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生物化学复习精要生物化学复习精要生物化学复习精要 第二章 蛋白质的结构与功能 四、蛋白质的分子结构： 蛋白质的分子结构可人为分为一级、二级、三级和四级结构等层次一级结构为线状结构，二、三、四级结构为空间结构 1．一级结构：指多肽链中氨基酸的排列顺序，其维系键是肽键蛋白质的一级结构决定其空间结构 2．二级结构：指多肽链主链骨架盘绕折叠而形成的构象，借氢键维系主要有以下几种类型：⑴α-螺旋：⑵β-折叠：⑶β-转角：⑷无规卷曲： 3．三级结构：指多肽链所有原子的空间排布其维系键主要是非共价键（次级键）：氢键、疏水键、范德华力、离子键等，也可涉及二硫键 4．四级结构：指亚基之间的立体排布、接触部位的布局等，其维系键为非共价键亚基是指参与构成蛋白质四级结构的而又具有独立三级结构的多肽链 第三章 核酸的结构与功能 三、核酸的一级结构： 核苷酸通过 3’,5’-磷酸二酯键连接起来形成的不含侧链的多核苷酸长链化合物就称为核酸DNA 由 dAMP、dGMP、dCMP 和 dTMP 四种脱氧核糖核苷酸所组成DNA 的一级结构就是指 DNA 分子中脱氧核糖核苷酸的种类、数目、排列顺序及连接方式RNA 由AMP，GMP，CMP，UMP 四种核糖核苷酸组成。

RNA 的一级结构就是指RNA 分子中核糖核苷酸的种类、数目、排列顺序及连接方式 四、DNA 的二级结构： DNA 双螺旋结构是 DNA 二级结构的一种重要形式，其结构特征为：①为右手双螺旋，两条链以反平行方式排列；②主链位于螺旋外侧，碱基位于内侧；③两条链间存在碱基互补，通过氢键连系，且 A-T、G-C（碱基互补原则） ； ④螺旋的稳定因素为氢键和碱基堆砌力；⑤螺旋的螺距为 3.4nm，直径为 2nm 五、DNA 的超螺旋结构： 双螺旋的 DNA 分子进一步盘旋形成的超螺旋结构称为 DNA 的三级结构 绝大多数原核生物的 DNA 都是共价封闭的环状双螺旋，其三级结构呈麻花状 在真核生物中，双螺旋的 DNA 分子围绕一蛋白质八聚体进行盘绕，从而形成特殊的串珠状结构，称为核小体核小体结构属于 DNA 的三级结构 六、DNA 的功能： DNA 的基本功能是作为遗传信息的载体，为生物遗传信息复制以及基因信息的转录提供模板 DNA 分子中具有特定生物学功能的片段称为基因（gene） 一个生物体的全部 DNA 序列称为基因组（genome） 基因组的大小与生物的复杂性有关 十、DNA 的变性： 在理化因素作用下，DNA 双螺旋的两条互补链松散而分开成为单链，从而导致 DNA 的理化性质及生物学性质发生改变，这种现象称为DNA 的变性。

引起 DNA 变性的因素主要有：①高温，②强酸强碱，③有机溶剂等DNA 变性后的性质改变：①增色效应：指 DNA 变性后对 260nm 紫外光的光吸收度增加的现象；②旋光性下降；③粘度降低；④生物功能丧失或改变 加热 DNA 溶液，使其对 260nm 紫外光的吸收度突然增加，达到其最大值一半时的温度，就是 DNA 的变性温度（融解温度，Tm） Tm 的高低与 DNA 分子中 G+C 的含量有关，G+C 的含量越高，则 Tm 越高 第四章 酶 二、酶的分子组成： 酶分子可根据其化学组成的不同，可分为单纯酶和结合酶（全酶）两类结合酶则是由酶蛋白和辅助因子两部分构成，酶蛋白部分主要与酶的底物特异性有关，辅助因子则与酶的催化活性有关 与酶蛋白疏松结合并与酶的催化活性有关的耐热低分子有机化合物称为辅酶与酶蛋白牢固结合并与酶的催化活性有关的耐热低分子有机化合物称为辅基 五、酶的活性中心： 酶分子上具有一定空间构象的部位，该部位化学基团集中，直接参与将底物转变为产物的反应过程，这一部位就称为酶的活性中心 参与构成酶的活性中心的化学基团，有些是与底物相结合的，称为结合基团，有些是催化底物反应转变成产物的，称为催化基团，这两类基团统称为活性中心内必需基团。

