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初级药师考试辅导基础知识第1页生物化学蛋白质的结构与功能医学课程购买联系QQ:2939831027其他联系购买的均为倒卖，后续课程更新务必添加QQ一、蛋白质的分子组成（一）蛋白质元素组成的特点各种蛋白质的含氮量很接近，平均为16%。由于体内的含氮物质以蛋白质为主，因此，只要测定生物样品中的含氮量，可根据下列公式推算出蛋白质的大致含量：1克样品中蛋白质的含量=每克样品含氮克数×6.25（1/16%）（二）氨基酸的结构特点组成人体蛋白质的氨基酸都是L-α-氨基酸（甘氨酸、脯氨酸除外）（三）氨基酸的分类（四）氨基酸的理化性质1.氨基酸分子中含碱性的氨基（—NH2）和酸性的羧基（—COOH），是两性电解质。2.紫外吸收：Trp（色氨酸）,Tyr（酪氨酸）和Phe（苯丙氨酸）含有共轭双键，在280nm紫外波长处有特征性吸收峰。初级药师考试辅导基础知识第2页应用：对蛋白质溶液进行定量。（五）肽与肽键在蛋白质分子中，氨基酸通过肽键连接形成肽。1.肽键（—CO—NH—，酰胺键）一分子氨基酸的α-COOH与另一分子氨基酸的α-NH2脱水缩合生成二肽（氨基酰-氨基酸）。—CO—NH—称为肽键。是多肽及蛋白质分子的主要化学键。初级药师考试辅导基础知识第3页肽键连接氨基酸形成的长链骨架——多肽主链连接于Cα上的各氨基酸残基的R基团——多肽侧链◆由十个以内氨基酸相连而成的肽称为寡肽，由十个以上的氨基酸相连形成的肽称多肽。◆肽链都有游离α-NH2端—N（末）端游离α-COOH端—C（末）端◆编号、命名、书写：N→C如：甘-丙-谷……组-蛋二、蛋白质的分子结构（一）蛋白质的一级结构概念：蛋白质的一级结构指多肽链中氨基酸的排列顺序。初级药师考试辅导基础知识第4页基本化学键：肽键（二）蛋白质的二级结构概念：蛋白质分子中某一段肽链的局部空间结构，即该段肽链主链骨架原子的相对空间位置，并不涉及氨基酸残基侧链的构象。局部主链！主要的化学键：氢键基本结构形式：α-螺旋、β-折叠、β-转角、无规卷曲1.α-螺旋结构特点①右手螺旋；②螺旋稳定的化学键为氢键；③R基团伸向螺旋外侧；初级药师考试辅导基础知识第5页④每3.6个氨基酸残基螺旋上升一圈。螺距为0.54nm，所以每个氨基酸残基上升的高度为0.15nm。2.β-折叠①多肽链相邻肽键平面折叠成锯齿状，夹角为110°；②氨基酸侧链交替地位于锯齿状结构的上、下方；③两条以上肽链或一条肽链内的若干肽段平行排列，通过链间羰基氧和亚氨基氢形成氢键，从而稳固β-折叠结构；④肽链有顺式平行和反式平行两种。β-折叠初级药师考试辅导基础知识第6页平行式反平行式初级药师考试辅导基础知识第7页3.β-转角结构特点：①常发生于肽链180°回折时的转角上；②由四个连续的氨基酸残基组成。第一个氨基酸残基的CO与第四个氨基酸残基的NH形成氢键，以稳定转折的构象。β-转角4.无规卷曲（三）蛋白质的三级结构概念：一条多肽链内所有原子的空间排布，包括主链、侧链构象内容。一条所有！化学键：疏水作用力、离子键、氢键和范德华力初级药师考试辅导基础知识第8页肌红蛋白三级结构（四）蛋白质的四级结构亚基：有些蛋白质由两条或两条以上具有独立三级结构的多肽链组成，其中每条多肽链称为一个亚基。亚基单独存在没有生物学功能。由亚基构成的蛋白质称为寡聚蛋白。蛋白质四级结构：蛋白质分子中各亚基之间的空间排布及相互接触关系。亚基之间的结合力主要是疏水作用，其次是氢键和离子键。初级药师考试辅导基础知识第9页（五）蛋白质的空间构象1.分子伴侣定义：是一类帮助新生多肽链正确折叠的蛋白质。作用：①可逆地与未折叠肽段结合防止错误的聚集发生，使肽链正确折叠；②与错误聚集的肽段结合，使之解聚后，再诱导其正确折叠；③对蛋白质分子中二硫键的正确形成起到重要作用。伴侣蛋白在蛋白质折叠中的作用2.肽单元参与肽键的6个原子Cα1、C、O、N、H、Cα2位于同一平面，Cα1和Cα2在平面上所处的位置为反式构型，初级药师考试辅导基础知识第10页此同一平面上的6个原子构成肽单元。