王镜岩生物化学知识点整理版

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1、word第一章 蛋白质化学教学目标:1.掌握蛋白质的概念、重要性和分子组成。-氨基酸的结构通式和20种氨基酸的名称、符号、结构、分类;掌握氨基酸的重要性质;熟悉肽和活性肽的概念。3.掌握蛋白质的一、二、三、四级结构的特点与其重要化学键。4.了解蛋白质结构与功能间的关系。第一节 蛋白质的分子组成一、蛋白质的元素化学组成主要有 C50%55%、H6%7%、O19%24%、N13%19%、S0%4%。有些蛋白质还含微量的P、Fe、Cu、Zn、Mn、Co、Mo、I等。各种蛋白质的含氮量很接近,平均为16%。因此,可以用定氮法来推算样品中蛋白质的大致含量。 每克样品含氮克数100=100g样品中蛋白质含

2、量g%二、蛋白质的根本组成单位氨基酸蛋白质在酸、碱或蛋白酶的作用下,最终水解为游离氨基酸aminoacid,即蛋白质组成单体或构件分子。存在于自然界中的氨基酸有300余种,但合成蛋白质的氨基酸仅20种称编码氨基酸,最先发现的是天门冬氨酸1806年,最后鉴定的是苏氨酸1938年。三氨基酸的重要理化性质 1一般物理性质-氨基酸为无色晶体,熔点一般在200 oC以上。各种氨基酸在水中的溶解度差异很大酪氨酸不溶于水。一般溶解于稀酸或稀碱,但不能溶解于有机溶剂,通常酒精能把氨基酸从其溶液中沉淀析出。芳香族氨基酸Tyr、Trp、Phe有共轭双键,在近紫外区有光吸收能力,Tyr、Trp的吸收峰在280nm,

3、Phe在265 nm。由于大多数蛋白质含Tyr、Trp残基,所以测定蛋白质溶液280nm的光吸收值,是分析溶液中蛋白质含量的快速简便的方法。2两性解离和等电点isoelectric point, pI 氨基酸在水溶液或晶体状态时以两性离子的形式存在,既可作为酸质子供体,又可作为碱质子受体起作用,是两性电解质,其解离度与溶液的pH有关。 在某一pH的溶液中,氨基酸解离成阳离子和阴离子的趋势和程度相等,成为兼性离子,呈电中性,此时溶液的pH称为该氨基酸的等电点。氨基酸的pI是由-羧基和-氨基的解离常数的负对数pK1和pK2决定的。计算公式为:pI=1/2(pK1+ pK2)。假如1个氨基酸有3个可

4、解离基团,写出它们电离式后取兼性离子两边的pK值的平均值,即为此氨基酸的等电点酸性氨基酸的等电点取两羧基的pK值的平均值,碱性氨基酸的等电点取两氨基的pK值的平均值。第二节 蛋白质的分子结构蛋白质是生物大分子,结构比拟复杂,人们用4个层次来描述,包括蛋白质的一级、二级、三级和四级结构。一级结构描述的是蛋白质的线性或一维结构,即共价连接的氨基酸残基的序列,又称初级或化学结构。二级以上的结构称高级结构或构象conformation。一、蛋白质的一级结构primary structure1953年,英国科学家F. Sanger首先测定了胰岛素insulin的一级结构,有51个氨基酸残基,由一条A链和

5、一条B链组成,分子中共有3个二硫键,其中两个在A、B链之间,另一个在A链内。蛋白质的一级结构测定或称序列分析常用的方法是Edman降解和重组DNA法。Edman降解是经典的化学方法,比拟复杂。首先要纯化一定量的待测蛋白质,分别作分子量测定、氨基酸组成分析、N-末端分析、C-末端分析;要应用不同的化学试剂或特异的蛋白内切酶水解将蛋白质裂解成大小不同的肽段,测出它们的序列,对照不同水解制成的两套肽段,找出重叠片段,最后推断蛋白质的完整序列。重组DNA法是基于分子克隆的分子生物学方法,比拟简单而高效,不必先纯化该种蛋白质,而是先要得到编码该种蛋白质的基因DNA片段,测定DNA中核苷酸的序列,再按三个

6、核苷酸编码一个氨基酸的原如此推测蛋白质的完整序列。这两种方法可以相互印证和补充。目前,国际互联网蛋白质数据库已有3千多种一级结构清楚。蛋白质一级结构是空间结构和特异生物学功能的根底。二、蛋白质的二级结构secondary structure蛋白质的二级结构是指其分子中主链原子的局部空间排列,是主链构象不包括侧链R基团。构象是分子中原子的空间排列,但这些原子的排列取决于它们绕键的旋转,构象不同于构型,一个蛋白质的构象在不破坏共价键情况下是可以改变的。但是蛋白质中任一氨基酸残基的实际构象自由度是非常有限的,在生理条件下,每种蛋白质似乎是呈现出称为天然构象的单一稳定形状。20世纪30年代末,L.Pa

7、nling 和R.B.Corey应用X射线衍射分析测定了一些氨基酸和寡肽的晶体结构,获得了一组标准键长和键角,提出了肽单元peptide unit的概念, 还提出了两种主链原子的局部空间排列的分子模型-螺旋和-折叠。1肽单位 肽键与其两端的-C共6个原子处于同一平面上,组成了肽单位所在的平面称肽键平面。肽键CN键长为0.132nm,比相邻的单键0.147nm短,而较C=N双键0.128nm长,有局部双键的性质,不能自由旋转。肽键平面上各原子呈顺反异构关系,肽键平面上的O、H以与2个-碳原子为反式构型trans configuration。主链中的CC和CN单键可以旋转,其旋转角、决定了两个相邻

8、的肽键平面相对关系。由于肽键平面的相对旋转,使主链可以以非常多的构象出现。事实上,肽链在构象上受到很大限制,因为主链上有1/3不能自由旋转的肽键,另外主链上有很多侧链R的影响。蛋白质的主链骨架由许多肽键平面连接而成。2.-螺旋(-helix) -螺旋是肽键平面通过-碳原子的相对旋转形成的一种严密螺旋盘绕,是有周期的一种主链构象。其特点是: 螺旋每转一圈上升3.6个氨基酸残基,螺距约0.54nm每个残基上升0.15nm,旋转100O。 相邻的螺圈之间形成链内氢键,氢键的取向几乎与中心轴平行。典型-螺旋一对氢键O与N之间共有13个原子3.613,前后间隔3个残基。螺旋的走向绝大局部是右手螺旋,残基

