一生物化学概述（一）生物化学研究的基本内容1 静态生物化学：蛋白质，核酸，酶2 动态生物化学：生物氧化，三大代谢3 信息代谢：DNA的复制，RNA的转录，蛋白质的生物合成（二）生物化学的发展简史课本P2-3二蛋白质化学（一）蛋白质的概念及生物学意义1 肽键连接生物大分子（一定结构和功能）2 意义：结构成分、催化、运输、储存、运动、免疫、调节、遗传、其他（二）氨基酸1 氨基酸的基本结构和性质●COOHNH3+ C HR●性质a)两性解离：H+ H+H2N—CH2—COO- H3N+—CH2—COO- H3N+—CH2—COOHOH- OH-阴性离子（R-）兼性离子（R+-）阳性离子（R+）PH>PI PH=PI PH<PI公式：中性氨基酸：酸性氨基酸：碱性氨基酸：b)光学性质：20种氨基酸都不吸收可见光，但是（）、（）、（）在近紫外光区有光吸收，因为它们的R 基团含有（）。

蛋白质由于含有这些氨基酸，一般最大光吸收在（）处，因此可利用（）测定蛋白质的含量。

c)化学性质：•茚三酮反应：弱酸性、加热脯氨酸、羟脯氨酸：黄色其他氨基酸、有游离α-氨基的肽：蓝紫色•2，4-二硝基氟苯反应（Sanger反应）：弱碱性、暗处、室温或40℃aa的α-氨基与DNPB反应：黄色的DNP-AA•异硫氰酸苯脂反应（Edman反应）：弱碱性、40℃aa的α-氨基与PITC反应：PTC-AA成酰胺：氨基酸酯+氨——氨基酸酰胺脱羧：2 根据R基团极性对20种蛋白质氨基酸的分类及三字符缩写非极性aa：Ala Phe Leu Ile Val Met Trp Pro -------------------------蛋白质疏水核心酸性aa（带负电）：Asp Glu极性aa：碱性aa（带正电）：Lys Arg His 蛋白质表面非解离aa（不带电）：Gly Ser Thr Cys Tyr Asn Gln酶的活性中心：His、Ser（三）蛋白质的结构和功能1 肽的概念和理化性质概念：氨基酸肽键连接蛋白质：肽链较长，通常在50个AA以上.如胰岛素51AA，目前发现的最大蛋白质是肌巨蛋白（titin）,Mr约3000kDa,相当于34350AA，但大多数蛋白质通常为300-500AA。

多肽：肽链长度在20-50AA之间.如胰高血糖素（29AA）,促肾上腺皮质激素（ACTH,39AA）；但是界限也很难划分。

寡肽：肽链长度在20个AA以下.如徐缓激肽（9AA），具有强的血管扩张作用；脑啡肽（5AA），除镇痛外，尚有调节体温、心血管、呼吸等功能；二肽和三肽已具有活性，如天冬酰苯丙氨酸甲酯（2AA）具甜味；精氨酰-甘氨酰-天冬氨酸（RGD），抗粘着的能力。

一些单个氨基酸也具有重要功能，如甘氨酸，谷氨酸作为神经递质。

•每种肽有其晶体，熔点很高。

•酸碱性质：游离末端α-NH2、游离末端α-COOH、侧链上可解离基团。

•肽等电点计算方法：以及在溶液中所带电荷的判断方法与AA一致，但复杂。

•肽的化学反应：茚三酮反应、Sanger反应、Edman反应；还可发生双缩脲反应。

双缩脲反应：双缩脲(NH2-CO-NH-CO-NH2)在（碱性）溶液中可与（铜）离子产生（紫红色）的络合物。

多肽或蛋白质中有多个肽键,也能与铜离子发生双缩脲反应，游离氨基酸无此反应。

2 蛋白质的初级结构蛋白质的一级结构指蛋白质多肽连中AA的排列顺序，包括二硫键的位置。

主要由（肽键）维系。

（实验题）N端：Sanger法（2、4-二硝基氟苯反应）、DNS法（丹磺酰氯末端分析法）、苯异硫氰酸酯法(Edman reaction) 、氨肽酶法C端：肼解法、还原法、羧肽酶法3 蛋白质的高级结构（二级结构、超二级结构和结构域、三级结构、四级结构）二级结构：指多肽链中主链原子的局部空间排布即构象，不涉及侧链的位置。

