生物化學(xué)考試輔導(dǎo)資料1

1、生物化學(xué)考試輔導(dǎo)資料1一.考試內(nèi)容精要一、蛋白質(zhì)的生物學(xué)功能(了解即可)蛋白質(zhì)是生命的物質(zhì)基礎(chǔ)，沒(méi)有蛋白質(zhì)就沒(méi)有生命，生物體結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，其蛋白質(zhì)種類和功能越繁多，其主要的生物學(xué)功能是：（一）催化和調(diào)節(jié)能力某些蛋白質(zhì)是酶，催化生物體內(nèi)的物質(zhì)代謝反應(yīng)。某些蛋白質(zhì)是激素，具有一定的調(diào)節(jié)功能，如胰島素調(diào)節(jié)糖代謝、體內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)也常通過(guò)某些蛋白質(zhì)介導(dǎo)。（二）轉(zhuǎn)運(yùn)功能某些蛋白具有運(yùn)載功能，如血紅蛋白是轉(zhuǎn)運(yùn)氧氣和二氧化碳的工具，血清白蛋白可以運(yùn)輸自由脂肪酸及膽紅素等。(三）收縮或運(yùn)動(dòng)功能某些蛋白質(zhì)賦予細(xì)胞與器官收縮的能力，可以使其改變形狀或運(yùn)動(dòng)。如骨骼肌收縮靠肌動(dòng)蛋白和肌球蛋白。（四)防御功能 如免疫球蛋白，

2、可抵抗外來(lái)的有害物質(zhì)，保護(hù)機(jī)體。（五）營(yíng)養(yǎng)和儲(chǔ)存功能如鐵蛋白可以儲(chǔ)存鐵。(六）結(jié)構(gòu)蛋白許多蛋白質(zhì)起支持作用，給生物結(jié)構(gòu)以強(qiáng)度及保護(hù)，如韌帶含彈性蛋白，具有雙向抗拉強(qiáng)度。（七）其他功能如病毒和噬菌體是核蛋白，病毒可以致病。二、蛋白質(zhì)的分子組成（一）元素組成組成蛋白質(zhì)分子的主要元素有碳、氫、氧、氮、硫。有些還含有少量磷或金屬元素。各種蛋白質(zhì)的含氮量很接近，平均為16，且蛋白質(zhì)是體內(nèi)的主要含氮物，因此可以根據(jù)生物樣品的含氮量推算出蛋白質(zhì)的大致含量。（二）氨基酸氨基酸是蛋白質(zhì)的基本組成單位，存在于自然界的氨基酸有300余種，但組成人體蛋白質(zhì)的氨基酸僅有20種，且均屬L-氨基酸（甘氨酸除外）即左旋氨基酸

3、，因?yàn)楦拾彼釤o(wú)手性碳原子(與四個(gè)不同的原子或基團(tuán)相連的碳原子)，大多數(shù)有手性碳原子的是手性分子，手性分子有旋光活性。根據(jù)它們的側(cè)鏈R的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)可分為四類：1非極性疏水性氨基酸：這類氨基酸的特征是在水中的溶解度小于極性氨基酸。2極性中性氨基酸：這類氨基酸的特征是比非極性氨基酸易溶于水，且羧基數(shù)等于氨基數(shù)，故為中性氨基酸，但因?yàn)轸然婋x能力較大，故其實(shí)際上具有弱酸性。3酸性氨基酸：天冬氨酸、谷氨酸。這兩種氨基酸都含有兩個(gè)羧基，在生理?xiàng)l件下帶負(fù)電，故為酸性氨基酸。4堿性氨基酸：賴氨酸、精氨酸和組氨酸。這類氨基酸在生理?xiàng)l件下帶正電，故為堿性氨基酸。還需要記住這20種氨基酸的英文縮寫(xiě)符號(hào)，尤其是三字符

4、號(hào)，并且這四種類別的氨基酸中還有幾種特殊的氨基酸，也需記住它們的獨(dú)特特征。 芳香族氨基酸：苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸分子中含有芳香環(huán) 含硫氨基酸：甲硫氨酸、半胱氨酸分子中含硫元素，甲硫氨酸也叫蛋氨酸。 亞氨基酸：脯氨酸，其氨基處于環(huán)中，為亞氨基酸 支鏈氨基酸：纈氨酸、亮氨酸、異亮氨酸，這三種均含有支鏈 其中有八種氨基酸人體內(nèi)不能自身合成，必須從食物中獲得，稱為必需氨基酸，它們是纈氨酸、亮氨酸、異亮氨酸、蘇氨酸、蛋氨酸、賴氨酸、苯丙氨酸和色氨酸。三、氨基酸的理化性質(zhì)（一）兩性電離及等電點(diǎn)氨基酸分子中含有堿性的-氨基和酸性的-羧基，能與酸或堿類物質(zhì)結(jié)合成鹽，故它是一種兩性電解質(zhì)。在某一pH值的溶液中

5、氨基酸解離成陽(yáng)離子和陰離子的趨勢(shì)與程度相等，成為兼性離子，呈電中性，此時(shí)溶液的pH稱為該氨基酸的等電點(diǎn)(pI)。這里有一個(gè)等電點(diǎn)的計(jì)算問(wèn)題：1側(cè)鏈R為非極性基團(tuán)或雖為極性但不解離的，此種氨基酸的等電點(diǎn)主要由-氨基和-羧基的解離常數(shù)的負(fù)對(duì)數(shù)pK1，pK2決定，pI=1/2(pK1+pK2)2側(cè)鏈基團(tuán)可以解離，則由-氨基，-羧基及R基團(tuán)解離情況共同決定，只需寫(xiě)出電離式，取其兼性離子兩邊的pK值的平均值即可。如賴氨酸其電離式為：由電離式可以看出，其兼性離子兩邊pK值分別是pK-NH3+和pK-NH+而與-羧基無(wú)關(guān)故其pI=1/2 (8.95+10.537)=9.74（二）紫外吸收性質(zhì)色氨酸、酪氨酸在

