第一章?? 氨基酸

第一節(jié)? 氨基酸結(jié)構(gòu)

1.蛋白質(zhì)氨基酸

丙氨酸

Ala

A

精氨酸

Arg

R

天冬酰胺

Asn

N

天冬氨酸

Asp

D

半胱氨酸

Cys

C

谷氨酰胺

Gln

Q

谷氨酸

Glu

E

甘氨酸

Gly

G

組氨酸

His

H

異亮氨酸

Ile

I

亮氨酸

Leu

L

賴氨酸

Lys

K[樊1]?

甲硫氨酸（蛋氨酸）

Met

M

苯丙氨酸

Phe

F

脯氨酸

Pro

P[樊2]?

絲氨酸

Ser

S[樊3]?

酪氨酸

Thr

T[樊4]?

色氨酸

Trp

W

酪氨酸

Tyr

Y[樊5]?

纈氨酸

Val

V

硒代半胱氨酸

Sec

U

吡咯賴氨酸

Pyl

O

硒代半胱氨酸：含硒半胱氨酸，有絲氨酸轉(zhuǎn)變。存在于含硒蛋白中，如谷胱甘肽過(guò)氧化物氧化酶和去碘酶。

吡咯賴氨酸：僅存在于一些產(chǎn)甲烷的古菌（催化甲烷合成的酶分子），以及一些革蘭氏陽(yáng)性菌的厚壁細(xì)胞和δ-變形細(xì)胞的體內(nèi)。

組氨酸含有咪挫基，在生理PH值下兩性解離，既可以做質(zhì)子受體，又可以做質(zhì)子供體

分類：1.非極性的脂肪族氨基酸

??????? 包括Gly,Ala,Val,Leu,Ile,Pro

????? 2.不帶電荷的極性氨基酸

??????? 包括Ser,Thr（含有極性的羥基）,Asn,Gln（含有極性的酰胺基）,Cys,Met（都含有硫原子）

????? 3.芳香族氨基酸

??????? 包括Phe,Tyr,Trp.它們都含有苯環(huán)，但極性差別很大：Phe的苯環(huán)上沒(méi)有取代集團(tuán)，極性最強(qiáng)；Tyr的苯環(huán)上含有羥基，極性最強(qiáng)

????? 4.帶電荷的極性氨基酸

??????? 包括Asp,Glu,Sec,His,Lys,Ply,Arg.其中，前三種帶負(fù)電荷，后四種帶正電荷

分類：1.親水氨基酸：Ser,Thr,Cys,Tyr,Sec,Asn,Gln,Asp,Glu,Pyl,Arg

????? 2.疏水氨基酸：Gly,Ala,Val,Leu,Ile,Pro,Met,Phe,Trp

2.非蛋白質(zhì)氨基酸

蛋白質(zhì)氨基酸在翻譯后經(jīng)化學(xué)修飾的后加工產(chǎn)物（羥脯氨酸，羥賴氨酸[樊6]?，絲氨酸和蘇氨酸的糖基化修飾）；有特殊的生理功能或作為代謝的中間產(chǎn)物和某些物質(zhì)的前體（動(dòng)物中的神經(jīng)遞質(zhì)γ-氨基丁酸【甘氨酸，天冬氨酸都可以】，維生素和泛素的組分β-丙氨酸以及參與尿素循環(huán)的鳥氨酸和瓜氨酸）

第二節(jié)?? 氨基酸的結(jié)構(gòu)

1.縮合反應(yīng)（成肽反應(yīng)）

費(fèi)歇爾式投影；L型氨基酸（大部分不對(duì)稱氨基酸），D型氨基酸（存在于少數(shù)抗菌肽中和細(xì)菌細(xì)胞壁的肽聚糖中）；D型氨基酸不可以參與到核糖體合成的多肽之中（有些蛋白質(zhì)分子的個(gè)別L型氨基酸經(jīng)特定的異構(gòu)酶催化可變成D型氨基酸）

具有手性的分子具有旋旋光性（分子對(duì)偏振光的振動(dòng)方向產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)）；一種手性分子D型和L型和旋光方向無(wú)直接聯(lián)系。

3.特殊酸堿性質(zhì)和等電點(diǎn)

兩性離子，兼性離子

對(duì)于一種氨基酸，存在等電點(diǎn)，使其表面靜電荷為0（pI）

當(dāng)處于PH=PI時(shí)，在電場(chǎng)中，這種氨基酸不移動(dòng)

計(jì)算：中性、酸性：取較小的兩個(gè)PK值相加除以2

????? 堿性：取較大的兩個(gè)PK值相加除以2

3.側(cè)鏈基團(tuán)的疏水性

4.氨基和羧基參加的化學(xué)反應(yīng)

（1）與2，4-二硝基氟苯（DNFB）sanger反應(yīng)

α-氨基參與，生成穩(wěn)定的黃色物質(zhì)（DNP-氨基酸）。不易被水解，溶于乙酸乙酯和乙醚，之后再用色譜分析，可以測(cè)出肽鏈N端是什么氨基酸

（2）與異硫氰酸苯酯（PITC）Edman反應(yīng)

弱堿性中，α-氨基與其反應(yīng)，生成苯胺基硫甲酰氨基酸（PTC-氨基酸），在酸性環(huán)境中，PTC-氨基酸迅速環(huán)化，形成穩(wěn)定的苯乙內(nèi)酰硫脲氨基酸（PTH-氨基酸[樊7]?）

（3）與茚三酮

生成紫色物質(zhì)（脯氨酸因?yàn)槭莵啺被?，所以產(chǎn)生黃色物質(zhì)）

可用來(lái)確定氨基酸含量（比色法），做顯色劑

（4）其它（脯氨酸和亞硝酸無(wú)法反應(yīng)）

5.個(gè)別基團(tuán)對(duì)氨基酸性質(zhì)的貢獻(xiàn)

（1）芳香族的紫外吸收性質(zhì)

（2）對(duì)蛋白質(zhì)的貢獻(xiàn)

第三節(jié)?? 氨基酸的分離和純化

1.電泳（分子大小，形狀，帶電情況）（在電場(chǎng)中）

區(qū)帶電泳（紙電泳——濾紙支持）、薄層電泳（硝酸纖維素薄膜支持）、自由電泳（顯微電泳、密度梯度電泳）、凝膠電泳

2.層析（分子對(duì)流動(dòng)相，固定相的相互作用能力不同，導(dǎo)致向前流動(dòng)的速度不同）

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第二章???? 蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)

第一節(jié)? 肽

1.肽的分類和命名

2.寡肽的理化性質(zhì)

（1）旋旋光性?? 由氨基酸帶來(lái)，旋亮度為各個(gè)氨基酸旋亮度的總合

（2）兩性解離?? 由氨基酸帶來(lái)，不可以直接計(jì)算得出，依靠實(shí)驗(yàn)測(cè)定（小肽的計(jì)算方法和氨基酸算類似）

（3）雙縮脲反應(yīng)?? 生成紫色絡(luò)合物，大于二肽的蛋白質(zhì)都可以發(fā)生反應(yīng)

（4）水解反應(yīng)

3.幾種天然存在的活性肽

（1）核糖體合成?? 不可能參入D型氨基酸

（2）不是在核糖體上合成的氨基酸?? 可能含有D型氨基酸，肽鍵可能不是由α-氨基和α-羧基縮合而成

第二節(jié)? 蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)

1.蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)

氨基酸在多肽鏈上的排列順序，包括二硫鍵的數(shù)目和位置

肽鍵的性質(zhì)：（1）具有部分雙鍵的性質(zhì)（由酰胺N上的孤電子對(duì)與相鄰羰基發(fā)生共振造成）

?????????? （2）多為反式，也有順式：反式結(jié)構(gòu)中空間位阻小，故反式結(jié)構(gòu)比順式結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定。一開始肽鏈在核糖體上合成時(shí)，都為反式，后來(lái)某些部位與脯氨酸的亞氨基有關(guān)的肽鍵在肽酰脯氨酰順?lè)串悩?gòu)酶（PPI）催化下變成順式

?????????? （3）與肽鍵相關(guān)的六個(gè)原子共處一個(gè)平面（肽平面）：但與Cα有關(guān)的兩個(gè)肽鍵是單鍵，可以旋轉(zhuǎn)

?????????? （4）酰胺N帶部分正電，羰基O帶部分負(fù)電

2.蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)

指的是多肽鏈的主鏈部分在局部形成的折疊和盤繞，穩(wěn)定性由氫鍵決定

（1）α螺旋

1）肽鏈主鏈圍繞一個(gè)虛擬的軸以旋轉(zhuǎn)的方式盤繞

2）氫鍵受體為第n位氨基酸殘基的羰基O，供體則是n+4位殘基氨基上的H

3) 每隔3.6個(gè)殘基，螺旋上升一圈

4）螺旋方向一般是右手螺旋，因?yàn)榈鞍踪|(zhì)分子中的氨基酸為L(zhǎng)型

5）R基伸展在螺旋表面，不參與螺旋的形成，但可以影響到螺旋的形成和穩(wěn)定性。

?? 可以使用同一氨基酸的多聚氨基酸來(lái)研究對(duì)于螺旋的形成及穩(wěn)定性

?? 常見(jiàn)的形成螺旋的氨基酸有Ala,Leu,Met,Glu,Lys[樊8]?，不利于形成螺旋的氨基酸有Gly（空間位阻小，形成二級(jí)結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定）,Pro（不供氫【因?yàn)槭莵啺被帷浚?/p>

?? 除了R基對(duì)螺旋的形成的影響以外，還有螺旋的偶極矩，偶極矩原有的帶電情況不利于形成螺旋，需要兩端氨基酸改變其電性，消除不利影響。

5）對(duì)于一個(gè)穩(wěn)定得螺旋來(lái)說(shuō)，主鏈上的原子埋在螺旋內(nèi)部，彼此之間以范德華力緊密結(jié)合，所有的R基成輻射狀展現(xiàn)在螺旋表面，便于參與生化反應(yīng)

（2）β折疊

1）至少有兩條肽段組成，肽平面之間呈鋸齒狀

2）每一條肽段被稱為β股，相鄰β股呈平行排列，主鏈之間通過(guò)氫鍵相連

3）R基團(tuán)垂直于相鄰兩個(gè)肽平面的交線，且交替分布在折疊片兩側(cè)

4）肽鏈走向有平行和反平行兩種，反平行更加穩(wěn)定

5）形成折疊的氨基酸的側(cè)鏈基團(tuán)傾向于龐大，如Val,Ile,Phe,Tyr,Trp,Thr[樊9]?

?? Pro從來(lái)不會(huì)出現(xiàn)在折疊之中

（3）β轉(zhuǎn)角

1）主鏈發(fā)生了180o轉(zhuǎn)向

2）由肽鏈上的4個(gè)氨基酸形成，Gly,Pro常出現(xiàn)在中間的兩個(gè)位置

3）β轉(zhuǎn)角和抗體的識(shí)別、磷酸化、糖基化、羥基化有關(guān)

（4）β突起

???? 平行的β股之中多出一個(gè)氨基酸殘基，不利于形成β折疊

可能和防止突變給蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)造成影響有關(guān)

（5）無(wú)卷曲和環(huán)

常常作為輔因子或底物的結(jié)合位點(diǎn)

3.蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)

（1）穩(wěn)定三級(jí)結(jié)構(gòu)的化學(xué)鍵：氫鍵，疏水鍵，離子鍵，范德華力，配位鍵，范德華力

（2）研究三級(jí)結(jié)構(gòu)的方法

??? 1）X晶體衍射技術(shù)：制備蛋白質(zhì)晶體；測(cè)出的是電子密度圖譜；得出的三維結(jié)構(gòu)是在晶體的情況下和天然結(jié)構(gòu)有較大區(qū)別

??? 2）核磁共振波譜法：靠原子核在磁場(chǎng)下的震動(dòng)分析蛋白質(zhì)的三維結(jié)構(gòu)；隨著蛋白質(zhì)的分子質(zhì)量加大，該方法誤差增大，故只能測(cè)量一些分子量較小的淡白質(zhì)；還會(huì)受到自旋擴(kuò)散和分子局域運(yùn)動(dòng)的影響

??? 3）冷凍電鏡技術(shù)：待測(cè)蛋白質(zhì)迅速冷凍，獲取二維投影圖像，計(jì)算得出蛋白質(zhì)三維密度圖，再得出蛋白質(zhì)的三維結(jié)構(gòu)

??? 4）同源建模：借助結(jié)構(gòu)相似的蛋白質(zhì)來(lái)推測(cè)待測(cè)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)

（4）三維結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)部件

? 1）模體

【1】卷曲螺旋：α螺旋聚合體；超螺旋方向一般是左手螺旋

【2】螺旋-環(huán)-螺旋：又稱為EF手相，存在于多種鈣離子傳感器蛋白上，鈣離子在環(huán)上同蛋白質(zhì)結(jié)合。在轉(zhuǎn)錄因子中也有這種結(jié)構(gòu)，識(shí)別DNA雙螺旋的大溝內(nèi)特定的堿基結(jié)構(gòu)，結(jié)合

【3】β-α-β

【4】β發(fā)夾環(huán)

【5】螺旋-轉(zhuǎn)角-螺旋：存在于許多和DNA特異性結(jié)合的蛋白質(zhì)分子上，如Cro（大腸桿菌噬菌體產(chǎn)生的阻遏蛋白）,CAP（分解代謝物基因激活蛋白）,λ阻遏蛋白

【6】Rossman折疊：βαβαβ結(jié)構(gòu)，可以結(jié)合輔酶I和輔酶Ⅱ存在于許多脫氫酶中

【7】希臘鑰匙模體

【8】β折疊：多個(gè)β股以螺旋的方式組織在一起

? 2）結(jié)構(gòu)域：相對(duì)獨(dú)立的球狀結(jié)構(gòu)或功能模塊稱為結(jié)構(gòu)域，疏水結(jié)構(gòu)是結(jié)構(gòu)與穩(wěn)定存在所必需的；同一個(gè)蛋白存在多個(gè)相同的結(jié)構(gòu)域（可用來(lái)研究進(jìn)化）

4.蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)

兩條及兩條以上多肽鏈的蛋白質(zhì)如果不是以二硫鍵相連，則認(rèn)為它們具有四級(jí)結(jié)構(gòu)

第三節(jié)? 蛋白質(zhì)的折疊歷程和結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)

1.蛋白質(zhì)折疊的基本規(guī)律

（1）一級(jí)結(jié)構(gòu)決定三級(jí)結(jié)構(gòu)

（2）蛋白質(zhì)的折疊伴隨著自由能的降低

（3）驅(qū)動(dòng)蛋白質(zhì)折疊的動(dòng)力是疏水鍵

（4）不同的蛋白質(zhì)折疊具有不同的途徑，如分子伴侶;

???? 絕大多數(shù)分子伴侶屬于熱休克蛋白，幫助蛋白質(zhì)折疊克服一些動(dòng)力學(xué)障礙；幫助蛋白質(zhì)在正確的時(shí)間、正確的地點(diǎn)正確的折疊；幫助折疊錯(cuò)誤的蛋白質(zhì)重新折疊；幫助細(xì)胞清除一些無(wú)用的蛋白質(zhì)。

???? 熱休克蛋白是一種在細(xì)胞受熱或受脅迫時(shí)大量表達(dá)的蛋白質(zhì)

（5）某些蛋白質(zhì)的折疊還需要蛋白質(zhì)二硫化異構(gòu)酶（促進(jìn)含有二硫鍵的蛋白質(zhì)形成正確的蛋白質(zhì)）和肽酰脯氨酰順?lè)串悩?gòu)酶的幫助（脯氨酸有關(guān)的肽鍵順?lè)串悩?gòu)是重要的限速步驟，肽酰脯氨酰順?lè)串悩?gòu)酶是通過(guò)扭轉(zhuǎn)這個(gè)肽鍵來(lái)促進(jìn)和它的順?lè)串悩?gòu)，加速蛋白質(zhì)的折疊）

（6）變形蛋白：兩種生理學(xué)效應(yīng)完全不同的不同蛋白質(zhì)構(gòu)象。這有利于擴(kuò)大生物的基因組的編碼能力

2.折疊模型

（1）框架模型

（2）疏水塌陷模型

（3）成核模型

第四節(jié)? 蛋白質(zhì)組和蛋白質(zhì)組學(xué)

高通量分離蛋白的方法是二維電泳或雙向電泳，這里介紹雙向電泳：雙向電泳是依據(jù)等電點(diǎn)和大小來(lái)把蛋白質(zhì)分離出來(lái)的，需要先進(jìn)行一次等電聚焦電泳（等電點(diǎn)），再進(jìn)行一次與開始方向相垂直的SDS-聚丙烯酰胺凝膠雙向電泳

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第三章??? 蛋白質(zhì)的功能及其與結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系

第一節(jié)? 蛋白質(zhì)的功能

簡(jiǎn)直蛋白：有些蛋白質(zhì)雖然只有一種結(jié)構(gòu)，但是卻可以行使多種功能。

第二節(jié)? 蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能的關(guān)系

結(jié)構(gòu)相似的蛋白質(zhì)一般具有相似的功能

在不同物種中功能相同的蛋白具有基本相同的三維結(jié)構(gòu)，但一級(jí)結(jié)構(gòu)反映了物種之間的親緣關(guān)系

類似物：具有相同功能，起源不同基因的蛋白質(zhì)

同源物：來(lái)源于某同一祖先基因的蛋白質(zhì)

第三節(jié)? 幾種重要的蛋白質(zhì)

