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化学生物学—复习题1蛋白质的翻译后修饰：蛋白质翻译后修饰在生命体中具有十分重要的作用.它使蛋白质的结构更为复杂,功能更为完善,调节更为精细,作用更为专一。常见的蛋白质翻译后修饰过程有泛素化、磷酸化、糖基化、脂基化、甲基化和乙酰化等。2化学遗传学：运用遗传学的原理，以化学小分子为工具解决生物学的问题或通过干扰/调节正常生理过程来了解蛋白质的功能，可用于寻找酶抑制剂和作用底物，研究细胞内信号转导，基因转录以及解释疾病产生的机理等，为新药的研发提供充足的理论依据。3双嵌插：双嵌插剂是两个嵌插环被不同长度的链共价连接起来。这些化合物相对于一元嵌插剂来说，作为药物的生物活性往往由于与DNA的强结合而加强，分解速率也低。（4分）合成的双嵌插剂的代表是一些丫啶类的双嵌插剂。4肽模拟物：肽模拟物根据与受体结合的多肽而设计，将多肽分子中的结构信息转化为非肽结构，具有很强的药物发现和开发价值。（2分）主要分为3种类型：1）以酰胺类似物或二级结构类似物来代替多肽的模拟物；2）功能模拟物；3）非肽类模拟物。（3分）（1）基因突变有哪几种类型？为什么会引起基因突变？碱基置换：碱基置换是某一碱基配对性能改变或脱落而引起的突变。此时首先在DNA复制时会使互补链的相应位点配上一个错误的碱基，即发生错误配对。这一错误配上的碱基在下一次DNA复制时却能按正常规律配对，于是一对错误的碱基置换了原来的碱基对，最终产生碱基对置换或简称碱基置换（3分）。碱基置换造成一个三联体密码子的改变；此时可能出现同义密码、错义密码或终止密码（1分）。移码：是DNA中增加或减少了一对或几对不等于3的倍数的碱基对所造成的突变，从原始损伤的密码子开始一直到信息末端的氨基酸序列完全改变（2分）；由于碱基序列所形成的一系列三联体密码子相互间并无标点符号，于是从受损位点开始密码子的阅读框架完全改变，故称移码（2分）。大段损伤：DNA链大段缺失或插入。这种损伤有时可跨越两个或数个基因，涉及数以千计的核苷酸。它往往是DNA断裂的结果，有时在减数分裂过程中发生错误联合和不等交换也可造成小缺失。小缺失通常可引起突变（2分）。（2）简述多肽固相合成的基本原理、步骤，并画出固相多肽合成的合成路线。基本原理与步骤：氯甲基聚苯乙烯树脂作为不溶性的固相载体，首先将一个氨基被封闭基团保护的氨基酸共价连接在固相载体上。在三氟乙酸的作用下，脱掉氨基的保护基，这样第一个氨基酸就接到了固相载体上了。然后氨基被封闭的第二个氨基酸的羧基通过N,Nˊ-二环己基碳二亚胺（DCC，Dicyclohexylcarbodiimide）活化，羧基被DCC活化的第二个氨基酸再与已接在固相载体的第一个氨基酸的氨基反应形成肽键，这样在固相载体上就生成了一个带有保护基的二肽（3分）。重复上述肽键形成反应，使肽链从C端向N端生长，直至达到所需要的肽链长度。最后脱去保护基X，用HF水解肽链和固相载体之间的酯键，就得到了合成好的肽（2分）。合成路线(5分)：（3）与DNA的沟槽结合和嵌入结合的化合物结构特性是什么？（10分）沟槽结合：很多蛋白质与DNA的特异性结合是在DNA大沟区，而药物小分子一般是在小沟区作用。