中山大學(xué)生化課件中文譯本

上學(xué)期

§1生物化學(xué)緒論和基礎(chǔ)（鄭利民）第一部分、靜態(tài)生化一結(jié)構(gòu)和催化作

§2氨基酸與蛋白質(zhì)（李國(guó)富）用

§3蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)（李國(guó)富）?第一節(jié)：氨基酸、多肽和蛋白質(zhì)

§4蛋白質(zhì)的功能（李國(guó)富）?第二節(jié)：蛋白質(zhì)的三維結(jié)構(gòu)

§5蛋白質(zhì)研究的基本方法（李國(guó)富）?第三節(jié)：蛋白質(zhì)的功能和分離純化,

§6酶（李國(guó)富）測(cè)序

§7糖（李國(guó)富）?第四節(jié)：酶

§8核昔酸與核酸（李國(guó)富）?第五節(jié)：核昔酸和核酸

§9脂（李國(guó)富）?第六節(jié)：糖和糖生物學(xué)

§10生物膜與物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)（李國(guó)富’）?第七節(jié)：脂類和生物膜

§11生物信號(hào)（鄭利民）?第八節(jié)：微生物、抗生素和激素

§12生物體對(duì)環(huán)境應(yīng)答的生化基礎(chǔ)第二部分、動(dòng)態(tài)生化一生物能學(xué)和代

（鄭利民）謝

下學(xué)期?第九節(jié)：糖酵解和己糖的分解代謝

?第十節(jié)：三蝮酸循環(huán)

?第十一節(jié)：氧化磷酸化

?第十二節(jié)：糖異生和糖原代謝

?第十三節(jié)：脂肪酸的氧化及合成

?第十四節(jié)：蛋白質(zhì)的降解和氨基酸

的氧化及合成

?第十五節(jié)：核酸的降解及核昔酸代

謝?第十八節(jié)：蛋白質(zhì)的合成及轉(zhuǎn)運(yùn)

第三部分、分子生物學(xué)一信息途徑?第十九節(jié)：基因表達(dá)的調(diào)控

?第十六節(jié)：DNA的復(fù)制、修復(fù)和重?第二十節(jié)：基因工程及蛋白質(zhì)工程

組

?第十七節(jié)：RNA的合成加工和遺傳

密碼

歷年考研真題&部分其它院?？佳姓骖}

三.復(fù)習(xí)重點(diǎn)和復(fù)習(xí)建議

很多考生認(rèn)為生物化學(xué)的考試重點(diǎn)在下半冊(cè)，也就是代謝部分，因此

往往忽略對(duì)上半冊(cè)的復(fù)習(xí)。然而從我們中大生科院近六年（04—09）的研

究生入學(xué)考試試題來(lái)看，上半部分結(jié)構(gòu)和催化約占280分"50分，即

37.3%；其中07、08年更是占了40%以上，所以大家一定要重視這部分。

在上半部分中，蛋白質(zhì)的功能、蛋白質(zhì)的分離純化和酶為重點(diǎn)，80%

以上考題集中在這里。其實(shí)這與近年來(lái)由基因研究轉(zhuǎn)向蛋白質(zhì)的研究，大

家越來(lái)越重視蛋白質(zhì)是密不可分的。因?yàn)榇x部分需要理解和記憶的東西

很多，比如各步反應(yīng)底物、產(chǎn)物、酶和催化機(jī)制等等，所以學(xué)習(xí)起來(lái)有一

定的困難度。老師在授課時(shí)就難免會(huì)強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)這部分時(shí)需要努力的重要性,

這就往往給我們?cè)斐慑e(cuò)覺(jué)，認(rèn)為這一部分是主要考點(diǎn)。實(shí)際上這部分在近

將（04—09）中大研究生入學(xué)考試試題中所占的比重只有190分"50分,

即25.3%。因?yàn)檠芯可鷮W(xué)習(xí)來(lái)說(shuō)，代謝這一部分的內(nèi)容在大家以后的研究

生涯的中往往是很少接觸到的。特別是中大生科院，除了微生物專業(yè)的一

位做工程菌的改造老師需要專業(yè)的代謝知識(shí)外，其它大部分研究者所做的

都是核酸蛋白，因此我們?cè)谘芯可雽W(xué)考試中，對(duì)代謝部分的考查并不多。

在代謝部分所占的25%左右的題目中，脂肪酸的代謝是重點(diǎn)，無(wú)論是

填空、判斷還是問(wèn)答都比較多，大家一定要注意。

至于第三部分，生物信息途徑，也就是分子生物學(xué)，約為280分“50

分，即37.3%,與第一部分靜態(tài)生物學(xué)所占比例差不多，而且在近年中大

研究生入學(xué)考試中所占的比例也有逐年增加的趨勢(shì)，是復(fù)習(xí)的重點(diǎn)。

四.本講義說(shuō)明

本講義以中山大學(xué)生科院本科生生物化學(xué)課程講義為基礎(chǔ)，整合了近

幾年年暑期班的生化講義、中山大學(xué)分子生物學(xué)課程講義以及基因工程課

程講義，力求涵蓋到所有的考點(diǎn)。在理解的基礎(chǔ)上，以關(guān)鍵詞的方式記憶

所學(xué)內(nèi)容是一種簡(jiǎn)便高效的方法，并且能夠有效的加快復(fù)習(xí)進(jìn)程。因此，

在我們的網(wǎng)絡(luò)課程中，許多考點(diǎn)都以紅色或藍(lán)色字體加以標(biāo)記，便于學(xué)員

記憶。正是因?yàn)槿绱?，我們要講的所有內(nèi)容幾乎都會(huì)在ppt上以文字或圖

表的形式呈現(xiàn)給學(xué)員，因此當(dāng)學(xué)員需要再度復(fù)習(xí)的時(shí)候，建議參考ppt即

可，畢竟全部都是文字的講義是比較枯燥的。在本課程中，每一節(jié)后面還

給學(xué)員準(zhǔn)備了一定量的練習(xí)題，這些題目部分出自中大本科生課程練習(xí)題

或期中期末考試題，部分出自其它院校的比較典型的考研題目，建議大家

認(rèn)真練習(xí)。

在編制本講義的過(guò)程中，雖然力求做到條理清晰、嚴(yán)謹(jǐn)正確、不失重

點(diǎn)，并也因此參考

了大量的相關(guān)資料?，但因?yàn)橹R(shí)的局限和時(shí)間的緊迫，難免有所疏漏甚至

錯(cuò)誤，希望學(xué)員批

評(píng)指正。

第一節(jié).飄基歌、多肽打蛋白質(zhì)

NonpolarAAsPolarAAs(hydrophilic)

aminoacid3lettercode1lettercodeserineSers

glycineGlyG

threonineThrT

alanineAlaA

cysteineCysC

valineVaiV

tyrosineTyrY

leucineLeuL

isoleucineHeIasparagineAsnN

methionineMetMglutamineGinQ

phenylalaninePheF

tnotophanTroWElectricallyCharged

prolineProP

(positiveandhydrophilic)

日ectricallyChargedlysineLysK

(negativeandhydrophilic)arginineA吧R

histidineHisH

AspartateAspD

Yellowaminoacidscontainsulfur.Green

GlutamateGluEaminoacidscanbephosphorylated.

