第一篇-生命化学基础课件

第一篇生命的化学基础生命中的水分子

水是地球上常见的物质之一。水是氧的氢化物，具有V型结构的极性分子。这种V型结构使水分子正负电荷向两端集中，一端为两个H离子带正电荷，一端为O带负电荷，所以水是极性分子。极性使水分子之间存在氢键，并有多个水分子缔合nH2O=(H2O)n。常称“水分子团”。正是氢键的存在使水分子和同族分子相比具有特异性

OHH++

—

(H2O)2、水的特异性水的物理化学性质在很多方面不符合常有规律而显示出特异性。具有较高的溶点和沸点第VI主族元素氢化物熔点比较第VI主族元素氢化物沸点比较（x轴主族周期数，y轴温度k）如上图形显示，如果按照O在主族中的位置推测，水呈现液态的温度应是-100—-80摄氏度，换句话说，在目前的地球温度下水应该呈现气态。而事实上水为液态，因此在自然生态环境中具有不可估量的作用。例如保证了饮用、水生生物的生存、生命的进化等。体积随温度变化情况异常。水的体积改变不遵循“热胀冷缩”的普遍规律。“冰轻于水”（4摄氏度水密度最大）具有重要的生态学意义。可以保护水下的生物，保证水底部生物需要的溶解氧以及其他营养物的补充等。热容量最大。在所有液体和固体中，水具有最大的热容量。沸点高。能够有效地调节温度的剧烈变化。溶解和反应能力强。常被称为通用溶剂。水具有极强的溶解能力，能够不同程度地溶解大量物质。具有很大的表面张力。水的表面张力仅仅次于水银。水提供了有机物和生命物质中H的来源。一些有机化合物都是以碳、氢、氧、氮等元素为基础形成的。这些元素的主要来源物质就是CO2和H2O。

水的势能水流的趋势。当植物组织浸入外界溶液中时，若植物的浓度大于外液的浓度，则细胞吸水；反之

,

植物细胞失水；若细胞和外液的浓度相等，则外液浓度不发生变化。水的势能与其浓度成反比。所有生物大分子都含有碳。碳的优势是它可以通过共用电子对形成稳定的共价键。通常与碳以共价键相结合的原子是碳本身以及H、O和N。结构式：结构式用—、=、≡分别表示1、2、3对共用电子。甲烷的结构式可以表示为：生命中的有机大分子官能团，参与化学反应的原子团。组成细胞的分子中最重要的官能团：羟基（－OH）、羰基（=C＝O）、醛基（－CH

O）、羧基（－COOH）和氨基（－NH2）。这四个官能团的共同特点是具有极性，所有含有这些基团的化合物都是亲水的，都是水溶性的。一、糖类糖是指多羟基醛或多羟基酮以及它们的缩合物和某些衍生物。含有醛基的糖称为醛糖，含有酮基的糖称为酮糖。根据聚合度的不同，糖可以分为单糖、寡糖和多糖。通式为：Cn(H2O)m(m、n大于3)分类单糖低聚糖多糖糖不能再发生水解的糖能水解成较少分子单糖的糖(≤10)能水解成多分子单糖的糖(＞10)多糖属于天然高分子化合物能否水解以及水解产物的多少葡萄糖与果糖1、葡萄糖大量存在于葡萄中葡萄糖的结构C6H12O6分子式官能团：羟基—OH，醛基：—CHOCH2—CH—CH—CH—CH—C—HO=︱OH︱OH︱OH︱OH︱OH结构式2、果糖

OHHOHHO

OHH—C—C—C—C—C—C—HHOHHOHH（1）分子式：C6H12O6官能团：醇羟基—OH，羰基：—CO—（2）葡萄糖与果糖互为同分异构体水果、蜂蜜单糖分子：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原子上的-OH与第二位碳原子的-OH在环的同一面，称为α-型；如果-OH是在环的两面，称β-型。β-葡萄糖

-葡萄糖二糖糖苷键：指糖苷中连接单糖分子与配糖体的化学键。常见的糖苷键有O-糖苷键。麦芽糖：α（1-4）糖苷键纤维二糖：β（1-4）糖苷键多糖：由许多单糖聚合而成，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、糖元、纤维素、几丁质、果胶等。1.淀粉

