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文档简介

1、2016年医师资格考试生物化学培训濮阳市卫生学校张翠几年真题分析 1、蛋白、蛋白的质结的质结构与功构与功能能2、核酸、核酸的结构与的结构与功能功能3、酶、酶4、糖代、糖代谢谢5、生物、生物氧化氧化6、脂质、脂质代谢代谢7、氨基、氨基酸代谢酸代谢8、核苷、核苷酸代谢酸代谢2015年( 执业15)(助理6)1(1)2(1)0(0) 2(1)2(0)3(1)2(1)0(0)2014年(执业14)(助理6+1)1(1)1(1)0(0) 2(1)2(1)2(1)1(1)1(0)2013年(执业14)(助理1+5)1(0)0(1)1(1) 2(1)2(1)2(1)2(0)1(0)

2、2012年(执业15)(助1+10)1(0)0(1)1(2) 1(1)1(1)4(2)1(1)0(0)章节章节题数题数年份年份近几年真题分析Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipisicing elit, sed do eiusmod tempor incididunt ut labore et dolore magna aliqua. Ut enim ad minim veniam, quis nostrud exercitation ullamco laboris nisi ut aliquip ex ea commodo consequa

3、t.9、遗传、遗传信息的信息的传递传递10、蛋、蛋白质的白质的生物合生物合成成11、基、基因表达因表达调控调控12、信、信号转导号转导13、重、重组组DNA技术技术14、癌、癌基因与基因与抑癌基抑癌基因因15、血、血液生化液生化16、肝、肝生化生化17、维、维生素生素0(0)0(0)0(0)0(0)1(0)0(0)0(0)1(1)1(0)1(0)0(0)0(0)0(0)0(0)0(0)2(0)1(0)0(1)2(0)0(0)0(0)0(0)0(0)0(0)0(0)1(1)0(0)4()1(1)0(0)0(0)1(0)0(0)0(0)0(0)0(1) 第一章 蛋白质的结构与功能往年考题(2015

4、年)不存在于人体蛋白质分子中的氨基酸是( A )A、鸟氨酸 B、丙氨酸 C、谷氨酸 D、甘氨酸 E、亮氨酸(2014年)不属于蛋白质二级结构的是(B )A-折叠 B右手双螺旋 C-转角 D-螺旋 E无规卷曲(2013年)不属于维系蛋白质三级结构的化学键的是( D )A、盐键 B、氢键 C、范德华力 D、肽键 E、疏水键(2012年)下列有关蛋白质变性的叙述,错误的是( D ) A、蛋白质变性时生物学活性降低或丧失 B、蛋白质变性时理化性质发生变化 C、蛋白质变性时一级结构不受影响 D、去除变性因素后,所有变性蛋白质都可以复性 E、球蛋白变性后其水溶性降低主要有主要有C、H、O、N和和S。 有些

5、蛋白质含有少量有些蛋白质含有少量磷磷或金属元素或金属元素铁、铜、锌、锰、钴、钼铁、铜、锌、锰、钴、钼,个别,个别蛋白质还含有蛋白质还含有碘碘 。第一节第一节 知识点串讲 各种蛋白质的含氮量很接近,平均为各种蛋白质的含氮量很接近,平均为16。 100克样品中蛋白质的含量克样品中蛋白质的含量 ( g % ) = 每克样品含氮克数每克样品含氮克数 6.25100存在自然界中的氨基酸有存在自然界中的氨基酸有300余种,但构成人体蛋白质的氨基酸余种,但构成人体蛋白质的氨基酸仅有仅有20种,在蛋白质生物合成时它们受遗传密码控制。这种,在蛋白质生物合成时它们受遗传密码控制。这20种氨基种氨基酸不存在物种和个

6、体差异,是整个生物界组成蛋白质的通用氨基酸。酸不存在物种和个体差异,是整个生物界组成蛋白质的通用氨基酸。蛋白质是生物大分子,受酸、碱或蛋白酶的作用可蛋白质是生物大分子,受酸、碱或蛋白酶的作用可水解水解为其基为其基本组成单位本组成单位氨基酸。氨基酸。半胱氨酸、鸟氨酸半胱氨酸、鸟氨酸不是构成人体蛋白质的氨基酸。不是构成人体蛋白质的氨基酸。第一节第一节 (一)氨基酸的结构(一)氨基酸的结构CH3丙氨酸丙氨酸L-L-氨基酸的通式氨基酸的通式RC+NH3COO-HH甘氨酸甘氨酸1. 非极性疏水性氨基酸非极性疏水性氨基酸2. 极性中性氨基酸极性中性氨基酸3. 酸性氨基酸:天冬氨酸和谷氨酸酸性氨基酸:天冬氨

7、酸和谷氨酸4. 碱性氨基酸:精、赖、组碱性氨基酸:精、赖、组(二)氨基酸的分类(二)氨基酸的分类* * 20 20种氨基酸的英文名称、缩写符号及分类如下种氨基酸的英文名称、缩写符号及分类如下: :第一节第一节 甘氨酸甘氨酸 glycine 5.97 丙氨酸丙氨酸 alanine 6.00 缬氨酸缬氨酸 valine 5.96 亮氨酸亮氨酸 leucine 5.98 异亮氨酸异亮氨酸 isoleucine 6.02 苯丙氨酸苯丙氨酸 phenylalanine 5.48脯氨酸脯氨酸 proline 6.30 结构式结构式 中文名中文名 英文名英文名 等电点等电点 (pI)1.非极性疏水性氨基酸非

8、极性疏水性氨基酸色氨酸色氨酸 treptophan 5.89丝氨酸丝氨酸 serine 5.68酪氨酸酪氨酸 tyrosine 5.66 半胱氨酸半胱氨酸 cysteine 5.07 蛋氨酸蛋氨酸 methionine 5.74天冬酰胺天冬酰胺 asparagine 5.41 谷氨酰胺谷氨酰胺 glutamine 5.65 苏氨酸苏氨酸 threonine 5.602. 极性中性氨基酸极性中性氨基酸天冬氨酸天冬氨酸 aspartic acid 2.97谷氨酸谷氨酸 glutamic acid 3.22赖氨酸赖氨酸 lysine 9.74精氨酸精氨酸 arginine 10.76组氨酸组氨酸 h