1.纖維狀蛋白的結(jié)構(gòu)和功能

結(jié)構(gòu)伸展，呈纖維狀，不溶于水，功能在于，結(jié)構(gòu)和機(jī)械支撐

（1）α角蛋白

具有α螺旋，存在于動(dòng)物的毛發(fā)，角，鳥喙和爪子

肽鏈中央形成典型的α螺旋區(qū)域，兩端為疏水區(qū)域

兩個(gè)α角蛋白可以形成一段左手超螺旋

（2）β角蛋白

存在于蠶絲和蜘蛛絲之中

一級(jí)結(jié)構(gòu)富含丙氨酸、甘氨酸，具有重復(fù)的序列甘氨酸-丙氨酸或絲氨酸-甘氨酸-丙氨酸或絲氨酸

有序的反平行β折疊構(gòu)成絲的微晶

（3）膠原蛋白

存在于動(dòng)物結(jié)締組織和其他纖維樣組織中

膠原蛋白3條α鏈形成三股螺旋（特有結(jié)構(gòu)）

穩(wěn)定三股螺旋結(jié)構(gòu)需要引入額外的氫鍵供體，及修飾在脯氨酸上的羥基化反應(yīng)（需要氧氣、二價(jià)鐵離子、α-酮戊二酸、維生素c，維生素C是為了防止鐵離子氧化，氧分子供氧）

主要由成纖細(xì)胞合成（前膠原，糖基化修飾，組裝成三股螺旋，前膠原肽酶，兩端的前肽被切除，成為原膠原）。賴氨酰氧化酶（共價(jià)交聯(lián)，穩(wěn)定），硫銨亞鍵（將4型膠原分子連接在一起）

2.球狀蛋白的結(jié)構(gòu)與功能

（1）珠蛋白家族

都含有血紅素輔基，都可以可逆的結(jié)合氧氣。下面介紹其中兩種

? 1）肌紅蛋白（只有一個(gè)亞基）

專門為動(dòng)物細(xì)胞的肌肉組織儲(chǔ)備氧氣

一級(jí)結(jié)構(gòu)：緊密結(jié)合1個(gè)血紅素輔基,血紅素由原卟啉和鐵離子組成

肌紅蛋白和血紅蛋白一樣，折疊形成球狀結(jié)構(gòu)，疏水肽鏈在分子內(nèi)部，極帶電荷的分子的肽鏈在分子表面，故疏水性較好

分子表面有一個(gè)疏水口袋，血紅素在這個(gè)口袋（口袋中有鐵離子，與周圍形成5個(gè)配位鍵，并與氧氣形成第六個(gè)配位鍵）中，既可以讓氧分子進(jìn)入口袋中，又防止亞鐵離子被氧化。

高鐵血紅蛋白（血紅素不小心被氧化）依賴細(xì)胞色素b-5還原酶（NADH-高鐵蛋白還原酶）利用還原性輔酶Ⅰ把高價(jià)鐵還原成低價(jià)鐵

? 2）血紅蛋白

主要存在于紅細(xì)胞，氧氣的運(yùn)輸者

有四個(gè)亞基組成，每一個(gè)亞基稱為珠蛋白

【1】正協(xié)同效應(yīng)[樊10]?：血紅蛋白分子有一個(gè)亞基結(jié)合氧分子后，構(gòu)象改變，使其他的亞基對(duì)氣的親和力增強(qiáng)（R態(tài)和T態(tài)）

【2】波爾效應(yīng)：氫離子和碳酸根離子促進(jìn)血紅蛋白釋放氧分子結(jié)合二氧化碳分子：當(dāng)二氧化碳分子和碳酸根離子濃度降低的時(shí)候，二氧化碳分子釋放，血紅蛋白再次結(jié)合氧分子（在組織器官中釋放氧分子結(jié)合二氧化碳分子；在肺部釋放二氧化碳分子結(jié)合氧分子。

【3】別構(gòu)效應(yīng)：除了氧分子以外的各種配體（二氧化碳分子、2，3-BPG，一氧化氮）在與血紅蛋白中除了血紅素鐵以外的位點(diǎn)結(jié)合，使血紅蛋白的構(gòu)象發(fā)生變化，進(jìn)而影響到血紅蛋白的氧結(jié)合能力。

? 3）血紅蛋白的突變體：鐮刀狀紅細(xì)胞貧血（血紅蛋白變?yōu)椴豢扇芾w維狀）

（2）免疫球蛋白

即抗體，B淋巴細(xì)胞分泌出的糖蛋白

3.膜蛋白的結(jié)構(gòu)與功能（見(jiàn)細(xì)胞生物學(xué)）

4.天然物折疊蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能

第四節(jié)? 蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的預(yù)測(cè)

結(jié)構(gòu)和序列的比對(duì)法

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第四章?? 蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)、分類和研究方法

第一節(jié)? 蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)

1.紫外吸收：由三種芳香族氨基酸帶來(lái)?? 280nm

2.兩性解離：有可解離的側(cè)鏈基團(tuán)、肽鏈兩端游離的氨基和羧基，只能使用等電聚焦或等電點(diǎn)沉淀法來(lái)進(jìn)行測(cè)定（對(duì)于比較短的寡肽來(lái)說(shuō)，計(jì)算方法同氨基酸【取一個(gè)PH值，時(shí)肽鏈表面電荷為0】）

不同氨基酸的等電點(diǎn)不一樣，故可以用離子交換層析或電泳來(lái)對(duì)它們進(jìn)行純化，

3.膠體性質(zhì)：具有電泳，布朗運(yùn)動(dòng)[樊11]?，丁達(dá)爾效應(yīng)，不能通過(guò)半透膜

4.沉淀反應(yīng)：只要破壞水化膜或中和表面電荷就會(huì)導(dǎo)致溶液中蛋白質(zhì)沉淀

（1）鹽析：加入中性鹽，使得蛋白質(zhì)溶解度降低并沉淀析出。

?????????? 鹽在水中解離后，迅速與蛋白質(zhì)爭(zhēng)奪水分子，破壞了蛋白質(zhì)表面的水化膜；且

溶液中的陰陽(yáng)離子可以中和蛋白質(zhì)表面的正負(fù)電荷

分段鹽析：調(diào)節(jié)鹽的濃度，使蛋白質(zhì)分級(jí)沉淀

（2）PI沉淀：當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)處于等電點(diǎn)時(shí)，蛋白質(zhì)表面的靜電荷為0，溶解度最小

（3）有機(jī)溶劑沉淀：破壞蛋白質(zhì)表面的水化膜

（4）重金屬鹽造成的沉淀：與帶負(fù)電的蛋白質(zhì)結(jié)合

5.蛋白質(zhì)變性：蛋白質(zhì)受到某些理化因素，特有的三級(jí)結(jié)構(gòu)被破壞，生物學(xué)活性喪失

? 變性以后，生物活性喪失；水溶性下降，內(nèi)部疏水基團(tuán)外露；更容易被水解，內(nèi)部肽鏈暴露；粘度增加，肽鏈更加舒張；失去結(jié)晶能力

6.蛋白質(zhì)水解

酸水解會(huì)破壞Trp和三種羥基氨基酸（）；兩種酰胺在酸性的條件下會(huì)被水解成谷氨酸和天冬氨酸

堿水解會(huì)導(dǎo)致大多數(shù)氨基酸受到破壞，產(chǎn)生消旋現(xiàn)象，但不會(huì)破壞Trp

酶水解會(huì)產(chǎn)生蛋白質(zhì)部分水解產(chǎn)物。蛋白質(zhì)酶可分為外切蛋白酶和內(nèi)切蛋白酶，N端和C端；蛋白質(zhì)被打上多聚泛?；瘶?biāo)簽之后，被蛋白酶體選擇性降解；執(zhí)行細(xì)胞凋亡的是胱天蛋白，水解核纖層蛋白

7.蛋白質(zhì)的顏色反應(yīng)

雙縮脲反應(yīng)（肽鍵）；福林-酚試劑法（Lowry法，）；考馬斯亮藍(lán)法（Bradford法）；（芳香族氨基酸

黃色反應(yīng)；米倫反應(yīng)；乙醛酸反應(yīng)；坂口反應(yīng)（精氨酸）；醋醛酸反應(yīng)

第二節(jié)? 蛋白質(zhì)分類

按照溶解性質(zhì)來(lái)分：（1）白蛋白? （2）球蛋白? （3）組蛋白（堿性氨基酸，富有豐富的精氨酸和賴氨酸殘基）? （4）精蛋白（堿性氨基酸，缺少色氨酸，賴氨酸）? （5）醇溶蛋白? （6）谷蛋白類? （7）硬蛋白類

按照化學(xué)組分來(lái)分：（1）簡(jiǎn)單蛋白：僅由氨基酸組成，水解產(chǎn)物僅有氨基酸，如胰核糖核酸酶

???????????????? （2）結(jié)合蛋白：1.氨基酸側(cè)鏈殘基上，有修飾如糖基、脂酰基、甲基、磷酸基團(tuán)

??????????????????????????????? 2.與蛋白結(jié)合的無(wú)機(jī)成分

??????????????????????????????? 3.輔酶

按照非蛋白質(zhì)成分的性質(zhì)來(lái)分：（1）糖蛋白（共價(jià)結(jié)合的糖基）? （2）脂蛋白（非共價(jià)結(jié)

合的脂）? （3）核蛋白（非共價(jià)結(jié)合的核酸）? （4）色蛋白（非共價(jià)結(jié)合或共價(jià)結(jié)合的生

色集團(tuán)）? （5）金屬蛋白（配位結(jié)合的金屬離子）? （6）磷蛋白（共價(jià)結(jié)合的磷酸結(jié)合 ??

（7）血紅素蛋白（共價(jià)結(jié)合的或非共價(jià)結(jié)合的血紅素輔基）? （8）黃素蛋白(共價(jià)結(jié)合或非

共價(jià)結(jié)合的黃素的衍生物）

根據(jù)功能分為：酶、調(diào)節(jié)蛋白、運(yùn)輸?shù)鞍?、貯存蛋白、運(yùn)動(dòng)蛋白、結(jié)構(gòu)蛋白、接頭蛋白、保

護(hù)和防御蛋白、毒蛋白和奇異蛋白

第二節(jié)? 蛋白質(zhì)的研究方法

1.蛋白質(zhì)的分離和純化

常見(jiàn)的分離純化的方法（基本上是根據(jù)蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)上的差別來(lái)進(jìn)行分類的，如溶解性、質(zhì)量和形狀、表面電層、表面疏水性、與特定配體結(jié)合的性質(zhì)

常用的方法有：沉淀（溶解性）、離子交換（電荷）、聚焦層析（大小和形狀）、疏水作用層析（疏水性）、親和層析（與特定配體的特異性結(jié)合）

（1）沉淀和離心

（2）透析和超濾

（3）電泳

? 1）等電聚焦電泳（IFE）:在凝膠中加入兩性電解質(zhì)，在兩極之間建立PH梯度。處在其中的蛋白質(zhì)最終會(huì)聚集在自己的PI處

? 2）十二烷基硫酸鈉聚丙烯酰胺凝膠電泳（SDS-PAgE）：蛋白質(zhì)在非變性聚丙烯酰胺凝膠中電泳時(shí)，其遷移率取決于蛋白質(zhì)分子的大小、形狀和其帶凈電荷的大小。當(dāng)加入過(guò)量的SDS時(shí)，所有的蛋白質(zhì)帶上大量的負(fù)電荷（相同密度），并使蛋白質(zhì)打開，使遷移率取決于蛋白質(zhì)大小【用來(lái)分離蛋白質(zhì)】

3）雙向電泳：由等電聚焦電泳和十二烷基硫酸鈉聚丙烯酰胺凝膠電泳組成，進(jìn)行兩次

（4）層析

1）疏水層作用?? 2）親和層析??? 3）凝膠過(guò)濾層析??? 4）HPLC（高效液相層析【同疏水層析】

?

?

第五章??? 核苷酸

第一節(jié)? 核苷酸的結(jié)構(gòu)與組成

堿基

1.結(jié)構(gòu)：核苷與無(wú)機(jī)磷酸由β-N-糖苷鍵連接而成

2.常見(jiàn)堿基：胞嘧啶，尿嘧啶，胸腺嘧啶（5-甲基尿嘧啶）；腺嘌呤，鳥嘌呤

3.修飾堿基：多為堿基的修飾產(chǎn)物或代謝產(chǎn)物。如5-甲基胞嘧啶、5-羥甲基胞嘧啶、N6-甲基A、次黃嘌呤、黃嘌呤、尿酸、二氫尿嘧啶

4.堿基的性質(zhì)

（1）紫外吸收性質(zhì)：堿基雜環(huán)上的共軛雙鍵對(duì)于紫外線有較強(qiáng)的吸收

（2）水溶性差（疏水性質(zhì)）

（3）解離：在中性條件下堿基主要以內(nèi)酰胺的形式存在

（4）含有多個(gè)氫鍵供體和氫鍵受體

（5）互變異構(gòu)：嘧啶環(huán)和嘌呤環(huán)環(huán)上的取代堿基的富電子性質(zhì)使它們有互變異構(gòu)

?????????????? 酮式-烯醇式；氨基式-亞氨基式。如果在堿性環(huán)境下，平衡向烯醇式或亞氨基式移動(dòng)

?????????????? 現(xiàn)有堿基配對(duì)基礎(chǔ)建立在全為酮式和氨基式

核苷

1.結(jié)構(gòu)：戊糖和堿基由β-N-糖苷鍵相連

2.構(gòu)象：堿基在糖苷上的旋轉(zhuǎn)受到空間位阻的限制

?????? 順勢(shì)和反式（堿基是否與戊糖在同一方向上）

?????? 除了Z-DNA，都是以反向的形式構(gòu)成

3.常見(jiàn)核苷

4.修飾核苷：修飾堿基和戊糖組成的核苷；核糖環(huán)被修飾的核苷以及少數(shù)不是以N-糖苷鍵相連的核苷

5.性質(zhì)：高親水性（核糖基起作用）

核苷酸

1.結(jié)構(gòu)：戊糖羥基發(fā)生磷酸化反應(yīng)生成

2，核苷單核苷酸

單核苷酸可以通過(guò)成酐反應(yīng)分別形成核苷二磷酸、核苷三磷酸

3.環(huán)核苷酸

某些核苷一磷酸在環(huán)化酶的催化下，形成環(huán)核苷酸，在細(xì)胞中主要作為第二信使

cAMP既可以在細(xì)菌體內(nèi)作為一種第二信使，激活多種與糖類分解代謝有關(guān)的相關(guān)基因表達(dá)，也可以在高等生物體內(nèi)與cGMP一樣，作為激素的第????????????? 二信使

c-dicGMP在多種細(xì)菌中作為第二信使，參與生物膜的形成和致病因子的形成

4.構(gòu)象：具有一定的柔性

5.理化性質(zhì)

堿基：紫外吸收、互變異構(gòu)；核糖：易溶于水、旋旋光性；共同決定：兩性解離、等電點(diǎn)；N-糖苷鍵：在酸性環(huán)境中發(fā)生脫堿基反應(yīng)

第二節(jié)? 核苷酸的功能

1.作為核酸形成的前體

2.充當(dāng)能量貨幣：ATP（能量貨幣）；GTP（蛋白質(zhì)合成）；CTP（脂質(zhì)合成）；UTP（糖類合成）

3.參與信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)cAMP、cGMP第二信使；GTP、GDP激活G蛋白

4.作為其他物質(zhì)的前體：ADP為輔酶I和輔酶Ⅱ的組分；鳥苷酸作為第一類內(nèi)含子核酶的輔酶

5.參與物質(zhì)合成

6.作為一些酶的別構(gòu)效應(yīng)物

7.調(diào)節(jié)基因的表達(dá)

?

?

