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王镜岩生化第三版考研总结笔记（最新完整详细版）“EBy湖风微竹（独家提供）绪论01第二章脂类05第三章蛋白质09第四章酶类27第五章核酸39第六章维生素与本甫酶47第七章激素和信号传导50第八章抗生素56第九章生物氧化58第十章糖代谢62第十一章脂类代谢70第十二章氨基酸代谢80第十三章核酸的降解和核甘酸代谢92第十四章DNA复制和修复99第十五章RNA合成107第十六章蛋白质合成120第十七章细胞代谢和基因表达的调控126绪论一、|生物化学| Biochemistry：研究生物体的物质基础及在生命过程中的化学变化；研究生命现象的化学本质。用化学的理论和方法研究生命现象，揭示生命的奥秘。还原论：个体、器官、组织、细胞、细胞器、超分子、分子、结构域、结构单元、原子整体论：生命科学的飞跃二、研究内容1 .生物大分子结构与性质：糖、脂、蛋白质、酶、维生素、核酸、激素、抗生素（序列分析、X射线衍射、波谱、质谱、圆二色散性）2 .生物大分子结构与功能：生物大分子分解、合成、转化、能量平衡3 .遗传信息传递及细胞代谢调控的分子机理4 .生物大分子的提取、改造及利用（生物工程）三、生物化学的发展历史1 .静态生物化学时期（1920年前）研究生物体内物质的化学组成和性质2 .动态生物化学时期（1950年前）糖、脂、蛋白质、核酸等的代谢关系；物质代谢途径及动态平衡、生物氧化、能量转化3 .机能生物化学时期（1950年后）功能：遗传、生殖、生长、发育、循环、呼吸、消化、运动、内分泌的分子机理第一章糖类第一节糖类概述一、糖类是地球上数量最多的化合物贮藏性糖：低聚糖，淀粉（植物），糖原（动物）结构多糖：纤维素，木质素，壳多糖，肽聚糖二、糖的概念多羟基的醛类或酮类以及它们的衍生物或聚合砺-元素组成：CH2O （碳水化合物是不科学但默认的称呼）功能基团：醛糖，酮糖碳链长短：丙糖（甘油醛和二羟丙酮）、丁糖、戊糖、己糖三、糖的分类与命名1、单糖：不能被水解为更小分子的糖。2、寡糖：2-6个单糖分子脱水缩合而成3、多糖：均一性多糖：淀粉、糖原、纤维素、半纤维素、几丁质不均一性多糖：糖胺多糖类（透明质酸、硫酸软骨素、硫酸皮肤素等）4、结合糖（复合糖，糖缀合物，glycoconjugate）：糖脂、糖蛋白（蛋白聚糖）、糖-核甘酸等5、糖的衍生物：糖醇、糖酸、糖胺、糖甘四、糖类的生物学功能1、能源2、结构成分3、物质代谢的碳骨架(碳源)4、细胞或生物大分子之间识别的信息：糖蛋白第二节单糖一、单糖的结构1、单糖的链状结构Fisher投影式表示确定链状结构的方法(葡萄糖)：a.与Fehling试剂或其它醛试剂反应，含有醛基。b.与乙酸酊反应，产生具有五个乙酰基的衍生物。c.用钠、汞剂作用，生成山梨醇。Fisher投影式表示方法：碳骨架、竖直写；氧化程度最高的碳原子在上方左旋异构体(levorotaiyL)或L型异构体。右旋型异构体(dextrorotary)，或D型异构体。差向异构体(epimer)：又称表异构体，只有一个不对称碳原子上的基因排列方式不同的非对映异构体，如D-葡萄糖与D-半乳糖。2、单糖的环状结构用Havorth结构式或构象式表示Havorth结构式：画一个五员或六员环从氧原子右侧的端基碳(anomerio carbon)开始，画上半缩醛羟基，在Fischer投影式中右侧的居环下，左侧居环上。”型头异构体：半缩醛羟基与羟甲基位于环平面两侧P-型头异构体：半缩醛羟基与羟甲基位于环平面同侧构象式：最能正确地反映糖的环状结构折卷形结构。3、儿种重要的单糖的链状和环状结构式(1)丙糖：D-甘油醛二羟丙酮(J)(2)丁糖：D-赤鲜糖(3)戊糖：D-核糖 D-脱氧核糖D-核酮糖(7)(4)己糖：D-葡萄糖(a-型及p型) D-果糖(V)(5)庚糖：D-景天庚酮糖4、构型与构象的概念构型：分子中由于各原子或基团间特有的固定的空间排列方式不同而使它呈现出不同的较定的立体结构构象：由于分子中的某个原子(基团)绕C-C单键自由旋转而形成的不同的暂时性的易变的空间结构形式5、构型与旋光性没有对应关系构型不同旋光性就不同。