醫(yī)學(xué)名詞解釋
1.肽單元(peptide unit)或肽基(peptide group): 參與肽鍵的6個(gè)原子Ca1、C、O、N、H、Ca2位于同一平面,Ca1和Ca2在平面上所處的位置為反式構(gòu)型,此同一平面上的6個(gè)原子構(gòu)成了肽單元,它是蛋白質(zhì)分子構(gòu)象的結(jié)構(gòu)單元。Ca是兩個(gè)肽平面的連接點(diǎn),兩個(gè)肽平面可經(jīng)Ca的單鍵進(jìn)行旋轉(zhuǎn),N—Ca、Ca—C是單鍵,可自由旋轉(zhuǎn)。
2.結(jié)構(gòu)域(domain):分子量大的蛋白質(zhì)三級結(jié)構(gòu)常可分割成1個(gè)和數(shù)個(gè)球狀或纖維狀的區(qū)域,折疊得較為緊密,具有獨(dú)立的生物學(xué)功能,大多數(shù)結(jié)構(gòu)域含有序列上連續(xù)的100—200個(gè)氨基酸殘基,若用限制性蛋白酶水解,含多個(gè)結(jié)構(gòu)域的蛋白質(zhì)常分成數(shù)個(gè)結(jié)構(gòu)域,但各結(jié)構(gòu)域的構(gòu)象基本不變。
3.模體(motif):在許多蛋白質(zhì)分子中,二個(gè)或三個(gè)具有二級結(jié)構(gòu)的肽段,在空間上相互接近,形成一個(gè)特殊的空間構(gòu)象。一個(gè)模序總有其特征性的氨基酸序列,并發(fā)揮特殊功能,如鋅指結(jié)構(gòu)。
天然蛋白質(zhì)(Native Proteins)? 蛋白質(zhì)中原子的空間排列是蛋白質(zhì)的構(gòu)象,一個(gè)蛋白質(zhì)的可能構(gòu)象包括在不打破共價(jià)鍵的前提下的任意的結(jié)構(gòu)狀態(tài)。如單鍵旋轉(zhuǎn)可以導(dǎo)致構(gòu)象的改變。一個(gè)蛋白質(zhì)分子中有數(shù)百個(gè)單鍵,理論上存在無數(shù)的構(gòu)象,生理?xiàng)l件下,會(huì)呈現(xiàn)一個(gè)或幾個(gè)主要的構(gòu)象狀態(tài)。在特定條件下存在的構(gòu)象通常是熱力學(xué)上最穩(wěn)定的構(gòu)象,具有最低的自由能。處于功能及折疊狀態(tài)構(gòu)象的蛋白質(zhì)被稱為天然蛋白質(zhì)(native proteins)。
完全蛋白質(zhì)(complete protein)是以含有人體所需9種必需胺基酸的均衡性來判定,均衡性愈高的蛋白質(zhì),其生物價(jià)值愈高,我們就稱之為完全蛋白質(zhì)。
蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)(secondary structure)是指多肽鏈中主鏈原子的局部空間排布即構(gòu)象,不涉及側(cè)鏈部分的構(gòu)象。
拉馬錢德蘭圖Ramachandran plot 對于一個(gè)三肽來說,當(dāng)中心肽基處在所有φ角和ψ角值時(shí)計(jì)算非鍵合原子間的允許距離,把得到的信息繪制成的圖叫構(gòu)象圖或Ramachandran圖簡稱拉氏圖。
α-螺旋?(α-helix )是蛋白質(zhì)中最常見、含量最豐富的二級結(jié)構(gòu)。多肽的主鏈可以按右手方向或左手方向盤繞形成右手螺旋或左手螺旋。每周螺旋占3.6個(gè)氨基酸殘基、沿螺旋軸方向上升0.54 nm、每個(gè)氨基酸殘基繞軸旋轉(zhuǎn)1000,沿軸上升0.15 nm。?螺旋中氨基酸殘基的側(cè)鏈伸向外側(cè),相鄰螺圈之間形成鏈內(nèi)氫鍵,氫鍵的取向與中心軸幾乎呈平行關(guān)系。氫鍵由肽鍵上的N-H的氫與其后面(N端)的第四個(gè)氨基酸殘基上的C=O的氧之間形成。
β-構(gòu)象β-conformationβ-構(gòu)象也稱β-折疊、β-結(jié)構(gòu)、β-折疊片,是蛋白質(zhì)中第二種最常見的二級結(jié)構(gòu)。兩條或多條幾乎完全伸展的多肽鏈側(cè)向聚集在一起,相鄰肽鏈主鏈上的-NH和C=O之間形成有規(guī)則的氫鍵,這種構(gòu)象為β-構(gòu)象。在β-構(gòu)象中,所有的肽鍵都參與鏈間氫鍵的交聯(lián),氫鍵與肽鏈的長軸接近垂直,在肽鏈的長軸方向上具有重復(fù)單位。除作為某些纖維蛋白質(zhì)的基本構(gòu)象外,β-構(gòu)象還普遍存在于球狀蛋白質(zhì)中。β-構(gòu)象分為兩種類型:平行式(parallel)和反平行式(antiparallel)。
β-轉(zhuǎn)角(β-turn)也稱回折(reverse turn)、β-彎曲(β-bend)或發(fā)夾結(jié)構(gòu)(hairpin structure),是球狀蛋白質(zhì)中發(fā)現(xiàn)的另一種二級結(jié)構(gòu)。有三種類型(兩種主要),每個(gè)類型都有4個(gè)氨基酸殘基,彎曲處的第一個(gè)氨基酸殘基的C=O和第四個(gè)氨基酸殘基的NH之間形成一個(gè)4?1氫鍵,產(chǎn)生一個(gè)不很穩(wěn)定的環(huán)形結(jié)構(gòu),連接α-螺旋或β-構(gòu)象。Gly及Pro殘基常出現(xiàn)在β-轉(zhuǎn)角處,前者因?yàn)樾『涂勺?,后者因?yàn)殡逆I中Pro的亞氨氮通常是順式構(gòu)型。β-轉(zhuǎn)角常出現(xiàn)在球狀蛋白質(zhì)的表面附近,這里,肽基中間的兩個(gè)氨基酸殘基能與水形成氫鍵。β轉(zhuǎn)角相當(dāng)于半圈3.010 螺旋。
β-凸起(β-bugle)是一種小片的非重復(fù)結(jié)構(gòu),能單獨(dú)存在,但大多數(shù)經(jīng)常作為反平行β-折疊片中的一種不規(guī)則情況而存在。β-凸起可認(rèn)為是β-折疊股中額外插入的一個(gè)殘基,它使得在兩個(gè)正常氫鍵之間的凸起折疊股上是兩個(gè)殘基,而另一側(cè)的正常股上是一個(gè)殘基。
無規(guī)則卷曲(Random coil ) 無規(guī)則卷曲或稱卷曲(coil),泛指那些不能被歸入明確的二級結(jié)構(gòu)如折疊片或螺旋的多肽區(qū)段。這些區(qū)段大多數(shù)既不是卷曲,也不是完全無規(guī)則的,存在少數(shù)柔性的無序片段。它們也像其他二級結(jié)構(gòu)那樣是明確而穩(wěn)定的結(jié)構(gòu),否則蛋白質(zhì)就不可能形成三維空間上每維都具周期性結(jié)構(gòu)的晶體。它們受側(cè)鏈相互作用的影響很大,經(jīng)常構(gòu)成酶活性部位和其他蛋白質(zhì)特異的功能部位,如許多鈣結(jié)合蛋白中結(jié)合鈣離子的EF手結(jié)構(gòu)(E-F hand structure)的中央環(huán)。?
角蛋白(?α-Keratin) 由處于α-螺旋或β-折疊構(gòu)象的平行的多肽鏈組成不溶于水的起著保護(hù)或結(jié)構(gòu)作用蛋白質(zhì)。α-角蛋白中,兩股(或三股)右手?α-螺旋向左纏繞,擰成一根原纖維(protofibril)(直徑2 nm),再排列成“9+2”的電纜式結(jié)構(gòu)—微纖維(microfibril)(直徑為8 nm),數(shù)百根微纖維結(jié)合成不規(guī)則纖維束—大纖維(macrofibril),直徑200 nm。角蛋白含有豐富的二硫鍵,每四個(gè)螺旋就有一個(gè)交聯(lián)二硫鍵,保證了纖維結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定和強(qiáng)大剛性。α-角蛋白在濕熱條件下可轉(zhuǎn)變?yōu)?β-構(gòu)象,冷卻干燥又回復(fù)原狀。也有天然存在的α-角蛋白,如絲心蛋白(fibroin),是典型的反平行折疊片。
膠原蛋白(Collagen)是動(dòng)物結(jié)締組織最豐富的一種蛋白質(zhì),它是由原膠原蛋白分子組成。原膠原蛋白是一種具有右手超螺旋結(jié)構(gòu)的蛋白。每個(gè)原膠原分子都是由3條特殊的左手螺旋(螺距0.95nm,每一圈含有3.3個(gè)殘基)的多肽鏈右手旋轉(zhuǎn)形成的。穩(wěn)定膠原三螺旋的力:一是螺旋間的范德華力,二是螺旋間的氫鍵,三是鏈間的共價(jià)交聯(lián)。
超二級結(jié)構(gòu)(Supersecondary structure)超二級結(jié)構(gòu)是介于蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)和三級結(jié)構(gòu)之間的空間結(jié)構(gòu),指相鄰的二級結(jié)構(gòu)單元組合在一起,彼此相互作用,排列形成規(guī)則的、在空間結(jié)構(gòu)上能夠辨認(rèn)的二級結(jié)構(gòu)組合體,并充當(dāng)三級結(jié)構(gòu)的構(gòu)件(block building),其基本形式有αα、βαβ和βββ等。多數(shù)情況下只有非極性殘基側(cè)鏈參與這些相互作用,而親水側(cè)鏈多在分子的外表面。
αα超二級結(jié)構(gòu)? ?αα是一種由兩股右手?α-螺旋彼此纏繞而成的左手超螺旋(superhelix),重復(fù)距離約140 ?。是?α-角蛋白、肌球蛋白、原肌球蛋白(protomyosin)和纖維蛋白原(fibrinogen)中的一種超二級結(jié)構(gòu)。由于形成超螺旋,每圈螺旋為3.5個(gè)氨基酸殘基(不是3.6),沿軸有一定的傾斜,重復(fù)距離從5.4縮短到5.1?。螺旋之間的相互作用由側(cè)鏈的裝配控制,螺旋之間可能作用的側(cè)鏈?zhǔn)欠菢O性的,它們向著超螺旋內(nèi)部,避開與水接觸,其他的是極性的,處于分子的表面,與水接觸。超螺旋的穩(wěn)定性主要由非極性側(cè)鏈間的范德華力相互作用的結(jié)果。
βαβ超二級結(jié)構(gòu)? ?最簡單的βαβ組合是由二段平行的?β-鏈和一段連接鏈組成,此超二級結(jié)構(gòu)為β×β單位。連接鏈或是α-螺旋鏈或是無規(guī)則卷曲。最常見的βαβ組合是由三段平行的β-鏈和二段α-螺旋鏈構(gòu)成-Rossmann-折疊。
βββ? ?β-曲折和回形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是(βββ)組合的兩種超二級結(jié)構(gòu)。β-曲折(mander)是另一種常見的超二級結(jié)構(gòu),相鄰的三條反平行?β-鏈通過緊湊的?β-轉(zhuǎn)角連接而成。
蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu) (Tertiary structure)蛋白質(zhì)的多肽鏈在各種二級結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上再進(jìn)一步盤曲或折疊形成具有一定規(guī)律的三維空間結(jié)構(gòu),稱為蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu)。蛋白質(zhì)每個(gè)原子的空間位置,其主要研究方法是,X-光衍射和核磁共振法。現(xiàn)也有認(rèn)為蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu)是指蛋白質(zhì)分子主鏈折疊盤曲形成構(gòu)象的基礎(chǔ)上,分子中的各個(gè)側(cè)鏈所形成一定的構(gòu)象。側(cè)鏈構(gòu)象主要是形成微區(qū)(或稱結(jié)構(gòu)域domain)。對球狀蛋白質(zhì)來說,形成疏水區(qū)和親水區(qū)。親水區(qū)多在蛋白質(zhì)分子表面,由很多親水側(cè)鏈組成。
氫鍵(Hydrogen Bond)? ?在穩(wěn)定蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)中起著極其重要的作用。多肽主鏈上的羰基氧和酰胺氫之間形成的氫鍵是穩(wěn)定蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)的主要作用力。此外,還可在側(cè)鏈與側(cè)鏈,側(cè)鏈與介質(zhì)水,主鏈肽基與側(cè)鏈或主鏈肽基與水之間形成。
范德華力(Van Der Waals Forces) 中性原子之間通過瞬間靜電相互作用產(chǎn)生的一種弱的分子間的力。當(dāng)兩個(gè)原子之間的距離為它們的范德華半徑之和時(shí),范德華力最強(qiáng)。強(qiáng)的范德華力的排斥作用可防止原子相互靠近。
疏水作用(Hydrophobic Interaction) 非極性分子之間的一種弱的非共價(jià)的相互作用。這些非極性的分子在水相環(huán)境中具有避開水而相互聚集的傾向。這一現(xiàn)象稱為疏水作用,它在穩(wěn)定蛋白質(zhì)的三維結(jié)構(gòu)方面占有突出地位。
蛋白質(zhì)溶液系統(tǒng)的熵增加是疏水作用的主要?jiǎng)恿Α.?dāng)疏水化合物或基團(tuán)進(jìn)入水中時(shí),它周圍的水分子將排列成剛性的有序結(jié)構(gòu)即所謂籠形結(jié)構(gòu)(clathrate structure)。與此相反的過程(疏水作用),排列有序的水分子(籠形結(jié)構(gòu))將被破壞,這部分水分子被排入自由水中,這樣水的混亂度增加即熵增加,因此疏水作用是熵驅(qū)動(dòng)的自發(fā)過程。
鹽 鍵(Ion? Interaction)又稱鹽橋或離子鍵,它是正電荷與負(fù)電荷之間的一種靜電相互作用。吸引力與電荷電量的乘積成正比,與電荷質(zhì)點(diǎn)間的距離平方成反比,在溶液中此吸引力隨周圍介質(zhì)的介電常數(shù)增大而降低。
二硫鍵 (Disulfide Bond) 絕大多數(shù)情況下二硫鍵是在多肽鏈的β-轉(zhuǎn)角附近形成的,通過兩個(gè)半胱氨酸巰基的氧化形成共價(jià)鍵,二硫鍵在穩(wěn)定某些蛋白在三維結(jié)構(gòu)上起重要作用。?
蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu)(Quaternary structure)? 蛋白質(zhì)與蛋白質(zhì)的相互作用,蛋白質(zhì)與核酸的相互作用,比較簡單的體系有血紅蛋白、限制性內(nèi)切酶等,復(fù)雜體系有核糖體、病毒、肌肉蛋白等。指蛋白質(zhì)分子中亞基的立體排布,亞基間的相互作用與接觸部位的布局。
亞基(subunit)就是指參與構(gòu)成蛋白質(zhì)四級結(jié)構(gòu)的、每條具有三級結(jié)構(gòu)的多肽鏈。單條多肽鏈組成的蛋白質(zhì)分子沒有四級結(jié)構(gòu);一般是一條多肽鏈形成一個(gè)亞基。亞基可相同或不同。亞基單獨(dú)存在無活性;維系蛋白質(zhì)四級結(jié)構(gòu)的是氫鍵、鹽鍵、范氏引力、疏水鍵等非共價(jià)鍵。
血紅蛋白(hemoglobin)寡聚蛋白質(zhì),四個(gè)亞基,兩個(gè)α(141 AAs)兩個(gè)β(146AAs),四個(gè)亞基占據(jù)四面體的四個(gè)角。血紅素輔基位于分子表面的空穴里,每個(gè)亞基一個(gè)輔基。四個(gè)氧的結(jié)合部位保持一定距離。每個(gè)α鏈與每個(gè)β鏈接觸,同亞基間很少有作用。
肌球蛋白(Myosin)是一種馬達(dá)蛋白(motor protein),在肌肉收縮和細(xì)胞分裂中起重要作用,由Kuehne于1864年在研究骨骼肌收縮時(shí)發(fā)現(xiàn)并命名 。有6個(gè)亞基:2條重鏈,4條輕鏈,狀如“Y”字,長約160 nm。在肌球蛋白超家族中,頭部區(qū)域都有相當(dāng)高的同源性,特別是ATP和肌動(dòng)蛋白的結(jié)合位點(diǎn)非常保守,頭部具ATP酶活性。兩條重鏈的氨基末端分別與兩對輕鏈結(jié)合,形成兩個(gè)球狀的頭部和頸部調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)域,稱為S1(subfragment 1),余下重鏈部分組成肌球蛋白長桿狀的尾部。
變構(gòu)效應(yīng)? 當(dāng)血紅蛋白的一個(gè)α亞基與氧分子結(jié)合以后,可引起其他亞基的構(gòu)象發(fā)生改變,對氧的親和力增加,從而導(dǎo)致整個(gè)分子的氧結(jié)合力迅速增高,使血紅蛋白的氧飽和曲線呈“S”形。這種由于蛋白質(zhì)分子構(gòu)象改變而導(dǎo)致蛋白質(zhì)分子功能發(fā)生改變的現(xiàn)象稱為變構(gòu)效應(yīng)。
波耳效應(yīng)1914年,C. Bohr發(fā)現(xiàn),高濃度的H+和CO2促使氧合血紅蛋白分子釋放O2,而高濃度的O2促使脫氧血紅蛋白分子釋放H+和CO2——血紅蛋白對O2、 H+和CO2結(jié)合的這種相互關(guān)系叫波耳效應(yīng)。
分子伴侶(molecular chaperone)與一種新合成的多肽鏈形成復(fù)合物并協(xié)助它正確折疊成具有生物功能構(gòu)向的蛋白質(zhì)。伴娘蛋白可以防止不正確折疊中間體的形成和沒有組裝的蛋白亞基的不正確聚集,協(xié)助多肽鏈跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)以及大的多亞基蛋白質(zhì)的組裝和解體。
鐮刀型細(xì)胞貧血?。╯ickle-cell anemia): 血紅蛋白分子遺傳缺陷造成的一種疾病,病人的大部分紅細(xì)胞呈鐮刀狀。其特點(diǎn)是病人的血紅蛋白β-亞基N端的第六個(gè)氨基酸殘缺是纈氨酸(val),而不是下正常的谷氨酸殘基(Glu)。?
α螺旋-轉(zhuǎn)角- α螺旋模式(HTH) 蛋白質(zhì)形成對稱的同型二聚體,每個(gè)單位由20個(gè)氨基酸的小肽組成,兩個(gè)α螺旋相互連接成β轉(zhuǎn)角。羧基端的α螺旋負(fù)責(zé)識(shí)別DNA大溝的特異堿基信息,另一個(gè)螺旋與磷酸戊糖鏈骨架接觸。
鋅指模式 (Zinc Finger) 每個(gè)鋅指單位是一個(gè)DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域,由30個(gè)左右氨基酸殘基組成,其中一對Cys和一對His與Zn2+形成配位鍵,鋅指的C端形成?α螺旋負(fù)責(zé)與DNA結(jié)合。鋅指結(jié)構(gòu):基因調(diào)控的轉(zhuǎn)錄因子存在于致癌基因、果蠅控制發(fā)育的基因、受生長因子和分化信號誘導(dǎo)合成的蛋白質(zhì)序列中。
亮氨酸拉鏈?zhǔn)侥J?(Leucine Zipper)蛋白質(zhì)肽鏈的羧基端約35個(gè)氨基酸殘基有形成a螺旋的特點(diǎn),每兩圈(7個(gè)氨基酸殘基)有一個(gè)Leu殘基。 α螺旋一側(cè)的Leu排成一列,兩個(gè)α螺旋間靠Leu間的疏水作用力形成一條拉鏈狀結(jié)構(gòu)。這些亮氨酸殘基都在螺旋的同一個(gè)方向出現(xiàn)。兩個(gè)相同結(jié)構(gòu)的兩排亮氨酸殘基就能以疏水鍵結(jié)合成二聚體,該二聚體的另一端的肽段富含堿性氨基酸殘基,借其正電荷與DNA雙螺旋鏈上帶負(fù)電荷的磷酸基團(tuán)結(jié)合。若不形成二聚體則對DNA的親和結(jié)合力明顯降低。這類蛋白質(zhì)能夠與CAAT框和病毒增強(qiáng)子結(jié)合。?
足跡法(DNA Foot Printing)研究DNA結(jié)合蛋白的結(jié)合位點(diǎn),足跡法技術(shù)用于測定與特殊蛋白質(zhì)結(jié)合在DNA上的結(jié)合位點(diǎn)和相應(yīng)的核苷酸順序。如該技術(shù)提供了RNA聚合酶與啟動(dòng)子之間相互作用的信息并確定了作用位點(diǎn)(啟動(dòng)子)的核苷酸順序。
蛋白質(zhì)變性(denaturation):在某些物理和化學(xué)因素作用下,其特定的空間構(gòu)象被破壞,也即有序的空間結(jié)構(gòu)變成無序的空間結(jié)構(gòu),從而導(dǎo)致其理化性質(zhì)的改變和生物活性的喪失。主要發(fā)生二硫鍵與非共價(jià)鍵的破壞,不涉及一級結(jié)構(gòu)中氨基酸序列的改變,變性的蛋白質(zhì)易沉淀,沉淀的蛋白質(zhì)不一定變性。
復(fù)性(renaturation)有些蛋白質(zhì)的變性是可逆的,通過適當(dāng)?shù)姆椒ǎㄈ缤肝觯⒆冃詣┏ズ螅鞍踪|(zhì)可以恢復(fù)其天然立體結(jié)構(gòu),這個(gè)過程稱為復(fù)性(renaturation)。
5.蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)(isoelectric point, pI):當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)溶液處于某一pH時(shí),蛋白質(zhì)解離成正、負(fù)離子的趨勢相等,即成為兼性離子,蛋白質(zhì)所帶的正負(fù)電荷相等,凈電荷為零,此時(shí)溶液的pH稱為蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)。
兩性電解質(zhì) (ampholyte) 同一個(gè)氨基酸分子上可以同時(shí)解離攜帶正電荷和負(fù)電荷,被稱為兩性電解質(zhì)。
Sanger reaction?
Edman degeradation 從多肽鏈的游離N端測定氨基酸殘基序列的過程,N端氨基酸殘基被苯異硫氰酸(PITC)修飾,然后從多肽鏈上切下被修飾的殘基,再經(jīng)層析鑒定,余下的多肽鏈(少一個(gè)氨基酸殘基)被回收再進(jìn)行下一輪降解循環(huán)。
色譜法(Chromatography):使混合物中各組分在兩相間進(jìn)行分配,其中一相是不動(dòng)的(固定相),另一相(流動(dòng)相)攜帶混合物流過此固定相,與固定相發(fā)生作用,在同一推動(dòng)力下,不同組分在固定相中滯留的時(shí)間不同,依次從固定相中流出,又稱色層法,層析法。
分配系數(shù)(partition or distribution coefficient)(kd)當(dāng)一種溶質(zhì)在兩種一定的互不相溶的溶劑中分配時(shí),在一定的溫度下達(dá)到平衡后,溶質(zhì)在兩相中的濃度比值為一常數(shù)。?
濾紙層析(Filter-paper chromatography)分配層析的一種,濾紙纖維素上吸附的水是固定相,展層(development)用的溶劑是流動(dòng)相,層析使混合氨基酸在兩相中不斷被分配,使它們分配在濾紙的不同位置。濾紙層析是分離及鑒定簡單氨基酸混合物的常用技術(shù),可用于蛋白質(zhì)氨基酸組成的定性鑒定及定量測定。
凝膠過濾層析(gel filtration chromatography):也叫做分子排阻層析(size-exclusion chromatography)。利用帶孔凝膠珠作基質(zhì),按照分子大小分離蛋白質(zhì)或其它分子混合物的層析技術(shù)。由于較大分子的蛋白質(zhì)不能進(jìn)入柱料,流經(jīng)柱層析的路徑短,因此較大分子量的蛋白質(zhì)移動(dòng)速度快而先被洗脫下來;較小分子量的蛋白質(zhì)進(jìn)入柱層析路徑長而移動(dòng)速度慢后被洗脫下來。
親合層析(affinity chromatograph):利用共價(jià)連接有特異配體的層析介質(zhì),分離蛋白質(zhì)混合物中能特異結(jié)合配體的目的蛋白質(zhì)或其它分子的層析技術(shù)。
SDS-聚丙烯酰氨凝膠電泳(SDS-PAGE):在去污劑十二烷基硫酸鈉存在下的聚丙烯酰氨凝膠電泳。SDS-PAGE只是按照分子的大小,而不是根據(jù)分子所帶的電荷大小分離的。
等電聚膠電泳(IFE):利用一種特殊的緩沖液(兩性電解質(zhì))在聚丙烯酰氨凝膠制造一個(gè)pH梯度,電泳時(shí),每種蛋白質(zhì)遷移到它的等電點(diǎn)(pI)處,即梯度足的某一pH時(shí),就不再帶有凈的正或負(fù)電荷了。
雙向電泳(two-dimensional electrophorese):等電聚膠電泳和SDS-PAGE的組合,即先進(jìn)行等電聚膠電泳(按照pI)分離,然后再進(jìn)行SDS-PAGE(按照分子大小分離)。經(jīng)染色得到的電泳圖是二維分布的蛋白質(zhì)圖。
離子交換柱層析(Ion-exchange column chromatography) 此法是利用離子交換樹脂作為柱層析支持物,將帶有不同電荷及電量的AA進(jìn)行分離的方法。離子交換樹脂可以分為陽離子交換樹脂(如羧甲基纖維素等)和陰離子交換樹脂(如二乙基氨基乙基纖維素等)。
陽離子交換層析中,帶正電荷多的AA與樹脂結(jié)合較強(qiáng),而帶正電荷少的AA與樹脂結(jié)合則較弱。用不同濃度的陽離子洗脫液,如NaCl溶液進(jìn)行梯度洗脫,通過Na+的離子交換作用,可以將帶有不同正電荷的AA進(jìn)行分離。也可以用不同pH值的緩沖液洗脫。帶電荷量少、親和力小的先被洗脫下來,帶電荷量多、親和力大的后被洗脫下來。
氣相色譜(Gas liquid chromatography,GLC)當(dāng)層析系統(tǒng)的流動(dòng)相為氣體,固定相為涂漬在固體表面的液體時(shí),這類層析技術(shù)被稱為氣-液色譜或氣相色譜。原理也是分配過程,利用樣品組分在流動(dòng)的氣相和固定在顆粒表面的液相的分配系數(shù)不同以達(dá)到分離組分的目的。涂有薄層液體的惰性顆粒被裝在一根長的不銹鋼管或玻璃管中(色譜柱,column),在適當(dāng)溫度下,令高壓氣體連續(xù)通過色譜柱,待分離樣品在進(jìn)樣室被氣化后流經(jīng)固定相,氣化的樣品在流動(dòng)的氣相和固定相的液相之間發(fā)生分配,將組分分離開來。
高效液相色譜(High performance liquid chromatography, HPLC)曾稱高壓液相色譜,以液相色譜為基礎(chǔ),在經(jīng)典液相色譜實(shí)驗(yàn)和技術(shù)基礎(chǔ)上建立的一種液相色譜法。快速、靈敏、高效的分離和分析技術(shù)。
對角線電泳技術(shù)? Diagonal Electrophoresis? a) 混合肽段點(diǎn)到濾紙中央。b) 第一向電泳,將產(chǎn)物分開。c) 用過甲酸將二硫鍵打斷d) 進(jìn)行第二向電泳e) 偏離對角線的樣品就是含二硫鍵的片段。
蛋白質(zhì)芯片技術(shù)(Protein Chips,Protein Array)基本原理:將高度密集排列的蛋白質(zhì)分子作為探針點(diǎn)陣固定在固相支持物上,當(dāng)與待測蛋白樣品反應(yīng)時(shí),可捕獲樣品中的靶蛋白,再經(jīng)檢測系統(tǒng)對靶蛋白進(jìn)行定性和定量分析。依據(jù)的雜交反應(yīng)原理:抗原-抗體反應(yīng)、配體-受體反應(yīng)、蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用。
酵母雙雜交(Yeast Two Hybrid) 技術(shù) 酵母雙雜交系統(tǒng)利用酵母遺傳學(xué)方法分析蛋白質(zhì)之間的相互作用,該方法建立以來,經(jīng)過不斷的完善和發(fā)展,不但可以檢測已知蛋白質(zhì)之間的相互作用,更重要的在于發(fā)現(xiàn)新的與已知蛋白相互作用的未知蛋白質(zhì)。
乳糜瀉,Celiac disease)?