这种小分子主要是由芳环通过酰胺键或其它共价键联结而成的平面共轭体系构成，具有半月形状。形状与DNA的小沟曲率相吻合，依靠氢键、范德华力、静电相互作用在小沟中与DNA形成一种三明治的结构。（5分）嵌入结合：就平面芳香环系统来说，在AT、CG产生的嵌插剂都是很小的。对那些带有与非邻近碱基接触的取代基的嵌插剂或者能够引起邻近结合部位DNA链扭曲的嵌插剂，特异性结合的可能更大一些。对照沟区结合分子的AT碱基对的倾向性，DNA嵌插剂或许有轻度的GC碱基对的倾向性。有人认为这是由于GC相对于AT来说有较大的内在的偶极矩，从而更容易使嵌插剂环系统产生极化。然而，对AT极化有倾向性的嵌插剂已经合成，结果说明所具有的结合特异性不仅与可极化的嵌插剂的偶极反应有关，也与氢键特征、立体效应、水合程度及沟区的静电势等一系列因素有关。嵌插剂一般具有至少三环的大平面结构。（5分）（4）简述N-糖链的生物合成过程。（10分）糖链的生物合成是由糖基的接受体、糖基的供体和糖基转移酶这三类分子协调完成的，三者缺一不可。（1分）N-寡糖链前体的开始合成是在内质网进行，随后又在高尔基体内加工，全部合成大致可分为四步进行。（1分）（1）合成以酯键相连的寡糖链前体；（1分）（2）将寡糖链前体转移到正在增长着的肽链上。在寡糖链前体生物合成后，被完整地转移到新生肽链的某些N-糖基化位点上，在合成过程中作为糖基载体的Dol-P-P被游离出来。Dol-P-P经磷酸酶水解释放出无机磷酸，变成磷酸长萜醇被循环使用。（2分）（3）除去寡糖链前体中的某些糖单位。转移到新生肽链上的寡糖链前体的后加工开始于内质网，首先由两个不同的-葡萄糖苷酶分别切除由Man延伸的3个Glc和1个Man，随后尚未完成加工过程的糖蛋白被裹在由膜形成的囊泡中转移到高尔基体进一步加工。（3分）（4）在剩余的寡糖核心上再加上另外的糖单位。N-糖链的成熟过程是在高尔基体内进行的。在糖蛋白通过高尔基体膜囊的途中，甘露糖残基已经过修剪，N-乙酰葡萄糖胺、半乳糖、岩藻糖以及唾液酸残基都根据需要连接到糖蛋白分子上，从而完成它的加工。（2分）（5）化学诱变剂有哪几种类型，如何引起基因突变的，可引起哪类基因突变。（10分）化学诱变剂包括烷化剂类，碱基类似物诱变剂，移码诱变剂，脱氨基诱变剂。（1分）烷化剂类：烷化剂类化合物是能与一个或几个核酸碱基起化学反应，从而引起DNA复制时碱基配对的转换而发生遗传变异的化学物质。其中的活性烷基能够转移到DNA分子中电子云密度极高的位点上去置换氢原子进行烷化反应，引起碱基对转换。可引起基因突变的类型为碱基置换。（3分）碱基类似物诱变剂：与天然碱基化学结构十分接近，它能掺入到DNA分子中而引起遗传变异。可引起碱基对转换。（2分）移码诱变剂：化合物的插入，造成DNA链上碱基的添加或缺失。可引起移码。（2分）脱氨基诱变剂：可对碱基产生氧化作用，改变或破坏碱基的化学结构，有时引起链断裂。可引起碱基对转换。（2分）（1）分别阐述烷化剂类抗肿瘤药物、抗代谢抗肿瘤药物、抗生素类抗肿瘤药物的化学结构及来源、作用机制（烷化剂类药物、抗代谢类药物举1例；抗生素类药物举2例）。