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第二章 蛋白质的结构和功能 第一节 蛋白质分子组成一、组成元素：N为特征性元素，蛋白质的含氮量平均为16%.-测生物样品蛋白质含量：样品含氮量6.25二、氨基酸1.是蛋白质的基本组成单位，除脯氨酸外属L-氨基酸，除了甘氨酸其他氨基酸的-碳原子都是手性碳原子。2.分类：（1）非极性疏水性氨基酸：甘、丙、缬、亮、异亮、苯、脯，甲硫。（2）极性中性氨基酸：色、丝、酪、半胱、苏、天冬酰胺、谷氨酰胺。（3）酸性氨基酸：天冬氨酸Asp、谷氨酸Glu。（4）（重）碱性氨基酸：赖氨酸Lys、精氨酸Arg、组氨酸His。三、理化性质1.两性解离：两性电解质，兼性离子静电荷 +1 0 -1 PHPI PH=PI PHPI 阳离子 兼性离子 阴离子 等电点：PI=1/2（pK1+pK2）2.紫外吸收性质：多数蛋白质含色氨酸、酪氨酸（芳香族），最大吸收峰都在280nm。3.茚三酮反应：茚三酮水合物与氨基酸发生氧化缩合反应，成紫蓝色的化合物，此化合物最大吸收峰为570nm波长。此反应可作为氨基酸定量分析方法。四、蛋白质分类：单纯蛋白、缀合蛋白（脂、糖、核、金属pr）五、蛋白质分子结构1.肽：氨基酸通过肽键连接构成的分子肽 肽键：两个氨基酸氨基羧基之间缩合的化学键（CONH）2.二肽：两分子氨基酸借一分子的氨基与另一分子的羧基脱去一分子的水缩合成 3.残基：肽链中的氨基酸分子因脱水缩合而残缺，故被称为氨基酸残基。4.天然存在的活性肽：（1）谷胱甘肽GSH：谷，半胱，甘氨酸组成的三肽具有还原性，保护机体内蛋白质或酶分子免遭氧化，使蛋白质或酶处于活性状态。在谷胱甘肽过氧化物酶催化下，GSH可还原细胞内产生的过氧化氢成为水，同时，GSH被氧化成氧化性GSSG，在谷胱甘肽还原酶作用下，被还原为GSHGSH的硫基具有噬核特性，能与外源性的噬电子毒物（如致癌物，药物等）结合，从而阻断，这些化合物与DNA,RNA或蛋白质结合，以保护机体（解毒）（2）多肽类激素及神经肽促甲状腺激素释放激素TRH神经肽：P物质（10肽） 脑啡肽（5肽） 强啡肽（17肽）第二节 蛋白质的分子结构一级二级三级四级定义蛋白质中氨基酸的数目及排列顺序蛋白质分子中多肽链骨架中原子的局部空间排列，不涉及侧链空间排布二级结构进一步盘曲折叠成具有一定规律的三维空间结构亚基与亚基间呈特定的三维空间排布，并以非共价键相连接形式a-螺旋（上升一圈3.6个,螺距0.54nm，直径0.5nm）-折叠（正向0.6，反,0.7）-转角，无规卷曲，超二级卷曲结构域：蛋白质构象中特定的区域。是由多肽链上相邻的超二级结构的紧密相联）。形成的结构区域）亚基（完整的三级结构）键肽键（主）二硫键（次）氢键疏水作用，离子氢键，范德华力疏水作用，盐键和氢键意义是蛋白质空间构象和特异性生物活性的基础，但不是决定空间构象的唯一因素由一级结构决定，发挥特殊生理功能短距离效应相对分子质量大的蛋白质常分为多个结构域执行不同功能长距离效应超二级结构：即模体（motif），指在多肽链内顺序上相互临近的二级结构常常在空间折叠中靠近，彼此相互作用，形成规则的二级结构聚合体。蛋白质的分类：1.根据组分：（1）单纯蛋白质 （2）缀合蛋白：脂、糖、核、金属pr（非蛋白部分为结合蛋白的辅基）2.形状和空间构象：（1）纤维状：长轴和短轴之比大于10，不溶于水，韧性支架和外保护（2）球状：水溶性较好，结构更复杂酶和调控蛋白第三节 蛋白质结构与功能的关系一、一级结构是空间构象的基础1.空间构象遭破坏的核糖核酸酶只要一级结构未被破坏，就可能恢复到原来的三级结构，功能依然存在。2.一级结构是功能的基础。