主要由（氢键）维系α-螺旋（与DNA比较）A.几乎都是（右手）螺旋。

B. 每圈（3.6）个氨基酸残基，高度（0.54）nm。

C. 每个残基绕轴旋转100°，沿轴上升（0.15）nm。

D. 氨基酸残基侧链R基向外。

E. 相邻螺圈之间形成链内氢链，氢键的取向几乎与中心轴平行。

F. 肽键上C=O与它前面（N端）（第三个）残基上的N-H间形成氢键。

C、R基较小，且不带电荷的氨基酸利于α-螺旋的形成。

如多聚Ala，在pH7的水溶液中自发卷曲成α-螺旋。

D、Pro中止α-螺旋)β-折叠两个或多个几乎完全伸展的肽链平行排列；相邻肽链间通过N–H 与C=O 形成规则的氢键，α-C位于折叠顶点；相邻β折叠层之间的距离约为（0.35）nm；相邻残基的R 基团向着相反的方向；平行式（parallel）和反平行式（antiparallel）两种β-转角肽链出现的180°回折A. 4个连续的氨基酸残基组成B. 主链骨架180°折叠C. 第一个氨基酸残基的C=O与（第四个）氨基酸残基的N-H形成氢键。

D. 多数由亲水氨基酸残基组成（特别是Gly、Pro）E. 主要存在于球状蛋白分子的表面无规卷曲指无一定规律的松散盘曲的肽链结构。

酶的功能部位常包含此构象。

超二级结构指蛋白质中相邻的二级结构单位（α-螺旋或β-折叠或β-转角）组合在一起，形成有规则的、在空间上能够辨认的二级结构组合体。

基本类型：αα、βαβ、βββ结构域指多肽链在二级结构或超二级结构的基础上，进一步卷曲、折叠形成几个相对独立、近似球形的三维实体。

约含100-200个AA残基，组织层次位于超二级结构和三级结构之间。

三级结构是指多肽链在二级结构、超二级结构、结构域的基础上，进一步盘绕、折叠形成的包括主链和侧链构象在内的特征三维结构。

主要由（各种非共价键）和（疏水键）维系，（二硫键）也很重要。

氢键范德华力:分子间及基团间作用力离子键（盐键）二硫键:二硫键不指导多肽链的折叠，但三级结构形成后，二硫键可稳定构象。

疏水键（疏水相互作用）:在水介质中球状蛋白质的折叠总是倾向于把疏水残基埋藏在分子的内部。

这一现象称为疏水相互作用。

疏水键，在蛋白质三级结构中起着重要作用，它是使蛋白质多肽链进行折叠的主要驱动力。

四级结构多个具有三级结构的（亚基），通过非共价键聚集形成的特定构象。

一般情况下，具有四级结构的蛋白质含有的肽链不会太多，故称这类蛋白质为寡聚蛋白。

实质：蛋白质的四级结构实际上研究亚基之间的相互作用、空间排布及亚基接触部位的空间布局。

蛋白质四级结构中，亚基之间的作用力主要包括：各种非共价键和疏水键（最重要）。

！注意：不包括二硫键！4 蛋白质的结构和功能的关系推断预测氨基酸序列（一级结构）空间结构（高级结构）功能2 蛋白质的两性电离和等电点3 蛋白质的胶体性质1-100nm，丁达尔效应，布朗运动，不透过半透膜4 蛋白质的紫外吸收特性：280nm，原因（）5 蛋白质的变性与复性（与DNA比较）变性：一级结构不改变，高级结构，理化性质，生物功能改变复性：变性不剧烈，除去变形因素后，高级结构，理化性质，生物功能恢复（五）蛋白质的分离与纯化1 蛋白质的抽提原理及方法2 蛋白质分离与纯化的主要方法：电泳、层析和离心3 蛋白质的定量方法三、核酸化学(一)核酸的种类和组成单位核酸：DNA：脱氧核糖核酸RNA：核糖核酸核苷酸：磷酸—————————————————————核苷：戊糖：脱氧核糖、核糖-(5-羟基)——————缩合成核苷酸碱基：A/G/C/T/U(二)核酸的分子结构1．DNA的分子结构（与蛋白质比较）：DNA的一级结构：1.定义：指DNA分子中脱氧核苷酸的排列顺序。

