基礎(chǔ)生物化學(xué)復(fù)習(xí)之總結(jié)

Time\@"yyyy年M月d日"2023年12月4日Time\@"yyyy年M月d日"2023年12月4日[ㄣ羊勇敢[ㄣ羊勇敢:很多人不需要再見，因?yàn)橹皇锹愤^而已，遺忘就是我們給彼此最好的紀(jì)念。_林徽因][根底生物化學(xué)復(fù)習(xí)]根底生物化學(xué)復(fù)習(xí)緒論核酸的結(jié)構(gòu)和功能蛋白質(zhì)化學(xué)酶新陳代謝概論糖類分解代謝生物氧化與氧化磷酸化糖的生物合成脂類代謝蛋白質(zhì)的酶促講解和氨基酸的分解與轉(zhuǎn)化氮的同化及氨基酸生物合成核酸的酶促講解及核苷酸代謝核算的生物合成蛋白質(zhì)的生物合成細(xì)胞代謝網(wǎng)絡(luò)和基因表達(dá)調(diào)控附錄本書設(shè)計(jì)的局部諾貝爾獎(jiǎng)獲得者及其主要奉獻(xiàn)第一章緒論一生物化學(xué)的定義：生物化學(xué)〔Biochemistry〕是研究生物的組成和生命過中化學(xué)變化，即研究生命現(xiàn)象化學(xué)本質(zhì)的科學(xué)。地球上的生物種類繁多，但構(gòu)成生物的根本化學(xué)元素都是由C、H、O、N、P、S、以及微量元素組成。像所有物質(zhì)一樣，生命體也是由根本元素組成分子，進(jìn)一步形成根本化學(xué)物質(zhì)，組成生命體，所以我們可以按照化學(xué)的原理、利用化學(xué)的研究方法探索生命的本質(zhì)二．生物化學(xué)的任務(wù)：研究生命化學(xué)本質(zhì)的一個(gè)根本任務(wù)是了解有機(jī)體的化學(xué)組成，地球上種類繁多的生命體具有相似的根本化學(xué)組成，都是碳、氫、氧、氮、硫、磷、和少數(shù)其它元素組成，這些元素組合成各種各樣的含碳有機(jī)化合物，其中最主要的是蛋白質(zhì)、核酸、脂類和多糖。由于這些化合物分子量很大，所以稱為生物大分子。除此之外，生物體內(nèi)還含有許多其它的有機(jī)物，即一些根本生物分子和生物小分子，主要任務(wù)就是研究這些生物大分子、根本生物分子和生物小分子的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和生理功能，這就是靜態(tài)生物化學(xué)。生物與非生物的區(qū)別在于它們經(jīng)常進(jìn)行自我更新，生物體存在的根本條件是與外界不斷地進(jìn)行物質(zhì)交換，因此，生物化學(xué)的另一方面就是研究糖、脂類、蛋白質(zhì)、核酸等大分子在生物體內(nèi)的分解、合成、相互轉(zhuǎn)化以及轉(zhuǎn)化過程中的能量轉(zhuǎn)換問題。這些內(nèi)容稱為動(dòng)態(tài)生物化學(xué)。三．生物化學(xué)的研究對象：根據(jù)研究對象不同，生物化學(xué)可分為植物生物化學(xué)、動(dòng)物生物化學(xué)、微生物生物化學(xué)和病毒生物化學(xué)，根據(jù)研究的目的不一樣，生化又可分為農(nóng)業(yè)生物化學(xué)工業(yè)生物化學(xué)、醫(yī)用生物化學(xué)和藥物生物化學(xué)。四．生物化學(xué)在工農(nóng)業(yè)方面的應(yīng)用：生物化學(xué)理論可以運(yùn)用到農(nóng)業(yè)、醫(yī)學(xué)和工業(yè)生產(chǎn)等重要經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方面，運(yùn)用生化的知識，可以說明各種作物在不同栽培條件下的新陳代謝變化，了解產(chǎn)物的積累途徑和控制方法，以到達(dá)優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低消耗的目的。生物化學(xué)理論可以指導(dǎo)人們更深入地了解作物的品種特性，有目的地控制的有利性狀的傳遞，一些生化性狀可以作為確定品種親緣關(guān)系和品種選育的指標(biāo)，如優(yōu)質(zhì)的生產(chǎn)。培育、面粉提高蛋白質(zhì)含量等。生物化學(xué)在工業(yè)方面的應(yīng)用：如去污水。加酶洗滌劑、淀粉酶除漿等，80年代興起的生物技術(shù)：基因工程，細(xì)胞工程、酶工程及發(fā)酵工程四大局部，可以改造物種、培育高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高抗逆性的轉(zhuǎn)基因植物，并生產(chǎn)特殊的化學(xué)物質(zhì)，利用生物技術(shù)還可生產(chǎn)新型的藥物、疫苗和診斷盒，生化理論也可用于釀造、皮革、制糖等化學(xué)工業(yè)中。五、生物化學(xué)與其它學(xué)科的關(guān)系生物化學(xué)是介于生物學(xué)與化學(xué)的一門邊緣學(xué)科，與生物學(xué)的許多分枝學(xué)科有密切的關(guān)系，研究植物生命活動(dòng)原理的植物生理學(xué)，必然要涉及到植物體內(nèi)的機(jī)物代謝這一生命活動(dòng)的重要內(nèi)容。而的機(jī)物代謝的途徑和機(jī)理也正是生物化學(xué)的核心內(nèi)容之一；遺傳學(xué)研空生命過程中遺傳信息的傳遞與變異，核酸是一切生物遺傳信息的表達(dá)是通過核酸所攜帶的遺傳信息翻譯為蛋白質(zhì)來實(shí)現(xiàn)的；細(xì)胞生物學(xué)：研究生物細(xì)胞的形態(tài)，成分，結(jié)構(gòu)與功能，研究過程必然探索組成細(xì)胞的各種化學(xué)物質(zhì)的性質(zhì)及其變化，所以細(xì)胞生物學(xué)也與化學(xué)有著十分密切的聯(lián)系，與植物生理、遺傳學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)、有機(jī)化學(xué)六、生物化學(xué)的內(nèi)容1、生物體內(nèi)的組成：有機(jī)體是由大大小小的生物分子組成，生物化學(xué)是說明構(gòu)成生物體內(nèi)的根本物質(zhì)的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)以及根本物質(zhì)在生命活動(dòng)中過程中的作用及變化規(guī)律，包括生長、生殖、代謝等。所以要學(xué)好生物化學(xué)。首先要知道生物體是由哪些元素構(gòu)成，哪些元素構(gòu)成哪些生物小分子，哪些生物小分子可以構(gòu)成哪些生物分子〔根本生物分子〕，哪些生物分子可以構(gòu)成不同的生物大分子，根據(jù)分子量的界限劃分：生物大分子〔MW=104-109：〕如核酸、蛋白質(zhì)、多糖、脂類等，根本生物分子〔MW=100—250〕共30種1〕20種氨基酸〔AminoAuid簡寫成AA〕：包括8種非極性AA即：①Ala：丙aa,②Val:纈aa,③Leu；亮aa，④Ihe：異亮aa，⑤Pro：脯aa，⑥Phe：苯丙aa,⑦Trp：色aa，⑧Met：甲硫aa也叫蛋aa7種極性AA①Gly：甘aa，②Ser：絲aa，③Thr蘇aa，④Cys：半胱aa，⑤Gln：谷酰胺⑥Asn：天冬酰胺⑦酪aaTyr兩種酸性AA：Glu：谷aa，Asp：天冬aa三種堿性AA：Arg:精aa，His：組aa，Lys：賴aa2〕五種含N堿基：兩種嘌呤：Ade:腺嘌呤，Gua鳥嘌呤三種嘧啶：Cyt:胞嘧啶，Ura尿嘧啶，Thy：胸腺嘧啶3〕兩種單糖：葡萄糖和核糖〔分別用G和R表示〕：5碳糖和6碳糖4〕一種脂肪酸：C16：0飽和十六碳脂酸，軟脂酸或稱棕櫚酸5〕一種季胺堿：膽堿以上三十種根本生物分子是由環(huán)境中的CO2、H2O、O2等小分子構(gòu)成，根本生物分子再構(gòu)成生物大分子。生物的根本結(jié)構(gòu)單位是細(xì)胞，而細(xì)胞是由生物大分子構(gòu)成的，大分子又是由30種根本生物分子組成，根本生物分子由小分子物質(zhì)如：C2O、H2O及無機(jī)鹽等化合而成。2、生命現(xiàn)象的特征1〕新陳代謝2〕自我復(fù)制生命體最顯著的特征是能夠進(jìn)行新陳代謝〔Metabolism〕，在生物生長、發(fā)育、繁殖過程中，不斷與外界環(huán)境條件進(jìn)行各種物質(zhì)的交換。例如：植物葉片可以從空氣中吸收二氧化碳而釋放O2，根系從土壤中吸收水分和各種礦質(zhì)營養(yǎng)元素，動(dòng)物那么通過其它生物體獲取生長發(fā)育所需養(yǎng)分，動(dòng)物體內(nèi)的呼吸和消化過程正是動(dòng)物與外界物質(zhì)進(jìn)行交換的過程。所以說：新陳代謝是發(fā)生在生物體內(nèi)的一些物理的化學(xué)的一切變化的總稱，包括吸收、轉(zhuǎn)化、變換、運(yùn)轉(zhuǎn)、分解、合成、排泄等。同化作用—生物體從環(huán)境中取得物質(zhì)轉(zhuǎn)化為體內(nèi)新的物質(zhì)，如：CO2、H2O、O2等合成為大分子物質(zhì)，即合成過程叫同化作用。異化作用—生物體舊有的物質(zhì)轉(zhuǎn)化為環(huán)境中的物質(zhì)，大分子分解成小分子排出體外，即分解過程叫異化作用。生物體的同化和異化作用的過程，不僅包含著物質(zhì)的分解與合成，而且也伴隨著能量的利用與釋放，因此，新陳代謝又可以分為物質(zhì)代謝和能量代謝。物質(zhì)代謝—高分子物質(zhì)如：糖、脂、蛋白質(zhì)、核酸等物質(zhì)的代謝變化，即物質(zhì)的合成與分解過程叫物質(zhì)代謝。能量代謝—生物體內(nèi)的機(jī)械能、化學(xué)能、熱能以及光、電等能量的相互轉(zhuǎn)化過程。物質(zhì)代謝和能量代謝實(shí)際上是聯(lián)系在一起進(jìn)行的。例如：生物體從環(huán)境中經(jīng)過不同途徑獲得生物分子氨基酸，再將氨基酸在體內(nèi)合成為生物大分子蛋白質(zhì)就是同化作用，是需要消耗能量的物質(zhì)代謝。又例如：大分子淀粉在生物體內(nèi)分解為小分子葡萄糖，進(jìn)一步分解成丙酮酸，最后分解成Co2和H2O的過程，這就是異化作用。是需要釋放能量的物質(zhì)代謝。因此，在物質(zhì)代謝的過程中又伴隨著能量代謝，它們的相互關(guān)系可表示為：生物小分子合成為生物大分子同化作用吸收能量物質(zhì)代謝能量代謝新陳代謝釋放能量異化作用生物大分子分解成生物小分子2、自我復(fù)制生命現(xiàn)象的另一特征就是自我復(fù)制、復(fù)制是遺傳的根底，生物的遺傳性狀來源于DNA，通過DNA的復(fù)制把親代的遺傳信息傳遞給子代，這樣子代就表現(xiàn)出親代的遺傳性狀，為什么子代會表現(xiàn)出親代的遺傳性狀呢？這主要是由DNA的分子結(jié)構(gòu)決定的。DNA的結(jié)構(gòu)是由兩條脫氧核糖核酸的構(gòu)成的雙股螺旋結(jié)構(gòu)，當(dāng)DNA復(fù)制時(shí)，親代DNA的雙螺旋先行解開〔旋〕然后以每條鏈上各形成一條互補(bǔ)鏈便形成兩個(gè)雙股螺旋鏈，在每一個(gè)新形成的雙螺旋中，一條鏈?zhǔn)菑挠H代DNA來的，另一條那么是新形成的即保存復(fù)制，也就是說，親代DNA雙股鏈的一半〔一條〕保存在子代DNA的雙股鏈中，關(guān)于半保存復(fù)制的理由論已經(jīng)由Meselson與stall〔1958年〕用同位素15N試驗(yàn)證明，此問題將在核酸代謝一章中講。七、生物化學(xué)與生產(chǎn)及其它學(xué)科的關(guān)系生物化學(xué)是一門非常重要的專業(yè)根底課，以后我們將要學(xué)到的遺傳學(xué)、微生物學(xué)、栽培學(xué)等課程都要生物化學(xué)的知識作根底。從醫(yī)學(xué)方面來講，疾病的診斷愈來愈多地依賴于生化指標(biāo)，如肝功能正常不正常，只要檢查血液中轉(zhuǎn)氨酶的上下、血液中脂類物質(zhì)的增高是心血管疾病的特征之一。不僅如此生化也用在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)學(xué)以及科學(xué)技術(shù)的許多方面，例如：制藥中的提取，濃縮、過濾等程序都是生化方面的技術(shù)，制醬油、釀酒主要是發(fā)酵，糖酵解產(chǎn)生酒精。米酒是怎樣產(chǎn)生酒味、泡菜為什么是酸的，學(xué)完生化以后就清楚了。又如紡織工業(yè)上淀粉酶除漿的方法就是用到酶的作用，農(nóng)業(yè)上，優(yōu)良品種的培育水稻、小麥光合效能的提高，果樹、蔬菜的病蟲害的防治等等都需要生化提供解決的途徑。八、學(xué)習(xí)生物化學(xué)的方法1、以教材為主：我們所用的教材是閻隆飛，李明啟主編的《根底生物化學(xué)》要多看書，吃透教材，除此之外，要看一些參考書，主要的參考書有：沈仁權(quán)等編，根底生物化學(xué)上?？萍汲霭嫔?980鄭集編普通生物化學(xué)〔〕上下冊人民教育出版社1979聶劍初編生化簡明教程北師大沈同等編生物化學(xué)上下冊人民教育出版社1980本教研究室編寫了一本生理生化復(fù)習(xí)題解，可用于本課程與研究生復(fù)習(xí)考試參考。2、要認(rèn)真作筆記、教材的內(nèi)容較多學(xué)時(shí)較少，教材上的東西不一定章章講到，也不一定按順序講，所以復(fù)習(xí)的時(shí)候要按照筆記的順序復(fù)習(xí)，教材上有些是植物學(xué)的，有些是植物生理和有機(jī)化學(xué)的內(nèi)容，我們將一帶而過，書上的內(nèi)容，我們沒有講到的，我們在生化的復(fù)習(xí)考試中不作要求，因此，作好筆記非常重要。3、記代號、背代謝途徑：學(xué)習(xí)生化這門課，首先要對生化的內(nèi)容有所了解，要了解代謝的規(guī)律，要背代謝途徑。因此，生物體的同化和異化作用都包含著一邊串的中間代謝反響，生物小分子全盛為生物大分子、或者大分子分解成生物小分子都是逐步進(jìn)行的，是由許多中間代謝反響組成的，我們研究中間代謝，也就是研究中間代謝的反響途徑，代謝過程是連鎖的反響，如葡萄糖分解成丙酮酸，再分解成CO2和H2O，這些連鎖的反響叫做代謝途徑，代謝途徑有直線的代謝途徑，有循環(huán)的代謝途徑，途徑與途徑之間有交叉、又有聯(lián)系，在學(xué)習(xí)過程中，我們要知道中間代謝途徑，也要知道代謝產(chǎn)物，知道每一步反響的酶，即酶的名稱、酶的作用，以及酶的特異性。第二章核酸的結(jié)構(gòu)和功能第一節(jié)