不同种属来源pr相似的一级结构（序列同源现象）具有相似的功能同源蛋白质。3.一级结构改变与分子病 分子病：蛋白质分子发生变异所导致的疾病，为基因突变导致。镰刀形贫血：谷氨酸 缬氨酸二、蛋白质空间结构与功能的关系1.蛋白质的功能依赖于特定的空间结构2.蛋白质在不改变一级结构的前提下，通过变构（配体物质与蛋白质非共价键结合改变构象）可以改变活性三、蛋白质空间的结构改变与疾病1.因蛋白质折叠错误或折叠不能导致构象变化引起的疾病，成为蛋白质构象病2.朊病毒：查不到任何核酸，对各种理化作用有很强抵抗力，传染性极强的蛋白质颗粒。（1）细胞型（正常型）：表达于脊椎动物细胞表面，存在于a-螺旋。（2）瘙痒性（致病型）：是PrPc异构体，可胁迫PrPc转化为PrPSc，实现自我复制，并产生病理效应。四、蛋白质的理化性质：两性解离两端氨基和羧基+侧链某些基因解离若溶质pHpI蛋白质带负电荷若溶液pH=pI，为兼性离子，电荷为0等电点体内蛋白质的各种PI不同，多接近5.0紫外吸收含肽键220nm和芳香族氨基酸280nm处吸光度的测定，常用于蛋白质的定量双缩脲反应呈紫色反应，用于检测蛋白质的水解程度透析蛋白质是生物大分子不易透过半透膜，通过半透膜纯化含小分子杂质的蛋白质变性破坏共价键和二硫键，若一级结构未被破坏，轻微变性后可因去除变性因素而恢复活性（复性）沉淀除去蛋白质的水化膜并中和其电荷，可发生沉淀凝固蛋白质被强酸强碱变性后，仍能溶于强酸或强碱溶液中，若将强酸或强碱溶液的PH值调至等电点，变性蛋白质结成不溶絮状物，称结絮。若再加热紫状物变得更为坚固，不易再溶于强酸强碱中。（凝固）变性变性的蛋白质不一定沉淀，沉淀的蛋白质不一定变性，但变性的蛋白质易沉淀，凝固的蛋白质均已变性，而且不再溶解。五蛋白质的分离与纯化：1.提取：破碎组织和细胞，将蛋白质溶解于溶液中的过程称为蛋白质的提取。2.纯化：将溶液中的蛋白质相互分离而取得单一蛋白质组分的过程。3.改变蛋白质溶解度使其沉淀的方法：（1）盐析：用高浓度的中性盐将蛋白质从溶液中析出。Eg：硫酸铵 硫酸钠 氯化钠。原理：夺取蛋白质周围的水化膜，破坏其稳定性。（2）加入有机溶剂 Eg：丙酮 正丁醇 乙醇 甲醇。原理：降低溶液的介电常数，使蛋白质相互吸引。四 补充一、氨基酸分类都含有共轭双键紫外光吸收性质1.带脂肪烃侧链的氨基酸：丙，缬，亮，异亮2.含芳香环：苯丙芳香族：酪，色3.含硫：甲硫氨酸 含疏基：半胱氨酸4.亚氨基酸：脯氨酸 含羟基：丝 苏5.含酰胺基：谷氨酰胺，天冬酰胺 含羧基（酸性带负电）：天冬氨酸，谷氨酸二、肽1.多肽链两端：自由氨基（氨基末端，N端），羧基（羧基末端，C端）。2.多肽命名：N端C端3.多肽中肽链4个原子（C,O,N,H）和相邻两个a碳原子等6个原子位于同一酰胺平面，构成肽单元（Peptide Unit）。4.抗生素肽：抑制，杀死细菌的多肽第三章 核酸的结构和功能核酸是一类含磷的生物大分子化合物，携带和传递遗传信息，为生命的最基本物质之一。根据组成不同，可分为核糖核酸（RNA）和脱氧核糖核酸（DNA）。核酸DNARNAmRNAtRNArRNA单核苷酸磷酸核苷（脱氧核苷）戊糖（脱氧戊糖）碱基（嘌呤碱，嘧啶碱）核酸第一节 核酸的化学组成及一级结构核酸分子的元素组成为C，H，O，N和P，基本单位为核苷酸。（也称单核苷酸）一、核苷酸嘌呤腺嘌呤（A）鸟嘌呤（G）核苷酸完全水解可释放出等摩尔量的含氮碱基，戊糖（脱氧戊糖）和磷酸。嘧啶尿嘧啶（U）胸腺嘧啶（T）胞嘧啶（C）1.碱基（1）存在于DNA分子中：A，T，C，G；存在于RNA中：A，U，C，G。（2）此外，核酸还含有一些含量很少的碱基，种类很多，大多数为甲基化碱基。2.