生物化學(xué)競賽要求第1頁/共263頁蛋白質(zhì)第2頁/共263頁蛋白質(zhì)的組成單位氨基酸

二級結(jié)構(gòu)超二級結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)域三級結(jié)構(gòu)四級結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的高級結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)和分離純化技術(shù)第3頁/共263頁一、蛋白質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)單位——氨基酸第4頁/共263頁

氨基酸(aminoacid，aa)是蛋白質(zhì)多肽鏈的基本結(jié)構(gòu)單位，或稱構(gòu)件分子、構(gòu)造單元（buildingblock）。

蛋白質(zhì)是成百上千個氨基酸分子以肽鍵相連，組成的長鏈分子（多肽鏈）。第5頁/共263頁?結(jié)構(gòu)通式：(脯氨酸除外)

－aa（一）常見氨基酸（20種）的結(jié)構(gòu)及分類(兼性離子形式)（中性分子形式）第6頁/共263頁?分類脂肪族aa（15）芳香族aa(3)雜環(huán)族aa(2)一氨基一羧基aa：Gly,Ala,Val,Leu,Ile含羥基aa：Ser,Thr含硫aa：Cys,Met含酰胺基aa：Asn,Gln一氨基二羧基aa(酸性aa)：Asp,Glu二氨基一羧基aa(堿性aa)：Lys,ArgPheTyrTrpHisPro++-根據(jù)R基化學(xué)結(jié)構(gòu)和極性分類黑色：非極性R基氨基酸綠色：極性R基氨基酸第7頁/共263頁—一氨基一羧基氨基酸脂肪族氨基酸（甘氨酸、丙氨酸、纈氨酸、亮氨酸、異亮氨酸）第8頁/共263頁—羥基氨基酸（絲氨酸、蘇氨酸）第9頁/共263頁—含硫氨基酸（半胱氨酸、甲硫氨酸）第10頁/共263頁—含酰胺基氨基酸（天冬酰胺、谷氨酰胺）—一氨基二羧基氨基酸（天冬氨酸、谷氨酸）第11頁/共263頁—二氨基一羧基氨基酸（賴氨酸、精氨酸）第12頁/共263頁芳香族氨基酸（苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸）第13頁/共263頁雜環(huán)族氨基酸（組氨酸、脯氨酸）第14頁/共263頁（二）氨基酸的物理性質(zhì)都為白色晶體，不同氨基酸結(jié)晶形狀不同。熔點(diǎn)很高，一般在200℃以上。溶解度：大多數(shù)氨基酸都溶于水。Pro溶解度最大，其次為lys,Arg。胱氨酸和Tyr的溶解度較小。氨基酸由于具有不對稱碳原子，所以具有旋光性。Tyr、Phe和Trp在近紫外區(qū)(220-300nm）有光吸收。

蛋白質(zhì)max=280nm第15頁/共263頁氨基酸溶解度（25℃，g/L）脯氨酸(Pro)1620精氨酸(Arg)855.6賴氨酸(Lys)739絲氨酸(Ser)422半胱氨酸(Cys)280甘氨酸(Gly)249.9丙氨酸(Ala)167.2纈氨酸(Val)58.1甲硫氨酸(Met)56.2組氨酸（His）41.9異亮氨酸(Ile)34.5天冬酰胺(Asn)28.5苯丙氨酸(Phe)27.6亮氨酸(Leu)21.7色氨酸(Trp)13.6蘇氨酸(Thr)13.2谷氨酸(Glu)8.5谷氨酰胺(Gln)(37℃)7.2天冬氨酸(Asp)5酪氨酸(Tyr)0.4氨基酸的溶解度第16頁/共263頁指出在正丁醇：醋酸：水的系統(tǒng)中進(jìn)行紙層析時，下列混合物中氨基酸的遷移率：

(1)Ile,Lys(2)Ala,Val,Leu(3)Pro,Val(4)Tyr,Ala,His答：Rf：Ile＞LysLeu＞Val＞AlaVal＞ProTyr＞Ala＞His第17頁/共263頁?

氨基酸在晶體和水中主要以兼性離子存在。（三）氨基酸的酸堿性質(zhì)第18頁/共263頁

氨基酸的兩性解離

氨基酸是一類兩性電解質(zhì)，它既起酸（質(zhì)子供體）的作用，又起堿（質(zhì)子受體）的作用。第19頁/共263頁中性氨基酸的解離（以Gly為例）陽離子（A+）兼性離子（A0）K1兼性離子（A0）陰離子（A–）K2注：K1和K2分別為-COOH和-NH3+的解離常數(shù)第20頁/共263頁Handerson-Hasselbalch公式pH=pKa[質(zhì)子受體][質(zhì)子供體]=1-COO--COOH靜電荷-0.5-NH2-NH3+靜電荷+0.5pH-pKa=1[質(zhì)子受體][質(zhì)子供體]=10-COO-

-COOH靜電荷-1-NH2

-NH3+靜電荷0pH-pKa=-1[質(zhì)子受體][質(zhì)子供體]=0.1-COO--COOH靜電荷0-NH2-NH3+靜電荷+1判斷在任何pH條件下氨基酸各種基團(tuán)的帶電狀態(tài)。第21頁/共263頁pK1=2.19pKR=4.25pK2=9.67pK1=1.82pKR=6.0pK2=9.17His在pH7處有顯著的緩沖能力酸性氨基酸的解離（Glu為例）堿性氨基酸的解離（His為例）pK1=2.34pK2=9.60中性氨基酸的解離（Gly為例）第22頁/共263頁pH=pIpH>pIpH<pI

電場中凈電荷+

0

-不移動移向正極移向負(fù)極

氨基酸的等電點(diǎn)（isoelectricpoint,pI）第23頁/共263頁?在一定pH范圍內(nèi)，pH離pI越遠(yuǎn)，氨基酸所帶凈電荷越大；

利用各種aa的pI不同，可通過電泳法、離子交換層析法進(jìn)行分離。

調(diào)節(jié)溶液pH值，使氨基酸處于兼性離子狀態(tài)，此時氨基酸所帶正負(fù)電荷數(shù)相等，即凈電荷為0，在電場中既不向陽極又不向陰極移動，這時溶液的pH值即為氨基酸的等電點(diǎn)。定義第24頁/共263頁pK1pK2pKRpI側(cè)鏈不解離中性氨基酸2.0~3.09.0~10.05~6酸性氨基酸AspGlu2.092.199.829.673.864.252.973.22堿性氨基酸ArgLysHis2.172.181.829.048.959.1712.4810.536.0010.769.747.59pI為兼性離子兩側(cè)相應(yīng)解離基團(tuán)pK

的算數(shù)平均值。第25頁/共263頁

與2，4-二硝基氟苯（DNFB或FDNB）的反應(yīng)弱堿中DNP-氨基酸（黃色）Sanger試劑此反應(yīng)是Sanger法鑒定多肽或蛋白質(zhì)N末端氨基酸的依據(jù)。(四)氨基酸的化學(xué)反應(yīng)

