生物化学甲复习重点

.,酶,概念：酶、核酶、同工酶、抗体酶、酶的活性中心、米氏常数（Km）、反馈调节、别构酶/别构效应、酶原酶催化作用的特点酶的组成及酶的辅因子酶的分类酶的活力与比活力酶活性部位的特点酶作用机制及其假说米氏方程式的推导酶浓度、pH、温度对酶反应速度的影响抑制剂对酶反应的影响,.,3.酶的辅因子酶的辅因子是酶的对热稳定的非蛋白小分子物质部分，其主要作用是作为电子、原子或某些基团的载体参与反应并促进整个催化过程。(1)传递电子体：如卟啉铁、铁硫簇；(2)传递氢（递氢体）：如FMN/FAD、NAD/NADP、C0Q、硫辛酸；(3)传递酰基体：如C0A、TPP、硫辛酸；(4)传递一碳基团：如四氢叶酸；(5)传递磷酸基：如ATP，GTP；(6)其它作用：转氨基，如VB6（磷酸砒哆醛）；传递CO2，如生物素。,.,酶活性部位的特点,.,米氏方程。,.,例1、某酶的Km为2.410-4mol/L，在底物浓度为0.05mol/L时，该酶的反应速度为128m/min，求在底物浓度为6.310-3mol/L、110-4mol/L时，该酶的反应速度分别是多少？从计算结果可得出什么规律？解析：先求Vmax:因为v=VmaxS/(Km+S)，则Vmax=v(Km+S)/S=(12810-3（mmol/min）0.05)/0.05=0.128mmol/min当S=6.310-3mol/L时，v=VmaxS/(Km+S)=（0.1286.310-3）/6.310-3=0.128mmol/min当S=110-4mol/L时，v=VmaxS/(Km+S)=（0.128110-4）/（2.410-4+110-4）=0.038mmol/min规律：当SKm时，v=Vmax。,.,米氏方程的意义,米氏常数为反应速度是最大反应速度一半时的底物浓度，Km单位为摩尔浓度（mol/L）Km对于特定的反应条件而言是一个特征常数。它只与酶的性质有关而与酶的浓度无关，不同的酶，具有不同的Km值。Km值作为常数只是对固定的底物、一定的温度、一定的pH等条件而言的。Km值可以反映酶同底物的亲和力。,.,反应速度与酶浓度成正比,SEVE,酶反应的最适pH（optimumpH）,在一定的pH下,酶具有最大的催化活性,通常称此pH为最适pH。,.,(1)可逆抑制作用：,抑制剂与酶蛋白以非共价方式结合，引起酶活性暂时性丧失。抑制剂可以通过透析等方法被除去，并且能部分或全部恢复酶的活性。根椐抑制剂与酶结合的情况，又可以分为以下几类：,竞争性抑制-丙二酸对琥珀酸脱氢酶的抑制作用非竞争性抑制-亮氨酸是精氨酸酶的非竞争性抑制反竞争性抑制-肼类化合物对胃蛋白酶的抑制作用混合性抑制（mixedinhibition),(2)不可逆抑制作用：烷化剂可使酶中巯基烷化，从而使酶失活,.,激素和信号转导,概念:激素、内分泌、反馈调节、受体/配体、激动剂/拮抗剂、第二信使、核受体、G蛋白GPCR之G蛋白与小G蛋白的异同蛋白磷酸化在信号转导中的作用活化PKC和PKA的信号通路酪氨酸蛋白激酶途径,.,脂质与细胞膜,什么是必需脂肪酸血浆脂蛋白胆固醇的生理作用生物膜的流动镶嵌模型生物膜的简单扩散、促进扩散、主动转运生物膜的渗透（osmosis）,.,核酸,碱基的种类G、A、T、C、UDNA的碱基组成及规律-Chargaff规则基因与基因组C值悖论DNA的二级结构DNA双螺旋结构人类基因组计划的内容及其意义真核生物染色体原核生物和真核生物的特点RNA与其它小分子RNADNA和RNA的理化性质核酸的理化性质紫外吸收特性、变性和复性、分子杂交、Tm、增色效应,.,DiscoveryofDNAStructure,ErwinChargaffshowedtheamountsofthefourbasesonDNA(A,T,C,G)Inabodyorsomaticcell:A=30.3%T=30.3%G=19.5%C=19.9%ChargaffsRuleAdeninemustpairwithThymineGuaninemustpairwithCytosine,.,碱基的同分异构形式,游离碱基因pH不同而有以下集中同分异构体：,我们通常指的是pH=7内酰胺型的嘌呤和嘧啶,.,DNA双螺旋结构的特点,DNA分子由两条多聚脱氧核糖核苷酸链(简称DNA单链)组成。