生物化学28255.doc

第一章 蛋白质的结构及功能第一节 氨基酸与多肽一、氨基酸的结构与分类(一)氨基酸的一般结构式 氨基酸是组成人体蛋白质的基本单位，共有20种，除甘氨酸外均属L-a-氨基酸氨基酸的一般结构式为NH2—CH（R）—COOH连在COOH基团上的C称为a—碳原子，不同氨基酸其侧链(R)各异二)氨基酸分类 体内20种氨基酸按理化性质分为4组：①非极性、疏水性氨基酸；②极性、中性氨基酸；③酸性氨基酸；④碱性氨基酸分 类氨基酸名称非极性、疏水性氨基酸甘氨酸(Gly)、丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、苯丙氨酸(Phe)、脯氨酸极性、中性氨基酸色氨酸(Trp)、丝氨酸(Ser)、酪氨酸(Tyr)，半胱氨酸、蛋氨酸、天冬酰胺、谷氨酰胺、苏氨酸(Thr)酸性氨基酸天冬氨酸（Asp）、谷氨酸（Glu）碱性氨基酸赖氨酸(lys)、精氨酸(Arg)、组氨酸(His)生糖兼生酮氨基酸苏氨酸(Thr)、色氨酸(Trp)、苯丙氨酸(Phe)、异亮氨酸、酪氨酸(Tyr) 记忆：（俗色本已漏）含硫氨基酸半胱氨酸、胱氨酸、蛋氨酸 二、肽键与肽链氨基酸分子之间通过去水缩合形成肽链，NH2—CH（R）—CO—NH—CH（R）—COOH在相邻两个氨基酸之间新生的酰胺键称为肽键，肽键具有一定程度双键性质。

若许多氨基酸依次通过肽键相互连接，形成长链，称为多肽链三、氨基酸的两性解离PHPI 阴离子四、紫外吸收色氨酸（Trp）、酪氨酸（Tyr）最大吸收峰值在280nm第二节 蛋白质的结构一、蛋白质的一级结构多肽链中氨基酸的排列顺序称为蛋白质的一级结构，肽键是维系一级结构的化学键蛋白质分子的一级结构是其特异空间结构及生物学活性的基础二、蛋白质的二级结构蛋白质的二级结构是指局部或某一段肽链主链的空间结构，即肽链某一区段中氨基酸残基相对空间位置，它不涉及侧链的构象及与其它肽段的关系α-螺旋、β-折叠、β-转角是二级结构的主要形式之一，其结构特征如下：①多肽链主链围绕中心轴旋转，每隔3.6个氨基酸残基上升一个螺距；②每个氨基酸残基与第四个氨基酸残基形成氢键氢键维持了α-螺旋结构的稳定；③α-螺旋为右手螺旋，氨基酸侧链基团伸向螺旋外侧三、蛋白质三级和结构蛋白质的三级结构是指整条肽链中全部氨基酸残基的相对空间位置，即整条肽链的三维空间结构三级结构的形成和稳定主要靠疏水键、盐键、二硫键、氢键等许多(并非所有)有生物活性的蛋白质由两条或多条具有三级结构的肽链构成，每条肽链被称为一个亚基，通过非共价键维系亚基与亚基之间的空间位置关系，这就是蛋白质的四级结构。

各亚基之间的结合力主要是疏水键，氢键和离子键也参与维持四级结构一级结构二级结构三级结构四级结构定义氨基酸的排列顺序蛋白质主链的局部结构整条肽链中全部氨基酸残基的排列各亚基之间的空间位置表现形式肽链α-螺旋、β-折叠、β-转角结构域、分子伴侣亚基维系键肽键氢键疏水作用、氢键、范德华力、离子键氢键、离子键第三节 蛋白质结构与功能关系一、蛋白质的一级结构和功能的关系一级结构是空间构象的基础，也是功能的基础一级结构相似的蛋白质，其空间结构及功能也相近若一级结构发生改变影响其功能，称为分子病二、蛋白质的高级结构和功能的关系蛋白质的空间结构与功能由密切的关系，若蛋白质的折叠发生错误，尽管其一级结构不变，但蛋白质的构象发生改变，仍可影响其功能，严重时导致疾病称为蛋白质构象疾病第四节 蛋白质的理化性质蛋白质的变性在某些理化因素的作用下，蛋白质的空间结构(但不包括一级结构)遭到破坏，导致蛋白质若干理化性质和生物学活性的改变，称为蛋白质的变性作用蛋白质变性后，其溶解度降低、粘度增加、结晶能力消失、生物活性丧失，易被蛋白酶水解引起蛋白质变性的常见理化因素有：加热、高压、紫外线、X射线、有机溶剂、强酸、强碱等。

