生物化学和分子生物学

生物化学和分子生物学第1页，课件共101页，创作于2023年2月第2页，课件共101页，创作于2023年2月元素和小分子生命的必需元素水生物多样性的分子基础第3页，课件共101页，创作于2023年2月生命的必需元素大量元素：碳氢氧氮磷硫钾钙镁微量元素：铁锰铜锌钼钴铬等第4页，课件共101页，创作于2023年2月水水的特性——极性强内聚作用强熔点、沸点、比热和表面张力都很高优良溶剂。水溶液是生化反应的介质第5页，课件共101页，创作于2023年2月生物多样性的分子基础碳骨架第6页，课件共101页，创作于2023年2月生物大分子多糖蛋白质核酸第7页，课件共101页，创作于2023年2月多糖多糖有成千个单糖以糖苷键连接而成。贮存多糖直链淀粉和支链淀粉；糖原。结构多糖第8页，课件共101页，创作于2023年2月单糖——多羟基醛酮旋光性在单糖中除二羟丙酮这种三碳酮糖外，其余单糖都具有不对称碳原子。还原性醛基具有还原性，酮基经过烯醇化也可以被氧化。第9页，课件共101页，创作于2023年2月蛋白质基本单位——氨基酸水解酸水解不产生旋光异构，但色氨酸被完全破坏，丝氨酸、苏氨酸、酪氨酸部分破坏。碱水解产生旋光异构，但色氨酸不被破坏。大量丝氨酸、苏氨酸、赖氨酸、胱氨酸被破坏。第10页，课件共101页，创作于2023年2月氨基酸基本结构构成蛋白质的二十种基本氨基酸第11页，课件共101页，创作于2023年2月氨基酸分类（重点记忆）中性氨基酸

脂肪族：甘氨酸、丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸

芳香族：苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸

含羟基：丝氨酸、苏氨酸

含硫：半胱氨酸、甲硫氨酸

亚氨基酸：脯氨酸酸性氨基酸天冬氨酸、谷氨酸碱性氨基酸精氨酸、赖氨酸、组氨酸第12页，课件共101页，创作于2023年2月氨基酸分类极性氨基酸甘氨酸、丙氨酸、脯氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、甲硫氨酸非极性氨基酸除了酸性碱性氨基酸和极性氨基酸之外的氨基酸。第13页，课件共101页，创作于2023年2月氨基酸的两性性质等电点（pI）第14页，课件共101页，创作于2023年2月肽两个氨基酸通过肽键连接起来的化合物。二肽寡肽（少于10AA）多肽肽也具有两性性质。如谷胱甘肽。第15页，课件共101页，创作于2023年2月肽键第16页，课件共101页，创作于2023年2月蛋白质的一级结构肽键二硫键如半胱氨酸建形成二硫键。酯键苏氨酸和丝氨酸的羟基与氨基酸的羧基形成酯键。第17页，课件共101页，创作于2023年2月牛胰岛素一级结构A链：21个氨基酸残基。B链：30个氨基酸残基。

