1、要点：氨基酸的通式及分类肽键的形成蛋白质的一级结构及空间结构的关系变性的本质及应用定义： 蛋白质(protein)是由许多氨基酸(amino acids)通过肽键(peptide bond)相连形成的高分子含氮含氮化合物。组成元素：主要有C、H、O、N和 S还含有少量的P、Fe、Cu、Zn、Mn、Co、Mo、I（1）蛋白质水解所得的氨基酸为-氨基酸（脯氨酸为-亚氨酸）（2）组成天然蛋白质的氨基酸均为L-型（甘氨酸除外）存在自然界中的氨基酸有300余种，但组成人体蛋白质的氨基酸仅有2020种，且均属 L-氨基酸（甘氨酸除外）。 L-L-氨基酸的通式氨基酸的通式RRC+NH3COO-Hn几种特殊氨
2、基酸几种特殊氨基酸 脯氨酸：脯氨酸：（亚氨基酸）（亚氨基酸）CH2CHCOO-NH2+CH2CH2CH2CHCOO-NH2+CH2CH2亚氨基酸：分子中不含有氨基亚氨基酸：分子中不含有氨基（-NH2-NH2），而是含有亚氨基），而是含有亚氨基-NH-NH和羧基和羧基注意点：注意点： 为亚氨基酸，此氨基仍能与另一羧基形成肽键为亚氨基酸，此氨基仍能与另一羧基形成肽键 亚氨基的亚氨基的N N在环中，移动的自由度受限制，当脯氨酸处于在环中，移动的自由度受限制，当脯氨酸处于多肽链中时，往往形成转角多肽链中时，往往形成转角 可被修饰为羟脯氨酸可被修饰为羟脯氨酸非极性脂肪族氨基酸非极性脂肪族氨基酸极性中性氨
3、基酸极性中性氨基酸芳香族氨基酸芳香族氨基酸酸性氨基酸酸性氨基酸碱性氨基酸碱性氨基酸氨基酸氨基酸可根据可根据侧链结构侧链结构和理化性质进行和理化性质进行分类分类肽是由肽是由氨基酸氨基酸通过通过肽键肽键缩合而形成的化合物。缩合而形成的化合物。两分子氨基酸缩合形成二肽，三分子氨基两分子氨基酸缩合形成二肽，三分子氨基酸缩合则形成三肽酸缩合则形成三肽肽链中的氨基酸分子因为脱水缩合而基团不全，肽链中的氨基酸分子因为脱水缩合而基团不全，被称为被称为氨基酸残基氨基酸残基(residue)。由十个以内氨基酸相连而成的肽称为由十个以内氨基酸相连而成的肽称为寡肽寡肽(oligopeptide)，由更多的氨基酸相连形
4、成的肽，由更多的氨基酸相连形成的肽称多肽称多肽(polypeptide)。n蛋白质的分子结构包括蛋白质的分子结构包括: : 高级高级结构结构一级结构一级结构(primary structure)(primary structure)二级结构二级结构(secondary structure)(secondary structure)三级结构三级结构(tertiary structure)(tertiary structure)四级结构四级结构(quaternary structure)(quaternary structure)1、概念：蛋白质的一级结构指在蛋白质分子从蛋白质的一级结构指在蛋白质
5、分子从N-端至端至C-端的端的氨基酸排列顺序。氨基酸排列顺序。2、主要结构键： 肽键 部分蛋白质含有二硫键一级结构是蛋白质空间构象和特异生物学一级结构是蛋白质空间构象和特异生物学功能功能的基础的基础，但不是决定蛋白质空间构象的但不是决定蛋白质空间构象的唯一因素唯一因素。1、 -螺旋2、 -折叠3、 -转角4、 无规线卷曲概念： 多肽链中肽键平面通过-碳原子碳原子的相对旋转，沿长轴方向，按规律盘绕形成的紧密螺旋盘曲构象。（二）（二） - -折叠折叠使多肽链形成片层结构使多肽链形成片层结构（三）（三） - -转角和无规卷曲在蛋白质分子中普遍转角和无规卷曲在蛋白质分子中普遍存在存在 - -转角转角无
6、规卷曲是用来阐述没有确定规律性的那部无规卷曲是用来阐述没有确定规律性的那部分肽链结构。分肽链结构。概念： 整条肽链中全部氨基酸残基的相对空间位置，也就是整条肽链的所有原子在三维空间的排布位置。亚基之间的结合主要是氢键和离子键。亚基之间的结合主要是氢键和离子键。四级结构四级结构蛋白质分子中各亚基的空间排布及亚基接蛋白质分子中各亚基的空间排布及亚基接触部位的布局和相互作用，称为触部位的布局和相互作用，称为蛋白质的四级蛋白质的四级结构。结构。有些蛋白质分子含有二条或多条多肽链，有些蛋白质分子含有二条或多条多肽链，每一条多肽链都有完整的三级结构，称为蛋白每一条多肽链都有完整的三级结构，称为蛋白质的质的
7、亚基亚基 (subunit)(subunit)。血红蛋白的四级结构血红蛋白的四级结构变性概念： 在某些物理因素或化学因素的作用下维持蛋白质的空间结构的次级键断裂，天然构象被破坏从而引起理化性质的改变，生物学活性丧失的现象。变性本质 是空间结构的破坏复性：复性：若蛋白质变性程度较轻，去除变性因素后，蛋白质仍可恢 复或部分恢复其原有的构象和功能，称为复性(renaturation) 。 天然状态，天然状态，有催化活性有催化活性 尿素、尿素、 -巯基乙醇巯基乙醇 去除尿素、去除尿素、-巯基乙醇巯基乙醇非折叠状态，无活性非折叠状态，无活性蛋白质的复性和变性蛋白质的复性和变性变性剂变性剂临床上用煮沸，高