第六章?? 核苷酸的結(jié)構(gòu)和功能

第一節(jié)? 核酸的分類

分為核糖核苷酸和脫氧核糖核苷酸，二者區(qū)別如下：

1.RNA分子中的戊糖是核糖，DNA分子中的戊糖是脫氧核糖

DNA因?yàn)槭敲撗鹾颂?，所以缺乏反?yīng)性的親和性集團(tuán)——2‘-OH,降低了磷酸二脂鍵自發(fā)水解的速率，提高了DNA的穩(wěn)定性

RNA因?yàn)橛?‘-OH，親核性較大，非常不穩(wěn)定，常利用其親核進(jìn)攻性，催化一些生化反應(yīng)

但tRNA和rRNA非常穩(wěn)定，是因?yàn)樗鼈兊牧u基受到了甲基化修飾，大大降低了2‘-O原子的反應(yīng)性

2.RNA的第四個(gè)堿基為U，DNA第四個(gè)堿基為T（U去甲基化）

C可自發(fā)的脫氨基變成U

用T代替U是為了有效的檢測(cè)c-u這種突變

3.RNA通常是單鏈，DNA通常是雙鏈

RNA的類別

名稱

功能

存在

信使RNA(mRNA)

翻譯模板

所有生物

轉(zhuǎn)移RNA(tRNA)

攜帶氨基酸，參加翻譯

所有生物

核糖體RNA（rRNA）

核糖體組分，參與翻譯

所有生物

核小RNA（snRNA）

參與真核細(xì)胞中mRNA的剪接

真核生物

核仁小RNA（snoRNA）

參與古菌和真核生物rRNA前體的后加工

真核生物和古菌

微RNA(microRNA)

主要在翻譯水平上抑制特定基因表達(dá)

絕大多數(shù)真核生物

小干擾RNA(siRNA)

主要在基因水平上抑制特定基因表達(dá)

絕大多數(shù)真核生物

小激活RNA（saRNA）

瞄準(zhǔn)特定啟動(dòng)子，激活它們的轉(zhuǎn)錄

某些真核生物

piRNA或piwiRNA

反轉(zhuǎn)位子的基因沉默，對(duì)于胚胎發(fā)育和某些生物的精子發(fā)生十分重要

脊椎動(dòng)物和無(wú)脊椎動(dòng)物的生殖細(xì)胞

長(zhǎng)鏈非編碼RNA(lncRNA)

在基因票大的多個(gè)環(huán)節(jié)調(diào)節(jié)基因的表達(dá)

真核生物

7SL ? RNA

作為信號(hào)識(shí)別顆粒（SRP）的一部分,參與蛋白質(zhì)的定向和分泌

真核生物和古菌

7SK ? RNA

抑制RNA聚合酶Ⅱ催化的轉(zhuǎn)錄延伸

脊椎動(dòng)物

RMRP ? RNA

參與線粒體DNA復(fù)制過(guò)程中RNA引物的加工；參與rRNA后加工；參與切除一種阻滯細(xì)胞周期的蛋白的mRNA的5‘非翻譯序列，而促進(jìn)細(xì)胞周期的進(jìn)行

真核生物

轉(zhuǎn)移信使RNA(tmRNA)

兼有信使RNA、轉(zhuǎn)移RNA的功能，參與細(xì)菌無(wú)終止密碼子的mRNA的搶救翻譯

細(xì)菌

crRNA

鎖定外來(lái)核酸，引導(dǎo)Cas蛋白將其水解

原核生物

向?qū)NA（gRNA）

參與錐體蟲線粒體mRNA的編輯

某些真核生物

病毒RNA

作為RNA病毒的遺傳物質(zhì)

RNA病毒

類病毒

最小的感染致病因子

植物

端粒酶RNA

作為端粒酶的模板，有助于端粒DNA的完整性

真核生物

核開關(guān)或RNA開關(guān)

在轉(zhuǎn)錄和翻譯的水平上調(diào)節(jié)基因的表達(dá)

原核生物和少數(shù)低等的真核生物

核酶

催化特定的生化反應(yīng)，如核糖磷酸酶P和核糖體上的轉(zhuǎn)肽酶

原核或真核生物以及某些RNA病毒

環(huán)狀非編碼RNA

作為競(jìng)爭(zhēng)性內(nèi)源RNA，參與調(diào)控細(xì)胞內(nèi)特定miRNA的功能；還可以與細(xì)胞內(nèi)一些RNA結(jié)合蛋白結(jié)合，調(diào)節(jié)這些蛋白與其它RNA之間的相互合作

主要是真核生物

XIst ? RNA

促進(jìn)巴氏小體的形成

雌性哺乳動(dòng)物

第二節(jié)? 核酸的一級(jí)結(jié)構(gòu)

核酸的多聚核苷酸鏈上所有核苷酸或堿基的排列順序

多聚陰離子復(fù)合物

第三節(jié)? 核酸的二級(jí)結(jié)構(gòu)

DNA的結(jié)構(gòu)

1.DNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)有B性，除此之外還有A、Z型

參數(shù)

A型雙螺旋

B型雙螺旋

Z型雙螺旋

外形

短而寬

長(zhǎng)而瘦

長(zhǎng)而細(xì)

螺旋方向

右手

右手

左手

大溝

極度窄，很深

很寬，深度中等

平坦

小溝

很寬，淺

窄，深度中等

極度窄，很深

糖苷鍵構(gòu)象

反式

反式

C為反式，G為順式

存在條件

干燥（如酶的活性中心）

潮濕（如細(xì)胞中的平常條件）

/

2.穩(wěn)定雙螺旋結(jié)構(gòu)的因素

（1）氫鍵? （2）堿基堆積力（疏水作用力、范德華力）? （3）磷酸核糖骨架上的負(fù)電荷中和

3.DNA非標(biāo)準(zhǔn)的二級(jí)結(jié)構(gòu)

（1）彎曲：含有成串的A序列或蛋白質(zhì)作用（TATA盒結(jié)合蛋白可導(dǎo)致DNA啟動(dòng)子區(qū)域彎曲，大腸桿菌cAMP受體結(jié)合蛋白可導(dǎo)致乳糖操縱子形成彎曲）；同時(shí)有時(shí)也可以做DNA修復(fù)系統(tǒng)識(shí)別損傷的信號(hào)

（2）十字形（存在于復(fù)制起始區(qū)域和轉(zhuǎn)錄調(diào)控區(qū)域）：充當(dāng)某種控制DNA復(fù)制和基因轉(zhuǎn)錄的開關(guān)

（3）三螺旋：有順式（平行于嘌呤鏈）和反式的結(jié)構(gòu)（反平行于嘌呤鏈）

???????????? 形成三股螺旋可以影響到DNA的復(fù)制、重組和轉(zhuǎn)錄，還可以阻止特定蛋白質(zhì)與DNA的結(jié)合，從而對(duì)堿基的表達(dá)起調(diào)控作用

?????????????? 三股螺旋的形成需要互補(bǔ)的全嘌呤和全嘧啶堿基，還需要呈現(xiàn)鏡像重復(fù)，第三條鏈上的C需要質(zhì)子化才可以與G配對(duì)。超螺旋的形成有利于三股螺旋的形成

（4）堿基翻轉(zhuǎn)：某個(gè)堿基出現(xiàn)在雙螺旋之外

????????????? 催化堿基修飾的酶需要堿基通過(guò)翻轉(zhuǎn)才可以對(duì)它進(jìn)行化學(xué)修飾，堿基切除修復(fù)也是

（5）滑移錯(cuò)配DNA：重新形成雙螺旋的時(shí)候，錯(cuò)配，形成兩個(gè)環(huán)，會(huì)導(dǎo)致移框突變

（6）四鏈DNA

RNA的結(jié)構(gòu)

主要形成α螺旋

發(fā)夾結(jié)構(gòu)：包括兩個(gè)部分（標(biāo)準(zhǔn)堿基互補(bǔ)序列和雙螺旋兩股互補(bǔ)序列之間未配對(duì)的堿基序列組成的環(huán)）

在RNA中常有GU堿基對(duì)，有利于形成鏈內(nèi)雙螺旋

（1）tRNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)

有不少是修飾的堿基（黃嘌呤、硫脲嘧啶、假尿嘧啶）

構(gòu)成tRNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)的要素有：環(huán)、莖、臂。按照從5‘-3‘的順序，4個(gè)環(huán)依次是D環(huán)、反密碼子環(huán)、可變環(huán)和TΦC環(huán)；4個(gè)莖依次是受體莖、D莖、反密碼子莖和TΦC莖；臂有D臂、反密碼子臂、TΦC臂和氨基酸臂

受體莖是緊靠著氨基酸臂，與tRNA形成氨酰tRNA的地方。且3‘端最后的三個(gè)核苷酸總是CCA，與3’端最后一個(gè)核苷酸一起，并不參與受體莖，而是構(gòu)成氨基酸臂。

D環(huán)上有二氫尿嘧啶，反密碼子環(huán)有反密碼子，緊靠反密碼子5‘端的氨基酸總是U緊靠3’端的氨基酸總是嘌呤核苷酸，且總是被烷基化

在反密碼子環(huán)和TΦC環(huán)之間，通常還會(huì)有一個(gè)可變環(huán)或附加環(huán)，TΦC環(huán)上的Φ指的是假尿苷，核糖體和轉(zhuǎn)運(yùn)RNA之間的結(jié)合有賴于對(duì)TΦC的識(shí)別

（2）rRNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)

原核生物：5SrRNA、16SrRNA和23SrRNA

真核生物：5SrRNA、5.85SrRNA、18SrRNA和28SrRNA

其中5SrRNA在真核生物與原核生物中都有

rRNA在鏈內(nèi)有大量的互補(bǔ)序列，所以它高度折疊

16SrRNA在進(jìn)化中只要保證它的二級(jí)結(jié)構(gòu)基本不變就行了，不用在意一級(jí)結(jié)構(gòu)的變化

（3）mRNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)

（4）DNA-RNA雜交存在形成的雙鏈：A型雙鏈（DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和逆轉(zhuǎn)錄）

第四節(jié)? 核酸的三級(jí)結(jié)構(gòu)

1.DNA的三級(jí)結(jié)構(gòu)

主要以兩種形式存在：松弛型和超螺旋

在松弛型下，DNA以B型雙螺旋存在，能量狀態(tài)最低

DNA的超螺旋包括正超螺旋和負(fù)超螺旋。正超螺旋是左手螺旋，由DNA雙螺旋過(guò)度纏繞形成的；負(fù)超螺旋是右手螺旋，由DNA雙螺旋纏繞不足引起的的（易于解鏈，有利于復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和重組，）

某些和堿基差不多的多環(huán)芳香族分子（如溴乙錠和吖啶橙）可以插到DNA雙螺旋兩個(gè)相鄰的堿基對(duì)之間，促進(jìn)產(chǎn)生正超螺旋。這些分子都是強(qiáng)烈的致癌物質(zhì)，容易誘發(fā)DNA在復(fù)制時(shí)發(fā)生突變

2.RNA的三級(jí)結(jié)構(gòu)

RNA分子伴侶（非特異性結(jié)合蛋白NADP）有利于幫助RNA形成正確的構(gòu)象，破壞錯(cuò)誤折疊的RNA分子內(nèi)部的化學(xué)鍵，形成RNA蛋白體復(fù)合物，RNA最終形成正確的構(gòu)想

驅(qū)動(dòng)和穩(wěn)定RNA三級(jí)結(jié)構(gòu)的常常是金屬離子和堿性蛋白

常見(jiàn)結(jié)構(gòu)

（1）假節(jié)結(jié)構(gòu)（常參與形成多種核酶和自我剪切的內(nèi)含子；誘導(dǎo)病毒在翻譯過(guò)程中發(fā)生核糖體移框；對(duì)于端聚酶來(lái)說(shuō)發(fā)揮活性有重要作用，端聚酶的RNA作為端粒DNA的模板，高度保守的假節(jié)是活性發(fā)生所必須

（2）吻式發(fā)夾：兩個(gè)獨(dú)立的發(fā)夾結(jié)構(gòu)通過(guò)環(huán)之間的堿基配對(duì)形成的共軸螺旋。艾滋病病毒的基因組RNA分子上有這個(gè)結(jié)構(gòu)

第五節(jié)? 核酸和蛋白質(zhì)形成的復(fù)合物

1.DNA與蛋白質(zhì)形成的結(jié)構(gòu)

（1）真核生物的核小體

組蛋白：各兩組【H4、H3】、【H2A、H2B】聚集形成八聚體，H1游離在外

保守性最高的是H4，其次是H3，再其次是H2A、H2B。變化最大的是H1（物種特異性）

某些組織中無(wú)H1，被其他類型的代替，如鳥類的H5

DNA序列在核小體的選位中十分重要，多分布于GC區(qū)域

在人類細(xì)胞中，包裹在核小體外序列的C甲基化程度高于連線DNA

(2)古菌的核小體

HMFA和HMFB??? 短于真核生物

缺乏尾，故古真菌的核小體無(wú)法進(jìn)行各式各樣的化學(xué)修飾

（3）細(xì)菌的擬核

細(xì)菌具有一些小的堿性蛋白（HU、FIS）與核結(jié)合，形成擬核

2.RNA與蛋白質(zhì)形成的復(fù)合物

類型

RNA

功能

存在

核糖體

rRNA

充當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)的合成場(chǎng)所

所有的生物

信號(hào)識(shí)別顆粒

古菌和真核生物是7SL RNA,細(xì)菌中是4.5S RNA

識(shí)別多種真核細(xì)胞與粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和原核細(xì)胞與細(xì)胞膜結(jié)合的蛋白質(zhì)在N端的信號(hào)肽，參與這些蛋白質(zhì)的共翻譯和轉(zhuǎn)運(yùn)

所有的生物

SNRNP

snRNA

參與真核細(xì)胞內(nèi)rRNA的剪接

真核生物

SNORNP

SNORNA

參與真核細(xì)胞rRNA的后加工

古菌和真核生物

剪接體

snRNA和mRNA

切除真核細(xì)胞核mRNA分子內(nèi)的內(nèi)含子

真核生物

核糖核酸酶P

M1 ? RNA

參與tRNA前體在5‘端1多余的堿基序列的切除

所有的生物

端粒酶

端粒酶RNA

維護(hù)真核生物核DNA端粒序列的完整

真核生物

RNA病毒

基因組RNA

充當(dāng)RNA病毒的遺傳物質(zhì)

細(xì)菌和真核生物

?

?

第七章??? 核酸的理化性質(zhì)及研究方法

第一節(jié)? 核酸的理化性質(zhì)

1.紫外吸收：和堿基有關(guān)

2.酸堿解離：同核苷酸

3.粘度：結(jié)構(gòu)細(xì)長(zhǎng)并有一定剛性的大分子粘度更好

4.沉淀：用乙酸鈉來(lái)降低溶液極性，用無(wú)水乙醇沉淀DNA，用異丙醇來(lái)沉淀RNA

5.變性：熱變形（增加分子內(nèi)能，破壞氫鍵和堿基堆積力）

?????????? 堿變性（易發(fā)生互變異構(gòu)）

???? 變性引起的改變：紫外吸收增加（堿基被解放）（增色效應(yīng)）

???????????????????? 增加DNA的浮力密度（互補(bǔ)堿基形成更加致密的結(jié)構(gòu)）

???????????????????? 降低DNA分子的粘度

???? Tm值:DNA雙螺旋有一半發(fā)生變性熱或有一半氫鍵收到破壞時(shí)的相應(yīng)的溫度

6.復(fù)性：減色效應(yīng)

7.雜交：利用核酸分子的變性和復(fù)性的性質(zhì)，對(duì)來(lái)源不同的核酸片段按照堿基配對(duì)規(guī)則形成異源雜鏈，進(jìn)而對(duì)特定對(duì)象進(jìn)行定量、定性分析的技術(shù)

???? Southern 印記 （RNA印記）??????? Northern 印記（DNA印記）

8.核酸的水解

（1）酸水解：敏感性：糖苷鍵>磷酸酯鍵>；嘌呤糖苷鍵>嘧啶糖苷鍵

（2）堿水解：RNA特別是mRNA內(nèi)磷酸二脂鍵對(duì)堿異常敏感。DNA對(duì)堿不敏感

（3）酶促水解

第二節(jié)? 核酸研究的技術(shù)和方法

1.核酸的分離和純化

（1）核酸的抽取

核酸在細(xì)胞核中通常以核蛋白的形式存在，可以用不同濃度的鹽溶液進(jìn)行分離

用酚/氯仿抽取中，核酸溶解在上層水相（DNA位于上層【浮力密度小】，變性之后會(huì)略微下

沉【浮力密度變大】【RNA在溶液中的狀態(tài)同變形后的DNA】），蛋白質(zhì)處于兩相之間的界面

（2）電泳

瓊脂糖凝膠電泳，可以使用溴乙錠染色進(jìn)行鑒定

聚丙烯酰胺凝膠電泳，用放射性自顯影或銀染等方法進(jìn)行檢測(cè)

（3）離心

（4）層析：陰離子交換層析制備核酸；羥基磷石灰分離單鏈DNA；雙鏈DNA;寡聚dt親和層析分離帶有多聚腺苷酸尾的整合生物mRNA

3.核酸一級(jí)結(jié)構(gòu)的測(cè)定

（1）DNA一級(jí)結(jié)構(gòu)測(cè)定

? 1）第一代DNA測(cè)序

【1】雙脫氧法測(cè)序（末端終止法）：通常使用一種經(jīng)過(guò)基因工程改造過(guò)的噬菌體DNA聚合酶來(lái)催化測(cè)序反應(yīng)，引物是人工合成的寡聚脫氧核苷酸（已被同位素標(biāo)記）。每組反應(yīng)使用相同的模板、相同的引物以及相同的dNTP，并且在魅族反應(yīng)中加入一種適量的2‘，3‘-雙脫氧核苷酸（ddNTP）使其隨機(jī)的摻入DNA鏈中。一旦ddNTP進(jìn)入DNA鏈中，將導(dǎo)致DNA鏈合成的末端終止，產(chǎn)生4組具有特定長(zhǎng)度、不同長(zhǎng)短的DNA片段，其中每一組內(nèi)DNA片段以相同的雙脫氧核苷酸結(jié)尾，再通過(guò)放射自顯影技術(shù)自下向上讀出DNA的核苷酸序列（小片段在下，大片段在上）

【2】堿基特異性化學(xué)斷裂法

? 2）第二代測(cè)序

【1】454Life science焦磷酸測(cè)序法

將待測(cè)的DNA切成幾百個(gè)堿基長(zhǎng)度的單鏈片段，每一個(gè)片段被固定在一個(gè)小珠子上，隨后

使用PCR進(jìn)行擴(kuò)增，使每一個(gè)珠子上帶有許多相同的DNA，之后加入酶，形成級(jí)聯(lián)化學(xué)發(fā)

光反應(yīng)，將釋放出來(lái)的焦磷酸基團(tuán)轉(zhuǎn)化為光信號(hào)

以將待測(cè)的單鏈DNA作為模板，與特異性的測(cè)序引物結(jié)合（腺苷-5‘-硫酸磷酸【APS】、熒

光素），再向其中加入4種酶（DNA聚合酶、ATP硫酸化酶、熒光素酶和雙磷酸酶）。再向

反應(yīng)體系中加入1種dNTP，如果正好可以和下一個(gè)堿基配對(duì)，就會(huì)在DNA聚合酶的催化

下被添加到測(cè)序引物的3’端，同時(shí)釋放出1分子的焦磷酸（注意：DNA聚合酶對(duì)dATPαS的

催化效率高，且dATPαS不作為熒光素酶的底物，故用dATPαS代替dATP.）。在ATP硫酸

化酶的作用下，生成的焦磷酸可以和APS結(jié)合生成ATP，在熒光素酶的催化下發(fā)光。經(jīng)過(guò)

電荷偶聯(lián)系統(tǒng)，可以得到一個(gè)檢測(cè)峰，峰值高低和相匹配的堿基成正比。反應(yīng)體系中剩余的

dNTP和殘留的少量的ATP在雙磷酸酶的催化下發(fā)生降解。再加入另外幾種dNTP，重復(fù)操

作

【2】Illumina/Solexa測(cè)序

【3】SOLID測(cè)序

3）第三代DNA測(cè)序

對(duì)單分子DNA測(cè)序 反應(yīng)在納米容器中進(jìn)行（降低背景光，使每個(gè)核苷酸發(fā)出的單道光可以被檢測(cè)到）；熒光標(biāo)簽不一定標(biāo)在參入的脫氧核苷酸上，可能標(biāo)在釋放出來(lái)的焦磷酸基團(tuán)上。

? 4）第四代DNA測(cè)序

利用離子流測(cè)序（對(duì)于DNA復(fù)制合成互補(bǔ)的DNA鏈時(shí)，釋放質(zhì)子，通過(guò)對(duì)質(zhì)子的監(jiān)控來(lái)實(shí)時(shí)判讀堿基）（后光測(cè)序），測(cè)定的是伴隨一個(gè)新脫氧核苷酸的參入釋放出來(lái)的質(zhì)子

? 5）單細(xì)胞基因組測(cè)序

分離出單個(gè)細(xì)胞，并進(jìn)行全基因組的擴(kuò)增（多重取代擴(kuò)增），然后構(gòu)建測(cè)序文庫(kù)，最后使用新一代測(cè)序技術(shù)進(jìn)行分析

（2）RNA一級(jí)結(jié)構(gòu)的測(cè)定

質(zhì)譜分析或利用反轉(zhuǎn)錄酶將待測(cè)的RNA反轉(zhuǎn)錄成cDNA

?