AB两链通过二硫键连接，同时A链还有一个链内二硫键。第18页，课件共101页，创作于2023年2月蛋白质的高级结构二级结构：多肽链按照一定的方式进行旋转或者折叠。维持二级结构的主要是氢键。三级结构：蛋白质的进一步空间折叠，形成球状或者颗粒状。盐键、疏水键、范德华力是维持该结构的作用力。四级结构：两条或以上的多肽分子（亚基）结合在一起。第19页，课件共101页，创作于2023年2月二级结构——α-螺旋肽平面螺距α-螺旋是肽平面绕同一轴旋转形成的螺旋结构。螺旋一圈含有3.6个氨基酸残基，包含13个原子。螺距0.54nm，相邻氨基酸相距0.15nm。第20页，课件共101页，创作于2023年2月二级结构——α-螺旋α-螺旋是右旋的。第21页，课件共101页，创作于2023年2月二级结构——β-折叠第22页，课件共101页，创作于2023年2月二级结构——β-转角使肽链出现回折。β-转角出现于分子量较大的球蛋白中，几乎占全部残基的四分之一。Gly第23页，课件共101页，创作于2023年2月超二级结构第24页，课件共101页，创作于2023年2月蛋白质举例——α-角蛋白纤维状蛋白质存在于动物的毛、发、蹄、爪、羽毛、甲壳和指甲中。（β-角蛋白存在于蛛丝、蚕丝）富含胱氨酸，具有伸缩性。（β-角蛋白很少）基本单位是α-螺旋。每三条α-螺旋肽链左旋形成原纤维，之间二硫键连接；9条原纤维绕另两条原纤维形成微纤维；微纤维形成大纤维。第25页，课件共101页，创作于2023年2月蛋白质举例——胶原蛋白皮肤、软骨、动脉管壁以及结缔组织的成分。第26页，课件共101页，创作于2023年2月蛋白质举例——血红蛋白珠蛋白和非蛋白辅基（血红素）的结合蛋白。由四条肽链构成四聚体。一般人为。胎儿有亚基。α链有141AA，β链有146AA。α-87，β-92第27页，课件共101页，创作于2023年2月血氧饱和曲线变构效应二氧化碳与血红蛋白的结合。波尔效应2，3-BPG第28页，课件共101页，创作于2023年2月镰刀形贫血病正常β链的第六位的谷氨酸（Glu）被缬氨酸（Val）所取代。第29页，课件共101页，创作于2023年2月蛋白质的理化性质两性解离与等电点与氨基酸相同，蛋白质也是两性的。蛋白质处于等电点时，其电导率、渗透压、粘度、溶解度等性质均达到最低值。等电点不唯一，等离子点唯一。第30页，课件共101页，创作于2023年2月蛋白质的理化性质胶体性质及蛋白质的沉淀蛋白质为何稳定？水化膜和电荷排斥作用。破坏以上两项稳定因素就导致蛋白质的沉淀。在等电点时：蛋白质净电荷为零。加入脱水剂：蛋白质失去水化膜。第31页，课件共101页，创作于2023年2月蛋白质的变性作用当天然蛋白质受到某些物理化学因素后，有氢键、盐键等次级键维持的高级结构遭到破坏，导致其生物学性质、理化性质发生改变。特征：溶解度降低、粘度增大、分子扩散速度减慢、渗透压降低。因素：加热、紫外线、X-射线、超声波。第32页，课件共101页，创作于2023年2月蛋白质的光吸收280nmDNA：260nm第33页，课件共101页，创作于2023年2月蛋白质的分离和纯化透析密度梯度离心层析分子筛层析离子交换层析亲和层析吸附层析（活性炭等）电泳第34页，课件共101页，创作于2023年2月核酸以核苷酸为基本单位。碱基、戊糖和磷酸胞嘧啶脱氧核苷酸第35页，课件共101页，创作于2023年2月RNA细胞质RNAmRNA（5%）、tRNA（15%）、rRNA（80%）

rRNA：原核：70S（30S+50S）真核：80S（40S+60S）细胞核RNA第36页，课件共101页，创作于2023年2月RNA结构一级结构二级结构三级结构第37页，课件共101页，创作于2023年2月tRNA的二级结构——三叶草氨基酸接受区

