生化 主要知识点 复习总结

咪 胍 吡吡 结构特点 1 含苯环 phe 2 含酚羟基 Tyr 3 含吲哚环 Trp 4 含羟基 Ser Thr 5 含硫 Cys Met 6 含胍基 Arg 7 含咪唑基 His 一 氨基酸的理化性质 一 氨基酸的理化性质 两性电离两性电离两性电离 等电点等电点等电点 pI pI pI 在水溶液中能两性电离而成兼性离子在水溶液中能两性电离而成兼性离子在水溶液中能两性电离而成兼性离子 分子呈电中性时的溶液的分子呈电中性时的溶液的分子呈电中性时的溶液的 pHpHpH 值值值 紫外吸收紫外吸收紫外吸收芳香族氨基酸特有芳香族氨基酸特有芳香族氨基酸特有 phe phe phe Tyr Trp Tyr Trp Tyr Trp 吸收峰 波长吸收峰 波长吸收峰 波长 280nm280nm280nm 茚三酮反应茚三酮反应茚三酮反应 加热加热加热 氨基酸氨基酸氨基酸 茚三酮茚三酮茚三酮 蓝紫色化合物蓝紫色化合物蓝紫色化合物 570nm 570nm 570nm 氨基酸的定量方法氨基酸的定量方法氨基酸的定量方法 二 蛋白质的空间结构 定义维系键举例 一级结构 primary structure 1 多肽链中氨基酸 残基 的排列顺序 2 是蛋白质的基本结构 3 是空间结构 生理功能的基础 肽键 二硫 键 二级结构 second structure 多肽链中相邻氨基酸残基形成的局部肽链空 间结构 其主链原子的局部空间排布 并不 涉及氨基酸残基侧链的构像 氢键 超二级结 构 模体 motif 蛋白质多肽链上的一些二级结构 单元 有规律地聚集起来 形成 2 T 等结构 基因表达调控中的 转录因子 具备功 能 锌指 亮氨酸 拉链 T 2 超二级结 构 super secondary structure 和结构域 domain 结构域 domain 单个或多个超二级结构进一步集 结形成在蛋白质分子空间结构中 可明显区分的区域 脱氢酶蛋白 细胞 膜受体蛋白 三级结构 tertiary structure 在二级结构的基础上 包括相距较远的氨基 酸残基及其侧链 R 基团形成的整个多肽链的 空间构象 特点特点 为球状或者为椭圆状蛋白质 具有生命 活性 可形成亲水表面和疏水内核 疏水键肌红蛋白 免疫球蛋白 四级结构 quaterna ry stucture 指几个各具独立三级结构的多肽链之间的相 互集结 并以特定的方式接触 排列形成更 高层次的大分子空间构象 亚基 1 具备三级结构 单独存在无活性 2 存在于四级结构中 亚基间 以盐键 相连 Hb 血红蛋白 蛋白质结构与功能的关系举例 一级结构1 一级结构不同 功能不同 2 一级结构相同 功能相同 3 一级结构中非关键部位氨基酸残基 发生变化 不影响生物活性 4 一级结构中关键部位氨基酸残基发 1 非关键部位 人 猪 牛胰岛素 2 关键部位 镰刀型细胞贫血症 链 N 端第 6 个氨基酸为 Glu 突变为 Val HbS 携氧能 生变化 可导致功能变化 力下降 缺氧时 RBC 呈 镰刀状 脆性增加 溶血 空间结构特定功能 特定构象 螺旋 指甲 毛发中角蛋白 螺旋 肌腱 皮肤中胶原蛋白 片层 蚕丝中丝心蛋白 离子通道 螺旋 主链右手螺旋 单链 主链右手螺旋 单链 主链右手螺旋 单链 3 63 63 6 131313 螺旋螺旋螺旋 氢键方向与螺旋纵轴平行 链内氢键是氢键方向与螺旋纵轴平行 链内氢键是氢键方向与螺旋纵轴平行 链内氢键是 螺旋稳定的主要因素螺旋稳定的主要因素螺旋稳定的主要因素 