但是构型与旋光性之间没有必然的对应规律，每种物质的旋光性只能通过实验来确定。二、单糖的物理化学性质(一)物理性质旋光性：是鉴定糖的一个重要指标甜度：以蔗糖的甜度为标准溶解性：易溶于水而难溶于乙酸、丙酮等有机溶剂(-)化学性质1、 变旋现象(mutarotation)在溶液中，糖的链状结构和环状结构(a、之间可以相互转变，最后达到一个动态平衡，称为变旋现象。2、糠醛反应(HCL)(1) Molish反应可以鉴定单糖的存在。(2) Seliwannoff反应可以鉴别醛糖与酮糖酮糖HCL、间苯二酚红色酸糖HCL、间苯二酚浅色3、单糖具有还原性还原性糖：能被弱氧化剂(如Fehhing试剂、Benedict试剂)氧化的糖醛基氧化：糖酸(aldonic acid)伯醇基氧化：糖醛酸(uronic acid)醛基、伯醇基同时氧化：糖二酸(alduric acid)4、单糖的粉基可以被还原为谈醉5、同分异构化在弱碱性溶液中，D-葡萄糖、D-H露糖和D-果糖，可以通过烯醇或而相互转化6、羟基酯化糖的磷酸酯及其衍生物是糖的代谢活性形式(糖代谢的中间产物)。葡萄糖的核甘二磷酸酯，如UDPG参与多糖的生物合成。7、 糖甘化(半缩醛羟基发生取代)8、 糖豚反应(亲核加成)糖月杀反应发生在解糖和酮糖的链状结构上。四、重要的单糖衍生物1、 糖醇：山梨醇2、 糖醛酸单糖的伯醉基被氧化成-COOH。a-D-葡萄醛酸和差向异构物B-L-艾杜糖醛酸3、氨基糖(糖胺)amino sugar, glycosamine)4、 糖普Glc糖昔,Gal糖昔。5、 脱氧糖6-脱氧D-甘露糖L-岩藻糖2-脱氧D-核糖第三节寡糖1、麦芽糖(meltose)性质：变旋现象具有还原性能成朕2、蔗糖(sucrose)葡萄糖-a,做1-2卜果糖甘性质：无变旋现象无还原性不能成月杀3、乳糖(a-Lactose P-lactose ):半乳糖一一做1-4)糖昔键-a(或0卜葡萄糖性质：有变旋现象具有还原性能成豚4、纤维二糖(cellobiose)葡萄糖-伙1,4)-葡萄糖苜性质：具有变旋现象具有还原性能成豚5、海藻糖 trehalose两分子a-D-Glc,在Cl上的两个半缩醛羟基之间脱水，由a-l.l糖背键构成。第四节多糖一、均一性多糖1、 淀粉直链淀粉：a-1,4糖背键，长而紧密的螺旋管形。遇碘显兰色支链淀粉：a-1,4、 a-1,6糖背键，不能形成螺旋管，遇碘显紫色。2、 糖元与支链淀粉类似，但分支程度更高，每隔4个葡萄糖残基便有一个分支，含有大量的非原性端，可以被迅速动员水解。遇碘显红褐色。3、 纤维素P-D-葡萄糖分子以糖苜键相连而成直链。4、 几J质（壳多糖）：N-乙酰-B-D-葡萄糖胺以p（l,4）糖甘链相连成的直链。二、不均一性多糖其中，糖胺聚糖类（也称粘多糖，mucopoly saceharides,.氨基多糖等）是蛋白聚糖的主要组分1、透明质酸2、硫酸软骨素3、硫酸皮肤素4、硫酸用层酸5、肝素6,硫酸乙酰肝素第五节结合糖糖+蛋白f糖蛋白（蛋白聚糖、肽聚糖）糖+脂f糖脂糖+核酸f糖一核酸一、糖蛋白短的寡糖链与蛋白质共价相连即形成糖蛋白。糖蛋白的总体性质更接近蛋白质。寡糖链常常是具分支的杂糖链，不呈现重复的双糖系列，般由2-10个单体（少于15）组成，未端成员常常是唾液酸或L-岩藻糖。1、 糖链与蛋白的连接方式N-糖背键型：寡糖链（GlcNAC的6-羟基）与Asn的酰胺基、N-未端的a-氨基、Lys或Arg的3一氨基相连O-糖甘键型：寡糖链（GalNAC的a-羟基）与Ser、Thr和羟基赖氨酸、羟腼氨酸的羟基相连。S-糖昔键型：以半胱氨酸为连接点的糖肽键。酯糖苜键型：以天冬氨酸、谷氨酸的游离粉基为连接点。2、糖蛋白中糖链的结构（1） N-糖昔键型（N-连接）有五糖核心高甘露糖型：由GlcNAc和甘露糖组成；复合型：除了 GlcNAc和甘露糖外，还有果糖、半乳糖、唾液酸；杂合型：包含和的特征。