戊糖（1）核糖构成RNA，脱氧核糖构成DNA；（2）RNA分子较DNA分子更易发生水解，因此不如DNA稳定。3.核苷（1）碱基和核糖（脱氧核糖）通过糖苷键连接成核苷（脱氧核苷）。（2）核 苷：AR，GR，UR，CR（3）脱氧核苷：Dar，dGR, dTR, dCR.4.单核苷酸（1）核苷（脱氧核苷）和磷酸酯键连接形成核苷酸（脱氧核苷酸）核苷酸：AMP，GMP，UMP，CMP脱氧核苷酸。dAMP,dGMP,dTMP,dCMP.。重要的核苷酸衍生物多磷酸核苷酸：NTP（三核酸核苷），NDPC（二磷酸核苷环化核苷酸：cAMP（3,5-环腺甘酸）cGMP（3,5-环鸟苷酸）二、核酸的一级结构1.定义：核酸中核苷酸的排列顺序。由于核苷酸间的差异主要是碱基的不同，所以也称为碱基序列。2.核苷酸之间以3，5磷酸二酯键连接形成多核苷酸链，且多核苷酸链是有方向性的。书写方法：左端标出5末端，右侧为3末端例如：5ACTGCT3第二节 DNA的空间结构和功能一、DNA的二级结构双螺旋结构模型DNA双螺旋结构的特点1.DNA分子由两条反向平行但走向相反的脱氧多核苷酸链组成，两链以一脱氧核苷酸-磷酸，为骨架，以右手螺旋方式绕同一公共轴盘螺旋，直径为2nm，形成大沟和小沟相间，碱基垂直螺旋轴居双螺旋内侧，与对侧碱基形成氢键配对（互补配对形式：A=T，C=G），相邻碱基平面距离0.34nm，螺旋一圈螺距3.4nm，一圈10对碱基。2.DNA双螺旋结构的稳定主要由互补碱基对之间的氢键和碱基堆积力来维持。氢键主持双链横向稳定性，碱基堆积力维持双链纵向稳定性。3.DNA双螺旋结构的多样性DNA双螺旋结构是DNA分子在水性环境和生理环境下最稳定的结构，但当改变溶液的离子浓度或相对温度时，DNA结构会发生改变。二、DNA的超螺旋结构及其在染色质中的组装1.DNA超双螺旋结构（1）超螺旋结构：DNA双螺旋链再盘绕成超螺旋结构；（2）正超螺旋：盘绕方向与DNA双螺旋方向相同（2）负超螺旋：盘绕方向与DNA双螺旋方向相反 2.原核生物DNA是环状超螺旋结构3.真核生物DNA在核内的组装真核生物染色体由DNA和蛋白质构成，其基本单位是核小体，核心颗粒连接区DNA（约146bp）组蛋白八聚休连接区DNA（约60bp）H1核小体（1）核心颗粒：由长146bp的双螺旋DNA以超螺旋方式缠绕组蛋白八聚休1.8圈组成。（2）连接区：由连接区DNA和组蛋白H1组成。（3）连接区DNA：连接相邻两个核心颗粒。（4）组蛋白组蛋白种类：H1，H2A，H2B，H3，H4组蛋白八聚体（核心组蛋白）由各2分子H2A，H2B，H3，H4组成八聚体（5）真核生物染色体DNA组装不同层次的结。（6）染色体是由DNA和蛋白质构成的不同层次缠绕线和螺线管结构三、DNA的功能1.DNA的基本功能是以基因的形式荷载遗传信息，并作为基因复制和转录的模板。它是生命遗传的物质基础，也是个体生命活的信息基础。2.基因就是指在染色体上占有一定位置的遗传的基本单位或单元。3.基因组是指来自一个遗传体系的一整套遗传信息。4.此外，真核细胞还有线粒体和叶绿体，分别含有线粒体DNA和叶绿体DNA，属于核外遗传物质。第三节 RNA的功能和结构RNA的种类、分布和功能细胞核和胞液线粒体功能核蛋白体RNArRNAmt rRNA核蛋白体组分信使RNAmRNAmt rRNA蛋白质合成模板核内不均一RNAHnRNA成熟mRNA的前体核内小RNASnRNA参与HnRNA的剪接、转运核仁小RNASnoRNArRNA的加工、修饰胞浆小RNAScRNA/TSL-RNA蛋白质肉质网定位合成的信号识别体组分转运RNAtRNAmt tRNA转运氨基酸一、信使RNA的结构与功能mRNA的结构特点1.