1氨基酸

1.1結(jié)構(gòu)特征

?標(biāo)準(zhǔn)氨基酸：至少有一竣基（carboxyl）和一氨基連接在同一個(gè)碳原子

上（該碳原子稱為a-碳原子）。

.注意，脯氨酸含亞氨基。

?構(gòu)成蛋白質(zhì)的氨基酸是20種標(biāo)準(zhǔn)氨基酸（可能含有非標(biāo)準(zhǔn)氨基酸，標(biāo)

準(zhǔn)氨基酸經(jīng)修飾而形成的）。最近又發(fā)現(xiàn)了兩種標(biāo)準(zhǔn)氨基酸。

.標(biāo)準(zhǔn)氨基酸中，1806年發(fā)現(xiàn)第一種氨基酸一一天冬酰胺，1938年發(fā)現(xiàn)

最后一■種-蘇氨酸。

?a-碳采用sp3雜化，鍵角109.5°o

?a-碳是手性中心（大多數(shù)情況下，只有a-碳是手性中心；甘氨酸無(wú)手性,

因R基為H）o其絕對(duì)構(gòu)型采用D,L系統(tǒng)，建立在L-甘油醛

（L-glyceraldehydes）和D-甘油醛的結(jié)構(gòu)之上。

?D、L構(gòu)型與其實(shí)際的旋光性無(wú)關(guān)。

?到目前為止在蛋白質(zhì)中發(fā)現(xiàn)的氨基酸都是L的（酶的活性位點(diǎn)是不對(duì)稱

的，即酶促反應(yīng)是在手性環(huán)境下進(jìn)行的），D僅存在于細(xì)菌細(xì)胞壁上的

短肽和抗生素小肽。

1.2分類

?非標(biāo)準(zhǔn)氨基酸是標(biāo)準(zhǔn)氨基酸的衍生物（derivative）。

?根據(jù)R基的不同性質(zhì)將氨基酸進(jìn)行分類，按其極性或在生理pH（近7.0）

下與水相互作用的趨勢(shì)分為5類：非極性脂肪族、芳香族、極性不帶電、

帶正電（堿性）、帶負(fù)電（酸性）。

?非極性脂肪族：甘氨酸、丙氨酸、綴氨酸、亮氨酸、甲硫氨酸、異亮氨

酸。（衣架涼鞋餅干=異亮、甲硫、亮、綴、丙、甘）

?芳香族：苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸。（食老本（粵語(yǔ)）=色、酪、苯

丙）

?極性不帶電：絲氨酸、蘇氨酸、半胱氨酸、脯氨酸、天冬酰胺、谷胺酰

胺。（詩(shī)書伴琴譜=絲、書、半胱、脯；天凍先安谷=天冬、酰胺、谷）

?帶正電：賴氨酸、精氨酸、組氨酸。（組隊(duì)來(lái)京晉見(jiàn)=組、賴、精、堿

性）

?帶負(fù)電：天冬氨酸、谷氨酸。（天上的谷子很酸=天、谷、酸性、都是

氨酸）

.酪氨酸苯環(huán)上有羥基；絲氨酸和蘇氨酸有羥基；半胱氨酸有筑基可成對(duì)

形成二硫鍵；組氨酸是唯一一個(gè)具接近的PL值電離側(cè)鏈的氨基酸，常

作為質(zhì)子供體和受體；天冬氨酸和谷氨酸都有兩個(gè)竣基。

?含芳香族R基的氨基酸能強(qiáng)烈吸收紫外光，使許多蛋白質(zhì)在1280nm1處

有特征性強(qiáng)烈吸收。

?

1.3化學(xué)屬性

1.3.1滴定曲線（titrationcurves）

。氨基酸是兩性物質(zhì)。脫氫時(shí)先脫竣基再脫氨基。對(duì)于含單一a-竣基、a-

氨基和不離子化的氨基酸而言，|竣基脫氫后氨基脫氫前為等冠鼠

（isoelectricpoint）。pl=（pK1+pK2）/2

?只有組氨閡的R基（pKa=6.0）在中性pH下提供圓著緩溝能力。

?所有非末端殘基的竣基、a-氨基共價(jià)形成了肽鍵，不發(fā)生離子化，對(duì)

于多肽總的酸堿行為無(wú)貢獻(xiàn)。

1.3.2特征反應(yīng)

?苗三酮能使氨基酸顯藍(lán)色（脯氨酸顯黃色'

1.4氨基酸的分面

?可用離子交換前

2肽與蛋白質(zhì)

2.1氨基酸鏈

?脫水縮合反應(yīng)（condensationreaction）的自由能差為5kcal/mol,但國(guó)

法自發(fā)進(jìn)行|。在標(biāo)準(zhǔn)生化條件下，平衡有利于向反應(yīng)物移動(dòng)。為使反應(yīng)

在熱力學(xué)上更為有利，竣基必須被化學(xué)修飾或活化，使羥基更易離去。

?|肽鍵極穩(wěn)定|（雖水解時(shí)放能，但活化能高），在無(wú)催化劑存在的水溶液

中可維持1000年，在大多數(shù)細(xì)胞內(nèi)環(huán)境下半衰期為7年。

?一般認(rèn)為，少于50個(gè)氨基酸縮合成肽稱寡肽，50?100個(gè)的稱多肽（或

相對(duì)分子質(zhì)量低于10000）

?20種標(biāo)準(zhǔn)氨基酸的平均分子質(zhì)量為138,但在蛋白質(zhì)中，小分子量氨基

酸在數(shù)量上占優(yōu)勢(shì),平均下來(lái)為128,脫水縮合時(shí)再脫去一分子水的18,

剩下|110。

?縮合時(shí)是從N-端開(kāi)始的，因此在書寫時(shí)習(xí)慣將N-端放在左邊。

?短肽可構(gòu)成神經(jīng)遞質(zhì)、激素、抗生素等。

2.2輔基

?有些蛋白質(zhì)除了氨基酸之外還含有其它尿久連接的基團(tuán)(輔基，可以不

止有一個(gè))，這樣的蛋白稱結(jié)合蛋白。輔基可以是脂類、糖類、金屬等。

?脫去輔基的蛋白稱apoprotein(脫輔基蛋白)

2.3物種間的蛋白同源性

.在不同物種中，氨基酸序列的一些特定位置總被相同的殘基占據(jù)，這些

殘基稱不變殘基。而另外一些位置則表現(xiàn)出可變性，這些殘基稱可變殘

基。

?某些位置的替換大多發(fā)生在類似的殘基間，稱為保守替換。

?

3蛋白質(zhì)的處理

3.1分離和純化

?根據(jù)蛋白質(zhì)的溶解性、分子量、帶電性、親和性(bindingaffinity)的不

同，可分離、純化蛋白。柱層析就是利用這個(gè)原理來(lái)做的。|高效液相層

"PLC)利用高壓泵加速蛋白質(zhì)分子沿著柱子向下運(yùn)動(dòng)，通過(guò)減少過(guò)

柱時(shí)間，可限制蛋白質(zhì)條帶的擴(kuò)散，提高分辨率。

?分離純化的一般步驟：組織與勻漿(homogenization)好過(guò)濾(filtration)

玲粗提取(crudeextract)-＞鹽析(saltingout)離心(centrifugation)

玲透析(dialysis)玲柱層析(columnchromatography)

?鹽析常用硫酸鐵，因其具有高度水溶性。可用透析法去除硫酸轉(zhuǎn)廠

?分離純化時(shí)，一般先選擇廉價(jià)、簡(jiǎn)單的程序再選擇昂貴、復(fù)雜的程序。

?離子交換層析(ion-exchangechromatography)：利用一定pH下不同蛋

白質(zhì)|帶電的種類愀但理存在差異,與柱介質(zhì)上的離子結(jié)合力不同來(lái)做

的。柱有陰、陽(yáng)離子交換樹(shù)脂兩種。

?大小排阻層析(size-exclusionchromatography):又稱凝膠過(guò)濾

(gel-filtration),柱介質(zhì)有選擇孔徑的聚合物。大的蛋白質(zhì)比小的蛋白

質(zhì)走得快(因小蛋白可以鉆小孔，路徑曲折)。

?親和層析(affinitychromatography)：通過(guò)結(jié)合特異性來(lái)分離蛋白質(zhì)。

柱介質(zhì)上含有配體能特異性結(jié)合某些蛋白。

?疏水相互作用層析(hydrophobicinteractionchromatography)：根據(jù)不同

蛋白質(zhì)的疏水性的強(qiáng)弱來(lái)做的。溶液中高離子強(qiáng)度可增強(qiáng)蛋白質(zhì)與疏水

性柱介質(zhì)之間的疏水作用，線性或階段降低離子強(qiáng)度可選擇性地將樣品

解吸。

3.2電泳(electrophoresis)

