生物化學(xué)筆記(整理版)-

1、第一章蛋白質(zhì)化學(xué)第一章蛋白質(zhì)化學(xué)教學(xué)目標(biāo)：把握蛋白質(zhì)的概念、重要性和分子組成。把握-20肽和活性肽的概念。把握蛋白質(zhì)的一、二、三、四級(jí)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)及其重要化學(xué)鍵。了解蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能間的關(guān)系。生疏蛋白質(zhì)的重要性質(zhì)和分類(lèi)導(dǎo)入100年前，恩格斯指出“蛋白體是生命的存在形式；今日人們?nèi)绾紊璧鞍踪|(zhì)的概念和重要性 1839年荷蘭化學(xué)家馬爾德（G.J.Mulder）爭(zhēng)辯了乳和蛋中的清蛋白,并按瑞典化學(xué)家Berzelius的提議把提取的物質(zhì)命名為蛋白質(zhì)（ Protein，源自希臘語(yǔ)，意指“第一重要的”。德國(guó)化學(xué)家費(fèi)希爾(E.Fischer)爭(zhēng)辯了蛋白質(zhì)的組成和結(jié)構(gòu)，在1907年奠立蛋白質(zhì)化學(xué)。英國(guó)的鮑林(L

2、.Pauling)在1951年推引出蛋白質(zhì)的螺旋；桑格(F.Sanger)1953(M.F.Perutz)德魯(J.C.kendrew)19601965了具有生物活性的蛋白質(zhì)胰島素（insulin。蛋白質(zhì)是由L-氨基酸通過(guò)肽鍵縮合而成的，具有較穩(wěn)定的構(gòu)象和肯定生物功能的生物大分子（biomacromolecule。蛋白質(zhì)是生命活動(dòng)所依靠的物質(zhì)基礎(chǔ)，是生物體中含量最豐富的大分子。300010工程和蛋白質(zhì)組學(xué)的興起和進(jìn)展，人們對(duì)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能的生疏越來(lái)越深刻。第一節(jié)蛋白質(zhì)的分子組一、蛋白質(zhì)的元素組成經(jīng)元素分析，主要有 C（50%55%、H（6%7%、O（19%24%、N（13%19%、S（0%

3、4%。有些P、Fe、Cu、Zn、Mn、Co、Mo、I16%每克樣品含氮克數(shù)6.25100=100g（g%）二、蛋白質(zhì)的基本組成單位氨基酸蛋白質(zhì)在酸、堿或蛋白酶的作用下，最終水解為游離氨基酸（amino acid，即蛋白質(zhì)組成單體或構(gòu)件30020（稱(chēng)編碼氨基酸的是天門(mén)冬氨酸（1806，最終鑒定的是蘇氨酸（1938。（一）氨基酸的結(jié)構(gòu)通式組成蛋白質(zhì)的 20 種氨基酸有共同的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：1氨基連接在- C-氨基酸（脯氨酸為-亞氨基酸。2RC，DL-型。的光學(xué)活性，是使偏振光平面對(duì)左或向右旋轉(zhuǎn)的性質(zhì)（-）（+）表示右旋。構(gòu)型與旋光性沒(méi)有直接對(duì)應(yīng)關(guān)系。（二）氨基酸的分類(lèi)RR荷的四類(lèi)。（烴基、甲硫基、吲哚環(huán)

4、等，共9：甘Gly、丙Ala、纈Val、亮Leu、異亮（Ile、苯丙（Phe、甲硫（Met、脯（Pro、色（Trp）（6（Ser（Thr（Asn（Gln、酪（Tyr、半Cys）R（5：天（Asp、谷（Glu、賴（Lys、精（Arg、組（His，前兩個(gè)為酸性氨基酸，后三個(gè)是堿性氨基酸。蛋白質(zhì)分子中的胱氨酸是兩個(gè)半胱氨酸脫氫后以二硫鍵結(jié)合而成，膠原蛋白中的羥脯氨酸、羥賴氨酸， 凝血酶原中的羧基谷氨酸是蛋白質(zhì)加工修飾而成。（三）氨基酸的重要理化性質(zhì)1一般物理性質(zhì)-200 oC（水。一般溶解于稀酸或稀堿，但不能溶解于有機(jī)溶劑，通常酒精能把氨基酸從其溶液中沉淀析出。芳香族氨基酸（TyrTrpPhe）Tr

5、p280nm， Phe265 nmTyr、Trp280nm兩性解離和等電點(diǎn)（isoelectric point, pI）氨基酸在水溶液或晶體狀態(tài)時(shí)以兩性離子的形式存在，既可作為酸（質(zhì)子供體（體）pHpH時(shí)溶液的pHpI-羧基和-氨基的解離常數(shù)的負(fù)對(duì)數(shù)pK1打算的。計(jì)算公式為：pI=1/2(pK1+ pK2)。13pK的等電點(diǎn)（酸性氨基酸的等電點(diǎn)取兩羧基的pKpK均值。氨基酸的化學(xué)反應(yīng)氨基酸的化學(xué)反應(yīng)是其基團(tuán)的特征性反應(yīng)。重要的有：（1）茚三酮反應(yīng)全部具有自由-氨基的氨基酸與過(guò)量茚三酮共熱形成藍(lán)紫色化合物（脯氨酸和羥脯氨酸與茚三酮反應(yīng)產(chǎn)生黃色物質(zhì)。用分光光度法可定量測(cè)定微量的氨基酸。藍(lán)紫色化合物

6、的最大吸取峰在570nm440nm（2）與 2，4-二硝基氟苯（DNFB）的反應(yīng)在弱堿性溶液中，氨基酸的-DNFB2，4-二硝基苯氨基酸（DNP基酸，這一反應(yīng)在蛋白質(zhì)化學(xué)的爭(zhēng)辯史上起過(guò)重要作用，SangerNPITC（Edman。三、肽（peptide） 1肽鍵與肽鏈一個(gè)氨基酸的-羧基和另一個(gè)氨基酸的-CCNCCNC CNC稱(chēng)為多肽主鏈，CCNNCNC10肽以上為多肽。2生物活性肽（1）谷胱甘肽（glutathione，GSH）GluCysGly（含Cys-SH-SHGSHGSHH2O2，H2O，2GSHGSSG，GSHGSH。（2）多肽類(lèi)激素和神經(jīng)肽人體內(nèi)有很多激素屬寡肽或多肽，如下丘腦垂體

7、分泌的催產(chǎn)素（9、加壓素（9質(zhì)激素（ACTH，39）38縮，有催產(chǎn)和使乳腺泌乳的作用；后者能使小動(dòng)脈收縮，增高血壓，也有削減排尿的作用。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(lèi)。如腦啡肽（5、-內(nèi)啡肽（31肽（17）等。隨著腦科學(xué)的進(jìn)展，會(huì)發(fā)覺(jué)更多的生物活性肽。其次節(jié) 蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)4化學(xué)結(jié)構(gòu)。二級(jí)以上的結(jié)構(gòu)稱(chēng)高級(jí)結(jié)構(gòu)或構(gòu)象（conformation。一、蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)（primary structure）1953F.Sanger（insulin）51AB3A、BAEdmanDNAEdmanN-C-末端分析；要應(yīng)用不同的化學(xué)試劑或特異的蛋白內(nèi)切酶水解將蛋白質(zhì)裂解成大小不同的肽段，測(cè)出它

8、們的序列，對(duì)比不同水解制成的兩套肽段，找出重疊片段，最終推斷蛋白質(zhì)的完整序列。重組DNADNA3功能的基礎(chǔ)。二、蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)（secondary structure）蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)是指其分子中主鏈原子的局部空間排列，是主鏈構(gòu)象（R。構(gòu)象是分子中原子的空間排列，但這些原子的排列取決于它們繞鍵的旋轉(zhuǎn)，構(gòu)象不同于構(gòu)型，一個(gè)蛋白質(zhì)的構(gòu)象在不破壞共價(jià)鍵狀況下是可以轉(zhuǎn)變的。但是蛋白質(zhì)中任一氨基酸殘基的實(shí)際構(gòu)象自由度是格外有限的，在生理?xiàng)l件下，每種蛋白質(zhì)好像是呈現(xiàn)出稱(chēng)為自然構(gòu)象的單一穩(wěn)定外形。2030R.B.CoreyX獲得了一組標(biāo)準(zhǔn)鍵長(zhǎng)和鍵角，提出了肽單元（peptide unit）的概念, 還提出

