蛋白質的結構與功能考點

1.蛋白質的結構與功能考點：

組成蛋白質的20種氨基酸的類別、分類依據及幾種特殊氨基酸的分類；

氨基酸的理化性質、成肽反應及體內重要的生物活性肽；

蛋白質的分類及分子結構；

蛋白質的結構（包括一級結構與空間結構）與功能的關系：

蛋白質的理化性質、分離純化的基本方法及其原理；

蛋白質一級結構的測定（即多肽鏈中氨基酸序列分析）和空間結構的測定。

重點：

氨基酸的分類及理化性質，蛋白質的一級和空間結構及其與功能的關系，分離純化蛋白質的原理和方法。

難點：

蛋白質一級結構的測定，這也是眾多研究者花費多年才解決的難題，我們只需弄清楚其要步驟及各步的基本原理和

方法即可。

基本知識與理論：

-、蛋白質的生物學功能（了解即可）

蛋白質是生命的物質基礎，沒有蛋白質就沒有生命，生物體結構越復雜，其蛋白質種類和功能越繁多，

其主要的生物學功能是：

（-）催化和調節(jié)能力

某些蛋白質是酷，催化生物體內的物質代謝反應。

某些蛋白質是激素，具有一定的調節(jié)功能，如胰島素調節(jié)犍代謝、體內信號轉導也常通過某些蛋白質介導。

（二）轉運功能

某些蛋白具有運載功能，如血紅蛋白是轉運氧氣和二氧化碳的工具，血清白蛋白可以運輸自由脂肪酸及膽紅素等。

（三）收縮或運動功能

某些蛋白質賦予細胞與器官收縮的能力，可以使其改變形狀或運動。如骨骼肌收縮靠肌動蛋白和肌球蛋白。

（四）防御功能如免疫球蛋白，可抵抗外來的有害物質，保護機體。

（五）營養(yǎng)和儲存功能如鐵蛋白可以儲存鐵。

（六）結構蛋白

許多蛋白質起支持作用，給生物結構以強度及保護，如韌帶含彈性蛋白，具有雙向抗拉強度。

（七）其他功能

如病毒和噬菌體是核蛋白，病毒可以致病。

二、蛋白質的分子組成

（―）元素組成

組成蛋白質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。各種蛋白質的含氮量很接近，

平均為16%,且蛋白質是體內的主要含氮物，因此可以根據生物樣品的含氮量推算出蛋白質的大致含量。

（-）氨基酸

氨基酸是蛋白質的基本組成單位，存在于自然界的氨基酸有300余種，但組成人體蛋白質的氨基酸僅有20種，且

均屬L-a-氨基酸（甘氨酸除外）即左旋氨基酸，因為甘氨酸無手性碳原子（與四個不同的原子或基團相連的碳原子），

大多數有手性碳原子的是手性分子，手性分子有旋光活性。根據它們的側鏈R的結構和性質可分為四類：

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了水，且竣基數等于氨基數，故為中性氨基酸，但因為?；婋x能力較大,

故其實際上具有弱酸性。

3.酸性氨基酸：天冬氨酸、谷氨酸。這兩種氨基酸都含有兩個竣基，在生理條件下帶負電，故為酸性氨基酸。

4.堿性氨基酸：賴氨酸、精氨酸和組氨酸。這類氨基酸在生理條件卜,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符號，尤其是三字符號，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：繳氨酸、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不能自身合成，必須從食物中獲得，稱為必需氨基酸，它們是綴氨酸、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

(-)兩性電離及等電點

氨基酸分子中含有堿性的a-氨基和酸性的a-峻基，能與酸或堿類物質結合成鹽，故它是一種兩性電解質。在某

一pH值的溶液中氨基酸解離成陽離子和陰離子的趨勢與程度相等，成為兼性離子，呈電中性，此時溶液的pH稱為該氨

基酸的等電點(pl)。這里有一個等電點的計算問題：

1側鏈R為非極性基團或雖為極性但不解離的，此種氨基酸的等電點主要由a-氨基和a-竣基的解離常數的負對

數pKLpK2決定，pI=l/2(pKl+pK2)

2側鏈基團可以解離，則由a-氨基，a-峻基及R基團解離情況共同決定，只需寫出電離式，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：

COOHcoo

11

?HE-C-HNHj4—C—H

pK-COOH=2.18pK-NHj?=8.95

|a1o

(CH:)4華).

NHJNHJ

強酸溶液中

COO'COO-

1I

再HrCH"—-INH,—C—H

，pKe-NHj*?10.53

嚴)，(CH,)4

NHJNH2

由電離式可以看出，其兼性離子兩邊PK值分別是pKa-NH3+和pKe-NH3+而與a-竣基無關故其pI=l/2

(8.95+10.537)=9.74

(-)紫外吸收性質

色氨酸、酪氨酸在280nm波長附近有最大的紫外吸收峰，由于大多數蛋白質含有這類氨基酸，所以測定蛋白質溶液

280nm的光吸收值，是分析溶液中蛋白質含量的快速簡便方法。

(三)苛三酮反應：氨基酸+苗三酮水合物一還原黃三酮+氨，還原的三酮+氨+苛三酮-?藍紫色化合物

此化合物最大吸收峰在570nm波長處，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竣基脫去一分子水縮合成二肽，兩個氨基酸之間產生的酰胺

鍵稱為肽鍵，具有不典型雙鍵性質。由10個以內的氨基酸縮合而成的肽稱為寡肽，更多的氨基酸相連而構成多肽。pr

是具有更大分子量的多肽鏈，但多肽和pr在分子量上很難劃出明確界限，實際應用中只有一個習慣上的劃分。肽鏈中

的氨基酸分子因脫水縮合而基團不全，稱為氨基酸殘基。多肽鏈中自由氨基末端稱為N端，自由竣基末端稱為C端，命

名從N端指向C端。

(-)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?個肽鍵比較特殊，由谷氨酸Y-竣基與半胱氨酸的氨基組成。分子

中半胱氨酸的毓基是該化合物的主要功能基團。此毓基具有還原性，要記住谷胱甘肽的生理作用：①作為體內重要的還

原劑；保護蛋白質或酶免遭氧化，使它們處在活性狀態(tài)②可還原細胞內產生的H202,避免細胞受損③其疏基具有嗜

核特性，能與外源的致癌劑或藥物等結合，從而阻斷它們與DNA、RNA或蛋白質結合，保護機體免遭損害。

2.多肽類激素及神經肽。體內有許多激素屬寡肽或多肽，如催產素、促腎上腺皮質激素，促甲狀腺激素等。神經

肽是在神經傳導過程中起信號轉導作用的肽類，如腦啡肽、B-內啡肽等。

五pr的分類

pr的分類分單純pr、結合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健與pr部分相連，根

據形狀分纖維pr及球狀pr

六、蛋白質的分子結構

(要注意構成各級結構的化學鍵)