3.模体二个或三个具有二级结构的肽段，在空间上相互接近，形成一个特殊的空间构象，称为模体。钙结合蛋白中结合钙锌指结构离子的模体4.结构域分子量大的蛋白质三级结构常可分割成1个和数个球状或纤维状的区域，折叠得较为紧密，具有独立的生物学功能，称为结构域。如纤连蛋白含有6个结构域。三、蛋白质的结构与功能的关系（一）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；初级药师考试辅导基础知识第11页2.蛋白质一级结构的改变与分子病镰刀形红细胞贫血HbAβ肽链N-val·his·leu·thr·pro·glu·glu·····C（146）HbSβ肽链N-val·his·leu·thr·pro·val·glu·····C（146）六月，携镰刀割谷子（二）蛋白质空间结构与功能的关系1.血红蛋白（Hb）的构象2.Hb有2种天然构象（1）紧密型（tensestate，T型）未结合O2时，紧凑，与O2亲和力小（2）松弛型（relaxedstate，R型）结合O2时，松弛，与O2亲和力大3.Hb的运O2功能通过构象的互变实现肺毛细血管：O2分压↑，O2作为变构剂使T→R，利于结合O2。组织毛细血管：O2分压↓，CO2和H+作为变构剂使R→T，利于释放O2。4.别构效应（变构效应）一个蛋白质与它的配体（或其他蛋白质）结合后，蛋白质的构象发生变化，使它更适于功能需要，这一类变化称为别构效应。例如Hb是别构蛋白，小分子O2是Hb的别构剂或称为效应剂。5.协同效应一个寡聚体亚基与其配体结合后，能影响此寡聚体中另一亚基与配体的结合能力，如果是促进作用，则称为正协同效应，反之则为负协同效应。以血红蛋白为例，当Hb的第一个亚基与O2结合以后，促进了第二及第三个亚基与O2结合后，又大大促进了第四个亚基与O2结合，这种效应为正协同效应。初级药师考试辅导基础知识第12页四、蛋白质的理化性质（一）蛋白质的两性解离当蛋白质溶液处于某一pH时，蛋白质解离成正、负离子的趋势相等，即成为兼性离子，净电荷为零，此时溶液的pH称为蛋白质的等电点。（二）蛋白质的胶体性质分子量1万-100万达到胶体颗粒范围（1-100nm）不能透过半透膜扩散速度慢、粘度大—透析法纯化蛋白质的原理1.水化膜和表面电荷是蛋白质维持亲水胶体的稳定因素（1）水化膜亲水的极性基团位于表面，可发生水合作用，形成水化膜，将蛋白质颗粒相互隔开，防止聚沉。（2）表面电荷亲水基团大都能解离，使蛋白质表面带相同电荷而相斥，防止蛋白质颗粒聚沉。（三）蛋白质的变性定义：在某些物理和化学因素（如加热、强酸、强碱、有机溶剂、重金属离子及生物碱等）作用下，其特定的空间构象被破坏，从而导致其理化性质的改变和生物活性的丧失，称为蛋白质的变性。变性的实质：空间结构的破坏，不涉及一级结构的改变初级药师考试辅导基础知识第13页（四）蛋白质的紫外吸收由于蛋白质分子中含有色氨酸和络氨酸，因此在280nm波长处有特征性吸收峰，可作蛋白质定量测定。【例题】蛋白质的平均含氮量是（）A.10%B.27%C.16%D.36%E.6%【正确答案】CA.天冬氨酸B.精氨酸C.甲硫氨酸D.苏氨酸E.酪氨酸1.碱性氨基酸【正确答案】B2.非极性疏水性氨基酸【正确答案】C3.酸性氨基酸【正确答案】AA.氢键B.肽键初级药师考试辅导基础知识第14页C.疏水作用力D.盐键E.范德华力1.维系蛋白质化学键一级结构的【正确答案】B2.维系蛋白质二级结构的主要化学键【正确答案】A组成人体蛋白质多肽链的基本单位是A.L-α-氨基酸B.D-α-氨基酸C.L-β-氨基酸D.D-β-氨基酸E.L-ω-氨基酸【正确答案】A蛋白质的一级结构A.亚集聚和B.α-螺旋C.β-折叠D.氨基酸序列E.氨基酸含量【正确答案】D有关蛋白质变构，下列哪种叙述是错误的A.氧对血红蛋白的作用属于正协同效应B.氧对血红蛋白的作用属于负协同效应C.氧是血红蛋白的变构剂D.