9、了兩種主鏈原子的局部空間排列的分子模型（-螺旋）和（-折疊。肽單位肽鍵及其兩端的-C6（所在的平面稱(chēng)肽鍵平面。CN0.132nm，比相鄰的單鍵短，而較C=N（0.128nm）性質(zhì)，不能自由旋轉(zhuǎn)。肽鍵平面上各原子呈順?lè)串悩?gòu)關(guān)系，肽鍵平面上的OH2-碳原子為反式構(gòu)型（trans configuration。CCCN、1/3R-螺旋(-helix)-螺旋是肽鍵平面通過(guò)-碳原子的相對(duì)旋轉(zhuǎn)形成的一種緊密螺旋盤(pán)繞，是有周期的一種主鏈構(gòu)象。其特點(diǎn)是：3.60.54nm（0.15nm，100O。 相鄰的螺圈之間形成鏈內(nèi)氫鍵，氫鍵的取向幾乎與中心軸平行。典型ON13（3.6133R形成及穩(wěn)定有影響。-折疊(-p

10、leatedsheet)-折疊是一種肽鏈相當(dāng)伸展的周期性結(jié)構(gòu)。110O兩個(gè)以上具-折疊的肽鏈或同一肽鏈內(nèi)不同肽段相互平行排列，形成是肽鏈間的氫鍵。逆向平行的片層結(jié)構(gòu)比順向平行的穩(wěn)定。-螺旋和-折疊是蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)的主要形式。毛發(fā)中的在很多球蛋白中也存在，但所占比例不一樣。膠原蛋白中存在的螺旋結(jié)構(gòu)不同于一般的-螺旋，是由 3 條具有左手螺旋的鏈相互纏繞形成右手超螺旋分子。鏈間氫鍵以及螺旋和超螺旋的反向盤(pán)繞維持其穩(wěn)定性。-轉(zhuǎn)角（-turn）180O-4構(gòu)成，常有GlyPro基的氨基氫（H）之間形成的氫鍵。-轉(zhuǎn)角常見(jiàn)于連接反平行-折疊片的端頭。 5無(wú)規(guī)卷曲（random coil）多肽鏈的主鏈呈現(xiàn)無(wú)

11、確定規(guī)律的卷曲。典型球蛋白大約一半多肽鏈?zhǔn)沁@樣的構(gòu)象。6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)域是蛋白質(zhì)二級(jí)至三級(jí)結(jié)構(gòu)層次的一種過(guò)渡態(tài)構(gòu)象。超二級(jí)結(jié)構(gòu)指蛋白質(zhì)中兩個(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，形成一特殊的組合體，又稱(chēng)（moti，指一條多肽鏈中全部原子的整體排布，包括主鏈和側(cè)鏈。維系三級(jí)結(jié)構(gòu)的作用力主要是次級(jí)鍵（互作用、靜電力、氫鍵等。在序列中相隔較遠(yuǎn)的氨基酸疏水側(cè)鏈相互靠近，形成“地窖”或“口袋” 1963KendrewX17800AH8-螺旋盤(pán)繞折疊成球狀，氨基酸殘基上親水的球狀蛋白。四、蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu) (quaternary structure)22(subunit)，亞基單獨(dú)

12、存在時(shí)一般沒(méi)有生(hemoglobin,Hb) 是由兩個(gè)-亞基和兩個(gè)-亞基形成的四聚體（22。五、蛋白質(zhì)分子中的化學(xué)鍵蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)是由共價(jià)鍵形成的，如肽鍵和二硫鍵。而維持空間構(gòu)象穩(wěn)定的是非共價(jià)的次級(jí)鍵。如氫鍵、鹽鍵、疏水鍵、范德華引力等。（一）一級(jí)結(jié)構(gòu)是空間構(gòu)象的基礎(chǔ)2060C.Anfinsen結(jié)構(gòu)打算空間結(jié)構(gòu)的命題。1244-巰基乙醇處理該酶溶液，分別破壞全恢復(fù)，理化性質(zhì)也與自然的酶一樣。概率計(jì)算表明，84105能照舊存在。（二）種屬差異大量試驗(yàn)結(jié)果證明，一級(jí)結(jié)構(gòu)相像的多肽或蛋白質(zhì)，其空間結(jié)構(gòu)和功能也相像，不同種屬的同源蛋白質(zhì)有同源序列，反映其共同進(jìn)化起源，通過(guò)比較可以揭示進(jìn)化關(guān)系。例如

13、哺乳動(dòng)物的胰島素，其一級(jí)結(jié)構(gòu)僅個(gè)別氨基酸差異A5610B30性調(diào)整糖代謝的生理功能不起打算作用。從各種生物的細(xì)胞色素 C(cytochrome c ) 的一級(jí)結(jié)構(gòu)分析，可以了解物種進(jìn)化間的關(guān)系。進(jìn)化中越接近的生物，它們的細(xì)胞色素 c 的一級(jí)結(jié)構(gòu)越近似。（三）分子病DNAmRNA1904406，ValGlu400二、蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)是其生物活性的基礎(chǔ)，空間結(jié)構(gòu)變化，其功能也隨之轉(zhuǎn)變。肌紅蛋白（Mb）和血紅蛋白（Hb）是典型的例子。肌紅蛋白（Mb）和血紅蛋白（Hb）HbSp(O2)p(O2)為2.8torr(1torr133.3Pa)p(O2)（大約100torr） 時(shí)，

14、兩者幾乎都被飽和。其差異形成一個(gè)有效的將氧從肺轉(zhuǎn)運(yùn)到肌肉的氧轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)。Hb（緊急態(tài)，T4（TRHbHb第四節(jié) 蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)和氨基酸相像，有兩性解離及等電點(diǎn)、紫外吸取和呈色反應(yīng)。作為生物大分子，還有膠體性質(zhì)、沉淀、變性和凝固等特點(diǎn)。要了解和分析蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能的關(guān)系就要利用其特殊的理化性質(zhì)，實(shí)行鹽析、透析、電泳、層析及離心等不損傷蛋白質(zhì)空間構(gòu)象的物理方法分別純化蛋白質(zhì)。一、蛋白質(zhì)的高分子性質(zhì)11004.3 nm（1100nm的測(cè)定方法是超離心法，蛋白質(zhì)的相對(duì)分子質(zhì)量可用沉降系數(shù)（S）表示。在球狀蛋白質(zhì)三級(jí)結(jié)構(gòu)形成時(shí)，親水基團(tuán)位于分子表面，在水溶液中與水起水合作用，因此，蛋白質(zhì)

15、的水溶液具有親水膠體的性質(zhì)。顆粒表面的水化膜和電荷是其穩(wěn)定的因素，調(diào)整pHpI蛋白質(zhì)即可從溶液中沉淀出來(lái)。透析法是利用蛋白質(zhì)不能透過(guò)半透膜的性質(zhì)，去掉小分子物質(zhì)，達(dá)到純化的目的。大小不同的蛋白質(zhì)分子可以通過(guò)凝膠過(guò)濾分開(kāi)。又稱(chēng)分子篩層析。二、蛋白質(zhì)的兩性解離pHpHpHpHpIpH5，所以在生理pH7.4pI三、蛋白質(zhì)的變性、沉淀和凝固的變性（denaturatio。蛋白質(zhì)變性的本質(zhì)是多肽鏈從卷曲到伸展的過(guò)程，不涉及一級(jí)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變（鹽鍵等。變性作用不過(guò)于猛烈，是一種可逆反應(yīng)，去除變性因素，有些蛋白質(zhì)原有的構(gòu)象和功能可恢復(fù)或部分恢復(fù)，稱(chēng)為復(fù)性（denaturation。蛋白質(zhì)變性的主要表現(xiàn)是失去生

