第一章蛋白質(zhì)與核酸化學(xué)第1章蛋白質(zhì)與核酸化學(xué)第2章酶與維生素第3章生物氧化第4章糖類代謝第5章脂類代謝第6章含氮小分子的代謝第7章物質(zhì)代謝的相互關(guān)系與代謝的調(diào)節(jié)第8章核酸和蛋白質(zhì)的生物合成第9章水和無機(jī)鹽代謝生物化學(xué)實驗技能及基本訓(xùn)練全套可編輯PPT課件｛知識目標(biāo)｝CONTENTS了解蛋白質(zhì)的元素組成及特點。掌握組成蛋白質(zhì)的基本單位和氨基酸的理化性質(zhì)。熟悉蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)及其與功能的關(guān)系掌握蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)和分類.掌握核酸的化學(xué)組成、分子結(jié)構(gòu)和理化，性質(zhì)。蛋白質(zhì)（protein）是生物體中廣泛存在的生物大分子，約占人體干重的459毛，在肝、脾、心、肺、腎、肌肉等器官中可達(dá)60%~80%，動物體中的每個細(xì)胞和重要組成部分都有蛋白質(zhì)參與。核酸（nucleicacid）存在于所有動植物細(xì)胞、微生物體內(nèi)，生物體內(nèi)的核酸與蛋白質(zhì)常結(jié)合而形成核蛋白。第一節(jié).蛋白質(zhì)的分子組成蛋白質(zhì)的元素組成蛋白質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)單位氨基酸的理化性質(zhì)一.蛋白質(zhì)的元素組成100g蛋白質(zhì)中含有16g氮。這是凱氏（Kjeldahl）定氮法測定粗蛋白質(zhì)含量的計算基礎(chǔ)。測定公式如下：蛋白質(zhì)含量（g/100g)＝每克樣品中含氮克數(shù)x6.25x100蛋白質(zhì)除含有氮元素外還含有下述幾種主要元素：C,50%;H,7%;0,239毛；s,0~3%。有些蛋白質(zhì)含有少量的磷，還有些蛋白質(zhì)含有微量的金屬元素，如Fe、Cu、Mn,Zn等二.蛋白質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)單位1.氨基酸是蛋白質(zhì)的基本組成單位組成蛋白質(zhì)的氨基酸共有20種,組成蛋白質(zhì)的氨基酸稱為蛋白質(zhì)氨基酸。目前從各種生物體中發(fā)現(xiàn)的氨基酸已有180多種除去組成蛋白質(zhì)的20種氨基酸外，其余氨基酸被稱為非蛋白質(zhì)氨基酸.二.蛋白質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)單位1.氨基酸是蛋白質(zhì)的基本組成單位組成蛋白質(zhì)的氨基酸共有20種,組成蛋白質(zhì)的氨基酸稱為蛋白質(zhì)氨基酸。目前從各種生物體中發(fā)現(xiàn)的氨基酸已有180多種除去組成蛋白質(zhì)的20種氨基酸外，其余氨基酸被稱為非蛋白質(zhì)氨基酸.蛋白質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)單位3.從α－氨基酸的結(jié)構(gòu)通式可以知道，各種α－氨基酸的區(qū)別就在于側(cè)鏈R基團(tuán)的不同，即不同的氨基酸有不同的R基團(tuán)。這樣，組成蛋白質(zhì)的20種常見氨基酸可以按照R基團(tuán)的化學(xué)結(jié)構(gòu)或極性大小進(jìn)行分類。在此，我們按照各種氨基酸側(cè)鏈R基團(tuán)的極性差別進(jìn)行分類，這對于認(rèn)識蛋白質(zhì)的性質(zhì)、結(jié)構(gòu)與功能更為便利。按照這種分類方法可將氨基酸分為四大類，其結(jié)構(gòu)見表1.1.組成蛋白質(zhì)的20種氨基酸---續(xù)表1組成蛋白質(zhì)的20種氨基酸---續(xù)表2組成蛋白質(zhì)的20種氨基酸---續(xù)表31.兩性解離與等電點依照Bronsted-Lowry的酸堿質(zhì)子理論，酸是質(zhì)子（W）供體（donor），堿是質(zhì)子的受體（acceptor）。酸堿的相互關(guān)系如下：HA=A-+H+酸堿質(zhì)子這里原始的酸（HA）和生成的堿（A－）被稱為共輒酸堿對。根據(jù)這一理論，氨基酸在水中的偶極離子既起酸（質(zhì)子供體）的作用，也起堿（質(zhì)子受體）的作用：三.氨基酸的理化性質(zhì)2.吸收光譜參與蛋白質(zhì)組成的20種氨基酸，在可見光區(qū)域都沒有光吸收，但在遠(yuǎn)紫外區(qū)域（<220nm）均有光吸收。在近紫外區(qū)域（220~300nm）只有酶氨酸、苯丙氨酸和色氨酸有吸收光的能力，因為它們的R基含有苯環(huán)共輒雙鍵系統(tǒng)。酶氨酸的最大光吸收波長在275nm苯丙氨酸在258nm色氨酸在280nm.蛋白質(zhì)由于含有這些氨基酸因此也有紫外吸收能力。一般最大光吸收波長在280nm處，因此利用分光光度法能很方便地測定蛋白質(zhì)的含量。但是在不同的蛋白質(zhì)中這些氨基酸的含量不同,所以它們的消光系數(shù)（或稱吸收系數(shù)）是不完全一樣的。三.氨基酸的理化性質(zhì)3.重要化學(xué)反應(yīng)氨基酸的化學(xué)反應(yīng)主要是指它的α一氨基和α－竣基以及側(cè)鏈上的功能團(tuán)所參與的反應(yīng)。(1）與亞硝酸反應(yīng)：在室溫下，亞硝酸能與含游離α一氨基的氨基酸起反應(yīng)，定量地放出氮氣，氨基酸被氧化成起酸（含亞氨基的脯氨酸則不能與亞硝酸反應(yīng)）。其反應(yīng)式如下：NH2OHIIR-CH-COOH+HN02一→R-CH-COOH+N2?+H20三.氨基酸的理化性質(zhì)(2）與2,4－二硝基氟苯（DNFB）的反應(yīng)：弱堿性溶液中，氨基酸的α一氨基很容易與2,4一二硝基氟苯作用,穩(wěn)定的黃色物質(zhì)2,4－二硝基苯基氨基酸（簡寫為DNP一氨基酸）。三.氨基酸的理化性質(zhì)第二節(jié)

蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)一、肽1.肽鍵與肽1mol氨基酸的α一竣基與1mol氨基酸的α－氨基之間脫去1mol水，縮合形成的鍵叫肽鍵，又稱為酰胺鍵，寫作－CO-NH-。蛋白質(zhì)分子中的氨基酸通過肽鍵連接。第二節(jié)

蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)2.氨基酸殘基肽鏈中氨基酸由于參加肽鍵的形成己經(jīng)不是原來完整的分子,因此稱為氨基酸殘基（aminoacidresidue）.第二節(jié)

蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)3.肽單位肽鍵的4個原子和與之相連的2個α－碳原子所組成的基團(tuán)稱為肽單位。肽單位的特點有以下幾點：(1）主鏈肽鍵C-N具有雙鍵性質(zhì)而不能自由旋轉(zhuǎn)，C-N單鍵的鍵長是0.148nm;C二N雙鍵的鍵長是0.127nm;X射線衍射分析證實，肽鍵中C-N的鍵長為0.132nmo(2）肽鍵的所有4個原子和與之相連的2個α－碳原子（習(xí)慣上稱為Cα）都處于一個平面內(nèi)，此剛性結(jié)構(gòu)的平面稱為肽平面（peptideplane）或酷膠平面（圖1.2），每個肽單位實際上就是一個肽平面。(3）肽平面內(nèi)的C二0與N-H呈反式排列，各原子間的鍵長和鍵角都是固定的。第二節(jié)

蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)第二節(jié)

蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)4.重要的寡肽及其應(yīng)用肽廣泛存在于動植物組織中有一些在生物體內(nèi)具有特殊功能。據(jù)近年來對活性肽的研究生物的生長發(fā)育、細(xì)胞分化、大腦活動、腫瘤病變、免疫防御、生殖控制、抗衰老、生物鐘規(guī)律及分子進(jìn)化等均涉及活性肽。(1）谷脫甘肽：動植物細(xì)胞中都含有一種三肽，稱為還原型谷脫甘肽（reducedglutathio時，即γ－谷氨眈半脫氨眈甘氨酸，因為它含有游離的－SH，所以常用GSH來表示。它的分子中有一特殊的γ－肽鍵，是谷氨酸的γ－竣基與半脫氨酸的α－氨基縮合而成，顯然這與蛋白質(zhì)分子中的肽鍵不同。結(jié)構(gòu)式如下：第二節(jié)

蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)(2）腦啡肽：在小的活性肽中有一類稱為腦啡肽（enkephali川的物質(zhì)近年來很引人注意。它是一類比嗎啡更有鎮(zhèn)痛作用的五肽物質(zhì)。1975年底科研人員將其結(jié)構(gòu)研究清楚，并從豬腦中分離出兩種類型的腦啡肽。其結(jié)構(gòu)如下：甲硫氨酸型腦啡肽（Met－腦啡肽）H?Tyr·Gly·Gly·Phe?Met·OH亮氨酸型腦啡肽（Leu－腦啡肽）H·Tyr·Gly·Gly·Phe·Leu?OH第二節(jié)

蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)(3）加壓素：加壓素是腦下垂體后葉所分泌的多肽激素，由9個肽組成，呈環(huán)狀結(jié)構(gòu)，其簡式如下：加壓素的功能是促進(jìn)血管平滑肌收縮和抗利尿作用因此臨床上用于治療尿崩癥和肺咯血二、蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)分子是由許多氨基酸通過肽鍵相連形成的生物大分子。因此氨基酸排列順序及肽鍵的空間排布等構(gòu)成的蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)，才真正體現(xiàn)蛋白質(zhì)的個性，也是每種蛋白質(zhì)具有獨特生理功能的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。但是，組成蛋白質(zhì)的氨基酸有20種，且蛋白質(zhì)的相對分子質(zhì)量均較大，蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)相當(dāng)復(fù)雜，因此將蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)分為4個層次，即一級、二級、三級、四級結(jié)構(gòu)，后三者統(tǒng)稱為高級結(jié)構(gòu)或空間構(gòu)象。三.蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)（一）蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)主要是指蛋白質(zhì)多肽鏈中有規(guī)則重復(fù)的構(gòu)象。二級結(jié)構(gòu)的基本類型有α一螺旋、β－折疊、β一轉(zhuǎn)角和無規(guī)則卷曲。它們廣泛存在于天然蛋白質(zhì)內(nèi)。三.蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)（一）蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)1.α－螺旋α－螺旋（α－h(huán)elix）是蛋白質(zhì)中最常見飛含量最豐富的二級結(jié)構(gòu)。α－螺旋中每個殘基呈對二面角φ和ψ各自取一數(shù)值，φ＝－57oψ＝－48o即形成具有周期性規(guī)則的構(gòu)象。每隔3.6個氨基酸殘基螺旋上升一圈沿螺旋軸方向上升0.54nm每個殘基繞軸旋轉(zhuǎn)100o，沿軸上升0.15nm（圖1.4）。α一螺旋中氨基酸殘基的側(cè)鏈伸向外側(cè)。相鄰的螺圈之間形成鏈內(nèi)氫鍵氫鍵的取向幾乎與中心軸平行。氫鍵是由肽鍵上的N-H中的氫和它后面（N端）第四個殘基上的C二0中的氧之間形成的。三,蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)（一）蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)2.β－折疊（β－pleatedsheet)蛋白質(zhì)中另一類常見的二級結(jié)構(gòu)是β一折疊。兩條或多條幾乎完全伸展的肽鏈并排在一起便形成β－折疊，這時相鄰肽鏈主鏈上的－NH和C二0之間形成有規(guī)則的氫鍵。三.蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)（一）蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)3.β－轉(zhuǎn)角盧－轉(zhuǎn)角（β－tum）也稱為回折、β－彎曲或發(fā)夾結(jié)構(gòu)，它是球狀蛋白質(zhì)中發(fā)現(xiàn)的又一種二級結(jié)構(gòu)。它有三種類型，每種類型都有4個氨基酸殘基（圖1.5）。在所有這三種類型的β－轉(zhuǎn)角中，彎曲處的第一個殘基的C=0和第四個殘基的NH之間形成氫鍵，產(chǎn)生一種不很穩(wěn)定的環(huán)形結(jié)構(gòu)。三.蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)（一）蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)4.無規(guī)則卷曲多肽鏈主鏈骨架上的若干肽段在空間的排布有些是有規(guī)則的，如能形成α－螺旋、β－折疊、β－轉(zhuǎn)角的構(gòu)象，而有些卻沒有規(guī)則。這些肽段在空間的不規(guī)則排布稱為無規(guī)則卷曲。無規(guī)則卷曲，有人又稱之為無規(guī)則構(gòu)象、元規(guī)線團(tuán)、自由折疊或回轉(zhuǎn)。在一般球蛋白分子中，往往含有大量的無規(guī)則卷曲，它使蛋白質(zhì)肽鏈從整體上形成球狀構(gòu)象。三.蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)（二）蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu)1.蛋白質(zhì)三級結(jié)構(gòu)的概念及特點蛋白質(zhì)分子的三級結(jié)構(gòu)是指在一條多肽鏈（包括超二級結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)域）的基礎(chǔ)上進(jìn)一步盤曲或折疊，形成包括主、側(cè)鏈在內(nèi)的專一性空間排布。對于單鏈蛋白質(zhì)，三級結(jié)構(gòu)就是分子本身的特征性主體結(jié)構(gòu)·對于多鏈蛋白質(zhì)，三級結(jié)構(gòu)則是各組成鏈（亞基）的主鏈和側(cè)鏈的空間排布。三.蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)（二）蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu)2.基本特征在蛋白質(zhì)分子中，一條多肽鏈往往是通過二部分α一螺旋、一部分β－折疊、一部分?－轉(zhuǎn)角和一部分無規(guī)則卷曲形成緊密的球狀構(gòu)象。在兩條鏈之間或一條肽鏈的不同肽段之間，有時存在著平行β－折疊或反平行β一折疊。β－折疊的含量因蛋白質(zhì)的不同而異。在180o的肽鏈轉(zhuǎn)折處往往有α－轉(zhuǎn)角。在螺旋與螺旋之間、β一折疊與β－折疊之間或者螺旋與β－折疊之間往往是無規(guī)則卷曲的。三.蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)（二）蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu)3.維持蛋白質(zhì)三級結(jié)構(gòu)的力穩(wěn)定三級結(jié)構(gòu)的化學(xué)鍵是次級鍵包括氫鍵、鹽鍵、疏水鍵、范德華力和二硫鍵其中二硫鍵是共價鍵其余均為非共價鍵，它們是由多肽鏈中氨基酸側(cè)鏈基團(tuán)的相互作用形成的。蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu)是由一級結(jié)構(gòu)決定的每種蛋白質(zhì)都有自己特定的氨基酸排列順序，從而構(gòu)成其固有的獨特三級結(jié)構(gòu)。由一條多肽鏈構(gòu)成的蛋白質(zhì)，具有三級結(jié)構(gòu)才具有生物學(xué)活性，三級結(jié)構(gòu)一旦被破壞，生物學(xué)活性便喪失。三.蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)（三）蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu)許多生物活性蛋白質(zhì)是由兩條或多條肽鏈構(gòu)成的肽鏈與肽鏈之間并不是通過共價鍵相連，而是由非共價鍵締合在一起。每條多肽鏈都有自己的一級、二級和三級結(jié)構(gòu)。在這種蛋白質(zhì)中，每條肽鏈就被稱為亞基或亞單位（subunit）。亞基一般只是一條多肽鏈，但有的亞基由兩條或多條多肽鏈組成，這些多肽鏈相互間以二硫鍵相連。蛋白質(zhì)分子的亞基數(shù)目一般為偶數(shù)，其中含2個或4個亞基的蛋白質(zhì)占多數(shù)，奇數(shù)亞基構(gòu)成的蛋白質(zhì)就目前所知只不過10多種。由四個亞基組成的稱為四（聚）體蛋白質(zhì)，在四級結(jié)構(gòu)中，亞基可以是相同的或不同的。由相同亞基構(gòu)成的四級結(jié)構(gòu)叫均一四級結(jié)構(gòu)，由不同亞基構(gòu)成的四級結(jié)構(gòu)叫非均一四級結(jié)構(gòu)。無四級結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)稱為單體蛋白質(zhì)。四.蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系(一)蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)與生物功能的關(guān)系1.同源蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)的種屬差異與生物進(jìn)化同源蛋白質(zhì)是指在不同的有機(jī)體中實現(xiàn)同一功能的蛋白質(zhì)。例如，細(xì)胞色素c廣泛存在于需氧生物細(xì)胞的線粒體中，在生物氧化過程中起傳遞電子的作用。四.蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系(一)蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)與生物功能的關(guān)系2.一級結(jié)構(gòu)的變異與分子病蛋白質(zhì)分子化學(xué)結(jié)構(gòu)中的細(xì)微差異在某些情況下可能引起生物功能的顯著變化，甚至使有機(jī)體出現(xiàn)病態(tài)現(xiàn)象，突出的例子如鐮刀形紅細(xì)胞貧血病。四.蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系（二〉蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系蛋白質(zhì)特定的生理功能是由它特定的空間構(gòu)象決定的。蛋白質(zhì)空間構(gòu)象被破壞時，它失去了執(zhí)行生理功能的能力，如酶不再具有催化作用，蛋白激素不再起調(diào)節(jié)代謝的作用，膜蛋白不再作為通透的載體。改變蛋白質(zhì)周圍的環(huán)境，就有可能破壞蛋白質(zhì)天然的空間結(jié)構(gòu)，使之喪失功能。第三節(jié)

蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)一.蛋白質(zhì)的兩性解離及電泳蛋白質(zhì)分子由氨基酸組成，而氨基酸是兩性電解質(zhì)，雖然蛋白質(zhì)多肽鏈中的氨基酸的α－氨基和α－竣基都已結(jié)合成肽鍵，但是N一末端和C一末端仍具有游離的α一氨基和α一竣基O組成蛋白質(zhì)的許多氨基酸具有可解離的側(cè)鏈基團(tuán)，如ε－氨基、β－竣基、γ一竣基、咪瞠基、肌基、酚基、琉基等，這些側(cè)鏈基團(tuán)在一定的pH條件下可以釋放或接受H＋，它們構(gòu)成了蛋白質(zhì)兩性解離的基礎(chǔ)。第三節(jié)

蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)二.蛋白質(zhì)的膠體性質(zhì)與蛋白質(zhì)的沉淀（一）蛋白質(zhì)的膠體性質(zhì)按照膠體化學(xué)的概念膠體是這樣定義的：把1~100nm的粒子在介質(zhì)中分散所形成的體系稱為膠體。第三節(jié)

蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)二.蛋白質(zhì)的膠體性質(zhì)與蛋白質(zhì)的沉淀（二）蛋白質(zhì)的沉淀蛋白質(zhì)在溶液中的穩(wěn)定性是有條件的、相對的。如果條件改變，破壞了蛋白質(zhì)溶液的穩(wěn)定性，蛋白質(zhì)就會從溶液中沉淀出來。第三節(jié)

蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)二.蛋白質(zhì)的膠體性質(zhì)與蛋白質(zhì)的沉淀（二）蛋白質(zhì)的沉淀沉淀蛋白質(zhì)的方法有以下幾種：1.鹽析法向蛋白質(zhì)溶液中加入大量的中性鹽（硫酸錢、硫酸納或氯化納等），使蛋白質(zhì)脫去水化層而聚集沉淀。鹽析沉淀一般不引起蛋白質(zhì)變性。第三節(jié)

蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)二.蛋白質(zhì)的膠體性質(zhì)與蛋白質(zhì)的沉淀（二）蛋白質(zhì)的沉淀2.有機(jī)溶劑沉淀法向蛋白質(zhì)溶液中加入一定量的極性有機(jī)溶劑（甲醇、乙醇或丙酣等），因引起蛋白質(zhì)脫去水化層以及降低介電常數(shù)而增加帶電質(zhì)點間的相互作用，致使蛋白質(zhì)顆粒容易凝集沉淀。第三節(jié)

蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)二.蛋白質(zhì)的膠體性質(zhì)與蛋白質(zhì)的沉淀（二）蛋白質(zhì)的沉淀3.重金屬鹽沉淀法當(dāng)溶液pH大于等電點時，蛋白質(zhì)顆粒帶負(fù)電荷這樣就容易與重金屬離子（Mg2＋、Pb2+,C滬、Ag＋等）結(jié)成不溶性鹽而沉淀。第三節(jié)

蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)二.蛋白質(zhì)的膠體性質(zhì)與蛋白質(zhì)的沉淀（二）蛋白質(zhì)的沉淀4.某些酸類如苦味酸、單寧酸、三氯乙酸等能和蛋白質(zhì)結(jié)合成不溶解的蛋白質(zhì)鹽而沉淀。這類沉淀反應(yīng)經(jīng)常被臨床檢驗部門用來除去體液中干擾測定的蛋白質(zhì)。第三節(jié)

蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)二.蛋白質(zhì)的膠體性質(zhì)與蛋白質(zhì)的沉淀（二）蛋白質(zhì)的沉淀5.加熱變性沉淀法幾乎所有的蛋白質(zhì)都因加熱變性而凝固。少量鹽促進(jìn)蛋白質(zhì)加熱凝固。當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)處于等電點時，加熱凝固最完全和迅速。我國很早便創(chuàng)造了將大豆蛋白質(zhì)的濃溶液加熱并點入少量鹽鹵（含MgC12）的豆腐制作方法，這是成功地應(yīng)用加熱變性沉淀蛋白的一個例子。第三節(jié)

蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)三.蛋白質(zhì)的變性與復(fù)性（一）變性作用的概念天然蛋白質(zhì)分子在某些理化因素的影響下，其分子內(nèi)部原有的高度規(guī)律性結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，致使蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)和生物學(xué)性質(zhì)都有改變，但并不導(dǎo)致蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)的破壞，這種現(xiàn)象叫變性作用。蛋白質(zhì)變性作用的實質(zhì)是維持蛋白質(zhì)分子特定結(jié)構(gòu)的次級鍵和二硫鍵被破壞，引起天然構(gòu)象解體，但主鏈共價鍵并未打斷，即一級結(jié)構(gòu)保持完好。第三節(jié)蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)三.蛋白質(zhì)的變性與復(fù)性（二）變性的原因和結(jié)果能使蛋白質(zhì)變性的因素很多，化學(xué)因素有強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、尿素、膩、去污劑、重金屬鹽、三氯乙酸、磷鴿酸、苦味酸、濃乙醇等；物理因素有加熱（70~100℃）、劇烈振蕩或攪拌、紫外線及X射線照射、超聲波等。第三節(jié)

蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)三.蛋白質(zhì)的變性與復(fù)性（二）變性的原因和結(jié)果蛋白質(zhì)變性過程中，往往出現(xiàn)下列現(xiàn)象：(1）生物活性喪失：蛋白質(zhì)的生物活性是指蛋白質(zhì)所具有的酶、激素、抗原與抗體等的活性。生物活性的喪失是蛋白質(zhì)變性的主要特征。(2）一些側(cè)鏈基團(tuán)暴露出來：蛋白質(zhì)變性時，有些原來在分子內(nèi)部包藏而不易與化學(xué)試劑起反應(yīng)的側(cè)鏈基團(tuán)由于結(jié)構(gòu)的伸展松散而暴露出來。(3）一些理化性質(zhì)改變：蛋白質(zhì)變性后，疏水基外露、溶解度降低一般在等電點區(qū)域不溶解，分子相互凝集形成沉淀。其他如結(jié)晶能力喪失，球狀蛋白質(zhì)變性后分子形狀也發(fā)生改變。(4）生物化學(xué)性質(zhì)的改變：蛋白質(zhì)變性后，分子結(jié)構(gòu)伸展松散，易為蛋白水解酶分解第三節(jié)

蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)三、蛋白質(zhì)的變性與復(fù)性（三）變性機(jī)制及其應(yīng)用目前認(rèn)為蛋白質(zhì)的變性作用主要是由蛋白質(zhì)分子內(nèi)部的結(jié)構(gòu)發(fā)生改變所引起的。天然蛋白質(zhì)分子內(nèi)部通過氫鍵等次級鍵使整個分子具有緊密結(jié)構(gòu)。第三節(jié)

蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)四.蛋白質(zhì)的顏色反應(yīng)在蛋白質(zhì)的分析工作中，常利用蛋白質(zhì)分子中某些氨基酸或某些特殊結(jié)構(gòu)與某些試劑產(chǎn)生顏色反應(yīng)，作為測定的根據(jù)。重要的顏色反應(yīng)如下：（一）雙縮服反應(yīng)第三節(jié)

蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)四.蛋白質(zhì)的顏色反應(yīng)（二）蛋白黃色反應(yīng)此反應(yīng)是含有芳香族氨基酸的蛋白質(zhì)，特別是含有酶氨酸和色氨酸的蛋白質(zhì)所特有的反應(yīng)。第三節(jié)

蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)四.蛋白質(zhì)的顏色反應(yīng)（三）米倫反應(yīng)蛋白質(zhì)溶液中加入米倫試劑（硝酸、硝酸柔和亞硝酸柔的混合物）后產(chǎn)生白色沉淀，加熱后沉淀變成紅色。含有酚基的化合物都有這個反應(yīng)，故酷氨酸及含有酷氨酸的蛋白質(zhì)都能與米倫試劑反應(yīng)。第三節(jié)

蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)四.蛋白質(zhì)的顏色反應(yīng)（四）乙醛酸反應(yīng)在蛋白質(zhì)溶液中加入乙醛酸，并沿試管壁慢慢注入濃硫酸，在兩液層之間就會出現(xiàn)紫色環(huán)，凡含有口引味基的化合物都有這一反應(yīng)。色氨酸及含色氨酸的蛋白質(zhì)有此反應(yīng)不含色氨酸的白明膠就元此反應(yīng)。第三節(jié)蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)四.蛋白質(zhì)的顏色反應(yīng)（五）胍反應(yīng)精氨酸分子中含有胍基，能與次氯酸納（或次澳溴酸納）及α一萘茶因為L在NaOH溶液中產(chǎn)生紅色產(chǎn)物。此反應(yīng)可以用來鑒定含有精氨酸的蛋白質(zhì),也可以用來測定精氨酸的含量。第三節(jié)蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)四.蛋白質(zhì)的顏色反應(yīng)（七）水合茚三酮反應(yīng)凡含有α一氨基酸的蛋白質(zhì)都能與水合部三酮生成藍(lán)紫色化合物。第三節(jié)

蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)四.蛋白質(zhì)的顏色反應(yīng)（六）酚試劑（福林試劑）反應(yīng)蛋白質(zhì)分子－般都含有絡(luò)氨酸，而酷氨酸中的酚基能將福林試劑中的磷鋁酸及磷鎢酸還原成藍(lán)色化合物（鉬藍(lán)和鎢藍(lán)的混合物）。這一反應(yīng)常用來測定蛋白質(zhì)含量。第四節(jié).核酸的分子組成一.核酸的物質(zhì)組成核酸的基本構(gòu)成單位是核苷酸（nucleotide)。核苷酸是由核苷和磷酸組成的，而核苷又是由堿基和戊糖組成的。1.堿基核酸中的堿基分為兩類：嘧啶堿和嘌呤堿第四節(jié)

