医学检验《生物化学与分子生物学》总复习

第二章蛋白质化学要点：１氨基酸的通式及分类２肽键的形成３蛋白质的一级结构及空间结构的关系４变性的本质及应用蛋白质的元素组成1、元素分析表明：C50-55%H6-8%O19-24%N13-19%S0-4%还含有少量的P、Fe、Cu、Zn、Mn、Co、Mo、I氨基酸的结构特点（1）蛋白质水解所得的氨基酸为α-氨基酸（脯氨酸为α-亚氨酸）（2）组成天然蛋白质的氨基酸均为L-型（甘氨酸除外）氨基酸的分类1、非极性侧链氨基酸(脂肪族)2、非电离极性侧链氨基酸(芳香族)3、酸性侧链氨基酸4、碱性侧链氨基酸肽的相关概念1、氨基酸残基：肽链中氨基酸分子因脱水缩合而基团不全，称为氨基酸残基；2、肽或肽链:由多个氨基酸残基通过肽键连接而成的分子.(寡肽,多肽等)谷胱甘肽蛋白质的分子结构1、一级结构二级结构2、空间结构三级结构四级结构蛋白质的一级结构1、概念：多肽链中氨基酸的排列顺序；这种顺序是由基因上的遗传信息决定的。2、主要结构键：肽键二硫键二级结构1、α—螺旋2、β-折叠3、β-转角4、无规线团α—螺旋概念：多肽链中肽键平面通过α-碳原子的相对旋转，沿长轴方向，按规律盘绕形成的紧密螺旋盘曲构象。三级结构概念：整条肽链中全部氨基酸残基的相对空间位置，也就是整条肽链的所有原子在三维空间的排布位置。四级结构概念：由两条或两条以上具有独立三级结构的多肽链组成的蛋白质，这种蛋白质的每一条肽链称为一个蛋白质亚基；亚基与亚基之间呈特定的三维空间排布，并以共价键相连接。变性概念：在某些物理因素或化学因素的作用下维持蛋白质的空间结构的次级键断裂，天然构象被破坏从而引起理化性质的改变，生物学活性丧失的现象。(本质是空间结构的破坏)变性的应用①临床上用煮沸，高压蒸汽，乙醇，紫外线等使细菌蛋白质变性，达到灭菌的作用。②低温保护或延缓生物活性蛋白质变性别构效应概念：当某些小分子物质特异的与某些蛋白质或酶结合后，引起该蛋白质或酶构象发生微妙而规律的变化，从而导致其活性的改变，这种效应成为别构效应或变构效应。蛋白质的两性解离第三章核酸的结构和功能StructureandFunctionofNucleicAcid核酸的分类及分布90%以上分布于细胞核，其余分布于核外如线粒体，叶绿体，质粒等。分布于胞核、胞液。(deoxyribonucleicacid,DNA)(ribonucleicacid,RNA)脱氧核糖核酸核糖核酸携带遗传信息，决定细胞和个体的基因型(genotype)。参与细胞内DNA遗传信息的表达。某些病毒RNA也可作为遗传信息的载体。核酸的化学组成1.元素组成C、H、O、N、P（9~10%）2.分子组成——碱基(base)：嘌呤碱，嘧啶碱(A-T或U,G-C)——戊糖(ribose)：核糖，脱氧核糖——磷酸(phosphate)POOOHOHOCH2OHOHNNNH2O核苷酸：AMP,GMP,UMP,CMP脱氧核苷酸：dAMP,dGMP,dTMP,dCMP核苷酸(ribonucleotide)的结构与命名核苷（脱氧核苷）和磷酸以磷酸酯键连接形成核苷酸（脱氧核苷酸）。体内重要的游离核苷酸及其衍生物多磷酸核苷酸：NMP，NDP，NTP环化核苷酸:cAMP，cGMP二、核酸的一级结构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不同，所以也称为碱基序列。5′端3′端CGAAGP5PTPGPCPTPOH3书写方法5pApCpTpGpCpT-OH35ACTGCT3目录（一）DNA双螺旋结构模型要点（Watson,Crick,1953）DNA分子由两条相互平行但走向相反的脱氧多核苷酸链组成，两链以-脱氧核糖-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(majorgroove)及小沟(minorgroove)相间。目录DNA双螺旋结构模型要点（Watson,Crick,1953）碱基垂直螺旋轴居双螺旋内側，与对側碱基形成氢键配对（互补配对形式：A=T;GC）。