生物化學講義,課件

1、生物化學講義，課件一、生物化學的概念緒論一、生物化學的概念二、生物化學發(fā)展簡史三、生物化學和其他學科的關系四、學習方法（一）、生化定義: 研究生命現(xiàn)象化學本質(zhì)的科學。 具體講：用化學的理論和方法研究生物體的 化學組成、結(jié)構(gòu)、功能和生命活動過程中物 質(zhì)及能量變化規(guī)律的學科。簡單講：是生命 的化學。（二）、研究對象: 生物體，包括病毒、微生物、動植物和人體。生命:是由生物大分子所組成，具有系列特殊 功能的系列復雜機構(gòu)。生命的特征: 生長、代謝、感應、繁殖 基本單位：細胞原生質(zhì)：泛指生物細胞的全部生命物質(zhì)。細胞：生物體的基本構(gòu)成單位，生物體通過 細胞的活動進行各種生命活動。新陳代謝：生命的基本特征之

2、一，生命活動 過程化學變化的總稱。調(diào)節(jié)：新陳代謝是在高度自動、非常精細的 調(diào)節(jié)下進行的。應激性：生物體對環(huán)境變化引起的刺激作出相應反應。（三）、研究內(nèi)容：1、生物體的化學組成元素組成：C、H、0、N、P、S及微量元素。基本成分：（1）蛋白質(zhì)、核酸、多糖、脂 類一一生物體四大基本組成特點：作為生物體骨架，提供能 量。由于這些有機化合物 相對分子質(zhì)量很大，所 以稱為生物大分子。（大分子物質(zhì)、初生物質(zhì)）（2）維生素、激素、有機酸生物質(zhì)E、維生素、激素三者又稱為 催化調(diào)節(jié)物質(zhì)。（3）無機鹽和水。常見無機鹽K、Na、Ca> Mg 鹽等。2、生物體的物質(zhì)代謝、能量轉(zhuǎn)換和代謝調(diào) 節(jié)新陳代謝是生物體與外

3、界環(huán)境進行物質(zhì)交 換與能量交換的過程。分成兩個階段進行研究：:同化作用:生物機體吸收外物加工轉(zhuǎn)化構(gòu) 成自身，是一個合成的過程。異化作用：分解排泄的過程，是一個分解 的過程。機體內(nèi)的代謝反應相互聯(lián)系、協(xié)同制約 組成許多代謝途徑和網(wǎng)絡，在嚴密精巧的調(diào) 控下，有條不紊地進行。代謝調(diào)控是近代生 物化學研究的一個重要方面?；罴毎麅?nèi)的數(shù) 萬個反應能在同一時間互不干擾、互相配 合、有條不紊地在各自代謝途徑中進行，而 且在合成、分解速度和數(shù)量上，都恰到好處 地合乎生物體的各種需要。生物體這種高度 自動調(diào)控機制對于代謝的正常進行十分重 要，是近代生物化學研究的重點課題。3、生物體的信息代謝核酸是遺傳信息的攜帶者

4、，核酸的生物合成，包括DNA的復制和RNA的合成，以及 蛋白質(zhì)的合成構(gòu)成構(gòu)成了生物體內(nèi)遺傳信 息傳遞的主要通路。這也是分子生物學的主 要基礎和研究核心。4、當前研究的主要內(nèi)容：構(gòu)成生物體的各種物質(zhì)是怎樣表現(xiàn)出生命活動現(xiàn)象的。即生 物分子是怎樣相互識別和相互作用的？這 種相互作用所遵循的原理是什么？生化與其他學科的關系生化是一門重要的專業(yè)基礎課，生化具有 承上啟下的作用，物理、化學、數(shù)學是生化 的基礎，生化是農(nóng)學、林學、畜牧、獸醫(yī)、 醫(yī)學等生物學科的主要專業(yè)基礎課。以生物體為研究對象的生物學科有很多 分支：生 物 體植物、動物生物學器官根、莖、葉、花、果實、心、肝、肺等 tt組織機械組織、輸導組

5、織、肌肉組織等;細胞葉肉細胞、薄壁細胞、紅嘉胞、白細胞等 細胞生物學郃胞器 線粒體、葉綠 體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、細胞核等'生物裙分子復合物染色體、核糖體、"蛋白、多酶復合物等生物化學t生物大分子多糖、蛋白質(zhì)、核酸、脂類基庫生物分子 甘酸、甘油、竣酸等單糖、AA、核/今子 碳、無機鹽量 物理、化學 原子水、二氧化C、H、0、N、P、S等二、發(fā)展簡史1、中國：有關生物化學的許多知識人類早已在生產(chǎn)和實踐中發(fā)現(xiàn)和應用，其中我國最早。早在4千2百年前已開始造酒、釀日日、做豆腐。解放前，我國生物化學的發(fā)展是比 較緩慢的，美籍華人吳憲與美國哈佛醫(yī)學院 的福林(otto Folin)于 1919192

6、2 年首 次用比色定量法測定血糖等。(吳憲是我國 著名生物化學家，在生物化學領域里作出重 要貢獻。解放后回國，提出蛋白質(zhì)變性學說及無蛋白血濾液的提取方法。解放后，我 生物化學的發(fā)展可以說是突飛猛進。如:1965年 成功完成了人工合成具有生 物學活性的蛋白質(zhì)一一結(jié)晶牛胰島素。1973年人工合成豬胰島素，并用X光衍射測定其空間結(jié)構(gòu)。1982年上海生化所的洪國藩在英國桑格爾實驗室提出雙脫氧法測定核酸序 列（洪氏測定法）。1983年完成酵母丙氨酸轉(zhuǎn)移核糖核酸的人工合成。2、世界：生化是在物理、化學、生物學、 醫(yī)學有了一定發(fā)展才出現(xiàn)的。美國、法國、 德國、英國在近代生物化學發(fā)展中貢獻突 出。3、生化發(fā)展

