生物化學(xué)全套課件424P

1、。第一章第一章 蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)(protein)(protein) 第一節(jié)第一節(jié) 概概 述述一、蛋白質(zhì)的定義一、蛋白質(zhì)的定義 蛋白質(zhì)：是一切生物體中普遍存在的，由天然氨基酸通過肽鍵連接而成的生物大分子；其種類繁多，各具有一定的相對(duì)分子質(zhì)量，復(fù)雜的分子結(jié)構(gòu)和特定的生物功能；是表達(dá)生物遺傳性狀的一類主要物質(zhì)。 二、蛋白質(zhì)在生命中的重要性二、蛋白質(zhì)在生命中的重要性 早在1878年，思格斯就在反杜林論中指出：“生命是蛋白體的存在方式，這種存在方式本質(zhì)上就在于這些蛋白體的化學(xué)組成部分的不斷的自我更新?！?可以看出，第一，蛋白體是生命的物質(zhì)基礎(chǔ)；第二，生命是物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的特殊形式，是蛋白體的存在方式；第三，這種

2、存在方式的本質(zhì)就是蛋白體與其外部自然界不斷的新陳代謝?，F(xiàn)代生物化學(xué)的實(shí)踐完全證實(shí)并發(fā)展了恩格斯的論斷 1.蛋白質(zhì)是生物體內(nèi)必不可少的重要成分蛋白質(zhì)是生物體內(nèi)必不可少的重要成分 蛋白質(zhì)占干重 人體中（中年人） 人體 45% 水55% 細(xì)菌 50%80% 蛋白質(zhì)19% 真菌 14%52% 脂肪19% 酵母菌 14%50% 糖類1% 白地菌50% 無機(jī)鹽7% 2.蛋白質(zhì)是一種生物功能的主要體現(xiàn)者蛋白質(zhì)是一種生物功能的主要體現(xiàn)者 （1）酶的催化作用 （2）調(diào)節(jié)作用(多肽類激素) （3）運(yùn)輸功能 （4）運(yùn)動(dòng)功能 （5）免疫保護(hù)作用(干擾素) （6）接受、傳遞信息的受體 （7）毒蛋白3.外源蛋白質(zhì)有營養(yǎng)功

3、能，可作為生產(chǎn)加工的對(duì)象外源蛋白質(zhì)有營養(yǎng)功能，可作為生產(chǎn)加工的對(duì)象.三、蛋白質(zhì)的組成三、蛋白質(zhì)的組成1.元素組成元素組成 蛋白質(zhì)是一類含氮有機(jī)化合物，除含有碳、氫、氧外，還有氮和少量的硫。某些蛋白質(zhì)還含有其他一些元素，主要是磷、鐵、碘、碘、鋅和銅等。這些元素在蛋白質(zhì)中的組成百分比約為： 碳 50 氫 7 氧 23 氮 16% 硫 03 其他 微 量 氮占生物組織中所有含氮物質(zhì)的絕大部分。因此，可以將生物組織的含氮量近似地看作蛋白質(zhì)的含氮量。由于大多數(shù)蛋白質(zhì)的含氮量接近于16%，所以，可以根據(jù)生物樣品中的含氮量來計(jì)算蛋白質(zhì)的大概含量蛋白質(zhì)含量的測(cè)定：蛋白質(zhì)含量的測(cè)定： 凱氏定氮法凱氏定氮法 (測(cè)

4、定氮的經(jīng)典方法) 優(yōu)點(diǎn)：對(duì)原料無選擇性，儀器簡(jiǎn)單， 方法也簡(jiǎn)單； 缺點(diǎn)：易將無機(jī)氮(如核酸中的氮) 都?xì)w入蛋白質(zhì)中,不精確。 一般，樣品含氮量平均在16%，取其倒數(shù)100/16=6.25，即為蛋白質(zhì)換算系數(shù)，其含義是樣品中每存在1g元素氮，就說明含有6.25g 蛋白質(zhì)）；故： 蛋白質(zhì)含量=氮的量100/166.25 除了上法外，還有 紫外比色法紫外比色法 雙縮脲法雙縮脲法 folin酚酚 考馬斯亮蘭考馬斯亮蘭g250比色法比色法（條件：蛋白質(zhì)必須是可溶的） 2.化學(xué)組成化學(xué)組成（兩種類型） 單純蛋白質(zhì)：水解為 -氨基酸 結(jié)合蛋白質(zhì)=單純蛋白質(zhì)+輔基 第二節(jié)第二節(jié) 氨基酸化學(xué)氨基酸化學(xué)一、氨基酸

5、的結(jié)構(gòu)與分類一、氨基酸的結(jié)構(gòu)與分類(2). 除甘氨酸外,其它所有氨基酸分子中的-碳原子都為不對(duì)稱碳原子,所以：a.氨基酸都具有旋光性。b.每一種氨基酸都具有d-型和l-型兩種立體異構(gòu)體。目前已知的天然蛋白質(zhì)中氨基酸都為l-型。1.氨基酸的結(jié)構(gòu)氨基酸的結(jié)構(gòu) 氨基酸是蛋白質(zhì)水解的最終產(chǎn)物，是組成蛋白質(zhì)的基本單位。從蛋白質(zhì)水解物中分離出來的氨基酸有二十種，除脯氨酸和羥脯氨酸外，這些天然氨基酸在結(jié)構(gòu)上的共同特點(diǎn)為：(1). 與羧基相鄰的-碳原子上都有一個(gè)氨基，因而稱為-氨基酸 coohh2n ch -碳原子基團(tuán) r r基團(tuán)-氨基酸基本結(jié)構(gòu)通式 2.常見氨基酸的分類常見氨基酸的分類 中性aa（1）按r基

6、團(tuán)的酸堿性分 酸性aa 堿性aa（2）按r基團(tuán)的 疏水性r基團(tuán)aa 電性質(zhì)分 不帶電荷極性r基團(tuán)的aa 帶電荷r基團(tuán)的aa 脂肪族a（3）按r基團(tuán)的化學(xué)結(jié)構(gòu)分 芳香族aa 雜環(huán)族aa 3.構(gòu)成蛋白質(zhì)的構(gòu)成蛋白質(zhì)的20種氨基酸種氨基酸 4.人體所需的八種必需氨基酸人體所需的八種必需氨基酸 賴氨酸(lys) 纈氨酸(val) 蛋氨酸(met) 色氨酸(try) 亮氨酸(leu) 異亮氨酸(ile) 酪氨酸(thr) 苯丙氨酸(phe) 嬰兒時(shí)期所需: 精氨酸(arg)、組氨酸(his) 早產(chǎn)兒所需：色氨酸(try)、半胱氨酸(cys).在少數(shù)蛋白質(zhì)中分離出一些不常見的氨基酸，通常稱為不常見蛋白質(zhì)氨

7、基酸。這些氨基酸都是由相應(yīng)的基本氨基酸衍生而來的。其中重要的有4-羥基脯氨酸、5-羥基賴氨酸、n-甲基賴氨酸、和3,5-二碘酪氨酸等。這些不常見蛋白質(zhì)氨基酸的結(jié)構(gòu)如下 nhhocooh4-羥基脯氨酸h2nch2chch2ch2chcoohohnh25-羥基賴氨酸nh2ch3nhch2chch2ch2chcooh6-n-甲基賴氨酸hoiich2chcoohnh23,5-二碘酪氨酸 二二.氨基酸的重要理化性質(zhì)氨基酸的重要理化性質(zhì)1.一般物理性質(zhì)一般物理性質(zhì) 常見氨基酸均為無色結(jié)晶,其形狀因構(gòu)型而異溶解性：溶解性：各種氨基酸在水中的溶解度差別很大，并能溶解于稀酸或稀堿中，但不能溶解于有機(jī)溶劑。通常酒

8、精能把氨基酸從其溶液中沉淀析出。 (2) 熔點(diǎn)：熔點(diǎn)：氨基酸的熔點(diǎn)極高，一般在200以上。(3) 味感：味感：其味隨不同氨基酸有所不同，有的無味、有的為甜、有的味苦，谷氨酸的單鈉鹽有鮮味，是味精的主要成分。旋光性：旋光性：除甘氨酸外，氨基酸都具有旋光性，能使偏振光平面向左或向右旋轉(zhuǎn)，左旋者通常用（-）表示，右旋者用（+）表示。(5)光吸收：光吸收：構(gòu)成蛋白質(zhì)的20種氨基酸在可見光區(qū)都沒有光吸收，但在遠(yuǎn)紫外區(qū)(97%以上）；nb.知道蛋白質(zhì)的分子量；nc.知道蛋白質(zhì)由幾個(gè)亞基組成；nd.測(cè)定蛋白質(zhì)的氨基酸組成；并根據(jù)分子量計(jì)算每種氨基酸的個(gè)數(shù)。ne.測(cè)定水解液中的氨量，計(jì)算酰胺的含量。(2)多肽