（2） O-糖苜键型（O-连接）没有五糖核心。3、糖蛋白的生物学功能寡糖链参与分子识别糖链影响蛋白质的稳定性和生物活性二、蛋白聚糖（Poroteoglycans）由一条或多条糖胺聚糖与一个核心蛋白共价相连构成的分子。总体性质与多糖更为接近。糖胺聚糖（glycosaminoglycan,GAG）,也称粘多糖，氨基多糖，是高等动物结缔组织中的一类结构多糖，长而不分支，呈现重复双糖系列结构。1,蛋白聚糖中的糖肽键0-糖肽键：D-木糖与Ser羟基之间形成的糖肽犍。N-乙酰半乳糖胺与Thr或Ser羟基之间形成的糖肽键。N-糖肽键：N-乙酰葡萄糖胺与Asn之间形成的糖肽键。2、糖白聚糖的生物学功能主要存在于软骨、键等结缔组织和各种腺体分泌的粘液中，构成组织间质、润滑剂、防护剂等。三、肽聚糖 peptidoglycan细菌细胞壁的主要成分由N-乙酰葡萄糖胺和N-乙酰胞壁酸通过B -1.4糖件键连接而成。四、脂多糖（糖脂）脂多糖是革兰氏阴性细菌细胞壁的特有结构成分，构成外膜外表面的主要物质。从繁殖或破裂细菌中释放出的脂多糖在哺乳动物宿主中会引起毒性效应，被称为内毒活性。第二章脂质（Lipids）第一节脂质概述（重点：三酯酰甘油；磷脂、糖脂的结构和功能）一、脂质的概念低溶或微溶于水而易溶于乙醛、氯仿、苯等非极性有机溶剂的化合物。一般都是由醇和脂肪酸组成的酯类或它们的衍生物。二、分类按化学组成分：（1）单纯脂类：脂肪酸9醇类形成的酯。甘油酯、鞘酯、胆固醇酯、蜡（2）复合脂类：除脂肪酸和醇外，还有其他非脂分子的成分。磷脂：甘油磷脂、鞘磷脂糖脂：甘油糖脂、鞘糖脂脂蛋白（3）衍生脂类：由单纯脂质和复合脂质衍生而来的复合物，具有脂质的般性质。脂肪酸及其衍生物；甘油、鞘氨醇、固醇类、高级醇等；菇类；脂溶性维生素按脂质在水中和水界面上的行为分：非极性脂质：不具有容积可溶性，不具有界面可溶性。I类极性脂质：不具有容积可溶性，具有界面可溶性。能掺入膜，但自身不能形成膜。II类极性脂质（磷脂和鞘磷脂）：成膜分子，能形成双分子层和微囊。in类极性脂质（去污剂）：可溶性脂质，具有界面可溶性，但形成的单分子层不稳定。三、脂质的生物学功能r贮存脂质：三酰甘油、蜡脂质,结构脂质（生物膜的组成成分）：磷脂、胆固醇、糖脂活性脂质：菇（脂溶性维生素、光和色素）、类固醇（激素）、酶的辅助因子生物膜的结构组分：磷脂（甘油磷脂和鞘磷脂），胆固醇，糖脂能量贮存形式：动物、油料种子的甘油三酯 激素、维生素和色素的前体：拓类、固醇类、二十碳四稀酸 化学信号：PIP2（磷脂酰肌醇二磷酸），前列腺素等保护功能：动物的脂肪组织，植物的蜡质第二节脂肪酸及其衍生物一、脂肪酸的结构特点线形不分支脂肪酸：具有长碳氢碳（尾）和一个竣基末端（头）的有机化合物总称。二、脂肪酸的种类饱和脂肪酸软脂酸（棕柳酸）n-十六酸16:0硬脂酸n-十八酸18:0花生酸n-二十酸20:0不饱和脂肪酸（L6个双键）油酸：顺-十八碳-9-稀酸，18： lZ9c,亚油酸36）：顺，顺-十八碳-9,12-二稀酸，18：2A9c,12ca -亚麻酸（3-3）：全顺-十八碳-9,12,15-三稀酸，18：3A9c,12c.15c花生四稀酸（3一6）：全顺-二十碳-5,8,11,14四稀酸，20：4 A5c,8c,11c,14c二十二碳六稀酸（DHA）（3-3）：全顺-二十二碳47-10-13-16-19六稀酸,22：6 A4c,7c,10c,13c,16c,19c三、脂肪酸的理化性质姓链越长，溶解度越低；双键越多，熔点越低四、脂肪酸盐与乳化作用脂肪酸盐具有亲水基（电离的竣基）和和疏水基（长的燃链），是典型的两亲化合物，是离子型去污剂。五、多不饱和脂肪酸1、生物膜中多是顺式不饱和脂肪酸增加膜流动性；降低膜相变温度，抗寒冷2、多不饱和脂肪酸降低血脂生物膜中多是顺式不饱和脂肪酸：顺式不饱和脂肪酸增加膜流动性，降低膜相变温度，抗寒冷3、必需脂肪酸（essential fatty acids）：亚油酸和a -亚麻酸4、皂化值（评估油的质量）：完全皂化1克油脂所需KOH的毫克数。