7、史（發(fā)展階段）（1）靜態(tài)生化一一18世紀下半葉開始或（30 年代前），主要工作：成分分析，研究生命 物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)、生理功能。(2)動態(tài)生化1930年后，研究代謝過程。(3) 50年代后分子生物學，蛋白質(zhì)、核酸，DNA雙螺旋模型分子遺傳學。生化在幾十年中飛速發(fā)展，在較短年代里 集中著大量科學發(fā)現(xiàn)。其中很多都稱的上是 人類認識自然界的里程碑，具劃時代的意 義，有相當數(shù)量的科學家因此獲得諾貝爾 獎。阿爾弗雷德泊恩哈德諾貝爾：瑞典化學家、發(fā)明家、 實業(yè)家。1833年10月21日生于瑞典的一個 工程師家庭，他一生中完成了 350多項發(fā)明, 建立了幾十家企業(yè)。1、物理學獎2、化學獎3、生理或 醫(yī)學獎4、

8、文學獎5、和平獎1、費歇爾2、布希納德國人 德國人1902一化學獎-化學獎合成糖及對噂吟的研究成果發(fā)現(xiàn)引起發(fā)酵的物質(zhì)酶及生物化學研究成果19073班廷加拿大人L 1923一生理學或醫(yī)學獎發(fā)現(xiàn)胰島素麥克勞德英國人一r4、溫道斯德國人1928一一化學獎研究用醇、維生素結(jié)構(gòu)及其相互關系5、哈登美國人1929化學獎對糖發(fā)酵和酶的作用的研究.奧伊勒一歇爾平德裔瑞典人r6、艾克曼荷蘭人）1929-生理學或醫(yī)學獎 發(fā)現(xiàn)維生素氏并用于治療神經(jīng)炎霍普金斯英國人J7、費歇爾德國人1930一化學獎研究血紅素和葉綠素的組成，并合成了血紅素8、瓦爾保德國人1931一生理學或醫(yī)學獎 發(fā)現(xiàn)呼吸商的性質(zhì)和作用方式9、霍沃斯英

9、國人1937-一化學獎對碳水化合物的研究并人工合成維生素C卡勒瑞士人1937-一化學獎對類胡蘿卜素、核黃素和維生素A、B的研究10、森特一哲爾吉匈牙利人1937-一生理學或醫(yī)學獎 關于組織氧化和維生素C的研究11、薩姆納美國人1946-一化學獎酶的分離提純，并證明醵的蛋白質(zhì)性質(zhì)諾斯羅普美國人1946一化學獎,研究病毒蛋白酶斯坦利美國人1946一一化學獎,12、奧塞阿根廷人1947生理學或醫(yī)學獎 發(fā)現(xiàn)腦下垂體前葉激素對糖代謝的作用c. F.柯里捷克裔美國人1947生理學或醫(yī)學獎研究糖原的合成和分解代謝途徑G. T.柯里 捷克裔美國人1947一生理學或醫(yī)學獎研究糖原的合成和分解代謝途徑13、蒂塞留

10、斯瑞典人1948化學獎發(fā)展電泳技術和吸附色譜法并發(fā)現(xiàn)血清蛋白的復雜本質(zhì)14、克雷布斯德裔英國人1953一一生理學或醫(yī)學獎發(fā)現(xiàn)三較酸循環(huán)11（1932年Krebs用組織切片實驗證明了尿素的合成反應，提出了他的鳥氨酸循環(huán)。還用腎臟 浸出液觀察了 D型和L一型氨基酸的代謝，并證明了脫氨基的機理李普曼 德裔美國人1953生理學或醫(yī)學獎 發(fā)現(xiàn)輔酶A及其在生理代謝中的重要作 用16、托德 英國人1957化學獎對核酸的組成成分核甘酸與核輔酶的研究，并首次人工合成核昔酸單體桑格 英國人 1958化學獎分離和測定一種蛋白質(zhì)胰島素的分子結(jié)構(gòu)16、奧喬亞西班牙裔美國人11959生理學或醫(yī)學獎分離提純DNA聚合醵并人

11、工合成DNA 科恩伯格美國人 f17、沃森 美國人克里克 英國人卜1962一一生理學或醫(yī)學獎 提出和建立DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型威爾金斯英國人（1946年，威爾金斯完成了 DNA的X一射線衍射的研究。1953年，沃森和克里克在分析 T威爾金斯所攝制的DNA纖維的X光衍射圖后，提出了 DNA雙螺旋三維空間結(jié)構(gòu)模型.其中雙螺 旋DNA堿基對互補的原則，成為DNA復制、轉(zhuǎn)錄、反轉(zhuǎn)錄及翻譯的分子基礎。這是一個劃時代的 貢獻.它開辟了從分子水平去理解基因功能的道路，成為當今分子生物學的起點.） 18、佩魯斯奧地利裔英國人1962化學獎測定肌紅蛋白和血紅蛋白的原子排列肯鐫魯英國人 /19、雅各布 法國人 i

12、 1965生理學或醫(yī)學獎 提出“信使核糖核酸”和"操縱子學說” 莫諾 法國才（發(fā)現(xiàn)操縱子的基因集團能影響mRNA的合成從而調(diào)節(jié)其他基因的功能，劃時代地說明基因的表達是受到生物嚴格調(diào)控的）雷沃夫法國人1965生理學或醫(yī)學獎發(fā)現(xiàn)酶和細菌合成中的遺傳調(diào)節(jié)機制20、雷拉納印度裔美國人1968生理學或醫(yī)學獎 基因密碼破譯蛋白質(zhì)合成機制、信使RNA方面的研究霍利美國人1968生理學或醫(yī)學獎提出確定核酸的技術并測定了一種RNA的核昔 酸順序尼倫伯格美國人1968生理學或醫(yī)學獎研究遺傳密碼的破譯21、德爾布呂克德裔美國人赫爾希美國人,69生理學或醫(yī)學獎發(fā)現(xiàn)病毒的遺傳復制機制和基因結(jié)構(gòu)盧里亞意大利裔美