大多数真核mRNA的5末端均在转录后加上一个甲基鸟苷，同时第一个核苷酸的C2也是甲基化，形成帽子结构。2.大多数真核mRNA的3末端有一个多聚腺苷酸（polyA）结构，称为多聚A尾5m7GpppAUGUAGAAUAAApoly(A)33非翻译区 编码区5非翻译区3.帽子结构和多聚A尾的功能（1）mRNA核内向胞质的移位（2）mRNA的稳定性维系（3）翻译超始的调控4.mRNA的功能：转录核内DNA遗传信息的碱基排列顺序，并携带至细胞质，指导蛋白质合成的氨基酸排列顺序 二、转运RNA的结构和功能1.tRNA分子中含有较多的稀有碱基，含10-20%稀有碱基，如DHU，3末端为-CCA-OH，5末端大多数为G2.tRNA二级结构三叶草氨基酸臂，DHU环，反密码环，额外环，TC环3.tRNA的三级结构倒L形4.tRNA的功能：搬运氨基酸到核糖体和识别密码子，参与蛋白质的翻译三、核蛋白休RNA的结构和功能1.rRNA与核糖体蛋白共同构成核蛋白体或称为核糖体，核糖体均由易于解聚的大小两个亚基组成。2.rRNA的功能：参与组成核蛋白体，作为蛋白质生物合成的场所。3.rRNA的种类：（根据沉降系数）真核生物原核生物5srRNA5srRNA28srRNA23srRNA5.8srRNA16srRNA18srRNA原核生物（大肠杆菌为例）真核生物（以小鼠肝为全例）小亚基30S40SrRNA16S1542个核苷酸18S1874个核苷酸蛋白质21种占总量的40%33种占总量的50%大亚基50S60SrRNA23S2940个核苷酸28S4718个核苷酸5S120个核苷酸5.8S160个核苷酸5S120个核苷酸蛋白质36种占总量的30%49%占总量的35%第四节 核酸的理化性质一、核酸的一般理化性质1.核酸分子中有末端磷酸和许多连接核苷的磷酸残基，为多元酸，具有较强的酸性。2.核酸分子中还有含氮碱基上的碱性基团，故为两性电解质，各种核酸分子大小及所带电荷不同，电泳和离子法来分离不同的核酸。二、DNA的变性1.定义：在某些理化因素作用下，DNA双链解开成两条单链的过程。变性并不涉及核苷酸共键（磷酸二脂键）的断裂。2.方法：过量酸、碱、加热、变性试剂如尿素、酰胺以及某些有机溶剂如乙醇、丙酮等。3.变性后其它理化性质变化：DNA变性的本质是双链间氢键的断裂。变性引起紫外吸收值的改变4.增色效应：DNA变性时其溶液A260增高的现象5.Tm：变性是在一个相当窄的温度范围内完成，在这一范围内，紫外光吸收值达到最大值的50%时的温度温度称为DNA的解链温度，又称熔解温度，或熔点。6.Tm值与下列因素有关：（1）DNA的均一性：DNA的均一性较高，那么DNA链各部分的氢键断裂所需的能值较接近，Tm值范围较窄，所之亦然，由于可见Tm值可作为衡量DNA样品均一性的指标。（2）C-G碱基对含量：G-C碱基对为3对氢键，而A-T碱基对只有2对氢键，所以破坏G-C间氢键较A-T间氢键需要更多的能量。因此Tm值大小与G+C含量成正比，也可通过Tm值推算出DNA碱基的百分组成。X%（G+C）=（Tm-69.3）*2.44（3）介质中离子强度：离子强度低，DNA的Tm值较低。三、DNA的复性与分子杂交1.DNA复性定义：在适当条件下，变性DNA的两条互补链可恢复天然的双螺旋构象，这一现象称为复性。（1、足够的盐浓度消除磷酸基的静电斥力，2、足够高的温度破坏无规则的链内氢键）2.热变性的DNA经缓慢冷却后即可复性，这一过程称为退火。3.减色效应：DNA复性时，其溶液A260降低。4.核酸分子杂交：在DNA变性后的复性过程中，如果将不同种类的DNA单链分子或RNA分子放在同一溶液中，只要两种单链分子之间存在着一定程度的碱基配对关系，在适宜的条件（温度及离子强度）下，就可以在不同的分子间形成杂化双链。