两条链沿着同一根轴平行盘绕，形成右手双螺旋结构。螺旋中的两条链方向相反，即其中一条链的方向为53，而另一条链的方向为35。螺旋横截面的直径约为2nm，每条链相邻两个碱基平面之间的距离为0.34nm，每10个核苷酸形成一个螺旋，其螺矩（即螺旋旋转一圈）高度为3.4nm。链之间的螺旋形凹槽，一条较浅，宽度为0.6nm，深度为0.75nm；另一条较深，宽度为1.2nm，深度为0.85nm。,.,DNA二级结构的其它形式,B-DNA是生物体内最常见的右手双螺旋结构。A-DNA仍然是右手双螺旋结构，但每个碱基对上升0.28nM，每个螺旋11个碱基对，同一种DNA分子的A型要比B型短，而螺旋直径大。在正常生理状态下还未发现A-DNA。Z-DNA左手双螺旋结构。是AlexanderRich在1979年研究CGCGCGDNA寡聚体发现了左手螺旋，呈“锯齿状”的Z-DNA，每个螺旋有12个碱基对，每个碱基对上升0.37；只有一条大沟，而无小沟。有证据表明在生理状态下有Z-DNA片段存在，并可能调节一些基因表达或在遗传重组中起作用,.,HGP主要任务及内容,代表性论文：美国Science,Vol.291,No.5507英国Nature,Vol.409,p.860,.,酸水解糖苷键和磷酸酯键都能被酸水解碱水解RNA的磷酸酯键易被碱水解；强碱可将RNA水解成3-单核苷酸和2-单核苷酸。但DNA磷酸酯键不易被碱水解，因为DNA的2位置上没有游离的-OH（DNA的五碳糖是去氧核糖），以致无法形成2和3-环形磷酸盐之中间产物，所以不能和碱发生反应。酶水解核酸外切酶、内切酶、限制性内切酶粘性未端（cohesiveend/stickyend）平整末端（bluntend）,核酸的水解,.,核苷酸、RNA、DNA紫外吸收的区别,.,紫外分光光度法,.,热变性和Tm,DNA的变性过程是突变性的，它在很窄的温度区间内完成。因此，通常将紫外吸收的增加量达最大量一半时的温度称熔解温度，用Tm表示。一般DNA的Tm值在70-85C之间。DNA的Tm值与分子中的G和C的含量有关。G和C的含量高，Tm值高。因而测定Tm值，可反映DNA分子中G,C含量，可通过经验公式计算：（G+C)%=(Tm-69.3)X2.44,.,核酸的复性,变性核酸的互补链在适当的条件下，重新缔合成为双螺旋结构的过程称为复性。DNA复性后，一系列性质将得到恢复，但是生物活性一般只能得到部分的恢复，具有减色效应。将热变性的DNA骤然冷却至低温时，DNA不可能复性。变性的DNA缓慢冷却时可复性，因此又称为“退火”。退火温度Tm25复性影响因素片段浓度/片段大小/片段复杂性（重复序列数目）/溶液离子强度,.,分子杂交,当两条不同来源的DNA（或RNA）链或DNA链与RNA链之间存在互补的碱基序列时，在一定条件下可以通过互相配对形成双螺旋分子，这种分子称为杂交分子。形成杂交分子的过程称为分子杂交（molecularhybridization）。核酸探针（nucleicacidprobe）:某一具有特定序列并且用同位素或其他化学方法标记的DNA或RNA片段。通常是人工合成的。核酸的杂交在分子生物学和遗传学的研究中具有重要意义。,分子杂交图,.,氨基酸、核苷酸及脂肪酸的生物合成,必需氨基酸中Arg、Met和Phe的重要性芳香氨基酸Phe、Trp、Tyr的合成-莽草酸途径合成氨基酸的主要途径嘌呤核苷酸的生物合成乙酰CoA的穿膜转运脂肪酸合成酶及脂肪酸从头合成胆固醇在体内的代谢途径脂类代谢的调节,.,嘌呤核苷酸的生物合成,-从头合成途径（Denovosynthesis）,首先合成IMP,定义：5-磷酸核糖+aa+CO2嘌呤核苷酸场所：主要在肝脏比例：通常占95%,所有嘌呤核苷酸均由IMP（次黄嘌呤核苷酸）合成,.,所有嘌呤核苷酸均由IMP（次黄嘌呤核苷