6、280nm波長(zhǎng)附近有最大的紫外吸收峰，由于大多數(shù)蛋白質(zhì)含有這類氨基酸，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)便方法。（三）茚三酮反應(yīng)：氨基酸+茚三酮水合物還原茚三酮+氨，還原茚三酮+氨+茚三酮藍(lán)紫色化合物此化合物最大吸收峰在570nm波長(zhǎng)處，由于此吸收峰值的大小與氨基酸釋放出的氨量成正比，因此可以作為氨基酸定量分析的方法。四、肽(一)肽鍵兩分子氨基酸可由一分子所含的氨基與另一分子所帶的羧基脫去一分子水縮合成二肽，兩個(gè)氨基酸之間產(chǎn)生的酰胺鍵稱為肽鍵，具有不典型雙鍵性質(zhì)。由10個(gè)以內(nèi)的氨基酸縮合而成的肽稱為寡肽，更多的氨基酸相連而構(gòu)成多肽。pr是具有更大分子量的多肽

7、鏈，但多肽和pr在分子量上很難劃出明確界限，實(shí)際應(yīng)用中只有一個(gè)習(xí)慣上的劃分。肽鏈中的氨基酸分子因脫水縮合而基團(tuán)不全，稱為氨基酸殘基。多肽鏈中自由氨基末端稱為N端，自由羧基末端稱為C端，命名從N端指向C端。（二）生物活性肽1谷胱甘肽由谷氨酸和甘氨酸和半胱氨酸組成的三肽。第一個(gè)肽鍵比較特殊，由谷氨酸-羧基與半胱氨酸的氨基組成。分子中半胱氨酸的巰基是該化合物的主要功能基團(tuán)。此巰基具有還原性，要記住谷胱甘肽的生理作用：作為體內(nèi)重要的還原劑；保護(hù)蛋白質(zhì)或酶免遭氧化，使它們處在活性狀態(tài)可還原細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生的H，避免細(xì)胞受損其巰基具有嗜核特性，能與外源的致癌劑或藥物等結(jié)合，從而阻斷它們與DNA、RNA或蛋白質(zhì)結(jié)

8、合，保護(hù)機(jī)體免遭損害。2多肽類激素及神經(jīng)肽。 體內(nèi)有許多激素屬寡肽或多肽，如催產(chǎn)素、促腎上腺皮質(zhì)激素，促甲狀腺激素等。神經(jīng)肽是在神經(jīng)傳導(dǎo)過(guò)程中起信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)作用的肽類，如腦啡肽、-內(nèi)啡肽等。五pr的分類pr的分類分單純pr、結(jié)合pr，后者除aa外，還含有非pr部分即輔基，絕大部分輔基以共價(jià)健與pr部分相連，根據(jù)形狀分纖維pr及球狀pr六、蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)(要注意構(gòu)成各級(jí)結(jié)構(gòu)的化學(xué)鍵)可分為一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)、四級(jí)結(jié)構(gòu)四個(gè)層次，后三者統(tǒng)稱為高級(jí)結(jié)構(gòu)或空間構(gòu)象。蛋白質(zhì)的空間構(gòu)象涵蓋了蛋白質(zhì)分子中每一個(gè)原子在三維空間的相對(duì)位置，并非所有pr都有四級(jí)結(jié)構(gòu)，由二條或二條以上多肽鏈形成的pr才有四級(jí)結(jié)構(gòu)。（一）

9、蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)是指蛋白質(zhì)分子中氨基酸的排列順序。主要化學(xué)鍵是肽鍵和二硫鍵。一級(jí)結(jié)構(gòu)是蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)和特異生物學(xué)功能的基礎(chǔ)。氨基酸排列順序的差別意味著從多肽鏈骨架伸出的側(cè)鏈R基團(tuán)的性質(zhì)和順序?qū)τ诿恳环N蛋白質(zhì)是特異的因?yàn)镽基團(tuán)大小不同，所帶電荷數(shù)目不同，對(duì)水的親和力不相同，所以蛋白質(zhì)的空間構(gòu)象也不同。（二）蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)指蛋白質(zhì)分子中某一段肽鏈的局部空間結(jié)構(gòu)，也就是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。維系二級(jí)結(jié)構(gòu)的化學(xué)鍵主要是氫鍵。二級(jí)結(jié)構(gòu)的主要形式包括：-螺旋結(jié)構(gòu)、一折疊、-轉(zhuǎn)角和無(wú)規(guī)則卷曲。1肽單元。參與肽鍵的6個(gè)原子C1、C、

10、O、N、H、C2位于同一平面，且C1、C2在平面上所處的位置為反式構(gòu)型，此6個(gè)原子即構(gòu)成了肽單元，其基本結(jié)構(gòu)為圖中的A、B鍵是單鍵，可自由旋轉(zhuǎn)，也正由于這兩個(gè)單鍵的自由旋轉(zhuǎn)角度，決定了相鄰肽單元之間的相對(duì)空間位置。其中的肽鍵有一定程度雙鍵性質(zhì)，不能自由旋轉(zhuǎn)。2-螺旋。多肽鏈主鏈圍繞中心軸有規(guī)律的螺旋式上升，每隔36個(gè)殘基螺旋上升一圈，每個(gè)氨基酸殘基向上平移015nm，故螺距為054nm。螺旋的走向?yàn)橛沂致菪?螺旋的每個(gè)肽鍵的NH和第四個(gè)肽鍵的羰基氧形成氫鍵，氫鍵的方向與螺旋長(zhǎng)軸基本平行，側(cè)鏈R基團(tuán)則伸向螺旋外。3-折疊。多肽鏈充分伸展，每個(gè)肽單元以C為旋轉(zhuǎn)點(diǎn)折疊成鋸齒狀結(jié)構(gòu)，側(cè)鏈R基團(tuán)交錯(cuò)位