9、istidine 7.59几种特殊氨基酸几种特殊氨基酸 脯氨酸脯氨酸(亚氨基酸)(亚氨基酸)CH2CHCOO-NH2+CH2CH2CH2CHCOO-NH2+CH2CH2-OOC-CH-CH2-S+NH3S-CH2-CH-COO-+NH3-OOC-CH-CH2-S+NH3S-CH2-CH-COO-+NH3 半胱氨酸半胱氨酸 +胱氨酸胱氨酸二硫键二硫键-HH-OOC-CH-CH2-SH+NH3-OOC-CH-CH2-SH+NH3HS-CH2-CH-COO-+NH3HS-CH2-CH-COO-+NH3(三)氨基酸的理化性质三)氨基酸的理化性质1.1.两性电离与等电点两性电离与等电点2020种氨基酸都

10、含有酸性的羧基和碱性的氨基,属于两性分种氨基酸都含有酸性的羧基和碱性的氨基,属于两性分子。其解离程度取决于所处溶液的酸碱度。在酸性溶液中,蛋子。其解离程度取决于所处溶液的酸碱度。在酸性溶液中,蛋白质解离成阳离子,在碱性溶液中解离成阴离子。白质解离成阳离子,在碱性溶液中解离成阴离子。等电点等电点(pI) 在某一在某一pH的溶液中,氨基酸解离成阳离子和阴离子的溶液中,氨基酸解离成阳离子和阴离子的趋势及程度相等,成为兼性离子,呈电中性。此时溶液的趋势及程度相等,成为兼性离子,呈电中性。此时溶液的的pH值值称为该氨基酸的称为该氨基酸的等电点等电点。第一节第一节 pH=pIpHpIpHpI氨基酸的兼性离

11、子氨基酸的兼性离子 阳离子阳离子阴离子阴离子+OH-+H+OH-+H+CHNH2COOHR CHNH2COOHRCHNH3+COO-R CHNH3+COO-RCHNH2COO-R CHNH2COO-RCH COOHRNH3+CH COOHRNH3+第一节第一节 2. 紫外吸收紫外吸收 色氨酸、酪氨酸色氨酸、酪氨酸的最的最大吸收峰在大吸收峰在 280 nm 附近。附近。大多数蛋白质含有这大多数蛋白质含有这两种氨基酸残基,所以测两种氨基酸残基,所以测定蛋白质溶液定蛋白质溶液280nm的光的光吸收值是分析溶液中蛋白吸收值是分析溶液中蛋白质含量的快速简便的方法。质含量的快速简便的方法。芳香族氨基酸的紫

12、外吸收芳香族氨基酸的紫外吸收第一节第一节 * 肽键肽键(peptide bond)是由一个氨基酸的是由一个氨基酸的-羧基与另羧基与另一个氨基酸的一个氨基酸的-氨基脱水缩合而形成的化学键。氨基脱水缩合而形成的化学键。(一)肽键和肽(一)肽键和肽第一节第一节 NH2-CH-CHOOH甘甘氨氨酸酸NH2-CH-CHOOH甘甘氨氨酸酸NH-CH-CHOHO OH甘甘氨氨酸酸+-HOH甘氨酰甘氨酸甘氨酰甘氨酸肽键肽键NH2-CH-C-N-CH-COOHHHHONH2-CH-C-N-CH-COOHHHHO第一节第一节 * * 肽肽是由氨基酸通过肽键缩合而形成的化合物。是由氨基酸通过肽键缩合而形成的化合物。

13、* * 两分子氨基酸缩合形成两分子氨基酸缩合形成二肽二肽,三分子氨基酸缩,三分子氨基酸缩合则形成合则形成三肽三肽* * 肽链中的氨基酸分子因为脱水缩合而基团不全,肽链中的氨基酸分子因为脱水缩合而基团不全,被称为被称为氨基酸残基氨基酸残基(residue)。书写肽链习惯。书写肽链习惯N N末端末端在左,在左,C C末端在右。末端在右。* * 由十个以内氨基酸相连而成的肽称为由十个以内氨基酸相连而成的肽称为寡肽,寡肽,由由1010个以上的氨基酸相连形成的肽称个以上的氨基酸相连形成的肽称多肽多肽。第一节第一节 N 末端:多肽链中有末端:多肽链中有自由氨基自由氨基的一端的一端C 末端:多肽链中有末端:

14、多肽链中有自由羧基自由羧基的一端的一端多肽链有两端多肽链有两端* 多肽链多肽链(polypeptide chain)(polypeptide chain)是指许多氨基酸之是指许多氨基酸之间以肽键连接而成的链状结构。间以肽键连接而成的链状结构。第一节第一节 (二)多肽链(二)多肽链N 端端C 端端 多肽链分子结构中,黑色部分为多肽链主骨架(各氨基多肽链分子结构中,黑色部分为多肽链主骨架(各氨基酸残基的酸残基的-碳原子和肽键有关的原子),红色为碳原子和肽键有关的原子),红色为R侧链部分。侧链部分。蛋白质的分子结构包括蛋白质的分子结构包括一级结构一级结构(primary structure)二级结构

15、二级结构(secondary structure)三级结构三级结构(tertiary structure)四级结构四级结构(quaternary structure)空间空间结构结构 第第 二二 节节 蛋白质的一级结构指多肽链中蛋白质的一级结构指多肽链中氨基酸的连接氨基酸的连接方式和排列顺序。方式和排列顺序。一、蛋白质的一级结构一、蛋白质的一级结构主要的化学键主要的化学键肽键肽键,有些蛋白质还包括二硫键。,有些蛋白质还包括二硫键。 第第 二二 节节 一级结构是蛋白质空间构象和特异生物学功能的基础。一级结构是蛋白质空间构象和特异生物学功能的基础。 第第 二二 节节 二、蛋白质的二级结构的概念及类