消化酶不能分解小麥面粉中的水不溶性蛋白(麥角蛋白,醇溶朊或麩朊,gliadin),先天免疫性障礙造成對小腸黏膜的炎癥和萎縮,對腸襯細(xì)胞產(chǎn)生不利作用,引起體腔(腹腔)疾病。?
急性胰腺炎(Acute Pancteatitis)胰液分泌到腸內(nèi)的分泌途徑障礙,蛋白水解酶酶原預(yù)先成熟轉(zhuǎn)變?yōu)榇呋幕钚孕问?,這些活性水解酶在胰腺細(xì)胞內(nèi)攻擊自身組織,損傷器官。嚴(yán)重時(shí)可致命,死亡率為20%,有并發(fā)癥者可達(dá)50%。
蛋白質(zhì)的腐敗 腸道細(xì)菌對未被消化的蛋白質(zhì)及蛋白質(zhì)的消化產(chǎn)物起的作用稱為腐敗作用。
生物固氮作用(biological nitrogen fixatio):大氣中的氮被原還為氨的過程。生物固氮只發(fā)生在少數(shù)的細(xì)菌和藻類中。
尿素循環(huán)(urea cycle):是一個(gè)由4步酶促反應(yīng)組成的,可以將來自氨和天冬氨酸的氮轉(zhuǎn)化為尿素的循環(huán)。尿素循環(huán)是發(fā)生在脊椎動(dòng)物的肝臟中的一個(gè)代謝循環(huán)。
脫氨(deamination):在酶的催化下從生物分子(氨基酸或核苷酸)中除去氨基的過程。
氧化脫氨(oxidative deamination):α-氨基酸在酶的催化下脫氨生成相應(yīng)的α-酮酸的過程。氧化脫氨實(shí)際上包括氧化和脫氨兩個(gè)步驟。(脫氨和水解)
轉(zhuǎn)氨(transamination):一個(gè)α-氨基酸的α-氨基借助轉(zhuǎn)氨酶(aminotransferase)的催化作用,將氨基轉(zhuǎn)移到一個(gè)α-酮酸的酮基的位置,從而生成相應(yīng)的α-氨基酸的過程,同時(shí)原來的α-氨基酸則轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)地α-酮酸,此反應(yīng)是可逆的。
乒乓反應(yīng)(ping-pong reaction):在該反應(yīng)中,酶結(jié)合一個(gè)底物并釋放一個(gè)產(chǎn)物,留下一個(gè)取代酶,然后該取代酶再結(jié)合第二個(gè)底物和釋放出第二個(gè)產(chǎn)物,最后酶恢復(fù)到它的起始狀態(tài)。
生糖氨基酸(glucongenic amino acid):降解可生成能作為糖異生前體的分子,例如丙酮酸或檸檬酸循環(huán)中間代謝物的氨基酸。
生酮氨基酸(acetonegenic amino acid):降解可生成乙酰CoA或酮體的氨基酸。
苯酮尿癥(phenylketonuria):是由于苯丙氨酸羥化酶缺乏引起苯丙酸堆積的代謝遺傳病。缺乏丙酮酸羥化酶,苯丙氨酸只能靠轉(zhuǎn)氨生成苯丙酮酸,病人尿中排出大量苯丙酮酸。苯丙酮酸堆積對神經(jīng)有毒害,使智力發(fā)肓出現(xiàn)障礙。
尿黑酸癥(alcaptonuria):是酪氨酸代謝中缺乏尿黑酸酶引起的代謝遺傳病。這種病人的尿中含有尿黑酸,在堿性條件下暴露于氧氣中,氧化并聚合為類似于黑色素的物質(zhì),從而使尿成黑色。
氮平衡(nitrogen balance): 攝入食物的含氮量與排泄物(尿與糞)中含氮量之間的關(guān)系,包括氮總平衡、氮正平衡、氮負(fù)平衡三種平衡,可以反映體內(nèi)蛋白質(zhì)代謝的概況。(不考)
氨基酸代謝庫(metabolic pool):食物蛋白經(jīng)消化吸收的氨基酸(外源性氨基酸)與體內(nèi)組織蛋白降解產(chǎn)生的氨基酸(內(nèi)源性氨基酸)混在一起,分布于體內(nèi)各處參與代謝,稱為氨基酸代謝庫。
α-磷酸甘油穿梭(α-glycerophosphate? shuttle):在哺乳動(dòng)物的腦、骨骼肌中,當(dāng)胞液的NADH較多時(shí),在胞液中磷酸甘油脫氫酶的作用下,使磷酸二羥丙酮還原成磷酸甘油,后者通過線粒體外膜,再經(jīng)位于線粒體內(nèi)膜胞液側(cè)的磷酸甘油脫氫酶的催化下,氧化生成磷酸二羥丙酮和FADH2。磷酸二羥丙酮可傳出線粒體外膜至胞液繼續(xù)進(jìn)行穿梭,而FADH2則進(jìn)入琥珀酸氧化呼吸鏈同時(shí)生成1.5molATP。(1、存在于腦和骨骼肌;2、過程可用圖示;3、NADH被轉(zhuǎn)運(yùn)入線粒體進(jìn)行氧化磷酸化;4、最終生成1.5molATP)
蘋果酸-天冬氨酸穿梭 (malate-asparate? shuttle):該穿梭機(jī)制存在于心肌和肝中,胞液中的NADH在蘋果酸脫氫酶的作用下,使草酰乙酸還原生成蘋果酸,后者通過線粒體內(nèi)膜上的α-酮戊二酸載體進(jìn)入線粒體,又在線粒體內(nèi)蘋果酸脫氫酶的作用下重新生成草酰乙酸和NADH。NADH進(jìn)入NADH氧化呼吸鏈,生成2.5molATP。線粒體內(nèi)的草酰乙酸經(jīng)谷草轉(zhuǎn)氨酶的作用生成天冬氨酸,后者經(jīng)酸性氨基酸載體轉(zhuǎn)運(yùn)出線粒體,再轉(zhuǎn)變成草酰乙酸,繼續(xù)進(jìn)行穿梭。(1、存在于肝和心??;2、過程可用圖示;3、NADH被轉(zhuǎn)運(yùn)入線粒體進(jìn)行氧化磷酸化;4、最終生成2.5molATP)
一碳單位(one carbon unit):某些氨基酸代謝過程中產(chǎn)生的只含有一個(gè)碳原子的基團(tuán)稱為一碳單位,其代謝的輔基是四氫葉酸。一碳單位參與嘌呤、胸腺嘧啶的合成,主要的一碳單位有甲基、甲烯基、甲炔基、甲酰基和亞氨甲基,一碳單位主要來自絲氨酸,甘氨酸,組氨酸及色氨酸的分解代謝。
甲硫氨酸循環(huán)(methionine cycle):? 甲硫氨酸和ATP作用轉(zhuǎn)變成S-腺苷甲硫氨酸(SAM),SAM是甲基的直接供體,參與許多甲基化反應(yīng),與此同時(shí)產(chǎn)生S-腺苷同型半胱氨酸進(jìn)一步轉(zhuǎn)變成同型半胱氨酸,后者可接受N5—CH3—FH4的甲基重新生成甲硫氨酸,形成一個(gè)循環(huán)過程稱作甲硫氨酸循環(huán)。其生理意義是:①SAM提供甲基以進(jìn)行體內(nèi)廣泛存在的甲基化反應(yīng);②N5—CH3—FH4提供甲基合成甲硫氨酸,同時(shí)使N5—CH3—FH4的FH4釋放,再參與一碳單位的代謝。
聯(lián)合脫氨基作用(transdeamination):兩種脫氨基方式的聯(lián)合作用,使氨基酸脫下α-氨基生成α-酮酸的過程,包括轉(zhuǎn)氨基偶聯(lián)氧化脫氨基作用和轉(zhuǎn)氨基偶聯(lián)嘌呤核苷酸循環(huán),既是氨基酸脫氨基的主要方式,也是體內(nèi)合成非必需氨基酸的重要方式。
肝昏迷(Hepatic coma)肝臟病變不能解除AA代謝產(chǎn)生的氨的毒性,一般通過在腦中與Glu形成Gln實(shí)現(xiàn)解毒,Glu用于解毒,須消耗TCA的中間產(chǎn)物α-酮戊二酸而導(dǎo)致TCA中間產(chǎn)物的流失,阻滯TCA的進(jìn)行,影響腦中能量代謝,造成昏迷-肝昏迷。(高血氨癥引起肝昏迷,Gln是氨的運(yùn)輸和解讀形式)
嘌呤核苷酸循環(huán)(purine nucleotide cycle):骨骼肌和心肌主要通過嘌呤核苷酸循環(huán)進(jìn)行脫氨基作用。氨基酸首先通過連續(xù)的轉(zhuǎn)氨基作用將氨基酸的氨基轉(zhuǎn)移給草酰乙酸,生成天冬氨酸;天冬氨酸與次黃嘌呤核苷酸生成腺苷酸代琥珀酸,經(jīng)裂解生成AMP,AMP在腺苷酸脫氫酶催化下脫去氨基。由此可見,嘌呤核苷酸循環(huán)實(shí)際上也可以看成是另一種形式的聯(lián)合脫氨基作用。
變構(gòu)調(diào)節(jié) (allosteric regulation):小分子化合物與酶分子活性中心以外的某一部位特異結(jié)合,引起酶蛋白分子構(gòu)象變化,從而改變酶的活性,這種調(diào)節(jié)稱為酶的變構(gòu)調(diào)節(jié)或別構(gòu)調(diào)節(jié)。被調(diào)節(jié)的酶稱為變構(gòu)酶或別構(gòu)酶,使酶發(fā)生變構(gòu)效應(yīng)的物質(zhì),稱為變構(gòu)效應(yīng)劑,包括變構(gòu)激活劑和變構(gòu)抑制劑。
化學(xué)修飾調(diào)節(jié):(chemicalmodification)酶蛋白肽鏈上某些殘基在酶的催化下發(fā)生可逆的共價(jià)修飾,從而引起酶活性改變,這種調(diào)節(jié)稱為酶的化學(xué)修飾。主要包括:磷酸化—去磷酸化;乙?;撘阴;?;甲基化—去甲基化;腺苷化—脫腺苷化;—SH與—S—S—互變等;磷酸化與脫磷酸是最常見的方式。
變構(gòu)酶(allosteric enzyme):指代謝途徑中參與變構(gòu)調(diào)節(jié)的關(guān)鍵酶稱為變構(gòu)酶,變構(gòu)酶常為多個(gè)亞基構(gòu)成的寡聚體,有催化亞基含結(jié)合底物催化反應(yīng)的活化中心及調(diào)節(jié)亞基含與變構(gòu)效應(yīng)劑結(jié)合引起調(diào)節(jié)作用的調(diào)節(jié)部位,對酶催化活性調(diào)節(jié)的方式稱為變構(gòu)效應(yīng),具有協(xié)同效應(yīng)。
變構(gòu)效應(yīng)劑(allosteric effector):與酶分子活性中心以外的某一部位特異結(jié)合,引起酶蛋白分子構(gòu)象變化,從而改變酶的活性的底物、終產(chǎn)物與其他小分子代謝物質(zhì),稱為變構(gòu)效應(yīng)劑,引起酶活性增加的變構(gòu)效應(yīng)劑稱變構(gòu)激活劑,引起酶活性降低的變構(gòu)效應(yīng)劑稱變構(gòu)抑制劑。
生物轉(zhuǎn)化作用(Biotransformation):機(jī)體將來自體外的非營養(yǎng)物質(zhì)在肝臟進(jìn)行氧化、還原、水解和結(jié)合反應(yīng),使這些物質(zhì)生物活性或毒性降低甚至消除,這一過程稱為生物轉(zhuǎn)化作用。生物轉(zhuǎn)化的對象包括內(nèi)源性的激素、胺類等和外源性的藥物、毒物等非營養(yǎng)物質(zhì)。肝是主要器官,但在肺、腎、胃腸道和皮膚也有一定生物轉(zhuǎn)化功能。意義:對體內(nèi)的非營養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)行轉(zhuǎn)化,使其滅活或解毒;更為重要的是可使這些物質(zhì)的溶解度增加,易于排出體外。
膽汁酸的肝腸循環(huán)(bile acid enterohepatic circulation):在肝細(xì)胞合成的初級膽汁酸,隨膽汁進(jìn)入腸道,協(xié)助脂類物質(zhì)的消化吸收后,受腸菌作用轉(zhuǎn)變?yōu)榇渭壞懼?。腸道中各種膽汁酸約95%被腸道重吸收經(jīng)門靜脈入肝,并同新合成的膽汁酸一起再次被排入腸道,這一過程被稱為膽汁酸的腸肝循環(huán)。意義:將有限的膽汁酸反復(fù)利用以滿足人體對膽汁酸的生理需要。
膽素原的腸肝循環(huán)(bilinogen enterohepatic circulation):腸道中有少量的膽素原可被腸粘膜細(xì)胞重吸收,經(jīng)門靜脈入肝,其中大部分再隨膽汁排入腸道,形成膽素原的腸肝循環(huán)。只有少量經(jīng)血液循環(huán)入腎并隨尿排出,膽素原接觸空氣后被氧化成尿膽素,后者是尿的主要色素。
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?酶(enzyme)
酶(enzyme):酶是一類對其特異底物具有高效催化作用的蛋白質(zhì)或核酸,通過降低反應(yīng)的活化能催化反應(yīng)進(jìn)行。酶的不同形式有單體酶,寡聚酶,多酶體系和多功能酶,酶的分子組成可分為單純酶和結(jié)合酶。酶不改變反應(yīng)的平衡,只是通過降低活化能加快反應(yīng)的速度。(不考)酶原(zymogen):通過有限蛋白水解,能夠由無活性變成具有催化活性的酶前體。
