生物化学总结串讲.ppt

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1、Biochemistry总结串讲总结串讲 Biochemistryv生物化学：研究生物分子和生命的化生物化学：研究生物分子和生命的化学反应的科学，运用化学的原理在分学反应的科学，运用化学的原理在分子水平上解释生命现象的科学。子水平上解释生命现象的科学。Biochemistry氨基酸与蛋白质氨基酸与蛋白质 Biochemistryv1.结构特点：结构特点： 氨基酸氨基酸(amino acid)是蛋白质分子的基本是蛋白质分子的基本组成单位。构成天然蛋白质分子的氨基组成单位。构成天然蛋白质分子的氨基酸约有酸约有20种，除种，除Pro为为-亚氨基酸、亚氨基酸、Gly不含手性碳原子外，其余氨基酸均为不含

2、手性碳原子外，其余氨基酸均为L-氨基酸。氨基酸。一、氨基酸：一、氨基酸： Biochemistryv2.分类：分类： 根据氨基酸的根据氨基酸的R基团的极性大小可将氨基基团的极性大小可将氨基酸分为四类：酸分为四类： 非极性中性氨基酸非极性中性氨基酸(9种种)； 极性中性氨基酸极性中性氨基酸(6种种)； 极性带电氨极性带电氨基酸，包括：酸性氨基酸基酸，包括：酸性氨基酸(Glu和和Asp)和碱和碱性氨基酸性氨基酸(Lys、Arg和和His)。 具有特殊性质的氨基酸：具有特殊性质的氨基酸：Pro、Trp、Tyr、Phe、Cys、Met、His等等 Biochemistryv3.等电点（等电点（pI）

3、等电点的计算等电点的计算 氨基酸在等电点状态下，溶解度最小氨基酸在等电点状态下，溶解度最小 不同不同pH时的电泳行为时的电泳行为 pH pI时，带负电荷，向正极移动时，带负电荷，向正极移动 pH = pI时，净电荷为零时，净电荷为零 pH pI时，带正电荷，向负极移动时，带正电荷，向负极移动 222333NHRNHCOOHRCOOHNHCOOHpKpKpIpKpKpIpKpKpI碱性氨基酸酸性氨基酸中性氨基酸 Biochemistryv4、氨基酸的化学性质、氨基酸的化学性质v 茚三酮反应：蓝紫色茚三酮反应：蓝紫色-水合茚三酮试剂水合茚三酮试剂 vSanger反应：黄色反应：黄色 -DNFB (

4、2，4-二硝基氟苯二硝基氟苯)v与丹磺酰氯反应：具有强烈荧光与丹磺酰氯反应：具有强烈荧光 -DNS-Cl（5-二甲基氨基萘二甲基氨基萘-1-磺酰氯）磺酰氯）vEdman反应：反应： PITC (苯异硫氰酸苯异硫氰酸) Biochemistryv肽肽 氨基酸和氨基酸之间通过氨基酸和氨基酸之间通过羧基和羧基和氨氨基脱水缩合而成的化合物，其中的氨基酸单基脱水缩合而成的化合物，其中的氨基酸单位称氨基酸残基。位称氨基酸残基。v每条多肽链都有两端：即自由氨基端每条多肽链都有两端：即自由氨基端(N端端)与自由羧基端与自由羧基端(C端端)，肽链的方向是，肽链的方向是N端端C端。端。v 肽键肽键 氨基酸间脱水后

5、形成的酰氨键氨基酸间脱水后形成的酰氨键v肽键中的四个原子和与之相邻的两个碳原子肽键中的四个原子和与之相邻的两个碳原子几乎处在同一平面内称为酰氨平面或肽平面。几乎处在同一平面内称为酰氨平面或肽平面。二、二、 肽肽 Biochemistry三、蛋白质的分子结构三、蛋白质的分子结构v蛋白质的分子结构可人为分为一级、二级、蛋白质的分子结构可人为分为一级、二级、三级和四级结构等层次。一级结构为线状结三级和四级结构等层次。一级结构为线状结构，二、三、四级结构为空间结构。构，二、三、四级结构为空间结构。v一级结构：指多肽链中氨基酸的排列顺序一级结构：指多肽链中氨基酸的排列顺序（含二硫键），其维系键是肽键。蛋

6、白质的（含二硫键），其维系键是肽键。蛋白质的一级结构决定其空间结构（理解牛胰一级结构决定其空间结构（理解牛胰RNase变性、复性实验）。变性、复性实验）。v二级结构：指多肽链主链骨架盘绕折叠而形二级结构：指多肽链主链骨架盘绕折叠而形成的构象，借氢键维系。成的构象，借氢键维系。 Biochemistryv超二级结构：由两个以上二级结构聚集形成超二级结构：由两个以上二级结构聚集形成规则的二级结构的组合体，如规则的二级结构的组合体，如和和。 模体（模体（motif）属于蛋白质的超二级结构，）属于蛋白质的超二级结构，由由2个或个或2个以上具有二级结构的的肽段，个以上具有二级结构的的肽段，在空间上相互接