直链淀粉水解的唯一双糖为麦芽糖、唯一单糖为葡萄糖。

支链淀粉水解的唯一单糖为葡糖糖。

淀粉的结构糖原：

动物组织、细菌细胞内主要的贮藏多糖。纤维素

自然界中分布最广的糖，以纤维二糖为基本单位缩合而成，纤维状、僵硬、不溶于水的分子。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）甲壳类动物(虾、蟹）外骨骼及真菌细胞壁，地球上仅次于纤维素的第二大类糖。1、脂肪脂酰甘油（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，可分为单脂酰甘油、二脂酰甘油、三脂酰甘油（即甘油三酯、脂肪）。油是常温下呈液态的脂肪；脂是常温下呈固态的脂肪二、脂类脂肪酸

所有的脂肪酸都有一长的碳氢链，其一端为一个羧基。饱合脂肪酸：碳氢链中全为单键的脂肪酸。不饱合脂肪酸：碳氢链中含有一个或多个双键的脂肪酸。

2、磷脂

细胞膜的主要成分磷脂酸：甘油C3的羟基（-OH）磷酸化；另外两个羟基（-OH）为脂肪酸酯化而成的。脂质体是一种双层脂分子的球形人工膜。3、胆固醇主要存在真核细胞膜上，含量一般不超过膜脂的1/3，植物细胞膜中含量较少，广泛存在与动物细胞膜中，其功能是提高脂双层的稳定性，调节双脂层流动性，降低水溶性物质的通透性。环戊烷多氢菲4、血脂：血浆中脂类总称为血脂。包括胆固醇、甘油三酯、磷脂。血浆中的脂类不是以游离的状态存在，而是与蛋白质结合成脂蛋白的形式存在的，由于脂蛋白具有亲水性，从而有利于脂类的转运。三、蛋白质氨基酸元素组成：所有氨基酸都含有C、H、O、N

四种元素，少量氨基酸还含有S，所以大多数蛋白质还含有少量的S。（1）必需氨基酸：笨蛋来宿舍晾一晾鞋苯丙氨酸、甲硫氨酸（蛋氨酸）、赖氨酸、苏氨酸、色氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、缬氨酸按能否在体内合成分：（2）非必需氨基酸：氨基酸分类按R基的极性分为非极性氨基酸:甘、丙、缬、亮、异亮、苯丙、蛋、脯、色。不带电荷的极性氨基酸：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（-SH是巯基）带正电荷的极性氨基酸：赖、精、组带负电荷的极性氨基酸：天冬、谷氨基酸的分类酸性氨基酸中性氨基酸碱性氨基酸两性离子形式分子形式

氨基酸在水溶液状态时即可作为酸（质子供体），又可作为碱（质子受体）起作用，其解离度与溶液的pH有关。

两性离子形式分子形式等电点（pI）：指水溶液中，氨基酸分子净电荷为0时的溶液pH值。在等电点时，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，也不向负极移动。

pH=pI

氨基酸净电荷为0

；pH<pI

氨基酸带净正电荷；pH>pI

氨基酸带净负电荷。多数氨基酸的等电点近于5.0。碱性氨基酸的等电点较高。

pH=pIpH>pIpH<pI电场中静电荷+

0

-不移动移向正极移向负极

氨基酸的等电点（isoelectricpoint,pI）蛋白质含量测定各种蛋白质的含氮量都很接近，都在16%左右，因此可通过测定生物样品中的含氮量计算出样品中蛋白质的含量，1克氮就相当于6.25克蛋白质。

紫外吸收色氨酸(Try)、酪氨酸(Tyr)和苯丙氨酸(Phe)的R基团中含有苯环共轭双键系统，在紫外光区显示特征的吸收谱带,最大吸收峰在280nm

附近。大多数蛋白质含有这三种氨基酸残基，所以测定蛋白质溶液280nm的光吸收值是分析溶液中蛋白质含量的快速简便的方法。芳香族氨基酸的紫外吸收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，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象。蛋白质的高级结构决定了它的生物学功能。（1）一级结构(肽键、二硫键）表示多肽链中氨基酸种类、数量、连接方式和排列顺序。氨基酸残基：多肽链中的每一个氨基酸单位叫做氨基酸残基，因为在形成肽键时丢失了一分子水。肽键：C—N单键有40%的双键性质，C=O双键有40%的单键性质。肽平面：肽键中的C—N具有双键性质不能自由旋转，结果肽键的4个原子和与之相连的两个α-碳原子都处于同一个平面内，此平面称为肽平面。参与肽键的6个原子C