酶的活性中心(active center of enzymes): 酶分子中與酶活性密切相關(guān)的基團(tuán)在空間結(jié)構(gòu)上彼此靠近,組成具有特定空間結(jié)構(gòu)的區(qū)域,能與底物特異結(jié)合并將底物轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物。參與酶活性中心的必需基團(tuán)有結(jié)合底物,使底物與酶形成一定構(gòu)象復(fù)合物的結(jié)合基團(tuán)和影響底物中某些化學(xué)鍵穩(wěn)定性,催化底物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)并將其轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物的催化基團(tuán)。活性中心外還有維持酶活性中心應(yīng)有的空間構(gòu)象的必需基團(tuán)。
酶的變構(gòu)調(diào)節(jié)(allosteric regulation of enzymes):一些代謝物可與某些酶分子活性中心外的某部分可逆地結(jié)合,使酶構(gòu)象改變,從而改變酶的催化活性,此種調(diào)節(jié)方式稱酶的變構(gòu)調(diào)節(jié)。被調(diào)節(jié)的酶稱為變構(gòu)酶或別構(gòu)酶,使酶發(fā)生變構(gòu)效應(yīng)的物質(zhì),稱為變構(gòu)效應(yīng)劑,包括變構(gòu)激活劑和變構(gòu)抑制劑。
酶的共價(jià)修飾(covalent modification of enzymes):在其他酶的催化作用下,某些酶蛋白肽鏈上的一些基團(tuán)可與某種化學(xué)基團(tuán)發(fā)生可逆的共價(jià)結(jié)合,從而改變酶的活性,此過程稱為共價(jià)修飾。主要包括:磷酸化—去磷酸化;乙?;撘阴;患谆ゼ谆?;腺苷化—脫腺苷化;—SH與—S—S—互變等;磷酸化與脫磷酸是最常見的方式。
酶原和酶原激活(zymogen and zymogen activation):有些酶在細(xì)胞內(nèi)合成或初分泌時(shí)只是酶的無活性前體,必須在一定的條件下水解開一個(gè)或幾個(gè)特定的肽鍵,使構(gòu)象發(fā)生改變,表現(xiàn)出酶的活性,此前體物質(zhì)稱為酶原。? ? ? ? ? ? ? 程稱為酶原激活。酶原的激活,實(shí)際是酶的活性中心形成或暴露的過程。
同工酶(isoenzyme /isozyme):催化同一化學(xué)反應(yīng)而酶蛋白的分子結(jié)構(gòu),理化性質(zhì),以及免疫學(xué)性質(zhì)都不同的一組酶。它們彼此在氨基酸序列,底物的親和性等方面都存在著差異。由同一基因或不同基因編碼,同工酶存在于同一種屬或同一個(gè)體的不同組織或同一細(xì)胞的不同亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)中,它使不同的組織、器官和不同的亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)具有不同的代謝特征。
脫脯基酶蛋白(apoenzyme):酶中除去催化活性可能需要的有機(jī)或無機(jī)輔助因子或輔基后的蛋白質(zhì)部分。全酶(holoenzyme):具有催化活性的酶,包括所有必需的亞基,輔基和其它輔助因子。
酶活力單位(U,active unit):酶活力單位的量度。1961年國際酶學(xué)會(huì)議規(guī)定:1個(gè)酶活力單位是指在特定條件(25oC,其它為最適條件)下,在1min內(nèi)能轉(zhuǎn)化1μmol底物的酶量,或是轉(zhuǎn)化底物中1μmol的有關(guān)基團(tuán)的酶量。
比活(specific activity):每分鐘每毫克酶蛋白在25oC下轉(zhuǎn)化的底物的微摩爾數(shù)。比活是酶純度的測量。
活化能(activation energy):將1mol反應(yīng)底物中所有分子由其態(tài)轉(zhuǎn)化為過度態(tài)所需要的能量。
活性部位(active energy):酶中含有底物結(jié)合部位和參與催化底物轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物的氨基酸殘基部分?;钚圆课煌ǔN挥诘鞍踪|(zhì)的結(jié)構(gòu)域或亞基之間的裂隙或是蛋白質(zhì)表面的凹陷部位,通常都是由在三維空間上靠得很進(jìn)的一些氨基酸殘基組成。
酸-堿催化(acid-base catalysis):質(zhì)子轉(zhuǎn)移加速反應(yīng)的催化作用。
靠近效應(yīng)(proximity effect):非酶促催化反應(yīng)或酶促反應(yīng)速度的增加是由于底物靠近活性部位,使得活性部位處反應(yīng)劑有效濃度增大的結(jié)果,這將導(dǎo)致更頻繁地形成過度態(tài)。
初速度(initial velocity):酶促反應(yīng)最初階段底物轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物的速度,這一階段產(chǎn)物的濃度非常低,其逆反應(yīng)可以忽略不計(jì)。
米氏方程(Michaelis-Mentent equation):表示一個(gè)酶促反應(yīng)的起始速度(υ)與底物濃度([s])關(guān)系的速度方程:V=Vmax[S]/(Km+[S])
米氏常數(shù)(Michaelis constant,Km):對于一個(gè)給定的反應(yīng),異至酶促反應(yīng)的起始速度(υ0)達(dá)到最大反應(yīng)速度(Vmax)一半時(shí)的底物濃度。
催化常數(shù)(catalytic number)(Kcat):也稱為轉(zhuǎn)換數(shù)。是一個(gè)動(dòng)力學(xué)常數(shù),是在底物處于飽和狀態(tài)下一個(gè)酶(或一個(gè)酶活性部位)催化一個(gè)反應(yīng)有多快的測量。催化常數(shù)等于最大反應(yīng)速度除以總的酶濃度(υmax/[E]total)?;蚴敲磕γ富钚圆课幻棵腌娹D(zhuǎn)化為產(chǎn)物的底物的量(摩[爾])。
雙倒數(shù)作圖(double-reciprocal plot):那稱為Lineweaver_Burk作圖。一個(gè)酶促反應(yīng)的速度的倒數(shù)(1/V)對底物度的倒數(shù)(1/LSF)的作圖。x和y軸上的截距分別代表米氏常數(shù)和最大反應(yīng)速度的倒數(shù)。
競爭性抑制作用(competitive inhibition):通過增加底物濃度可以逆轉(zhuǎn)的一種酶抑制類型。競爭性抑制劑通常與正常的底物或配體競爭同一個(gè)蛋白質(zhì)的結(jié)合部位。這種抑制使Km增大而Vmax不變。
非競爭性抑制作用(noncompetitive inhibition): 抑制劑不僅與游離酶結(jié)合,也可以與酶-底物復(fù)合物結(jié)合的一種酶促反應(yīng)抑制作用。這種抑制使Km不變而υmax變小。
反競爭性抑制作用(uncompetitive inhibition): 抑制劑只與酶-底物復(fù)合物結(jié)合而不與游離的酶結(jié)合的一種酶促反應(yīng)抑制作用。這種抑制使Km和υmax都變小但υmax/Km不變。
絲氨酸蛋白酶(serine protease): 活性部位含有在催化期間起親核作用的絲氨殘基的蛋白質(zhì)。
調(diào)節(jié)酶(regulatory enzyme):位于一個(gè)或多個(gè)代謝途徑內(nèi)的一個(gè)關(guān)鍵部位的酶,它的活性根據(jù)代謝的需要而增加或降低。
別構(gòu)酶(allosteric enzyme):活性受結(jié)合在活性部位以外的部位的其它分子調(diào)節(jié)的酶。
別構(gòu)調(diào)節(jié)劑(allosteric modulator):結(jié)合在別構(gòu)調(diào)節(jié)酶的調(diào)節(jié)部位調(diào)節(jié)該酶催化活性的生物分子,別構(gòu)調(diào)節(jié)劑可以是激活劑,也可以是抑制劑。
別構(gòu)調(diào)節(jié)酶(allosteric modulator):那稱為別構(gòu)效應(yīng)物。結(jié)合在別構(gòu)酶的調(diào)節(jié)部位,調(diào)節(jié)酶催化活性的生物分子。別構(gòu)調(diào)節(jié)物可以是是激活劑,也可以是抑制劑。
齊變模式(concerted model):相同配體與寡聚蛋白協(xié)同結(jié)合的一種模式,按照最簡單的齊變模式,由于一個(gè)底物或別構(gòu)調(diào)節(jié)劑的結(jié)合,蛋白質(zhì)的構(gòu)相在T(對底物親和性低的構(gòu)象)和R(對底物親和性高的構(gòu)象)之間變換。這一模式提出所有蛋白質(zhì)的亞基都具有相同的構(gòu)象,或是T構(gòu)象,或是R構(gòu)象。
序變模式(sequential model):相同配體與寡聚蛋白協(xié)同結(jié)合的另外一種模式。按照最簡單的序變模式,一個(gè)配體的結(jié)合會(huì)誘導(dǎo)它結(jié)合的亞基的三級結(jié)構(gòu)的變化,并使相鄰亞基的構(gòu)象發(fā)生很大的變化。按照序變模式,只有一個(gè)亞基對配體具有高的親和力。
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變旋(mutarotation):是指一種旋光異構(gòu)體,例如吡喃糖,呋喃糖或糖苷溶于水中伴隨它們的α-和β-異構(gòu)形式的平衡而發(fā)生的比旋度變化。
糖苷鍵(glycosidic bond):一個(gè)糖半縮醛羥基與另一個(gè)分子(例如醇、糖、嘌呤或嘧啶)的羥基、胺基或巰基之間縮合形成的縮醛或縮酮鍵,常見的糖醛鍵有O-糖苷鍵和N-糖苷鍵。
寡糖(oligoccharide):由2~20個(gè)單糖殘基通過糖苷鍵連接形成的聚合物。
糖復(fù)合物(glycoconjugate)糖類與蛋白質(zhì)、脂質(zhì)等生物分子形成的共價(jià)結(jié)合物如糖蛋白、蛋白聚糖、糖脂等,總稱為糖復(fù)合物或復(fù)合糖。
多糖(polysaccharide):20個(gè)以上的單糖通過糖苷鍵連接形成的聚合物。多糖鏈可以是線形的或帶有分支的。
還原糖(reducing sugar):羰基碳(異頭碳)沒有參與形成糖苷鍵,因此可被氧化充當(dāng)還原劑的糖。
淀粉(starch):一類多糖,是葡萄糖殘基的同聚物。有兩種形式的淀粉:一種是直鏈淀粉,是沒有分支的,只是通過α-(1→4)糖苷鍵的葡萄糖殘基的聚合物;另一類是支鏈淀粉,是含有分支的,α-(1→4)糖苷鍵連接的葡萄糖殘基的聚合物,支鏈在分支處通過α-(1→6)糖苷鍵與主鏈相連。
糖原(glycogen): 是含有分支的α-(1→4)糖苷鍵的葡萄糖殘基的同聚物,支鏈在分支點(diǎn)處通過α-(1→6)糖苷鍵與主鏈相連。
極限糊精(limit dexitrin):是指支鏈淀粉中帶有支鏈的核心部位,該部分經(jīng)支鏈淀粉酶水解作用,糖原磷酸化酶或淀粉磷酸化酶作用后仍然存在。糊精的進(jìn)一步降解需要α-(1→6)糖苷鍵的水解。
肽聚糖(peptidoglycan):N-乙酰葡萄糖胺和N-乙酰唾液酸交替連接的雜多糖與不同的肽交叉連接形成的大分子。肽聚糖是許多細(xì)菌細(xì)胞壁的主要成分。
糖蛋白(glycoprotein):含有共價(jià)連接的葡萄糖殘基的蛋白質(zhì)。
