生物化学总结资料大二上学期一、蛋白质化学 （L-氨基酸，除甘氨酸无不对称碳而不分 D,L） 蛋白质元素蛋白质元素：C, H, O, S, N（16%）凯氏定氮法：每克样品中含氮克数*6.25*100=100 克 样品中蛋白质的含量 氨基酸理化性质：氨基酸理化性质： 1、等电点 PI：早某种 PH 环境中，AA 可能不节里，或解离成阳性离子或阴性离子的程度 及趋势相等，成为兼性离子，在电场中它既不向阴极，也不向阳极，此时 AA 所处的环境 的 PH 称为 PI。计算：PI=1/2 *(pK1+pK2) 2、芳香族 aa 的紫外线吸收：色氨酸酪氨酸苯丙氨酸 280nm 区别于核算的 260nm 3、茚三酮反应：蓝紫色 570nm 最大吸收峰黄色 440nm 脯氨酸，羟脯氨酸棕色 天冬酰胺 分类分类 单纯蛋白质/结合蛋白质 Family: 蛋白质特定结构域 domain 或氨基酸基序 motif 常与某种生物学功能相联系，根据 结构与供讷讷国的关系，将具有相同或类似 domain 或 motif 的蛋白质归为一大类或一组， 分别称为 superfamily, family 或 subfamily, 分类范围越小，居于同一类别中的蛋白质或多 肽的同源性越高，相似的结构成分越多，功能越接近。 结构（重点）结构（重点） 1、肽键：两分子氨基酸可借以分子氨基酸的氨基与另一分子的羧基脱去一分子水缩合产生 新的酰胺键。 性质：1、-CO-NH-中四个原子和与之相邻的两个 碳原子位于同一刚性平面刚性平面构成一个 肽单元；2、抬肩上的-NH-的 H 与 C=O 上的 O 的方向总相反3、N-C 不能自由旋转，因为有部分双键部分双键的性质4、有方向性， NC 2、一级结构：氨基酸在多肽链中的排列顺序及其共价连接，肽键是其基本结构单位肽键是其基本结构单位，有些 还含有二硫键 3、二级结构：在一级结构基础上形成的特殊结构形式，包括 -helix, -pleated sheet, - turn, random turn1、-helix：由 碳，羧基碳，氨基氮联合，绕假象的中轴沿特殊方向旋转形 成。围绕中心轴，每隔 3.6 个个 aa 上升一圈，每个 aa 残基上升 0.15nm， 故螺距为螺距为 0.54nm人体的都是 L-aa，右手螺旋，侧脸 R 集团神像螺旋外侧才稳定。第一个肽平面羰基上的 O 和第四个肽平面亚氨基上的 H 形成氢键， 方向与螺旋的长轴平行与螺旋的长轴平行，稳定性2、-sheet：两条以上的肽链或一条肽链内的若干肽段平行排列，之间靠链间 肽键的羰基 O 和亚氨基的 H 形成氢键维持，使构象稳定，氢 键方向与折叠的长轴垂直与折叠的长轴垂直。多肽链充分伸展，各肽键平面折叠成锯齿状锯齿状，侧链 R 基团交错位 于锯齿状结构的上下方上下方。若两条肽链走向相同称顺行折叠，两残基间距 0.65nm，反之为反 平行折叠，0.70nm3、-turn：球状蛋白质分子中，肽链主链常会出现 180 度回折。4、random coil： 4、超二级结构：多肽链内，顺序上相互邻近相互邻近的二级结构二级结构在空间折叠中靠近，彼此相互作 用，形成规则的二级结构聚集体，有 , , Domain:在分子量较大的蛋白质多肽链中，常有数百个 aa 残基折叠成 2 个或以上稳定的 球形球形结构单位，具有独立的功能独立的功能，甚至在肽链断裂后仍能维持独立的结 构，与蛋白质亚基区别，因为它与分子整体以共价键相联的一般难以分 开。 5、三级结构：具有二级结构的一条多肽链，由于其序列上相隔较远相隔较远的 aa 残基侧链侧链的相互 作用，而进行范围广泛的盘曲和折叠，形成包括主侧链包括主侧链在内的空间排列， 这种在一条多肽链中所有原子在三维空间所有原子在三维空间的整体排布称为三级结构。形成和稳定主要靠疏水键、盐键、二硫键、氢键和范德华力。