持酶活性中心的空間構(gòu)象)底物活性中心外的必需基團(tuán)結(jié)合基團(tuán)催化基團(tuán)活性中心必需基團(tuán)酶活性中心的特點(diǎn)1.活性中心在酶分子整個(gè)體積中只占很小的一部分2.活性中心是一個(gè)三維實(shí)體3.底物通過(guò)較弱的鍵結(jié)合到酶分子上形成酶和底物的復(fù)合物（ES）（有利于產(chǎn)物形成）。4.酶的活性中心是酶分子表面的一個(gè)裂隙或裂縫(－－在所有已知結(jié)構(gòu)的酶中都是位于酶分子的表面呈裂縫狀)5.活性中心有結(jié)合底物的專一性6.酶活性中心具有柔性或可運(yùn)動(dòng)性三、酶原與酶原的激活酶原有些酶在細(xì)胞內(nèi)合成或初分泌時(shí)只是酶的無(wú)活性前體，此前體物質(zhì)稱為酶原。酶原的激活在一定條件下，酶原向有活性酶轉(zhuǎn)化的過(guò)程。

酶原激活的機(jī)理酶原分子構(gòu)象發(fā)生改變形成或暴露出酶的活性中心

一個(gè)或幾個(gè)特定的肽鍵斷裂，水解掉一個(gè)或幾個(gè)短肽在特定條件下賴?yán)i天天天天甘異賴?yán)i天天天天纈組絲SSSS46183甘異纈組絲SSSS腸激酶活性中心胰蛋白酶原的激活過(guò)程胰蛋白酶胰蛋白酶原

酶原激活的生理意義

消化道內(nèi)的蛋白酶原：避免細(xì)胞的自身消化，使酶在特定的部位和環(huán)境中發(fā)揮作用，保證體內(nèi)代謝正常進(jìn)行。

凝血系統(tǒng)和纖維蛋白溶解酶：有的酶原可以視為酶的儲(chǔ)存形式。在需要時(shí)，酶原適時(shí)地轉(zhuǎn)變成有活性的酶，發(fā)揮其催化作用。四、同工酶同工酶是指催化相同的化學(xué)反應(yīng)，而酶蛋白的分子結(jié)構(gòu)、理化性質(zhì)、免疫學(xué)性能不同的一組酶。通常存在于同一種屬或者同一個(gè)體的不同組織或者細(xì)胞的不同亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)中由不同基因或者等位基因編碼的多肽鏈。由同一基因編碼，生成不同的mRNA翻譯而來(lái)的。不包括翻譯水平修飾所形成的多分子形式。*生理及臨床意義在代謝調(diào)節(jié)上起著重要的作用；用于解釋發(fā)育過(guò)程中階段特有的代謝特征；同工酶譜的改變有助于對(duì)疾病的診斷；同工酶可以作為遺傳標(biāo)志，用于遺傳分析研究。HHHHHHHMHHMMHMMMMMMMLDH1

(H4)LDH2(H3M)LDH3(H2M2)LDH4(HM3)LDH5

(M4)乳酸脫氫酶的同工酶*舉例：乳酸脫氫酶(LDH1～

LDH5)人體心肝和骨骼肌LDH同工酶譜組織器官

LDH1LDH2LDH3LDH4LDH5

（占總LDH活性的百分比）

心

35~7028~452~160~60~5

肝

0~82~103~336~2730~8

骨骼肌

1~104~188~389~3640~97

正常血清27.1±2.834.7±4.320.9±2.411.7±3.357±2.9心臟疾病LDH1↑，LDH2↑，LDH3↓，LDH5↓急性肝炎LDH5↑明顯原發(fā)性肝癌LDH3↑，LDH4↑，LDH5↑，LDH5>LDH4心肌梗死和肝病病人血清LDH同工酶譜的變化1酶活性心肌梗死酶譜正常酶譜肝病酶譜2345五、酶的調(diào)節(jié)1.變構(gòu)酶變構(gòu)效應(yīng)劑(allostericeffector)變構(gòu)激活劑變構(gòu)抑制劑

變構(gòu)酶(allostericenzyme)

變構(gòu)部位(allostericsite)一些代謝物可與某些酶分子活性中心外的某部分可逆地結(jié)合，使酶構(gòu)象改變，從而改變酶的催化活性，此種調(diào)節(jié)方式稱變構(gòu)調(diào)節(jié)。變構(gòu)酶常為多個(gè)亞基構(gòu)成的寡聚體，具有協(xié)同效應(yīng)變構(gòu)激活變構(gòu)抑制