酸）合成；PRPP：5-磷酸核糖焦磷酸；5-磷酸核糖+PPiPRPP,磷酸核糖焦磷酸合成酶,.,尿苷酸（UMP）的合成：,-从头合成途径（Denovosynthesis）,第一阶段：合成氨甲酰磷酸,第二阶段:嘧啶核的形成，包括反应2，3，4,第三阶段：形成尿苷酸,包括反应5，6,氨甲酰磷酸合成酶：线粒体尿素合成氨基酸代谢氨甲酰磷酸合成酶：细胞质嘧啶合成核苷酸代谢,.,乙酰CoA的穿膜转运,乙酰CoA进入细胞质-柠檬酸穿梭系统,碳源乙酰CoA（多存在于线粒体）脂肪酸合成部位细胞质中,脂酰CoA进入线粒-肉毒碱(carnitine)作为载体,.,脂肪酸合成酶复合体（Fattyacidsynthasecomplex）,一种拥有ACP和6个酶组成的酶复合体酰基载体蛋白（Acylcarrierprotein/ACP）-酮基酰基-ACP合成酶（-Ketoacyl-ACPsynthase）二酰-辅酶A-ACP转移酶（Malonyl-CoA-ACPtransferase）-酮基酰基-ACP还原酶（-Ketoacyl-ACPreductase）-羟脂酰ACP脱水酶（-Hydroxacyl-ACPdehydratase）烯脂酰ACP还原酶（Enoyl-ACPreductase）乙酰CoAACP转酰基酶（Acetyl-CoA-ACPtransacetylase）在细菌及植物细胞中，这种复合体是由7个分离的多肽（分别为7个活化位置）组成在酵母菌中则是分成2个多肽脊椎动物而言，7个活化位置是分布于单一的一个多肽之上,.,脂酸合成总结：,脂酸合成和脂酸降解的比较,FAD（黄素腺嘌呤二核苷酸）,还原型辅酶(NADPH)，学名烟酰胺腺嘌呤二核苷酸,.,DNA的复制,概念：复制/复制叉、复制原点、冈崎片段、前导链/滞后链、DNA聚合酶、反转录、端粒/端粒酶、引物酶/解螺旋酶/拓扑异构酶中心法则的含义DNA的半保留、不连续复制DNA复制有关的酶和因子原核和真核DNA聚合酶的比较反转录（reversetranscription）真核生物DNA复制与原核生物DNA复制大体相同，但有差异DNA的损伤和修复,.,中心法则（TheCentralDogma）,GeneralTransfers：DNADNADNARNARNAProteinSpecialTransfers：RNARNARNADNADNAProteinUnknownTransfers（neveroccur）：ProteinProteinProteinDNAProteinRNA,.,DNA的半保留不连续复制semi-discontinuousreplication,.,DNA聚合酶（DNApolymerase）,DNA聚合酶催化的反应在大肠杆菌中至少发现了五种DNApolymerase，分别是DNApolymeraseI、II、III、IV和V，其中PolymeraseI发现最早（1956年），而polymeraseIV和V直到1999年才发现。DNA聚合酶的作用机理-多聚核苷酸是通过一个核苷酸的C3-OH与另一分子核苷酸的5-磷酸基形成3,5-磷酸二酯键相连而成的链状聚合物。,.,用胰蛋白酶或其他蛋白水解酶处理DNApolI可以得到两个片段。,A.大片段：第324928氨基酸残基组成，Mr68000，具有聚合酶的活性和35核酸外切酶的活性，这大片段称Klenowfragment。,B.小片段：第1323个氨基酸残基组成，Mr35000，具有53核酸外切酶的活性。,.,大肠杆菌三种DNA聚合酶的比较,.,哺乳动物DNA聚合物,.,真核生物中复制起始区,酿酒酵母基因组DNA片断插入到无复制功能的质粒中，发现了能够使重组DNA分子在酵母中自主复制的酵母基因组顺序，称为自主复制顺序（autonomouslyreplicatingsequences）或叫ARS元件。在一个180bp的ARS（ARS1）中鉴定出了一个复制起始必需元件，即15bp的元件A,和另外三个能够提高起始效率的短片断，分别称为B1、B2和B3。