?

第八章??? 酶學(xué)概論

第一節(jié)? 酶學(xué)的化學(xué)本質(zhì)

單純酶和綴合酶（全酶【有輔因子】、脫輔酶【失去輔因子】）

輔因子包括輔酶、輔基和金屬離子

多功能聚合酶

第二節(jié)? 酶的催化性質(zhì)

1.高效性：大幅降低反應(yīng)的活化能

2.酶在活性中心和底物結(jié)合

活性中心由結(jié)合基團(tuán)（與底物結(jié)合）和催化基團(tuán)（參與催化）組成

活性中心的特征：

（1）活性中心是一個(gè)三維實(shí)體，通常由若干個(gè)在一級(jí)結(jié)構(gòu)上并不相鄰的氨基酸組成（通過(guò)空間結(jié)構(gòu)的折疊，使它們?cè)诳臻g結(jié)構(gòu)上相鄰）

（2）活性中心只占酶的一小部分，酶分子上大部分氨基酸殘基并不與底物接觸，但它們作為結(jié)構(gòu)支架有助于酶的三維結(jié)構(gòu)的形成和穩(wěn)定

（3）活性中心為酶分子表面的一個(gè)裂縫、空隙或口袋。中心多為疏水氨基酸(把水分子排除在口袋之外，防止副反應(yīng)的發(fā)生)，也有少量的親水氨基酸（與底物進(jìn)行反應(yīng)）

（4）活性中心的構(gòu)象不是固定不變的，具有一定的柔性

3.高度的專一性

絕對(duì)專一性（只識(shí)別一種底物），相對(duì)專一性（識(shí)別特定的化學(xué)鍵或特定的基團(tuán)），立體專一性（酶對(duì)于具有立體異構(gòu)體的底物只作用于其中一種）

酶的專一性解釋：

（1）鎖鑰學(xué)說(shuō)：活性中心的構(gòu)象是固定不變的，底物的結(jié)構(gòu)必須和它的結(jié)構(gòu)非常吻合才可以結(jié)合

（2）誘導(dǎo)契合學(xué)說(shuō)：活性中心的構(gòu)象不是固定不變的，具有一定的柔性。在一開始活性中心并不適合結(jié)合底物，但隨著相互靠近下，酶結(jié)構(gòu)受到改變，底物的結(jié)構(gòu)也受到改變（如實(shí)驗(yàn)所觀察到的底物誘導(dǎo)的裂縫閉合）

（3）“三點(diǎn)附著”模型：只有在幾個(gè)特定位點(diǎn)都匹配時(shí)，酶才會(huì)進(jìn)行催化反應(yīng)

第三節(jié)? 酶的分類和命名

類別

反應(yīng)性質(zhì)

實(shí)例

氧化還原酶

包括：脫氫酶，氧化酶，還原酶，過(guò)氧化物酶，加氧酶，羥化酶

電子轉(zhuǎn)移

乙醇脫氫酶

轉(zhuǎn)移酶

包括：轉(zhuǎn)醛酶和轉(zhuǎn)酮酶，脂酰基、甲基、糖基和磷酸基轉(zhuǎn)移酶。激酶，磷酸變位酶

分子間集團(tuán)的轉(zhuǎn)移

蛋白激酶

水解酶

包括：酯酶，糖苷酶，肽酶，磷酸酶，硫酯酶，磷脂酶，酰胺酶，核酸酶

通過(guò)加水導(dǎo)致鍵的斷裂

脂肪酶

裂合酶

包括：脫羧酶，醛縮酶，水合酶，脫水合酶，合酶，裂解酶

消除反應(yīng)底物（基團(tuán)），產(chǎn)生雙鍵

碳酸酐酶

異構(gòu)酶

包括：消旋酶，差向異構(gòu)酶，異構(gòu)酶，變位酶

分子內(nèi)的重排

磷酸基糖異構(gòu)酶

連接酶

包括：合成酶和羧化酶

水解ATP與分子間的連接相偶聯(lián)

DNA連接酶

轉(zhuǎn)位酶

包括：轉(zhuǎn)運(yùn)一些小分子（如氨基酸和單糖）和離子的轉(zhuǎn)位酶

與核苷三磷酸水解或氧化還原酶反應(yīng)偶聯(lián)的物質(zhì)跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)或在膜內(nèi)的分離

P型質(zhì)子泵和多種ABC超家族轉(zhuǎn)運(yùn)酶

?

?

第九章??? 酶動(dòng)力學(xué)

第一節(jié)? 影響酶促反應(yīng)的因素

假設(shè)S-D為一個(gè)反應(yīng)，則v=d【P】/dt=-d【S】/dt=k【S】，k為速率常數(shù)

1.外因：

（1）反應(yīng)速率隨溫度的升高而加快，但溫度超過(guò)一定數(shù)值時(shí)，酶的熱變性因素會(huì)占主導(dǎo)，此時(shí)酶促反應(yīng)速率會(huì)下降。當(dāng)酶活性最高時(shí)的溫度，叫做活性溫度

（2）PH值：影響必須集團(tuán)的解離程度

（3）離子強(qiáng)度

（4）激活劑對(duì)酶促反應(yīng)的影響

（5）抑制劑對(duì)酶活性的影響

2.內(nèi)因

（1）酶濃度對(duì)酶活性的影響

在不缺乏底物的情況下，酶濃度越高，反應(yīng)速率越快

（2）底物濃度對(duì)反應(yīng)速率的影響

有飽和動(dòng)力學(xué)的性質(zhì)，當(dāng)?shù)孜餄舛冗_(dá)到一定的值以后，反應(yīng)速率不再增加，及VMAX

酶-底物中間物假說(shuō)：E+S—ES--EP—E+P

酶促反應(yīng)的速率和ES的量有關(guān)，ES達(dá)到最大值即反應(yīng)速率達(dá)到最大值

第二節(jié)? 米氏動(dòng)力學(xué)

1.米氏方程成立的原因

（1）反應(yīng)速率為初速率，此時(shí)反應(yīng)速率和酶濃度成正比關(guān)系，避免了反應(yīng)產(chǎn)物和其他因素的干擾

（2）酶底物復(fù)合物處于穩(wěn)態(tài)，即【ES】濃度不發(fā)生變化（d【ES】/dt=0）

（3）反應(yīng)符合質(zhì)量作用定律，即反應(yīng)速率與底物濃度成正比的關(guān)系

2.米氏方程的推導(dǎo)（對(duì)于單底物-單產(chǎn)物的關(guān)系）E+S—ES—E+P

設(shè)Vf代表ES形成的速率，Vd代表ES解離的速率，則Vf=k1【E】【S】,Vd=（k-1+k2）【ES】

因?yàn)樵诜€(wěn)態(tài)時(shí)有ES形成的速率=ES解離的速率，所以=k1【E】【S】=（k-1+k2）【ES】

假定【Et】為酶總濃度,可推出v=，v是酶反應(yīng)初速率。

當(dāng)【S】趨向于無(wú)限大時(shí)，則此時(shí)反應(yīng)速率為最大值,VMAX

可推出

如果將k2【Et】換成VMAX,則米氏方程為

3.米氏方程的解讀

（1）Km值

為米氏酶的特征常數(shù)，Km是酶發(fā)生有效催化時(shí)，對(duì)所需底物濃度的一種尺度，即具有高Km值的酶比具有低Km的酶需要更高的底物濃度

（2）Vmax

（3）Kcat

單位時(shí)間內(nèi)，一個(gè)酶分子將底物轉(zhuǎn)變成產(chǎn)物的分子總數(shù)。如果一個(gè)酶遵守米氏常數(shù)，則有

是一種衡量一種酶催化效率的重要指標(biāo)

（4）Kcat/Km

反映了一個(gè)酶的完美程度，如磷酸丙糖異構(gòu)酶此值十分大，反映了其進(jìn)化程度之高

4.米氏方程的雙重性

一級(jí)動(dòng)力學(xué)（【S】<<Km）(反應(yīng)速率和底物濃度成正比的關(guān)系)和零級(jí)動(dòng)力學(xué)([S]>>Km)（反應(yīng)速度達(dá)到最大值）

5.米氏方程的線性轉(zhuǎn)換

第三節(jié)? 米氏酶抑制劑作用的動(dòng)力學(xué)

藥物名稱

藥物名稱（英語(yǔ)）

靶酶

醫(yī)用或藥用

阿司匹林

Asplirin

前列腺素合成中的環(huán)加氧酶

消炎

青霉素

Penicillin

肽聚糖轉(zhuǎn)肽酶

抗生素

甲氨蝶呤

Methotrexate

二氫葉酸還原酶

抗腫瘤

疊氮脫氧胸苷

Azidothymine

HIV反轉(zhuǎn)錄酶

艾滋病

利托納韋

Ritonavir

HIV蛋白酶

艾滋病

萬(wàn)艾可

ViAgra

cGMP磷酸二酯酶

勃起功能障礙

1.可逆性抑制劑

以非共價(jià)鍵與酶可逆結(jié)合，使用透析或超濾可以去除它們

（1）競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑

僅僅占據(jù)酶的活性中心，或在其它地方與酶結(jié)合，使酶無(wú)法與底物結(jié)合（若底物與酶相結(jié)合，則無(wú)法結(jié)合）（相互抑制）（過(guò)量的底物可以解除抑制）

例：磺胺：對(duì)氨基苯甲酸（PABA）為底物的酶的活性，從而阻止PABA作為原料合成的細(xì)菌所需要的葉酸，進(jìn)而抑制細(xì)菌核苷酸的合成，起抗菌作用

丙二酸：結(jié)構(gòu)類似于琥珀酸（丁二酸），抑制琥珀酸脫氫酶的活性

限速酶：一些限速酶所催化的反應(yīng)的產(chǎn)物可以抑制限速酶的活性，如磷酸戊糖途徑的限速酶（6-磷酸葡糖脫氫酶）可受到其產(chǎn)物NADPH的競(jìng)爭(zhēng)性抑制

（上圖為競(jìng)爭(zhēng)性抑制酶的線型圖象）

（2）非競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑

在活性中心以外的地方與酶結(jié)合，并改變酶活動(dòng)中心的構(gòu)象，但并不阻止酶與底物結(jié)合，只阻止底物轉(zhuǎn)變成酶

（上圖為非競(jìng)爭(zhēng)性的正常做圖和雙倒數(shù)作圖）

（3）反競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑

只可以和酶-底物復(fù)合物，卻不可以與游離的酶結(jié)合（可能是因?yàn)槊概c底物結(jié)合之后，改變后的構(gòu)象可以與抑制劑結(jié)合

（上圖為反競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑的正常做圖和雙倒數(shù)作圖）

2.不可逆性抑制劑

（1）基團(tuán)特異性抑制劑

結(jié)構(gòu)上與底物無(wú)相似之處，但可以共價(jià)修飾酶活性中心上必須的側(cè)鏈基團(tuán)，而導(dǎo)致酶活性不可逆的失活

有機(jī)磷化合物：二異丙基氟磷酸（DIFP）：修飾多種酶活性中心上的絲氨酸集團(tuán)，如胰蛋白酶和乙酰膽堿酯酶

????????????? 甲基氟膦酸異丙酯（沙林）：同二異丙基氟磷酸

????? 對(duì)于有機(jī)磷中毒的患者解毒是可能的，比如說(shuō)用親核性更強(qiáng)的試劑（如解磷定-2-甲醛肟吡啶碘甲烷鹽[樊12]?）,使被修飾的絲氨酸殘基的側(cè)鏈上的羥基恢復(fù)自由

碘代乙酸能修飾多種酶活性中心上的巰基

（2）底物類似物抑制劑

一個(gè)部分類似于底物（結(jié)合到酶活性中心），一部分含有反應(yīng)集團(tuán)（修飾酶活性中心）

可以利用這一類抑制劑對(duì)酶分子的活性中心進(jìn)行親和標(biāo)記，以確定酶促反應(yīng)的必需基團(tuán)

這一類抑制劑有：甲苯硫磺先苯丙酸（TPCK，結(jié)合胰凝乳蛋白酶，用酰氯集團(tuán)共價(jià)修飾其中的組氨酸殘基），甲苯磺酰賴氨酰氯甲酮（TLCK，與胰蛋白酶結(jié)合，用酰氯集團(tuán)共價(jià)修飾其中的組氨酸殘基），磷酸溴丙酮（結(jié)合磷酸丙糖異構(gòu)酶，共價(jià)修飾活性中心的谷氨酸）

（3）過(guò)渡態(tài)類似物抑制劑

以極高的親和力與活性中心結(jié)合，使底物無(wú)法進(jìn)入

如胰腺細(xì)胞分泌的胰蛋白酶抑制劑的過(guò)渡態(tài)類似物（抑制在細(xì)胞中提前激活的胰蛋白酶），綠色植物制造的2-羧酸-1-磷酸阿拉伯糖醇的過(guò)渡態(tài)類似物（抑制1，5-二磷酸核酮糖羧化酶【Rubisco】的活性）

（4）自殺性抑制劑

受酶激活的抑制劑，反應(yīng)性集團(tuán)是潛在的，只有收到?jīng)]的激活才可以顯現(xiàn)

第四節(jié)? 多底物反應(yīng)動(dòng)力學(xué)

序列機(jī)制，乒乓機(jī)制

第五節(jié)? 別構(gòu)酶的動(dòng)力學(xué)

1.別構(gòu)酶的性質(zhì)

（1）動(dòng)力學(xué)的曲線為S型

（2）具有別構(gòu)中心和別構(gòu)效應(yīng)物

別構(gòu)中心是指底物以外的分子結(jié)合位點(diǎn)，這些分子被稱為別構(gòu)效應(yīng)物

別構(gòu)激活劑和別構(gòu)抑制劑

以上的別構(gòu)酶都是通過(guò)改變對(duì)底物的親和度，及Km值

（3）對(duì)于競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑的雙向應(yīng)答

對(duì)于一個(gè)正底物協(xié)同性的別構(gòu)酶，低濃度的競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑可以提高酶與底物的結(jié)合能力（與底物過(guò)分相似）；對(duì)于高濃度抑制劑則以通常方式減慢速率

（4）溫和變形可導(dǎo)致別構(gòu)效應(yīng)消失

受到任何一種變性因素的溫和作用，別構(gòu)效應(yīng)和底物協(xié)同性消失，但酶活性可以保留

（5）通常是寡聚酶

具有四級(jí)結(jié)構(gòu)（除了丙酮酸-UDP-N-乙酰葡糖胺轉(zhuǎn)移酶）

同源寡聚酶：由相同的亞基組成，如肌細(xì)胞中參加糖酵解第三步的；磷酸果糖激酶1由4個(gè)相同的亞基組成

異源寡聚酶：由不同的亞基組成，活性中心和別構(gòu)中心分別屬于不同的亞基，如cAMP的蛋白激酶A由兩個(gè)催化亞基和兩個(gè)調(diào)節(jié)亞基

各活性中心的相互作用是底物協(xié)同性產(chǎn)生的原因

?

?