1、C、O、N、H、C

2位于同一平面，此同一平面上的6个原子构成了所谓的肽单元

(peptideunit)

。①α-螺旋结构3.6残基/圈0.54nm/圈1000/残基影响因素：遇Pro中断，R基同种电荷不稳定

OH-C-NH-CH-CO-N-3R氢键是维持此结构的主要作用力α-螺旋结构有左、右螺旋之分，天然蛋白质为右手α-螺旋结构，典型右手α-螺旋结构可用3.613表示。（2）二级结构：指多肽链本身绕曲折叠成有规律的结构或构象。这种结构是以肽链内或肽链间的氢键来维持的。毛发横切面和毛发

-角蛋白的结构

原纤维

细胞

-螺旋角质层（鳞状细胞）

微纤维

微纤维

大纤维α螺旋：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。都是呈α螺旋的纤维蛋白。

一条多肽链能否形成α-螺旋，以及形成的α-螺旋是否稳定，与该肽链氨基酸的组成与排列顺序有极大的关系，如R基的大小（较小易）、R基是否带有电荷（不带电荷易）、多肽链中是否存在脯氨酸（有则α-螺旋被中断，形成“结节”）。

②

-折叠是由两条或多条几乎完全伸展的肽链平行排列，通过肽链间的氢键交联形成，肽链平面折叠成锯齿状。平行

反平行

③β-转角结构④自由回折

OH-C-NH-CH-CO-N-2R多肽链出现180度的回折氢键没有规律的松散肽段自由回折α-螺旋结构β-转角超二级结构

蛋白质中，由若干相邻的二级结构单元（如

-螺旋、-折叠、-转角）组合在一起，彼此相互作用，形成有规则、在空间上能辨认的二级结构组合体，以充当三级结构的构件，称为超二级结构。三种基本组合形式：

、

、

。定义

Rossman折叠

（

-螺旋束）2-4股右手

-螺旋相互缠绕形成左手超螺旋连接链折叠股

-螺旋

-meanderGreekkeytopologyrare(回形拓扑结构

)(

–曲折)

-hairpin(-发夹)连接链是

-转角（3）、蛋白质的三级结构疏水键、离子键、氢键和范德华力等。

主要的化学键肽链中所有原子在三维空间的排布位置。即多肽链在二级结构的基础上折叠成具有特定走向的紧密球状结构。（一）定义三级结构的基本结构单位是结构域。结构域（structuredomain）定义对于较大的蛋白质分子（或亚基），多肽链往往由两个或两个以上相对独立的三维实体缔合而成三级结构，这种独立的折叠单位称为结构域。单结构域（较小的球状蛋白分子）多结构域（较大的球状蛋白由两个或多个结构域）一般含100-200个氨基酸残基。例：肌红蛋白（153aa）例：己糖激酶（约1000aa）2个结构域肌红蛋白(Mb)N端

C端溶菌酶分子的三级结构（4）、蛋白质的四级结构定义

具三级结构的球状蛋白质以非共价键缔合在一起，形成的聚集体称为蛋白质的四级结构。其中每个球状蛋白质称为亚基。亚基之间的结合力主要是疏水作用，其次是氢键和离子键指蛋白质与配基结合改变蛋白质的构象，进而改变蛋白质生物活性的现象。寡聚蛋白质与别构效应亚基间具8个盐桥两个

