生化课件精简 2

1、第一章蛋白质化学蛋白质是由许多不同的-氨基酸按一定的序列通过酰胺键（肽键）缩合而成的，具有较稳定的构象并具有一定生物功能的大分子。二、蛋白质的元素组成C（5055%）、H（68%）、O（2023%）、N（1518%）（S、P、Cu、Fe、Mo、I）氮含量平均：16凯氏定氮法3、 氨基酸氨基酸是蛋白质基本组成单位。所有蛋白质都由20种氨基酸组成（19种氨基酸和1种亚氨基酸）。氨基（-NH3+），羧基（-COOH），H原子，可变的（R基团） 结合到碳原子上具有两种立体异构体D-型和L-型具有旋光性左旋（-）或右旋（+）氨酸：甘氨酸 gly G；丝氨酸 ger S；丙氨酸 gla A；苏氨酸 thr

2、 T；缬氨酸 val V；异亮氨酸 ile I；亮氨酸 leu L；酪氨酸 tyr Y；苯丙氨酸 phe F；组氨酸 his H；脯氨酸 pro P；天冬氨酸 asp D；甲硫氨酸 met M；谷氨酸 glu E；色氨酸 trp W；赖氨酸 lys K；半胱氨酸 cys C；精氨酸 arg R。酰胺：天冬酰胺 asn N；谷酰胺 gln Q。1. 根据R的化学结构（1）脂肪族氨基酸：1）疏水性：Gly、Ala、Val、Leu、Ile、Met、Cys； 2）极性：Arg、Lys、Asp、Glu、Asn、Gln、Ser、Thr（2）芳香族氨基酸：Phe、Tyr （3）杂环氨基酸：Trp、His （

3、4）杂环亚氨基酸：Pro2 按R基的极性分类非极性氨基酸：Ala、Val、Leu、Ile、Phe、Trp、Met、Pro极性氨基酸：带正电Arg、Lys、His 带负电Asp、Glu不带电荷的极性氨基酸：Ser、Thr、Asn、Gln、Cys、Gly 、Tyr中性氨基酸（一氨基一羧基） Gly、Ala、Val、Leu、Ile酸性氨基酸：Asp、Asn、Glu、Gln(一氨基二羧基)碱性氨基酸：Arg、Lys(二氨基一羧基)3 必需和非必需氨基酸：必须氨基酸：动物体不能合成或合成数量少不能满足机体需要，必须从每日膳食中供给一定数量，否则就不能维持机体氮平衡的氨基酸。人类的必须氨基酸有8种，包括亮

4、氨酸、异亮氨酸、赖氨酸、甲硫氨酸、苯丙氨酸、苏氨酸、色氨酸和缬氨酸。非必须氨基酸（人类）：甘氨酸、丙氨酸、丝氨酸、谷氨酸、谷氨酰胺、甲硫氨酸、脯氨酸、精氨酸、天冬氨酸、天冬酰胺、酪氨酸和半胱氨酸。（三）氨基酸的重要理化性质2. 两性解离和等电点氨基酸是两性电解质。氨基酸在水溶液中或在晶体状态时都以离子形式存在，在同一个氨基酸分子上带有能放出质子的NH3+正离子和能接受质子的COO-负离子，为两性电解质。调节氨基酸溶液的pH，使氨基酸分子上的+NH3基和COO-基的解离程度完全相等时，即所带净电荷为零，此时氨基酸所处溶液的pH值称为该氨基酸的等电点（pI）。当氨基酸相互连接成蛋白质时，只有其侧链

5、基团和末端的-氨基，-羧基是可以离子化的。溶液的PH值决定其存在形式PH<pI 氨基酸带正电PHpI 氨基酸净电荷为0PH>pI 氨基酸带负电1 PI的计算(1) 侧链无解离基团的氨基酸2个可解离基团的pK值平均 pI = （pK1+pK2）/2(2) 酸性氨基酸2个可解离酸性基团的pK值平均(3) 碱性氨基酸2个可解离碱性基团的pK值平均 pI = （pK2+pK3）/2（三）氨基酸的化学性质1 NH2参与的反应2 COOH参与的反应3 共同参与的反应 4侧链R基参加的反应茚三酮反应：生成蓝紫色物质，用于氨基酸的定性或者定量测定（Pro产生黄色物质）。（7）Folin一酚反应四、