可分為一級、二級、三級、四級結構四個層次，后三者統(tǒng)稱為高級結構或空間構象。蛋白質的空間構象涵蓋了蛋白

質分子中每一個原子在三維空間的相對位置，并非所有pr都有四級結構，由二條或二條以上多肽鏈形成的pr才有四級

結構。

(一)蛋白質的一級結構

蛋白質的一級結構是指蛋白質分子中氨基酸的排列順序。主要化學鍵是肽鍵和二硫鍵。一級結構是蛋白質空間結構

和特異生物學功能的基礎。氨基酸排列順序的差別意味著從多肽鏈骨架伸出的側鏈R基團的性質和順序對于每一種蛋白

質是特異的一因為R基團大小不同，所帶電荷數目不同，對水的親和力不相同，所以蛋白質的空間構象也不同。

(-)蛋白質的二級結構

蛋白質的：級結構指蛋白質分子中某一段肽鏈的局部空間結構，也就是該段肽鏈主鏈骨架原子的相對空間位置，并

不涉及氨基酸殘基側鏈的構象。維系二級結構的化學鍵主要是氫鍵。二級結構的主要形式包括：a-螺旋結構、P一折

疊、6-轉角和無規(guī)則卷曲。

1肽單元。

參與肽鍵的6個原子Ca1、C、0、N、H、Ca2位于同一平面，且Cal、Ca2在平面上所處的位置為反式構型，此

6個原子即構成了肽單元，其基本結構為

圖中的A、B鍵是單鍵，可自由旋轉，也正由于這兩個單鍵的自由旋轉角度，決定了相鄰肽單元之間的相對空間位

置。其中的肽鍵有一定程度雙鍵性質，不能自由旋轉。

2.a-螺旋。

多肽鏈主鏈圍繞中心軸有規(guī)律的螺旋式上升，每隔3.6個殘基螺旋上升一圈，每個氨基酸殘基向上平移0.15nm,

故螺距為0.54nmo螺旋的走向為右手螺旋。a-螺旋的每個肽鍵的N-H和第四個肽鍵的炭基氧形成氫鍵，氫鍵的方向

與螺旋長軸基本平行，側鏈R基團則伸向螺旋外。

3.8-折疊。

多肽鏈充分伸展，每個肽單元以C為旋轉點折疊成鋸齒狀結構，側鏈R基團交錯位于鋸齒狀結構的上卜.方?？捎蓛?/p>

條以上肽鏈或一條肽鏈內的若干肽段折疊成鋸齒狀結構。平行肽段間靠鏈間肽鍵段基氧和亞氨基氫形成氫鍵，使構象穩(wěn)

定，此氫鍵方向與折疊的長軸垂直。兩條平行肽鏈走向可相同或相反，由一條肽鏈折返形成的B-折疊多為反式，反式

平行較順式平行更為穩(wěn)定。

4.8-轉角和無規(guī)卷曲。8-轉角常發(fā)生于肽鏈進行180度回折時的轉角上，通常由4個氨基酸殘基組成，其第一

個殘基的炭基氧與第四個殘基的氨基氫可形成氫鍵。轉角第二個殘基常為脯氨酸，因為其N原子位于環(huán)中，形成肽

鍵N原子上己沒有H,不能再形成氫鍵，故走向轉折B-轉角常發(fā)生在蛋白質分子的表面，這與蛋白質的生物學功能有

關。無規(guī)卷曲用來闡述沒有確定規(guī)律性的那部分肽鏈結構。

5.模序。指在許多蛋白質分子中，可發(fā)現兩個或三個具有二級結構的肽段，在空間上相互接近，形成一個具有特

殊功能的空間結構，稱為模序。實際上它是一種超二級結構?！觥鰝€模序總有其特征性的氨基酸序列，并發(fā)揮特殊的功能。

常見的a-螺旋一環(huán)一a-螺旋結構及鋅指結構，前者可結合Ca2+,后者可結合Zn2+,使a-螺旋能鑲嵌于DNA的大溝

中。

因此含此結構的pr可與DNA或RNA結合，這對于pr調控DNA的轉錄和pr翻譯過程是必要的。一段肽鏈其氨基酸

殘基的側鏈適合形成a-螺旋或6-折疊，就會出現相應的二級結構，aa殘基帶相同的電荷或側鏈太大，都會妨礙二級

結構的形成，此外還有一個分子伴侶的概念，其作用就是使肽鏈正確折疊，從而形成正確的空間構象。

（三）蛋白質的三級結構

指整條肽鍵中全部氨基酸殘基的相對空間位置，也就是整條肽鏈所有原子在三維空間的排布位置?！?級結構的形成

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鍵。其中疏水鍵是最主要的穩(wěn)定力量。疏水鍵是蛋白質分

子中疏水基團之間的結合力，酸性和堿性氨基酸的R基團可以帶電荷，正負電荷互相吸引形成鹽鍵，與氫原子共用電子

對形成的鍵為氫鍵。

分子量大的蛋白質三級結構其整條肽鏈中?？煞指畛啥嗾郫B得轉為緊密的結構域，實際上結構域也是一種介于二級

和三級結構之間的結構層次，每個結構域執(zhí)行一定的功能。

（四）蛋白質的四級結構

蛋白質的四級結構是由有生物活性的兩條或多條肽鏈組成，肽鏈與肽鏈之間不通過共價鍵相連，而由非共價鍵維系。

每條多肽鏈都有其完整的?:級結構，稱為蛋白質的亞基，這種蛋白質分子中各個亞基的空間排布及亞基接觸部位的布局

和相互作用，稱為蛋白質的四級結構。在四級結構中，各亞基之間的結合力主要是疏水作用，氫鍵和離子鍵也參與維持

四級結構。含有四級結構的蛋白質，單獨的亞基一般沒有生物學功能，只有完整的四級結構才有生物學功能。

七、蛋白質結構與功能的關系

（一）蛋白質一級結構與功能的關系要明白三點：

1.一級結構是空間構象和功能的基礎，空間構象遭破壞的多肽鏈只要其肽鍵未斷，一級結構未被破壞，就能恢復到

原來的三級結構，功能依然存在。

2.即使是不同物種之間的多肽和蛋白質，只要其一級結構相似，其空間構象及功能也越相似。

3.物種越接近，其同類蛋白質一級結構越相似，功能也相似。

但一級結構中有些氨基酸的作用卻是非常重要的，若蛋白質分子中起關鍵作用的氨基酸殘基缺失或被替代，都會嚴

重影響其空間構象或生理功能，產生某種疾病，這種由蛋白質分子發(fā)生變異所導致的疾病，稱為“分子病”。

（二）蛋白質空間結構與功能的關系

蛋白質多種多樣的功能與各種蛋白質特定的空間構象密切相關。其構象發(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）為例闡述蛋白質空間結構與功能的關系。

