第一篇 生物大分子的結(jié)構(gòu)與功能

　　　　　　　　　第一章 氨基酸和蛋白質(zhì)

　　一、組成蛋白質(zhì)的20種氨基酸的分類(lèi)
　?。?、非極性氨基酸
　　包括：甘氨酸、丙氨酸、纈氨酸、亮氨酸、異亮氨酸、苯丙氨酸、脯氨酸
　　２、極性氨基酸
　　極性中性氨基酸：色氨酸、酪氨酸、絲氨酸、半胱氨酸、蛋氨酸、天冬酰胺、谷氨酰胺、蘇氨酸
　　酸性氨基酸：天冬氨酸、谷氨酸
　　堿性氨基酸：賴(lài)氨酸、精氨酸、組氨酸　
　　其中：屬于芳香族氨基酸的是：色氨酸、酪氨酸、苯丙氨酸　
　　　　　屬于亞氨基酸的是：脯氨酸
　　　　　含硫氨基酸包括：半胱氨酸、蛋氨酸
　　注意：在識(shí)記時(shí)可以只記第一個(gè)字，如堿性氨基酸包括：賴(lài)精組

　　二、氨基酸的理化性質(zhì)
　?。?、兩性解離及等電點(diǎn)
　　氨基酸分子中有游離的氨基和游離的羧基，能與酸或堿類(lèi)物質(zhì)結(jié)合成鹽，故它是一種兩性電解質(zhì)。在某一ＰＨ的溶液中，氨基酸解離成陽(yáng)離子和陰離子的趨勢(shì)及程度相等，成為兼性離子，呈電中性，此時(shí)溶液的ＰＨ稱(chēng)為該氨基酸的等電點(diǎn)。
　　２、氨基酸的紫外吸收性質(zhì)
　　芳香族氨基酸在280nm波長(zhǎng)附近有最大的紫外吸收峰，由于大多數(shù)蛋白質(zhì)含有這些氨基酸殘基，氨基酸殘基數(shù)與蛋白質(zhì)含量成正比，故通過(guò)對(duì)280nm波長(zhǎng)的紫外吸光度的測(cè)量可對(duì)蛋白質(zhì)溶液進(jìn)行定量分析。
　　３、茚三酮反應(yīng)　
　　氨基酸的氨基與茚三酮水合物反應(yīng)可生成藍(lán)紫色化合物，此化合物最大吸收峰在570nm波長(zhǎng)處。由于此吸收峰值的大小與氨基酸釋放出的氨量成正比，因此可作為氨基酸定量分析方法。

　　三、肽
　　兩分子氨基酸可借一分子所含的氨基與另一分子所帶的羧基脫去１分子水縮合成最簡(jiǎn)單的二肽。二肽中游離的氨基和羧基繼續(xù)借脫水作用縮合連成多肽。10個(gè)以?xún)?nèi)氨基酸連接而成多肽稱(chēng)為寡肽；39個(gè)氨基酸殘基組成的促腎上腺皮質(zhì)激素稱(chēng)為多肽；51個(gè)氨基酸殘基組成的胰島素歸為蛋白質(zhì)。
　　多肽連中的自由氨基末端稱(chēng)為Ｎ端，自由羧基末端稱(chēng)為Ｃ端，命名從Ｎ端指向Ｃ端。
　　人體內(nèi)存在許多具有生物活性的肽，重要的有：
　　谷胱甘肽（GSH）：是由谷、半胱和甘氨酸組成的三肽。半胱氨酸的巰基是該化合物的主要功能基團(tuán)。GSH的巰基具有還原性，可作為體內(nèi)重要的還原劑保護(hù)體內(nèi)蛋白質(zhì)或酶分子中巰基免被氧化，使蛋白質(zhì)或酶處于活性狀態(tài)。