相邻碱基平面距离0.34nm，螺旋一圈螺距3.4nm，一圈10对碱基。目录DNA双螺旋结构模型要点（Watson,Crick,1953）氢键维持双链横向稳定性，碱基堆积力维持双链纵向稳定性。目录（二）原核生物DNA的高级结构:超螺旋（三）DNA在真核生物细胞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(nucleosome)。核小体的组成DNA：约200bp组蛋白：H1H2A，H2BH3H4二、DNA的变性(denaturation)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。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。变性后其它理化性质变化：OD260增高粘度下降比旋度下降浮力密度升高酸碱滴定曲线改变生物活性丧失目录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%时的温度称为DNA的解链温度，又称融解温度(meltingtemperature,Tm)。其大小与G+C含量成正比。目录DNA-DNA杂交双链分子变性复性不同来源的DNA分子一、mRNA的功能把DNA所携带的遗传信息，按碱基互补配对原则，抄录并传送至核糖体，用以决定其合成蛋白质的氨基酸排列顺序。DNAmRNA蛋白转录翻译原核细胞细胞质细胞核DNA内含子外显子转录转录后剪接转运mRNAhnRNA翻译蛋白真核细胞*tRNA的一级结构特点含10~20%稀有碱基，如DHU3´末端为—CCA-OH5´末端大多数为G具有TC二、转运RNA的结构与功能*tRNA的二级结构——三叶草形氨基酸臂DHU环反密码环额外环TΨC环氨基酸臂额外环*rRNA的结构三、核蛋白体RNA的结构与功能*rRNA的功能参与组成核蛋白体，作为蛋白质生物合成的场所。酶的概念目前将生物催化剂分为两类酶、核酶（脱氧核酶）酶是一类由活细胞产生的，对其特异底物具有高效催化作用的蛋白质。一、酶的分子组成蛋白质部分：酶蛋白(apoenzyme)辅助因子(cofactor)金属离子小分子有机化合物(Vb)全酶(holoenzyme)结合酶(conjugatedenzyme)单纯酶(simpleenzyme)金属辅助因子的作用①维持酶分子构象，甚至参与活性中心的形成；②作为连接酶与底物的桥梁，便于酶对底物起作用；③在酶分子中通过本身的氧化还原而传递电子；④中和阴离子，降低反应中的静电斥力，影响酶的活性中心。小分子有机化合物的作用主要有维生素及其衍生物在反应中起运载体的作用，传递电子、质子或其它基团。酶促反应具有极高的效率酶促反应具有高度的特异性酶促反应的可调节性酶的高度不稳定性酶的催化特点酶的活性中心或称活性部位(activesite)，指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。必需基团(essentialgroup)酶分子中氨基酸残基侧链的化学基团中，一些与酶活性密切相关的化学基团。结合基团催化基团酶促反应动力学概念研究各种因素对酶促反应速度的影响，并加以定量的阐述。影响因素包括有酶浓度、底物浓度、pH、温度、抑制剂、激活剂等。※研究一种因素的影响时，其余各因素均恒定。※底物浓度的影响1913年Michaelis和Menten提出反应速度与底物浓度关系的数学方程式，即米－曼氏方程式，简称米氏方程式(Michaelisequation)。[S]：底物浓度V：不同[S]时的反应速度Vmax：最大反应速度(maximumvelocity)Ｋm：米氏常数(Michaelisconstant)ＶVmax[S]Km+[S]＝──Km与Vmax的意义Km值①Km等于酶促反应速度为最大反应速度一半时的底物浓度。②意义：a)Km是酶的特征性常数之一；b)Km可近似表示酶对底物的亲和力；c)同一酶对于不同底物有不同的Km值。