11、于鋸齒狀結(jié)構(gòu)的上下方。可由兩條以上肽鏈或一條肽鏈內(nèi)的若干肽段折疊成鋸齒狀結(jié)構(gòu)。平行肽段間靠鏈間肽鍵羰基氧和亞氨基氫形成氫鍵，使構(gòu)象穩(wěn)定，此氫鍵方向與折疊的長(zhǎng)軸垂直。兩條平行肽鏈走向可相同或相反，由一條肽鏈折返形成的-折疊多為反式，反式平行較順式平行更為穩(wěn)定。4-轉(zhuǎn)角和無(wú)規(guī)卷曲。-轉(zhuǎn)角常發(fā)生于肽鏈進(jìn)行180度回折時(shí)的轉(zhuǎn)角上，通常由4個(gè)氨基酸殘基組成，其第一個(gè)殘基的羰基氧與第四個(gè)殘基的氨基氫可形成氫鍵。-轉(zhuǎn)角第二個(gè)殘基常為脯氨酸，因?yàn)槠銷原子位于環(huán)中，形成肽鍵N原子上已沒(méi)有H，不能再形成氫鍵，故走向轉(zhuǎn)折-轉(zhuǎn)角常發(fā)生在蛋白質(zhì)分子的表面，這與蛋白質(zhì)的生物學(xué)功能有關(guān)。無(wú)規(guī)卷曲用來(lái)闡述沒(méi)有確定規(guī)律性的那部

12、分肽鏈結(jié)構(gòu)。5模序。指在許多蛋白質(zhì)分子中，可發(fā)現(xiàn)兩個(gè)或三個(gè)具有二級(jí)結(jié)構(gòu)的肽段，在空間上相互接近，形成一個(gè)具有特殊功能的空間結(jié)構(gòu)，稱為模序。實(shí)際上它是一種超二級(jí)結(jié)構(gòu)。一個(gè)模序總有其特征性的氨基酸序列，并發(fā)揮特殊的功能。常見(jiàn)的-螺旋環(huán)-螺旋結(jié)構(gòu)及鋅指結(jié)構(gòu)，前者可結(jié)合Ca2+，后者可結(jié)合Zn2+，使-螺旋能鑲嵌于DNA的大溝中。因此含此結(jié)構(gòu)的pr可與DNA或RNA結(jié)合，這對(duì)于pr調(diào)控DNA的轉(zhuǎn)錄和pr翻譯過(guò)程是必要的。一段肽鏈其氨基酸殘基的側(cè)鏈適合形成-螺旋或-折疊，就會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)的二級(jí)結(jié)構(gòu)，aa殘基帶相同的電荷或側(cè)鏈太大，都會(huì)妨礙二級(jí)結(jié)構(gòu)的形成，此外還有一個(gè)分子伴侶的概念，其作用就是使肽鏈正確折疊，

13、從而形成正確的空間構(gòu)象。（三）蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)指整條肽鍵中全部氨基酸殘基的相對(duì)空間位置，也就是整條肽鏈所有原子在三維空間的排布位置。三級(jí)結(jié)構(gòu)的形成和穩(wěn)定主要靠疏水鍵、鹽鍵、二硫鍵、氫鍵和范德華力等次級(jí)鍵。其中疏水鍵是最主要的穩(wěn)定力量。疏水鍵是蛋白質(zhì)分子中疏水基團(tuán)之間的結(jié)合力，酸性和堿性氨基酸的R基團(tuán)可以帶電荷，正負(fù)電荷互相吸引形成鹽鍵，與氫原子共用電子對(duì)形成的鍵為氫鍵。分子量大的蛋白質(zhì)三級(jí)結(jié)構(gòu)其整條肽鏈中?？煞指畛啥嗾郫B得轉(zhuǎn)為緊密的結(jié)構(gòu)域，實(shí)際上結(jié)構(gòu)域也是一種介于二級(jí)和三級(jí)結(jié)構(gòu)之間的結(jié)構(gòu)層次，每個(gè)結(jié)構(gòu)域執(zhí)行一定的功能。（四）蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)是由有生物活性的兩條或多條肽鏈組成，肽

14、鏈與肽鏈之間不通過(guò)共價(jià)鍵相連，而由非共價(jià)鍵維系。每條多肽鏈都有其完整的三級(jí)結(jié)構(gòu)，稱為蛋白質(zhì)的亞基，這種蛋白質(zhì)分子中各個(gè)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)。在四級(jí)結(jié)構(gòu)中，各亞基之間的結(jié)合力主要是疏水作用，氫鍵和離子鍵也參與維持四級(jí)結(jié)構(gòu)。含有四級(jí)結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)，單獨(dú)的亞基一般沒(méi)有生物學(xué)功能，只有完整的四級(jí)結(jié)構(gòu)才有生物學(xué)功能。七、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系(一)蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系要明白三點(diǎn)：1.一級(jí)結(jié)構(gòu)是空間構(gòu)象和功能的基礎(chǔ)，空間構(gòu)象遭破壞的多肽鏈只要其肽鍵未斷，一級(jí)結(jié)構(gòu)未被破壞，就能恢復(fù)到原來(lái)的三級(jí)結(jié)構(gòu)，功能依然存在。2.即使是不同物種之間的多肽和蛋白質(zhì)，只要其一

