第三章蛋白质化学3，蛋白质的结构层次及其维持力。

蛋白质的一级结构：通常描述为蛋白质多肽链中氨基酸的连接顺序，简称氨基酸序列。

蛋白质的一级结构反映蛋白质分子的共价键结构；其维持力主要为肽键，还可能存在二硫键等其他共价键。

蛋白质的二级结构：是指蛋白质多肽链局部片段的构象，该片段的氨基酸序列是连续的，主链构象通常是规则的；其维持力为氢键。

[蛋白质的二级结构是指蛋白质分子中某一段肽链的局部空间结构，尤其是那些稳定的、有规律的周期性结构。

这些结构涉及的是该段肽链主链骨架原子的相对位置，不涉及AA残基侧链的构象。

]（课件概念）蛋白质的超二级结构：又称模体、基序，是指几个二级结构单元进一步聚集和结合形成的特定构象单元，如αα、βαβ、ββ、螺旋-转角-螺旋、亮氨酸拉链等。

蛋白质的三级结构：是指蛋白质分子整条肽链的空间结构，描述其所有原子的空间排布。

蛋白质三级结构的形成是肽链在二级结构基础上进一步折叠的结果；其维持力为疏水作用、氢键、离子键和范德华力等非共价键及二硫键等少量共价键。

蛋白质的四级结构：多亚基蛋白质的亚基与亚基通过非共价键结合，形成特定的空间结构，这一结构层次称为该蛋白质的四级结构；其维持力为疏水作用、氢键、离子键和范德华力等非共价键。

4.比较蛋白质变性和蛋白质变构。

2.B-DNA右手双螺旋结构的基本内容。

①两股DNA链反向互补形成双链结构：在该结构中，脱氧核糖与磷酸交替连接构成主链，位于外面，碱基侧链位于内部。

双链碱基形成Watson-Crick碱基对，即腺嘌呤（A）以两个氢键与胸腺嘧啶（T）结合，鸟嘌呤（G）以三个氢键与胞嘧啶（C）结合，这种配对称为碱基配对原则。

由此，一股DNA链的碱基序列决定着另一股DNA链的碱基序列，两股DNA链称为互补链。

②DNA双链进一步形成右手双螺旋结构：在双螺旋结构中，碱基平面与螺旋轴垂直，糖基平面与碱基平面接近垂直，与螺旋轴平行；双螺旋直径为2nm，每一螺旋含10bp（bp：双链核酸长度单位，1bp 为1个碱基对），螺距为3.4nm，相邻碱基对之间的轴向距离为0.34nm；双螺旋表面有两条沟槽：相对较深、较宽的为大沟（轴向沟宽2.2nm），相对较浅、较窄的为小沟（轴向沟宽1.2nm）。

[课件沟宽计算方式不同，如下：大沟(也称主槽 major groove)宽1.2nm，小沟(也称次槽minor groove)宽0.6nm。

]③氢键和碱基堆积力维系DNA双螺旋结构的稳定性：碱基对氢键维系双链结构的横向稳定性，碱基对平面之间的碱基堆积力（属于疏水作用和范德华力）维系双螺旋结构的纵向稳定性。

3.从分子组成、结构、功能方面对蛋白质及DNA进行比较。

5.比较蛋白质变性与DNA变性。

DNA的变性是指在一定条件下（如加热）断开DNA双链碱基对氢键，使其局部解离，甚至完全解离成单链，形成无规线团。

导致DNA变性的理化因素包括高温和化学试剂（如酸、碱、乙醇、尿素和甲酰胺等）。

1.简述酶的活性中心及其所含的必需基团。

酶的活性中心，又称活性部位，是酶的分子结构中可以结合底物并催化其反应生成产物的部位。

酶的活性中心位于酶蛋白的特定结构域内，形如裂缝或凹陷，多为由氨基酸的疏水侧链构成的疏水环境。

活性中心的必需基团分为两类：一类是结合基团，其作用是与底物结合，形成酶-底物复合物；另一类是催化基团，其作用是改变底物分子中特定化学键的稳定性，将其转化成产物2.简述酶的辅助因子。