第十章???? 酶的催化機(jī)制

第一節(jié)? 酶催化機(jī)制的主要研究方法

1.測(cè)定酶的一級(jí)結(jié)構(gòu)，找出相對(duì)保守的氨基酸殘基

進(jìn)化過(guò)程中，保守性越大的氨基酸對(duì)酶促反應(yīng)的貢獻(xiàn)越大

2.確定酶的三維結(jié)構(gòu)

X射線晶體衍射法、NMR(核磁共振法)、冷凍電鏡

3.定點(diǎn)突變

4.動(dòng)力學(xué)分析：用各種酶抑制劑

5.化學(xué)修飾（原理同上章節(jié)的底物類似物競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑）

6.計(jì)算機(jī)模擬

第二節(jié)? 過(guò)渡態(tài)穩(wěn)定學(xué)說(shuō)

達(dá)到高能狀態(tài)才能發(fā)生反應(yīng)，即過(guò)渡態(tài)

反應(yīng)物為了達(dá)到過(guò)渡態(tài)必須具有足夠的能量克服勢(shì)能障礙，即活化能

1. 過(guò)渡態(tài)穩(wěn)定學(xué)說(shuō)提出

酶要是想行使催化，它必須能通過(guò)某種方式穩(wěn)定反應(yīng)的過(guò)渡態(tài)，而不是穩(wěn)定基態(tài)

酶在催化的過(guò)程中，提供了一種替代的反應(yīng)途徑，將反應(yīng)分成若干個(gè)小步驟，因其與反應(yīng)過(guò)渡態(tài)的結(jié)合比與底物結(jié)合的更牢固。穩(wěn)定了過(guò)渡態(tài)，降低了活化能，使反應(yīng)速率加快

2.支持過(guò)度穩(wěn)定態(tài)的證據(jù)

（1）脯氨酸消旋酶，與人設(shè)計(jì)的過(guò)渡態(tài)類似物結(jié)合得更加緊密（即不可逆性抑制劑中的過(guò)渡態(tài)類似物抑制劑）

（2）用過(guò)渡態(tài)類似物作為抗原或半抗原，去免疫動(dòng)物，由此產(chǎn)生的抗體可能有類似于酶的催化作用（抗體酶）

第三節(jié)? 過(guò)渡態(tài)穩(wěn)定的化學(xué)機(jī)制

酶促反應(yīng)中會(huì)利用各種實(shí)現(xiàn)過(guò)渡態(tài)穩(wěn)定并由此加速反應(yīng)

1.鄰近定向反應(yīng)

兩種及兩種以上的底物同時(shí)結(jié)合在一個(gè)酶的活性中心，相互靠近，并采取正確的空間構(gòu)象，提高底物的有效濃度，將分子間的反應(yīng)轉(zhuǎn)化成近似于分子內(nèi)的反應(yīng)

（旋轉(zhuǎn)異構(gòu)體[樊13]?存在可以阻礙反應(yīng)速率）

2.廣義的酸堿催化

酶活性中心的催化集團(tuán)作為質(zhì)子供體或受體參與催化，作為質(zhì)子供體的叫做廣義酸催化，作為質(zhì)子受體的叫做廣義堿催化

與廣義酸堿催化有關(guān)的集團(tuán)有半胱氨酸、絲氨酸、蘇氨酸、天冬氨酸、谷氨酸、精氨酸、賴氨酸、組氨酸的R基，和肽鏈N端和C端的集團(tuán)

一個(gè)等電點(diǎn)接近7的側(cè)鏈基團(tuán)既可以作為質(zhì)子供體又可以做為質(zhì)子受體，如組氨酸的咪唑基

3.靜電催化

利用活性中心的電荷分布來(lái)穩(wěn)定反應(yīng)的過(guò)渡態(tài)

使用自身帶電基團(tuán)或帶部分電荷的集團(tuán)，來(lái)中和帶相反電荷的過(guò)渡態(tài)

4.金屬催化

金屬酶：含有緊密結(jié)合的金屬離子

金屬激活酶：與金屬離子松散的結(jié)合

作用：（1）作為劉易斯酸接受電子，使底物的親核性更強(qiáng)

???? （2）與帶負(fù)電的底物相結(jié)合，屏蔽負(fù)電荷促進(jìn)反應(yīng)中的正確定向。如所有的激酶都需要鎂離子，來(lái)屏蔽ATP上所帶有的高度負(fù)電荷

???? （3）參與靜電催化

???? （4）通過(guò)價(jià)態(tài)的可逆變化，來(lái)作為電子受體或電子供體來(lái)參與氧化還原反應(yīng)

5.共價(jià)催化

酶在催化過(guò)程中，與底物形成不穩(wěn)定的共價(jià)中間物，改變了反應(yīng)路徑，有利于克服活化能障

限速酶的限速步驟常發(fā)生于共價(jià)化合物的形成或共價(jià)化合物的消失兩個(gè)位點(diǎn)

酶與底物形成共價(jià)鍵的方式主要是親核催化（親核進(jìn)攻），也可以是親電催化（親電進(jìn)攻）。無(wú)論是哪種催化都需要進(jìn)行兩次（一次形成共價(jià)鍵，另一次斷裂共價(jià)鍵）

酶分子上可以產(chǎn)生親核進(jìn)攻的有：

親核基團(tuán)

實(shí)例

共價(jià)中間產(chǎn)物

絲氨酸（羥基）

絲氨酸蛋白酶

脂?；?/p>

半胱氨酸（巰基）

半胱氨酸蛋白酶

脂酰化酶

天冬氨酸（羧基）

Na/K-ATP酶

磷酸化酶

賴氨酸（ε-NH3）

乙酰乙酸脫羧酶和第一類醛縮酶

希夫堿

組氨酸（咪唑基）

磷酸甘油變構(gòu)酶

磷酸化酶

酪氨酸（羥基）

谷氨酰胺合成酶

腺苷酸化酶

焦磷酸硫胺素TPP

丙酮酸脫羧酶和轉(zhuǎn)酮酶

羥乙基化酶

希夫堿是一個(gè)很常見(jiàn)的酶底物共價(jià)中間物，以這種機(jī)制進(jìn)行的酶常常受到硼氫化鋰的不可逆性抑制（可以將希夫堿還原成不可斷裂的中間物，使產(chǎn)物無(wú)法釋放）

對(duì)于酶分子上的氨基酸側(cè)鏈無(wú)法提供有效的電子對(duì)，將會(huì)使用輔酶或金屬離子，如磷酸吡哆酸（PLP）

例子：

（1）乙酰乙酸脫羧酶，其活性中心是一個(gè)賴氨酸，其ε-NH2是一個(gè)親核性進(jìn)攻集團(tuán)與乙酰乙酸形成希夫堿。希夫堿上質(zhì)子化的N充當(dāng)電子穴，對(duì)相鄰的碳負(fù)離子起穩(wěn)定作用，而羧基是一個(gè)很好的離開集團(tuán)，以脫羧的形式離開

（2）PLP（磷酸吡哆酸）作為輔酶除了參加所有的轉(zhuǎn)氨基（轉(zhuǎn)氨酶）反應(yīng)，還參加某些脫羧基反應(yīng)（脫羧酶）（如多巴變成多巴胺）、脫氨基（轉(zhuǎn)氨酶）、消旋（消旋酶）。

在親電催化中，充當(dāng)電子穴（陽(yáng)離子亞胺與芳香雜環(huán)-吡啶環(huán)相連）

6.底物形變

酶與底物相遇時(shí)，酶分子將會(huì)誘導(dǎo)底物分子內(nèi)的敏感鍵更加敏感，產(chǎn)生電子張力，使底物發(fā)生形變

第四節(jié)? 幾種常見(jiàn)酶的結(jié)構(gòu)

1.蛋白酶（蛋白酶是催化肽鍵水解的一類酶總稱）

（1）絲氨酸蛋白酶和巰基蛋白酶

先后有兩次親核進(jìn)攻，第一次是絲氨酸殘基的羥基和半胱氨酸的巰基，第二次是水分子。脂?；甘堑谝淮斡H核進(jìn)攻以后酶與底物形成的共價(jià)中間物

【1】絲氨酸蛋白酶

活性中心有一個(gè)絲氨酸殘基作為必需的催化基團(tuán)為特征

屬于這一類酶的有胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶、彈性蛋白酶、枯草桿菌蛋白酶[樊14]?（枯草桿菌分泌到胞外）、凝血酶、纖溶酶、組織性纖溶酶原激活劑（tPA）、激肽釋放酶原[樊15]?（切除激素原和生長(zhǎng)因子的原序列來(lái)激活它）和顆粒酶（在穿孔蛋白的幫助下，進(jìn)入特定的靶細(xì)胞，通過(guò)激活胱天蛋白酶來(lái)誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡）

絲氨酸的催化機(jī)制屬于共價(jià)催化和廣義酸堿催化的混合體，由三個(gè)不變的氨基酸殘基（絲氨酸【提供進(jìn)攻底物的親核基團(tuán)】、組氨酸【作為廣義堿的催化劑】、天冬氨酸【定向組氨酸，影響組氨酸的PKa，改變其酸堿性質(zhì)）。若有任何一個(gè)發(fā)生突變或被化學(xué)修飾（如DIPF修飾絲氨酸），均會(huì)導(dǎo)致酶失活

【2】巰基蛋白（半胱氨酸蛋白酶）

催化過(guò)程中需要一個(gè)半胱氨酸殘基和一個(gè)組氨酸的殘基，機(jī)制同絲氨酸蛋白酶，但巰基比羥基更容易發(fā)生去質(zhì)子化

屬于這一類酶的有木瓜蛋白酶、菠蘿蛋白酶、鈣蛋白酶、梭菌蛋白酶、小核糖酸病毒蛋白酶、鏈球蛋白酶、白細(xì)胞介素-1-β-轉(zhuǎn)化酶、胱天蛋白（參與細(xì)胞凋亡）

（2）天冬氨酸蛋白酶和金屬蛋白酶

都只有一次親核進(jìn)攻，而且親核試劑都是水分子

天冬氨酸蛋白酶有兩個(gè)重要的天冬氨酸殘基，交替當(dāng)作廣義的酸堿催化劑，而金屬酶的活性需要金屬離子的作用（激活水分子或進(jìn)行路易斯催化）

對(duì)于大多數(shù)天冬氨酸蛋白酶來(lái)說(shuō)，都具有兩葉組成的三級(jí)結(jié)構(gòu)（兩重對(duì)稱或同源二聚體）。在功能上，要么屬于消化酶，要么屬于調(diào)節(jié)酶

HIV-1蛋白酶屬于天冬氨酸蛋白酶，在HIV的生活史中負(fù)責(zé)切開基因編碼的多聚蛋白質(zhì)產(chǎn)物，促進(jìn)病毒顆粒的成熟

2.溶菌酶

水解細(xì)菌細(xì)胞壁上的肽聚糖（由短肽和多糖形成共價(jià)化合物，多肽鏈由N-乙酰胞壁酸【NAM】和N-乙酰葡糖胺【NGA】通過(guò)β-1，4-糖苷鍵

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第十一章??? 核酶

核酶就是RNA的催化劑

第一節(jié)? 核酶的種類

1.小核酶：來(lái)源于某些動(dòng)植物病毒的衛(wèi)星RNA，主要包括：錘頭狀核酶、發(fā)卡狀核酶、D型肝炎病毒（HDV）RNA、VARKUD核酶（VS）和GLIMS核開關(guān)

2.大核酶：1組和2組的自我剪切的內(nèi)含子、催化真核細(xì)胞mRNA前體剪接的剪接體、催化tRNA前體在5‘端后加工的核糖核酸酶P和催化蛋白質(zhì)生物合成的核糖體

第二節(jié)? 核酶的催化機(jī)制

天然的核酶基本上都是催化與磷酸二酯鍵有關(guān)的轉(zhuǎn)酯反應(yīng)，功能一般為RNA的后加工；大多數(shù)核酶都屬于自催化；幾乎所有的核酶都需要二價(jià)的金屬離子鎂或錳

1.小核酶的催化機(jī)制

2.大核酶的催化機(jī)制

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第十二章??? 酶活性的調(diào)節(jié)

酶活性的調(diào)節(jié)有兩種方法，一種是改變酶濃度（量變）；還有一種是改變已有酶的活性中心（質(zhì)變）

第一節(jié)? 酶的量變

改變酶量的方式有兩種：同工酶和控制酶的表達(dá)以及酶分子的降解

1.同工酶（是指同一種生物體內(nèi)催化相同的反應(yīng)但在結(jié)構(gòu)上有所不同的酶）

同工酶可以以不同的量出現(xiàn)在同一種生物的不同組織或器官（乳酸脫氫酶LDM【M4存在于骨骼肌和肝，M3H存在于骨骼肌和肝，M2H2存在于腦和腎，MH3處在于心臟和紅細(xì)胞，H4心臟和紅細(xì)胞】、肌酸激酶CK【M2存在于骨骼肌細(xì)胞，MB存在于心肌細(xì)胞，B2存在于腦細(xì)胞】）；同工酶可以以不同的量出現(xiàn)在同一個(gè)細(xì)胞中但不是同一個(gè)細(xì)胞器（真核生物的細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體基質(zhì)各有一種不同的蘋果酸脫氫酶）；同工酶可以以不同的量出現(xiàn)在同一個(gè)細(xì)胞的不同的生活階段（乳酸脫氫酶LHD在出生之前主要表達(dá)M4和M3H，在出生之后主要表達(dá)H4和MH3）

己糖激酶和葡糖激酶可以看做一對(duì)同工酶，都可以催化葡萄糖的磷酸化，但己糖激酶在所有的細(xì)胞中都表達(dá)，葡糖激酶只在經(jīng)胰島素誘導(dǎo)后在肝細(xì)胞中表達(dá)。葡糖激酶的Km值>己糖激酶的Km值。己糖激酶可以受到其催化產(chǎn)物6-磷酸葡糖的抑制

2.酶的合成與降解

控制酶濃度的方法主要有調(diào)節(jié)酶基因的表達(dá)、受控蛋白質(zhì)的酶促降解和泛素介導(dǎo)依賴于蛋白酶體的蛋白質(zhì)水解

第二節(jié)? 酶的質(zhì)變

1.別構(gòu)調(diào)節(jié)（變構(gòu)調(diào)節(jié)）

有別構(gòu)中心，用來(lái)調(diào)節(jié)酶的催化活性（誘導(dǎo)酶的構(gòu)象改變，影響底物和酶之間的結(jié)合或催化能力）

由底物作為別構(gòu)效應(yīng)物產(chǎn)生的別構(gòu)效應(yīng)叫做同促效應(yīng)，反之叫做異促效應(yīng)

許多的別構(gòu)酶具有多個(gè)別構(gòu)中心，能與不同的別構(gòu)效應(yīng)物結(jié)合

別構(gòu)調(diào)節(jié)最常出現(xiàn)在負(fù)反饋抑制（終產(chǎn)物抑制位于上游的酶的活性，從而關(guān)閉自身合成）中，通常是最后一步反應(yīng)的產(chǎn)物抑制第一步反應(yīng)的酶；若代謝途徑出現(xiàn)分支時(shí)，則每一個(gè)分支的終產(chǎn)物會(huì)抑制分支點(diǎn)的酶；若代謝途徑出現(xiàn)分支時(shí)，還有各自抑制酶部分的活性的情況

前饋調(diào)節(jié)則是位于上游的代謝物作為別構(gòu)激活劑，激活下游的限速酶（糖酵解中的第三步反應(yīng)產(chǎn)物1‘6-二磷酸果糖作為別構(gòu)激活劑催化最后一步的丙酮酸激酶的活性

底物激活屬于同促調(diào)節(jié)，（底物與酶活性中心結(jié)合產(chǎn)生的正協(xié)同效應(yīng)和底物與酶的構(gòu)的別構(gòu)中心結(jié)合激活酶的活性），這種激活常出現(xiàn)于機(jī)體對(duì)外來(lái)毒素的降解

別構(gòu)酶的實(shí)例分析：氨甲酰轉(zhuǎn)移酶

天冬氨酸轉(zhuǎn)氨甲酰酶（ACTase）或氨甲酰轉(zhuǎn)移酶是大腸桿菌嘧啶核苷酸從頭合成途徑中的限速酶，催化氨甲酰磷酸和天冬氨酸形成N-氨甲酰天冬氨酸和無(wú)機(jī)磷酸（維持細(xì)胞內(nèi)嘧啶核苷酸與嘌呤核苷酸的平衡

動(dòng)力學(xué)曲線為S型（與底物具有正協(xié)同性）活性受到嘧啶合成的終產(chǎn)物CTP的反饋抑制，受到嘌呤核苷酸ATP的激活

全酶由兩個(gè)催化三聚體和三個(gè)調(diào)節(jié)二聚體組成。與調(diào)節(jié)二聚體分開后，單獨(dú)的催化三聚體保留了催化活性，但沒(méi)有別構(gòu)效應(yīng)和底物結(jié)合的正協(xié)同性；單獨(dú)的調(diào)節(jié)二聚體無(wú)催化活性，但仍有與酶的別構(gòu)抑制劑CTP和激活劑ATP相結(jié)合的特性

2.共價(jià)修飾調(diào)節(jié)（對(duì)酶分子上某個(gè)或某些氨基酸殘基進(jìn)行化學(xué)修飾從而改變酶的活性）

由修飾酶和去修飾酶共同構(gòu)成的一種可逆的環(huán)式調(diào)節(jié)系統(tǒng)

共價(jià)修飾的方式有：磷酸化[樊16]?（修飾的氨基酸殘基只能來(lái)自于親水氨基酸【三種羥基氨基酸和組氨酸】，修飾酶是蛋白激酶【可分為絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶、酪氨酸蛋白激酶和雙功能蛋白激酶，還有組氨酸蛋白激酶】，磷酸基團(tuán)來(lái)自于ATP，去修飾酶是磷蛋白磷酸酶或蛋白磷酸酶）；腺苷酸化、尿苷酸化修飾存在于細(xì)菌體內(nèi)，被修飾氨基酸殘基通常是酪氨酸，修飾酶分別是腺苷酸轉(zhuǎn)移酶和鳥苷酸轉(zhuǎn)移酶，去修飾酶分別是脫腺苷酸化酶和脫尿苷酸化酶

二硫鍵的形成可視為一種特殊的共價(jià)修飾，可見(jiàn)于植物（植物的光合作用暗反應(yīng)中的有一些酶）

3.水解激活（細(xì)胞內(nèi)主要以無(wú)活性酶原被合成，需要通過(guò)水解去除一些氨基酸序列以后才會(huì)有活性）

水解激活的方向是是單向的，不可逆，已經(jīng)水解的酶原無(wú)法復(fù)原

通過(guò)此機(jī)制進(jìn)行調(diào)節(jié)的酶主要是一些·消化酶（以酶原的方式分泌到細(xì)胞外，在特定環(huán)境下進(jìn)行水解）

胰蛋白酶、胃蛋白酶的水解激活

胰凝乳蛋白酶的水解激活：

除了消化酶以外，絕大多數(shù)參與血凝固的凝血因子也是被水解激活的。包括XII,XI,IX,X,VII,II,V,[樊17]?和VIII。凝血因子II就是凝血酶。這些凝血因子可以通過(guò)聯(lián)級(jí)反應(yīng)依次被水解激活

最后纖維蛋白酶原丟掉纖維蛋白肽A和B后變成纖維蛋白，纖維蛋白在丟掉兩個(gè)肽之后，暴露出兩個(gè)結(jié)合位點(diǎn)，彼此聚合成纖維狀的血凝塊[樊18]?。隨后谷氨酸殘基和賴氨酸殘基形成共價(jià)交聯(lián)，在凝血因子X(jué)II的作用下形成更加穩(wěn)定的聚合體