-NH2參加的反應(yīng)第26頁/共263頁與苯異硫氰酸酯（PITC）反應(yīng)

此反應(yīng)是Edman法鑒定多肽或蛋白質(zhì)N末端氨基酸的依據(jù)，在aa序列分析方面占有重要地位。苯乙內(nèi)酰硫脲-氨基酸（PTH-aa）PTC-aa第27頁/共263頁

-氨基、α-羧基共同參加的反應(yīng)紫色物質(zhì)注意：脯氨酸、羥脯氨酸與茚三酮反應(yīng)生成黃色物質(zhì)。水合茚三酮此反應(yīng)用于定性、定量鑒定氨基酸。茚三酮反應(yīng)第28頁/共263頁成肽反應(yīng)肽鍵第29頁/共263頁4.側(cè)鏈R基參加的反應(yīng)

氨基酸R基上的功能團(tuán)也能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。功能團(tuán)：

羥基（Ser,Thr）巰基(Cys)苯基（Tyr,Trp）酚基(Tyr)吲哚基（Trp）咪唑基(His)胍基（Arg）甲硫基(Met)非-NH2(Lys)非-COOH(Asp,Glu)第30頁/共263頁巰基易被空氣或其它氧化劑氧化胱氨酸在穩(wěn)定蛋白質(zhì)空間構(gòu)象上發(fā)揮很大作用二硫鍵第31頁/共263頁注意：二硫鍵可被氧化劑和還原劑打開2+6HCOOH2+R—S—S—R2R—SH磺基丙氨酸巰基乙醇二硫蘇糖醇（DTT）6HCOOOH過甲酸第32頁/共263頁二、蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)第33頁/共263頁氨基末端（N末端）羧基末端（C末端）一級結(jié)構(gòu)定義：蛋白質(zhì)多肽鏈的氨基酸排列順序和連接方式。氨基酸殘基1.肽的結(jié)構(gòu)通式第34頁/共263頁例：胰島素的一級結(jié)構(gòu)[英]Sanger等，1953FrederickSanger3對二硫鍵A鏈：21aaB鏈：30aa第35頁/共263頁0.36nm2.肽鍵C-N鍵具有部分雙鍵性質(zhì)肽鍵一般為反式構(gòu)型肽平面第36頁/共263頁HHThetransandcisisomersofapeptidebondinvolvingtheaminonitrogenofproline.Over99.95%ofthepeptidebondsbetweenaminoacidresiduesotherthanProareinthetransconfiguration.

位阻排斥第37頁/共263頁3.肽的物理和化學(xué)性質(zhì)物理性質(zhì)酸堿性質(zhì)化學(xué)反應(yīng)茚三酮反應(yīng)、雙縮脲反應(yīng)主要取決于游離末端的-NH2和-COOH及R基上可解離基團(tuán)。短肽為晶體，熔點(diǎn)很高。在水溶液中以兼性離子形式存在。具旋光性。第38頁/共263頁例：試判斷Gly-Glu-Lys-Ala在pH6.0時的帶電狀態(tài)。pK′=7.8pK′=4.6pK′=10.2pK′=3.7

答：-NH2-COOH-NH2--COOHpH6.0+-+-所以，在pH6.0時，此四肽所帶靜電荷為“0”第39頁/共263頁胰蛋白酶：R1=

Lys,ArgR2Pro麋蛋白酶（胰凝乳蛋白酶）：R1=

Phe,Trp,TyrR2Pro胃蛋白酶：R1,R2=Phe,Trp,Tyr,Leu等R1Pro嗜熱菌蛋白酶：R2=Leu,Ile,Phe,Trp,Val,Tyr,MetR2Pro,Gly肽鏈內(nèi)切酶4.肽鏈的斷裂——酶解法和化學(xué)裂解法酶解法肽鏈外切酶氨肽酶羧肽酶第40頁/共263頁第41頁/共263頁CNBr：羥胺(NH2OH)：斷裂Asn-Gly之間的肽鍵

化學(xué)裂解法R1=

Met,生成肽酰高絲氨酸內(nèi)酯

部分裂解Asn-Leu和Asn-Ala之間的肽鍵第42頁/共263頁三、蛋白質(zhì)的高級結(jié)構(gòu)第43頁/共263頁維持蛋白質(zhì)高級結(jié)構(gòu)的作用力主要是較弱的相互作用，即非共價鍵或次級鍵。

包括：

氫鍵、范德華力、疏水相互作用、鹽鍵（離子鍵）二硫鍵在維持蛋白質(zhì)構(gòu)象中也發(fā)揮重要作用。第44頁/共263頁

可在多肽主鏈的羰基氧和酰胺氫之間、側(cè)鏈與側(cè)鏈、側(cè)鏈與介質(zhì)水之間等處形成。

氫鍵（hydrogenbond）第45頁/共263頁

Somehydrogenbondsofbiologicalimportance.第46頁/共263頁?包括三種較弱的作用力:定向效應(yīng)：極性分子(或基團(tuán))之間誘導(dǎo)效應(yīng)：極性和非極性分子(或基團(tuán))之間分散效應(yīng)：非極性分子(或基團(tuán))之間?

范德華距離（接觸距離，contactdistance）

范德華引力只有在兩個非鍵合原子處于一定距離才能達(dá)到最大，這個距離稱為范德華距離。等于兩個原子的范德華半徑之和。

范德華力很弱，但具有加合性。

范德華力（vanderWaalsforce）第47頁/共263頁

疏水基團(tuán)或疏水側(cè)鏈出于避開水的需要而被迫接近，這種現(xiàn)象稱為疏水相互作用。

定義:

變性劑（尿素、非極性溶劑、去污劑等）可破壞疏水相互作用。

疏水相互作用（hydrophobicinteraction）第48頁/共263頁F=(Q1Q2)/(εR2)Q1，Q2:電荷電量ε：介質(zhì)的介電常數(shù)R:電荷質(zhì)點(diǎn)間的距離

定義:正、負(fù)電荷之間的一種靜電作用。

生理pH條件下，酸性aa帶負(fù)電荷，堿性aa帶正電荷。在分子的疏水內(nèi)部，帶相反電荷的側(cè)鏈可形成鹽鍵。

鹽鍵:又稱離子鍵（ionicinteractions）第49頁/共263頁

對蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu)起穩(wěn)定作用。

二硫鍵(disulfidebridge)第50頁/共263頁(一)蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)(seconarystructure)-螺旋（

