1-生命的分子基础

第一章生命的分子基础生命的分子基础由无机物和有机物构成。原生质及原生质体生命的本质：生命体系即原生质体利用外界提供的能量来提高或维持自身结构和生理功能的有序性。第一节水和无机盐一、水水分子的结构特点：极性、氢键自由水和结合水水的作用：

1.有较强的内聚力和表面张力

2.有较大的比热和蒸发热

3.结合水对亲水性大分子的空间结构和生物学功能的维持有重要作用

4.水是良好的溶剂

5.水保证了生物膜等细胞结构的稳定

6.水也是生物体中某些化学反应的必需原料二、无机盐存在形式：主要是离子作用：

1.有些是合成有机物质的原料

2.有些是酶的活化因子和调节因子

3.有些有缓冲体液pH的作用

4.维持体液的渗透压第二节糖类什么是糖？分子通式：Cn（H2O）n糖类主要功能：糖的分类：单糖、寡糖、多糖。1.供能淀粉、糖元、葡萄糖2.结构成分纤维素3.识别、保护等糖蛋白、糖脂一、单糖分子式为（CH2O）n，其中n＝3、4、5、6、7，分别称为3碳糖或丙糖、4碳糖或丁糖、5碳糖或戊糖、6碳糖或已糖、7碳糖或庚糖几种重要的单糖丙糖五碳糖已糖：C6H12O6一、单糖分子式为（CH2O）n，其中n＝3、4、5、6、7，分别称为3碳糖或丙糖、4碳糖或丁糖、5碳糖或戊糖、6碳糖或已糖、7碳糖或庚糖几种重要的单糖单糖的构型

1.单糖的旋光性①平面偏振光平面偏振光的形成一、单糖分子式为（CH2O）n，其中n＝3、4、5、6、7，分别称为3碳糖或丙糖、4碳糖或丁糖、5碳糖或戊糖、6碳糖或已糖、7碳糖或庚糖几种重要的单糖单糖的构型

1.单糖的旋光性①平面偏振光②旋光性的现象和应用物质的旋光性平面偏振光的形成αλt=[α]λt×c×L一、单糖分子式为（CH2O）n，其中n＝3、4、5、6、7，分别称为3碳糖或丙糖、4碳糖或丁糖、5碳糖或戊糖、6碳糖或已糖、7碳糖或庚糖几种重要的单糖单糖的构型

1.单糖的旋光性①平面偏振光②旋光性的现象和应用③旋光性的原因：分子存在不对称碳原子

2.单糖的构型：D与L构型，是镜像异构体单糖D与L构型的确定

D(+)-甘油醛L(-)-甘油醛糖分子与甘油醛相比较部位手性碳原子单糖的环式结构

1.半缩醛反应

2.环式的形成葡萄糖的直链式与环式的比较核糖的直链式与环式的比较单糖的环式结构

1.半缩醛反应

2.环式的形成

3.α、β构型葡萄糖的α、β构型单糖的环式结构

1.半缩醛反应

2.环式的形成

3.α、β构型

4.船、椅式构象同分异构体只有构象异构体之间的互变才不涉及共价键的断裂和重建同分异构结构异构立体异构构型异构构象异构葡萄糖船、椅式顺反异构α、β对映异构D、L单糖的化学性质

1.弱碱条件下的异构化单糖的化学性质

1.弱碱条件下的异构化

2.单糖的氧化

其醛基与斐林试剂或本尼迪特反应，银镜反应

3.缩醛反应半缩醛羟基与醇或酚的羟基脱水缩合而成缩醛，称为糖苷，形成的键为苷键。

缩醛反应

单糖的化学性质

1.弱碱条件下的异构化

2.单糖的氧化

其醛基与斐林试剂或本尼迪特反应，银镜反应

3.缩醛反应半缩醛羟基与醇或酚的羟基脱水缩合而成缩醛，称为糖苷，形成的键为苷键。

4.形成糖脎

其醛基或酮基与苯肼反应形成糖脎，不同还原糖的糖脎晶体具有特定的形状和熔点。

5.形成糖酯

糖的羟基与磷酸或羧酸等反应生成酯二、寡糖直链淀粉，示螺旋形分子支链淀粉中葡萄糖结合方式，示分支处的α-1，6-糖苷键三、多糖：同多糖三、多糖：同多糖三、多糖：同多糖纤维素三、多糖：同多糖生物合成过程中先是合成同多糖，然后与另一种单糖进一步形成糖苷键，最终形成杂多糖。果胶类物质琼脂半纤维素和树胶糖蛋白和蛋白多糖三、多糖：杂多糖

果胶类物质

果胶类物质可分为原果胶、果胶酯酸和果胶酸。从结构角度看，果胶类物质包括两种酸性多糖(聚半乳糖醛酸和聚L-鼠李糖半乳糖醛酸)和三种中性多糖(阿拉伯聚糖、半乳聚糖和阿拉伯半乳聚糖)及其衍生物。

三、多糖：杂多糖

生物合成过程中先是合成同多糖，然后与另一种单糖进一步形成糖苷键，最终形成杂多糖。果胶类物质琼脂半纤维素和树胶

碱溶液能溶解半纤维素，但不溶纤维素。糖蛋白和蛋白多糖

糖蛋白与血型、精卵识别、补体被激活等有关三、多糖：杂多糖第三节脂类一、脂类的分类脂类单纯脂类复合脂类异戊二烯系脂类甘油三酯蜡磷脂糖脂鞘糖脂萜类甾醇类含有脂肪酸不含脂肪酸中性脂肪油甘油三酯：中性脂肪和油中性脂肪和油：