6、肽肽是由两个或两个以上的氨基酸通过肽键连接而形成的化合物。一个氨基酸的-羧基和另一个氨基酸的-氨基脱水缩合而成的化合物。氨基酸之间脱水后形成的键称肽键（酰胺键）。肽链写法：游离-氨基在左，游离-羧基在右，（eg：H2N-丝氨酸-亮氨酸-苯丙氨酸-COOH）氨基酸之间用“-”表示肽键。v 2个氨基酸二肽， 3个氨基酸三肽， 12-20个氨基酸以下寡肽， 20以上个氨基酸多肽5、 蛋白质的结构（一）蛋白质的一级结构（化学结构）一级结构就是蛋白质分子中氨基酸残基的排列顺序，即氨基酸的线性序列。在基因编码的蛋白质中，这种序列是由mRNA中的核苷酸序列决定的。一级结构中包含的共价键（covalent b

7、onds）主要指肽键（peptidebond）和二硫键（disulfide bond）（二）蛋白质的空间结构（构象、高级结构）蛋白质分子中所有原子在三维空间的排列分布和肽链的走向。氨基的H与羰基的O几乎总是呈反式（trans）而不是顺式（cis）。蛋白质构象稳定的原因：1）酰胺平面；2）R的影响1. 蛋白质的二级结构指蛋白质多肽链本身的折叠和盘绕方式（1）-螺旋1）螺旋的每圈有3.6个氨基酸，螺旋间距离为0.54nm，每个碱基倾角100度，两个氨基酸残基之间的距离为0.15nm，螺旋的直径约为0.6nm。2）每个肽键的羰基氧与远在第四个氨基酸氨基上的氢形成氢键（hydrogen bond），氢

8、键的走向平行于螺旋轴，所有肽键都能参与链内氢键的形成。3)R侧链基团伸向螺旋的外侧。4）Pro的N上缺少H，不能形成氢键，经常出现在-螺旋的端头，它改变多肽链的方向并终止螺旋。右手螺旋：天然蛋白质中的螺旋多为此型。（2）-折叠结构是一种肽链相当伸展的结构。肽链按层排列，依靠相邻肽链上的羰基和氨基形成的氢键维持结构的稳定性。肽键的平面性使多肽折叠成片，氨基酸侧链伸展在折叠片的上面和下面。-折叠片中，相邻多肽链平行或反平行（较稳定）。（3）-转角为了紧紧折叠成紧密的球蛋白，多肽链常常反转方向，成发夹形状。一个氨基酸的羰基氧以氢键结合到相距的第四个氨基酸的氨基氢上。-转角经常出现在连接反平行-折叠片

9、的端头。（4）自由回转：没有一定规律的松散肽链结构。酶的活性部位。2. 超二级结构和结构域超二级结构是指若干相邻的二级结构中的构象单元彼此相互作用，形成有规则的，在空间上能辨认的二级结构组合体。是蛋白质二级结构至三级结构层次的一种过渡态构象层次。四种基本组合形式: c结构域是球状蛋白质的折叠单位。多肽链在超二级结构的基础上进一步绕曲折叠成紧密的近似球行的结构，具有部分生物功能。对于较大的蛋白质分子或亚基，多肽链往往由两个以上结构域缔合而成三级结构。马桶型，马鞍型。3. 蛋白质的三级结构：指一条多肽链上的所有原子（包括主链和侧链）在三维空间的分布。4. 蛋白质的四级结构：多肽亚基（多条肽链）的空