5、酸值（酸败程度）：中和1克油脂中的游离脂肪酸所消耗的KOH毫克数。6、碘值（不饱和键的多少）：100克油脂吸收碘的克数。六、类二十碳烷是花生四烯酸的衍生物。例如：前列腺素、凝血恶烷、白三烯第三节脂酰甘油和蜡Cr简单三脂酰甘油三酰甘油（甘油三脂）V酰基甘油二酰甘油（甘油二脂）I混合三脂酰甘油单酰甘油（甘油单脂）蜡一长链脂肪酸+长链一元醇（或固醇）CH2OHCH20HHO C H 甘油 HO C H甘油-3-磷酸CH2OHCH2O PO3”CH2O CO RiR2 CO 0 CH三酰甘油H2C O CO R3第四节磷脂r甘油磷脂：甘油、脂肪酸、磷酸和-分子氨基醇（如胆碱、乙醉胺、丝氨酸或肌醇）组成Y磷脂、鞘氨醇磷脂：以鞘氨醇代替了甘油。一、甘油磷脂1、结构与种类（1）磷脂酰胆碱（卵磷脂）（PC）HOCH2CH2N+（CH3）3（胆碱）（2）磷脂酰乙醇胺（脑磷脂）（PE）HO-CH2cH2N+小（乙醇胺）（3）磷脂酰丝氨酸（PS）HOCH2CHCOO-（丝氨酸）N+H3（4）磷脂酰肌醇（PI）（5）磷脂酰甘油（PG）（6）二磷脂酰甘油2、甘油磷脂的基本结构3、甘油磷脂的一般性质纯的甘油磷脂为白色蜡状固体溶于大多数含少量水的非极性溶剂，但难溶于无水丙酮。在水中能形成双分子层的微囊。二、鞘磷脂（见第五节鞘脂类）1、组成：鞘氨醇脂肪酸磷酸胆碱或乙醇胺第五节糖脂glycolipid一、甘油糖脂甘油糖脂是二酰H.油分子的羟基与糖基以糖昔键连接而成。植物的叶绿体和微生物的质膜富含甘油糖脂单（二）半乳糖基甘油二酯I黄基Glc甘油二酯二、鞘糖脂（神经酰胺糖脂）单糖、双糖或寡糖通过0-糖背键与神经酰胺相连而形成1、脑甘脂：半乳糖甘神经酰胺、葡萄糖甘神经酰胺2、硫脑甘脂：脑甘脂被硫酸化，在生理pH下带负电荷。3、神经节甘脂：寡糖链（带有个或多个唾液酸残基）与神经酰胺形成的鞘糖脂。三、糖脂的生物学功能1、细胞结构的刚性2、抗原的化学标记血型抗原3、细胞分化阶段可鉴定的化学标记4、调节细胞的正常生长5、授予细胞与其它生物活性物质的反应性倾向。第六节鞘脂类一、鞘氨醇二、神经酰胺鞘脂类的核心结构，由鞘氨醉氨基以酰胺键与长链（1826C）脂肪酸的羟基相连。三、鞘磷脂（见第四节磷脂）四、鞘糖脂（见第五节糖脂）第七节血浆脂蛋白Lipoprotein血浆脂蛋白可以把脂类（三酰甘油、磷脂、胆固醇）从一个器官运输到另一个器官。一、乳糜微粒（chylomicron CM）颗粒大小约为500nm,脂类含量高达98%,蛋白质含量少于2%,密度极低。CM由小肠粘膜细胞在吸收食物脂类（主要是甘油三酯）时合成，经乳糜导管，胸导管到血液。|主要功能为|：转运外源性什油一酯及胆固酥脂，从小肠到组织肌肉和adipose组织。二、极低密度脂蛋白（very low density lipoprotein VLDL）极低密度脂蛋白VLDL中TG主要在肝脏利用脂肪酸和葡萄糖合成。若食物摄取过量糖或体内脂肪动用过多，均可导致血VLDL增高。VLDL中脂类占85%-90%,其中TG占55%,其密度也很低。VLDL是运输内源性甘油三酯TG及胆固醇的主要形式。将脂类运输到组织中。三、低密度脂蛋白（low density lipoprotein LDL）转运内源性胆固醇，把胆固醇运输到组织.四、高密度脂蛋白（high density lipoprotein HDL）主要由肝合成，小肠也可合成，逆向转运胆固醉，清除细胞膜上过量的胆固醉。将胆固醇从肝外组织转运到肝进行代谢。HDL按密度大小又可分为HDL1、HDL2和HDL3。HDL1又称为HDLc,仅在摄取高胆固醇膳食后才在血中出现，健康人血浆中主要含HDL2和HDL3。载脂蛋白：脂质的增溶剂，脂蛋白受体的识别部位（细胞导向）第八节菇类和固醇类化合物统称为类异戊二烯类（isoprenoid）一、皓类砧分子的碳架可以看成是由两个或多个异戊二烯单位连接而成。是重要的活性物质。二、类固醇（留类）含有环戊烷多氢菲母核的类醇、酸及其衍生物。