蛋白聚糖(proteoglycan):由雜多糖與一個(gè)多肽連組成的雜化的在分子,多糖是分子的主要成分。
胰高血糖素(glucagon)指在胰臟內(nèi)合成,由胰島細(xì)胞分泌的一種多肽激素(29肽),與胰島素的作用相拮抗。胰高血糖素通過刺激糖原分解提高血糖水平,是胰臟細(xì)胞對血糖濃度做出響應(yīng)的重要信號分子。
耐糖(sugar tolerance)正常人口服或注射一定量的葡萄糖,血糖的濃度暫時(shí)升高,并刺激胰島素分泌增多,促使大量葡萄糖合成糖原加以貯存,在短時(shí)間內(nèi)血糖課降至空腹水平,這種現(xiàn)象稱為耐糖現(xiàn)象。反映人體處理給予葡萄糖的能力,臨床上用于檢查人體糖代謝機(jī)能。
發(fā)酵(fermentation):營養(yǎng)分子(Eg葡萄糖)產(chǎn)能的厭氧降解。在乙醇發(fā)酵中,丙酮酸轉(zhuǎn)化為乙醇和CO2。巴斯德效應(yīng)(Pasteur effect):氧存在下,酵解速度放慢的現(xiàn)象。
檸檬酸循環(huán)(citric acid cycle):也稱為三羧酸循環(huán)(TAC),Krebs循環(huán)。是用于乙酰CoA中的乙酰基氧化成CO2的酶促反應(yīng)的循環(huán)系統(tǒng),該循環(huán)的第一步是由乙酰CoA經(jīng)草酰乙酸縮合形成檸檬酸。
回補(bǔ)反應(yīng)(anaplerotic reaction):酶催化的,補(bǔ)充檸檬酸循環(huán)中間代謝物供給的反應(yīng),例如由丙酮酸羧化酶生成草酰乙酸的反應(yīng),還有奇數(shù)碳脂肪酸分解產(chǎn)生琥珀酸CoA,氨基酸的轉(zhuǎn)氨代謝等反應(yīng)都可以根據(jù)生理需要作為TCA循環(huán)的回補(bǔ)反應(yīng)。
乙醛酸循環(huán)(glyoxylate cycle):是某些植物,細(xì)菌和酵母中檸檬酸循環(huán)的修改形式,通過該循環(huán)可以收乙乙酰CoA經(jīng)草酰乙酸凈生成葡萄糖。乙醛酸循環(huán)繞過了檸檬酸循環(huán)中生成兩個(gè)CO2的步驟。
兩用代謝途徑(amphibolic pathway) 既可用于代謝物分解,又可用于合成的代謝途徑,往往是物質(zhì)代謝間的樞紐。如三羧酸循環(huán),既是糖、脂、蛋白徹底氧化的最后途徑,又可以為糖、氨基酸的生物合成提供所需的碳骨架和能量。
糖酵解(glycolysis):在機(jī)體缺氧條件下,葡萄糖經(jīng)一系列酶促反應(yīng)生成丙酮酸進(jìn)而還原生成乳酸的過程稱為糖酵解(糖的無氧氧化)。糖酵解的反應(yīng)部位在胞漿。主要包括由葡萄糖分解成丙酮酸的糖酵解途徑和由丙酮酸轉(zhuǎn)變成乳酸兩個(gè)階段,1分子葡萄糖經(jīng)歷4次底物水平磷酸化,凈生成2分子ATP。關(guān)鍵酶主要有己糖激酶,6-磷酸果糖激酶-1和丙酮酸激酶。它的意義是機(jī)體在缺氧情況下獲取能量的有效方式;某些細(xì)胞在氧供應(yīng)正常情況下的重要供能途徑。
糖異生(gluconeogenesis):是指從非糖化合物(乳酸、甘油、生糖氨基酸等)轉(zhuǎn)變?yōu)槠咸烟腔蛱窃倪^程,主要在肝、腎細(xì)胞的胞漿及線粒體。關(guān)鍵酶主要有丙酮酸羧化酶,磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶,果糖雙磷酸酶-1和葡萄糖-6-磷酸酶。糖異生主要生理作用是維持血糖水平的恒定,糖異生也是補(bǔ)充或恢復(fù)肝糖原儲(chǔ)備的重要途徑。
底物水平磷酸化(substrate level phosphorylation):物質(zhì)在脫氫或脫水的過程中,偶聯(lián)生成高能鍵,底物分子內(nèi)部能量重新分布,使ADP(GDP)磷酸化生成ATP(GTP)的過程。ADP或某些其它的核苷-5′二磷酸的磷酸化是通過來自一個(gè)非核苷酸底物的磷?;霓D(zhuǎn)移實(shí)現(xiàn)的。這種磷酸化與電子的轉(zhuǎn)遞鏈無關(guān)。
乳酸循環(huán)(lactate cycle or cori cycle):又稱可立氏循環(huán)(Cori cycle),肌收縮(尤其是供氧不足時(shí))通過糖酵解生成乳酸。肌內(nèi)糖異生活性低,所以乳酸通過細(xì)胞膜彌散進(jìn)入血液后,再入肝,在肝內(nèi)異生為葡萄糖。葡萄糖釋入血液后又可被肌攝取,這就構(gòu)成了一個(gè)循環(huán),此循環(huán)稱為乳酸循環(huán),也稱Cori循環(huán),生理意義:乳酸再利用,避免了乳酸的損失,防止乳酸的堆積引起酸中毒,間接調(diào)節(jié)血糖。
戊糖磷酸途徑(pentose phosphare parhway,PPP,HMP):那稱為磷酸已糖支路。是一個(gè)葡萄糖-6-磷酸經(jīng)代謝產(chǎn)生NADPH和核糖-5-磷酸的途徑。該途徑包括氧化和非氧化兩個(gè)階段,在氧化階段,葡萄糖-6-磷酸轉(zhuǎn)化為核酮糖-5-磷酸和CO2,并生成兩分子NADPH;在非氧化階段,核酮糖-5-磷酸異構(gòu)化生成核糖-5-磷酸或轉(zhuǎn)化為酵解的兩用人才個(gè)中間代謝物果糖-6-磷酸和甘油醛-3-磷酸。
糖醛酸途徑(glucuronate pathway):從葡萄糖-6-磷酸或葡萄糖-1-磷酸開始,經(jīng)UDP-葡萄糖醛酸生成葡萄糖醛酸和抗壞血酸的途徑。但只有在植物和那些可以合成抗壞血酸的動(dòng)物體內(nèi),才可以通過該途徑合成維生素C。
無效循環(huán)(futile cycle):也稱為底物循環(huán)。一對酶催化的循環(huán)反應(yīng),該循環(huán)通過ATP的水解導(dǎo)致熱能的釋放。Eg葡萄糖+ATP=葡萄糖6-磷酸+ADP與葡萄糖6-磷酸+H2O=葡萄糖+P i反應(yīng)組成的循環(huán)反應(yīng),其凈反應(yīng)實(shí)際上是ATP+H2O=ADP+Pi。
磷酸解作用(phosphorolysis)::通過在分子內(nèi)引入一個(gè)無機(jī)磷酸,形成磷酸脂鍵而使原來鍵斷裂的方式。實(shí)際上引入了一個(gè)磷?;?/p>
半乳糖血癥(galactosemia):人類的一種基因型遺傳代謝缺陷,是由于缺乏1-磷酸半乳糖尿苷酰轉(zhuǎn)移酶,導(dǎo)致嬰兒不能代謝奶汁中乳糖分解生成的半乳糖。
乳糖不耐癥(Lactose intolerance) 乳糖酶缺乏,乳糖不能進(jìn)入血液,小腸乳糖升高引起滲透性腹瀉,腸道細(xì)菌是乳糖發(fā)酵產(chǎn)生大量的氣體,如氫氣、CO2、甲烷等。
尾部生長(tailward growth):一種聚合反應(yīng)機(jī)理經(jīng)過私有化的單體的頭部結(jié)合到聚合的尾部,連接到聚合物尾部的單體的尾部又生成了接下一個(gè)單體的受體。
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?脂類
脂肪酸(fatty acid):是指一端含有一個(gè)羧基的長的脂肪族碳?xì)滏?。脂肪酸是最簡單的一種脂,它是許多更復(fù)雜的脂的成分。飽和脂肪酸(saturated fatty acid):不含有-C=C-雙鍵的脂肪酸。不飽和脂肪酸(unsaturated fatty acid):至少含有-C=C-雙鍵的脂肪酸。
必需脂肪酸(occential fatty acid):維持哺乳動(dòng)物正常生長所必需的,而動(dòng)物又不能合成的脂肪酸,如亞油酸,亞麻酸,花生四烯酸。
三脂酰苷油(triacylglycerol):那稱為甘油三酯。一種含有與甘油脂化的三個(gè)脂?;孽ァV竞陀褪侨8视偷幕旌衔?。
磷脂(phospholipid):含有磷酸成分的脂。Eg卵磷脂,腦磷脂。
鞘脂(sphingolipid):一類含有鞘氨醇骨架的兩性脂,一端連接著一個(gè)長連的脂肪酸,另一端為一個(gè)極性和醇。鞘脂包括鞘磷脂,腦磷脂以及神經(jīng)節(jié)苷脂,一般存在于植物和動(dòng)物細(xì)胞膜內(nèi),尤其是在中樞神經(jīng)系統(tǒng)的組織內(nèi)含量豐富。
鞘磷脂(sphingomyelin):一種由神經(jīng)酰胺的C-1羥基上連接了磷酸毛里求膽堿(或磷酸乙酰胺)構(gòu)成的鞘脂。鞘磷脂存在于在多數(shù)哺乳動(dòng)物動(dòng)物細(xì)胞的質(zhì)膜內(nèi),是髓鞘的主要成分。
卵磷脂(lecithin):即磷脂酰膽堿(PC),是磷脂酰與膽堿形成的復(fù)合物。
腦磷脂(cephalin):即磷脂酰乙醇胺(PE),是磷脂酰與乙醇胺形成的復(fù)合物。
脂質(zhì)體(liposome):是由包圍水相空間的磷脂雙層形成的囊泡(小泡)。
內(nèi)在膜蛋白(integral membrane protein):插入脂雙層的疏水核和完全跨越脂雙層的膜蛋白。
外周膜蛋白(peripheral membrane protein):通過與膜脂的極性頭部或內(nèi)在的膜蛋白的離子相互作用和形成氫鍵與膜的內(nèi)或外表面弱結(jié)合的膜蛋白。
流體鑲嵌模型(fluid mosaic model):針對生物膜的結(jié)構(gòu)提出的一種模型。在這個(gè)模型中,生物膜被描述成鑲嵌有蛋白質(zhì)的流體脂雙層,脂雙層在結(jié)構(gòu)和功能上都表現(xiàn)出不對稱性。有的蛋白質(zhì)“鑲“在脂雙層表面,有的則部分或全部嵌入其內(nèi)部,有的則橫跨整個(gè)膜。另外脂和膜蛋白可以進(jìn)行橫向擴(kuò)散。
脂肪動(dòng)員(fat mobilization):是指儲(chǔ)存在脂肪細(xì)胞中的脂肪,被脂肪酶逐步水解為FFA及甘油,并釋放入血以供其他組織氧化利用的過程。在脂肪動(dòng)員中,激素敏感性三酰甘油脂肪酶(HSL)是限速酶。
脂肪酸的β-氧化(β-oxidation of fatty acid):脂酰CoA進(jìn)入線粒體基質(zhì)后,在脂肪酸的β-氧化多酶復(fù)合體的催化下從脂?;摩?碳原子開始,進(jìn)行脫氫、加水、再脫氫、硫解四步連續(xù)反應(yīng),脂?;鶖嗔焉梢环肿右阴oA及一分子比原來少兩個(gè)碳原子的脂酰CoA,此過程即脂肪酸的β-氧化。在胞液、線粒體中反應(yīng),除腦組織外,大多數(shù)組織均可進(jìn)行, 其中肝、肌肉最活躍。肉堿脂酰轉(zhuǎn)移酶Ⅰ是脂肪酸β-氧化的限速酶。
酮體(ketone bodies):在肝細(xì)胞線粒體中以β-氧化生成的乙酰CoA為原料轉(zhuǎn)化成乙酰乙酸、β-羥丁酸和丙酮,三者統(tǒng)稱為酮體。是脂肪酸在肝中分解的正常中間代謝產(chǎn)物,供肝外組織利用,是肝臟輸出能源的一種形式。過量則導(dǎo)致酮癥酸中毒等疾病。
19.呼吸鏈(respiratory chain):在生物氧化過程中,代謝物脫下的成對氫原子(2H)通過線粒體上多種酶和輔酶所催化的連鎖反應(yīng)的逐步傳遞,最終與氧結(jié)合生成水,并偶聯(lián)ATP的生成,這一系列酶和輔酶稱為呼吸鏈,又稱電子傳遞鏈(electron transfer chain)。
20.氧化磷酸化 (oxidative phosphorylation):是指代謝物脫下的成對氫原子(2H)在呼吸鏈電子傳遞過程中偶聯(lián)ADP磷酸化并生成ATP,最終與氧結(jié)合生成水,又稱為偶聯(lián)磷酸化。氧化磷酸化是體內(nèi)生成ATP的主要方式。
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 維生素和激素
維生素(vitamin):是一類動(dòng)物本身不能合成,但對動(dòng)物生長和健康又是必需的有機(jī)物,所以必需從食物中獲得。許多輔酶都是由維生素衍生的。
水溶性維生素(water-soluble vitamin):一類能溶于水的有機(jī)營養(yǎng)分子。其中包括在酶的催化中起著重要作用的B族維生素以及抗壞血酸(維生素C)等。