?蛋白質(zhì)電泳普遍在|聚丙烯酰胺凝畫中進(jìn)行。大體上按照蛋白質(zhì)的|荷質(zhì)出

來(lái)移動(dòng)，|蛋白質(zhì)的形狀|對(duì)移動(dòng)也有影響。

V7泳動(dòng)速度空電荷

N=—=—=電泳移動(dòng)性

Ef電勢(shì)摩瓊系數(shù)

,十二烷基磺酸鈉電泳(SDS-PAGE)常用來(lái)估測(cè)蛋白質(zhì)的純度和分子量

SDS結(jié)合蛋白質(zhì)的量基本與坦篁成正比，結(jié)合的SDS提供大量負(fù)電荷

使蛋白本身的電荷不明顯，使荷質(zhì)比相同，同時(shí)也改變蛋白質(zhì)的構(gòu)象呈

相同的形狀，于是移動(dòng)性完全由質(zhì)量來(lái)決定（小蛋白比較快）。電泳后

再用考馬斯亮藍(lán)（Bradford法考馬斯亮藍(lán)G-250|與蛋白結(jié)合而不與膠

醞］在游離狀態(tài)下呈紅色；當(dāng)它與蛋白質(zhì)結(jié)合后變?yōu)榍嗌ｌ`敏，

方便）染色。若蛋白含有亞基，則會(huì)被分開(kāi)形成各個(gè)亞基的條帶。

?等點(diǎn)聚焦電泳（IEF）用來(lái)確定蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)。通過(guò)低分子量的有機(jī)酸

堿混合物在外加電場(chǎng)的凝膠中分布形成一個(gè)pH梯度。于是蛋白質(zhì)會(huì)移

動(dòng)到與pl相等的pH處停下。

?雙向電泳結(jié)合等點(diǎn)聚焦和SDS電泳，能提高分辨率?？煞蛛x相同分子量

而等電點(diǎn)不同的蛋白質(zhì)，或相同等電點(diǎn)而分子量不同的蛋白質(zhì)。

?電泳一般不用于純化大量蛋白質(zhì)，因電泳對(duì)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)不利。

3.3測(cè)序（sequencing）

?測(cè)序的一般步驟：分析氨基酸組分〉打開(kāi)二硫鍵（disulfidebond）3切

割長(zhǎng)肽為短肽好短肽測(cè)序玲短肽排序玲定位二硫鍵。

?分析氨基酸組分：將肽鏈徹底水解（6mol/LHCI,110℃,24h）,后用離

子交換層析（或HPLC）分離，后根據(jù)吸收峰來(lái)確定組分和含量。

.打開(kāi)二硫鍵：可用|過(guò)甲酸來(lái)氧化斷鍵|,崛|二硫蘇糖醇還原麗|再用阿

乙酸來(lái)乙酰化防止再度形成二硫鍵。

口肽鏈切割：用|澳化鼠|或惶百闌來(lái)切割。|胰蛋白酶切Lys,Arg（C）；胰凝

乳蛋白酶切Phe,Trp,Tyr（C）；胃蛋白酶切Phe,Trp,Tyr（N）；溟匕|

MWMet(C)o

?短肽測(cè)序：Edman法。

?短肽排序：比較多套片斷，推理得出原來(lái)的完整序列。

?定位二硫鍵：將原來(lái)的蛋白樣品作同樣切割但不打開(kāi)二硫鍵，然后電泳

比較，比較條帶即可知道二硫鍵所在區(qū)域。

?現(xiàn)在很多氨基酸序列是通過(guò)分析其DNA序列來(lái)確定的。

3.4化學(xué)合成

?含150個(gè)氨基酸殘基的短肽可被化學(xué)合成。

?化學(xué)合成的速率遠(yuǎn)低于生物合成。

3.5質(zhì)譜法(massspectrometry)

?省略……自己看書去……

第二節(jié),蛋白質(zhì)的三瓶牯構(gòu)

1蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)綜述

?蛋白質(zhì)折疊與非折疊狀態(tài)的自由能差在20?65kJ/mol之間。

?二硫鍵的強(qiáng)度雖比單獨(dú)的弱的相互作用力(weakinteraction)強(qiáng)，不過(guò)

由于弱的相互作用力數(shù)量多，因此它才是維持蛋白質(zhì)穩(wěn)定的主要作用

力。它包括:氫鍵(hydrogenbond)、靜電力(staticelectricalforce)>

范德華力(VanderWaalsforce)疏水相互作用力(hydrophobic

interaction)o

?蛋白質(zhì)折疊的自由能降大部分來(lái)自于水的焙增加(疏水相互作用)。

?|折疊規(guī)律：疏水殘基大部分埋在蛋白質(zhì)內(nèi)部遠(yuǎn)離水；氫鍵數(shù)最大而。

?肽鍵具四(rigid)和正畫(planar)。肽鍵的C—N鍵不能自由旋轉(zhuǎn)。

?C-N由于共振作用具有部分雙鍵的性質(zhì)。段基氧帶部分負(fù)電荷，氮帶

部分正電荷，形成小的電偶極子(electricdipole)o

2蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)

2.1a螺旋(a-helix)

?每個(gè)螺旋含有3.6個(gè)氨基酸殘基,螺距5.4A,每個(gè)氨基酸殘基升高5.4+3.6

=1.5A,旋轉(zhuǎn)100。。

?|目前已知的a-helix均為右旋

?a-helix最佳利用了內(nèi)部氫鍵。

.形成a-helix的氨基酸必需手性相同。

?5個(gè)因素決定a-helix的穩(wěn)定性：R基間的靜電作用力；R基間的空間位

阻；相隔3?4個(gè)殘基的側(cè)鏈間的相互作用力；脯氨酸(N為剛性環(huán)的

一部分不利螺旋)和甘氨酸(柔性)的出現(xiàn):螺旋片斷末端的氨基酸殘

基相互作用和螺旋固有電偶(螺旋兩端的4個(gè)殘基不完全參與形成螺旋

氫鍵，C端帶負(fù)電N端帶正電)。

2.20折疊片'層(p-pleatedsheet)

?有反平行(antiparallel,C/N/NfC/C~>N交替出現(xiàn))和平行(parallel,

CfN/C3N/C玲N)兩種形式。反平行的自由能可能低一些，因氫鍵無(wú)

角度，強(qiáng)度更大。

.R基間距離約為3.5A。反平行構(gòu)象的周期為7A,平行的為6.5A。

230轉(zhuǎn)角(p-turn)

?包含4個(gè)氨基酸殘基的180。轉(zhuǎn)角。第一個(gè)殘基的鍛基氧和第四個(gè)殘基的

氨基氫之間形成氫鍵，中間兩個(gè)殘基不參與殘基內(nèi)部氫鍵的形成。如反

平行的P-pleatedsheet末端是B-turn。(y轉(zhuǎn)角是由3個(gè)氨基酸殘基構(gòu)成

的，相當(dāng)少見(jiàn)。)

.甘氨酸和脯氨酸常出現(xiàn)于于turn中，因前者較小且具柔性，后者能異

構(gòu)成順式。

?B-turn常出現(xiàn)在蛋白質(zhì)近表面，因中間兩個(gè)殘基的肽基團(tuán)可以與水形成

氫鍵。

3蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)(tertiarystructure)和四級(jí)結(jié)構(gòu)(quaternarystructure)

.三級(jí)結(jié)構(gòu)：一條肽鏈的空間結(jié)構(gòu)或n條之間有共價(jià)鍵(二硫鍵)的肽鏈

的空間結(jié)構(gòu)。

?四級(jí)結(jié)構(gòu)：n條肽鏈，且之間不形成共價(jià)鍵。

3.1纖維蛋白(fibrousprotein)

?纖維蛋白一般為結(jié)構(gòu)蛋白，提供力量和/或柔韌性。均不溶于水。

3.1.1a-角蛋白(a-keratin)

