生物化学讲义

1、蛋白质元素组成C、H、O、N、S、P、Fe、Zn¡­¡­每100份蛋白质中约含16份N（即:每1gN相当于6.25g蛋白质）2.1 蛋白质的分类 按蛋白质的分子组成，分子形状，溶解度，生物功能等进行分类。2.1.1 根据分子形状分类球状蛋白 纤尘维状蛋白 膜蛋白 2.1.2 根据分子组成分类(1)简单蛋白质； (2)结合蛋白质； 2.1.3 根据功能分类2.2 蛋白质的组成的单位-氨基酸 完全水解的产物是各种AA的混合物。部分水解的产物是各种大小不等的肽段和AA。氨基酸与蛋白质AA、非蛋白质AA。2.2.1 AA的结构通式氨基酸的立体异构体: D-AA

2、; L-AA 2.2.2 AA的分类（1）蛋白质中常见的氨基酸 见表2-2 依AA的极性状况及其在PH = 67间是否带电而分为非极性氨基酸 极性不带电荷 极性带负电荷 极性带正电荷 （2）蛋白质中不常见的氨基酸（3）非蛋白质氨基酸2.2.3 AA的重要理化性质（1）两性解离和等电点何谓氨基酸的等电点PI? PI值： （2） AA的化学性质 与水合茚三酮反应；与甲醛反应；与2,4-二硝基氟苯(DNFB)反应；与亚硝酸反应； 与荧光胺反应；与5,5-双硫基-双(2-硝基苯甲酸)反应。2.3 肽寡肽；多肽；蛋白质。2.3.2 生物活性肽的功能生物活性肽：谷光甘肽；催产素和升压素。促肾上腺皮质激素。

3、2.3.3 活性肽的来源（1）体内途径 （2）体外途径2.3.4 活性肽的应用 第一个被阐明化学结构构的蛋白质-胰岛素一级结构确定的原则: 2.4.2 蛋白质的空间构象（构象或高级结构）概念、肽键与酰胺平面（1） 稳定蛋白质空间结构的作用力1 共价键: 肽键，二硫键。维持一级结构2 次级键: 氢键，疏水键，盐键，范德华力等。维持空间（高级）结构。（2） 蛋白质的二级结构概念-螺旋结构；B-折叠； 凸起； ß-转角（ -弯曲、发夹结构）；无规卷曲（3） 超二级结构与结构域；（4） 蛋白质的三级结构；（5）蛋白质的四级结构及亚基。2.5 蛋白质分子结构与功能的关系2.5.1 蛋白质一级结

4、构与功能的关系(1) 种属差异. (2)分子病2.5.2 蛋白质构象与功能的关系 别构现象: 2.6 蛋白质的性质与分离、分析技术2.6.1 蛋白质的性质（1）蛋白质的相对分子质量（2）蛋白质的两性电离及等电点、蛋白质的PI？ Ø 蛋白质的PI决定于所含的AA的种类与数量。（1）蛋白质分子中所含的碱性氨基酸较多，其等电点偏碱。（2）蛋白质分子中含酸性氨基酸较多，则其等电点偏酸。（3）蛋白质分子中含酸性和碱性氨基酸残基数目相近，其等电点大多为中性偏酸。Ø 等电点时，蛋白质颗粒在溶液中溶解度最小，容易沉淀析出；黏度、渗透压、膨胀性以及导电能力均为最小。Ø 电泳-自由界

5、面电泳：区带电泳：纸上电泳； 凝胶电泳；凝胶电泳坛，园盘电泳；平板电泳；等电聚焦电泳： （3）蛋白质的变性 变性作用与变性蛋白质。 变性因素； 蛋白质变性后的特点； 蛋白质的复性； 变性与凝固的应用。（4）蛋白质的胶体性质-布朗运动，丁道尔现象，电泳现象，不能透过半透膜，具有吸附能力。（5）蛋白质的沉淀反应在蛋白质溶液中加入适当试剂，破坏其水膜或中和了蛋白质的电荷，造成蛋白质胶体溶液不稳定而出现沉淀。1、加盐。盐析。分段盐析。2、加有机溶剂。3、加重金属盐。4、加某些酸类。（6）蛋白质的颜色反应1、 双缩脲反应 (用途：可定性、定量测定蛋白质) 乙醛酸反应 （鉴定色氨酸及含色氨酸的蛋白质） 坂