亚基与1分子BPG

(2,3-二磷酸甘油酸)形成8个盐桥四级结构：分子近球形，四个亚基占据四面体的四个角，以盐键相连。由于这些盐桥，血红蛋白在未与氧结合之前，分子构象受到很大束缚。Thethree-dimensional(quaternarylstructureofdeoxyhemoglobin.(a)Aribbonrepresentation.(b)Aspace-fillingmodel.Theαsubunitsareshowninwhiteandlightblue;theβsubunitsareshowninpinkandpurple.Notethatthehemegroups,showninred,arerelativelyfarapart.蛋白质分子的结构层次维系蛋白质分子的一级结构：肽键、二硫键维系蛋白质分子的二级结构：氢键维系蛋白质分子的三级结构：疏水相互作用力、氢键、范德华力、盐键维系蛋白质分子的四级结构：疏水相互作用力（主要）、氢键、盐键（一）蛋白质的两性电离4、蛋白质的理化性质蛋白质分子除两端的氨基和羧基可解离外，氨基酸残基侧链中某些基团，在一定的溶液pH条件下都可解离成带负电荷或正电荷的基团。*蛋白质的等电点(isoelectricpoint,pI)当蛋白质溶液处于某一pH时，蛋白质解离成正、负离子的趋势相等，即成为兼性离子，净电荷为零，此时溶液的pH称为蛋白质的等电点。蛋白质的带电状态当溶液pH＝pI时，蛋白质所带正、负电荷相等；当溶液pH＜pI时，蛋白质带净正电荷；当溶液pH＞pI时，蛋白质带净负电荷.含碱性氨基酸较多的蛋白质，其等电点较高含酸性氨基酸较多的蛋白质，其等电点较低（二）蛋白质的胶体性质蛋白质属于生物大分子之一，分子量可自1万至100万之间，其分子的直径可达1～100nm，为胶粒范围之内。它是一种亲水胶体溶液，它的扩散速度和渗透压小，不能通过半透膜有很高的粘度和很大吸附力。蛋白质能形成稳定的亲水胶体溶液，主要原因有二：其一是因为蛋白质分子表面有―NH2、―COOH、-CO-NH等许多亲水基团，能与水形成氢键而发生水化作用，因而形成了一层水化膜，使蛋白质粒子不易聚集而沉淀；其二是因为蛋白质处于非等电点的pH环境时，溶液中蛋白质粒子必带同性电荷，因而相互排斥，不易凝聚沉淀。（在等电点时，蛋白质溶解度最小）（三）蛋白质的变性、沉淀和凝固*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。造成变性的因素如加热、乙醇等有机溶剂、强酸、强碱、重金属离子及生物碱试剂等。物理因素有加热震荡或搅拌、超声波、紫外线及X射线照射等。变性的本质破坏非共价键，不改变蛋白质的一级结构。蛋白质的沉淀分散在溶液中的蛋白质分子发生凝集，并从溶液中沉淀、析出的现象。原理:脱水和使蛋白质处于等电状态a、可逆沉淀在蛋白质水溶液中，加入足量的盐类，可使很多蛋白质从其溶液中沉淀出来。这种现象称为盐析（Salting

out）。盐析是由于盐类离子的水化能力比蛋白质水化能力强，所加入的大量盐离子夺去蛋白质水化膜中的水分子。此外，盐类离子所带的电荷，也会中和、削弱蛋白质分子表面相反的电荷。盐析常用的盐有硫酸铵、氯化钠、硫酸钠等，其中以硫酸铵最为常用。盐析法所生成的沉淀是可逆沉淀。析出的蛋白质如若加水或透析，则沉淀又能重新溶解，并不影响其性质。蛋白质的变性作用如果不过于剧烈，则是一种可逆过程，变性蛋白质通常在除去变性因素后，可缓慢地重新自发折叠成原来的构象，恢复原有的理化性质和生物活性，这种现象成为复性（renaturation）。天然状态，有催化活性尿素、β-巯基乙醇去除尿素、β-巯基乙醇非折叠状态，无活性b.不可逆沉淀不可逆沉淀是指沉淀出来的蛋白质分子，其内部结构发生了较大的改变，蛋白质已失去了原来的生物活性，即使沉淀因素消失后，沉淀也不重新溶解。在蛋白质溶液中加入某些水溶性的有机溶剂，如丙酮、乙醇等，由于这些溶剂与水的亲和力大于蛋白质，破坏了蛋白质胶体外层的水化膜，并可逐步进入蛋白质的内部，有利于蛋白质的沉淀，此种作用在短时间及低温时，沉淀是可逆的，但作用时间长或温度较高时，则是不可逆沉淀（五）蛋白质的呈色反应⒈茚三酮反应(ninhydrinreaction)

蛋白质溶液与茚三酮溶液加热煮沸，可以生成蓝紫色物质。⒉双缩脲反应(biuretreaction)蛋白质和多肽分子中肽键在稀碱溶液中与硫酸铜反应，呈现紫色，此反应称为双缩脲反应。5、蛋白质的分离和纯化（一）透析及超滤法*透析(dialysis)

