细胞的化学成分

1、第一章第一章 细胞生物学细胞生物学第一节第一节 细胞的化学成分细胞的化学成分v第一节第一节 细胞的化学成分细胞的化学成分v 尽管自然界细胞形态多样，功能各异，但其化学成分基本尽管自然界细胞形态多样，功能各异，但其化学成分基本相似，主要包括：糖类、脂类、蛋白质、核酸、酶类等。相似，主要包括：糖类、脂类、蛋白质、核酸、酶类等。v 一、糖类一、糖类v 糖类是多羟基醛、多羟基酮的总称，一般可用糖类是多羟基醛、多羟基酮的总称，一般可用Cm(H20)n化学通式表示。由于一些糖分子中氢和氧原子数之比往往是化学通式表示。由于一些糖分子中氢和氧原子数之比往往是2：1，与水结构相似，故又把糖类称为碳水化合物。糖是

2、生，与水结构相似，故又把糖类称为碳水化合物。糖是生命活动的主要能源，又是重要的中间代谢物，还有些糖是构命活动的主要能源，又是重要的中间代谢物，还有些糖是构成生物大分子，如核酸和糖蛋白的成分，因而具有重要意义。成生物大分子，如核酸和糖蛋白的成分，因而具有重要意义。糖类化合物按其组成可分为单糖、寡糖、多糖。如果糖类化糖类化合物按其组成可分为单糖、寡糖、多糖。如果糖类化合物中尚含有非糖物质部分，则称为糖复合物，例如糖蛋白、合物中尚含有非糖物质部分，则称为糖复合物，例如糖蛋白、蛋白多糖、糖脂和脂多糖等。蛋白多糖、糖脂和脂多糖等。一、糖类糖类 单糖：不能水解不能水解通常含有通常含有37个碳原子，个碳原子

3、，按碳原子按碳原子数分为：丙糖、丁糖、戊糖、数分为：丙糖、丁糖、戊糖、 己糖、庚糖。己糖、庚糖。天然存在天然存在的单糖一般都是的单糖一般都是D-构型。构型。单糖分子既可以开链形式存在，单糖分子既可以开链形式存在，也可以环式结构形式存在。在环式结构中如果第一位碳也可以环式结构形式存在。在环式结构中如果第一位碳原子上的羟基与第二位碳原子的羟基在环的伺一面，称原子上的羟基与第二位碳原子的羟基在环的伺一面，称为为-型；如果羟基是在环的两面，称型；如果羟基是在环的两面，称-型。型。 重要的单糖：重要的单糖：（1）丙糖：）丙糖：D-甘油醛、二羟基丙酮甘油醛、二羟基丙酮（2）丁糖：赤藓糖、苏糖）丁糖：赤藓糖

4、、苏糖（4）戊糖：脱氧核糖、核糖、木糖、阿）戊糖：脱氧核糖、核糖、木糖、阿拉伯糖、木酮糖、核酮糖拉伯糖、木酮糖、核酮糖（5）己糖：葡萄糖、半乳糖、果糖（为）己糖：葡萄糖、半乳糖、果糖（为酮糖，糖果类中最甜的）酮糖，糖果类中最甜的）（6）庚糖：景天庚酮糖）庚糖：景天庚酮糖三碳糖三碳糖三碳糖三碳糖甘油醛甘油醛二二羟羟丙丙酮酮赤藓糖苏糖 葡萄糖葡萄糖 果糖果糖v寡糖寡糖由少数几个（由少数几个（26个）单糖缩合而成的糖。个）单糖缩合而成的糖。v一般包括：二糖：蔗糖、麦芽糖、乳糖、纤维二糖；一般包括：二糖：蔗糖、麦芽糖、乳糖、纤维二糖；三糖：棉籽糖。三糖：棉籽糖。v多糖：多糖：可水解为多个单糖。水解为同

5、一单糖的（可水解为多个单糖。水解为同一单糖的（同同多糖多糖），如淀粉、糖原、纤维素、几丁质；水解产），如淀粉、糖原、纤维素、几丁质；水解产物不止一种单糖（物不止一种单糖（异多糖异多糖），如透明质酸、肝素等。），如透明质酸、肝素等。麦芽糖的生成与水解麦芽糖的生成与水解蔗糖的分子式蔗糖的分子式: : 无还原性无还原性吡喃葡萄糖吡喃葡萄糖呋喃果糖呋喃果糖乳糖的分子式：如果乳糖酶缺乏，小肠乳乳糖的分子式：如果乳糖酶缺乏，小肠乳糖升高引起渗透性腹泻。糖升高引起渗透性腹泻。其他简单的寡糖：棉子糖是较常见的其他简单的寡糖：棉子糖是较常见的三糖，三糖，棉籽与桉树分泌物中多。棉籽与桉树分泌物中多。多糖： 由许多

6、单糖聚合而成，缩合时单糖分子以糖苷键相连，一般无甜味、无还原性，重要的有淀粉、糖原、纤维素、几丁质、果胶、半纤维素等。可分为同多糖和杂多糖。 1.1.淀粉淀粉 直链淀粉平均直链淀粉平均250-300250-300个个GlcGlc通过通过 -1-1，4 4糖苷键相糖苷键相连，遇连，遇KI-IKI-I2 2呈（深）兰色呈（深）兰色。水解的唯一双糖为麦芽糖、。水解的唯一双糖为麦芽糖、唯一单糖为葡萄糖。唯一单糖为葡萄糖。 支链淀粉支链淀粉支链淀粉分子中除有支链淀粉分子中除有1，4-糖苷键的糖苷键的糖链外，还有糖链外，还有-1，6-糖苷键连接的分支糖苷键连接的分支由由2000-220002000-220