侧链基团位于螺旋外 不参与的组成 但对螺旋的形成与稳定有影响侧链基团位于螺旋外 不参与的组成 但对螺旋的形成与稳定有影响侧链基团位于螺旋外 不参与的组成 但对螺旋的形成与稳定有影响 螺旋稳定蛋白质空间构象螺旋稳定蛋白质空间构象螺旋稳定蛋白质空间构象 折叠 伸展的肽链结构伸展的肽链结构伸展的肽链结构 肽键平面之间折叠成锯齿状 相邻两平面呈肽键平面之间折叠成锯齿状 相邻两平面呈肽键平面之间折叠成锯齿状 相邻两平面呈 110110110 度度度 结构的维系依靠肽链间的氢键 氢键的方向与肽链长轴垂直结构的维系依靠肽链间的氢键 氢键的方向与肽链长轴垂直结构的维系依靠肽链间的氢键 氢键的方向与肽链长轴垂直 肽链的肽链的肽链的 N N N 末端在同一侧末端在同一侧末端在同一侧 顺向平行 反之为反向平行 顺向平行 反之为反向平行 顺向平行 反之为反向平行 转角 肽链出现肽链出现肽链出现 180 180 180 转回折的转回折的转回折的 U U U 结构结构结构 由第由第由第 1 1 1 个氨基酸残基的个氨基酸残基的个氨基酸残基的 C OC OC O 与第与第与第 4 4 4 个氨基酸残基的个氨基酸残基的个氨基酸残基的 N HN HN H 形成氢键 中间包括形成氢键 中间包括形成氢键 中间包括 101010 121212 个原子 个原子 个原子 较较较 螺旋紧密螺旋紧密螺旋紧密 常位于球蛋白分子表面 为蛋白质活性的重要空间结构部分常位于球蛋白分子表面 为蛋白质活性的重要空间结构部分常位于球蛋白分子表面 为蛋白质活性的重要空间结构部分 螺旋 左手螺旋左手螺旋左手螺旋 4 44 44 4 181818 氢键维系螺旋稳定 氢键维系螺旋稳定氢键维系螺旋稳定 多见于多见于多见于胶原蛋白胶原蛋白胶原蛋白 3 3 3 股左手螺旋盘绕形成右手超螺旋后转变为股左手螺旋盘绕形成右手超螺旋后转变为股左手螺旋盘绕形成右手超螺旋后转变为胶原纤维胶原纤维胶原纤维 无规则卷曲 是蛋白质中一系列无序构象的总称是蛋白质中一系列无序构象的总称是蛋白质中一系列无序构象的总称 是蛋白质分子结构与功能的重要肽段是蛋白质分子结构与功能的重要肽段是蛋白质分子结构与功能的重要肽段 三 蛋白质变性 变性因素变性因素变性因素 物理或化学因素物理或化学因素物理或化学因素 加热 酸 碱 有机溶剂 重金属离子等 加热 酸 碱 有机溶剂 重金属离子等 加热 酸 碱 有机溶剂 重金属离子等 机制机制机制蛋白质空间结构破坏蛋白质空间结构破坏蛋白质空间结构破坏 一级结构未破坏一级结构未破坏一级结构未破坏 性质的变化性质的变化性质的变化 理化性质的改变和 理化性质的改变和 理化性质的改变和 生物活性的丢失 生物活性的丢失 生物活性的丢失 溶解度降低溶解度降低溶解度降低 黏度增加黏度增加黏度增加 结晶能力消失结晶能力消失结晶能力消失 生物活性丧失生物活性丧失生物活性丧失 易被蛋白酶水解易被蛋白酶水解易被蛋白酶水解 实际应用实际应用实际应用防止蛋白制剂防止蛋白制剂防止蛋白制剂 蛋白质药物的变性失活 低温保存 蛋白质药物的变性失活 低温保存 蛋白质药物的变性失活 低温保存 使细菌蛋白质变性失活 消毒杀菌 紫外线杀菌等 使细菌蛋白质变性失活 消毒杀菌 紫外线杀菌等 使细菌蛋白质变性失活 消毒杀菌 紫外线杀菌等 四 核苷酸 1 核苷酸的生物学功能 核酸构件分子 一磷酸核苷 重要能量载体 ATP 参与糖原合成 UTP 参与磷脂合成 CTP 信号分子 cAMP cGMP 辅酶 FAD FMN NAD NADP 一磷酸核苷一磷酸核苷一磷酸核苷 