脂溶性維生素(lipid vitamin):由長的碳?xì)滏溁虺憝h(huán)組成的聚戊二烯化合物。脂溶性維生素包括A,D,E,和K,這類維生素能被動(dòng)物貯存。
生物素(biotin):B族維生素之一,又稱維生素H。由噻吩環(huán)和尿素結(jié)合而成的雙環(huán)化合物,側(cè)鏈上有一戊酸。生物素與細(xì)胞內(nèi)CO2固定或羧化作用有關(guān),是很多需要ATP的羧化酶的輔助因子,起羧基載體作用。食用雞蛋清(含抗生物素蛋白)過多或長期服抗生素易造成缺乏。
轉(zhuǎn)氨酶(transaminase):那稱為氨基轉(zhuǎn)移酶,在該酶的催化下,一個(gè)α-氨基酸的氨基可轉(zhuǎn)移給別一個(gè)α-酮酸。
激素(hormone):一類由內(nèi)分泌器官合成的微量的化學(xué)物質(zhì),它由血液運(yùn)輸?shù)桨薪M織起著信使的作用,調(diào)節(jié)靶組織(或器官)的功能。
激素受體(hormone receptor):位于細(xì)胞表面或細(xì)胞內(nèi),結(jié)合特異激素并引發(fā)細(xì)胞響應(yīng)的蛋白質(zhì)。
第二信使(second messenger):響應(yīng)外部信號(第一信使),例如激素,而在細(xì)胞內(nèi)合成的效應(yīng)分子,例如cAMP,肌醇三磷酸或二?;视偷?。第二信使再去調(diào)節(jié)靶酶,引起細(xì)胞內(nèi)各種效應(yīng)。
級聯(lián)放大(cascade amplification):在體內(nèi)的不同部位,通過一系列酶的酶促反應(yīng)來傳遞一個(gè)信息,并且初始信息在傳遞到系列反應(yīng)的最后時(shí),信號得到放大,這樣的一個(gè)系列叫作級聯(lián)系統(tǒng)。
G蛋白(G protein):地細(xì)胞內(nèi)信號傳導(dǎo)途徑中起著重要作用的GTP結(jié)合蛋白,由α,β,γ三個(gè)不同亞基組成。激素與激素受體結(jié)合誘導(dǎo)GTP跟G蛋白結(jié)合的GDP進(jìn)行交換結(jié)果激活位于信號傳導(dǎo)途徑中下游的腺苷酸環(huán)化酶。G蛋白將細(xì)胞外的第一信使腎上腺素等激素和細(xì)胞內(nèi)的腺苷酸環(huán)化酶催化的腺苷酸環(huán)化生成的第二信使cAMP聯(lián)系起來。G蛋白具有內(nèi)源GTP酶活性。
激素效應(yīng)元件(hormone response element,HER):指內(nèi)固醇甲狀腺素等激素受體在核內(nèi)染色質(zhì)與一段短的DNA序列(12~20bp)結(jié)合,這類受體結(jié)合DNA后可改變相鄰基因的表達(dá)。
第八章? 核苷酸代謝
從頭合成途徑(de novo synthesis pathway): 利用磷酸核糖、氨基酸、一碳單位及CO2等簡單物質(zhì)為原料合成嘌呤或嘧啶核苷酸的過程,稱為從頭合成途徑,是體內(nèi)的主要合成途徑。
補(bǔ)救合成途徑(salvage synthesis pathway):利用體內(nèi)游離嘌呤或嘧啶堿基和游離嘌呤或嘧啶核苷,經(jīng)簡單反應(yīng)過程生成嘌呤或嘧啶核苷酸的過程。在部分組織如腦、骨髓中只能通過此途徑合成核苷酸。
痛風(fēng)(gout):是尿酸過量生產(chǎn)或尿酸排瀉不充分引起的尿酸堆積造成的,尿酸結(jié)晶堆積在軟骨,軟組織,腎臟以及關(guān)節(jié)處。在關(guān)節(jié)處的沉積會(huì)造成劇烈的疼痛。
別嘌呤醇(allopurinol):是結(jié)構(gòu)上煩惱于黃嘌呤的化合物(在嘌呤環(huán)上第七位是C,第八位是N),對黃嘌呤氧化酶有很強(qiáng)的抑制作用,常用來治療痛風(fēng)。
自殺底物(Suicide Substrate)結(jié)構(gòu)與次黃嘌呤相似的別嘌呤醇(allopurinol),在黃嘌呤氧化酶的作用下氧化為別黃嘌呤(alloxanthine),后者與酶中心的Mo(IV)牢固結(jié)合,使Mo(IV)不易轉(zhuǎn)變成Mo(VI)而成為酶的滅活物,這種底物類似物被稱為自殺作用(底)物,這種作用被稱為自殺作用。別嘌呤醇還與PRPP作用生成相應(yīng)核苷酸,抑制PRPP-AT,使IMP合成減少。
Lesch-Nyhan綜合癥(Lesch-Nyhan syndrome):也稱為自毀容貌癥,是由于次黃嘌呤-鳥嘌呤磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶的遺傳缺陷引起的。缺乏該酶使得次黃嘌呤和鳥嘌呤不能轉(zhuǎn)換為IMP和GMP,而是降解為尿酸,過量尿酸將導(dǎo)致Lesch-Nyhan綜合癥。
葡萄糖-丙氨酸循環(huán)(Glucose-alanine cyle)肌肉中的氨基酸經(jīng)轉(zhuǎn)氨作用將氨基轉(zhuǎn)給丙酮酸生成丙氨酸,丙氨酸經(jīng)血液運(yùn)到肝中,再經(jīng)聯(lián)合脫氨基作用釋放出氨,用于合成尿素。生成的丙酮酸經(jīng)糖異生生成葡萄糖,經(jīng)血液運(yùn)輸?shù)郊∪猓墙徒馍杀?,再接受氨基生成丙氨酸,這個(gè)途徑反復(fù)在肌肉和肝中進(jìn)行。
槭糖尿?。∕aple sugar disease) 由于先天缺乏支鏈氨基酸(Val、Leu、Ile)引起的癥狀,是一種常染色體隱性遺傳病,患者缺乏分支酮酸脫羥酶,使分支氨基酸分解受阻,大量積累隨尿排出,帶有楓糖漿的香甜氣味。出生后不久呼吸困難、四肢僵硬、痙攣,若不治數(shù)月內(nèi)死亡。
乳清酸尿癥(Orotic aciduria)一種遺傳病,由于缺乏乳清酸磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶和乳清酸脫羧酶引起嘧啶代謝障礙,尿中出現(xiàn)大量乳清酸,導(dǎo)致生長遲緩和重度貧血。臨床用尿嘧啶或胞嘧啶治療,尿嘧啶經(jīng)磷酸化生成UMP,抑制CPSI活性,從而抑制嘧啶核苷酸的從頭合成。
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?核酸的結(jié)構(gòu)與功能
核苷(nucleoside):是嘌呤或嘧啶堿通過共價(jià)鍵與戊糖連接組成的化合物。核糖與堿基一般都是由糖的異頭碳與嘧啶的N-1或嘌呤的N-9之間形成的β-N-糖鍵連接。核苷酸(uncleoside):核苷的戊糖成分中的羥基磷酸化形成的化合物。
cAMP(cycle AMP):3ˊ,5ˊ-環(huán)腺苷酸,是細(xì)胞內(nèi)的第二信使,由于某部些激素或其它分子信號刺激激活腺苷酸環(huán)化酶催化ATP環(huán)化形成的。
磷酸二脂鍵(phosphodiester linkage):一種化學(xué)基團(tuán),指一分子磷酸與兩個(gè)醇(羥基)酯化形成的兩個(gè)酯鍵。該酯鍵成了兩個(gè)醇之間的橋梁。例如一個(gè)核苷的3ˊ羥基與別一個(gè)核苷的5ˊ羥基與同一分子磷酸酯化,就形成了一個(gè)磷酸二脂鍵。
夏格夫法則(Chargaff’s rules):所有DNA中腺嘌呤與胸腺嘧啶的摩爾含量相等(A=T),鳥嘌呤和胞嘧啶的摩爾含量相等(G=C),既嘌呤的總含量相等(A+G=T+C)。DNA的堿基組成具有種的特異性,但沒有組織和器官的特異性。另外,生長和發(fā)育階段`營養(yǎng)狀態(tài)和環(huán)境的改變都不影響DNA的堿基組成。
DNA的雙螺旋(DNAdouble helix):一種核酸的構(gòu)象,在該構(gòu)象中,兩條反向平行的多核甘酸鏈相互纏繞形成一個(gè)右手的雙螺旋結(jié)構(gòu)。堿基位于雙螺旋內(nèi)側(cè),磷酸與糖基在外側(cè),通過磷酸二脂鍵相連,形成核酸的骨架。堿基平面與假象的中心軸垂直,糖環(huán)平面則與軸平行,兩條鏈皆為右手螺旋。雙螺旋的直徑為2nm,堿基堆積距離為0.34nm, 兩核甘酸之間的夾角是36゜,每對螺旋由10對堿基組成,堿基按A-T,G-C配對互補(bǔ),彼此以氫鍵相聯(lián)系。維持DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定的力主要是堿基堆積力。雙螺旋表面有兩條寬窄`深淺不一的一個(gè)大溝和一個(gè)小溝。
大溝(major groove)和小溝(minor groove):繞B-DNA雙螺旋表面上出現(xiàn)的螺旋槽(溝),寬的溝稱為大溝,窄溝稱為小溝。大溝,小溝都、是由于堿基對堆積和糖-磷酸骨架扭轉(zhuǎn)造成的。
DNA超螺旋(DNAsupercoiling):DNA本身的卷曲一般是DNA雙`螺旋的彎曲欠旋(負(fù)超螺旋)或過旋(正超螺旋)的結(jié)果。
拓?fù)洚悩?gòu)酶(topoisomerse):通過切斷DNA的一條或兩條鏈中的磷酸二酯鍵,然后重新纏繞和封口來改變DNA連環(huán)數(shù)的酶。拓?fù)洚悩?gòu)酶Ⅰ、通過切斷DNA中的一條鏈減少負(fù)超螺旋,增加一個(gè)連環(huán)數(shù)。某些拓?fù)洚悩?gòu)酶Ⅱ也稱為DNA促旋酶。
核小體(nucleosome):用于包裝染色質(zhì)的結(jié)構(gòu)單位,是由DNA鏈纏繞一個(gè)組蛋白核構(gòu)成的。
染色質(zhì)(chromatin): 是存在與真核生物間期細(xì)胞核內(nèi),易被堿性染料著色的一種無定形物質(zhì)。染色質(zhì)中含有作為骨架的完整的雙鏈DNA,以及組蛋白`非組蛋白和少量的DNA。
染色體(chromosome):是染色質(zhì)在細(xì)胞分裂過程中經(jīng)過緊密纏繞`折疊`凝縮和精細(xì)包裝形成的具有固定形態(tài)的遺傳物質(zhì)存在形式。簡而言之,染色體是一個(gè)大的單一的雙鏈DNA分子與相關(guān)蛋白質(zhì)組成的復(fù)合物,DNA中含有許多貯存和傳遞遺傳信息的基因。
熔解溫度(melting temperature,Tm):通常將加熱變性使DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)失去一半時(shí)的溫度稱為該DNA的解鏈溫度,用Tm表示,是引物的一個(gè)重要參數(shù)。
核酸內(nèi)切酶(exonuclease): 核糖核酸酶和脫氧核糖核酸酶中能夠水解核酸分子內(nèi)磷酸二酯鍵的酶。 核酸外切酶(exonuclease):從核酸鏈的一端逐個(gè)水解核甘酸的酶。
限制性內(nèi)切酶(restriction endonuclease):一種在特殊核甘酸序列處水解雙鏈DNA的內(nèi)切酶。Ⅰ型限制性內(nèi)切酶既能催化宿主DNA的甲基化,又催化非甲基化的DNA的水解;而Ⅱ型限制性內(nèi)切酶只催化非甲基化的DNA的水解。
限制酶圖譜(restriction map):同一DNA用不同的限制酶進(jìn)行切割,從而獲得各種限制酶的切割位點(diǎn),由此建立的位點(diǎn)圖譜有助于對DNA的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。
反向重復(fù)序列(inverted repeat sequence):在同一多核甘酸內(nèi)的相反方向上存在的重復(fù)的核甘酸序列。在雙鏈DNA中反向重復(fù)可能引起十字形結(jié)構(gòu)的形成。
重組DNA技術(shù)(recombination DNA technology):也稱之為基因工程(genomic engineering).利用限制性內(nèi)切酶和載體,按照預(yù)先設(shè)計(jì)的要求,將一種生物的某種目的基因和載體DNA重組后轉(zhuǎn)入另一生物細(xì)胞中進(jìn)行復(fù)制`轉(zhuǎn)錄和表達(dá)的技術(shù)。
基因(gene):也稱為順反子(cistron).泛指被轉(zhuǎn)錄的一個(gè)DNA片段。在某些情況下,基因常用來指編碼一個(gè)功能蛋白或DNA分子的DNA片段。??