16、型二、蛋白质的二级结构的概念及类型 主要的化学键主要的化学键: 氢键氢键 第第 二二 节节 蛋白质二级结构蛋白质二级结构 指多肽链指多肽链主链骨架主链骨架盘旋、盘旋、折叠形成的折叠形成的局部局部有规则的空间结构,不涉及氨基有规则的空间结构,不涉及氨基酸残基酸残基R R侧链的构象。侧链的构象。 蛋白质二级结构的主要类型蛋白质二级结构的主要类型 - -螺旋螺旋 ( -helix ) - -折叠折叠 ( -pleated sheet ) - -转角转角 ( -turn ) 无规卷曲无规卷曲 ( random coil ) 第第 二二 节节 1. 1. - -螺旋螺旋 第第 二二 节节 结构要点: 多

17、肽链主链围绕中心轴形成多肽链主链围绕中心轴形成右手螺旋右手螺旋,侧链侧链伸向螺旋外侧。伸向螺旋外侧。 每圈螺旋含每圈螺旋含3.6个氨基酸个氨基酸,螺距为,螺距为0.54nm。 每个肽键的亚氨氢和第四个肽键的羰基氧形每个肽键的亚氨氢和第四个肽键的羰基氧形成的氢键保持螺旋稳定。成的氢键保持螺旋稳定。氢键氢键与螺旋长轴基本平与螺旋长轴基本平行。行。1. 1. - -螺旋螺旋 第第 二二 节节 2.2. - -折叠折叠 第第 二二 节节 结构特点:多肽链充分伸展,相邻肽单元之间折叠成锯齿状结构,侧链位于锯齿结构的上下方。 两段以上的 -折叠结构平行排列 ,两链间可顺向平行,也可反向平行 。两链间的肽键

18、之间形成氢键,以稳固 -折叠结构。氢键与螺旋长轴垂直。 第第 二二 节节 第第 二二 节节 3、-转角和无规卷曲-转角:无规卷曲:用来阐述没有确定规律性的那部用来阐述没有确定规律性的那部分肽链结构。分肽链结构。 。 肽链内形成180回折。含4个氨基酸残基,第一个氨基酸残基与第四个形成氢键。 第二个氨基酸残基常为Pro。 第第 二二 节节 疏水键疏水键、离子键、氢键和、离子键、氢键和 Van der Waals力等。力等。 主要的化学键主要的化学键整条肽链整条肽链中全部氨基酸残基,包括由主链和侧链中全部氨基酸残基,包括由主链和侧链原子在空间排布所形成的全部分子结构。原子在空间排布所形成的全部分子

19、结构。 定义定义 第第 二二 节节 第第 二二 节节 三级结构特点三级结构特点 u 亲水基团往往位于分子的表面亲水基团往往位于分子的表面。u疏水的疏水的R-R-侧链内裹形成一个疏水的分子内核。侧链内裹形成一个疏水的分子内核。u 稳定因素稳定因素 疏水键疏水键、氢键等次级键氢键等次级键。u蛋白质分子的亲水表面上常有一些疏水微区,在分子表蛋白质分子的亲水表面上常有一些疏水微区,在分子表面形成一些形态各异的沟、槽或洞穴,一些蛋白质的辅面形成一些形态各异的沟、槽或洞穴,一些蛋白质的辅基或金属离子往往就结合在其中。基或金属离子往往就结合在其中。u只有一条链的蛋白质,三级结构即是其最高级结构。只有一条链的

20、蛋白质,三级结构即是其最高级结构。肌红蛋白肌红蛋白 N 端端 C端端 第第 二二 节节 肌红蛋白分子肌红蛋白分子表面,有一个疏水表面,有一个疏水洞穴,结合一个含洞穴,结合一个含Fe2+的血红素辅基,的血红素辅基,起着结合并储存氧起着结合并储存氧的功能,的功能,供供肌肉剧肌肉剧烈收缩氧供应相对烈收缩氧供应相对不足时的需要。不足时的需要。 亚基之间的结合力主要是疏水作用,其次是氢键和亚基之间的结合力主要是疏水作用,其次是氢键和离子键。离子键。四、蛋白质的四级结构四、蛋白质的四级结构 蛋白质分子中蛋白质分子中各亚基各亚基的空间排布及亚基接触部位的的空间排布及亚基接触部位的布局和相互作用,称为布局和相

21、互作用,称为蛋白质的四级结构蛋白质的四级结构。 有些蛋白质分子含有二条或多条多肽链,每一条多有些蛋白质分子含有二条或多条多肽链,每一条多肽链都有完整的三级结构,称为蛋白质的肽链都有完整的三级结构,称为蛋白质的亚基亚基 。单独单独的亚基是没有生物活性的,具有完整的四级结构,才有的亚基是没有生物活性的,具有完整的四级结构,才有生物活性。生物活性。 第第 二二 节节 血红蛋白的四级结构血红蛋白的四级结构 第第 二二 节节 蛋白质各级结构示意图蛋白质各级结构示意图(一)蛋白质分子一级结构和功能的关系(一)蛋白质分子一级结构和功能的关系 蛋白质分子中关键活性部位氨基酸残基的改变,会影蛋白质分子中关键活性

22、部位氨基酸残基的改变,会影响其生理功能,甚至造成分子病(响其生理功能,甚至造成分子病(molecular molecular diseasedisease)。)。三、蛋白质分子结构与功能的关系三、蛋白质分子结构与功能的关系 这种由蛋白质分子发生变异所导致的疾病,这种由蛋白质分子发生变异所导致的疾病,称为称为“分子病分子病”。 第第 二二 节节 N-val his leu thr pro glu glu C(146) HbS 肽链肽链HbA 肽肽 链链N-val his leu thr pro val glu C(146) 镰刀形红细胞贫血镰刀形红细胞贫血 Hb分子中分子中亚基第亚基第6位谷氨酸