?a-角蛋白組成頭發(fā)、毛絨、指甲、爪趾、刺、角、蹄和皮膚外層。

?a-角蛋白是后手a-helN，超卷曲(兩條鏈)是左手的。超卷曲中a-角蛋

白方向平行。

■超卷曲中兩條a-helix的接觸面由疏水氨基酸殘基組成，包括Phe、lie、

Vai、Met、Leu和Ala。R基相互嚙合成規(guī)則的互鎖模式。

?通常強(qiáng)度較大的a-角蛋白，含有較多3s,因可形成二硫鍵。如龜殼和

犀牛角約含18%的Cyso

?a-角蛋白具有彈性,可拉伸為原長(zhǎng)度的2倍。

3.1.2膠原蛋白(collagen)

?膠原蛋白的二級(jí)結(jié)構(gòu)非常獨(dú)特，含有左手的a?cham(三股螺旋，不是

a-helix),一圈3個(gè)殘基。3股a-chain形成右手三鏈螺旋。(a角蛋白中是

兩股右手螺旋以左手的方式形成超螺旋，膠原蛋白有類似的三螺旋，但肽鏈自身是左手螺旋,

其三條肽鏈以右手螺旋的方式構(gòu)成超螺旋，其2級(jí)結(jié)構(gòu)稱a-chein)

?膠原中的氨基酸序列大體上是三肽的重復(fù)結(jié)構(gòu)，即Gly-X-Pro或

Gly-X-HyPro(X是任意氨基酸殘基，HyPr。是羥脯氨酸)。

.只有Gly可以容納于各個(gè)a-chain(左手螺旋)間非常緊密的連接中。

脯氨酸使膠原螺旋形成尖銳的扭曲。

?不存在鏈內(nèi)氫鍵，只有鏈間氫鍵。

.每個(gè)氨基酸升高2.9A,約3個(gè)氨基酸為一圈。

?a-chain間和膠原分子間通過(guò)獨(dú)特的田階世交聯(lián)，涉及Lys和HyLys(羥

脯氨酸)或His殘基。

?膠原三股螺旋中的a-chain超卷曲產(chǎn)生的張力大于同截面的鋼繩。

3.1.3絲心蛋白(silkfibroin)

?絲心蛋白由昆蟲和蜘蛛產(chǎn)生，其多肽鏈以富含Gly和Ala的^pleated

sheet為主，其R基(-H^-CH3)可以交互排列、堆積緊密。

?整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定由B-pleatedsheet肽鏈間的大量氫鍵和范德華力的優(yōu)化

來(lái)維持。

.絲心蛋白已不可再拉伸,因0-pleatedsheet已經(jīng)高度伸展。柔韌性高，

因片層的連接是靠弱的相互作用力,不像a-keratin(a-角蛋白)用二硫

鍵。

3.2球蛋白(globularprotein)

?球蛋白多為功能蛋白，如酶、轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白、動(dòng)力蛋白、調(diào)節(jié)蛋白、免疫球

蛋白等。

3.2.1.肌紅蛋白(myoglobin)

.肌紅蛋白含|153個(gè)氨基酸殘基|和|一個(gè)鐵離子原口卜咻|(亞鐵血紅素基團(tuán)，

heme),功能是貯存氧氣井協(xié)助氧在急速收縮的肌肉組織中擴(kuò)散。

?肌紅蛋白有一個(gè)密集的疏水核心，含Leu、Vai、Met、Phe等。分子內(nèi)

部?jī)H有兩個(gè)親水的（hydrophilic）組氨酸殘基。

?除了兩個(gè)極性R基外，其它所有的極性R基均在分子外表與水結(jié)合。（注

意，非極性的也能在表面）

?扁平的亞鐵血紅素基團(tuán)位于肌紅蛋白的一個(gè)裂縫（口袋）中。亞鐵的6

個(gè)配位鍵，4個(gè)結(jié)合到平面的咋琳環(huán)上，另外兩個(gè)與環(huán)垂直,一個(gè)與他

殘基的N結(jié)合,一個(gè)與。乙結(jié)合。

.在口袋中的血紅素基團(tuán)不易與溶劑接觸，從而保證Fe2+不會(huì)被氧化成

Fe3+（無(wú)法與。2結(jié)合）。

3.3結(jié)構(gòu)模式

3.3.1結(jié)構(gòu)域（domain）和超二級(jí)結(jié)構(gòu)（supersecondarystructure）

?殘基數(shù)超過(guò)兒百的多肽常折疊成兩個(gè)或更多的穩(wěn)定的球狀單元，稱為

domain（結(jié)構(gòu)域）。許多domain獨(dú)立折疊成熱力學(xué)上最穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，有

些有各自獨(dú)特的功能。

?B-ot-Bloop與ot-acorner能使疏水R基處于內(nèi)部。

?a-helix與^-pleatedsheet通常存在于不同結(jié)構(gòu)層，因無(wú)法形成穩(wěn)定氫鍵。

?一級(jí)序列相互接近的多肽片斷通常在折疊后也相鄰堆疊。

?二級(jí)結(jié)構(gòu)單元間的連接丕能形成交叉或結(jié)至。（如很長(zhǎng)的如pleatedsheet

可以繞來(lái)繞去但是不能有打結(jié)的趨勢(shì)）

?當(dāng)各個(gè)片斷以右手螺旋略微扭曲時(shí)，B-Heatedsheet最穩(wěn)定。右手連接

比左手連接短，彎曲角度更小。這樣的扭曲會(huì)形成B桶（Bbarrel）和

扭曲的B-pleatedsheet。

3.3.2蛋白質(zhì)的基序（motif）是蛋白質(zhì)分類的基礎(chǔ)。

?按基序可降低三級(jí)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性。分為4類：全a,全B，a與B交錯(cuò)

（a/B）,a與B明顯可分（a+0）

3.3.3四級(jí)結(jié)構(gòu)

?多亞基蛋白稱為多聚體（multimer）,少數(shù)亞基組成的多聚體稱為寡聚

體（oligomer）o

?大多數(shù)多聚體以對(duì)稱方式重復(fù)排列相同的一個(gè)或組亞基（原體）。

?寡聚體具有匿裝對(duì)整或便邈睡:一個(gè)亞基繞一條或多條旋轉(zhuǎn)軸或

一條螺旋軸旋轉(zhuǎn)后可以和其它亞基重合。

.蛋白質(zhì)的大小受到2個(gè)因素限制：基因的編碼容量和蛋白質(zhì)生物合成中

的精確性（大的蛋白質(zhì)包含一個(gè)錯(cuò)誤氨基酸的幾率大于小蛋白質(zhì)）。

4蛋白質(zhì)的變性（denaturation）和折疊（folding）

4.1結(jié)構(gòu)缺失導(dǎo)致功能缺失

?導(dǎo)致蛋白質(zhì)功能喪失的|三維結(jié)構(gòu)帔壞稱為變性。

?變性。完全去折疊或構(gòu)象隨機(jī)化。通常變性后蛋白質(zhì)以部分折疊的狀態(tài)