DNA的變性與復(fù)性(denaturation and renaturation of DNA): 雙鏈DNA(dsDNA)在變性因素(如過酸、過堿、加熱、尿素等)影響下,解鏈成單鏈DNA(ssDNA)的過程稱之為DNA變性。DNA變性后,生物活性喪失,但一級結(jié)構(gòu)沒有改變,所以在一定條件下仍可恢復(fù)雙螺旋結(jié)構(gòu)。熱變性的DNA經(jīng)緩慢冷卻后,兩條互補(bǔ)鏈可重新恢復(fù)天然的雙螺旋構(gòu)象,這一現(xiàn)象稱為復(fù)性,也稱退火。
退火(annealing):既DNA由單鏈復(fù)性、變成雙鏈結(jié)構(gòu)的過程。來源相同的DNA單鏈經(jīng)退火后完全恢復(fù)雙鏈結(jié)構(gòu)的過程,同源DNA之間`DNA和RNA之間,退火后形成雜交分子。
核酸分子雜交(hybridization of nucleic acids):是核酸研究中一項(xiàng)最基本的實(shí)驗(yàn)技術(shù)。其基本原理就是應(yīng)用核酸分子的變性和復(fù)性的性質(zhì),使來源不同的DNA(或RNA)片段,按堿基互補(bǔ)關(guān)系形成雜交雙鏈分子。雜交雙鏈可以在DNA與DNA鏈之間,也可在RNA與DNA鏈之間形成。這種現(xiàn)象稱為核酸分子雜交。簡稱雜交(hybridization)
增色效應(yīng)與減色效應(yīng)(hyperchromic effect and hypochromic effect): DNA變性時(shí),雙螺旋松解,堿基暴露,OD260值增高稱之為增色效應(yīng);除去變性因素后,單鏈DNA依堿基配對規(guī)律恢復(fù)雙螺旋結(jié)構(gòu),OD260值減小稱為減色效應(yīng)。
核酶(ribozyme):核酶是具有催化功能的RNA分子。大多數(shù)核酶通過催化轉(zhuǎn)磷酸酯和磷酸二酯鍵水解反應(yīng)參與RNA自身剪切、加工過程。
?DNA的生物合成(復(fù)制)
1.半保留復(fù)制(semiconservative replication):DNA復(fù)制時(shí),親代DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)解開,分別以解開的兩股單鏈為模板,以dNTP(dATP、 dGTP 、dTTP 、dCTP)為原料,按照堿基互補(bǔ)的原則,合成與模板鏈互補(bǔ)的新鏈,從而形成兩個(gè)子代DNA雙鏈,其結(jié)構(gòu)與親代DNA雙鏈完全一致。因子代DNA雙鏈中的一股單鏈源自親代,另一股單鏈為合成的新鏈,形成的雙鏈與親代雙鏈的堿基序列完全一致,故稱為半保留復(fù)制。
2.端粒(telomere):是位于真核細(xì)胞線性染色體末端的特殊結(jié)構(gòu),由一段串聯(lián)重復(fù)的DNA短序列與端粒結(jié)合蛋白構(gòu)成;端粒具有穩(wěn)定染色體結(jié)構(gòu),防止末端降解和融合的功能;并維持DNA復(fù)制的完整性。端粒復(fù)制要靠具有反轉(zhuǎn)錄酶性質(zhì)的端粒酶來完成。
3.端粒酶(telomerase ):由RNA和蛋白質(zhì)構(gòu)成的一種核糖核蛋白復(fù)合體,RNA分子含復(fù)制端粒DNA所需的核苷酸模板,蛋白質(zhì)部分具有反轉(zhuǎn)錄酶活性,同時(shí)具有核酸內(nèi)切酶活性。催化端粒DNA的合成,維持染色體末端的端粒結(jié)構(gòu)。
4.逆轉(zhuǎn)錄和逆轉(zhuǎn)錄酶(reverse transcription and reverse transcriptase):指遺傳信息從RNA流向DNA。即以RNA為模板,dNTP為原料,在逆轉(zhuǎn)錄酶催化下,合成與RNA互補(bǔ)的雙鏈DNA的過程。逆轉(zhuǎn)錄酶 (依賴RNA的DNA聚合酶)為多功能酶, 具有三種酶活性:1)RNA指導(dǎo)的DNA聚合酶:利用病毒RNA作模板合成一條互補(bǔ)DNA鏈;2)RNase H:水解RNA-DNA雜化雙鏈中的RNA鏈; 3)DNA指導(dǎo)的DNA聚合酶:以新合成的DNA鏈為模板合成另一條互補(bǔ)DNA鏈。
Klenow片段(Klenow fragment):E.coli DNA聚合酶I經(jīng)部分水解生成的C末端605個(gè)氨基酸殘基片段。該片段保留了DNA聚合酶I的5?-3?聚合酶和3?-5?外切酶活性,但缺少完整酶的5’-3’外切酶活性。
聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(PCR):擴(kuò)增樣品中的DNA量和富集眾多DNA分子中的一個(gè)特定的DNA序列的一種技術(shù)。在該反應(yīng)中,使用與目的DNA序列互補(bǔ)的寡核苷酸作為引物,進(jìn)行多輪的DNA合成。其中包括DNA變性,引物退火和在Tap DNA聚合酶催化下的DNA合成。
直接修復(fù)(direct repair):是通過一種可連續(xù)掃描DNA,識(shí)別出損傷部位的蛋白質(zhì),將損傷部位直接修復(fù)的方法。該修復(fù)方法不用切斷DNA或切除堿基。
切除修復(fù)(excision repair):通過切除-修復(fù)內(nèi)切酶使DNA損傷消除的修復(fù)方法。一般是切除損傷區(qū),然后在DNA聚合酶的作用下,以露出的單鏈為模板合成新的互補(bǔ)鏈,最后用連接酶將缺口連接起來。
錯(cuò)配修復(fù)(mismatch repair):在含有錯(cuò)配堿基的DNA分子中,使正常核苷酸序列恢復(fù)的修復(fù)方式。這種修復(fù)方式的過程是:識(shí)別出下正確地鏈,切除掉不正確鏈的部分,然后通過DNA聚合酶和DNA連接酶的作用,合成正確配對的雙鏈DNA。??
第十一章? ? ?RNA的生物合成(轉(zhuǎn)錄)
遺傳學(xué)中心法則(genetic central dogma):描述從一個(gè)基因到相應(yīng)蛋白質(zhì)的信息流的途徑。遺傳信息貯存在DNA中,DNA被復(fù)制傳給子代細(xì)胞,信息被拷貝或由DNA轉(zhuǎn)錄成RNA,然后RNA翻譯成多肽。不過,由于逆轉(zhuǎn)錄酶的反應(yīng),也可以以RNA為模板合成DNA。
?轉(zhuǎn)錄(transcription):在由RNA聚合酶和輔助因子組成的轉(zhuǎn)錄復(fù)合物的催化下,從雙鏈DNA分子中拷貝生物信息生成一條RNA鏈的過程。
?模板鏈(template strand):可作為模板轉(zhuǎn)錄為RNA的那條鏈該鏈與轉(zhuǎn)錄的RNA堿基互補(bǔ)(A-U,G-C)。在轉(zhuǎn)錄過程中,RNA聚合酶與模板鏈結(jié)合,并沿著模板鏈的3′→5′方向移動(dòng),按照5′→3′方向催化RNA的合成。
編碼鏈(coding strand):雙鏈DNA中,不能進(jìn)行轉(zhuǎn)錄的那一條DNA鏈,該鏈的核苷酸序列與轉(zhuǎn)錄生成的RNA的序列一致(在RNA中是以U取代了DNA中的T)。
核心酶(core enzyme):大腸桿菌的RNA聚合酶全酶由5個(gè)亞基組成(α2ββ’δ),沒有δ基的酶叫核心酶。核心酶只能使已開始合成的RNA鏈延長,但不具有起始合成RNA的能力,必須加入δ基才表現(xiàn)出全部聚合酶的活性。
RNA聚合酶(RNA polymerase):以一條DNA鏈或RNA為模板催化由核苷-5′-三磷酸合成RNA的酶。
啟動(dòng)子(promoter):在DNA分子中,RNA聚合酶能夠結(jié)合并導(dǎo)致轉(zhuǎn)錄起始的序列。
不對稱轉(zhuǎn)錄(asymmetric transcription):有兩重含義,一是指雙鏈DNA分子中只有一股單鏈作為轉(zhuǎn)錄模板(模板鏈),另一股鏈不轉(zhuǎn)錄;二是模板鏈并非永遠(yuǎn)在同一單鏈上。
斷裂基因(splite gene):真核生物的結(jié)構(gòu)基因是由若干個(gè)編碼區(qū)和非編碼區(qū)互相間隔但又連續(xù)鑲嵌而成,去除非編碼區(qū)再連接后,可翻譯出由連續(xù)氨基酸組成的完整蛋白質(zhì),這些基因稱為斷裂基因。
外顯子和內(nèi)含子(exon and intron):在斷裂基因及其初級轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物上出現(xiàn),并表達(dá)為RNA的核酸序列稱為外顯子(真核生物結(jié)構(gòu)基因中為蛋白質(zhì)編碼的可轉(zhuǎn)錄序列)。內(nèi)含子是隔斷基因線性表達(dá)而在剪接過程中被除去的核苷酸序列(真核生物結(jié)構(gòu)基因中不為蛋白質(zhì)編碼的可轉(zhuǎn)錄序列)。
剪接體(spliceosome):大的蛋白質(zhì)RNA復(fù)合體,它催化內(nèi)含子從mRNA前體中除去的反應(yīng)。
RNA加工過程(RNA processing):將一個(gè)RNA原初轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物轉(zhuǎn)換成成熟RNA分子的反應(yīng)過程。加工包括從原初產(chǎn)物中刪除一些核苷酸,添加一些基因沒有編碼的核苷酸和對那些堿基進(jìn)行共介修飾。
RNA剪接(RNA splicing):從DNA模板鏈轉(zhuǎn)錄出的最初轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物中除去內(nèi)含子,并將外顯子連接起來形成一個(gè)連續(xù)的RNA分子的過程。
單核苷酸多態(tài)性(SNP)單個(gè)核苷酸A,T,C,G的改變而引起的DNA序列的改變,造成包括人類在內(nèi)物種之間染色體基因組的多樣性。?