8、压蒸汽，乙醇，紫外线等使细菌蛋白质变性，达到灭菌的作用。低温保护可延缓生物活性蛋白质变性蛋白质的理化性质蛋白质的理化性质The Physical and Chemical Characters of Protein一、一、蛋白质具有两性电离的性质蛋白质具有两性电离的性质蛋白质分子除两端的氨基和羧基可解离外，蛋白质分子除两端的氨基和羧基可解离外，氨基酸残基侧链中某些基团，在一定的溶液氨基酸残基侧链中某些基团，在一定的溶液pHpH条条件下都可解离成带负电荷或正电荷的基团。件下都可解离成带负电荷或正电荷的基团。 当蛋白质溶液处于某一当蛋白质溶液处于某一pHpH时，蛋白质解离成时，蛋白质解离成正、负离
9、子的趋势相等，即成为兼性离子，正、负离子的趋势相等，即成为兼性离子，净电净电荷为零荷为零，此时溶液的，此时溶液的pHpH称为蛋白质的等电点。称为蛋白质的等电点。n蛋白质的等电点蛋白质的等电点( isoelectric point, pI)( isoelectric point, pI)二、蛋白质具有胶体性质二、蛋白质具有胶体性质蛋白质属于生物大分子之一，分子量可自蛋白质属于生物大分子之一，分子量可自1 1万至万至100100万之巨，其分子的直径可达万之巨，其分子的直径可达1 1100nm100nm，为胶粒范围之内。为胶粒范围之内。 颗粒表面电荷颗粒表面电荷 水化膜水化膜n蛋白质胶体稳定的因素蛋
10、白质胶体稳定的因素: :三、蛋白质三、蛋白质在紫外光谱区有特征性吸收峰在紫外光谱区有特征性吸收峰由于蛋白质分子中含有共轭双键的酪氨酸由于蛋白质分子中含有共轭双键的酪氨酸和色氨酸，因此在和色氨酸，因此在280nm280nm波长处有特征性吸收波长处有特征性吸收峰。蛋白质的峰。蛋白质的OD280OD280与其浓度与其浓度呈正比呈正比关系，因关系，因此可作此可作蛋白质定量蛋白质定量测定。测定。蛋白质经水解后产生的氨基酸也可发生茚蛋白质经水解后产生的氨基酸也可发生茚三酮反应。三酮反应。 蛋白质和多肽分子中肽键在稀碱溶液中与蛋白质和多肽分子中肽键在稀碱溶液中与硫酸铜共热，呈现紫色或红色，此反应称为双硫酸铜
11、共热，呈现紫色或红色，此反应称为双缩脲反应，双缩脲反应可用来检测蛋白质水解缩脲反应，双缩脲反应可用来检测蛋白质水解程度。程度。四、应用蛋白质呈色反应可测定蛋白质四、应用蛋白质呈色反应可测定蛋白质溶液含量溶液含量1.1.茚三酮反应茚三酮反应(ninhydrin reaction)(ninhydrin reaction)2.2. 双缩脲反应双缩脲反应(biuret reaction)(biuret reaction)核酸的分类及分布核酸的分类及分布 90%90%以上分布于细胞核，其余分布于以上分布于细胞核，其余分布于核外如线粒体，叶绿体，质粒等。核外如线粒体，叶绿体，质粒等。分布于胞核、胞液。分布
12、于胞核、胞液。(deoxyribonucleic acid, DNA)(ribonucleic acid, RNA)脱氧核糖核酸脱氧核糖核酸 核糖核酸核糖核酸携带遗传信息，决定细胞和个携带遗传信息，决定细胞和个体的基因型体的基因型(genotype)。参与细胞内参与细胞内DNA遗传信息的表遗传信息的表达。某些病毒达。某些病毒RNA也可作为遗也可作为遗传信息的载体。传信息的载体。核酸的化学组成核酸的化学组成 1. 元素组成元素组成C、H、O、N、P（910%）2. 分子组成分子组成 碱基碱基(base)：嘌呤碱，嘧啶碱：嘌呤碱，嘧啶碱 (A-T或或U, G-C) 戊糖戊糖(ribose)：核糖，
13、脱氧核糖：核糖，脱氧核糖 磷酸磷酸(phosphate)核酸核酸 ( (DNADNA和和RNARNA) )核苷酸核苷酸核苷和脱氧核苷核苷和脱氧核苷磷酸磷酸戊糖戊糖碱基碱基嘌呤嘌呤嘧啶嘧啶核糖核糖脱氧核糖脱氧核糖n核酸组成核酸组成 构成核酸的基本单位构成核酸的基本单位碱基碱基(base)(base)是含氮的杂环化合物。是含氮的杂环化合物。碱基碱基嘌呤嘌呤嘧啶嘧啶腺嘌呤腺嘌呤鸟嘌呤鸟嘌呤尿嘧啶尿嘧啶胸腺嘧啶胸腺嘧啶胞嘧啶胞嘧啶存在于存在于DNADNA和和RNARNA中中仅存在于仅存在于RNARNA中中仅存在于仅存在于DNADNA中中n碱基碱基l 多磷酸核苷酸：多磷酸核苷酸：NMP，NDP，NTPl