5.这种杂化双链可以在不同的DNA与DNA之间形成，也可以在DNA和RNA分子间或者RNA与RNA分子间形成，这种现象称为核酸分子杂交。6.核酸分子杂交的应用第四章 酶一、 酶的概念：酶是指由活细胞产生的具有催化作用的蛋白质。1、命名：习惯命名：分解脂肪的酶脂肪酶据其催化的底物 催化脱氢反应酶脱氢酶据其催化的反应类型命名 系统命名2、分类：氧化还原酶类 转移酶类 水解酶类 裂解酶类 异构酶类 合成酶类（或连接酶类） 3、化学本质：据化学本质将酶分两类，即：蛋白脂类的酶 核酸类的酶二、酶的分子结构与功能1、分子组成：单纯酶和结合酶。酶蛋白：结合酶中的蛋白质部分。辅助因子：结合酶中的非蛋白质部分。全酶：酶蛋白与辅助因子结合形成的复合物称全酶，只有全酶才有催化作用。金属酶：金属离子如果与酶结合紧密，在提取的过程中不会丢失，这类酶称为金属酶。如：羧肽酶（含Zn2+）黄嘌呤氧化酶（含Mo2+）金属离子作用：维持酶分子的构象；传递电子；在酶与底物间起桥梁作用；中和阴离子降低反应的静电斥力。根据辅助因子与酶蛋白结合的牢固程度不同将其分为辅基或辅酶。注：辅基大多为金属离子一种酶蛋白只能与一种辅助因子结合，但是一种辅助因子可与不同酶蛋白结合。 单纯酶：仅含单纯酶：仅含-氨基酸的蛋白质分类结合酶：蛋白质+非蛋白质部分（即辅酶分子）（即酶蛋白 ）酶蛋白决定反应的特异性小分子有机化学物 结合成复合物全酶（只有全美才具有催化作用）辅酶因子 金属离子 在酶促反应中1、 维持酶分子的构象2、 传递电子3、 在酶与底物间起桥梁作用4、 中和阴离子，降低反应的静斥力 辅酶：与蛋白质结合疏松辅酶因子 参与酶活性中心的组成 辅基：与酶蛋白结合牢固酶活性中心（active center）：指酶分子中能与底物结合并催化底物转变为产物的特定的空间结构区域。酶活性中心内 结合集团：结合底物和辅酶，使之成为复合物的必需基团 催化基团：影响底物中某些化学键的稳定性，催化底物转变成为产物2、酶的活性中心概念：酶分子中与酶活性密切相关的化学基因称为必需基因，这些必需基因在一级结构上可能相距很远，必需基团在空间结构上彼此靠近，组成具有特定空间结构的区域，能与底物特异结合并将底物转化为产物，这区域称为酶的活性中心或活性部位。分类：酶活性中心内的必需基团：结合基因和催化基因 酶活性中心外的必需基团：组氨酸的咪唑基，丝氨酸的羟基等。三、酶促反应的特点与机制1、酶与催化剂相比较：共同点：A催化作用；B反应前后酶质与量不变；C不改变反应平衡常数不同点：A极高的催化效率B高度的特异性：1、绝对特异性 2、相对特异性 3、立体异构特异性 C可调节性2、酶促反应的机制诱导契合假说酶：与底物相互接近时，其结构相互诱导、相互变形和相互适应，进而相互结合。这一过程称为酶-底物结合的诱导契合假说 。邻近效应与定向排列：提高反应速率多元催化：同一种酶常兼有酸、碱双重催化作用。表面效应：四、酶促反应动力学影响酶促反应因素:酶浓度、底物浓度、pH、温度、抑制剂、激活剂等。1、 底物浓度对反应速度的影响在酶量恒定的情况下，酶促反应的速度主要取决于底物的浓度在底物浓度较低时，反应速度随底物浓度的增加而上升，加大底物浓度，反应速度趋缓，底物浓度进一步增高，反应速度不再随底物浓度的增加而加快，达最大反应速度，此时酶的活性中心被底物饱和。 2、米-曼氏方程式 间产物学说：酶（E）与底物（S）形成酶底物复合物（中间产物ES）,此复合物再分解为产物(P)和游离的酶。米氏方程式：V= VmaxS。A米氏方程式Km值等于酶促反应速度为最大反应速度一半时的底物浓度。B、Km值酶对底物的亲和力。