1.脂肪酸的结构特点和性质

中性脂肪和油：

1.脂肪酸的结构特点和物理性质

寒冷环境中仍能进行正常生活的变温生物，其不饱和脂肪酸含量明显更高。

2.脂肪酸的化学性质及自由基

皀化反应、加成反应、酸败、自由基链反应

3.必需脂肪酸：亚麻酸、亚油酸

脂肪和脂肪酸中性脂肪和油：

1.脂肪酸的结构特点和物理性质

寒冷环境中仍能进行正常生活的变温生物，其不饱和脂肪酸含量明显更高。

2.脂肪酸的化学性质及自由基

皀化反应、加成反应、酸败、自由基链反应

3.必需脂肪酸：亚麻酸、亚油酸

4.中性脂肪和油的结构与物理性质蜡：长链脂肪酸与长链一元醇或固醇形成的酯，高度不溶于水复合脂：除脂肪酸和醇以外，还有其他非脂成分参与合成的脂

1.磷脂类分子的结构和极性复合脂：除脂肪酸和醇以外，还有其他非脂成分参与合成的脂

1.磷脂类分子的结构和极性

2.糖脂类

寡糖的半缩醛羟基以糖苷键与脂质连接而成的化合物。醇有鞘氨醇、甘油或固醇类等

3.鞘糖脂类异戊二烯系的脂质

一般不含有脂肪酸，包括类固醇、萜类及其衍生物

1.类固醇：常有胆酸、性激素、肾上腺皮质激素等异戊二烯系的脂质

一般不含有脂肪酸，包括类固醇、萜类及其衍生物

1.类固醇：常有胆固醇、胆酸、性激素、肾上腺皮质激素等胆酸胆固醇：只存在于动物中，是动物质膜的重要成分，也是合成类固醇物质（如胆酸、性激素、维生素D等）的前体异戊二烯系的脂质

一般不含有脂肪酸，包括类固醇、萜类及其衍生物

1.类固醇：常有胆固醇、胆酸、性激素、肾上腺皮质激素等

2.萜类萜类结合脂类包括脂多糖和脂蛋白等

1.脂多糖：由脂质A与杂多糖共价连接而成的化合物，是G-菌细胞壁特有成分。脂质A是由β-1，6糖苷键相联的D-氨基葡萄糖双糖组成的基本骨架，双糖骨架的游离羟基和氨基可携带多种长链脂肪酸和磷酸基团。

2.脂蛋白：由脂质与蛋白质非共价结合而成的复合物，广泛存在于质膜和血浆中。这类脂质包括脂肪酸、磷脂、脂肪、胆固醇等。二、脂质的生物学功能贮存脂质：脂肪、蜡结构脂质：磷脂、糖脂、胆固醇活性脂质：类固醇激素、脂溶性维生素等第四节蛋白质一、蛋白质的一般特性蛋白质的含量蛋白质的作用

结构作用、调节功能、防御与进攻功能、运动功能、转运功能、信号传递、供能作用蛋白质的相对分子质量蛋白质的元素组成

蛋白质平均含N量为16％,这是凯氏定氮法测蛋白质含量的理论依据二、氨基酸什么是氨基酸？至少含有一个氨基和一个羧基的有机小分子化合物

天然氨基酸已发现有180多种

蛋白质氨基酸和常见氨基酸

蛋白质氨基酸30多种，是α-L型的；但以原料的形式合成蛋白质的氨基酸只有20种，称为常见氨基酸。α-氨基酸蛋白质氨基酸均为α-氨基酸，但脯氨酸和羟脯氨酸除外，除甘氨酸外都具有旋光性。基团无极性、疏水的氨基酸2、甘氨酸无旋光性，且常处于蛋白质分子内部狭窄的角落处1、左侧均为侧链疏水3、甲硫氨酸又称蛋氨酸基团无极性、疏水的氨基酸R基团为芳香族的氨基酸R基团有极性、不带电荷的氨基酸

两种酸性氨基酸具有暂时储氨作用氨基酸酸碱性判断：以电中性时的溶液pH值为标准R基团带负电的氨基酸氨基酸酸碱性判断：以电中性时的溶液pH值为标准R基团带正电的氨基酸蛋白质的非常见氨基酸：在肽链上经化学修饰形成的氨基酸残基，水解后产生的氨基酸通常是蛋白质氨基酸的衍生物非蛋白质氨基酸：氨基酸的酸碱性质和等电点PI=(PK2+PK3)÷2

K为电离平衡常数。pK=-lgK，数值上等于该氨基酸有一半H+被电离时的pH值。各种氨基酸都有不同的pI。

经测定，在250C时各类氨基酸的等电点是：酸性氨基酸的PI=2.97～3.22，R为芳香族的氨基酸的PI=5.48～5.89，R为极性的氨基酸的PI=5.02～6.53，R无极性的氨基酸的PI=5.97～6.3，碱性氨基酸的PI=7.59～10.76。可见，酸性氨基酸的PI＜7，碱性氨基酸的PI＞7，其他氨基酸的PI＜7但很接近于7。氨基酸的分离和分析鉴定

1.根据各种氨基酸的溶解性的不同为原理的分离方法：纸层析法和薄层层析法氨基酸的分离和分析鉴定

1.依据各种氨基酸的溶解性有不同为原理如：纸层析法和薄层层析法

2.依据各种氨基酸有不同的等电点为原理

离子交换柱层析法氨基酸的分离和分析鉴定

1.依据各种氨基酸的溶解性有不同为原理如：纸层析法和薄层层析法

2.依据各种氨基酸有不同的等电点为原理

离子交换柱层析法沉淀法电泳法三、二肽和多肽氨基酸缩合反应肽键与二肽、多肽四、蛋白质蛋白质的空间结构

1.一级结构

由肽键连接，反映了氨基酸残基的数量、种类和排列顺序

2.二级结构

主要有α螺旋和β折叠，由H键维持四、蛋白质蛋白质的空间结构

1.一级结构

由肽键连接，反映了氨基酸残基的数量、种类和排列顺序

2.二级结构

主要有α螺旋和β折叠，由H键维持

3.超二级结构和结构域几种超二级结构A.αα

B.β×β

C.βαβ

D.β-曲折E.希腊钥匙构象

一个超二级结构中包括若干个清楚可见的二级结构，但不具备生物学功能结构域是一条肽链在二级结构的基础上，空间相邻的一部分氨基酸残基共同形成的具有特定生物学功能的结构单位。一个蛋白质分子通常有几个结构域；较小的蛋白质只有一个结构域，这时的结构域就是三级结构。四、蛋白质蛋白质的空间结构