23、置换为缬氨酸位谷氨酸置换为缬氨酸,由酸性氨基酸换成了中性,由酸性氨基酸换成了中性侧链氨基酸,降低了侧链氨基酸,降低了Hb在红细胞中的溶解度,容易凝聚沉淀析出。红细胞在红细胞中的溶解度,容易凝聚沉淀析出。红细胞在氧分压低的情况下呈镰刀状,造成红细胞破裂溶血和运氧功能降低。在氧分压低的情况下呈镰刀状,造成红细胞破裂溶血和运氧功能降低。三、蛋白质分子结构与功能的关系三、蛋白质分子结构与功能的关系三、蛋白质分子结构与功能的关系三、蛋白质分子结构与功能的关系在蛋白质结构中,一些非关键部位氨基酸残基的在蛋白质结构中,一些非关键部位氨基酸残基的改变或缺失,则不会影响蛋白质的生物活性。改变或缺失,则不会影响蛋

24、白质的生物活性。例例如人、猪、牛、羊等哺乳动物胰岛素分子如人、猪、牛、羊等哺乳动物胰岛素分子A A链中链中8 8、9 9、1010位和位和B B链链3030位的氨基酸残基各不相同,有种位的氨基酸残基各不相同,有种族差异,但这并不影响它们降低血糖浓度的共同族差异,但这并不影响它们降低血糖浓度的共同生理功能。生理功能。三、蛋白质分子结构与功能的关系三、蛋白质分子结构与功能的关系 天然状态,有天然状态,有催化活性催化活性 尿素、尿素、 -巯基乙醇巯基乙醇 去除尿素、去除尿素、-巯基乙醇巯基乙醇非折叠状态,无活性非折叠状态,无活性三、蛋白质分子结构与功能的关系三、蛋白质分子结构与功能的关系(二)蛋白质

25、分子空(二)蛋白质分子空间结构和功能的关系间结构和功能的关系 蛋白质空间蛋白质空间结构是其生结构是其生物活性的基物活性的基础,空间结础,空间结构发生改变,构发生改变,其生物性也其生物性也随之改变。随之改变。第三节第三节 蛋白质的理化性质蛋白质的理化性质 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,在一定的溶液链中某些基团,在一定的溶液pHpH条件下都可解离成带负电条件下都可解离成带负电荷或正电荷的基团。荷或正电荷的基团。 蛋白质的等电点蛋白质的等电点( isoelectric point, pI) ( isoelectric

26、 point, pI) 当蛋白质溶液处于某一当蛋白质溶液处于某一pHpH时,蛋白质解离成正、负离时,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,此时溶液子的趋势相等,即成为兼性离子,净电荷为零,此时溶液的的pHpH称为称为蛋白质的等电点。蛋白质的等电点。一、蛋白质两性电离一、蛋白质两性电离和和等电点等电点第三节第三节 蛋白质的理化性质蛋白质的理化性质二二、蛋白质的亲水胶体性质蛋白质的亲水胶体性质 蛋白质属高分子化合物,分子量可自蛋白质属高分子化合物,分子量可自1万至万至100万之巨,万之巨,其分子的直径可达其分子的直径可达1100nm,为胶粒范围之内。由蛋白,为胶粒范围之内。

27、由蛋白质形成的溶液为稳定亲水胶体溶液质形成的溶液为稳定亲水胶体溶液 。第三节第三节 蛋白质的理化性质蛋白质的理化性质胶体稳定的因素胶体稳定的因素颗粒表面的同种电荷颗粒表面的同种电荷水化膜水化膜 蛋白质多肽链上含有许多极性基团。蛋白质多肽链上含有许多极性基团。如:NH3、COO 、OH、SH、CONH等,它们都具有高度的等,它们都具有高度的亲水性,当与水接确时,极易吸附水分子,使蛋白质颗粒外亲水性,当与水接确时,极易吸附水分子,使蛋白质颗粒外围形成一层水化膜,将颗粒彼此隔开,不致因互相碰撞凝聚围形成一层水化膜,将颗粒彼此隔开,不致因互相碰撞凝聚而沉淀。而沉淀。1、水化膜、水化膜2、带有同种电荷、

28、带有同种电荷 蛋白质是两性电解质,在非等电状态时,相同蛋白质蛋白质是两性电解质,在非等电状态时,相同蛋白质颗粒带有同性电荷,与周围的反离子构成稳定的双电层。颗粒带有同性电荷,与周围的反离子构成稳定的双电层。使蛋白质颗粒之间相互排斥,保持一定距离,不致互相凝使蛋白质颗粒之间相互排斥,保持一定距离,不致互相凝聚而沉淀聚而沉淀.水化膜水化膜酸酸碱碱+带正电荷的蛋白质带正电荷的蛋白质带负电荷的蛋白质带负电荷的蛋白质在等电点的蛋白质在等电点的蛋白质+带正电荷的蛋白质带正电荷的蛋白质带负电荷的蛋白质带负电荷的蛋白质不稳定的蛋白质颗粒不稳定的蛋白质颗粒酸酸碱碱酸酸碱碱脱水作用脱水作用脱水作用脱水作用脱水作用

29、脱水作用溶液中蛋白质的聚沉溶液中蛋白质的聚沉第三节第三节 蛋白质的理化性质蛋白质的理化性质二、二、蛋白质的变性、沉淀和凝固蛋白质的变性、沉淀和凝固 ( (一一) ) 蛋白质的变性蛋白质的变性(denaturation)(denaturation) 在某些物理和化学因素作用下,蛋白质分子在某些物理和化学因素作用下,蛋白质分子空间构象空间构象被破坏,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的过程。致其理化性质改变和生物活性的丧失的过程。第三节第三节 蛋白质的理化性质蛋白质的理化性质 造成变性的因素造成变性的因素