（15分）（1）烷化剂类抗肿瘤药，如氮介类衍生物（5分）脂肪族氮介化学结构如下，其来源于有机药物合成作用机制：分子中具有活泼的烷化基团，能与细胞中的功能基团如DNA碱基或蛋白质分子中的氨基、巯基、羟基等起作用，形成交叉联结或引起脱嘌呤作用，使核碱配对错码，DNA链断裂,造成DNA结构和功能的损害，最终导致细胞死亡。（2）抗代谢抗肿瘤药物，如5-氟尿嘧啶（5分）5-氟尿嘧啶化学结构如下，其来源于化学合成，该药物是应用代谢拮抗原理设计的，应用了电子等排原理。作用机制：通过抑制肿瘤细胞的生存和复制所必需的代谢途径，则导致肿瘤细胞死亡。考虑到尿嘧啶掺入肿瘤组织的速度较其它嘧啶快。因此利用电子等排理论，以卤原子代替氢原子合成的卤代尿嘧啶衍生物中，以氟尿嘧啶抗肿瘤作用最好。（3）抗生素类抗肿瘤药物，如丝裂霉素，阿霉素（5分）丝裂霉素化学结构如下，其来源于头状链霉菌培养液中分离提取的一种广谱抗肿瘤抗生素。NOONHOONH2OCH3NH2CH3作用机制：它的作用特点是首先与DNA形成非共价复合物，然后再与之共价结合，干扰和抑制DNA、RNA的合成来达到抗癌目的，具有选择性毒性。阿霉素化学结构如下，为蒽醌类抗生素，是七十年代发展起来的抗肿瘤抗生素。OCH3OHNH2OHOMeOOOHOHOOHOABCD1465791112**作用机制：蒽醌类抗生素的靶点为DNA，其蒽醌结构可嵌合到DNA中，每6个碱基对嵌入2个蒽醌环。蒽醌环的长轴与碱基对的氢键呈垂直取向，氨基糖位于DNA的小沟处，D环插到大沟部位。由于这种嵌入作用使碱基对之间的距离由原来的0.34nm增至0.68nm，因而引起DNA的裂解。(2)蛋白质糖基化修饰对蛋白质的影响有哪些？蛋白质N-糖链与O-糖链生物合成的主要差异有哪些？（15分）蛋白质上的糖基化修饰主要有两类，即N-连接的糖基化修饰和O-连接的糖基化修饰。（1分）糖基在很大程度上影响着蛋白质的折叠、溶解度、稳定性、信号传导、生物活性、免疫原性及药代动力学等1）溶解度.糖基化往往使蛋白质在水中的溶解度增大.但是,若糖链增长到一定程度,由于相对分子质量增大和形成高级结构,亦会出现憎水性增加的现象.2）电荷.氨基糖解离后,应带正电荷.但是,天然存在的氨基糖的氨基都被N-乙酰基取代,实际上相当于中性糖.许多糖链上有唾液酸,或糖醛酸,解离后带负电荷.所以,糖基化可能使蛋白质增加许多负电荷.3）糖基化影响蛋白质分子的生物活性。对于某些蛋白质分子如人绒毛膜促性腺激素(hCG)而言,糖基化是其发挥生物学活性必需的。同时,改变蛋白质的糖基化还可以使蛋白分子产生新的生物学活性。4）糖基化增加蛋白质的稳定性。糖基化可增加蛋白质对于各种变性条件(如变性剂、热等)的稳定性，防止蛋白质的相互聚集。5）蛋白质表面的糖链可诱发特定的免疫反应；另一方面,糖链又可遮盖蛋白质表面的某些表位从而降低其免疫原性。6）糖链还参与抗原与抗体及抗体Fc段与其受体FcR的相互识别。7）糖基化影响蛋白质的转运8）对于治疗用蛋白,糖基化还可影响蛋白药物在体内的半衰期和靶向性。蛋白质N-糖链与O-糖链生物合成的主要差异如下：N-糖链：有一致序列(-N-X-S/T-)，有相同的5糖核心结构，此核心结构是在进入糖蛋白之前以前体形式合成的，此前体为G寡糖，它作为一个整体被转移到新生肽链的N-糖基化位点。O-糖链：结构比N-糖链简单，但连接形式远比N-糖链的多。无一致序列(Pro,Ser,Thr)，有8种核心结构（core1-8）。