9、鏈的拆分：多肽鏈的拆分：由多條多肽鏈組成的蛋白質(zhì)分子，必須先進(jìn)行拆分。幾條多肽鏈借助非共價(jià)鍵連接在一起，稱為寡聚蛋白質(zhì)，如，血紅蛋白為四聚體，烯醇化酶為二聚體；可用8mol/l尿素或6mol/l鹽酸胍處理，即可分開多肽鏈(亞基). 測(cè)定蛋白質(zhì)分子中多肽鏈的測(cè)定蛋白質(zhì)分子中多肽鏈的數(shù)目：數(shù)目：通過測(cè)定末端氨基酸殘基的摩爾數(shù)與蛋白質(zhì)分子量之間的關(guān)系，即可確定多肽鏈的數(shù)目。 二硫鍵的斷裂：二硫鍵的斷裂：幾條多肽鏈通過二硫鍵交聯(lián)在一起?？稍诳捎?mol/l尿素或6mol/l鹽酸胍存在下，用過量的-巰基乙醇處理，使二硫鍵還原為巰基，然后用烷基化試劑保護(hù)生成的巰基，以防止它重新被氧化?？梢酝ㄟ^加入鹽酸胍方

10、法解離多肽鏈之間的非共價(jià)力；應(yīng)用過甲酸氧化法或巰基還原法拆分多肽鏈間的二硫鍵。 巰基的保護(hù)-oocchch2shnh3+ich2cnh2och2occloch2cl-oocchch2snh3+occh2och2-oocchch2snh3+ch2cnh2o-oocchch2snh3+測(cè)定每條多肽鏈的氨基酸組成，并計(jì)算出氨基酸成分的分子比；測(cè)定每條多肽鏈的氨基酸組成，并計(jì)算出氨基酸成分的分子比；分析多肽鏈的分析多肽鏈的n-n-末端和末端和c-c-末端末端 末端氨基酸的測(cè)定：末端氨基酸的測(cè)定：多肽鏈端基氨基酸分為兩類，n-端氨基酸和c-端氨基酸。在肽鏈氨基酸順序分析中，最重要的是n-端氨基酸分析法。

11、末端氨基酸測(cè)定的主要方法有： 在堿性條件下，丹磺酰氯（二甲氨基萘磺酰氯）可以與n-端氨基酸的游離氨基作用，得到丹磺酰-氨基酸。此法的優(yōu)點(diǎn)是丹磺酰-氨基酸有很強(qiáng)的熒光性質(zhì)，檢測(cè)靈敏度可以達(dá)到110-9mol。n(ch3)2so2clh2nchcrohnchcroso2n(ch3)2+水解n(ch3)2so2hnchcrooh+氨基酸丹磺酰氯多肽n-端丹磺酰n-端氨基酸丹磺酰氨基酸此法是多肽鏈c-端氨基酸分析法。多肽與肼在無水條件下加熱，c-端氨基酸即從肽鏈上解離出來，其余的氨基酸則變成肼化物。肼化物能夠與苯甲醛縮合成不溶于水的物質(zhì)而與c-端氨基酸分離。h2nchcrohnchcroorncchh

12、nohn-1n-端氨基酸 c-端氨基酸orncchh2nohh2nchcronhnh2+h+nh2nh2氨基酸酰肼c-端氨基酸 氨肽酶是一種肽鏈外切酶，它能從多肽鏈的n-端逐個(gè)的向里水解。根基不同的反應(yīng)時(shí)間測(cè)出酶水解所釋放出的氨基酸種類和數(shù)量，按反應(yīng)時(shí)間和氨基酸殘基釋放量作動(dòng)力學(xué)曲線，從而知道蛋白質(zhì)的n-末端殘基順序。最常用的氨肽酶是亮氨酸氨肽酶，水解以亮氨酸殘基為n-末端的肽鍵速度最大。n羧肽酶法：羧肽酶法：羧肽酶是一種肽鏈外切酶，它能從多肽鏈的c-端逐個(gè)的水解。根基不同的反應(yīng)時(shí)間測(cè)出酶水解所釋放出的氨基酸種類和數(shù)量，從而知道蛋白質(zhì)的c-末端殘基順序。目前常用的羧肽酶有四種：a,b,c和y；

13、a和b來自胰臟；c來自柑桔葉；y來自面包酵母。羧肽酶a能水解除pro,arg和lys以外的所有c-末端氨基酸殘基；b只能水解arg和lys為c-末端殘基的肽鍵。多肽鏈斷裂成多個(gè)肽段多肽鏈斷裂成多個(gè)肽段，可采用兩種或多種不同的斷裂方法將多肽樣品斷裂成兩套或多套肽段或肽碎片，并將其分離開來。多肽的選擇性降解的方法多肽的選擇性降解的方法有：n酶解法酶解法: :胰蛋白酶，糜蛋白酶，胃蛋白酶，嗜熱菌蛋白酶，羧肽酶和氨肽酶n化學(xué)法化學(xué)法：溴化氰水解法，它能選擇性地切割由甲硫氨酸的羧基所形成的肽鍵。ch3s：ch2ch2chn hcn hchcoor+b rc+nb r-ch3s+ch2ch2chn hcn

14、 hchcoorcnch3scn ch2chn hcn hchcoorch2+h2o+ch2chn hcoch2oh3n+chcor高絲氨酸內(nèi)酯測(cè)定每個(gè)肽段的氨基酸順序。測(cè)定每個(gè)肽段的氨基酸順序。確定肽段在多肽鏈中的次序：確定肽段在多肽鏈中的次序：利用兩套或多套肽段的氨基酸順序彼此間的交錯(cuò)重疊，拼湊出整條多肽鏈的氨基酸順序。確定原多肽鏈重二硫鍵的位置：確定原多肽鏈重二硫鍵的位置：一般采用胃蛋白酶處理沒有斷開二硫鍵的多肽鏈，再利用雙向電泳技術(shù)分離出各個(gè)肽段，用過甲酸處理后，將每個(gè)肽段進(jìn)行組成及順序分析，然后同其它方法分析的肽段進(jìn)行比較，確定二硫鍵的位置。三三.蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)1.

15、蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu) 蛋白質(zhì)的二級(jí)(secondary)結(jié)構(gòu)是指肽鏈的主鏈在空間的排列,或規(guī)則的幾何走向、旋轉(zhuǎn)及折疊。它只涉及肽鏈主鏈的構(gòu)象及鏈內(nèi)或鏈間形成的氫鍵。主要有-螺旋、-折疊、-轉(zhuǎn)角。(1). -螺旋螺旋 在-螺旋中肽平面的鍵長(zhǎng)和鍵角一定,肽鍵的原子排列呈反式構(gòu)型,相鄰的肽平面構(gòu)成兩面角.多肽鏈中的各個(gè)肽平面圍繞同一軸旋轉(zhuǎn)，形成螺旋結(jié)構(gòu)，螺旋一周，沿軸上升的距離即螺距為0.54nm,含3.6個(gè)氨基酸殘基；兩個(gè)氨基酸之間的距離0.15nm.肽鏈內(nèi)形成氫鍵，氫鍵的取向幾乎與軸平行，第一個(gè)氨基酸殘基的酰胺基團(tuán)的-co基與第四個(gè)氨基酸殘基酰胺基團(tuán)的-nh基形成氫鍵。蛋白質(zhì)分子為右