30、如如加热、乙醇等有机溶剂、强酸、强碱、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重金属离子及生物碱试剂等 。 变性的本质变性的本质 破坏次级键和空间结构,不改变蛋白破坏次级键和空间结构,不改变蛋白质的肽键和一级结构。质的肽键和一级结构。第三节第三节 蛋白质的理化性质蛋白质的理化性质l变性后性质的改变变性后性质的改变 溶解度降低、黏度增加、易被水解、结晶性消失溶解度降低、黏度增加、易被水解、结晶性消失 应用举例应用举例临床医学上,变性因素常被应用来消毒及临床医学上,变性因素常被应用来消毒及灭菌。灭菌。此外此外, , 防止蛋白质变性也是有效保存蛋白质防止蛋白质变性也是有效保存蛋白质

31、制剂(如疫苗等)的必要条件。制剂(如疫苗等)的必要条件。 第三节第三节 蛋白质的理化性质蛋白质的理化性质若蛋白质变性程度较轻,去除变性因素若蛋白质变性程度较轻,去除变性因素后,蛋白质仍可恢复或部分恢复其原有的构后,蛋白质仍可恢复或部分恢复其原有的构象和功能,称为象和功能,称为复性复性(renaturation) 。并不是。并不是所有的变性都可以复性。所有的变性都可以复性。第三节第三节 蛋白质的理化性质蛋白质的理化性质 天然状态,有催天然状态,有催化活性化活性 尿素、尿素、-巯基乙醇巯基乙醇 去除尿素、去除尿素、-巯基乙醇巯基乙醇非折叠状态,无活性非折叠状态,无活性第三节第三节 蛋白质的理化性质

32、蛋白质的理化性质(二)(二) 蛋白质沉淀蛋白质沉淀在一定条件下,蛋白疏水侧链暴露在外,肽链融会在一定条件下,蛋白疏水侧链暴露在外,肽链融会相互缠绕继而聚集,因而从溶液中析出。相互缠绕继而聚集,因而从溶液中析出。变性的蛋白质易于沉淀,有时蛋白质发生沉淀,但变性的蛋白质易于沉淀,有时蛋白质发生沉淀,但并不变性。并不变性。 (三)(三) 蛋白质的凝固作用蛋白质的凝固作用(protein coagulation) 蛋白质变性后的絮状物加热可变成比较坚固的凝块,蛋白质变性后的絮状物加热可变成比较坚固的凝块,此凝块不易再溶于强酸和强碱中。此凝块不易再溶于强酸和强碱中。 第三节第三节 蛋白质的理化性质蛋白质

33、的理化性质三、三、蛋白质的颜色反应和紫外吸收蛋白质的颜色反应和紫外吸收 由于蛋白质分子中含有共轭双键的由于蛋白质分子中含有共轭双键的酪氨酸和色氨酸酪氨酸和色氨酸,因此在因此在280nm280nm波长处有特征性吸收峰。蛋白质的波长处有特征性吸收峰。蛋白质的A A280280与其浓与其浓度呈正比关系,因此可作蛋白质定量测定。度呈正比关系,因此可作蛋白质定量测定。第三节第三节 蛋白质的理化性质蛋白质的理化性质(三)蛋白质紫外吸收(三)蛋白质紫外吸收三、蛋白质的分类 * 根据蛋白质组成成分 单纯蛋白质 只含有氨基酸组成结合蛋白质 = 蛋白质部分 + 非蛋白质部分* 根据蛋白质形状 纤维状蛋白质球状蛋白

34、质第二章 核酸的结构与功能往年考题(2015年)维系DNA双链间碱基配对的化学键是( A )A、氢键 B、磷酸二酯建 C、肽键 D、疏水键 E、糖苷键(2015年)可承载生物遗传信息的分子结构是( D )A、多不饱和脂肪酸的双键位置 B、氨基酸的侧链基因 C、脂蛋白的脂质组成 D、核酸的核苷酸序列 E、胆固醇的侧链碳原子(2014年)细胞内含量最丰富的RNA是( D )AmiRNA BmRNA CtRNA DrRNA EhnRNA(2013年助理)维系mRNA稳定性的主要结构是( D )A、内含子 B、茎环结构 C、三叶草结构 D、多聚腺苷酸尾 E、双螺旋结构(2012年助理)含有稀有碱基最多

35、的RNA是( C )A、mRNA B、rRNA C、tRNA D、snRNA E、hnRNA知识点串讲平均含磷量为平均含磷量为9.5%左右左右讨论:核酸含量测定方法讨论:核酸含量测定方法一、核酸的元素组成二、核酸的基本结构单位核苷酸核酸核苷酸磷酸核苷戊糖碱基嘌呤碱-A、G嘧啶碱-C、U、TA (腺嘌呤)、G (鸟嘌呤)U (尿嘧啶)、C (胞嘧啶)、T (胸腺嘧啶) 由核糖或脱氧核糖与碱基通过糖苷键连接形成核糖核苷或脱由核糖或脱氧核糖与碱基通过糖苷键连接形成核糖核苷或脱氧核糖核苷,再由相应核苷与磷酸通过磷酸二酯键连接形成核糖氧核糖核苷,再由相应核苷与磷酸通过磷酸二酯键连接形成核糖核苷酸(核苷酸

36、(RNA)或脱氧核糖核苷酸()或脱氧核糖核苷酸(DNA)。)。 脱氧核糖核糖RNADNA组成成分磷 酸磷 酸戊 糖核 糖(R)脱氧核糖(dR)碱基A G C UA G C TDNA和RNA在分子组成上的异同点O A腺苷腺苷一磷酸一磷酸(AMP)二磷酸腺苷(二磷酸腺苷(ADP)三磷酸腺苷(三磷酸腺苷(ATP)ATP参与多种物质代谢,为各项生命活动提供能量。参与多种物质代谢,为各项生命活动提供能量。多磷酸核苷酸多磷酸核苷酸核苷酸的命名及其符号(一)(一)DNA的一级结构的一级结构(二)(二)DNA的二级结构的二级结构(三)(三)DNA的三级结构的三级结构1.1.定义定义:DNA:DNA的一级结构是