存在。（目前還不是很清楚的說(shuō)）

.加熱破壞氫鍵還有其它弱的相互作用力，使蛋白質(zhì)變性。

.加熱時(shí)，蛋白質(zhì)會(huì)在某個(gè)狹窄的溫度范圍內(nèi)突然變性，表明去折疊是一

個(gè)協(xié)同過(guò)程。

?極端pH、有機(jī)溶劑（如乙醇、丙酮、尿素、鹽酸呱）以及去污劑等也

能使蛋白質(zhì)變性。極端pH改變蛋白質(zhì)所帶的靜電荷引起靜電斥力和某

些氫鍵的斷裂；后兩者主要破壞產(chǎn)生球蛋白穩(wěn)定核心的疏水相互作用。

?某些變性是可逆的?；謴?fù)活性的過(guò)程稱為復(fù)性(renaturation)o

4.2蛋白質(zhì)按步驟迅速折疊

?從熱動(dòng)力學(xué)上說(shuō)，折疊過(guò)程可被看成一種自由能漏斗。

?某些蛋白質(zhì)的折疊在其它蛋白質(zhì)(分子伴侶，molecularchaperone)的

輔助下進(jìn)行。分子伴侶提供折疊所需的微環(huán)境或加速正確折疊。

?目前研究比較透徹的有兩類分子伴侶：Hsp70蛋白家族和陪伴蛋白

前者能和富含疏水殘基的未折疊區(qū)域結(jié)合組織，阻止不

(chaperonin)o

恰當(dāng)聚集，還有能封閉某些蛋白質(zhì)使其不能折疊，保證這些蛋白質(zhì)在跨

膜定位之前保持去折疊狀態(tài)；后者為許多不能自發(fā)折疊的胞內(nèi)蛋白提供

了所需的微環(huán)境。

?某些蛋白質(zhì)的折疊需要兩種異酶：蛋白質(zhì)二硫鍵異構(gòu)酶(protein

disulfideisomerase,PDI)和肽鏈prolyl順?lè)赐之悩?gòu)酶(peptideprolyl

cis-transisomerase,PPI)。前者催化二硫鍵交換和改組直至形成天然構(gòu)

象中的化學(xué)鍵(包括催化排除錯(cuò)誤成鍵的中間折疊體)，后者催化脯氨

酸順?lè)串悩?gòu)體間相互轉(zhuǎn)化。

4.3錯(cuò)誤折疊引起的死亡

?骯病毒。

5研究蛋白質(zhì)3D結(jié)構(gòu)的方法

?目前測(cè)定蛋白質(zhì)3D結(jié)構(gòu)的方法有透射電子顯微鏡技術(shù)(Transmission

ElectronMicroscope,TEM)>X射線衍射(X-raydiffraction)和核磁共振

(NMR)o

?三種方法的對(duì)比請(qǐng)看大一上學(xué)期生技進(jìn)展的筆記整理。

6結(jié)語(yǔ)

?氨基酸序列決定3D結(jié)構(gòu)

?結(jié)構(gòu)決定功能

?每種蛋白質(zhì)有其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)。

.維持蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的不是共價(jià)相互作用，而是|弱的相互作再為。

?蛋白質(zhì)錯(cuò)綜復(fù)雜的結(jié)構(gòu)是由一定的|基序構(gòu)成|的。

第三節(jié),蛋白質(zhì)功怩和令福他也，州|格

1一般特征

.配體(ligand)：與蛋白質(zhì)發(fā)生可逆結(jié)合的分子，可以是各種分子，如蛋

白質(zhì)。

?結(jié)合位點(diǎn)(bindingsite)：蛋白質(zhì)上與ligand結(jié)合的位點(diǎn)。結(jié)合位點(diǎn)與配

體在大小、形狀、電荷、疏水性親水性等性質(zhì)方面是特異性互補(bǔ)的。(當(dāng)

然這里排除了水，它與蛋白質(zhì)許多部位有微弱的、非特異性的結(jié)合)

?蛋白質(zhì)和配體間的結(jié)構(gòu)適應(yīng)稱為|誘導(dǎo)契分(inducefit)o

?蛋白質(zhì)有柔性，主要表現(xiàn)為麗和|氨基酸的微小移動(dòng)。

?其它配體結(jié)合而導(dǎo)致的構(gòu)象變化將影響第一配體的結(jié)合。

?蛋白質(zhì)和配體的結(jié)合可以用配體結(jié)合曲線定量描述。內(nèi)稱為結(jié)合常數(shù)

(associationconstant),一稱為解離常數(shù)(dissociationconstant)□潮已

體濃度舊=七時(shí)，一半的結(jié)合位點(diǎn)結(jié)合上配體。為使90%的位點(diǎn)被結(jié)

合，［L］需比人至少大9倍。

2氧結(jié)合蛋白(oxygen-bindingprotein)

2.1肌紅蛋白(myoglobin)

?膠體中氧的溶解度極低，因此多細(xì)胞大型動(dòng)物進(jìn)化出以蛋白質(zhì)來(lái)貯存和

運(yùn)輸氧的機(jī)制。鐵和銅對(duì)氧具有較強(qiáng)結(jié)合能力。

?鐵整合在含血紅素（heme）輔基（prostheticgroup）的蛋白質(zhì)中。沒(méi)有

一種AA側(cè)鏈?zhǔn)沁m合與于氧可逆結(jié)合的。

?血紅素=1個(gè)原嚇咻（嚇咻的一種；嚇琳由4個(gè)毗咯和4條次甲橋成環(huán)）

+1個(gè)亞鐵。原嚇咻與亞鐵的丁個(gè)配位鍵|結(jié)合。亞鐵的另兩個(gè)配位鍵分別

垂直于嚇咻環(huán)兩面，其中一個(gè)與|HisF8破基側(cè)鏈的N綺窗，另一個(gè)與。2

結(jié)合。4個(gè)毗咯上的N能抑制亞鐵氧化（Fe?+可結(jié)合。2而Fe3+不可）。02

的一個(gè)氧原子和Fe?'配位，另一個(gè)與〔HisE7（即64）形成氫錮,更有利于

。2結(jié)合。

?CO、NO的對(duì)heme的親和力大于。2。CO與游離heme的結(jié)合力和與蛋

白質(zhì)結(jié)合的heme的結(jié)合力是不同的，后者更低，這種差異部分由位阻造

成。因當(dāng)與Fe與。2結(jié)合時(shí)，F(xiàn)e—O鍵與0=0鍵成一定角度傾斜且。與

HisE7成氫鍵，而當(dāng)Fe與C0結(jié)合時(shí)，F(xiàn)e—C鍵與C三。鍵無(wú)角度，完全

垂直，所以HisE7對(duì)其有位阻。

?HisE7側(cè)鏈旋轉(zhuǎn)可以使蛋白質(zhì)瞬間產(chǎn)生空腔，使氧進(jìn)出。

2.2血紅蛋白（hemoglobin,Hb）

?Hb有4個(gè)氧結(jié)合位點(diǎn)，而肌紅蛋白只有1個(gè)。

?Hb是第一個(gè)被結(jié)晶，明確生理功能、分子量的蛋白，其mRNA最先被

分離、測(cè)序，第二個(gè)獲得3D結(jié)構(gòu)的蛋白。

?Hb是四聚體蛋白,含4個(gè)heme,兩條a鏈和兩條p鏈，類似與4個(gè)

myoglobin的結(jié)合。為與團(tuán)結(jié)合緊密（30個(gè)AAs）而出與團(tuán)結(jié)合較弱（19

個(gè)AAs)。鏈的接觸面主要是|疏水作用I，另外還有氫鍵、鹽橋。

?Hb有Relaxedstate和Tensestate兩態(tài)。Rstate對(duì)氧的親和力更高；缺

氧時(shí)，Tstate穩(wěn)定，是脫氧血紅蛋白(deoxyHb)的主要構(gòu)象。Tstate的

heme向HisF8突出，Rstate的heme為平面。heme周圍關(guān)鍵AAs側(cè)鏈的

位置變化能引起Tstate向Rstate轉(zhuǎn)化，如F螺旋位置的移動(dòng)。+

?Hb是一種別構(gòu)蛋白(allostericprotein,配體與一個(gè)位點(diǎn)的結(jié)合會(huì)影響

同一蛋白內(nèi)其它位點(diǎn)的結(jié)合能力)，其氫魚|叫的。單一bindingsite

的單亞基蛋白不可能產(chǎn)生S形曲線，即人不會(huì)改變，無(wú)所謂分子內(nèi)的影

響。Hb中，一旦。2與第一個(gè)亞基結(jié)合，第二個(gè)亞基更容易轉(zhuǎn)化為Rstate,

依此類推。

.在較低的氧分壓下(如外周組織中)，Hb對(duì)。2的親和力低，釋放。2；

在較高的氧分壓下(如肺部中)，Hb對(duì)。2的親和力高，結(jié)合。2。

?效應(yīng)物(modulator)：一種和別構(gòu)蛋白結(jié)合并影響其對(duì)配體的結(jié)合力的

分子。

回同促效應(yīng)(homotropicinteraction)：正常配體和效應(yīng)物為相同時(shí)的作用。

異促效應(yīng)(heterotropicinteraction)則反之。有些蛋白可以有多個(gè)