14、 环化核苷酸环化核苷酸: : cAMP，cGMP 细胞信号传导的第二信使细胞信号传导的第二信使书写方法书写方法5 pApCpTpGpCpT-OH 3 5 A C T G C T 3 目目 录录核酸的方向性核酸的方向性5-3DNADNA的空间结构又分为的空间结构又分为二级结构二级结构(secondary structure)(secondary structure)和和高级结构。高级结构。nDNADNA的空间结构的空间结构(spatial structure)(spatial structure)构成构成DNADNA的所有原子在三维空间的所有原子在三维空间具有确定的相对位置关系。具有确定的相对位
15、置关系。一、一、DNADNA的二级结构是双螺旋结构的二级结构是双螺旋结构（一）（一） DNA双螺旋结构模型要点双螺旋结构模型要点 （Watson, Crick, 1953）uDNADNA分子由两条分子由两条相互平行但相互平行但走向相反走向相反的脱氧多核苷酸链的脱氧多核苷酸链组成。组成。u两链以脱氧核糖两链以脱氧核糖- -磷酸为骨磷酸为骨架，以架，以右手螺旋右手螺旋方式绕同一方式绕同一公共轴盘。公共轴盘。u螺旋直径为螺旋直径为2 2nm，形成大沟，形成大沟(major groove)及小沟及小沟(minor groove)相间。相间。DNA双螺旋结构模型要点双螺旋结构模型要点 （Watson,
16、Crick, 1953）u碱基垂直螺旋轴居双螺旋内碱基垂直螺旋轴居双螺旋内側，与对侧碱基形成側，与对侧碱基形成氢键配氢键配对对（互补配对形式：（互补配对形式：A=T; G C） 。u相邻碱基平面距离相邻碱基平面距离0.34nm，螺旋一圈螺距螺旋一圈螺距3.4nm，一圈，一圈10对碱基。对碱基。目目 录录DNA双螺旋结构模型要点双螺旋结构模型要点 （Watson, Crick, 1953）u氢键氢键维持双链横向稳定维持双链横向稳定性，性，碱基堆积力碱基堆积力维持双维持双链纵向稳定性。链纵向稳定性。目目 录录螺旋直径为2.37nm，轴距3.54nm二、二、DNADNA的高级结构是的高级结构是超螺旋
17、结构超螺旋结构超螺旋结构超螺旋结构(superhelix (superhelix 或或supercoil)supercoil)DNADNA双螺旋链再盘绕即形成超螺旋结构。双螺旋链再盘绕即形成超螺旋结构。 正超螺旋正超螺旋(positive supercoil)(positive supercoil)盘绕方向与盘绕方向与DNADNA双螺旋方同相同。双螺旋方同相同。 负超螺旋负超螺旋(negative supercoil)(negative supercoil)盘绕方向与盘绕方向与DNADNA双螺旋方向相反。双螺旋方向相反。 （一）原核生物（一）原核生物DNA的高级结构的高级结构:超螺旋超螺旋原核
18、生物原核生物DNADNA多为环状，以多为环状，以负超螺旋负超螺旋的形式存在，的形式存在，平均每平均每200200碱基就有一个超螺旋形成。碱基就有一个超螺旋形成。（二）（二）DNA在真核生物细胞核内的组装在真核生物细胞核内的组装真核生物染色体由真核生物染色体由DNA和蛋白质构成，和蛋白质构成，其基本单位是其基本单位是 核小体核小体(nucleosome)。核小体的组成核小体的组成DNA：约约200bp 组蛋白：组蛋白：H1H2A，H2BH3H4 DNADNA的基本功能是以的基本功能是以基因的形式基因的形式荷载遗传信荷载遗传信息，并作为基因复制和转录的模板。它是生息，并作为基因复制和转录的模板。它
19、是生命遗传的物质基础，也是个体生命活动的信命遗传的物质基础，也是个体生命活动的信息基础。息基础。 基因从结构上定义，是指基因从结构上定义，是指DNADNA分子中的特定分子中的特定区段，其中的区段，其中的核苷酸排列顺序核苷酸排列顺序决定了基因的决定了基因的功能。功能。 三、三、DNADNA是遗传信息的物质基础是遗传信息的物质基础四、四、DNA的变性的变性(denaturation)定义：定义：在某些理化因素作用下，在某些理化因素作用下，DNA双链解开双链解开成两条单链的过程。成两条单链的过程。方法：方法：过量酸，碱，加热，变性试剂如尿素、过量酸，碱，加热，变性试剂如尿素、 酰胺以及某些有机溶剂如
20、乙醇、丙酮等。酰胺以及某些有机溶剂如乙醇、丙酮等。变性后其它理化性质变化：变性后其它理化性质变化：OD260增高增高粘度下降粘度下降比旋度下降比旋度下降浮力密度升高浮力密度升高酸碱滴定曲线改变酸碱滴定曲线改变生物活性丧失生物活性丧失目目 录录 Tm：变性是在一个相当窄的温度范围内完成，变性是在一个相当窄的温度范围内完成，在这一范围内，在这一范围内，紫外光吸收值达到最大值的紫外光吸收值达到最大值的50%时的温度称为时的温度称为DNA的解链温度，又称融解的解链温度，又称融解温度温度(melting temperature, Tm)。其大小与。其大小与G+C含量成正比。含量成正比。目目 录录Stru