NMP dNMPNMP dNMPNMP dNMP 核酸的构件分子核酸的构件分子核酸的构件分子 二磷酸核苷二磷酸核苷二磷酸核苷 NDP dNDPNDP dNDPNDP dNDP NDPNDPNDP dNDPdNDPdNDP 能量储存的载体 能量储存的载体 能量储存的载体 ADPADPADP ATPATPATP 三磷酸核苷三磷酸核苷三磷酸核苷 NTP dNTPNTP dNTPNTP dNTP RNA DNARNA DNARNA DNA 合成原料合成原料合成原料 参与能量代谢 参与能量代谢 参与能量代谢 ATPATPATP 参与物质代谢参与物质代谢参与物质代谢 UTPUTPUTP 2 核酸的一级结构核酸的空间结构与功能 五 DNA 双螺旋结构模型要点 反向平行反向平行反向平行 互补双链互补双链互补双链 3 3 3 5 5 5 5 5 5 3 3 3 A TA TA T G CG CG C 右手螺旋 右手螺旋 右手螺旋 B B B 型 型 型 内侧 内侧 内侧 A T G CA T G CA T G C 碱基对平面与螺旋中心轴垂直碱基对平面与螺旋中心轴垂直碱基对平面与螺旋中心轴垂直 一级结构 一级结构 一级结构 DNA RNADNA RNADNA RNA 核苷酸核苷酸核苷酸的排列顺序的排列顺序的排列顺序 碱基碱基碱基的排列顺序的排列顺序的排列顺序 DNADNADNA 空间结构空间结构空间结构二级结构二级结构二级结构 双螺旋结构双螺旋结构双螺旋结构 超螺旋结构超螺旋结构超螺旋结构 染色质染色质染色质 原核生物 封闭的环状双螺旋原核生物 封闭的环状双螺旋原核生物 封闭的环状双螺旋 真核生物 核小体真核生物 核小体真核生物 核小体 染色质染色质染色质 染色体 染色体 染色体 DNA DNA DNA 组蛋白 组蛋白 组蛋白 功能功能功能基因形式携带遗传信息基因形式携带遗传信息基因形式携带遗传信息 基因 基因 基因 DNADNADNA 分子中特定区域 核苷酸的排列顺序分子中特定区域 核苷酸的排列顺序分子中特定区域 核苷酸的排列顺序 基因组 基因组 基因组 DNADNADNA 分子的全序列分子的全序列分子的全序列 所有编码所有编码所有编码 RNARNARNA 和蛋白质的序列和蛋白质的序列和蛋白质的序列 所有非编码序列所有非编码序列所有非编码序列 外侧 核糖和磷酸 亲水 外侧 核糖和磷酸 亲水 外侧 核糖和磷酸 亲水 螺旋表面 大沟螺旋表面 大沟螺旋表面 大沟 小沟小沟小沟 是是是 DNADNADNA 与蛋白质识别 结合的部位与蛋白质识别 结合的部位与蛋白质识别 结合的部位 维持维持维持 DNADNADNA 双螺旋双螺旋双螺旋 结结结 构稳定因素构稳定因素构稳定因素 碱基平面间的疏水堆积力碱基平面间的疏水堆积力碱基平面间的疏水堆积力 碱基对间的氢键碱基对间的氢键碱基对间的氢键 DNADNADNA 双螺旋结构多样双螺旋结构多样双螺旋结构多样 性性性 A A A 型 右手螺旋型 右手螺旋型 右手螺旋 较较较 B B B 型粗型粗型粗 Z Z Z 型 左手螺旋型 左手螺旋型 左手螺旋 呈锯齿状呈锯齿状呈锯齿状 六 RNA 结构 RNARNARNA 空间结空间结空间结 构构构 单链单链单链 局部双螺旋局部双螺旋局部双螺旋 tRNAtRNAtRNA 含有稀有碱基含有稀有碱基含有稀有碱基 一级结构一级结构一级结构 单链多核苷酸单链多核苷酸单链多核苷酸 二级结构二级结构二级结构 三叶草型三叶草型三叶草型 三级结构三级结构三级结构 倒 型倒 型倒 型 