16、物學(xué)活性，如酶失去催化力量、血紅蛋白失去運(yùn)輸氧的功能、胰島素失去調(diào)整血糖的生理功能等。變性蛋白溶解度降低，易形成沉淀析出；易被蛋白水解酶消化。蛋白質(zhì)變性具有重要的實(shí)際意義。蛋白質(zhì)自溶液中析出的現(xiàn)象，稱(chēng)為蛋白質(zhì)的沉淀。鹽析、有機(jī)溶劑、重金屬鹽、生物堿試劑都可沉淀蛋白質(zhì)。鹽析沉淀蛋白質(zhì)不變性，是分別制備蛋白質(zhì)的常用方法。如血漿中的清蛋白在飽和的硫酸銨溶液中可沉淀，而球蛋白則在半飽和硫酸銨溶液中發(fā)生沉淀。乙醇、丙酮均為脫水劑，可破壞水化膜，降低水的介電常數(shù)，使蛋白質(zhì)的解離程度降低，表面電荷削減，從而使蛋白質(zhì)沉淀析出。低溫時(shí)，用丙酮沉（Hg2+Cu2+生物堿（如三彔乙酸、苦味酸、鞣酸）與蛋白質(zhì)結(jié)合成鹽

17、而沉淀，是不行逆的。蛋白質(zhì)變性不肯定沉淀（如強(qiáng)酸、強(qiáng)堿作用變性后仍舊能溶解于強(qiáng)酸、強(qiáng)堿溶液中，將pH 調(diào)至等電點(diǎn)，消滅絮狀物，仍可溶解于強(qiáng)酸、強(qiáng)堿溶液，加熱則變成凝塊，不再溶解逆的結(jié)果。沉淀的蛋白質(zhì)不肯定變性（如鹽析。四、蛋白質(zhì)的紫外吸取和呈色反應(yīng)蛋白質(zhì)含芳香族氨基酸，在 280nm 波特長(zhǎng)有特征性吸取峰，用于定量測(cè)定。如蛋白質(zhì)分子中含有很多和雙縮脲結(jié)構(gòu)相像的肽鍵，在堿性溶液與硫酸銅反應(yīng)產(chǎn)生紅紫色絡(luò)合物（雙縮脲反應(yīng)Folin-酚試劑與酪氨酸反應(yīng)生成藍(lán)色。色氨酸與乙醛酸反應(yīng)，漸漸注入濃硫酸，消滅紫色環(huán)。第五節(jié)蛋白質(zhì)的分類(lèi)10121013一般按蛋白質(zhì)的分子外形、分子組成、生物功能進(jìn)行分類(lèi)。 1按分

18、子外形分為球狀蛋白質(zhì)和纖維狀蛋白質(zhì)。按分子組成分為簡(jiǎn)潔蛋白質(zhì)和結(jié)合蛋白質(zhì)。簡(jiǎn)潔蛋白質(zhì)完全水解的產(chǎn)物僅為7球蛋白、醇溶蛋白、谷蛋白、精蛋白、組蛋白和硬蛋白。結(jié)合蛋白質(zhì)由簡(jiǎn)潔蛋白質(zhì)和非蛋白質(zhì)（輔基）組成。依據(jù)輔基的不同，這類(lèi)蛋白質(zhì)可分為5白、糖蛋白、脂蛋白、色蛋白和磷蛋白。DNARNA共價(jià)鍵相連，存在生物膜和動(dòng)物血漿中。按蛋白質(zhì)功能分為活性蛋白質(zhì)和非活性蛋白質(zhì)?；钚缘鞍踪|(zhì)包括有催化功能的酶、有調(diào)整功能的激素、有運(yùn)動(dòng)、防備、接受和傳遞信息的蛋白質(zhì)以及毒蛋白、膜蛋白等。膠原、角蛋白、彈性蛋白、絲心蛋白等是非活性蛋白質(zhì)。其次章 核酸的化學(xué)其次章 核酸的化學(xué)教學(xué)目標(biāo)：DNARNADNAt-RNA生疏核酸的

19、性質(zhì)（一般性質(zhì)、DNA。DNA導(dǎo)入：核酸是生物遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)。它的發(fā)覺(jué)和爭(zhēng)辯進(jìn)展如何？1868Miescher者Altman1889（nucleic這一名稱(chēng)。早期核酸爭(zhēng)辯因“四核苷酸假說(shuō)”的錯(cuò)誤進(jìn)展緩慢。1943ChargaffDNAAveryDNADNAAstburyFranklinWilkinsXDNAWatsonCrick1953DNA1958Crick603RNADNA9021第一節(jié)核酸的化學(xué)組成（deoxyribonucleicacidDNA（ribonucleic RNA。DNA一、核酸的基本組成單位核酸是一種多聚核苷酸，用不同的降解法得到其組成單位核苷酸。而核苷酸又由堿基、戊糖和

20、磷酸組成。（一） 戊糖DNA-D-2，RNA-D-C15（二）堿基（base）5RNA（adenine，A、鳥(niǎo)嘌呤（guanine，G。而嘧啶堿有所不同：RNA主要含胞嘧啶（cytosine，C、尿嘧啶（uracil，U，DNA（thymine，T。tRNA（修飾堿基，多為甲基化的。（三）核苷C1- N9C1- N1d。常見(jiàn)的修飾核苷有：次黃苷或肌苷為I、黃嘌呤核苷X、二氫尿嘧啶核苷D、假尿苷m5dC。（四）核苷酸是核苷的磷酸酯。生物體內(nèi)游離存在的多是5-核苷酸（如pA、pdG等。常見(jiàn)的核苷酸AMPGMACMPUMP。常見(jiàn)的脫氧核苷酸有dAMPdGMAdCMPdTMPAMP是一些重要輔酶的結(jié)構(gòu)

21、成（NAD+NADP+FAD；環(huán)化核苷酸cAMP/cGMP）ATP代謝中起重要作用。核苷酸是兩性電解質(zhì)，有等電點(diǎn)。核苷酸有互變異構(gòu)和紫外吸取。（含氧的堿基有酮式和烯醇式兩種互變異構(gòu)體，在生理 pH 條件下主要以酮式存在）二、核苷酸的連接方式RNA和DNA鏈都有方向性，從53。前一位核苷酸的3-OH與下一位核苷酸的5位磷酸基之間形成35-磷酸二酯鍵，從而形成一個(gè)沒(méi)有分支的線性大分子，兩個(gè)末端分別稱(chēng)為5末端和末端。大分子的主鏈由相間排列的戊糖和磷酸構(gòu)成，而堿基可看作主鏈上的側(cè)鏈基團(tuán)，主鏈上的磷酸基是酸性的，在細(xì)胞pH下帶負(fù)電荷；而堿基有疏水性。DNARNA其次節(jié)DNA的分子結(jié)構(gòu)一、DNA的一級(jí)結(jié)構(gòu)

22、 (primary stucture)DNA的一級(jí)結(jié)構(gòu)是指分子中脫氧核苷酸的排列挨次，常被簡(jiǎn)潔認(rèn)為是堿基序列（base sequence堿基序有嚴(yán)格的方向性和多樣性一般將5-磷酸端作 為多核苷酸鏈“頭，寫(xiě)在左側(cè)如（5） 。DNADNA正讀和反讀意義相同，經(jīng)反折可形成“十字形”結(jié)構(gòu)，在轉(zhuǎn)錄成RNA GCTA GTTCA CTC TGAAC AATT CGAT CAAGT GAG ACTTG TTAA DNADNA5000b1965HolleytRNAala76nt 序列測(cè)定；1977Sanger（酶法）測(cè)定了X174DNA5386b1990（HGP1530DNA3109bp該方案由美、英、日、法

23、、德、中六國(guó)科學(xué)家合作，于2003爭(zhēng)辯重點(diǎn)從測(cè)序轉(zhuǎn)向?qū)蚪M功能的爭(zhēng)辯。二、DNA 的二級(jí)結(jié)構(gòu)雙螺旋(double helix)1953，WatsonCrickWilkinsFranklinDNA X-射線照片（DNA3.4nm）ChargaffDNA（A=T，G=C，A+G=C+TDNAWatson-Crick 雙螺旋結(jié)構(gòu)模型如下圖：5 33 5（DNAssDNA）堿基在雙螺旋內(nèi)側(cè)，AT，GCATGC3.4 n10（bp0.34 n2nm氫鍵維持雙螺旋的橫向穩(wěn)定。堿基對(duì)平面幾乎垂直螺旋軸，堿基對(duì)平面間的疏水積累力維持螺旋的縱向穩(wěn)定。堿基在一條鏈上的排列挨次不受限制。遺傳信息由堿基序所攜帶。D

