蛋白质、酶、核酸复习

1、 教 师：郭 华 本章要点蛋白质的生物功能、化学组成及其分类氨基酸 amino acids肽蛋白质的结构蛋白质的性质蛋白质的分离、纯化Part 1 蛋白质蛋白质是构成生物体最基本的结构物质和功能物质；分布广：是构成生物体最基本的结构物质和功能物质；含量高：蛋白质是生物体内含量最丰富的物质，占人体干重的45%，某些组织含量更高，例如：脾、肺、横纹肌等部位含量高达80%。Section 1 蛋白质的生物学功能组成成分催化酶，催化的反应速率为非催化速率的1016倍运输储藏运动免疫保护（防御和进攻）调节接收和传递信息：信号受体异常功能、支架作用Section 2 蛋白质的元素组成蛋白质是由20种左右的

2、a-氨基酸(amino acids)通过肽键(peptide bond)相互连接而成的一类具有特定的空间构象和生物活性的高分子有机化合物。组成：C,H,O,N和S，有的可能有P和金属元素。特点：各种蛋白质的含氮量比较恒定，平均为16%。（凯氏定氮法）蛋白质含量（g）6.25样品含氮量 Section 3 蛋白质的分类蛋白质是构成生物体最基本的结构物质和功能物质；含量高达45%；1. 蛋白质形状球状蛋白纤维状蛋白纤维状蛋白是动物体的基本支架和外保护成分，多数不溶于水球状蛋白分子对称，多数溶于水或中性盐溶液按分子组成分类：2. 分子组成 简单蛋白仅由氨基酸组成，不含其它成分（按溶解度） 结合蛋白（

3、按辅基）清蛋白球蛋白谷蛋白谷醇溶蛋白精蛋白组蛋白硬蛋白核蛋白糖蛋白脂蛋白金属蛋白血红素蛋白磷蛋白黄素蛋白简单蛋白又称为单纯蛋白质(simple protein) ；这类蛋白质只含由-氨基酸组成的肽链，不含其它成分。1、清蛋白和球蛋白：albumin and globulin广泛存在于动物组织中。清蛋白易溶于水，球蛋白微溶于水，易溶于稀酸中。2、谷蛋白(glutelin)和醇溶谷蛋白(prolamin)：植物蛋白，不溶于水，易溶于稀酸、稀碱中，后者可溶于7080乙醇中。3、精蛋白和组蛋白：碱性蛋白质，存在与细胞核中。4、硬蛋白：存在于各种软骨、腱、毛、发、丝等组织中，分为角蛋白、胶原蛋白、弹性蛋

4、白和丝蛋白。结合蛋白(conjugated protein) 由简单蛋白与其它非蛋白成分结合而成， 色蛋白：由简单蛋白与色素物质结合而成。如血红蛋白、叶绿蛋白和细胞色素等。 糖蛋白：由简单蛋白与糖类物质组成。如细胞膜中的糖蛋白等。 脂蛋白：由简单蛋白与脂类结合而成。 如血清-，-脂蛋白等。 核蛋白：由简单蛋白与核酸结合而成。如细胞核中的核糖核蛋白等。Part 2 结构单位氨基酸（amino acid）除脯氨酸外，这些天然氨基酸在结构上有其共同特点：每个氨基酸分子中与羧基相邻的-碳原子（C）上都结合有一个氨基，故称为-氨基酸。此外与-碳原子相连的还有一个氢原子和一个各不相同的侧链称为R基；除了甘

5、氨酸外， -氨基酸的-C都是一个手性碳原子。具有酸性的-COOH和碱性 -NH2 ，为两性物质氨基酸的结构和分类CH2CH2CH2NH2CCOO-HPro脯氨酸不带电形式 H2NCHCOOHR不变不变部分2.2 氨基酸的分类基本氨基酸(编码的蛋白质氨基酸):组成蛋白质，20种，稀有氨基酸：是多肽合成后由基本aa经酶促修饰而来。非蛋白质氨基酸：存在于生物体内但不组成蛋白质 (约150种)。1、按 R 基团的化学结构，分成 3 类： 脂肪族氨基酸：15种 直链氨基酸：Gly、Ala 支链氨基酸：Val 、 Leu 、Ile 含硫氨基酸：Met 、Cys 含羟基氨基酸：Ser 、 Thr 含酰胺基氨