21、cture and Function of RNARNA的结构与功能的结构与功能 RNARNA与蛋白质共同负责基因的表达和表达过与蛋白质共同负责基因的表达和表达过程的调控。程的调控。 RNARNA通常以通常以单链单链的形式存在，但有复杂的局的形式存在，但有复杂的局部二级结构或三级结构。部二级结构或三级结构。 RNARNA比比DNADNA小的多。小的多。 RNARNA的种类、大小和结构远比的种类、大小和结构远比DNADNA表现出多表现出多样性。样性。一、一、 mRNA的功能的功能 把把DNA所携带的遗传信息，按所携带的遗传信息，按碱基互补碱基互补配对原配对原则，抄录并传送至核糖体，用以决定其则，
22、抄录并传送至核糖体，用以决定其合成蛋白质的合成蛋白质的氨基酸排列顺序氨基酸排列顺序。DNAmRNA蛋白蛋白转录转录翻译翻译原核细胞原核细胞 细胞质细胞质细胞核细胞核DNA内含子内含子外显子外显子转录转录转录后剪接转录后剪接转运转运mRNAhnRNA翻译翻译蛋白蛋白真核细胞真核细胞 从从AUG 开始，每三个核苷酸为一组编码了一个氨开始，每三个核苷酸为一组编码了一个氨基酸，称为三联体密码基酸，称为三联体密码(codon)。 成熟的成熟的mRNA由氨基酸编码区和非编码区构成。由氨基酸编码区和非编码区构成。 5 -末端的帽子末端的帽子(cap)结构和结构和3 -末端的多聚末端的多聚A尾尾(poly-A
23、 tail)结构。结构。 53m7GpppAAAAn3非翻译区5非翻译区编码区AUGUAAn成熟的真核生物成熟的真核生物mRNA 转运转运RNA(transfer RNA, tRNA)在蛋白质合成在蛋白质合成过程中作为各种氨基酸的载体过程中作为各种氨基酸的载体, 将氨基酸转呈将氨基酸转呈给给mRNA。 由由7495核苷酸组成；核苷酸组成； 占细胞总占细胞总RNA的的15%； 具有很好的稳定性。具有很好的稳定性。二、二、tRNA是蛋白质合成中的氨基酸载体是蛋白质合成中的氨基酸载体tRNA具有局部的茎具有局部的茎环环(stem-loop)结构或结构或发卡发卡(hairpin)结构结构。（二）（二）
24、tRNA具有茎环结构具有茎环结构tRNA的二级结构的二级结构三叶草形三叶草形氨基酸臂氨基酸臂DHU环环反密码环反密码环TC环环额外环额外环ntRNA的倒的倒L三级结构三级结构tRNA的的3 -末末端都是以端都是以CCA结尾。结尾。3 -末末端的端的A与氨基酸共价与氨基酸共价连结，连结，tRNA成为了氨基成为了氨基酸的载体。酸的载体。不同的不同的tRNA可以结合不可以结合不同的氨基酸。同的氨基酸。 （三）（三）tRNA的的3 -末末端连接氨基酸端连接氨基酸tRNA的反密码子环上的反密码子环上有一个由三个核苷酸构有一个由三个核苷酸构成的成的反密码子反密码子(anticodon)。tRNA上的反密码
25、子依上的反密码子依照照碱基互补碱基互补的原则识别的原则识别mRNA上的密码子。上的密码子。（四）（四）tRNA的反密码子识别的反密码子识别mRNA的密码子的密码子核蛋白体核蛋白体RNA(ribosomal RNA，rRNA)是细胞内含量是细胞内含量最多的最多的RNA(80)。rRNA与核蛋白体蛋白结合组成与核蛋白体蛋白结合组成核蛋白体核蛋白体(ribosome)，为蛋白质的合成提供场所。为蛋白质的合成提供场所。五、以五、以rRNA为组分的核蛋白体是蛋白质合为组分的核蛋白体是蛋白质合成的场所成的场所n核蛋白体的组成核蛋白体的组成原核生物（以大肠杆菌为例）原核生物（以大肠杆菌为例）真核生物（以小鼠
26、肝为例）真核生物（以小鼠肝为例）小亚基小亚基30S40SrRNA16S1542个核苷酸个核苷酸18S1874个核苷酸个核苷酸蛋白质蛋白质21种种占总重量的占总重量的40%33种种占总重量的占总重量的50%大亚基大亚基50S60SrRNA23S5S2940个核苷酸个核苷酸120个核苷酸个核苷酸28S5.85S5S4718个核苷酸个核苷酸160个核苷酸个核苷酸120个核苷酸个核苷酸蛋白质蛋白质31种种占总重量的占总重量的30%49种种占总重量的占总重量的35%返回目录返回目录返回主页返回主页返回目录返回目录返回主页返回主页返回目录返回目录返回主页返回主页返回目录返回目录返回主页返回主页返回目录返回
27、目录返回主页返回主页返回目录返回目录返回主页返回主页返回目录返回目录返回主页返回主页返回目录返回目录返回主页返回主页返回目录返回目录返回主页返回主页返回目录返回目录返回主页返回主页返回目录返回目录返回主页返回主页返回目录返回目录返回主页返回主页返回目录返回目录返回主页返回主页返回目录返回目录返回主页返回主页返回目录返回目录返回主页返回主页返回目录返回目录返回主页返回主页返回目录返回目录返回主页返回主页返回目录返回目录返回主页返回主页返回目录返回目录返回主页返回主页返回目录返回目录返回主页返回主页滑动夹子滑动夹子DNA解旋解旋酶酶DNA引物酶引物酶DNA聚合酶聚合酶DNA聚合酶聚合酶HDNA连接