15、級(jí)結(jié)構(gòu)相似，其空間構(gòu)象及功能也越相似。3.物種越接近，其同類蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)越相似，功能也相似。但一級(jí)結(jié)構(gòu)中有些氨基酸的作用卻是非常重要的，若蛋白質(zhì)分子中起關(guān)鍵作用的氨基酸殘基缺失或被替代，都會(huì)嚴(yán)重影響其空間構(gòu)象或生理功能，產(chǎn)生某種疾病，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)系蛋白質(zhì)多種多樣的功能與各種蛋白質(zhì)特定的空間構(gòu)象密切相關(guān)。其構(gòu)象發(fā)生改變，功能活性也隨之改變。以肌紅蛋白(Mb)和血紅蛋白(Hb)為例闡述蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系。Mb與Hb都是含有血紅素輔基的蛋白質(zhì)。攜帶氧的是血紅素中的Fe+，F(xiàn)e有6個(gè)配位鍵，其中四個(gè)與吡咯環(huán)N配位結(jié)合，一

16、個(gè)與蛋白質(zhì)的組氨酸殘基結(jié)合，另一個(gè)即可與氧結(jié)合。而血紅素與蛋白質(zhì)的穩(wěn)定結(jié)合主要靠以下兩種作用：一是血紅素分子中的兩個(gè)丙酸側(cè)鏈與肽鏈中氨基酸側(cè)鏈相連，另一作用即是肽鏈中的組氨酸殘基與血紅素中Fe2+配位結(jié)合。Mb只有一條肽鏈，故只結(jié)合一個(gè)血紅素，只攜帶1分子氧，其氧解離曲線為直角雙曲線，而Hb是由四個(gè)亞基組成的四級(jí)結(jié)構(gòu)，共可結(jié)合4分子氧，其氧解離曲線為“S”形曲線，從曲線的形狀特征可知，Hb第一個(gè)亞基與O2結(jié)合，可促進(jìn)第二、第三個(gè)亞基與O2的結(jié)合，前三個(gè)亞基與O2結(jié)合，又大大促進(jìn)第四個(gè)亞基與O2結(jié)合，這種一個(gè)亞基與其配體結(jié)合后，能影響蛋白質(zhì)分子中另一亞基與配體結(jié)合能力的效應(yīng)，稱協(xié)同效應(yīng)，O與Hb

17、之間是促進(jìn)作用，稱正協(xié)同效應(yīng)。之所以會(huì)有這種效應(yīng)，是因?yàn)槲唇Y(jié)合O2時(shí)，Hb結(jié)構(gòu)緊密，此時(shí)Hb與O2親和力小，隨著O2的結(jié)合，其亞基之間鍵斷裂，空間結(jié)構(gòu)變得松弛，此種狀態(tài)Hb與O2親和力即增加。這種一個(gè)氧分子與Hb亞基結(jié)合后引起亞基構(gòu)象變化的效應(yīng)稱變構(gòu)效應(yīng)，有關(guān)此效應(yīng)會(huì)在后面酶一章中詳細(xì)解釋。肌紅蛋白只有一條肽鏈，不存在協(xié)同效應(yīng)。由此可見(jiàn)，Hb與Mb在空間結(jié)構(gòu)上的不同，決定了它們?cè)隗w內(nèi)發(fā)揮不同的生理功能。八、蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)及其分離純化(一)蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)pr既具有aa的相關(guān)性質(zhì)，又具有作為生物大分子的一些獨(dú)特的性質(zhì)。1蛋白質(zhì)的兩性電離及等電點(diǎn)，這與aa的性質(zhì)相似，其氨基、羧基及側(cè)鏈的某些基團(tuán)

18、皆可解離。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)。蛋白質(zhì)溶液的pH大于等電點(diǎn)時(shí)，該蛋白質(zhì)顆粒帶負(fù)電荷，反之帶正電荷。體內(nèi)各種蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)不同，但大多數(shù)接近于pH5.0，所以在人體體液pH7.4的環(huán)境下，大多數(shù)蛋白質(zhì)解離成陰離子，帶負(fù)電。2蛋白質(zhì)的膠體性質(zhì)這是pr作為生物大分子才有的性質(zhì)可將蛋白質(zhì)溶液看作膠體溶液。pr作為溶液穩(wěn)定存在的兩大因素：一是蛋白質(zhì)顆粒表面大多為親水基團(tuán)，可吸引水分子，使顆粒表面形成一層水化膜，從而阻斷蛋白質(zhì)顆粒的相互聚集，防止溶液中蛋白質(zhì)的沉淀析出；二是蛋白質(zhì)顆粒表面可帶相同電荷顆粒之間

19、相互排斥不易聚集沉淀，也可以起穩(wěn)定顆粒的作用。若去除蛋白質(zhì)顆粒這兩個(gè)穩(wěn)定因素，蛋白質(zhì)極易從溶液中沉淀。3蛋白質(zhì)的變性、沉淀和凝固這也是pr區(qū)別于aa的特有性質(zhì)。(1)變性：蛋白質(zhì)在某些理化因素的作用下，其空間結(jié)構(gòu)受到破壞，從而改變其理化性質(zhì)，并失去其生物活性，稱為變性。一般認(rèn)為蛋白質(zhì)變性并不涉及一級(jí)結(jié)構(gòu)的改變，故若蛋白質(zhì)變性較輕，在去除變性因素后，其仍可恢復(fù)原有的構(gòu)象和功能，稱復(fù)性。但若其空間構(gòu)象遭到嚴(yán)重破壞，則去除變性因素也不能復(fù)性，稱不可逆變性。引起變性的因素有各種物理或化學(xué)因素。蛋白質(zhì)變性后因其空間結(jié)構(gòu)受到破壞，其性質(zhì)也受影響，如易沉淀，粘度增加，作為酶其催化活性喪失等。雖然變性后蛋白質(zhì)