1.一级结构

由肽键连接，反映了氨基酸残基的数量、种类和排列顺序

2.二级结构

主要有α螺旋和β折叠，由H键维持

3.超二级结构和结构域

4.三级结构四、蛋白质蛋白质的空间结构

1.一级结构

由肽键连接，反映了氨基酸残基的数量、种类和排列顺序

2.二级结构

主要有α螺旋和β折叠，由H键维持

3.超二级结构和结构域

4.三级结构

5.四级结构四、蛋白质蛋白质的空间结构蛋白质的理化性质

1.蛋白质是两性电解质

2.蛋白质在水中呈胶体

形成胶体的三个条件：分子颗粒直径为1～100nm,外有水化膜，带同性电荷

3.蛋白质沉淀

盐析：中性盐，如食盐、硫酸钠等加入亲水力强的有机溶剂：如酒精、丙酮加入可与蛋白质结合成不溶性化合物的物质：如重金属盐

四、蛋白质蛋白质的空间结构蛋白质的理化性质

1.蛋白质是两性电解质

2.蛋白质在水中呈胶体

形成胶体的三个条件：分子颗粒直径为1～100nm,外有水化膜，带同性电荷

3.蛋白质沉淀

盐析：中性盐，如食盐、硫酸钠等加入亲水力强的有机溶剂：如酒精、丙酮加入可与蛋白质结合成不溶性化合物的物质：如重金属盐

4.蛋白质的变构和变性

变构即为改变构象变性及其影响因素四、蛋白质蛋白质的空间结构蛋白质的理化性质蛋白质的分类

1.化学分类：简单蛋白和结合蛋白

2.功能分类：结构蛋白和功能蛋白蛋白质的颜色反应

1.双缩脲反应

2.酚试剂反应：酪氨酸残基的酚基能让福林试剂还原成蓝色化合物

3.米伦氏反应：白色沉淀，加热后成红色

4.乙醛酸反应：紫色环第五章核酸一、核酸的发现、类型和作用二、核苷酸三、核酸的分子结构四、核酸的性质五、核酸结构的稳定性六、核酸的变性和复性第五章核酸一、核酸的发现、类型和作用核酸的研究历史和重要性

1869

Miescher从脓细胞的细胞核中分离出了一种含磷酸的有机物，当时称为核素（nuclein）,后称为核酸（nucleicacid）；此后几十年内，弄清了核酸的组成及在细胞中的分布。

1944

Avery

等成功进行肺炎球菌转化试验；1952年Hershey等的实验表明32P-DNA可进入噬菌体内，证明DNA是遗传物质。

1953

Watson和Crick建立了DNA结构的双螺旋模型，说明了基因的结构、信息和功能三者间的关系，推动了分子生物学的迅猛发展。

1958

Crick提出遗传信息传递的中心法则，

60年代RNA研究取得大发展（操纵子学说，遗传密码，逆转录酶）。核酸的研究历史和重要性（续）

70年代建立DNA重组技术，改变了分子生物学的面貌，并导致生物技术的兴起。

80年代RNA研究出现第二次高潮：ribozyme、反义RNA、“RNA世界”假说等等。

90年代以后实施人类基因组计划（HGP）,开辟了生命科学新纪元。生命科学进入后基因时代：功能基因组学（functionalgenomics）

蛋白质组学（proteomics）

结构基因组学（structuralgenomics）

RNA组学（Rnomics）或核糖核酸组学（ribonomics）

核酸分类和分布

脱氧核糖核酸（DNA）:遗传信息的贮存和携带者，生物的主要遗传物质。在真核细胞中，DNA主要集中在细胞核内，线粒体和叶绿体中均有各自的DNA。原核细胞没有明显的细胞核结构，DNA存在于称为类核的结构区。每个原核细胞只有一个染色体，每个染色体含一个双链环状DNA。

核糖核酸（RNA）：主要参与遗传信息的传递和表达过程，细胞内的RNA主要存在于细胞质中，少量存在于细胞核中，病毒中RNA本身就是遗传信息的储存者。另外在植物中还发现了一类比病毒还小得多的侵染性致病因子称为类病毒，它是不含蛋白质的游离的RNA分子，还发现有些RNA具生物催化作用。（N=A、G、C、U、T）第五章核酸一、核酸的发现、类型和作用二、核苷酸核苷酸的组成碱基、核苷、核苷酸的概念和关系

NitrogenousbasePentosesugarHOCH2HOHDoxyribose(inDNA)HOCH2HOOHRibose(inRNA)PhosphatePyrimidinesCytosineThymineUracilCUTPurihesAdenineGuanineAG核酸磷酸核苷戊糖碱基基本碱基结构和命名嘌呤嘧啶Adenine