3‘端的CCA，A为核苷，接受氨基酸。反密码区二氢尿嘧啶区TC区可变区五臂四环第38页，课件共101页，创作于2023年2月tRNA三级结构——“L”形第39页，课件共101页，创作于2023年2月DNA结构一级结构（如何测定？）二级结构（多态性）三级结构第40页，课件共101页，创作于2023年2月DNA一级结构第41页，课件共101页，创作于2023年2月DNA一级结构的测定（末端终止法）首先需要的技术：DNA电泳（分离差异一个碱基对的片段）——聚丙烯酰胺凝胶电泳原料：单链DNA，dNTP，ddNTP第42页，课件共101页，创作于2023年2月第43页，课件共101页，创作于2023年2月DNA二级结构两条链均右旋反向平行每条链的骨架都是脱氧核糖和磷酸第44页，课件共101页，创作于2023年2月DNA二级结构碱基在垂直于主轴AT配对（两对氢键），GC配对（三对氢键）记住双螺旋中的数据第45页，课件共101页，创作于2023年2月DNA二级结构——稳定性氢键碱基堆积作用（本质是范德华力）DNA的磷酸基团使DNA带负电，则其与组蛋白间产生盐键。第46页，课件共101页，创作于2023年2月DNA的二级结构——多态性以上所介绍的DNA结构是Watson-Crick研究，事实上是B-DNA。在不同湿度和盐溶液中，DNA有A、B、C、D、E等不同构象。（详见参考书）左旋DNA（Z-DNA）三股螺旋DNA第47页，课件共101页，创作于2023年2月DNA三级结构原核生物：超螺旋真核生物：核小体——螺线管——超螺线管——染色体压缩8400倍第48页，课件共101页，创作于2023年2月DNA复制——所需要的因子DNA聚合酶DNA连接酶解螺旋酶拓扑异构酶单链结合蛋白引发酶第49页，课件共101页，创作于2023年2月DNA聚合酶原核（如大肠杆菌）

DNA聚合酶I：修复、切除RNA引物、填补缺口

DNA聚合酶II：修复

DNA聚合酶III：DNA复制（起始、延长、终止、校正）真核

DNA聚合酶α、β、γ、δ、εγ是线粒体和细胞核内。ε类似DNA聚合酶I。以上两种具有3’到5’的外切活性。第50页，课件共101页，创作于2023年2月DNA复制的特点半保留复制半不连续复制第51页，课件共101页，创作于2023年2月DNA复制的过程合成起始辨认起始点（dnaA蛋白）模板DNA解除高级结构RNA引物合成链延伸合成终止第52页，课件共101页，创作于2023年2月DNA复制第53页，课件共101页，创作于2023年2月DNA复制第54页，课件共101页，创作于2023年2月比较原核生物和真核生物真核生物为多点复制。真核DNA复制中引物和冈崎片段的长度均比原核的短。真核细胞需要同时合成组蛋白，组蛋白是全保留的。真核细胞染色体在全部复制完成前各个起始点不能开始下一轮的复制。第55页，课件共101页，创作于2023年2月疑问？DNA会不会越来越短？新链5’端的引物被切除后，怎么用DNA补齐？第56页，课件共101页，创作于2023年2月端粒和端粒酶第57页，课件共101页，创作于2023年2月PCR模板引物dNTPTaq酶Mulis发明，并因此获得诺贝尔奖。第58页，课件共101页，创作于2023年2月转录RNA聚合酶RNA复制酶——RNA病毒的复制第59页，课件共101页，创作于2023年2月RNA聚合酶真核生物RNA聚合酶核心酶第60页，课件共101页，创作于2023年2月转录的过程——以原核为例RNA合成的起始链延长RNA合成的终止第61页，课件共101页，创作于2023年2月真核生物mRNA转录后加工从DNA转录而得到的RNA并不能执行mRNA的功能，而是hnRNA（核内不均一RNA）。需要加帽需要加尾polyA需要切除内含子。第62页，课件共101页，创作于2023年2月蛋白质的合成需要的因子核糖体、mRNA、tRNA、氨酰tRNA合成酶、辅助蛋白因子（起始因子、延伸因子、释放因子）需要的能量主要供给者是GTP，而不是ATP。第63页，课件共101页，创作于2023年2月氨酰tRNA合成酶该酶催化tRNA和其相应的氨基酸结合。为了正确合成蛋白质，tRNA必须与其相应的蛋白质正确连接。第64页，课件共101页，创作于2023年2月遗传密码——三联体密码第65页，课件共101页，创作于2023年2月密码子的性质密码子不重叠密码子的通用性