反密码环反密码环反密码环 含反密码子含反密码子含反密码子 氨基酸臂氨基酸臂氨基酸臂 携带氨基携带氨基携带氨基 3 3 3 端 端 端 CCA CCA CCA 参与蛋白质的组成 识别密码子 转运氨基酸 rRNArRNArRNA 核糖体核糖体核糖体 rRNA rRNA rRNA 多种核糖体蛋白多种核糖体蛋白多种核糖体蛋白 rP rP rP 蛋白质合成场所 原核生物真核生物 rRNA 种类5S 16S 33S5S 5 8S 18S 28S 核糖体 rRNA rp 70S 30S 小亚基 50S 大亚基 80S 40S 小亚基 60S 大亚基 真核生物的 mRNA 参与蛋白质合成 遗传信息的传递 初级转录物核内不均一 RNA hnRNA 外显子 内含子 成熟 mRNA 无内含子 mRNA 端帽子结构 非翻译区 编码区 外显子 3 非翻译区 poly A 端帽子结构 m7GpppN 端尾结构 poly A RNARNARNA 组组组 学学学 研究研究研究 snmRNAssnmRNAssnmRNAs 种类种类种类 结构结构结构 功能功能功能 snmRNAssnmRNAssnmRNAs 除三种除三种除三种 RNARNARNA 以外的小分子以外的小分子以外的小分子 RNARNARNA snRNAsnRNAsnRNA sonRNAsonRNAsonRNA 作用于作用于作用于 hnRNA rRNAhnRNA rRNAhnRNA rRNA 转录后加工转录后加工转录后加工 转运转运转运 基因表达调控基因表达调控基因表达调控 scRNAscRNAscRNA 蛋白质内质网定位合成的信号识别体的组成部分蛋白质内质网定位合成的信号识别体的组成部分蛋白质内质网定位合成的信号识别体的组成部分 siRNAsiRNAsiRNA 外源性基因入侵外源性基因入侵外源性基因入侵 双链双链双链 RNARNARNA mRNAmRNAmRNA 宿主产生特定长度 宿主产生特定长度 宿主产生特定长度 212121 核苷酸 核苷酸 核苷酸 特定序列特定序列特定序列 小片段小片段小片段 RNARNARNA siRNAsiRNAsiRNA siRNA mRNAsiRNA mRNAsiRNA mRNA mRNAmRNAmRNA 降解降解降解 RNARNARNA 干扰技术 干扰技术 干扰技术 RNAiRNAiRNAi 核酶核酶核酶某些某些某些 RNARNARNA 本身具有催化活性本身具有催化活性本身具有催化活性 底物是核酸底物是核酸底物是核酸 七 核酸的变性 复性与杂交 物化因素物化因素物化因素 DNADNADNA 双链双链双链 单链单链单链 碱基氢键断裂碱基氢键断裂碱基氢键断裂 一级结构不变一级结构不变一级结构不变 增色效应 核酸变性时其增色效应 核酸变性时其增色效应 核酸变性时其 260nm260nm260nm 紫外线吸收值增加紫外线吸收值增加紫外线吸收值增加 核酸变性时由分子内氢键破坏 2 条核苷酸链解开 原来重叠在 分子内部的碱基得以暴露 导致变性 DNA260nm 紫外线吸收值发 生升高的现象 核酸变性核酸变性核酸变性 熔解温度熔解温度熔解温度 变性温度 变性温度 变性温度 TmTmTm DNADNADNA 加热加热加热变性 其变性 其变性 其 260nm260nm260nm 紫外线吸收值达最大吸收值紫外线吸收值达最大吸收值紫外线吸收值达最大吸收值一半一半一半时的温度时的温度时的温度 TmTmTm 与与与 CGCGCG 含量成正比 含量成正比 含量成正比 TmTmTm范围 范围 范围 85 