6、口反应 （测Arg及含Arg精氨酸的蛋白质）（7）蛋白质的含量测定 双缩脲量法、酚试剂法、考马斯亮蓝染色法、紫外光吸收法、凯氏定氮法及其它方法。核酸3.1 核酸组成成分3.1.1 戊糖: 核糖和脱氧核糖3.1.2 含氮碱3.1.3 核苷-连接、结构：3.1.4 核苷酸（1）核苷酸的连接结构和功能（2）核苷酸的性质3.3.2 DNA双螺旋的构象类型 （与相对湿度及溶液浓度有关）A-DBA、B-DNA、C-DNA、Z-DNA。其他：二重对称结构（反向重复顺序、回文顺序）； 镜像重复（形成三螺旋DNA）；四链结构。3.4 DNA的高级结构3.4.1环状的超螺旋结构3.5、DNA和基因组3.5.1基因

7、和基因组的概念转录、翻译、信使RNA(mRNA)、核糖体RNA(rRNA)：转移RNA(tRNS)、基因、结构基因、调节基因、基因组。3.5.2 病毒和细菌基因组的特点共性、病毒基因组的特点、细菌基因组的特点3.5.3 真核生物基因组的特点（1）基因组较大（2）基因簇（不存在操纵子结构）（3）存在大量的重复序列高度重复序列。中度重复序列。低度重复序列（假基因）。单一重复序列。（4）有断裂基因-居间序列、内含子、外显子。3.6 RNA的类型、结构与功能3.6.2 rRNA（核糖体RNA）3.6.3 mRNA（信使RNA）和hnRNA (不均一RNA)3.7 核酸性质3.71 一般理化性质A、酸碱

8、性，溶解性，颜色.B、DNA与RNA (D-核糖与D-2-脱氧核糖)的区别C、核酸的酸、碱、酶水解：稀碱水解、酸水解、酶水解。3.7.3 核酸结构的稳定性3.7.4 核酸的变性（1）变性的概念和Tm 双链核酸的变性、变性后的表现、变性因素、Tm（2）影响Tm的因素 （3）影响复性的因素3.7.6 核酸的分子杂交-概念6 酶-生物催化剂6.1 酶的概念与特点6.1.1 酶的概念-具有高效性与专一性的生物催化剂6.1.2 酶的特点 具有一般催化剂的特征。 其特点：第一，催化效率极高。第二，酶具有专一性。其它，大多数为蛋白质，对环境条件极为敏感。6.2 酶的化学本质与组成6.2.1 酶化学本质 6.

9、2.2 酶的化学组成（1）酶的类型-按化学组成分而分。单纯酶与结合酶:（2）脱辅酶作用与辅因子作用(3) 辅酶与辅基的区别 6.2.3 酶的类型-单体酶，寡聚酶和多酶复合物 1、单体酶。2、寡聚酶 3.多酶复合物。6.3 酶的分类6.2.1 酶的分类及酶表分为六大类，在每大类中再分为几个亚类，每一个亚类再分为几个亚亚类，再把属于这一亚亚类的酶按着顺序排好，从而把已知的酶分门类别地排成一个表，称为酶表。1. 氧化还原酶；2. 转移酶； 3. 水解酶；4. 裂解酶；5. 异 构 酶；6.合成酶。6.4. 酶的专一性-酶对底物的严格选择性。 6.4.1 酶作专一性的类型(1) 结构专一性 绝对专一性