1、胆固醇（二氢胆固醇、7脱氢胆酸、胆固醇酯）（2）性质物理性质：白色、斜方晶体。化学性质：a.黑基可与脂酸成酯（棕桐酸、硬脂酸、油酸）b.双键可加氢（3）分布及功能脑及神经组织中，肝、肾、肾上腺、卵巢等合成固醇激素的腺体胆固醇是生物膜的重要成分，羟基极性端分布于膜的亲水界面，母核及侧链深入膜双层，控制膜的流动性，阻止磷脂在相变温度以下时转变成结晶状态，保证膜在低温时的流动性及正常功能。胆固醇是合成胆汁酸、类固醇激素、维生素D等生理活性物质的前体。肾上腺皮质激素、雌激素、雄激素2、植物笛醇不能被动物吸收和利用。豆密醇（大豆中）麦的醇（麦芽中）3、酵母固醇又称麦角俗醇，经紫外光照射可转化成维生素D3。三、固醇衍生物1、胆汁酸与脂肪酸或其他脂类结合（胆固醇，胡萝卜素）成盐，乳化肠腔内油脂，增加脂肪酶作用位点，便于油脂消化吸收。2、类固醇激素（见第七章激素）（1）肾上腺皮质激素（7种）（2）性激素雄性激素：睾丸酮雌性激素：雌二醇、黄体酮第三章蛋白质第一节氨基酸 Amino acid （Building blocks of proteins）酸水解：色氨酸被破坏，天冬酰胺、谷氨酰胺脱酰胺基，生成天冬氨酸、谷氨酸碱水解：消旋，色氨酸稳定酶水解：水解位点特异，用于级结构分析，肽谱一、氨基酸的功能1 .构成蛋白质2 .化学信号分子神经递质：Y-氨基丁酸Hormone：甲状腺素、口引跺乙酸3 .含氮化合物的前体：核甘酸和核酸的含氮碱基、血红素、叶绿素4 .代谢中间物尿素循环：精氨酸、瓜氨酸、鸟氨酸二、氨基酸的结构细胞内氨基酸的存在形式A.编码的蛋白质氨基酸，（Typical amino acid）,共20种，有对应的遗传密码B.非编码的蛋白质氨基酸，多肽合成后，由基本氨基酸被酶修饰而产生C.不构成蛋白质，（Amino acids not found in proteins）,约有150种（一）Typical amino acid （20种）（X）General structureJ H1 .按照R基的化学结构分类33（1） R为脂肪煌的氨基酸（5种）：Gly、Ala、Vai, Leu、HeA. R基为中性烷基（Gly为H ）,对分子酸碱性影响很小，几乎有相同的等电点（6.0）B.从Gly至De, R基团疏水性增加，lie是这20种氨基酸中脂溶性最强的之一（除Phe 2.5、Trp3.4、Tyr 2.3以夕卜）C.一般位于在蛋白质内部，侧链不被修饰（2） R中含有羟基的氨基酸（2种）：Ser和ThrA. Ser的-OH基是极性基团，易与其它基团形成氢健，具有重要的生理意义，在大多数酶的活性中心都发现有Ser残基B.Thr中的-OH是仲醇，具有亲水性，但形成氢犍的能力较弱，在酶的活性中心很少出现（3） R中含硫的氨基酸（2种）：Cys、MetA. Cys （半胱氨酸）R中含端基-SH两个Cys的-SH氧化生成二硫键，生成胱氨酸。Cys -SH+Cys -SH Cys-S-S- Cys ,二硫键利于蛋白质结构的稳定B. Met中含有甲硫基（-S-CH3）在生物合成中是一种重要的甲基供体（4） R 中含有 acidic group 的氨基酸（2种）：Asp、GluAsp 侧链竣基 pKa （ P-COOH）为3.86： Glu 侧链竣基 pKa （ Y-COOH）为4.25它们在生理条件下带有负电荷（5） R中含有酰胺基团的氨基酸（2种）：Asn、Gin易发生氨基转移反应，转氨基反应在生物合成和代谢中有甫要意义。（6） R 中含氨基的氨基酸（2种）：Basic amino acids. Lys, ArgA. Lys的R侧链上含有个氨基，pKa为10.53,生理条件下Lys侧链带有个正电荷。此外，它的侧链有4个C,柔性较大，使侧链氨基的反应活性增大B. Arg是碱性最强的氨基酸，pKa为12.48,生理条件下完全质子化（7） R中含有芳香基的氨基酸（2种）：Phe、Tyr都具有共筑n电子体系，易与其它缺电子体系或n电子体系形成电荷转移复合物（charge-transfer complex）,在分子相互识别过程中具有重要作用。