13、國人22、萊洛伊爾阿根廷人1970一化學獎發(fā)現(xiàn)糖一核甘酸及其在糖代謝過程中的作用23、奧伊勒瑞典人、1970生理學或醫(yī)學獎發(fā)現(xiàn)激素在機體內(nèi)的代謝過程阿克塞爾羅德美國人）卡茨英國人1970一生理學或醫(yī)學獎關于神經(jīng)末梢傳遞物質(zhì)的釋放機制的研究24、薩瑟蘭美國人1971生理學或醫(yī)學獎發(fā)現(xiàn)環(huán)一磷酸腺昔（cAMP）及其同激素的作用 25、埃德爾曼美國凡1972生理學或醫(yī)學獎對抗體分子化學結(jié)構(gòu)的研究，創(chuàng)立了分子免疫學波特英國A'26、安芬森美國與程爾美國人卜1972一化學獎對核糖核酸醉的三維結(jié)構(gòu)及124個氨基酸順序的研究斯坦英國N27、阿爾伯瑞士人）內(nèi)森斯美國人卜978一生理學或醫(yī)學獎發(fā)現(xiàn)限制性內(nèi)

14、切酶以及在分子遺傳學方面的研究 史密斯美國J28、米切爾英國人 1978一一化學獎創(chuàng)立化學滲透理論，闡明細胞合成中的能量轉(zhuǎn)換29、伯格美國人、 1980化學獎 創(chuàng)建人工重組DNA技術（該技術特點在于根據(jù)生吉爾波特 美南人物基因遺傳的規(guī)律，按人的預先設計，通過體外DNA的重組，將外源基因轉(zhuǎn)入生物體，最終使生物體的遺傳性狀發(fā)生改變，它的 偉大意義在于。人類終于實現(xiàn)了改變生物的遺傳性狀的目的，在 一定程度上使生物按人的愿望行事。桑格 英國人 1980化學獎 發(fā)明測定DNA中核昔酸和RNA中堿基順序的方法 30、麥克林托克（女） 美國人 1983生理學或醫(yī)學獎提出“可移動的遺傳基因?qū)W說" 3

15、1、切赫 美國人-. 1989化學獎 發(fā)現(xiàn)RNA的生物催化作用奧爾特曼美國人）32、費希爾 美國人；1992一一生理學或醫(yī)學獎發(fā)現(xiàn)可逆的蛋白質(zhì)磷酸化作用是生物的最 克雷布斯美國人基本功能之一33、史密斯加拿大人1993化學獎 發(fā)明了高效豆制、DNA片段的“聚合醵鏈式反應”法穆利斯 美國人1993化學獎 發(fā)明了重新編組DNA的“寡聚核甘酸定點突變”法34、羅伯茨美國人;199S一生理學或醫(yī)學獎發(fā)現(xiàn)斷裂基因，一個基因可以是不連續(xù)的，出 夏普美國 J現(xiàn)在徹底分離的幾個DNA片段中35、普魯西納美國人1997生理學或醫(yī)學獎發(fā)現(xiàn)一種比病毒還小，沒有核酸的病原微生物玩病毒體36、布洛貝爾德裔美國人1999

16、生理學或醫(yī)學獎發(fā)現(xiàn)了蛋白質(zhì)內(nèi)控制蛋白質(zhì)在細胞內(nèi)傳 輸和定位的信號第一章核酸化學第一節(jié)核酸的概念及重要性第二節(jié)核昔酸第三節(jié)核酸的分子結(jié)構(gòu)第四節(jié)核酸的性質(zhì)及分離提取第五節(jié)核酸與蛋白質(zhì)的復合體第一節(jié)核酸的概念及重要性。因此，核的表現(xiàn)形式是蛋白質(zhì)，但是決定蛋白 磋構(gòu)的卻是另一類生物大分子一一鍵的組它攜帶著遺傳信息，是遺傳的物質(zhì)基礎。1868年,瑞士科學家F。Miescher （學生） 從外科繃帶上膿的白細胞細胞核中分離出 一種富含磷的有機物質(zhì)，他稱之為“核素”。核酸是生物大分子：分子量 RNA：幾萬一一幾百萬二、核酸的基本元素組成:C、 H、 0、 N、 P占9%-10%,通過測定 酸的含量（定磷虎）

17、P的含量比較穩(wěn)定，P晶含量來推算核三、核酸的種類DNA： 1.6X1062.2X10917r 口M后底蠅號碼核酸（根據(jù)所含糖的不同分類）mRNA（messen 性轆口必 gerRNA）功能：翻譯中攜帶活化的氨基酸。mRNA半壽期最短，占總RNA5%-10%,功其中tRNA分子量最小，占總RNA10%-15%,能：是蛋白質(zhì)合成的模板。rRNA含量最多，占總RNA75%-80%,功能：是蛋白質(zhì)合成的場所。四、分布真核生物生物 DNA原核細胞核（98%）質(zhì)（類核部分）細胞質(zhì)（少量）細胞粒DNA毒DNA線粒體（少量）RNA 質(zhì)（少量）等(90%)細胞核仁（少量）病毒RNA注：生物細胞都含有DNA和RN

18、A；病毒中要核昔酸么只含DNA,要么只含RNA。第二節(jié)核甘酸一、核酸的化學組成核6為基本結(jié)構(gòu)單位組成的鏈，從，庫的產(chǎn)物可了解核酸的學組成婷r蠅金口乂始16核苛(-)戊糖DNA中含D2'一脫氧核糖；RNA中含 D核糖。5'5，3(-)堿基1.噂吟堿(Pu)噂吟是由喀陡環(huán)和咪噗環(huán)并合而成的，核酸中常見的噤吟堿有兩類:腺喋吟及鳥噤吟2.喀咤堿(Py)核酸中常見的嗜咤堿有三種:胞嗑咤、尿喀咤、胸腺嗑咤胞喀咤尿嗑咤除上述五類基本堿基外，核酸中還有一些含量甚少的堿基，稱為稀 有堿基，稀有堿基種類極多，大多數(shù)都是甲基化堿基。tRNA中含有較多 的稀有堿基。二、核昔和核昔酸的形成（一）核昔的形

19、成噪吟（N*-H）或嗑咤（NJ-H）與糖（C ,）上半縮醛羥基脫水縮合而成。（核昔由戊糖（脫氧戊糖）和堿基縮合而成并以N-C糖昔鍵相連而成的化 合物。）核昔分為核糖核昔和脫氧核昔兩大類。23口白儂認母玨的該口?江口出總鉉qtfcRNA和DNA中常見核昔各有四種見表（p8表 22) o（-）核昔酸的形成核昔中的戊糖羥基被磷酸酯化，形成核昔 酸，常見核甘酸見表（P8表2-3）核糖上有3個自由羥基，可以酯化分別生 成2, 一,3 一,5 -核昔酸。脫氧核糖上只有2個自由羥基，可以酯化 分別生成T -,5- -核甘酸。生物體中游離的核甘酸大多數(shù)都是5,- 核昔酸，核酸降解后可得到2, 一，3 一,5