37、指多核苷酸链上的的一级结构是指多核苷酸链上的核苷酸排核苷酸排列顺序列顺序。由于每一个核苷酸含有一个碱基,所以。由于每一个核苷酸含有一个碱基,所以DNADNA的一级结构也指的一级结构也指DNADNA分子中分子中碱基的排列顺序。碱基的排列顺序。 DNA碱基序列蕴藏有大量的遗传信息蕴藏有大量的遗传信息,碱基序列的改变将直接影响其编码的蛋白质氨基酸序列。且碱基组成的规律:A=T,G=C;A+G=T+C.A=T,G=C;A+G=T+C. 功能 连接方式连接方式5533 单核苷酸通过单核苷酸通过3,5-磷酸二酯键相互连接形成多核苷酸链,磷酸二酯键相互连接形成多核苷酸链,即前一核苷酸第即前一核苷酸第3位碳原

38、子上的羟基与后一核苷酸第位碳原子上的羟基与后一核苷酸第5位碳原子位碳原子上的羟基脱水形成酯键相连上的羟基脱水形成酯键相连。PRB3251ATCGATCGPOH535 pApTpCpGpApTpCpG-OH 35 pATCGATCG-OH 35 ATCGATCG 31 19 95 51 1年年,沃沃森森到到克克里里克克所所在在的的卡卡文文迪迪什什实实验验室室,在在威威尔尔金金斯斯等等的的X X射射线线衍衍射射分分析析资资料料的的基基础础上上,于于1 19 95 53 3年年提提出出D DN NA A双双螺螺旋旋分分子子结结构构模模型型 1 19 96 62 2年年获获诺诺贝贝尔尔生生理理学学或或

39、医医学学奖奖 双螺旋结构模型的要点双螺旋结构模型的要点n(1)两条反向平行反向平行的多核苷酸链围绕同一中心轴相互缠绕形成右手双螺旋。反向平行是指一条链是5 3端,则另一条链必为3 5端。n(2)磷酸与核糖彼此通过3,5-磷酸二酯键相连接位于双螺旋外侧,形成DNA分子的骨架。碱基位于内侧。碱基平面与螺旋轴基本垂直,糖环平面与螺旋轴基本平行。n (3)双螺旋的直径为2nm,沿中心轴每旋转一周有10个碱基对(bp),螺距为3.4nm。两个相邻的碱基对之间相距的高度,即碱基堆积距离为0.34nm,两个脱氧核苷酸之间的夹角为36。n(4)双螺旋结构上有二条螺形凹沟,较深的沟称大沟,较浅的称小沟。大沟的宽

40、度为1.2nm,深度为0.85nm。小沟的宽度为0.6nm,深度为0.75nm。n(5)两条脱氧核苷酸链依靠碱基互补原则进行配对。彼此碱基之间靠A与T配对形成两个氢键、G与C配对形成三个氢键稳定结构。DNA双螺旋结构特点(要点归纳)n反向平行,右手螺旋n碱基在螺旋内侧,磷酸核糖的骨架在外侧n直径2nm,螺距3.4nm,10碱基对/圈nA=T,GCn稳定双螺旋主要作用:氢键(横向) 碱基堆砌力(纵向)(三)DNA的三级结构 DNA在二级结构基础上双螺旋进一步扭曲或盘绕形成更加复杂的超螺旋结构。(线状DNA形成的超螺旋)(环状DNA形成的超螺旋)(一)tRNA的分子结构与功能(二)rRNA的分子结

41、构与功能(三)mRNA的分子结构与功能(一)tRNA的分子结构与功能二级结构特点:二级结构特点: 转运转运RNA,RNA,分子量最小分子量最小 三叶草形,三环一臂三叶草形,三环一臂。 氨基酸臂上的氨基酸臂上的3 3 CCAOHCCAOH末末端起携带氨基酸的作用。端起携带氨基酸的作用。 反密码子环中的反密码子能识反密码子环中的反密码子能识别别mRNAmRNA上的密码子。上的密码子。 含有稀有核苷酸最多。含有稀有核苷酸最多。(一)tRNA的分子结构与功能三级结构:三级结构: 倒倒L L型型(二)rRNA的分子结构与功能功能: 与蛋白质结合形成核蛋白体,是蛋白质生物合成场所,故而叫核糖体RNA。结构

42、: 核蛋白体有大、小两个亚基组成。特点: 细胞内含量最丰富,三类RNA中分子量最大的。(三)mRNA的分子结构与功能 功能:功能:信使、模板、密码子信使、模板、密码子 “帽子结构帽子结构” 的作用:的作用:防止防止mRNA被降解,蛋白质生物合成时被起始因子识别的标志。被降解,蛋白质生物合成时被起始因子识别的标志。Poly A的作用:的作用:增加增加mRNA的稳定性,引导的稳定性,引导mRNA由胞核转移到由胞核转移到胞质。胞质。(一)核酸的酸碱性质(二)核酸的紫外吸收特性(三)核酸的变性、复性与杂交 (一)核酸的酸碱性质核酸是两性电解质,有酸性可解离的磷酰基和碱性可解离的碱基,磷酰基比碱基更易解

43、离,使核酸通常表现为酸性,在体液中,所带净电荷为负。(二)核酸的紫外吸收特性嘌呤和嘧啶碱基具有共轭双键,有很强的紫外吸收,使得核酸具有紫外吸收的特性,最大吸收峰在260nm附近。 不同状态DNA的紫外吸收光1.天然DNA 2.变性DNA 3.降解的DNA变性定义:在某些理化因素作用下,核酸分子中双螺旋区氢键断裂,空间结构破坏,形成单链无规线团状态的过程。DNA变性的本质是双链间氢键的断裂 DNA变性变性后理化性质变化:最显著:OD260增高 粘度下降沉降速度增加 生物学功能部分或全部丧失增色效应(高色效应) DNA变性时其溶液OD260增高的现象。熔解温度Tm紫外吸收值增量达到最大增量一半时的