这2种氨基酸在紫外区有特征吸收峰。（8） R为杂环的氨基酸（3种）：Trp、His、ProA.在280nm, Trp吸收最强，Tyr次之，Phe最弱B. His的咪喋环pKa在游离氨基酸中和在多肽链中不同，前者pKa为6.00,后者为7.35,它是20种氨基酸中侧链pKa值最接近生理pH值的一种，在接近中性pH时，可离解平衡，具有缓冲能力C. Pro是唯一的一种环状结构的氨基酸，它的a-亚氨基是环的部分，因此具有特殊的刚性结构。多肽链中，Pro残基所在的位置必然发生骨架方向的变化，它在蛋白质空间结构中具有极重要的作用。2.按照R基的极性可以分为4类（1）非极性氨基酸 Nonpolar amino acids （8种）Ale、Vai, Leu、lie、Phe、Trp、Met, Pro,在水中溶解度较小，在维持蛋白质的三维结构中起着重要作用。（2）不带电荷的极性氨基酸 Polar, uncharged amino acids （7种）Ser、The、Tyr、Cys, Asn、Gin、Gly,这类氨基酸的侧链都能与水形成氢键，因此很容易溶于水。（3）带负电荷的氨基酸（酸性氨基酸）Acidic amino acids （2种）：Glu和Asp（4）带正电荷的氨基酸（碱性氨基酸）Basic acids （3种）Arg, Lys、His非极性氨基酸般位于蛋白质的疏水核心，带电荷的氨基酸和极性氨基酸位于蛋白质表面。酶的活性中心：His、Ser（二）Uncommon amino acids1. 4-羟脯氨酸（结缔组织的纤维状蛋白）2. 5-羟赖氨酸（结缔组织的纤维状蛋白）3. 6-N-甲基赖氨酸（肌球蛋白）4. 羟基谷氨酸（凝血酶原及某些具有结合Ca?+离子功能的蛋白质）（三）非蛋白质氨基酸（not found in proteins）L-瓜氨酸、L-鸟氨酸（尿素循环）、Y-氨基丁酸（神经递质）三、氨基酸的功能1、组成蛋白质2、一些氨基酸及其衍生物充当化学信号分子3、氨基酸是许多含N分子的前提物4、一些基本氨基酸和非基本氨基酸是代谢中间物四、氨基酸的构型、旋光性和吸光性1 . ConfigurationGly只有一种构型，无旋光性；Thr和He各有四种光学异构体；其余的氨基酸有两种光学异构体：L型、D型；构成protein的贫基酸均属L-型（L-苏氨酸）2 .旋光性：Gly无旋光性外消旋物：D-型和L-型的等摩尔混合物L-苏氨酸和D-苏氨酸，L-别-苏氨酸和D-别-苏氨酸分别组成外消旋物内消旋物：分子内消旋胱氨酸有三种立体异构体：L-胱氨酸、D-胱氨酸、内消旋胱氨酸3 .氨基酸的光吸收性Tyr、Phe、Trp的R基含有共蛹双键，在紫外区有特征吸收。五、Acid-base chemistry of amino acid1 .两性解离性质（Zwitterion）晶体溶点高，离子晶体，不是分子晶体不溶于非极性溶剂介电常数高（氨基酸使水的介电常数增高，而乙醇、丙酮使水的介电常数降低），水溶液中的氨基酸是极性分子氨基酸在水溶液中以两性离子形式存在的原因：a -竣基pKl约2.0, pH>3.5时，a -竣基以COCT形式存在a-氨基pK2约9.4, pH<8.0时，a -氨基以nM+形式存在当PH3.5-8.0,带有相反电荷2 .酸碱滴定曲线（Titration）： Gly解离和滴定曲线Gly 的等电点（Isoelectric point） plP'= PK ，+ log,Pl = PK 2+ logr d -13 pl = pK j + pK 2+ log r 0.1I K J中性氨基酸 pl = PKLCOOH；pKa-NH、酸性氨基酸pl =阳，«；+叫碱性氨基酸pl = PK*-+ PKr氨基酸在等电点状态下，溶解度最小。pH>pI时，-COOH解离成-COO-,氨基酸带负电荷，向正极移动pH = pl时，氨基酸净电荷为零pH<pI时，-NH2解离成-NH3+,氨基酸带正电荷，向负极移动要点：（1） pH = pK,缓冲能力最大，pl缓冲能力最小（2）氨基酸pl的计算（3）不同pH时的电泳行为pH > pl时，带负电荷，向正极移动pH = pI时，净电荷为零pH < pl时，带正电荷，向负极移动六、氨基酸的化学性质（一）a.N%参加的反应1 .