20、-核甘酸。注：核酸中的稀有核甘酸常以其核昔的形式表示，下面是一些稀有核普。27N。. N6一二甲基腺O z _ A 一中二、核管酸的種類（一）、核昔一磷酸（簡稱核昔酸）含有一個磷酸基團的核甘酸。常見的核昔一磷酸:RNA中含有脫氧腺昔酸脫氧鳥甘酸腺甘酸AMPdAMP鳥昔酸dGMP胞甘酸DNA中含有GMPCMP脫氧胞昔酸脫氧胸昔酸dCMP尿昔酸 dTMPUMP(-)核昔多磷酸含有兩個或兩個以上磷酸基團的核昔酸。AMPADPATP(三)、環(huán)式核昔酸61第三節(jié)核酸的分子結(jié)構(gòu)核酸中核昔酸的連接方式一個核昔酸3, -0H與另一個核甘酸工-H3P脫水形成磷酸二酯鍵。二、DNA的分子結(jié)構(gòu)(-)DNA的一級結(jié)構(gòu)

21、DNA分子上核昔酸的排列順序叫核酸的1. 一級結(jié)構(gòu)的概念一級結(jié)構(gòu)。不同的DNA分子具套不同的核昔 酸排列順序，因此攜帶不同的遹傳信息。2. DNA分子中核昔酸的連接方式及表示方法鍵連接起來，形成直線形或環(huán)DNA分子的一級結(jié)構(gòu)的表示DNA分子中四種脫氧核甘酸通過3 ' 5 "方法有三種？見圖（郭P10圖23）方向5 3（1）結(jié)構(gòu)式表示法：（2）線條式表示法：文字式表示法：pATCGoH注：P在左側(cè)P在右惻3. DNA的堿基組成一chargaff規(guī)則基組成（還有少量稀有堿基，如5-甲基胞嗑在DNA分子中主要有A、T、G、C四種堿 咤和5-羥甲基胞嗑咤0。它們在生物體 某些題律,E

22、. char gaff毒人務析了爹種 DNA的堿基組成后發(fā)現(xiàn)的，稱為chargaff 規(guī)則：（1）同一生物體中，DNA分子中堿基組成AGA=T , G=C=1TC所以A+OT+C （包括nC），即：噂吟堿總和二喀陡堿總和（2）有種的特異性，同種生物（各組織、器官）DNA堿基組成相同，異種生物DNA堿基屬成差異很大，可用不對稱比率A+T/G+C的相近程度表圣更河箜孳去冬奧遠建.5(4) DNA堿基組居不受年齡，營養(yǎng)狀況及環(huán)境的影響K對維持物種需穩(wěn)定 性起很重要的作用)。()DNA的二級結(jié)構(gòu)在前人工作基礎上，Watson和Crick于 1953年提出DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型二級結(jié)構(gòu)：兩條單鏈DNA通

23、贏基互補配 對的原則，所形成的雙螺旋結(jié)構(gòu)。1、雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的要點一右/(l)DNA分子由兩條反向平紅的多尊昔喳 鏈強成雙螺旋結(jié)直如兩衰甦更續(xù)同一個；里 心細”形成右手母旋，螺旋表面有一條大南 和一條小溝。(2)嚓吟堿和喳兜堿層疊于螺旋電側(cè)工 堿基平面與縱軸垂直，堿基之間的堆集股離 為0.34nm。磷酸與脫氧核糖在外側(cè)，彼些之 間通過磷酸二酯鍵連接，形成DNA的骨架。 糖環(huán)平面與中軸平行。角為36° ,因此，沿中心 個核甘酸(4)° 一條多核昔酸鏈上的嗯吟堿基與 另一條鏈上的嗑咤堿基以氫鍵相連，咫嬲 對，配對的原則是A=T,之間形成二個氫鍵, G三C,之間形成三個氫鍵。因此

24、DNA的兩 條鏈互補。雙螺旋鈔見圖P。2-4, Ph 2-5 注:大多數(shù)天然DNA屬雙鏈結(jié)構(gòu)DNA( dsDNA ), 某些病毒的DNA是單鏈DNA (ssDNA).(3)雙螺旋的直徑為2嗎順軸方向號隨 0. 34nm有一個核昔酸，兩個核昔酸之咂夾 一.轉(zhuǎn)一周有102、穩(wěn)定雙螺旋結(jié)構(gòu)的力（1）堿基堆重力 是層層堆集的芳香族堿基 上N原子n宙子云交錯而形成的一種力，便 雙螺旋結(jié)構(gòu)內(nèi)部形成一個強大的疏水區(qū)，與 介質(zhì)中的水分子隔開，有莉于互補堿基間形成氫鍵,承定雙螺旋結(jié)構(gòu)。（2）氫鍵 互補堿基對之間可形成氫鍵。DNA外側(cè)的氧與介質(zhì)中的水或蛋白質(zhì)上的-0H形成。（3）離子鍵 磷酸基團上的負電荷且介 中

25、的陽離子之間形成離子鍵，減少雙硅間靜電排斥力。其蟲堿基堆集力是使DNA結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的最主 要因未。3、DNA二級結(jié)構(gòu)的多態(tài)性在多核甘酸鏈中，脫氧核糖的五員環(huán)能疊成多種構(gòu)象，此外，分子還可繞C-N糖 昔鍵以及3,，5, 一磷酸二酯鍵旋轉(zhuǎn)一定的角度，這就使具有同樣堿基配對的DNA雙旋可以e構(gòu)象，DNA構(gòu)象上這種異稱為多態(tài)。 Watson和Crick 所描述的DNA雙螺旋構(gòu) 一 I -卜型和z型象現(xiàn)在稱為B型DNA,類型的DNA,下BDNA可A-DNA 或 Z-DNA。A-DNA： B型（濕度：92% DNA鈉鹽纖 的構(gòu)象）DNA脫水時，就轉(zhuǎn)變?yōu)锳型（濕：75% DNA鈉鹽纖維的構(gòu)象）,也是由向的兩條多