6、基酸：Asn 、Gln 酸性氨基酸：Glu、Asp 碱性氨基酸：Lys、Arg 芳香族氨基酸：Phe 、Tyr、Trp 杂环氨基酸：His、Pro 中性氨基酸3）根据生物体的需要，可将氨基酸分为必需氨基酸非必需氨基酸必需氨基酸:人和动物自身不能合成，必须由外界食物供给氨基酸.人体必需氨基酸有八种： Met(甲硫); Lys(赖); Val(缬); Ile(异亮); Phe(苯丙) ；Leu(亮); Trp(色); Thr(苏) 半必需氨基酸：人体可合成，但婴幼儿期合成速度不快，仍需食物供给。包括： His(组); Ary(精);非必需氨基酸:人和动物机体能够自身合成的氨基酸.甲甲来借一本亮色来

7、借一本亮色书书n蛋白质基本结构单位：蛋白质基本结构单位：L 氨基酸氨基酸n 氨基酸：脯氨酸（亚氨基酸）除外氨基酸：脯氨酸（亚氨基酸）除外n L氨基酸：甘氨酸（无不对称氨基酸：甘氨酸（无不对称C）除外）除外n 氨基酸结构通式：氨基酸结构通式：RCH(NH2)COOHn 常见氨基酸种类：常见氨基酸种类：20种。种。小结等电点（isoelectric point, pI）：在某一pH环境中，氨基酸解离成阳性离子及阴性离子的趋势相等，所所带净电荷为零带净电荷为零，在电场中不泳动。此时，氨基酸所处环境的pH值称为该种氨基酸的等电点(pI)。H3NCHCOOHR+在酸性溶液中的氨基酸（pHpI）H3NCH

8、COO-R+在晶体状态或水溶液中的氨基酸（pH=pI）H2NCHCOO-R在碱性溶液中的氨基酸（pHpI）(zwitterion) 氨基酸的pI值等于该氨基酸的两性离子状态两侧的基团pK值之和的二分之一。等电点（pI）pH pI AA “ - ” AA向正极移动pH pI AA “ + ” AA向负极移动pH = pI AA “ 0 ” AA不移动等电点时：氨基酸溶解度最小易沉淀n等电点计算等电点计算侧链为非极性基团或虽为极性基团但不解离的氨侧链为非极性基团或虽为极性基团但不解离的氨基酸：基酸：pI=(pK1+pK2) 酸性氨基酸酸性氨基酸(Glu、Asp)及及Cys：pI=(pK1+pKR)

9、碱性氨基酸碱性氨基酸(赖、精、组赖、精、组)：pI=(pK2+pKR)3、紫外吸收：、紫外吸收：nTrp、Tyr和和Phe在在280nm波波长附近具有最大长附近具有最大吸收峰，其中吸收峰，其中Trp的最大吸收的最大吸收最接近最接近280nm4、显色反应：、显色反应：n茚三酮反应茚三酮反应n其他反应：荧光胺反应、侧链特异基团反应其他反应：荧光胺反应、侧链特异基团反应例外：例外：Pro黄色；黄色；Asn棕色棕色成肽反应：一个氨基酸的氨基与另一个氨基酸的羧基之间失水形成的酰胺键称为肽键，所形成的化合物称为肽。由两个氨基酸组成的肽称为二肽；小于10个氨基酸的称为寡肽；由10个以上氨基酸组成的肽则称为多

10、肽。组成多肽的氨基酸单元称为氨基酸残基丢失的水分子数比氨基酸残基数少一个脱去的水分子数=肽键数=aa数-肽链数20种aa的平均相对分子量是138，但大多是较小的aa组成蛋白质，这些较小的aa平均相对分子量是128，又因为形成肽键后失去1分子水，所以，aa残基平均分子量是110.对于简单蛋白质，用110除它的相对分子量即可估计它的aa数目在多肽链中，氨基酸残基按一定的顺序排列，这种排列顺序称为氨基酸顺序通常在多肽链的一端含有一个游离的-氨基，称为氨基端或N-端；在另一端含有一个游离的-羧基，称为羧基端或C-端。将含有氨基的aa写左边，羧基在右边；氨基酸的顺序是从N-端的氨基酸残基开始，以C-端氨

11、基酸残基为终点的排列顺序。如下述五肽可表示为： Ser-Val-Tyr-Asp命名：某氨酰某氨酰某氨基酸 有时两端会连接成环状态肽平面或酰胺平面：CNCCOH 组成肽单位的4个原子和2个相邻的碳原子都处于同一个平面内，此刚性结构的平面称为肽平面或酰胺平面。肽单位：实际就是一个肽平面 肽键的四个原子和与之相连的两个-碳原子所组成的基团。肽键平面由于肽键具有部分双键的性质，使参与肽键构成的六个原子被束缚在同一平面上，这一平面称为肽键平面或肽单元。蛋白质构象的基本单位。肽键中的肽键中的C-NC-N键具有部分键具有部分双键性质，不能自由旋转。双键性质，不能自由旋转。肽平面或酰胺肽平面或酰胺平面。平面。