酰化反应酰化试剂：平氧酰氯、叔丁氧甲酰氯、苯二甲酸酎、对-甲苯磺酰氯。多肽和protein合成中被用作氨基保护剂丹磺酰氯（DNS-C1,5-二甲基氨基蔡-1-磺酰氯）与丹磺酰氯反应，生成DNS-氨基酸DNS-氨基酸被紫外光激发后发黄绿色荧光2 .烷基化反应a-氨基中的氮是一个亲核中心，能发生亲核取代反应A.2.4一二硝基氟苯反应（DNFB、FDNB）Sanger反应：二硝基苯基氨基酸（DNP-氨基酸）呈黄色，可以用层析法鉴定被Sanger用来测定蛋白质的N末端氨，基酸B.异硫氟酸苯酯反应（PITC Edman反应）PTH-氨基酸，无色，可以用色谱法分离鉴定Edman用此反应来鉴定protein的N末端氨基酸现用于蛋白质序列分析3 .生成西佛碱的反应（Schiflf）a-氨基与醛类反应，生成西佛碱，实质上是一种转氨基反应（二）a 一枚基参加的反应1 .成盐、成酯：分别与碱、醇反应2 .成酰氯的反应（使段基活化）：氨基被保护后，粉基可与二氯亚碉或五氯化磷反应，生成酰氯。此反应使氨基酸的竣基活化，易与另一个氨基酸的氨基结合，常用于多肽合成（三）a-N%和a-COOH共同参加的反应1 .与苗三酮反应加三酮在弱酸中与a-氨基酸共热，氨基酸氧化脱氨、脱竣，并产生还原荀三酮。然后，苛三酮与反应产物（氨及还原的三酮）反应，生成紫色化合物。X max =570nmPro X max =440nm此反应用于氨基酸定量分析氨基酸与苛三酮反应水合苛三酮+氨基酸（四）侧链R基参加的反应用于protein的化学修饰七、氨基酸的分离和分析2 .电泳分离rE q电泳的基本原理"=62 rr,3 .离子交换层析分离氨基酸磺酸型阳离子交换树脂树脂用含Na'的缓冲液平衡，pH=2氨基酸混合溶液pH 23氨基酸是阳离子，与树脂上的钠离子交换作用力：A.静电吸引B.氨基酸侧链与树脂基质（聚苯乙烯）的疏水作用力第二节蛋白质的共价结构一、蛋白质通论（-）化学组成与分类1 .元素组成常量：碳50%C骨架；氢7%C-H；氧23%羟基、埃基；氮16%氨基：硫0-3%筑基微量：磷一磷酸化、铁、铜、碘、锌、铜等形成配位键凯氏定氮：平均含氮16%粗蛋白质含量=蛋白氮X6.252 .氨基酸（amino acid）组成蛋白质：20种L-型a氨基酸组成的长链分子3 .分类（1）根据组成分类Simple protein,完全由氨基酸组成Conjugated protein,含有非蛋白质组分辅基（prosthetic group）或配基（ligand）（2）根据分子外形的对称程度分类：球状蛋白纤维状蛋白膜蛋白质（3）根据功能分类：酶、运输蛋白、激素、受体蛋白、运动蛋白、结构蛋白、防御蛋白4 .生物体内的含量和种类含量（干重）：微生物50-80%；人体45%；一般细胞50%种类：大肠杆菌3000；人体35000左右；生物界1010-1012（二）蛋白质分子大小与分子量：少于50 amino acids-peptide 多于50 amino acidsprotein蛋白质分子量=氨基酸残基数X 110氨基酸平均分子量138,加权平均分子量128,扣除1个水分子（三）蛋白质分子的构象与结构层次：蛋白质是氨基酸连接成的多肽链每种天然蛋白质都有自己特有的空间结构，这种空间结构称为蛋白质的（天然）构象 Protein的结构层次r-级结构（氨基酸顺序）Primary二级结构 SecondaryI超二级结构Super构象结构域Domain局级结构I三级结构（球状结构）Tertiary四级结构（多亚基聚集）、 Quaternary一级结构：brotein分子中氨基酸残基的排列顺序（含二硫M二级结构：|多肽主链中各个肽段借助于相邻氨基酸之间的氢键形成的构象包括a螺旋、B 折叠、B转角、无规卷曲一超二级结构：曲两个以上二级结构聚集形成规则的二级结构的组合体，如B a B和6 B B 结构域：囹灰链毛二级结构或超二级结构的基础上形成三级结构的局部折叠区，是一个相对独立的球状结商一结构域是多肽链的独立折叠单位，一般由100-200个氨基酸残基构成。