:利用蛋白质不能透过半透膜的的性质，将含有小分子杂质的蛋白质溶液放入透析袋再置于流水中，小分子杂质被透析出，大分子蛋白质留在袋中，以达到纯化蛋白质的目的。这种方法称为透析（dialysis）。*超滤法

应用正压或离心力使蛋白质溶液透过有一定截留分子量的超滤膜，达到浓缩蛋白质溶液的目的。（二）丙酮沉淀、盐析及免疫沉淀*使用丙酮沉淀时，必须在0～4℃低温下进行，丙酮用量一般10倍于蛋白质溶液体积。蛋白质被丙酮沉淀后，应立即分离。除了丙酮以外，也可用乙醇沉淀。*盐析(saltprecipitation)是将硫酸铵、硫酸钠或氯化钠等加入蛋白质溶液，使蛋白质表面电荷被中和以及水化膜被破坏，导致蛋白质沉淀。*

免疫沉淀法：将某一纯化蛋白质免疫动物可获得抗该蛋白的特异抗体。利用特异抗体识别相应的抗原蛋白，并形成抗原抗体复合物的性质，可从蛋白质混合溶液中分离获得抗原蛋白。（三）电泳蛋白质在高于或低于其pI的溶液中为带电的颗粒，在电场中能向正极或负极移动。这种通过蛋白质在电场中泳动而达到分离各种蛋白质的技术,称为电泳(elctrophoresis)

。聚丙烯酰胺凝胶电泳：聚丙烯酰胺凝胶为网状结构，具有分子筛效应。它有两种形式：非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳（Native）及SDS-聚丙烯酰胺凝胶（SDS）；非变性聚丙烯酰胺凝胶，在电泳的过程中，蛋白质能够保持完整状态，并依据蛋白质的分子量大小、蛋白质的形状及其所附带的电荷量而逐渐呈梯度分开。

而SDS仅根据蛋白质亚基分子量的不同就可以分开蛋白质。该技术最初由shapiro于1967年建立，他们发现在样品介质和丙烯酰胺凝胶中加入离子去污剂和强还原剂（SDS即十二烷基磺酸钠）后，蛋白质亚基的电泳迁移率主要取决于亚基分子量的大小（可以忽略电荷因素）。聚丙烯酰胺凝胶电泳(PAGE)兼有浓度、分子筛、电荷三效应，分辨率很高。浓缩胶分离胶双向电泳双向电泳是等电聚胶电泳和SDS的组合，即先进行等电聚焦电泳（按照pI分离），然后再进行SDS（按照分子大小），经染色得到的电泳图是个二维分布的蛋白质图不同处理天数小麦叶片蛋白SDS检测及含量测定

M5d5d6d6d7d7d

14.4KD20.1KD31.0KD43.0KD66.2KD97.4KDUV-B辐射增强后小麦叶片蛋白的SDS检测

10

3103图6.三氯乙酸/丙酮沉淀法图7.尿素硫脲法操作简单、蛋白复溶难、杂质多，所得图谱上出现较多的横向条纹蛋白复溶容易，与后续的双向电泳兼容性较好所得图谱清晰，蛋白点多，条纹较少

双向电泳分析UV-B辐射后的差异蛋白图8.正常光照下小麦叶片蛋白的双向电泳图图9.UV-B辐射处理后小麦叶片蛋白双向电泳图

图10.

UV-B辐射增强后差异蛋白的表达量变化B与CK相比，21个点有明显差异。其中6个点上调表达，3个点在B组特异表达，12个点下调表达。

图11.UV-B辐射增强后小麦叶片部分放大的差异蛋白点CK1、B1

表示正常光照组和辐射处理组所得图谱经软件分析找到的差异蛋白点CK2、B2表示与差异蛋白点相对应的原图谱上的蛋白

部分差异蛋白点的质谱鉴定结果蛋白点蛋白名称物种理论Mr/pI表观Mr/pI得分5001RuBisColargesubunitbindingproteinsubunitalpha,chloroplastprecursor(60KDchaperoninsubunitalpha)(CPN-60alpha)RuBisCO大亚基结合蛋白a亚基Brassica