12、肽主链肽主链中中N-C和C-C 是单键，可自由旋转，夹角可自由旋转，夹角称为二面角。称为二面角。在大多数情况下，以反式在大多数情况下，以反式结构结构存在，存在，而而ProPro的肽键的肽键可能出现顺、反两种可能出现顺、反两种构型。构型。 -CO-NH- 二面角 两相邻酰胺平面之间，能以共同的C为定点而旋转，绕C-N键旋转的角度称角，绕C-C键旋转的角度称角。和称作二面角，亦称构象角酰胺平面与-碳原子之间形成的二面角（ 和 ）3、 肽的重要性质 1、 旋光性 一般短肽的旋光度等于其各个氨基酸的旋光度的总和。 2、 肽的性质 酸碱性质 肽的酸碱性质主要取决于端和端COOH以及侧链上可解离的基团。

13、在长肽或蛋白质中，可解离的基团主要是侧链基团 等电点（pI） COOH的pK值比游离态aa的大，端的pK值比游离态aa的小一些。 茚三酮反应 双缩脲反应是多肽和蛋白质的特有反应。（CuSO4）作用显紫红色； 三肽以上的多肽测定多肽链的数目拆分多肽链断开多肽链内的二硫键测定每一肽链的氨基酸组成鉴定多肽链的N-末端和C-末端裂解多肽链为较小的肽段测定各肽段的氨基酸序列利用重叠肽重建完整多肽链的一级结构确定二硫键的位置N N末端：末端：1、DNFB（Sanger）法）法2、丹磺酰氯（、丹磺酰氯（DNS）法）法3、PITC（Edman）法）法4、酶法、酶法C C末端：末端：末端测序法（1）蛋白质的三维

14、结构蛋白质的三维结构蛋白质结构的层次蛋白质结构的层次一级结构：一级结构： 氨基酸序列氨基酸序列二级结构：二级结构：螺旋，螺旋，折叠等折叠等 三级结构：三级结构：所有原子空间位置所有原子空间位置 四级结构：四级结构：多亚基蛋白多亚基蛋白蛋白质结构层次（一）超二级结构（一）超二级结构由若干相邻二级结构元件组合在一起，彼此相互由若干相邻二级结构元件组合在一起，彼此相互作用，形成的有规则的二级结构组合。作用，形成的有规则的二级结构组合。1、 :由两股平行或反平行的右手螺旋段相互由两股平行或反平行的右手螺旋段相互缠绕而成的左手卷曲螺旋或称超螺旋。缠绕而成的左手卷曲螺旋或称超螺旋。2、：由两段平行：由两段

15、平行-折叠股和一段作为连接的折叠股和一段作为连接的螺旋组成。螺旋组成。3、：由若干反平行折叠片组合而成。：由若干反平行折叠片组合而成。六、超二级结构和结构域 结构域：结构域：指多肽链在二级结构或超二级指多肽链在二级结构或超二级结构的基础上形成三级结构的局部折叠结构的基础上形成三级结构的局部折叠区，它是相对独立的球状实体，称为结区，它是相对独立的球状实体，称为结构域。构域。 结构域有时也指功能域。一般说，功能结构域有时也指功能域。一般说，功能域是蛋白质分子中能独立存在的功能单域是蛋白质分子中能独立存在的功能单位。功能域可以是一个结构域，也可以位。功能域可以是一个结构域，也可以是两个或两个以上的结

16、构域。是两个或两个以上的结构域。（二）结构域（二）结构域三、蛋白质变性与沉淀三、蛋白质变性与沉淀1、蛋白质的变性、蛋白质的变性(denaturation) 在某些物理和化学因素作用下，其特定的空间构在某些物理和化学因素作用下，其特定的空间构象被破坏，也即有序的空间结构变成无序的空间结构，象被破坏，也即有序的空间结构变成无序的空间结构，从而导致其理化性质改变和生物活性的丧失。从而导致其理化性质改变和生物活性的丧失。2、蛋白质沉淀蛋白质沉淀 （1）盐析：加入中性盐，破坏蛋白水化层引起沉）盐析：加入中性盐，破坏蛋白水化层引起沉淀淀 （2）有机溶剂沉淀：加入极性有机溶剂，脱水化）有机溶剂沉淀：加入极性