腺嘌AGuanine鸟嘌呤GCytosine胞嘧啶CUracil尿嘧啶UThymine胸腺嘧啶T腺嘌呤核苷酸（AMP）Adenosine

monophosphate脱氧腺嘌呤核苷酸（dAMP）Deoxyadenosine

monophosphate鸟嘌呤核苷酸（GMP）胞嘧啶核苷酸（CMP）尿嘧啶核苷酸（UMP）脱氧鸟嘌呤核苷酸（dGMP）脱氧胞嘧啶核苷酸（dCMP）脱氧胸腺嘧啶核苷酸（dTMP）HOH核苷酸的结构和命名第五章核酸一、核酸的发现、类型和作用二、核苷酸核苷酸的组成核苷酸的类型PPPPPPPP常见（脱氧）核苷酸的结构和命名鸟嘌呤核苷酸（GMP）尿嘧啶核苷酸（UMP）胞嘧啶核苷酸（CMP）腺嘌呤核苷酸（AMP）脱氧腺嘌呤核苷酸（dAMP）脱氧鸟嘌呤核苷酸（dGMP）脱氧胞嘧啶核苷酸（dCMP）脱氧胸腺嘧啶核苷酸（dTMP）几种稀有核苷假尿苷（

）二氢尿嘧啶（DHU）AmCH3CH3H3Cm26GHH5HH

5´-NMP

5´-NDP

5´-NTPN=A、G、C、U

5´-dNMP

5´-dNDP

5´-dNTP

N=A、G、C、T腺苷酸及其多磷酸化合物

AMP

ADP

ATPOPOOHOA(G)OOOHCH2HHHHcAMP(cGMP)是细胞间通讯的第二信使几种重要的二核苷酸几种重要的二核苷酸RAMPNAD+:

R=HNADP+:R=PO2H2尼克酰胺核苷酸维生素pp和尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸（磷酸）NAD(P)+

NAD(P)H+H+NAD(P)++2H2e+H+2e+H+nicotinamideFMNAMPFAD

核黄素ribiflavinFMN+2HFMNH2FAD+2HFADH2维生素B2和黄素单核苷酸（FMN）.黄素腺嘌呤二核苷（FAD）+2H-2HNHHROO第五章核酸一、核酸的发现、类型和作用二、核苷酸核苷酸的组成核苷酸的类型核酸分子中的核苷酸连接方式3

-5

磷酸二酯键第五章核酸一、核酸的发现、类型和作用二、核苷酸核苷酸的组成核苷酸的类型核酸分子中的核苷酸连接方式核苷酸的功能

1.作为核酸的单体

2.细胞中能量代谢的通货（如ATP、GTP…）

3.细胞通讯的媒介（如cAMP、cGMP）

4.酶的辅助因子的结构成分（如NAD、NADP）第五章核酸一、核酸的发现、类型和作用二、核苷酸三、核酸的分子结构DNA的分子结构RNA的分子结构第五章核酸一、核酸的发现、类型和作用二、核苷酸三、核酸的分子结构DNA的分子结构

1.一级结构

2.二级结构

3.三级结构DNA的分子结构

1.一级结构5´3´

DNA分子中各脱氧核苷酸之间的连接方式（3´-5´磷酸二酯键）和排列顺序叫做DNA的一级结构，简称为碱基序列。一级结构的走向的规定为5´→3´。不同的DNA分子具有不同的核苷酸排列顺序，因此携带有不同的遗传信息。5´3´5´3´磷酸核糖碱基双链DNA的一级结构T-A碱基对C-G碱基对三、核酸的分子结构DNA的分子结构

1.一级结构磷酸二酯键

2.二级结构H键、疏水键

B-DNAA-DNAZ-DNA

C-DNAD-DNAE-DNA5´3´5´3´DNA的双螺旋模型特点

a.两条反向平行的多聚核苷酸链沿一个假设的中心轴右旋相互盘绕而形成。

b.磷酸和脱氧核糖单位作为不变的骨架组成位于外侧，作为可变成分的碱基位于内侧，链间碱基按A—T，G—C配对（碱基配对原则，Chargaff定律）

c.螺旋直径2nm，相邻碱基平面垂直距离0.34nm,螺旋结构每隔10个碱基对（basepair,bp）重复一次，间隔为3.4nm

氢键

碱基堆集力

磷酸基上负电荷被胞内组蛋白或正离子中和

碱基处于疏水环境中DNA的双螺旋结构稳定因素

DNA的双螺旋结构的意义

该模型揭示了DNA作为遗传物质的稳定性特征，最有价值的是确认了碱基配对原则，这是是DNA复制、转录和反转录的分子基础，亦是遗传信息传递和表达的分子基础。该模型的提出是本世纪生命科学的重大突破之一，它奠定了生物化学和分子生物学乃至整个生命科学飞速发展的基石。DNA双螺旋的不同构象

三种DNA双螺旋构象比较ABZ外型粗短居中细长螺旋方向右手右手左手螺旋直径2.55nm2.00nm1.84nm每圈碱基数111012螺距2.46nm3.32nm4.56nm糖苷键构象反式反式C、T反式，G顺式大沟很窄很深很宽较深平坦小沟很宽、浅窄、深较窄很深

A、B型是DNA的两种基本构象，是天然DNA的主要结构形式；并且，在转录时DNA会发生从B变成A。三、核酸的分子结构DNA的分子结构

1.一级结构磷酸二酯键

2.二级结构H键、疏水键

B-DNAA-DNAZ-DNA

C-DNAD-DNAE-DNA

H-DNADNA分子内的三链结构多聚嘌呤多聚嘧啶DNA分子内的三链结构多聚嘌呤多聚嘧啶DNA分子间的三链结构DNA三链间的碱基配对T-A-TC-G-C三、核酸的分子结构DNA的分子结构

1.一级结构磷酸二酯键

2.二级结构H键、疏水键

3.三级结构如超螺旋结构DNA二级结构类型DNA双螺旋构象DNA三螺旋构象：H构象右旋：ABCDE

等构象左旋：Z构象构象可以互变，是基因有无活性及活性变化的基础DNA的三级结构

1．超螺旋DNA2．拓朴异构酶

(1)