9、侧链伸向外侧。R基团的大小、荷电状态与形状均对-螺旋的形成与稳定有影响。3.-折叠(-pleated sheet) -折叠是一种肽链相当伸展的周期性结构。 相邻肽键平面间折叠成110O角,呈锯齿状。 两个以上具-折叠的肽链或同一肽链内不同肽段相互平行排列,形成-折叠片层,其稳定因素是肽链间的氢键。 逆向平行的片层结构比顺向平行的稳定。-螺旋和-折叠是蛋白质二级结构的主要形式。毛发中的-角蛋白和蚕丝中的丝心蛋白是其典型,在许多球蛋白中也存在,但所占比例不一样。胶原蛋白中存在的螺旋结构不同于一般的-螺旋,是由3条具有左手螺旋的链相互缠绕形成右手超螺旋分子。链间氢键以与螺旋和超螺旋的反向盘绕维持其稳

10、定性。4-转角-turn为了紧紧折叠成球蛋白的严密形状,多肽链180O回折成发夹或-转角。其处由4个连续的氨基酸残基构成,常有Gly和Pro存在,稳定-转角的作用力是第一个氨基酸残基羰基氧O与第四个氨基酸残基的氨基氢H之间形成的氢键。-转角常见于连接反平行-折叠片的端头。5无规卷曲random coil多肽链的主链呈现无确定规律的卷曲。典型球蛋白大约一半多肽链是这样的构象。6超二级结构和结构域超二级结构和结构域是蛋白质二级至三级结构层次的一种过渡态构象。超二级结构指蛋白质中两个或三个具有二级结构的肽段在空间上相互接近,形成一特殊的组合体,又称为模体motif。通常有,等,例如钙结合蛋白质中的螺

11、旋-环-螺旋模序与锌指结构。结构域是球状蛋白质的折叠单位,是在超二级结构根底上进一步绕曲折叠有独特构象和局部生物学功能的结构。对于较小的蛋白质分子或亚基,结构域和三级结构是一个意思,即这些蛋白质是单结构域的;对于较大的蛋白质分子或亚基,多肽链往往由两个或两个以上的相对独立的结构域缔合成三级结构。三、蛋白质的三级结构tertiary structure指一条多肽链中所有原子的整体排布,包括主链和侧链。维系三级结构的作用力主要是次级键疏水相互作用、静电力、氢键等。在序列中相隔较远的氨基酸疏水侧链相互靠近,形成“洞穴或“口袋状结构,结合蛋白质的辅基往往镶嵌其内,形成功能活性部位,而亲水基团如此在外,

12、这也是球状蛋白质易溶于水的原因。1963年Kendrew等从鲸肌红蛋白的X射线衍射图谱测定它的三级结构153个氨基酸残基和一个血红素辅基,相对分子质量为17800。由AH 8段-螺旋盘绕折叠成球状,氨基酸残基上的疏水侧链大都在分子内部形成一个袋形空穴,血红素居于其中,富有极性与电荷的如此在分子外表形成亲水的球状蛋白。四、蛋白质的四级结构 (quaternary structure)有些蛋白质的分子量很大,由2条或2条以上具有独立三级结构的多肽链通过非共价键相互结合而成,称为蛋白质的四级结构。构成四级结构的每条多肽链称为亚基 (subunit),亚基单独存在时一般没有生物学功能,构成四级结构的几

13、个亚基可以一样或不同。如血红蛋白(hemoglobin,Hb) 是由两个-亚基和两个-亚基形成的四聚体22。五、蛋白质分子中的化学键蛋白质的一级结构是由共价键形成的,如肽键和二硫键。而维持空间构象稳定的是非共价的次级键。如氢键、盐键、疏水键、X德华引力等。第三节 蛋白质结构与功能的关系一、蛋白质一级结构与功能的关系一一级结构是空间构象的根底 20世纪60年代初,美国科学家C.Anfinsen进展牛胰核糖核酸酶的变性和复性实验,提出了蛋白质一级结构决定空间结构的命题。核糖核酸酶由124个氨基酸残基组成,有4对二硫键。用尿素和-巯基乙醇处理该酶溶液,分别破坏次级键和二硫键,肽链完全伸展,变性的酶失

14、去催化活性;当用透析方法去除变性剂后,酶活性几乎完全恢复,理化性质也与天然的酶一样。概率计算明确,8个半胱氨酸残基结合成4对二硫键,可随机组合成105种配对方式,而事实上只形成了天然酶的构象,这说明一级结构未破坏,保持了氨基酸的排列顺序就可能回复到原来的三级结构,功能依然存在。二种属差异 大量实验结果证明,一级结构相似的多肽或蛋白质,其空间结构和功能也相似,不同种属的同源蛋白质有同源序列,反映其共同进化起源,通过比拟可以揭示进化关系。 例如哺乳动物的胰岛素,其一级结构仅个别氨基酸差异A链5、6、10位,B链30位,它们对生物活性调节糖代谢的生理功能不起决定作用。从各种生物的细胞色素C(cyto

15、chrome c ) 的一级结构分析,可以了解物种进化间的关系。进化中越接近的生物,它们的细胞色素c的一级结构越近似。三分子病分子病是指机体DNA分子上基因缺陷引起mRNA分子异常和蛋白质生物合成的异常,进而导致机体某些功能和结构随之变异的遗传病。在1904年,发现镰刀状红细胞贫血病。大约化费了40多年才清楚患病原因,患者的血红蛋白HbS与正常人的HbA相比,仅-链的第6位上,Val取代了正常的Glu。目前全世界已发现有异常血红蛋白400种以上。二、蛋白质空间结构与功能的关系 蛋白质的空间结构是其生物活性的根底,空间结构变化,其功能也随之改变。肌红蛋白Mb和血红蛋白Hb是典型的例子。肌红蛋白M

16、b和血红蛋白Hb都能与氧进展可逆的结合,氧结合在血红素辅基上。然而Hb是四聚体分子,可以转运氧;Mb是单体,可以储存氧,并且可以使氧在肌肉内很容易地扩散。它们的氧合曲线不同,Mb为一条双曲线,Hb是一条 S型曲线。在低p(O2)下,肌红蛋白比血红蛋白对氧亲和性高很多,p(O2)为2.8torr(1torr133.3Pa)时,肌红蛋白处于半饱和状态。在高p(O2)下,如在肺部大约100torr时,两者几乎都被饱和。其差异形成一个有效的将氧从肺转运到肌肉的氧转运系统。Hb未与氧结合时,其亚基处于一种空间结构严密的构象紧X态,T型,与氧的亲和力小。只要有一个亚基与氧结合,就能使4个亚基间的盐键断裂,