酶的辅助因子是某些酶在催化反应时所需的有机分子或离子（通常是金属离子），它们与酶结合牢固或松散，与无活性的酶蛋白结合成有活性的全酶。

从化学本质上看辅助因子有两类：①小分子有机化合物（包括金属有机化合物），多数是维生素（特别是B族维生素）的活性形式。

②无机离子，主要是金属离子。

辅助因子可以分为辅酶和辅基：①辅酶与酶蛋白结合松散甚至只在催化反应时才结合，可以用透析或超滤的方法除去。

②辅基与酶蛋白结合牢固甚至共价结合，不能用透析或超滤的方法除去，在催化反应时也不会离开活性中心。

3.简述酶促反应的特点。

酶具有与一般催化剂一样的特点：①只催化热力学上允许的化学反应；②可以提高化学反应速度，但不改变化学平衡；③在化学反应前后没有质和量的改变，并且极少量就可以有效地催化反应。

酶的特点：①高效性：酶能将化学反应速度提高105-1017倍。

②特异性：与一般催化剂相比，酶对所催化反应的底物和反应类型具有更高的选择性，包括绝对特异性、相对特异性、立体特异性。

③不稳定性：酶是蛋白质，对导致蛋白质变性的因素（如高温、强酸、强碱等）非常敏感，极易受这些因素的影响而变性失活。

④可调节性：生物体内存在着复杂而精细的代谢调节系统，既可以通过改变酶蛋白的结构来调节酶蛋白的活性，又可以通过改变酶蛋白的总量来调节酶的总活性，从而调节酶促反应速度，以确保代谢活动的协调性和统一性，确保生命活动的正常进行。

5.酶原和酶原激活及其意义。

酶原是酶的无活性前体。

酶原通过水解一个或几个特定肽键，或水解掉一个或几个特定肽段，使酶蛋白的构象发生改变，酶的活性中心形成或暴露，从而表现出酶活性。

酶原具有重要的生理意义：①酶原是酶的安全转运形式：一些消化酶类如胃蛋白酶、胰蛋白酶、糜蛋白酶和羧肽酶等都是以无活性的酶原形式分泌入消化道，经过激活才成为有活性的酶，发挥消化作用，这样可以避免在分泌过程中对细胞自身的蛋白质进行消化。

②酶原是酶的安全储存形式：凝血因子和纤溶系统以酶原的形式存在于血液循环中，一旦需要便迅速激活成有活性的酶，发挥对机体的保护作用。

2.简述生物氧化三个阶段的特点。

第一阶段：营养物质水解产物葡萄糖、脂肪酸和氨基酸等通过各自的代谢途径氧化生成乙酰辅酶A，并释出氢原子，反应在细胞质和线粒体内进行。

其中葡萄糖在这一阶段可以通过底物水平磷酸化推动合成少量高能化合物ATP。

营养物质氧化释出的氢原子由一系列递氢体和递电子体传递。

被传递的氢原子和电子统称还原当量。

第二阶段：乙酰基通过三羧酸循环氧化生成二氧化碳，并释放出大量还原当量，反应在线粒体内进行。

这一阶段通过底物水平磷酸化推动合成少量GTP。

第三阶段：前两阶段释出的还原当量经呼吸链传递给氧分子，将其还原成水，同时推动合成ATP，这是一个氧化磷酸化反应过程，反应在线粒体内进行。

3.生物体内典型的呼吸链的种类、组成及排列顺序。

营养物质的还原当量主要通过两条呼吸链传递给氧原子：①NADH氧化呼吸链：NADH→复合体I→Q→复合体III→Cyt c→复合体IV→O2②琥珀酸氧化呼吸链：琥珀酸→复合体II→Q→复合体III→Cyt c→复合体IV→O25.简述生物体内 ATP 生成的两种主要方式、在真核细胞中生成部位。