超螺旋DNA的形成

(2)超螺旋状态的定量描述

(３)DNA超螺旋结构形成的重要意义

(1)两类拓朴异构酶

(2)拓朴异构酶作用机理

DNA的三级结构指双螺旋DNA分子通过扭曲和折叠所形成的特定构象，包括不同二级结构单元间的相互作用、单链和二级结构单元间的相互作用以及DNA的拓扑特征。螺旋和超螺旋电话线螺旋超螺旋松弛环形1152010523解链环形15101520231510152025负超螺旋121482316131510152023右手旋转拧松两匝后的线形DNADNA超螺旋的形成DNA超螺旋结构形成的意义

使DNA形成高度致密状态从而得以装入核中；

推动DNA结构的转化以满足功能上的需要。如负超螺旋分子所受张力会引起互补链分开导致局部变性，利于复制和转录。三、核酸的分子结构DNA的分子结构

1.一级结构磷酸二酯键

2.二级结构H键、疏水键

3.三级结构H键

4.DNA结构稳定遗传的功能序列即：正常染色体DNA必需具备的三个序列：

自主复制序列着丝粒序列：端粒序列自主复制序列又叫复制起点序列，是染色体正常起始复制所必需的。真核生物的一个DNA分子上有多个这样的序列，并且都是相同的，因此一个DNA分子可同时有多个复制叉。

着丝粒序列着丝粒序列的主体由2000~30000个(碱基序列)相同的卫星DNA首尾串联而成，是真核生物细胞中两个姐妹染色单体附着的区域，并且通过动粒结构与纺锤丝相连；不同DNA着丝粒的卫星DNA序列存在差异。

端粒序列在序列组成上不同的端粒序列十分相似，都富含G，且由短的基本序列随机串联重复而成。其功能是保持线性染色体的稳定，不环化、不黏合、不被降解，也是线粒体DNA复制所必需。同一基因组的DNA端粒是相同的，不同基因组的DNA端粒有些差异。三、核酸的分子结构DNA的分子结构

1.一级结构磷酸二酯键

2.二级结构H键、疏水键

3.三级结构H键

4.DNA结构稳定遗传的功能序列自主复制序列、着丝粒序列、端粒序列

5.真核DNA结构的三个特点

线性、结构基因中有内含子、重复序列多

6.真核生物基因组单拷贝基因：如奢侈基因中度重复基因：如管家基因，tRNA基因、rRNA基因、调控基因等第五章核酸一、核酸的发现、类型和作用二、核苷酸三、核酸的分子结构DNA的分子结构RNA的分子结构

1.RNA一级结构和类别

2.mRNA的分子结构

3.tRNA的分子结构

4.rRNA的分子结构RNA的一级结构

RNA分子中各核苷之间的连接方式（3´-5´磷酸二酯键）和排列顺序叫做RNA的一级结构OHOHOH5´3´

RNA与DNA的差异

DNA

RNA糖脱氧核糖核糖碱基AGCTAGCU

不含稀有碱基含稀有碱基RNA的类别信使RNA（mRNA）：在蛋白质合成中起模板作用；核糖体RNA（rRNA）：与蛋白质结合构成核糖体；转移RNA（tRNA）：在蛋白质合成时起着携带活化氨基酸的作用。

mRNA的分子结构原核生物mRNA特征：

先导区+翻译区（多顺反子）+末端序列真核生物mRNA特征：

“帽子”（m7G-5´ppp5´-N-3´p）+单顺反子+“尾巴”（PolyA）

mRNA的分子结构原核生物mRNA特征：

先导区+翻译区（多顺反子）+末端序列5´3´顺反子顺反子顺反子插入顺序插入顺序先导区末端顺序

mRNA的分子结构原核生物mRNA特征：

先导区+翻译区（多顺反子）+末端序列真核生物mRNA特征：

“帽子”（m7G-5´ppp5´-N-3´p）+单顺反子+“尾巴”（PolyA）真核细胞mRNA的结构特点AAAAAAA-OH5´

“帽子”PolyA

3´

单顺反子m7G-5´ppp-N-3´p腺苷酸过核孔，稳定保护，与核糖体和起始因子识别tRNA

的结构二级结构特征：单链三叶草叶形四臂四环三级结构特征：在二级结构基础上进一步折叠扭曲形成倒L型酵母tRNA

Ala

的二级结构DHU环IGC反密码子反密码环氨基酸臂可变环TψC环CCAAla3´5´tRNA的三级结构tRNA分子A.酵母苯丙氨酸tRNA的立体构象B.tRNA的三叶草状的核苷酸序列甲基鸟苷酸

rRNA的分子结构特征：

单链，螺旋化程度较tRNA低

与蛋白质组成核糖体后方能发挥其功能5sRNA的二级结构

16S能识别并与核糖体小亚基、mRNA的5’端及起始因子结构

23S有肽基转移酶的作用mRNA、tRNA和rRNA之间的比较RNA类型分子量含量/%结构特点作

用mRNA较大5～10线形携带遗传信息tRNA最小5～10三叶草形，含有I、Im等碱基将mRNA携带的遗传信息翻译成蛋白质的氨基酸顺序rRNA最大约82有二级、三级结构支持mRNA，催化肽键形成第五章核酸一、核酸的发现、类型和作用二、核苷酸三、核酸的分子结构四、核酸的性质