17、变成松弛的构象松弛态,R型。T型和R型的相互转换对调节Hb运氧的功能有重要作用。一个亚基与其配体结合后能促进另一亚基与配体的结合是正协同效应,其理论解释是Hb是别构蛋白,有别构效应。第四节 蛋白质的理化性质蛋白质的理化性质和氨基酸相似,有两性解离与等电点、紫外吸收和呈色反响。作为生物大分子,还有胶体性质、沉淀、变性和凝固等特点。要了解和分析蛋白质结构和功能的关系就要利用其特殊的理化性质,采取盐析、透析、电泳、层析与离心等不损伤蛋白质空间构象的物理方法别离纯化蛋白质。一、蛋白质的高分子性质蛋白质的相对分子质量在1万100万,其颗粒平均直径约为4.3 nm胶粒X围是1100nm。准确可靠的测定方法

18、是超离心法,蛋白质的相对分子质量可用沉降系数S表示。在球状蛋白质三级结构形成时,亲水基团位于分子外表,在水溶液中与水起水合作用,因此,蛋白质的水溶液具有亲水胶体的性质。颗粒外表的水化膜和电荷是其稳定的因素,调节pH至pI、参加脱水剂等,蛋白质即可从溶液中沉淀出来。透析法是利用蛋白质不能透过半透膜的性质,去掉小分子物质,达到纯化的目的。大小不同的蛋白质分子可以通过凝胶过滤分开。又称分子筛层析。二、蛋白质的两性解离蛋白质和氨基酸一样是两性电解质,在溶液中的荷电状态受pH值影响。当蛋白质溶液处于某一pH时,蛋白质解离成正、负离子的趋势相等,即成为兼性离子,净电荷为零,此时溶液的pH称为该蛋白质的等电

19、点。pHpI时,该蛋白质颗粒带负电荷,反之如此带正电荷。在人体体液中多数蛋白质的等电点接近pH5,所以在生理pH7.4环境下,多数蛋白质解离成阴离子。少量蛋白质,如鱼精蛋白、组蛋白的pI偏于碱性,称碱性蛋白质,而胃蛋白酶和丝蛋白为酸性蛋白。三、蛋白质的变性、沉淀和凝固蛋白质在某些理化因素的作用下,空间结构被破坏,导致理化性质改变,生物学活性丧失,称为蛋白质的变性denaturation。蛋白质变性的本质是多肽链从卷曲到伸展的过程,不涉与一级结构的改变如加热破坏氢键,酸碱破坏盐键等。变性作用不过于剧烈,是一种可逆反响,去除变性因素,有些蛋白质原有的构象和功能可恢复或局部恢复,称为复性denatu

20、ration。蛋白质变性的主要表现是失去生物学活性,如酶失去催化能力、血红蛋白失去运输氧的功能、胰岛素失去调节血糖的生理功能等。变性蛋白溶解度降低,易形成沉淀析出;易被蛋白水解酶消化。蛋白质变性具有重要的实际意义。蛋白质自溶液中析出的现象,称为蛋白质的沉淀。盐析、有机溶剂、重金属盐、生物碱试剂都可沉淀蛋白质。盐析沉淀蛋白质不变性,是别离制备蛋白质的常用方法。如血浆中的清蛋白在饱和的硫酸铵溶液中可沉淀,而球蛋白如此在半饱和硫酸铵溶液中发生沉淀。乙醇、丙酮均为脱水剂,可破坏水化膜,降低水的介电常数,使蛋白质的解离程度降低,外表电荷减少,从而使蛋白质沉淀析出。低温时,用丙酮沉淀蛋白质,可保存原有的生

21、物学活性。但用乙醇,时间较长如此会导致变性。重金属盐Hg2+、Cu2+、Ag+,生物碱如三彔乙酸、苦味酸、鞣酸与蛋白质结合成盐而沉淀,是不可逆的。蛋白质变性不一定沉淀如强酸、强碱作用变性后仍然能溶解于强酸、强碱溶液中,将pH调至等电点,出现絮状物,仍可溶解于强酸、强碱溶液,加热如此变成凝块,不再溶解。凝固是蛋白质变性开展的不可逆的结果。沉淀的蛋白质不一定变性如盐析。四、蛋白质的紫外吸收和呈色反响蛋白质含芳香族氨基酸,在280nm波长处有特征性吸收峰,用于定量测定。蛋白质分子中的多种化学基团具有特定的化学性能,与某些试剂产生颜色反响,可用于定性、定量分析。如蛋白质分子中含有许多和双缩脲结构相似的

22、肽键,在碱性溶液与硫酸铜反响产生红紫色络合物双缩脲反响。酪氨酸含酚基,与米伦试剂生成白色沉淀,加热后变红色。Folin-酚试剂与酪氨酸反响生成蓝色。色氨酸与乙醛酸反响,慢慢注入浓硫酸,出现紫色环。第五节 蛋白质的分类自然界蛋白质分布广泛,种类繁多,有10121013种。目前仍无法按蛋白质的化学结构进展准确的分类,一般按蛋白质的分子形状、分子组成、生物功能进展分类。1按分子形状分为球状蛋白质和纤维状蛋白质。2按分子组成分为简单蛋白质和结合蛋白质。简单蛋白质完全水解的产物仅为-氨基酸。这类蛋白质按其溶解度等理化性质分为7类。包括清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白、谷蛋白、精蛋白、组蛋白和硬蛋白。结合蛋白质由

23、简单蛋白质和非蛋白质辅基组成。根据辅基的不同,这类蛋白质可分为5类。如核蛋白、糖蛋白、脂蛋白、色蛋白和磷蛋白。细胞核中的核蛋白是DNA与组蛋白结合而成,细胞质中的核糖体是RNA与蛋白质组成的,的病毒也是核蛋白。免疫球蛋白是一类糖蛋白,由蛋白质与糖以共价键相连而成;脂蛋白由蛋白质与脂类通过非共价键相连,存在生物膜和动物血浆中。3按蛋白质功能分为活性蛋白质和非活性蛋白质。活性蛋白质包括有催化功能的酶、有调节功能的激素、有运动、防御、承受和传递信息的蛋白质以与毒蛋白、膜蛋白等。胶原、角蛋白、弹性蛋白、丝心蛋白等是非活性蛋白质。第二章 核酸的化学教学目标:1.掌握DNA和RNA在化学组分、分子结构和生