26、核昔酸鏈組成右手螺旋。每一含11個堿基對，堿基對與中軸的傾角約為20° ,兩個核昔酸之間的夾角為33。Z-DNA： Rich在研究CGCGCG寡聚體結(jié)旋的雙螺旋結(jié)RNADNA 雜A-DNA相似的結(jié)構(gòu)。（因RNA無20H ）,發(fā)現(xiàn)CGCGCG有左之為左旋DNAo酸基在多核昔上的分布呈“Z”字型,又稱為Z-DNAo特點：直徑18nm,螺距4.5nm,每一螺圈含 12個堿基對，整個分子比較細長而伸展，大 溝外凸而變得不明顯，小溝則窄而深。4、三鏈DNA多索（dA）多聚（dT）具有類似B-DNA,提高其環(huán)境中的鹽濃度（或降低相對濕度），它的雙螺旋結(jié)構(gòu)就歧化成三鏈結(jié) 構(gòu)和一條多聚脫氧液昔酸乜一

27、.olyPupolyPy 區(qū)段同鏈結(jié)DNA的三鏈結(jié)構(gòu)可能與基因表達調(diào)控有關。第三股鏈的存在可能阻礙了一些調(diào)控蛋白或RNA聚合酶與DNA的結(jié)合。（三）DNA的三級結(jié)構(gòu)在細胞中,、由于DNA與其它分子（如蛋白質(zhì)）的相互作用，使DNA雙螺旋進一步扭曲成環(huán)狀或麻花狀的形態(tài)，稱為DNA的三級結(jié) 構(gòu)。多數(shù)線形，少數(shù)開鏈環(huán)形、閉鏈環(huán)形。環(huán)形進一步扭曲-二、RNA的分子結(jié)構(gòu) （一）RNA的基本結(jié)構(gòu)超螺旋。RNA的一級結(jié)構(gòu)與DNA一樣，為直線型多核昔酸鏈，鏈間也是以3,，5-磷酸二酯鍵彼此連接起來，盡管RNA分子中核糖環(huán)2有羥基,鍵。不同之2,，5,-磷酸二酯RNA的堿基組成沒有DNA那的規(guī)律，大多數(shù)天然RNA

28、分子是一條單鏈,可以發(fā)生分子自身回折，而使互補堿基區(qū)形成局部雙螺旋區(qū)，不能配對的堿基區(qū)域則形成突環(huán)。（RNA中稀有堿基比DNA多，往 往沒有嚴格的配對規(guī)律。）（二）tRNA的二級結(jié)構(gòu)和三級結(jié)構(gòu)1、RNA的二級結(jié)構(gòu)為三葉草形結(jié)構(gòu)、見圖（郭Pi6圖210）（1） A-U、G-C堿基對構(gòu)成的雙螺旋區(qū)叫 臂；不配對的部分叫環(huán)。tRNA一般由四臂四環(huán)構(gòu)成。(2)葉接受氨基酸。aa 臂，3 '端：-CCAOH 結(jié)構(gòu),（3）反密碼環(huán)反密碼子°中間三個核甘酸組成（4）左L（5）右瞽DHU環(huán)（6）額外環(huán)TWC環(huán)（含T甲C序列）反密碼環(huán)與右臂TWC環(huán)之間。它的大小決定著tRNA的分子大小2、tR

29、NA的三級結(jié)構(gòu)為倒L形結(jié)構(gòu)。見圖（郭乙圖2-11）（1） 3 -CCAOH欲于L的一端（2）反密碼子位于L的另一端（二）rRNA的結(jié)構(gòu)基本上都是由部分雙螺旋與部分突環(huán)相間排列而成。（三）mRNA的結(jié)構(gòu)mRNA分子也是呈單鏈狀態(tài),大部分有突環(huán) 形二畿結(jié)構(gòu)。真孩生物mRNA的結(jié)構(gòu)有明顯特征：（1）在3，一末端有長約200核甘酸的polyA/修專5m7G寸備;個黑的5, 一帽子而原核生物mRNA一般無3，-polyA和5, 一帽子結(jié)構(gòu)。5,一帽子結(jié)招作用：1、保護柞用，抗核酸外切酶水解2、與mRNA半3、與mRNA轉(zhuǎn)原核生物mRNA 一般為多順反子：一條mRNA2、與蛋白廛合成起始有關3、維持結(jié)箱，

30、協(xié)助核耨體與mRNA結(jié)合3' polyA 作甬1、保護柞用,，抗核酸外切酶水解碼多條多肽鏈。碼一條多肽鏈。核生物mRNA二般為單順反子：一條mRNA 核小體：直徑為llnm,由組蛋白HA H2B>百3、七客兩分字組成核心，DNA分子鏈繞組蛋白核心1又3/4圈，連接合一個組蛋白子。許多核小體由DNA鏈連接成念珠狀O第三節(jié)核酸的理化性質(zhì)及分離提純一、一般性質(zhì)娉純的DNA為白色纖維狀固體，RNA為自 色蜜末，兩者都微溶于水，不溶于一般有機 溶劑。Did分子由于直徑小而長度大，因此溶液Rm*, RNA夕業(yè)加小得多?？梢韵鲁粒两邓俣扰c分壬量和分子構(gòu)塞有關?？捎贸匐x 心廢術蒯比核酸的沉庫

31、常數(shù)（當分子顆粒以 二二二,二二二，二二薪時，即凈離心為寫摩 察力處于平衡時，單拉離心力場的沉降速度 為定值,稱項降常數(shù)SCSvedberg ）, 1S=1O今 秒）和分子基。核酸是兩性電解質(zhì),酸基團）因磷酸的酸由于核酸分子在一定法進行分離和研究其 電泳。（含理基團、磷 ,也土田酸性電荷，因此百 性。最常用二、紫外吸收性質(zhì)沖液中帶260nm附近有最大吸喙值，凄此特 和定量粒測核酸和核普酸。凄白質(zhì)在280nm有一吸收峰，因此利用0D 260/0D280比值可判斷核酸樣品的純度。純 DNA 0D 260/ 0D280 值8純 RNA 0D 260/0 D280 值=2 0當 0D 260/ 0D2