7、00个个GlcGlc残基组成，大约每残基组成，大约每24-3024-30个个GlcGlc就有一个就有一个 -1-1，6 6糖苷键的分支，糖苷键的分支，与与KI-IKI-I2 2呈紫（红）色。呈紫（红）色。淀粉的结构淀粉的结构 淀粉显色淀粉显色 黄色黄色淀粉水解：淀粉淀粉水解：淀粉糊精糊精麦芽糖麦芽糖-D葡萄糖。葡萄糖。糊精是淀粉水解的最初产物，随着水解，糖分子逐渐糊精是淀粉水解的最初产物，随着水解，糖分子逐渐变小，它与碘作用分别呈红色、黄色、无色。这个反变小，它与碘作用分别呈红色、黄色、无色。这个反应可用于淀粉水解过程的检验应可用于淀粉水解过程的检验糖原：糖原：动物组织、细菌细胞动物组织、细菌

8、细胞内主要的贮藏多糖。内主要的贮藏多糖。结构与支链淀粉相似，结构与支链淀粉相似，但但分支多分支多，与，与KI-IKI-I2 2呈呈红褐色红褐色。纤维素纤维素自然界中分布最广的糖，以自然界中分布最广的糖，以纤维二糖纤维二糖为为基本单位基本单位缩合而成，纤维状、僵硬、缩合而成，纤维状、僵硬、不溶于水不溶于水的分子，分子的分子，分子不分支不分支，约由，约由10000-1500010000-15000个个 - -D-D-GlcGlc残基组成。水解需高温、高压和酸，人体消残基组成。水解需高温、高压和酸，人体消化酶不能水解纤维素，食草动物利用肠道寄生化酶不能水解纤维素，食草动物利用肠道寄生菌分泌的纤维素酶

9、将部分纤维素水解为葡萄糖。菌分泌的纤维素酶将部分纤维素水解为葡萄糖。 几丁质（壳多糖几丁质（壳多糖）甲壳类动物甲壳类动物( (虾、蟹）外骨骼虾、蟹）外骨骼及真菌细胞壁，地球上仅次于纤维素的第二大及真菌细胞壁，地球上仅次于纤维素的第二大类糖。由类糖。由N-N-乙酰乙酰- -D-D-葡萄糖胺以葡萄糖胺以 （1 14 4）糖苷）糖苷键缩合键缩合而成，分子线状而成，分子线状不分支不分支。杂多糖：杂多糖：果胶、半纤维素（果胶、半纤维素（大量存在于大量存在于植物木质化部位，为多聚戊糖和多聚己植物木质化部位，为多聚戊糖和多聚己糖的混合物糖的混合物 ）木质素是由四种醇单体形成的一种复杂酚木质素是由四种醇单体形

10、成的一种复杂酚类聚合物，不属于糖类。类聚合物，不属于糖类。1 1、脂肪脂肪脂酰甘油（脂酰甘油酯）：是脂肪酸和甘油通过酯脂酰甘油（脂酰甘油酯）：是脂肪酸和甘油通过酯键所形成的化合物。根据脂肪酸的数目，可分为单脂键所形成的化合物。根据脂肪酸的数目，可分为单脂酰甘油、二脂酰甘油、酰甘油、二脂酰甘油、三脂酰甘油（即甘油三酯、脂三脂酰甘油（即甘油三酯、脂肪）。肪）。油是常温下呈液态的脂肪；脂是常温下呈固态的脂油是常温下呈液态的脂肪；脂是常温下呈固态的脂肪肪 二、脂类二、脂类脂肪酸脂肪酸所有的脂肪酸都有一长的碳氢链，其一端为一所有的脂肪酸都有一长的碳氢链，其一端为一个羧基。个羧基。饱合脂肪酸：饱合脂肪酸：

11、碳氢链中全为单键的脂肪酸，如碳氢链中全为单键的脂肪酸，如软脂酸（软脂酸（1616个碳）、硬脂酸（个碳）、硬脂酸（1818个碳）等。个碳）等。不饱合脂肪酸：不饱合脂肪酸：碳氢链中含有一个或多个双键碳氢链中含有一个或多个双键，如油酸、亚油酸、亚麻酸、花生四烯酸等，如油酸、亚油酸、亚麻酸、花生四烯酸等。必需脂肪酸：维持动物正常生长所需的，而机必需脂肪酸：维持动物正常生长所需的，而机体又不能合成，主要为亚油酸和亚麻酸，这两体又不能合成，主要为亚油酸和亚麻酸，这两种脂肪酸在植物中含量非常丰富。种脂肪酸在植物中含量非常丰富。2、磷脂磷脂酸：是各类甘油磷脂的母体化合物，它是甘油C3的羟基（-OH）磷酸化；另

12、外两个羟基（-OH）为脂肪酸酯化而成的。甘油磷脂：磷脂酸的磷酸再与氨基醇，如胆碱、乙醇胺、丝氨酸、肌醇缩合而成的化合物。主要类型有：主要类型有：磷脂酰胆碱磷脂酰胆碱(卵磷脂卵磷脂)；磷脂酰乙醇胺；磷脂酰乙醇胺(脑脑磷脂；磷脂酰丝氨酸；磷脂酰肌醇磷脂；磷脂酰丝氨酸；磷脂酰肌醇胆碱胆碱磷酸磷酸甘油基团甘油基团脂脂肪肪酸酸链链脂质体是一种双层脂分子的球形人工膜。脂质体是一种双层脂分子的球形人工膜。3、胆固醇、胆固醇v主要存在真核细胞膜上，含主要存在真核细胞膜上，含量一般不超过膜脂的量一般不超过膜脂的1/3，植，植物细胞膜中含量较少，广泛物细胞膜中含量较少，广泛存在与动物细胞膜中，其功存在与动物细胞膜