球状蛋白质变性后其溶解度降低，容易发生沉淀第二章 核酸的结构和功能第一节 核酸的基本组成单位—核苷酸一、核苷酸分子组成核酸也称为多核苷酸，是由数十个以至数千万计的核苷酸构成的生物大分子，也即核酸的基本组成单位是核苷酸核苷酸分子由碱基、核糖或脱氧核糖和磷酸三种分子连接而成碱基与糖通过糖苷键连成核苷，核苷与磷酸以酯键结合成核苷酸核酸中含量相对恒定的元素是氮参与核苷酸组成的主要碱基有5种属于嘌呤类化合物的碱基有腺嘌呤(A)和鸟嘌呤(G)，属于嘧啶类化合物的碱基有胞嘧啶(C)、尿嘧啶(U)和胸腺嘧啶(T)二、核酸(DNA和RNA) 几个或十几个核苷酸通过磷酸二酯键连接而成的分子称寡核苷酸，由更多的核苷酸连接而成的聚合物就是多聚核苷酸多聚核苷酸链是有方向的(5’— 3’) DNA分子中出现的碱基有A、T、C和G，糖为脱氧核糖RNA分子中所含的碱基是A、U、C和G，糖为核糖DNA分子由2条脱氧核糖核苷酸链组成，RNA分子由1条核糖核苷酸链组成DNARNA名称脱氧核糖核酸核糖核酸碱基A、T、C、GA、U、C、G戊糖脱氧核糖核糖核苷酸/脱氧核苷酸dAMP、dGMP、dCMP、dTMPAMP、GMP、CMP、UMP第二节 DNA的结构与功能一、DNA碱基组成规律DNA碱基组成有一定的规律，即DNA分子中A的摩尔数与T相等，C与G相等。

二、DNA的一级结构一级结构 核苷酸的排列顺序三、DNA双螺旋结构要点 双螺旋是DNA二级结构形式，它的结构要点如下： (一)DNA分子由两条以脱氧核糖-磷酸作骨架的双链组成，以右手螺旋的方式围绕同一公共轴有规律地盘旋螺旋直径2.37nm，，螺距3.54nm，并形成交替出现的大沟和小沟 (二)两股单链的戊糖-磷酸骨架位于螺旋外侧，戊糖相连的碱基平面垂直于螺旋轴而伸入螺旋之内每个碱基与对应链上的碱基共处同一平面，并以氢键维持配对关系，A与T配对，C与G配对螺旋旋转一周为10.5对碱基 (三)两碱基之间的氢键是维持双螺旋横向稳定的主要化学键纵向则以碱基平面之间的碱基堆积力维持稳定四)双螺旋两股单链走向相反，从5’向3’ 四、DNA的三级结构原核生物没有细胞核，其DNA分子在，使体积压缩超螺旋结构就是DNA的三级结构五、DNA的功能 DNA是遗传的物质基础，表现生物性状的遗传信息贮存在DNA分子的核苷酸序列中当细胞分裂时，生物遗传信息通过复制从亲代(细胞)传递给子代(细胞)，使物种得以延续因此，DNA与细胞增生、生物体传代有关DNA还可通过转录指导RNA(包括mRNA)合成，将遗传信息传递给mRNA；继而以mRNA为模板合成特异的蛋白质分子。