10、间排布和相互作用。亚基间以非共价键连接。（3） 蛋白质分子中的共价键与次级键（1） 蛋白质一级结构与功能的关系：一级结构决定高级结构（二）蛋白质构象与功能的关系 别（变）构作用：含亚基的蛋白质由于一个亚基的构象改变而引起其余亚基和整个分子构象、性质和功能发生改变的作用。因别构而产生的效应称别构效应。（二）蛋白质的两性电离及等电点蛋白质在其等电点偏酸溶液中带正电荷，在偏碱溶液中带负电荷，在等电点pH时为两性离子。电泳：带电颗粒在电场中移动的现象。分子大小不同的蛋白质所带净电荷密度不同，迁移率即异，在电泳时可以分开。等电聚焦电泳：当蛋白质在其等电点时，净电荷为零，在电场中不再移动。（三）蛋白质的胶

11、体性质布郎运动、丁道尔现象、电泳现象，不能透过半透膜，具有吸附能力蛋白质溶液稳定的原因：1）表面形成水膜（水化层）；2）带相同电荷。（4） 蛋白质的沉淀反应：1. 加高浓度盐类（盐析）加盐使蛋白质沉淀析出2. 加有机溶剂3. 加重金属盐4. 加生物碱试剂（五）蛋白质的变性天然蛋白质受物理或化学因素的影响，其共价键不变，但分子内部原有的高度规律性的空间排列发生变化，致使其原有性质发生部分或全部丧失，称为蛋白质的变性。变性蛋白质主要标志是生物学功能的丧失。蛋白质沉淀不一定是变性，蛋白质变性不一定沉淀。第二章核酸的化学核酸：脱氧核糖核酸（DNA），核糖核酸RNARNA的主要作用是从DNA转录遗传信息

12、，并指导蛋白质的合成。二、核酸的组成成分 嘌呤碱或嘧啶碱（碱基） 核苷 核糖或脱氧核糖（戊糖）核酸 核苷酸 磷酸腺嘌呤A）鸟嘌呤G）胞嘧啶C）尿嘧啶U）胸腺嘧啶（T）各种核苷三磷酸和脱氧核苷三磷酸是体内合成RNA和DNA合成的直接原料。三、DNA的结构（一）DNA的一级结构：脱氧核苷酸的序列常被认为是碱基序列（base sequence)。（二）DNA的双螺旋结构1.双螺旋结构模型要点（1）两条多核苷酸链反向平行。（2）碱基内侧，A与T、G与C配对，分别形成3和2个氢键。（3）双螺旋每转一周有10个碱基对，螺距3.4nm，直径2nm，每个碱基倾角36度。2. 双螺旋结构的稳定因素（1）氢键（太

13、弱）；（2）碱基堆积力（由芳香族碱基电子间的相互作用引起的，能形成疏水核心，是稳定DNA最重要的因素；（3）离子键（减少双链间的静电斥力）。（三）DNA的三级结构线形分子、双链环状(dcDNA)超螺旋、染色体包装 染色体包装的结构模型 多级螺旋模型四、DNA与基因组织基因是DNA片段的核苷酸序列，DNA分子中最小的功能单位。基因：（结构基因，调节基因）基因组（二）原核生物基因组的特点1. DNA大部分为结构基因，每个基因出现频率低。2. 功能相关基因串联在一起，并转录在同一mRNA中（多顺反子）。3.有基因重叠现象。（三）真核生物基因组的特点1. 重复序列单拷贝序列：在整个DNA中只出现一次或

14、少数几次，主要为编码蛋白质中度重复序列的结：构在基DN因A。中可重复几十次到几千次。高度重复序列：可重复几百万次高度重复序列一般富含A-T或G-C，富含A-T的在密度梯度离心时在离心管中形成的区带比主体DNA更靠近管口；富含G-C的更靠近管底，称为卫星DNA（satellite DNA）2. 有断裂基因：由于基因中内含子的存在内含子（intron)：基因中不为多肽编码，不在mRNA中出现。外显子（exons）：为多肽编码的基因片段。五、RNA的结构与功能RNA分子是含短的不完全的螺旋区的多核苷酸链。（一）tRNAtRNA约占RNA总量的15%，主要作用是转运氨基酸用于合成蛋白质。tRNA分子量