28、酶连接酶UUUACCATCCGGGCCCCCAAAAAATTTTTTGGGGGGTGTTCCCAAATGTGGGTCCCCAAATGTTCCCAAATGTGGGTCCCCAAAGCCCCCAAAAAATTTTTTGGGGGGDNA解旋酶打解旋酶打开开DNA双链双链引物酶合成引物（引物酶合成引物（RNA），为复），为复制准备制准备UUUACCATCCCGGGCCCCCAAAAAATTTTTTGGGGGGTGTTCCCAAATGTGGGTCCCCAAAUUGTGTTCCCAAATGTGGGTCCCCAAAGCCCCCAAAAAATTTTTTGGGGGG先导先导链链后随链后随链UUUACCATCCC
29、GGTGCCCCCAAAAAATTTTTTGGGGGGTGTTCCCAAATGTGGGTCCCCAAAUUTTGGG GGGCCCCCA AAAATAAAGGGCCCCCAAAAAATTTTTTGGGGGGTGTTCCCAAATGTGGGTCCCCAAA先导先导链链后随链后随链DNA聚合酶聚合酶合成合成DNA片片段段UUUACCATCCGGT TGCCCCCAAAAAATTTTTTGGGGGGTGTTCCCAAATGTGGGTCCCCAAATTGGGCCCGG GGGCCCCCA AAAATAGTGCCCCCAAAAAATTTTTTGGGGGGAACUUGCTAAAGG后随链后随链先导先导链链
30、后随链继续合成新的引后随链继续合成新的引物，然后合成新的片段物，然后合成新的片段冈崎片段冈崎片段TGTTCCCAAATGTGGGTCCCCAAAUUUACCATCCGGT TGCCCCCAAAAAATTTTTTGGGGGGTGTTCCCAAATGTGGGTCCCCAAATTGGGCCCGG GGGCCCCCA AAAATAGTGCCCCCAAAAAATTTTTTGGGGGGAACUUGCTAAAGGTGTTCCCAAATGTGGGTCCCCAAADNA聚合酶聚合酶H切除引物切除引物片段，并填补缺口，留片段，并填补缺口，留下一个小缺口（红色区下一个小缺口（红色区域）域）UUUACCATCCGGT
31、 TGCCCCCAAAAAATTTTTTGGGGGGTGTTCCCAAATGTGGGTCCCCAAATTGGGCCCGG GGGCCCCCA AAAATAGTGCCCCCAAAAAATTTTTTGGGGGGAACUUGCTAAAGGTGTTCCCAAATGTGGGTCCCCAAADNA连接酶填补连接酶填补小缺口小缺口UUUACCATCCGGT TGCCCCCAAAAAATTTTTTGGGGGGTGTTCCCAAATGTGGGTCCCCAAATTGGGCCCGG GGGCCCCCA AAAATAGTGCCCCCAAAAAATTTTTTGGGGGGAACUUGCTAAAGGTGTTCCCAAATG
32、TGGGTCCCCAAA解旋酶脱下，解旋酶脱下，DNA复制完成复制完成返回目录返回目录返回主页返回主页1. 1. 半保留复制半保留复制2. 2. 半不连续复制半不连续复制3. DNA3. DNA复制具有高度的忠实性和准确性复制具有高度的忠实性和准确性4. 4. 边解旋边复制边解旋边复制5. DNA5. DNA复制从起始点开始双向进行复制从起始点开始双向进行6. DNA6. DNA复制时模板方向是复制时模板方向是3-53-5方向，方向，DNADNA合成方向为合成方向为5533方向方向切除修复切除修复 在在DNADNA聚合酶、连接酶等共同作聚合酶、连接酶等共同作用下，将用下，将DNADNA的损伤部
33、位进行切除、修的损伤部位进行切除、修补、连接，使损伤的补、连接，使损伤的DNADNA得以修复。得以修复。 切除修复是细胞修复损伤切除修复是细胞修复损伤DNADNA的主的主要方式。要方式。 参与转录的物质参与转录的物质模板模板: : DNADNA原料原料: : NTP (ATP, UTP, GTP, CTP) NTP (ATP, UTP, GTP, CTP) 酶酶: : RNARNA聚合酶聚合酶(RNA polymerase )(RNA polymerase )其他蛋白质因子其他蛋白质因子不对称转录不对称转录(asymmetric transcription) 在在DNADNA分子双链上某一区段