24、NAWatsonCrickWilkinsFranklinDNA X-92%DNAWatson-Crick 雙螺旋結(jié)構(gòu)稱(chēng)B-DNADNAA-DNAC-DNAD-DNA。1979RichZ-DNA（4.5nm三、DNADNA 雙螺旋進(jìn)一步盤(pán)曲所形成的空間構(gòu)象稱(chēng) DNA 的三級(jí)結(jié)構(gòu)。某些病毒、細(xì)菌、真核生物線粒體和葉綠體的DNADNADNADNABDNA（正超螺旋外的右手螺旋（負(fù)超螺旋。10B-DNA雙螺旋的圈數(shù)=鏈繞數(shù)，即T=，超螺旋數(shù)W=0L=T+WDNADNA（T10，L=9，W = -1。在生物體內(nèi)，絕大多數(shù)超螺旋DNADNA，DNALDNAWLT旋方向，右手為正，左手螺旋為負(fù)；L真核細(xì)胞染

25、色體DNADNA色體來(lái)自三個(gè)水平的折疊：核小體、30nm核小體是染色體的基本結(jié)構(gòu)單位，是DNADNA5，H2A、H2B、H3H4DNADNADNAH1。200 bpDNA68nm，10nm730nm6630nm40DNA180 cm465m四、DNA 和基因組DNARNARNADNA完整的單套遺傳物質(zhì)（配子中的整套基因。細(xì)菌、噬菌體、大多數(shù)動(dòng)植物病毒的基因組即指單個(gè)DNASV405226b，54.6106 bp，30004000，DNA1.3mm。原核生物基因組的特點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)煉，絕大部分為蛋白質(zhì)編碼（結(jié)構(gòu)基因mRNA（mRNA）DNA帶兩種不同蛋白質(zhì)的信息。真核生物基因一般分布在若干條染色體

26、上，其特點(diǎn)是：有重復(fù)序列（按重復(fù)次數(shù)分單拷貝序、中度重復(fù)序和高度重復(fù)序（由不編碼的內(nèi)含子和編碼的外顯子組成。酵母基因組有107bp，含 6374 個(gè)基因。人類(lèi)基因組有 3109 bp，含 4 萬(wàn)個(gè)基因。第三節(jié) RNA 的分子結(jié)構(gòu)RNADNARNAAU，GCRNAC2RNADNADNARNADNAtRNA、rRNAmRNARNA，如核RN（snRNRN（snoRNARN（scRNA）等，分別參與mRNAhnRNA） rRNA一、轉(zhuǎn)運(yùn) RNA（transfer RNA，tRNA）1分子量最小的RNA，約占總RNA15%的作用。21965HolleytRNA7395（mGDHU5pG3-CCA3tR

27、NA4351736772端有共同的-CCA-OHRNA3TC419731975S.H.KimXtRNALL二、信使 RNA（messenger RNA，m RNA）RNA，RNA3%DNA（遺傳信息按堿基互補(bǔ)原則轉(zhuǎn)錄至核糖體，指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成。種類(lèi)多，作為不同蛋白質(zhì)合成的模板，其一級(jí)結(jié)構(gòu)差異很大。真核細(xì)胞的mRNA有不同于原核胞的特點(diǎn)：3-末端有多聚A（polyA）尾，5-末端加有一個(gè)“帽”式結(jié)構(gòu),（m7 Gppp。代謝活躍，壽命較短。三、核糖體 RNA（ribosomal RNA，rRNA）RNA80%。主要功能是與多種蛋白質(zhì)組成核糖體，是蛋白質(zhì)合成的場(chǎng)所。rRNA3，23S5S rRNA1

28、6S4rRNA，28S、5.8S、5S，18S。rRNA第四節(jié)核酸的性一、一般理化性質(zhì)DNARNA中沉淀核酸。具有大分子的一般特性。分子大小可用DabbpS、鏈長(zhǎng)表示。一個(gè)bp660Da；1mDNA3000bp2106Da。RNA被稀堿水解，DNARNADNA。260nmA二、核酸的變性和復(fù)性變性的概念加（增色效應(yīng)，DNADNATmDNA50%時(shí)的溫度稱(chēng)為解鏈溫度，又叫熔點(diǎn)TmDNA70800CDNA，Tm；DNA，TmTmDNADNADNA（annealing。影響復(fù)性速度的因素很多，如單鏈DNA（最適復(fù)性溫度是比Tm250C度、片斷長(zhǎng)度、序列簡(jiǎn)單性等。分子雜交是以核酸的變性和復(fù)性為基礎(chǔ)，只

29、要不同來(lái)源的核酸分子的核苷酸序列含有可以形成堿基互補(bǔ)配對(duì)的片段，就可以形成 DNA/DNA，RNA/RNA 或 DNA/RNA 雜化雙鏈，這個(gè)現(xiàn)象稱(chēng)為核酸分子雜交（hybridization。（放射性同位素或熒光標(biāo)記DNA這種標(biāo)記的核酸稱(chēng)為基因探針（gene probe，也就是一段帶有檢測(cè)標(biāo)記，且挨次已知，與目的基因互補(bǔ)的核酸序列。基因探針的“集成化” 就是基因芯片（gene chip。是把已經(jīng)測(cè)序的基因固定在硅片或玻璃片上制成的。在醫(yī)療診斷和科學(xué)爭(zhēng)辯中已被快速地運(yùn)用。三、核酸的序列測(cè)定DNA 序列是指攜帶遺傳信息的 DNA 分子中的 A、C、G、T 的序列。分析方法主要有兩種，一種是Maxa

30、m-Gilbert 化學(xué)法，另一種是 Sanger 的雙脫氧法。現(xiàn)在一般都接受后者，其基本原理是：DNA（用作模板。4 種dNTP4ddNTPDNA4DNADNA第三章酶第三章酶教學(xué)目標(biāo)： 1生疏酶的分子組成、結(jié)構(gòu)與功能（活性部位，酶原激活，同工酶、變構(gòu)酶和抗體酶。生疏酶的作用機(jī)制。生疏影響酶促反應(yīng)的因素（pH度的表示、米氏方程和米氏常數(shù)的意義。了解酶的制備與應(yīng)用。第一節(jié) 概 論1810PayenPersoz（Kuhne）首先把這類(lèi)物質(zhì)稱(chēng)為酶（enzyme，其意“在酵母中” 。1860（Pasteur）認(rèn)為發(fā)酵是酵母細(xì)胞生命活動(dòng)的結(jié)果，細(xì)胞1897Buchner作用的化學(xué)本質(zhì)，獲得191119

31、26Sumner19301963 RNaseA（124aa；1965（129aa。一、酶的概念酶是由活細(xì)胞合成的，對(duì)其特異底物起高效催化作用的生物催化劑biocatalyst。已發(fā)覺(jué)的有兩（enzyme4000Cech1981RNAribozyme核酸（1989。二、酶的作用特點(diǎn)酶所催化的反應(yīng)稱(chēng)為酶促反應(yīng)。在酶促反應(yīng)中被催化的物質(zhì)稱(chēng)為底物，反應(yīng)的生成物稱(chēng)為產(chǎn)物。酶所具有的催化力量稱(chēng)為酶活性。酶作為生物催化劑，具有一般催化劑的共性，如在反應(yīng)前后酶的質(zhì)和量不變；只催化熱力學(xué)允許的化學(xué)反應(yīng)，即自由能由高向低轉(zhuǎn)變的化學(xué)反應(yīng)；不轉(zhuǎn)變反應(yīng)的平衡點(diǎn)。但是，酶是生物大分子，又具有與一般催化劑不同的特點(diǎn)。1極高