并非所有多肽都有四级结构，三级结构作为最高形式已可以执行生物学功 能 6、四级结构：有大于等于 2 条肽链或亚基组成的蛋白质或由非 aa 成分（辅基）加入，其 间的立体排布、亚基间的相互关系称为蛋白质的四级结构。 *构象：只需改变单键的旋转和非共价键的改变就可以产生新的构象。构型：需要共价键的断裂与生成来改变。 结构与功能结构与功能 一级结构段和空间构象的基础（决定性）只有高级结构的蛋白质才能表现生物学功能，其正确折叠需分子伴侣和折叠酶的芒竹一级结构是功能的基础（潜能）相似的一级结构有相似的功能，不同结构具有不同的功能。 一级结构的种属差异可能是分子进化的结果，由遗传突变引起分子病，与正常蛋白质分子 结构改变有关。 高级结构是表现功能的形式：酶原的激活或各种蛋白前提的加工、激活证明“只有适当的空间结构形式才能执行功能”举例：血红蛋白和胰岛素（过程要知道） 构象病：蛋白质空间构象异常变化相应蛋白质的有害折叠，折叠不能或错误折叠导致 错误定位引起的 蛋白质理化性质（了解即可，除了几个概念比较重要）蛋白质理化性质（了解即可，除了几个概念比较重要） 变性：某些理化因素下使蛋白质的空间构象破坏但不包括肽键断裂等一级结构变化，导致 蛋白质理化性质、生物学性质发生改变。水溶性下降，黏度上升，呈色 性增加，生物活性消失。 结絮：蛋白质被强酸或强碱变性后仍能溶于其中，若将其 ph 调至 pI，则变性蛋白里集结 成絮状不溶解物，可以再溶于强酸或强碱中。 凝固：如果结絮的蛋白质在加热，则絮状物变成较坚固的凝块，不再溶于强酸或强碱中。酶酶 组成：天然酶（蛋白质）：单纯蛋白质结合蛋白质：每蛋白+辅基/辅酶等辅助因子 *一种酶蛋白与一种辅助因子结合形成特异性酶，一种辅助因子可与多种酶蛋白结合形成多 种特异性酶活性中心：酶分子中由必须基团在空间位置上相对集中所形成的特定空间结构域，是酶发 挥催化作用的关键部位。 必须基团：酶分子中与酶活性有关的化学基团，与维持酶的空间构象有关，分为活性中心 内和活性中心外的。 酶原激活：酶原在蛋白酶等作用下经一定的加工剪切，使肽链重新折叠形成活性中心或暴形成活性中心或暴 露出活性中心露出活性中心（本质） ，从无活性的酶原变成有活性的酶的过程。 同功酶：具有相同催化功能，但酶蛋白的分子结构、理化性质、免疫学性质各不相同。 别构酶：反应动力学不符合米-曼方程，含调节位点，可与调节剂结合，改变酶活性，调节 位点与作用物在酶上的结合位点不同，调节剂与酶结合后酶的空间构象发生变 化。代谢途径中的第一个酶或处于几条代谢途径交汇点的酶多为别构酶。 酶促反应的特点：酶促反应的特点： 动力学：不能改变平衡点，只能加速反应 热力学：只能催化热力学上允许的反应，不能发生新的反应 高效 特异：一种酶只能作用与一种或一类化合物，催化进行一种类型的化学反应得到一定的产 物。绝对特异性：职能作用与一种特定结构的作用物，进行一种专一的反应，生成特定结 构的产物相对特异性：作用与结构类同的一类化合物或化学键立体异构特异性 酶促反应的机制：熵效应，诱导契合（中间复合物）酶在发挥催化作用前须与作用物密切结合，该结合是酶与作用物结构的相互诱导，相互形变相互适应的过程，一般酸碱催 化，亲和亲电催化，定向排列和邻近效应，多元催化 酶促反应动力学酶促反应动力学 V=VmaxS/(Km+S)米氏方程 诱导契合学说，Km：米氏常数，代表酶和底物的亲和力 （附相关）单位 mmol/L 1、 作用物浓度S：双曲线，初始S很低，V 随S直线上升；随S增高，反应速度趋于 缓和；S继续增高，V 达到 Vmax。 2、 米氏方程的意义（重点）：V=1/2 Vmax 时，Km=S，而 Km 表示反应速率为 Vmax/2 时 的S。