-helix）-折疊（

-pleatedsheet）-轉(zhuǎn)角（

-turn）-凸起

(-bulge)無規(guī)卷曲（randomcoil）

定義：指多肽鏈借助H鍵折疊盤繞成沿一維方向具有周期性結(jié)構(gòu)的構(gòu)象。

常見類型：第51頁/共263頁Althoughhelices（螺旋）arenotuncommoninmanmadearchitecture,thereareacommonstructurethemeinbiologicalmacromolecules—protein,nucleicacids,andevenpolysaccharides（多糖）.第52頁/共263頁-螺旋（-helix）0.54nm0.15nm0.5nm第53頁/共263頁-螺旋的結(jié)構(gòu)要點(diǎn)：1）多肽主鏈沿中心軸盤繞成右手或左手螺旋；2）每圈螺旋含3.6個氨基酸殘基，螺距0.54nm，每個氨基酸殘基繞軸旋轉(zhuǎn)100°，沿軸上升0.15nm；螺旋直徑0.5nm;3）

-螺旋中氨基酸殘基的側(cè)鏈伸向外側(cè)；4）相鄰螺旋間形成氫鍵，氫鍵幾乎與螺旋的長軸平行，是由肽鍵上酰胺氫與其前面N端第四個殘基上羰基氧之間形成。[NH-CH-CO]3CNOH3.613-螺旋第54頁/共263頁影響-螺旋形成的因素R基的電荷性質(zhì)：同種電荷可產(chǎn)生靜電斥力。例：多聚Lys(pH7)。R基的結(jié)構(gòu)：例：Pro、Hyp可中斷-螺旋。R基的大?。篟基大，空間位阻大。例:多聚Ile第55頁/共263頁-折疊片（

-pleatedsheet）-折疊股第56頁/共263頁1）肽鏈主鏈取鋸齒狀折疊構(gòu)象。2）兩條或多條多肽鏈之間側(cè)向聚集在一起，相鄰多肽鏈羰基氧和酰胺氫之間形成氫鍵，氫鍵與肽鏈的長軸幾乎成直角。3）側(cè)鏈R基交替分布于片層平面兩側(cè)。4）肽鏈的走向可以是平行的，也可以是反平行的。-折疊結(jié)構(gòu)要點(diǎn)：第57頁/共263頁平行反平行第58頁/共263頁

-轉(zhuǎn)角（-turn）AB

TheStructuresoftwokindsofβ-turns.第59頁/共263頁含有4個氨基酸殘基。第一個殘基的羰基氧和第四個殘基的酰胺氫之間形成氫鍵。Gly和Pro

常在-turn中出現(xiàn)。-轉(zhuǎn)角結(jié)構(gòu)要點(diǎn)：-轉(zhuǎn)角可改變肽鏈走向。第60頁/共263頁-凸起（

-bugle）

大多數(shù)作為反平行β折疊中的一種不規(guī)則情況?？烧J(rèn)為是β折疊股中額外插入一個殘基。第61頁/共263頁

無規(guī)卷曲（randomcoil）多具有明確、穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。常構(gòu)成酶的活性部位和蛋白質(zhì)的特異功能部位。

鈣結(jié)合蛋白中的E-Fhand結(jié)構(gòu)第62頁/共263頁

（二）超二級結(jié)構(gòu)

蛋白質(zhì)中，由若干相鄰的二級結(jié)構(gòu)單元（如-螺旋、-折疊、-轉(zhuǎn)角）組合在一起，彼此相互作用，形成有規(guī)則、在空間上能辨認(rèn)的二級結(jié)構(gòu)組合體，以充當(dāng)三級結(jié)構(gòu)的構(gòu)件，稱為超二級結(jié)構(gòu)。

三種基本組合形式：、、

。

定義第63頁/共263頁

Rossman折疊

（

-螺旋束）2-4股右手

-螺旋相互纏繞形成左手超螺旋連接鏈折疊股-螺旋第64頁/共263頁-meanderGreekkeytopologyrare(回形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

)(

–曲折)-hairpin(-發(fā)夾)連接鏈?zhǔn)?轉(zhuǎn)角第65頁/共263頁（三）結(jié)構(gòu)域（structuredomain）

定義：對于較大的蛋白質(zhì)分子（或亞基），多肽鏈往往由兩個或兩個以上相對獨(dú)立的三維實(shí)體締合而成三級結(jié)構(gòu)，這種獨(dú)立的折疊單位稱為結(jié)構(gòu)域。單結(jié)構(gòu)域多結(jié)構(gòu)域一般含100-200個氨基酸殘基。例：肌紅蛋白（153aa）例：己糖激酶（約1000aa）2個結(jié)構(gòu)域第66頁/共263頁結(jié)構(gòu)域存在的優(yōu)越性：結(jié)構(gòu)角度：

一條長的多肽鏈先分別折疊成幾個相對獨(dú)立的區(qū)域，再締合成三級結(jié)構(gòu)，在動力學(xué)上更為合理。功能角度：

--通過結(jié)構(gòu)域有利于構(gòu)建具有特定三維結(jié)構(gòu)的活性中心；

--結(jié)構(gòu)域間易發(fā)生相對運(yùn)動，有利于活性中心結(jié)合底物施加應(yīng)力。第67頁/共263頁Theconformationalchangeinducedinhexokinasebythebindingofasubstrate(D-glucose,showninred).己糖激酶兩個結(jié)構(gòu)域之間為一個裂縫第68頁/共263頁（四）蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu)定義：指多肽鏈在二級結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上借助各種次級鍵進(jìn)一步盤繞成具有特定肽鏈走向的緊密球狀構(gòu)象。含有多種二級結(jié)構(gòu)元件，具有明顯的折疊層次。緊密的球狀實(shí)體，但活性部位具松散區(qū)域，以利于構(gòu)象變化。疏水側(cè)鏈埋藏在分子內(nèi)部，親水側(cè)鏈暴露在分子表面。分子表面有一個空穴（裂縫、口袋、凹槽），是結(jié)合配體并行使生物學(xué)功能的部位。共同特征：第69頁/共263頁一級結(jié)構(gòu)：Mr.16700，含153aa,由一條多肽鏈和一個血紅素輔基組成。

二級結(jié)構(gòu)：-螺旋：8段，命名為A,B,C…..H

松散肽段：位于螺旋之間和C末端三級結(jié)構(gòu)：8個螺旋段大體分成兩層，整個分子緊密結(jié)實(shí)，分子內(nèi)部僅能容納4個水分子。Mb是哺乳動物肌細(xì)胞貯存和分配氧的蛋白質(zhì)。例：肌紅蛋白(Mb)的三級結(jié)構(gòu)第70頁/共263頁第71頁/共263頁

血紅素（heme）結(jié)合的位置

位于肌紅蛋白表面的疏水洞穴內(nèi)。疏水微環(huán)境可防止Fe（II）被氧化成Fe（III）從而失去載氧能力。第72頁/共263頁血紅素（Fe-原卟啉IX）卟啉血紅素（鐵原卟啉IX）