1.一般的理化性质

2.核酸的紫外吸收性质：A260第五章核酸一、核酸的发现、类型和作用二、核苷酸三、核酸的分子结构四、核酸的性质五、核酸结构的稳定性

氢键、碱基堆积作用、环境中阳离子第五章核酸一、核酸的发现、类型和作用二、核苷酸三、核酸的分子结构四、核酸的性质五、核酸结构的稳定性六、核酸的变性和复性

1.核酸的变性

2.核酸的复性

3.核酸的分子杂交DNA的紫外吸收光谱天然DNA变性DNA核苷酸总吸收值1232202402602800.10.20.30.4波长（nm）光吸收123DNA的变性过程加热部分双螺旋解开无规则线团链内碱基配对核酸的变性、复性和杂交变性（加热）探针杂交（缓慢冷却，如10小时以上）复性（缓慢冷却）

变性：在物理、化学因素影响下，DNA碱基对间的氢键断裂，双螺旋解开，这是一个是跃变过程，伴有A260增加（增色效应）,DNA的功能丧失。凡可破坏氢键、妨碍碱基堆积作用和增加磷酸基静电斥力的因素均可促进变性作用的发生.

复性：在一定条件下，变性DNA单链间碱基重新配对恢复双螺旋结构，伴有A260减小（减色效应）,DNA的功能恢复。影响复性快慢的因素主要有：单链片段浓度越高、单链片段长度越短、片段内的重复序列越多、消除磷酸基负电性越低，DNA双链的复性越快。Tm：熔解温度Polyd(A-T)DNAPolyd(G-C)

DNA的变性发生在一个很窄的温度范围内，一般在70～85℃。通常把热变性过程中A260达到最大值一半时的温度称为该DNA的熔解温度，用Tm表示。

Tm的大小与DNA分子中（G+C）的百分含量成正相关，测定Tm值可推算核酸碱基组成及判断DNA纯度。某些DNA的Tm值60801001.01.41.2100%A260t\0CTmTmTm123123分子杂交的原理示意图

不同来源的DNA单链间或单链DNA与RNA之间只要有碱基配对的区域，在复性时可形成局部双螺旋区，称核酸分子杂交（hybridization）制备特定的探针（probe）通过杂交技术可进行基因的检测和定位研究。实例：southern印迹法

小结

生物的特征是由生物大分子所决定的。生物大分子有4类：核酸、蛋白质、多糖和脂质复合物。糖和脂质复合物是由酶(蛋白质)催化合成的，它们与蛋白质在一起增加了蛋白质结构与功能的多样性。蛋白质的合成取决于核酸；然而生物功能需要通过蛋白质来实现，包括核酸合成也有赖于蛋白质的作用。因此，最重要的大分子是核酸和蛋白质。由生物大分子和有关生物分子与无机分子或离子共同构成生物机体不同层次的结构；生物大分子之间以及与其他分子之间的相互作用决定了一切生命活动。第六节酶一、酶学概述二、酶的作用机理三、影响酶作用的因素和细胞调控第六节酶一、酶学概述酶的定义和化学本质酶的命名酶的组成和类型酶促反应特点酶的活性和变性第六节酶一、酶学概述酶的定义和化学本质酶的命名

1.习惯命名法：

如淀粉酶、唾液淀粉酶、乳酸脱氢酶、谷丙转氨酶、肌酸激酶等

2.系统命名法：

如肌酸激酶的系统命名为：ATP-肌酸转移酶，编号EC：2.7.3.2国际系统分类法及编号

国际生物化学会酶学委员会（EnzymeCommsion）将酶分成以下的六大类：

1.氧还原酶类，2.移移酶类，3.水解酶类，

4.裂合酶类，5.异构酶类，6.合成酶类

国际上规定，每一种酶只有一个名称和一个编号,

如乙醇脱氢酶

EC：

1.1.1.27

酶大类亚类亚亚类序号第六节酶一、酶学概述酶的定义和化学本质酶的命名酶的组成和类型

1.按酶的化学组成分类

2.按酶分子的特点分类

3.按酶促反应类型分类4.酶促反应特点5.酶的活性和变性按酶分子组成分类单纯蛋白酶类结合蛋白酶类酶蛋白辅助因子金属离子小分子有机物按酶蛋白特点分类按酶促反应类型分类氧化还原酶类转移酶类：水解酶类裂合酶类异构酶类合成酶类单体酶寡聚酶多酶复合体辅酶辅基酶促反应特点高度的专一性很高的催化效率在常温常压和pH接近中性的条件下进行酶的活性与变性酶活性的概念及表达方式1.酶的活力单位

2.酶的比活力酶的变性

一、酶学概述二、酶的作用机制酶的活性部位酶-底物复合物学说酶起催化作用的实质就是降低底物的活化能酶具有更高催化效率的主要原因酶促反应的序列第六节酶一、酶学概述二、酶的作用机制酶的活性部位

1.酶活性部位的作用：结合并催化

2.酶活性部位的结构基础：邻近的少数氨基酸侧链共同组成，这些侧链可能是-OH、-COOH、-SH、-NH2等

3.酶活性部位的两个基团

4.同工酶：具有相似或相同的活性中心第六节酶结合基团：专一性催化基团：反应性质AspHisSer胰凝乳蛋白酶的活性中心活性中心重要基团:His57,Asp102,Ser195为Tyr

248为Arg

145为Glu

270为底物酶与底物的诱导契合一、酶学概述二、酶的作用机制酶的活性部位酶-底物复合物学说，又称中间产物理论

1.“钥匙-锁”模型2.“诱导-楔合”模型第六节酶酶的两个中间产物理论1.“钥匙-锁”模型2.“诱导-楔合”模型酶与中间产物一、酶学概述二、酶的作用机制酶的活性部位酶-底物复合物学说酶起催化作用的实质就是降低底物的活化能

从底物角度来说，当底物进入酶活性中心区域得到集中、浓缩后，由于酶和底物的相互作用，致使两者的构象都发生了变化，此时底物分子内某些基团电子密度发生了变化，使相关的化学键更加脆弱，因而更易断裂。