modulator所以可以同時(shí)有同促效應(yīng)和異促效應(yīng)。

?協(xié)同結(jié)合(cooperativebinding)機(jī)制仍不清楚,有兩個(gè)模型：齊變模型

(concercedmodel,MWCmodel)和序變模型(sequentialmodel)。

EHb也能運(yùn)輸H*和CO?。CO?在碳酸醉酶(carbonicanhydrase)的催化下，

+

和水反應(yīng)生成HCO3-和Ho|低pH高CO2的外周組織中，隨著CO?和訐

與Hb結(jié)合，其對(duì)氧的親和力降低，釋放。2。在肺部則反之。這種pH和

CC>2濃度對(duì)Hb結(jié)合、釋放。2的影響稱波爾效應(yīng)（Bohreffect）。

?|甘汕酸-2,3-二磷酸（BPG）|與Hb存在|異促效應(yīng)BPG會(huì)大大降低Hb對(duì)

氧的結(jié)合力（在肺部的影響小而在組織中影響大），它是通過(guò)穩(wěn)定Tstate

來(lái)實(shí)現(xiàn)的。一分子Hb僅結(jié)合一分子BPGo

?胎兒的。2丫2Hb對(duì)BPG的親和力較低，相應(yīng)地對(duì)。2有較高親和力。

?大多數(shù)Hb的AAs序列突變是單個(gè)AA的突變，對(duì)Hb的結(jié)構(gòu)和功能影

嘀很小。但也會(huì)引起有害突變（主要發(fā)生在hemepocket附近和鏈的接

觸面），如鐮刀型細(xì)胞貧血癥（兩條B鏈上的6位Glu突變?yōu)閂ai共少了

兩個(gè)負(fù)電荷，使得鏈上產(chǎn)生了一個(gè)“黏性”的疏水接觸點(diǎn)，使得蛋白之間

不正常締合形成長(zhǎng)鏈，造成貧血。鐮刀型的細(xì)胞還能堵塞毛細(xì)血管，引

起炎癥和疼痛）。攜帶鐮狀細(xì)胞貧血癥基因的雜合體對(duì)瘧疾有很小但很重

要的抗性。

2.3免疫球蛋白（immunoglobulin）

?免疫球蛋白G（IgG）是主要的抗體分子。|lgG有4條肽鏈，2條重鏈2

條輕鏈，通過(guò)4個(gè)二硫鍵連接形成Y狀復(fù)合物1重鏈、輕鏈、恒定結(jié)構(gòu)

域和可變結(jié)構(gòu)域的圖參考LehningerP194o

?抗體（antibody）結(jié)合的專一性是由|可變區(qū)的序列］決定的。|專一性指抗

原（antigen）與其專一結(jié)合部位之間在形狀、電荷、非極性以及氫鍵分

布方面是互補(bǔ)的;

?抗體-抗原的結(jié)合非常強(qiáng)，心為10叱

?相對(duì)分子量小于5000的分子通常無(wú)抗原性，但小分子與大分子蛋白共

價(jià)結(jié)合，則可以引起|免疫反應(yīng)

?一種效應(yīng)B淋巴細(xì)胞只分泌針對(duì)一種抗原決定簇的抗體。|多種抗原決定

簇刺激機(jī)體使之特異性產(chǎn)生多種效應(yīng)B細(xì)胞制備的抗體稱多克隆抗體

（polyclonalantibody）。一種抗原決定簇刺激機(jī)體使之特異性產(chǎn)生一種效

應(yīng)B細(xì)胞制備的抗體稱單克隆抗體（monoclonalantibody

2.4肌球蛋白（myosin）和肌動(dòng)蛋白（actin）

?肌肉收縮力由肌動(dòng)蛋白和肌球蛋白相互作用產(chǎn)生。

?肌球蛋白由2—條重鏈4條輕鏈組成?？⒒耍ㄎ膊浚┦莾蓷l重鏈形成a

螺旋（左旋）。氨基端（頭部）每條重鏈有一個(gè)球狀的頭（S1）,含TATP

水解部位。輕鏈結(jié)合在重鏈頭部。

?肌球蛋白棒狀尾部相連（連接處形成肌原纖維的Mline）,聚集形成粗

（）

絲thickfilament0

?肌動(dòng)蛋白兒乎在所有的真核細(xì)胞中含量都很豐富。

?肌肉中的單體肌動(dòng)蛋白稱G-肌動(dòng)蛋白（globularactin）,上面結(jié)合有ATP,

聚合，形成F-肌動(dòng)蛋白（filamentousactin）；ATP水解為ADP,為F-actin、

肌鈣蛋白和原肌球蛋白構(gòu)成細(xì)絲（thinfilament）提供能量。

第四節(jié).降

1概述

?絕大多數(shù)酶（enzyme）是蛋白質(zhì)。

?一些酶需要輔因子（cofactor）的參與才能發(fā)揮作用。輔因子可以是無(wú)

機(jī)金屬離子，或稱為輔酶（coenzyme）的有機(jī)分子與有機(jī)金屬分子。

?有些輔因子與蛋白質(zhì)結(jié)合非常緊密（共價(jià)或非共價(jià)結(jié)合），稱為輔基

(prostheticgroup)0

?脫輔基酶(apoenzyme),又稱脫輔基蛋白(apoprotein),結(jié)合上輔因子

稱為全酶(holoenzyme)o

?維生素(vitamin)可以作為輔酶的前體。

?根據(jù)酶所催化的反應(yīng)類型，可以把酶分為6大類，分別為：氧化還原酶

(轉(zhuǎn)移電子)、轉(zhuǎn)移酶(轉(zhuǎn)移基團(tuán))、水解酶(水解)、裂解酶(生成雙鍵)、

異構(gòu)酶(生成異構(gòu)體)、合成酶(成一些共價(jià)鍵)

.酶促反應(yīng)的特點(diǎn)是：|高效、專一、條件溫和。

2酶作用機(jī)制

?酶影響反應(yīng)速率，不改變反應(yīng)平衡。

?酶通過(guò)降低反應(yīng)的活化能(activationenergy)提高反應(yīng)速率。

?酶與底物(substrate)的最佳相互作用發(fā)生在圓遮態(tài)(transitionstate)

而不是ES態(tài)。此時(shí)，酶與底物存在弱的相互作用，釋放出結(jié)合能(binding

結(jié)合能能夠抵消部分過(guò)渡態(tài)的能量升高，即凈降低了活化能，

energy)0

提高反應(yīng)速率。

?酶與底物之間的弱的相互作用(|包括離子鍵、—?dú)滏I等|)是酶催化的一個(gè)

主要?jiǎng)恿?。弱的相互作用可以距離反應(yīng)部位很遠(yuǎn)。由于酶促反應(yīng)需要多種

弱的相互作用力來(lái)驅(qū)動(dòng)，因此酶(以及一些輔酶)一般較大，才能提供足

夠的功能基團(tuán)，并精確定向，提供結(jié)合能。

?結(jié)合能可以用于克服以下能障:嫡降(entropyreduction)>去溶劑化

(desolvation)>電子重排(electronredistribution)>誘導(dǎo)酶構(gòu)象改變

(conformationchange)。

?酶和過(guò)渡態(tài)的最佳相互作用也是酶促反應(yīng)專一性的體現(xiàn)。只有特定的結(jié)