Mb與Hb都是含有血紅素輔基的蛋白質。攜帶氧的是血紅素中的Fe2+,Fe2+有6個配位鍵，其中四個與毗咯環(huán)N

配位結合，一個與蛋白質的組氨酸殘基結合，另一個即可與氧結合。而血紅素與蛋白質的穩(wěn)定結合主要靠以下兩種作用：

一是血紅素分子中的兩個丙酸側鏈與肽鏈中氨基酸側鏈相連，另一作用即是肽鏈中的組氨酸殘基與血紅素中Fe2+配位結

合。

Mb只有一條肽鏈，故只結合一個血紅素，只攜帶1分子氧，其氧解離曲線為直角雙曲線，而Hb是由四個亞基組成

的四級結構，共可結合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第一個亞基與02結合，可

促進第二、第三個亞基與02的結合，前三個亞基與02結合，又大大促進第四個亞基與02結合，這種一個亞基與其配

體結合后，能影響蛋白質分子中另一亞基與配體結合能力的效應，稱協(xié)同效應，02與Hb之間是促進作用，稱正協(xié)同效

應。之所以會有這種效應，是因為未結合02時，Hb結構緊密，此時Hb與02親和力小，隨著02的結合，其亞基之間鍵

斷裂，空間結構變得松弛，此種狀態(tài)Hb與02親和力即增加。

這種一個氧分子與Hb亞基結合后引起亞基構象變化的效應稱變構效應，有關此效應會在后面酶一章中詳細解釋。

肌紅蛋白只有一條肽鏈，不存在協(xié)同效應。

由此可見，Hb與Mb在空間結構上的不同，決定了它們在體內發(fā)揮不同的生理功能。

八、蛋白質的理化性質及其分離純化

(一)蛋白質的理化性質

pr既具有aa的相關性質，又具有作為生物大分子的一些獨特的性質。

1.蛋白質的兩性電離及等電點，這與aa的性質相似，其氨基、竣基及側鏈的某些基團皆可解離。

當蛋白質溶液處于某一pH時，蛋白質解離成正負離子的趨勢相等，即成為兼性離子，凈電荷為零，此時溶液的pH

稱為蛋白質的等電點。蛋白質溶液的pH大于等電點時，該蛋白質顆粒帶負電荷，反之帶正電荷。體內各種蛋白質的等

電點不同，但大多數接近于pH5.0,所以在人體體液pH7.4的環(huán)境下，大多數蛋白質解離成陰離子，帶負電。

2.蛋白質的膠體性質

這是pr作為生物大分子才有的性質可將蛋白質溶液看作膠體溶液。pr作為溶液穩(wěn)定存在的兩大因素：?是蛋白質

顆粒表面大多為親水基團，可吸引水分子，使顆粒表面形成一層水化膜，從而阻斷蛋白質顆粒的相互聚集，防止溶液中

蛋白質的沉淀析出；二是蛋白質顆粒表面可帶相同電荷顆粒之間相互排斥不易聚集沉淀，也可以起穩(wěn)定顆粒的作用。若

去除蛋白質顆粒這兩個穩(wěn)定因素，蛋白質極易從溶液中沉淀。

3.蛋白質的變性、沉淀和凝固

這也是pr區(qū)別于aa的特有性質。

(1)變性：蛋白質在某些理化因素的作用下，其空間結構受到破壞，從而改變其理化性質，并失去其生物活性，稱

為變性。一般認為蛋白質變性并不涉及一級結構的改變，故若蛋白質變性較輕，在去除變性因素后，其仍可恢復原有的

構象和功能，稱復性。但若其空間構象遭到嚴重破壞，則去除變性因素也不能復性，稱不可逆變性。引起變性的因素有

各種物理或化學因素。蛋白質變性后因其空間結構受到破壞，其性質也受影響，如易沉淀，粘度增加，作為酶其催化活

性喪失等。雖然變性后蛋白質失去水化膜，其疏水側鏈暴露，但只要其溶液pH值不等于蛋白質酶等電點，蛋白質仍可

不沉淀，故變性后，蛋白質溶解度減少卻并不一定沉淀。

醫(yī)學上消毒滅菌，就是基于蛋白質變性的原理，而生物制品的制備和保存則必須防止蛋白質變性。

(2)沉淀：蛋白質在溶液中的穩(wěn)定因素是水化膜及電荷，因而凡是能消除蛋白質表面的水化膜并中和電荷的試劑

均可以引起蛋白質的沉淀。常用的有中性鹽、有機溶劑、某些生物堿試劑、大分子酸類及重金屬鹽類等。

(3)凝固：蛋白質經強酸、強堿作用發(fā)生變性后，仍能溶解于強堿或強酸溶液中，若將pH調至等電點，則變性蛋

白質立即結成絮狀的不溶解物，此絮狀物仍可溶于強酸和強堿中，如再加熱則絮狀物可變成較堅固的凝塊，此凝塊不易

再溶于強酸與強堿中，這種現象稱為蛋白質的凝固作用。如雞蛋煮熟后本來流動的蛋清變成了固體，實際上凝固是蛋白

質變性后進?步發(fā)展的不可逆的結果。

4蛋白質的紫外吸收。

由于蛋白質分子中含有有共舸雙鍵的酪氨酸、色氨酸，因此在280nm波長處有特征性吸收峰，這與aa相似。在此

波長范圍內，蛋白質的吸收光度值與其濃度成正比關系，因此可作蛋白質定量測定。

5蛋白質的呈色反應

①荀三酮反應：與氨基酸作用原理相似。

②雙縮版反應：肽鍵+硫酸銅一〉稀堿溶液紫色、紅色物，氨基酸不出現此反應，故可檢測蛋白質水解程度。

(：)蛋白質的分離與純化

蛋白質的分離純化過程就是巧妙利用蛋白質分子在大小、形狀、所帶電荷種類與數量、極性與非極性氨基酸比例、

溶解度、吸附性質以及對其他生物大分子親和力上的差異，將雜蛋白除去的過程，即利用蛋白質物理、化學性質的差異，

將不同的蛋白質采用恰當的方法分開，常用的方法如下：

1.根據蛋白質兩性電離及等電點分離的方法：

①等電點沉淀法：因為蛋白質在其等電點的pH值附近易沉淀析出，故利用各種蛋白質等電點的不同，即可將蛋白

質從混合溶液中分開。

②電泳：指蛋白質在一定pH情況下帶電荷，在電場中能由電場一極向另一極移動的現象。這實際上也利用了蛋白

質分子、形狀的不同，因為游動快慢與蛋白質所帶電荷的性質、數目、分子、形狀有關，對帶相同性質電荷的蛋白質來

說，帶電多、分子小及為球狀分子的蛋白質游動速率大，故不同蛋白質得以分離。根據支撐物不同，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。電泳結束后，用蛋白質顯色劑呈色，即可看到一條條已經分離的蛋白質條帶。③離子交換層析：在某一特定pH