16、手-螺旋。左手和右手螺旋左手和右手螺旋 （2） -折疊折疊 -折疊是由兩條或多條幾乎完全伸展的肽鏈平行排列，通過鏈間的氫鍵交聯(lián)而形成的。肽鏈的主鏈呈鋸齒樁折疊構(gòu)象。在-折疊中，-碳原子總是處于折疊的角上，氨基酸的r基團(tuán)處于折疊的棱角上并與棱角垂直，兩個(gè)氨基酸之間的軸心距為0.35nm. -折疊結(jié)構(gòu)的氫鍵主要是由兩條肽鏈之間形成的；也可以在同一肽鏈的不同部分之間形成。幾乎所有肽鍵都參與鏈內(nèi)氫鍵的交聯(lián)，氫鍵與鏈的長(zhǎng)軸接近垂直。-折疊有兩種類型。一種為平行式，即所有肽鏈的n-端都在同一邊。另一種為反平行式，即相鄰兩條肽鏈的方向相反。（3） -轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)角在-轉(zhuǎn)角部分，由四個(gè)氨基酸殘基組成.四個(gè)形成轉(zhuǎn)角的

17、殘基中，第三個(gè)一般均為甘氨酸殘基彎曲處的第一個(gè)氨基酸殘基的 -c=o 和第四個(gè)殘基的 n-h 之間形成氫鍵，形成一個(gè)不很穩(wěn)定的環(huán)狀結(jié)構(gòu)。這類結(jié)構(gòu)主要存在于球狀蛋白分子中。（）自由回轉(zhuǎn)（）自由回轉(zhuǎn)沒有一定規(guī)律的松散肽鏈結(jié)構(gòu)，但仍是緊密有序的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，通過主鏈間及主鏈與側(cè)鏈間氫鍵維持其構(gòu)象不同的蛋白質(zhì)，自由回轉(zhuǎn)的數(shù)量和形式各不相同分兩類： 緊密環(huán) 連接條帶超二級(jí)結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)域超二級(jí)結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)域（）超二級(jí)結(jié)構(gòu)（）超二級(jí)結(jié)構(gòu)在蛋白質(zhì)分子中，由若干相鄰的二級(jí)結(jié)構(gòu)單元組合在一起，彼此相互作用，形成有規(guī)則的、在空間上能辨認(rèn)的二級(jí)結(jié)構(gòu)組合體。幾種類型的超二級(jí)結(jié)構(gòu)： ；超二級(jí)結(jié)構(gòu)在結(jié)構(gòu)超二級(jí)結(jié)構(gòu)在結(jié)構(gòu)層次上高于二

18、級(jí)結(jié)構(gòu)，但層次上高于二級(jí)結(jié)構(gòu)，但沒有聚集成具有功能的結(jié)沒有聚集成具有功能的結(jié)構(gòu)域構(gòu)域 （）結(jié)構(gòu)域（）結(jié)構(gòu)域 對(duì)于較大的蛋白質(zhì)分子或亞基，多肽鏈往往由兩個(gè)或兩個(gè)以上相對(duì)獨(dú)立的三維實(shí)體締合而成三級(jí)結(jié)構(gòu)。這種相對(duì)獨(dú)立的三維實(shí)體就稱結(jié)構(gòu)域。結(jié)構(gòu)域通常是幾個(gè)超二級(jí)結(jié)構(gòu)的組合，對(duì)于較小的蛋白質(zhì)分子，結(jié)構(gòu)域與三級(jí)結(jié)構(gòu)等同，即這些蛋白為單結(jié)構(gòu)域。結(jié)構(gòu)域一般由100200 個(gè)氨基酸殘基組成，但大小范圍可達(dá) 40400 個(gè)殘基。氨基酸可以是連續(xù)的，也可以是不連續(xù)的結(jié)構(gòu)域之間常形成裂隙，比較松散，往往是蛋白質(zhì)優(yōu)先被水解的部位。酶的活性中心往往位于兩個(gè)結(jié)構(gòu)域的界面上結(jié)構(gòu)域之間由“鉸鏈區(qū)”相連，使分子構(gòu)象有一定的柔性，

19、通過結(jié)構(gòu)域之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使蛋白質(zhì)分子實(shí)現(xiàn)一定的生物功能。 在蛋白質(zhì)分子內(nèi)，結(jié)構(gòu)域可作為結(jié)構(gòu)單位進(jìn)行相對(duì)獨(dú)立的運(yùn)動(dòng)，水解出來后仍能維持穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，甚至保留某些生物活性結(jié)構(gòu)域與功能域的關(guān)系：結(jié)構(gòu)域與功能域的關(guān)系：有時(shí)一個(gè)結(jié)構(gòu)域就是蛋白質(zhì)的功能域，但不總是包含一個(gè)但通常是多個(gè)結(jié)構(gòu)域蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)是指多肽鏈在二級(jí)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步盤旋、折疊，從而生成特定的空間結(jié)構(gòu)。包括主鏈和側(cè)鏈的所有原子的空間排布一般非極性側(cè)鏈埋在分子內(nèi)部，形成疏水核，極性側(cè)鏈在分子表面蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)許多蛋白質(zhì)是由兩個(gè)或兩個(gè)以上獨(dú)立的三級(jí)結(jié)構(gòu)通過非共價(jià)鍵結(jié)合成的多聚體，稱為寡聚蛋

20、白。寡聚蛋白中的每個(gè)獨(dú)立三級(jí)結(jié)構(gòu)單元稱為亞基。蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)是指亞基的種類、數(shù)量以及各個(gè)亞基在寡聚蛋白質(zhì)中的空間排布和亞基間的相互作用。如，血紅蛋白的四級(jí)結(jié)構(gòu)得測(cè)定由佩魯茨1958年完成，其結(jié)構(gòu)要點(diǎn)為：球狀蛋白，寡聚蛋白，含四個(gè)亞基兩條鏈，兩條鏈，22 鏈：141個(gè)殘基； 鏈：146個(gè)殘基分子量65 000含四個(gè)血紅素輔基親水性側(cè)鏈基團(tuán)在分子表面，疏水性基團(tuán)在分子內(nèi)部三蛋白質(zhì)分子中的共價(jià)鍵與次級(jí)鍵三蛋白質(zhì)分子中的共價(jià)鍵與次級(jí)鍵一級(jí)結(jié)構(gòu)二級(jí)結(jié)構(gòu)超二級(jí)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)域三級(jí)結(jié)構(gòu)亞基四級(jí)結(jié)構(gòu)維系蛋白質(zhì)分子的一級(jí)結(jié)構(gòu)：肽鍵、二硫鍵維系蛋白質(zhì)分子的二級(jí)結(jié)構(gòu)：氫鍵維系蛋白質(zhì)分子的三級(jí)結(jié)構(gòu)：疏水相互作用力、氫鍵、

21、范德華力、鹽鍵維系蛋白質(zhì)分子的四級(jí)結(jié)構(gòu)：范德華力、鹽鍵 a鹽鍵（離子鍵 ） b氫鍵 c疏水相互作用力 d 范德華力 e二硫鍵 f 酯鍵氫鍵、范德華力、疏水相互作用力、鹽鍵，均為次級(jí)鍵氫鍵、范德華力雖然鍵能小，但數(shù)量大疏水相互作用力對(duì)維持三級(jí)結(jié)構(gòu)特別重要鹽鍵數(shù)量小二硫鍵對(duì)穩(wěn)定蛋白質(zhì)構(gòu)象很重要，二硫鍵越多，蛋白質(zhì)分子構(gòu)象越穩(wěn)定離子鍵離子鍵氫鍵氫鍵范德華力范德華力疏水相互作用力疏水相互作用力第四節(jié)第四節(jié) 蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系一一.蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系 研究蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系主要是：研究多肽鏈中不同部位的殘基與生物功能的關(guān)系。 進(jìn)

22、行這方面的研究常用的方法有：同源蛋白質(zhì)氨基酸順序相似性分析、氨基酸殘基的化學(xué)修飾及切割實(shí)驗(yàn)等。 例例1 鐮刀形貧血病鐮刀形貧血病l患者血紅細(xì)胞合成了一種不正常的血紅蛋白（hb-s）l它與正常的血紅蛋白（hb-a）的差別：僅僅在于鏈的n-末端第6位殘基發(fā)生了變化l（hb-a）第6位殘基是極性谷氨酸殘基，（hb-s）中換成了非極性的纈氨酸殘基l使血紅蛋白細(xì)胞收縮成鐮刀形，輸氧能力下降，易發(fā)生溶血l這說明了蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)與功能關(guān)系的高度統(tǒng)一性例例2 一級(jí)結(jié)構(gòu)的局部斷裂與蛋白質(zhì)的激一級(jí)結(jié)構(gòu)的局部斷裂與蛋白質(zhì)的激活活 體內(nèi)的某些蛋白質(zhì)分子初合成時(shí)，常帶有抑制肽，呈無活性狀態(tài)，稱為蛋白質(zhì)原.蛋白質(zhì)原的部分

