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1生物化学（16分）第一节蛋白质的结构与功能一、氨基酸与多肽(一)氨基酸的结构与分类1、蛋白质的基本机构（1）蛋白质基本结构为氨基酸，氨基酸的一般结构式为NH2—CH（R）—COOH，连在COOH基团上的C称为a—碳原子，不同氨基酸其侧链(R)各异。（2）组成天然蛋白质的20种氨基酸多属于L-α-氨基酸；（甘氨酸除外，他是是唯一不具有不对称碳原子的氨基酸）；2、氨基酸的分类（1）非极性、疏水性氨基酸：缬氨酸、异亮氨酸、苯丙氨酸、亮氨酸、丙氨酸、甘氨酸、脯氨；（2）极性、中性氨基酸：含有羟基的氨基酸：丝氨酸、苏氨酸、酪氨酸；含有酰胺基的氨基酸：谷氨酰胺，天冬酰胺；含有巯基的氨基酸：半胱氨酸。（3）酸性氨基酸：天冬氨酸、谷氨酸；（4）碱性氨基酸：组氨酸、赖氨酸、精氨酸。（二）肽键与肽链氨基酸分子之间通过去水缩合形成肽链，NH2—CH（R）—CO—NH—CH（R）—COOH在相邻两个氨基酸之间新生的酰胺键称为肽键。若许多氨基酸依次通过肽键相互连接，形成长链，称为多肽链。肽链中的游离氨基的一端称为氨基末端(N-末端)；游离羧基的一端称为羧基末端(C-末端)。蛋白质就是由许多氨基酸残基组成的多肽链。二、蛋白质的结构三、蛋白质结构和功能的关系一级结构二级结构三级结构四级结构定义蛋白质分子中从N→C端的氨基酸排列顺序指蛋白质分子中某一段肽链的局部空间结构整条肽链中所有原子在三维空间的排布位置蛋白质分子中各亚基间的空间排布表现形式肽链（线）α-螺旋（3.6氨基酸）、β-折叠，-转角无规卷曲结构域、分子伴侣亚基维系键肽键（主要）二硫键（次要）氢键疏水键、盐键、氢键VanderWaals力氢键、离子键意义一级结构是蛋白质空间构象和特异性功能的基础，但不是决定空间构象的唯一因素二级结构是由一级结构决定的。在蛋白质中存在2～3个模体，发挥特殊生理功能分子量较大的蛋白质常可折叠成多个结构较为紧密的区域，并各行其功能，称为结构域含有四级结构的蛋白质，单独的亚基一般没有生物学功能21、蛋白质一级结构与功能的关系（1）一级结构是空间构象的基础，也是功能的基础。（2）一级结构相似的蛋白质具有相似的高级结构与功能（3）氨基酸序列提供重要的生物进化信息（4）重要蛋白质的氨基酸序列改变可引起疾病。若一级结构发生改变影响其功能，称分子病。如血红蛋白β亚基的第6位氨基酸由谷氨酸转变成缬氨酸后，可导致镰刀形贫血。2、二三四级是表现功能的形式若蛋白质的折叠发生错误，尽管其一级结构不变，但蛋白质的构象发生改变，仍可影响其功能，严重时可导致疾病的发生，称为蛋白质构象疾病。有疯牛病、致死性家族性失眠症。四、蛋白质的理化性质1、蛋白质的变性：蛋白质变性主要是二硫键和非共价键的破坏，不涉及一级结构中氨基酸序列的改变。蛋白质变性后，其溶解度降低、黏度增加、结晶能力消失、生物活性丧失，易被蛋白酶水解。2．蛋白质的复性与不可逆性变性若蛋白质变性的程度较轻，去除变性因素后，有些（并非全部）蛋白质仍可恢复或部分恢复其原有的构象和功能，称为复性（如血清白蛋白）。许多蛋白质变性后，空间构象严重破坏，不能复原，称为不可逆性变性。3．蛋白质的变性、沉淀和凝固的关系第二节核酸的结构和功能一、核酸的基本组成单位（一）核苷酸的分子组成核酸的基本组成单位是核苷酸。核苷酸分子由碱基、核糖或脱氧核糖和磷酸三种分子连接而成。碱基与糖通过糖苷键连成核苷，核苷与磷酸以酯键结合成核苷酸。参与核苷酸组成的主要碱基有5种。属于嘌呤类化合物的碱基有腺嘌呤(A)和鸟嘌呤(G)，属于嘧啶类化合物的碱基有胞嘧啶(C)、尿嘧啶(U)和胸腺嘧啶(T)。（二）核酸(DNA和RNA)3几个或十几个核苷酸通过磷酸二酯键连接而成的分子称寡核苷酸，由更多的核苷酸连接而成的聚合物就是多聚核苷酸。DNA（脱氧核糖核酸）碱基：ATGC糖为脱氧核糖RNA（核糖核酸）碱基：AUGC糖为核糖核酸中含量相对恒定的是：P。