由原卟啉IX與一個Fe原子（II或III）組成。吡咯環(huán)甲叉橋第73頁/共263頁Fe（II）有六個配位鍵，四個與卟啉N結(jié)合，第5個與F8His殘基的咪唑N結(jié)合，第6個呈開放狀態(tài)，是O2的結(jié)合部位，其附近為E7His。因E7His的存在而產(chǎn)生的空間位阻可降低血紅素對CO的親和力。第74頁/共263頁（五）蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu)定義

具三級結(jié)構(gòu)的球狀蛋白質(zhì)以非共價鍵締合在一起，形成的聚集體稱為蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu)。其中每個球狀蛋白質(zhì)稱為亞基。

指蛋白質(zhì)與配基結(jié)合改變蛋白質(zhì)的構(gòu)象，進(jìn)而改變蛋白質(zhì)生物活性的現(xiàn)象。

寡聚蛋白質(zhì)與別構(gòu)效應(yīng)第75頁/共263頁例：血紅蛋白的結(jié)構(gòu)和功能（1）寡聚蛋白質(zhì):Mr.65000。具四個亞基（22

），每個亞基與一個血紅素分子結(jié)合。（2）一級結(jié)構(gòu):

:141aa:146aa9個保守殘基：F8His(87,92)、

E7His（58,63）等（3）二、三級結(jié)構(gòu)：和鏈與Mb相類似第76頁/共263頁

亞基間具8個鹽橋兩個亞基與1分子BPG

(2,3-二磷酸甘油酸)形成8個鹽橋（4）四級結(jié)構(gòu)：

分子近球形，四個亞基占據(jù)四面體的四個角，以鹽鍵相連。

由于這些鹽橋，血紅蛋白在未與氧結(jié)合之前，分子構(gòu)象受到很大束縛。第77頁/共263頁Thethree-dimensional(quaternarylstructureofdeoxyhemoglobin.(a)Aribbonrepresentation.(b)Aspace-fillingmodel.Theαsubunitsareshowninwhiteandlightblue;theβsubunitsareshowninpinkandpurple.Notethatthehemegroups,showninred,arerelativelyfarapart.第78頁/共263頁Conformationaldrawingsoftheα-andβ–chainsofHbandthemyoglobinchain.第79頁/共263頁Saltbridgesbetweensubunitsinhemoglobin.第80頁/共263頁Thestructure,inionicform,ofBPG.第81頁/共263頁TheionicbindingofBPGtothetwo-subunitsofHb.帶負(fù)電的BPG

與每個鏈的帶正電荷的基團(tuán)相互作用：Val1(NA1)His2(NA2)Lys82(EF6)His143(H21)等第82頁/共263頁（5）血紅蛋白的功能與別構(gòu)效應(yīng)

氧和前，脫氧血紅蛋白Fe原子半徑較大，且由于空間排斥和靜電排斥，使得Fe原子突出在卟啉環(huán)中央孔穴之外。氧和后，F(xiàn)e原子半徑縮小，向卟啉環(huán)中央孔穴內(nèi)移動0.039nm?？臻g效應(yīng)氧合引起血紅蛋白構(gòu)象變化。Fe原子移動，并通過F8His牽引所在肽鏈，使亞基間空間位置發(fā)生改變。鹽鍵斷裂，兩個原體發(fā)生相對滑動，分子從緊張態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)樗沙趹B(tài)，對氧的親和力增強(qiáng)。電子效應(yīng)第83頁/共263頁空間排斥靜電排斥0.06nm0.021nmFe原子向卟啉環(huán)平面移動0.039nm第84頁/共263頁Changesinthepositionofthehemeironatomuponoxygenationleadtoconformationalchangesinthehemeglobinmolecule.第85頁/共263頁Subunitmotioninhemoglobinwhenthemoleculegrowsfromthe(a)deoxytothe(b)oxyform.氧和后，一個原體固定不動，另一個原體繞偏心軸旋轉(zhuǎn)15°，平移0.08nm

第86頁/共263頁Thetenseandrelaxstateofhemoglobin.第87頁/共263頁Theoxygen-bindingcurves（氧合曲線）ofMbandHb.p(O2)/torrSaturationwithO2(Y)肺泡中p(O2)工作肌肉毛細(xì)血管中p(O2)Y=0.97Y=0.25Hb△Y=0.72Mb△Y＜0.1S形曲線正協(xié)同效應(yīng)第88頁/共263頁四、蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)及分離純化技術(shù)第89頁/共263頁1.蛋白質(zhì)的大小和分子量蛋白質(zhì)分子量:

6000——1106

道爾頓，甚至更大。對于簡單蛋白質(zhì)：氨基酸殘基的數(shù)目=蛋白質(zhì)的分子量/110氨基酸殘基平均分子量128-18

蛋白質(zhì)的分子量也可用沉降系數(shù)表示。沉降系數(shù)（S）：單位離心場下的沉降速度。1S=10-13秒蛋白質(zhì)、核酸、核糖體的沉降系數(shù)介于1~200S之間。第90頁/共263頁2.蛋白質(zhì)的酸堿性質(zhì)蛋白質(zhì)是兩性電解質(zhì)。可解離集團(tuán)主要來自側(cè)鏈上的功能團(tuán)。蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)蛋白質(zhì)在等電點(diǎn)時溶解度最低。利用蛋白質(zhì)的帶電性質(zhì)，可采用電泳法和離子交換層析分離蛋白質(zhì)混合物。第91頁/共263頁胃蛋白酶卵清蛋白血清清蛋白乳球蛋白胰凝乳蛋白酶原溶菌酶脲酶第92頁/共263頁3.蛋白質(zhì)的膠體性質(zhì)與蛋白質(zhì)沉淀(1)蛋白質(zhì)是親水膠體。

水化層與雙電層使蛋白質(zhì)成為穩(wěn)定的親水膠體。(2)蛋白質(zhì)的沉淀（precipitation）：

破壞水化層與雙電層的因素可破壞蛋白質(zhì)膠體的穩(wěn)定性而使其沉淀。第93頁/共263頁方法試劑原理應(yīng)用鹽析法(NH4)SO4NaCl脫去水化層分級鹽析沉淀蛋白質(zhì)有機(jī)溶劑沉淀法重金屬鹽沉淀法生物堿試劑及某些酸沉淀法加熱變性沉淀法沉淀蛋白質(zhì)的方法及應(yīng)用第94頁/共263頁4.蛋白質(zhì)的變性2.變性因素

物理因素：熱、紫外線照射、高壓等化學(xué)因素：有機(jī)溶劑、脲、胍、酸、堿定義：天然蛋白質(zhì)分子在某些物理化學(xué)因素的影響下，次級鍵被破壞，天然構(gòu)象解體，致使物化性質(zhì)和生物學(xué)性質(zhì)發(fā)生改變，這種現(xiàn)象叫蛋白質(zhì)的變性。第95頁/共263頁5.蛋白質(zhì)的分離提純細(xì)分級（finefractionation）前處理(pretreatment）粗分級（roughfractionation）