23、肽鏈以特定的方式斷裂后，才變?yōu)榛钚苑肿?例：胰島素，在剛合成時(shí)，是一個(gè)比成熟的胰島素分子大一倍多的單鏈多肽，稱為前胰島素原前胰島素原的n-末端有一段肽鏈，稱為信號(hào)肽.信號(hào)肽被切去，剩下的是胰島素原。胰島素原比胰島素分子多一段c肽，只有當(dāng)c肽被切除后才成為有51個(gè)殘基，分a、b兩條鏈的胰島素分子單體.例例3 同源蛋白同源蛋白 同源蛋白：是指在不同有機(jī)體中實(shí)現(xiàn)同一功能的蛋白質(zhì).同源蛋白中的一級(jí)結(jié)構(gòu)中有許多位置的氨基酸對(duì)所有種屬來說都是相同的，稱為不變殘基；其他位置的氨基酸稱可變殘基.不同種屬的可變殘基有很大變化.可用于判斷生物體間親緣關(guān)系的遠(yuǎn)近.例：細(xì)胞色素cl60 個(gè)物種中，有 27 個(gè)位置上的

24、氨基酸殘基完全不變，是維持其構(gòu)象中發(fā)揮特有功能所必要的部位，屬于不變殘基.l可變殘基可能隨著進(jìn)化而變異，而且不同種屬的細(xì)胞色素 c氨基酸差異數(shù)與種屬之間的親緣關(guān)系相關(guān)。親緣關(guān)系相近者，氨基酸差異少，反之則多（進(jìn)化樹）.黃色： 不變殘基（invariable residues）藍(lán)色 ： 保守氨基酸（conservative residues）未標(biāo)記：可變殘基（variable residues）二二.蛋白質(zhì)的構(gòu)象與功能的關(guān)系蛋白質(zhì)的構(gòu)象與功能的關(guān)系 別構(gòu)效應(yīng)：又稱變構(gòu)效應(yīng)，是指寡聚蛋白與配基結(jié)合，改變蛋白質(zhì)構(gòu)象，導(dǎo)致蛋白質(zhì)生物活性改變的現(xiàn)象.它是細(xì)胞內(nèi)最簡(jiǎn)單的調(diào)節(jié)方式.例：血紅蛋白的別構(gòu)效應(yīng)一個(gè)

25、亞基與氧結(jié)合后，引起該亞基構(gòu)象改變進(jìn)而引起另三個(gè)亞基的構(gòu)象改變整個(gè)分子構(gòu)象改變與氧的結(jié)合能力增加 第五節(jié)第五節(jié) 蛋白質(zhì)的性質(zhì)蛋白質(zhì)的性質(zhì)一一.蛋白質(zhì)的分子大小蛋白質(zhì)的分子大小蛋白質(zhì)是分子量很大的生物分子，相對(duì)分子質(zhì)量大于10 000.最高可達(dá)40 000 000（煙草花葉病毒） 蛋白質(zhì)相對(duì)分子質(zhì)量的測(cè)定方法蛋白質(zhì)相對(duì)分子質(zhì)量的測(cè)定方法1.根據(jù)化學(xué)成分測(cè)定最小相對(duì)分子質(zhì)量根據(jù)化學(xué)成分測(cè)定最小相對(duì)分子質(zhì)量 此法首先利用化學(xué)分析方法測(cè)定蛋白質(zhì)分子中某一特殊成分的百分含量然后，假定蛋白質(zhì)分子中該成分只有一個(gè)，據(jù)其百分含量可計(jì)算出最低相對(duì)分子質(zhì)量：最小相對(duì)分子質(zhì)量（已知成分的相對(duì)分子、原子質(zhì)量）/已知成

26、分的百分含量如果蛋白質(zhì)分子中所含已知成分不是一個(gè)單位，則真實(shí)相對(duì)分子質(zhì)量等于最小相對(duì)分子質(zhì)量的倍數(shù)。2. 超離心法超離心法在60 00080 000r/min的高速離心力作用下，蛋白質(zhì)分子會(huì)沿旋轉(zhuǎn)中心向外周方向移動(dòng)用光學(xué)方法測(cè)定界面移動(dòng)的速度即為蛋白質(zhì)的離心沉降速度蛋白質(zhì)的沉降速度與分子大小和形狀有關(guān)沉降系數(shù)是溶質(zhì)顆粒在單位離心場(chǎng)中的沉降速度，用s表示。一個(gè)s單位，為110-13秒相對(duì)分子質(zhì)量越大，s值越大蛋白質(zhì)的沉降系數(shù)：1200s 由沉降系數(shù)s可根據(jù)斯維得貝格svedberg方程計(jì)算蛋白質(zhì)分子的相對(duì)分子質(zhì)量： m=rst/d1i r：氣體常數(shù) t：絕對(duì)溫度 d：擴(kuò)散系數(shù) ：溶劑的密度3.凝

27、膠過濾法凝膠過濾法凝膠過濾所用介質(zhì)為凝膠珠，其內(nèi)部為多孔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)一定型號(hào)的凝膠網(wǎng)孔大小一定，只允許相應(yīng)大小的分子進(jìn)入凝膠顆粒內(nèi)部，大分子則被排阻在外洗脫時(shí)大分子隨洗脫液從顆粒間隙流下來，洗脫液體積??；小分子在顆粒網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中穿來穿去，歷程長(zhǎng)，后洗脫下來，洗脫體積大測(cè)定蛋白質(zhì)分子量一般用葡聚糖，商品名：sephadex測(cè)得幾種標(biāo)準(zhǔn)蛋白質(zhì)的洗脫體積ve以相對(duì)分子質(zhì)量對(duì)數(shù)（logm）對(duì)ve作圖，得標(biāo)準(zhǔn)曲線再測(cè)出未知樣品洗脫體積ve從標(biāo)準(zhǔn)曲線上可查出樣品蛋白質(zhì)的相對(duì)分子質(zhì)量4.sds-聚丙烯酰胺凝膠電泳法聚丙烯酰胺凝膠電泳法sds:十二烷基硫酸鈉，變性劑普通蛋白質(zhì)電泳的泳動(dòng)速率取決于荷質(zhì)比（凈電荷、大小

28、、形狀）用sds和巰基乙醇（打開二硫鍵）處理蛋白質(zhì)變性（肽鏈伸展）并與sds結(jié)合，形成sds-蛋白質(zhì)復(fù)合物不同蛋白質(zhì)分子的均帶負(fù)電（sds帶負(fù)電）；且荷質(zhì)比相同（蛋白質(zhì)分子大，結(jié)合sds多；分子小，結(jié)合sds少）不同蛋白質(zhì)分子具有相似的構(gòu)象用幾種標(biāo)準(zhǔn)蛋白質(zhì)相對(duì)分子質(zhì)量的對(duì)數(shù)值對(duì)它們的遷移率作圖測(cè)出待測(cè)樣品的遷移率從標(biāo)準(zhǔn)曲線上查出樣品的相對(duì)分子質(zhì)量 影響遷移率的主要因素影響遷移率的主要因素凝膠的分子篩效應(yīng)對(duì)長(zhǎng)短不同的棒形分子會(huì) 產(chǎn) 生不同的阻力主要因素凝膠的濃度和交聯(lián)度同一電泳條件下，分子小，受阻小，游動(dòng)快，遷移率大。相對(duì)分子質(zhì)量大者，遷移率小 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：快速，樣品用量少，可同時(shí)測(cè)幾個(gè)樣品 缺

29、點(diǎn)：缺點(diǎn)：誤差大，約為10（誤差主要來源于遷移距離的測(cè)量誤差） 此方法只能測(cè)得此方法只能測(cè)得 亞基肽鏈的相對(duì)分子質(zhì)量亞基肽鏈的相對(duì)分子質(zhì)量二. 蛋白質(zhì)的兩性離解和電泳現(xiàn)象蛋白質(zhì)的兩性離解和電泳現(xiàn)象蛋白質(zhì)與多肽一樣，能夠發(fā)生兩性離解，也有等電點(diǎn)。在等電點(diǎn)時(shí)(isoelectric point pi)，蛋白質(zhì)的溶解度最小，在電場(chǎng)中不移動(dòng)。在不同的ph環(huán)境下，蛋白質(zhì)的電學(xué)性質(zhì)不同。在等電點(diǎn)偏酸性溶液中，蛋白質(zhì)粒子帶負(fù)電荷，在電場(chǎng)中向正極移動(dòng)；在等電點(diǎn)偏堿性溶液中，蛋白質(zhì)粒子帶正電荷，在電場(chǎng)中向負(fù)極移動(dòng)。這種現(xiàn)象稱為蛋白質(zhì)電泳(electrophoresis)。蛋白質(zhì)在等電點(diǎn)ph條件下，不發(fā)生電泳現(xiàn)象