17、有机溶剂，脱水化层，破坏双电层层，破坏双电层 （3）重金属盐沉淀：结合成不溶性盐）重金属盐沉淀：结合成不溶性盐 （4）加热变性）加热变性 （5）等电点沉淀法）等电点沉淀法 （6）生物碱试剂和酸类沉淀）生物碱试剂和酸类沉淀四、蛋白质分离纯化的基本原则四、蛋白质分离纯化的基本原则 1、选择好的材料、选择好的材料 2、前处理：匀浆或捣碎等、前处理：匀浆或捣碎等 3、粗分离：盐析，有机溶剂沉、粗分离：盐析，有机溶剂沉等等 4、细分离：凝胶过滤，离子交、细分离：凝胶过滤，离子交换等换等蛋白质分离纯化的几个基本原则蛋白质分离纯化的几个基本原则第三章第三章 酶通论酶通论 酶酶是一类由活细胞产生的，对其特异底

18、物具有高是一类由活细胞产生的，对其特异底物具有高效催化作用的效催化作用的生物分子生物分子。所以又称为生物催化剂所以又称为生物催化剂Biocatalysts 。一一 酶酶（一）酶的概念（一）酶的概念酶催化的生物化学反应，称为酶促反应酶催化的生物化学反应，称为酶促反应Enzymatic reaction。在酶的催化下发生化学变化的物质，称为底物在酶的催化下发生化学变化的物质，称为底物substrate 1、酶易失活、条件温和、酶易失活、条件温和 使蛋白质等生物大分子变性因素可引使蛋白质等生物大分子变性因素可引起酶的失活起酶的失活 2、酶具有高催化效率、酶具有高催化效率（以消化食物为例）（以消化食物

19、为例） 酶的转换数（酶的转换数（kcat)：表示酶的催化效率，指一定条：表示酶的催化效率，指一定条件下每秒每个酶分子转换底物的分子数，或每秒每微件下每秒每个酶分子转换底物的分子数，或每秒每微摩尔酶分子转换底物的微摩尔数。（大多数：摩尔酶分子转换底物的微摩尔数。（大多数：1104） 3、酶催化反应具有高度专一性、酶催化反应具有高度专一性 4、酶的活性易受调节和控制、酶的活性易受调节和控制（二）酶的化学组成（仅就蛋白酶）（二）酶的化学组成（仅就蛋白酶）（1）单纯蛋白）单纯蛋白（2）结合蛋白（缀合蛋白）：）结合蛋白（缀合蛋白）： 全酶全酶=脱辅酶（酶蛋白）脱辅酶（酶蛋白） +辅因子辅因子 （一）酶的

20、化学本质（一）酶的化学本质除具有催化活性的除具有催化活性的RNA酶，其它都是蛋白酶，其它都是蛋白质；近来有报道有质；近来有报道有DNA亦具有催化作用。亦具有催化作用。辅基，辅基， prosthetic group辅酶，辅酶，co-enzyme共价结合共价结合非共价结合非共价结合酶蛋白与底物结合，决定酶催化的专一性酶蛋白与底物结合，决定酶催化的专一性辅酶在酶催化中起传递电子、原子和某些辅酶在酶催化中起传递电子、原子和某些化学基团作用化学基团作用区别：牢固程度区别：牢固程度（三）单体酶、寡聚酶、多酶复合体（三）单体酶、寡聚酶、多酶复合体 根据肽链或亚基构成：根据肽链或亚基构成： 1、单体酶、单体酶

21、(monomeric enzyme)：仅由单仅由单一肽链组成的具有完全催化活性的酶一肽链组成的具有完全催化活性的酶 2、寡聚酶、寡聚酶(oligomeric enzyme)：由多个由多个相同或不同亚基以非共价键连接组成的相同或不同亚基以非共价键连接组成的酶。酶。 3、多酶复合体、多酶复合体(multifunctional enzyme) ：几种酶靠非共价键彼此嵌合形成几种酶靠非共价键彼此嵌合形成 所有所有相关反应依次连接，有得于一系列反应相关反应依次连接，有得于一系列反应的连续进行的连续进行酶的分类：酶的分类：1、根据酶蛋白分子结构特点，分成、根据酶蛋白分子结构特点，分成3类类 同工酶(iso