核酸的生物功能一、核酸是遺傳變異的物質(zhì)根底生命體的遺傳、變異、重組和性狀表達(dá)都是以DNA的結(jié)構(gòu)及其變化為根底的，其證據(jù)有三：1、DNA的恒定性：細(xì)胞核內(nèi)的DNA含量十分恒定，DNA不受營養(yǎng)條件，年齡等因素的影響，性細(xì)胞是體細(xì)胞的DNA含量的一半，不管是質(zhì)量和數(shù)量都是恒定的。2、細(xì)菌的轉(zhuǎn)化因子試驗(yàn)：1944年Avery等作了著名肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化因子試驗(yàn)。他們從光滑型肺炎雙球菌〔有莢膜、菌落光滑〕分別提取DNA，蛋白質(zhì)及多糖物質(zhì)，并分別與粗糙型肺炎雙球菌〔無莢膜、菌落粗糙〕一起培養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)只有DNA能便一局部粗糙型細(xì)菌轉(zhuǎn)化成為光滑型，而且轉(zhuǎn)化的頻率與DNA純度有關(guān)，DNA越純，轉(zhuǎn)化率越高，再將DNA事先用脫氧核糖核酸酶降解，再與粗糙型肺炎雙球菌一起培養(yǎng)，粗糙型菌就不再轉(zhuǎn)化成光滑型菌了，這一實(shí)驗(yàn)有力地說明了DNA是轉(zhuǎn)化作用的物質(zhì)根底。

3、細(xì)菌的轉(zhuǎn)導(dǎo)實(shí)驗(yàn)〔噬菌體侵染細(xì)菌試驗(yàn)〕：Hershey,Chase(1952)將噬菌體的DNA進(jìn)行P32標(biāo)記、蛋白質(zhì)用S35標(biāo)記，將標(biāo)記好的噬菌體注入到大腸桿菌，噬菌體在大腸桿菌內(nèi)進(jìn)行繁殖，發(fā)現(xiàn)新生成的噬菌體里只有P32，而沒有S35。————證明DNA是遺傳物質(zhì)名詞解釋：轉(zhuǎn)化作用：供體菌的DNA通過一定途徑，轉(zhuǎn)入另一種細(xì)菌，從而使另一細(xì)菌的遺傳特性發(fā)生改變的作用。轉(zhuǎn)導(dǎo)作用：遺傳物質(zhì)借助于病毒從一個(gè)細(xì)菌轉(zhuǎn)移到另一個(gè)細(xì)菌的過程。

二、核酸與生物遺傳信息的傳遞

生物的遺傳信息是貯存于DNA中的，蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)是由DNA的遺傳密碼決定的，DNA不直接參與蛋白質(zhì)的合成，但它卻控制著蛋白質(zhì)合成的遺傳信息，任何蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)中的AA序列，最終是由DNA上的基因決定的，以DNA為模板轉(zhuǎn)錄合成多種RNA，再以這些RNA翻譯成蛋白質(zhì)

三、DNA決定基因表達(dá)與調(diào)控

表達(dá)方式、表達(dá)時(shí)間、表達(dá)強(qiáng)弱、對環(huán)境作用的適應(yīng)、變異產(chǎn)生與應(yīng)用

四、RNA的作用：參與蛋白質(zhì)合成、核酶功能、基因表達(dá)與調(diào)控〔反義mRNA)

第二節(jié)核酸的種類，分布和化學(xué)組成一、核酸的種類與分布核酸按其所含的糖不同而分為核糖核酸〔ribonucleicAcid簡寫作RNA〕和脫氧核糖核酸deoxyribonucleicAcid簡寫作DNA〕兩種?！惨弧砇NA在細(xì)胞內(nèi)的RNA主要存在于細(xì)胞質(zhì)中，不管動(dòng)、植、微生物細(xì)胞內(nèi)都含有三種主要的RNA。

1．

rRNA(ribosomalRNA簡寫作rRNA)rRNA與蛋白質(zhì)結(jié)合而構(gòu)成核糖體(ribosme)，它是合成蛋白質(zhì)的細(xì)胞器，在核糖體內(nèi)有三種分子大小不同的rRNA，植物體內(nèi)核糖體中的rRNA的分子量分別為約40000，700000，1300000〔4萬、70萬、130萬〕。RRNA約占總RNA的75-80%2．轉(zhuǎn)移RNA〔transferRNA簡寫作tRNA〕tRNA分子量約為25000-30000D，核苷酸數(shù)目在75-88之間，占總RNA的10-15%，主要功能是攜帶活化的AA到核糖體上去合成蛋白質(zhì)，起著轉(zhuǎn)移AA的作用。3．mRNA(messengerRNA簡稱mRNA)，mRNA只占總RNA的5-19%，mRNA的分子量約40萬，核苷酸數(shù)目在1200左右，mRNA在蛋白質(zhì)合成是起著決定氨基酸順序的模板?！捕矰NA真核細(xì)胞內(nèi)DNA主要分布在細(xì)胞核中，不同生物的細(xì)胞核中的DNA含量有很大差異，但同種生物的體細(xì)胞核中的DNA含量是相同的，而性細(xì)胞核中DNA含量那么占有體細(xì)胞的一半，

在細(xì)胞核內(nèi)，DNA呈高度卷曲的雙股螺旋鏈狀態(tài)，與組蛋白結(jié)合成為染色質(zhì)。每一個(gè)染色質(zhì)含一個(gè)DNA分子，這個(gè)DNA分子沒有分枝。呈線狀，但是，原核細(xì)胞的DNA呈環(huán)狀，存在于擬核內(nèi)。二、核酸的化學(xué)組成核酸是由堿基、戊糖和磷酸組成的。

DNA與RNA的一個(gè)堿基和核糖不同，DNA是脫氧核糖，RNA是核糖，DNA的嘧啶堿中Thy和Cyt，RNA是Ura和Cyt。DNA與RNA的區(qū)別列表DNARNA

磷酸H3PO4H3PO4

戍糖脫氧核糖核糖

堿基A、G、C、T

A、G、C、U〔三〕核苷

堿基+核糖嘌呤或嘧啶堿與核糖或脫氧核糖連接便形成核苷。堿基與核糖縮合而成的化合物叫核苷，堿基與脫氧戊糖縮合而成的化合物叫脫氧核苷。嘌呤堿以第7位氮與戊糖的第1位碳的半縮醛羥基連接。嘧啶堿那么以第1位氮與第1位半縮醛基連接。

〔四〕核苷酸(Nudeotide)由核苷和磷酸形成的酯稱為核苷酸，由核糖核苷生成的核苷酸稱為核苷酸，核苷酸(ribonudeotide)由脫氧核糖核苷生成的核苷酸那么稱為脫氧核糖核苷酸(deoxyribonudeotide)。磷酸不是同堿基相連，而是同核糖的5、3、或2位碳原子相連。腺嘌呤核苷與磷酸結(jié)合的叫腺嘌呤核苷酸，以AMP表示。核苷酸還可以進(jìn)一步磷酸化而生成核苷二磷酸和核苷三磷酸，例如〔AMP〕形成腺苷二磷酸〔腺二磷、adenosinediphosphate、ADP〕和腺苷三磷酸〔腺三磷、adenosinetriphosphateATP〕,腺二磷和腺三磷的第二個(gè)和第三個(gè)磷酸鍵是高能磷酸鍵。

腺二磷和腺三磷的第二個(gè)和第三個(gè)磷酸鍵是高能磷酸鍵，它們在能量轉(zhuǎn)換中起十分重要的作用，其它的核苷酸也可以進(jìn)一步磷酸化而生成相應(yīng)的核苷三磷酸。