24、物功能上的特点。2.掌握DNA双螺旋结构模型和t-RNA二级结构的要点,了解核酸的三级结构。3.熟悉核酸的性质一般性质、DNA热变性、复性与分子杂交。4.掌握基因组的概念,原核生物和真核生物基因组的特点。了解DNA测序的原理。导入:核酸是生物遗传的物质根底。它的发现和研究进展如何?1868年瑞士青年医生Miescher从脓细胞核中别离出一种含磷量很高的酸性化合物,称为核素。其继任者Altman开展了从酵母和动物组织中制备不含蛋白质的核酸的方法,于1889年提出核酸nucleic acid这一名称。早期核酸研究因“四核苷酸假说的错误进展缓慢。1943年Chargaff等揭示了DNA的碱基配对规律

25、,1944年美国Avery利用致病肺炎球菌中提取的DNA使另一种非致病性的肺炎球菌的遗传性状发生改变而成为致病菌,发现正是DNA携带遗传信息。Astbury、Franklin和Wilkins用X射线衍射法研究DNA分子结构,得到清晰衍射图。Watson 和Crick在此根底上于1953年提出了DNA双螺旋结构模型,说明了基因结构、信息和功能三者之间的关系,奠定了分子生物学根底。1958年Crick提出“中心法如此;60年代破译遗传密码,说明3类RNA参与蛋白质生物合成的过程;70年代诞生了基因重组和DNA测序生物技术,90年代提出人类基因组计划,21世纪进入后基因组时代。核酸的研究成了生命科学

26、中最活跃的领域之一。第一节 核酸的化学组成天然存在的核酸有两类,即脱氧核糖核酸deoxyribonucleic acid,DNA和核糖核酸ribonucleic acid,RNA。DNA分子是生物体的遗传信息库,分布在原核细胞的核区,真核细胞的核和细胞器以与病毒中;RNA分子参与遗传信息表达的一些过程,主要存在于细胞质。一、核酸的根本组成单位核酸是一种多聚核苷酸,用不同的降解法得到其组成单位核苷酸。而核苷酸又由碱基、戊糖和磷酸组成。一 戊糖 DNA含-D-2-脱氧核糖,RNA含-D-核糖。这是核酸分类的依据。核糖中的C记为15。二碱基base 核酸中的碱基有两类:嘌呤碱和嘧啶碱。有5种根本的碱

27、基外,还有一些含量甚少的稀有碱基。DNA和RNA中常见的两种嘌呤碱是腺嘌呤adenine,A、鸟嘌呤guanine,G。而嘧啶碱有所不同:RNA主要含胞嘧啶cytosine,C、尿嘧啶uracil,U,DNA主要含胞嘧啶、胸腺嘧啶thymine,T。tRNA中含有较多的稀有碱基修饰碱基,多为甲基化的。三核苷是碱基和戊糖生成的糖苷。通过C1- N9或C1- N1糖苷键连接,用单字符表示,脱氧核苷如此在单字符前加d。常见的修饰核苷有:次黄苷或肌苷为I、黄嘌呤核苷X、二氢尿嘧啶核苷D、假尿苷等。注意符号的意义,如m5dC。四核苷酸是核苷的磷酸酯。生物体内游离存在的多是5- 核苷酸如pA、pdG等。常

28、见的核苷酸为AMP、GMA、CMP、UMP。常见的脱氧核苷酸有dAMP、dGMA、dCMP、dTMP。AMP是一些重要辅酶的结构成分如NAD+、NADP+、FAD等;环化核苷酸cAMP/cGMP是细胞功能的调节分子和信号分子。ATP在能量代谢中起重要作用。核苷酸是两性电解质,有等电点。核苷酸有互变异构和紫外吸收。含氧的碱基有酮式和烯醇式两种互变异构体,在生理pH条件下主要以酮式存在二、核苷酸的连接方式RNA和DNA链都有方向性,从5 3。前一位核苷酸的3- OH与下一位核苷酸的5位磷酸基之间形成3,5-磷酸二酯键,从而形成一个没有分支的线性大分子,两个末端分别称为5末端和3末端。大分子的主链由

29、相间排列的戊糖和磷酸构成,而碱基可看作主链上的侧链基团,主链上的磷酸基是酸性的,在细胞pH下带负电荷;而碱基有疏水性。讨论:列表说明DNA和RNA在化学组成、分子结构和生物功能方面的主要特点。第二节 DNA的分子结构一、 DNA的一级结构 (primary stucture)DNA的一级结构是指分子中脱氧核苷酸的排列顺序,常被简单认为是碱基序列base sequence。碱基序有严格的方向性和多样性。一般将5- 磷酸端作 为多核苷酸链的“头,写在左侧,如pACUGA 5 3 。 在DNA一级结构中,有一种回文结构的特殊序列,所谓回文结构即DNA互补链上一段反向重复顺序,正读和反读意义一样,经反

30、折可形成“十字形结构,在转录成RNA后可形成“发夹样结构,有调控意义。 GCTA GTTCA CTC TGAAC AATT CGAT CAAGT GAG ACTTG TTAA DNA分子很大,最小的病毒DNA约含5000b。1965年Holley用片段重叠法完成酵母tRNAala 76nt 序列测定;1977年Sanger利用双脱氧法酶法测定了X174单链DNA5386b的全序列。1990年实施的人类基因组计划HGP,用15年,投资30亿美元,完成人类单倍体基因组DNA3109bp全序列的测定。该计划由美、英、日、法、德、中六国科学家合作,于2003年提前完成,生命科学进入后基因组时代,研究重

31、点从测序转向对基因组功能的研究。二、DNA的二级结构双螺旋(double helix) 1953年,Watson和Crick根据Wilkins 和Franklin拍摄的DNA X-射线照片DNA有0.34nm和3.4nm两个周期性变化以与Chargaff等人对DNA的碱基组成的分析A=T,G=C,A+G=C+T,推测出DNA是由两条相互缠绕的链形成。Watson-Crick 双螺旋结构模型如如下图:1两条反向平行的多核苷酸链形成右手螺旋。一条链为5 3,另一条为3 5。某些病毒的DNA是单链分子ssDNA2碱基在双螺旋内侧,A与T,G与C配对,A与T形成两个氢键,G与C形成三个氢键。糖基-磷酸