32、的催化效率10810201071013H+710126105 CO2107高度的特異性酶對(duì)催化的底物有高度的選擇性，即一種酶只作用一種或一類(lèi)化合物，催化肯定的化學(xué)反應(yīng)，并生成肯定的產(chǎn)物，這種特性稱(chēng)為酶的特異性或?qū)Ｒ恍?。有結(jié)構(gòu)專(zhuān)一性和立體異構(gòu)專(zhuān)一性兩種類(lèi)型?；乐袔追N蛋白酶專(zhuān)一性不同，胰蛋白酶只水解ArgLysL-D-酸無(wú)作用；LL-D-氨基酸無(wú)作用。酶活性的可調(diào)整性酶促反應(yīng)受多種因素的調(diào)控，通過(guò)轉(zhuǎn)變酶的合成和降解速度可調(diào)整酶的含量；酶在胞液和亞細(xì)胞的隔離分布構(gòu)成酶的區(qū)域化調(diào)整；代謝物濃度或產(chǎn)物濃度的變化可以抑制或激活酶的活性；激素和神經(jīng)系統(tǒng)的信息，可通過(guò)對(duì)關(guān)鍵酶的變構(gòu)調(diào)整和共價(jià)修飾來(lái)影響整個(gè)酶

33、促反應(yīng)速度。所以酶是催化劑又是代謝調(diào)整元件，酶水平的調(diào)整是代謝調(diào)控的基本方式。酶的不穩(wěn)定性一般需要比較溫存的條件（37、1atm、pH7。三、酶的分類(lèi)與命名（一）酶的分類(lèi)依據(jù)國(guó)際酶學(xué)委員會(huì)（International Enzyme Commission，IEC）的規(guī)定，依據(jù)酶促反應(yīng)的性質(zhì)， 分為六大類(lèi)：氧化還原酶（oxidoreductases）細(xì)胞色素氧化酶、過(guò)氧化氫酶、過(guò)氧化物酶等。轉(zhuǎn)移酶（transferases）磷酸化酶等。水解酶（hydrolases）催化底物發(fā)生水解反應(yīng)。如淀粉酶、蛋白酶、核酸酶、脂肪酶等。（lyases）催化底物裂解或移去基團(tuán)（形成雙鍵的反應(yīng)或其逆反應(yīng)酶、檸檬酸合

34、成酶等。異構(gòu)酶(isomerases) 催化各種同分異構(gòu)體之間相互轉(zhuǎn)化。如磷酸丙糖異構(gòu)酶、消旋酶等。合成酶(ligases)ATP胺合成酶、氨基酸-RNA（二）酶的命名1961(IEC)64（EC2.6.1.2EC1.1.1.27。其次節(jié) 酶的分子組成、結(jié)構(gòu)和功能一、酶的分子組成（一）單純酶和結(jié)合酶單純酶是僅由肽鏈構(gòu)成的酶。如脲酶、一些消化蛋白酶、淀粉酶、脂酶、核糖核酸酶等。結(jié)合酶由蛋白質(zhì)部分和非蛋白質(zhì)部分組成，前者稱(chēng)為酶蛋白(apoenzyme)，打算酶的特異性和高率；后者稱(chēng)為幫助因子(cofactor)，打算反應(yīng)的種類(lèi)和性質(zhì)。兩者結(jié)合形成的復(fù)合物稱(chēng)為全酶（holoenzyme，這兩部分對(duì)于

35、催化活性都是必需的。酶蛋白有單條肽鏈和多個(gè)亞基組成的。前者稱(chēng)為單體酶，為數(shù)不多，均為水解酶，如胰蛋白酶、核a，3-油醛脫氫酶等。細(xì)胞內(nèi)存在著很多由幾種不同功能的酶彼此嵌合形成的多酶復(fù)合體，即多酶體系，它利于一系列反應(yīng)的連續(xù)進(jìn)行，如丙酮酸脫氫酶體系、脂肪酸合成酶復(fù)合體。在多酶體系中，能影響整條代謝途徑方向（二）酶的輔因子酶的幫助因子指金屬離子或小分子有機(jī)化合物（又稱(chēng)輔酶與輔基1.金屬離子2/3K+NaMg2+Cu2（Cu+Zn2+Fe2（Fe3+）等。金屬用所必需的構(gòu)象；中和陰離子，降低反應(yīng)中的靜電斥力。2.輔酶與輔基輔酶與輔基是一些化學(xué)穩(wěn)定的小分子有機(jī)物，是維生素樣的物質(zhì)，參與酶的催化過(guò)程，在

36、反應(yīng)中傳遞電子、質(zhì)子或一些基團(tuán)。輔酶與酶蛋白的結(jié)合疏松，可以用透析或超濾方法除去；輔基則與酶蛋白結(jié)合緊密，不能用上述方法除去。一種酶蛋白只能與一種幫助因子結(jié)合成一種特異的酶，但一種幫助因子可以與不同的酶蛋白結(jié)合構(gòu)成多種特異性酶，以催化各種化學(xué)反應(yīng)。維生素（Vitamin）是維持機(jī)體正常生命活動(dòng)所必需的一類(lèi)小分子有機(jī)物，基本不能在體內(nèi)合成， 即使有幾種能自行合成，也因合成量不足而必需從食物中攝取。維生素的需要量及缺乏癥是養(yǎng)分學(xué)的課題。13主，A、D、E、K8壞血酸。含維生素的輔酶及其主要功能維生素輔酶形式反應(yīng)類(lèi)型硫胺素（B1）焦磷酸硫胺素（TPP） -酮酸氧化脫羧反應(yīng)核黃素（B2）黃素單核苷酸（

37、FMN）黃素腺嘌呤二核苷酸（FAD） 氧化還原反應(yīng)煙酸或煙酰胺（PP）煙酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD+）煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NADP+） 氧化還原反應(yīng)泛酸?；D(zhuǎn)移反應(yīng)吡哆醇、吡哆醛、吡哆胺（B6） 磷酸吡哆醛、磷酸吡哆胺轉(zhuǎn)氨基作用、脫羧作用生物素生物胞素CO2葉酸四氫葉酸一碳單位轉(zhuǎn)移鈷胺素（B12）5-脫氧腺苷鈷胺素甲鈷胺素1，2甲基轉(zhuǎn)移二、酶的活性部位酶的活性部位（active site）是它結(jié)合底物和將底物轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物的區(qū)域，又稱(chēng)活性中心。它是由在線性多肽鏈中可能相隔很遠(yuǎn)的氨基酸殘基形成的三維小區(qū)（為裂縫或?yàn)榘枷荨Ｃ富钚圆课坏幕鶊F(tuán)屬必需，稱(chēng)為酶活性中心以外的必需基團(tuán)。AspLysArgG

38、lyValThrAlaGly三、酶原激活H+作用下，自NN6酶原的生物合成和酶原激活一般不在同一組織、細(xì)胞或細(xì)胞器中進(jìn)行。酶原的激活具有重要的生理意義，不僅愛(ài)護(hù)細(xì)胞本身不受酶的水解破壞，而且保證酶在特定的部位與環(huán)境中發(fā)揮催化作用。四、同工酶、變構(gòu)酶、抗體酶（一）同工酶（isozymes）1959NADH5H3MH2M2HM3M4，同，但催化同一反應(yīng)，由于它們的活性部位在結(jié)構(gòu)上相同或格外相像。MHLDH（二）變構(gòu)酶(allosteric enzyme)變構(gòu)酶又稱(chēng)別構(gòu)酶，是一類(lèi)調(diào)整代謝反應(yīng)的酶。一般是寡聚酶，酶分子有與底物結(jié)合的活性部位和與變構(gòu)劑非共價(jià)結(jié)合的調(diào)整部位，具有變構(gòu)效應(yīng)。引起變構(gòu)效應(yīng)的物