10、。相对专一性 。分族专一性（或称基团专一性）与键专一性两类。 (2) 立体异构专一性6.4.2 酶专一性的假说 锁与钥匙¡±假说，¡°诱导契合¡±假说，6.5 酶的作用机制6.5.1 酶的活性部位ü 酶的活性部位（活性中心） 酶的结合部位 酶的催化部位ü 酶的活性部位共同特点： 酶的活性部位在酶分子整体结构中只占很小的部分； 酶的活性位具有三维立体结构；在形状、大小、电荷性等方面与底物分子具有很好的互补性。 酶的活性部位含有特定的催化基团； 酶的活性部位具有柔性； 酶的活性部位通常是酶分子上的一个裂隙。6.5.2

11、酶与底物复合物的形成6.5.3 酶具有高催化效率的分子机制（1）邻近效应与定向效应；（2）促进底物过渡态形成的非共价作用；（3）酸碱催化作用；（4）共价催化；（5）金属离子催化。6.6 酶促反应动力学6.6.1酶促反应速率的概念6.6.2 底物浓度对酶促反应速率的影响 化学反应速率方程式表示底物与反应速率的关系：酶促反应中底物浓度对反应速率： 酶底物中间复合物学说对曲线的解释。6.6.3 酶促反应的动力学方程式 底物浓度很小时，SKm ，=VS / Km。反应速度与底物浓度成正比 在底物浓度很高时，S Km， =V。即反应速度与底物浓度无关。 S =Km时，v = Vmax/2，意昧着当底物浓

12、度等于Km时，反应速率为最大反应速率的一半，故Km的物理意义：即Km值是反应速率为最大值的一半时的底物浓度，Km单位为mol/L。 Km是酶的特征物理常数，在固定反应条件下，Km大小只与酶的性质有关而与酶浓度无关。可利用测定Km鉴别酶及酶的最适底物（即KM最小的底物）。 Km=（K2+K3）/K1；当K2K3时Km近似等于K2 / K1，它可近似地表示酶与底物之间的亲和程度。Km大表示亲和程度小，Km小表示亲和程度大。6.7 影响酶促反应速率的因素6.7.1 抑制剂的影响作用 抑制作用。抑制剂(I)。 （1）不可逆抑制剂（2）可逆抑制剂- 竞争性抑制剂。 非竞争性抑制剂。 反竞争性抑制剂.6.

13、7.2 温度对酶作用的影响6.7.3 PH对酶作用的影响最适PH值: PH对酶作用影响的主要机制；6.7.4 激活剂的影响作用1、激活剂-2、类型 （1）金属离子或无机离子 （2）小分子有机物6.8 酶活性的调节6.8.1 酶活性的调节方式 通过改变酶的数量与分布来调节酶的活性 通过改变细胞内已有的酶分子活性来调节酶的活性6.8.2 酶的别构调控 许多酶具有活性部位和调节部位。 酶的别构调控： 别构酶： 脱敏作用：效应物：正效应物（别构激活剂）；负效应物（别构抑制剂）。6.8.3 可逆的共价修饰调节6.8.4 酶原的激活 酶原- 酶原的激活- 酶原的意义。6.9 核酶、抗体酶与同工酶。（1）核

14、酶（2）抗体酶（3）同工酶7、维生素与辅酶Vitamin（维它命）-参与生物生长发育与代谢所必需的一类微量小分子有机化合物。 1、 维生素的分类 水溶性维生素。VB族，VC等。 脂溶性维生素。VA，VD，VE，VK等。2、维生素的重要性 1）多数维生素作为辅酶或辅基的重要成分，参与体内代谢过程；2）某些维生素本身就是辅酶；3）有少数维生素具有特殊的生理功能。3、维生素的命名 1）按化学结构命名 2）按发现先后顺序命名 3）按其功能命名 4、辅酶在酶促反应中的作用机制 作为两个酶的辅酶在两者之间担当原子或化学基团的载体 或作为一个酶的辅酶担当某种原子或基团的载体5、辅酶转移的基团 7.1 脂溶性