目录当底物浓度高达一定程度反应速度不再增加，达最大速度。[S]VVmax目录Vmax定义：Vm是酶完全被底物饱和时的反应速度，与酶浓度成正比。双重影响温度升高，酶促反应速度升高；由于酶的本质是蛋白质，温度升高，可引起酶的变性，从而反应速度降低。三、温度对反应速度的影响最适温度(optimumtemperature)：酶促反应速度最快时的环境温度。*低温的应用酶活性0.51.02.01.50102030405060温度ºC温度对淀粉酶活性的影响四、pH对反应速度的影响最适pH(optimumpH)：酶催化活性最大时的环境pH。0酶活性pHpH对某些酶活性的影响胃蛋白酶淀粉酶胆碱酯酶246810五、抑制剂对反应速度的影响酶的抑制剂(inhibitor)凡能使酶的催化活性下降而不引起酶蛋白变性的物质称为酶的抑制剂。区别于酶的变性•抑制剂对酶有一定选择性•引起变性的因素对酶没有选择性抑制作用的类型不可逆性抑制(酶与抑制剂共价结合)可逆性抑制(酶与抑制剂非共价结合)：竞争性抑制(与底物竞争活性中心)非竞争性抑制(不与底物竞争活性中心)反竞争性抑制酶活性的调节（一）酶原与酶原的激活酶原(zymogen)有些酶在细胞内合成或初分泌时只是酶的无活性前体，必须在一定条件下，这些酶的前体水解一个或几个特定的肽键致使构象发生改变，表现出酶的活性，这种无活性的前体称为酶原.酶原的激活酶原向酶的转化过程称为酶的激活，其本质是酶活性中心的形成与暴露的过程伴有酶蛋白一级结构的改变生理意义消化系统中几种蛋白酶以酶原的形式分泌出来，不仅避免了细胞的自身消化，而且保证酶在其特定的部位与环境发挥其催化作用。血液中的凝血因子在血液循环中以酶原的形式存在，能防止血液在血管内凝固。还可视为酶的储存形式（二）别构调节某些酶除了结合底物的部位（活性中心）以外，还有一个或几个部位，当专一的代谢物分子可逆结合到这些部位时，可引起酶的构象发生变化，酶的活性中心也随之变化，这种调节称为酶的变构调节.（三）酶的共价修饰调节共价修饰(covalentmodification)在其他酶的催化作用下，某些酶蛋白肽链上的一些基团可与某种化学基团发生可逆的共价结合，从而改变酶的活性，此过程称为共价修饰。常见类型磷酸化与脱磷酸化（最常见）乙酰化和脱乙酰化甲基化和脱甲基化腺苷化和脱腺苷化－SH与－S－S互变（四）同工酶*定义同工酶(isoenzyme)是指催化相同的化学反应，而酶蛋白的分子结构理化性质乃至免疫学性质不同的一组酶。*举例：乳酸脱氢酶(LDH1～LDH5)由四个亚基组成。亚基有骨骼肌型（M型）和心肌型（H型）LDH1（H4）LDH2（H3M）LDH3（H2M2）LDH4（HM3）LDH5（M4）它们的电泳速度不同，对同样的底物亲和力也不同。糖代谢的概况葡萄糖酵解途径丙酮酸有氧无氧H2O及CO2乳酸糖异生途径乳酸、氨基酸、甘油糖原肝糖原分解糖原合成磷酸戊糖途径核糖+NADPH+H+淀粉消化与吸收ATP一、糖酵解的反应过程第一阶段第二阶段*糖酵解(glycolysis)的定义*糖酵解分为两个阶段*糖酵解的反应部位：胞浆在缺氧情况下，葡萄糖生成乳酸(lactate)的过程称之为糖酵解。由葡萄糖分解成丙酮酸(pyruvate)，称之为糖酵解途径(glycolyticpathway)。由丙酮酸转变成乳酸。E1:己糖激酶E2:6-磷酸果糖激酶-1E3:丙酮酸激酶NAD+乳酸糖酵解的代谢途径GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸丙酮酸磷酸二羟丙酮3-磷酸甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸E2E1E3NADH+H+三、糖酵解的生理意义1.是机体在缺氧情况下获取能量的有效方式。2.是某些细胞在氧供应正常情况下的重要供能途径。①无线粒体的细胞，如：红细胞②代谢活跃的细胞，如：白细胞、骨髓细胞在机体氧供充足时，葡萄糖彻底氧化成H2O和CO2，