鹽析等電點(diǎn)沉淀有機(jī)溶劑分級沉淀層析電泳

凝膠過濾離子交換層析親和層析第96頁/共263頁凝膠過濾(分子排阻層析)

層析洗脫時，比凝膠網(wǎng)孔大的分子不能進(jìn)入凝膠珠網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，而最先流出柱外；比凝膠網(wǎng)孔小的分子可進(jìn)入凝膠珠網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，流速緩慢，以至最后流出柱外。這樣可使大小不同的分子得以分離。第97頁/共263頁電泳技術(shù)

利用分子所帶凈電荷不同而加以分離的技術(shù)，稱電泳技術(shù)。

在一定pH條件下，蛋白質(zhì)分子可解離而帶電。不同帶電顆粒在電場中的泳動速度與帶電量、顆粒大小和形狀有關(guān)。第98頁/共263頁聚丙烯酰胺凝膠電泳(PAGE)兼有濃度、分子篩、電荷三效應(yīng)，分辨率很高。濃縮膠分離膠第99頁/共263頁雙向電泳第100頁/共263頁

核酸第101頁/共263頁核苷酸脫氧核糖核酸（DNA）核酸的理化性質(zhì)和研究技術(shù)核糖核酸（RNA）第102頁/共263頁一、核酸的基本結(jié)構(gòu)單位——核苷酸第103頁/共263頁核苷核苷酸結(jié)構(gòu)通式：第104頁/共263頁（一）堿基（base）1.嘧啶堿第105頁/共263頁2.嘌呤堿第106頁/共263頁（二）核苷（nucleoside）戊糖核糖脫氧核糖第107頁/共263頁核糖核苷H腺苷H鳥苷H胞苷H尿苷C1-N9糖苷鍵C1-N1糖苷鍵第108頁/共263頁脫氧核糖核苷HHHH脫氧腺苷脫氧鳥苷脫氧胞苷脫氧胸苷第109頁/共263頁（三）核苷酸（nucleotide）1.核糖核苷酸通式：N(A,G,C,U)5′-NMP第110頁/共263頁腺苷酸（5′-AMP）鳥苷酸（5′-GMP）尿苷酸（5′-UMP）胞苷酸（5′-CMP）第111頁/共263頁2.脫氧核糖核苷酸通式：(A,G,C,T)NH5′-dNMP第112頁/共263頁脫氧腺苷酸(5′-dAMP)脫氧胸苷酸(5′-dTMP)脫氧鳥苷酸(5′-dGMP)脫氧胞苷酸（5′-dCMP）第113頁/共263頁3.多磷酸核苷酸（5′-核苷二磷酸）（5′-核苷單磷酸）（5′-核苷三磷酸）NMP/NDP/NTPdNMP/dNDP/dNTP第114頁/共263頁4.環(huán)化核苷酸3′,5′-環(huán)式腺苷酸（環(huán)腺一磷)3′,5′-環(huán)式鳥苷酸（環(huán)鳥一磷)第二信使第115頁/共263頁二、脫氧核糖核酸

（deoxyribonucleicacid,DNA）第116頁/共263頁

（一）DNA的一級結(jié)構(gòu)

定義：

指由數(shù)量極其龐大的4種脫氧核糖核苷酸以3′,5′-磷酸二酯鍵連接形成的線形或環(huán)形分子。常指DNA分子中核苷酸的排列順序。pApTpGpCpA…或pA-T-G-C-A…第117頁/共263頁結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：核苷酸之間的連接方式：3′,5′-磷酸二酯鍵DNA分子有極性：5′3′

不同DNA分子堿基的數(shù)目、比例、排列順序千變?nèi)f化。第118頁/共263頁WatsonandCrick’spaperinNature1953.Watson,CrickandWilkins1962諾貝爾生理及醫(yī)學(xué)獎（二）DNA的二級結(jié)構(gòu)第119頁/共263頁1.DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)提出的主要依據(jù)關(guān)于堿基成對的證據(jù)：Chargaff法則

A和T的摩爾數(shù)相等，A=T。

G和C的摩爾數(shù)相等，C=G。第120頁/共263頁（2）X-ray衍射分析數(shù)據(jù)

Thex-raydiffractionpatternofDNA.RosalindFranklin(1920-1958)1952,Wilkins和Franklin第121頁/共263頁2.DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型要點(diǎn)(1)兩條反向平行的多核苷酸鏈圍繞同一中心軸以右手盤繞成雙螺旋結(jié)構(gòu)。螺旋表面具大溝和小溝。大溝寬１.2nm,小溝寬０.6nm。

TheWatson-CrickmodelforthestructureofDNA.5′3′5′3′第122頁/共263頁(2)在螺旋的外側(cè)，脫氧核糖與Pi交替排列，彼此以3,5-磷酸二酯鍵相連，構(gòu)成DNA分子的骨架，糖環(huán)平面與縱軸平行。由于磷酸基團(tuán)帶負(fù)電荷，兩條多核苷酸鏈將可能因?yàn)殪o電斥力而相互分開，DNA分子是如何維持其穩(wěn)定性呢？

BackboneofDNA第123頁/共263頁（3）堿基對位于內(nèi)側(cè)，兩條鏈上的堿基借助H鍵一一配對，A與T配對,形成兩個H鍵，C與G配對，形成三個H鍵——以上堿基配對原則，稱堿基互補(bǔ)（basecomplementary）。堿基平面與縱軸相垂直。第124頁/共263頁

Thewatson-CrickbasepairsA:TandG:C.4361612234A:T,G:C堿基對可形成在空間上大小相等的單位。第125頁/共263頁（4）雙螺旋平均直徑2nm，相鄰堿基對平面間的距離為0.34nm，夾角36°，每旋轉(zhuǎn)一周有10個核苷酸，螺距3.4nm。5′3′5′3′第126頁/共263頁3.維持雙螺旋結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的因素堿基對之間的氫鍵堿基堆積力（basestackingforce）

堿基的疏水相互作用

范德華引力磷酸基團(tuán)上負(fù)電荷與介質(zhì)中的陽離子形成的離子鍵第127頁/共263頁4.DNA雙螺旋的不同類型A型B型Z型右旋左旋ComprisonofA,B,ZformsofDNA.第128頁/共263頁ComprisonofA,B,ZformsofDNA.ABZ外型粗短適中細(xì)長螺旋方向右手右手左手螺旋直徑2.55nm2.37nm1.84nm堿基軸升0.23nm0.34nm0.38nm堿基夾角32.7o34.6o60o每圈堿基數(shù)1110.412螺距2.53nm3.54nm4.56nm堿基傾角19o1o9o第129頁/共263頁（三）DNA的三級結(jié)構(gòu)