氧与血红蛋白结合呈S型曲线E.蛋白质变构效应是生物体内重要的代谢调节方式之一【正确答案】BA.二级结构B.三级结构C.四级结构D.模序E.结构域1.β-转角是【正确答案】A2.血红蛋白是具有几级结构的蛋白质【正确答案】C3.亚基间的空间排布是【正确答案】C初级药师考试辅导基础知识第15页核酸的结构与功能一、核酸的化学成分及一级结构1.定义：核酸是以核苷酸作为基本组成单位的生物大分子，携带和传递遗传信息。2.分类：（1）脱氧核糖核酸，DNA（2）核糖核酸，RNA3.核苷酸（1）碱基嘧啶嘌呤DNA胞嘧啶（C）、胸腺嘧啶（T）腺嘌呤（A）、鸟嘌呤（G）RNA胞嘧啶（C）、尿嘧啶（U）腺嘌呤（A）、鸟嘌呤（G）（2）戊糖DNA：β-D-2-脱氧核糖RNA：β-D-核糖（3）核苷：戊糖的C1与嘌呤的N9或嘧啶的N1以糖苷键相连形成核苷。初级药师考试辅导基础知识第16页（4）核苷酸：核苷的戊糖羟基与磷酸结合形成。4.核酸的一级结构（1）定义：核苷酸链中，核苷酸的排列顺序（也就是碱基排列顺序）。（2）3’,5’-磷酸二酯键是核酸的基本结构键。二、DNA的空间结构与功能（一）DNA的二级结构——双螺旋结构模型整体右手双螺旋：两条链走向相反，长度相等。局部特点磷酸和脱氧核糖相连而成的亲水骨架位于外侧，疏水碱基位于内侧。结构参数直径2nm，每旋转一周包括10个脱氧核苷酸残基，螺距为3.4nm。稳定因素纵向—碱基堆积力（疏水力）；横向—氢键（A-T,两个氢键；G-C,三个氢键）。初级药师考试辅导基础知识第17页初级药师考试辅导基础知识第18页（二）DNA的超螺旋结构是指DNA在双螺旋结构的基础上，进一步旋转折叠，在蛋白质的参与下组装成的空间构象。1.原核生物DNA形成超螺旋原核生物DNA大多是闭合的环状双链DNA分子，在形成双螺旋结构后，进一步螺旋化形成超螺旋结构。2.真核生物核内DNA常为线状，在形成双螺旋结构后，与多种组蛋白构成核小体，最终组装成染色体。（三）DNA的功能作为生物遗传信息复制的模板和基因转录的模板，它是生命遗传繁殖的物质基础，也是个体生命活动的基础。初级药师考试辅导基础知识第19页三、RNA的空间结构与功能（一）概述1.主要有三种RNAmRNA:携带遗传信息，蛋白质合成模板；tRNA:转运氨基酸；rRNA:和蛋白质一起构成核糖体。2.单链，链的局部可形成双链结构。（二）信使RNA真核细胞mRNA一级结构特点1.5’末端有帽式结构（m7GpppNm）；2.3’末端有一段长度30-200腺苷酸构成的多聚腺苷酸的节段（polyA尾）；3.编码区中三个核苷酸构成一个密码子。（三）转运RNA1.一级结构特点：（1）分子量最小；（2）富含稀有碱基；（3）3’-末端是-CCA。2.tRNA二级结构的特点—三叶草形三叶草型结构含有四臂三环一附叉，其中的反密码环，能识别mRNA分子上的遗传密码；氨基酸臂可携初级药师考试辅导基础知识第20页带氨基酸。3.tRNA三级结构呈倒“L”字母形（四）核蛋白体RNA（rRNA）在细胞内含量最多，约占RNA总量的80%以上。rRNA的功能是与核蛋白体蛋白组成核蛋白体，在细胞质作为蛋白质的合成场所。rRNA二级结构的特点是含有大量茎环结构。可作为核蛋白体蛋白的结合和组装的结构基础。（五）DNA与RNA在化学组成、结构与生物学功能方面的异同比较项目DNARNA相同点分子组成含碱基A、G、C、磷酸和戊糖分子结基本单位为单核苷酸，由3’5’-磷酸二酯键连接初级药师考试辅导基础知识第21页构不同点分子组成含脱氧核糖，含T含核糖，含U分子结构一级结构是指脱氧核糖核苷酸的数量和排列顺序。二级结构为双螺旋结构。三级结构为超螺旋结构，真核细胞中为核小体结构。一级结构是指核糖核苷酸的数量和排列顺序。二级结构是发夹型的单链结构，tRNA的二级结构为三叶草型；tRNA的三级结构为倒L字母型。功能是遗传物质的储存和携带者。参与蛋白质的合成。四、核酸的理化性质（一）变性1.概念：在某些理化因素作用下，DNA双链解开成两条单链的过程。2.本质：D