34、，一股链分子双链上某一区段，一股链用作模板指引转录，另一股链不转用作模板指引转录，另一股链不转录录 ； 模板链并非永远在同一条单链上。模板链并非永远在同一条单链上。核心酶核心酶 (core enzyme)全酶全酶 (holoenzyme) 原核原核RNARNA聚合酶聚合酶: : 从从AUG 开始，每三个核苷酸为一组编码了一个氨开始，每三个核苷酸为一组编码了一个氨基酸，称为基酸，称为三联体密码三联体密码(codon)。 成熟的成熟的mRNA由氨基酸编码区和非编码区构成。由氨基酸编码区和非编码区构成。 5 -末端的末端的帽子帽子(cap)结构和结构和3 -末端的多聚末端的多聚A尾尾(poly-A
35、tail)结构。结构。 53m7GpppAAAAn3非翻译区5非翻译区编码区AUGUAAn成熟的真核生物成熟的真核生物mRNAl 三种三种RNAmRNA（messenger RNA, 信使信使RNA）rRNA（ribosomal RNA, 核蛋白体核蛋白体RNA）tRNA（transfer RNA, 转移转移RNA）tRNA与氨基酸的活化与氨基酸的活化反密码环反密码环氨基酸臂氨基酸臂氨基酸氨基酸 + tRNA氨基酰氨基酰- tRNAATP AMPPPi氨基酰氨基酰-tRNA合成酶合成酶氨基酰氨基酰-tRNA合成酶合成酶l 氨基酸的活化氨基酸的活化IF-3IF-1IF-2GTP核蛋白体大亚基结合
36、，起始复合物形成核蛋白体大亚基结合，起始复合物形成A U G53目目 录录n酶是一类由酶是一类由活细胞活细胞产生的，对其特异产生的，对其特异底物具有高效催化作用的蛋白质。底物具有高效催化作用的蛋白质。蛋白质部分：酶蛋白蛋白质部分：酶蛋白 ( (apoenzyme)辅助因子辅助因子(cofactor) 金属离子金属离子小分子有机化合物小分子有机化合物(Vb)(Vb)全酶全酶(holoenzyme)(simple enzyme)小分子有机化合物小分子有机化合物的作用的作用主要有维生素及其衍生物主要有维生素及其衍生物在反应中在反应中起起运载体运载体的作用，传递的作用，传递电子、质子或其它基团。电子、
37、质子或其它基团。酶的催化特点酶的催化特点必需基团必需基团(essential group)酶分子中氨基酸残基侧链的化学基团中，酶分子中氨基酸残基侧链的化学基团中，一些与酶活性密切相关的化学基团。一些与酶活性密切相关的化学基团。结合基团结合基团催化基团催化基团 研究一种因素的影响时，其余各因素均恒定。研究一种因素的影响时，其余各因素均恒定。S：底物浓度底物浓度V：不同不同S时的反应速度时的反应速度Vmax：最大反应速度最大反应速度(maximum velocity) m：米氏常数米氏常数(Michaelis constant) VmaxS Km + S 当底物浓度高达一定程度，当底物浓度高达一定
38、程度，反应速度不再增加，达最大速度。反应速度不再增加，达最大速度。目目 录录q最适温度最适温度 (optimum temperature)：酶促反应速度最快时的酶促反应速度最快时的环境温度。环境温度。酶酶活活性性0.51.02.01.50 10 20 30 40 50 60 温度温度 C 温度对淀粉酶活性的影响温度对淀粉酶活性的影响 四、四、 pH对反应速度的影响对反应速度的影响q最适最适pH (optimum pH)：酶催化活性最大酶催化活性最大时的环境时的环境pH。0酶酶活活性性 pH pH对某些酶活性的影响对某些酶活性的影响 246810 区别于酶的变性区别于酶的变性 抑制剂对酶有一定选
39、择性抑制剂对酶有一定选择性 引起变性的因素对酶没有选择性引起变性的因素对酶没有选择性 抑制作用的类型抑制作用的类型不可逆性抑制不可逆性抑制 ( (酶与抑制剂酶与抑制剂共价共价结合结合) )可逆性抑制可逆性抑制 ( (酶与抑制剂酶与抑制剂非共价非共价结合结合) )：竞争性抑制竞争性抑制 (与底物与底物竞争活性中心竞争活性中心)非竞争性抑制非竞争性抑制 (不不与底物竞争活性中心与底物竞争活性中心)反竞争性抑制反竞争性抑制必须在一定条件下，这些酶的前体水解一个或几个特定的肽键致使构象发生改变，表现出酶的活性，这种无活性的前体称为酶原. 磷酸化与脱磷酸化（最常见）磷酸化与脱磷酸化（最常见）* * 定义
40、定义同工酶同工酶(isoenzyme)是指催化相同的是指催化相同的化学反应，而酶蛋白的分子结构理化性化学反应，而酶蛋白的分子结构理化性质乃至免疫学性质不同的一组酶。质乃至免疫学性质不同的一组酶。 葡萄糖葡萄糖 酵解途径酵解途径 丙酮酸丙酮酸 有氧有氧 无氧无氧 H2O及及CO2 乳酸乳酸 糖异生途径糖异生途径 乳酸、氨基酸、甘油乳酸、氨基酸、甘油 糖原糖原 肝糖原分解肝糖原分解 糖原合成糖原合成 磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径 核糖核糖 + + NADPH+H+淀粉淀粉 消化与吸收消化与吸收 ATP 第一阶段第一阶段 第二阶段第二阶段* 糖酵解糖酵解(glycolysis)的定义的定义* 糖酵解分为
