生化复习重点 (二)1.pdf
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1、生化复习重点目录第二章-2第三章-6第四章-13第五章-21第六章-22第七章-26第八章-33第九章-36第十章-41第十一章-45第十二章-51第十三章-57第十四章-60第十五章-66第十六章-69第二十章-71第二-I-一章-75第二十三章-80第二章蛋白质的结构和功能第一节蛋白质分子组成 、组成元素:1.主要有碳(5 0%5 5%),氢,氧,氮和硫2.有些蛋白质还含有少量磷或金属元素,铁,铜,锌,镒,钻等3 .个别蛋白质含有碘4.各种蛋白质的含氮量接近,约为16%5 .每克样品含氮克数*6.25*100=100g 样品中的蛋白质二、氨基酸1.是蛋白质的基本组成单位,人体只有20种。C
2、 O O-I 除甘氨酸外,其 他 19 种均为L-a-H3N C H 氨基酸RL-a-氨基酸的结构通式(左旋)2.分类:(1)非极性疏水性氨基酸:甘、丙、缀、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)(重)酸性氨基酸:天冬氨酸,谷氨酸(4)(重)碱性氨基酸:赖,组,精三、理化性质1.两性解离:H H HI+I If|R C C O O H -R-C C O C T -*R C C O O-+N H3 NH:,NH:i静电荷+10-1P H P I阳离子兼性离子阴离子等电点:P I=l/2(pK i+pK,)2.紫外吸收性质:多数蛋白质含色氨酸、酪
3、氨酸,利用该原理可测定蛋白质含量,蛋白质分子中色氨酸和酪氨酸最大吸收峰都在28 0n m。3 .苗三酮反应:前三酮水合物与氨基酸共同加热后被还原,其还原物与氨基酸加热分解的氨结合,再与一分子葡三酮缩合成紫蓝色的化合物,此化合物最大吸收峰为5 7 0n m波长。此反应可作为氨基酸定量分析方法。四、肽1.肽:氨基酸可相互结合成肽 肽键:两个氨基酸之间产生的酰胺键(一c o N H)2.二肽:两分子氨基酸借一分子的氨基与另一分子的竣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G S H:谷,半胱,甘氨酸组成的三肽具有还原
4、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,G S H可还原细胞内产生的过氧化氢成为水,同时,G S H被氧化成氧化性G S S G,在谷胱甘肽还原酶作用下,被还原为G S HG S H的硫基具有噬核特 性,能与外源性的噬电厂毋物L:勿,药物等)结合,从而阻断,这些化合物与D N A,RN A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T RH1)由下丘脑分泌,促进垂体释放甲状腺素2)特殊结构的三肽N端的谷氨酸环化成焦谷氨酸C端的脯氨酸酰化为脯氨酰胺神经肽:神经传导过程中起信号转导作用的肽类。P物 质(1 0肽)脑
5、 啡 肽(5肽)强 啡 肽(1 7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,B-折叠转角,无规卷曲结构域: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学功能的基础,但不是决定空间构象的唯一因素由 一 级 结 构 决定,
6、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蛋白质的分类:1.根据组分:(1)单纯蛋白质(2)结合蛋白质(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1 0,不溶于水,韧性(2)球状:水溶性较好,结构更复杂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。相似的一级结构具有相似的功能。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 一 缀氨