血友病是凝血因子VIII或IX基因缺陷造成的，唯一有效的治療方法是輸入外源的凝血因子

4.受調(diào)節(jié)蛋白調(diào)節(jié)

激活酶活性的叫做激活蛋白，抑制酶活性蛋白的叫做抑制蛋白（通過(guò)結(jié)合在酶活性中心，阻止底物與活性中心結(jié)合來(lái)達(dá)到抑制目的）

抑制蛋白中最常見(jiàn)的是絲氨酸蛋白酶抑制劑，專門與絲氨酸蛋白酶結(jié)合，并抑制絲氨酸蛋白酶的水解活性

例子：在體內(nèi)嗜中性粒細(xì)胞為了修復(fù)炎癥，常向外部釋放彈性蛋白酶（對(duì)于肺泡壁上的彈性蛋白會(huì)起作用，導(dǎo)致肺氣腫），肝細(xì)胞會(huì)釋放α1-抗胰的Serpin（可以與彈性蛋白酶結(jié)合，使其失活）

例子：細(xì)胞凋亡抑制劑（IAP）是胱天蛋白酶的抑制蛋白（與其結(jié)合）。平常時(shí)候，DNA酶會(huì)與其抑制蛋白結(jié)合，這種結(jié)合會(huì)抑制胱天蛋白酶的活性，并屏蔽指導(dǎo)它進(jìn)入細(xì)胞核的核定位信號(hào)，使其一直留在細(xì)胞質(zhì)中。當(dāng)細(xì)胞凋亡啟動(dòng)時(shí)，胱天蛋白會(huì)被激活，被激活的蛋白質(zhì)將會(huì)水解細(xì)胞內(nèi)一些重要的蛋白質(zhì)，包括DNA酶的抑制蛋白，于是DNA酶被激活，進(jìn)入細(xì)胞核，水解DNA

抑制劑的抑制機(jī)理：有類似于底物的化學(xué)結(jié)構(gòu)吸引酶的活性中心與它們結(jié)合，從而結(jié)合不了真正的底物

例子：周期蛋白激活和調(diào)節(jié)細(xì)胞周期有關(guān)的蛋白激酶（依賴于周期蛋白的激酶CDK），在每一個(gè)有活性的蛋白激酶后都有一個(gè)與其結(jié)合的周期蛋白（細(xì)胞周期不同時(shí)期表達(dá)不同的周期蛋白），從而使細(xì)胞周期進(jìn)入到下一個(gè)

5.構(gòu)成酶的亞基之間的聚合與解離

有些酶有單體和寡聚體的形式，或者是有兩種不同形態(tài)的寡聚體但只有其中一種有活性

調(diào)節(jié)這兩種結(jié)構(gòu)的平衡，從而使酶的活性改變

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第十三章??? 酶的應(yīng)用和研究方法

第一節(jié)? 酶活力的測(cè)定

1.酶活力：酶的催化能力。

定義：每分鐘催化1微摩爾物質(zhì)轉(zhuǎn)化的酶量，或者是被定義為每分鐘催化1分子底物轉(zhuǎn)化的酶量

2.酶活性的測(cè)定方法：直接測(cè)定法（如光吸收）；間接測(cè)定法（用另外一種化學(xué)試劑來(lái)反映反應(yīng)的變化）；偶聯(lián)測(cè)定法（測(cè)定反應(yīng)的副產(chǎn)物來(lái)反映反應(yīng)的變化）

第二節(jié)? 酶的分離和純化

酶蛋白一般的純化方法

第三節(jié)? 酶工程

1.固定化酶：將一種可溶性酶和不溶性的的溶劑結(jié)合，或?qū)⑵浒竦骄哂刑厥膺x擇性透過(guò)的膜之中，從而提高酶的可重復(fù)性和穩(wěn)定性

2.人工酶：具有酶活力的多聚物或寡聚物

3.雜交酶：將酶與其他生物分子結(jié)合起來(lái)的產(chǎn)物

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第十四章??? 維生素和輔酶

類別

脂溶性維生素

水溶性維生素

溶解性質(zhì)

不溶于水，溶于有機(jī)溶劑

溶于水

吸收

被小腸吸收后，先進(jìn)入淋巴循環(huán)

被腸道吸收后直接進(jìn)入血液

血液運(yùn)輸

需要載體蛋白的幫助

游離的形式

跨膜進(jìn)出方式

自由擴(kuò)散

一般需要運(yùn)輸?shù)鞍椎膸椭?/p>

貯存

量多時(shí)與脂肪儲(chǔ)存在一起，難以排泄

量多時(shí)由腎臟排出

毒性

大量服用時(shí)易達(dá)到毒性水平

難以到達(dá)毒性水平

劑量

周期性服用

經(jīng)常少量服用

實(shí)例

VD、VA、VK、VE

VB家族、VC

第一節(jié)? 水溶性維生素

可以直接作為輔酶和輔基，或者是轉(zhuǎn)變?yōu)檩o酶或輔基

1.B家族維生素

（1）維生素B1（硫胺素）

含有噻唑環(huán)和含氨基的嘧啶環(huán)噻唑環(huán)位于N和S之間的C上的氫原子（可以以質(zhì)子的形式釋放出去留下親核性較強(qiáng)的碳負(fù)離子）

在細(xì)胞內(nèi)受激酶催化被磷酸化成硫胺素焦磷酸（TTP），是催化α-酮戊酸脫羧的酶的輔酶，也是磷酸戊糖途徑中轉(zhuǎn)酮酶的輔酶。在反應(yīng)的噻唑環(huán)上的碳負(fù)離子直接作為親核試劑參與催化

維生素B1還有抑制乙酰膽堿酯酶（催化神經(jīng)遞質(zhì)的水解）的作用

缺乏維生素B1會(huì)導(dǎo)致外周性神經(jīng)炎并可能會(huì)引起心跳加快、心臟擴(kuò)大和心力衰竭。還會(huì)導(dǎo)致腳氣病

（2）維生素B2（核黃素）

是核糖醇與7，8-二甲基異咯臻結(jié)合而成結(jié)合而成，氧化型的維生素呈現(xiàn)黃色。

異咯環(huán)上的N1和N5可以加氫和脫氫，具有可逆氧化還原的特性

在體內(nèi)經(jīng)過(guò)磷酸化，可轉(zhuǎn)變?yōu)辄S素單核苷酸（FMN）和黃素腺嘌呤二核苷酸（FAD），在體內(nèi)作為各種黃酶[樊19]?或黃素蛋白的輔基參與生物氧化

缺乏維生素B2時(shí)，會(huì)導(dǎo)致口角炎，舌炎，陰囊炎，皮疹以及角膜血管增生和鞏膜充血

（3）維生素PP（維生素B3）

包括煙酸和煙酰胺，均為嘧啶衍生物，在體內(nèi)可互相轉(zhuǎn)變

在動(dòng)物組織中，大部分是以煙酰胺的形式存在，煙酰胺是構(gòu)成輔酶I（NADH+）和輔酶Ⅱ（NADP+）的主要成分之一，具有可逆的加氫和脫氫的性質(zhì)

輔酶Ⅰ還可以做細(xì)菌的DNA連接酶；真核細(xì)胞依賴于輔酶I的組蛋白去乙酰酶；催化蛋白發(fā)生ADP-核糖基化修飾的核糖基轉(zhuǎn)移酶（如霍亂毒素、百日咳病毒和白喉毒素）

輔酶Ⅱ相比于輔酶Ⅰ還原性更強(qiáng)（輔酶I絕大多數(shù)是以氧化狀態(tài)存在，輔酶Ⅱ大多數(shù)是以還原狀態(tài)存在）

（4）維生素B6

包括吡哆醇、吡哆醛和吡哆胺，可以互相轉(zhuǎn)變

磷酸化變成相應(yīng)的磷酸酯，其中主要作為輔酶的是磷酸吡哆醛和磷酸吡哆胺。在體內(nèi)參與氨基酸代謝和糖原的磷酸化

（5）泛酸（維生素B5）

是由α，γ-β，β-二甲基丁酸與β-丙氨酸通過(guò)氨酰鍵縮合而成，

泛酸在體內(nèi)與巰基氨酸、焦磷酸、3‘-AMP結(jié)合成輔酶A(CoA)，其上巰基常作為脂?；妮d體

（6）葉酸（維生素B9）

由蝶酸和谷氨酸縮合而成

攝取的寡聚谷氨酸葉酸在結(jié)合酶的幫助下轉(zhuǎn)變?yōu)閱喂劝彼崛~酸才可被吸收

葉酸的受體是位于細(xì)胞膜上的糖基磷脂酰肌醇，

葉酸在細(xì)胞內(nèi)的輔酶形式是5，6，7，8-四氫葉酸（FH4或THF），參與細(xì)胞內(nèi)“一碳單位“（甲基、亞甲基、甲酰基、甲川基）主要作用于核苷酸代謝，氨基酸代謝。

許多抗癌藥物就是葉酸的類似物，抑制癌細(xì)胞對(duì)葉酸的利用和轉(zhuǎn)化

（7）生物素（維生素H或B7）

由帶有戊酸側(cè)鏈的噻吩與尿素駢合而成

作為多種羧化化酶

缺乏生物素會(huì)導(dǎo)致鱗狀皮炎、精神憂郁、脫發(fā)、無(wú)食欲

（8）維生素B12（鈷胺素）

含有類似于卟啉環(huán)的咕啉環(huán)結(jié)構(gòu)

含有活潑的C-Co鍵，斷裂將產(chǎn)生自由基，引發(fā)催化

甲鈷胺素（CH3-B12,參與身體內(nèi)的轉(zhuǎn)甲基反應(yīng)和葉酸代謝，是N5-甲基轉(zhuǎn)移酶的輔酶，進(jìn)行甲基化修飾）和5‘-脫氧甲鈷胺素是維生素B12的兩種輔酶形式（在體內(nèi)作為幾種變構(gòu)酶的輔酶，參與反應(yīng)的是C-Co鍵，如甲基天冬氨酸變位酶

2.維生素C（L-抗壞血酸）

內(nèi)酯結(jié)構(gòu)的酸性多羥基化合物，在水溶液中有較強(qiáng)的酸性，

有強(qiáng)還原性，可被氧化成脫氫維生素C，此反應(yīng)是可逆的，具有光學(xué)異構(gòu)體

可以參與體內(nèi)的羥基化反應(yīng)（保護(hù)羥化酶的亞鐵離子），抗氧化作用（保護(hù)肽和酶分子上游離得巰基和促進(jìn)巰基的再生；防止鐵的氧化、促進(jìn)鐵的吸收），還參與膠原蛋白的穩(wěn)定

第二節(jié)? 脂溶性維生素

均是異戊二烯的衍生物

1.維生素A

由β-白芷酮環(huán)和兩個(gè)異戊二烯單位縮合成的不飽和的一元醇，有視黃醇，3-脫氫視黃醇。

視黃醇和視黃酸可作為脂溶性激素，通過(guò)與它們的細(xì)胞核受體的結(jié)合來(lái)啟動(dòng)某些基因的表達(dá)，還可以阻止角蛋白的合成，并有一定的抗癌作用。視黃醇的磷酸酯——磷酸視黃醇作為糖基供體參與糖蛋白的合成（調(diào)節(jié)細(xì)胞的生長(zhǎng)）

視黃醛構(gòu)成視網(wǎng)膜的感光物質(zhì)，作為視蛋白的輔基參與視覺(jué)的形成

有抗氧化作用

2.維生素D

固醇類衍生物，人體內(nèi)的維生素D是由7-脫氫膽固醇經(jīng)紫外線照射轉(zhuǎn)變而成，這種類型的維生素D為維生素D3（膽鈣化醇）

麥角固醇經(jīng)紫外線照射之后可產(chǎn)生維生素D2（鈣化醇）

7-脫氫膽固醇是由膽固醇脫氫而來(lái)

兩種維生素D都需要經(jīng)過(guò)兩次羥基化反應(yīng)，最終形成有活性的1，25-二羥維生素D（可誘導(dǎo)基因的表達(dá)）

維生素D在體內(nèi)和甲狀旁腺素有協(xié)同作用

3.維生素E（生育酚）

α-、β-、γ-和δ-4，其中以α-生育酚的生理效應(yīng)最強(qiáng)

強(qiáng)抗氧化性，防止自由基和過(guò)氧化物對(duì)脂質(zhì)（尤其是不飽和脂肪酸）的氧化

參與生物的氧化，在呼吸鏈中既可以穩(wěn)定輔酶Q又可以協(xié)助電子的傳遞

4.維生素K

是2-甲基1，4-萘醌的衍生物

主要作為依賴于維生素K的羧化酶的輔酶，參與某些蛋白質(zhì)的后加工

與凝血有關(guān)

?

?

第十五章??? 糖類

第一節(jié)? 單糖

1.單糖的命名和縮寫

葡萄糖（glucose），果糖(fructose)，半乳糖（galactose）

2.單糖的結(jié)構(gòu)

最簡(jiǎn)單的單糖二羥丙酮

具有手性碳的單糖就具有對(duì)映異構(gòu)體或鏡像異構(gòu)體

距離羰基最遠(yuǎn)的手性碳與甘油醛唯一的手性碳進(jìn)行比較，與D型甘油醛一致的就是D型（手性碳上的羥基的氧原子在右邊。

絕大多數(shù)單糖為D型

除了互為鏡像的對(duì)映異構(gòu)體外，還有非對(duì)映異構(gòu)體（旋光異構(gòu)體有一個(gè)或一個(gè)以上的手性碳構(gòu)型相反，但并不呈鏡像關(guān)系）和差向異構(gòu)體（如果一對(duì)旋光異構(gòu)體有一個(gè)或一個(gè)以上的手性碳的構(gòu)型不相同）兩種形式

例子：D-葡萄糖與D-甘露糖，D-葡萄糖與D-半乳糖互為差向異構(gòu)體；D-甘露糖與D-半乳糖是非對(duì)映異構(gòu)體

3.單糖的性質(zhì)

（1）物理性質(zhì)

除了二羥丙酮以外，都具有手性碳，所以都具有旋旋光性

（2）化學(xué)性質(zhì)

單糖具有羰基和羧基這兩種反應(yīng)集團(tuán)

【1】成環(huán)醇羥基很容易對(duì)醛或酮中的羰基做親核進(jìn)攻，形成半縮醛或半縮酮（除了丙糖和丁酮糖），即環(huán)狀結(jié)構(gòu)

葡萄糖環(huán)化主要形成六元環(huán)的吡喃糖，果糖、核糖和脫氧核糖主要形成五元環(huán)的呋喃糖

形成的環(huán)狀結(jié)構(gòu)有兩種（是由于親核進(jìn)攻的不同方向造成的），α和β（異頭物）

縮醛和縮酮反應(yīng)

環(huán)狀糖的形成

【2】變旋

糖類化合物的兩種異頭物在水中發(fā)生互變并達(dá)到平衡，從而導(dǎo)致旋亮度發(fā)生變化

直接原因：環(huán)狀異頭物轉(zhuǎn)變成開鏈形式

【3】異構(gòu)

α-氫原子由于受到羰基和羥基的雙重影響而變的十分活潑

【4】成脎

所有的還原糖C1和C2都可以與苯肼反應(yīng)生成糖脎（黃色結(jié)晶）

【5】成苷

半縮醛或半縮酮羥基可以和其他帶有羥基或氨基的化合物發(fā)生反應(yīng)，經(jīng)縮水生成的化合物就是糖苷

糖苷鍵以β-糖苷鍵為主

糖苷仍然有旋旋光性，但無(wú)變旋現(xiàn)象（半縮醛不復(fù)存在，無(wú)法開環(huán)），不能成脎

4.幾種重要的單糖

（1）D-甘油醛和二羥丙酮（糖酵解的中間產(chǎn)物）

（2）D-葡萄糖（右旋糖，是重要的能源，對(duì)于神經(jīng)細(xì)胞尤為重要，血糖尤其組成）

（3）D-半乳糖（通常是腦和神經(jīng)組織中糖蛋白的成分）

（4）D-果糖（主要存在于許多的果實(shí)和蜂蜜之中）

（5）D-核糖和2-脫氧-D-核糖（分別是RNA和DNA的組分）

5.單糖的衍生物

氨基糖：葡糖胺、N-乙酰葡糖胺、半乳糖胺、N-乙酰氨基半乳糖胺、胞壁酸、神經(jīng)氨酸

氧化糖：葡萄糖內(nèi)酯、葡糖酸、葡糖醛酸、半乳糖醛酸、甘露糖醛酸

脫氧糖：2-脫氧核糖、L-鼠李糖、L-巖藻糖

糖醇：山梨醇、甘露醇、木糖醇、半乳糖醇、核糖醇、肌醇

糖苷：毛地黃毒苷、烏苯苷

第二節(jié)? 寡糖

2-10個(gè)單糖分子縮合并以糖苷鍵相連，異頭物C上的半縮醛羥基以游離的形式存在，異頭物參與形成糖苷鍵的一端為非還原端

書寫時(shí)，非還原端寫在左邊，還原端寫在右邊

常見(jiàn)二糖：

二糖

性質(zhì)