13、中，其功能是能是提高脂双层的稳定性，提高脂双层的稳定性，调节双脂层流动性调节双脂层流动性，降低水降低水溶性物质的通透性。溶性物质的通透性。环戊环戊烷多烷多氢菲氢菲4 4、萜类化合物、萜类化合物 萜类为异戊二烯的衍生物。几种常见的萜类化萜类为异戊二烯的衍生物。几种常见的萜类化合物：维生素合物：维生素A A、E E、K K、胡萝卜素、叶绿醇（、胡萝卜素、叶绿醇（叶绿素叶绿素的一个组成部分的一个组成部分 ）、天然橡胶、某些植物激素（如、天然橡胶、某些植物激素（如脱落酸、赤霉素）等都属于萜类。脱落酸、赤霉素）等都属于萜类。水溶性维生素常是辅酶或辅基的组成部分，水溶性维生素常是辅酶或辅基的组成部分，主要

14、包括维生素主要包括维生素B1B1，维生素，维生素B2B2和维生素和维生素C C等。等。5、血脂：血浆中脂类总称为血脂。包括胆固、血脂：血浆中脂类总称为血脂。包括胆固醇、甘油三酯、磷脂。醇、甘油三酯、磷脂。血浆中的脂类不是以游离的状态存在，而是血浆中的脂类不是以游离的状态存在，而是与蛋白质结合成与蛋白质结合成脂蛋白脂蛋白的形式存在的，由于的形式存在的，由于脂蛋白具有亲水性，从而有利于脂类的转运。脂蛋白具有亲水性，从而有利于脂类的转运。三、蛋白质三、蛋白质天然蛋白质的氨基酸天然蛋白质的氨基酸的氨基在的氨基在-位，为位，为L-L-构型构型. .氨基酸的分类：按氨基酸的分类：按R R基的极性分为基的极

15、性分为不带电荷的不带电荷的极性极性氨基酸：氨基酸：侧链含有不解离的极性基，侧链含有不解离的极性基，如丝、苏、谷氨酰胺、天冬酰胺、酪、半胱（如丝、苏、谷氨酰胺、天冬酰胺、酪、半胱（ -SH是是巯基）巯基）。带正电荷的带正电荷的极性极性氨基酸：氨基酸：赖、精、组赖、精、组带负电荷的带负电荷的极性极性氨基酸：氨基酸：天冬、谷天冬、谷非极性非极性氨基酸氨基酸: :甘、丙、缬、亮、异亮、苯丙、蛋、脯、甘、丙、缬、亮、异亮、苯丙、蛋、脯、色。色。不带电荷的不带电荷的极性极性氨基酸氨基酸带正电荷的带正电荷的极性极性氨基酸氨基酸色氨酸色氨酸（1）必需氨基酸：成人有）必需氨基酸：成人有8 8种种按能否在体内合成

16、分：按能否在体内合成分：甲携来一本亮色书（2）非必需氨基酸：）非必需氨基酸：1212种种氨基酸氨基酸元素组成：元素组成：所有所有氨基酸氨基酸都含有都含有 C C、H H、O O、N N 四四种元素，蛋种元素，蛋氨酸、半胱氨酸氨酸、半胱氨酸还含有还含有S S，所以大多数蛋所以大多数蛋白质还含有少量的白质还含有少量的 S S，有些蛋白质还含有一些其它元有些蛋白质还含有一些其它元素，如素，如 P(P(胃蛋白酶胃蛋白酶)、FeFe等等。 各种蛋白质的各种蛋白质的含氮量含氮量都很接近，都在都很接近，都在16%左右，因此左右，因此可通过测定可通过测定生物样品生物样品中的含氮量计算出样品中蛋白质的中的含氮量

17、计算出样品中蛋白质的含量，含量，1克氮就相当于克氮就相当于6.25克蛋白质。克蛋白质。 非蛋白质氨基酸非蛋白质氨基酸肌氨酸-氨基丁酸甜菜碱-丙氨基叠氮丝氨酸O-重氮乙酰丝氨酸高丝氨酸羊毛硫氨酸高半胱氨酸苯丝氨酸氯胺苯醇（氯霉素）环丝氨酸肾上腺素组胺5-羟色氨青霉胺鸟氨基瓜氨基非蛋白质氨基酸：非蛋白质氨基酸：这些氨基酸不参与蛋白质的组成，但有一些是重要这些氨基酸不参与蛋白质的组成，但有一些是重要的代谢物前体或中间产物。如的代谢物前体或中间产物。如-丙氨酸丙氨酸是是辅酶辅酶A A（HS-CoAHS-CoA）的组成部分之一、）的组成部分之一、-氨基丁酸氨基丁酸是抑制性是抑制性神经递质、瓜氨酸和鸟氨酸

18、参与尿素循环。神经递质、瓜氨酸和鸟氨酸参与尿素循环。 氨基酸的酸碱化学1.氨基酸的兼性离子形式氨基酸在晶体状态和水溶液中主要以两性离子形式存在。氨基酸晶体有很高的熔点；氨基酸使水的介电常数增高，而乙醇、丙酮使水的介电常数降低。水溶液中的氨基酸是极性分子。两性离子形式分子形式分子形式2、两性解离和等电点（两性解离和等电点（pI）：）： 氨基酸在水溶液氨基酸在水溶液或晶体状态时即可作为酸（质子供体），又可作或晶体状态时即可作为酸（质子供体），又可作为碱（质子受体）起作用，其解离度与溶液的为碱（质子受体）起作用，其解离度与溶液的pH有关。在某一有关。在某一pH的溶液中，氨基酸解离成阳离子的溶液中，氨