39、質(zhì)稱(chēng)為變構(gòu)效應(yīng)劑。降低酶活性的稱(chēng)變構(gòu)抑制劑或負(fù)效應(yīng)物；反之，稱(chēng)為變構(gòu)激活劑或正效應(yīng)物。變構(gòu)酶與血紅蛋白一樣，存在著協(xié)同效應(yīng)。S起關(guān)鍵作用。如異檸檬酸脫氫酶就是一個(gè)變構(gòu)酶，是三羧酸循環(huán)的關(guān)鍵酶，NAD+、ADPNADHATP（三）抗體酶（abzyme）1986一、酶的催化本質(zhì)現(xiàn)代化學(xué)反應(yīng)速度理論是過(guò)渡態(tài)理論。在一個(gè)化學(xué)反應(yīng)體系中，反應(yīng)物從“初態(tài)” 到“過(guò)渡態(tài)的程度。其反應(yīng)物和產(chǎn)物間總的標(biāo)準(zhǔn)自由能差是一樣的。二、中間產(chǎn)物學(xué)說(shuō)和誘導(dǎo)契合學(xué)說(shuō)酶的作用機(jī)制包含酶如何同底物結(jié)合以及怎樣加快反應(yīng)速度兩個(gè)內(nèi)容。2040E+S ES E+PES1894FischerKoshland誘導(dǎo)、相互變形、相互適應(yīng)的柔性

40、過(guò)程。酶的誘導(dǎo)契合三、影響酶催化效率的因素酶促反應(yīng)高效率的緣由經(jīng)常是多種催化機(jī)制的綜合應(yīng)用，除酶-底物結(jié)合的誘導(dǎo)契合假說(shuō)外，還有：（一）鄰近效應(yīng)與定向排列在兩個(gè)以上底物參與的反應(yīng)中，由于酶的作用，底物被聚集到酶分子表面，彼此相互靠近并形成正確的定向關(guān)系，大大提高了底物的局部濃度，底物被催化的部位定向地對(duì)準(zhǔn)酶的活性中心，實(shí)際上是將分子間的反應(yīng)變成類(lèi)似于分子內(nèi)的反應(yīng)，從而大大提高催化效率。（二） 多元催化酶分子中含有多種不同功能基團(tuán)，如氨基、羧基、巰基、酚羥基、咪唑基等。既可作質(zhì)子供體，又可作質(zhì)子受體，使同一酶分子常可起廣義酸催化和堿催化；即可起親核催化，又可起親電子催化。這些因素并不是在全部的酶

41、中同時(shí)都一樣的起作用，對(duì)不同的酶起主要作用的因素不完全相同。第四節(jié) 酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)是爭(zhēng)辯酶促反應(yīng)的速率和影響此速率的各種因素的科學(xué)。一、酶反應(yīng)速度的測(cè)量反應(yīng)的速率也稱(chēng)速度（velocity，是以單位時(shí)間內(nèi)反應(yīng)物或生成物濃度的轉(zhuǎn)變來(lái)表示。測(cè)定酶反VoVo，這可（產(chǎn)物消滅的速率二、酶濃度對(duì)反應(yīng)速度的影響當(dāng)?shù)孜餄舛冗h(yuǎn)大于酶濃度時(shí)，酶促反應(yīng)速度與酶濃度的變化成正比。三、底物濃度對(duì)酶反應(yīng)速度的影響（一）米-曼氏方程式1913MichaelisMentenVS的數(shù)學(xué)方程式，即米-曼氏方程式。1925BriggsHaldane底物濃度對(duì)酶促反應(yīng)速度的影響呈雙曲線。當(dāng)?shù)孜餄舛容^低時(shí)，VS呈正比關(guān)

42、系（一級(jí)反應(yīng)隨著SV（混合級(jí)反應(yīng)；增到肯定程度，V（應(yīng)。當(dāng)S Km 時(shí)，v = Vmax S /Km，反應(yīng)速度與底物濃度成正比；當(dāng)S KmvVmax，反應(yīng)速度達(dá)到最大速度，再增加SV。（二）Km 的意義1V/v =2Km =S , KmvV/升（mol/L。2Km =K2+K3/K1K2 K3，KmKm的親和力越大；反之，則越小。3Km 是酶的特征性常數(shù)，它只與酶的結(jié)構(gòu)和酶所催化的底物有關(guān)，與酶濃度無(wú)關(guān)。KmVmaxVo1/VoLineweaver-BurK四、pH 對(duì)反應(yīng)速度的影響pHpHpHpH很多非共價(jià)鍵受到干擾，導(dǎo)致酶蛋白的變性。pHpH48pH4.56.5,pH6.58，6.8pH1

43、.9，胰蛋白酶的最適pH8.1,pH9.0。VopH五、溫度對(duì)反應(yīng)速度的影響Vo5060影響酶促反應(yīng)速率，是上升溫度提高反應(yīng)速率和酶遇熱易變性失活兩個(gè)相反效應(yīng)間的平衡。六、激活劑對(duì)反應(yīng)速度的影響凡能使酶由無(wú)活性變?yōu)橛谢钚曰蚴姑富钚栽黾拥奈镔|(zhì)稱(chēng)為酶的激活劑activator是金屬離子，如Mg2+K+Mn2+Mg2+是多種激酶和合成酶的必需激活劑；非必需激活劑是有機(jī)化合Cl-等，如膽汁酸鹽是胰脂肪酶，Cl-是唾液淀粉酶的非必需激活劑。七、抑制劑對(duì)反應(yīng)速度的影響使酶活性下降而不導(dǎo)致酶變性的物質(zhì)稱(chēng)為酶的抑制劑。抑制劑作用有可逆和不行逆抑制兩類(lèi)。以可逆抑制最為重要。（一） 不行逆抑制作用1059迷走神經(jīng)

44、興奮呈現(xiàn)中毒狀態(tài)。解磷定（PAM）可解除有機(jī)磷化合物對(duì)羥基酶的抑制作用，明顯這類(lèi)解毒的巰基化合物，如二巰基丙醇（BAL）來(lái)解毒。（二） 可逆抑制作用這類(lèi)抑制劑通常以非共價(jià)鍵與酶可逆性結(jié)合，使酶活性降低或失活，接受透析、超濾的方法可去除抑制劑，恢復(fù)酶活性?？赡嬉种朴懈?jìng)爭(zhēng)、非競(jìng)爭(zhēng)、反競(jìng)爭(zhēng)3 種類(lèi)型，以競(jìng)爭(zhēng)性抑制爭(zhēng)辯的最多。三種作KmVmaxKm非競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑不直接影響酶與底物的結(jié)合，酶同時(shí)和二者結(jié)合生成的中間產(chǎn)物是三元復(fù)合物，也無(wú)正常產(chǎn)物生成，所以KmVmaxKm，Vmax藥物是酶的抑制劑。競(jìng)爭(zhēng)性抑制原理應(yīng)用范例是磺胺藥的研制?；前匪幒图?xì)菌合成葉酸所需的對(duì)氨（S亡。而人以攝入葉酸為主，故磺胺藥對(duì)人

45、的核酸合成無(wú)影響。第五節(jié) 酶的制備和應(yīng)用一、酶的制備酶可以從動(dòng)物、植物、微生物等各種原料中提取或用微生物發(fā)酵法生產(chǎn)酶制劑。酶在生物體內(nèi)與大量其他物質(zhì)共同存在，含量很少，又是有催化活性蛋白質(zhì)，除了接受分別純化蛋白質(zhì)的一般方法，如鹽析、有機(jī)溶劑沉淀、吸附、凝膠過(guò)濾、超離心法外，還要留意防止強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、高溫存猛烈攪拌等，以避開(kāi)酶活力的損失。胞內(nèi)酶和胞外酶的提取在處理方法上有所不同。胞內(nèi)酶需要先用搗碎、砂磨、凍融、或自溶等方法將細(xì)胞破壞，然后再用適當(dāng)?shù)姆謩e純化技術(shù)提出。Vo/分，也可用國(guó)際單位U）Kat）111U；111Kat。1/分=1U=16.67nKat（1Kat=6107U。比較酶制劑的純度可