核酸的分子組成一、核酸的物質(zhì)組成嘌呤堿第四節(jié)

核酸的分子組成一、核酸的物質(zhì)組成2.戊糖核酸中的戊糖有兩類：D一核糖（D-ribose）和D-2－脫氧核糖（D-2-de_x0002_oxyribose）第四節(jié)

核酸的分子組成一、核酸的物質(zhì)組成3.RNA和DNA物質(zhì)組成的區(qū)別核酸的分類就是根據(jù)兩種戊糖種類不同而分為RNA和DNA的。堿基在RNA中主要有四種：腺嘌呤、鳥嘌呤、胞嘧啶、尿嘧啶，DNA中也有四種堿基，與RNA不同的是胸腺嘧啶代替了尿嘧啶（表1.2）。

第四節(jié)

核酸的分子組成二.核酸的基本組成單位一一核苦酸（一）形成萬式1.核苷核苷由戊糖和堿基縮合而成，并以糖苷鍵相連接。糖環(huán)上的C1與嘧啶堿的N1和嘌呤堿的N9相連接。這種糖與堿基之間的連接鍵是N-C鍵，稱為N－糖苷鍵。第四節(jié)

核酸的分子組成二.核酸的基本組成單位一一核苦酸（一〉形成萬式2.核苷酸核苷酸是核苷的磷酸醋。核苷酸可分為核糖核苷酸與脫氧核糖核苷酸兩大類。下面為兩種核苷酸的結(jié)構(gòu)式。第四節(jié)

核酸的分子組成二.核酸的基本組成單位一一核苦酸（二）細(xì)胞內(nèi)的游離核苷酸及其衍生物1.多磷酸核苷酸在生物體內(nèi)以游離形式存在的單核苷酸為核苷－5＇－磷酸醋。有一些單核苷酸的衍生物在生物體的能量代謝中起著重要作用。第四節(jié)核酸的分子組成二。核酸的基本組成單位一一核苦酸（二）細(xì)胞內(nèi)的游離核苷酸及其衍生物2.環(huán)化核苷酸近年來，對3',5＇－環(huán)腺苷酸（cAMP或環(huán)腺一磷）的作用有了新的認(rèn)識。cAMP在體內(nèi)由ATP轉(zhuǎn)化而來，是與激素作用密切相關(guān)的代謝調(diào)節(jié)物。cAMP具有如圖1.10結(jié)構(gòu)式。第五節(jié)

核酸的分子結(jié)構(gòu)一.核酸的一級結(jié)構(gòu)（一）形成方式核酸分子中核苷酸與核苷酸之間彼此通過γ，5＇－磷酸二醋鍵相連，即前一個核苷酸的3＇－起基與下一個核苷酸5＇位磷酸間形成3',5＇一磷酸二醋鍵許多核苷酸通過3',5＇－磷酸二醋鍵連接成長的多核苷酸鏈，稱多核苷酸，即核酸。多核苷酸鏈中核苷酸的排列順序成為核酸的一級結(jié)構(gòu)。第五節(jié)

核酸的分子結(jié)構(gòu)一.核酸的一級結(jié)構(gòu)（二〉表示方法由一級結(jié)構(gòu)可以看出，多核苷酸鏈的骨架僅由戊糖和磷酸交替構(gòu)成。堿基只是在骨架上游離，所以核酸中遺傳信息的攜帶和傳遞過程是靠鏈上游離堿基的排列來實現(xiàn)的。第五節(jié)

核酸的分子結(jié)構(gòu)一.核酸的一級結(jié)構(gòu)（三）DNA的空間結(jié)構(gòu)1.DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型是沃森（Watson）和克里克于1953年提出的。雙螺旋結(jié)構(gòu)模型（圖1.12）的要點如下：第五節(jié)

核酸的分子結(jié)構(gòu)一.核酸的一級結(jié)構(gòu)（三）DNA的空間結(jié)構(gòu)2.DNA的超螺旋結(jié)構(gòu)雙鏈DNA多數(shù)為線形少數(shù)為環(huán)形。某些小病毒飛線粒體、葉綠體以及某些細(xì)菌中的DNA為雙鏈環(huán)形。第五節(jié)

核酸的分子結(jié)構(gòu)二、核糖核酸（RNA｝的空間結(jié)構(gòu)（一）mRNA的結(jié)構(gòu)第五節(jié)

核酸的分子結(jié)構(gòu)二、核糖核酸（RNA｝的空間結(jié)構(gòu)（二）tRNA的二級結(jié)構(gòu)和三級結(jié)構(gòu)第五節(jié)

核酸的分子結(jié)構(gòu)二、核糖核酸（RNA｝的空間結(jié)構(gòu)（三）rRNA的結(jié)構(gòu)rRNA含量大占細(xì)胞RNA總量的80%左右是構(gòu)成核糖體的骨架。大腸桿菌核糖體中有三類rRNA,5SrRNA、16SrRNA、23SrRNA。第六節(jié)

核酸的理化性質(zhì)1.溶解度一、核酸的一般性質(zhì)3.酸堿度2.分子大小,形狀和黏度第六節(jié)

核酸的理化性質(zhì)二、核酸的變性與復(fù)性1.核酸的變性高溫、酸、堿以及某些變性劑（如尿素）能破壞核酸中的氫鍵，使之?dāng)嗔?，核酸中的雙螺旋區(qū)變成單鏈，并不涉及共價鍵的斷裂，這一過程稱為核酸的變性。第六節(jié)

核酸的理化性質(zhì)二、核酸的變性與復(fù)性2.核酸的復(fù)性變性DNA在適當(dāng)條件下，又可使兩條彼此分開的鏈重新締合成為雙螺旋結(jié)構(gòu)，這一過程稱為復(fù)性。。第六節(jié)

核酸的理化性質(zhì)拓展與應(yīng)用1.蛋白質(zhì)變性在臨床上的應(yīng)用2.多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（PCR技術(shù)）本章小節(jié)思考與練習(xí)1.蛋白質(zhì)分為哪些類型？各行使何種功能？2.試述自然界存在的氨基酸種類、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)？3.膚鍵有何特點？對蛋白質(zhì)構(gòu)象的形成有何影響？4.何謂蛋白質(zhì)的一、二、三、四級結(jié)構(gòu)？維系蛋白質(zhì)構(gòu)象的作用力有哪些？5.何謂蛋白質(zhì)的超二級結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)域？6.試述蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)和高級結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系。7.何謂蛋白質(zhì)的變性作用與復(fù)性作用？8.蛋白質(zhì)的元素組成有何特點？這一特點有何實際應(yīng)用？9.何謂蛋白質(zhì)的兩性解離及等電點？蛋白質(zhì)的等電點與其氨基酸組成有何關(guān)系？10.何謂蛋白質(zhì)的沉淀？沉淀蛋白質(zhì)的方法有哪些？11.何謂蛋白質(zhì)變性？有哪些因素可引起蛋白質(zhì)變性？12.試比較DNA與RNA在組成成分和生理功能上的異同。13.DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的要，或是什么？14.何謂分子雜交？感謝同學(xué)們的觀看THANKYOU!第二章