15、维生素7.1.1 维生素A（VA1视黄醇，VA2是3-脱氢视黄醇） 活性形式主要是视黄醛。别名：视黄醇，抗干眼病维生素。 存在：肝。VA只存在于动物性食物中 ，鱼肝油中较多。胡萝卜有（维生素A原）-胡萝卜素： -胡萝卜素是维生素A的前体，在动物小肠黏膜的酶作用，转化为维生素A。-胡萝卜素的吸收率为1/3，转换为VA的转化率约1/2。主要功能: 1、 合成视紫红质；2、与人体上皮细胞的正常形成和功能有关 ；3、提高机体免疫功能。4、促进生长发育。缺乏病：夜盲病；因上皮组织干燥、增生和角质化，导致干眼病、皮肤干燥、毛发脱落等。 7.1.2 维生素D别名：抗佝偻病维生素；以D2和D3为代表。存在：从

16、肝，奶，蛋黄摄取不足需要。补充：胆固醇 - 7-脱氢胆固醇 - （日光紫外光）维生素D3。植物性食物中的麦角固醇 - （紫外线） - VD3主要功能：促进小肠黏膜细胞对钙及磷的吸收，促进肾小管对钙磷的重吸收，促进钙盐的更新和新骨的生成。缺乏病：佝偻病，软骨病。7.1.3 维生素E别名：生育酚。已知具有维生素E作用的物质有8种存在：植物油，豆类，蔬菜等功能：1、VE+自由基生育酚自由基（与自由基结合） 生育醌（与葡糖醛结合） 随粪便排出；2、其他：保护生物膜功能、促进血红素合成、影响动物免疫功能与生殖功能、保护肝等缺乏病: 生殖器官受损而不育，或肌营养不良、心肌受损、贫血等症状。7.1.4 维生

17、素K别名：凝血维生素。K1，K2 ，K3，K4四种。 存在：K1存在于肝与绿色植物，肠道细菌合成K2，人工合成K3、K4。功能：维持凝血因子、 、凝血因子正常水平。缺乏病： 凝血时间延长。7.2 水溶性维生素7.2.1 VB1与羧化辅酶 （VB族 + 其它成分辅酶或辅基）别名：硫胺素、抗脚气病维生素存在：种子外皮和胚芽辅酶形式： VB1 + ATP AMP +TPP（焦磷酸硫胺素）辅酶功能： TPP催化丙酮酸或-酮戊二酸氧化脱羧反应的辅酶（羧化辅酶）维生素功能：VB1能抑制胆碱酯酶的活性，使神经传导所需的乙酰胆碱不被除数坏,保持神经的正常传导。缺乏病：脚气病。VB1缺少胃肠蠕动缓慢，消化液分泌

18、减少食欲 不振，消化不良等。7.2.2 维生素B2和黄素辅酶（VB2 + 其它成分-辅酶或辅基）别名：核黄素。(含核糖醇基的黄色物)存在：青菜，肝，蛋黄等。辅酶； FMN（黄素单核苷酸）; FAD（黄素腺嘌呤二核苷酸）（含核苷的辅酶）功能：FMN，FAD是多种氧化还原酶的辅基，作为氢的载体而 参与生物氧化。 缺乏病：口角炎 7.2.4 维生素PP和辅酶 ，辅酶（VB族 + 其它成分-辅酶）别名：1）尼克酸（烟酸）和尼克酰胺（烟酰胺）； 2）抗癞皮病维生素存在： 肉类。谷类辅酶形式： NAD+ （尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸，辅酶1）NADP+ （尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸，辅酶11 ）（含核苷的辅酶