ATP的結(jié)構(gòu)中，γ和β兩個(gè)磷酸基的結(jié)合鍵和α-磷酸基團(tuán)的結(jié)合鍵一樣，在ATP結(jié)構(gòu)中“∽〞的鍵叫高能磷酸鍵，它們在水解時(shí)放出的能量為7.3千卡/克分子，而普通磷酸鍵為3-4千卡/克分子，生物體為了維護(hù)生命活動(dòng)必須消耗能量，能量的主要來源是由ATP提供，例如：生物合成的許多化學(xué)反響需要能量，能量是由葡萄糖，脂類等物質(zhì)的分解而獲得的，糖、脂等分解代謝中可釋放出大量的能量，但是，這些能量不是直接就能被利用，而是要經(jīng)過ADP→ATP的轉(zhuǎn)換，才能供生物體能量代謝的需要。(五)三磷酸核苷酸的功能1、ADP、ATP的直接轉(zhuǎn)換可以貯存和釋放能量，一mol高能磷酸鍵可以貯7.3千卡的能量,利用能量時(shí)又可釋放出7.3千卡/mol。GTP是參與蛋白質(zhì)和腺嘌呤的生物合成，UTP參與糖的互變作用，CTP在磷脂的合成中起主要作用。2、各種核苷三磷酸及脫氧核苷三磷酸都是合成RNA和DNA的原料。3、構(gòu)成生物體內(nèi)許多具有核苷酸結(jié)構(gòu)的小分子活性物質(zhì)，例如：輔酶I〔NAD+〕、輔酶Ⅱ〔NADP+〕、黃素腺嘌呤二核苷酸〔FAD〕等，這些都是腺嘌呤核苷酸的衍生物。生物體內(nèi)還含有一些較為特殊的環(huán)狀核苷酸，例如：3ˊ5ˊ-環(huán)化腺苷酸〔cAMP〕及3ˊ5ˊ-環(huán)化鳥苷酸〔Cgmp〕，它們是由核苷酸上的磷酸核糖的3ˊ5ˊ碳原子形成雙酯環(huán)化而成。細(xì)胞內(nèi)cAMP濃度的大小，取決于這兩個(gè)酶活性的上下，這類環(huán)化核苷酸既不是核酸的組成成分，也不是核酸的代謝產(chǎn)物，它們普遍存在于動(dòng)、植、微生物體內(nèi)，含量極少，但生理功能非常重要，體內(nèi)多種激素都是通過cAMP而發(fā)揮生理功能，影響酶的生成或活性以實(shí)現(xiàn)對物質(zhì)代謝的調(diào)節(jié)。

第三節(jié)

核酸的別離及其理化性質(zhì)

核酸的別離：關(guān)于核酸的別離技術(shù)，將在生化實(shí)驗(yàn)書中詳細(xì)表達(dá)，在此僅介紹其別離原理。

〔一〕DNA的別離：真核細(xì)胞中DNA以脫氧蛋白體〔DNP〕形式存在，DNP溶于水或者濃鹽溶液，如1MNacl溶液，但不溶于0.14MNacl溶液,利用它們在不同的鹽溶液里面的溶解度不同,將脫氧核糖核蛋白別離出來。別離的方法：首先破碎細(xì)胞得到細(xì)胞勻漿，+1Mnacl溶液離心，去沉淀，上清液加酚抽取去蛋白或十二烷基磺酸鈉使蛋白質(zhì)變性，離心，去變性蛋白〔沉淀物〕，上清液加酒精沉淀DNA。

〔二〕RNA的別離：RNA也是與蛋白質(zhì)結(jié)合中在一起的，核糖核蛋白溶解于0.14MNaCll溶液，利用這一性質(zhì)將核糖核蛋白抽提出來，再利用酚、或十二烷基磺酸鈉除去蛋白質(zhì)，得到純的RNA。

二、核酸的理化性質(zhì)1、紫外吸收由于核酸的組成成分分嘌呤堿和嘧啶堿具有強(qiáng)烈的紫外吸收，所以，核酸也具有強(qiáng)烈的紫外吸收，最大吸收值在260nm處。2、克分子磷消光系數(shù)

由于核酸分子中堿基和磷原子的含量相等，因此，可根據(jù)磷的含量測定核酸溶液的光密度，以每升核酸溶液中一克原子磷為標(biāo)準(zhǔn)來計(jì)算核酸的消光系數(shù)，就叫做原子磷消光系數(shù)，用Σ〔P〕表示，一般DNA的ε〔P〕為6000-8000，RNA為7000-10000，故可根據(jù)ε〔P〕鑒別DNA和RNA。3、增色效應(yīng)和減色效應(yīng)當(dāng)核酸分子的雙股螺旋結(jié)構(gòu)的DNA溶液緩慢地加熱時(shí)，在260nm波長下吸光度增加的作用叫增色效應(yīng)，產(chǎn)生增色效應(yīng)的原因是在加熱條件下，DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的氫鍵斷開，雙鏈變?yōu)閱捂?，從有?guī)那么的雙螺旋結(jié)構(gòu)變?yōu)閱捂湹臒o規(guī)那么卷曲狀態(tài)，即DNA的變性就是指DNA的一級結(jié)構(gòu)不改變，只是空間結(jié)構(gòu)〔三維結(jié)構(gòu)構(gòu)象〕、雙螺旋結(jié)構(gòu)破壞，引起克原子磷消光系數(shù)增加。相反，變性了的DNA分子，在一定條件下使其復(fù)性，復(fù)性以后的大分子DNA在260nm處的光密度卻比在DNA分子中的各個(gè)堿基在260nm吸收的光密度的總和小得多〔約少35-40%〕，也就是克原子磷消化系數(shù)降低。由于DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)中堆積的堿基之間的電子相互作用減低了對紫外光的吸收，這種現(xiàn)象就是減色效應(yīng)。對減色效應(yīng)的解釋是：在DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)中，各個(gè)堿基緊密地堆疊，它們之間的π電子作用，致使其吸收紫外光減弱，當(dāng)這個(gè)雙股螺旋解開、兩條鏈分開之后，吸收紫外光便增加。所以根據(jù)其光密度的變化，便可測出其形成螺旋結(jié)構(gòu)的程度。4、Tm值：當(dāng)將呈雙螺旋結(jié)構(gòu)的DNA溶液緩慢地加熱時(shí)，其中氫鍵便斷開，雙鏈DNA便解脫成為單鏈，這叫做核酸的“熔解〞或變性。DNA發(fā)生熔解時(shí)A260值不斷增加，當(dāng)吸光值達(dá)最大值的一半時(shí)的溫度稱為熔解溫度〔Tm〕。不同來源的DNA的Tm值是不同的，DNA分子中的(G+C)含量與Tm值有關(guān)，G+C的百分率越高的，那么Tm值越大。這是由于在DNA分子中，G≡C堿基對特別穩(wěn)定的原因。DNA的Tm值一般在75-80之間。DNA所在的介質(zhì)也與Tme有關(guān)。