第六节酶E+SP+EES能量水平反应过程

G

E1

E2酶起催化作用的实质就是降低底物的活化能一、酶学概述二、酶的作用机制酶的活性部位酶-底物复合物学说酶起催化作用的实质就是降低底物的活化能酶具有更高催化效率，即降低活化能的主要原因

1.邻近定向效应

2.“张力”和“形变”

3.酸碱催化

4.共价催化第六节酶一、酶学概述二、酶的作用机制酶的活性部位酶-底物复合物学说酶起催化作用的实质就是降低底物的活化能酶具有更高催化效率的主要原因酶促反应的序列

A→B→C→D→E→→→最后产物酶1酶2酶3酶4第六节酶一、酶学概述二、酶的作用机制三、影响酶作用的因素和细胞调控酶的浓度底物浓度温度pH值酶活性的调控第六节酶一、酶学概述二、酶的作用机制三、影响酶作用的因素和细胞调控酶的浓度

第六节酶一、酶学概述二、酶的作用机制三、影响酶作用的因素和细胞调控酶的浓度底物浓度

1.底物浓度对酶促反应速度的影响

2.米氏方程式

米氏方程式推导米氏方程式意义测定某种酶促反应的Km和V的方法第六节酶单分子酶促反应的米氏方程及Km米氏方程:米氏常数:酶反应速度与底物浓度的关系曲线米氏常数Km的意义1.当v=Vmax/2时，Km=[S]（

Km单位：mol/L）2.Km是酶在一定条件下的特征物理常数，通过测定Km的数值，可鉴别酶的类型。3.Km可近似表示酶和底物亲合力：Km愈小，E对S的亲合力愈大；Km愈大，E对S的亲合力愈小。4.在已知Km的情况下，应用米氏方程可计算任意[S]时的v，或任何v下的[S]。（用Km的倍数表示）

练习题：已知某酶的Km值为0.05mol.L-1，要使此酶所催化的反应速度达到最大反应速度的80％时底物的浓度应为多少？

米氏常数Km的测定

基本思路：将米氏方程变化成相当于y=ax+b的直线方程，再用作图法求出Km。

例：双倒数作图法（Lineweaver-Burk法）米氏方程的双倒数形式：

酶动力学的双倒数图线一、酶学概述二、酶的作用机制三、影响酶作用的因素和细胞调控酶的浓度底物浓度温度

1.在达到最适温度以前，反应速度随温度升高而加快

2.酶是蛋白质，其变性速度亦随温度上升而加快

3.酶的最适温度不是一个固定不变的常数，因pH、温度、作用时间、底物种类而不同第六节酶温度值对酶活性的影响一、酶学概述二、酶的作用机制三、影响酶作用的因素和细胞调控酶的浓度底物浓度温度pH值

1.影响底物分子解离状态

2.影响酶分子解离状态

3.影响酶的活性中心构象

4.过酸过碱导致酶蛋白变性第六节酶PH对酶活性的影响一、酶学概述二、酶的作用机制三、影响酶作用的因素和细胞调控酶的浓度底物浓度温度pH值酶活性的调控

调控因素主要有激活剂、抑制剂、底物、产物和激素等

1.酶的激活调节

2.酶的抑制调节

3.酶的别构调节

4.酶可逆的共价修饰调节第六节酶激活剂对酶作用的影响

能使酶无活性变成有活性，或能提高酶活性的一类物质，称为酶的激活剂金属离子：K+、Na+、Mg2+、Cu2+、Mn2+、Zn2+、Se3+

、Co2+、Fe2+

阴离子：

Cl-、Br-

、F-、CN-有机分子还原剂：抗坏血酸、半胱氨酸、谷胱甘肽金属螯合剂：EDTA如Cl-是唾液淀粉酶，Mg2+是RNA酶，Mn2+是醛缩酶，Mg2+、Mn2+和Co2+是脱羧酶的激活剂等。某些酶类：如将酶原变成有活性的酶

抑制剂对酶作用的影响

能有选择性地使酶的必需基因或酶的活性部位中的基团的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一类物质，叫酶的抑制剂。它们不同于酶的失活剂，既有选择性又不使酶蛋白变性。

抑制剂类型：不可逆抑制剂可逆抑制剂

应用：研制杀虫剂、药物研究酶的作用机理，确定代谢途径抑制剂类型和特点

不可逆抑制剂

非专一性不可逆抑制剂专一性不可逆抑制剂

可逆抑制剂

竞争性抑制剂非竞争性抑制剂反竞争性抑制剂可逆抑制剂与酶分子以非共价键（如氢键）进行可逆的结合，能用透析、超滤或凝胶过滤等物理方法除去抑制剂使酶恢复活力。不可逆抑制剂与酶分子以共价键进行不可逆的结合，使酶永久失活，甚至使酶分子受到破坏；不能通过透析、超滤或凝胶过滤等物理方法除去抑制剂而使酶复活。抑制剂类型和特点

不可逆抑制剂

非专一性不可逆抑制剂：如Cu2+

、

Ag+等专一性不可逆抑制剂：如青霉素等非竞争性抑制剂竞争性抑制剂抑制剂类型和特点

不可逆抑制剂

非专一性不可逆抑制剂专一性不可逆抑制剂

可逆抑制剂

竞争性抑制剂非竞争性抑制剂反竞争性抑制剂

竞争性和非竞争性抑制作用机理酶的竞争性抑制和非竞争性抑制竞争性抑制作用非竞争性抑制作用竞争性非竞争性抑制作用机理底物与酶专一性结合

+IEIESP+EE+S竞争性抑制作用

实例：磺胺药物的药用机理H2N--SO2NH2对氨基苯磺酰胺H2N--COOH对氨基苯甲酸对氨基苯甲酸谷氨酸蝶呤叶酸非竞争性抑制作用

+IEI+SESIESP+EE+S+I实例：重金属离子（Cu2+、Hg2+、Ag+、Pb2+）

金属络合剂（EDTA、F-、CN-、N3-）反竞争性抑制作用ESIESP+EE+S+I一、酶学概述二、酶的作用机制三、影响酶作用的因素和细胞调控酶的浓度底物浓度温度pH值酶活性的调控