有通用就有特殊！

线粒体中：UAG不是终止密码子，而是Trp的密码子；AUA不是Ile的密码子，而是Met的密码子；AGA、AGG不是Arg的密码子，而是终止密码子。密码子的简并性除了色氨酸和甲硫氨酸各有一个对应的密码子外，其它的氨基酸均具有两个以上密码子。亮氨酸、精氨酸、丝氨酸最多，达到6个。密码的连续性摆动性一个氨基酸有可能有若干个密码子，但是携带同一种氨基酸的tRNA只有一种反密码子，这样导致tRNA与mRNA的配对必然有可能不严格。发现密码子第三位是配对不严格的。第66页，课件共101页，创作于2023年2月蛋白质合成机制方向：从氨基端向羧基端延伸。密码子识别：仅仅是tRNA的作用而不是tRNA上氨基酸的作用。步骤蛋白质合成起始肽链延伸肽链合成的终止第67页，课件共101页，创作于2023年2月蛋白质合成的起始起始密码子AUGSD序列第68页，课件共101页，创作于2023年2月肽链的延伸结合（GTP供能）转肽（无GTP或者ATP参与）移位（移位酶，GTP供能）第69页，课件共101页，创作于2023年2月肽链合成的终止遇到终止密码子为何终止？第70页，课件共101页，创作于2023年2月翻译后的修饰作用肽链末端修饰肽链的共价修饰内质网中。肽链的水解修饰如促黑素促皮质激素元经过水解后产生多个活性肽，β-内啡肽、β-促黑激素、γ-促黑激素、促肾上腺皮质激素、β-脂肪酸释放激素。第71页，课件共101页，创作于2023年2月动态生物化学的重点酶糖代谢——葡萄糖的代谢第72页，课件共101页，创作于2023年2月酶酶为什么能催化化学反应？什么决定了酶的高效率？为什么酶是专一的？怎样定量表达酶的能力？第73页，课件共101页，创作于2023年2月酶高效的机制底物与酶的邻近效应和定向效应共价催化亲核催化和亲电催化酸碱催化氨基、羧基、巯基、酚羟基、咪唑基。既是强亲核基团又是良好的酸碱催化基团。第74页，课件共101页，创作于2023年2月酶的专一性结合能的重要作用！！！第75页，课件共101页，创作于2023年2月米氏方程——单底物反应米氏常数第76页，课件共101页，创作于2023年2月双倒数曲线第77页，课件共101页，创作于2023年2月影响酶作用的因素温度pH酶浓度激活剂如一些金属离子和一些阴离子，维生素、谷胱甘肽等。抑制剂第78页，课件共101页，创作于2023年2月抑制剂分类不可逆抑制剂非专一性烷化剂，酰化剂。专一性

有机汞专一抑制巯基；有机磷专一抑制丝氨酸羟基。可逆抑制剂第79页，课件共101页，创作于2023年2月可逆抑制剂竞争性抑制非竞争性抑制反竞争性抑制第80页，课件共101页，创作于2023年2月竞争性抑制第81页，课件共101页，创作于2023年2月竞争性抑制第82页，课件共101页，创作于2023年2月非竞争性抑制第83页，课件共101页，创作于2023年2月非竞争性抑制第84页，课件共101页，创作于2023年2月反竞争性抑制第85页，课件共101页，创作于2023年2月抗体酶简要介绍Western杂交。免疫荧光。第86页，课件共101页，创作于2023年2月葡萄糖代谢机体怎样让葡萄糖变成能量？机体怎样让葡萄糖变成乳酸或者酒精？葡萄糖能产生多少能量？第87页，课件共101页，创作于2023年2月糖酵解——细胞质中进行丙酮酸底物水平磷酸化AT