32、基骨架在外侧。外表有一条大沟和一小沟。3螺距为3.4 nm,含10个碱基对bp,相邻碱基对平面间的距离为0.34 nm。螺旋直径为2 nm。氢键维持双螺旋的横向稳定。碱基对平面几乎垂直螺旋轴,碱基对平面间的疏水堆积力维持螺旋的纵向稳定。4碱基在一条链上的排列顺序不受限制。遗传信息由碱基序所携带。5DNA构象有多态性。Watson和Crick根据Wilkins 和Franklin拍摄的DNA X-射线照片是相对湿度92%的DNA钠盐所得的衍射图,因此Watson-Crick 双螺旋结构称B-DNA。细胞内的DNA与它非常相似。另外还有A-DNA、C-DNA、D-DNA。1979年Rich发现Z-

33、DNA左手螺旋、螺距4.5nm、直径1.8nm三、DNA的三级结构DNA 双螺旋进一步盘曲所形成的空间构象称DNA的三级结构。某些病毒、细菌、真核生物线粒体和叶绿体的DNA是环形双螺旋,再次螺旋化形成超螺旋;在真核生物细胞核内的DNA是很长的线形双螺旋,通过组装形成非常致密的超级结构。 1环形DNA可形成超螺旋 当将线性过旋或欠旋的双螺旋DNA连接形成一个环时,都会自动形成额外的超螺旋来抵消过旋或欠旋造成的应力,目的是维持B构象。过旋DNA会自动形成额外的左手螺旋正超螺旋,而欠旋形成额外的右手螺旋负超螺旋。一段双螺旋圈数为10的B-DNA连接成环形时,不发生进一步扭曲,称松弛环形DNA双螺旋的

34、圈数=链绕数,即T=L,超螺旋数W=0;L=T+W,但将这一线形DNA的螺旋先拧松一圈再连接成环时,解链环形DNA存在的扭曲X力,可导致双链环向右手方向扭曲形成负超螺旋T10,L=9,W = -1。在生物体内,绝大多数超螺旋DNA以负超螺旋的形式存在,也就是说,一旦超螺旋解开,如此会形成解链环形DNA,有利于DNA复制或转录。 螺旋具有一样的结构,但L值不同的分子称为拓扑异构体。DNA拓扑异构酶切断一条链或两条链,拓扑异构体可以相互转变。W的正表示双链闭环的螺旋圈在增加,W的负表示减少。L和T的正负表示螺旋方向,右手为正,左手螺旋为负;L值必定是整数。2真核细胞染色体 真核细胞DNA是线形分子

35、,与组蛋白结合,其两端固定也形成超螺旋结构。DNA被严密地包装成染色体来自三个水平的折叠:核小体、30nm纤丝和放射环。核小体是染色体的根本结构单位,是DNA包装的第一步,它由DNA结合到组蛋白上形成复合物,在电镜下显示为成串的“念珠状。组蛋白是富含精氨酸和赖氨酸的碱性蛋白质,其氨基酸序列在进化中是高度保守的。组蛋白有5种,H2A、H2B、H3和H4各两分子组成的八聚体是核小体核心颗粒,DNA缠绕其上,相邻核小体间的DNA称为连接DNA且结合H1。200 bpDNA的长度约为68nm,被压缩在10nm的核小体中。压缩比约为7。30nm纤丝是第二级压缩,每圈含6个核小体,压缩比是6。30nm螺旋

36、管再缠绕成超螺旋圆筒,压缩比是40。再进一步形成染色单体,总压缩近一万倍。典型人体细胞的DNA理论长度应是180 cm,被包装在46个5m的染色体中。四、DNA和基因组1DNA分子中的最小功能单位称作基因,为RNA或蛋白质编码的基因称结构基因,DNA中具调节功能而不转录生成RNA的片段称调节基因。基因组genome是某生物体所含的全部基因,即全部DNA或完整的单套遗传物质配子中的整套基因。106 bp,有30004000个基因,DNA完全伸展总长约。原核生物基因组的特点是:结构简炼,绝大局部为蛋白质编码结构基因;有转录单元,即功能相关的基因常串联一起,并转录在同一mRNA多顺反子mRNA中;有

37、基因重叠现象,即同一段DNA携带两种不同蛋白质的信息。107bp,含6374个基因。人类基因组有3109 bp,含4万个基因。第三节 RNA的分子结构RNA通常以单链形式存在,比DNA分子小得多,由数十个至数千个核苷酸组成。RNA链可以回折且通过A与U,G与C配对形成局部的双螺旋,不能配对的碱基如此形成环状突起,这种短的双螺旋区和环称为发夹结构。 RNA的C2位羟基是游离的,是一个易发生不良反响的位置,它使RNA的化学性质不如DNA稳定,能较DNA产生更多的修饰组分。RNA的种类、大小、结构都比DNA多样化,按照功能的不同和结构的特点,RNA主要分为tRNA、rRNA和mRNA三类。此外,细胞

38、的不同部位还存在着另一些小分子RNA,如核内小RNAsnRNA、核仁小RNAsnoRNA、胞质小RNAscRNA等,分别参与mRNA的前体hnRNA和rRNA的转运和加工过程。一、转运RNAtransfer RNA,tRNA1分子量最小的RNA,约占总RNA的15%。主要功能是在蛋白质生物合成过程中,起着转运氨基酸的作用。21965年Holley等测定了酵母丙氨酸tRNA的一级结构,并提出二级结构模型。一级结构特点:核苷酸残基数在7395;含有较多的稀有碱基如mG、DHU等;5-末端多为pG,3- 末端都是-CCA。3tRNA的二级结构为“三叶草形,包括4个螺旋区、3个环与一个附加叉。各局部的

39、结构都和它的功能有关。5端17位与近3端6772位形成的双螺旋区称氨基酸臂,似“叶柄,3端有共同的-CCA-OH结构,用于连接该RNA转运的氨基酸。3个环是二氢尿嘧啶环D环、反密码子环、TC环。419731975年S.H.Kim的X射线衍射分析明确,tRNA的三级结构呈倒L字母形,反密码环和氨基酸臂分别位于倒L的两端。二、信使RNAmessenger RNA,m RNA1细胞内含量较少的一类RNA,约占总RNA的3%。其功能是将核内DNA的碱基顺序遗传信息按碱基互补原如此转录至核糖体,指导蛋白质的合成。2种类多,作为不同蛋白质合成的模板,其一级结构差异很大。真核细胞的mRNA有不同于原核细胞的