20、失去水化膜，其疏水側(cè)鏈暴露，但只要其溶液pH值不等于蛋白質(zhì)酶等電點(diǎn)，蛋白質(zhì)仍可不沉淀，故變性后，蛋白質(zhì)溶解度減少卻并不一定沉淀。醫(yī)學(xué)上消毒滅菌，就是基于蛋白質(zhì)變性的原理，而生物制品的制備和保存則必須防止蛋白質(zhì)變性。（2）沉淀：蛋白質(zhì)在溶液中的穩(wěn)定因素是水化膜及電荷，因而凡是能消除蛋白質(zhì)表面的水化膜并中和電荷的試劑均可以引起蛋白質(zhì)的沉淀。常用的有中性鹽、有機(jī)溶劑、某些生物堿試劑、大分子酸類及重金屬鹽類等。（3）凝固：蛋白質(zhì)經(jīng)強(qiáng)酸、強(qiáng)堿作用發(fā)生變性后，仍能溶解于強(qiáng)堿或強(qiáng)酸溶液中，若將pH調(diào)至等電點(diǎn)，則變性蛋白質(zhì)立即結(jié)成絮狀的不溶解物，此絮狀物仍可溶于強(qiáng)酸和強(qiáng)堿中，如再加熱則絮狀物可變成較堅(jiān)固的凝塊

21、，此凝塊不易再溶于強(qiáng)酸與強(qiáng)堿中，這種現(xiàn)象稱為蛋白質(zhì)的凝固作用。如雞蛋煮熟后本來(lái)流動(dòng)的蛋清變成了固體，實(shí)際上凝固是蛋白質(zhì)變性后進(jìn)一步發(fā)展的不可逆的結(jié)果。4蛋白質(zhì)的紫外吸收。由于蛋白質(zhì)分子中含有有共軛雙鍵的酪氨酸、色氨酸，因此在280nm波長(zhǎng)處有特征性吸收峰，這與aa相似。在此波長(zhǎng)范圍內(nèi)，蛋白質(zhì)的吸收光度值與其濃度成正比關(guān)系，因此可作蛋白質(zhì)定量測(cè)定。5蛋白質(zhì)的呈色反應(yīng)茚三酮反應(yīng)：與氨基酸作用原理相似。雙縮脲反應(yīng)：肽鍵+硫酸銅>稀堿溶液 紫色、紅色物，氨基酸不出現(xiàn)此反應(yīng)，故可檢測(cè)蛋白質(zhì)水解程度。（二）蛋白質(zhì)的分離與純化蛋白質(zhì)的分離純化過(guò)程就是巧妙利用蛋白質(zhì)分子在大小、形狀、所帶電荷種類與數(shù)量、

22、極性與非極性氨基酸比例、溶解度、吸附性質(zhì)以及對(duì)其他生物大分子親和力上的差異，將雜蛋白除去的過(guò)程，即利用蛋白質(zhì)物理、化學(xué)性質(zhì)的差異，將不同的蛋白質(zhì)采用恰當(dāng)?shù)姆椒ǚ珠_(kāi)，常用的方法如下：1.根據(jù)蛋白質(zhì)兩性電離及等電點(diǎn)分離的方法：等電點(diǎn)沉淀法：因?yàn)榈鞍踪|(zhì)在其等電點(diǎn)的pH值附近易沉淀析出，故利用各種蛋白質(zhì)等電點(diǎn)的不同，即可將蛋白質(zhì)從混合溶液中分開(kāi)。電泳：指蛋白質(zhì)在一定pH情況下帶電荷，在電場(chǎng)中能由電場(chǎng)一極向另一極移動(dòng)的現(xiàn)象。這實(shí)際上也利用了蛋白質(zhì)分子、形狀的不同，因?yàn)橛蝿?dòng)快慢與蛋白質(zhì)所帶電荷的性質(zhì)、數(shù)目、分子、形狀有關(guān)，對(duì)帶相同性質(zhì)電荷的蛋白質(zhì)來(lái)說(shuō)，帶電多、分子小及為球狀分子的蛋白質(zhì)游動(dòng)速率大，故不同蛋

23、白質(zhì)得以分離。根據(jù)支撐物不同，可分為薄膜電泳和凝膠電泳等。不同支持物，分辨率不同，如正常人血清蛋白電泳僅分出五條區(qū)帶，而聚丙烯酰胺凝膠電泳可分出30多條帶。電泳結(jié)束后，用蛋白質(zhì)顯色劑呈色，即可看到一條條已經(jīng)分離的蛋白質(zhì)條帶。離子交換層析：在某一特定pH值時(shí)，混合蛋白質(zhì)溶液中各種蛋白質(zhì)所帶電荷數(shù)目及性質(zhì)不同，事先在層析柱中裝上離子交換劑，其所帶電荷性質(zhì)與蛋白質(zhì)電荷性質(zhì)相反，當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)混合溶液流經(jīng)層析柱時(shí)，即可被吸附于柱上，隨后用與蛋白質(zhì)帶相同性質(zhì)電荷的洗脫劑洗脫，蛋白質(zhì)可被置換下來(lái)，由于各種蛋白質(zhì)帶電量不同，離子交換劑結(jié)合的緊密度不同，帶電量小的蛋白質(zhì)先被洗脫下來(lái)，增加洗脫液離子強(qiáng)度，帶電量多的也