定義：

在雙螺旋的基礎(chǔ)上進(jìn)一步螺旋化，形成超螺旋DNA。1.環(huán)形DNA

細(xì)菌染色體、質(zhì)粒DNA、某些病毒DNA、線粒體和葉綠體DNA等為環(huán)形DNA。第130頁/共263頁

ElectronmicrographsofrelaxedandsupercoiledplasmidDNAs.第131頁/共263頁

超螺旋存在的意義：（1）超螺旋DNA具有更致密的結(jié)構(gòu)，在細(xì)胞內(nèi)所占體積更為經(jīng)濟(jì)。（2）負(fù)超螺旋導(dǎo)致DNA解鏈，有利于DNA參與復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、重組等過程。天然DNA皆以負(fù)超螺旋形式存在。第132頁/共263頁2.真核生物DNA（線形雙鏈）的三級結(jié)構(gòu)

StructureofDNA(146bp)wrappedaroundanucleosomecore.146bpDNA以左手螺旋在組蛋白核心上纏繞1.8圈。第133頁/共263頁3.真核生物的染色體（1）染色質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)單位是核小體（nucleosome）。Regularlyspacednucleosomes,consistingofhistonecomplexesboundtoDNA.(a)Schematicillutration;(b)electronrevealsthepresenceofnucleosomesas“beadsonastring.”第134頁/共263頁核小體化學(xué)組成：堿性蛋白，富含堿性氨基酸(lys,Arg)，分為H1，H2A，H2B，H3，H4五類。非組蛋白：DNA:組蛋白:非組蛋白:RNA=1:1:0.6:0.1包括各種結(jié)構(gòu)蛋白、參與復(fù)制與轉(zhuǎn)錄的蛋白等。組蛋白：（Histone）第135頁/共263頁第136頁/共263頁核小體的結(jié)構(gòu)：核心橋146bpDNAH2A、H2B、H3、H4組成的八聚體連接DNA（linkerDNA）:20~80bpDNAH1(左手纏繞八聚體1.8圈)第137頁/共263頁Adiagramofthehistoneoctamerandnucleosome.組蛋白八聚體第138頁/共263頁（2）真核生物染色體組裝的不同層次

核小體鏈進(jìn)一步盤繞成染色質(zhì)纖絲，由纖絲組成突環(huán)，并通過DNA結(jié)合蛋白（非組蛋白）與核骨架相連，再由突環(huán)組成玫瑰花結(jié)，進(jìn)而組成螺旋圈，由螺旋圈再組裝成染色單體。第139頁/共263頁P(yáng)robablestructureofthe30nmfiber(纖絲）.第140頁/共263頁Amodelforlayersoforganizationinaeukaryoticchromosome.30nm纖絲（每圈6個核小體）150nm

突環(huán)（平均75000bp）300nm玫瑰花結(jié)(6個突環(huán))700nm螺旋圈(每圈30個玫瑰花結(jié))長度1400nm染色體11nm核小體鏈（每個核小體200bp）2nmDNA核骨架第141頁/共263頁三、核糖核酸

（ribonucleicacid,RNA）第142頁/共263頁(一)RNA的類型rRNA（占~80%）tRNA（占~15%）mRNA（占~5-6%）SnRNA核內(nèi)小RNASnoRNA核仁小RNAvRNA病毒RNA第143頁/共263頁(二)RNA的堿基組成RNA中除A、U、C、G外，還存在幾十種稀有堿基。RNA類型堿基的相對含量（摩爾百分比）AGCU甲基化堿基E.colirRNA25.231.521.621.7--E.colimRNA25.127.124.123.7--E.colitRNA18.330.330.315.92.42.2酵母tRNA19.426.625.120.14.63.1兔肝tRNA16.631.127.815.94.33.5傷瘤病毒RNA31.118.619.131.3--第144頁/共263頁（三）RNA的結(jié)構(gòu)

一級結(jié)構(gòu)：即RNA的共價結(jié)構(gòu)，核糖核苷酸以3’,5’磷酸二酯鍵連接形成的線性單鏈分子。第145頁/共263頁

二級結(jié)構(gòu)：由局部雙螺旋區(qū)和非配對區(qū)（突環(huán)區(qū)）組成。三級結(jié)構(gòu)：二級結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步折疊第146頁/共263頁1.tRNA的結(jié)構(gòu)（1）Mr：25000左右，沉降系數(shù)：4S通常由73-93個核苷酸組成，含稀有堿基3′端為CpCpAOH（用來接受活化的氨基酸）（2）一級結(jié)構(gòu)：第147頁/共263頁（3）二級結(jié)構(gòu)：三葉草形“四環(huán)一臂”TheseconarystructureoftRNA.Redlinespresentthehydrogenbonds.第148頁/共263頁氨基酸臂二氫尿嘧啶環(huán)反密碼子環(huán)額外環(huán)TC環(huán)含7bp，3′端為CCA，接受活化的氨基酸。含8~12b，2個D含7b，環(huán)中部為反密碼子，由三個堿基組成。含3~18b，tRNA分類的指標(biāo)含7b，幾乎所有tRNA皆含TC。第149頁/共263頁（4）三級結(jié)構(gòu)：倒L型TC臂氨基酸臂D臂反密碼子臂D環(huán)、TC環(huán)、額外環(huán)的某些堿基之間形成9對氫鍵,以維持tRNA三級結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。第150頁/共263頁2.rRNA的結(jié)構(gòu)rRNA的類型：原核生物rRNA16S5S23S70S核糖體真核生物18S5S5.8S

28S80S核糖體蛋白質(zhì)（種）核糖體亞基2130S小亞基3450S大亞基~3040S小亞基~5060S大亞基第151頁/共263頁第152頁/共263頁rRNA的結(jié)構(gòu)E.coli16SrRNArRNA的功能

構(gòu)成核糖體的骨架。核糖體是蛋白質(zhì)合成的部位。第153頁/共263頁3.真核生物mRNA的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：5′cap的功能：協(xié)助mRNA與核糖體的結(jié)合。3′poly(A)的功能：保護(hù)mRNA3′端免受核酸外切酶的降解。與mRNA由細(xì)胞核向細(xì)胞質(zhì)的轉(zhuǎn)移有關(guān)。m7G5’ppp5’Nm(Nm)(A)nOH5′非編碼區(qū)3′非編碼區(qū)編碼區(qū)3′poly(A)5′cap(n:20~200)保護(hù)mRNA5′端免受核酸外切酶的降解。第154頁/共263頁Cap0型（m7G5’ppp5’

）Methylationofseveralspecificsiteslocatedat5’-endofeukaryoticpre-mRNAsisanessentialstepinmRNAmaturation.