19、基酸解离成阳离子和阴离子的趋势和程度相等，净电荷为和阴离子的趋势和程度相等，净电荷为0呈电中性，呈电中性，此时溶液的此时溶液的pH称为该氨基酸的等电点。称为该氨基酸的等电点。 等电点（等电点（pI）：）：指溶液中，氨基酸分子净电荷为指溶液中，氨基酸分子净电荷为0时时的溶液的溶液pH值。值。 在等电点时在等电点时，氨基酸解离成阳离子和阴离子的数目相，氨基酸解离成阳离子和阴离子的数目相等。氨基酸分子在电场中既不向正极移动，也不向负极等。氨基酸分子在电场中既不向正极移动，也不向负极移动。移动。pH=pI 氨基酸净电荷为氨基酸净电荷为0 ； pHpI 氨基酸带净负电荷。氨基酸带净负电荷。多数氨基酸的等

20、电点近于多数氨基酸的等电点近于5.0，碱性氨基酸的等电点较碱性氨基酸的等电点较高。高。3 3、等电点的计算：、等电点的计算： 不带电荷的不带电荷的氨基酸的氨基酸的pI是由是由-羧基和羧基和-氨基的解氨基的解离常数的负对数离常数的负对数pKpK1和和pKpK2决定的。计算公式为：决定的。计算公式为：pI=1/2(pKpK1+ pK+ pK2) )。 若若1 1个氨基酸有个氨基酸有3 3个可解离基团，酸性氨基酸的等电个可解离基团，酸性氨基酸的等电点取两羧基的点取两羧基的pKpK值的平均值，碱性氨基酸的等电点取值的平均值，碱性氨基酸的等电点取两氨基的两氨基的pKpK值的平均值。值的平均值。光吸收：可

21、见光为光吸收：可见光为380nm760nm380nm760nm 组成蛋白质的氨基酸中，组成蛋白质的氨基酸中，色氨酸（色氨酸（279279）、酪氨）、酪氨酸（酸（278278）和和 苯丙氨酸（苯丙氨酸（259259）对对紫外光紫外光有一定的吸收，有一定的吸收，这是因为它们分子中含有苯环，是这是因为它们分子中含有苯环，是苯环的共轭双键苯环的共轭双键造造成的，这三个氨基酸的光吸收都在成的，这三个氨基酸的光吸收都在280280nmnm附近。附近。 氨基酸的重要的化学反应：氨基酸的重要的化学反应：aa氨基能与茚三酮（蓝色氨基能与茚三酮（蓝色沉淀）、亚硝酸发生反应产生氮气。沉淀）、亚硝酸发生反应产生氮气。

22、蛋白质的构象蛋白质的构象：每一种天然蛋白质都有自己特有的空间结构，：每一种天然蛋白质都有自己特有的空间结构，这种空间结构通常称为蛋白质的构象。一般用蛋白质的一级结这种空间结构通常称为蛋白质的构象。一般用蛋白质的一级结构、二级结构、三级结构、四级结构来表示蛋白质不同层次的构、二级结构、三级结构、四级结构来表示蛋白质不同层次的构象。构象。蛋白质的蛋白质的生物学功能生物学功能决定于它的决定于它的高级结构高级结构，而蛋白质的，而蛋白质的高级高级结构结构由它的由它的一级结构一级结构，即氨基酸的顺序决定。天然存在的蛋白，即氨基酸的顺序决定。天然存在的蛋白质总是处于热力学最稳定的状态。质总是处于热力学最稳定

23、的状态。一级结构一级结构(肽键、肽键、二硫键二硫键）表示多）表示多肽链中氨基酸种肽链中氨基酸种类、数量、连接类、数量、连接方式和排列顺序方式和排列顺序。CysTyrILeGlnAsnCysProLeuGly NH2SS牛催产素CysTyrGlnAsnCysProSSPheArgGly NH2牛加压素二级结构：多肽链借助氢键形成的有规则的局二级结构：多肽链借助氢键形成的有规则的局部结构。部结构。螺旋螺旋：构成指甲、毛发、蹄、角、羊毛的角：构成指甲、毛发、蹄、角、羊毛的角蛋白；构成真皮、腱、韧带、骨、角膜的胶原蛋白；构成真皮、腱、韧带、骨、角膜的胶原蛋白。都是呈蛋白。都是呈螺旋的纤维蛋白。螺旋的纤

24、维蛋白。折叠折叠：构成蚕丝、蛛丝的蛋白等。：构成蚕丝、蛛丝的蛋白等。-螺旋：为蛋白质中最含量最丰富的二级结螺旋：为蛋白质中最含量最丰富的二级结构，且几乎都是构，且几乎都是右手右手的，因为右手螺旋比左手螺的，因为右手螺旋比左手螺旋稳定。旋稳定。-螺旋中的氢键是由肽键上的螺旋中的氢键是由肽键上的NHNH上的上的氢氢与它后面第四个氨基酸残基上的与它后面第四个氨基酸残基上的C=OC=O上的上的氧氧之间之间形成的形成的。 一条多肽链能否形成一条多肽链能否形成-螺旋，以及形成的螺旋，以及形成的-螺螺旋是否稳定，与该肽链氨基酸的组成与排列旋是否稳定，与该肽链氨基酸的组成与排列顺序有极大的关系，如顺序有极大的