32、80 值1.8,含 RNA；OD 260/ 0D280值L 8時，含蛋白質(zhì)和苯酚。雙螺旋結(jié)構(gòu)中堿基緊密地堆積在一起造成 的，此現(xiàn)象稱為DNA的減色效應。核喳的光吸收值常比其各核甘酸成分的 光吸收值之和少一 3。一40%這整有規(guī)律的三、變性、復性與分子雜交1、變性的概念：核酸的重f 涉及共價置 喪失的過程。(-)變性指核酸雙螺旋的氫鍵斷裂(不 斷裂)，變成單鏈，生物活性2、變性因素: 熱力、強酸、強堿、有機溶劑、 變性劑、射線、機械力等。3、變性指標:(1)變性溫度(Tm)：是指弓起DNA發(fā) 生變性匾度變化范圍的中點，又稱熔點。 變性作用發(fā)生在一個很窄的溫度范圍之內(nèi)(爆發(fā)式的)。旋結(jié)構(gòu)失去一半)

33、時的溫度。Tm與下列因素有關:Tm也可以用吸光度值表示：熱變性過程中光 吸收達到最大吸險(完全變性)一半(雙螺Tm值與介質(zhì)離子強度成正比。(2)應當DNA分子從雙螺旋結(jié)核酸的均一程磨，均一性愈高的樣品， 變性過程的溫度范圍愈小。Tin值與G-C 含量成正比：(G-C) %=(Tm-69. 3)*2. 44勾變?yōu)槿㈡湢顟B(tài)時，它在260nm處的紫外吸 攵值便增大，此現(xiàn)象稱為增色效應。(-)復性變性DNA在適當條件下，又可使彼此分開 的鏈重新締盒成為雙旋結(jié)札全過程森為 復性。DNA曼性后，許多理彷隹質(zhì)、部分生 物活性可得到恢復。但將熱變性DNA驟然降 溫時，DNA不倍復性，只有在緩慢冷卻時， 才可復

34、性。(三)分子雜交了同來源的DNA分子放杳一起熱變性，然 后慢梅涔卻，讓其復性。著這些異源DNA之 間有互補或部分互補序列，則復性時會形成 1f 蕤分妻 ° DNA與互補的RNA之間也可 暮睛鑫鑫分子生物學和分子遺傳學的 研究中應用產(chǎn)注，例：DNA探針。(=)堿解與酸解 四、提取與分離(-)RNA的分離乙醇組織+苯耳上層(水所RNA（二）DNA的分離DNA 溶于 1-2M NaCl 不溶于0. 14M NaCl RNA 溶于 0. 14M NaCl 第二章蛋白質(zhì)化學第一節(jié)蛋白質(zhì)的概念及生物學意義第二節(jié) 氨基酸第三節(jié) 肽第四節(jié)蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)第五節(jié)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關系第六節(jié)蛋白質(zhì)的重

35、要性質(zhì)第一節(jié)蛋白質(zhì)的概念及生物學意義蛋白質(zhì)是生活細胞內(nèi)含量最豐富、功能最復 雜的生物大分子，英文名稱Protein,是德化學家Mulder于1838年采用的。蛋白質(zhì) 在生物界中無處不在，并參與了幾乎所有的 生命活動過程。1、蛋白質(zhì)是生物體的基本構(gòu)成成分，是生命活動所依據(jù)的物質(zhì)基礎。如：膠原纖維是主要的細胞外結(jié)構(gòu)蛋白。細胞里的片層結(jié)構(gòu)，如細胞膜、線粒體膜、葉綠體膜和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)等都是由不溶性蛋白質(zhì)和脂質(zhì)組成的。一、蛋白質(zhì)的生物學意義2、不同的蛋白質(zhì)表現(xiàn)出不同的生物功能。 蛋白質(zhì)種類極其繁多，它不僅是構(gòu)成生命的 結(jié)構(gòu)物質(zhì)，而且是生命現(xiàn)象的體現(xiàn)者。如：（1）酶蛋白一一有機體新陳代謝的催 化劑。（2）激素蛋

36、白一一在代謝調(diào)節(jié)中具有十 分重要的作用。如胰島素、生長素、促卵泡激素、促甲狀腺激素等。(3)受體蛋白一一起接受和傳遞信息作 用的受體；如接受激素的受體蛋白、接受外 界刺激的感覺蛋白(視色素、味覺蛋白)。(4)防御蛋白動物體內(nèi)的抗體、補 體、干擾素及昆蟲提內(nèi)的毒素等具有防御功 能。(5)運動蛋白 縮有關。(6)運輸?shù)鞍兹缡湛s蛋白與肌肉收運輸氧；脂蛋白運輸脂類等。血紅蛋白和肌紅蛋白(7)生長、分化的調(diào)控蛋白調(diào)節(jié)或控制細胞的生長、分化和遺傳信息的表達。如染色質(zhì)蛋白、阻遏蛋白、轉(zhuǎn)錄因子等。(8)貯藏蛋白一一蛋白質(zhì)具有貯藏氨基 酸的功能，用作有機體及其胚胎或幼體生長 發(fā)育的原料。如：蛋類中的卵清蛋白、乳

37、中的酪蛋白、小麥種子中的麥醇溶蛋白等。二、蛋白質(zhì)的概念，.蛋白質(zhì)是以氨基酸為基宿耀蠹大.蛋i大分子?；秶话銥?萬 (二)基本化學組成 H、0、N、Sjt種兀素， Zn或Cu等元素?；蒒的含量較恒定, .平均為16%,即世氮相當于6. 25克2百萬道爾頓。量自質(zhì)均含C、 些還含有P、F、質(zhì)。測定蛋白質(zhì)含量時，只要測出 就可換算出蛋白質(zhì)的含量。（三）基本構(gòu)成單位AA蛋白質(zhì)在酸或酶的消化作用下可發(fā)生 水解：蛋白質(zhì)U1、J）各種蛋白質(zhì)都有一定的空間結(jié)構(gòu)，因 此表現(xiàn)出海生物功能。（五） 有 3000 種以上。 三、蛋白質(zhì)的.從各種生繁多。如大腸衽菌細胞中 真核細胞中則有100, 000AA發(fā)現(xiàn)的氨