调控因素主要有激活剂、抑制剂、底物、产物和激素等

1.酶的激活调节

2.酶的抑制调节

3.酶的别构调节

第六节酶酶的别构调节和别构酶

概念：酶分子的非催化部位与某些化合物可逆地非共价结合后导致酶分子发生构象改变，进而改变酶的活性状态，称为酶的别构调节，具有这种调节作用的酶称别构酶。别构酶促反应底物浓度和反应速度的关系不符合米氏方程，呈S型曲线。如因别构导致酶活性增加的物质称为正效应物或别构激活剂，反之称负效应物或别构抑制剂。

实例：天冬氨酸转氨甲酰酶

别构酶活性调节机理：序变模型和齐变模型酶的别构（变构）效应示意图效应剂别构中心活性中心别构酶的反馈调控机理A

（产物或中间产物）EDCB关键酶

—别构酶与米氏酶的动力学曲线比较A-非调节酶B-别构酶的S形曲线

正、负别构酶与非调节酶的动力学曲线比较1-非调节酶（米氏曲线）2-正别构酶3-负别构酶一、酶学概述二、酶的作用机制三、影响酶作用的因素和细胞调控酶的浓度底物浓度温度pH值酶活性的调控

调控因素主要有激活剂、抑制剂、底物、产物和激素等

1.酶的激活调节

2.酶的抑制调节

3.酶的别构调节

4.酶的可逆共价修饰调节

共价调节酶通过其他酶(如蛋白激酶)对其多肽链上某些基团进行可逆的共价修饰，使之处于活性与非活性的互变状态，从而调节酶的活性。

第六节酶反应类型共价修饰被修饰的氨基酸残基共价修饰反应的例子磷酸化腺苷酰化尿苷酰化Tyr,Ser,Thr.HisTyrTyr甲基化GluS-腺苷-MetS-腺苷-同型

Cys蛋白质的磷酸化和脱磷酸化

蛋白激酶ATPADP蛋白质a型有活性蛋白质b型无活性Pn蛋白磷酸酶nPiH2O

级联系统调控糖原分解示意图意义：由于酶的共价修饰反应是酶促反应，只要有少量信号分子（如激素）存在，即可通过加速这种酶促反应，而使大量的另一种酶发生化学修饰，从而获得放大效应。这种调节方式快速、效率极高。肾上腺素或胰高血糖素1、腺苷酸环化酶（无活性）腺苷酸环化酶（活性）2、ATPcAMPR、cAMP3、蛋白激酶（无活性）蛋白激酶（活性）4、磷酸化酶激酶（无活性）磷酸化酶激酶（活性）5、磷酸化酶b（无活性）磷酸化酶a（活性）6、糖原6-磷酸葡萄糖1-磷酸葡萄糖葡萄糖血液ATPADPATPADP肾上腺素或胰高血糖素132

102

104

106

108葡萄糖456（极微量）（大量）细胞膜酶原的激活体内合成出来的酶，有时不具有生物活性，经过蛋白水解酶专一作用后，构象发生变化，形成活性中心，变成有活性的酶。这个不具活性的蛋白质称为酶原,这个过程称为酶原的激活。该变化过程，是生物体的一种调控机制。这种调控作用的特点是，蛋白质由无活性状态转变成活性状态是不可逆的。实例：消化系统蛋白酶原的激活胰蛋白酶原胰蛋白酶六肽肠激酶活性中心胰蛋白酶原的激活示意图

胰蛋白酶原胰蛋白酶六肽肠激酶胰蛋白酶对各种胰脏蛋白酶的激活作用

胰凝乳蛋白酶原胰凝乳蛋白酶弹性蛋白酶原弹性蛋白酶羧肽酶原羧肽酶酶的多种分子形式——同工酶概念：存在于同一种属或不同种属，同一个体的不同组织或同一组织、同一细胞，具有不同分子形式但却能催化相同的化学反应的一组酶，称之为同工酶。乳酸脱氢酶是研究的最多的同工酶。

第七节维生素一、维生素概述二、维生素的分类和辅酶的关系水溶性维生素脂溶性维生素第七节维生素一、维生素概述维生素是参与生物生长发育和代谢所必需的一类微量有机物质。这类物质由于体内不能合成或者合成量不足，所以必需由食物供给。已知绝大多数维生素作为酶的辅酶或辅基的组成成分。机体缺乏维生素，会引起维生素缺乏症。第七节维生素一、维生素概述二、维生素的分类和辅酶的关系水溶性维生素脂溶性维生素重要的脂溶性维生素1.维生素A：视黄醇（retinol）2.维生素D：麦角钙化(甾)醇（ergocalciferol，即维生素D2）胆钙化(甾)醇（cholecalciferol，即维生素D3）3.维生素E：生育粉（tecopherol）

4.维生素K：凝血维生素主要脂溶性维生素的辅酶形式及主要功能

维生素辅酶功能1.维生素A

1１－顺视黄醛视循环2.维生素D１，２－二羟胆钙甾醇调节钙、磷代谢3.维生素E

保护膜脂质，抗氧化剂4.维生素K

参与氧化还原反应羧化反应的辅助因子

全反视黄醛

11-顺视黄醛维生素A(视黄醇)

光敏感蛋