合才能產(chǎn)生足夠的結(jié)合能。

?酶促反應(yīng)的過(guò)渡態(tài)理論有理論依據(jù)，包括底物過(guò)渡態(tài)類似物對(duì)酶的結(jié)合

力比正常底物高出102?106倍。

?根據(jù)催化機(jī)制可以分為:酸-堿催化(acid-basecatalysis)＞共價(jià)催化

(covalentcatalysis)和金屬離子催化(metalioncatalysis)o

?酸-堿催化分為狹義(specific)酸-堿催化和廣義(general)酸-堿催化兩

種。為穩(wěn)定帶電的中間體，必須有其它質(zhì)子供體或受體。前者的質(zhì)子供體

/受體是水后者是其它類型的分子。酶活性中心的作

(H30\0H-),AAs

為質(zhì)子供體或受體，使附電|響聞電子轉(zhuǎn)移的速度大于中間體分解為反

應(yīng)物，從而催化反應(yīng)。

?共價(jià)催化是指酶的AAs側(cè)鏈或輔因子作為一個(gè)親核基團(tuán)，進(jìn)攻底物使其

鍵斷裂，并形成a-底物共價(jià)復(fù)合物|,再進(jìn)一步反應(yīng)得到產(chǎn)物。這個(gè)過(guò)程

的活化能低于非酶促反應(yīng)的活化能。

?金屬離子催化是指結(jié)合金屬離子的酶與底物間的離子相互作用指導(dǎo)底

物反應(yīng)，或穩(wěn)定|帶電荷的過(guò)渡態(tài)|,還可以通過(guò)可逆的氧化態(tài)變化介導(dǎo)氧-

還反應(yīng)。

3酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)(enzymekinetics)

3.1酶動(dòng)力方程

?酶與過(guò)量底物混合時(shí)，會(huì)有一個(gè)前穩(wěn)態(tài)(pre-steadystate),這個(gè)階段

ES濃度逐漸升高。然而前穩(wěn)態(tài)是非常快且難以觀察的一個(gè)過(guò)程，很快就

進(jìn)入穩(wěn)態(tài)(steadystate),此時(shí)ES及其它中間體的濃度近乎恒定(即ES

生成速度與ES分解為E、P的速率相當(dāng))。

1

?米氏方程(Michaelis-Mentenequation)：%=1吧；。其中，Km

(Michaelis常數(shù))等于初速度達(dá)到最大速度一半時(shí)底物的濃度。

?最大速度即所有酶均達(dá)到飽和狀態(tài)時(shí)的速度。

?利用雙倒數(shù)作圖法可以求出KmoVmax和7可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)得，但并不

能反映一個(gè)連續(xù)反應(yīng)步驟的數(shù)目、速度和化學(xué)本質(zhì)。

?Q有時(shí)可以近似表示酶和底物的親和力。

?對(duì)于多步反應(yīng)來(lái)說(shuō)，如果出現(xiàn)了一個(gè)明顯的限速步驟，那么引入一個(gè)kcat

來(lái)表示此步驟的速度常數(shù)。Gt也稱為轉(zhuǎn)換數(shù)(turnovernumber),它的定

義是當(dāng)酶被底物飽和時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)一個(gè)酶分子轉(zhuǎn)化底物的分子數(shù)。

?專一性常數(shù)端口是一個(gè)二級(jí)速度常數(shù)，單位為它有上限，

取決于E和S在一定液體環(huán)境中的擴(kuò)散速度。大多數(shù)酶在?之間。

?前穩(wěn)態(tài)中，許多反應(yīng)步驟的速率可以單獨(dú)測(cè)得出來(lái)。

3.2酶抑制(inhibition)機(jī)制

?酶的抑制分為可逆(reversible)抑制和不可逆(irreversible)抑制兩種。

可逆抑制又分為/競(jìng)爭(zhēng)性(competitive)抑制:、反競(jìng)爭(zhēng)(uncompetitive)抑

例和混合性(mixed)抑制。

.競(jìng)爭(zhēng)性抑制是抑制劑與底物競(jìng)爭(zhēng)酶的活性部位，形成EL競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑

通常是一些與底物類似的化合物。即使這種結(jié)合是短暫的，也會(huì)降低效率。

正因?yàn)楦?jìng)爭(zhēng)性抑制劑是與酶可逆結(jié)合的，因此通過(guò)增大底物濃度，可以降

低抑制效果。(底物與酶結(jié)合的兒率大大提高)。競(jìng)爭(zhēng)性抑制的J增大而

Vmax不變，它只影響V。(使降低，抑制劑濃度越高，V。越小，1/Vo越大，

直線越陡）而不影響Vmax。

?反競(jìng)爭(zhēng)抑制是抑制劑與酶活性部位以外的部位結(jié)合，且只與ES態(tài)的結(jié)

合。反競(jìng)爭(zhēng)抑制劑濃度越高，Vmax越小（此時(shí)表觀心也越小），Wmax越

大，則截距越大，直線越向左平行移動(dòng)。

?混合性抑制劑也是與酶活性部位以外的部位結(jié)合，不過(guò)它既與E結(jié)合，

也與ES結(jié)合。通常既影響Km又影響Vmax。抑制劑的濃度越大，曲線越面

截距越大|。

?混合性抑制的特例是非競(jìng)爭(zhēng)性（noncompetitive）抑制。它只影響Vmax

不影響心。

?反競(jìng)爭(zhēng)抑制和混合性抑制只發(fā)生在|雙底物或多底物酶上。

?不可逆抑制劑（又稱inactivator,意為滅活劑、鈍化劑）結(jié)合或破壞酶

催化所必需的功能基團(tuán)，或與之形成緊密的非共價(jià)結(jié)合。常見(jiàn)的類型是與

酶形成共價(jià)連接。

?基團(tuán)特異性（group-specific）滅活劑件寺異性地與AAs的R基結(jié)合影響酶

的活性。|親和（affinity）滅活劑制底物的結(jié)構(gòu)相似,能夠共價(jià)修飾酶活性

部位。自殺性（suicide）滅活劑（又稱基于機(jī)制的抑制劑,mechanism-based

inactivator）能完成正常酶促反應(yīng)的前幾步但不轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物，而是形成一

種活潑化合物不可逆地與酶結(jié)合。

?酶有各自的最適pH、溫度。

3.3雙底物動(dòng)力學(xué)

.每一個(gè)底物都有其特征反應(yīng)機(jī)制有形成三元復(fù)合物（ternary

complex）和不形成三元復(fù)合物兩種。

臼在形成三元復(fù)合物的酶促反應(yīng)中，酶和兩種底物一起形成I三元復(fù)合物,

分為隨機(jī)型(randomorder)和有序型(orderd)兩種。隨機(jī)型是指兩種

底物與酶的結(jié)合不分先后順和有序型，有序型則是有先后順序的。作出來(lái)

的曲線就像是混合性抑制的曲線。(把S1看成是抑制劑，它既結(jié)合E又結(jié)

合ES2,不過(guò)增大SL速度是越快，曲線越平，截距越小，剛好是倒過(guò)柬

虹

臼不形成三元復(fù)合物的酶促反應(yīng)又稱|乒乓^機(jī)制或雙置換機(jī)制(double

displacementmechanism)。S1先與E結(jié)合，生成Pl并使酶變性成E',然

后E，再與S2結(jié)合，生成P2,E，恢復(fù)為E。作出來(lái)的曲線就像是反競(jìng)爭(zhēng)抑

制的曲線。"過(guò)增加S2公盤高速度，剛好相反

4酶促反應(yīng)的例子

?胰凝乳蛋白酶(chymotrypsin)特異地切割與芳香性AAs(Trp、Tyr>Phe,

有時(shí)會(huì)切Met)相鄰的肽鍵。屬于絲氨酸蛋白酶家族(serineprotease

family)。該家族還有胰蛋白酶、彈性蛋白酶、凝血酶、枯草桿菌蛋白酶、

血纖維蛋白溶酶等。該家族都擁有一個(gè)催化三分子(catalytictriad),Ser

是一個(gè)強(qiáng)的親核試劑。它們的專一性是由底物結(jié)合袋(substratebinding

pocket)決定的。

?其它的蛋白水解酶家族還有天冬氨酸蛋白水解酶家族、胱氨酸蛋白水解

酶家族、金屬蛋白水解酶家族等。

?胰凝乳蛋白酶的催化反應(yīng)支持了過(guò)渡態(tài)穩(wěn)定的原理(Glyl93和Serl95

的氨基N通過(guò)形成陋的方式穩(wěn)定了中間體負(fù)電荷)，也是一個(gè)廣義酸堿

催化和共價(jià)催化的例子。

5調(diào)節(jié)酶(regulatoryenzyme)+

?酶活性的調(diào)節(jié)可以通過(guò)|變構(gòu)調(diào)節(jié)（可逆、非共價(jià)）卜|共價(jià)調(diào)節(jié)（可逆）、