酶與維生素｛知識目標(biāo)｝1.掌握酶的概念。2.掌握酶的結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系，酶的化學(xué)組成。3.掌握影響酶促反應(yīng)速度的因素。4.了解酶的分類命名。5.熟悉酶原酶、原激活及其生理意義。6.了解常見的水溶性維生素的化學(xué)本質(zhì)和輔酶名稱、生理功能，以及脂溶性7.維生素化學(xué)本質(zhì)、生理功能和缺乏癥。8.關(guān)注酶與動物生產(chǎn)實踐的關(guān)系以及競爭性抑制藥物（磺氨類）的生化機(jī)制第一節(jié)酶的概述一、酶的概念和酶促反應(yīng)二、酶的分類和命名三、酶的催化作用特點一.酶的概念和酶促反應(yīng)新陳代謝是生物體的基本特征，都是通過在體內(nèi)環(huán)境下進(jìn)行的高效、有條不紊的一系列生化反應(yīng)來實現(xiàn)的。體內(nèi)生化反應(yīng)不需要一般化學(xué)反應(yīng)（體內(nèi)）的特殊催化條件（高溫、酸、堿等），而是在生物體內(nèi)的催化劑一一酶的參與下進(jìn)行的。1.酶的概念酶是生物活細(xì)胞產(chǎn)生的以蛋白質(zhì)為主要成分的生物催化劑，或者說酶是一種高效能、高專一性、高度可變性的高分子生物催化劑。一.酶的概念和酶促反應(yīng)2.酶促反應(yīng)酶的種類極多，所催化的反應(yīng)因而多種多樣。在生物化學(xué)中，常把由酶催化的化學(xué)反應(yīng)稱為酶促反應(yīng)（enzymaticreaction）。二、酶的分類和命名1.酶的分類1961年國際生物化學(xué)聯(lián)合會酶委員會（EnzymeCommissionofIUB,EC）根據(jù)酶所催化反應(yīng)的性質(zhì)，將酶分為六大類。二、酶的分類和命名2.酶的命名迄今已鑒定出4000多種酶，如此種類繁多、催化反應(yīng)各異的酶，為防止混亂，需要一個統(tǒng)一的命名。（1）習(xí)慣命名法(2）系統(tǒng)命名法三、酶的催化作用特點酶作為生物催化劑具有一般催化劑的特征：①用量少而催化效率高，在化學(xué)反應(yīng)前后沒有質(zhì)和量的改變；②只能催化熱力學(xué)上允許進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)；③僅能改變化學(xué)反應(yīng)的速率，并不能改變化學(xué)反應(yīng)的平衡點；④對可逆反應(yīng)的正反應(yīng)和逆反應(yīng)都具有催化作用。三、酶的催化作用特點1.高度的催化效率酶的催化活性比化學(xué)催化劑的催化活性要高很多。如過氧化氫酶(catalase)(含F(xiàn)e2+)和無機(jī)鐵離子都催化過氧化氫發(fā)生如下的分解反應(yīng)：三、酶的催化作用特點2.高度的專一性酶對其所催化的底物具有嚴(yán)格的選擇性。一般將酶的專一性分為絕對專一性、相對專一性和立體異構(gòu)專一性三類。A.絕對專一性B.相對專一性C.立體異構(gòu)專一性三、酶的催化作用特點3.反應(yīng)條件溫和因為酶大多為蛋白質(zhì),高酸,高堿,高溫易使其變性而失活，故酶促反應(yīng)要求常溫,常壓和接近中性的酸堿度.酶對外界環(huán)境的變化比較敏感,容易變性失活,在應(yīng)用時,必須嚴(yán)格控制反應(yīng)條件三、酶的催化作用特點4.酶催化活性的可調(diào)控性與化學(xué)催化劑相比，酶催化作用的另一個特征是其催化活性可以自動調(diào)控。生物體內(nèi)進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)，雖然種類繁多，但非常協(xié)調(diào)有序。底物濃度，產(chǎn)物濃度以及環(huán)境條件的改變，都有可能影響酶催化活性，從而控制生化反應(yīng)協(xié)調(diào)有序地進(jìn)行。三、酶的催化作用特點5.酶催化的活性與輔酶，輔基及金屬離子有關(guān)有些酶是復(fù)合蛋白質(zhì)，其中的小分子物質(zhì)輔酶、輔基及金屬離子與酶的催化活性密切相關(guān)。若將它們除去，酶就失去活性。第二節(jié)酶的結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系一，酶的化學(xué)組成酶和其他蛋白質(zhì)一樣，根據(jù)其化學(xué)組成可分為單純蛋白酶（simpleproteinases）和結(jié)合蛋白酶（conjugatedproteases）兩大類單純蛋白酶結(jié)合蛋白酶第二節(jié)酶的結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系一，酶的化學(xué)組成1.單純蛋白酶單純蛋白酶分子中完全只由蛋白質(zhì)組成，不含輔助因子，包括一般的水解酶。第二節(jié)酶的結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系一，酶的化學(xué)組成2.結(jié)合蛋白酶結(jié)合蛋白酶由蛋白質(zhì)部分和非蛋白部分結(jié)合而成。許多氧化還原酶類、轉(zhuǎn)氨酶類、乳酸脫氫酶（LDH）、碳酸酐酶等均屬結(jié)合蛋白酶。第二節(jié)酶的結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系二、酶的活性中心和必需基團(tuán)1.酶活性中心的概念酶分子很大，構(gòu)成酶分子的化學(xué)基團(tuán)有很多，例如-NH2、－COOR、－SH、－OH等，并不是這些基團(tuán)都與酶活性有關(guān)。第二節(jié)酶的結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系二、酶的活性中心和必需基團(tuán)2.酶活性中心的組成構(gòu)成酶的活性中心有兩個功能部位；一是與底物結(jié)合的必需基團(tuán)稱為結(jié)合基團(tuán)，它決定酶對底物的專一性；二是促進(jìn)底物發(fā)生化學(xué)變化的基團(tuán)稱為催化基團(tuán)，它決定酶促反應(yīng)的類型，即酶的催化性質(zhì)。第二節(jié)酶的結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系二、酶的活性中心和必需基團(tuán)3.