9585 9585 95 0 0 0C C C Tm 值与 DNA 溶液中离子强度成正比 DNA 样品不易保存在纯水 中 适当条件适当条件适当条件 变性变性变性 DNADNADNA 双螺旋双螺旋双螺旋 DNADNADNA 两条单链两条单链两条单链 核酸复性核酸复性核酸复性 退火 退火 退火 annealing annealing annealing 缓慢冷却缓慢冷却缓慢冷却 Tm 25 Tm 25 Tm 25 热变性热变性热变性 DNADNADNA 双螺旋双螺旋双螺旋 DNADNADNA 不同种类不同种类不同种类 DNADNADNA 单链单链单链 RNA RNA RNA 碱基配对碱基配对碱基配对 适宜条件适宜条件适宜条件 杂化双链杂化双链杂化双链 DNA DNA DNA RNA RNA RNA DNA DNA DNA RNA RNA RNA DNA DNA DNA RNA RNA RNA 杂交杂交杂交 基因的位置基因的位置基因的位置 鉴定两种核酸的相似性鉴定两种核酸的相似性鉴定两种核酸的相似性 检测某些专一序列在待检样品中存在与否 基因芯片检测某些专一序列在待检样品中存在与否 基因芯片检测某些专一序列在待检样品中存在与否 基因芯片 可变环可变环 与核糖体与核糖体5sRNA5sRNA 识别密码子识别密码子 携带氨基酸携带氨基酸 O O2 2 R R R R C C C C HbO2 松弛态 Hb 紧张态 Hb的别构调节 O O2 2O O2 2 O O2 2O O2 2 Hb 别构蛋白 O2 别构剂 举例 HbA 2 2 血红素 亚基之一与 O2结合 导致亚基间的盐键断裂 构象轻微变化 紧密 T 型 松弛 R 型 其它亚基与 O2结合力 八 生物催化物质部分概念总结 概念 酶由活细胞产生的一类具催化功能的蛋白质 或 RNA 又称生物催化剂 酶的催化特点1 高度专一性 一种酶催化一种底物反应 2 高催化效率 3 催化活性可调节 蛋白质别构 4 高度不稳定性 蛋白质变性 5 催化活性不依赖完整的细胞存在 人工方法提取 体外催化 6 并非都是蛋白质 催化性 RNA Ribozyme 酶的组成单纯酶 蛋白质 酶蛋白 特异性 结合酶 金属离子 辅基 非蛋白成分 铁卜啉 辅助因子 辅酶 含 B 族维生素的 小分子有机物 辅基非蛋白部分若与酶蛋白以共价键相连 不能用透析或超滤的方法分开 辅酶非蛋白部分若与酶蛋白以非共价键相连 能用透析或超滤的方法分开 酶的活性中心在酶分子上有一个必需基团较集中并构成一定空间构象的区域 此区域能与底 物结合并催化底物转变为产物 active center 必需基团活性中心内的必需基团 结合基团 催化基团 活性中心外的必需基团 酶原 zymogen 有些酶在细胞内合成或刚分泌时 无催化活性 这种无催化活性的酶的前体称 为酶原 例如 胃蛋白酶原 胰蛋白酶原 凝血因子 酶原激活酶原在一定条件下 经活化素作用转变为有活性的酶的过程 activation of zymogen 酶原激活的本 质 酶的活性中心形成 酶原切段酶原分子中特异肽健或去除部分肽段 有利于活 性中心的形成 酶原激活的意 义 1 合成酶的细胞本身不受蛋白酶的消化 而破坏 例 消化道酶 2 使酶在规定的部位受激活并发挥生理作用 例 凝血因子 同工酶催化相同的化学的反应 但酶蛋白的分子结构 理化性质 与免疫原性各不相 同的一类酶 即酶分子结构不同而活性中心相似的酶 isoenzyme 多酶复合体体内有些酶彼此聚合在一起 组成一个物理的结合体 此结合体称为多酶复合 