22、enzyme)是指催化相同的化学反应，而酶蛋白的分子结构理化性质乃至免疫学性质不同的一组酶。乳酸脱氢酶的同工酶乳酸脱氢酶的同工酶（四）六大酶的特征和举例（四）六大酶的特征和举例 氧化氧化- -还原酶催化氧化还原酶催化氧化- -还原反应。还原反应。 主要包括主要包括（1 1）脱氢酶类脱氢酶类 （2 2）氧化酶类（加氧反应）氧化酶类（加氧反应） 如：乳酸如：乳酸(Lactate)(Lactate)脱氢酶催化乳酸的脱氢反应。脱氢酶催化乳酸的脱氢反应。(1) (1) 氧化还原酶氧化还原酶 OxidoreductaseOxidoreductaseCH3CHCOOHOHNAD+H+CH3CCOOHONAD

23、H酶的分类：酶的分类：2、根据酶所催化的反应类型，分成、根据酶所催化的反应类型，分成6类类 转移酶催化基团转移反应，即将一个底物分子转移酶催化基团转移反应，即将一个底物分子的基团或原子转移到另一个底物的分子上。的基团或原子转移到另一个底物的分子上。例如，例如， 谷丙转氨酶催化的氨基转移反应。谷丙转氨酶催化的氨基转移反应。(2) (2) 转移酶转移酶 TransferaseTransferaseCH3CHCOOHNH2HOOCCH2CH2CCOOHOHOOCCH2CH2CHCOOHNH2CH3CCOOHO 水解酶催化底物的加水分解反应。水解酶催化底物的加水分解反应。 主要包括淀粉酶、蛋白酶、核酸

24、酶及脂酶等。主要包括淀粉酶、蛋白酶、核酸酶及脂酶等。 例如，脂肪酶例如，脂肪酶(Lipase)(Lipase)催化的脂的水解反应：催化的脂的水解反应：(3) (3) 水解酶水解酶 hydrolasehydrolaseH2OCOOCH2CH3RRCOOHCH3CH2OH 裂合酶催化从底物分子中移去一个基团或裂合酶催化从底物分子中移去一个基团或原子形成双键的反应及其逆反应。原子形成双键的反应及其逆反应。 主要包括醛缩酶、水化酶及脱氨酶等。主要包括醛缩酶、水化酶及脱氨酶等。 例如，例如， 延胡索酸水合酶催化的反应。延胡索酸水合酶催化的反应。(4) (4) 裂合酶裂合酶 LyaseLyaseHOOCC

25、H=CHCOOHH2OHOOCCH2CHCOOHOH 异构酶催化各种同分异构体的相互转化，异构酶催化各种同分异构体的相互转化，即底物分子内基团或原子的重排过程。即底物分子内基团或原子的重排过程。例如，例如，6-磷酸葡萄糖异构酶催化的反应。磷酸葡萄糖异构酶催化的反应。(5) (5) 异构酶异构酶 IsomeraseIsomeraseOCH2OHOHOHOHOHOCH2OHCH2OHOHOHOH 连接酶，又称为合成酶，能够催化连接酶，又称为合成酶，能够催化C-CC-C、C-OC-O、C-N C-N 以及以及C-S C-S 键的形成反应。这类键的形成反应。这类反应必须与反应必须与ATPATP分解反应

26、相互偶联。分解反应相互偶联。 A + B + ATP + H-O-H =A A + B + ATP + H-O-H =A B + ADP B + ADP +Pi+Pi 例如，丙酮酸羧化酶催化的反应。例如，丙酮酸羧化酶催化的反应。 丙酮酸丙酮酸 + + COCO2 2 草酰乙酸草酰乙酸(6) (6) 连接酶连接酶 Ligase or SynthetaseLigase or Synthetase（三）酶的结构及催化作用（三）酶的结构及催化作用机制机制酶的活性中心酶的活性中心(active center)或称活性部位或称活性部位(active site)，指，指必需基团在空间结构上彼此必需基团在空间

27、结构上彼此靠近，组成具有特定空间结构的区域，能与底物特异结合并将底靠近，组成具有特定空间结构的区域，能与底物特异结合并将底物转化为产物。物转化为产物。必需基团必需基团(essential group)酶分子中氨基酸残基侧链的化学基团中酶分子中氨基酸残基侧链的化学基团中，一些与酶活性一些与酶活性密切相关的基团密切相关的基团。酶分子中促使底物发生化学变化的部位酶分子中促使底物发生化学变化的部位称为催化部位称为催化部位。通常将酶的结合部位和催化部位总称为通常将酶的结合部位和催化部位总称为酶的活性部位或活性中心。酶的活性部位或活性中心。结合部位决定酶的专一性，结合部位决定酶的专一性，催化部位决定酶所催