24、被洗脫下來(lái)，可將蛋白質(zhì)分離。2利用蛋白質(zhì)分子量不同分離的方法透析：利用特殊膜制成透析袋，此膜只允許小分子化合物透過(guò)，而蛋白質(zhì)是高分子化合物故留在袋內(nèi)，故把袋置于水中，蛋白質(zhì)溶液中的小分子雜質(zhì)可被去除，如去除鹽析后蛋白質(zhì)中混雜的鹽類。也常利用此方法濃縮蛋白質(zhì)。即袋外放吸水劑，小分子的水即可透出，蛋白質(zhì)溶液可被濃縮。分子篩：也叫凝膠過(guò)濾，是層析的一種。層析柱內(nèi)填充帶有網(wǎng)孔的凝膠顆粒。蛋白質(zhì)溶液加于柱上，小分子蛋白進(jìn)入孔內(nèi)，大分子蛋白不能進(jìn)入孔內(nèi)而直接流出，小分子因在孔內(nèi)被滯留而隨后流出，從而蛋白質(zhì)得以分離。超速離心：蛋白質(zhì)膠體溶液與氯化鈉等真溶液不同之處在于：蛋白質(zhì)在強(qiáng)大離心場(chǎng)中，在溶液中會(huì)逐漸沉

25、降，各種蛋白質(zhì)沉降所需離心力場(chǎng)不同，故可用超速離心法分離蛋白質(zhì)及測(cè)定其分子量，因其結(jié)果準(zhǔn)確又不使蛋白質(zhì)變性，故是目前分離生物高分子常用的方法。3.與蛋白質(zhì)的沉淀的性質(zhì)相關(guān)的分離方法：鹽析：硫酸銨、硫酸鈉等中性鹽因能破壞蛋白質(zhì)在溶液中穩(wěn)定存在的兩大因素，故能使蛋白質(zhì)發(fā)生沉淀。不同蛋白質(zhì)分子顆粒大小不同，親水程度不同，故鹽析所需要的鹽濃度不同，從而將蛋白質(zhì)分離，如用硫酸銨分離清蛋白和球蛋白，在半飽和的硫酸銨溶液中，球蛋白即可從混合溶液中沉淀析出除掉，而清蛋白在飽和硫酸銨中才會(huì)沉淀。鹽析的優(yōu)點(diǎn)是不會(huì)使蛋白質(zhì)發(fā)生變性。丙酮沉淀：丙酮可溶于水，故能與蛋白質(zhì)爭(zhēng)水破壞其水化膜，使蛋白質(zhì)沉淀析出，在pH值和離

26、子強(qiáng)度適當(dāng)?shù)那闆r下更佳，但丙酮使蛋白質(zhì)變性，故應(yīng)低溫快速分離，還可用其他有機(jī)溶劑。重金屬鹽沉淀：因其帶正電荷，可與蛋白質(zhì)負(fù)離子結(jié)合形成不溶性蛋白鹽沉淀，可利用此性質(zhì)以大量清蛋白搶救重金屬鹽中毒的人。(三)多肽鏈中氨基酸序列分析主要步驟及原理如下：1純化蛋白質(zhì)：用于序列分析的蛋白質(zhì)應(yīng)是分子大小均一，電游呈現(xiàn)一條帶具有一定純度的樣品。2分析蛋白質(zhì)的氨基酸組成：用酸、堿等將蛋白質(zhì)肽鏈水解為游離氨基酸，再用電泳、層析等方法分離、鑒定所有游離氨基酸的種類和含量，現(xiàn)在可用氨基酸自動(dòng)分析儀來(lái)快速測(cè)定。3.測(cè)定肽鏈中N末端和C末端為何種氨基酸；若蛋白質(zhì)由兩條以上肽鏈組成，通過(guò)末端氨基酸的測(cè)定還可估計(jì)蛋白質(zhì)中的

27、肽鏈數(shù)目。N末端氨基酸測(cè)定：二硝基氟苯、丹磺酰氯都可與末端氨基反應(yīng)，再用鹽酸等將肽鏈水解，將帶有二硝基氟苯或丹磺酰氯的氨基酸水解下來(lái)，即可分離鑒定出為何種氨基酸，因丹磺酰氯具強(qiáng)烈熒光更易鑒別。C末端氨基酸測(cè)定：用相應(yīng)的羧肽酶將C末端氨基酸水解下來(lái)，因各種羧肽酸水解氨基酶的專一性不同，故可對(duì)C末端氨基酸做出鑒定。4.將鏈間、鏈內(nèi)二硫鍵打開(kāi)，否則會(huì)阻礙蛋白水解溶劑的作用，常用巰基化合物還原法。 5.選擇適當(dāng)?shù)拿富蚧瘜W(xué)試劑將肽鏈部分水解成適合作序列分析的小肽段，常用的方法有： 胰蛋白酶法：水解賴氨酸或精氨酸的羧基形成的肽鍵，故若蛋白質(zhì)分子中有4個(gè)精氨酸或賴氨酸殘基，可得5個(gè)肽段。胰凝乳蛋白酶法：水解

28、芳香族氨基酸羧基側(cè)的肽鍵溴化氰法：水解甲硫氨酸羧基側(cè)的肽鍵。6.測(cè)定各肽段的氨基酸排列順序：一般采用Edman降解法。因PITC(異硫氰酸苯酯)只與N末端氨基酸作用，用冷稀酸將此末端殘基水解下來(lái)，鑒定為何種氨基酸衍生物，殘留的肽段N末端可繼續(xù)與PITC反應(yīng)，依次逐個(gè)鑒定出氨基酸的排列順序。7.多肽鏈用兩種方法分別裂解成幾組肽段，并測(cè)定每一方法中每一肽段的氨基酸排列順序，肽段重疊法確定整條肽鏈的氨基酸順序，若用兩種方法找不出重疊肽段，就需用第三種、第四種方法，直到找出重疊肽段。8.確定二硫鍵位置：用電泳法將拆開(kāi)二硫鍵的肽段條帶與未拆開(kāi)二硫鍵的條帶進(jìn)行對(duì)比即可定位二硫鍵的位置。如此以來(lái)，一個(gè)完整蛋