值時，混合蛋白質溶液中各種蛋白質所帶電荷數目及性質不同，事先在層析柱中裝上離子交換劑，其所帶電荷性質與蛋

白質電荷性質相反，當蛋白質混合溶液流經層析柱時，即可被吸附于柱上，隨后用與蛋白質帶相同性質電荷的洗脫劑洗

脫，蛋白質可被置換下來，由于各種蛋白質帶電量不同，離子交換劑結合的緊密度不同，帶電量小的蛋白質先被洗脫下

來，增加洗脫液離子強度，帶電量多的也被洗脫下來，可將蛋白質分離。

2利用蛋白質分子量不同分離的方法

①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，而蛋白質是高分子化合物故留在袋內，故把袋置

于水中，蛋白質溶液中的小分子雜質可被去除，如去除鹽析后蛋白質中混雜的鹽類。也常利用此方法濃縮蛋白質。即袋

外放吸水劑，小分子的水即可透出，蛋白質溶液可被濃縮。

②分子篩：也叫凝膠過濾，是層析的一種。層析柱內填充帶有網孔的凝膠顆粒。蛋白質溶液加于柱上，小分子蛋白

進入孔內，大分子蛋白不能進入孔內而直接流出，小分子因在孔內被滯留而隨后流出，從而蛋白質得以分離。

③超速離心：蛋白質膠體溶液與氯化鈉等真溶液不同之處在于：蛋白質在強大離心場中，在溶液中會逐漸沉降，各

種蛋白質沉降所需離心力場不同，故可用超速離心法分離蛋白質及測定其分子量，因其結果準確又不使蛋白質變性，故

是目前分離生物高分子常用的方法。

3.與蛋白質的沉淀的性質相關的分離方法：

①鹽析：硫酸筱、硫酸鈉等中性鹽因能破壞蛋白質在溶液中穩(wěn)定存在的兩大因素，故能使蛋白質發(fā)生沉淀。不同蛋

白質分子顆粒大小不同，親水程度不同，故鹽析所需要的鹽濃度不同，從而將蛋白質分離，如用硫酸錢分離清蛋白和球

蛋白，在半飽和的硫酸鍍溶液中，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鐵中才會沉淀。鹽析的

優(yōu)點是不會使蛋白質發(fā)生變性。

②丙酮沉淀：丙酮可溶于水，故能與蛋白質爭水破壞其水化膜，使蛋白質沉淀析出，在pH值和離子強度適當的情

況下更佳，但丙酮使蛋白質變性，故應低溫快速分離，還可用其他有機溶劑。

③重金屬鹽沉淀：因其帶正電荷，可與蛋白質負離子結合形成不溶性蛋白鹽沉淀，可利用此性質以大量清蛋白搶救

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：用于序列分析的蛋白質應是分子大小均一，電游呈現一條帶具有一定純度的樣品。

2分析蛋白質的氨基酸組成：用酸、堿等將蛋白質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，現在可用氨基酸自動分析儀來快速測定。

3.測定肽鏈中N末端和C末端為何種氨基酸：若蛋白質由兩條以上肽鏈組成，通過末端氨基酸的測定還可估計蛋白

質中的肽鏈數目。

①N末端氨基酸測定：二硝基氟苯、丹磺酰氯都可與末端氨基反應，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卜.來，即可分離鑒定出為何種氨基酸，因丹磺酰氯具強烈熒光更易鑒別。

②C末端氨基酸測定：用相應的陵肽酶將C末端氨基酸水解下來，因各種竣肽酸水解氨基酶的專一性不同，故可對

C末端氨基酸做出鑒定。

4.將鏈間、鏈內二硫鍵打開，否則會阻礙蛋白水解溶劑的作用，常用筑基化合物還原法。5.選擇適當的酶或化學

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：①胰蛋白酶法：水解賴氨酸或精氨酸的峻基形成的

肽鍵，故若蛋白質分子中有4個精氨酸或賴氨酸殘基，可得5個肽段。

②胰凝乳蛋白酶法：水解芳香族氨基酸竣基側的肽鍵

③澳化鼠法：水解甲硫氨酸竣基側的肽鍵。

6.測定各肽段的氨基酸排列順序：

一般采用Edman降解法。

因PITC（異硫氟酸苯酯）只與N末端氨基酸作用，用冷稀酸將此末端殘基水解卜.來，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，依次逐個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：

用電泳法將拆開二硫鍵的肽段條帶與未拆開二硫鍵的條帶進行對比即可定位二硫鍵的位置。

如此以來，一個完整蛋白質分子的一級結構即可被測定。

（四）蛋白質空間結構測定

常用的方法有X射線晶體衍射法和：維核磁共振技術，還可根據蛋白質的氨基酸序列預測其V維空間結構。

2.核酸的結構與功能

考點：

核酸的分子組成；

DNA的一級結構、高級結構及其功能；

幾種主要RNA（mRNA、tRNA）的結構與功能；

DNA的理化性質及應用。

重點：

DNA的：級結構一雙螺旋結構的特點；DNA的變性復性特點及此特點在分子生物學中的應用是。

基本知識與理論：

-、核酸的化學組成

核酸是以核甘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存在于細胞核和線粒體內，攜帶遺傳信息；RNA存在于細胞質和細胞核中，參與細胞內遺傳信息的表達。核酸的基