第十二章? 蛋白質(zhì)的生物合成(翻譯)
1,翻譯(translation):在蛋白質(zhì)合成期間,將存在于mRNA上代表一個(gè)多肽的核苷酸殘基序列轉(zhuǎn)換為多肽鏈氨基酸殘基序列的過程。
?2,遺傳密碼(genetic code):核酸中的核苷酸殘基序列與蛋白質(zhì)中的氨基酸殘基序列之間的對應(yīng)關(guān)系。;連續(xù)的3個(gè)核苷酸殘基序列為一個(gè)密碼子,特指一個(gè)氨基酸。標(biāo)準(zhǔn)的遺傳密碼是由64個(gè)密碼子組成的,幾乎為所有生物通用。
?3,起始密碼子(iniation codon):指定蛋白質(zhì)合成起始位點(diǎn)的密碼子。最常見的起始密碼子是蛋氨酸密碼:AUG
?4,終止密碼子(termination codon):任何tRNA分子都不能正常識(shí)別的,但可被特殊的蛋白結(jié)合并引起新合成的肽鏈從翻譯機(jī)器上釋放的密碼子。存在三個(gè)終止密碼子:UAG ,UAA和UGA。
?密碼子(condon):mRNA(或DNA)上的三聯(lián)體核苷酸殘基序列,該序列編碼著一個(gè)指定的氨基酸 ,tRNA 的反密碼子與mRNA的密碼子互補(bǔ)。
?反密碼子(anticodon):tRNA分子的反密碼子環(huán)上的三聯(lián)體核苷酸殘基序列。在翻譯期間,反密碼子與mRNA中的互補(bǔ)密碼子結(jié)合。
?簡并密碼子(degenerate codon):也稱為同義密碼子。是指編碼相同的氨基酸的幾個(gè)不同的密碼子。
?氨基酸臂(amino arm):也稱為接納莖。tRNA分子中靠近3?端的核苷酸序列和5?端的序列堿基配對,形成的可接收氨基酸的臂(莖)。
?TψC臂(TψC arm):tRNA中含有胸腺嘧啶核苷酸-假尿嘧啶核苷酸-胞嘧啶核苷酸殘基序列的莖-環(huán)結(jié)構(gòu)。
?氨酰-tRNA(aminoacyl-tRNA):在氨基酸臂的3’端的腺苷酸殘基共價(jià)連接了氨基酸的tRNA分子。
?同工tRNA(isoacceptor tRNA):結(jié)合相同氨基酸的不同的tRNA分子。
?擺動(dòng)(wobble):處于密碼子3?端的堿基與之互補(bǔ)的反密碼子5?端的堿基(也稱為擺動(dòng)位置),例如I可以與密碼子上3?端的U,C和A配對。由于存在擺動(dòng)現(xiàn)象,所以使得一個(gè)tRNA反密碼子可以和一個(gè)以上的mRAN密碼子結(jié)合。
?氨酰-tRNA合成酶(aminoacyl-tRNA synthetase):催化特定氨基酸激活并共介結(jié)合在相應(yīng)的tRNA分子3?端的酶。
?翻譯起始復(fù)合物(translation initiation complex):由核糖體亞基,一個(gè)mRNA模板,一個(gè)起始的tRNA分子和起始因子組成并組裝在蛋白質(zhì)合成起始點(diǎn)的復(fù)合物。
?讀碼框(reading frame):代表一個(gè)氨基酸序列的mRNA分子的非重疊密碼序列。一個(gè)mRNA讀碼框是由轉(zhuǎn)錄起始位置(通常是AUG密碼)確定的。
?SD序列(Shine-Dalgarno sequence):mRNA中用于結(jié)合原核生物核糖體的序列。
?肽酰轉(zhuǎn)移酶(peptidy transeferace):蛋白質(zhì)合成期間負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)移肽?;痛呋逆I形成的酶。
?嘌吟毒素(puromycin):通過整合到生長著的肽鏈,引起肽鏈合成提前終止來抵制多肽名鏈合成的一種抗生素。
開放讀碼框(open reading frame):DNA或RNA序列中一段不含終止密碼的連續(xù)的非重疊核苷酸密碼。
信號肽(signal peptide):常指新合成多肽鏈中用于指導(dǎo)蛋白質(zhì)夸膜轉(zhuǎn)移(定位)的N-末端氨基酸序列(有時(shí)不一定在N端)。
轉(zhuǎn)錄因子(transcription factor):在轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物的組裝過程中,與起動(dòng)子區(qū)結(jié)合并與RNA聚合酶相互作用的一種蛋白質(zhì)。某些轉(zhuǎn)錄因子在RNA延伸時(shí)一直維持著結(jié)合狀態(tài)。
操縱子(operon):是由一個(gè)或多個(gè)相關(guān)基因以及調(diào)控他們轉(zhuǎn)錄的操縱因子啟動(dòng)子序列組成的基因表達(dá)單位。
操縱因子(operator):與特定阻遏蛋白相互作用調(diào)控一個(gè)基因或一組基因表達(dá)的DNA區(qū)。
結(jié)構(gòu)基因(structural gene):編碼一個(gè)蛋白質(zhì)或一個(gè)RNA的基因。
轉(zhuǎn)錄激劑(transcriptional activator):通過曾加RNA聚合酶的活性來加快轉(zhuǎn)錄速度的一種調(diào)節(jié)DNA結(jié)合蛋白。
阻遏物(repressor):與一個(gè)基因的調(diào)控序列或操縱基因結(jié)合以阻止該基因恩錄的一類蛋白質(zhì)。
衰減作用(attenuation):一種翻譯調(diào)控機(jī)制。在該機(jī)制中,核糖體沿著mRNA分子的移動(dòng)的速度決定轉(zhuǎn)錄是進(jìn)行還是終止。
亮氨酸拉鏈(leucine zipper):出現(xiàn)地DNA結(jié)合蛋白質(zhì)和其它蛋白質(zhì)中的一種結(jié)構(gòu)基元(motif)。當(dāng)來自同一個(gè)或不同多肽鏈的兩個(gè)兩用性的α-螺旋的疏水面(常常含有亮氨酸殘基)相互作用形成一個(gè)圈對圈的二聚體結(jié)構(gòu)時(shí)就形成了亮氨酸拉鏈。
鋅脂(zinc fingre):也是一種常出現(xiàn)在DNA結(jié)合蛋白中的一種結(jié)構(gòu)基元。是由一個(gè)含有大約30個(gè)氨基酸的環(huán)和一個(gè)與環(huán)上的4個(gè)Cys或2個(gè)Cys和2個(gè)His配位的Zn2構(gòu)成,形成的結(jié)構(gòu)像手指狀。?
多聚核蛋白體(polyribosome):一條mRNA模板鏈可附著10-100個(gè)核糖體,這些核糖體依次結(jié)合起始密碼子并沿5’-3’移動(dòng),同時(shí)進(jìn)行肽鏈合成,這種mRNA與多個(gè)核糖體形成的聚合物稱多聚核糖體。多聚核糖體的形成可以大大提高蛋白質(zhì)生物合成的速度和效率。
信號肽(signal peptide):各種新生分泌蛋白的N端存在保守的氨基酸序列稱信號肽,約13-36個(gè)氨基酸殘基,可分為N端堿性區(qū)、疏水區(qū)和C端加工區(qū)三個(gè)區(qū)段??蓪⒑铣傻牡鞍踪|(zhì)引導(dǎo)至細(xì)胞的適當(dāng)靶部位,是決定蛋白質(zhì)靶向輸送特性的重要元件。
開放閱讀框架(open reading frame, ORF):從mRNA 5¢端起始密碼子AUG到3¢端終止密碼子之間的核苷酸序列,各個(gè)三聯(lián)體密碼連續(xù)排列編碼一條蛋白質(zhì)多肽鏈,稱為開放閱讀框架。
第十三章? 基因表達(dá)調(diào)控
1.組成性基因表達(dá)(constitutive gene expression):無論表達(dá)水平高低,管家基因較少受環(huán)境因素影響,而是在個(gè)體各個(gè)生長階段的大多數(shù)或幾乎全部組織中持續(xù)表達(dá),或變化很小。區(qū)別于其他基因,這類基因表達(dá)被視為組成性基因表達(dá)。
2.管家基因( housekeeping gene): a)是一類對維持細(xì)胞基本生命活動(dòng)所必需的基因 b)幾乎在所有的細(xì)胞和所有的發(fā)育階段都持續(xù)表達(dá) c)其表達(dá)基本不受環(huán)境因素的影響 d)主要受啟動(dòng)子的調(diào)節(jié)? 管家基因的表達(dá)屬于組成性表達(dá)
3.操縱子(operon):原核生物絕大多數(shù)基因按功能相關(guān)性成簇地串聯(lián)、密集于染色體上,共同組成一個(gè)轉(zhuǎn)錄單位──操縱子。一個(gè)操縱子只含一個(gè)啟動(dòng)序列及數(shù)個(gè)可轉(zhuǎn)錄的編碼基因。通常,這些編碼基因可轉(zhuǎn)錄出多順反子mRNA。原核基因的協(xié)調(diào)表達(dá)就是通過調(diào)控單個(gè)啟動(dòng)基因的活性來完成的。
4.增強(qiáng)子(enhancer):指遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)、決定基因的時(shí)間、空間特異性、增強(qiáng)啟動(dòng)子轉(zhuǎn)錄活性的DNA序列。其發(fā)揮作用的方式通常與方向、距離無關(guān)。 A.是遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)的、激活基因轉(zhuǎn)錄的正性調(diào)控元件。增強(qiáng)子與轉(zhuǎn)錄激活因子最終增強(qiáng)RNA聚合酶的活性B.決定基因表達(dá)的空間和時(shí)間特異性C.其作用與其位置和方向無關(guān)D.增強(qiáng)子與啟動(dòng)子在結(jié)構(gòu)上可重疊,在功能上互相依賴
5.順式作用元件(cis-acting element):能調(diào)控自身基因表達(dá)活性的特異DNA序列。是RNA-pol和TF識(shí)別結(jié)合的位點(diǎn)。據(jù)其在基因中的位置、轉(zhuǎn)錄激活作用的性質(zhì)及發(fā)揮作用的方式分為:啟動(dòng)子、增強(qiáng)子和沉默子。
6.反式作用因子(trans-acting factor):由某一基因表達(dá)產(chǎn)生的蛋白質(zhì)因子,通過與另一基因的特異的順式作用元件結(jié)合,調(diào)控該基因的表達(dá),這種蛋白質(zhì)因子稱為反式作用因子,也叫轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子。轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子按功能特性分為基本轉(zhuǎn)錄因子和特異轉(zhuǎn)錄因子。
第十四章? 基因重組和基因工程
DNA克隆:應(yīng)用酶學(xué)的方法, 在體外將各種來源的遺傳物質(zhì)DNA與載體DNA接合成具有自我復(fù)制能力的DNA分子—復(fù)制子,再通過轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)染宿主細(xì)胞,篩選出含有目的基因的轉(zhuǎn)化子細(xì)胞,經(jīng)擴(kuò)增提取獲得大量同一DNA分子的過程,也稱基因克隆、重組DNA。
基因組文庫 (genomic DNA library):是指包含某一生物細(xì)胞全部基因組DNA序列的克隆群體,它以DNA片段的形式貯存著該生物的全部基因組DNA的信息。其構(gòu)建過程是分離生物體的全部染色體DNA,用限制性核酸內(nèi)切酶隨機(jī)切割成長短大致相同的數(shù)以萬計(jì)的片段,將所有片段重組于同一類載體上,便得到許多重組體,將重組體全部轉(zhuǎn)化入宿主菌中保存起來,就形成基因文庫。
cDNA文庫 (cDNA library) :是指包含某一組織細(xì)胞在一定條件下所表達(dá)的全部mRNA經(jīng)反轉(zhuǎn)錄而合成的cDNA序列的克隆群體,它以cDNA片段的形式貯存著該組織細(xì)胞的基因表達(dá)信息。其構(gòu)建過程是將細(xì)胞表達(dá)的所有mRNA經(jīng)反轉(zhuǎn)錄合成cDNA,與適當(dāng)?shù)妮d體連接后,轉(zhuǎn)入宿主細(xì)胞而獲得的克隆群體,包含了細(xì)胞表達(dá)的各種mRNA信息。
RNAi 一種分子生物學(xué)上由雙鏈RNA誘發(fā)的基因沉默現(xiàn)象,其機(jī)制是通過阻礙特定基因的翻譯或轉(zhuǎn)錄來抑制基因表達(dá)。當(dāng)細(xì)胞中導(dǎo)入內(nèi)源性mRNA編碼區(qū)同源的雙鏈RNA,該mRNA發(fā)生降解而導(dǎo)致基因表達(dá)沉默。
第十五章 細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)
第二信使(secondary messenger):通常將Ca2+ 、DAG、IP3 、Cer、cAMP、cGMP等在細(xì)胞內(nèi)傳遞信息的小分子化合物稱為第二信使,其作用是對胞外信號起轉(zhuǎn)換和放大的作用。細(xì)胞表面受體接受胞外信號后,經(jīng)過信號轉(zhuǎn)換激活質(zhì)膜上的效應(yīng)器,產(chǎn)生細(xì)胞內(nèi)的信息物質(zhì)第二信使,進(jìn)一步將信息傳遞到細(xì)胞內(nèi),產(chǎn)生相應(yīng)的生物學(xué)效應(yīng)。
第二十章 癌基因與抑癌基因
1.癌基因(oncogene):能在體外引起細(xì)胞轉(zhuǎn)化,在體內(nèi)誘發(fā)腫瘤的基因,包括病毒癌基因和細(xì)胞癌基因。大多數(shù)癌基因是正常原癌基因的突變形式,后者參與調(diào)控細(xì)胞的生長和分裂。
2.抑癌基因(tumor suppressor gene ):是一類能抑制細(xì)胞過度生長增殖,促進(jìn)細(xì)胞分化,從而抑制腫瘤發(fā)生的負(fù)調(diào)控基因。其丟失或失活可能導(dǎo)致腫瘤的發(fā)生。
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第二十一章 常用分子生物學(xué)技術(shù)的原理及應(yīng)用
1.DNA印跡技術(shù)(Southern blotting):是將基因組DNA經(jīng)限制性內(nèi)切酶消化后進(jìn)行瓊脂糖凝膠電泳,變性處理后再利用毛細(xì)作用將膠中的DNA分子轉(zhuǎn)移并固定到膜性支持物上(NC膜)進(jìn)行雜交反應(yīng)的技術(shù)。主要用于基因組DNA的分析,亦可分析重組質(zhì)粒和噬菌體。
2.RNA印跡技術(shù)(Northern blotting):指RNA經(jīng)瓊脂糖凝膠電泳分離后轉(zhuǎn)移至膜性支持物上(NC膜)用于雜交反應(yīng)的技術(shù)。主要用于檢測某一組織或細(xì)胞中已知的特異mRNA的表達(dá)水平以及比較不同組織和細(xì)胞中的同一基因的表達(dá)情況。無需限制性內(nèi)切酶切割。
3.蛋白質(zhì)印跡術(shù)或免疫印跡技術(shù)(Western? blotting):指蛋白質(zhì)經(jīng)聚丙烯酰胺凝膠電泳分離之后轉(zhuǎn)移(電轉(zhuǎn))到膜性支持物上(NC膜),再與溶液中的抗體探針相互結(jié)合的技術(shù)。主要用于檢測樣品中特異性蛋白質(zhì)的存在、細(xì)胞中特異蛋白質(zhì)的半定量分析以及蛋白質(zhì)分子間的相互作用研究等。