CapII型（m7G5’ppp5’N1mpN2mp）CapI型（m7G5’ppp5’N1mp）絕大多數(shù)真核生物第155頁/共263頁四、核酸的理化性質(zhì)和研究技術(shù)第156頁/共263頁1.分子大?。汉塑账岱肿恿浚好撗鹾塑账釋?/p>

618D；核苷酸對

670DDNA和RNA皆是高分子量物質(zhì)。2.溶解性：

DNA、RNA微溶于水，不溶于一般有機(jī)溶劑。3.特殊顏色反應(yīng)（一）核酸的理化性質(zhì)第157頁/共263頁核酸的溴化乙錠（EB）染色EB是一種熒光染料，可插入核酸相鄰堿基對之間。在紫外燈下，結(jié)合EB的核酸呈橙紅色熒光。靈敏度為10ng。

第158頁/共263頁4.核酸的紫外吸收

嘌呤堿、嘧啶堿存在共軛雙鍵，所以堿基、核苷、核苷酸、核酸在240-290nm處有強(qiáng)烈的紫外吸收，最大吸收峰在260nm處。pH7.0第159頁/共263頁1.變性（denaturation）定義：

高溫、酸、堿及某些變性劑（如尿素等）能破壞核酸中的氫鍵，使有規(guī)律的雙螺旋結(jié)構(gòu)變成單鏈的、無規(guī)律的線團(tuán)，此作用稱DNA的變性。變性不涉及共價鍵的斷裂。（二）核酸的變性、復(fù)性與雜交第160頁/共263頁StagesinthereversibledenaturationandrenaturationofDNA.第161頁/共263頁DNA的稀鹽溶液加熱到80-100oC，即可發(fā)生熱變性。變性在一個較窄的溫度范圍內(nèi)“爆發(fā)式”發(fā)生。

熱變性

熔點(diǎn)（熔解溫度，Tm）

DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)失去一半時的溫度。一般在82-95℃之間。第162頁/共263頁2.復(fù)性（renaturation）

定義：

在一定條件下，變性DNA兩條彼此分開的單鏈重新締合成雙螺旋結(jié)構(gòu)，這個過程稱為復(fù)性。退火（annealing）

熱變性DNA在緩慢冷卻時，可以復(fù)性，此過程稱為退火。第163頁/共263頁StepsinthethermaldenaturationandrenaturationofDNA.第164頁/共263頁3.雜交（hybridization）定義：相同或不同來源的兩條單鏈DNA分子，或單鏈DNA與RNA分子，如果在某些區(qū)域具互補(bǔ)序列，則復(fù)性時根據(jù)堿基互補(bǔ)原則，可形成DNA-DNA或DNA-RNA雜交分子。第165頁/共263頁P(yáng)rincipleofhybridizationtest.第166頁/共263頁核酸雜交可在液相或固相進(jìn)行。印跡法（blotting）是指將樣品轉(zhuǎn)移到固相載體上，而后利用相應(yīng)的探測反應(yīng)來檢測樣品的一種方法。第167頁/共263頁

分子雜交（印跡法）的類型

SouthernNorthernWestern（免疫印跡）Eastern待測樣品DNARNA蛋白質(zhì)（單向電泳分離）蛋白質(zhì)（雙向電泳或IEF分離）探針DNARNADNARNA抗體抗體

第168頁/共263頁Southern印跡法（Southernblotting）DNA限制片段限制性內(nèi)切酶帶有DNA片段的凝膠瓊脂糖凝膠電泳堿液浸泡凝膠上DNA變性變性的單鏈DNA轉(zhuǎn)移并牢固結(jié)合在硝酸纖維素薄膜上放射性標(biāo)記探針雜交DNA-DNA(或RNA)雜交分子放射自顯影顯示出雜交分子的位置中和,轉(zhuǎn)移,烘烤第169頁/共263頁第170頁/共263頁IllustrationofSouthernblotting.第171頁/共263頁(三)核酸的凝膠電泳凝膠電泳兼有電荷效應(yīng)和分子篩效應(yīng)。

核酸分子因帶電量、分子量、構(gòu)象不同，泳動速度不同。帶電量越大，分子量越小，泳動速度越快。泳動速度：超螺旋DNA>線性DNA>開環(huán)DNA第172頁/共263頁瓊脂糖凝膠電泳：

以瓊脂糖為支持物。常用水平板電泳。適于分離0.2~20Kb的DNA片段。凝膠濃度0.5~3%（常用1%膠分離DNA）。應(yīng)用：分離純化DNA。確定DNA片段的大小和含量。研究DNA分子的構(gòu)象。第173頁/共263頁

聚丙烯酰胺凝膠電泳（PAGE）

以聚丙烯酰胺為支持物。常用垂直板電泳。適于分離10~1000bp的DNA片段和RNA。凝膠濃度3~20%。第174頁/共263頁（四）DNA限制性內(nèi)切酶的應(yīng)用

限制性內(nèi)切酶（restrictionendonuclease）1.定義：2.特點(diǎn)：專一性強(qiáng)（識別序列具特殊的回文結(jié)構(gòu)）切割后的DNA片段具粘末端或平末端是一類能識別雙鏈DNA分子中特定核苷酸序列，并由此切斷DNA雙鏈的核酸內(nèi)切酶。3.應(yīng)用：DNA體外重組的重要工具酶制作DNA限制酶圖譜第175頁/共263頁第176頁/共263頁ForeignDNAsequencescanbeinsertedintoplasmidvectorsbyopeningthecircularplasmidwitharestrictionendonuclease.ForeignDNAPlasmidvector第177頁/共263頁DNA限制酶圖譜（restrictionmap）定義：DNA限制酶切片段沿DNA或DNA片段的依次排列。RestrictionmapoftheplasmidpBR322.第178頁/共263頁（五）DNA聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（polymerasechainreaction,PCR）定義：體外快速擴(kuò)增DNA的方法。DNA雙鏈經(jīng)高溫變性，分開的單連DNA分別與寡聚核苷酸引物互補(bǔ)結(jié)合（退火），在聚合酶、dNTP和Mg2+的存在下，DNA聚合酶催化DNA鏈的合成，如此經(jīng)變性-退火-合成三步反復(fù)循環(huán)，使所需要的DNA片段得到特異的擴(kuò)增。第179頁/共263頁IllustrationofPCR.①高溫變性②低溫退火③合成第180頁/共263頁P(yáng)CR的應(yīng)用：

基因的分離和克隆基因探針的制備

cDNA文庫的構(gòu)建基因突變的分析和定點(diǎn)誘變第181頁/共263頁糖代謝第182頁/共263頁生物氧化

有機(jī)分子在機(jī)體內(nèi)氧化分解為CO2、H2O并釋放能量的過程。

生物氧化的特點(diǎn)