napus

57.7/4.861.7/4.78214404Copper/zincsuperoxidedismutase(SOD)铜/锌过氧化物歧化酶Oryza

sattva

15.5/6.315.2/5.71803402Calmodulin钙调素Oryza

sattva

16.7/4.315.59/4.297表2.差异表达蛋白点的质谱鉴定结果

实验选取部分差异点进行后续的胶内酶切、MALDI-TOF-TOF/MS分析及数据库检索

（四）层析层析(chromatography)分离蛋白质的原理待分离蛋白质溶液（流动相）经过一个固态物质（固定相）时，根据溶液中待分离的蛋白质颗粒大小、电荷多少及亲和力等，使待分离的蛋白质组分在两相中反复分配，并以不同速度流经固定相而达到分离蛋白质的目的。蛋白质分离常用的层析方法*离子交换层析：利用各蛋白质的电荷量及性质不同进行分离。*凝胶过滤(gelfiltration)又称分子筛层析，利用各蛋白质分子大小不同分离。（五）超速离心*超速离心法(ultracentrifugation)既可以用来分离纯化蛋白质也可以用作测定蛋白质的分子量。*蛋白质在离心场中的行为用沉降系数(sedimentationcoefficient,S)表示,沉降系数与蛋白质的密度和形状相关。四、酶酶的概念与特点酶的化学本质与组成酶的分类酶的底物专一性酶的作用机制酶促反应动力学维生素与辅酶酶（enzyme）活细胞产生的以蛋白质为主要成分的生物催化剂。酶促反应：酶所催化的反应。1、酶的概念与特点酶与一般催化剂的共同点1.用量少而催化效率高2.可加快化学反应速率，但不改变反应的平衡常数3.可降低反应的活化能SubstrateProductTransitionstate活化能：在一定温度下，一摩尔底物全部进入活化态所需的自由能。酶作为生物催化剂的特点1.酶易失活：要求温和的条件，如常温、中性pH。2.催化效率高：比一般催化剂高107~1013倍。3.酶具有高度专一性

(specificity)4.酶活力受到调节控制别构调节、共价修饰调控、酶原的激活2、酶的化学本质与组成酶的化学本质：除核酶外，绝大多数酶是蛋白质。酶的化学组成单纯酶：仅含酶蛋白结合酶：全酶=酶蛋白+辅因子辅酶：与酶松弛结合，可用透析除去,辅基：与酶牢固结合，透析不易除去。小分子有机化合物：NAD(P)+,FMN,FAD,CoASH等作用：作为电子、原子或某些化学基团的载体。金属离子：Zn2+、Mn2+

、Fe2+、Mg2+等作用：有些为酶活性中心的组分；稳定酶的空间构象酶的辅助因子与酶结合紧密程度成分：3、酶的分类六大类型：氧化还原酶类（Oxido-reductases

）转移酶类（Transferases

）水解酶类（Hydrolases

）裂合酶类（Lyases

）异构酶类（Isomerases

）合成酶类（Synthatases,连接酶类

Ligases

）4、酶的底物专一性(specificity)定义：指酶对它所作用的底物有严格的选择性。一种酶只能作用于某一类或某一种特定的物质。结构专一性立体异构专一性绝对专一性相对专一性族专一性键专一性类型淀粉酶

-D-葡萄糖苷酶L-氨基酸氧化酶琥珀酸脱氢酶酯酶关于酶作用专一性的假说“锁钥学说”（lockandkeytheory）

1894，Fisher“诱导契合”学说（induced-fithypothesis）

1958，Koshland当底物与酶分子接近时，酶蛋白受底物分子诱导，其构象发生有利于底物结合的变化。酶与底物在此基础上互补契合进行反应。(1)锁钥假说：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。如同一把钥匙对一把锁一样(2)诱导契合假说: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才形成了互补形状.（一）酶的必需基团与活性中心必需基团:2.活性中心（活性部位）activecenter（site）

指与酶活性有关的基团。常见的有Ser–OH,His咪唑基，Asp和Glu-COOH等。指酶分子中直接和底物结合并和酶的催化作用直接相关的部位。5、酶的作用机制催化部位:酶分子中促使底物发生化学变化的部位称为催化部位。通常将酶的结合部位和催化部位总称为酶的活性中心。必须基团：酶表现催化活性不可缺少的基团。如丝氨酸的羟基、组氨酸的咪唑基、天冬氨酸的羧基、和半胱氨酸的巯基等。结合部位：酶分子中与底物结合的部位或区域一般称为结合部位。酶催化作用的中间产（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+E6、酶促反应动力学