44、温度称为DNA的熔解温度或解链温度。Tm大小与G+C含量成正比核酸的复性定义:又称退火,变性核酸在一定条件下如温度逐步恢复到生理范围内,两条互补链重新恢复天然的双螺旋构象。 减色效应:DNA复性时,其溶液OD260降低。核酸的杂交 将不同来源的DNA经热变性后,降温,使其复性,在复性时,异源DNA单链之间具有一定的互补序列,它们就可结合形成杂交的DNA分子,DNA与互补的RNA之间也能形成杂交分子这一过程称为核酸分子杂交。第三章 酶往年考题(2013年)在底物足量,生理条件下决定酶促反应速度的是( A )A、酶含量 B、钠离子的浓度 C、温度 D、酸碱度 E、辅酶含量 (2013年助理)酶与无

45、机催化剂催化反应的不同点是( A )A、催化活性的可调性 B、反应前后质量不变 C、催化效率不高 D、不改变反应平衡点 E、只催化热力学上允许的反应(2012年)下列关于酶结构与功能的叙述,正确的是(D )A、酶只在体内发挥作用 B、酶的催化作用与温度无关 C、酶能改变反应的平衡点 D、酶能大大降低反应的活化能 E、酶的催化作用不受调控(2012年助理)下列关于酶的叙述错误的是(E )A、能在细胞外发挥作用 B、大多数酶的化学本质是蛋白质 C、不能改变反应的平衡点 D、能大大地降低反应的活化能 E、不可借助必需基团发挥催化作用知识点串讲酶是由活细胞产生的能够在体内外起催化作用的生物催化剂。绝大

46、多数酶的化学本质是蛋白质,少数是核酸。酶所催化的化学反应称为酶促反应。酶促反应中S为底物,P为产物,酶本身用E表示,所以酶促反应表示为 S PE一、酶的概念二、酶与一般催化剂的相同点1、只能催化热力学上允许的化学反应2、只能加速反应到达平衡点,不能改变平衡点3、反应前后质量不变 三、酶促反应的特点三、酶促反应的特点1 高效性高效性 酶的催化效率通常比非催化反应高酶的催化效率通常比非催化反应高10e810e20倍,比一般催化剂高倍,比一般催化剂高10e710e13倍。倍。 酶加速反应的机理是降低反应的活化能。酶加速反应的机理是降低反应的活化能。2 专一性(特异性)专一性(特异性) 一种酶仅作用于

47、一种或一类化合物,或一定的化学键,催化一定的化学反一种酶仅作用于一种或一类化合物,或一定的化学键,催化一定的化学反应并生成一定的产物。酶的这种选择性称为酶的特异性或专一性应并生成一定的产物。酶的这种选择性称为酶的特异性或专一性.3 酶活性的不稳定性酶活性的不稳定性 绝大多数的酶是蛋白质,会受到理化因素的影响而变性失活。所以酶反应时绝大多数的酶是蛋白质,会受到理化因素的影响而变性失活。所以酶反应时要求一定要求一定PH、温度等条件。、温度等条件。4 酶活性的可调性酶活性的可调性 绝对专一性和相对专一性绝对专一性和相对专一性绝对专一性绝对专一性 有的酶对底物的化学结构要求非常严格,有的酶对底物的化学

48、结构要求非常严格,只作用于一种底物,不作用于其它任何物质。只作用于一种底物,不作用于其它任何物质。相对专一性相对专一性 有的酶对底物的化学结构要求比上述绝对有的酶对底物的化学结构要求比上述绝对专一性略低一些,它们能作用于一类化合物或一种化学专一性略低一些,它们能作用于一类化合物或一种化学键。键。绝对专一性绝对专一性酶只作用于特定结构的底物,进行一种专一酶只作用于特定结构的底物,进行一种专一的反应,生成一种特定结构的产物的反应,生成一种特定结构的产物 。如:如: OCNH2NH2+ H2O2NH3 + CO2尿素脲酶OCNHNH2+ H2O甲基尿素CH3脲酶相对专一性相对专一性酶作用于一类化合物

49、或一种化学键。酶作用于一类化合物或一种化学键。如:如:OHOHHHOHHOHCH2OHHCH2OHHCH2OHOHHHOHOO11OHOHHHOHHOHCH2HCH2OHHCH2OHOHHHOHOO11OOOHHHHOHHOHCH2OHH1蔗糖棉子糖蔗糖酶 四、四、 酶的结构和功能酶的结构和功能n 结合酶结合酶 除了蛋白部分,还有非蛋白部分除了蛋白部分,还有非蛋白部分n 单纯酶单纯酶酶蛋白酶蛋白 (apoenzyme)辅助因子辅助因子(cofactor)全酶全酶(holoenzyme)决定反应的特异性决定反应的特异性决定反应的种类与性质决定反应的种类与性质(一)酶的分子组成酶的分子组成 完全由

50、氨基酸组成完全由氨基酸组成辅助因子按其与酶蛋白结合的紧密程度分为辅助因子按其与酶蛋白结合的紧密程度分为 辅酶辅酶 (coenzyme):与酶蛋白与酶蛋白结合疏松结合疏松,可用透析或超滤的,可用透析或超滤的方法除去。方法除去。 辅基辅基 (prosthetic group):与酶蛋白与酶蛋白结合紧密结合紧密,不能用透析或超,不能用透析或超滤的方法除去滤的方法除去。辅助因子辅助因子(cofactor) 金属离子金属离子小分子有机化合物小分子有机化合物如如B族维生素族维生素 一种酶蛋白只能与一种辅助因子结合成为专一性的酶,而一种辅助因子可以与多种酶蛋白结合形成多种专一性不同的酶。 金属离子的作用金属