7、酸酸性 中性水溶性血红白 镰刀状,易碎二、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 .H b氧解离曲线:H b第一个亚基与氧气结合促进第二、三个亚基与氧气结合,前三个与氧气结合,大大促进了第四个亚基与氧气集合。这种一个亚基与配体结合后,能影响蛋白质分子中另一个亚基与配体结合能力的效应称协同效应。一个氧分子与H b亚基结合后引起亚基构象变化的效应称变构效应。3.血红蛋白和肌红蛋白都是含有血红素辅基的蛋白质。血红素是铁叶琳化合物,它是由4个毗咯环通过4个甲快基相连成一个环形,F e?+居于环中。(1)肌 红 蛋 白(M b)P i5是一个只有三级结构的单链蛋白质,有8段a-
8、螺旋结构。整条多肽链结合成紧密球状分子,氨基酸上的疏水侧链大多在分子内部,极性及电荷则在分子表面。Mb分子内部有一个袋状室血,血红素居于其中。血红素辅基与蛋白质部分稳定结合。(2)血 红 蛋 白(H b)具有4个亚基组成的四级结构,每个亚基结构中间有一个疏水局部,可结合1个血红素并结合1分子氧,因 此1分 子H b共结合4分子氧成年人红细胞中的Hb主要由两条a-肽链,两 条B-肽链组成,a链 含141个氨基酸残基,B链 含146个氨基酸残基。胎儿期主要为a备V 2,胚胎期为a 2,、Hb亚基之间通过8对盐健,使4个亚基紧密结合而形成亲水的球状蛋白三、蛋白质空间的结构改变与疾病1.因蛋白质折叠错
9、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.肮病毒: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PrP异构体,可胁迫PrPc转化为Prps)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竣基+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280nm处吸光度的测定常用于蛋白质的定量缩反双蚓应呈紫色反应,用于检测蛋白质的水解程度变性破坏共价键和二硫键,若一
10、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。四 补 充一、氨基酸分类1.带脂肪煌侧链的氨基酸:丙,缀,亮,异亮2.含芳香环:苯丙芳香族:酪,色3.含硫:甲硫氨酸4.亚氨基酸:脯氨酸都含有共辄双键一紫外光吸收性质含疏基:半胱氨酸含羟基:丝 苏5
11、.含酰胺基:谷氨酰胺,天 冬 酰 胺 含 竣 基(酸性带负电):天冬氨酸,谷氨酸.n r.、肽1.多肽链两端:自由氨基(氨基末端,N端),竣 基(竣基末端,C端)2.多肽命名:N端一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(P e p t i d e U n i t)4.抗生素肽:抑制,杀死细菌的多肽E g::短杆菌肽A,短杆菌素S,缀氨霉素等三、蛋白质的分子结构1.超二级结构:即模体(m o t i f),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。2.组合:a a a ,B B
12、 B ,B a B (最常见)3 .E g:锌指结构:螺旋一突环一螺旋四、蛋白质空间结构与功能的关系1.血红蛋白的构象变化与结合氧(1 )Hb与M b 一样可逆地与氧气结合,氧含Hb占总Hb的百分数随氧气浓度变化而变化。(2)Hb与Mb的氧解离曲线,前者为S状曲线,后者为直角双曲线。(3)Mb易与氧气结合,Hb与氧气结合在氧气分压较低时难。(4)Hb的氧解离曲线H b与氧气结合的S形曲线提示Hb的4个亚基与4个氧气结合时平衡常数并不相同。Hb中最后一个亚基与氧气结合后时平衡常数最大Hb中第一个亚基与氧气结合后,促进第二三个亚基与氧气结合,既而大大促进第四个亚基与氧气结合,该效应称为正协同效应。
13、协同效应定义:是指一个亚基与其配体(Hb中的配体称为氧气)结合后,能影响此寡聚体中另一亚基与配体的结合能力。促进正协同效应,抑制负协同效应。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。E g:硫 酸 镀 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E g: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。六、蛋白质的理化性质:1.”