30、。利用蛋白質(zhì)的電泳現(xiàn)象，可以將蛋白質(zhì)進(jìn)行分離純化。三三.蛋白質(zhì)的膠體性質(zhì)蛋白質(zhì)的膠體性質(zhì)由于蛋白質(zhì)的分子量很大，它在水中能夠形成膠體溶液。蛋白質(zhì)溶液具有膠體溶液的典型性質(zhì)，如丁達(dá)爾現(xiàn)象、布郎運(yùn)動(dòng)等。由于膠體溶液中的蛋白質(zhì)不能通過半透膜，因此可以應(yīng)用透析法將非蛋白的小分子雜質(zhì)除去。四四.蛋白質(zhì)膠體溶液的穩(wěn)定性與它的分子量大小、所帶的電荷和水化作用有關(guān)。改變?nèi)芤旱臈l件，將影響蛋白質(zhì)的溶解性質(zhì)在適當(dāng)?shù)臈l件下，蛋白質(zhì)能夠從溶液中沉淀出來。 1.(1)在溫和條件下，通過改變?nèi)芤旱膒h或電荷狀況，使蛋白質(zhì)從膠體溶液中沉淀分離。(2) 在沉淀過程中，結(jié)構(gòu)和性質(zhì)都沒有發(fā)生變化，在適當(dāng)?shù)臈l件下，可以重新溶解形成

31、溶液，所以這種沉淀又稱為非變性沉淀。(3)可逆沉淀是分離和純化蛋白質(zhì)的基本方法，如等電點(diǎn)沉淀法、鹽析法和有機(jī)溶劑沉淀法等。(1)在強(qiáng)烈沉淀?xiàng)l件下，不僅破壞了蛋白質(zhì)膠體溶液的穩(wěn)定性，而且也破壞了蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，產(chǎn)生的蛋白質(zhì)沉淀不可能再重新溶解于水。(2)由于沉淀過程發(fā)生了蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的變化，所以又稱為變性沉淀。(3)如加熱沉淀、強(qiáng)酸堿沉淀、重金屬鹽沉淀和生物堿沉淀等都屬于不可逆沉淀。 蛋白質(zhì)的性質(zhì)與它們的結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。某些物理或化學(xué)因素，能夠破壞蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)狀態(tài)，引起蛋白質(zhì)理化性質(zhì)改變并導(dǎo)致其生理活性喪失。這種現(xiàn)象稱為蛋白質(zhì)的變性. 變性蛋白質(zhì)通常都是固體狀態(tài)物質(zhì)，不溶于水和其它溶劑，

32、也不可能恢復(fù)原有蛋白質(zhì)所具有的性質(zhì)。所以，蛋白質(zhì)的變性通常都伴隨著不可逆沉淀。引起變性的主要因素是熱、紫外光、激烈的攪拌以及強(qiáng)酸和強(qiáng)堿等。大部分蛋白質(zhì)均含有帶芳香環(huán)的苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸。這三種氨基酸的在280nm 附近有最大吸收。因此，大多數(shù)蛋白質(zhì)在280nm 附近顯示強(qiáng)的吸收。利用這個(gè)性質(zhì)，可以對(duì)蛋白質(zhì)進(jìn)行定性鑒定。七七.蛋白質(zhì)的顏色反應(yīng)蛋白質(zhì)的顏色反應(yīng)1.雙縮脲反應(yīng)：雙縮脲反應(yīng)： 兩分子雙縮脲與堿性硫酸銅作用，生成粉紅色的復(fù)合物含有兩個(gè)或兩個(gè)以上肽鍵的化合物，能發(fā)生同樣的反應(yīng)肽鍵的反應(yīng)，肽鍵越多顏色越深受蛋白質(zhì)特異性影響小蛋白質(zhì)定量測(cè)定；測(cè)定蛋白質(zhì)水解程度 2.米倫氏反應(yīng)米倫氏反應(yīng)酪

33、氨酸的顯色反應(yīng)（酚羥基反應(yīng)）米倫試劑為硝酸、亞硝酸、硝酸汞、亞硝酸汞的混合物蛋白溶液中，加入米倫試劑，產(chǎn)生白色沉淀，加熱后變成紅色3.乙醛酸反應(yīng)乙醛酸反應(yīng)在蛋白質(zhì)溶液中加入hcocooh，將濃硫酸沿管壁緩慢加入，不使相混，在液面交界處，即有紫色環(huán)形成色氨酸的反應(yīng)（吲哚環(huán)的反應(yīng)）鑒定蛋白質(zhì)中是否含有色氨酸明膠中不含色氨酸4.坂口反應(yīng)坂口反應(yīng)精氨酸的反應(yīng)（胍基的反應(yīng)）精氨酸與-萘酚在堿性次氯酸鈉（或次溴酸鈉）溶液中發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生紅色產(chǎn)物鑒定蛋白質(zhì)中是否含有精氨酸定量測(cè)定精氨酸5.福林試劑反應(yīng)福林試劑反應(yīng)酪氨酸、色氨酸的反應(yīng)（還原反應(yīng)）福林試劑：磷鉬酸-磷鎢酸 與雙縮脲法結(jié)合-lowry法在堿性條件

34、下，蛋白質(zhì)與硫酸銅發(fā)生反應(yīng)蛋白質(zhì)-銅絡(luò)合物，將福林試劑還原，產(chǎn)生磷鉬藍(lán)和磷鎢藍(lán)混合物靈敏度提高100倍6.茚三酮反應(yīng)茚三酮反應(yīng)靈敏度差7.黃蛋白反應(yīng)黃蛋白反應(yīng)濃硝酸與酪氨酸、色氨酸的反應(yīng)生成黃色化合物指甲、皮膚、毛發(fā)8.考馬斯亮藍(lán)考馬斯亮藍(lán)g-250本身為紅色，與蛋白質(zhì)反應(yīng)呈藍(lán)色與蛋白的親和力強(qiáng)，靈敏度高1-1000微克/毫升 第六節(jié)第六節(jié) 蛋白質(zhì)的分類蛋白質(zhì)的分類一一. 依據(jù)蛋白質(zhì)的外形分類依據(jù)蛋白質(zhì)的外形分類 按照蛋白質(zhì)的外形可分為球狀蛋白質(zhì)和纖維狀蛋白質(zhì)。1.球狀蛋白質(zhì)：（球狀蛋白質(zhì)：（globular protein）外形接近球形或橢圓形，溶解性較好，能形成結(jié)晶，大多數(shù)蛋白質(zhì)屬于這一類

35、。2.纖維狀蛋白質(zhì)纖維狀蛋白質(zhì)(fibrous protein)分子類似纖維或細(xì)棒。它又可分為可溶性纖維狀蛋白質(zhì)和不溶性纖維狀蛋白質(zhì)。二二. 按照蛋白質(zhì)的組成，可以分為1.簡(jiǎn)單蛋白簡(jiǎn)單蛋白(simple protein) ：又稱為單純蛋白質(zhì)；這類蛋白質(zhì)只含由-氨基酸組成的肽鏈，不含其它成分。（1）清蛋白和球蛋白：albumin and globulin廣泛存在于動(dòng)物組織中。清蛋白易溶于水，球蛋白微溶于水，易溶于稀酸中。（2）谷蛋白(glutelin)和醇溶谷蛋白(prolamin)：植物蛋白，不溶于水，易溶于稀酸、稀堿中，后者可溶于7080乙醇中。（3）精蛋白和組蛋白：堿性蛋白質(zhì)，存在與細(xì)胞核