變構(gòu)酶的Ｓ形曲線[S]V無(wú)變構(gòu)效應(yīng)劑

變構(gòu)調(diào)節(jié)的方式：變構(gòu)酶通常為代謝途徑的起始關(guān)鍵酶，而變構(gòu)劑則為代謝途徑的終產(chǎn)物。因此，變構(gòu)劑一般以反饋方式對(duì)代謝途徑的起始關(guān)鍵酶進(jìn)行調(diào)節(jié)，最常見(jiàn)的為負(fù)反饋調(diào)節(jié)。

變構(gòu)調(diào)節(jié)的特點(diǎn)⑴酶活性的改變通過(guò)酶分子構(gòu)象的改變而實(shí)現(xiàn)；⑵酶的變構(gòu)僅涉及非共價(jià)鍵的變化；⑶調(diào)節(jié)酶活性的因素為代謝物；⑷為一非耗能過(guò)程；⑸無(wú)放大效應(yīng)。

2、共價(jià)修飾酶共價(jià)修飾(covalentmodification)某些酶能在其他酶的催化作用下，某些酶蛋白肽鏈上的一些基團(tuán)可與某種化學(xué)基團(tuán)發(fā)生可逆的共價(jià)結(jié)合，從而改變酶的活性，此過(guò)程稱為共價(jià)修飾。

常見(jiàn)類型磷酸化與脫磷酸化（最常見(jiàn)）乙?；兔撘阴；谆兔摷谆佘栈兔撓佘栈璖H與－S－S互變

酶的磷酸化與脫磷酸化-OHThrSerTyr酶蛋白H2OPi磷蛋白磷酸酶ATPADP蛋白激酶ThrSerTyr-O-PO32-酶蛋白

引起酶分子在有活性形式與無(wú)活性形式或者高活性與低活性之間進(jìn)行相互轉(zhuǎn)變。共價(jià)修飾調(diào)節(jié)的特點(diǎn)⑴酶以兩種不同修飾和不同活性的形式存在；⑵有共價(jià)鍵的變化；⑶一般為耗能過(guò)程；⑷受其他調(diào)節(jié)因素（如激素）的影響；⑸存在放大效應(yīng)。

第四章酶第三節(jié) 影響酶促反應(yīng)速度的因素研究某一因素對(duì)酶促反應(yīng)速度的影響時(shí)，應(yīng)保持其他因素不變，只改變被研究因素與酶促反應(yīng)速度的關(guān)系。酶促反應(yīng)速度是指酶促反應(yīng)開始時(shí)（初始底物濃度被消耗5%以內(nèi)）的速度，簡(jiǎn)稱初速度。酶的活性大小用酶促反應(yīng)速度來(lái)衡量。酶的活性用國(guó)際單位（IU或U）來(lái)表示。酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)研究的是酶促反應(yīng)速度及其影響因素。影響酶促反應(yīng)速度的因素底物濃度的影響酶濃度的影響溫度的影響pH的影響激活劑的影響抑制劑的影響一、底物濃度對(duì)反應(yīng)速度的影響

研究前提：?jiǎn)蔚孜?、單產(chǎn)物反應(yīng)反應(yīng)速度取其初速度，即反應(yīng)剛剛開始，產(chǎn)物的生成量極少，逆反應(yīng)可不予考慮底物濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于酶濃度E+Sk1k2k3ESE+P

在其他因素不變的情況下，底物濃度對(duì)反應(yīng)速度的影響呈矩形雙曲線關(guān)系。酶反應(yīng)速度與底物濃度的關(guān)系曲線反應(yīng)速度與底物濃度成正比反應(yīng)速度不再成正比例加速反應(yīng)速度不再增加,達(dá)最大速度當(dāng)?shù)孜餄舛容^低時(shí)：反應(yīng)速度與底物濃度成正比；反應(yīng)為一級(jí)反應(yīng)。隨著底物濃度的增高：反應(yīng)速度不再成正比例加速；反應(yīng)為混合級(jí)反應(yīng)。當(dāng)?shù)孜餄舛雀哌_(dá)一定程度：反應(yīng)速度不再增加，達(dá)最大速度；反應(yīng)為零級(jí)反應(yīng)酶促反應(yīng)模式——中間產(chǎn)物學(xué)說(shuō)

k1k3E+SESE+Pk2k4中間產(chǎn)物1.米－曼氏方程式

※1913年Michaelis和Menten提出反應(yīng)速度與底物濃度關(guān)系的數(shù)學(xué)方程式，即米－曼氏方程式，簡(jiǎn)稱米氏方程式[S]：底物濃度V：不同[S]時(shí)的反應(yīng)速度Vmax：最大反應(yīng)速度Ｋm：米氏常數(shù)ＶVmax[S]Km+[S]＝──米氏常數(shù)(Km

)