-細(xì)胞內(nèi)，酶催化進(jìn)行

-逐步氧化，分次放能

-ATP是能量轉(zhuǎn)運(yùn)站第183頁/共263頁糖脂類蛋白質(zhì)含羧基的化合物轉(zhuǎn)變脫羧作用CO2生物氧化中CO2的生成第184頁/共263頁丙酮酸乙醛丙酮酸脫羧酶直接脫羧作用第185頁/共263頁例如：乙酰CoA丙酮酸脫氫酶系丙酮酸氧化脫羧作用：脫羧伴隨脫氫（氧化）第186頁/共263頁NADH呼吸鏈①和FADH2

呼吸鏈②①大多數(shù)底物MH2NAD+FMN[Fe-S]CoQ2H（如:琥珀酸、脂酰CoA等)②某些底物[Fe-S]FAD2Hb[Fe-S]C1Caa3?O2O2-2eH2O2H+復(fù)合物Ⅰ復(fù)合物Ⅱ復(fù)合物Ⅲ復(fù)合物Ⅳ生物氧化中H2O的生成第187頁/共263頁1,3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸激酶例1：底物水平磷酸化ATP的生成第188頁/共263頁磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸丙酮酸激酶例2：第189頁/共263頁琥珀酰CoA琥珀酰CoA合成酶琥珀酸例3：第190頁/共263頁M2HM2H?O2H2OETCADP+PiATP+H2O能量釋放能量生命活動氧化磷酸化偶聯(lián)氧化磷酸化第191頁/共263頁MH2NAD+

FMNCoQbc1

c

aa3O2FAD琥珀酸等大多數(shù)底物ⅠⅡⅢ

ADP+PiATPADP+PiATPADP+PiATP呼吸鏈中ATP生成的部位氧化磷酸化的偶聯(lián)機(jī)理化學(xué)滲透學(xué)說第192頁/共263頁分解代謝合成代謝糖代謝酵解三羧酸循環(huán)磷酸戊糖途徑乙醛酸途徑糖醛酸途徑糖原異生作用淀粉、糖原的合成第193頁/共263頁一、多糖和低聚糖的降解第194頁/共263頁乳糖半乳糖蔗糖果糖(G)葡萄糖淀粉唾液-淀粉酶麥芽糖酶-糊精酶動物體內(nèi)糖的消化、吸收、轉(zhuǎn)運(yùn)和貯存第195頁/共263頁肝糖元20%80%血液循環(huán)（G,F,Gal等）吸收血液循環(huán)單糖肝G單糖轉(zhuǎn)化作用身體各部分利用貯存肌肉：肌糖元脂肪細(xì)胞第196頁/共263頁糖原的酶促降解磷酸化酶轉(zhuǎn)移酶去分支酶G-1-P（90%）（10%）G-6-P第197頁/共263頁二、糖的無氧酵解第198頁/共263頁酵解（glycolysis）：無氧條件下，酶將葡萄糖分解為乳酸,并釋放ATP的過程。G丙酮酸乳酸乙醛乙醇糖酵解生醇發(fā)酵第199頁/共263頁

部位：細(xì)胞質(zhì)步驟：10前5：準(zhǔn)備階段G

(2)3-磷酸甘油醛后5：貯能階段(2)3-磷酸甘油醛(2)

丙酮酸

（一）酵解途徑（Embden-Meyerhofparnas,EMP）第200頁/共263頁第201頁/共263頁

準(zhǔn)備階段：前5步葡萄糖（G）（2）3-磷酸甘油醛☆消耗2個ATP第202頁/共263頁1GG-6-P己糖激酶不可逆反應(yīng)第203頁/共263頁G-6-PF-6-P磷酸葡萄糖異構(gòu)酶2第204頁/共263頁F–6-PF-1,6-2P

磷酸果糖激酶3不可逆反應(yīng)第205頁/共263頁4F-1,6-2P3-P-甘油醛磷酸二羥丙酮醛縮酶第206頁/共263頁磷酸二羥丙酮3-P-甘油醛第207頁/共263頁5磷酸二羥丙酮3-P-甘油醛磷酸丙糖異構(gòu)酶第208頁/共263頁3-P-甘油醛磷酸二羥丙酮第209頁/共263頁貯能階段：后5步（2）3-磷酸甘油醛（2）丙酮酸☆生成2NADH(H)+4ATP第210頁/共263頁63-P-甘油醛1，3-2P-甘油酸3-P-甘油醛脫氫酶第211頁/共263頁71，3-2P-甘油酸3-P-甘油酸磷酸甘油酸激酶

底物水平磷酸化第212頁/共263頁3-P-甘油酸2-P-甘油酸磷酸甘油酸變位酶8第213頁/共263頁2-P-甘油酸9磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）烯醇化酶第214頁/共263頁10磷酸烯醇式丙酮酸

丙酮酸丙酮酸激酶底物水平磷酸化,不可逆反應(yīng)第215頁/共263頁互變第216頁/共263頁底物水平磷酸化第217頁/共263頁總反應(yīng)式：

G+2NAD++2ADP+2Pi

2丙酮酸+2NADH(H+)+2ATP+2H2O

整個酵解過程具三步不可逆反應(yīng)：

1、3、10—限速步驟能量計算：凈生成2ATP和

2NADH(H+)酵解途徑小結(jié)第218頁/共263頁TCA環(huán)糖酵解生醇發(fā)酵（二）丙酮酸的去路第219頁/共263頁糖酵解：G+2ADP+2Pi2乳酸+2ATP+2H2O乳酸乳酸脫氫酶第220頁/共263頁生醇發(fā)酵：G+2ADP+2Pi2乙醇+2CO2+2ATP+2H2O乙醇丙酮酸脫羧酶乙醇脫氫酶第221頁/共263頁四、酵解途徑的生理意義

酵解是生命體普遍存在的供能途徑，可使機(jī)體在缺氧和無氧條件下進(jìn)行生命活動。第222頁/共263頁

三、糖的有氧分解第223頁/共263頁有氧分解：有氧條件下，丙酮酸被氧化，分解成CO2、H2O并合成大量ATP的過程。第224頁/共263頁G丙酮酸乙酰coACO2+H2O+ATP線粒體內(nèi)膜

乳酸

無氧酵解有氧分解TCA環(huán)呼吸鏈第225頁/共263頁ⅠⅡⅢ第226頁/共263頁丙酮酸脫氫酶系(E1+E2+E3)乙酰CoA一、丙酮酸的氧化脫羧(不可逆反應(yīng))第227頁/共263頁二、三羧酸循環(huán)（tricarboxylicacidcycle，TCA環(huán)）

步驟：8（檸檬酸循環(huán)、Krebs環(huán)）Kerbs，1953年諾貝爾化學(xué)獎

部位：線粒體基質(zhì)第228頁/共263頁檸檬酸異檸檬酸-酮戊二酸琥珀酰CoA琥珀酸延胡索酸草酰乙酸蘋果酸[順烏頭酸]第229頁/共263頁乙酰CoA草酰乙酸檸檬酸檸檬酸合成酶1不可逆反應(yīng)第230頁/共263頁烏頭酸酶