36、中。（4）硬蛋白：存在于各種軟骨、腱、毛、發(fā)、絲等組織中，分為角蛋白、膠原蛋白、彈性蛋白和絲蛋白。2.結(jié)合蛋白結(jié)合蛋白(conjugated protein)：由簡(jiǎn)單蛋白與其它非蛋白成分結(jié)合而成（1）色蛋白：由簡(jiǎn)單蛋白與色素物質(zhì)結(jié)合而成。如血紅蛋白、葉綠蛋白和細(xì)胞色素等。（2）糖蛋白：由簡(jiǎn)單蛋白與糖類物質(zhì)組成。如細(xì)胞膜中的糖蛋白等。（3）脂蛋白：由簡(jiǎn)單蛋白與脂類結(jié)合而成。 如血清-，-脂蛋白等。（4）核蛋白：由簡(jiǎn)單蛋白與核酸結(jié)合而成。如細(xì)胞核中的核糖核蛋白等。（5）色蛋白：由簡(jiǎn)單蛋白與色素結(jié)合而成。如血紅素、過氧化氫酶、細(xì)胞色素c等。（6）磷蛋白：由簡(jiǎn)單蛋白質(zhì)和磷酸組成。如胃蛋白酶、酪蛋白、角

37、蛋白、彈性蛋白、絲心蛋白等。 本章小節(jié)本章小節(jié)n蛋白質(zhì)的生物學(xué)作用：功能蛋白、結(jié)構(gòu)蛋白蛋白質(zhì)的生物學(xué)作用：功能蛋白、結(jié)構(gòu)蛋白n蛋白質(zhì)的組成（元素組成、化學(xué)組成）及蛋白質(zhì)含量的測(cè)定蛋白質(zhì)的組成（元素組成、化學(xué)組成）及蛋白質(zhì)含量的測(cè)定n二十種氨基酸的結(jié)構(gòu)、分類及名稱（三字縮寫符、單字縮寫符）二十種氨基酸的結(jié)構(gòu)、分類及名稱（三字縮寫符、單字縮寫符）n氨基酸的重要理化性質(zhì)：兩性解離、茚三酮顯色、與氨基酸的重要理化性質(zhì)：兩性解離、茚三酮顯色、與2,4-二硝基氟苯二硝基氟苯（dnfb）反應(yīng)、與異硫氰酸苯酯（）反應(yīng)、與異硫氰酸苯酯（pitc）的反應(yīng)）的反應(yīng)n蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)：肽、肽鍵、活性多肽及一級(jí)結(jié)構(gòu)的測(cè)

38、定蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)：肽、肽鍵、活性多肽及一級(jí)結(jié)構(gòu)的測(cè)定n蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)：二級(jí)結(jié)構(gòu)單元（蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)：二級(jí)結(jié)構(gòu)單元（ -螺旋、螺旋、 -折疊、折疊、 -轉(zhuǎn)角、自轉(zhuǎn)角、自由回轉(zhuǎn)）、三級(jí)與四級(jí)結(jié)構(gòu)（超二級(jí)結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)域、亞基）及結(jié)構(gòu)與由回轉(zhuǎn)）、三級(jí)與四級(jí)結(jié)構(gòu)（超二級(jí)結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)域、亞基）及結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系功能的關(guān)系n蛋白質(zhì)的性質(zhì)：大分子性質(zhì)、蛋白質(zhì)分子量的測(cè)定（離心法、凝膠過蛋白質(zhì)的性質(zhì)：大分子性質(zhì)、蛋白質(zhì)分子量的測(cè)定（離心法、凝膠過濾法、濾法、sds-聚丙烯酰胺凝膠電泳法）、兩性解離（等電點(diǎn)、電泳、聚丙烯酰胺凝膠電泳法）、兩性解離（等電點(diǎn)、電泳、離子交換）、膠體性質(zhì)、蛋白質(zhì)沉淀（可逆沉淀、不可逆

39、沉淀）、蛋離子交換）、膠體性質(zhì)、蛋白質(zhì)沉淀（可逆沉淀、不可逆沉淀）、蛋白質(zhì)變性、紫外吸收及顏色反應(yīng)白質(zhì)變性、紫外吸收及顏色反應(yīng)n蛋白質(zhì)的分類：按外形及組成分類蛋白質(zhì)的分類：按外形及組成分類第二章第二章酶酶 ( (enzymeenzyme) ) 1.酶的概念 酶是一類由活性細(xì)胞產(chǎn)生的具有催化作用和高度專一性的特殊蛋白質(zhì)。簡(jiǎn)單說，酶是一類由活性細(xì)胞產(chǎn)生的生物催化劑。一、酶的概念一、酶的概念2.酶催化作用的特點(diǎn)(1) 酶和一般催化劑的共性：n加快反應(yīng)速度；n不改變平衡常數(shù)；n自身不參與反應(yīng)。(2) 酶催化作用特性：n條件溫和：常溫、常壓、ph=7；n高效率：反應(yīng)速度與不加催化劑相比可提高108 10

40、20，與加普通催化劑相比可提高1071013；n專一性：即酶只能對(duì)特定的一種或一類底物起作用，這種專一性是由酶蛋白的立體結(jié)構(gòu)所決定的?？煞譃椋?絕對(duì)專一性：有些酶只作用于一種底物，催化一個(gè)反應(yīng)， 而不作用于任何其它物質(zhì)。 相對(duì)專一性：這類酶對(duì)結(jié)構(gòu)相近的一類底物都有作用。包括鍵專一性和簇（基團(tuán)）專一性。 立體異構(gòu)專一性：這類酶不能辨別底物不同的立體異構(gòu)體，只對(duì)其中的某一種構(gòu)型起作用，而不催化其他異構(gòu)體。包括旋光異構(gòu)專一性和幾何異構(gòu)專一性。n易變敏感性：易受各種因素的影響，在活細(xì)胞內(nèi)受到精密嚴(yán)格的調(diào)節(jié)控制。二、酶的化學(xué)本質(zhì)及結(jié)構(gòu)功能特點(diǎn)1.發(fā)展史(1)酶是蛋白質(zhì): 1926年,james summ

41、er由刀豆制出脲酶結(jié)晶確立酶是蛋白質(zhì)的觀念，其具有蛋白質(zhì)的一切性質(zhì)。(2)核酶的發(fā)現(xiàn)： 19811982年，thomas r.cech實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)有催化活性的天然rnaribozyme。 l19 rna和核糖核酸酶p的rna組分具有酶活性是兩個(gè)最著名的例子。 1955年，發(fā)現(xiàn)dna的催化活性。(3)抗體酶（abzyme）： 1986年，richard lerrur和peter schaltz運(yùn)用單克隆抗體技術(shù)制備了具有酶活性的抗體（catalytic antibody）。酶單成份酶：脲酶、蛋白酶、淀粉酶、核糖核酸酶等。雙成份酶酶蛋白輔因子（簡(jiǎn)單蛋白質(zhì)）（結(jié)合蛋白質(zhì)）（apoenzyme）（cofa

42、cter)輔酶（coenzyme)輔基(prosthetic group)全酶(holoenzyme）= 酶蛋白 + 輔因子2.酶的組成3.酶的輔因子p 酶的輔因子是酶的對(duì)熱穩(wěn)定的非蛋白小分子物質(zhì)部分，其主要作用是作為電子、原子或某些基團(tuán)的載體參與反應(yīng)并促進(jìn)整個(gè)催化過程。(1)傳遞電子體：如 卟啉鐵卟啉鐵、鐵硫簇鐵硫簇；(2)傳遞氫（遞氫體）：如 fmn/fad、nad/nadp、c0q、硫辛酸硫辛酸；(3)傳遞酰基體：如 c0a、tpp、硫辛酸硫辛酸；(4)傳遞一碳基團(tuán)：如 四氫葉酸四氫葉酸；(5)傳遞磷酸基：如 atp，gtp；(6)其它作用： 轉(zhuǎn)氨基，如 vb6 ；傳遞co2，如 生物素

43、生物素。p維生素和輔酶l維生素是機(jī)體維持正常生命活動(dòng)所必不可少的一類小分子有機(jī)物質(zhì)。l多數(shù)維生素維生素作為輔酶和輔基的組成成分，參與體內(nèi)的物質(zhì)代謝。l維生素一般習(xí)慣分為脂溶性和水溶性兩大類。其中脂溶性維生素在體內(nèi)可直接參與代謝的調(diào)節(jié)作用，而水溶性維生素是通過轉(zhuǎn)變成輔酶對(duì)代謝起調(diào)節(jié)作用。l某些小分子有機(jī)化合物與酶蛋白結(jié)合在一起并協(xié)同實(shí)施催化作用，這類分子被稱為輔酶（或輔基）。l輔酶是一類具有特殊化學(xué)結(jié)構(gòu)和功能的化合物。參與的酶促反應(yīng)主要為氧化-還原反應(yīng)或基團(tuán)轉(zhuǎn)移反應(yīng)。l大多數(shù)輔酶的前體主要是水溶性 b 族維生素。許多維生素的生理功能與輔酶的作用密切相關(guān)。u脂溶性維生素n維生素a,d,e,k均溶于