本組成單質是核苜酸，而核甘酸又是由堿基、戊糖、磷酸組成。

（一）堿基

構成核甘酸的堿基主要有五種，分屬喋吟和嗜咤兩類。喋吟類化合物包括腺喋吟A和鳥噂吟G兩種。嗒咤類化合物

有三種，胞喀咤C和胸腺喘咤T尿嘴咤U。嚓吟和喀味環(huán)中均含有共胡雙鍵，因此對波長260nm左右的紫外光有較強吸

收，這一性質可用于對核酸、核甘酸、及堿基進行定性定量分析。

（二）戊糖與核昔、核甘酸

戊糖是核甘酸的另一個主要成分，RNA和DNA主要區(qū)別有兩點：一是構成DNA的堿基為A、T、G、C,而RNA的堿基

為A、U、C、G,二是構成DNA的核甘酸的戊糖是B-D—2-脫氧核糖，而構成DNA的核甘酸的戊糖為6-D—核糖。即RNA

糖環(huán)上2號碳原子處連的是-0H,而DNA此處連的是-H。表示堿基和糖環(huán)上各原子次序時，在堿基雜環(huán)上標以順序1,2,

3-；在糖環(huán)上標以1',2',3,…以作區(qū)別。堿基與戊糖通過糖昔鍵連接成核甘。連接位置是C-J。核昔與磷酸

通過磷酸酯鍵連接成核甘酸連接位置是C-5'。此處可連接一個、二個、三個磷酸基團，稱為核甘一磷酸、核甘二磷酸、

核普三磷酸。體內還有種核甘酸，即C-3,與C-5,與同一磷酸基團相連，在信號轉導中起重要作用。

二、DNA的結構與功能

DNA與蛋白質一樣，也有其一級、二級、三級結構。

（-）DNA的一級法構

指DNA分子中核甘酸的排列順序。由于核甘酸的差異主要表現在堿基上，因此也叫做堿基序列。

四種核甘酸按一定排列順序，通過磷酸二酯鍵連成主要核甘酸鏈，連接都是由前一核甘酸3'-OH與下一核甘酸5'-

磷酸基形成3,-5'磷酸二酯鍵，故核甘酸鏈的兩個末端分別是5,-游離磷酸基和3,-游離羥基，書寫應從T到3,。

（二）DNA的二級結構

即雙螺旋結構模型，要與蛋白質的a-螺旋相區(qū)別。

1.Chargaff規(guī)則

DNA分子中腺喋吟與胸腺啥咤的含量相等，鳥喋吟與胞嘴咤的含量相等；因此DNA中噂吟與嘴咤的總數相等：即A

+G=C+T

2.雙螺旋結構模型

1953年Watson和Crick正式提出了關于DNA二級結構的右手雙螺旋結構模型，主要內容有：

(1)DNA分子由兩條反向平行的多聚核甘酸鏈圍繞同

一中心軸盤曲而成，兩條鏈均為右手螺旋，鏈呈反平行走向，一條走向是5,一3,，另一條是3,一5,。

(2)DNA鏈的骨架由交替出現的親水的脫氧核糖基和磷酸基構成，位于雙螺旋的外側，堿基配對位于雙螺旋的內側。

(3)兩條多聚核甘酸鏈以堿基之間形成氫鍵配對而相連，即A與T配對，形成兩個氫鍵，G與C配對，形成三個氫

鍵。堿基相互配對又叫堿基互補。RNA中若也有配對區(qū)，A是與U以兩個氫鍵配對互補。

(4)堿基對平面與螺旋軸幾乎垂直，相鄰堿基對沿軸轉36°,上升0.34nm。每個螺旋結構含10對堿基，螺旋的距

為3.4nm,直徑是2.Onm。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。大溝是蛋白質識

別DNA的堿基序列發(fā)生相互作用的基礎，使蛋白質和DNA可結合而發(fā)生作用。DNA雙螺旋結構要與pr的相區(qū)別：DNA是

兩條核甘酸鏈通過堿基之間氫鍵相連而成，而蛋白質的a-螺旋是一條肽鏈自身盤曲而成，其氫鍵是其內部第一位肽鍵

的N-H與第四個肽鍵的艘基氧形成的。

(5)DNA雙螺旋結構的穩(wěn)定主要由互補堿基對之間的氫鍵和堿基堆積力來維持。堿基堆積力是堿基對之間在垂宜方

向上的相互作用，可以使DNA分子層層堆積，分子內部形成疏水核心，這對DNA結構的穩(wěn)定是很有利的，堿基堆積力對

維持DNA的二級結構起主要作用。

3.DNA結構的多樣性

DNA右手雙螺旋結構是DNA分子在水性環(huán)境和生理條件下最穩(wěn)定的結構，但并不是不變的，當改變溶液的離子強度

或相對濕度時，DNA結構會發(fā)生改變，除了Waston-Crick模型(B-DNA)外，還存在Z-DNA和A-DNA

(=)DNA三級結構

真核生物DNA分子很大，DNA鏈很長，但卻要存在于小小的細胞核內，因此DNA必須在二級結構的基礎上緊密折疊，

這就形成了三級結構。

1超螺旋一原核生物DNA的三級結構

絕大部分原核生物DNA是共價閉合的環(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分子在一定條件卜局部也可形成超螺旋。

2.真核細胞基因組DNA

真核細胞核內染色體即是DNA高級結構的主要表現形式。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，核小體再經多步旋轉折疊

形成棒狀染色體，存在于細胞核中。

(四)DNA的功能

DNA的基本功能就是作為生物遺傳信息復制的模板和基因轉錄的模板，是生命遺傳繁殖的物質基礎，也是個體生命

活動的基礎.

三、RNA的結構與功能

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結構或三級結構。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、轉運RNA、小核RNA及核不均一RNA等。各類RNA

在遺傳信息表達為氨基酸序列過程中發(fā)揮不同的作用。

(-)信使RNA(mRNA)

在細胞核內以DNA單鏈為模板轉錄生成hnRNA,hnRNA經過剪切變?yōu)槌墒斓膍RNA,出核后在胞質內為蛋白質合成提供

模板。成熟mRNA的結構特點：

1具有5'端帽子結構

即在5,端加上一個7-甲基鳥背；且原來第一個核甘酸C2'也是甲基化，這種mGpppGm即為帽子結構，

IIIKI/K

五程如下：5'?pppG------??M*C,?

,ppiPPP0Pi

2.3,端多聚腺甘酸尾

在mRNA3'端有一段多聚腺甘酸節(jié)段，是在轉錄后切掉一段多余的RNA后逐個添加上去的，這個多聚尾可能與mRNA

從核內向細胞質的轉位及mRNA的穩(wěn)定性有關。

3生物體內mRNA種類多，含量少，代謝活躍，在各種RNA分子中，mRNA半衰期最短，這是細胞內蛋白質合成速

度的調控點之一。

(-)核蛋白體RNA(rRNA)的結構與功能

rRNA是細胞內含量最多的RNA,與核糖體蛋白共同構成核糖體一蛋白質的合成部位，參與蛋白質的合成。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多種蛋白質組成。

大亞基由5S、23SrRNA與30余種蛋白質組成。

2.真核生物：小亞基由18SrRNA與30余種蛋白質組成。

大亞基由5S、5.8S、28SrRNA和近50種蛋白質構成。

(三)轉運RNA(tRNA)的結構與功能

1.tRNA的一級結構

tRNA是細胞內分子量最小的一類核酸，含有大量稀有堿基：如甲基化的喋吟、雙氫尿啥咤、次黃噂吟和假尿喘唾核

昔。假尿喀嚏核甘與一般的喀嚏核昔區(qū)別在于以雜環(huán)上C-5而非N-1與糖環(huán)C-1'連成糖背鍵。tRNA的作用是攜帶相應

的氨基酸將其轉運到核蛋白體上以供蛋白質合成。

2.tRNA的二級結構

呈三葉草樣二級結構：一些能局部互補配對的區(qū)域形成局部對鏈，不能配對的部分膨出成環(huán)狀。此結構從5,末端

起第一個環(huán)為二氫尿嗜咤環(huán)(T*),第二個環(huán)為反密碼子環(huán)，因其環(huán)中部的三個堿基可與mRNA中三聯體密碼子形成堿