〔GC)%=2.44*(Tm-69.3)通常把∑〔P〕值到達(dá)最高值的1/2時(shí)溫度稱為“熔點(diǎn)〕或溶解溫度即Tm值。5、退火：當(dāng)將雙股鏈呈分散狀態(tài)的DNA溶解液緩慢冷卻時(shí)，它們又可以發(fā)生不同程度的重新結(jié)合，而形成雙股螺旋結(jié)構(gòu)，這種現(xiàn)象稱為〞退火“?！瞐nnealing〕。在適宜的溫度條件下，分散開的兩條DNA鏈可以完全重新結(jié)合成和原來一樣的雙股螺旋。這個(gè)螺旋的重組過程稱為“復(fù)性“〔renaturation〕退火與復(fù)性的區(qū)別是：退火指分散開的DNA兩條鏈可以與原來的結(jié)合，也可以與另一條單鏈結(jié)合。復(fù)性必須與原來的另一條單鏈結(jié)合成雙螺旋，而不能與別的單鏈結(jié)合成雙螺旋，分散開的兩條鏈必須完全重新結(jié)合成原來一樣的雙螺旋。6、堿解和酸解：在溫和的堿性條件下，核酸的N-糖苷鍵是穩(wěn)定的，但磷酸二酯鍵那么發(fā)生分解，例如：37℃以下用0.3MKOH處理約1小時(shí),RNA的磷酸二酯鍵即全局部解而成為2ˊ3ˊ-環(huán)核苷酸,再延長處理時(shí)間(12-18小時(shí))后,2ˊ3ˊ-環(huán)核苷酸水解成為2能一ˊ和3ˊ-磷酸核苷。DNA的脫氧核糖中的2ˊ-位沒有-OH基，不能形成2ˊ3ˊ-環(huán)核苷酸，所以DNA的磷酸二酯鍵在溫和的堿性條件下是穩(wěn)定的上述的DNA和RNA在堿作用下的不同穩(wěn)定性，可以作為這二種核苷酸定量分析的依據(jù)。核酸的水解：用溫和的或稀的酸對核酸作短時(shí)處理并不起分解，但用稀酸長時(shí)間或提高溫度處理，或提高酸的強(qiáng)度，那么會使嘌呤堿與脫氧核糖之間的糖苷鍵發(fā)生水解，生成無嘌呤核酸，同時(shí)也使少數(shù)磷酸二酯鍵斷裂分解。第四節(jié)核酸的分子結(jié)構(gòu)核酸是核苷酸通過3、5-磷酸二酯鍵縮合連接成的鏈狀分子。磷酸二酯鍵：即由一個(gè)脫氧核苷酸的脫氧糖中的5ˊ位上的磷酸與另一個(gè)脫氧核苷酸的脫氧核糖中的3ˊ位上的羥基脫H2O形成3ˊ5ˊ-磷酸二酯鍵一、DNA的分子結(jié)構(gòu)〔一〕DNA的一級結(jié)構(gòu)DNA分子中脫氧核苷酸的排列順序和連接方式。核糖和磷酸構(gòu)成DNA分子的主鏈，堿基形成側(cè)鏈。堿基組成：在DNA分子中含有四種堿基，即腺嘌呤，鳥嘌呤，胞嘧啶，胸腺嘧啶。這四種堿基在DNA分子中的含量比例，以及它們的排列次序，是決定DNA的分子結(jié)構(gòu)和功能的重要因素。50年代，E.Chargaff研究了不同生物的DNA分子組成之后，發(fā)現(xiàn)一些共同規(guī)律，這些規(guī)律現(xiàn)在稱為Chargaff準(zhǔn)那么，要點(diǎn)如下：①一種生物的所有體細(xì)胞的DNA的堿基組成均是相同的，這個(gè)堿基組成可作為該物種的特征。②不同生物的堿基組成有很大差異，這可用“不對稱比率〔dissymmetryratio〕〔A+T/G+C〕表示。③親緣相近的生物，其堿基組成相似，即不對稱比率相近似。④在同一生物內(nèi)，其DNA分子中的腺嘌呤和胸腺嘧啶的數(shù)量相等〔A=T〕；鳥嘌呤與胞嘧啶的數(shù)量相等〔G=C〕⑤同一生物的DNA分子中的嘌呤堿總量與嘧啶總量相等〔A+G=C+T〕〔二〕DNA的二級結(jié)構(gòu)在E.Chargaff等人的研究根底上，Watson和Crick根據(jù)DNA的x-射線衍射圖及化學(xué)分析的結(jié)果，于1953年提出了著名的關(guān)于DNA的雙螺旋(DNAdoublehelixmodle)結(jié)構(gòu)的模型。雙螺旋結(jié)構(gòu)模型內(nèi)容要點(diǎn)：1．兩條脫氧核苷酸鏈反向平行以右旋方式圍繞一個(gè)共同的中軸向前旋繞，形成雙螺旋結(jié)構(gòu)，在螺旋中形成大溝和小溝。2．基的配對：堿基重疊于螺旋內(nèi)側(cè)，堿基平面與縱軸垂直，二條鏈之間以氫鍵相連,堿基的配對A=T、G≡C〔由分子大小、構(gòu)象、性質(zhì)決定〕3．兩條多脫氧核苷酸鏈互為互補(bǔ)鏈，配對堿基叫互補(bǔ)堿基,一條鏈的堿基順序確定之后,就可推知另一條鏈的堿基順序。4．DNA雙螺旋上升，旋轉(zhuǎn)過程中每10個(gè)核苷酸旋轉(zhuǎn)一圈，螺旋上升一圈，10個(gè)核苷酸上升34?，每個(gè)核苷酸上升3.4?,螺旋的半徑10?直徑20??！?嘌呤不能與嘌呤配對,嘧啶不能與嘧啶配對,原因是鏈之間的直徑是20?,假設(shè)兩個(gè)嘧啶配對,所占空間太小,不能形成氫鍵,假設(shè)兩嘌呤堿配對所占位置在,20?的空間放置不下,所以只能是一條鏈的嘧啶與另一條的嘌呤相配對成堿基對,而且必須是A與T,G與C配對.〕〔三〕維持二級結(jié)構(gòu)的力DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)十分穩(wěn)定，穩(wěn)定的因素：1．堿基堆積力。這是主要的穩(wěn)定因素，因?yàn)楦鱾€(gè)堿基堆積在一起，產(chǎn)生堿基間的范德華引力，使得兩條脫氧多核苷酸鏈成螺旋開穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，堿基堆積力是由于芳香族堿基的π電子之間相互作用而引起的DNA分子中堿基層層堆積，在DNA分子內(nèi)部形成了一個(gè)疏水核心，核心內(nèi)幾乎沒有游離水分子，所以使互補(bǔ)的堿基之間形成氫鍵。2．第二是堿基對之間的氫鍵，這種力量比堿基堆積力弱。3．離子鍵，P酸殘基負(fù)電荷與介質(zhì)中陽離子形成離子鍵〔四〕DNA的三級結(jié)構(gòu)DNA的三級結(jié)構(gòu)是DNA分子在二級結(jié)構(gòu)的根底上進(jìn)一步扭曲，也叫超螺旋結(jié)構(gòu)或叫超卷曲。環(huán)狀DNA形成麻花狀結(jié)構(gòu)，如病毒DNA，噬菌體，細(xì)胞質(zhì)體、葉綠體、線粒體DNA分子都是環(huán)狀的。〔五〕核蛋白體核酸與蛋白質(zhì)形成的復(fù)合體。具有生合活動(dòng)特性的自我復(fù)制，自我表達(dá)功能。DNA雙鏈+組蛋白8聚體→核小體→染色質(zhì)染色體病毒：就是一個(gè)核蛋白體，有RNA病毒與DNA病毒之分。二、RNA〔核糖核酸〕的結(jié)構(gòu)1．RNA的堿基組成：RNA中所含的四種根本堿基是：腺嘌呤、鳥嘌呤、胞嘧啶、尿嘧啶，此外還含有幾十種修飾堿基。RNA的堿基組成，不象DNA那樣具有嚴(yán)格的A=T，G=C的規(guī)律，因?yàn)镽NA的結(jié)構(gòu)不象DNA那樣，整個(gè)分子都是雙螺旋結(jié)構(gòu)。2.RNA的一級結(jié)構(gòu)核糖核酸的一級結(jié)構(gòu)很象脫氧核糖核酸，是由許許多多的核糖核苷酸借助3ˊ、5ˊ-磷酸二酯鍵連接而成的多核苷酸鏈，盡管RNA的核糖Cˊ2上有一自由羥基，但不形成2ˊ，5ˊ-磷酸二酯鍵，用牛脾磷酸二酯酶降解天然RNA，酶解產(chǎn)物中只有3ˊ-核苷酸，并無2ˊ-核苷酸。mRNA的一級結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：極大多數(shù)真核細(xì)胞mRNA在3ˊ末端連續(xù)200個(gè)核苷酸均為腺嘌呤核苷酸殘基，稱為多聚腺苷酸〔或稱polyA〕，原核細(xì)胞的mRNA其3ˊ端一般沒有polyA。polyA的結(jié)構(gòu)與mRNA從細(xì)胞轉(zhuǎn)移至細(xì)胞質(zhì)的過程有關(guān)，也與壽命有關(guān)。新合成的mRNA的polyA較長，衰老的mRNA分子，polyA短。真核細(xì)胞的mRNA5ˊ-末端還有一特殊的結(jié)構(gòu)，m7GpppNm，通稱為“帽子結(jié)構(gòu)〞。5ˊ末端的鳥嘌呤N7被甲基化，核苷酸經(jīng)過磷酸與相鄰的核苷酸〔N〕相連，形成5ˊ、5ˊ-磷酸二酯鍵，這個(gè)〔N〕核苷酸的C2ˊ上也是被甲基化了的，這種特殊的5ˊ末端有抗核酸酶水解的作用。Nm表示N核苷酸的C2ˊ上也是被甲基化了。3．RNA的二、三級結(jié)構(gòu)天然RNA的二級結(jié)構(gòu)，一般并不象DNA那樣都是雙螺旋結(jié)構(gòu)。其實(shí)RNA的二級結(jié)構(gòu)是一條單鏈，鏈的許多區(qū)域自身發(fā)生回折，回折區(qū)內(nèi)的多核苷酸段呈螺旋結(jié)構(gòu)，約為40-70%的核苷酸參與這種螺旋的結(jié)構(gòu)，因此，RNA分子實(shí)際上是一條含有短的不完全的螺旋區(qū)的多核苷酸鏈，由于鏈的回折使可以配對的堿基，如A與U、G與C在螺旋區(qū)內(nèi)相配成對，配對的堿基之間形成氫鍵，不能配對的堿基形成環(huán)。關(guān)于RNA的這種二級結(jié)構(gòu)，目前以tRNA的結(jié)構(gòu)研究得最多，了解得也最清楚，各種tRNA的二級結(jié)構(gòu)都可用“三葉草圖形〞表示：三葉草結(jié)構(gòu)具有以下共同特點(diǎn)：從3ˊ末端起為三個(gè)不構(gòu)成堿基對但也不是連接成環(huán)的核苷酸，即C-C-AOH，連接它們的是5ˊ-末端形成7個(gè)堿基對的一個(gè)螺旋區(qū)，通常稱這一局部為“氨基酸臂〞或稱氨基酸接受基〕，因?yàn)樵诘鞍踪|(zhì)生物合成中，tRNA運(yùn)送氨基酸時(shí)，氨基酸總是接在3ˊ-末端的腺苷酸上。2、環(huán)I由8至11個(gè)不能形成堿基對的核苷酸組成的小環(huán)，接在由3或4個(gè)堿基對形成的另一個(gè)螺旋區(qū)的一端，此環(huán)因含有5、6-二氫尿嘧啶，故稱為“二氫尿嘧啶環(huán)〞〔DHU環(huán)〕。連接此環(huán)的螺旋區(qū)稱二氫尿嘧啶區(qū)。3、環(huán)Ⅱ?yàn)橛?個(gè)核苷酸組成的小環(huán)，它們也都不能互補(bǔ)為堿基對，接在由5個(gè)堿基對級成的另一螺旋區(qū)的一端，位于此環(huán)中間部位的三個(gè)核苷酸偏成一組，構(gòu)成所謂的“反密碼子〞，故稱此環(huán)為“反密碼環(huán)〞，連接此環(huán)的5個(gè)堿基對組成的螺旋區(qū)稱“反密碼區(qū)〞。不同的Trnae不同的反密碼子，但其左鄰為尿苷酸，右鄰都為嘌呤核苷酸，它在蛋白質(zhì)生物合成中可以識別mRNA上的“密碼〞，使其所攜帶的AA在合成肽鏈時(shí)能準(zhǔn)確地對號入痤。〔將在蛋白質(zhì)合成一章中詳細(xì)討論〕4、環(huán)Ⅲ為7個(gè)核苷酸組成的小環(huán)，接在由5個(gè)堿基對形成的又一螺旋區(qū)的一端，此環(huán)因含有修飾核苷Φ〔假尿嘧啶核苷〕及T〔胸腺嘧啶核糖核苷酸殘基〕并必定含有-T-Φ-C的堿基順序，所以又稱為T-Φ-C環(huán)。5、在環(huán)Ⅱ與環(huán)Ⅲ之間，比三葉草還多3-18個(gè)核苷酸組成的“附加叉〞又可稱額外環(huán)或不變環(huán)，這些核苷酸以含有較多修飾堿基為其特點(diǎn)，它們有的可形成堿基對，稱可變環(huán)或額外環(huán)，有的不能形成堿基對，在不同種類的tRNA中，額外環(huán)的大小很不一致，核苷酸的數(shù)目相差很遠(yuǎn)，所以是tRNA分類的重要指標(biāo)。歸納：P64①所有的tRNA有7-15個(gè)稀有堿基如假尿核苷、N2-二甲基⑥任何tRNA的5ˊ位都是G〔鳥苷酸〕⑦接受AA端都是CCA-OH⑧有局部核苷酸成雙螺旋，一半雙、一半單，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定⑨所有tRNA的三區(qū)有反密碼子。rRNA：rRNA總是與蛋白體結(jié)合在一起的以核糖核蛋白體的形式存在，核糖體由大小兩個(gè)亞基組成，亞基的大小以沉降系數(shù)S表示：1s=1×10-13cm/sec/dyn/g原核生物和真核生物的核糖體大小不一樣。原核生物〔70S〕真核生物〔80S〕核糖體rRNA核糖體rRNA小亞基30S16S40S18S大亞基50S23S、5S60S28S、5S、5.8S核糖體的大亞基和小亞基都有結(jié)合位點(diǎn),小亞基有與mRNA結(jié)合的部位，大亞基有與tRNA結(jié)合的位點(diǎn)，在核糖體內(nèi)，rRNA以單鏈存在，而且也和tRNA一樣，多核苷酸鏈發(fā)生折疊而形成發(fā)夾式結(jié)構(gòu)，同時(shí)，也局部呈雙螺旋結(jié)構(gòu)，但是rRNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)沒有DNA穩(wěn)定，它容易因各種因子影響而發(fā)生構(gòu)象變化，如溫度、電解質(zhì)的不同，可以使RNA呈現(xiàn)不同的構(gòu)象。第五節(jié)病毒與核蛋白病毒的組成：①核酸②蛋白質(zhì)病毒：生物與非生物之間，很多疾病如感冒、白、肝炎、水稻的矮叢病、煙草花葉病毒等都是病毒類疾病。病毒的類型：病毒有DNA病毒，有RNA病毒，至今還未發(fā)現(xiàn)有同時(shí)存在DNA和RNA的病毒，病毒進(jìn)到細(xì)菌里去了就叫做噬菌體。