7、近，形成一个特殊的空间在空间上相互接近，形成一个特殊的空间构象，并发挥专一的功能。构象，并发挥专一的功能。 Biochemistryv3三级结构：多肽链通过盘旋、折叠，形成三级结构：多肽链通过盘旋、折叠，形成紧密的借各种次级键维持的球状构象。指多紧密的借各种次级键维持的球状构象。指多肽链所有原子的空间排布。其维系键主要是肽链所有原子的空间排布。其维系键主要是非共价键（次级键）：氢键、疏水键、范德非共价键（次级键）：氢键、疏水键、范德华力、离子键等，也可涉及二硫键。华力、离子键等，也可涉及二硫键。 结构域（结构域（domain）：）：在二级结构及超二级在二级结构及超二级结构的基础上，多肽链进一步

8、卷曲折叠，组结构的基础上，多肽链进一步卷曲折叠，组装成几个相对独立的、近似球形的三维实体。装成几个相对独立的、近似球形的三维实体。 Biochemistryv4四级结构：寡聚蛋白中亚基种类、数目、四级结构：寡聚蛋白中亚基种类、数目、空间排布及亚基间相互作用力。其维系键空间排布及亚基间相互作用力。其维系键为非共价键。为非共价键。 亚基是指参与构成蛋白质四级结构的而亚基是指参与构成蛋白质四级结构的而又具有独立三级结构的多肽链。又具有独立三级结构的多肽链。 Biochemistry四、蛋白质的理化性质四、蛋白质的理化性质v1两性解离与等电点：两性解离与等电点： v2蛋白质的胶体性质：蛋白质的胶体性质

9、： v3蛋白质的紫外吸收：蛋白质的紫外吸收： v4蛋白质的变性：蛋白质的变性： 变性本质：破坏非共价键和二硫键，即破变性本质：破坏非共价键和二硫键，即破坏空间结构，但不改变蛋白质的一级结构。坏空间结构，但不改变蛋白质的一级结构。 Biochemistry五、蛋白质的分离与纯化：五、蛋白质的分离与纯化：v1盐析（与盐溶区分）与有机溶剂沉淀：盐析（与盐溶区分）与有机溶剂沉淀： v2电泳：电泳： v3透析与超滤：透析与超滤： v4层析：离子交换层析、凝胶过滤层析、层析：离子交换层析、凝胶过滤层析、亲和层析亲和层析 Biochemistry六、蛋白质一级结构的测定六、蛋白质一级结构的测定v二硫键的处理

10、二硫键的处理 巯基化合物还原法和过甲酸氧化法巯基化合物还原法和过甲酸氧化法v常用的水解酶等常用的水解酶等vN端氨基酸的测定等端氨基酸的测定等 胰蛋白酶胰蛋白酶 LysX (X Pro)，ArgX 胰凝乳蛋白酶胰凝乳蛋白酶 TyrX (X Pro) TrpX，PheX溴化氰（溴化氰（CNBr） MetX 只断裂由甲硫氨酸的羧基所形成的肽键只断裂由甲硫氨酸的羧基所形成的肽键 CNBr裂解产生的片段较大裂解产生的片段较大Biochemistry酶与辅酶酶与辅酶 Biochemistryv酶是一类由活细胞产生的对其特异底物具有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生物大分子，包括蛋白质、

11、高效催化作用的生物大分子，包括蛋白质、核酸。核酸。v全酶的组成：酶蛋白和辅因子（辅酶、辅基）全酶的组成：酶蛋白和辅因子（辅酶、辅基）v酶分子上只有少数氨基酸残基与催化活性直酶分子上只有少数氨基酸残基与催化活性直接相关，这些与酶活性相关的区域称为酶的接相关，这些与酶活性相关的区域称为酶的活性中心，又称活性部位。活性中心，又称活性部位。 Biochemistryv理解底物浓度对反应速度的影响理解底物浓度对反应速度的影响 v米氏方程米氏方程vVm的意义的意义vKm的意义的意义maxSKSVvm Biochemistry v三种可逆抑制的特点三种可逆抑制的特点: 竞争性抑制竞争性抑制 反竞争性抑制反竞