基互補配對，在蛋白質合成過程中解讀密碼子，把正確的氨基酸引入合成位點。第三個環(huán)為假尿嘴咤環(huán)(DHU),所有

tRNA3'末端為CCA-OH結構，與氨基酸在此縮合成氨基酰-tRNA,起到轉運氨基的作用。

3.tRNA的三級結構

tRNA的三級結構呈倒L形，T與DHU在二級結構I:各處一方，但在三級結構上卻相距很近，維系tRNA三級結構主

要是依賴核昔酸之間形成的各種氫鍵。

(四)其他類型的RNA

如小核RNA(snRNA)參與hnRNA的加工。還有一類RNA分子本身具有自我催化功能，可完成rRNA的剪接。這種具

有催化作用的RNA被稱為核酶。要與核酸酶區(qū)別，后者是指可水解核酸的酶，故按照底物不同可分為DNA酶和RNA酶。

四、核酸的理化性質及其應用

(-)核酸的一般理化性質

①核酸為多元酸，具有較強的酸性。②DNA是線性高分子，粘度極大，在機械力作用下易斷裂，因此提取DNA過程

中應注意不能過度用力，比如劇烈震蕩吹打等。③由于核酸所含的噂吟和啼咤分子中都有共腕雙鍵，使核酸分子在紫外

260nm波長處有最大吸收峰，這個性質可用于核酸的定量測定。這要與pr在280mm波長處有最大的吸收峰相區(qū)別，又因

為分子生物學實驗核酸提取過程中，蛋白質是最常見的雜質，故常用UD260/UD280來檢測提取的核酸純度如何。

(二)DNA的變性、復性和雜交

1.變性，這是DNA最重要的一個性質。

①DNA雙鏈之間以氫鍵連接，氫鍵是一種次級鍵，能量較低，易受破壞，在某些理化因素作用下，DNA分子互補堿

基對之間的氫鍵斷裂，使DNA雙螺旋結構松散，變成單鏈，即為DNA變性。DNA變性只涉及二級結構改變，不伴隨一級

共價鍵的斷裂。②監(jiān)測DNA是否變性的一個最常用的指標是DNA在紫外區(qū)260nm波長處的吸收光值變化。因為DNA變性

時，DNA雙鏈發(fā)生解離，共舸雙鍵更充分暴露，故DNA變性，DNA在260nm處的吸收光度值增加，并與解鏈程度有一定

的比例關系，這種關系叫做DNA的增色效應。③DNA的變性從開始到解鏈完全，是在一個相當窄的溫度內完成的，在這

一范圍內，紫外光吸收值增加達到最大增加值的50%時的溫度叫做DNA的解鏈溫度(Tm).一種DNA分子的Tm值的大

小與其所含堿基中的G+C的比例相關也與DNA分子大小及變性條件有關，G+C的比例越高，DNA分子越長，溶液離子強

度越高，Tm值越大。④加熱、低鹽及強酸、強堿均可使DNA變性。

2.復性

變性DNA在適當條件下，兩條互補鏈可重新恢復天然的雙螺旋構象，這種現象稱為復性。熱變性的DNA經緩慢冷卻

后即可復性，這一過程也叫退火，一般認為，比Tm值低25℃的溫度是DNA復性的最佳條件。

3.DNA復性的實際應用——雜交：通過變性DNA的復性性質，我們可知道，DNA單鏈之間、RNA單鏈之間、一條DNA

和一條RNA鏈之間只要存在序列互補配對區(qū)域，不管是整條鏈互補，還是部分序列互補，即可重新形成整條雙鏈或部分

雙鏈，這即為核酸分子雜交，這在分子生物學研究中有極大的應用，比如：可用于在基因組中對特異基因的定位及檢測，

PCR技術擴增目的基因等，很多分子生物學實驗技術應用的都是核酸分子雜交的原理，如SouthernBlot,NorthernBlot,

包括PCR技術等。

五、核酸酶指水解核酸的酶，根據底物不同分DNA酷、RNA酶，根據作用位點不同分核酶外切酶和核酸內切酶，

其中限制性核酸內切酶在分子生物學技術中的應用尤為重要。

3.酶

考點：

酶的定義、分子結構與功能；

酶促反應的特點與機制；

酶的反應動力學，即研究各種因素對酶促反應速度的影響；

酶活性的測定；

酶活性及含量的調節(jié)；

同工酶變構酶的定義；

輔酶與維生素。

重點：

酶的活性中心的組成，因為這是理解酶作用機制的基礎；酶促反應動力學，尤其是米氏方程、Km含義，雙倒數曲線

及各類抑制劑對Km、Vmax的影響；對同工酶、變構酶的理解。

基本理論與知識：

一、酶的概念

酶通常的定義是指由活細胞合成的對其特異底物起高效催化作用的蛋白質，是機體內催化各種代謝反應最主要的催

化劑，但現在已發(fā)現存在核酶，其本質為RNA而非蛋白質，主要參與RNA的剪接。

根據酶的結構特點可分單體酶、寡聚酶、多酶體系和多功能配。

二、酶的分子組成

根據分子組成，酶分為單純酶和結合酶

單純酶：僅由氨基酸組成。

結合酶：包括兩部分

蛋白質部分，稱酶蛋白，決定反應的特異性。

非蛋白質部分，多為小分子有機化合物或金屬離子，決定反應的種類與性質。

輔助因子又分兩種：

輔基：與酶蛋白結合緊密，不能通過透析超濾方法除去，反應中不離開醐蛋白。

輔酶：與酶蛋白結合疏松，可用透析、超濾方法去除，反應中可離開酶蛋白，將攜帶的質子或團轉移出去。

金屬離子多為酶的輔基，可分為金屬酶、金屬激活酶，小分子有機化合物有的屬于輔酶，有的屬于輔基。結合前兩

部分結合在一起形成的復合物稱全酶，只有全酶才有催化作用。

三、酸的活性中心

酶分子中與酶的活性密切相關的化學基團叫做酶的必需基團。這些必需基團在一級結構上可能相距很遠，但在空間

結構上彼此靠近，組成具有特定空間結構的區(qū)域，能與底物特異地結合并將底物轉化成產物，這一區(qū)域叫做酶的活性中

心，對結合酶來說，輔基或輔酶參與酶活性中心的組成。

必需基團

活性中心內的必需基團：

（1）催化基團：催化底物發(fā)生反應將其轉變?yōu)楫a物。

（2）結合基團：與底物特異地結合

活性中心外的必需基團：

（1）不參加活性中心的組成，但卻為維持酶活性中心應有的空間構象所必需。

酶是一類催化劑，具有一般催化劑的特點，但酶是蛋白質，又具有其自身的特點：

1.酶促反應具有極高的效率，

酶能比?般催化劑更有效地降低反應的活化能，使底物只需較少的能量便能進人活化狀態(tài)。

2.酶促反應具有高度特異性，一種酶只作用于一種或一類化合物或一定的化學鍵，進行一種類型的反應，得到一定

結構的產物，這種現象稱為酶的特異性。分絕對特異性，相對特異性和立體異構特異性。

3.酶促反應的可調節(jié)性：酶促反應受多種因素的調控，以適應機體不斷變化的內外環(huán)境和生命活動的需耍。

五、前促反應的機制

（-）酶-底物復合物的形成和誘導契合假說：酶分子構象與作用物結構并不一定完全吻合，當兩者接近時其結構

相互誘導、相互變形和相互適應，進而相互緊密結合，即可更利于反應的進行。底物在酶的誘導下發(fā)生變形，處于不穩(wěn)

定狀態(tài)，易于受酶的攻擊，底物這種不穩(wěn)定狀態(tài)叫做過渡態(tài)。

（二）鄰近效應與定向排列

酶在反應中將諸底物結合到酶的活性中心，使它們相互接近并形成有利于反應的正確定向關系。實際上是將分子間

的反應變成類似于分子內的反應，大大提高反應效率。

（三）多元催化

多元催化指酶同時具有酸和堿的特性。因為酶分子中含有不同功能基團，它們pK值不同，解離度不同，故可起酸

的催化作用，也可起堿的催化作用，這種多功能基團的協(xié)同作用可極大地提高酶的催化作用。

（四）表面效應

酶的活性中心內多為疏水環(huán)境，底物與酶反應常在酶分子的內部疏水環(huán)境中進行，疏水環(huán)境排斥了介石底物與酶分

子之間的水膜，也消除了水分子對酶和底物功能基團的干擾，有利于底物與酶分子間的直接接觸?？傊?，一種酶的催

化反應常常是多種催化機制的綜合作用，這是酶促反應提高效率的原因。

六、能促反應動力學

酶促反應動力學研究的是酶促反應速度及其影響因素，這些因素包括酶濃度、底物濃度、陰、溫度、抑制劑、激活

物等。

注意酶促反應動力學中的反應速度一般指反應剛開始的速度，即初速度。

（一）底物濃度對反應速度的影響

1.在其他因素不變情況下，底物濃度的變化對反應速度（統(tǒng)一用初速度來比較）的影響的作圖呈矩形雙曲線。在底物

濃度較低時，V隨（S）的增加而急劇上升，兩者呈正比關系，因為此時尚有大量游離酶分子可被利用。隨著底物

濃度的增加，反應速度不再呈正比加速，因為此時酶己大部分與底物結合，所含游離酶不多，故隨底物濃度的增加，可

再利用的酸量有限，故反應速度增加的幅度卜.降。若繼續(xù)增加底物濃度，反應速度不再上升，此時酶的活性中心已被底

物飽和。

為解釋酷促反應（S）與V的關系，提出了著名的米氏方程式，即：V=Vmax[S]/Km+[S]