課堂討論題1、有一DNA片段是pCTGGAC，另有兩條片段互補(bǔ)，①條對還是②條對①pGACCTC②pACCTC因?yàn)镈NA片段是1、1、5ˊ→3ˊ，互補(bǔ)就應(yīng)該是從3ˊ→5ˊ，所以②對，P在右邊，表示在3ˊ位。2、如果Tm高，那么A+T的量是高還是低，Tm高說明G+C含量高，G+C三個(gè)H鍵熔解溫度比A=T二個(gè)氫鍵的高。3、DNA一個(gè)螺旋有幾個(gè)堿基對？10個(gè)，假設(shè)某DNA的分子量是3×107，每一對堿基的分子量是670，問這DNA的長度是多少？要計(jì)算長度先必須算堿基對一個(gè)堿基對上升高度是34A所以，3.4×44776=15.22×10-4cm,那么這一段有多少個(gè)螺旋?等于4478個(gè)螺旋.4、思考題:1、了解核酸的化學(xué)本質(zhì)及DNA和RNA在組成，結(jié)構(gòu)和功能上的差異2、嘧啶、核苷、核苷酸和核酸在分子結(jié)構(gòu)上的關(guān)系3、認(rèn)識核酸在生物科學(xué)上的重要性及在實(shí)踐中的意義4、E.chargaff定那么的內(nèi)容是什么？5、弄清Watson-crick提出的DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的根本概念6、核酸的理化性質(zhì)和它們的結(jié)構(gòu)有何關(guān)系？核酸核酸按其所含糖類不同，可分為脫氧核糖核酸〔DNA〕和核糖核酸〔RNA〕兩類1、脫氧核糖核酸：dsDNAssDNA2、核糖核酸：mRNAmRNArRNA核酸的生物學(xué)功能核酸是遺傳信息的載體，也是遺傳和變異的物質(zhì)根底；RNA參與蛋白質(zhì)的生物合成；RNA具有催化、調(diào)節(jié)基因表達(dá)等功能。戊糖＋堿基→核苷戊糖＋堿基＋磷酸→核苷酸雙螺旋根本特征：兩條反向平行的多核苷酸鏈，一條為5’→3’，另一條為3’→5’，繞同一中心軸相互纏繞為右手螺旋磷酸基團(tuán)與戊糖在外側(cè)形成DNA雙螺旋的骨架；堿基位于螺旋內(nèi)側(cè)。堿基按互補(bǔ)配對原那么通過氫鍵相連堿基平面與中心軸近乎垂直，相鄰堿基平面間的垂直距離為0.34nm。雙螺旋直徑2nm；相鄰核苷酸間的夾角為36°，每圈10bp，螺距3.4nm。螺旋外表具有大溝和小溝。真核生物染色體組裝DNA在組蛋白幫助下裝配成核小體RNA分子的共同特征：大多數(shù)天然RNA分子為單鏈直線型多核苷酸鏈，鏈間以3’,5’-磷酸二酯鍵連接。堿基組成A、G、C、U，稀有堿基較多；戊糖是核糖?；パa(bǔ)堿基可自身回折，在局部區(qū)域形成發(fā)夾結(jié)構(gòu)〔hairpin〕或莖環(huán)結(jié)構(gòu)〔stem-loop〕。二、tRNA的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)70~90nt，分子量小，約25kd，4S；種類多。5’端為polyG；3’端為CCA-OH序列，用來接受活化的AA。二級結(jié)構(gòu)為三葉草形結(jié)構(gòu)〔四臂四環(huán)〕。三級結(jié)構(gòu)為倒L形。含有較多修飾核苷酸(如Ψ，D等)。有的堿基很保守〔如D〕。mRNA的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)原核生物：1.多順反子：一條mRNA編碼多條肽鏈。2.邊轉(zhuǎn)錄邊翻譯。3.無修飾成份。4.SD序列：mRNA5’先導(dǎo)區(qū)一段富含嘌呤堿的序列，位于起始密碼子AUG前約10個(gè)nt處，多為5’-AGGAGGU-3’。它和核糖體16SrRNA的3’末端富含嘧啶堿的序列互補(bǔ)，這與mRNA對核糖體快速識別有關(guān)。真核生物：單順反子：一條mRNA編碼一條肽鏈。轉(zhuǎn)錄后再翻譯。有修飾成份〔甲基化、磷酸化〕。有m7G-5’ppp5’-Nm-3’p5’帽子結(jié)構(gòu)。3’-polyA尾。紫外吸收特性：核苷酸的嘌呤和嘧啶堿中含有共軛雙鍵，在260nm附近到達(dá)最大吸收值。變性：核酸在加熱、極端pH、有機(jī)試劑、變性劑及機(jī)械力等作用下，發(fā)生氫鍵斷裂〔不涉及共價(jià)鍵，堆積力破壞〕，雙螺旋分子變?yōu)閱捂湹倪^程。增色效應(yīng)：DNA分子變性后，堿基堆積不復(fù)存在，原先藏于螺旋內(nèi)部的堿基暴露出來，這使得DNA在260nm的吸收值比變性前明顯增加。減色效應(yīng)：指變性DNA的兩條互補(bǔ)單鏈在適當(dāng)條件下重新締合形成雙螺旋結(jié)構(gòu)，其理化性質(zhì)也隨之恢復(fù)的過程。復(fù)性后的DNA溶液在260nm處的吸收值比復(fù)性前明顯下降，這種現(xiàn)象稱為減色效應(yīng)。核酸定量分析：紫外分光光度法：利用堿基260nm的紫外吸收測定核酸的含量定磷法：濃硫酸水解核酸之磷酸，酸性條件下磷酸與鉬酸形成磷鉬酸，用復(fù)原劑復(fù)原磷鉬酸為鉬藍(lán)，660nm比色測定含量定糖法一、簡答題1、某DNA樣品含腺嘌呤15.1%〔按摩爾堿基計(jì)〕，計(jì)算其余堿基的百分含量。2、DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)是什么時(shí)候，由誰提出來的？試述其結(jié)構(gòu)模型。3、DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)有些什么根本特點(diǎn)？這些特點(diǎn)能解釋哪些最重要的生命現(xiàn)象？4、tRNA的結(jié)構(gòu)有何特點(diǎn)？有何功能？5、DNA和RNA的結(jié)構(gòu)有何異同？6、簡述核酸研究的進(jìn)展，在生命科學(xué)中有何重大意義？7、計(jì)算〔1〕分子量為3105的雙股DNA分子的長度；〔2〕這種DNA一分子占有的體積；〔3〕這種DNA一分子占有的螺旋圈數(shù)。〔一個(gè)互補(bǔ)的脫氧核苷酸殘基對的平均分子量為618〕二、名詞解釋變性和復(fù)性分子雜交增色效應(yīng)和減色效應(yīng)回文結(jié)構(gòu)TmcAMPChargaff定律三、判斷題1脫氧核糖核苷中的糖苷3’位沒有羥基。錯(cuò)2.假設(shè)雙鏈DNA中的一條鏈堿基順序?yàn)閜CpTpGpGpC，那么另一條鏈為pGpApCpCpG。錯(cuò)3假設(shè)屬A比屬B的Tm值低，那么屬A比屬B含有更多的A-T堿基對。對4原核生物和真核生物的染色體均為DNA與組蛋白的復(fù)合體。錯(cuò)5核酸的紫外吸收與pH無關(guān)。錯(cuò)6生物體內(nèi)存在的核苷酸多為5’核苷酸。對7用堿水解核苷酸可以得到2’與3’核苷酸的混合物。對8Z－型DNA與B－型DNA可以相互轉(zhuǎn)變。對9生物體內(nèi)天然存在的DNA多為負(fù)超螺旋。對11mRNA是細(xì)胞種類最多，含量最豐富的RNA。錯(cuò)14目前，發(fā)現(xiàn)的修飾核苷酸多存在于tRNA中。對15對于提純的DNA樣品，如果測得OD260/OD280＜1.8，那么說明樣品中含有蛋白質(zhì)。對16核酸變性或降解時(shí)，存在減色效應(yīng)。錯(cuò)18在所有的病毒中，迄今為止還沒有發(fā)現(xiàn)即含有RNA又含有DNA的病毒。對四、選擇題4DNA變性后〔A〕A黏度下降 B沉降系數(shù)下降 C浮力密度下降 D紫外吸收下降6以下復(fù)合物中，除哪個(gè)外，均是核酸和蛋白質(zhì)組成的復(fù)合物〔D〕A核糖體 B病毒 C端粒酶 D核酶9RNA經(jīng)NaOH水解的產(chǎn)物為〔D〕A5’核苷酸 B2’核苷酸 C3’核苷酸 D2’核苷酸和3’核苷酸的混合物10反密碼子UGA所識別的密碼子為〔C〕A、ACU B、ACT C、UCA DTCA13反密碼子GψA所識別的密碼子為〔D〕A、CAU B、UGC C、CGU DUAC五、填空題1核酸的根本結(jié)構(gòu)單位是核苷酸。3DNA雙螺旋中只存在2種不同堿基對，其中T總是與A配對，G總是與C配對。4核酸的主要組成是堿基、核糖、磷酸。5兩類核酸在細(xì)胞中的分布不同，DNA主要分布在細(xì)胞核，RNA重要分布在細(xì)胞質(zhì)。9核酸在260nm處有強(qiáng)吸收，這是由于嘌呤堿基和嘧啶堿基中含有共軛雙鍵。11雙鏈DNA中假設(shè)GC堿基對含量多，那么Tm值高。13DNA均一性越高，其Tm值溫度范圍越窄。19DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)具有多樣性，螺距為3.4nm，每匝含有10個(gè)堿基，這是B型DNA的結(jié)構(gòu)。20NAD、FAD、CoA都是腺苷酸的衍生物。24維持DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的主要因素是堿基堆積力，其次是氫鍵、離子鍵、范德華力。25tRAN的二級結(jié)構(gòu)為三葉草型，三級結(jié)構(gòu)為倒L型。蛋白質(zhì)化學(xué)第一節(jié)蛋白質(zhì)的生物學(xué)功能蛋白質(zhì)是生物細(xì)胞組分中含量最豐富，功能最多的生物大分子，是生物體重要的組成成分，與生命活動(dòng)有著十分密切的關(guān)系，在生物體內(nèi)的重要作用。恩格斯：生合是蛋白質(zhì)的存在形式。核酸是生命的藍(lán)圖，蛋白質(zhì)是生命的表現(xiàn)者。表現(xiàn)在：1、催化作用：酶是以蛋白質(zhì)為主要成分的生物催化劑，代謝反響幾乎都是在酶的催化下進(jìn)行的。2、調(diào)節(jié)作用：某些動(dòng)物激素是蛋白質(zhì)，如胰島素，生長素，促卵泡激素，促甲狀腺激素等，在代謝調(diào)節(jié)起著重要的作用。3、運(yùn)輸作用：如血紅蛋白，肌紅蛋白運(yùn)輸氧；脂蛋白運(yùn)輸脂類，細(xì)胞色素和鐵氧還蛋白〔運(yùn)輸〕傳遞電子；細(xì)胞膜上的離子通道、離子泵，載體等運(yùn)輸離子和代謝物。4、防御功能：如高等動(dòng)物的抗體，補(bǔ)體、干擾素等蛋白具有防御作用。識別與排他作用第二節(jié)蛋白質(zhì)的化學(xué)組成一、元素組成：蛋白質(zhì)主要含有C、H、O、N，有的還含有S、P、金屬離子〔Fe、Zn、Cu、Mn等〕，蛋白質(zhì)元素組成與糖、脂不同的是含有N，而且大多數(shù)蛋白質(zhì)含N量相當(dāng)接近，約為15—17%，平均為16%，所以在任何生物樣品中，每克N的存在大約表示該樣品含有100/16=6.25g蛋白質(zhì),因此,只要測定生物樣品中的含N量,就能計(jì)算出蛋白質(zhì)的大致含量。例如測定100克面粉中含有2gN，說明100克面粉里含有2×6.25=13.25g蛋白質(zhì),面粉的蛋白質(zhì)含量=13.5%。二、蛋白質(zhì)的水解蛋白質(zhì)是高分子物質(zhì)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，分子量大，一般都在10000以上，蛋白質(zhì)可被酸、堿和蛋白酶催化水解，使蛋白質(zhì)分子斷裂，分子量逐步變小，最后水解成AA。例如：在體外加5—10倍20%HCl水解蛋白質(zhì)24hr，即可使蛋白質(zhì)水解成AA〔舉例：豬毛制備AA，胱aa、賴aa、精aa等〕蛋白+6molNaOH溶液中煮沸6hr水解成AA。酶水解，在生物體內(nèi)，蛋白質(zhì)主要是在蛋白酶的催化下分解的，在水解過程中由于水解方法和條件不同，可以得到不同程度的降解物。蛋白酶蛋白腙酶蛋白胨酶端解酶蛋白質(zhì)蛋白腙蛋白胨多肽20AAM·W104以上5×1032×103100以上三、組成蛋白質(zhì)的20種AA蛋白質(zhì)的水解產(chǎn)物是20種AA，經(jīng)結(jié)構(gòu)分析，20種AA有三種共同的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：1、都是α—AA：氨基都是連接在與羧基相連的α—碳原子上。NH2R-CH-COOHα—AA2、除甘aa外，都有一個(gè)不對稱碳原子，因此，都具有旋光性3、AA都是L-型的生物體內(nèi)的AA極少數(shù)是D型的，只是有些抗菌素中含有D-型AA〔D型AA對人體是有害！〕第三節(jié)AA的分類及其化學(xué)性質(zhì)組成蛋白質(zhì)的20種AA可按性質(zhì)進(jìn)行分類，可按化學(xué)結(jié)構(gòu)分類，也可根據(jù)生物體內(nèi)是否能自行合成分為必需AA和非必需AA。一、根據(jù)體內(nèi)能否自行合成分：1、必需AA：這類AA在體內(nèi)不能合成，而必須由食物提供，共8種：即纈aa、異亮aa、亮aa、苯丙aa、蛋aa、色aa、蘇aa和賴aa。2、非必需AA：這類AA在動(dòng)物體內(nèi)可以合成，不一定由食物提供，除8種必需AA的其它12種都是非必需AA，其中精aa在體內(nèi)能合成一局部，但供給不上，一局部必須由食物提供，所以叫做半必需AA。二、根據(jù)AA側(cè)鏈R基的極性性質(zhì)，將20種AA分為四大類：〔一〕非極性AA：這類AA共有8種，包括五種具脂肪烴R基團(tuán)的AA，即：丙aa、亮aa、異亮aa、纈aa、甲硫aa和色aa、苯丙aa、脯aa，其中色aa和苯丙aa含有吲哚環(huán)和苯基、脯aa是一種亞氨基酸〔二〕AA極性AA上七種極性AA比非極性AA易溶于水。