二、DNA的结构与功能（一）碱基组成规律：数量与配对A=T，G=C；A+G=T+C。（二）DNA结构：（1）一级结构：核苷酸排列顺序，即碱基排列顺序。（2）二级结构：双螺旋，两条链平行、反向，螺旋一圈含10个碱基对。头5，尾3（如3-5是下到上）。碱基之间以氢键连接。（3）三级结构：超螺旋。（三）DNA的功能DNA是遗传的物质基础，表现生物性状的遗传信息贮存在DNA分子的核苷酸序列中。当细胞分裂时，生物遗传信息通过复制从亲代(细胞)传递给子代(细胞)，使物种得以延续。三、DNA理化性质及其应用（一）DNA变性：DNA分子由稳定的双螺旋结构松解为无规则线性结构的现象。变性时维持双螺旋稳定性的氢键断裂，碱基堆积力遭到破坏，但不涉及到其一级结构的改变（不伴共价键的断裂）。增色效应：指变性后DNA溶液的紫外吸收作用增强的效应。分子在波长260nm的光吸收最强，用于检测是DNA否变性（蛋白质为280nm）。四、RNA结构与功能1、mRNA（1）作用：信使、模板、密码。（2）多为线状单链，局部形成双链。（3）5’-端有帽子结构：帽子结构中多为m7G（7-甲基鸟苷）；3’-端为多聚苷酸（polyA）尾巴，polyA增加mRNA的稳定性。2、tRNA（1）作用：转运，分子量最小。（2）tRNA的3’-端为CCA-OH：搬运的部位。（3）tRNA的二级结构：三叶草；三级结构：倒L型。3、rRNA（1）作用：合成蛋白质。（2）rRNA是最多的一类RNA，也是3类RNA中分子量最大的；rRNA与核糖体蛋白共同构成核4糖体，核糖体蛋白为蛋白质合成场所。第三节酶一、酶的催化作用（一）酶的分子结构与催化作用1、酶的分子组成：分为单纯蛋白质的酶和结合蛋白质的酶，清蛋白属于单纯蛋白质的酶。体内结合蛋白质的酶占多数，结合蛋白质酶由酶蛋白和辅助因子组成，辅助因子分为辅酶、辅基；辅酶和酶蛋白以非共价键结合，辅基与酶蛋白结合牢固，一种酶蛋白只能与一种辅助因子结合，所以酶蛋白决定酶反应特异性。结合蛋白质酶酶蛋白：决定酶反应特异性；结合不牢固是的。含有B族维生素的是辅酶；结合牢固，由多种金属离子组成的是辅基：（地基牢固）2、酶的活性中心：酶分子中直接与底物结合，并催化底物发生化学反应的局部空间结构。酶的高效催化是通过降低反应的活化能实现的。（活性最强的）（二）酶促反应的特点极高的催化效率、高度的特异性、可调节性。（三）酶-底物复合物：酶在发挥作用前需与底物密切重合。二、辅酶与酶辅助因子（一）维生素与辅酶的关系辅酶转移基团所含维生素成分焦磷酸硫胺素醛基B1黄素腺嘌呤二核苷酸氢原子B2黄素单核苷酸氢原子B2辅酶1/辅酶IIH+,电子尼克酰胺辅酶A酰基遍多酸磷酸吡哆醛氨基B6辅酶B12氢原子及烷基B12生物素Co2生物素四氢叶酸一碳基团叶酸硫辛酸酰基硫辛酸辅酶Q氢原子辅酶Q5三、酶促反应特点1、米氏方程V=Vmax[S]Km+[S]Km值在数值上等于酶促反应速度达到最大反应速度1／2时的底物浓度。一种酶能催化几种底物时就有不同的Km值，其中Km值最小的底物一般认为是该酶的天然底物或最适底物。亦称米氏常数，Km增大，Vmax不变。2、酶促反应的条件：PH值：一般为最适为7.4，但胃蛋白酶的最适PH为1.5，胰蛋白酶的为7.8温度：37—40℃四、抑制剂与激活剂1、可逆性抑制竞争性抑制：竞争性抑制有些可逆性抑制剂与底物结构相似，能和底物竞争酶的活性中心，使酶不能与底物结合，抑制酶促反应，称为竞争性抑制。抢酶非竞争性抑制：有些非竞争性抑制剂可与活性中心外的必需基团结合，而不影响底物与酶的结合，两者在酶分子上结合的位点不同。这样形成的酶-底物-抑制剂复合物不能释放产物，这种抑制作用不能用增加底物的浓度消除抑制，故称非竞争性抑制。损人不利己反竞争性抑制：此类抑制剂与非竞争性抑制剂不同，它只能与酶-底物复合物结合,而不与游离酶结合。当ES与抑制剂结合后，能生成产物的ES减少,Vmax降低，这种抑制作用称为反竞争性抑制。2、酶原激活：无活性的酶原变成有活性酶的过程。