是研究酶促反应的速率以及影响此速率的各种因素的科学。底物浓度[S]酶浓度[E]温度pH激活剂抑制剂（一）底物浓度[S]对酶反应速率的影响

米氏公式½VmaxKm

：反应速度为最大反应速度一半时的底物浓度。单位mol/L或mmol/L。酶的特征常数，表示酶对底物的亲和力米氏曲线米氏常数的求法—双倒数作图法

米氏常数Km的意义:米氏常数是反应速度为最大值的一半时的底物浓度。因此,米氏常数的单位为mol/L。不同的酶具有不同Km值，它是酶的一个重要的特征物理常数。Km值只是在固定的底物，一定的温度和pH条件下测定的，不同条件下具有不同的Km值。Km值表示酶与底物之间的亲和程度：Km值大表示亲和程度小，酶的催化活性低;Km值小表示亲和程度大,酶的催化活性高。(二)酶浓度对酶反应速率的影响

V∝[E]（三）pH对酶反应速度的影响vpHoptimumpH最适pH：在某pH下，酶反应速度最大，此pH为酶的最适pH。最适pH不是酶的特征性常数。（四）温度对酶反应速度的影响

vt℃optimumtemperature

最适温度：在某温度下，酶反应速度最大，此温度为酶的最适温度。最适温度不是酶的特征性常数。（五）激活剂对酶反应速度的影响

某些还原剂：GSH、Cys、Vc金属螯合剂激活剂:凡是能够提高酶活力的物质。

类型：无机离子中等大小的有机分子蛋白质金属离子:无机阴离子:氢离子K+,Na+,Ca2+,Mg2+,Zn2+

等。Cl-等。肠激酶等(六)抑制剂对酶反应速度的影响抑制剂（inhibitor,I）

凡使酶的必需基团化学性质发生改变而降低酶活力甚至使酶完全丧失活性的物质。有机磷化合物(例DFP)有机汞、有机砷化合物重金属盐烷化试剂氰化物、CO青霉素不可逆抑制剂可逆抑制剂

竞争性抑制非竞争抑制反竞争抑制酶的抑制剂一般具备两个方面的特点：a.在化学结构上与被抑制的底物分子相似。b.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。抑制作用的类型：(1)不可逆抑制：抑制剂与酶活性中心的必须基团以共价形式结合，引起酶的永久性失活。如有机磷毒剂二异丙基氟磷酸酯。氰化钾有剧毒，是呼吸酶的抑制剂。返回乙酰胆碱酯酶（二异丙基氟磷酸，DFP）(2)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。根椐抑制剂与酶结合的情况，又可以分为两类：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，即提高底物的竞争能力来消除。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。如某些金属离子（Ag+、Hg2+）。非竟争性抑制不能通过增大底物浓度的来消除。•竞争性抑制曲线Vmaxv[S]（不变）KmKm

(变大)WithcompetitiveinhibitorNoinhibitorV=Vmax

[S]Km(1+[I][Ki])+[S]

Km´(表观米式常数)Ki:抑制剂常数VmaxKmV1=)[I][Ki](1++Vmax1[S]11/[S][I]1/v[I][Ki]Km(1+)-1-1/KmNoinhibitorWithcompetitiveinhibitor1、核酸的化学组成

核酸（RNA、DNA）核苷酸核苷磷酸戊糖碱基核糖（RNA）脱氧核糖（DNA）A、G、C、UA、G、C、T五、核酸胸腺嘧啶尿嘧啶腺嘌呤鸟嘌呤胞嘧啶核苷戊糖第1’位的碳与嘧啶碱第1位的N以糖苷键相连结戊糖第1’位的碳与嘌呤碱第9位的N以糖苷键相连结核苷酸戊糖第5’位的碳再与磷酸以酯键相连2、核苷酸的连接方式核苷酸之间以磷酸二酯键连接形成多核苷酸链，是DNA和RNA的一级结构。DNA的一级结构RNA的一级结构ACTGAP脱氧核糖GP脱氧核糖CP脱氧核糖TP脱氧核糖脱氧核糖APGPCPTP脱氧核糖脱