　　四、蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)
　　１、蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)：即蛋白質(zhì)分子中氨基酸的排列順序。
　　主要化學(xué)鍵：肽鍵，有些蛋白質(zhì)還包含二硫鍵。
　?。病⒌鞍踪|(zhì)的高級(jí)結(jié)構(gòu)：包括二級(jí)、三級(jí)、四級(jí)結(jié)構(gòu)。　　
　?。保┑鞍踪|(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)：指蛋白質(zhì)分子中某一段肽鏈的局部空間結(jié)構(gòu)，也就是該段肽鏈骨架原子的相對(duì)空間位置，并不涉及氨基酸殘基側(cè)鏈的構(gòu)象。二級(jí)結(jié)構(gòu)以一級(jí)結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，多為短距離效應(yīng)。可分為：
　　α-螺旋：多肽鏈主鏈圍繞中心軸呈有規(guī)律地螺旋式上升，順時(shí)鐘走向，即右手螺旋，每隔3.6個(gè)氨基酸殘基上升一圈，螺距為0.540nm。α-螺旋的每個(gè)肽鍵的Ｎ-Ｈ和第四個(gè)肽鍵的羧基氧形成氫鍵，氫鍵的方向與螺旋長(zhǎng)軸基本平形。
　　β-折疊：多肽鏈充分伸展，各肽鍵平面折疊成鋸齒狀結(jié)構(gòu)，側(cè)鏈Ｒ基團(tuán)交錯(cuò)位于鋸齒狀結(jié)構(gòu)上下方；它們之間靠鏈間肽鍵羧基上的氧和亞氨基上的氫形成氫鍵維系構(gòu)象穩(wěn)定．
　　β-轉(zhuǎn)角：常發(fā)生于肽鏈進(jìn)行180度回折時(shí)的轉(zhuǎn)角上，常有４個(gè)氨基酸殘基組成，第二個(gè)殘基常為脯氨酸。
　　無(wú)規(guī)卷曲：無(wú)確定規(guī)律性的那段肽鏈。
　　主要化學(xué)鍵：氫鍵。
　　２）蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)：指整條肽鏈中全部氨基酸殘基的相對(duì)空間位置，顯示為長(zhǎng)距離效應(yīng)。
　　主要化學(xué)鍵：疏水鍵（最主要）、鹽鍵、二硫鍵、氫鍵、范德華力。
　?。常┑鞍踪|(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)：對(duì)蛋白質(zhì)分子的二、三級(jí)結(jié)構(gòu)而言，只涉及一條多肽鏈卷曲而成的蛋白質(zhì)。在體內(nèi)有許多蛋白質(zhì)分子含有二條或多條肽鏈，每一條多肽鏈都有其完整的三級(jí)結(jié)構(gòu)，稱(chēng)為蛋白質(zhì)的亞基，亞基與亞基之間呈特定的三維空間排布，并以非共價(jià)鍵相連接。這種蛋白質(zhì)分子中各個(gè)亞基的空間排布及亞基接觸部位的布局和相互作用，為四級(jí)結(jié)構(gòu)。由一條肽鏈形成的蛋白質(zhì)沒(méi)有四級(jí)結(jié)構(gòu)。
　　主要化學(xué)鍵：疏水鍵、氫鍵、離子鍵
　　
　　五、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能關(guān)系
　?。薄⒌鞍踪|(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)是空間構(gòu)象和特定生物學(xué)功能的基礎(chǔ)。一級(jí)結(jié)構(gòu)相似的多肽或蛋白質(zhì)，其空間構(gòu)象以及功能也相似。
　　尿素或鹽酸胍可破壞次級(jí)鍵
　　β-巰基乙醇可破壞二硫鍵
　　２、蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)是蛋白質(zhì)特有性質(zhì)和功能的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。
　　肌紅蛋白：只有三級(jí)結(jié)構(gòu)的單鏈蛋白質(zhì)，易與氧氣結(jié)合，氧解離曲線呈直角雙曲線。
　　血紅蛋白：具有４個(gè)亞基組成的四級(jí)結(jié)構(gòu)，可結(jié)合４分子氧。成人由兩條α-肽鏈（141個(gè)氨基酸殘基）和兩條β-肽鏈（146個(gè)氨基酸殘基）組成。在氧分壓較低時(shí)，與氧氣結(jié)合較難，氧解離曲線呈Ｓ狀曲線。因?yàn)椋旱谝粋€(gè)亞基與氧氣結(jié)合以后，促進(jìn)第二及第三個(gè)亞基與氧氣的結(jié)合，當(dāng)前三個(gè)亞基與氧氣結(jié)合后，又大大促進(jìn)第四個(gè)亞基與氧氣結(jié)合，稱(chēng)正協(xié)同效應(yīng)。結(jié)合氧后由緊張態(tài)變?yōu)樗沙趹B(tài)。