它們所含的極性R基團(tuán)能參與氫鍵的形成，絲aa、蘇aa、酪aa的極性是由羧基提供的；而天冬酰胺和谷酰胺的極性是由酰胺基產(chǎn)生；半胱aa的極性由巰基產(chǎn)生，甘aa雖不帶有側(cè)鏈極性基團(tuán)，但由于所帶的α-氨基和α-羧基占了整個(gè)分子的大局部，具有明顯的極性，所以也歸納為極性AA一類。要求會寫這七種AA的結(jié)構(gòu)式〔三〕酸性AA-R基團(tuán)帶負(fù)電荷的AA1、谷aa2、天冬aa因含有第二個(gè)羧基，所以在pH7.0時(shí)具有凈負(fù)電荷?！菜摹硥A性AA—R基團(tuán)帶正電荷的AA1、賴aa2、精aa3、組aa這三種AA的側(cè)鏈基團(tuán)在pH7.0時(shí)帶有正電荷，賴aa的R側(cè)鏈帶有-NH2基，精aa帶有具正電荷的胍基；組aa具有弱堿性的咪唑基。二、稀有蛋白質(zhì)氨基酸：蛋白質(zhì)組成中，除了以上20種AA外，還有一些極少數(shù)的修飾AA，它們都是常見氨基酸相應(yīng)的衍生物，如：羥脯aa的衍生物，主要存在于纖維蛋白質(zhì)中。這些AA不是在蛋白質(zhì)的合成過程中經(jīng)遺傳密碼翻譯出來，而是蛋白質(zhì)合成之后經(jīng)修飾得來的，經(jīng)羧基化、甲基化生成。三、非蛋白質(zhì)AA除了以上20種AA和少數(shù)修飾的AA構(gòu)成蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的AA外，天然存在的還有一些并不是蛋白質(zhì)的組成成分，這些AA稱為非蛋白質(zhì)AA，例如：組成細(xì)胞壁的肽聚糖存在有D-谷aa，D-丙aa，而蛋白質(zhì)的20種AA都是L-型的，而D-型AA不能參與蛋白質(zhì)合成，有些非蛋白質(zhì)AA是主要的代謝物前體或中間產(chǎn)物，如β-Ala是維生素B3〔泛酸〕的前體，瓜aa和鳥aa是合成精aa的前體，γ-氨基丁酸是一種神經(jīng)遞質(zhì)。四、氨基酸的化學(xué)性質(zhì)氨基酸的化學(xué)反響主要是指它的α-氨基，α-羧基以及側(cè)鏈上的基團(tuán)參與的一些反響?！惨弧秤砂被汪然餐瑓⑴c的反響1、兩性解離：AA的同一分子中含有堿性的-NH2和酸性的羧基-COOH，-COOH可以解離放出H+，自身變成-COO-負(fù)離子，H+轉(zhuǎn)給-NH2成為氨基正離子，成為同一分子上帶有正負(fù)電荷的兩性離子，實(shí)驗(yàn)證明，氨基酸在水溶液中或晶體狀態(tài)都是以兩性離子形式存在。兩性離子的AA，其氨基和羧基的解離受pH影響。AA兩性離子既是H+的受體，起到堿的作用，AA以正離子狀態(tài)存在。在堿性條件下，兩性離子的AA又可以作H+的供體，起到酸的作用，AA以負(fù)離子狀態(tài)存在。因此，氨基酸是兩性電解質(zhì)，現(xiàn)以中性AA丙aa為例說明氨基酸的解離情況。物質(zhì)的解離常數(shù)可以用測定滴定曲線的實(shí)驗(yàn)方法求得，當(dāng)1mol丙氨酸溶于水時(shí)，溶液的pH等于6，如果用標(biāo)準(zhǔn)NaOH進(jìn)行滴定，以參加的氫氧化鈉摩爾數(shù)對pH作圖得到滴定曲線如右圖B，在pH969處有一拐點(diǎn)，即PK2ˊ。如果用pH標(biāo)準(zhǔn)鹽酸滴定，以參加的鹽酸摩爾數(shù)對pH作圖得滴定曲線A，在pH234處有一拐點(diǎn)即K1ˊ。隨著溶液酸性增強(qiáng)，丙氨酸兩性離子作為堿，其-COO-接受H+轉(zhuǎn)變?yōu)檎x子〔Ala+〕，在電場中向陰極移動(dòng)；而隨著溶液堿性增強(qiáng)，Ala用為酸，其-NH3供出質(zhì)子而轉(zhuǎn)變?yōu)樨?fù)離子〔Ala-〕，在電場中向陽極移動(dòng)，在pH6.02時(shí)，丙氨酸羧基的負(fù)電荷和氨基的正電荷數(shù)相等，凈電荷為零，在電場中將不移動(dòng)，此時(shí)溶液pH稱為丙氨酸的等電點(diǎn)〔PI〕，Ala的等電點(diǎn)=〔PK1ˊ+PK2ˊ〕/2，即=〔2.34+9.69〕/2=6.02。所以,等電點(diǎn)PI值等于該AA的兩性離子狀態(tài)兩側(cè)的基團(tuán)PK值之和的一半。茚三在反響：水合茚三酮被復(fù)原成復(fù)原型茚三酮，所放出的-NH3和水合茚三酮及復(fù)原型茚三酮宿合，脫去三分子水，即生成蘭紫色化合物。反響中產(chǎn)生的蘭紫色化合物的顏色深淺程及CO2生成的量都可以作為AA定量的依據(jù)，茚三酮與AA反響非常靈敏，極少量的AA即能顯色。脯aa及羥脯aa與茚三酮反響產(chǎn)生黃色。2、離子交換：AA在低于PI的pH溶液中帶正電荷，可以與陽離子交換，在高于PI的pH溶液中帶負(fù)電荷，可以與陰離子交換，這一性質(zhì)對某一AA的別離純化很有用?！捕秤砂被鶇⑴c的反響1、與亞硝酸的反響：20種AA中除脯aa外，AA的α-氨基與其它一級胺一樣，能與亞硝酸作用生成相應(yīng)的羥酸和N2↑。產(chǎn)生的N2氣一半來自氨基酸的氨基N，一半來自亞硝酸的N，在標(biāo)準(zhǔn)條件下，測定生產(chǎn)氮的體積即計(jì)算氨基酸的量。2、桑格反響〔Sangerreaction〕,即與2，4-二硝基氟苯的反響。在堿性條件下，氨基酸的α-氨基與一般氨基化合物一樣，遇鹵素化合物時(shí)，能生成氨基取代化合物，其中重要的是2，4-二硝基氟苯的反響。這反響可用來鑒定多肽或蛋白質(zhì)N-末端的氨基酸以及測定多肽或蛋白質(zhì)的氨基酸排列順序。3、艾德曼反響(Edmanreaction〕α-氨基與苯異硫氰酸酯在弱堿性條件下形成相應(yīng)的苯氨基硫甲酰衍生物，這種衍生物在硝基甲烷中與酸作用發(fā)生環(huán)化生成相應(yīng)的苯乙內(nèi)酰硫脲衍生物，這種衍生物是無色的，可用層析法鑒定，這個(gè)反響首先為Edman用來鑒定多肽或蛋白質(zhì)N末端氨基酸，這個(gè)反響在多肽或蛋白質(zhì)的AA順序分析方面占有重要地位。現(xiàn)在根據(jù)此原理設(shè)計(jì)出了“蛋白質(zhì)順序測定儀〞，可以自動(dòng)測定蛋白質(zhì)的AA順序〔三〕由羧基參與的反響AA的羧基和其它有機(jī)化合物一樣，在一定條件下可以起成酯、成鹽、成酰胺、酰氯、脫羧等反響1、成酯反響：2、成鹽反響：3、成酰胺反響：氨基酸酯與氨作用即可形成氨基酸酰胺，為生物體儲NH3主要反響動(dòng)、植物體內(nèi)存在的天冬酰胺和谷酰胺也可能以這種反響形成的4、脫羧反響：生物體內(nèi)的AA經(jīng)脫羧酶作用放出CO2并生成相應(yīng)的胺。第四節(jié)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)是由許多氨基酸通過肽鍵連接形成的生物大分子，20種AA以不同的數(shù)目，比例和排列順序構(gòu)成了成千上萬種不同的蛋白質(zhì)，其分子量在10000以上，結(jié)構(gòu)極其復(fù)雜，下面對蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的不同層次進(jìn)行討論。一、蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)一級結(jié)構(gòu)是指蛋白質(zhì)肽鍵中氨基酸的排列順序和連接方式，蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)也叫化學(xué)結(jié)構(gòu)。氨基酸的連接方式：一個(gè)AA的α-氨基與另一AA的α-羧基經(jīng)脫水成肽鍵連接的，如：這個(gè)二肽的命名應(yīng)該是丙氨酰甘氨酸肽的數(shù)目是根據(jù)氨基酸殘基的數(shù)目決定的。三肽是一個(gè)二肽的羧基與另一AA的-NH2脫水成肽鍵，所以一個(gè)肽就有8個(gè)AA殘基，八個(gè)氨基酸殘基的八肽由七個(gè)肽鍵連接。十個(gè)以下的肽叫寡肽，超過10AA殘基的肽叫多肽。因?yàn)槎鄠€(gè)AA以肽鍵連接的是一條鏈，所以也叫多肽鏈，蛋白質(zhì)里的肽鏈由100-300個(gè)AA殘基組成，但也有例外，如鐵氧還蛋白只有6000道爾頓，大約只有60個(gè)AA殘基組成。組成蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)的是α-氨基，α-羧基，而有些AA還含有非α-氨基，非α-羧基，如賴aa的ε-NH2，精aa的胍基，His的咪唑基，這些都沒有形成肽鍵，它們以游離狀態(tài)存在。非α-羧基，如谷aa、天門冬aa的非α-羧基既可與其它NH2形成肽鍵，也可形成鹽。谷胱甘肽是一些酶的輔酶，這個(gè)Glu就是由α-羧基形成的肽鍵，在谷胱甘肽中的SH是暴露在外面的，是一個(gè)比擬活潑的基團(tuán)，這個(gè)SH基又可與另一個(gè)谷胱甘肽結(jié)合起來成為氧化型的谷胱甘肽?，F(xiàn)在蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)弄得較清楚的是胰島素和核糖核酸酶，如胰島素由51個(gè)AA殘基組成，由A、B兩條肽鏈組成，A鏈?zhǔn)怯?1個(gè)AA殘基組成的21肽鏈，B鏈?zhǔn)怯?0個(gè)AA殘基組成的30肽，A、B鏈之間由兩個(gè)二硫鍵連接起來，一個(gè)二硫鍵是A的第七位cys和B鏈的第七位cys，另一個(gè)是A19-B20兩個(gè)cys的SH基形成的，除此之外，21肽的A鏈內(nèi)的第6個(gè)與第11位的cys又形成一個(gè)鏈內(nèi)二硫鍵，所以，胰島素分子的一級結(jié)構(gòu)有二個(gè)鏈間二S鍵和一個(gè)鏈內(nèi)二硫鍵，共有三個(gè)二硫鍵。核糖核酸酶是由1條124個(gè)AA殘基構(gòu)成的多肽鏈，由4對二S鍵將其折疊成一個(gè)球狀分子。蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)是最根本的結(jié)構(gòu)，蛋白質(zhì)的高級結(jié)構(gòu)主要是由一級結(jié)構(gòu)決定的。二、蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)是指多肽鏈的彼此靠近的氨基酸殘基之間由于氫鍵的相互作用而形成的空間關(guān)系，即蛋白質(zhì)多肽鏈本身通過氫鍵盤繞，折疊而形成的構(gòu)象。天然蛋白質(zhì)一般都含有α-螺旋、β-折疊、β-轉(zhuǎn)角和自由卷曲等二級結(jié)構(gòu)，其中最重要是α-螺旋和β-折疊。1、α-螺旋結(jié)構(gòu)1)肽鍵的雙鍵性質(zhì)：Pauling利用Х-射線技術(shù)研究蛋白質(zhì)肽鍵結(jié)構(gòu)時(shí)，發(fā)現(xiàn)肽鍵是一個(gè)平面結(jié)構(gòu)，測得肽鍵的C-N鍵長為1.32?〔0.132nm〕，介于C-N雙鍵1.27?和C-N單鍵1.46之間,具有局部雙鍵性質(zhì),不能自由旋轉(zhuǎn).形成剛性的酰胺平面結(jié)構(gòu).2)酰胺平面:肽鍵的C、O、N、H四個(gè)原子和相鄰的C2原子分布在一個(gè)平面上，H和O交替地分布在鏈的兩側(cè)，兩個(gè)相鄰的α-碳原子之間的距離為3.6?,因?yàn)殡逆I具有局部雙鍵性質(zhì),即C-N鍵不能自由旋轉(zhuǎn)，是一個(gè)固定的平面,即酰胺平面,但平面兩側(cè)的C-C鍵和N-C鍵可以自由旋轉(zhuǎn),這個(gè)N-C鍵的長度是0.146nm,是一個(gè)單鍵,可以轉(zhuǎn)動(dòng),由于C-C鍵和N-C鍵能自由轉(zhuǎn)動(dòng),所以,多肽鏈可以形成特定的構(gòu)象.如C-C鍵和N-C鍵旋轉(zhuǎn)不同的角度就構(gòu)成不同的構(gòu)象.從理論上講應(yīng)該是這樣,而實(shí)際上一個(gè)天然蛋白質(zhì)多肽在一定條件下只有一種或很少幾種構(gòu)象,而且相當(dāng)穩(wěn)定,這是因?yàn)殒溕嫌腥种皇蔷呔植侩p鍵性質(zhì)的C-N鍵,不能旋轉(zhuǎn),此外,主鏈上有很多R側(cè)鏈,其大小及帶電情況不同,它們在單鏈旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生空間位阻和靜電效應(yīng),制約著大量的構(gòu)象形成.3)α-螺旋結(jié)構(gòu)特點(diǎn):①肽鏈中的酰胺平面繞Cα-相繼旋轉(zhuǎn)一定角度形成-螺旋，并盤旋前進(jìn)。每隔3.6個(gè)AA殘基，螺旋上升一圈；每隔間距0.56nm,，即每個(gè)AA殘基沿螺旋中心軸上升1.5nm,螺旋上升時(shí)，每個(gè)AA殘基沿軸旋轉(zhuǎn)1000。②螺旋體中所有AA殘基側(cè)鏈都伸向外側(cè)；鏈中的全部>C=0，>N-H幾乎都平行螺旋軸；每個(gè)AA殘基的N-H與前面第四個(gè)AA殘基的>C=0形成H鍵，肽鏈上所有肽鍵的H、O都參與H鍵的形成，因此，α-螺旋相當(dāng)穩(wěn)定。