46、用比活力(specific activity)，U二、酶的應(yīng)用191中日益發(fā)揮它的巨大作用。例如淀粉酶用于紡織品的退漿，可節(jié)省大量的堿并提高棉布的質(zhì)量。處理飼料以增加其養(yǎng)分價(jià)值。脂肪酶用于食品增香、羊毛洗滌。蛋白酶用于皮革業(yè)的脫毛、蠶絲脫膠、肉類(lèi)嫩化、酒類(lèi)澄清、洗滌劑去污等。葡萄糖異構(gòu)酶用來(lái)制造果糖漿，葡糖氧化酶用來(lái)除去罐頭中殘余的氧。酶可作為試劑用于臨床檢驗(yàn)，如酶聯(lián)免疫測(cè)定；作為藥物用于臨床治療，如胃蛋白酶、胰蛋白酶助消化，鏈激酶、尿激酶治療血栓的形成；基因工程中應(yīng)用各種限制性核酸內(nèi)切酶進(jìn)行科研和生產(chǎn)。酶的開(kāi)發(fā)和利用是現(xiàn)代生物技術(shù)的重要內(nèi)容。1971（enzyme engineering，這

47、是酶和合成新酶等內(nèi)容的爭(zhēng)辯和應(yīng)用。第四章新陳代謝總論與生物氧化第四章新陳代謝總論與生物氧化教學(xué)目標(biāo)：把握新陳代謝的概念與特點(diǎn)，了解新陳代謝爭(zhēng)辯方法。了解生物體內(nèi)能量代謝的基本規(guī)律。把握呼吸鏈的組成、類(lèi)型和傳遞體挨次。P/O的氧化和偶聯(lián)機(jī)制。第一節(jié)新陳代謝總論一、新陳代謝的概念與特點(diǎn)（120010換推動(dòng)生命運(yùn)動(dòng)，通過(guò)信息交換進(jìn)行調(diào)控，保持生物體和環(huán)境的適應(yīng)。新陳代謝（metabolism）發(fā)生的一切合成和分解作用（即同化作用和異化作用。人和動(dòng)物的物質(zhì)代謝分為三個(gè)階段：食物、水、空氣進(jìn)入機(jī)體（攝取養(yǎng)分物的消化和吸取、中間分子；供應(yīng)機(jī)體生命活動(dòng)所需的一切能量。各種生物具有各自特異的新陳代謝類(lèi)型，這打

48、算于遺傳和環(huán)境條件。綠色植物及某些細(xì)菌有光合作用，若干種細(xì)菌有固氮作用，是自養(yǎng)型的；動(dòng)物與人是異養(yǎng)生物，同化作用必需從外界攝取養(yǎng)分物質(zhì)， 通過(guò)消化吸取進(jìn)入中間代謝。同一生物體的各個(gè)器官或不同組織還具有不同的代謝方式。各種生物的新陳代謝過(guò)程雖然簡(jiǎn)單，卻有共同的特點(diǎn)：生物體內(nèi)的絕大多數(shù)代謝反應(yīng)是在溫存條件下，由酶催化進(jìn)行的。反應(yīng)體系（網(wǎng)絡(luò)。二、新陳代謝的爭(zhēng)辯方法1904KnoopKrebs 提出的檸檬酸循環(huán)。1.活體內(nèi)（in vivo）和活體外(in vitro)試驗(yàn)2.同位素示蹤法和核磁共振波譜法（NMR）3.代謝途徑阻斷法三、生物體內(nèi)能量代謝的基本規(guī)律低溫。機(jī)體內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)朝著達(dá)到其平衡點(diǎn)的方

49、向進(jìn)行。G的力量的度量。用于推斷反應(yīng)可否自發(fā)進(jìn)行，是放能或耗能反應(yīng)。G0，表示體系自由能削減，反應(yīng)可以自發(fā)進(jìn)行，但是不等于說(shuō)該反應(yīng)肯定發(fā)生或以能覺(jué)察的速率進(jìn)行，是放能反應(yīng)。G0，反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行，吸取能量才推動(dòng)反應(yīng)進(jìn)行。G0，體系處在平衡狀態(tài)。自由能與另外兩個(gè)函數(shù)有關(guān)，G=HTS（H，ST的確定溫度。標(biāo)準(zhǔn)自由能變化用1mol/LkJ/mo。GO和化學(xué)平衡的關(guān)系G = GO+ RT lnCD/ABG=0 時(shí)，GO= - RTlnCD/AB= -RTlnK= -2.303RTlgK（RlnKK1，GOK1，GO）留意：G行。四、高能化合物與 ATP 的作用高能化合物（high-energy 指化合

50、物含有的自由能特多，且隨水解反應(yīng)或基團(tuán)轉(zhuǎn)移反應(yīng) 釋放。最重要的有高能磷酸化合物，還有硫酯類(lèi)和甲硫類(lèi)高能化合物。高能磷酸化合物的酸酐鍵常用 P20kJ，ATPADPPiGO=-30kJ/mol，AMPPPiATPGO在全部的含磷酸基團(tuán)的化合物中處于中間位置，這使ATP在機(jī)體起作中間傳遞能量的作用，稱(chēng)之能量的共同中間體。機(jī)體內(nèi)一些在熱力學(xué)上不行能發(fā)生的反應(yīng)， 只需與 ATP 分子的水解相偶聯(lián)，就可使其進(jìn)行。所以說(shuō)，ATP 又是生物細(xì)胞能量代謝的偶聯(lián)劑。ATPATP世界能量交換的通用貨幣。ATP是磷酸肌酸（phosphoccreatine，PC，在無(wú)脊椎動(dòng)物中是磷酸精氨酸。ATPGTPUTPCTP（

51、形成）1.0，ATP其次節(jié) 生物氧化一、生物氧化的概念、特點(diǎn)和部位氧化（biological oxidatio。又稱(chēng)細(xì)胞呼吸或組織呼吸。耗的氧量、最終產(chǎn)物和釋放的能量均相同。在細(xì)胞內(nèi)，溫存的環(huán)境中經(jīng)酶催化逐步進(jìn)行。能量之需（40%。生物氧化生成的H2O有機(jī)酸脫羧產(chǎn)生。生物氧化的速度由細(xì)胞自動(dòng)調(diào)控。二、生物氧化的酶類(lèi)和體系酶類(lèi)：重要的為氧化酶和脫氫酶兩類(lèi)，脫氫酶尤為重要。氧化酶為含銅或鐵的蛋白質(zhì)，能激活分子氧，促進(jìn)氧對(duì)代謝物的直接氧化，只能以氧為受氫體， 生成水。重要的有細(xì)胞色素氧化酶，可使還原型氧化成氧化型，亦可將氫放出的電子傳遞給分子氧使其活化。心肌中含量甚多。此外還有過(guò)氧化物酶、過(guò)氧化氫酶

52、等。脫氫酶分需氧脫氫酶和不需氧脫氫酶。前者可激活代謝物分子中的氫，與分子氧結(jié)合，產(chǎn)生過(guò)氧化氫。在無(wú)分子氧時(shí)，可利用亞甲藍(lán)為受氫體。需氧脫氫酶皆以FMAFADNADNADP體系：有不需傳遞體和需傳遞體的兩種體系。不需傳遞體的最簡(jiǎn)潔，在微粒體、過(guò)氧化酶體及胞液中代謝物經(jīng)氧化酶或需氧脫氫酶作用后脫出的氫給分子氧生成水或過(guò)氧化氫。其特點(diǎn)是不伴磷酸化，不生成 ATP，主要與體內(nèi)代謝物、藥物和毒物的生物轉(zhuǎn)化有關(guān)。需傳遞體的最典型的是呼吸鏈。是在線粒體經(jīng)多酶體系催化，即通過(guò)電子傳遞鏈完成，與ATP 的生成相關(guān)。三、生物氧化中二氧化碳的生成CO2基的位置又有-脫羧和-脫羧之分。請(qǐng)推斷以下脫羧反應(yīng)的類(lèi)型？四、生

53、物氧化中水的生成（一）呼吸鏈的概念和類(lèi)型（respiratorychain（electron transfer chain。電子的酶或輔酶稱(chēng)為電子傳遞體。遞氫體和電子傳遞體都起著傳遞電子的作用（2H2H+2e。NADHATPNADH蛋白質(zhì)三大物質(zhì)分解代謝中的脫氫氧化反應(yīng)，絕大多數(shù)是通過(guò)該呼吸鏈來(lái)完成的。琥珀酸氧化呼吸鏈在QNADHNADH脫氫。（二）呼吸鏈的組成2051輔酶和輔酶輔酶（NAD+Co）Co）PPNAD+作為輔酶的脫氫酶占多數(shù)。黃素酶2FMNFAD。FMNNADHFAD的輔基，都是以核黃素為中心構(gòu)成的，其異咯嗪環(huán)上的第15脫氫反應(yīng)，為遞氫體。鐵硫蛋白分子中含有非血紅素鐵和對(duì)酸不穩(wěn)定