概念：

Km：當(dāng)酶反應(yīng)速度達(dá)到最大反應(yīng)速度的一半時(shí)的底物濃度，單位mol/L。即：

意義：(1)Km是酶的特征性常數(shù)之一；

Km只與酶的性質(zhì)有關(guān),

與酶的濃度無(wú)關(guān)(2)Km可近似表示酶對(duì)底物的親和力（反比）(3)同一酶對(duì)于不同底物有不同的Km值。

測(cè)定Km值可以確定最合適底物或天然底物。雙倒數(shù)作圖法二、酶濃度對(duì)反應(yīng)速度的影響當(dāng)[S]＞＞[E]，酶可被底物飽和的情況下，反應(yīng)速度與酶濃度成正比。0V

[E]

[S]>>[E]酶濃度對(duì)反應(yīng)速度的影響

三、溫度對(duì)反應(yīng)速度的影響雙重影響溫度升高，酶促反應(yīng)速度升高；溫度升高10oC,反應(yīng)速度增加一倍由于酶的本質(zhì)是蛋白質(zhì)，溫度升高，可引起酶的變性，從而反應(yīng)速度降低。酶活性0.51.02.01.50102030405060溫度oC溫度對(duì)淀粉酶活性的影響

三、溫度對(duì)反應(yīng)速度的影響酶促反應(yīng)速度最快時(shí)的環(huán)境溫度稱為最適溫度人體內(nèi)大多數(shù)酶的最適溫度為35~40℃酶的最適溫度不是一個(gè)固定不變的常數(shù)酶活性0.51.02.01.50102030405060溫度oC溫度對(duì)淀粉酶活性的影響

最適溫度TaqDNA聚合酶：70～75℃，可耐受100℃高溫，是從水生棲熱菌ThermusAquaticus（Taq）中分離出的熱穩(wěn)定性DNA聚合酶，用于PCR反應(yīng)。低溫的作用:貯存生物制品、菌種等

低溫時(shí)由于活化分子數(shù)目減少，反應(yīng)速度降低，但溫度升高后，酶活性又可恢復(fù)臨床上的低溫麻醉減少組織細(xì)胞的代謝程度，使機(jī)體耐受手術(shù)時(shí)氧和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的缺乏高溫的作用：消毒殺菌高溫使酶蛋白變性失活應(yīng)用四、pH對(duì)反應(yīng)速度的影響解離狀態(tài)：蛋白質(zhì)的極性基團(tuán)輔助因子的荷電狀態(tài)底物的解離狀態(tài)

而不同的解離狀態(tài)或直接影響酶與底物的誘導(dǎo)結(jié)合,或影響酶的空間結(jié)構(gòu),從而改變酶的活力pH對(duì)酶作用的影響機(jī)制環(huán)境過(guò)酸、過(guò)堿使酶變性失活最適pH：酶催化活性最大時(shí)的環(huán)境pH。多數(shù)酶：7.0左右胃蛋白酶：1.8肝精氨酸酶：9.8最適pH不是酶的特征常數(shù)，只在一定條件下有意義0酶活性pHpH對(duì)某些酶活性的影響胃蛋白酶246810選擇合適的緩沖液可以保持酶的相對(duì)穩(wěn)定和保持高活性胰蛋白酶最適pH最適pH激活劑(activator):使酶由無(wú)活性變?yōu)橛谢钚曰蚴姑富钚栽黾拥奈镔|(zhì)都稱之為該酶的激活劑。五、激活劑對(duì)反應(yīng)速度的影響激活劑無(wú)機(jī)離子大多為金屬離子:如K+,Na+,Ca2+,Mg2+,Zn2+,Fe2+等少數(shù)為陰離子:如Cl-,Br-,I-,CN-,PO43-等小分子有機(jī)物：如Vc,Cys,GSH,膽汁酸鹽等生物大分子：如蛋白激酶，激活酶原的蛋白酶等六、抑制劑對(duì)反應(yīng)速度的影響酶的抑制劑(inhibitor，I)凡能使酶的催化活性下降或喪失，而不引起酶蛋白變性的物質(zhì)稱為酶的抑制劑。根據(jù)酶與抑制劑結(jié)合的方式不同：不可逆性抑制（irreversibleinhibition）

I與E共價(jià)結(jié)合可逆性抑制（reversibleinhibition）

I與E非共價(jià)結(jié)合(一)不可逆性抑制作用*概念抑制劑通常以共價(jià)鍵與酶活性中心的必需基團(tuán)相結(jié)合，使酶失活。不能用透析、超濾等方法去除。

*舉例有機(jī)磷化合物

羥基酶解毒------解磷定(PAM)重金屬離子及砷化合物

巰基酶解毒------二巰基丙醇(BAL)