在酶的活性中心以外，也存在一些化学基团，主要与维系酶的空间构象有关，称为酶活性中心外必需基团 六、酶促反应的特点： 1．具有极高的催化效率：酶的催化效率可比一般催化剂高106～1020 倍酶能与底物形成 ES 中间复合物，从而改变化学反应的进程，使反应所需活化能阈大大降低，活化分子的数目大大增加，从而加速反应进行 2．具有高度的底物特异性：一种酶只作用于一种或一类化合物，以促进一定的化学变化，生成一定的产物，这种现象称为酶作用的特异性 ⑴绝对特异性：一种酶只能作用于一种化合物，以催化一种化学反应，称为绝对特异性，如琥珀酸脱氢酶 ⑵相对特异性：一种酶只能作用于一类化合物或一种化学键，催化一类化学反应，称为相对特异性，如脂肪酶 ⑶立体异构特异性：一种酶只能作用于一种立体异构体，或只能生成一种立体异构体，称为立体异构特异性，如 L-精氨酸酶 3．酶的催化活性是可以调节的：如代谢物可调节酶的催化活性，对酶分子的共价修饰可改变酶的催化活性，也可通过改变酶蛋白的合成来改变其催化活性 七、酶促反应的机制： 1．中间复合物学说与诱导契合学说：酶催化时，酶活性中心首先与底物结合生成一种酶-底物复合物（ES） ，此复合物再分解释放出酶，并生成产物，即为中间复合物学说。

当底物与酶接近时，底物分子可以诱导酶活性中心的构象以生改变，使之成为能与底物分子密切结合的构象，这就是诱导契合学说 2．与酶的高效率催化有关的因素：①趋近效应与定向作用；②张力作用；③酸碱催化作用；④共价催化作用；⑤酶活性中心的低介电区（表面效应） 八、酶促反应动力学： 酶反应动力学主要研究酶催化的反应速度以及影响反应速度的各种因素在探讨各种因素对酶促反应速度的影响时，通常测定其初始速度来代表酶促反应速度，即底物转化量<5%时的反应速度 1．底物浓度对反应速度的影响： ⑴底物对酶促反应的饱和现象：由实验观察到，在酶浓度不变时，不同的底物浓度与反应速度的关系为一矩形双曲线，即当底物浓度较低时，反应速度的增加与底物浓度的增加成正比（一级反应） ；此后，随底物浓度的增加，反应速度的增加量逐渐减少（混合级反应） ；最后，当底物浓度增加到一定量时，反应速度达到一最大值，不再随底物浓度的增加而增加（零级反应） 2．酶浓度对反应速度的影响：当反应系统中底物的浓度足够大时，酶促反应速度与酶浓度成正比，即 ν=k[E] 3．温度对反应速度的影响：一般来说，酶促反应速度随温度的增高而加快，但当温度增加达到某一点后，由于酶蛋白的热变性作用，反应速度迅速下降。

酶促反应速度随温度升高而达到一最大值时的温度就称为酶的最适温度酶的最适温度与实验条件有关，因而它不是酶的特征性常数低温时由于活化分子数目减少，反应速度降低，但温度升高后，酶活性又可恢复 4．pH 对反应速度的影响：观察 pH 对酶促反应速度的影响，通常为一钟形曲线，即 pH 过高或过低均可导致酶催化活性的下降酶催化活性最高时溶液的 pH 值就称为酶的最适 pH人体内大多数酶的最适 pH 在 6.5～8.0 之间酶的最适 pH 不是酶的特征性常数 5．抑制剂对反应速度的影响： 凡是能降低酶促反应速度，但不引起酶分子变性失活的物质统称为酶的抑制剂按照抑制剂的抑制作用，可将其分为不可逆抑制作用和可逆抑制作用两大类 ⑴不可逆抑制作用： 抑制剂与酶分子的必需基团共价结合引起酶活性的抑制，且不能采用透析等简单方法使酶活性恢复的抑制作用就是不可逆抑制作用如果以 ν～[E]作图，就可得到一组斜率相同的平行线，随抑制剂浓度的增加而平行向右移动酶的不可逆抑制作用包括专一性抑制（如有机磷农药对胆碱酯酶的抑制）和非专一性抑制（如路易斯气对巯基酶的抑制）两种 ⑵可逆抑制作用： 抑制剂以非共价键与酶分子可逆性结合造成酶活性的抑制，且可采用透析等简单方法去除抑制剂而使酶活性完全恢复的抑制作用就是可逆抑制作用。