38、基酸已有180多種，但是參與蛋白質(zhì)組成的常見氨基酸或 稱基本氨基酸只有20種。（一）PrAA （組成蛋白質(zhì)的氨基酸）1、常見PrAA （基本氨基酸）：20 種2、稀有PrAA：從少數(shù)蛋白質(zhì)中分離 出一些不常見的特有AA,這些AA都是來的），不 如：基酸參入多肽鏈后經(jīng)酶促修飾 （即是由相應的常見.AA衍生而 己的。的4-羥脯AA和5-羥賴氨酸，凝血酶原中的Y -竣 基谷氨酸等。（二）非 PrAA在于細胞或組織中呈游離狀態(tài)或結(jié)合 ,一,“ ,加故稱方非一AA。在植物中較多，多數(shù)功能不清楚,狀態(tài)，但并不存在于蛋白質(zhì)Pr有待于進一步就。如瓜氨酸、青氨酸是尿趟環(huán)的史迪體, 就是非PrAA, B一丙氨酸是

39、遍多酸（一 種維生素）的前體。第二節(jié) 氨基酸一、氨基酸的結(jié)構(gòu)：（一）氨基酸的結(jié)構(gòu)通式：一 ,，一氨基酸是指曾有氨基幽庭勘住也的 各種蛋白質(zhì)者星由20喔理舞踹感也 除曲氨酸是一種a亞氨基酸外，其余的卻 是a氨基酸，其結(jié)構(gòu)通式為：COO 一原子鍵除甘氨酸外，其它蛋白質(zhì)氨基酸電a 一聲 原子均為不對稱碳原子（即與。T超 合的四個取代基各不相同工 因咚塞段可 以有立體異構(gòu)體，即可以有不同的構(gòu)型（D 一型與L一型兩種構(gòu)型）。（-）構(gòu)型構(gòu)型指在立體異構(gòu)體中取代原子或基團在 空間的取向。構(gòu)型一一通過共價鍵斷裂變化形成的立體 結(jié)構(gòu)形態(tài)。構(gòu)象一一通過單鍵旋轉(zhuǎn)而形成的一種立體 結(jié)構(gòu)形態(tài)1、每種氨基酸都有D型和L型

40、兩種立體異構(gòu)體（甘氨酸除外）2、根據(jù)甘油醛原則確定構(gòu)型3、天然蛋白質(zhì)中氨基酸絕大多數(shù)都是L-型的，只是近年才發(fā)現(xiàn)在基些 質(zhì)中有A型氨基酸。在實驗蛋白 合成的AA為D型和L型，氨基酸放置時間久了,變型LDo4、_構(gòu)型與旋光方向不是一回事，、二者無直接對應關系。各種L型AA有的為右旋，有的為左旋，即使同一種L型AA,在不同洛 劑中測定時，其比旋光值和旋光方向也薈不同。二、氨基酸的種類：20種蛋白質(zhì)氨基酸在結(jié)構(gòu)上的差別取決于側(cè)鏈基團R的不同。通常根據(jù)R基團的化 學結(jié)構(gòu)或性質(zhì)將20種氨基酸進行分類:（-）根據(jù)側(cè)鏈基團的極性分為兩大類,非極性氨基卑疏水氨基而）酸性氨基除 非極性AA （疏水AA） ： 8

41、種丙氨酸（Ala）繳氨酸（Vai）亮氨酸（Leu） 異亮氨酸（Ue）脯氨酸（Pro） 苯丙氨酸（Phe） 色氨酸（Trp） 蛋氨酸（Met）極性AA （親水AA）： 1、極性不帶電荷的AA：甘氨酸（Gly） 絲氨酸（Ser） 蘇氨酸（Thr） 半胱氨酸（Cys） 酪氨酸（Tyr） 天冬酰胺Asn）谷氨酰胺Gin）2、極性帶正電荷的氨基酸賴氨酸精氨酸組氨酸3種 (Lys) (Arg) (His)3、極性帶負電荷的氨基酸2種天冬氨酸（Asp）谷氨酸（Glu）-)、冬冬、：三 2 el 234 (基酸分子的富嘴四譽：:丙、察、公點亮舉羸奏W環(huán)亞AA度從營養(yǎng)學I ifl為兩大類童藕嬲檄基取必。需氨基酸

42、：由機體自行合成的氨二、氨基酸的理化性質(zhì)（二）紫外吸收性康,一一 r ,AA典工個重要光生隹廛號里?|o組、種PrAA在可見光區(qū)土220nm）均外區(qū)環(huán)O（220nm-300nm）只 入這三種曼賽懿是 酸，因為它靠的R苯丙AA最大光吸收在N坡型1、酪AA 白質(zhì)二278nm> 色 AA 在 279nm, 這三種AA殘翦280nm波性處，因280nm處蛋白質(zhì)溶液比。最正值與（三）酸堿性質(zhì)1、兩性維齒等電慮子的nHT正i,茵此氨基個AA1 懶電CO。-負離基本上均以以甘氨酸為例：（一個 限+一個coo-為例看 解離狀況：當兩性離子溶解于水時，其正負 離子都能解離，但解離度與溶液的PH有關, 向A

43、A溶液加酸時，其兩性離子的較基負離 子接受質(zhì)子，自身成為正離子，加入堿時， 其兩性離子的氨基正離子解離出質(zhì)子，自身 成為負離子。H+ .-H+ K1H 2N-CH 2<00 - ' - HsN+YH 2-C00 - =H3N+-CH 2-C00H氨基酸的等電點：氨基酸的帶電狀況取 決于房處環(huán)境前PH值，改變PH值可以使氨態(tài)。使氨基酸所帶正負電即凈電 等電點為零時的溶液PH值稱為該基鰲帶正電荷或負電荷，也可便它處于正負 電需數(shù)相等，即凈電荷為零由兩性離子狀PH<PIAA負電荷PH=PIAA0PH>PIAA正電荷2、解離常數(shù)，一解離式中K；和K2分別代上-COOH和-NB