C、Km是酶的特征性常数之一，只与酶的结构，酶所催化的底物和反应环境如温度、PH、离子强度有关，与酶的浓度无关（同一底物，不同的酶有不同的Km值）。D、Vmax是酶完全被底物所饱和时的反应速度，与酶浓度成正比。km值和Vmax值的测定：双倒数作图法第一步： V=Vmax*S/(Km+S)两边同取倒数得 1/V=Km/（Vmax*S）+1/Vmax以1/V对1/S作图，纵轴截距=1/Vmax, 横轴截距=-1/kmHanes作图法: S/V=Km/Vmax + S/Vmax 以S/V对S作图，纵轴截距=-km, 直线k=1/Vmax3、 酶浓度对反应速度的影响（当Skm，酶可被底物饱和的情况下，反应速度与酶浓度成正比。当SE时，km忽略不计）4、温度对反应速度的影响温度升高，酶促反应速度升高温度升高，可引起酶的变性失活。最适温度：酶促反应速度最快时的环境温度称为酶促反应的最适温度。（酶的最适温度不是酶的特征性常数，与反应时间有关）注：临床应用：低温麻醉、低温保存菌种。5、pH对反应速度的影响酶活性受其反应环境的PH影响，且不同的酶对不同的PH有不同要求。最适pH ：酶催化活性最大时的环境pH胃蛋白酶最适PH值是1.8；肝精氨酸酶是9.8；多数酶是中性（最适pH不是酶的特征性常数，受底物浓度，缓冲液种类与浓度，以及酶的纯度等因素影响）6、抑制剂对酶促反应速度的影响 抑制剂：凡能使酶的催化活性下降而不引起酶蛋白变性的物质统称为酶的抑制剂。 抑制剂多与酶的活性中心内、外必需基因相结合，从而抑制酶的催化活性。分类： 不可逆性抑制剂：以共价键与酶活性中心上的必需基因相结合，使酶失活，此种抑制剂不可用透析、超滤等方法去除。 可逆性抑制剂：抑制剂与酶以非共价键方式结合，使酶活性降低或消失，可采用透析、超滤的方法解除，是一种可逆性结合。A 竞争性抑制作用：与底物竞争酶的活性中心，从而阻碍酶与底物结合成中间复合物。（可逆的）比如：丙二酸与琥珀酸争琥珀酸脱氢酶，磺胺药物与对氨基苯甲酸竞争二氢叶酸合成酶）B Vmax不变，Km值C 非竞争性抑制作用：与酶活性中心外的必需基因结合，底物与抑制剂之间无竞争关系。Vmax，Km值不变C.反竞争性抑制作用：抑制剂不与酶结合，反与酶和底物形成的中间产物（ES）结合，使中间产物ES的量下降。Vmax，Km值7、激活剂对酶促反应速度的影响 激活剂：使酶从无活性变为有活性或使酶活性增加的物质。 酶的激活剂大多为金属离子，如：Mg+、K+、Mn2+等。 必需激活剂：大多数金属离子激活剂对酶促反应是不可缺少的。非必需激活剂：激活剂不存在时，酶仍有一定的催化活性。8、酶活性测定与酶活性单位 酶的活性指酶的催化化学反应能力，其衡量标准是酶促反应速度。 酶的比活力：比活力是表示酶纯度的较好指标。（每分钟催化1umol底物转化为产物所需的酶浓度） 调节对象：关键酶 调节方式:五酶的调节酶活性调节（快）酶含量调节（慢）1、酶活性调节酶原与酶原的激活 酶原：无活性的酶的前体。酶原的激活：由无活性的酶原变成有活性的酶的过程称酶原的激活-保护细胞本身的蛋白质不受蛋白酶的水解破坏；-保证了合成的酶在特定部位和环境中发挥生理作用。 酶原的激活一般通过某些蛋白质酶的作用，水解一个或几个特定的肽键，致使蛋白质构象发生改变而使酶原具有活性，其实质是酶的活性中心形成或暴露的过程（其过程不可逆） 生理意义：变构酶（别构酶） 变构调节：酶分子活性中心外的某一部分可以与体内一些代谢物可逆地结合，使酶发生变构并改变其催化活性，这种调节酶活性的方式称为变构调节。 变构效应剂：引起变构效应的代谢物称为变构效应剂。 变构效应剂引起酶活性的增强或减弱，分别称变构激活作用或变构抑制作用。