44、脂類溶劑，不溶于水，在食物中通常與脂肪一起存在，吸收它們，需要脂肪和膽汁酸。u維生素an維生素a分a1, a2兩種，是不飽和一元醇類。維生素a1又稱為視黃醇，a2稱為脫氫視黃醇。n主要功能：維持上皮組織健康及正常視覺，促進(jìn)年幼動(dòng)物的正常生長(zhǎng)。ch2ohch2oha1a2u維生素dn維生素d是固醇類化合物，主要有d2,d3, d4, d5。其中d2,d3活性最高。麥角固醇7-脫氫膽固醇22-雙氫麥角固醇7-脫氫谷固醇維生素d2維生素d3維生素d4維生素d5n維生素d的結(jié)構(gòu)n在生物體內(nèi)，d2和d3本身不具有生物活性。它們?cè)诟闻K和腎臟中進(jìn)行羥化后，形成1，25-二羥基維生素d。其中1，25-二羥基維

45、生素d3是生物活性最強(qiáng)的。n主要功能：調(diào)節(jié)鈣、磷代謝，維持血液中鈣、磷濃度正常，促使骨骼正常發(fā)育。horu維生素en維生素e又叫做生育酚，目前發(fā)現(xiàn)的有6種，其中，四種有生理活性。n主要功能：具有抗氧化劑的功能，可作為食品添加劑使用，還可保護(hù)細(xì)胞膜的完整性；同時(shí)還有抗不育的作用。ohor2r1r3u維生素kn維生素k有3種：k1,k2,k3。其中k3是人工合成的。維生素k是2-甲基萘醌的衍生物。n主要功能：促進(jìn)肝臟合成凝血酶原，促進(jìn)血液的凝固。ooooch2chc(ch3)ch2ch25chc(ch3)2u水溶性維生素u維生素b1和羧化輔酶n維生素b1又稱硫胺素，在體內(nèi)以焦磷酸硫胺素(tpp)形

46、式存在。缺乏時(shí)表現(xiàn)出多發(fā)性神經(jīng)炎、皮膚麻木、心力衰竭、四肢無力、下肢水腫。cl-n+sch3ch2ch2ohnnnh2h3cch2n焦磷酸硫胺素(tpp)是脫羧酶的輔酶，催化丙酮酸或酮戊二酸的氧化脫羧反應(yīng)，所以又稱為羧化輔酶。nnnh2h3cch2n+sch3ch2ch2opoopohohoohcl-u維生素b2和黃素輔酶n維生素b2又稱核黃素，由核糖醇和6，7-二甲基異咯嗪兩部分組成。n缺乏時(shí)組織呼吸減弱，代謝強(qiáng)度降低。主要癥狀為口腔發(fā)炎，舌炎、角膜炎、皮炎等。nccnhnnooch2chchchch2opohohohohoohch3ch3nfad(黃素-腺嘌呤二核苷酸)和fmn(黃素單核苷

47、酸)是核黃素(維生素b2)的衍生物。它們?cè)诿摎涿复呋难趸?還原反應(yīng)中，起著電子和質(zhì)子的傳遞體作用。ch3ch3nccnhnnooch2chchchch2opoohohohoohoch2ohohnnnh2nnfmn fadu泛酸和輔酶a（coa）n維生素b3又稱泛酸，是由,-二羥基-二甲基丁酸和一分子-丙氨酸縮合而成。ch2cch3ch3chohconhch2ch2cohcoohon輔酶a是生物體內(nèi)代謝反應(yīng)中乙?；傅妮o酶，它是含泛酸的復(fù)合核苷酸。它的重要生理功能是傳遞?；?，是形成代謝中間產(chǎn)物的重要輔酶。ch2cch3ch3chohconhch2ch2cnhch2ch2shoooohpoohh

48、onnnh2nnopooohpooohch2u維生素pp和輔酶i、輔酶ii n維生素pp包括尼克酸（又稱煙酸）和尼克酰胺（又稱煙酰胺）兩種物質(zhì)。在體內(nèi)主要以尼克酰胺形式存在，尼克酸是尼克酰胺的前體。ncoohnconh2n維生素pp能維持神經(jīng)組織的健康。缺乏時(shí)表現(xiàn)出神經(jīng)營養(yǎng)障礙，出現(xiàn)皮炎。nnad+ (煙酰胺-腺嘌呤二核苷酸，又稱為輔酶i) 和nadp+(煙酰胺-腺嘌呤磷酸二核苷酸,又稱為輔酶ii )是維生素?zé)燉０返难苌?，它們是多種重要脫氫酶的輔酶。och2opopoch2ohoho oo-o-n+conh2oohoh(opo3h2)nnnh2nnu維生素b6和磷酸吡哆醛n維生素b6包括吡哆

49、醇、吡哆醛和吡哆胺。n維生素b6在體內(nèi)經(jīng)磷酸化作用轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的磷酸脂，參加代謝的主要的是磷酸吡哆醛和磷酸吡哆胺。磷酸吡哆醛是氨基酸轉(zhuǎn)氨作用、脫羧作用和消旋作用的輔酶。nh3choch2nh2ch2ohnh3chochoch2ohnh3chochoch2opohoohnh3choch2nh2ch2opohooh磷酸吡哆醛 磷酸吡哆胺u生物素n生物素是b族維生素b7，它是多種羧化酶的輔酶。n生物素的功能是作為co2的遞體，在生物合成中起傳遞和固定co2的作用。hnnhcochh2cs(ch2)4coohu葉酸和葉酸輔酶n維生素b11又稱葉酸，作為輔酶的是葉酸加氫的還原產(chǎn)物四氫葉酸。n四氫葉酸的主要

50、作用是作為一碳基團(tuán)，如-ch3, -ch2-, -cho 等的載體，參與多種生物合成過程。nnh2nohnnhhch2hhhnhconhchcoohch2ch2coohu維生素b12和b12輔酶n維生素b12又稱為鈷胺素。維生素b12分子中與co+相連的cn基被5-脫氧腺苷所取代，形成維生素b12輔酶。n維生素b12輔酶的主要功能是作為變位酶的輔酶，催化底物分子內(nèi)基團(tuán)(主要為甲基)的變位反應(yīng)。u維生素cn維生素c能防治壞血病，故又稱抗壞血酸。在體內(nèi)參與氧化還原反應(yīng)，羥化反應(yīng)。人體不能合成。cccccch2ohohohohhohooccooohhohch2ohcccu硫辛酸n硫辛酸是少數(shù)不屬于維

51、生素的輔酶。硫辛酸是6,8-二硫辛酸，有兩種形式：即硫辛酸（氧化型）和二氫硫辛酸（還原型）。schschch2ch2ch2ch2ch2coohu輔酶q（coq）n輔酶q又稱為泛醌，廣泛存在與動(dòng)物和細(xì)菌的線粒體中。n輔酶q的活性部分是它的醌環(huán)結(jié)構(gòu)，主要功能是作為線粒體呼吸鏈氧化-還原酶的輔酶，在酶與底物分子之間傳遞電子。ooch3och3och3(ch2ch cch2)nhch3n=6-104.酶結(jié)構(gòu)與功能特點(diǎn)n蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)： 一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)、四級(jí)結(jié)構(gòu) 根據(jù)結(jié)構(gòu)不同酶可分為：u單體酶：只有單一的三級(jí)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)構(gòu)成。u寡聚酶：由多個(gè)（兩個(gè)以上）具有三級(jí)結(jié)構(gòu)的亞基聚合而成。i.多酶復(fù)合體：由幾