25、关系，如R基的大小基的大小（较小（较小易）、易）、R基基是否带有电荷是否带有电荷（不带电荷易）、（不带电荷易）、多肽链中多肽链中是否存在脯氨酸是否存在脯氨酸（有则（有则-螺旋被中螺旋被中断，形成断，形成“结节结节”）。）。 - -折叠是由折叠是由两条两条或或多条多条几乎完全伸展的几乎完全伸展的肽链平行肽链平行排列排列，通过，通过肽链间肽链间的氢键交联形成，肽链平面折的氢键交联形成，肽链平面折叠成锯齿状。叠成锯齿状。稳定蛋白质三维结构的作用力稳定蛋白质三维结构的作用力 盐盐键键氢键氢键疏水键疏水键范德华力范德华力二二硫硫键键三级结构：三级结构：蛋白质的三级结构主要指氨基酸残蛋白质的三级结构主要指

26、氨基酸残基的侧链间的结合基的侧链间的结合借助借助疏水键、氢键、盐键、疏水键、氢键、盐键、范德华力、二硫键范德华力、二硫键等形成的。等形成的。多肽链经过如此多肽链经过如此盘曲后，可形成某些发挥生物学功能的盘曲后，可形成某些发挥生物学功能的特定区特定区域域，例如，例如酶酶的活性中心等。三级结构的基本结的活性中心等。三级结构的基本结构单位是构单位是结构域结构域 。四级结构：四级结构：蛋白质的四级结构指蛋白质的四级结构指数条具有独立数条具有独立的三级结构的三级结构的多肽链通过非共价键相互连接的多肽链通过非共价键相互连接而成的聚合体结构。在具有四级结构的蛋白而成的聚合体结构。在具有四级结构的蛋白质中，每

27、一条具有三级结构的链称为亚基或质中，每一条具有三级结构的链称为亚基或亚单位，缺少一个亚基或亚基都不具有活性。亚单位，缺少一个亚基或亚基都不具有活性。如血红蛋白。如血红蛋白。蛋白质的理化性质蛋白质的理化性质1、蛋白质自溶液中析出的现象，称为、蛋白质自溶液中析出的现象，称为蛋白质的沉淀蛋白质的沉淀。高浓度盐、有机溶剂、重金属盐、生物碱试剂高浓度盐、有机溶剂、重金属盐、生物碱试剂都可沉都可沉淀蛋白质。盐析沉淀蛋白质不变性，是分离制备蛋白淀蛋白质。盐析沉淀蛋白质不变性，是分离制备蛋白质的常用方法。如血浆中的清蛋白在饱和的硫酸铵溶质的常用方法。如血浆中的清蛋白在饱和的硫酸铵溶液中可沉淀液中可沉淀.2 2

28、、蛋白质在某些因素的作用下，空间结构被破坏，生、蛋白质在某些因素的作用下，空间结构被破坏，生物学活性丧失，称为物学活性丧失，称为蛋白质的变性蛋白质的变性。变性的蛋白质变性的蛋白质一级一级结构完好（结构完好（一般为空间结构遭到破坏一般为空间结构遭到破坏）、溶解度降低）、溶解度降低( (有序而紧密的结构变得无序而松散，疏水基团外漏）、有序而紧密的结构变得无序而松散，疏水基团外漏）、易分解。易分解。3、蛋白质的、蛋白质的盐溶盐溶 盐溶的概念：盐溶的概念：低浓度的中性盐低浓度的中性盐可以增加蛋白质的溶可以增加蛋白质的溶解度，这种现象称为盐溶。解度，这种现象称为盐溶。 盐溶的机理是：蛋白质分子吸附某种盐

29、类离子后，盐溶的机理是：蛋白质分子吸附某种盐类离子后，带电表层使蛋白质分子间彼此排斥，同时蛋白质分子与带电表层使蛋白质分子间彼此排斥，同时蛋白质分子与水分子间的相互作用加强，使蛋白质分子溶解度增加。水分子间的相互作用加强，使蛋白质分子溶解度增加。 盐析的机理是盐析的机理是：大量中性盐大量中性盐的加入，使水的活度降的加入，使水的活度降低，从而降低蛋白质的极性基团与水分子间的相互作用，低，从而降低蛋白质的极性基团与水分子间的相互作用，破坏了蛋白质分子的水化层。破坏了蛋白质分子的水化层。v有些蛋白质变性后又可恢复到天然构象，称为复性；有些蛋白质变性后又可恢复到天然构象，称为复性；有些蛋白质变性后不能

30、复性。有些蛋白质变性后不能复性。v凝固是蛋白质变性发展的不可逆的结果。凝固是蛋白质变性发展的不可逆的结果。v沉淀的蛋白质不一定变性（如盐析）。沉淀的蛋白质不一定变性（如盐析）。 v引起变性的因素引起变性的因素:加热、辐射、振荡、高压等物理因加热、辐射、振荡、高压等物理因素；有机溶剂、酸、碱、尿素等化学因素。素；有机溶剂、酸、碱、尿素等化学因素。 4紫外吸收紫外吸收 蛋白质在蛋白质在280nm的紫外光下，有最的紫外光下，有最大吸收峰。这主要是由于肽链中酪氨酸和色氨酸大吸收峰。这主要是由于肽链中酪氨酸和色氨酸的的R基团引起的。因此可以用紫外线分光光度法测基团引起的。因此可以用紫外线分光光度法测定蛋