2.DNA的碱基组成（Chargaff定则）：（1）A=T，G=C 即A+G=T+C（2）DNA的碱基组成具有种的特异性，即不同生物物种的DNA具有自己独特的碱基组成，但没有组织和器官的特异性。

二级结构（注意和蛋白质比较）：指DNA的两条多聚核苷酸链间通过氢键形成的双螺旋结构，主要由（DNA链的碱基形成的氢键和碱基堆积力维系，离子键和范德华力也起一定作用）结构特点：（简答题）A反平行，右手双股螺旋，一条5’→3’，另一条3’→5’。

大沟和小沟。

B（碱基）位于内侧。

（磷酸）与（脱氧核糖）在外侧。

磷酸与脱氧核糖通过（3’、5’-磷酸二酯键）相连，碱基平面与纵轴（垂直），糖环平面与纵轴（平行）。

C两条核苷酸链依靠碱基间形成的（氢键）结合在一起。

配对规律，A-T，G-C，称为碱基互补。

A和T之间形成（2）个氢键，G与C之间形成（3）个氢键。

D螺旋横截面的直径约为（2）nm，每条链相邻两个碱基平面之间的距离为(0.34) nm，每圈（10）个核苷酸，螺旋旋转一圈高度为（3.4 ）nm。

B-DNA：右手双螺旋，典型双螺旋DNA。

相对湿度为（92%）时的DNA钠盐。

接近DNA在细胞中的构象。

A-DNA：右手双螺旋，外形粗短。

相对湿度为（75%以下）时DNA纤维。

RNA-RNA、RNA-DNA杂交分子具有。

Z-DNA：左手双螺旋DNA。

天然B-DNA的局部区域可以形成Z-DNA。

三级结构指在DNA双螺旋二级结构的基础上通过扭曲和折叠所形成的特定构象，包括不同二级结构单元间相互作用、单链和二级结构单元间相互作用以及DNA的拓扑特征。

超螺旋是DNA三级结构的一种类型，其拓扑学公式：L=T+WL链环数（linking number）：一条链以右手螺旋绕另一条链缠绕的次数tRNA（转运RNA,transfor RNA）的结构1.tRNA的一级结构：分子量25kDa左右，大约由70－90个核苷酸组成，沉降系数为4S左右。

分子中含有较多的修饰成分。

3 ′-末端都具有CpCpAOH。

5 ′端多为pG,也有pC。

2.tRNA的二级结构tRNA的二级结构大都呈“三叶草”形状，一般具有四臂四环：包括氨基酸接受臂、反密码（环）臂、二氢尿嘧啶（环）臂、T C（环）臂和可变环。

氨基酸接受臂：包含有tRNA的3’-末端和5’-末端， 3’-末端的最后3个核苷酸残基都是CCAOH，氨基酸可与其成酯，该区在蛋白质合成中起携带氨基酸的作用。

反密码环：与氨基酸接受区相对，一般环中含有7个核苷酸残基，其中环中正中的3个核苷酸残基称为反密码子，与mRNA上的密码子反向配对。

故tRNA的功能是在蛋白质生物合成中(转运氨基酸)和(识别密码子)。

3.tRNA的三级结构在三叶草型二级结构的基础上，突环上未配对的碱基由于整个分子的扭曲而配成对目前已知的tRNA的三级结构均为倒L形。

mRNA(信使RNA,messengerRNA)的结构mRNA一级结构真核：单顺反子，5’ -末端有“帽子”和非编码区、3 ’ -末端有polyA片段和非编码区原核：多顺反子，5’-末端无“帽子”有非编码区、 3 ’-末端无polyA片段有非编码区（病毒除外）顺反子： mRNA上具有翻译功能的核苷酸顺序。