体内合成ATP的方式有两种：底物水平磷酸化和氧化磷酸化，以氧化磷酸化为主。

①底物水平磷酸化，简称底物磷酸化，是指由营养物质通过分解代谢生成高能化合物，通过高能基团转移推动合成ATP（GTP）。

②氧化磷酸化，是指由营养物质氧化分解释放的能量推动ADP与磷酸缩合生成ATP。

在线粒体内进行。

1.葡萄糖的分解代谢途径主要有哪些？葡萄糖分解代谢包括糖酵解途径、有氧氧化途径、磷酸戊糖途径和糖醛酸途径。

糖酵解途径是指葡萄糖在各组织细胞质中分解成丙酮酸，并释放部分能量推动合成ATP（2）供给生命活动。

有氧氧化途径是指当氧充足时，葡萄糖在细胞质中分解生成的丙酮酸进入线粒体，彻底氧化成CO2和H2O，并释放大量能量推动合成ATP（30-32）供给生命活动。

磷酸戊糖途径是葡萄糖在细胞质中经过6-磷酸葡萄糖氧化分解生成5-磷酸核糖和NADPH的途径，产生3-5个ATP。

糖醛酸途径是葡萄糖于细胞质中在尿苷二磷酸葡萄糖（UDP-葡萄糖）水平上氧化生成UDP-葡糖醛酸的途径。

产生1-3分子ATP。

2.试从下列各点比较无氧酵解与有氧氧化：反应条件、反应场所、终3.6-磷酸葡萄糖、丙酮酸、乙酰辅酶A、血糖的来源和去路。

（1）6-磷酸葡萄糖来源：①糖酵解：葡萄糖磷酸化生成6-磷酸葡萄糖，反应由己糖激酶或葡糖激酶催化，由ATP提供其γ-磷酸基，需要Mg2+。

②糖原分解： 1-磷酸葡萄糖异构生成6-磷酸葡萄糖，反应由磷酸葡糖变位酶催化。

③糖异生：（从丙酮酸开始，）6-磷酸果糖生成6-磷酸葡萄糖。

脂类代谢所产生的磷酸二羟丙酮、3-磷酸甘油醛在糖异生过程中生成6-磷酸葡萄糖。

去路：①糖酵解：6-磷酸葡萄糖异构生成6-磷酸果糖，反应由磷酸己糖异构酶催化，需要Mg2+。

（最终生成丙酮酸。

）②磷酸戊糖途径：6-磷酸葡萄糖脱氢生成6-磷酸葡萄糖酸-δ-内酯，同时将NADP+还原成NADPH，反应由6-磷酸葡萄糖脱氢酶催化，在细胞内基本不可逆，需要Mg2+。

（最终生成5-磷酸核糖、NADPH。

）③糖原合成：6-磷酸葡萄糖异构生成1-磷酸葡萄糖，反应由磷酸葡糖变位酶催化。

④糖异生：6-磷酸葡萄糖水解生成葡萄糖，反应由葡萄糖-6-磷酸酶催化，需要Mg2+。

（2）丙酮酸来源：①糖酵解：（从葡萄糖开始，）磷酸烯醇式丙酮酸含一个高能磷酸基团，通过底物水平磷酸化转移给ADP，生成ATP和丙酮酸，反应由丙酮酸激酶催化，需要K+和Mg2+。

②糖异生：在供氧充足时，L-乳酸与NAD+反应生成丙酮酸和NADH。

③转氨基反应：丙氨酸在谷丙转氨酶的催化下经转氨基作用生成丙酮酸。

④其他非氧化脱氨基：丝氨酸可以进行脱水脱氨基，生成丙酮酸。

半胱氨酸可以进行脱硫化氢脱氨基，生成丙酮酸。

去路：①糖酵解：丙酮酸与NADH反应生成L-乳酸和NAD+，反应由L-乳酸脱氢酶（LDH）催化。

②有氧氧化：丙酮酸透过线粒体膜进入线粒体，通过α-氧化脱羧生成乙酰辅酶A，反应由丙酮酸脱氢酶复合体催化。

③糖异生：从细胞质进入线粒体的丙酮酸羧化，生成草酰乙酸，同时消耗ATP，反应由丙酮酸羧化酶催化。

④氨基酸可通过转氨基反应将氨基转移给丙酮酸，生成丙氨酸。

（3）乙酰辅酶A来源：①有氧氧化：丙酮酸透过线粒体膜进入线粒体，通过α-氧化脱羧生成乙酰辅酶A，反应由丙酮酸脱氢酶复合体催化。

氨基酸脱氨基之后生成的α-酮酸可降解成乙酰辅酶A。

②脂肪酸氧化：硫解：β-酮脂酰辅酶A脱氢生成豆蔻酰辅酶A 和1分子乙酰辅酶A，反应由β-酮脂酰辅酶A硫解酶催化。

③脂肪酸氧化：豆蔻酰辅酶A进行脱氢、加水、再脱氢、硫解，经过六轮β氧化，最终降解生成七分子乙酰辅酶A。

④酮体合成：L-β-羟基-β-甲基戊二酸单酰辅酶A（HMG-CoA）裂解，生成乙酰乙酸和乙酰辅酶A，反应由HMG-CoA裂解酶催化。

⑤酮体利用：乙酰乙酰辅酶A硫解生成乙酰辅酶A，反应由硫解酶催化。

⑥柠檬酸-苹果酸穿梭：柠檬酸裂解生成乙酰辅酶A和草酰乙酸，由ATP柠檬酸裂合酶催化。

去路：①有氧氧化：乙酰辅酶A与草酰乙酸缩合生成柠檬酰辅酶A，然后水解生成柠檬酸和辅酶A，反应由柠檬酸合酶催化。