31、白质在定蛋白质在280nm的光吸收值来测定蛋白质的含的光吸收值来测定蛋白质的含量。量。v 5呈色反应呈色反应 蛋白质分子中因含有某些特殊蛋白质分子中因含有某些特殊的结构或某些特殊氨基酸残基，能与多种化的结构或某些特殊氨基酸残基，能与多种化合物发生颜色反应。重要的颜色反应如表合物发生颜色反应。重要的颜色反应如表l-1-2所示。所示。酶单纯酶：脲酶、蛋白酶、淀粉酶等。结合酶酶蛋白辅因子（简单蛋白质）（结合蛋白质）辅酶（结合较松）辅基（结合较紧）（一）.酶的分子组成四、酶类四、酶类通常将酶的结合部位和通常将酶的结合部位和催化部位总称为催化部位总称为酶的活酶的活性中心。性中心。 必须基团必须基团：酶表

32、现催化活：酶表现催化活性不可缺少的基团。如丝性不可缺少的基团。如丝氨酸的羟基、组氨酸的咪氨酸的羟基、组氨酸的咪唑基、天冬氨酸的羧基、唑基、天冬氨酸的羧基、和半胱氨酸的巯基等。和半胱氨酸的巯基等。催化部位催化部位: : 酶分子中促使底物发生化学变酶分子中促使底物发生化学变化的部位称为催化部位。化的部位称为催化部位。酶原和酶原的激活：酶原和酶原的激活：l酶原酶原：没有活性的酶的前体。：没有活性的酶的前体。l酶原的激活酶原的激活：酶原在一定条件下经适当的物：酶原在一定条件下经适当的物质作用可转变成有活性的酶。酶原转变成酶质作用可转变成有活性的酶。酶原转变成酶的过程称为酶原的激活。的过程称为酶原的激活

33、。l本质本质：酶原的激活实质上是酶活性部位形成：酶原的激活实质上是酶活性部位形成或暴露的过程。或暴露的过程。同功酶：能催化同一化学反应的一类酶。同功酶：能催化同一化学反应的一类酶。l活性中心相似或相同：催化同一化学反应。活性中心相似或相同：催化同一化学反应。l分子结构不同：理化性质和免疫学性质不同。分子结构不同：理化性质和免疫学性质不同。1.酶催化作用的酶催化作用的本质本质：降低反应活化能：降低反应活化能2.2.酶催化作用的酶催化作用的中间产（络合）物学说中间产（络合）物学说 在酶催化的反应中，第一步是酶与底物形在酶催化的反应中，第一步是酶与底物形成酶底物中间复合物。当底物分子在酶作成酶底物中

34、间复合物。当底物分子在酶作用下发生化学变化后，中间复合物再分解成用下发生化学变化后，中间复合物再分解成产物和酶。产物和酶。 E + S = E-S E + S = E-S P + E P + E（二）、酶作用的机制（二）、酶作用的机制(1)(1)锁钥假说：认为整个锁钥假说：认为整个酶分子的天然构象是具酶分子的天然构象是具有刚性结构的，酶表面有刚性结构的，酶表面具有特定的形状。如同具有特定的形状。如同一把钥匙对一把锁一样一把钥匙对一把锁一样(2)(2)诱导契合假说诱导契合假说: : 该学说认为酶表面并没该学说认为酶表面并没有一种与底物互补的固有一种与底物互补的固定形状，而只是由于底定形状，而只是

35、由于底物的诱导才形成了互补物的诱导才形成了互补形状形状. .3.酶与底物结合形成中间络合物的理论酶与底物结合形成中间络合物的理论2.2.抑制剂抑制剂对酶反应的影响对酶反应的影响v有些物质能与酶分子上某些必须基团结合有些物质能与酶分子上某些必须基团结合, ,使使酶的活性中心酶的活性中心的化学性质发生改变，导致的化学性质发生改变，导致酶活力下降或丧失，称为酶活力下降或丧失，称为酶的抑制作用酶的抑制作用v酶抑制剂对酶有选择性，很多药物、毒物和酶抑制剂对酶有选择性，很多药物、毒物和用于战争的毒剂都是酶抑制剂。用于战争的毒剂都是酶抑制剂。v酶受抑制时其蛋白部分并未变性。由于酶蛋酶受抑制时其蛋白部分并未变

36、性。由于酶蛋白变性造成的酶失活不属于酶抑制剂作用。白变性造成的酶失活不属于酶抑制剂作用。 v酶的抑制剂一般具备两个方面的酶的抑制剂一般具备两个方面的特点特点：va.a.在化学结构上与被抑制的底物分子相似。在化学结构上与被抑制的底物分子相似。vb.b.能够与酶的活性中心以共价或非共价的方能够与酶的活性中心以共价或非共价的方式形成比较稳定的复合体或结合物。式形成比较稳定的复合体或结合物。抑制作用的类型：抑制作用的类型： (1) (1)不可逆抑制不可逆抑制： 抑制剂与酶活性中心抑制剂与酶活性中心的必须基团以的必须基团以共价形共价形式式结合，引起酶的永结合，引起酶的永久性失活。如有机磷久性失活。如有机

37、磷毒剂二异丙基氟磷酸毒剂二异丙基氟磷酸酯。酯。氰化钾有剧毒，氰化钾有剧毒，是呼吸酶的抑制剂。是呼吸酶的抑制剂。(2)(2)可逆抑制作用可逆抑制作用：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，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，又可以分为两类：酶结合的情况，又可以分为两类：竞争性抑制：竞争性抑制：某些抑制剂的化学结构与底物相似，因而能与底物某些抑制剂的化学结构与底物相似，因而能与底物竟争与酶活性中心结合。当