28、化反应的性质催化部位决定酶所催化反应的性质。催化部位催化部位 catalytic sitecatalytic site酶分子中存在着一些可以与其他分子发生某种程度的结合的部酶分子中存在着一些可以与其他分子发生某种程度的结合的部位，从而引起酶分子空间构象的变化，对酶起激活或抑制作用。位，从而引起酶分子空间构象的变化，对酶起激活或抑制作用。调控部位调控部位 Regulatory siteRegulatory site2、酶与底物的结合方式酶与底物的结合方式1 1、活化能降低、活化能降低 任何反应物分子都含有能量, 但能量大小不同, 只有那些含能量较高、达到或超过一定水平的分子才能发生化学反应，即反

29、应物分子必须达到或超过一定的能阈，才能成为活化状态，这种分子称为活化分子。反应物分子由一般状态转变为活化状态需要的能量称为活化能。2 2、中间产物学说、中间产物学说 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。当底物分子在酶作用下发生化学变化后，中间复合物再分解成产物和酶。 E + S = E-S = P + E 形成E-S反应中间物，其结果使底物的价键状态发生形变或极化，起到激活底物分子和降低过渡态活化能作用3 3、锁钥学说：、锁钥学说： 认为整个酶分子的天然构象是具有刚性认为整个酶分子的天然构象是具有刚性结构的，酶表面具有特定的形状。酶与结构的，酶表面具有特定的形状。酶与底物的

30、结合如同一把钥匙对一把锁一样底物的结合如同一把钥匙对一把锁一样4 4、诱导契合学说、诱导契合学说 该学说认为酶表面并没有一种与底物互该学说认为酶表面并没有一种与底物互补的固定形状，而只是由于底物的诱导补的固定形状，而只是由于底物的诱导才形成了互补形状才形成了互补形状. .第九章第九章 酶促反应动力学酶促反应动力学 1、概念：酶促反应动力学是研究、概念：酶促反应动力学是研究酶促反应的酶促反应的速率速率及及影响此速率的各因素影响此速率的各因素的科学。的科学。 2、影响因素：、影响因素： （1）底物浓度）底物浓度 （2）抑制剂：构成对酶的抑制作用）抑制剂：构成对酶的抑制作用 （3）温度）温度 （4）

31、pH值值 （5）激活剂）激活剂V=Vmax SKm + S 米氏方程米氏方程V=Vmax SKm + SnK Km m 即为米氏常数，即为米氏常数，nV Vmaxmax为最大反应速度为最大反应速度n当反应速度等于最大速度当反应速度等于最大速度一半时一半时, ,即即V V = 1/2 = 1/2 V Vmax, max, K Km = S m = S n米氏常数物理意义：反应米氏常数物理意义：反应速度为最大值的一半时的底速度为最大值的一半时的底物浓度。物浓度。n因此因此, ,米氏常数的单位为米氏常数的单位为mol/Lmol/L。2 2、动力学参数的意义、动力学参数的意义 （1 1）米氏常数）米氏

32、常数的意义的意义 A A、 K Km m是酶的一个重要的特征物理常数：是酶的一个重要的特征物理常数：K Km m大小只与酶性质有关，与酶浓度无关。大小只与酶性质有关，与酶浓度无关。 KmKm随测定底物随测定底物、反应温度反应温度、pHpH及离子强及离子强度而变化。度而变化。 B B、 Km Km 可判断酶的专一性和天然底物可判断酶的专一性和天然底物1/K1/Km m值近似表示酶与底物之间的亲和程值近似表示酶与底物之间的亲和程度：度：1/1/K Km m值大表示亲和程度大值大表示亲和程度大; 1/; 1/K Km m值值小表示亲和程度低。小表示亲和程度低。 （条件：（条件：k k3 3kk2 2

33、） （2 2）VmaxVmax和和k k3 3(k(kcatcat) )的意义的意义 一定酶浓度下，酶对特定底物的一定酶浓度下，酶对特定底物的VmaxVmax是是一个常数，不同底物及其它条件也影响一个常数，不同底物及其它条件也影响其数值。其数值。 K K3 3表示当酶被底物饱和时每秒每个酶分表示当酶被底物饱和时每秒每个酶分子转换底物的分子数，又称转换数，通子转换底物的分子数，又称转换数，通常称催化常数（常称催化常数（kcat),kcat),其值越大，表明其值越大，表明催化效率越高催化效率越高。 Kcat/KmKcat/Km值：可以比较不同酶或同一种酶值：可以比较不同酶或同一种酶催化不同底物的催