酶的共价修饰调节 共价修饰（化学修饰）：酶蛋白肽链上的一些基因可与某些化学基因发生可逆的共价结合，从而改变酶活性，这一过程称酶的共价修饰。 酶共价修饰包括：磷酸化与去磷酸化、乙酰化与去乙酰化、SH与SS、甲基化与去甲基化、腺苷化与去腺苷化。2.酶的调节酶蛋白合成的诱导与阻遏 酶蛋白的合成量主要 调节 诱导剂：能促进酶蛋白的基因转录，增加酶蛋白生物合成的物质为诱导剂（辅阻遏剂则相反）-溶酶体蛋白酶降解途径（不依赖ATP）-非溶酶体蛋白酶降解途径（依赖ATP和泛素）酶降解的调控酶蛋白质降解途径3同工酶同工酶：指催化相同的化学反应，而酶蛋白分子结构、理化性质、免疫学性质不同的一组酶。同工酶是由不同基团或等位基因编码的多肽链，或由同一基因转录生成的不同mRNA翻译的不同多肽链组成的蛋白质。翻译后经修饰生成的多分子形式不在同工酶之列。同工酶存在于同一种属或同一个体的不同组织或同一细胞的不同亚细胞结构中乳酸脱氢酶是四聚体蛋白分为H型（心肌型）M型（骨骼肌型）LD1(H4)、LD2(H3M)、LD3(H2M2)、LD4(HM3)、LD5(M4)备注： 参与组成辅酶的维生素 转移基因辅酶或辅基所含维生素氢原子NAD+、NADP+FAN、FAD尼克酰胺（维生素PP）维生素B2醛基TPP维生素B1酰基辅酶A、硫辛酸泛酸、硫辛酸烷基钴胺美辅酶类维生素B12CO2生物素生物素氨基磷酸吡哆醛吡哆醛（维生素B6）甲基等一碳单位四氢叶酸叶酸第五章 维生素与微量元素第一节 维生素一、概论1.维生素：是维护人体健康，促进生长发育，和维持细胞正常生理功能所必需的一类低相对分子质量有机化合物。2.特点：（1）日需量少，但大部分由食物供给。（2）是重要的营养素，但不能供能，也不是细胞组织的结构成分。（3）多数是构成某些酶的辅酶或辅基成分。（4）长期缺乏会引起供能障碍或出现生理功能紊乱即维生素缺乏病。二、脂溶性维生素维生素主要功能活性形式缺乏症A参与视黄醇合成，参与糖蛋白的合成，维持上皮结构的完整性，促进生长发育11-顺视黄醛，视黄醛，视黄酸夜盲症，干眼病，皮肤干燥D促进钙磷代谢，是1,25-（OH2）P3的前体1,25-（OH2）P3佝偻病，软骨病E重要的抗氧化剂，对抗氧自由基，促进血红素合成，维护生殖功能生育酚未发现K维持体内第II,VII,IX,X凝血因子在正常水平2-甲基-1,4-茶醌易出血三、水溶性维生素维生素主要功能活性形式缺乏症B1转酮酶的辅酶，转酮基反应，抑制胆碱酯酶的活性TPP脚气病，末梢神经炎B2世称核黄素，黄素蛋白酶的辅酶，参与体内氧化体素FMN,FAD口角炎，舌炎，唇炎，阴囊炎B6氨基酸代谢中转氨酶，脱羧酶的辅酶，ALA合成酶的辅酶磷酸吡哆醛，磷酸吡哆胺未发现B12构成甲基转移酶的辅酶，参与甲基化，促进DNA的合成，促进红细胞合成甲钴胺素，钴胺素进行性脱髓鞘病PP烟酸，构成脱氢酶辅酶，参与生物氧化体系NAD+,NADP+癞皮病C水溶性抗氧化剂，促进胶原蛋白合成，参与芳香族氨基酸代谢，促进铁的吸收抗环血酸坏血病维生素主要功能活性形式缺乏症泛酸构成CoA及酰基载体蛋白ACP的成分，参与体内酰基转移CoA，ACP未发现叶酸以四氢叶酸形式参与一碳集团转运；与蛋白质核酸合成，红细胞白细胞的成熟有关FH4巨幼红细胞性贫血生物素几种羧化酶的辅酮，参与CO2的固定羧化酶辅酮脱屑性红皮病1.维生素E又称生育酚，以a-生育酚在自然界分布最为广泛，且生物活性最强。2.维生素C保护疏基作用：维生素C作为供氢体能使许多疏基分子上的疏基保持在还原状态，发挥其催化作用。正常成人每日维生素C的需要量是60mg。第六章 生物氧化第一节 构成ATP的氧化体系一、呼吸链1.