15、为4S，1965年Holley 测定AlatRNA一级结构，提出三叶草二级结构模型。三级结构：倒L（二）rRNA占细胞RNA总量的80%，与蛋白质（40%）共同组成核糖体。（二）核酸的紫外吸收性质核酸的碱基具有共扼双键，因而有紫外吸收性质，吸收峰在260nm（蛋白质的紫外吸收峰在280nm）。核酸的光吸收值比各核苷酸光吸收值的和少3040%，当核酸变性或降解时光吸收值显著增加（增色效应），但核酸复性后，光吸收值又回复到原有水平（减色效应）。（三）核酸结构的稳定性1.碱基对间的氢键；2.碱基堆积力；3.环境中的正离子。（四）核酸的的变性：双螺旋区氢键断裂，空间结构破坏，形成单链无规线团状，只涉及

16、次级键的破坏。DNA变性是个突变过程，类似结晶的熔解。将紫外吸收的增加量达到最大增量一半时的温度称熔解温度(Tm)影响Tm的因素：（1）G-C的相对含量 （G+C）% =（Tm 69.3）× 2.44（2）介质离子强度低，Tm低。（3）高pH下碱基广泛去质子而丧失形成氢键的能力。（4）变性剂如甲酰胺、尿素、甲醛等破坏氢键，妨碍碱基堆积，使Tm下降。第3章 糖类的结构与功能糖类化合物用Cn(H2O)m表示，统称碳水化合物定义：糖类是多羟基的醛或多羟基酮及其缩聚物和某些衍生物的总称。多糖是由多个单糖基以糖苷键相连而形成的高聚物。蔗糖：葡萄糖和果糖 乳糖：葡萄糖和半乳糖 麦芽糖：2分子葡萄

17、糖单糖有D-及L-两种异构体。凡在理论上可由D-甘油醛衍生出来的单糖皆为D-型糖。单糖具有旋光性：（一）淀粉与糖原天然淀粉由直链淀粉（以-(1,4)糖苷键连接）与支链淀粉（分支点为-(1,6)糖苷键）组成。淀粉与碘的呈色反应与淀粉糖苷链的长度有关：链长小于6个葡萄糖基，不能呈色。链长为20个葡萄糖基，呈红色。链长大于60个葡萄糖基，呈蓝色。直链淀粉遇碘呈紫蓝色：一级结构 （14）葡萄糖苷键支链淀粉遇碘呈紫红色：一级结构 （16）葡萄糖苷键糖原又称动物淀粉，与支链淀粉相似，与碘反应呈红紫色第四章脂类和生物膜脂类不溶于水，易溶于乙醚丙酮等有机溶剂。脂类分子都包括碳、氢、氧元素，有的含氮，磷。脂肪：

18、脂类（可变脂），磷脂（糖脂，固醇，基本脂）（一）脂肪（三酰甘油）1分子甘油和3分子脂肪酸结合而成的酯。2、 生物膜单分子层，微团，双分子层膜的化学组成1.膜脂：主要是磷脂、固醇和鞘脂。当磷脂分散于水相时，可形成脂质体。2.膜蛋白：膜蛋白与膜脂结合的方式外在蛋白：离子键等较弱的键内在蛋白：疏水基相互作用；离子键；共价键3.膜糖类膜的流动镶嵌模型结构要点1.膜结构的连续主体是极性的脂质双分子层。2.脂质双分子层具有流动性。3.内嵌蛋白“溶解”于脂质双分子层的中心疏水部分。4.外周蛋白与脂质双分子层的极性头部连接。5.双分子层中的脂质分子之间或蛋白质组分与脂质之间无共价结合。6.膜蛋白可作横向运动。

19、第五章酶酶是生物细胞产生的、具有催化能力的生物催化剂。定义：酶是生物体内进行新陈代谢不可缺少的受多种因素调节控制的具有催化能力的生物催化剂。酶具有一般催化剂的特征：1.只能进行热力学上允许进行的反应；2.可以缩短化学反应到达平衡的时间，而不改变反应的平衡点；3.通过降低活化能加快化学反应速度。酶的催化特点：1.高效性：通常要高出非生物催化剂催化活性的1061013倍2.专一性：酶对底物具有严格的选择性。 3.敏感性：对环境条件极为敏感。4.可调性：酶活性的调节和酶合成速度的调节。二、酶的分类与命名根据酶所催化的反应类型和机理，把酶分成6大类：1. 氧化还原酶类：主要是催化氢的转移或电子传递的氧