体 是生物体提高酶催化效率的一种措施 例 丙酮酸脱氢酶复合体 脂肪酸 氧化的多酶复合体 多酶体系体内物质代谢的各条途径往往有许多酶共同参与 依次完成反应过程 在结构 上无彼此联系 称为多酶体系 例 参与糖酵解的 11 个酶 多功能酶一个酶具有多种催化功能 例 DNA 聚合酶 I 激活剂 能使酶活性提高的物质 酶的抑制作用在抑制剂的作用下 酶活性中心或必需基团发生性质的改变并导致酶活性降低 或丧失的过程 不可逆性抑制抑制剂以共价键与酶的必需基团结合 不能用透析或超滤方法分开 1 非专一性不可逆性抑制作用 抑制剂与酶的一类或几类基团结合 抑制剂并 不区分其结合的基团属必需基团或非必需基团 2 专一性不可逆性抑制作用 抑制剂专一作用于酶的活性中心的必需基团并 导致酶活性的抑制 可逆性抑制抑制剂以非共价键与酶的必需基团结合 能用透析或超滤方法分开 1 竞争性抑制作用竞争性抑制作用 I 与 S 结构相似 均能与酶的活性中心结合 此种抑制作用的强弱取决于 I 的浓度与 S 的浓度的相对比 例 增大底物浓度可解除抑制作用 显著特 点 动力学特点 1 当抑制剂存在时 I 与 E 结合 v 下降 2 当 S I ET ES 转变为 E P V 不变 3 当有竞争性抑制剂存在时 E 与 S 的结合力下降 Km 增大 2 非竞争性抑制作用非竞争性抑制作用 可逆地与 E 的非活性中心结合 增加底物浓度不能解除非竞争性抑制剂的作用 动力学特点 1 当抑制剂存在时 I 与 E 结合 v 下降 2 有 I 存在 形成 ESI 从而使 ES 转变为 P 的速度减慢 V 下 降 3 有 I 存在 但不妨碍 ES 的形成 Km 不变 3 反竞争性抑制反竞争性抑制 I 不与 E 直接结合 与 ES 复合物结合 生成 ESI 酶失去催化活性 增加底物浓度不能解除非竞争性抑制剂的抑制作用 动力学特点 1 当抑制剂存在时 I 与 ES 结合 v 下降 2 有 I 存在 形成 ESI 从而使 ES 转变为 P 的速度减慢 V 下降 3 有 I 存在 ES 的形成增加 故 Km 下降 限速酶整个代谢途径速度取决于多酶体系中催化活力最低 米氏常数最大 催化反应 速度最慢的酶 此酶起着限速作用 代谢调节的作用点 关键酶几条代谢途径有交叉 共同的代谢中间物 丙酮酸 6 磷酸葡萄糖 乙酰 CoA 酮戊二酸 别构酶酶 别构酶 四级结构四级结构 分子因受某些物质 别构剂别构剂 激活剂激活剂 抑制剂抑制剂 的影响 在调节亚基调节亚基部位非共价非共价结合 而发生轻微的构象变化 疏松疏松 紧密紧密 从而影响酶 的活性 别构调节别构调节 为酶活性的快调节 生理小分子物质 代谢产物 底物 其他和调节基团非共价 可逆结合 修饰酶酶蛋白酶蛋白多肽链上某些基团可在另一酶的催化下另一酶的催化下发生可逆地共价修饰可逆地共价修饰 如 酶蛋 白上的 OH 基团可磷酸化或去磷酸化磷酸化或去磷酸化 或者是某些基团的乙酰化 去乙酰化乙酰化 去乙酰化的 互变等 而导致酶活性的改变导致酶活性的改变 受这类作用影响的酶称为修饰酶修饰酶 这种作用称 为酶的化学修饰化学修饰 为酶活性的快调节 磷酸基团 乙酰基 甲基等 和调节基团共价 可逆结合 诱导使蛋白质合成增加 转录 翻译过程 迟缓调节 阻遏使蛋白质合成减少 转录 翻译过程 迟缓调节 酶活性单位规定的 pH T S 条件下 测定单位时间内底物的消耗量或产物的生成量 酶国际单位1 分钟内使 1umol 底物转变的酶量 催量 Kat 在特定的测定系统中 催化底物每秒转变