41、两个阶段糖酵解分为两个阶段* 糖酵解的反应部位：糖酵解的反应部位：胞浆胞浆在在缺氧缺氧情况下，葡萄糖生成乳酸情况下，葡萄糖生成乳酸(lactate)的的过程称之为过程称之为糖酵解糖酵解。 由葡萄糖分解成丙酮酸由葡萄糖分解成丙酮酸(pyruvate)，称之，称之为为糖酵解途径糖酵解途径(glycolytic pathway)。由丙酮酸转变成乳酸。由丙酮酸转变成乳酸。E1:己糖激酶己糖激酶 E2: 6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1 E3: 丙酮酸激酶丙酮酸激酶 NAD+ 乳乳 酸酸 糖酵解的代谢途径糖酵解的代谢途径GluG-6-PF-6-PF-1, 6-2PATP ADP ATPADP1,3-二磷
42、酸甘油酸二磷酸甘油酸 3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 丙丙 酮酮 酸酸 磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮 3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛 NAD+ NADH+H+ ADP ATP ADP ATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 E2E1E3NADH+H+ 1. 是机体在缺氧情况下获取能量的有效方式。是机体在缺氧情况下获取能量的有效方式。2. 是某些细胞在氧供应正常情况下的重要供能是某些细胞在氧供应正常情况下的重要供能途径。途径。 代谢活跃的细胞，如：白细胞、骨髓细胞代谢活跃的细胞，如：白细胞、骨髓细胞 无线粒体的细胞，如：红细胞无线粒体的细胞，如：红细胞 在机体氧供充足时，在机体氧供充足
43、时，葡萄糖彻底氧化葡萄糖彻底氧化成成H2O和和CO2，并释放出，并释放出能量能量的过程。是机的过程。是机体主要供能方式。体主要供能方式。* * 部位部位：胞液及线粒体胞液及线粒体 第一阶段：酵解途径第一阶段：酵解途径 第二阶段：丙酮酸的氧化脱羧第二阶段：丙酮酸的氧化脱羧 第三阶段：三羧酸循环第三阶段：三羧酸循环 G（Gn） 第四阶段：氧化磷酸化第四阶段：氧化磷酸化 丙酮酸丙酮酸 乙酰乙酰CoA CO2 NADH+H+ FADH2H2O O ATP ADP TAC循环循环 胞液胞液 线粒体线粒体 丙酮酸进入线粒体，丙酮酸进入线粒体，氧化脱羧为乙酰氧化脱羧为乙酰CoA (acetyl CoA)。丙
44、酮酸丙酮酸 乙酰乙酰CoA NAD+ , HSCoA CO2 , NADH + H+ 丙酮酸脱氢酶复合体丙酮酸脱氢酶复合体 总反应式总反应式: 所有的反应均在所有的反应均在线粒体线粒体中进行。中进行。 * * 概述概述* * 反应部位反应部位 CoASHNADH+H+NAD+NAD+NADH+H+FADFADH2NADH+H+NAD+H2OH2OH2OCoASHCoASHH2O柠檬酸合酶柠檬酸合酶顺乌头酸梅异柠檬酸脱氢酶异柠檬酸脱氢酶-酮戊二酸脱氢酶复合体酮戊二酸脱氢酶复合体琥珀酰CoA合成酶琥珀酸脱氢酶延胡索酸酶苹果酸脱氢酶目目 录录1. 关于关于TCA的特征记忆的特征记忆、唯一一次底物水平
45、磷酸化（产生、唯一一次底物水平磷酸化（产生ATP）、两次连续脱羧反应，生成、两次连续脱羧反应，生成、三个限速酶、三个限速酶、四次脱氢产生、四次脱氢产生11个个ATP结论：每个乙酰结论：每个乙酰CoA经过一次经过一次TCA共共生成生成12个个ATP2. 三羧酸循环的生理意义三羧酸循环的生理意义 是三大营养物质是三大营养物质氧化分解氧化分解的共同途径；的共同途径；是三大营养物质是三大营养物质代谢联系代谢联系的枢纽；的枢纽；为其它物质代谢提供小分子前体；为其它物质代谢提供小分子前体；为呼吸链提供为呼吸链提供H+ + e。葡萄糖有氧氧化生成的葡萄糖有氧氧化生成的ATP 反反应应辅辅 酶酶ATP 第第一