38、抑制剂与活性中心结合竟争与酶活性中心结合。当抑制剂与活性中心结合后，底物被排斥在反应中心之外，其结果是酶促反后，底物被排斥在反应中心之外，其结果是酶促反应被抑制了。应被抑制了。竟争性抑制通常可以通过增大底物浓度，即提高底竟争性抑制通常可以通过增大底物浓度，即提高底物的竞争能力来消除。物的竞争能力来消除。非竞争性抑制：非竞争性抑制：酶可同时与底物及抑制剂结合，酶可同时与底物及抑制剂结合，引起酶分子构象变化，并导致酶活性下降。不是引起酶分子构象变化，并导致酶活性下降。不是与底物竞争活性中心，所以称为非竞争性抑制剂。与底物竞争活性中心，所以称为非竞争性抑制剂。如某些金属离子（如某些金属离子（Ag+、

39、Hg2+）。非竟争性抑制不。非竟争性抑制不能通过增大底物浓度的来消除。能通过增大底物浓度的来消除。1、核酸的化学组成、核酸的化学组成 核核 酸酸 （RNA、 DNA）核核苷苷酸酸核苷核苷磷酸磷酸戊糖戊糖碱基碱基核糖（核糖（RNA）脱氧核糖（脱氧核糖（DNA）A、G、C、UA、G、C、T五、核酸五、核酸胸腺嘧啶胸腺嘧啶尿嘧啶尿嘧啶腺嘌呤腺嘌呤鸟嘌呤鸟嘌呤胞嘧啶胞嘧啶核核苷苷戊糖第戊糖第1位的碳位的碳与嘧啶碱与嘧啶碱第第1位位的的N以以糖苷键糖苷键相相连结连结戊糖第戊糖第1位的位的碳与嘌呤碱碳与嘌呤碱第第9位的位的N以糖以糖苷键相连结苷键相连结C1-N1连接；连接； C1-N9连接；连接；C1-C

40、5连接连接（假尿苷）（假尿苷）v v在核酸中还存在少量其他修饰碱基。核酸中的在核酸中还存在少量其他修饰碱基。核酸中的修饰碱基多是修饰碱基多是4种主要碱基的衍生物，大多是种主要碱基的衍生物，大多是甲基化碱基，都是在核酸生物合成后，酶促加甲基化碱基，都是在核酸生物合成后，酶促加工修饰而成。这些修饰碱基对核酸的生物功能工修饰而成。这些修饰碱基对核酸的生物功能具有重要的作用。具有重要的作用。tRNA的修饰碱基种类较多，的修饰碱基种类较多，如次黄瞟吟。二氢尿呼唤、如次黄瞟吟。二氢尿呼唤、4一硫尿嘧啶、一硫尿嘧啶、5一一甲基胞嘧啶。甲基胞嘧啶。 2、核苷酸的连、核苷酸的连接方式接方式核苷酸之间以磷酸二酯核

41、苷酸之间以磷酸二酯键连接形成多核苷酸链，键连接形成多核苷酸链，是是DNA和和RNA的一级结的一级结构构。DNA的一级结构RNA的一级结构ACTGAP脱氧脱氧核糖核糖GP脱氧脱氧核糖核糖CP脱氧脱氧核糖核糖TP脱氧脱氧核糖核糖脱氧脱氧核糖核糖APGPCPTP脱氧脱氧核糖核糖脱氧脱氧核糖核糖脱氧脱氧核糖核糖A TG C碱基互补碱基互补配对原则配对原则3 3、DNADNA的二级结的二级结构构两条平行的脱氧核两条平行的脱氧核苷酸长链苷酸长链向右向右盘卷盘卷成成双螺旋结构双螺旋结构.大沟、小沟有利于大沟、小沟有利于蛋白酶、金属离子蛋白酶、金属离子以及具有生物功能以及具有生物功能的金属配合物与的金属配合物

42、与DNA的作用。的作用。 DNA双螺旋结构稳定的因素（1）氢键： A=T；G C （2）碱基堆积力（3）离子键4、DNA的三级结构v定义：双螺旋进一步扭曲形成的更高层次的空定义：双螺旋进一步扭曲形成的更高层次的空间结构。如超螺旋等。间结构。如超螺旋等。6、核酸的变性，复性及杂交变性和变性和复性的复性的含义含义性质改变：性质改变：溶液溶液粘度粘度降低降低溶液溶液旋光度旋光度发生改变发生改变 增色效应增色效应：与天然：与天然DNA相比，变性相比，变性DNA因因其双螺旋结构破坏，使其双螺旋结构破坏，使碱基充分外露碱基充分外露，因此，因此，紫外吸收增加紫外吸收增加，这种现象叫，这种现象叫。DNA的变性

43、：的变性：高温、酸、碱高温、酸、碱或某些或某些变性剂变性剂能破坏核酸中的能破坏核酸中的氢键氢键，使有，使有规律的螺旋型双链结构变成单链。规律的螺旋型双链结构变成单链。DNA的熔解温度增色效应达到一半时的增色效应达到一半时的温度或温度或DNADNA双螺旋结双螺旋结构失去一半时的温度构失去一半时的温度称为称为“熔点熔点”或解链或解链温度，用温度，用T Tm m 表示。表示。DNA的热变性是爆发式的，在很狭的热变性是爆发式的，在很狭窄的温度范围内，窄的温度范围内，70 85 影响影响TmTm的因素的因素 1. 1.DNA DNA 的均一性越高的均一性越高, ,TmTm的温度范围越小。的温度范围越小。

44、 2. 2.G-CG-C含量越高含量越高, , TmTm的值越大的值越大 3. 3.介质的离子强度较高时介质的离子强度较高时, , TmTm的值较大。的值较大。 复 性 DNA的复性：变性的的复性：变性的DNA在适当的条件下又可使在适当的条件下又可使两条彼此分开的链重新缔合成双螺旋两条彼此分开的链重新缔合成双螺旋。DNA复性的影响因素：温度和时间（缓慢冷却到室温）DNA的浓度越高,复性的速度越快;DNA的重复序列越多,复性的速度越快;溶液的pH过高或过低,复性的速度均会降低; DNA的片段越大,复性的速度越慢;v 2RNA的结构的结构v RNA主要有三大类，分别是：核糖体主要有三大类，分别是：