　　六、蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)
　?。?、蛋白質(zhì)的兩性電離：蛋白質(zhì)兩端的氨基和羧基及側(cè)鏈中的某些基團(tuán)，在一定的溶液ＰＨ條件下可解離成帶負(fù)電荷或正電荷的基團(tuán)。
　?。?、蛋白質(zhì)的沉淀：在適當(dāng)條件下，蛋白質(zhì)從溶液中析出的現(xiàn)象。包括：
　　a.丙酮沉淀，破壞水化層。也可用乙醇。
　　b.鹽析，將硫酸銨、硫酸鈉或氯化鈉等加入蛋白質(zhì)溶液，破壞在水溶液中的穩(wěn)定因素電荷而沉淀。
　　３、蛋白質(zhì)變性：在某些物理和化學(xué)因素作用下，其特定的空間構(gòu)象被破壞，從而導(dǎo)致其理化性質(zhì)的改變和生物活性的喪失。主要為二硫鍵和非共價(jià)鍵的破壞，不涉及一級(jí)結(jié)構(gòu)的改變。變性后，其溶解度降低，粘度增加，結(jié)晶能力消失，生物活性喪失，易被蛋白酶水解。常見(jiàn)的導(dǎo)致變性的因素有：加熱、乙醇等有機(jī)溶劑、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、重金屬離子及生物堿試劑、超聲波、紫外線、震蕩等。
　?。础⒌鞍踪|(zhì)的紫外吸收：由于蛋白質(zhì)分子中含有共軛雙鍵的酪氨酸和色氨酸，因此在280nm處有特征性吸收峰，可用蛋白質(zhì)定量測(cè)定。
　　５、蛋白質(zhì)的呈色反應(yīng)
　　a.茚三酮反應(yīng)：經(jīng)水解后產(chǎn)生的氨基酸可發(fā)生此反應(yīng)，詳見(jiàn)二、３
　　b. 雙縮脲反應(yīng)：蛋白質(zhì)和多肽分子中肽鍵在稀堿溶液中與硫酸酮共熱，呈現(xiàn)紫色或紅色。氨基酸不出現(xiàn)此反應(yīng)。蛋白質(zhì)水解加強(qiáng)，氨基酸濃度升高，雙縮脲呈色深度下降，可檢測(cè)蛋白質(zhì)水解程度。
　
　　七、蛋白質(zhì)的分離和純化
　　１、沉淀，見(jiàn)六、２
　　２、電泳：蛋白質(zhì)在高于或低于其等電點(diǎn)的溶液中是帶電的，在電場(chǎng)中能向電場(chǎng)的正極或負(fù)極移動(dòng)。根據(jù)支撐物不同，有薄膜電泳、凝膠電泳等。
　　３、透析：利用透析袋把大分子蛋白質(zhì)與小分子化合物分開(kāi)的方法。
　?。?、層析：
a.離子交換層析，利用蛋白質(zhì)的兩性游離性質(zhì)，在某一特定ＰＨ時(shí)，各蛋白質(zhì)的電荷量及性質(zhì)不同，故可以通過(guò)離子交換層析得以分離。如陰離子交換層析，含負(fù)電量小的蛋白質(zhì)首先被洗脫下來(lái)。　　
b.分子篩，又稱(chēng)凝膠過(guò)濾。小分子蛋白質(zhì)進(jìn)入孔內(nèi)，滯留時(shí)間長(zhǎng)，大分子蛋白質(zhì)不能時(shí)入孔內(nèi)而徑直流出。
　　５、超速離心：既可以用來(lái)分離純化蛋白質(zhì)也可以用作測(cè)定蛋白質(zhì)的分子量。不同蛋白質(zhì)其密度與形態(tài)各不相同而分開(kāi)。

　　八、多肽鏈中氨基酸序列分析
　　a.分析純化蛋白質(zhì)的氨基酸殘基組成
　?。ǖ鞍踪|(zhì)水解為個(gè)別氨基酸，測(cè)各氨基酸的量及在蛋白質(zhì)中的百分組成）　　
　　　　　　　　↓
　　　測(cè)定肽鏈頭、尾的氨基酸殘基
　　　　　 二硝基氟苯法（DNP法）
　　　頭端 　　　　　　　　　　　　　　　尾端　羧肽酶Ａ、Ｂ、Ｃ法等
　　　　　 丹酰氯法
　　 ↓
　　　水解肽鏈，分別分析
　　　　胰凝乳蛋白酶（糜蛋白酶）法：水解芳香族氨基酸的羧基側(cè)肽鍵
　　　　胰蛋白酶法：水解賴(lài)氨酸、精氨酸的羧基側(cè)肽鍵
　　　　溴化脯法：水解蛋氨酸羧基側(cè)的肽鍵
　　　　　　　　↓
　　　Edman降解法測(cè)定各肽段的氨基酸順序
　　　　（氨基末端氨基酸的游離α-氨基與異硫氰酸苯酯反應(yīng)形成衍生物，用層析法鑒定氨基酸種類(lèi)）
　　b.通過(guò)核酸推演氨基酸序列。
第二章　　核酸的結(jié)構(gòu)與功能

　　一、核酸的分子組成：基本組成單位是核苷酸，而核苷酸則由堿基、戊糖和磷酸三種成分連接而成?！　?
　　兩類(lèi)核酸：脫氧核糖核酸（DNA），存在于細(xì)胞核和線粒體內(nèi)。
　　　　　　　核糖核酸（RNA），存在于細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核內(nèi)。
　　１、堿基：胞嘧啶　　胸腺嘧啶　　尿嘧啶　　　　　　鳥(niǎo)嘌呤　　　　　　腺嘌呤