來(lái)源

生理功能

蔗糖

非還原糖

水果、種子、根和蜂蜜

植物貯藏、積累和運(yùn)輸糖分的主要形式

乳糖

還原糖

動(dòng)物乳汁、某些植物

動(dòng)物的能源

a,a-海藻糖

非還原糖

細(xì)菌、藻類、真菌和昆蟲

參與低濕睡眠；作為昆蟲的血糖

麥芽糖

還原糖

淀粉和糖原

淀粉和糖原的二糖單位

異麥芽糖

還原糖

支鏈淀粉和糖原

淀粉和糖原的分支

纖維二糖

還原糖

植物

纖維素中的二糖單位

龍膽二糖

還原糖

某些植物（龍膽屬）

植物的糖苷組分

1.還原性二糖

由一分子單糖的半縮醛羥基與另一個(gè)單糖的醇羥基縮合而成

由于還原性二糖還有一個(gè)游離的半縮醛羥基，所以不但有還原性，還可以被fehling試劑或benedict試劑氧化，且具有變旋現(xiàn)象

2.非還原性二糖

各自使用半縮醛或半縮酮羥基脫水而成有旋旋光性，但無(wú)游離的半縮醛羥基或半縮酮羥基，所以無(wú)變旋現(xiàn)象，不可以成脎。常見(jiàn)的有蔗糖和海藻糖

第三節(jié)? 多糖（聚糖）

糖苷鍵的類型：α，β

1.儲(chǔ)能多糖?? 除了甘露聚糖都屬于同多糖

（1）淀粉

直鏈淀粉[樊20]?（只有α-1，4-糖苷鍵）和支鏈淀粉[樊21]?（既有α-1，4-糖苷鍵又有α-1，6-糖苷鍵【α-1，6-糖苷鍵的出現(xiàn)使得淀粉出現(xiàn)分支】）

（2）糖原

是動(dòng)物的儲(chǔ)能多糖，有肝糖原（主要形式，負(fù)責(zé)為機(jī)體貯備能量）、肌糖原（只為肌細(xì)胞貯存能量）和腎糖原（含量極少，為機(jī)體貯存能量）三種形式

是一種短期能量貯備，結(jié)構(gòu)與支鏈淀粉相似，但分支點(diǎn)更加密集

（3）右旋糖苷（牙菌斑的主要成分）

主要以α-1，6-糖苷鍵連接的分支多糖（還有α-1，2-糖苷鍵，α-1，3-糖苷鍵，α-1，4-糖苷鍵），二糖單位主要是異麥芽糖，

2.結(jié)構(gòu)多糖

（1）纖維素

線性無(wú)分支分子葡萄糖單位以β-1，4-糖苷鍵相連，二糖單位是纖維二糖

在β-1，4-糖苷鍵的連接方式中，葡萄糖單位沿著鏈交替反轉(zhuǎn)最穩(wěn)定，完全伸展的帶狀構(gòu)象（氫鍵形成最多）

（2）幾丁質(zhì)（甲殼素、甲殼質(zhì)、殼聚糖或殼糖胺）

是由N-乙酰葡糖胺形成的直鏈多聚物，幾丁質(zhì)由β-1，4-糖苷鍵相連，也是伸展的帶狀結(jié)構(gòu)。有三種排列的方式：全平行的幾丁質(zhì)、全反平行的幾丁質(zhì)和混合型排列

（3）糖胺聚糖（粘多糖）

是無(wú)分支的雜多糖

其中的雜多糖包括：透明質(zhì)酸（HA）、硫酸角質(zhì)素、硫酸軟骨素、硫酸皮膚素、肝素。其中后四種在高爾基體中合成，透明質(zhì)酸在細(xì)胞膜上獨(dú)立的被合成。透明質(zhì)酸是唯一一種不含有硫酸集團(tuán)的糖胺聚糖，其聚糖鏈中含有大量的羥基（親水性強(qiáng)）

第四節(jié)? 糖綴合物

1.糖蛋白和蛋白聚糖

蛋白質(zhì)與糖類通過(guò)共價(jià)鍵相連的復(fù)合物（蛋白質(zhì)翻譯后經(jīng)過(guò)糖基化修飾的產(chǎn)物）

（1）糖蛋白：蛋白質(zhì)是其結(jié)構(gòu)和功能的中心，蛋白質(zhì)和糖類通過(guò)糖肽鍵相連（O型和N型）

O型糖肽鍵主要是由α-N-乙酰氨基半乳糖胺殘基的半縮醛羥基與多肽鏈絲氨酸和蘇氨酸殘基的羥基縮合而成，是在高爾基體中引入的

N型糖肽鍵是由β-N-乙酰氨基葡糖胺殘基的半縮醛羥基與多肽鏈天冬酰胺的酰胺基縮合而成，是在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)引入的，

糖蛋白一般為分泌蛋白和細(xì)胞膜蛋白，在生物體中，有一類叫凝集素的蛋白質(zhì)可以識(shí)別和結(jié)合特定的寡糖鏈（病毒在感染期間也會(huì)使用凝集素吸附到宿主細(xì)胞的細(xì)胞膜上

（2）蛋白聚糖（O-型糖肽鍵）：聚糖是其結(jié)構(gòu)和功能的中心，目前已發(fā)現(xiàn)6類：

蛋白聚糖

糖胺聚糖的類型

分布

功能

可聚蛋白聚糖

硫酸軟骨素+硫酸角質(zhì)素

軟骨

機(jī)械支持、與透明質(zhì)酸形成大的聚合物

β-蛋白聚糖

硫酸軟骨素+硫酸皮膚素

細(xì)胞表面和基質(zhì)

與TGF-β結(jié)合

飾膠蛋白聚糖

硫酸軟骨素+硫酸皮膚素

結(jié)締組織

與1型膠原纖維和TGF-β結(jié)合

串珠蛋白聚糖

硫酸類肝素

基底膜

基底膜的支撐和濾過(guò)作用

多配體蛋白聚糖

硫酸軟骨素+硫酸肝素

上皮細(xì)胞表面

細(xì)胞黏附、與FGF和其它生長(zhǎng)因子結(jié)合

達(dá)利蛋白聚糖（果蠅）

硫酸類肝素

細(xì)胞表面

某些信號(hào)分子的輔助受體

?

其功能有：調(diào)節(jié)分泌蛋白的活性；形成帶電的多孔凝膠，限制或促進(jìn)某些物質(zhì)的通過(guò)；與某些生長(zhǎng)因子相結(jié)合，調(diào)節(jié)其活性；在細(xì)胞表面作為輔助受體

2.肽聚糖

是細(xì)菌細(xì)胞壁的主要成分，主要是由N-乙酰葡糖胺、N-乙酰胞壁酸以及短肽構(gòu)成

兩種氨基糖經(jīng)β-1，4-糖苷鍵連接

許多酶和抗生素以肽聚糖作為目標(biāo)：溶菌酶和葡萄球菌溶素能水解氨基糖之間的β-1，4-糖苷鍵，從而導(dǎo)致細(xì)胞壁解體；青霉素和頭孢菌素能干擾短肽鏈之間的聯(lián)結(jié)，磷霉素和環(huán)絲氨酸能抑制聚糖骨架的合成，造成細(xì)胞壁缺陷，使細(xì)菌在低滲的溶液中極易破裂死亡

3.糖脂和脂多糖

其之間的關(guān)系就像是糖蛋白和蛋白聚糖之間的關(guān)系

就糖脂而言，它是一種兩性脂，一般定位在細(xì)胞膜上

脂多糖也是兩性的，由O-抗原、核心糖鏈和類脂A經(jīng)共價(jià)相連而成，作為革蘭氏陰性菌細(xì)胞外膜的一種成分（內(nèi)毒素）

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第十六章??? 脂質(zhì)和生物膜

第一節(jié)? 脂質(zhì)的化學(xué)結(jié)構(gòu)和功能

1.簡(jiǎn)單脂

特指游離的脂肪酸（FFA）以及有力的脂肪酸和醇形成的酯（包括脂肪【三酰甘油】和蠟）

飽和脂肪酸：豆蔻酸、軟脂酸、硬脂酸和花生酸。不飽和脂肪酸：油酸、亞油酸、亞麻酸和花生四烯酸。

除了亞油酸（合成花生四烯酸的前體，花生四烯酸是多種前列腺素合成的前體）和亞麻酸（是二十二碳六烯酸和二十碳五烯酸合成的前體）是必需脂肪酸

（1）脂肪

脂肪的生理功能是貯存能量，一般貯存在脂肪細(xì)胞中，與膽固醇酯或其他的固醇酯一起以脂滴的形式存在。脂滴外部還有一層脂外被蛋白（PLIN），是一層保護(hù)性結(jié)構(gòu)，阻止脂肪酶對(duì)脂肪的水解（可被蛋白激酶A【PKA】激活，磷酸化，失去活性，暴露內(nèi)部的脂滴）

脂肪氧化只能在有氧的條件下進(jìn)行

（2）蠟

由長(zhǎng)鏈脂肪酸和高級(jí)脂肪酸形成的酯，起保護(hù)和防水的作用

2.復(fù)合脂（除了含有脂?；痛蓟鶊F(tuán)以外，還含有一些非脂成分）

（1）甘油[樊22]?磷酸

包括磷脂酰膽堿（PC，卵磷脂）、磷脂酰絲胺酸（PS）、磷脂酰肌醇（PI）、磷脂酰乙醇胺（PE）二磷脂酰甘油（心磷脂）

（2）鞘磷脂

兩性分子，結(jié)構(gòu)和磷脂類似。神經(jīng)組織中含量高，尤其是髓鞘

（3）糖脂

糖類通過(guò)半縮醛羥基與脂質(zhì)以糖苷鍵相連，包括鞘糖脂（脂質(zhì)部分是神經(jīng)酰胺）和甘油糖脂（脂質(zhì)部分是二酰甘油【DG】）

3.異戊二烯類脂質(zhì)

包括萜、脂溶性維生素和類固醇

（1）萜

由數(shù)個(gè)異戊二烯單位連接而成，頭尾相接

是出色的抗氧化劑

（2）類固醇

膽固醇：只有位于三號(hào)位的羥基是親水的，其余部分是完全疏水的（是一種疏水更強(qiáng)的兩性脂），是許多物質(zhì)的前體

麥角固醇，豆固醇

（3）脂溶性維生素

第二節(jié)? 生物膜的結(jié)構(gòu)和功能（具體見(jiàn)細(xì)胞生物學(xué)筆記）

第三節(jié)? 物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸（具體見(jiàn)細(xì)胞生物學(xué)筆記）

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第十七章??? 激素及其受體的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)

第一節(jié)? 激素的一般性質(zhì)

1.激素的定義

是一類非營(yíng)養(yǎng)的、微量就可以起作用的在細(xì)胞間傳遞信息的化學(xué)物質(zhì)

分泌激素的細(xì)胞稱為內(nèi)分泌細(xì)胞，受激素作用的細(xì)胞叫做靶細(xì)胞

根據(jù)激素作用的范圍，可分為：

（1）內(nèi)分泌激素：此類激素離靶細(xì)胞較遠(yuǎn)

（2）神經(jīng)內(nèi)分泌激素：有某些特化的神經(jīng)細(xì)胞（神經(jīng)內(nèi)分泌細(xì)胞）分泌，經(jīng)過(guò)血液循環(huán)或通過(guò)局部擴(kuò)散到達(dá)作用的靶細(xì)胞（如催產(chǎn)素和抗利尿激素）

（3）旁分泌激素：只作用于臨近細(xì)胞（如前列腺素、阿片肽以及一些多肽生長(zhǎng)因子）

（4）自分泌激素：作用于原來(lái)分泌它的細(xì)胞（如刺激T細(xì)胞分裂的白細(xì)胞介素-2、某一些生長(zhǎng)因子以及某些原癌基因的產(chǎn)物

（5）內(nèi)部分泌激素：在細(xì)胞內(nèi)分泌后，留在原來(lái)細(xì)胞中起作用（信號(hào)定位序列）

2.激素的化學(xué)本質(zhì)、分類和生物合成

肽類或蛋白質(zhì)；固醇類激素（均衍生于膽固醇，具有相似的核心環(huán)結(jié)構(gòu)，表面的二維結(jié)構(gòu)相似，化學(xué)性質(zhì)的差異取決于空間的取向和側(cè)鏈的大小）；氨基酸衍生物（衍生于特定的氨基酸，如色氨酸【5-羥色胺和褪黑素】和酪氨酸【腎上腺素和去甲腎上腺素】）；脂肪酸衍生物（衍生于花生四烯酸的有前列腺素、凝血惡烷和白三烯）

按照溶解性質(zhì)來(lái)分，可以分為：水溶性激素和脂溶性激素。兩者差別有：（1）脂溶性激素很容易的就通過(guò)生物膜，難以儲(chǔ)存在細(xì)胞內(nèi)，需要時(shí)才合成釋放（甲狀腺素除外）。水溶性激素可以被包被在囊泡中，需要時(shí)就可以直接釋放。（2）脂溶性激素難溶于水，在血液中與特殊的蛋白質(zhì)相結(jié)合才可以轉(zhuǎn)運(yùn)。絕大多數(shù)水溶性激素轉(zhuǎn)運(yùn)不需要與血清蛋白結(jié)合，容易被代謝掉。（3）脂溶性激素的疏水性使它們可以直接穿過(guò)生物膜，與胞內(nèi)的受體結(jié)合，產(chǎn)生細(xì)胞的內(nèi)效應(yīng)。水溶性激素?zé)o法直接通過(guò)質(zhì)膜，需要和細(xì)胞膜上的受體結(jié)合才可以發(fā)揮作用

肽類和蛋白質(zhì)激素以前體的方式被合成（前激素原），在N端有指導(dǎo)其進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的信號(hào)序列（在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中切除，成為激素原）和原序列（在高爾基體中切除，成為有功能的激素）

3.激素的定量

放射免疫法（RIA）：

RIA具有高度的特異性（來(lái)自于抗原【Ag】和抗體【Ab】之間高度專一性的可逆性結(jié)合）和極高的靈敏度（來(lái)自于放射性同位素的引入）

部分抗原（激素）被放射性標(biāo)記，被標(biāo)記的和未被標(biāo)記的與抗體（受體）的親和性相同。開始加入的抗原（全帶有放射性）與抗體結(jié)合形成的抗原-抗體復(fù)合體全部帶有放射性。之后加入未被標(biāo)記的抗原，二者會(huì)進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)，最后進(jìn)行測(cè)量，并反復(fù)實(shí)驗(yàn)。

最后以（沒(méi)有標(biāo)記+同位素標(biāo)記）為橫坐標(biāo)，（與抗體結(jié)合的同位素標(biāo)記的）/（游離的同位素標(biāo)記的激素）為縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線

第二節(jié)? 激素作用的一般特征

1.特異性（一種激素只有在與其專一性受體分子相結(jié)合后才能發(fā)揮作用）

（1）受體的基本概念

可以識(shí)別并結(jié)合源自于細(xì)胞外的各種信號(hào)配體

形成可逆的二元復(fù)合物，由此引發(fā)特定的生物學(xué)效應(yīng)

（2）受體的基本性質(zhì)（至少具備一種）

【1】與配體結(jié)合的高度專一性（相對(duì)的，如同工受體每一種受體都有不同的效應(yīng)）

【2】與配體結(jié)合的可逆性（有利于激素的終止）

【3】與配體結(jié)合的高度親和性

【4】與配體結(jié)合可以產(chǎn)生強(qiáng)大的生物學(xué)效應(yīng)（激素與受體結(jié)合后形成二元復(fù)合物，由此啟動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，最終使靶細(xì)胞產(chǎn)生強(qiáng)大的生物學(xué)效應(yīng)）

【5】與配體結(jié)合的飽和性

（類似于米氏酶）

（3）受體的分類和結(jié)構(gòu)

【1】細(xì)胞膜受體

都屬于膜內(nèi)在蛋白，疏水區(qū)深陷在細(xì)胞膜之中（需要用去垢劑進(jìn)行分離）

? 1）G蛋白偶聯(lián)受體（GPCR）

有標(biāo)志性的7次跨膜結(jié)構(gòu)，每一個(gè)跨膜肽段都是疏水的α螺旋，其功能與G蛋白緊密偶聯(lián)

? 2）離子通道受體

允許離子或阻止離子進(jìn)出細(xì)胞，平時(shí)處于關(guān)閉狀態(tài)，受到特定信號(hào)刺激后會(huì)開放

有三種類型的離子通道：電位門控的離子通道，打開此類通道的信號(hào)有膜電位的變化；第二信使門控的離子通道，打開此類通道的信號(hào)只能是第二信使，如cGMP和cAMP；配體門控的離子信道，只有此類信道才是激素受體，打開它的信號(hào)是與配體結(jié)合

? 3）酶受體

在本身是受體時(shí)，兼有酶的活性（如心房利鈉肽受體【鳥苷酸環(huán)化酶活性】、胰島素和轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β受體【分別具有酪氨酸蛋白激酶和絲氨酸蛋白激酶的活性】、白細(xì)胞共同抗原CD45受體【具有蛋白質(zhì)酪氨酸激酶的活性】）。激素相當(dāng)是這些酶的別構(gòu)激活劑

? 4）無(wú)酶活性但直接與細(xì)胞質(zhì)內(nèi)酪氨酸蛋白激酶相聯(lián)系的受體

【2】細(xì)胞內(nèi)受體

包括細(xì)胞質(zhì)受體和細(xì)胞核受體

細(xì)胞內(nèi)受體至少包括4個(gè)活性部位：一個(gè)活性部位負(fù)責(zé)與激素結(jié)合；另一個(gè)活性部位負(fù)責(zé)與DNA上特殊的堿基相結(jié)合（激素應(yīng)答原件，HRE）；第三個(gè)結(jié)構(gòu)域負(fù)責(zé)讓受體之間形成二聚體，結(jié)合HRE的部位有特殊的活動(dòng)模體（鋅指結(jié)構(gòu)）；第四個(gè)結(jié)構(gòu)域負(fù)責(zé)激活（或抑制）基因的轉(zhuǎn)錄

如果是細(xì)胞質(zhì)受體，則還有第五個(gè)活性部位：在無(wú)刺激時(shí)，該部位與HSP90或HSP70結(jié)合，

2.高效性

3.可能需要第二信使（例如cAMP、cGMP、1,4,5-三磷酸肌醇（IP3）、鈣離子和二酰甘油

4.脫敏性

與激素長(zhǎng)時(shí)間接觸時(shí)，靶細(xì)胞傾向于降低其反應(yīng)性

5.時(shí)效性

6.可能產(chǎn)生快反應(yīng)或慢反應(yīng)