比较一下酵母中多种ARS元件可发现有11bp的保守顺序:A/TTTTATA/GTTTA/TA和B1是由6个蛋白质亚基构成的起始识别复合物（originrecognitioncomplex，ORC）的结合部位。一旦被CDKs(Cyclin-dependentkinases)激活，ORC允许DNA双链打开，为DNA聚合酶提供模板。,.,反转录（逆转录，reversetranscription）,反转录酶催化的反应:,.,RNA生物合成（转录）,概念：转录、有意义链、RNA聚合酶/全酶/核心酶、启动子/TATA盒/增强子、因子/因子、内含子/RNA剪接（splicing）、snRNA/hnRNA转录生成的RNA主要的是rRNA，tRNA，mRNARNA转录合成的特点真核生物与原核生物启动子RNA转录的起始、延长和终止真核生物与原核生物转录的主要区别,.,RNA转录合成的特点,转录的不对称性转录的连续性转录的单向性有特定的起始和终止位点,.,RNA转录合成的条件,（8）RNA聚合酶-DNAdirected/dependentRNApolymerase(DDRPase),催化的反应：,模板：DNA引物：不需要底物：4种NTP合成方向：53辅助因子：Mg2+orMn2+（促进聚合反应）,.,原核RNA聚合酶,组成：RNA聚合酶由5个亚基构成，2为全酶（分子量为480kD），2为核心酶作用：,识别启动子解开双链延长识别转录中止信号与调节蛋白作用,.,真核生物RNA聚合酶,核仁,核基质,核基质,.,启动子：RNA聚合酶结合DNA的部位，包括一些转录调控组件,真核启动子结构,原核启动子结构,.,转录后的加工,.,蛋白质生物合成（翻译）,概念：遗传密码/密码子/反密码子、开放阅读框架（ORF）、起始密码/终止密码、同义密码子、rRNA/核糖体、粗面内质网、移码突变、SD序列、信号肽mRNA、rRNA、tRNA在蛋白质合成中的作用密码子的特点原核生物和真核生物核糖体的比较蛋白质合成过程原核细胞和真核细胞蛋白合成的比较蛋白质生物合成所需的能量蛋白质生物合成的抑制剂,.,密码子的特点,连续性:两个密码子之间无任何核苷酸加以隔开和重叠，如插入/删除碱基，可发生移码突变或框移.简并性:除Met，Trp外，其余氨基酸均由2个以上密码子编码。其中UAG,UAA,UGA是终止密码子,AUG是起始密码子同时又编码蛋氨酸；但细菌例外，在细菌中GUG表示起始的甲酰蛋氨酸。通用性:所有的生物使用同一套密码子，仅有少数例外，例如：线立体起始密码子为AUG、AUU;终止密码为AGA，AGC；色氨酸为UGA等。摆动性：一种氨基酸可有多个密码子反密码子与mRNA的第三个核苷酸配对时，不严格遵从碱基配对原则，可出现U-G,I-C,I-A,此种配对为不稳定配对，又称摇摆性。一般前两个碱基决定其专一性，第三位碱基可有变异,.,原核生物核糖体,真核生物核糖体,.,tRNA,1.结合氨基酸:氨基酸各有其特异的tRNA携带，一种氨基酸有几种tRNA携带，结合需要ATP供能,氨基酸结合在tRNA3-CCA的位置2.反密码子:每种tRNA的反密码子，决定了所带氨基酸能准确的在mRNA上对号入座3.起始密码子：AUG表示甲硫氨酸，又是起始密码真核生物有两种，tRNAimet,tRNAemet原核为甲酰化的甲硫氨酸，用tRNAfmet表示,tRNAfmet的甲酰基由一碳单位提供,.,蛋白质的合成过程:,1、氨基酸的活化与转运2、翻译起始（以原核为例）3、肽链的延长4、肽链合成终止,蛋白质生物合成的方向：N端C端mRNA的翻译方向：53蛋白质合成除需要aa外，还需要ATP、GTP，一系列酶和许多辅助因子。,氨基酸的活化和转运:由高度特异的氨酰-tRNA合成酶催化:,.,参与翻译的蛋白质因子,阶段原核真核功能IF1IF2eIF2参与起始复合物的形成IF3eIF3、eIF4C起始CBPI与mRNA帽子结合eIF4ABF参与寻找第一个AUGeIF5协助eIF2、eIF3、eIF4C的释放eIF6协助60S亚基从无活性的核糖体上解离EF-TueEF1协助氨酰-tRNA进入核糖体延长EF