19、）辅酶功能： NAD，NADP是多种脱氢酶的辅酶，作为氢的载体参与生物氧化。缺乏病：（长期只食缺乏色酸和尼克酸的玉米，易得）癞皮病7.2.6 生物素与羧化辅酶功能：催化羧基转移反应以及催化依赖ATP的羧化反应的酶的辅酶羧化酶-Lys-氨基+HOOC -生物素 生物胞素（ 生物素赖氨酸复合物）来源：动植物组织。肠道细菌可合成缺乏病：无7.2.7 叶酸和叶酸辅酶（绿叶中含量丰富）存在：青菜，肝辅酶：THFA。FH4。（5，6，7，8-四氢叶酸）。 （叶酸+4H）功能：是转一碳基团酶系的辅酶（如甲基、亚甲基、甲酰基等） 如丝氨酸、嘌 呤环、胸苷酸、甲硫氨酸的合成。缺乏病：缺乏叶酸，血红细胞的发育和成

20、熟受影响，造成巨红细胞性贫血症。（叶酸参与嘌呤，嘧啶的合成，同时也影响到蛋白质的合成，故叶酸对正常红细胞的形成有促进作用）. 肠道细菌可合成叶酸，故一般不易发生缺乏病。7.2.8 维生素B12和B12辅酶 （VB族+其它辅酶）别名：钴胺素（分子中含有金属元素钴） 存在：肝，人类肠道细菌可合成。辅酶形式及其功能：1）5-脱氧腺苷钴胺素。作为变位酶的辅酶，是维生素B12在体内的主要存在形式，又称B12辅酶。 （含核苷的辅酶） ；2）甲基钴胺素，作为辅酶参与转甲基作用。缺乏病：恶性贫血。（VB12参与一碳单位的代谢，常与叶酸的作用相互关联，故缺VB12时 表现为恶性贫血等）。VB12注射液？因人类肠

21、道细菌可合成，一般不缺乏，VB12的特异性吸收与胃粘膜分泌的一种糖蛋白（称为内因子）和内在因子受体有关。有人缺乏“内源因子”，因而导致VB12缺乏。故B12治时应注射。7.2.9 硫辛酸作用：酰基载体。硫辛酸 + E-Lys-氨基 硫辛酰赖氨酰臂 转移酰和电子 存在：酵母和动物肝7.2.10 维生素C别名：抗坏血酸，抗坏血病维生素。 存在：水果，蔬菜。青椒、芭乐、猕猴桃、大枣功能： 1） 氧化还原作用（-OH）。 VC脱氢VC易被水解失活，需常补充2）作为胶原脯氨酸羟化酶、胶原赖氨酸羟化酶的辅因子，促进胶原蛋白的合成。 3）其他功能。VC增加机体对铁元素的吸收、防止贫血、提高机体免疫力等缺乏病

22、：坏血病（胶原蛋白合成障碍）生物氧化8.2 生物氧化有机物质在生物体内的氧化。（呼吸作用、细胞呼吸）例；淀粉 葡萄糖 丙酮酸 CO2 + H2O + 能量 生物氧化有脱氢、脱电子、加氧等类型8.2.1 生物氧化的特点生物氧化是在37，近于中性水溶 液环境中进行的，是在一系列酶的催化作用逐步进行的。生物氧化的能量是逐步释放的，并以ATP形式捕获能量。 生物氧化中的CO2是的生成是有机酸脱羧生成的，由于脱位置不同，又有脱羧和脱羧之分；生物氧化中的水的生成是代谢物脱下的氢经过一系列传递体与氧结合而生成的。；生物氧化有严格的细胞定位，在真核生物细胞内，生物氧化都在线粒体内进行，在不含线粒体的原核细胞内