40、特点:3- 末端有多聚ApolyA尾,5-末端加有一个“帽式结构,m7 Gppp。 3代谢活跃,寿命较短。三、核糖体RNAribosomal RNA,rRNA1约占细胞总RNA的80%。主要功能是与多种蛋白质组成核糖体,是蛋白质合成的场所。2核糖体在结构上可别离为大小两个亚基。原核细胞的rRNA有3种,23S与5S rRNA在大亚基,16S在小亚基。真核细胞有4种rRNA,其中大亚基含28S、5.8S、5S,小亚基只有18S。3. 各种rRNA的一级结构中的核苷酸残基数与其顺序都不一样,且有特定的二级结构。第四节 核酸的性质一、一般理化性质1DNA为白色纤维状固体,RNA为白色粉末;都微溶于水

41、,不溶于一般有机溶剂。常用乙醇从溶液中沉淀核酸。2具有大分子的一般特性。分子大小可用Da、b或bp、S、链长m表示。一个bp相当的核苷酸平均分子量为660Da;1m长的DNA双螺旋相当3000bp或2106Da。3两性电解质。各种核酸的大小与所带的电荷不同,可用电泳和离子交换法别离。RNA在室温下易被稀碱水解,DNA较稳定,此特性用来测定RNA的碱基组成和纯化DNA。4紫外吸收,最大吸收峰在260nm处,核酸的变性或降解,吸光度A升高,称为增色效应。二、核酸的变性和复性1变性的概念在理化因素作用下,核酸的双螺旋区氢键断裂,空间结构破坏,形成单链无规线团状态的过程。变性的因素有热、酸、碱、乙醇、

42、尿素等。变性的本质是次级键的变化。变性的结果是紫外吸收值明显增加增色效应,DNA粘度下降,生物学功能局部或全部丧失。2DNA的热变性和TmDNA热变性过程中,紫外吸收值增高,有一个特征性曲线称熔解曲线,通常将熔解曲线的中点,即紫外吸收值达到最大值50%时的温度称为解链温度,又叫熔点Tm。DNA的热变性是爆发式的,像结晶的溶解一样,只在很狭窄的温度X围内完成,一般在70800C之间。变性温度与碱基组成、DNA长度与变性条件有关。GC含量越高,Tm越大;DNA越长,Tm越大;溶液离子强度增高,Tm增加。3DNA的复性与分子杂交 变性DNA在适当条件下,两条互补链可重新配对,恢复天然双螺旋构象,这一

43、现象称为复性。热变性的DNA经缓慢冷却后即可复性,这一过程称为退火annealing。影响复性速度的因素很多,如单链DNA的起始浓度、温度最适复性温度是比Tm约低250C、盐浓度、片断长度、序列复杂性等。分子杂交是以核酸的变性和复性为根底,只要不同来源的核酸分子的核苷酸序列含有可以形成碱基互补配对的片段,就可以形成DNA/DNA,RNA/RNA或DNA/RNA杂化双链,这个现象称为核酸分子杂交hybridization。标记一个来源的核酸放射性同位素或荧光标记,通过杂交可以检测与其有互补关系的DNA或RNA,这种标记的核酸称为基因探针gene probe,也就是一段带有检测标记,且顺序,与目的

44、基因互补的核酸序列。基因探针的“集成化 就是基因芯片gene chip。是把已经测序的基因固定在硅片或玻璃片上制成的。在医疗诊断和科学研究中已被快速地运用。三、核酸的序列测定DNA序列是指携带遗传信息的DNA分子中的A、C、G、T的序列。分析方法主要有两种,一种是Maxam-Gilbert化学法,另一种是Sanger的双脱氧法。现在一般都采用后者,其根本原理是:1用凝胶电泳别离待测的DNA片段用作模板。2将模板、引物、4种dNTP、适宜的聚合酶置于4个试管,每一试管按准确比例各参加一种ddNTP,用同位素或荧光物质标记。3利用ddNTP可特异地终止DNA链延长的特点,4个试管的聚合反响可以得到

45、一系列大小不等、被标记的片段。4将4个反响管同时加到聚丙烯凝胶上电泳,标记片段按大小别离,放射自显影后可按谱型读出DNA序列。在以上两种方法的根底上,通过与计算机技术和荧光技术的结合,发明了自动测序仪。目前,常用的测序策略是“鸟枪法,形象地说是将较长的基因片段打断,构建一系列的随机亚克隆,然后测定每个亚克隆的序列,用计算机分析以发现重叠区域,最终对大片段的DNA定序。第三章 酶教学目标:1掌握酶的概念和作用特点,了解酶的分类与命名。2熟悉酶的分子组成、结构与功能单纯酶和结合酶,酶的辅因子、维生素的类别与功能,酶的活性部位,酶原激活,同工酶、变构酶和抗体酶。3熟悉酶的作用机制。4熟悉影响酶促反响

46、的因素酶浓度、底物浓度、温度、pH、激活剂与抑制剂;掌握酶促反响速度的表示、米氏方程和米氏常数的意义。5了解酶的制备与应用。第一节 概 论导入:酶学知识来源于生产与生活实践。我们祖先很早就会制酱和酿酒。西方国家于1810年发现酵母可将糖转化为酒精;1833年,Payen与Persoz从麦芽的水抽提物中用酒精沉淀得到一种热不稳定物,可使淀粉水解成可溶性糖;1878年德国科学家屈内Kuhne首先把这类物质称为酶enzyme,其意“在酵母中 。1860年法国科学家巴斯德Pasteur认为发酵是酵母细胞生命活动的结果,细胞破裂如此失去发酵作用。1897年,Buchner兄弟首次用不含细胞的酵母提取液实

47、现了发酵,证明发酵是酶作用的化学本质,获得1911年诺贝尔化学奖。1926年,美国生化学家Sumner第一次从刀豆得到脲酶结晶,并证明是蛋白质。1930年,Northrop得到胃蛋白酶的结晶1946年二人共获诺贝尔化学奖。1963年测定第一个牛胰RNaseA序列124aa;1965年揭示卵清溶菌酶的三维结构129aa。一、酶的概念酶是由活细胞合成的,对其特异底物起高效催化作用的生物催化剂biocatalyst。已发现的有两类:主要的一类是蛋白质酶enzyme,生物体内已发现4000多种,数百种酶得到结晶。美国科学家Cech于1981年在研究原生动物四膜虫的RNA前体加工成熟时发现核酶“ribo