44、+的表現(xiàn)解離常 ,解離常數(shù)是在特定條件一碳原O在生化度和離子強度）測定的。（一定溶液濃其分子上解離基團的表觀解離常數(shù) 根據(jù)質(zhì)量作用定律：點的1可由 定。e=蛇.怵+/田+R+K1'm±h+因為等電點時，R+=M所以儲_ K2I4KV-HT=K1' K2方程兩邊求負對數(shù)pH = -(pKV + pK2f) 2因為等電點時pH=pl所以+ pK2'）可以由手冊查彳 式即得AA的AA的pk和pK,代入上3、多氨基（堿性氨基酸）和多用基（酸性氨基酸）氨基酸的解離復將鬻他解離原則：逸解離a -COOH, ,-COOH；然后解禽a-NH；,隨后其他-NH； 總之竣基解離度

45、大于氨基，a-C上基團大于非a-C上同一基團的解離度。電點的計算：首先寫等電點的計算：首先寫坦解離方程， 子左右兩端的表觀解離裾藪的對數(shù) 平均值。一般PI值等于兩個相近PK值之離的一半。如天冬氨酸賴氨酸4、氨基酸的酸堿滴定曲線以甘氨酸為例，滴定曲線P331摩爾甘氨酸溶于水時，溶液PH為5. 97,分別用標準NaOH和HCL滴定，以溶液PH值為縱坐標，加入HCL和NaOH的摩爾數(shù)為橫坐標作圖，得到滴定曲線。該曲線一個十分重要的特點就是在PH=2.34和PH=9.60處有兩個拐點，分別為其PK和PK。規(guī)律部防K理牌%鼠縊部 pH二pl 時，pH<pI 時,pH>pI 時,奇為零，R1=

46、Ri4二/我+ R - CHO +NH 3+co20 VU4°.I加IIu/,1反4/bg+ 2H 20兩個亞氨基酸I;脯氨酸和羥脯氨酸 與黃三酮反應形成黃色化苔物，其它氨基酸 與普三酮反應均生成紫色 , 一一應能定性或定量測定各種氨基酸。合物。利用此反2、Sanger反應（與2, 4一二硝基氟苯反應）在弱堿性資液中，氨基酸的a-氨基易 與2,舉一二硝基氟苯（DNFB或FDNB）反應, 生成黃色的二蒲基苯氨基酸（DNP-AA）。與2,4一二硝R-CH-NH 2+F<z>NO 2 第堿件）73COOHNO 22, 4 一二硝基R-CH-NHCOOH NO 2二硝基苯基氨基酸

47、此反應最初被sanger用于測定肽鏈N未 端氨基酸。3、Edman反應（與異硫甄酸苯酯反應）弱堿性條件下，氮毒N=C=S + H9N-CH-COOH e">a耍暹易與NC=0異硫鼠 口該反應被Edman成功地用于氨基酸序列分皆氧的苯酯|（pitc）4°反應;析。測定原理：蛋白偵多肽集N末端AA的a-氨基也可以與P"C發(fā)生上述反應生成PTH一多肽，在酸 性溶液中粽放出末端的PTH-AA和比朦來少一個AA殘基的多肽鏈，所得的PTH-AA用層析法鑒定, 即可確定肽鏈N末端AA的種類.剩余的肽鏈重復應用此方法測定其N端的第二個AA,如此重復 就可測定多肽鏈全部序列.

48、目前根據(jù)此原理設計出蛋白質(zhì)順序測定儀，大大提高了蛋白質(zhì)測序的 效率.Sanger反應測定原理：因為是a -氨基參加的反應,所以DNFB只與多肽或蛋白質(zhì)N端的AA起反應,生成DNP- 多肽或DNP一蛋白質(zhì)，當用酸水解時，所有的肽鍵被切開，只有DNP基仍連在N端AA上，形成黃 色的DNPAA,利用DNP-AA在有機溶劑中的溶解度與其他AA不同，可以用乙器把DNP-AA抽提 出來，從而與其他AA分開，所得DNP-AA經(jīng)紙層析，從紙層析圖譜上黃色斑點的位置可鑒定N 端AA的種類和數(shù)目.第三節(jié) 肽一、肽鍵與肽的概念氨基酸的a 一竣基與另一個氨基酸的 a 一氨基形成特殊的酰胺鍵，稱為肽鍵。氨 基酸以肽鍵相

49、連形成的化合物稱為肽。（注: 和竣基參與形成的酰胺II鏈基團上的晏£稱為異肽鍵。）0IICH - COOH一 20R2H2N - CH- c- OH +H二、肽和肽鍵的結(jié)構(gòu)及命名（-）結(jié)構(gòu)：肽鍵的結(jié)構(gòu)如下圖所示:N- C-COO基主氨基上圖看出，多肽鏈的骨架由重復的 肽中儀軒列而成，稱為圭鏈。側(cè)鏈：R基團。肽單位（肽單元）：AA殘基：由于形成肽鍵的a -氨基與a -竣基之間縮合釋放出一分子水，肽鏈中的AA已 不是完整的分子，因而稱為AA殘基。末端：通常肽鏈的一端含有一個游離的a-氨基，稱為氨基末端；另一端保留一個游離的a-較基，稱為竣基末端。不同的多肽鏈氨基酸排列順序不同（N一末端C

50、一末端），因而側(cè)鏈R基團的排列順序不同。肽與蛋白質(zhì)沒有嚴格的區(qū)別，蛋白質(zhì)是高分子量的多肽。（）命名一般由幾個AA組成的肽稱為幾肽。常把12個氨基酸以下的短肽稱為寡肽。常把幾十個氨基酸形成的肽叫做多肽。多肽與寡肽之間無嚴格界限。小分子肽一般按其氨基竣殘基排列順序命名，如Tyr-Gly-Gly-PHe-Met稱為酪氨酰甘氨酰甘氨酰苯丙氨酰蛋氨酸。三、重要的天然寡肽生物體內(nèi)有許多游離態(tài)存在的小肽有各種特殊的生物學功能。已知很多動素屬于肽類物質(zhì)，如腦啡肽（5肽）、加壓素（8肽）等。某些抗菌素也是肽或肽衍生 物，如短桿菌肽S （環(huán)10肽）等。谷胱甘肽（GSH）是廣泛分布于生物體 內(nèi)的一種3肽，由丫一谷氨酰一半胱氨酰一 甘氨酸組成。谷胱甘肽是某些氧化還原酶的輔酶，對