　嘌呤和嘧啶環(huán)中均含有共軛雙鍵，因此對(duì)波長(zhǎng)260nm左右的紫外光有較強(qiáng)吸收，這一重要的理化性質(zhì)被用于對(duì)核酸、核苷酸、核苷及堿基進(jìn)行定性定量分析。
　　２、戊糖：DNA分子的核苷酸的　糖是β-D-2-脫氧核糖，RNA中為β-D-核糖。
　　３、磷酸：生物體內(nèi)多數(shù)核苷酸的磷酸基團(tuán)位于核糖的第五位碳原子上。

　　二、核酸的一級(jí)結(jié)構(gòu)
　　核苷酸在多肽鏈上的排列順序?yàn)楹怂岬囊患?jí)結(jié)構(gòu)，核苷酸之間通過(guò)3′，5′磷酸二酯鍵連接。

　　三、DNA的空間結(jié)構(gòu)與功能　
　　１、DNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)
　　DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)是核酸的二級(jí)結(jié)構(gòu)。雙螺旋的骨架由　糖和磷酸基構(gòu)成，兩股鏈之間的堿基互補(bǔ)配對(duì)，是遺傳信息傳遞者，DNA半保留復(fù)制的基礎(chǔ)，結(jié)構(gòu)要點(diǎn)：
　　a.DNA是一反向平行的互補(bǔ)雙鏈結(jié)構(gòu)　親水的脫氧核糖基和磷酸基骨架位于雙鏈的外側(cè)，而堿基位于內(nèi)側(cè)，堿基之間以氫鍵相結(jié)合，其中，腺嘌呤始終與胸腺嘧啶配對(duì)，形成兩個(gè)氫鍵，鳥(niǎo)嘌呤始終與胞嘧啶配對(duì)，形成三個(gè)氫鍵。
　　b.DNA是右手螺旋結(jié)構(gòu)　螺旋直徑為2nm。每旋轉(zhuǎn)一周包含了10個(gè)堿基，每個(gè)堿基的旋轉(zhuǎn)角度為36度。螺距為3.4nm，每個(gè)堿基平面之間的距離為0.34nm。
　　c.DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的維系　橫向靠互補(bǔ)堿基的氫鍵維系，縱向則靠堿基平面間的疏水性堆積力維持，尤以后者為重要。
　　２、DNA的三級(jí)結(jié)構(gòu)
　　三級(jí)結(jié)構(gòu)是在雙螺旋基礎(chǔ)上進(jìn)一步扭曲形成超螺旋，使體積壓縮。在真核生物細(xì)胞核內(nèi)，DNA三級(jí)結(jié)構(gòu)與一組組蛋白共同組成核小體。在核小體的基礎(chǔ)上，DNA鏈經(jīng)反復(fù)折疊形成染色體。
　?。?、功能　
　　DNA的基本功能就是作為生物遺傳信息復(fù)制的模板和基因轉(zhuǎn)錄的模板，它是生命遺傳繁殖的物質(zhì)基礎(chǔ)，也是個(gè)體生命活動(dòng)的基礎(chǔ)。
　　DNA中的核糖和磷酸構(gòu)成的分子骨架是沒(méi)有差別的，不同區(qū)段的DNA分子只是堿基的排列順序不同。

　　四、RNA的空間結(jié)構(gòu)與功能
DNA是遺傳信息的載體，而遺傳作用是由蛋白質(zhì)功能來(lái)體現(xiàn)的，在兩者之間RNA起著中介作用。其種類(lèi)繁多，分子較小，一般以單鏈存在，可有局部二級(jí)結(jié)構(gòu)，各類(lèi)RNA在遺傳信息表達(dá)為氨基酸序列過(guò)程中發(fā)揮不同作用。如：

名　　稱(chēng) 功　　能
核蛋白體RNA　(rRNA) 核蛋白體組成成分
信使RNA　(mRNA) 蛋白質(zhì)合成模板
轉(zhuǎn)運(yùn)RNA　(tRNA) 轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸
不均一核RNA　(HnRNA) 成熟mRNA的前體
小核RNA　(SnRNA) 參與HnRNA的剪接、轉(zhuǎn)運(yùn)
小核仁RNA　(SnoRNA) rRNA的加工和修飾