③所有天然蛋白質(zhì)大多數(shù)為右手α-螺旋，假設(shè)遇到脯aa,螺旋就中斷，因?yàn)閜ro是α-亞氨基酸，其殘基沒有多余的氫原子形成氫鍵。二級結(jié)構(gòu)的主要形成是α-螺旋，其次是β-折疊2．蛋白質(zhì)的β-折疊結(jié)構(gòu)β-折疊結(jié)構(gòu)與α-螺旋結(jié)構(gòu)相比有如下特點(diǎn)：1〕α-螺旋結(jié)構(gòu)的肽鏈?zhǔn)蔷砬陌魻罱Y(jié)構(gòu)，而β-折疊結(jié)構(gòu)的肽鏈幾乎是完全伸展的整個(gè)肽鏈成一種折疊的形式。2〕β-折疊結(jié)構(gòu)是肽鏈與肽鏈之間形成氫鍵，α-螺旋是鏈內(nèi)形成氫鍵3〕β-折疊有兩種類型：一為平行式，即肽鏈的所有N端都在同一端，另一類為反平行式，即相鄰兩條肽鏈的方向相反，一條為N端，另一條為C端。3．β-轉(zhuǎn)角β-轉(zhuǎn)角也叫做β-回折，即肽鏈回折1800，使得AA殘基的>C=0與第四個(gè)AA殘基的>N-H形成氫鍵，產(chǎn)生一種很穩(wěn)定的環(huán)形結(jié)構(gòu)。三、蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu)多肽鏈在二級結(jié)構(gòu)的根底上，主鏈構(gòu)象和側(cè)鏈構(gòu)象相互作用，進(jìn)一步盤曲折疊形成特定的球狀分子結(jié)構(gòu)即為三級結(jié)構(gòu)。維持蛋白質(zhì)三級結(jié)構(gòu)的作用力1、兩個(gè)cys殘基的-SH經(jīng)氧化作用而形成的二硫鍵2、氫鍵：是發(fā)生于多肽鏈中負(fù)電性很強(qiáng)的氮原子和氧原子的孤對電子與N-H或O-H的氫原子之間的相互吸引力。氫鍵雖是弱鍵，但在蛋白質(zhì)分子中數(shù)量極大，在維系和促進(jìn)蛋白質(zhì)高級結(jié)構(gòu)形成中起著極其重要的作用。3、范德華力：當(dāng)兩個(gè)非鍵合原子處于一定距離時(shí)，才能到達(dá)最大的范德華引力。如：谷aa、天門冬aa的羧基與酪aa的酸羥基之間在空間結(jié)構(gòu)上處于一定距離時(shí)產(chǎn)生范德華引力，在蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)中它的數(shù)量也較大，也是形成和穩(wěn)定蛋白質(zhì)構(gòu)象的一種不可無視的作用力。4、疏水鍵：由疏水基團(tuán)之間的相互作用形成的疏水力。5、離子鍵：也稱鹽鍵。它是正電荷與負(fù)電荷之間的一種靜電相互作用。6、酯鍵：AA殘基的-OH與另AA的C=O-OH脫水形成酯鍵四、蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu)由兩條或兩條以上具有三級結(jié)構(gòu)的多肽鏈聚合而成有特定三維結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)構(gòu)象叫做蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu)。四級結(jié)構(gòu)是由具有一二、三級結(jié)構(gòu)的幾個(gè)亞基或亞單位構(gòu)成，單獨(dú)的亞基并無活性，亞基之間有的是相同的。有的是不相同的。例如血紅蛋白〔hemoglobin〕,它是血液中紅細(xì)胞的主要成分，具有運(yùn)輸O2和CO2的功能，由相同的兩個(gè)α-亞基和兩個(gè)β-亞基組成四聚體，如果單獨(dú)的α-鏈或單獨(dú)的β-鏈那么沒有運(yùn)輸O2和CO2的作用。這種由不同亞基構(gòu)成的四級結(jié)構(gòu)如血紅蛋白稱作不均一的四級結(jié)構(gòu)，由相同亞基構(gòu)成的四級結(jié)構(gòu)叫做均一的四級結(jié)構(gòu)。維系蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu)的亞基間的化學(xué)鍵主要是二硫鍵和疏水力，其次、氫鍵、范德華引力、離子鍵等參與四級結(jié)構(gòu)的形成。第五節(jié)蛋白質(zhì)的性質(zhì)蛋白質(zhì)是由許多氨基酸組成的高分子化合物，因此，蛋白質(zhì)的性質(zhì)有些與AA相同，如兩性性質(zhì)，等電點(diǎn)及側(cè)鏈基團(tuán)的反響等，有些是大分子特有的性質(zhì)，如膠體性質(zhì)，沉淀、變性等。一、氨基酸有兩性性質(zhì)和等電點(diǎn)，蛋白質(zhì)由氨基酸組成，雖然蛋白質(zhì)分子中的氨基和羥基絕大局部已經(jīng)相互結(jié)合成肽鍵，但仍有末端α-氨基和末端α-羥基，此外，還有起主要作用的β-羥基、γ-羥基、δ-氨基，咪唑基、胍基、酚基和疏基等，在一定的pH條件下，使蛋白質(zhì)呈酸性或堿性，所以蛋白質(zhì)與氨基酸相似，是一種兩性電解質(zhì)。在堿性溶液中蛋白質(zhì)如酸一樣釋放H+而帶負(fù)電荷，在酸性溶液中那么如堿一樣接受H+而帶正電荷，當(dāng)溶液在某一pH值時(shí)，使某特定蛋白質(zhì)分子上所帶正負(fù)電荷相等，成為兩性離子，在電場中既不向陽極移動(dòng)，此時(shí)溶液的pH值即為該蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)〔PI〕在電場中，如果蛋白質(zhì)分子所帶正電荷多于負(fù)電荷，凈電荷為正，在電場中向負(fù)電極方向移動(dòng)；如果蛋白質(zhì)分子所帶負(fù)電荷多于正電荷，蛋白質(zhì)帶凈負(fù)電荷，在電場中那么向正電極移動(dòng)。這種帶電粒子〔蛋白質(zhì)〕在電場中向與其自身帶電相反的電極移動(dòng)的現(xiàn)象稱為電泳。不同帶電性質(zhì)和不同分子大小不同形狀的蛋白質(zhì)分子在電場中的泳動(dòng)方向和速度不同。因此可用電泳別離、純化、鑒定和制備蛋白質(zhì)。2〕蛋白質(zhì)是兩性電解質(zhì)，在非等電點(diǎn)狀態(tài)時(shí)，相同蛋白質(zhì)顆粒帶有同性電荷，使蛋白質(zhì)顆粒之間相互排斥，保持一定距離，不致互相凝聚而沉淀。一、蛋白質(zhì)的膠體性質(zhì)因?yàn)榈鞍踪|(zhì)是高分子化合物，在水中可形成大致1-100nm的單分子顆粒，剛好是在膠體的范圍內(nèi)，所以有很多性質(zhì)是膠體的性質(zhì)，如膠體有丁澤爾效應(yīng)，布朗運(yùn)動(dòng)具有吸附能力，不能透過半透膜等，蛋白質(zhì)也有這些性質(zhì)。蛋白質(zhì)是穩(wěn)定的親水膠體，因?yàn)榈鞍踪|(zhì)的外表有很多親水基團(tuán)，如-COOH、-NH2、-OH、-SH、-CONH等都是親水基團(tuán)，所以蛋白質(zhì)與水相遇時(shí)，易被水吸收，蛋白質(zhì)外表有一水膜，所以蛋白質(zhì)與蛋白質(zhì)之間由水膜隔開，因此，蛋白質(zhì)在水中的穩(wěn)定因素是水膜和電荷。二、蛋白質(zhì)的沉淀蛋白質(zhì)溶液的穩(wěn)定性是有條件的，相對的，如果破壞了蛋白質(zhì)分子外的水膜或中和了蛋白質(zhì)分子所帶的電荷，那么蛋白質(zhì)膠體溶液就不穩(wěn)定，會出現(xiàn)沉淀現(xiàn)象，任何影響蛋白質(zhì)所帶電荷和水化作用的因素都會使蛋白質(zhì)沉淀，所謂沉淀是蛋白質(zhì)因某些物理化學(xué)因素自溶液中析出的現(xiàn)象。使蛋白質(zhì)沉淀的因素主要有以下幾種：1．中性鹽(NH4)2SO4、MgSO4、Nacl這種由于參加高濃度的中性鹽而使溶液中的蛋白質(zhì)沉淀析出的現(xiàn)象叫鹽析，鹽析的原因是中性鹽破壞蛋白質(zhì)分子外表的水化層，中和了電荷，即破壞了蛋白質(zhì)的穩(wěn)定因素。〔例如做豆腐〕CaSO4·2H2O石膏，鹽析初期，溶液離子濃度低，隨著中性鹽濃度提高蛋白質(zhì)分子吸附鹽離子后，帶電表層使它們彼此排斥，而蛋白質(zhì)分子與水分子之間的相互作用卻加強(qiáng)了，因而溶解度提高，這種現(xiàn)象稱為鹽溶〔Saltingin〕,各種蛋白質(zhì)的親水性及帶電性質(zhì)均有差異，因此不同蛋白質(zhì)所需中性鹽濃度也不同，只要調(diào)節(jié)中性鹽濃度就可使混合蛋白質(zhì)溶液中的幾種蛋白質(zhì)分散沉淀析出，這種方法叫做分段鹽析。2．有機(jī)溶劑：當(dāng)參加有機(jī)溶劑如丙酮、乙醚、乙醇等到蛋白質(zhì)溶液中去，即發(fā)生沉淀，這種變性作用可能與降低蛋白質(zhì)溶液的介電常數(shù)有關(guān)。3．金屬鹽類沉淀：因蛋白質(zhì)在堿性條件下帶負(fù)電荷，易與重金屬結(jié)合而沉淀，如Mg#、Pb#、Cu#、Hg#，如農(nóng)藥中毒、可喝蛋清、蛋白與Pb結(jié)合沉淀到達(dá)解毒的目的。4．物堿試劑：如單寧、苦味酸、鉬酸、鎢酸、三氯乙酸，這些堿都有-GOOH，與蛋白質(zhì)起作用的是酸性條件下，蛋白質(zhì)帶正電荷可以與帶負(fù)離子的酸根結(jié)合發(fā)生沉淀。三、蛋白質(zhì)的變性和復(fù)性蛋白質(zhì)分子在受到界一些物理因素如熱、高壓、紫外線照射或化學(xué)因素如有機(jī)溶劑：脲、酸、堿等的影響時(shí)，分子構(gòu)象發(fā)生變化，溶解度降低，生物活性喪失，一些物理、化學(xué)因素改變，這些變化都不涉及到一級結(jié)構(gòu)的改變，即肽鏈的共價(jià)鍵并末斷裂、二S鍵也不斷裂、蛋白質(zhì)分子的這一類變化，統(tǒng)稱為蛋白質(zhì)的變性作用〔Denaturation〕。變性作用的實(shí)質(zhì)是蛋白質(zhì)分子的空間結(jié)構(gòu)的改變或破壞，從有秩序而緊密的構(gòu)造，變?yōu)闊o秩序松散的構(gòu)造，易被蛋白水解酶水解〔熟食易消化的道理〕復(fù)性：如果引起變性的因素比擬溫和，蛋白質(zhì)構(gòu)象僅僅是有些松散時(shí)，當(dāng)除去變性因素后，蛋白質(zhì)可緩慢地重新自發(fā)折疊恢復(fù)原來的構(gòu)象叫復(fù)性。那么變性和沉淀有什么不一樣呢？一般來說，變性是指蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)破壞，生物活性喪失，變性了的蛋白質(zhì)是一定要沉淀下來的。但是沉淀的蛋白質(zhì)不一定就變性了，如很多酶制品已制成結(jié)晶，仍保持生物活性因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)并沒有改變。四、蛋白質(zhì)的呈色反響蛋白質(zhì)分子中含有各種AA，能與多種化合物作用，產(chǎn)生各種顏色反響：1、雙縮脲反響：蛋白質(zhì)分子中含有許多和雙縮脲試劑相似的肽鍵，而雙縮脲在堿性環(huán)境中，能與硫酸銅結(jié)合成紅紫色的絡(luò)合物，此反響叫做雙縮脲反響。凡具有兩個(gè)以上肽結(jié)構(gòu)的化合物都有這種反響，利用這一些反響可鑒定蛋白質(zhì)是否水解完全，并根據(jù)紅紫色的深淺可作蛋白質(zhì)的定量測定。2、米隆反響：蛋白質(zhì)分子的酪aa羥基與米隆試劑反響，產(chǎn)生紅色化合物，米隆試劑為硝酸、亞硝酸、硝酸汞、亞硝酸汞的混合物。最初產(chǎn)生的有色物質(zhì)可能為羥苯的亞硝酸基的衍生物，經(jīng)變位作用變成顏色更深的鄰醌肟，最終與汞鹽作用形成穩(wěn)定的紅色化合物〔結(jié)構(gòu)還不了解〕另外，蛋白質(zhì)的酪aa酚基能將福林試劑中的磷鎢酸復(fù)原成藍(lán)色化合物〔鉬蘭和鎢蘭的混合物〕，這一反響常用來測定微量蛋白質(zhì)。3、茚三酮反響〔同AA反響〕第六節(jié)蛋白質(zhì)的分類根據(jù)蛋白質(zhì)化學(xué)組成的復(fù)雜程度和溶解度的不同，蛋白質(zhì)可分為單純蛋白質(zhì)、結(jié)合蛋白質(zhì)兩大類，單純蛋白質(zhì)水解的最終產(chǎn)物只有AA，結(jié)合蛋白質(zhì)是由單純蛋白質(zhì)和非蛋白質(zhì)兩局部結(jié)合而成，徹底水解后除產(chǎn)生AA外，還有其它化合物，如糖、脂、核酸、磷酸、色素等。一、單純蛋白質(zhì)：指那些只含有AA成分的蛋白質(zhì)，屬于單純蛋白質(zhì)的有如下幾種：1、清蛋白：又叫白蛋白，分子量較小，能溶于水，稀鹽、稀酸、稀堿溶液屬于清蛋白的有：白蛋白、血清清蛋白、卵清蛋白、麥清蛋白等。2、球蛋白：球蛋白不溶于水，易溶于稀酸、稀堿、稀鹽溶液中，屬于球蛋白的如大豆球蛋白、肌球蛋白、免疫球蛋白，胰島素等。3、谷蛋白：溶于稀酸稀堿溶液如麥谷蛋白〔面筋〕，這類蛋白含有大量Glu。4、醇溶蛋白：溶于70-90%乙醇中，如小麥膠體蛋白、玉米蛋白、含脯aa和谷胺酰胺較多。5、精蛋白和組蛋白：是一類分子量小的堿性蛋白質(zhì)、含精aa和賴aa欲別離測定谷物中不同蛋白質(zhì)組分，只要將谷物待測樣品分別用水，稀鹽、乙醇和稀堿溶液按順序提取，即可將它們一一分開，再用簡便靈敏的蛋白質(zhì)含量測定方法將其測定如280nm紫外吸收法Folin酚試劑法等。根據(jù)溶解度：蛋白質(zhì)可分為：①白蛋白〔清蛋白〕：溶于水，②球蛋白—溶于中性鹽溶液如NaCl