（二）可逆性抑制作用

概念：抑制劑與酶和（或）酶－底物復(fù)合物以非共價(jià)鍵疏松地結(jié)合而引起酶活性的降低或喪失。結(jié)合可逆，迅速達(dá)到平衡，能用透析，超濾等辦法除去抑制劑而使酶復(fù)活。

區(qū)別在于抑制劑與酶的結(jié)合方式競(jìng)爭(zhēng)性抑制（competitiveinhibition）非競(jìng)爭(zhēng)性抑制（non-competitiveinhibition）反競(jìng)爭(zhēng)性抑制（uncompetitiveinhibition）１.競(jìng)爭(zhēng)性抑制作用抑制劑與底物的結(jié)構(gòu)相似，能與底物競(jìng)爭(zhēng)酶的活性中心，從而阻礙底物與酶的結(jié)合，減少了酶的作用機(jī)會(huì)，降低了酶的活性，這種抑制作用稱為競(jìng)爭(zhēng)性抑制作用。

例:丙二酸對(duì)琥珀酸脫氫酶的抑制作用

競(jìng)爭(zhēng)性抑制曲線

特點(diǎn)：①抑制劑與底物結(jié)構(gòu)相似；②I與S競(jìng)爭(zhēng)同一種酶的活性中心結(jié)合（非共價(jià)）；③抑制程序取決于［I］/［S］的比例；④Vm不變，Km增加。所以可以用增加底物濃度的方法來(lái)解除這種抑制。對(duì)氨基苯甲酸二氫蝶啶谷氨酸四氫葉酸二氫葉酸核酸二氫葉酸合成酶二氫葉酸還原酶磺胺藥磺胺藥的化學(xué)結(jié)構(gòu)與對(duì)氨基苯甲酸十分相似，故能與對(duì)氨基苯甲酸競(jìng)爭(zhēng)二氫葉酸合成酶的活性中心，造成該酶活性抑制，進(jìn)而減少四氫葉酸和核酸的合成，最終導(dǎo)致細(xì)菌繁殖生長(zhǎng)停止。人體細(xì)胞的葉酸可由食物獲得，不受磺胺類藥物的抑制。對(duì)氨基苯甲酸H2NCOOHH2NCO2NHR對(duì)氨基苯甲酸(PABA)磺胺藥(R為各種取代基)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)2.非競(jìng)爭(zhēng)性抑制作用抑制原因：I與酶的活性中心外的位點(diǎn)結(jié)合,I與S沒(méi)有競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系。非競(jìng)爭(zhēng)性抑制曲線特點(diǎn)：①I與S結(jié)構(gòu)不相似；②I與E在活性中心外的部位結(jié)合；③抑制取決于抑制劑的絕對(duì)濃度，不管底物濃度有多高，不能用增加底物的方法去除抑制；④Vm降低，Km不變。所以不能用增加底物濃度的方法來(lái)解除這種抑制。３.反競(jìng)爭(zhēng)性抑制E+SE+PES+IESI++ESESESIEP

抑制劑不能與游離酶結(jié)合，但可與ES復(fù)合物結(jié)合反競(jìng)爭(zhēng)性抑制曲線

抑制類型與I結(jié)合的成分VmaxKm競(jìng)爭(zhēng)性抑制E不變?cè)龃蠓歉?jìng)爭(zhēng)性抑制E及ES減小不變反競(jìng)爭(zhēng)性抑制ES減小減小三種可逆性抑制作用的比較

第四章酶第四節(jié)酶與醫(yī)學(xué)的關(guān)系酶與醫(yī)學(xué)的關(guān)系一、酶與疾病發(fā)生

二、酶與疾病診斷

三、酶與疾病治療（一）酶與疾病的發(fā)生研究表明，許多疾病的發(fā)病機(jī)制或病理生理變化，都直接或間接地與酶相關(guān)，由于各種先天或后天的原因?qū)е旅傅馁|(zhì)和量的異常、酶活性改變所引起。（二）酶與疾病的診斷1．酶活性的改變與疾病的診斷：如丙氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶（ALT）、天冬氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶（AST）、乳酸脫氫酶（LDH）、肌酸激酶（CK）、堿性磷酸酶（ALP）等等。

2．酶可以作為試劑工具，應(yīng)用于一些常見(jiàn)疾病的指標(biāo)測(cè)定。3．同工酶在疾病診斷中的價(jià)值：如乳酸脫氫酶同工酶譜改變可以協(xié)助診斷肝臟或心肌等方面的疾病。

（三）酶與疾病的治療常用酶類藥物酶主要來(lái)源用途淀粉酶胰、麥芽、微生物治療消化不良、食欲不振