水解（不可逆）|、|基因調(diào)節(jié)（改變特定酶的數(shù)量）［實(shí)現(xiàn)。

?調(diào)節(jié)酶（連鎖反應(yīng)的第一個(gè)酶往往是調(diào)節(jié)酶，限速的步驟）有一類是別

構(gòu)酶（allostericenzyme）,它可逆地與別構(gòu)調(diào)節(jié)劑（allostericmodulator,

通常是小分子代謝物或輔助因子）非共價(jià)結(jié)合，觸發(fā)構(gòu)象變化并轉(zhuǎn)導(dǎo)到活

性部位（分子內(nèi)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)）。

?別構(gòu)調(diào)節(jié)劑可以是正調(diào)節(jié)物（激活劑；往往是酶的底物，此時(shí)調(diào)節(jié)酶稱

為同促酶）也可以是負(fù)調(diào)節(jié)物（此時(shí)酶稱為異促酶）。

?別構(gòu)酶除了活性部位之外，還有一個(gè)或更多的調(diào)節(jié)物結(jié)合部位或者別構(gòu)

部位，專一性地與調(diào)節(jié)物結(jié)合。對(duì)于同促酶，|催化部位|和麗麗是相

同的。

?別構(gòu)酶通常比非別構(gòu)酶大，為多亞基蛋白。

?反饋抑制（feedbackinhibition）屬于異促別構(gòu)調(diào)節(jié)。

?別構(gòu)酶的動(dòng)力學(xué)特征有別與米氏行為。

?磷酸化是目前已知的最主要的可逆共價(jià)（covalent）調(diào)節(jié)。蛋白質(zhì)的磷

酸化（phosphorylation）由激酶（proteinkinase）催化。酶的磷酸化能回

定酶的構(gòu)象|,|改變酶和底物的親和力磷酸化往往是多層次的。

?酶的前體稱為酶原（zymogen）,沒(méi)有活性，需要水解，|暴露出活性部位。

如蛋白酶就是以這種方式調(diào)節(jié)的。這類激活是不可逆的，所以需要?jiǎng)e的機(jī)

制來(lái)使酶失活。

?有些調(diào)節(jié)酶需要多種調(diào)節(jié)機(jī)制。如細(xì)菌的|谷胺酰胺合成酶］（Gin

synthetase)o

第五節(jié),核苦酸，核酸

1.核甘酸

B-D-核糖核甘酸的結(jié)構(gòu)：1-含N堿基-5-磷酸基-核糖，2o3位有羥基。

B-D-脫氧核糖核甘酸的結(jié)構(gòu)：2號(hào)位羥基失氧。

核甘酸中核糖的構(gòu)象：帙喃糖環(huán)|不是一個(gè)平面結(jié)構(gòu),其中2號(hào)位和3號(hào)位

的C可以偏轉(zhuǎn)形成內(nèi)式和外式的構(gòu)象。A型為C3內(nèi)式，B型為C2內(nèi)式。

五種堿基的結(jié)構(gòu)

喋令(A和G)是二環(huán)的，喀咤(CTU)是單環(huán)的.AT成氫鍵只有二個(gè),GC有三個(gè),

故GC較為穩(wěn)定.

DNA/RNA中四種核甘酸的結(jié)構(gòu)dAMPdTMPdGMPdCMP/AMPUMPGMPCMP

核甘酸修飾:‘甲基化,羥基化|等.

2.核酸

DNA簡(jiǎn)史

1869,Miescher分離出核素

1928,Griffith肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)

1944,Avery發(fā)現(xiàn)DNA是遺傳物質(zhì)

Byl947,Chargaff發(fā)現(xiàn)DNA組成的一系列規(guī)律

Earlyinl950s,Wilkins&Franklin用X射線衍射法研究DNA結(jié)構(gòu)

1952,Hershey進(jìn)一步闡明DNA是遺傳物質(zhì)

1953zWatson&Crick提出DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)

肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)

富蘭克林的X射線衍射

噬菌體侵染實(shí)驗(yàn)

DNA結(jié)構(gòu)

DNA一級(jí)結(jié)構(gòu)：核甘酸序列

注意堿基平面和核糖平面是國(guó)直的。堿基平面同時(shí)還垂直于縱軸。核糖平

面與縱軸平行。

二級(jí)結(jié)構(gòu)：雙螺旋

除通外，斯基踵畫疏水相互作用，范德華力，偶極偶極作用力）在穩(wěn)定

DNA結(jié)構(gòu)中很重要

DNA三股螺旋:回文結(jié)構(gòu)（反向重復(fù)序列）

A,B,Z型DNA的區(qū)別和各自特點(diǎn)大溝小溝

玲后癡同是生理?xiàng)l件下最穩(wěn)定的構(gòu)象.

玲A-DNA是否是生活細(xì)胞內(nèi)存在還未確證.許多短DNAs特別是在結(jié)晶時(shí)會(huì)

形成A-DNA.

少存在一些證據(jù)說(shuō)明存在一引起伸展的Z-DNA在原核和真核生物中.這些

Z-DNA片段在調(diào)節(jié)基因表達(dá)和基因重組中的作用尚未明確.

為什么會(huì)存在這三處不同形式的DNA?由匕2和C3位C的內(nèi)型和外型決定

發(fā)卡結(jié)構(gòu)，十字結(jié)構(gòu)

絞鏈DNA（H-DNA）

四股螺旋:平行與反平行四股螺旋.

這些不常見(jiàn)的DNA（|三股螺旋和四股螺旋|）經(jīng)常在DNA代謝重要的調(diào)節(jié)位點(diǎn)

出現(xiàn)（復(fù)制，重組，轉(zhuǎn)錄,）

環(huán)狀DNA:在細(xì)菌中廣泛存在.質(zhì)粒DNA也是環(huán)狀的，在基因工程中有很重要

的應(yīng)用.

DNA超螺旋的形成與結(jié)構(gòu)

L=T+W

真核細(xì)胞中DNA的壓縮：

染色質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)單位是|核小體|.

RNA結(jié)構(gòu)

mRNA編碼多肽鏈：

單順?lè)醋优c多順?lè)醋拥谋嫖?/p>

RNA形成的雙螺旋發(fā)卡結(jié)構(gòu)

tRNA三葉草形二級(jí)結(jié)構(gòu)和倒L形三級(jí)結(jié)構(gòu)

rRNA的結(jié)構(gòu)，是一種核酶，其上的蛋白質(zhì)只是起穩(wěn)定RNA結(jié)構(gòu)的作用.

3.核酸化學(xué)（理化性質(zhì)）

核酸的紫外吸收.實(shí)驗(yàn)室中最常用的DNA和RNA定量測(cè)定和驗(yàn)純的方法.

雙鏈DNA和雙鏈RNA的變性過(guò)程.變性后解鏈成用規(guī)卷曲.

DNA熔點(diǎn)或稱|熔解溫度|的定義

核酸雜交技術(shù)：在基因工程和分子生物學(xué)等研究中有重要作用，如

southernblotting,northernblotting,westernblotting^S^M^^.

非酶催化的水解.包括糖苗鍵和磷酸酯鍵的水解.

紫外照射下形成幡噓二聚用（致癌尤其是皮膚癌的主要原因）

臭氧層的防御作用.

DNA中部分堿基可被甲基化.

DNA的合成:DNA聚合酶催化磷酸二脂鍵的形成