34、化效率。催化不同底物的催化效率。Lineweaver-Burk plot(双倒数作图双倒数作图)1/v = Km/Vmax 1/S + 1/Vmax V=Vmax SKm + S二、酶的抑制作用二、酶的抑制作用 几个概念：几个概念： 1、失活作用；酶已变性、失活作用；酶已变性 2、抑制作用：酶未变性、抑制作用：酶未变性 3、抑制剂、抑制剂 4、变性剂、变性剂 （一）抑制程度表示方法：（一）抑制程度表示方法：P368（二）抑制作用的类型（二）抑制作用的类型1 1、 不可逆抑制不可逆抑制 抑制剂与酶反应中心的活抑制剂与酶反应中心的活性基团以共价形式结合，性基团以共价形式结合，引起酶的永久性失活。引

35、起酶的永久性失活。如如有机磷毒剂二异丙基氟磷有机磷毒剂二异丙基氟磷酸酯。酸酯。 不能通过透析、超滤等物不能通过透析、超滤等物理方法去除抑制剂而恢复理方法去除抑制剂而恢复酶的活性。酶的活性。 2 2、 可逆抑制可逆抑制 抑制剂与酶蛋白以非共价方式结合，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。抑制剂可引起酶活性暂时性丧失。抑制剂可以通过以通过透析等方法透析等方法被除去，并且能被除去，并且能部分或全部恢复酶的活性。根椐抑部分或全部恢复酶的活性。根椐抑制剂与底物的关系，又可以分为三制剂与底物的关系，又可以分为三类。类。(1) (1) 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，

36、因某些抑制剂的化学结构与底物相似，因而能与底物竞争与酶活性中心结合。当而能与底物竞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，其结果是酶促反应被在反应中心之外，其结果是酶促反应被抑制了。抑制了。 竞争性抑制通常可以通过增大底物浓度，竞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。即提高底物的竞争能力来消除。竞竞争争性性抑抑制制(2) (2) 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，引起酶分子构酶可同时与底物及抑制剂结合，引起酶分子构象变化，并导至酶活性下降。由于这类物质并象变化，并导至酶活性下降。由于这

37、类物质并不是与底物竞争与活性中心的结合，所以称为不是与底物竞争与活性中心的结合，所以称为非竞争性抑制剂。非竞争性抑制剂。 如某些金属离子（如某些金属离子（CuCu2+2+、AgAg+ +、HgHg2+2+），通常能），通常能与酶分子的调控部位中的与酶分子的调控部位中的-SH-SH基团作用，改变基团作用，改变酶的空间构象，引起非竞争性抑制。酶的空间构象，引起非竞争性抑制。非非竞竞争争性性抑抑制制(3) (3) 反竞争性抑制反竞争性抑制 酶只有与底物结合后，才能与抑制剂结合。酶只有与底物结合后，才能与抑制剂结合。 反竞争性抑制作用常见于多底物反应中，而在反竞争性抑制作用常见于多底物反应中，而在单底

38、物反应中少见。单底物反应中少见。竞争性抑制竞争性抑制(): E + S ES E + P + Ki E反竞争性抑制反竞争性抑制(): E + S ES E + P + Ki ES Ki=E*I/EI, Eo=E + EI +ESEo=E + ESI + ES(): E + S ES E + P + Ki + Ki E ES I竞争性抑制竞争性抑制反竞争性抑制反竞争性抑制非竞争性抑制非竞争性抑制*四类生物大分子：核酸，蛋白质，多糖和脂质四类生物大分子：核酸，蛋白质，多糖和脂质*糖和脂质由蛋白质（酶）催化合成糖和脂质由蛋白质（酶）催化合成*蛋白质的合成取决于核酸蛋白质的合成取决于核酸*核酸的复制亦

39、依赖于蛋白质核酸的复制亦依赖于蛋白质 最重要的生物大分子是：核酸和蛋白质最重要的生物大分子是：核酸和蛋白质核酸与蛋白质一样，是一切生物机体不可缺少的组成部分。核酸与蛋白质一样，是一切生物机体不可缺少的组成部分。l核酸是生命遗传信息的携带者和传递者，它不仅对于生核酸是生命遗传信息的携带者和传递者，它不仅对于生命的延续，生物物种遗传特性的保持，生长发育，细胞分命的延续，生物物种遗传特性的保持，生长发育，细胞分化等起着重要的作用，而且与生物变异，如肿瘤、遗传病、化等起着重要的作用，而且与生物变异，如肿瘤、遗传病、代谢病等也密切相关。代谢病等也密切相关。l因此，核酸是现代生物化学、分子生物学和医学的重