蛋白质赋予生物体或细胞特异的生物表型和代谢表型，使生物性状遗传1、DNA的分子结构及功能DNA的一级结构DNA的二级结构DNA的三级结构定义核苷酸的排列顺序即碱基排列顺序双螺旋结构双螺旋基础上进一步扭转盘曲，形成超螺旋功能DNA是遗传的物质基础2、DNA的双螺旋结构和蛋白质的α-螺旋结构的区别DNA的双螺旋结构蛋白质的α-螺旋结构类型属于DNA的二级结构属于蛋白质的二级结构螺距3.54nm，每周10.5对碱基0.54nm，每周3.6个氨基酸第三节 DNA变性及其应用一、DNA变性和复性的概念1、变性因素 加热、酸碱等因素2、结构变化 变性时碱基对之间的氢键断开3、增色效应 变性后的DNA在260nm的紫外光吸收增强，称为增色效应4、溶液粘度降低5、融解温度Tm 在DNA热变性过程中，使紫外吸收达到最大增值50％时的温度称为解链温度6、DNA复性 变性的DNA在适当条件下，两条互补链可以重新配对，恢复天然的双螺旋结构二、核酸杂交复性是指核酸双链分子中分开的两股单链重新结合如果将不同的DNA链放在同一溶液中作变性处理，或将单链DNA与RNA放在一起，只要某些区域(或链的大部分)有形成碱基配对的可能，它们之间就可形成局部双链，这一过程称为核酸杂交，生成的双链称为杂化双链。

DNA变性和蛋白质变性的比较DNA变性蛋白质变性定义DNA双链碱基对之间的氢键断开蛋白质的空间构象破坏，生物活性丧失主要破坏破坏维系双链碱基配对的氢键不破坏一级结构中核苷酸的序列破坏二硫键和非共价键不破坏一级结构中氨基酸的序列变性结果双链解开，增色效应，溶液粘度降低溶解度降低、粘度增加、生物活性丧失、易被蛋白酶水解复性在一定条件下可以复性在一定条件下可以复性第四节 RNA的结构与功能 RNA通常以数十个至数千个核苷酸组成的单链形式存在RNA主要分为信使RNA(mRNA)、转运RNA(tRNA)和核糖(核蛋白)体RNA(rRNA) 三类一、mRNAmRNA为线状单链结构由hnRNA经过剪切加工形成大多数真核mRNA在5’-端含倒装的7-甲基三磷酸鸟苷(m7Gppp)，称为帽子结构mRNA的3’-末端有一段长短不一的多聚腺苷酸序列，由数十个至上百个腺苷酸连接而成3’-末端的多聚腺苷酸结构可增加转录活性，增加mRNA稳定性5’加“帽”、3’加“尾”属转录后加工过程 贮存在DNA核苷酸顺序中的遗传信息通过转录，转送至mRNA的核苷酸顺序，后者决定蛋白质合成的氨基酸排列顺序，也即mRNA可作为蛋白质合成的模板。

分子中的每3个核苷酸为—组，决定肽链上一个氨基酸，称为遗传密码遗传密码的特点为：①三个相连核苷酸组成一个密码子，编码一个氨基酸，共有64个密码子；②密码子之间无核苷酸间隔；③一种氨基酸可有多种密码子；④所有生物使用同一套密码子二、tRNA tRNA由70至90个核苷酸构成tRNA分子含有稀有碱基，包括双氢尿嘧啶、假尿嘧啶和甲基化的嘌呤在tRNA单链上有一些能配对的区域，形成局部双链，这些局部的碱基配对双链就像一支叶柄，中间不能配对的碱基鼓出成环状所有tRNA均呈三叶草形状，这就是tRNA的二级结构tRNA的三级结构为倒L型tRNA二级结构有三个环，其中反密码环上有反密码子，反密码子辨认mRNA上相应的三联体密码，而且把正确的氨基酸连接到tRNA 3，末端的CCA-OH结构上由此可见tRNA在蛋白质生物合成中起运输氨基酸的作用三、rRNArRNA是细胞内含量最多的RNA，约占RNA总量的80％以上真核生物的核糖体原核生物的核糖体小亚基大小为30S18S rRNA+33种蛋白质大小为40S16S rRNA+21种蛋白质大亚基大小为60 S28S、5.8S、5S rRNA+49种蛋白质大小为50S23S、5S rRNA+31种蛋白质不同RNA的比较mRNAtRNArRNA主要功能蛋白质合成的模板将氨基酸提交给mRNA核蛋白体的组成比例占总RNA的5%10%多于80%结构特点5’ 帽子结构，3’ 多聚腺苷酸，带有遗传信息密码含有稀有碱基包括双氢尿嘧啶、假尿嘧啶和甲基化的嘌呤；3，末端有CCA-OH结构组成核蛋白体大小亚基第三章 酶第一节 酶的催化作用一、酶的分子结构与催化作用酶 是指由活细胞合成，在细胞内或细胞外对其特异性底物起。