20、化还原反应。AH2 + B（O2） A + BH2（H2O2，H2O）（1）脱氢酶类：催化直接从底物上脱氢的反应。AH2 +B A +BH2（需辅酶或辅酶）（2）氧化酶类催化底物脱氢，氧化生成H2O2：AH2 + O2 A + H2O2（需FAD或FMN）催化底物脱氢，氧化生成H2O：2AH2 + O2 2A + 2H2O（3）过氧化物酶ROO + H2O2 RO + H2O + O2（4）加氧酶（双加氧酶和单加氧酶）RH + O2 + 还原型辅助因子 ROH + H2O + 氧化型辅助因子（又称羟化酶）2. 转移酶类：催化化合物中某些基团的转移。A·X + B A +B·

21、X根据X分成8个亚类：转移碳基、酮基或醛基、酰基、糖基、烃基、含氮基、含磷基和含硫基的酶。3. 水解酶类：催化加水分解作用。AB + H2O AOH + BH4. 裂解酶类：催化非水解性地除去基团而形成双键的反应或逆反应。5. 异构酶：催化各种异构体之间的互变。常见的有消旋和变旋、醛酮异构、顺反异构和变位酶类。6. 合成酶类：催化有ATP参加的合成反应。A + B + ATP A·B + ADP +Pi三、酶的化学本质（一）大多数酶是蛋白质（二）酶的辅因子酶：单纯酶；结合酶：（全酶）= 酶蛋白+ 辅因子辅因子： A，辅酶：与酶蛋白结合得比较松的小分子有机物。 B，辅基：与膜蛋白结合得

22、紧密的小分子有机物。 C,金属激活剂：金属离子作为辅助因子。酶的催化专一性主要决定于膜蛋白部分，辅因子通常是作为电子、原子或某些化学基团的载体。（三）单体酶、寡聚酶和多酶复合物1.单体酶：仅有一条具有活性部位的多肽链，全部参与水解反应。2.寡聚酶：由几个或多个亚基组成，亚基牢固地联在一起，单个亚基没有催化活性。亚基之间以非共价键结合。3.多酶复合物：几个酶镶嵌而成的复合物。这些酶催化将底物转化为产物的一系列顺序反应。四、酶的结构与功能的关系（一）活性部位和必需基团必需基团：这些基团若经化学修饰使其改变，则酶的活性丧失。活性部位：酶分子中直接与底物结合，并和酶催化作用直接有关的部位。 活性部位：

23、催化基团（催化性质）； 结合基团(专一性) 必需基团 维持酶的空间结构（二）酶原的激活：没有活性的酶的前体称为酶原。酶原转变成有活性的酶的过程称为酶原的激活。这个过程实质上是酶活性部位形成和暴露的过程。在组织细胞中，某些酶以酶原的形式存在，可保护分泌这种酶的组织细胞不被水解破坏。（三）同工酶(isoenzyme)：能催化相同的化学反应，但在蛋白质分子的结构、理化性质和免疫性能等方面都存在明显差异的一组酶。五、酶作用的专一性酶作用的专一性: 1.构专一性: a.族（基团）专一性:可作用于一类或一些结构很相似的底物。 b.绝对专一性：只能作用于某一底物 2.立体异构专一性六、酶的作用机理（一）酶的

24、催化作用与分子活化能降低化学反应所需的活化能，从而使活化分子数增多，反应速度加快。（二）中间产物学说（三）诱导嵌合学说 ： “锁钥学说” 诱导嵌合学说（四）使酶具有高催化效率的因素酶分子为酶的催化提供各种功能基团和形成特定的活性中心，酶与底物结合成中间产物，使分子间的催化反应转变为分子内的催化反应。七、酶促反应的速度和影响酶促反应速度的因素（一）酶反应速度的测量用一定时间内底物减少或产物生成的量来表示酶促反应速度。测定反应的初速度。（二）酶浓度对酶作用的影响在有足够底物和其他条件不变的情况下：v = k E（三）底物浓度对酶作用的影响1. 底物浓度对酶反应速度的影响当底物浓度很低时，有多余的酶