概论（1）定义：代谢物脱下的成对氢离子（2H）通过多种酶和辅酶所催化的连锁反应，逐步传递最终与氧结合成水。由于此过程与细胞呼吸有关，所以将此传递链称为呼吸链。（2）在呼吸链中，酶和辅酶按一定顺序排列在线粒体内膜上。（3）传递氢的酶或辅酶称之为递氢体。（4）传递电子的酶或辅酶称之为电子传递体。（5）无论递氢体还是电子传递体都起传递电子的作用，所以呼吸链又称电子传递链。2.呼吸链的组成： （1）烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD+）或称辅酶I（CoI）。生理PH条件下，烟酰胺中的吡啶氮为五价氮，它能可逆地接受电子而成为三价氮，与氮对胃的氢键也较活泼，能可逆地加氢还原，故可视为递氢体。 NAD+2H NADP+H+（2）黄素蛋白（FP）有两种辅基：黄素单核苷酸（FMN）黄素腺嘌呤二核苷酸 FMN +2H FAD 氧化型 （ ） （ ） 还原型 FAD H2- FAD （3）铁硫蛋白（Fe-S）分子中含铁原子和硫原子，铁和无机硫原子和蛋白质多肽链上半胱氨酸残基的硫相结合。 Fe2+ Fe3+ + Fe 单电子传递（4）泛醌（UQ）又称辅酶Q（CoQ）脂溶性的苯醌类化合物，分子中带有一很长的侧链，由多个异戊二烯组成。 H+e H+e 泛醌 泛醌H 二氢泛醌 (醌型或氧化型) （半醌型） （氢醌型或还原型）（5）细胞色素类（Cyt）位于线粒体内膜的电子传递体，辅基为铁卟啉。作用：将电子从呼吸链传递到氧的专一酶。（6）人体线粒体呼吸链复合酶：-复合体酶名称多肽链数目辅基INADH-泛醌还原酶43FMN Fe-SII琥珀酸-泛醌还原酶4FAD Fe-SIII泛醌-细胞色素C还原11铁卟啉 Fe-SIV细胞色素C氧化酶13铁卟啉 Cu细胞色素C1铁卟啉3.主要的呼吸链（1）NADH氧化呼吸链：生物氧化中大多数脱氢酶如乳酸脱氢酶,苹果酸脱氢酶都是以NAD+为辅酶NADH氧化呼吸链的组成和作用 2H+SH2 NAD+ UQ 2Cyt-Fe2+ 1/2O2S NADH+H+ UQH2 2Cyt-Fe3+ O2 H2O （2）琥珀酸氧化呼吸链（FADH2氧化呼吸链）呼吸酸脱氢酶催化脱下的2H经复合体II使CoQ形成CoQH2，再往下的传递与NADH氧化呼吸链相同。(琥珀酸脱氢酶,鏻酸甘油脱氢酶,脂闲CoA脱氢酶) 琥珀酸 FAD(Fe-S) UQH2 2Cyt-Fe3+ O2延胡索酸 FADH2(Fe-S) UQ 2Cyt-Fe2+ 1/2O2 2H+二、氧化磷酸化（1）定义：代谢氧化物脱氢经呼吸链传递给氧生成水的同时，释放能量使ADP磷酸化生成ATP，由于代谢物的氧化反应与ADP磷酸化反应耦联反应故称氧化磷酸化。（2）氧化磷酸化是体内生成ATP的主要方式，另一种生成ATP的方式是底物水平磷酸化。1.氧化磷酸化的耦联部位：（1）P/0比值的测定：消耗1mol氧原子所需消耗的无机磷的摩尔数。（2）自由能变化： Go=-nFEo n=传递电子数；F为法拉第常数96.5kJ/(molV)2. 氧化磷酸化的耦联机制（1）化学渗透假说:电子经过呼吸链传递释放的能量可以将H+从线粒体内膜的基质侧弄到膜间隙，因此产生了电化学梯度，当质子顺浓度梯度经过ATP何梅F0回流，能生成ATP )实验证明：递氢体和电子传递体在线粒体内膜上交替排列，复合体I、II、III如同线粒体内膜上的3个质子泵，均能将H+从线粒体基质泵到膜间隙。（2）ATP合酶由亲水性F1和疏水性F0两部分组成F1 ：a3，3 ， 功能：催化合成ATPF0 ：a,b2,C912亚基当H+浓度顺梯度经F0中a亚基和c亚基之间回流，亚基发生旋转。3个亚基构象发生改变，以三种独立状态存在。1）紧张状态T：与ATP紧密连