分为单结构域和多结构域。三级结构：!多肽链通过盘旋、折叠，形成紧密的借各种次级键维持的球状桁乳四级结构：|寡聚蛋白中亚基种类、数目、空间排布及亚基间相互作用力单体protein只有、二.、:级结构，无四级结构。单条肽链：肌红蛋白、RNaser单体蛋白<、多条肽链：胰岛素、糜蛋白酣protein <”相同亚基：乳酸脱氢酶a 4、寡聚蛋白,不同亚基：血红蛋白二、肽 peptide（一）肽和肽键的结构一个氨基酸的a竣基和另一个氨基酸的a氨基脱水缩合而成的化合物。其中的氨基酸单位称氨基酸残基。肽键：氨基酸间脱水后形成的酰氨键。两个氨基酸形成的肽二肽。少于10个氨基酸的肽寡肽。多于10个氨基酸的肽一一多肽。肽键的结构特点：（1）酰胺氮上的孤对电子与相邻埃基之间的共振作用，形成共振杂化体，稳定性高。（2）肽键具有部分双键性质，不能自由旋转，具有平面性，6个原子几乎处在同平面内（酰氨平面）。（3）肽键亚氨基在pH 0-14内不解离（4）肽链中的肽键一般是反式构型，而Pro的肽键可能出现顺、反两种构型（二）肽的重要性质1 .旋光性：一般短肽的比旋光度等于其各个氨基酸的旋光度的总和2 .肽的酸碱性质在pH 0-14范围内，肽键中的亚氨基不解离。肽的酸碱性质主要取决于N端a-NH2和C端a-COOH以及侧链R上可解离的基团。在长肽或protein中，可解离的基团主要是 side groups。3 .肽的化学反应肽的a-竣基，*氨基和侧链R基上的活性基团都能发生与游离氨基酸相似的反应。凡是有肽键结构的化合物都会发生双缩胭反应，且可用于定性、定量分析。双缩胭反应是peptide和protein特有的反应，游离氨基酸无此反应。C11SO4双缩胭反应，生成紫红色或蓝紫色复合物。（三）天然存在的活性肽活性肽：生物体内有很强生物活性的寡肽或多肽1 .谷胱甘肽GluCysGly在细胞内参与氧化还原过程，清除内源性过氧化物和自由基。维护protein活性中心的疏基处于还原状态。2GSH GSSGH2O2+2GSH 2H2。+ GSSG2 .短杆菌肽（抗生素）由短杆菌产生的10肽环，抗菌。L-OmL-LeuD-PheL-ProL-ValL-OmL-LeuD-PheL-ProL-VaOm一鸟氨酸3 .脑啡肽（5肽，具有镇痛作用，已发现几十种Met-脑啡肽：TyrGlyGlyPheMetLeu-脑啡肽：TyrGlyGlyPheLeuLeu脑啡肽，既有镇痛作用又不会象吗啡那样使人上瘾。生物体内多肽或寡肽的来源A. protein合成后的剪切、修饰B.酶专性逐步合成（如谷胱甘肽）C.动物肠道可吸收寡肽4.生物体内寡肽的来源：（1）合成蛋白质的剪切、修饰（2）酶专一性逐步合成（如谷胱甘肽）（3）动物肠道可吸收寡肽三、Sequence primary structure （一级结构序列，共价结构）意义：protein 一级结构（序列）中含有形成高级结构全部必需的信息，一级结构决定高级结构及功能。一级结构决定高级结构。推断氨基酸序列（一级结构）空间结构预测空间结构（高级结构）功能（-）protein测序的一般步骤1 .测定protein分子中多肽链的数目2 .拆分protein分子中的多肽链3 .测定多肽链的氨基酸组成4 .断裂链内二硫键5 .分析多肽链的N末端和C末端6 .多肽链部分裂解成肽段7 .测定各个肽段的氨基酸顺序8 .确定肽段在多肽链中的顺序9 .确定多肽链中二硫键的位置（二）protein测序的基本策略对于一个纯protein,理想的方法是从N端直接测至C端，目前只能测60个N端氨基酸。1 .直接法（测protein的序列）两种以上特异性裂解法：N CA法裂解 AlA2A3A4B 法裂解_B1B2 B3B42 .间接法（测定核酸序列，推断氨基酸序列）（三）测序前的准备工