45、核糖体RNA(rRNA)，占占RNA总量的总量的80以上，是核糖体的主要成分；转以上，是核糖体的主要成分；转运运RNA(1RNA)，占总量的，占总量的15，在蛋白质的合成中，在蛋白质的合成中搬运氨基酸；信使搬运氨基酸；信使RNA(mRNA)，占总量的，占总量的5，是，是合成蛋白质的模板。不同种类的合成蛋白质的模板。不同种类的RNA结构各不相同，结构各不相同，为了表述方便，将为了表述方便，将mRNA作为一级结构的例子，作为一级结构的例子，tRNA作为二级结构、三级结构的例子。作为二级结构、三级结构的例子。 v(1)一级结构一级结构 RNA分子的基本结构是一条线形的多核苷酸链，由四分子的基本结构是

46、一条线形的多核苷酸链，由四种核苷酸以种核苷酸以3，5-磷酸二酯键连接而成。磷酸二酯键连接而成。RNA的一的一级结构是指级结构是指RNA链上的核苷酸顺序以及各功能部位链上的核苷酸顺序以及各功能部位的排列顺序。的排列顺序。mRNA是以是以DNA为模板转录产生的，一般原核为模板转录产生的，一般原核mRNA直接转录生成，而真核直接转录生成，而真核mRNA首先形成的是分子大首先形成的是分子大小极不均一的小极不均一的hnRNA，再经过加工成为成熟的，再经过加工成为成熟的mRNA。原核。原核mRNA一般为多顺反子，即一条一般为多顺反子，即一条mRNA链含有指导合成几种蛋白质的信息。它的链含有指导合成几种蛋白

47、质的信息。它的5-末端和末端和3-末端无特殊结构。末端无特殊结构。 在分子内部，一个顺反子的编码区，是从起始密码在分子内部，一个顺反子的编码区，是从起始密码AUG开始，到终止密码开始，到终止密码UAG为止，各顺反子的编码为止，各顺反子的编码区之间，以及区之间，以及5端第一个顺反子的编码区之前，端第一个顺反子的编码区之前，3端最后一个顺反子编码区之后，都含有一段非编码端最后一个顺反子编码区之后，都含有一段非编码区。真核区。真核mRNA一般为单顺反子，一条一般为单顺反子，一条RNA只翻译只翻译产生一种多肽链。真核细胞成熟产生一种多肽链。真核细胞成熟mRNA分子分子3端有端有150-200个腺苷酸个

48、腺苷酸(A)顺序，即多聚腺苷酸顺序，即多聚腺苷酸(polyA)，它的作用可能是使它的作用可能是使mRNA分子穿过核膜进入细胞质；分子穿过核膜进入细胞质；5端是一个甲基化的鸟苷酸，即端是一个甲基化的鸟苷酸，即G-帽，它除起保护帽，它除起保护作用外，还使作用外，还使mRNA分子识别核糖体，和核糖体结分子识别核糖体，和核糖体结合，进行蛋白质合成。合，进行蛋白质合成。(2)二级结构 RNA的二级结构是指单链RNA自身回折，链内的互补碱基对形成的局部双螺旋区与非配对顺序形成的突环相间分布的花形结构。v tRNA的二级结构是三叶草型的，一般由四臂四环组成(分子中由A-U、C-C碱基对构成的双螺旋区叫臂，不

49、能配对仍显单链的部分叫环)。四环是：D环(I)、反密码子环()、TC环()和可变环()，四臂为氨基酸接受臂、D臂、反密码子臂和TC臂。在氨基酸接受臂，3-OH端有一个单链区NCCA-3-OH，在氨基酸合成酶的作用下，活化了的氨基酸连接tRNA分子末端腺苷3-OH上；在反密码子环上其中有3个碱基代表着某种氨基酸的反密码子，正好与mRNA配对，如图1-1-14所示。v(3)三级结构 RNA的二级结构在细胞中还要进一步回折扭曲，以使分子内部的自由能达到最小值；在二级结构中突环上未配对的碱基，由于RNA链的再度扭曲而与另一突环上的未配对碱基相遇，形成新的氢键配对关系，其结果使平面的二级结构变成立体的三

50、级结构，如图l-1-15所示。vtRNA的三叶形的二级结构变成三级结构的倒L型，tRNA发挥生物功能以其倒L型三级结构为基础。v (三)核酸的性质v 1一般理化性质v 核酸既有磷酸基，又有碱性基团，是两性电解质，因磷酸的酸性强，通常表现为酸性。DNA为白色纤维状固体，RNA为白色粉末，都微溶于水，不溶于一般有机溶剂，常用乙醇从溶液中沉淀核酸。D-核糖与浓盐酸和苔黑酚(甲基间苯二酚)共热产生绿色，D-2-脱氧核糖与酸和二苯胺一同加热产生蓝紫色。可利用这两种糖的特殊颜色反应区分DNA和RNA或作为二者测定的基础。v2核酸的紫外吸收性质v 核酸中的嘌呤和嘧啶环的共轭体系强烈吸收260-290nm波段紫外光，最大吸收值在260nm处。利用这一特性可以对核酸进行定性和定量测定。如待测DNA或RNA样品的纯度，可用它们的A260A280的比值来判断，纯DNA溶液的A260A280比值为18，而纯RNA溶液的比值为20，样品中若含有蛋白质，则A260A280的比值要下降，因为蛋白质的最大吸收峰在280nm。纯核