如果以 ν～[E]作图，可得到一组随抑制剂浓度增加而斜率降低的直线可逆抑制作用包括竞争性、反竞争性和非竞争性抑制几种类型 ① 竞争性抑制：抑制剂与底物竞争与酶的同一活性中心结合，从而干扰了酶与底物的结合，使酶的催化活性降低，这种作用就称为竞争性抑制作用其特点为：a.竞争性抑制剂往往是酶的底物类似物或反应产物；b.抑制剂与酶的结合部位与底物与酶的结合部位相同；c.抑制剂浓度越大，则抑制作用越大；但增加底物浓度可使抑制程度减小；d.动力学参数：Km 值增大，Vm 值不变典型的例子是丙二酸对琥珀酸脱氢酶（底物为琥珀酸）的竞争性抑制和磺胺类药物（对氨基苯磺酰胺）对二氢叶酸合成酶（底物为对氨基苯甲酸）的竞争性抑制 ② 反竞争性抑制：抑制剂不能与游离酶结合，但可与 ES 复合物结合并阻止产物生成，使酶的催化活性降低，称酶的反竞争性抑制其特点为：a.抑制剂与底物可同时与酶的不同部位结合；b.必须有底物存在，抑制剂才能对酶产生抑制作用；c.动力学参数：Km 减小，Vm 降低 ③ 非竞争性抑制：抑制剂既可以与游离酶结合，也可以与 ES 复合物结合，使酶的催化活性降低，称为非竞争性抑制其特点为：a.底物和抑制剂分别独立地与酶的不同部位相结合；b.抑制剂对酶与底物的结合无影响，故底物浓度的改变对抑制程度无影响；c.动力学参数：Km 值不变，Vm 值降低。

6．激活剂对反应速度的影响：能够促使酶促反应速度加快的物质称为酶的激活剂酶的激活剂大多数是金属离子，如 K+、Mg2+、Mn2+等，唾液淀粉酶的激活剂为 Cl-九、酶的调节： 可以通过改变其催化活性而使整个代谢反应的速度或方向发生改变的酶就称为限速酶或关键酶 酶活性的调节可以通过改变其结构而使其催化活性以生改变，也可以通过改变其含量来改变其催化活性，还可以通过以不同形式的酶在不同组织中的分布差异来调节代谢活动 1．酶结构的调节：通过对现有酶分子结构的影响来改变酶的催化活性这是一种快速调节方式 ⑴变构调节：又称别构调节某些代谢物能与变构酶分子上的变构部位特异性结合，使酶的分子构发生改变，从而改变酶的催化活性以及代谢反应的速度，这种调节作用就称为变构调节具有变构调节作用的酶就称为变构酶凡能使酶分子变构并使酶的催化活性发生改变的代谢物就称为变构剂当变构酶的一个亚基与其配体（底物或变构剂）结合后，能够通过改变相邻亚基的构象而使其对配体的亲和力发生改变，这种效应就称为变构酶的协同效应变构剂一般以反馈方式对代谢途径的起始关键酶进行调节，常见的为负反馈调节变构调节的特点：① 酶活性的改变通过酶分子构象的改变而实现；②酶的变构仅涉及非共价键的变化；③调节酶活性的因素为代谢物；④为一非耗能过程；⑤无放大效应。

⑵共价修饰调节：酶蛋白分子中的某些基团可以在其他酶的催化下发生共价修饰，从而导致酶活性的改变，称为共价修饰调节共价修饰方式有：磷酸化-脱磷酸化等共价修饰调节一般与激素的调节相联系，其调节方式为级联反应共价修饰调节的特点为：①酶以两种不同修饰和不同活性的形式存在；②有共价键的变化；③受其他调节因素（如激素）的影响；④一般为耗能过程；⑤存在放大效应 ⑶酶原的激活：处于无活性状态的酶的前身物质就称为酶原酶原在一定条件下转化为有活性的酶的过程称为酶原的激活酶原的激活过程通常伴有酶蛋白一级结构的改变酶原分子一级结构的改变导致了酶原分子空间结构的改变，使催化活性中心得以形成，故使其从无活性的酶原形式转变为有活性的酶酶原激活的生理意义在于：保护自身组织细胞不被酶水解消化 2．酶含量的调节：是指通过改变细胞中酶蛋白合成或降解的速度来调节酶分子的绝对含量，影响其催化活性，从而调节代谢反应的速度这是机体内迟缓调节的重要方式 ⑴酶蛋白合成的调节：酶蛋白的合成速度通常通过一些诱导剂或阻遏剂来进行调节凡能促使基因转录增强，从而使酶蛋白合成增加的物质就称为诱导剂；反之，则称为阻遏剂常见的诱导剂或阻遏剂包括代谢物、药物和激素等。

⑵酶蛋白降解的调节：如饥饿时，精氨酸酶降解减慢，故酶活性增高，有利于氨基酸的分解供能。