　　１、信使RNA（半衰期最短）
　　１）hnRNA為mRNA的初級(jí)產(chǎn)物，經(jīng)過(guò)剪接切除內(nèi)含子，拼接外顯子，成為成熟的mRNA并移位到細(xì)胞質(zhì)
　?。玻┐蠖鄶?shù)的真核mRNA在轉(zhuǎn)錄后５′末端加上一個(gè)７-甲基鳥(niǎo)嘌呤及三磷酸鳥(niǎo)苷帽子，帽子結(jié)構(gòu)在mRNA作為模板翻譯成蛋白質(zhì)的過(guò)程中具有促進(jìn)核蛋白體與mRNA的結(jié)合，加速翻譯起始速度的作用，同時(shí)可以增強(qiáng)mRNA的穩(wěn)定性。３′末端多了一個(gè)多聚腺苷酸尾巴，可能與mRNA從核內(nèi)向胞質(zhì)的轉(zhuǎn)位及mRNA的穩(wěn)定性有關(guān)。
　?。常┕δ苁前押藘?nèi)DNA的堿基順序，按照堿基互補(bǔ)的原則，抄錄并轉(zhuǎn)送至胞質(zhì)，以決定蛋白質(zhì)合成的氨基酸排列順序。mRNA分子上每3個(gè)核苷酸為一組，決定肽鏈上某一個(gè)氨基酸，為三聯(lián)體密碼。
　　２、轉(zhuǎn)運(yùn)RNA（分子量最小）
　?。保﹖RNA分子中含有10％～20％稀有堿基，包括雙氫尿嘧啶，假尿嘧啶和甲基化的嘌呤等。
　?。玻┒?jí)結(jié)構(gòu)為三葉草形，位于左右兩側(cè)的環(huán)狀結(jié)構(gòu)分別稱(chēng)為DHU環(huán)和Tψ環(huán)，位于下方的環(huán)叫作反密碼環(huán)。反密碼環(huán)中間的3個(gè)堿基為反密碼子，與mRNA上相應(yīng)的三聯(lián)體密碼子形成堿基互補(bǔ)。所有tRNA3′末端均有相同的CCA-OH結(jié)構(gòu)。
　　３）三級(jí)結(jié)構(gòu)為倒L型。
　　４）功能是在細(xì)胞蛋白質(zhì)合成過(guò)程中作為各種氨基酸的戴本并將其轉(zhuǎn)呈給mRNA。
　?。?、核蛋白體RNA（含量最多）
　?。保┰松锏膔RNA的小亞基為16S，大亞基為5S、23S；真核生物的rRNA的小亞基為18S，大亞基為5S、5.8S、28S。真核生物的18SrRNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)呈花狀。
　　２）rRNA與核糖體蛋白共同構(gòu)成核糖體，它是蛋白質(zhì)合成機(jī)器－－核蛋白體的組成成分，參與蛋白質(zhì)的合成。
　　４、核酶：某些RNA 分子本身具有自我催化能，可以完成rRNA的剪接。這種具有催化作用的RNA稱(chēng)為核酶。

　　五、核酸的理化性質(zhì)
　　１、DNA的變性
　　在某些理化因素作用下，如加熱，DNA分子互補(bǔ)堿基對(duì)之間的氫鍵斷裂，使DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)松散，變成單鏈，即為變性。監(jiān)測(cè)是否發(fā)生變性的一個(gè)最常用的指標(biāo)是DNA在紫外區(qū)260nm波長(zhǎng)處的吸光值變化。解鏈過(guò)程中，吸光值增加，并與解鏈程度有一定的比例關(guān)系，稱(chēng)為DNA的增色效應(yīng)。紫外光吸收值達(dá)到最大值的50％時(shí)的溫度稱(chēng)為DNA的解鏈溫度（Tm），一種DNA分子的Tm值大小與其所含堿基中的G＋C比例相關(guān)，G＋C比例越高，Tm值越高。
　?。病NA的復(fù)性和雜交
　　變性DNA在適當(dāng)條件下，兩條互補(bǔ)鏈可重新恢復(fù)天然的雙螺旋構(gòu)象，這一現(xiàn)象稱(chēng)為復(fù)性，其過(guò)程為退火，產(chǎn)生減色效應(yīng)。不同來(lái)源的核酸變性后，合并一起復(fù)性，只要這些核苷酸序列可以形成堿基互補(bǔ)配對(duì)，就會(huì)形成雜化雙鏈，這一過(guò)程為雜交。雜交可發(fā)生于DNA－DNA之間，RNA－RNA之間以及RNA－DNA之間。

　　六、核酸酶（注意與核酶區(qū)別）
　　指所有可以水解核酸的酶，在細(xì)胞內(nèi)催化核酸的降解?？煞譃镈NA酶和RNA酶；外切酶和內(nèi)切酶；其中一部分具有嚴(yán)格的序列依賴(lài)性，稱(chēng)為限制性?xún)?nèi)切酶。
　第三章　　酶
　　一、酶的組成
　　單純酶：僅由氨基酸殘基構(gòu)成的酶。
　　結(jié)合酶：酶蛋白：決定反應(yīng)的特異性；
　　　　　　輔助因子：決定反應(yīng)的種類(lèi)與性質(zhì)；可以為金屬離子或小分子有機(jī)化合物。
　　　　　　　　　　　可分為輔酶：與酶蛋白結(jié)合疏松，可以用透析或超濾方法除去。
　　　　　　　　　　　　　　輔基：與酶蛋白結(jié)合緊密，不能用透析或超濾方法除去。
酶蛋白與輔助因子結(jié)合形成的復(fù)合物稱(chēng)為全酶，只有全酶才有催化作用。