第三節(jié)? 激素作用的詳細(xì)機(jī)制

1.脂溶性激素的作用機(jī)制

脂溶性激素進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)之后，與細(xì)胞質(zhì)受體結(jié)合，將細(xì)胞質(zhì)受體上的HSP90、HSP70、IP釋放，細(xì)胞質(zhì)受體上的HRE和核定位信號(hào)（NLS）暴露出來(lái)。再NLS的指導(dǎo)下，激素和受體的二元復(fù)合物進(jìn)入細(xì)胞核，在鋅脂模體結(jié)構(gòu)與DNA分子上高度特異性的HRE結(jié)合，再通過(guò)受體上激活基因轉(zhuǎn)錄的結(jié)構(gòu)域?qū)⒔M蛋白乙酰轉(zhuǎn)移酶（HAT）招募進(jìn)來(lái)，催化組蛋白乙酰化，使局部染色質(zhì)便松散

2.水溶性激素

（1）與G蛋白相偶聯(lián)的受體系統(tǒng)

G蛋白就是鳥苷酸結(jié)合蛋白，在系統(tǒng)中作為中間接受體

總共可以分為兩類：

【1】異源三聚體G蛋白

是由αβγ三個(gè)亞基所組成，是一種脂錨定蛋白。α亞基通過(guò)豆蔻酰鏈接在細(xì)胞膜上，可以結(jié)合激素的受體、腺苷酸環(huán)化酶和GTP，還有緩慢的GTP酶的活性，可以接受霍亂毒素的催化；β亞基有有β螺旋槳的結(jié)構(gòu)，在結(jié)構(gòu)上穩(wěn)定α亞基β亞基的結(jié)合；γ亞基通常與β亞基形成復(fù)合物

G蛋白

效應(yīng)器

第二信使

受體實(shí)例

GS

AC（腺苷酸環(huán)化酶）

cAMP

腎上腺素β受體、加壓素受體、5-羥色胺受體、胰高血糖素受體

Gi

AC

cAMP

腎上腺素的α2受體

GO

鉀離子通道（βγ激活）

細(xì)胞膜電位變化

乙酰膽堿毒蕈堿型受體

Golf

AC

cAMP

嗅覺(jué)受體細(xì)胞膜上的有味物質(zhì)受體

Gq

PLC（磷脂酶C）

DG（二酰甘油）、IP3

腎上腺素的α1受體、GnRH受體乙酰膽堿在內(nèi)皮細(xì)胞中的受體

Gt

G-PDE（專門水解cGMP的磷酸二脂酶）

cGMP

視紫紅質(zhì)

味覺(jué)素

AC或PLC

cAMP或DG、IP3

苦味受體、甜味受體和鮮味受體

【2】小G蛋白

只有一條肽鏈組成，結(jié)構(gòu)上類似于三聚體G蛋白的α亞基主要包括六類：Ras蛋白（參與許多生長(zhǎng)因子的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)）；Ran（幫助蛋白質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞核）；Rab蛋白（參與真核細(xì)胞內(nèi)小泡的定向和融合）；ARF（參與形成小泡外被體）；Rho（調(diào)節(jié)肌動(dòng)蛋白細(xì)胞骨架）；參與蛋白質(zhì)合成的某些起始因子和終止因子

所有的G蛋白都有兩種形式：與GDP結(jié)合的無(wú)活性形式（α亞基同βγ復(fù)合體相連接）；與GTP結(jié)合的有活性形式（α亞基被激活，，單獨(dú)去激活效應(yīng)器）

大多數(shù)G蛋白依靠?jī)深愝o助蛋白：促進(jìn)GDP/GTP再G蛋白上進(jìn)行交換交換的鳥苷酸交換因子（GEF）；促進(jìn)GTP水解的GTP酶激活蛋白（GAP）

GPCR是細(xì)胞內(nèi)最常見(jiàn)的一類G蛋白受體（可以看作是一種特殊的GEF）可以激活靶細(xì)胞膜上特定酶的活性，或是調(diào)節(jié)特定離子通道的活性

兩個(gè)系統(tǒng)：

【1】腺苷酸環(huán)化系統(tǒng)

G蛋白偶聯(lián)受體（GPCR）被激活后，充當(dāng)GEF，刺激細(xì)胞質(zhì)中GTP取代原來(lái)G蛋白上的GDP。α亞基被激活，與βγ復(fù)合體分離，單獨(dú)去激活細(xì)胞膜上的AC（腺苷酸環(huán)化酶）的活性。激活的AC以ATP為底物，催化cAMP（第二信使）的合成，cAMP去激活信號(hào)通路的下一個(gè)信號(hào)成分

蛋白激酶A（PKA，有兩個(gè)調(diào)節(jié)亞基【結(jié)合cAMP】，兩個(gè)激活亞基【產(chǎn)生效應(yīng)】）是一種受cAMP激活的蛋白激酶，催化ATP分子上最遠(yuǎn)的磷酸基團(tuán)轉(zhuǎn)移到絲氨酸或蘇氨酸的羥基上。有一種A激酶錨定蛋白（AKAP）可以與調(diào)節(jié)亞基結(jié)合，將PKA限定在細(xì)胞特定的區(qū)域之中。

PKA催化的快反應(yīng)： PKA的底物以糖原磷酸化酶b激酶為主，PKA對(duì)其進(jìn)行磷酸化修飾，并以激活的糖原磷酸化酶b激酶為底物，轉(zhuǎn)變成糖原磷酸化酶a（可以催化糖原的磷酸化水解）

PKA催化的慢反應(yīng)：?jiǎn)为?dú)的激活亞基進(jìn)入細(xì)胞核催化CRE結(jié)合蛋白(CREB[樊23]?)磷酸化，激活下游基因表達(dá)

【2】磷酸肌醇系統(tǒng)

通過(guò)此系統(tǒng)作用的激素有促性腺激素釋放因子（GnRH）、促甲狀腺激素釋放因子（TRF）、精氨酸加壓素（AVP）、血管緊張素II/III和腎上腺素（通過(guò)α1受體）

通過(guò)一系列激活途徑（基本同腺苷酸環(huán)化系統(tǒng)，只不過(guò)cAMP變?yōu)榱姿峒〈迹瑢⑿盘?hào)傳遞到鈣離子（第二信使）。

鈣離子可以與DG（二酰甘油）和磷脂酰絲氨酸一同激活蛋白激酶C（PKC）。PKC激活后可以進(jìn)行多種靶蛋白或酶的磷酸化修飾，其主要底物包括膜受體、膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白、細(xì)胞骨架（和細(xì)胞的分泌有關(guān)）和限速酶

鈣離子可以激活鈣離子傳感器，如鈣調(diào)蛋白(CAM)。鈣調(diào)蛋白可以激活很多酶（臨時(shí)作為酶的亞基）；還可以激活依賴于CAM的蛋白激酶（CAMPKAII）,使其發(fā)生自我磷酸化，其底物為細(xì)胞骨架

（2）酶受體系統(tǒng)

【1】受體鳥苷酸環(huán)化系統(tǒng)

該類系統(tǒng)具有潛在的鳥苷酸環(huán)化酶活性（GC），以cGMP作為第二信使（心房利鈉肽【ANP】、腦利鈉肽【BNP】、C型利鈉肽【CNP】）激活依賴于cGMP的蛋白激酶（PKG）[樊24]?

【2】受體酪氨酸蛋白激酶系統(tǒng)（RTK）

1）通過(guò)該系統(tǒng)發(fā)揮作用的激素除了胰島素以外，還有許多生長(zhǎng)因子（表皮生長(zhǎng)因子【ECF】、血小板衍生因子【PDGF】、集落刺激因子【CSF】、神經(jīng)生長(zhǎng)因子【NGF】、類胰島素生長(zhǎng)因子【IGF】

2）具有潛在的酪氨酸蛋白激酶的活性

3）具有高度保守的結(jié)構(gòu)（配體結(jié)合區(qū)、跨膜區(qū)、胞內(nèi)酪氨酸激酶區(qū)）。當(dāng)與相應(yīng)的生長(zhǎng)因子結(jié)合后，受體的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，酪氨酸激酶區(qū)被激活。激酶的底物包括受體本身和細(xì)胞內(nèi)的一些其他蛋白質(zhì)，當(dāng)受體本身作為底物時(shí)，導(dǎo)致受體的自我磷酸化，進(jìn)一步刺激受體所具有的酪氨酸激酶的活性，為招募含有SH2結(jié)構(gòu)域和受體結(jié)合創(chuàng)造了條件，啟動(dòng)了多種蛋白質(zhì)之間的相互作用和磷酸化級(jí)聯(lián)反應(yīng)

4）一般都會(huì)激活特定的基因表達(dá)（胞外信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)到細(xì)胞核之中）

5）酪氨酸殘基的脫磷酸化有專門的蛋白質(zhì)酪氨酸磷酸酶（PTP）催化

6）與細(xì)胞的癌變有密切的關(guān)系

有關(guān)細(xì)胞癌變：

細(xì)胞的癌變是指細(xì)胞的分裂失去控制。

癌基因（存在于基因組之中的癌基因是原癌基因或細(xì)胞癌基因，存在于腫瘤細(xì)胞基因組中的癌基因被稱為病毒癌基因）正常的原癌基因在細(xì)胞中是良性的，表達(dá)產(chǎn)物起著調(diào)節(jié)和控制細(xì)胞分化的作用。當(dāng)這些基因過(guò)量表達(dá)后，將會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞的癌變

根據(jù)表達(dá)的產(chǎn)物，原癌基因有：蛋白激酶類、生長(zhǎng)因子類、生長(zhǎng)因子受體類、小G蛋白類、轉(zhuǎn)錄因子類

病毒癌基因是隨著病毒感染進(jìn)入細(xì)胞的，利用宿主的表達(dá)機(jī)器進(jìn)行表達(dá)之后，直接作用于宿主細(xì)胞與細(xì)胞生長(zhǎng)和分裂有關(guān)的信號(hào)通路，使正常信號(hào)受到干擾

（3）NO系統(tǒng)

NO的化學(xué)本質(zhì)是自由基

在體內(nèi)，NO由一氧化氮合酶（NOS）合成催化產(chǎn)生，前體為L(zhǎng)-Arg（精氨酸）

有三類的一氧化氮合酶

名稱

分布和特征

存在

神經(jīng)元型(NOS1)

主要存在于神經(jīng)細(xì)胞，組成型表達(dá)

可溶性蛋白質(zhì)，存在于細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)

細(xì)胞因子誘導(dǎo)型(NOS2)

分布于肝細(xì)胞和一些免疫細(xì)胞，組成型表達(dá)

內(nèi)皮細(xì)胞型(NOS3)

分布于內(nèi)皮細(xì)胞，組成型表達(dá) ?

屬于脂錨定蛋白，存在于質(zhì)膜上

硝化甘油可用來(lái)治療心臟病，是因?yàn)橄趸视涂梢栽隗w內(nèi)轉(zhuǎn)變成NO，有擴(kuò)張血管的作用（舒血管）（激活鳥苷酸環(huán)化酶，再激活PKG，最后再激活鈣離子通道，

在植物中NO（通過(guò)硝酸還原酶產(chǎn)生）作為信號(hào)分子，是生長(zhǎng)發(fā)育的調(diào)節(jié)物，作為植物抵抗不兼容的病原體，激活一些防御基因的表達(dá)，導(dǎo)致蛋白發(fā)生亞硝基還原反應(yīng)，與蛋白質(zhì)上的半胱氨酸巰基共價(jià)結(jié)合

3.信號(hào)的終止

（1）激素-受體二聯(lián)體的解離，受體回歸無(wú)活性狀態(tài)

（2）受體脫敏（是受體的數(shù)量減少）

（3）第二信使的降解，降解第二信使，阻止受體的繼續(xù)活化

（4）G蛋白的自我滅活

有許多的G蛋白的酶活性需要GAP的幫忙，GAP可以提高GTP的活性，從而加快G蛋白滅活的速率

霍亂是一種腸道傳染病，由霍亂弧菌引起，會(huì)產(chǎn)生一種霍亂毒素（CT，外毒素），可以修飾Gs蛋白被修飾后，GTP酶的活性立刻消失，導(dǎo)致腺苷酸環(huán)化酶（AC）的持續(xù)環(huán)化，導(dǎo)致cGMP不斷產(chǎn)生，PKA的不斷激活，效應(yīng)不斷產(chǎn)生。

百日咳毒素（PT）可以阻止結(jié)合在活化的G蛋白α亞基上GTP與GDP的互相轉(zhuǎn)換，之后同霍亂毒素。

（5）蛋白質(zhì)的去磷酸化

催化磷酸酯鍵水解的蛋白磷酸酶（PPP），使蛋白恢復(fù)到脫磷酸化狀態(tài)

阿法替尼是一種治療非小細(xì)胞肺癌的藥物（本質(zhì)上是一些蛋白激酶的抑制劑），對(duì)過(guò)度表達(dá)的產(chǎn)物進(jìn)行不可逆性抑制

4.信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的整合

第四節(jié)? 激素分泌及其調(diào)節(jié)

注釋：?

[1]適合羥基化

?[2]適合羥基化

?[3]適合磷酸化

?[4]適合磷酸化

?[5]適合磷酸化

?[6]羥基化修飾

?

?[7]在酸性條件下，末端的PTH氨基酸會(huì)被釋放，同時(shí)生成比原來(lái)的肽鏈少一條氨基酸的新肽鏈

?[8]丙氨酸、亮氨酸、甲硫氨酸、谷氨酸、賴氨酸

?[9]纈氨酸、異亮氨酸、脯氨酸、酪氨酸、色氨酸、蘇氨酸

?[10]類似于別構(gòu)酶中的協(xié)同效應(yīng)

?[11]布朗運(yùn)動(dòng)是指懸浮在液體或氣體中的微粒所做的永不停息的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)。其因由英國(guó)植物學(xué)家布朗所發(fā)現(xiàn)而得名。作布朗運(yùn)動(dòng)的微粒的直徑一般為10-5~10-3厘米，這些小的微粒處于液體或氣體中時(shí)，由于液體分子的熱運(yùn)動(dòng)，微粒受到來(lái)自各個(gè)方向液體分子的碰撞，當(dāng)受到不平衡的沖撞時(shí)而運(yùn)動(dòng)，由于這種不平衡的沖撞，微粒的運(yùn)動(dòng)不斷地改變方向而使微粒出現(xiàn)不規(guī)則的運(yùn)動(dòng)。布朗運(yùn)動(dòng)的劇烈程度隨著流體的溫度升高而增加。

?[12]對(duì)輕度有機(jī)磷中毒，可單獨(dú)應(yīng)用本品或阿托品以控制癥狀；中度、重度中毒時(shí)則必須合并應(yīng)用阿托品，因?qū)w內(nèi)已蓄積的乙酰膽堿幾無(wú)作用。

阿托品可與乙酰膽堿競(jìng)爭(zhēng)副交感神經(jīng)節(jié)后纖維突觸后膜的乙酰膽堿M-受體，從而拮抗過(guò)量乙酰膽堿對(duì)突觸后膜刺激所引起的毒蕈堿樣癥狀和中樞神經(jīng)癥狀。

?[13]由于繞單鍵旋轉(zhuǎn)受阻礙而不能輕易互相轉(zhuǎn)換的一組構(gòu)象異構(gòu)體”。?[1]??繞單鍵旋轉(zhuǎn)受阻礙，通常是由于旋轉(zhuǎn)的基團(tuán)與別的基團(tuán)之間有排斥力，導(dǎo)致轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中分子勢(shì)能升高。當(dāng)能壘足夠高的時(shí)候，構(gòu)象異構(gòu)體之間就不能輕易互相轉(zhuǎn)換，而是可以被分離。這種構(gòu)象異構(gòu)體就被稱為旋轉(zhuǎn)異構(gòu)體。

?[14]都為消化酶

?[15]都是調(diào)節(jié)性蛋白

?[16]磷酸化才有活性的酶：1，6-二磷酸果糖磷酸酶、糖原磷酸化酶、對(duì)激素敏感的脂肪酶

去磷酸化才有活性的酶：磷酸果糖激酶、糖原合酶、丙酮酸激酶、丙酮酸脫氫酶、乙酰輔酶A羧化酶、HMC-CoA還原酶（羥甲基戊二酰輔酶A）

?[17]屬于絲氨酸蛋白酶（絲氨酸蛋白具體內(nèi)容見(jiàn)第十章第三節(jié)）

?[18]之后被纖溶酶催化降解，不然會(huì)誘發(fā)中風(fēng)和心臟病

?[19]黃酶有NADH脫氫酶（生物氧化）、二硫辛酸脫氫酶和琥珀酸脫氫酶（三羧酸循環(huán)）、脂酰-CoA脫氫酶（脂肪酸代謝）、3-磷酸甘油脫氫酶（脂肪、磷脂、糖脂代謝）、氨基酸氧化酶（氨基酸代謝）、黃嘌呤氧化酶（核苷酸代謝）和光復(fù)活酶（DNA的損傷和修復(fù)）

?[20]遇見(jiàn)碘液變成藍(lán)色

?[21]遇見(jiàn)碘液變成紫紅色

?[22]

?[23]CRE（cAMP response element），中文全稱為cAMP 反應(yīng)組件 或 應(yīng)答組件 ，為 細(xì)胞核 DNA上存在的一種 順式作用組件 ，常位于DNA 啟動(dòng)子 或 增強(qiáng)子 附近，為一高度保守的TGACGTCA序列，能特異性的與CRE 結(jié)合蛋白 （ CREB ）結(jié)合，從而調(diào)控 轉(zhuǎn)錄?。

?[24]和PKA、PKC一樣，PKG也是絲氨酸/蘇氨酸激酶