14、沉淀的蛋白质一定变性 X不一定。2.“变性的蛋白质易沉淀,沉淀的蛋白质不一定变性两者作用因素不一样。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(R N A)和脱氧核糖核酸(D N A)。核酸DNA厂 mRNARNA JtRNArRNA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,0,N和P,基本单位为核甘酸。(也称单核苜酸)核酸单核甘酸磷酸核 甘(脱氧核甘)戊 糖(脱氧戊糖)碱 基(喋吟碱,喀嚏碱)一、核昔酸核甘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。1 .碱基喋吟腺 喋
15、吟(A)喀碇尿 喘 咤(U)胸腺喀咤(T)鸟 喋 吟(G)胞 喀 咤(C)(1)存在于DNA分子中:A,T,C,G;存在于RNA中:A,U,C,G o(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R N A,脱氧核糖构成D N A;(2)R N A 分子较DNA分子更易发生水解,因此不如DNA稳定。3.核昔(1)碱基和核糖(脱氧核糖)通过糖背键连接成核背(脱氧核甘)。(2)核 普:A R,G R,U R,C R(3)脱氧核甘:D a r,d G R,d T R,d C R.4 .单核昔酸(1)核 甘(脱氧核甘)和磷酸酯键连接形成核甘酸(脱氧核甘酸
16、)核甘酸:A M P,G M P,U M P,C M P脱氧核甘酸:d A M P,d G M P,d T M P,d C M P.重要的核甘酸衍生物多磷酸核甘酸:N T P (核甘三磷酸),N D P (核甘二磷酸)环化核甘酸:c A M P (3,,5 -环腺甘酸)c G M P (3,,5,-环鸟甘酸)二、核酸的一级结构1.定义:核酸中核讦酸的排列顺序。由于核甘酸间的差异主要是碱基的不同,所以也称为碱基序列。2.核甘酸之间以磷酸二酯键连接形成多核甘酸链,且多核甘酸链是有方向性的。书写方法:左端标出5,末端,右侧为3,末端,例如:5 PAPCPTPG PCPT-OH3V5ACTG CT3第
17、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甘酸链组成,两链以一脱氧核甘酸磷酸,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
18、下最稳定的结构,但当改变溶液的离子浓度或相对温度时一,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,DNA(约 146bp)核心颗粒r核小体 Y k m,酶可被底物饱和的情况下,反应速度与酶浓度成正比。当S E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
19、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。(酶的最适温度不是腋的特征性常数,与反应时间有关)注:临床应用:低温麻醉、低温保 存 菌 种。06010 20 30 40 50温 度2P5、pH对反应速度的影响 酶 活 性 受 其 反 应 环 境 的PH影 响,旦 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
20、酶的纯度等因素影响)胃蛋白酶胆碱酯酶活性淀粉酶pH对某些酶活性的影响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:以共价键与的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:与底物竞争前的活性中心,从而阻碍酶与底物结合成中间复合物。(可逆的
21、)比如:丙二酸与琥珀酸竞争琥珀酸脱氢酶,磺胺药物9对氨基苯甲酸竞争二氢叶酸合成酶)V m a x不变,K m值tB.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。V m a x I ,K m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(E S)结合,使中间产物E S的量下降。V m a x I ,K m 值 I7、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。酚的激活剂大多为金属离子,如:M g+、K+、M n 2+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
22、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l u m o l底物转化为产物所需的酶浓度)五.酶的调节,调节对象:关键酶”(酶活性调节(快)I调节方式:I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随原的激活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)f -保护细胞本身的蛋白质不受
23、蛋白酶的水解破坏;生 理 意 义:t -保证了合成的酶在特定部位和环境中发挥生理作用。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、一SH一 与一S S一、甲基化与去甲基化、腺
24、昔化与去腺昔化。2.酶的调节酶蛋白合成的诱导与阻遏随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)酶降解的调控酶蛋白质降解途径3 同工酶 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)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。同工酶是由不同基因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醒之列。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。H型(心肌型)G
25、6 P+A D PeG 6 P 磷 酸 布 述j糖变位的、GC1iPnG 1 P+U T P UDPG焦 磷 酸 岬.U D P G+焦磷酶U D P G+糖原n枷 合 用 糖原n+1+U D P糖原含酶的作用只能使糖链不断延长,而不能形成新分支。糖原合成时;每增加1个葡萄糖基需消耗2分子A T P。糠席的分解代谢糖捻分解是指糖原分解为葡萄糖的过程磷酸化酶催化糖原非还原端的葡萄糖基磷酸化。生 成1一磷酸葡萄糖。反应不消耗 A T P。1一磷酸葡萄糖转变为6一磷酸葡萄糖:催化酶是葡萄糖变位酶。6一磷酸葡萄糖+H20葡 萄A6 T酸 酶 葡萄糖+p i糖原合成与分解的调节糖原合成和糖原分解途径的限
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