參與組成輔酶的維生素
轉(zhuǎn)移的基團(tuán) 　　輔酶或輔基 所含維生素
氫原子 NAD+﹑NADP+ 尼克酰胺（維生素PP）
FMN﹑FAD 維生素B2
醛基 TPP 維生素B1
?；?輔酶A﹑硫辛酸 泛酸、硫辛酸
烷基 鈷胺類(lèi)輔酶類(lèi) 維生素B12
二氧化碳 生物素 生物素
氨基 磷酸吡哆醛 吡哆醛（維生素B6）
甲基、等一碳單位 四氫葉酸 葉酸


　　二、酶的活性中心
　　酶的活性中心由酶作用的必需基團(tuán)組成，這些必需基團(tuán)在空間位置上接近組成特定的空間結(jié)構(gòu)，能與底物特異地結(jié)合并將底物轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物。對(duì)結(jié)合酶來(lái)說(shuō)，輔助因子參與酶活性中心的組成。但有一些必需基團(tuán)并不參加活性中心的組成。
　
　　三、酶反應(yīng)動(dòng)力學(xué)
　　酶促反應(yīng)的速度取決于底物濃度、酶濃度、PH、溫度、激動(dòng)劑和抑制劑等。
　　１、底物濃度
　　１）在底物濃度較低時(shí)，反應(yīng)速度隨底物濃度的增加而上升，加大底物濃度，反應(yīng)速度趨緩，底物濃度進(jìn)一步增高，反應(yīng)速度不再隨底物濃度增大而加快，達(dá)最大反應(yīng)速度，此時(shí)酶的活性中心被底物飽合。
　?。玻┟资戏匠淌?
　　　　V＝Vmax［S］／Km＋［S］
　　a.米氏常數(shù)Km值等于酶促反應(yīng)速度為最大速度一半時(shí)的底物濃度。
　　b.Km值愈小，酶與底物的親和力愈大。
　　c.Km值是酶的特征性常數(shù)之一，只與酶的結(jié)構(gòu)、酶所催化的底物和反應(yīng)環(huán)境如溫度、PH、離子強(qiáng)度有關(guān)，與酶的濃度無(wú)關(guān)。
　　d.Vmax是酶完全被底物飽和時(shí)的反應(yīng)速度，與酶濃度呈正比。
　　２、酶濃度
　　在酶促反應(yīng)系統(tǒng)中，當(dāng)?shù)孜餄舛却蟠蟪^(guò)酶濃度，使酶被底物飽和時(shí)，反應(yīng)速度與酶的濃度成正比關(guān)系。
　　３、溫度
　　溫度對(duì)酶促反應(yīng)速度具有雙重影響。升高溫度一方面可加快酶促反應(yīng)速度，同時(shí)也增加酶的變性。酶促反應(yīng)最快時(shí)的環(huán)境溫度稱(chēng)為酶促反應(yīng)的最適溫度。酶的活性雖然隨溫度的下降而降低，但低溫一般不使酶破壞。
　　酶的最適溫度不是酶的特征性常數(shù)，它與反應(yīng)進(jìn)行的時(shí)間有關(guān)。
　?。础H
　　酶活性受其反應(yīng)環(huán)境的PH影響，且不同的酶對(duì)PH有不同要求，酶活性最大的某一PH值為酶的最適PH值，如胃蛋白酶的最適PH約為1.8，肝精氨酸酶最適PH為9.8，但多數(shù)酶的最適PH接近中性。
　　最適PH不是酶的特征性常數(shù)，它受底物濃度、緩沖液的種類(lèi)與濃度、以及酶的純度等因素影響。
　?。怠⒓せ顒?
　　使酶由無(wú)活性或使酶活性增加的物質(zhì)稱(chēng)為酶的激活劑，大多為金屬離子，也有許多有機(jī)化合物激活劑。分為必需激活劑和非必需激活劑。
　　６、抑制劑
　　凡能使酶的催化活性下降而不引起酶蛋白變性的物質(zhì)統(tǒng)稱(chēng)為酶的抑制劑。大多與酶的活性中心內(nèi)、外必需基團(tuán)相結(jié)合，從而抑制酶的催化活性。可分為：
　?。保┎豢赡嫘砸种苿阂怨矁r(jià)鍵與酶活性中心上的必需基團(tuán)相結(jié)合，使酶失活。此種抑制劑不能用透析、超濾等方法去除。又可分為：
　　a.專(zhuān)一性抑制劑：如農(nóng)藥敵百蟲(chóng)、敵敵畏等有機(jī)磷化合物能特民地與膽堿酯酶活性中心絲氨酸殘基的羥基結(jié)合，使酶失活，解磷定可解除有機(jī)磷化合物對(duì)羥基酶的抑制作用。
　　b.非專(zhuān)一性抑制劑：如低濃度的重金屬離子如汞離子、銀離子可與酶分子的巰基結(jié)合，使酶失活，二巰基丙醇可解毒?；瘜W(xué)毒氣路易士氣是一種含砷的化合物，能抑制體內(nèi)的巰基酶而使人畜中毒。
　　２）可逆性抑制劑：通常以非共價(jià)鍵與酶和（或）酶－底物復(fù)合物可逆性結(jié)合，使酶活性降低或消失。采用透析或超濾的方法可將抑制劑除去，使酶恢復(fù)活性?？煞譃椋?
　　a.競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑：與底物競(jìng)爭(zhēng)酶的活性中心，從而阻礙酶與底物結(jié)合形成中間產(chǎn)物。如丙二酸對(duì)琥珀酸脫氫酶的抑制作用；磺胺類(lèi)藥物由于化學(xué)結(jié)構(gòu)與對(duì)氨基苯甲酸相似，是二氫葉酸合成酶的競(jìng)爭(zhēng)抑制劑，抑制二氫葉酸的合成；許多抗代謝的抗癌藥物，如氨甲蝶呤（MTX）、5-氟尿嘧啶（５-FU ）、6-巰基嘌呤（6-MP）等，幾乎都是酶的競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑，分別抑制四氫葉酸、脫氧胸苷酸及嘌呤核苷酸的合成。
　　Vmax不變，Km值增大
　　b.非競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑：與酶活性中心外的必需基團(tuán)結(jié)合，不影響酶與底物的結(jié)合，酶和底物的結(jié)合也不影響與抑制劑的結(jié)合。
　　Vmax降低，Km值不變
　　c.反競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑：僅與酶和底物形成的中間產(chǎn)物結(jié)合，使中間產(chǎn)物的量下降。
　　Vmax、 Km均降低