（1）盐酸可激活的酶原：胃蛋白酶原（2）肠激酶可激活的消化酶或酶原：胰蛋白酶原（3）胰蛋白酶可激活的消化酶或酶原：糜蛋白酶原（4）其余的酶原都是胰蛋白酶结合的。五、酶的活性调节1、别构调节：2、共价修饰：3、酶原激活：4、同工酶：催化功能相同，但结构、理化性质和免疫学性质各不相同的酶。LDH分5种。6第四节糖代谢一、糖的分解代谢（一）糖酵解第一阶段：葡萄糖——3磷酸甘油醛，消耗ATP；①葡萄糖被磷酸化成为6-磷酸葡萄糖。此反应由已糖激酶或葡萄糖激酶催化，消耗1分子ATP；②6-磷酸葡萄糖转变成6-磷酸果糖，反应可逆；③6-磷酸果糖转变为1，6-二磷酸果糖。此反应由6-磷酸果糖激酶-1催化，消耗1分子ATP；④1，6-二磷酸果糖分裂成二个磷酸二羟丙酮和3-磷酸甘油醛。第二阶段：3磷酸甘油醛——丙酮酸，生成ATP；由磷酸丙糖通过多步反应生成丙酮酸。在此阶段每分子磷酸丙糖可生成1分子NADH+H+和2分子ATP，ATP由底物水平磷酸化产生。l，3-二磷酸甘油酸转变成3-磷酸甘油酸时产生一分子ATP。磷酸烯醇型内酮酸转变成丙酮酸时又产生1分子ATP，此反应由丙酮酸激酶催化。第三阶段：丙酮酸接收酵解过程产生的1对氢而被还原成乳酸。乳酸是糖酵解的最终产物。丙酮酸+NADH+H+=乳酸+NAD+考点：①糖酵解的3个关键酶（单向、限速酶）：己糖激酶、6磷酸果糖激酶、丙酮酸激酶。②3-磷酸甘油醛脱氢酶是唯一一次脱氢反应，脱下的氢用于乳酸合成；③共产生了2个ATP。④2,6双磷酸果糖是6-磷酸果糖激酶最强的变构激活剂。⑤1,6双磷酸果糖氧化的能量最多。（二）糖有氧氧化1、有氧氧化途径的第一阶段与糖酵解相同即从葡萄糖转变成丙酮酸；2、第二阶段为丙酮酸转入线粒体内并氧化成乙酰辅酶A；3、第三阶段为三羧酸循环和氧化磷酸化。三羧酸循环：三羧酸循环也称柠檬酸循环，由一系列反应组成环形循环。①起始的乙酰辅酶A与四碳的草酰乙酸形成柠檬酸。②柠檬酸转变成异柠檬酸，然后脱氢、脱羧转变成α-酮戊二酸，后者再经脱氢、脱羧变成琥珀酰辅酶A。③琥珀酰辅酶A转变成琥珀酸时产生1分子底物水平磷酸化的GTP。琥珀酸经过三步反应可再生成循环开始的草酰乙酸。草酰乙酸与另一分子的乙酰辅酶A结合，开始了新一轮的循环。考点（1）原料：乙酰辅酶a（2）三羧酸循环一周4次脱氢生成10个ATP、1份FADH、2份CO2、3份NADH；不用掌握细节（2）关键酶：柠檬酸合酶、异柠檬酸脱氢酶、α—酮戊二酸脱氢酶（3）三羧酸循环不直接生成水，水是脱氢形成的。（4）共经历4次脱氢：第三次脱氢生成的是FADH2(琥珀酸).，辅酶是FAD；除了琥珀酸脱氢酶辅酶是FAD，其余酶的辅酶都是NAD。7（5）发生部位：线粒体，为不可逆反应。（6）最终生成的是GDP，然后转换成ATP。1分子葡萄糖有氧氧化生成30或32个ATP；1分子丙酮酸有氧氧化生成15个ATP；（三）三羧酸循环的生理意义：产生能量，并且是三大物质最终氧化的共同途径。二、糖原的合成与分解1、糖原合成首先生成6-磷酸葡萄糖，再转变为1-磷酸葡萄糖（6，1）分解先1，后6。2、糖原分解的限速酶是磷酸化酶。三、糖异生非糖物质转变为葡萄糖的过程。1、糖异生的原料：氨基酸、乳酸、丙酮酸、甘油；2、糖异生的关键酶：葡萄糖-6-磷酸酶、果糖二磷酸酶、磷酸烯醇型丙酮酸羧激酶、丙酮酸羧化酶。3、糖异生的生理意义：利于乳酸的利用。四、磷酸戊糖途径目的，提供核糖。1、关键酶：6-磷酸葡萄糖脱氢酶。2、产物：核糖、NADPH，NADPH+H维持细胞中还原型谷胱甘肽（GSH）的正常含量。五、血糖及调节1、正常值：3.89-6.11mmol/L。2、血糖去路：主要是供能。第五节生物氧化生物氧化是指糖、脂类、蛋白质等营养物质在体内及体外氧化生成CO2和H2O的过程。一、ATP与其他高能化合物人体活动的主要供能物质是：ATP。通过高能磷酸键水解释放能量（大于21KJ/mol）。二、氧化磷酸化1、氧化磷酸化包括：物质氧化递氢的过程和ADP磷酸化，生成ATP相耦联的过程。2、氧化磷酸化