48、zyme,为数不多,主要做用于核酸1989年的诺贝尔化学奖。二、酶的作用特点酶所催化的反响称为酶促反响。在酶促反响中被催化的物质称为底物,反响的生成物称为产物。酶所具有的催化能力称为酶活性。酶作为生物催化剂,具有一般催化剂的共性,如在反响前后酶的质和量不变;只催化热力学允许的化学反响,即自由能由高向低转变的化学反响;不改变反响的平衡点。但是,酶是生物大分子,又具有与一般催化剂不同的特点。1极高的催化效率 酶的催化效率通常比非催化反响高1081020倍,比一般催化剂高1071013倍。例如,脲酶催化尿素的水解速度是H+催化作用的71012倍;碳酸酐酶每一酶分子每秒催化6105 CO2与水结合成H

49、2CO3,比非酶促反响快107倍。 2高度的特异性酶对催化的底物有高度的选择性,即一种酶只作用一种或一类化合物,催化一定的化学反响,并生成一定的产物,这种特性称为酶的特异性或专一性。有结构专一性和立体异构专一性两种类型。结构专一性又分绝对专一性和相对专一性。前者只催化一种底物,进展一种化学反响。如脲酶仅催化尿素水解。后者可作用一类化合物或一种化学键。如酯酶可水解各种有机酸和醇形成的酯。在动物消化道中几种蛋白酶专一性不同,胰蛋白酶只水解Arg或Lys羧基形成的肽键;胰凝乳蛋白酶水解芳香氨基酸与其它疏水氨基酸羧基形成的肽键。立体异构专一性指酶对底物立体构型的要求。例如乳酸脱氢酶催化L-乳酸脱氢为丙

50、酮酸,对D-乳酸无作用;L-氨基酸氧化酶只作用L-氨基酸,对D-氨基酸无作用。3酶活性的可调节性酶促反响受多种因素的调控,通过改变酶的合成和降解速度可调节酶的含量;酶在胞液和亚细胞的隔离分布构成酶的区域化调节;代谢物浓度或产物浓度的变化可以抑制或激活酶的活性;激素和神经系统的信息,可通过对关键酶的变构调节和共价修饰来影响整个酶促反响速度。所以酶是催化剂又是代谢调节元件,酶水平的调节是代谢调控的根本方式。4酶的不稳定性酶主要是蛋白质,凡能使蛋白质变性的理化因素均可影响酶活性,甚至使酶完全失活。酶催化作用一般需要比拟温和的条件37、1atm、pH7。三、酶的分类与命名一酶的分类根据国际酶学委员会I

51、nternational Enzyme mission,IEC的规定,按照酶促反响的性质,分为六大类:1氧化复原酶oxidoreductases催化底物进展氧化复原反响。如乳酸脱氢酶、琥珀酸脱氢酶、细胞色素氧化酶、过氧化氢酶、过氧化物酶等。2转移酶transferases催化底物之间某些基团的转移或交换。如甲基转移酶、氨基转移酶、磷酸化酶等。3水解酶hydrolases催化底物发生水解反响。如淀粉酶、蛋白酶、核酸酶、脂肪酶等。4裂解酶lyases催化底物裂解或移去基团形成双键的反响或其逆反响。如碳酸酐酶、醛缩酶、柠檬酸合成酶等。5异构酶(isomerases) 催化各种同分异构体之间相互转化。

52、如磷酸丙糖异构酶、消旋酶等。6合成酶(ligases) 催化两分子底物合成一分子化合物,同时偶联有ATP的分解释能。如谷氨酰胺合成酶、氨基酸-RNA连接酶等。二酶的命名1961年,国际酶学委员会(IEC)主要根据酶催化反响的类型,把酶分为6大类,制定了系统命名法。规定每一酶只有一个系统名称,它标明酶的所有底物与催化反响性质,底物名称之间以“:分隔,同时还有一个由4个数字组成的系统编号。如谷丙转氨酶的系统名称是丙氨酸:- 酮戊二酸氨基转移酶酶表中的统一编号是EC.2。乳酸脱氢酶的编号是EC1.1.1.27。第二节 酶的分子组成、结构和功能一、酶的分子组成一单纯酶和结合酶单纯酶是仅由肽链构成的酶。

53、如脲酶、一些消化蛋白酶、淀粉酶、脂酶、核糖核酸酶等。结合酶由蛋白质局部和非蛋白质局部组成,前者称为酶蛋白(apoenzyme),决定酶的特异性和高效率;后者称为辅助因子(cofactor),决定反响的种类和性质。两者结合形成的复合物称为全酶holoenzyme,这两局部对于催化活性都是必需的。酶蛋白有单条肽链和多个亚基组成的。前者称为单体酶,为数不多,均为水解酶,如胰蛋白酶、核糖核酸酶、溶菌酶等;多个一样或不同亚基以非共价键连接的酶称为寡聚酶,如磷酸化酶a,3-磷酸甘油醛脱氢酶等。细胞内存在着许多由几种不同功能的酶彼此嵌合形成的多酶复合体,即多酶体系,它利于一系列反响的连续进展,如丙酮酸脱氢酶

54、体系、脂肪酸合成酶复合体。在多酶体系中,能影响整条代谢途径方向和速度的酶称为关键酶,关键酶通常催化单向不平衡反响,或者是该多酶体系中催化活性最低的限速酶。二酶的辅因子酶的辅助因子指金属离子或小分子有机化合物又称辅酶与辅基。1.金属离子 约2/3的酶含有金属离子,常见的是K+、Na+、Mg2+、Cu2+Cu+、Zn2+、Fe2+Fe3+等。金属离子的作用是多方面的:参与酶的活性中心;在酶蛋白与底物之间起桥梁作用;维持酶分子发挥催化作用所必需的构象;中和阴离子,降低反响中的静电斥力。辅酶与辅基是一些化学稳定的小分子有机物,是维生素样的物质,参与酶的催化过程,在反响中传递电子、质子或一些基团。辅酶与

55、酶蛋白的结合疏松,可以用透析或超滤方法除去;辅基如此与酶蛋白结合严密,不能用上述方法除去。一种酶蛋白只能与一种辅助因子结合成一种特异的酶,但一种辅助因子可以与不同的酶蛋白结合构成多种特异性酶,以催化各种化学反响。维生素Vitamin是维持机体正常生命活动所必需的一类小分子有机物,根本不能在体内合成,即使有几种能自行合成,也因合成量不足而必须从食物中摄取。维生素的需要量与缺乏症是营养学的课题。维生素原意是“生命中必不可少的胺,波兰学者凡克把从米糠中提取出治疗脚气病有效的成分命名为维生素,现已发现13种,按溶解性分为水溶性和脂溶性两大类。脂溶性维生素以独立发挥作用为主,A、D、E、K具有一些特殊的