　　四、酶活性的調(diào)節(jié)
　?。?、酶原的激活　
　　有些酶在細(xì)胞內(nèi)合成或初分泌時(shí)只是酶的無(wú)活性前體，必須在一定條件下，這些酶的前體水解一個(gè)或幾個(gè)特定的肽鍵，致使構(gòu)象發(fā)生改變，表現(xiàn)出酶的活性。酶原的激活實(shí)際上是酶的活性中心形成或暴露的過(guò)程。生理意義是避免細(xì)胞產(chǎn)生的蛋白酶對(duì)細(xì)胞進(jìn)行自身消化，并使酶在特定的部位環(huán)境中發(fā)揮作用，保證體內(nèi)代謝正常進(jìn)行。
　　２、變構(gòu)酶
　　體內(nèi)一些代謝物可以與某些酶分子活性中心外的某一部位可逆地結(jié)合，使酶發(fā)生變構(gòu)并改變其催化活性，有變構(gòu)激活與變構(gòu)抑制。
　?。场⒚傅墓矁r(jià)修飾調(diào)節(jié)
　　酶蛋白肽鏈上的一些基團(tuán)可與某種化學(xué)基團(tuán)發(fā)生可逆的共價(jià)結(jié)合，從而改變酶的活性，這一過(guò)程稱(chēng)為酶的共價(jià)修飾。在共價(jià)修飾過(guò)程中，酶發(fā)生無(wú)活性與有活性?xún)煞N形式的互變。酶的共價(jià)修飾包括磷酸化與脫磷酸化、乙?；c脫乙?；⒓谆c脫甲基化、腺苷化與脫腺苷化等，其中以磷酸化修飾最為常見(jiàn)。

　　五、同工酶
　　同工酶是指催化相同的化學(xué)反應(yīng)，而酶蛋白的分子結(jié)構(gòu)、理化性質(zhì)乃至免疫學(xué)性質(zhì)不同的一組酶。同工酶是由不同基因或等位基因編碼的多肽鏈，或由同一基因轉(zhuǎn)錄生成的不同mRNA翻譯的不同多肽鏈組成的蛋白質(zhì)。翻譯后經(jīng)修飾生成的多分子形式不在同工酶之列。同工酶存在于同一種屬或同一個(gè)體的不同組織或同一細(xì)胞的不同亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)中。
　　如乳酸脫氫酶是四聚體酶。亞基有兩型：骨骼肌型（M型）和心肌型（H型）。兩型亞基以不同比例組成五種同工酶，如LDH1（HHHH）、LDH2(HHHM)等。它們具有不同的電泳速度，對(duì)同一底物表現(xiàn)不同的Km值。單個(gè)亞基無(wú)酶的催化活性。心肌、腎以LDH1為主，肝、骨骼肌以LDH5為主。
　　肌酸激酶是二聚體，亞基有M型（肌型）和B型（腦型）兩種。腦中含CK1（BB型）；骨骼肌中含CK3（MM型）；CK2（MB型）僅見(jiàn)于心肌。
第四章　　維生素