52、個(gè)功能相關(guān)的酶嵌合而成的復(fù)合體。n與催化作用相關(guān)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)(1)活性中心：酶分子中直接和底物結(jié)合并起催化反應(yīng)的空間局限（部位）。 催化部位(catalytic site): 酶分子中促使底物發(fā)生化學(xué)變化的部位稱為催化部位。l通常將酶的結(jié)合部位和催化部位總稱為酶的活性部位或活性中心。l結(jié)合部位決定酶的專一性，l催化部位決定酶所催化反應(yīng)的性質(zhì)。 調(diào)控部位(regulatory site):酶分子中存在著一些可以與其他分子發(fā)生某種程度的結(jié)合的部位，從而引起酶分子空間構(gòu)象的變化，對(duì)酶起激活或抑制作用(2)必須基團(tuán)：酶表現(xiàn)催化活性不可缺少的基團(tuán)。親核性基團(tuán)：絲氨酸的羥基，半胱氨酸的巰基和組氨酸的咪唑基。

53、酸堿性基團(tuán)：門冬氨酸和谷氨酸的羧基，賴氨酸的氨基，酪氨酸的酚羥基，組氨酸的咪唑基和半胱氨酸的巰基等。h2nchcch2ohoohohh2nchcch2ohoshshh2nchcch2ohonnhnnhh2nchcch2ohoch2cohoh2nchcch2ohocohocoohh2nchcch2ohoch2ch2ch2nh2nh2h2nchcch2ohoohoh(3)酶原和酶原的激活：l酶原：沒有活性的酶的前體。l酶原的激活：酶原在一定條件下經(jīng)適當(dāng)?shù)奈镔|(zhì)作用可轉(zhuǎn)變成有活性的酶。酶原轉(zhuǎn)變成酶的過程稱為酶原的激活。l本質(zhì)：酶原的激活實(shí)質(zhì)上是酶活性部位形成或暴露的過程。(4)同功酶：能催化同一化學(xué)反

54、應(yīng)的一類酶。l活性中心相似或相同：催化同一化學(xué)反應(yīng)。l分子結(jié)構(gòu)不同：理化性質(zhì)和免疫學(xué)性質(zhì)不同。ch3chcoohohnad+h+ch3ccoohonadh三、酶的分類及命名三、酶的分類及命名1. 1. 酶的分類酶的分類n氧化氧化- -還原酶還原酶 oxidoreductaseoxidoreductasen氧化氧化- -還原酶催化氧化還原酶催化氧化- -還原反應(yīng)。還原反應(yīng)。n主要包括脫氫酶主要包括脫氫酶(dehydrogenase)(dehydrogenase)和氧化酶和氧化酶(oxidase)(oxidase)。n如，乳酸如，乳酸(lactate)(lactate)脫氫酶催化乳酸的脫氫反應(yīng)。脫

55、氫酶催化乳酸的脫氫反應(yīng)。ch3chcoohnh2hoocch2ch2ccoohohoocch2ch2chcoohnh2ch3ccooho(2)(2) 轉(zhuǎn)移酶轉(zhuǎn)移酶 transferasetransferasen轉(zhuǎn)移酶催化基團(tuán)轉(zhuǎn)移反應(yīng)，即將一個(gè)底物分子的轉(zhuǎn)移酶催化基團(tuán)轉(zhuǎn)移反應(yīng)，即將一個(gè)底物分子的基團(tuán)或原子轉(zhuǎn)移到另一個(gè)底物的分子上。基團(tuán)或原子轉(zhuǎn)移到另一個(gè)底物的分子上。例如，例如， 谷丙轉(zhuǎn)氨酶催化的氨基轉(zhuǎn)移反應(yīng)。谷丙轉(zhuǎn)氨酶催化的氨基轉(zhuǎn)移反應(yīng)。h2ocooch2ch3rrcoohch3ch2ohn水解酶水解酶 hydrolasehydrolasen水解酶催化底物的加水分解反應(yīng)。水解酶催化底物的加水分解

56、反應(yīng)。n主要包括淀粉酶、蛋白酶、核酸酶及脂酶等。主要包括淀粉酶、蛋白酶、核酸酶及脂酶等。n例如，脂肪酶例如，脂肪酶(lipase)(lipase)催化的脂的水解反應(yīng)催化的脂的水解反應(yīng)hoocch=chcoohh2ohoocch2chcoohoh(4) 裂解酶裂解酶 lyaselyasen 裂合酶催化從底物分子中移去一個(gè)基團(tuán)或裂合酶催化從底物分子中移去一個(gè)基團(tuán)或 原子原子形成雙鍵的反應(yīng)及其逆反應(yīng)。形成雙鍵的反應(yīng)及其逆反應(yīng)。n 主要包括醛縮酶、水化酶及脫氨酶等。主要包括醛縮酶、水化酶及脫氨酶等。n 例如，例如， 延胡索酸水合酶催化的反應(yīng)。延胡索酸水合酶催化的反應(yīng)。och2ohohohohohoch

57、2ohch2ohohohoh(5) 異構(gòu)酶異構(gòu)酶 isomeraseisomerase 異構(gòu)酶催化各種同分異構(gòu)體的相互轉(zhuǎn)化，即底物異構(gòu)酶催化各種同分異構(gòu)體的相互轉(zhuǎn)化，即底物分子內(nèi)基團(tuán)或原子的重排過程。分子內(nèi)基團(tuán)或原子的重排過程。例如，例如，6-6-磷酸葡萄糖異構(gòu)酶催化的反應(yīng)。磷酸葡萄糖異構(gòu)酶催化的反應(yīng)。(6)(6) 合成酶合成酶 ligase or synthetaseligase or synthetasen合成酶，又稱為連接酶，能夠催化合成酶，又稱為連接酶，能夠催化c-cc-c、c-oc-o、c-n c-n 以及以及c-s c-s 鍵的形成反應(yīng)。這類反應(yīng)必須與鍵的形成反應(yīng)。這類反應(yīng)必須與a

58、tpatp分解分解反應(yīng)相互偶聯(lián)。反應(yīng)相互偶聯(lián)。 a + b + atp + h-o-h =a a + b + atp + h-o-h =a b + adp +pi b + adp +pi 例如，丙酮酸羧化酶催化的反應(yīng)例如，丙酮酸羧化酶催化的反應(yīng)丙酮酸丙酮酸 + co2 + co2 草酰乙酸草酰乙酸33333333335555555555bbbbbppp+pohppbbbbpppppbpn核酸酶（催化核酸）核酸酶（催化核酸） ribozymeribozymen核酸酶是唯一的非蛋白酶。它是一類特殊的核酸酶是唯一的非蛋白酶。它是一類特殊的rnarna，能夠催化能夠催化rnarna分子中的磷酸酯鍵的水

59、解及其逆反分子中的磷酸酯鍵的水解及其逆反應(yīng)。應(yīng)。2. 2. 酶的命名酶的命名(1)習(xí)慣命名法:u根據(jù)其催化底物來命名；u根據(jù)所催化反應(yīng)的性質(zhì)來命名；u結(jié)合上述兩個(gè)原則來命名；u有時(shí)在這些命名基礎(chǔ)上加上酶的來源或其它特點(diǎn)。(2)國際系統(tǒng)命名法n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): 谷氨酸谷氨酸 + + 丙酮酸丙酮酸 - -酮戊二酸酮戊二酸 + + 丙氨酸丙氨酸1.酶催化作用的本質(zhì)：降低反應(yīng)活化能2.酶催化作用的中間產(chǎn)（絡(luò)合）物學(xué)說n在酶催化的反應(yīng)中，第一步是酶與底物形成酶底物中間復(fù)合物。當(dāng)?shù)孜锓?/p>

60、子在酶作用下發(fā)生化學(xué)變化后，中間復(fù)合物再分解成產(chǎn)物和酶。 e + s = e-s p + en許多實(shí)驗(yàn)事實(shí)證明了es復(fù)合物的存在。es復(fù)合物形成的速率與酶和底物的性質(zhì)有關(guān)。四、酶作用的機(jī)制四、酶作用的機(jī)制3.酶與底物結(jié)合形成中間絡(luò)合物的方式（理論）(1)鎖鑰假說(lock and key hypothesis)：認(rèn)為整個(gè)酶分子的天然構(gòu)象是具有剛性結(jié)構(gòu)的，酶表面具有特定的形狀。酶與底物的結(jié)合如同一把鑰匙對(duì)一把鎖一樣(2)誘導(dǎo)契合假說（inducedfit hypothesis): 該學(xué)說認(rèn)為酶表面并沒有一種與底物互補(bǔ)的固定形狀，而只是由于底物的誘導(dǎo)才形成了互補(bǔ)形狀.4. 使酶具有高效催化的因素(