当S Km 时，V=VmaxSKm 时，V=Vmax/Km V 与S成正比Km=(K-1+K2)/K1 K2 很小的时候，Km=K-1/K1=Ks 反映酶与作用物 亲和力的大小，Ks 小则 K1 大，E 与 S 亲和力大变换：两边同取倒数 1/V=Km/Vmax * 1/Sm +1/Vmax应用：可以纯化酶，每纯化一次测一次 Km，至衡定可以鉴定酶设计实验的反应速率达满意度，确定底物浓度 3、 酶浓度对酶促反应的影响：与速度成正比 4、 PH 的影响：一定的 PH 使必须基团处于适当的解离状态，使酶发挥最大活性，多为中 性、弱酸弱碱性。不是酶的特征常数。 5、 温度的影响：升温一方面加速反应，又能加速酶变性，而减少有活性的酶的数量，降 低催化作用。最适温度时两种影响适当的6、 抑制剂（重点）：有些物质（不包括蛋白质变性因子）能减弱或停止酶的作用。多与 酶的活性中心内/外的必需集团结合，抑制酶的催化活性。 （1）不可逆抑制作用：与酶活性中心的必需基团共价结合酶活性中心的必需基团共价结合，不能用简单的透析、稀释等 方法除去。例如有机磷特异与胆碱酯酶活性中心的丝氨酸羟基结合；重金属离 子与酶的巯基结合。 （2）可逆性抑制：以非共价键非共价键与 酶或中间复合物发生酶或中间复合物发生 可逆性可逆性结合，应用简单透析、 稀释方法可除去。 1、 竞争性抑制：与作用物结构相似结构相似，能和作用物竞争酶的活性中心活性中心，抑制程度取决 于I和S之比。S足够高仍可达 Vmax。特征特征：Vmax 不变，Km 变大 2、 非竞争性抑制：与活性中心外的必需集团结合，不影响作用物与酶的结合，形成 酶-作用物-抑制物（ESI）复合物，不能释放产物，不能用增加作用物的浓度来消 除抑制。特征特征：Vmax 减小，Km 不变。 3、 反竞争性抑制：指与酶-作用物 ES 复合物结合，而不与游离酶结合，使能生成产 物的 ES 减少。特征特征：Vmax 减小，Km 降低。核酸核酸 元素：C, H, O, N, P 特点：不含 S； 含 P 多，并且相对稳定 9-10% 多聚核苷酸 5核苷酸 磷酸（接核糖 5处）核苷/脱氧核苷（2处脱氧） 戊糖 1接碱基（嘌呤 G/A，嘧啶 C/U/T） 生理功能：1、组成 DNA，RNA2、能量代谢有关，高能磷酸键3、第二信使：cGMPcAMP4、作为生物氧化中的辅酶：NAD/NADP, FAD/FADP5、作为抗病毒药物：核苷类似物6、活化底物： DNA 的分子结构：的分子结构： 一级结构 核酸分子中核苷酸的排列顺序及其连接方式。 空间结构 1、DNA 的组成：dNMP, N=A/G/C/T 双链2、碱基配对：Chargaff Rule：A=T G=C A/T=G/C=1 A+G=T+C3、双螺旋结构的特点：（1） 、右两条反向平行的多核苷酸连围绕同一个中心周盘曲而成，两条链均为右 手螺旋，DNA 链的骨架由交替出现的亲水的脱氧核糖基和磷酸根构成，位 于双螺旋外侧，碱基位于内侧。（2） 、碱基互补：A=T G=C 氢键方向与长轴垂直，组成 DNA 的两条链互补（3） 、碱基对平面在螺旋中的位于轴几乎垂直，相邻碱基对沿轴螺旋 36 度上升 0.34nm，每个螺旋含 10bp 螺距 3.4nm 直径一般 2nm，一侧浅为小沟，一侧 深为大沟，使蛋白质-DNA 相互作用的基础。（4） 、稳定主要有互补的碱基对间的氢键和碱基堆积力以及范德华力来维持。（5） 、有多态性 RNA 的结构的结构 一级结构：单股多聚核苷酸链核糖核苷酸的排列顺序和共价连接，35-磷酸二酯键 二级结构：“茎环结构” “hairpin”三级结构：假结， 具有折叠形式的 RNA 有分子识别或催化功能 mRNA: 均剪接去掉内含子5帽：m7GpppN编码区两端有非翻译区3poly A 尾 tRNA：三叶草样：5与 3端核苷酸互补氨基酸臂，3-CCA-OH 连接所运的氨基酸。5端起始第一个环DHU 双氢尿嘧啶环，含双氢尿嘧啶二 反密码环 含反密码子袢