29、白質(zhì)分子的一級(jí)結(jié)構(gòu)即可被測(cè)定。(四)蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)測(cè)定常用的方法有X射線晶體衍射法和二維核磁共振技術(shù)，還可根據(jù)蛋白質(zhì)的氨基酸序列預(yù)測(cè)其三維空間結(jié)構(gòu)。一、核酸的化學(xué)組成核酸是以核苷酸為基本組成單位的生物大分子。包括兩類：一類為脫氧核糖核酸（DNA），另一類為核糖核酸（RNA ）。DNA存在于細(xì)胞核和線粒體內(nèi)，攜帶遺傳信息；RNA存在于細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核中，參與細(xì)胞內(nèi)遺傳信息的表達(dá)。核酸的基本組成單質(zhì)是核苷酸，而核苷酸又是由堿基、戊糖、磷酸組成。(一)堿基構(gòu)成核苷酸的堿基主要有五種，分屬嘌呤和嘧啶兩類。嘌呤類化合物包括腺嘌呤A和鳥(niǎo)嘌呤G兩種。嘧啶類化合物有三種，胞嘧啶C和胸腺嘧啶T尿嘧啶U。嘌呤和嘧啶

30、環(huán)中均含有共軛雙鍵，因此對(duì)波長(zhǎng)260nm左右的紫外光有較強(qiáng)吸收，這一性質(zhì)可用于對(duì)核酸、核苷酸、及堿基進(jìn)行定性定量分析。(二)戊糖與核苷、核苷酸戊糖是核苷酸的另一個(gè)主要成分，RNA和DNA主要區(qū)別有兩點(diǎn)：一是構(gòu)成DNA的堿基為A、T、G、C，而RNA的堿基為A、U、C、G，二是構(gòu)成DNA的核苷酸的戊糖是-D2-脫氧核糖，而構(gòu)成DNA的核苷酸的戊糖為-D核糖。即RNA糖環(huán)上2號(hào)碳原子處連的是-OH，而DNA此處連的是-H。表示堿基和糖環(huán)上各原子次序時(shí)，在堿基雜環(huán)上標(biāo)以順序1，2，3；在糖環(huán)上標(biāo)以l，2，3 以作區(qū)別。堿基與戊糖通過(guò)糖苷鍵連接成核苷。連接位置是C-1。核苷與磷酸通過(guò)磷酸酯鍵連接成核苷

31、酸連接位置是C-5。此處可連接一個(gè)、二個(gè)、三個(gè)磷酸基團(tuán)，稱為核苷一磷酸、核苷二磷酸、核苷三磷酸。體內(nèi)還有一種核苷酸，即C-3與C-5與同一磷酸基團(tuán)相連，在信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)中起重要作用。二、DNA的結(jié)構(gòu)與功能DNA與蛋白質(zhì)一樣，也有其一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)結(jié)構(gòu)。（一） DNA的一級(jí)法構(gòu)指DNA分子中核苷酸的排列順序。由于核苷酸的差異主要表現(xiàn)在堿基上，因此也叫做堿基序列。四種核苷酸按一定排列順序，通過(guò)磷酸二酯鍵連成主要核苷酸鏈，連接都是由前一核苷酸3-OH與下一核苷酸5-磷酸基形成3-5磷酸二酯鍵，故核苷酸鏈的兩個(gè)末端分別是5-游離磷酸基和3-游離羥基，書(shū)寫(xiě)應(yīng)從5到3。（二）DNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)即雙螺旋結(jié)構(gòu)模型，要

32、與蛋白質(zhì)的-螺旋相區(qū)別。1Chargaff規(guī)則DNA分子中腺嘌呤與胸腺嘧啶的含量相等，鳥(niǎo)嘌呤與胞嘧啶的含量相等；因此DNA中嘌呤與嘧啶的總數(shù)相等：即AG=CT2雙螺旋結(jié)構(gòu)模型1953年Watson和Crick正式提出了關(guān)于DNA二級(jí)結(jié)構(gòu)的右手雙螺旋結(jié)構(gòu)模型，主要內(nèi)容有：（1）DNA分子由兩條反向平行的多聚核苷酸鏈圍繞同一中心軸盤(pán)曲而成，兩條鏈均為右手螺旋，鏈呈反平行走向，一條走向是53，另一條是35。（2）DNA鏈的骨架由交替出現(xiàn)的親水的脫氧核糖基和磷酸基構(gòu)成，位于雙螺旋的外側(cè)，堿基配對(duì)位于雙螺旋的內(nèi)側(cè)。（3）兩條多聚核苷酸鏈以堿基之間形成氫鍵配對(duì)而相連，即A與T配對(duì)，形成兩個(gè)氫鍵，G與C配對(duì)