12、争性抑制 非竞争性抑制非竞争性抑制 Biochemistry辅酶辅酶v1.TPP：即焦磷酸硫胺素，由硫胺素（即焦磷酸硫胺素，由硫胺素（Vit B1）焦磷酸化而生成，是脱羧酶的辅酶，）焦磷酸化而生成，是脱羧酶的辅酶，在体内参与糖代谢过程中在体内参与糖代谢过程中-酮酸的氧化脱羧酮酸的氧化脱羧反应。反应。v2.FMN和和FAD：即黄素单核苷酸（即黄素单核苷酸（FMN）和黄素腺嘌呤二核苷酸（和黄素腺嘌呤二核苷酸（FAD），是核黄素），是核黄素（VitB2）的衍生物。）的衍生物。FMN或或FAD通常作为通常作为脱氢酶的辅基，在酶促反应中作为递氢体脱氢酶的辅基，在酶促反应中作为递氢体（双递氢体）。（双递氢

13、体）。 Biochemistryv3.NAD+和和NADP+：即尼克酰胺腺嘌呤二核：即尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸（苷酸（NAD+，辅酶，辅酶）和尼克酰胺腺嘌呤）和尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（二核苷酸磷酸（NADP+，辅酶，辅酶），是），是Vit PP （VitB3）的衍生物。）的衍生物。NAD+和和NADP+主要作为脱氢酶的辅酶，在酶促反应中起主要作为脱氢酶的辅酶，在酶促反应中起递氢体的作用，为单递氢体。递氢体的作用，为单递氢体。v4.磷酸吡哆醛和磷酸吡哆胺磷酸吡哆醛和磷酸吡哆胺：是：是Vit B6的衍的衍生物。磷酸吡哆醛和磷酸吡哆胺可作为氨生物。磷酸吡哆醛和磷酸吡哆胺可作为氨基转移酶，氨基酸脱羧

14、酶，半胱氨酸脱硫基转移酶，氨基酸脱羧酶，半胱氨酸脱硫酶等的辅酶。酶等的辅酶。 Biochemistryv5.CoA：泛酸（遍多酸）在体内参与构成辅：泛酸（遍多酸）在体内参与构成辅酶酶A（CoA）。）。CoA中的巯基可与羧基以高中的巯基可与羧基以高能硫酯键结合，在糖、脂、蛋白质代谢中起能硫酯键结合，在糖、脂、蛋白质代谢中起传递酰基的作用，是酰化酶的辅酶。传递酰基的作用，是酰化酶的辅酶。v6.生物素生物素：是羧化酶的辅基，在体内参与：是羧化酶的辅基，在体内参与CO2的固定和羧化反应。的固定和羧化反应。 Biochemistryv7. FH4：由叶酸衍生而来。四氢叶酸是体：由叶酸衍生而来。四氢叶酸是

15、体内一碳单位基团转移酶系统中的辅酶。内一碳单位基团转移酶系统中的辅酶。v8. Vit B12衍生物衍生物：Vit B12分子中含金属元分子中含金属元素钴，故又称为钴胺素。素钴，故又称为钴胺素。Vit B12在体内有在体内有多种活性形式，如多种活性形式，如5-脱氧腺苷钴胺素、甲脱氧腺苷钴胺素、甲基钴胺素等。其中，基钴胺素等。其中，5-脱氧腺苷钴胺素参脱氧腺苷钴胺素参与构成变位酶的辅酶，甲基钴胺素则是甲与构成变位酶的辅酶，甲基钴胺素则是甲基转移酶的辅酶。基转移酶的辅酶。Biochemistry核酸核酸 Biochemistryv一、核酸的化学组成与结构：一、核酸的化学组成与结构： 1含氮碱基：含氮

16、碱基： 2戊糖：戊糖： 3核苷：核苷：v二、二、DNA的二级结构的二级结构 A、B、Z型型 Biochemistryv三、核酸的紫外吸收特性三、核酸的紫外吸收特性 纯纯DNA，A260/A280 1.8（1.651.85） 若大于若大于1.8，表示污染了，表示污染了RNA或或DNA降解降解 纯纯RNA，A260/A280 2.0 若有杂蛋白或苯酚，则若有杂蛋白或苯酚，则A260/A280明显降低明显降低 Biochemistryv四、四、DNA的变性与复性的变性与复性 DNA变性的本质是双链间氢键的断裂，并变性的本质是双链间氢键的断裂，并不涉及共价键断裂。不涉及共价键断裂。 Tm 增色效应增色效应 复性与分子杂交复性与分子杂交v五、限制性核酸内切酶：是识别五、限制性核酸内切酶：是识别DNA的特异的特异序列序列, 并在识别位点或其周围切割双链并在识别位点或其周围切割双链DNA的一类内切酶的一类内切酶Biochemistry糖代谢糖代谢 Biochemistryv糖酵解糖酵解(glycolysis，又称，又称EM或或EMP途径）：途径）： 一分子葡萄糖裂解为两分子丙酮酸，并释放一分子葡萄糖