25、没与底物结合，随着底物浓度的增加，中间络合物的浓度不断增高。当底物浓度较高时，溶液中的酶全部与底物结合成中间产物，虽增加底物浓度也不会有更多的中间产物生成。3. 米氏常数的意义及测定v = Vmax/2，则： km= S（1） km是酶的一个基本的特征常数。其大小与酶的浓度无关，而与具体的底物有关，且随着温度、pH和离子强度而改变。（2）从km可判断酶的专一性和天然底物。Km最小的底物，通常就是该酶的最适底物，也就是天然底物。（3）当k2k3时， km的大小可以表示酶与底物的亲和性。当km大，说明ES容易解离，酶与底物结合的亲和力小。km= （k2 +k3)/k1km= ks =（SE）/ES

26、当km大，说明ES容易解离，酶与底物结合的亲和力小。（4）从km的大小，可以知道正确测定酶活力时所需的底物浓度。（5）km还可以推断某一代谢物在体内可能的代谢途径。（四）pH对酶作用的影响1.最适pH （optimum pH）:表现出酶最大活力的pH值2.pH稳定性:在一定的pH范围内酶是稳定的pH对酶作用的影响机制：1.环境过酸、过碱使酶变性失活；2.影响酶活性基团的解离；3.影响底物的解离。（五）温度对酶作用的影响两种不同影响：1.温度升高，反应速度加快；2.温度升高，热变性速度加快。（六）激活剂对酶作用的影响凡能提高酶活力的物质都是酶的激活剂。如Cl-是唾液淀粉酶的激活剂（七）抑制剂对酶

27、作用的影响使酶的必需基团或活性部位中的基团的化学性质改变而降低酶活力甚至使酶失活的物质，称为抑制剂（I）。1. 不可逆抑制作用：抑制剂与酶的结合（共价键）是不可逆的。2.可逆抑制作用：抑制剂与酶的结合是可逆的。抑制程度是由酶与抑制剂之间的亲和力大小、抑制剂的浓度以及底物的浓度决定。竞争性抑制作用：抑制剂和底物竞争与酶结合。影响Vmax非竞争性抑制作用：底物和抑制剂同时与酶结合，但形成的EIS不能进一步转变为产物。影响Km反竞争性抑制作用：抑制剂必须在酶与底物结合后才能进一步形成ESI复合物。影响Vmax，Km抑制作用的机制：1. 抑制剂与酶结合成极稳定的络合物，从而减低或破坏酶的活性。2. 破

28、坏酶或辅基的活性基团或改变活性位的构象。（如重金属（Ag+、Hg2+）和类金属（As3+）破坏SH）3. 夺取酶与底物结合的机会，从而减少酶的作用。（竞争性抑制剂）4. 阻抑S + E ES E + P 反应的顺利进行（反馈抑制）（八）酶的变（别）构效应有些酶具有类似血红蛋白那样的别构效应，称为别构酶。特点：1.一般是寡聚酶；2.具有别构效应；3.v对S不呈直角双曲线。八、酶的制备与活力的测定酶活力是指酶催化某一化学反应的能力。酶（活力）单位：在一定条件下，一定时间内将一定量的底物转化为产物所需的酶量。在最适的反应条件（25），每分钟内催化一微摩尔底物转化为产物的酶量定为一个酶活力单位酶的纯度：比活力= 活力单位数/ 毫克蛋白（氮）纯化倍数=每次比活力/第一次比活力产率%（回收率）= 每次总活力/第一次总活力×100酶的纯化鉴定：聚丙烯酰胺凝胶电泳法、等电聚焦电泳法酶的保存：1.低温（04，-20）；2.高浓度较稳定；3.加入稳定剂；4.固定化。酶的固定化就是把水溶性酶经物理（吸附法与包埋法）或化学方法（共价偶联法与交联法）处理后，使酶与惰性载体结合或将酶包埋起来成为一种不溶于水的状态。第六章;维生素：衍生物辅酶和载体功能维生素B1硫胺素焦磷酸脱羧酶、脱氢酶的辅酶以辅酶方