51、离子的作用稳定酶的构象;稳定酶的构象; 参与催化反应,传递电子;参与催化反应,传递电子;在酶与底物间起桥梁作用;在酶与底物间起桥梁作用;中和阴离子,降低反应中的静电斥力等。中和阴离子,降低反应中的静电斥力等。小分子有机化合物的作用小分子有机化合物的作用在反应中起运载体的作用,传递电子、在反应中起运载体的作用,传递电子、质子或其它基团。质子或其它基团。小分子有机化合物在催化中的作用小分子有机化合物在催化中的作用酶的活性中心酶的活性中心必需基团必需基团(essential group)酶分子中,一些与酶活性密切相关的基团。酶分子中,一些与酶活性密切相关的基团。酶的活性中心酶的活性中心(active

52、 center)指指必需基团必需基团在在空间结构空间结构上彼此靠近,组成具上彼此靠近,组成具有有特定空间结构特定空间结构的区域,能与底物特异结合并的区域,能与底物特异结合并将将底物转化为产物底物转化为产物。活性中心内的必需基团活性中心内的必需基团结合基团结合基团识别底物并与底物相结合识别底物并与底物相结合催化基团催化基团 催化底物转变成产物催化底物转变成产物 维持酶活性中心应有的空间构象所必需。维持酶活性中心应有的空间构象所必需。活性中心外的必需基团活性中心外的必需基团构成酶活性中心的常见基团:构成酶活性中心的常见基团:His的咪唑基、的咪唑基、Ser的的OH、Cys的的SH、Glu的的-CO

53、OH。底底 物物 活性中心以外活性中心以外的必需基团的必需基团结合基团结合基团催化基团催化基团 活性中心活性中心 溶菌酶的活性溶菌酶的活性中心中心* 谷氨酸谷氨酸35和天和天冬氨酸冬氨酸52是催化是催化基团;基团;* 色氨酸色氨酸62和和63、天冬氨酸天冬氨酸101和和色氨酸色氨酸108是结是结合基团;合基团;* AF为底物多为底物多糖链的糖基,位糖链的糖基,位于酶的活性中心于酶的活性中心形成的裂隙中。形成的裂隙中。 一些酶在细胞内合成和分泌时,没有催化活性,需要在一些酶在细胞内合成和分泌时,没有催化活性,需要在一定条件下,经过转化后才能表现出酶的活性。这些不具活一定条件下,经过转化后才能表现

54、出酶的活性。这些不具活性的蛋白质称为性的蛋白质称为酶原酶原,如凝血酶原、胰蛋白酶原等。在合适,如凝血酶原、胰蛋白酶原等。在合适的条件和特定部位,无活性的酶原转变为有活性的酶,这个的条件和特定部位,无活性的酶原转变为有活性的酶,这个过程称为过程称为酶原的激活酶原的激活。 其本质是酶的活性中心形成或暴露的过程其本质是酶的活性中心形成或暴露的过程。六、酶 原 的 激 活胰蛋白酶原胰蛋白酶原胰蛋白酶胰蛋白酶六肽六肽肠肠激激酶酶活性中心活性中心胰蛋白酶原的激活示意图胰蛋白酶原的激活示意图酶原以及酶原激活的生理意义 一、保护组织器官本身不受自身酶的消化水解破坏。 二、使酶到达特定部位发挥生理作用。 酶需要

55、在正确的酶需要在正确的时间和正确的地点有时间和正确的地点有活性,不合适的表达活性,不合适的表达或激活将导致细胞的或激活将导致细胞的癌变或死亡。癌变或死亡。七、酶的多种分子形式七、酶的多种分子形式同工酶同工酶 概念概念:同工酶同工酶是指催化相同的化学反应,而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。的一组酶。乳酸脱氢酶(是由乳酸脱氢酶(是由H亚基和亚基和M亚基组亚基组成的四聚体)是研究的最多的同工酶。成的四聚体)是研究的最多的同工酶。乳酸脱氢酶的同工酶乳酸脱氢酶的同工酶LDH1(H4)LDH2(H3M)LDH3(H2M

56、2)LDH4(HM3)LDH5(M4)心肌心肌 肾肾 肝肝 骨骼肌骨骼肌 血清血清-+原点原点* *生理及临床意义生理及临床意义 同工酶谱的改变同工酶谱的改变有助于对疾病的诊有助于对疾病的诊断。断。心肌梗死和肝病病人血清心肌梗死和肝病病人血清LDHLDH同工酶谱的变化同工酶谱的变化1 1酶酶活活性性心肌梗死酶谱心肌梗死酶谱正常酶谱正常酶谱肝病酶谱肝病酶谱2 23 34 45 5八、酶促反应的机理八、酶促反应的机理(一)降低反应的活化能(一)降低反应的活化能(二)酶(二)酶- -底物复合物的形成与诱导契合假说底物复合物的形成与诱导契合假说*诱导契合假说诱导契合假说(induced-fit hyp

57、othesis)酶底物复合物酶底物复合物 E + S E + P ES 酶与底物相互接近时,在底物的诱导下,酶与底物相互接近时,在底物的诱导下,其结构相互诱导、相互变形和相互适应,进而其结构相互诱导、相互变形和相互适应,进而相互结合。相互结合。目目 录录 九、酶促反应动力学九、酶促反应动力学(一)Km和Vm 的概念 (二)最适温度和最适pH (三) 抑制剂与激活剂 酶浓度对反应速度的影响酶浓度对反应速度的影响当当SE,反应速,反应速度与酶浓度成正比。度与酶浓度成正比。0 V E 关系式为:关系式为:V = K3 E 底物浓度对反应速度的影响底物浓度对反应速度的影响v 在其他因素不变的情况下,底物浓度对反应在其他因素不变的情况下,底物浓度对反应速度的影响呈速度的影响呈矩形双曲线矩形双曲线。当底物浓度较低时当底物浓度较低时反应速度与底物浓度成正比;反反应速度与底物浓度成正比;反应为一级反应。应为一级反应。目目 录录随着底物浓度的增高随着底物浓度的增高反应速度增幅下降,不再成正比例反应速度增幅下降,不再成正比例加速;反应为混合级反应。加速;反应为混合级反应。目目 录录当底物浓度高达一定程度当底物浓度高达一定程度反应速度不再增加,达最大速度;反应速度不再增加,达最大速度;反应为零级反应反应为

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