③醇溶蛋白—溶于70-80%乙醇中④谷蛋白—溶于稀酸稀堿二、結(jié)合蛋白結(jié)合蛋白是由單純蛋白質(zhì)的非蛋白質(zhì)物質(zhì)組成的，根據(jù)非蛋白的成分可分為以下幾類：1、核蛋白：蛋白質(zhì)與核酸的復(fù)合體，細(xì)胞中的染色質(zhì)是DNA與蛋白質(zhì)的復(fù)合物，組成染色質(zhì)的蛋白質(zhì)主要是組蛋白，存在于核糖體中的核蛋白中核糖體RNA〔rRNA〕與蛋白質(zhì)結(jié)合的。2、脂蛋白：蛋白質(zhì)幾乎所有脂蛋白具有運(yùn)輸和載體的功能，脂蛋白將脂質(zhì)從它們的合成部位運(yùn)送到其它部位執(zhí)行它們的功能，脂蛋白主要存在于生物膜中，如質(zhì)膜、線粒體膜、葉綠體膜等含有大量脂蛋白。3、糖蛋白：蛋白質(zhì)與碳水化合物稱為糖蛋白，組成蛋白質(zhì)的糖類有N-乙酰葡萄糖胺，葡萄糖、甘露糖、阿拉伯糖及木糖等，蛋白質(zhì)局部有的是多肽，有的是小肽〔短肽鏈〕蛋白質(zhì)和糖以共價(jià)鍵連接而成糖蛋白、糖通過糖基的C1與肽鏈中含羥基的氨基酸側(cè)鏈-OH基結(jié)合。糖蛋白中含量差異很大，占分子量1-80%，有的糖基為二糖，有的為多糖，多糖糖基有的是直鏈，有的是支鏈，有的是同聚糖，有的中雜聚糖。4、磷蛋白：由蛋白質(zhì)和磷酸組成，磷酸往往與絲aaa或蘇aa側(cè)鏈的羥基結(jié)合，如胃蛋白酶，牛奶中的酪蛋白即為磷蛋白，含有許多絲aa磷酸。5、黃素蛋白：黃素蛋白是蛋白質(zhì)與黃素核苷酸的結(jié)合，生物體的許多氧化復(fù)原反響的輔酶如琥珀酸脫氫酶就屬于黃素蛋白。6、色素蛋白：如含鐵卟啉類的蛋白、血紅蛋白、過氧化氫酶、細(xì)胞色素C等是由蛋白質(zhì)和鐵卟啉組成。一、簡答題1、為什麼說蛋白質(zhì)是生命活動(dòng)最重要的物質(zhì)根底？2、試比擬Gly、Pro與其它常見氨基酸結(jié)構(gòu)的異同，它們對多肽鏈二級結(jié)構(gòu)的形成有何影響？3、試舉例說明蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系〔包括一級結(jié)構(gòu)、高級結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系〕。4、為什么說蛋白質(zhì)水溶液是一種穩(wěn)定的親水膠體？5、什麼是蛋白質(zhì)的變性？變性的機(jī)制是什麼？舉例說明蛋白質(zhì)變性在實(shí)踐中的應(yīng)用。6、某蛋白質(zhì)的多肽鏈的一些節(jié)段是-螺旋，而另一些節(jié)段是-折疊。該蛋白質(zhì)的分子量為240000，其分子長5.0610-5,求分子中-螺旋和-折疊的百分率。(蛋白質(zhì)中一個(gè)氨基酸的平均分子量為120)二、名詞解釋等電點(diǎn)〔pI〕肽鍵和肽鏈肽平面及二面角一級結(jié)構(gòu)二級結(jié)構(gòu)三級結(jié)構(gòu)四級結(jié)構(gòu)超二級結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)域蛋白質(zhì)變性與復(fù)性分子病肽三、是非題1、天然氨基酸都有一個(gè)不對稱α-碳原子。錯(cuò)3、蛋白質(zhì)分子中所有的氨基酸〔甘氨酸除外〕都是左旋的。錯(cuò)4、自然界的蛋白質(zhì)和多肽類物質(zhì)均由L型氨基酸組成。錯(cuò)7、一個(gè)化合物如能和茚酸酮反響生產(chǎn)紫色，說明這一化合物是氨基酸、肽或者是蛋白質(zhì)。錯(cuò)10、組氨酸是人體的一種半必需氨基酸。對13、Lys-Lys-Lys三肽的pI值必定大于個(gè)別Lys的pKa值。對14、從理論上說，可以用Edman降解法測定任何非封閉多肽的所有氨基酸的順序。對16、雙縮脲反響是肽和蛋白質(zhì)特有的反響，所以二肽也能發(fā)生雙縮脲反響。錯(cuò)23、水溶液中蛋白質(zhì)分子外表的氫原子相互形成氫鍵。錯(cuò)25、維持蛋白質(zhì)三級結(jié)構(gòu)最重要的作用力是氫鍵。錯(cuò)30、蛋白質(zhì)的亞基和肽鏈?zhǔn)峭x的。錯(cuò)31、在水溶液中蛋白質(zhì)溶解度最小時(shí)的pH值通常就是它的等電點(diǎn)。對50、到目前為止，自然界中發(fā)現(xiàn)的氨基酸為20種左右。錯(cuò)56、疏水作用是使蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的一種非常重要的次級鍵。四、選擇題2、以下關(guān)于氨基酸的表達(dá)哪個(gè)是錯(cuò)誤的？〔D〕A