當底物濃度很低時，Km>（S）,分母（S）可不計，此時V=Vmax[S]/Km,Vmax、Km對同一底物、同一酶、相同反

應環(huán)境來說是一常數，故反應速度與底物濃度成正比。

當底物濃度很高時，Km<（S）,Km可不計，V=Vmax,反應速度達最大速度，再增加（S）,也不影響反應速度。

故從米氏方程中，即可看出底物濃度對反應速度的影響。

2.Km的含義：

①Km是酷的特征常數，它只與酶的結構、酶所催化的底物和反應環(huán)境有關，與酶濃度無關。對于同?底物，不同兩

酶有不同的Km值，對于同一酶，不同底物也有不同的Km值。

②由米氏方程，當V=l/2Vmax時、可得Km=(S),由此可見，Km值表示酶促反應速度為最大反應速度一半時的

底物濃度。

③1/Km可近似表示酶對底物親和力的大小，1/Km越大表示二者親和力越大，表示不需要很高的底物濃度，便可得

到最大反應速度，要注意的是只有在中間產物解離成反應物的速度大大超過其分解成產物速度時才適用。

3.要求Km、Vmax,根據底物濃度對速度的矩形曲線求有很大難度，故將米氏方程要采取適當變換，作出直線圖，方

可更容易準確地求出Km、Vmax值，雙倒數作圖法是最常用的方法。將米氏方程取倒數：l/V=Km/Vmax*l/[S]+l/Vmax

(-)酶濃度對反應速度的影響。

在酶促反應系統(tǒng)中，當底物濃度大大超過酶的濃度，使酶被底物飽和時，反應速度與酶的濃度變化成正比。很顯然

若底物濃度很小，酶的濃度本來就很大，再增加酶濃度，對促進反應沒什么意義。所以我們研究酶濃度對反應速度的影

響，一般不考慮這種情況。

(=)溫度對反應速度的影響

酶是蛋白質，溫度對酶促反應速度具有雙重影響，溫度升高一方面可加快反應速度，同時也增加酶的變性。故當溫

度升高到一定程度時，酶開始變性，反應速度也開始下降低。溫度一般會使酶活性破壞，故生化實驗中，要保持酶活性，

常采用低溫貯存，一些菌種也須低溫保存。酶促反應速度最快時的環(huán)境溫度稱為酶促反應的最適溫度。

(四)pH對反應速度的影響

酶活性受其反應環(huán)境的pH影響因為酶活性中心某些基團必須在某一解離狀態(tài)，酶才會發(fā)揮最大催化活性，此外，

底物也一樣，在某一解離狀態(tài)，才會與酶有最大親和力，故需一定pH值，且不同的酶對pH有不同要求。酶活性最大時

的pH為酶的最適pH值。

(五)抑制劑對反應速度的影響

能減弱或停止酶作用的物質稱為酶的抑制劑。要注意的是必須不引起酶蛋白變性才可，某種物質使酶發(fā)生變性失活

不屬于抑制劑范疇。若抑制劑與酶結合牢固不能用簡單的透析或超濾法去除，此類抑制劑為不可逆抑制劑；若用簡單的

透析和超濾法去除抑制劑，酶又重新表現原有活性的抑制劑稱為可逆性抑制。

1.不可逆抑制作用

此類抑制劑通常以共價健與酶的活性中心上的必需基團相結合，使酶失活，根據抑制劑與酶結合的專一性，可分為

專一性抑制劑和非專一性抑制劑。

2.可逆抑制作用

此類抑制劑通常以非共價鍵與酶或酶一底物復合物可逆性結合，使酶活性降低或消失?？赡嫘砸种谱饔玫念愋涂煞?/p>

為以下三種：

(1)競爭性抑制作用：競爭性抑制是在酶作用體系中有與酶的底物結構相似的物質存在，能與底物競爭與酶活性

中心的結合，使有活性的酶數量減少。如磺胺類藥物通過競爭性抑制二氫葉酸還原防，干擾核酸合成，從而影響細菌生

長繁殖，發(fā)揮其抑菌作用。只要[S]足夠高，Vmax仍可達到，但此時需較高的[S].故競爭性抑制使Km增加，Vmax

不變。

(2)非競爭性抑制作用：非競爭性抑制不影響底物與酶的結合，兩者在酶分子上.結合的位點不同，故酶與底物的

親和力不受影響，Km值不變，同樣道理再增加[S],也消除不了抑制劑與酶的結合，相當于減少了酶分子，故Vniax降

低。

(3)反競爭性抑制作用：此類抑制劑僅與底物和酶形

成的中間產物結合，使中間產物的量下降，反競爭性抑制使中間產物不易轉化為產物，因而酶與底物的親和力增加，

Km減小，Vmax減小。要熟記三類抑制劑對酸反應Km、Vmax影響，可通過雙倒數曲線來更直觀的表現出來。

(六)激活劑的影響