酶活性中心的特點活性中心往往是酶分子表面上的一個凹穴·對于單純蛋白酶，其活性中心通常由酶分子中幾個氨基酸殘基側(cè)鏈上的極性基團(tuán)組成O構(gòu)成酶的活性中心的氨基酸有天冬氨酸（Asp）、谷氨酸（Glu）、絲氨酸（Ser）、組氨酸（His）、半脫氨酸（Cys）、賴氨酸（Lys）叫等，對于需要輔助因子的結(jié)合蛋白酶來說，輔酶（或輔基）分子或其分子上某一部分結(jié)構(gòu)往往也是活性中心的組成部分。第二節(jié)酶的結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系三、酶原與酶原的激活動物體內(nèi)有些酶在細(xì)胞內(nèi)合成和分泌時，沒有催化活性，如消化系統(tǒng)中的各種蛋白酶，只有當(dāng)體內(nèi)需要時，經(jīng)特異性蛋白水解酶的作用轉(zhuǎn)變?yōu)橛谢钚缘拿付l(fā)揮作用。這些不具催化活性的酶的前體稱為酶原（zymogen），如胃蛋白酶原、膜蛋白酶原和膜凝乳蛋白酶原等。某種物質(zhì)作用于酶原使之轉(zhuǎn)變成有活性的酶的過程稱為酶原的激活。使元活性的酶原轉(zhuǎn)變?yōu)橛谢钚缘拿傅奈镔|(zhì)稱為活化素?；罨貙τ诿冈募せ钭饔镁哂幸欢ǖ奶禺愋?。第二節(jié)酶的結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系四、同工酶同工酶（isoenzyme）是指催化的化學(xué)反應(yīng)相同，酶蛋白的分子結(jié)構(gòu)、理化性質(zhì)乃至免疫學(xué)性質(zhì)不同的一組酶。這類酶存在于生物的同一種屬或同一個體的不同組織，甚至同一組織或細(xì)胞中。第三節(jié)酶的催化作用機(jī)制一，酶的催化作用與分子活化能的關(guān)系在化學(xué)反應(yīng)中任何反應(yīng)物分子必須超過一定的能閡成為活化的狀態(tài)時，才能發(fā)生變化，形成產(chǎn)物。這種提高低能分子達(dá)到活化狀態(tài)的能量，稱為活化能。第三節(jié)酶的催化作用機(jī)制二，中間產(chǎn)物學(xué)說酶如何使反應(yīng)的活化能降低而體現(xiàn)出極為強(qiáng)大的催化效率呢？目前比較圓滿的解釋是中間產(chǎn)物學(xué)說。該學(xué)說認(rèn)為酶在催化底物發(fā)生變化之前，首先與底物結(jié)合成一個不穩(wěn)定的中間產(chǎn)物ES（也稱為中間絡(luò)合物）。第三節(jié)酶的催化作用機(jī)制三、誘導(dǎo)契合學(xué)說近年來大量的試驗證明，酶和底物在游離狀態(tài)時，其形狀并不精確地互補(bǔ)。第四節(jié)影響酶促反應(yīng)速率的因素酶促反應(yīng)速率及其影響因素是酶促反應(yīng)動力學(xué)研究的重要內(nèi)容。酶促反應(yīng)速率通常是指酶促反應(yīng)開始的速率，即初速率。這些因素主要包括酶的濃度、底物的濃度、pH值、溫度、抑制劑和激活劑等。在研究某一因素對酶促反應(yīng)速率的影響時應(yīng)該維持反應(yīng)中其他因素不變，而只改變要研究的因素。一、底物濃度對酶促反應(yīng)速率的影晌在酶濃度、溫度、pH值不變的情況下，實驗測得酶反應(yīng)速率與底物濃度的關(guān)系如圖2.6所示第四節(jié)影響酶促反應(yīng)速率的因素（一）米－曼方程式1913年Michaelis-Menten提出了酶促反應(yīng)動力學(xué)理論，利用中間產(chǎn)物學(xué)說，得出了一個底物濃度［SJ與酶促反應(yīng)速率u之間定量關(guān)系的數(shù)學(xué)方程式，即著名的米一曼方程式，簡稱米氏方程式（Michaelisequation）。第四節(jié)影響酶促反應(yīng)速率的因素（二）Km與Vmax的意義1.物理意義2.酶學(xué)意義第四節(jié)影響酶促反應(yīng)速率的因素二、酶濃度對酶促反應(yīng)速率的影晌當(dāng)?shù)孜镒銐虿⑶颐复俜磻?yīng)不受其他因素影響的情況下，則酶促反應(yīng)的速率（V）與酶濃度（E）成正比（圖2.7），即v=K[E]式中，K為反應(yīng)速率常數(shù)第四節(jié)影響酶促反應(yīng)速率的因素三、溫度對酶促反應(yīng)速率的影晌在酶促反應(yīng)中，其他條件不變的情況下，溫度對酶促反應(yīng)速率的影響很大，表現(xiàn)為雙重作用：①溫度升高，酶促反應(yīng)速率加快，對許多酶來說，每提高反應(yīng)溫度10℃，酶反應(yīng)速率增加1~2倍。②由于酶是蛋白質(zhì)，隨著溫度升高而酶活性不再升高，反而降低甚至失活，導(dǎo)致酶促反應(yīng)速率反而減緩，形成倒“V”形或倒“U”形曲線。第四節(jié)影響酶促反應(yīng)速率的因素四、pH值對酶促反應(yīng)速率的影晌酶促反應(yīng)速度與體系的pH值有密切關(guān)系。在一定pH值下，酶反應(yīng)具有最大速度，高于或低于此值，反應(yīng)速度下降，通常將酶表現(xiàn)最大活力時的pH值稱為酶反應(yīng)的最適pH值（圖2.9）。動物體內(nèi)的酶，最適pH值大多在6.5~8.0；植物及微生物體內(nèi)的酶，最適pH值多在4.5~6.5。但也有例外，如胃蛋白酶為1.8，精氨酸酶（肝臟中）為9.8（表2.2）。第四節(jié)影響酶促反應(yīng)速率的因素五、激活劑對酶促反應(yīng)速率的影晌凡是能提高酶活性的物質(zhì)都稱為激活劑（activator，活化劑）。酶的激活劑大部分是離子，有的激活劑為小分子有機(jī)化合物如半脫氨酸、還原型谷脫甘膚、抗壞血酸等能激活某些酶，使含疏基酶中被氧化的二硫鍵還原成疏基從而提高酶活性。第四節(jié)影響酶促反應(yīng)速率的因素（一）不可逆抑制何用抑制劑通常以共價鍵與酶活性中心的必需基團(tuán)結(jié)合而使酶失活抑制劑不可用透析、超濾等方法去除。這種抑制作用稱為不可逆抑制作用。第四節(jié)影響酶促反應(yīng)速率的因素（二）可逆抑制何用抑制劑通常以非共價鍵與酶或酶－底物復(fù)合物可逆性結(jié)合使酶的活性降低或喪失，抑制劑可用透析超濾等方法除去。這種抑制作用稱為可逆抑制作用。根據(jù)抑制劑與底物的關(guān)系，可逆抑制作用分為三種類型。1.競爭性抑制第四節(jié)影響酶促反應(yīng)速率的因素（二）可逆抑制何用抑制劑通常以非共價鍵與酶或酶－底物復(fù)合物可逆性結(jié)合使酶的活性降低或喪失，抑制劑可用透析超濾等方法除去。