33、，形成三個(gè)氫鍵。堿基相互配對(duì)又叫堿基互補(bǔ)。RNA中若也有配對(duì)區(qū)，A是與U以兩個(gè)氫鍵配對(duì)互補(bǔ)。(4)堿基對(duì)平面與螺旋軸幾乎垂直，相鄰堿基對(duì)沿軸轉(zhuǎn)36°，上升034nm。每個(gè)螺旋結(jié)構(gòu)含10對(duì)堿基，螺旋的距為34nm，直徑是20nm。DNA兩股鏈之間的螺旋形成凹槽：一條淺的，叫小溝；一條深的，叫大溝。大溝是蛋白質(zhì)識(shí)別DNA的堿基序列發(fā)生相互作用的基礎(chǔ)，使蛋白質(zhì)和DNA可結(jié)合而發(fā)生作用。DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)要與pr的相區(qū)別：DNA是兩條核苷酸鏈通過(guò)堿基之間氫鍵相連而成，而蛋白質(zhì)的-螺旋是一條肽鏈自身盤(pán)曲而成，其氫鍵是其內(nèi)部第一位肽鍵的N-H與第四個(gè)肽鍵的羰基氧形成的。（5）DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定

34、主要由互補(bǔ)堿基對(duì)之間的氫鍵和堿基堆積力來(lái)維持。堿基堆積力是堿基對(duì)之間在垂直方向上的相互作用，可以使DNA分子層層堆積，分子內(nèi)部形成疏水核心，這對(duì)DNA結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定是很有利的，堿基堆積力對(duì)維持DNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)起主要作用。3DNA結(jié)構(gòu)的多樣性DNA右手雙螺旋結(jié)構(gòu)是DNA分子在水性環(huán)境和生理?xiàng)l件下最穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，但并不是不變的，當(dāng)改變?nèi)芤旱碾x子強(qiáng)度或相對(duì)濕度時(shí)，DNA結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生改變，除了WastonCrick模型（BDNA）外，還存在ZDNA和ADNA（三）DNA三級(jí)結(jié)構(gòu)真核生物DNA分子很大，DNA鏈很長(zhǎng)，但卻要存在于小小的細(xì)胞核內(nèi)，因此DNA必須在二級(jí)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上緊密折疊，這就形成了三級(jí)結(jié)構(gòu)。1超螺

35、旋原核生物DNA的三級(jí)結(jié)構(gòu)絕大部分原核生物DNA是共價(jià)閉合的環(huán)狀雙螺旋分子，此環(huán)形分子可再次螺旋形成超螺旋，真核生物線粒體、葉綠體DNA也為環(huán)形分子，能形成超螺旋，非環(huán)形DNA分子在一定條件下局部也可形成超螺旋。2.真核細(xì)胞基因組DNA真核細(xì)胞核內(nèi)染色體即是DNA高級(jí)結(jié)構(gòu)的主要表現(xiàn)形式。組蛋白H2A、H2B、H3、H4各兩分子組成組蛋白八聚體。DNA雙螺旋纏繞其上構(gòu)成核心顆粒，顆粒之間再以DNA和組蛋白H1連成核小體，核小體再經(jīng)多步旋轉(zhuǎn)折疊形成棒狀染色體，存在于細(xì)胞核中。(四)DNA的功能DNA的基本功能就是作為生物遺傳信息復(fù)制的模板和基因轉(zhuǎn)錄的模板，是生命遺傳繁殖的物質(zhì)基礎(chǔ)，也是個(gè)體生命活動(dòng)

36、的基礎(chǔ)。三、RNA的結(jié)構(gòu)與功能RNA通常以單鏈形式存在，這與DNA雙鏈形成螺旋不同，但也可以有局部的二級(jí)結(jié)構(gòu)或三級(jí)結(jié)構(gòu)。RNA分子比DNA分子小，它的功能多樣，種類較多，主要有信使RNA、核蛋白體RNA、轉(zhuǎn)運(yùn)RNA、小核RNA及核不均一RNA等。各類RNA在遺傳信息表達(dá)為氨基酸序列過(guò)程中發(fā)揮不同的作用。（一）信使RNA（mRNA）在細(xì)胞核內(nèi)以DNA單鏈為模板轉(zhuǎn)錄生成hnRNA,hnRNA經(jīng)過(guò)剪切變?yōu)槌墒斓膍RNA,出核后在胞質(zhì)內(nèi)為蛋白質(zhì)合成提供模板。成熟mRNA的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：1具有5端帽子結(jié)構(gòu)即在5端加上一個(gè)7-甲基鳥(niǎo)苷；且原來(lái)第一個(gè)核苷酸C也是甲基化，這種mGpppGm即為帽子結(jié)構(gòu)。2. 3端

37、多聚腺苷酸尾在mRNA3端有一段多聚腺苷酸節(jié)段，是在轉(zhuǎn)錄后切掉一段多余的RNA后逐個(gè)添加上去的，這個(gè)多聚尾可能與mRNA從核內(nèi)向細(xì)胞質(zhì)的轉(zhuǎn)位及mRNA的穩(wěn)定性有關(guān)。3生物體內(nèi)mRNA種類多，含量少，代謝活躍，在各種RNA分子中，mRNA半衰期最短，這是細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)合成速度的調(diào)控點(diǎn)之一。(二)核蛋白體RNA(rRNA)的結(jié)構(gòu)與功能rRNA是細(xì)胞內(nèi)含量最多的RNA，與核糖體蛋白共同構(gòu)成核糖體蛋白質(zhì)的合成部位，參與蛋白質(zhì)的合成。核蛋白體由大亞基和小亞基組成。1.原核生物：小亞基由16SrRNA和20多種蛋白質(zhì)組成。大亞基由5S、23SrRNA與30余種蛋白質(zhì)組成。2.真核生物：小亞基由18SrRNA與30余種蛋白質(zhì)組成。大亞基由5S、5.8S、28SrRNA和近50種蛋白質(zhì)構(gòu)成。(三)轉(zhuǎn)運(yùn)RNA(tRNA)的結(jié)構(gòu)與功能1.