56、生理功能。以下8种水溶性的维生素都以辅酶的形式参与结合酶的组成。也有些本身就是辅酶,如硫辛酸、抗坏血酸。含维生素的辅酶与其主要功能维生素 辅酶形式 反响类型硫胺素B1 焦磷酸硫胺素TPP-酮酸氧化脱羧反响核黄素B2 黄素单核苷酸FMN黄素腺嘌呤二核苷酸FAD 氧化复原反响烟酸或烟酰胺PP 烟酰胺腺嘌呤二核苷酸NAD+烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸NADP+ 氧化复原反响泛酸 辅酶ACoA-SH 酰基转移反响吡哆醇、吡哆醛、吡哆胺B6 磷酸吡哆醛、磷酸吡哆胺 转氨基作用、脱羧作用生物素 生物胞素 CO2的固定叶酸 四氢叶酸 一碳单位转移钴胺素B12 5- 脱氧腺苷钴胺素甲钴胺素 1,2 -氢原子转移甲

57、基转移二、酶的活性部位酶的活性部位active site是它结合底物和将底物转化为产物的区域,又称活性中心。它是由在线性多肽链中可能相隔很远的氨基酸残基形成的三维小区为裂缝或为凹陷。酶活性部位的基团属必需基团,有二种:一是结合基团,其作用是与底物结合,生成酶-底物复合物;二是催化基团,其作用是影响底物分子中某些化学键的稳定性,催化底物发生化学反响并促进底物转变成产物,也有的必需基团同时有这两种功能。还有一些化学基团位于酶的活性中心以外的部位,为维持酶活性中心的构象所必需,称为酶活性中心以外的必需基团。构成酶活性中心的常见基团有组氨酸的咪唑基、丝氨酸的羟基、半胱氨酸的巯基等。如丝氨酸蛋白酶家族的

58、胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶和弹性蛋白酶,都催化蛋白质的肽键使之水解,但底物的专一性由它们的底物-结合部位中氨基酸基团的性质所决定,与其作用的底物互补。像胰蛋白酶,在它的底物-结合部位有带负电荷的Asp残基,可与底物侧链上带正电荷的Lys和Arg相互作用,切断其羧基侧;胰凝乳蛋白酶在它的底物-结合部位有带小侧链的氨基酸残基,如Gly和Ser,使底物庞大的芳香的和疏水氨基酸残基得以进入,切断其羧基側;弹性蛋白酶有相对大的Val和Thr不带电荷的氨基酸側链,凸出在它的底物-结合部位,阻止了除Ala和Gly小側链以外的所有其他氨基酸。三、酶原激活没有活性的酶的前体称为“酶原,酶原转变成酶的过程称为酶原激活

59、。其实质是酶活性部位形成或暴露的过程。一些与消化作用有关的酶,如胃蛋白酶、胰蛋白酶在最初合成和分泌时,没有催化活性。胃蛋白酶原在H+作用下,自N端切下几个多肽碎片,形成酶催化所需的空间结构,转化为胃蛋白酶。胰蛋白酶原随胰液进入小肠时被肠激酶激活,自N端切除一个6肽,促使酶的构象变化,形成活性中心,转变成有活性的胰蛋白酶。酶原的生物合成和酶原激活一般不在同一组织、细胞或细胞器中进展。酶原的激活具有重要的生理意义,不仅保护细胞本身不受酶的水解破坏,而且保证酶在特定的部位与环境中发挥催化作用。四、同工酶、变构酶、抗体酶一同工酶isozymes具有不同的分子形式但却催化一样的化学反响的一组酶称为同工酶

60、。1959年发现的第一个同工酶是乳酸脱氢酶LDH,它在NADH存在下,催化丙酮酸的可逆转化生成乳酸。它是一个寡聚酶,由两种不同类型的亚基组成5种分子形式:H4、H3M、H2M2、HM3、M4,它们的分子结构、理化性质和电泳行为不同,但催化同一反响,因为它们的活性部位在结构上一样或非常相似。M亚基主要存在骨骼肌和肝脏,而H亚基主要在心肌。心肌梗死的情况可通过血液LDH同工酶的类型的检测确定。二变构酶(allosteric enzyme)变构酶又称别构酶,是一类调节代谢反响的酶。一般是寡聚酶,酶分子有与底物结合的活性部位和与变构剂非共价结合的调节部位,具有变构效应。引起变构效应的物质称为变构效应剂

61、。降低酶活性的称变构抑制剂或负效应物;反之,称为变构激活剂或正效应物。变构酶与血红蛋白一样,存在着协同效应。变构酶催化的反响速度与底物浓度的关系常呈S形曲线,这和非调节酶的动力学曲线双曲线不同。变构酶多为限速酶。在多酶体系,限速酶一般位于代谢途径的起点或分支点上,对控制反响总速度起关键作用。如异柠檬酸脱氢酶就是一个变构酶,是三羧酸循环的关键酶,NAD+、ADP和柠檬酸是该酶的变构激活剂,而NADH和ATP是变构抑制剂。三抗体酶abzyme既是抗体又具有催化功能的蛋白质称为“抗体酶或催化性抗体,其本质是免疫球蛋白,但是在易变区赋予了酶的属性。1986年科学家根据过渡态理论和免疫学原理,运用单克隆

62、抗体技术成功地制备了具有酶活性的抗体。这加深了人们对酶作用原理的理解,而且在临床医学与制药业等方面有很好的应用。第三节 酶的作用机制一、酶的催化本质现代化学反响速度理论是过渡态理论。在一个化学反响体系中,反响物从“初态 到“过渡态,转变成产物即到达“终态。“过渡态是底物分子被激活的不稳定态,不同于反响中间物,它具有最高能量,又处在一个短暂的分子瞬间,某些化学键正在断裂和形成并达到能生成产物或再返回生成反响物的程度。酶催化的反响速度快是降低反响的能垒,即降低底物分子所必须具有的活化能。催化和非催化反响,其反响物和产物间总的标准自由能差是一样的。二、中间产物学说和诱导契合学说酶的作用机制包含酶如何同底物结合以与怎样加快反响速度两个内容。20世纪初和40年代,科学家就提出了酶

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