使酶由無活性變?yōu)橛谢钚曰蚴姑富钚栽黾拥奈镔|稱為酶的激活劑。激活劑可分為必需激活劑和非必需激活劑。必需

激活劑對酶促反應是不可缺少的，否則酶將無活性。非必活激活劑不存在時，酶仍有一定的催化活性，酶促反應仍可以

進行。

(七)酶活性測定

要測定生物組織中酶蛋白含量會很難，故通常我們通過測定醐活性來確定酶量，而酶活性用酶反應速度來表示。測

定時要求影響酶促反應速度的各種因素保持恒定，如①底物量要夠多，使酶可被飽和②根據反應時間使酶處于反應最適

溫度條件卜③根據緩沖液性質使酶處于最適pH條件卜.④在反應體系中含有適當的輔助因子，激活劑，去除抑制劑。⑤

若無連續(xù)監(jiān)測裝置，耍能及時使反應終止⑥反應體系做處理，防止其他酶類干擾待測酶的活性。上述各種條件都是為了

使酶發(fā)揮最大催化活性，以充分反應待測酶活力。

七、酶的調節(jié)

主要通過改變酶活性和含量來實現

(-)酶活性的調節(jié)

1.酶原與醐原的激活

酶原是指無活性的酶的前體。酶原激活后轉化為酶，即具有催化活性。酶原的激活實際上是酶的活性中心形成或暴

露的過程，常通過水解掉一個或幾個短肽而實現。酶原的激活有重要的生理意義：保證酶在其特定的部位與環(huán)境發(fā)揮其

催化作用。此外，酶原還可視為酶的貯存方式，但需要使酶原轉化為有活性的酶，發(fā)揮對機體的保護作用。

2變構酶

體內一些代謝物可以與某些酶分子活性中心以外的某一部位可逆地結合，使酶發(fā)生變構并改變其催化活性，這種調

節(jié)方式叫變構調節(jié)。受變構調節(jié)的酶叫變構酶。

根據對反應速度的影響分為變構激活劑、變構抑制劑。變構酶常由多亞基構成，包括催化亞基和調節(jié)亞基。有多個

亞基的酶存在協(xié)同效應，若底物即為效應劑，則效應劑對酶的影響與0.2對血紅蛋白攜氧力的影響相似。變構酶的(S)

對反應速度的影響曲線為S形曲線，不符合米氏方程。

3.酶的共價修飾調節(jié)

酶蛋白肽鏈I:的一些基團可與某種化學基團發(fā)生可逆的共價結合，改變酶的活性，這一過程稱為酶的共價修飾或化

學修飾。如磷酸化與去磷酸化，化與去乙酰化、甲基化與去甲基化等。酶的共價修飾是體內快速調節(jié)的種重要方式。

(-)酶含量的調節(jié)

1.酶蛋白合成的誘導和阻遏：指在酶蛋白合成過程中，在轉錄水平上，促進或減少酶的生物合成。與前面變構、

共價修飾調節(jié)不同，酶的誘導與阻遏作用是對代謝緩慢而長效的調節(jié)。

2.酶降解的調控

酶是蛋白質，也在不斷的自我更新，可以通過改變酶分子的降解速度來調節(jié)細胞內酶的含量。

(三)同工酶

指催化相同的化學反應，而酶蛋白的分子結構、理化性質乃至免疫學性質不同的一組酶。同工酶一般指在基因水平

上，由不同基因編碼的多肽鏈或同一基因，不同mRNA翻譯的多肽鏈組成的pr。翻譯后經修飾生成的多種不同形式的pr

分子不屬于同工酶。同工酶催化相同的化學反應，但對同底物表現不同的Km值。乳酸脫氫酶有五種同工酶，肌酸激酶

有三種同工酶，它們在不同組織器官中的含量與分布不同，由于此使不同的組織細胞有不同的代謝特點，也可根據此對

疾病做出早期診斷。

八、酸的分類

根據酶促反應的性質，酶可分為六大類：①氧化還原酶類。②轉移酶類。③水解酶類。④裂解酶類。⑤異構酶類。

⑥合成酶類。

九、血清酶的變化與疾病診斷

臨床上常通過測定血清中某些酶的活性來協(xié)助診斷某些疾病，如急性心肌炎時血清轉氨酶活性升高，前列腺癌患者

有大量酸性磷酸酶釋放入血。許多藥物可通過抑制生物體內的某些酶來達到治療的目的，如前述的磺胺藥。

十、維生素與輔酶

全酶由酶蛋白和輔酶或輔基組成，輔酶與酶蛋白結合疏松，可以用透析、超濾的方法進行分離。酶輔基則常以共價

健與酶蛋白結合，也可以是非共價鍵牢固結合，均不易與酶蛋白分離。維生素是體內重要的輔酶組成表3-1部分，常見

的維生素見表：

維生素輔酶酶

VitBiTPP丙酮酸脫氫酶，a-酮酸氧化脫竣酶、轉酮醇酶

VitB2FAD、FMN氧化還原酶類

VitPPNAD'、NADP'不需氧脫氫酶

VitB6磷酸毗哆醛轉氨酶、氨基酸脫段酶

泛酸輔酶A?；D移酶

生物素