　　一、脂溶性維生素
　?。薄⒕S生素A
　　作用：與眼視覺(jué)有關(guān)，合成視紫紅質(zhì)的原料；維持上皮組織結(jié)構(gòu)完整；促進(jìn)生長(zhǎng)發(fā)育。
　　缺乏可引起夜盲癥、干眼病等。
　?。病⒕S生素D
　　作用：調(diào)節(jié)鈣磷代謝，促進(jìn)鈣磷吸收。
　　缺乏兒童引起佝僂病，成人引起軟骨病。
　?。场⒕S生素E
　　作用：體內(nèi)最重要的抗氧化劑，保護(hù)生物膜的結(jié)構(gòu)與功能；促進(jìn)血紅素代謝；動(dòng)物實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)與性器官的成熟與胚胎發(fā)育有關(guān)。
　?。?、維生素K
　　作用：與肝臟合成凝血因子Ⅱ、Ⅶ、Ⅸ、Ⅹ有關(guān)。
　　缺乏時(shí)可引起凝血時(shí)間延長(zhǎng)，血塊回縮不良。
　
　　二、水溶性維生素
　?。薄⒕S生素B1
　　又名硫胺素，體內(nèi)的活性型為焦磷酸硫胺素（TPP）
　　TPP是α-酮酸氧化脫羧酶和轉(zhuǎn)酮醇酶的輔酶，并可抑制膽堿酯酶的活性，缺乏時(shí)可引起腳氣病和（或）末梢神經(jīng)炎。
　?。病⒕S生素B2
　　又名核黃素，體內(nèi)的活性型為黃素單核苷酸（FMN）和黃素腺嘌呤二核苷酸（FAD）
　　FMN和FAD是體內(nèi)氧化還原酶的輔基，缺乏時(shí)可引起口角炎、唇炎、陰囊炎、眼瞼炎等癥。
　?。场⒕S生素PP
　　包括尼克酸及尼克酰胺，肝內(nèi)能將色氨酸轉(zhuǎn)變成維生素PP，體內(nèi)的活性型包括尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD＋）和尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NADP＋）。
　　NAD＋和NADP＋在體內(nèi)是多種不需氧脫氫酶的輔酶，缺乏時(shí)稱(chēng)為癩皮癥，主要表現(xiàn)為皮炎、腹瀉及癡呆。
　?。?、維生素B6
　　包括吡哆醇、吡哆醛及吡哆胺，體內(nèi)活性型為磷酸吡哆醛和磷酸吡哆胺。
　　磷酸吡哆醛是氨基酸代謝中的轉(zhuǎn)氨酶及脫羧酶的輔酶，也是δ-氨基γ-酮戊酸（ALA）合成酶的輔酶。
　　５、泛酸　
　　又稱(chēng)遍多酸，在體內(nèi)的活性型為輔酶A及?；d體蛋白（ACP）。
　　在體內(nèi)輔酶A及?；d體蛋白（ACP）構(gòu)成?；D(zhuǎn)移酶的輔酶。
　　６、生物素
　　生物素是體內(nèi)多種羧化酶的輔酶，如丙酮酸羧化酶，參與二氧化碳的羧化過(guò)程。
　?。贰⑷~酸
　　以四氫葉酸的形式參與一碳基團(tuán)的轉(zhuǎn)移，一碳單位在體內(nèi)參加多種物質(zhì)的合成，如嘌呤、胸腺嘧啶核苷酸等。葉酸缺乏時(shí)，DNA合成受抑制，骨髓幼紅細(xì)胞DNA合成減少，造成巨幼紅細(xì)胞貧血。
　?。浮⒕S生素B12
　　又名鈷胺素，唯一含金屬元素的維生素。
　　參與同型半工半胱氨酸甲基化生成蛋氨酸的反應(yīng)，催化這一反應(yīng)的蛋氨酸合成酶（又稱(chēng)甲基轉(zhuǎn)移酶）的輔基是維生素B12，它參與甲基的轉(zhuǎn)移。一方面不利于蛋氨酸的生成，同時(shí)也影響四氫葉酸的再生，最終影響嘌呤、嘧啶的合成，而導(dǎo)致核酸合成障礙，產(chǎn)生巨幼紅細(xì)胞性貧血。
　?。埂⒕S生素C
　　促進(jìn)膠原蛋白的合成；是催化膽固醇轉(zhuǎn)變成7-α羥膽固醇反應(yīng)的7-α羥化酶的輔酶；參與芳香族氨基酸的代謝；增加鐵的吸收；參與體內(nèi)氧化還原反應(yīng)，保護(hù)巰基等作用。