46、一阶阶段段葡萄糖葡萄糖 6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖-1 6-磷酸果糖磷酸果糖 1,6-双磷酸果糖双磷酸果糖-1 23-磷酸甘油醛磷酸甘油醛 21,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸NAD+ 2 3或或2 2* 21,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸 23-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2 1 2 磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 2丙酮酸丙酮酸2 1 第二阶段第二阶段2 丙酮酸丙酮酸 2 乙酰乙酰CoA2 3 第第三三阶阶段段2异柠檬酸异柠檬酸 2 -酮戊二酸酮戊二酸2 3 2-酮戊二酸酮戊二酸 2 琥珀酰琥珀酰CoA2 3 2琥珀酰琥珀酰CoA 2 琥珀酸琥珀酸2 1 2琥珀酸琥珀酸 2 延胡索酸延胡索酸FAD
47、2 2 2苹果酸苹果酸 2 草酰乙酸草酰乙酸NAD+ 2 3 净生成净生成38(或或36)ATP NAD+ NAD+ NAD+ 此表按传统方式计算此表按传统方式计算ATP。目前有新的理论，在此不作详述。目前有新的理论，在此不作详述1. 葡萄糖磷酸化生成葡萄糖磷酸化生成6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖葡萄糖葡萄糖 6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 ATP ADP 己糖激酶己糖激酶;葡萄糖激酶（肝）葡萄糖激酶（肝） 2. 6-磷酸葡萄糖转变成磷酸葡萄糖转变成1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 1- 1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 磷酸葡萄糖变位酶磷酸葡萄糖变位酶 6- 6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 * UDPG可看作可看作“活性葡萄
48、糖活性葡萄糖”，在体内充作葡萄，在体内充作葡萄糖供体。糖供体。UTP 尿苷尿苷 PPPPPi UDPG焦磷酸化酶焦磷酸化酶 3. 1- 磷酸葡萄糖转变成尿苷二磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖转变成尿苷二磷酸葡萄糖 2Pi+能量能量 1- 磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 OHHOOHHOHHOHHOHCH2OHHP P P 尿苷二磷酸葡萄糖尿苷二磷酸葡萄糖 ( uridine diphosphate glucose , UDPG ) OHHOOHHOHHOHHOHCH2OHHP P P尿苷尿苷P尿苷尿苷P P糖原糖原n + UDPG 糖原糖原n+1 + UDP 糖原合酶糖原合酶( glycogen synthase
49、) UDP UTP ADP ATP 核苷二磷酸激酶核苷二磷酸激酶4. -1,4-糖苷键式结合糖苷键式结合 此步的此步的糖原合酶糖原合酶是限速酶是限速酶* 定义定义* * 亚细胞定位：亚细胞定位：胞胞 浆浆 * * 肝糖元的分解肝糖元的分解 糖原糖原n n+1 +1 糖原糖原n + 1-n + 1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 磷酸化酶磷酸化酶 1. 1. 糖原的磷酸解（糖原的磷酸解（限速限速）糖原分解糖原分解 (glycogenolysis )习惯上指肝糖原习惯上指肝糖原分解成为葡萄糖的过程。分解成为葡萄糖的过程。 1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 磷酸葡萄糖变位酶磷酸葡萄糖变位酶
50、. 1-磷酸葡萄糖转变成磷酸葡萄糖转变成6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 . 6-磷酸葡萄糖水解生成葡萄糖磷酸葡萄糖水解生成葡萄糖 葡萄糖葡萄糖-6-磷酸酶磷酸酶 （肝，肾）（肝，肾）葡萄糖葡萄糖 6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 糖异生糖异生(gluconeogenesis)是指从是指从非糖非糖化合物转变为葡萄糖或糖原的过程。化合物转变为葡萄糖或糖原的过程。* * 部位部位* * 原料原料* * 概念概念 主要在肝、肾细胞的胞浆及线粒体主要在肝、肾细胞的胞浆及线粒体 主要有乳酸、甘油、生糖氨基酸主要有乳酸、甘油、生糖氨基酸1. 丙酮酸转变成磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸转变成磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)丙酮酸丙酮酸