40、要因此，核酸是现代生物化学、分子生物学和医学的重要基础之一。基础之一。以核苷酸为基本组成单位的生物大分子，携带以核苷酸为基本组成单位的生物大分子，携带和传递遗传信息。和传递遗传信息。核酸分为两大类核酸分为两大类. .脱氧核糖核酸（脱氧核糖核酸（DNADNA）Deoxyribonucleic AcidDeoxyribonucleic Acid核糖核酸（核糖核酸（RNARNA）Ribonucleic AcidRibonucleic Acid。 核酸核酸核苷酸核苷酸 磷酸磷酸 核苷核苷 （DNADNA：脱氧戊糖）：脱氧戊糖） 戊糖戊糖 碱基碱基核酸的组成核酸的组成组成单元l核酸（核酸（DNADNA和

41、和RNARNA）是一种线性多聚核是一种线性多聚核苷酸，它的基本结苷酸，它的基本结构单元是构单元是核苷酸核苷酸。二、核酸的共价结构二、核酸的共价结构DNADNA和和RNARNA都是没有分支的多核苷酸都是没有分支的多核苷酸长链。长链。核酸的共价结构即核酸的一级结构，核酸的共价结构即核酸的一级结构，亦即核苷酸的排列顺序。亦即核苷酸的排列顺序。由于核苷酸间的差异主要是碱基不由于核苷酸间的差异主要是碱基不同，所以也称为碱基序列。同，所以也称为碱基序列。每个核苷酸之间以每个核苷酸之间以3 3，5 5- -磷酸二酯键磷酸二酯键相连接相连接（一）核苷酸的连接方式（一）核苷酸的连接方式真核真核m mRNARNA

42、共价结构的特点共价结构的特点1、原核生物：转录产生、原核生物：转录产生多顺反子（基因）多顺反子（基因）2、真核生物：转录产生、真核生物：转录产生单顺反子单顺反子真核真核mRNA：（1）帽子结构：甲基鸟苷三磷酸帽子结构：甲基鸟苷三磷酸(m7G5ppp5Np) P485（2）尾巴结构：尾巴结构：3-聚腺苷酸聚腺苷酸真核细胞真核细胞mRNAmRNA的的3 3- -末端有一段长达末端有一段长达2020-250-250个个核苷酸左右的聚腺苷酸核苷酸左右的聚腺苷酸( (polyA)polyA)，称为，称为 “尾结尾结构构” ，5 5 - -末端有一个甲基化的鸟苷酸，称末端有一个甲基化的鸟苷酸，称为为” 帽

43、结构帽结构“ 。帽子结构功能封闭5端与核糖体结合的开始信号与蛋白质合成的正确起始有关polyA结构特点、功能不是直接转录而来，是在转录后经polyA聚合酶逐个添加上去的；专一作用于mRNA;与mRNA的转移有关，也可能与其半寿期有关 1 1DNADNA双螺旋结构的特征双螺旋结构的特征（1 1）两条反向平行多聚）两条反向平行多聚核苷酸链围绕核苷酸链围绕同一中心同一中心轴相互缠绕；两条链均轴相互缠绕；两条链均为右手双螺旋。为右手双螺旋。（2 2）嘌呤和嘧啶位于双）嘌呤和嘧啶位于双螺旋的内侧，磷酸和脱螺旋的内侧，磷酸和脱氧核糖位于螺旋外侧。氧核糖位于螺旋外侧。碱基环平面与纵轴垂直，碱基环平面与纵轴垂

44、直，糖基环平面与纵轴平行。糖基环平面与纵轴平行。两条链配对偏向一侧，两条链配对偏向一侧，形成一条大沟和一条小形成一条大沟和一条小沟。沟。 磷酸与脱氧核糖彼此通过3、5-磷酸二酯键相连接，构成DNA分子的骨架。磷酸与脱氧核糖在双螺旋外侧，嘌呤与嘧啶碱位于双螺旋的内侧。碱基平面与纵轴垂直，糖环平面与纵轴平行碱基平面与纵轴垂直，糖环平面与纵轴平行 两条核苷酸链之间依靠碱基间的氢链结合在一起。两条核苷酸链之间依靠碱基间的氢链结合在一起。螺圈之间主要靠碱基平面间的堆积力维持螺圈之间主要靠碱基平面间的堆积力维持（3 3）双螺旋平均直）双螺旋平均直径约为径约为2 nm2 nm，每条，每条链相邻两个碱基平链相邻两个碱基平面之间的距离为面之间的距离为0.34 nm0.34 nm，两核苷酸，两核苷酸之间沿纵轴旋转之间沿纵轴旋转36360 0 ，每