54、的硫，因而常簡(jiǎn)寫(xiě)為FeSFe4S泛醌（Q）一類(lèi)廣泛分布于生物界的脂溶性醌類(lèi)化合物。分子中的苯醌為接受和傳遞氫的核心，其C-6 上帶有異戊二烯為單位構(gòu)成的側(cè)鏈，在哺乳動(dòng)物，這個(gè)長(zhǎng)鏈為 10 個(gè)單位，故常以 Q10 表示。細(xì)胞色素類(lèi)細(xì)胞色素（cytochrome, Cyt）是一類(lèi)以鐵卟啉為輔基的結(jié)合蛋白質(zhì)，存在于生物細(xì)胞內(nèi)，因有顏色而得名。已發(fā)覺(jué)的有 30 多種，按吸取光譜分 a、b、c 三類(lèi)，每類(lèi)又有好多種。Cytaa3aa3，A，傳Fe3+ Fe2+，a3Cu+ Cu2+，a3a3（CN、CO用氧而窒息死亡。（三）呼吸鏈中傳遞體的挨次呼吸鏈中氫和電子的傳遞有著嚴(yán)格的挨次和方向。依據(jù)氧化還原原理

55、，氧化-還原電勢(shì) E 是物質(zhì)對(duì)電子親和力的量度，電極電位的凹凸反映電子得失的傾向，E O值愈低的氧還對(duì)（A/AH2）釋放電子的傾向愈大，愈簡(jiǎn)潔成為還原劑而排在呼吸鏈的前面。所以NADH 還原力量最強(qiáng)，氧分子的氧化力量最強(qiáng)。電子的自發(fā)流向是從電極電位低的物質(zhì)（還原態(tài)）到電位高的氧化態(tài)，目前全都認(rèn)可的是按標(biāo)準(zhǔn)氧還電位遞增值依次排列。NADH3NADHbc1FADH2Q（合體）Q、復(fù)合體、到氧（Q。第三節(jié)氧化磷酸化一、氧化磷酸化的概念和偶聯(lián)部位概念：氧化磷酸化（oxidative ATPATPADPATP。這稱(chēng)為底物水平磷酸化。如3-二磷酸甘油酸，再降解為3-磷酸甘油酸。另一種是在呼吸ATP95%A

56、TPATP和電極電位差EP/O1ATP數(shù)。試驗(yàn)表明， NADHP/O3，3ATP；FADH22，2ATP。nFE,FNADHQ0.36V，QCytc0.21V，aa30.53V，計(jì)算出相應(yīng)的GO69.5、40.5、102.3kJ/mol3ATPNADHNADHQbc1Cytc aa3O2 NADH糖代謝中的三羧酸循環(huán)和脂肪酸-還原當(dāng)量NADHNADH（shuttle system）NADH（一）-磷酸甘油穿梭作用這種作用主要存在于腦、骨骼肌中，載體是-磷酸甘油。NADH-磷酸甘油脫氫酶的催化下，使磷酸二羥丙酮還原為-磷酸甘油，后者通過(guò)線粒體內(nèi)膜，并被內(nèi)膜上的-磷酸甘油脫氫酶（FAD）ATP1G

57、36 ATP。（二）蘋(píng)果酸-天冬氨酸穿梭作用主要存在肝和心肌中。1 摩爾 G38 摩爾 ATPNADH載體進(jìn)入線粒體，又在線粒體內(nèi)蘋(píng)果酸脫氫酶的催化下重新生成草酰乙酸和NADHNADHNADH3ATP線粒體轉(zhuǎn)變成草酰乙酸。三、氧化磷酸化偶聯(lián)機(jī)制（一）化學(xué)滲透假說(shuō)（chemiosmotic hypothesis）1961Peter Mitchell（1978傳遞釋出的能量用于形成一種跨線粒體內(nèi)膜的質(zhì)子梯度（H+梯度ATP程概括如下：NADHH+3H+ 泵，即NADHbc1合體和細(xì)胞色素氧化酶從線粒體基質(zhì)跨過(guò)內(nèi)膜泵入膜間隙。H+H+pH（pHH+電勢(shì)的總和。H+ATPATPATP。（二）ATP 合

58、酶ATPFo-F1，球狀的頭部F1Fo是疏水性蛋白，構(gòu)成H+ 只能從膜外側(cè)流向基質(zhì)，通道的開(kāi)關(guān)受柄部某種蛋白質(zhì)的調(diào)整。四、影響氧化磷酸化的因素（一）抑制劑能阻斷呼吸鏈某一部位電子傳遞的物質(zhì)稱(chēng)為呼吸鏈抑制劑。NADHNADHFADH2Abc1氰化物、CO、疊氮化物（N3-）抑制細(xì)胞色素氧化酶。對(duì)電子傳遞及 ADP 磷酸化均有抑制作用的物質(zhì)稱(chēng)氧化磷酸化抑制劑，如寡霉素。（二）解偶聯(lián)劑2，4-二硝基苯酚（DNP）和頡氨霉素可解除氧化和磷酸化的偶聯(lián)過(guò)程，使電子傳遞照常進(jìn)行而ATP。DNPH+產(chǎn)生的能量以熱被釋出。（三）ADP 的調(diào)整作用ADPADPATP，ADP，ADPATPADPATP第五章第五章糖

59、代謝教學(xué)目標(biāo)：把握糖類(lèi)的結(jié)構(gòu)、生理功能和酶促降解有關(guān)酶類(lèi)。把握糖酵解、有氧氧化的基本過(guò)程、限速酶、ATP了解磷酸戊糖途徑的基本過(guò)程、生理意義。生疏糖的合成反應(yīng)基本過(guò)程,把握糖異生的概念與反應(yīng)過(guò)程、關(guān)鍵酶、生理意義及調(diào)整。導(dǎo)入：糖是自然界分布廣泛，數(shù)量最多的有機(jī)化合物。尤以植物含量最多，約為 85%95%。糖在生命活動(dòng)中主要作用是供應(yīng)能量和碳源。人體所需能量的 50%70%來(lái)自于糖。食物中的糖類(lèi)主要是淀粉， 被機(jī)體消化成其基本組成單位葡萄糖后，以主動(dòng)的方式被吸取入血。本章重點(diǎn)爭(zhēng)辯葡萄糖在機(jī)體內(nèi)的代謝。第一節(jié) 概論一、糖類(lèi)的結(jié)構(gòu)與功能1.糖類(lèi)的結(jié)構(gòu)糖定義為多羥基醛、酮及其縮聚物和某些衍生物。有單糖

60、、寡糖、多糖和復(fù)合糖類(lèi)。單糖是糖結(jié)構(gòu)的單體，可用一個(gè)閱歷公式（CH2O）n 表示。一般分為醛糖和酮糖兩類(lèi)。最簡(jiǎn)潔的C-1，酮糖中氧化數(shù)最高的碳原子指C-2，n-2，異構(gòu)體的數(shù)目為2n-2DLDFischer56化數(shù)最高的碳原子稱(chēng)異頭碳，是手性碳，又有 、兩個(gè)新異構(gòu)體（稱(chēng)為異頭物。在溶液中，有力量形成環(huán)結(jié)構(gòu)的醛糖和酮糖，它們不同的環(huán)式和開(kāi)鏈?zhǔn)教幱谄胶庵?。單糖存在不同的?gòu)象。對(duì)于每個(gè)吡喃糖，都存在62式構(gòu)象中可以使環(huán)內(nèi)原子的立體排斥減到最小，所以椅式構(gòu)象比船式更穩(wěn)定。單糖可以通過(guò)糖苷鍵形成寡糖和多糖。最常見(jiàn)的糖苷鍵是-1，4-1，4，另一種糖苷鍵64（-1，4、纖維二糖（-1，4、乳糖和蔗糖。乳糖