23、，生物氧化在细胞膜上进行。8.2.2 生物氧化中H2O的生成（1）何谓呼吸链？（电子传递链或电子传递体系） 代谢物上的氢原子被脱氢酶激活后，经过一系列的传递体，最后传递给被激活的氧分子，而生成水的全部体系称之。具有线粒体的生物中，典型呼吸链有 NADH 呼吸链 FADH2呼吸链（即琥珀酸呼吸链）（2）呼吸链的组成 线粒体内膜上的主要蛋白质复合物类型 电子从NADH到氧是通过 NADH脱氢酶复合物（也称NADH-CoQ氧化还原酶或复合物）, 细胞色素bc1 复合物（也称CoQ-Cytc氧化还原酶或复合物）和 细胞色素氧化酶（也称复合物）三个复合物的联合作用。 电子从 FADH2到氧是通过 琥珀酸

24、-CoQ还原酶复合物（也称复合物）， 细胞色素bc1 复合物 和 细胞色素氧化酶的联合作用。依据 - 各传递体的E 、复合体组成、链阻断试验（3）呼吸链中传递体的顺序 标准氧化还原电位（E）决定了呼吸链中得组分的排列顺序。各组分在链上的位置次序与其得失电子趋势的强度有关。即电子是由低电位向高电位移动。氧化还原电位愈低，即供电子的倾向愈大，愈易成为还原剂，而处在呼吸链的前面。8.2.3 氧化磷酸化作用-伴随放能的氧化作用而进行的磷酸化 。氧化产生能量部分维持体温，大部分通过磷酸化作用转移至高能磷酸化合物ATP中。 ATP的生成: ADP + Pi + 能量 ATP ; AMP + PPi + 能

25、量 ATP（1）底物水平磷酸化在被氧化的底物上发生磷酸作用。底物水平磷酸化是在被氧化的底物上发生磷酸化作用。即底物被氧化的过程中，形成了某些高能磷酸化合物的中间产物，通过酶的作用可使ADP生成ATP。（2）电子传递体系磷酸化（体内95%ATP的生成方式）当电子从NADH或FADH2呼吸链传递给氧形成水时，同时伴有ADP磷酸化为ATP的过程称为电子传递体系磷酸化。（3）呼吸链与ATP生成量的关系NADH呼吸链中有三处能使氧化还原释放的量转化为ATP；FADH则有两处能生成ATP。测定线粒体的P/O比值和电化学公式，推断氧化磷酸化偶联的部位和次数。 P/O值同ATP生成量的关系P/O是指每消耗一摩

26、尔氧所耗无机磷酸的摩尔数；可间接测出ATP生成量。测定离体线粒体进行物物质氧化时的P/O值。根据P/O值测定：NADH呼吸链能形成2.5molATP，FADH呼吸链能形成1.5molATP。自由能的变化值G同ATP生成量的关系氧化还原电位和自由能的关系： G = -n FE 。G 代表反应的自由能，单位为kj/mol， n为电子转移数，F为法拉第常数值96.49kj/v， E电位差值。（4） 氧化磷酸化的机制-解释氧化与磷酸化如何进行偶联的学说化学偶联学说、 构象变化学说、 化学渗透学说 （最获支持）（5）氧化磷酸化的抑制剂呼吸链阻断剂、 解偶联剂、 离子载体类抑抑剂。质子通道抑制剂8.2.4 胞液中NADH的跨膜运转 (真核生物胞浆中NADH）（1）甘油- -磷酸穿梭作用。例，肌肉，神经组织中，一分子G彻底氧化产生CO2和H2O，比其它组织要少2分子ATP。即产生30分子ATP。 (2)苹果酸穿梭作用糖代谢9.1 多糖和低聚糖的酶促降解9.1.1 淀粉的酶促降解 淀粉酶促水解。酶与产物 淀粉或糖原在细胞内的磷酸降解。酶与产物麦芽糖-？ 乳糖-？等等9.1.2 纤维素的酶促降解9.2 糖的分解代谢糖酵解（无氧分解，EMP）、有氧分解、戊糖磷酸途径（HMP）、葡萄糖醛酸途径、乙醛酸循环、生醇发酵。9.2.1 糖的无氧分解，E