這種抑制作用稱為可逆抑制作用。根據(jù)抑制劑與底物的關(guān)系，可逆抑制作用分為三種類型。2.非競爭性抑制第四節(jié)影響酶促反應(yīng)速率的因素（二）可逆抑制何用抑制劑通常以非共價鍵與酶或酶－底物復(fù)合物可逆性結(jié)合使酶的活性降低或喪失，抑制劑可用透析超濾等方法除去。這種抑制作用稱為可逆抑制作用。根據(jù)抑制劑與底物的關(guān)系，可逆抑制作用分為三種類型。3.反競爭性抑制第五節(jié)酶工程酶工程（enzymeengineering）又叫酶技術(shù)，是生物工程的主要內(nèi)容之一，是將酶所具有的生物催化功能，借助工程學(xué)的手段，應(yīng)用于生產(chǎn)、生活、醫(yī)療診斷和環(huán)境保護(hù)等方面的一門科學(xué)技術(shù)。簡單地說酶工程是酶制劑大規(guī)模生產(chǎn)和應(yīng)用的生物學(xué)技術(shù)。酶工程的主要內(nèi)容包括核酶、抗體酶、化學(xué)酶工程、生物酶工程。一、核酶核酶（ribozyme）是具有催化功能的RNA分子，又稱為核酸類酶、酶RNA、類酶RNA。第五節(jié)酶工程（一）核酶的發(fā)現(xiàn)20世紀(jì)80年代初期美國科羅拉多大學(xué)博爾德分校的T.Cech和美國耶魯大學(xué)的S.Altman各自獨立地發(fā)現(xiàn)RNA具有生物催化功能，從而改變了生物催化劑的傳統(tǒng)概念。這個發(fā)現(xiàn)曾被認(rèn)為是近十年來生物化學(xué)領(lǐng)域內(nèi)最令人鼓舞的發(fā)現(xiàn)之一。為此，T.Cech和S.Altman共同獲得了1989年度諾貝爾化學(xué)獎。一、核酶T.Cech第五節(jié)酶工程（二〉核酶的種類目前，已發(fā)現(xiàn)的核酶有6種類型，即I型內(nèi)含子、E型內(nèi)含子、RNaseP、錘頭狀核酶、發(fā)夾狀核酶、丁型肝炎核酶。從結(jié)構(gòu)上主要分為兩大類：錘頭狀核酶和發(fā)夾狀核酶一、核酶第五節(jié)酶工程（三）核酶的結(jié)構(gòu)和功能錘頭狀核酶和發(fā)夾狀核酶是目前應(yīng)用較為廣泛的核酶。核酶的具體作用主要有：(1）核音酸轉(zhuǎn)移作用。(2）水解反應(yīng)，即磷酸二醋酶作用。(3）磷酸轉(zhuǎn)移反應(yīng)，類似磷酸轉(zhuǎn)移酶作用。(4）脫磷酸作用，即酸性磷酸酶作用。一、核酶第五節(jié)酶工程二、抗體酶抗體酶（abzyme）又叫催化抗（catalyticantibody），屬于新型人工酶制劑，是一類具有催化功能的抗體，是抗體的專一性與酶的高效能力二者巧妙結(jié)合的產(chǎn)物。它是利用現(xiàn)代生物學(xué)與化學(xué)的理論與技術(shù)交叉研究的成果。其研究內(nèi)容包括抗體酶制備、結(jié)構(gòu)、特性、作用機(jī)制、催化反應(yīng)類型及應(yīng)用等。第五節(jié)酶工程三、化學(xué)酶工程化學(xué)酶工程又稱為初級酶工程，它是由酶化學(xué)和化學(xué)工程技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。第五節(jié)酶工程三、化學(xué)酶工程（一）固定化酶概念固定化酶，是指采用物理或化學(xué)的方法使酶與水不溶性大分子載體結(jié)合或把酶包在其中，使其成為不溶于水或不易散失和多次使用的生物催化劑。簡而言之，固定化酶就是能反復(fù)使用的酶。第五節(jié)酶工程三、化學(xué)酶工程（二）固定化酶的優(yōu)缺點第五節(jié)酶工程三、化學(xué)酶工程（三）制備方法固定化酶的制備方法目前有四種：吸附法（包括電吸附法）、共價法（元機(jī)多孔材料）、交聯(lián)法（多功能試劑）、包埋法（微胺囊法），如圖2.12所示。第五節(jié)酶工程四、生物酶工程生物酶工程（高級酶工程）(advancedenzymeengineering）是在化學(xué)酶工程基礎(chǔ)上發(fā)展羥來的，是以酶學(xué)與基因重組技術(shù)為主的現(xiàn)代分子生物學(xué)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。（一）生物酶工程主要研究內(nèi)容(1）用基因工程技術(shù)大量生產(chǎn)酶（克隆酶）：第五節(jié)酶工程四、生物酶工程（一）生物酶工程主要研究內(nèi)容(2）用蛋白質(zhì)工程技術(shù)定點改變酶結(jié)構(gòu)基因（突變酶）：如酶氨眈－tRNA合成酶，用Ala5（第5位的丙氨酸）取代Thr51（第51位的蘇氨酸），使該酶對底物ATP的親和力提高了100倍。(3）設(shè)計新的酶結(jié)構(gòu)基因，生產(chǎn)自然界從未有過的性能更穩(wěn)定、活性更高的新酶。第五節(jié)酶工程四、生物酶工程（一）生物酶工程主要研究內(nèi)容(3）設(shè)計新的酶結(jié)構(gòu)基因，生產(chǎn)自然界從未有過的性能更穩(wěn)定、活性更高的新酶。第五節(jié)酶工程四、生物酶工程（二）克隆酶克隆酶在實際應(yīng)用中較為廣泛，下面對克隆酶定義、要求、應(yīng)用的實例做一說明。1.克隆酶的定義通過基因工程手段克隆各種天然酶的基因?qū)⑵淇寺〉奖磉_(dá)載體中，然后將表達(dá)載體轉(zhuǎn)化到適當(dāng)?shù)乃拗髦校玫奖磉_(dá)特定酶的基因工程菌，通過基因工程菌的繁殖大量產(chǎn)生的酶稱為克隆酶?？寺∶感纬扇鐖D2.13所示。第五節(jié)酶工程四、生物酶工程2.克隆酶對載體的要求(1）在宿主細(xì)胞內(nèi)可以自主復(fù)制。(2）容易引人受體細(xì)胞。(3）具有合適的篩選標(biāo)記基因。(4）具有少數(shù)限制性酶切位點。第五節(jié)酶工程四、生物酶工程3.克隆酶對宿主的要求(1）安全可靠，非致病菌。(2）外源基因在宿主內(nèi)能夠表達(dá)且不被分解。(3）有利于酶的分離和純化。(4）能利用廉價的原料，發(fā)酵周期短、產(chǎn)量高。(5）容易培養(yǎng)和管理第五節(jié)酶工程四、生物酶工程4.克隆酶應(yīng)用的實例如纖維素酶基因工程菌的構(gòu)建。纖維素酶（cellulase）是能將纖維素水解為葡萄糖等簡單糖類的一組酶的總稱。第五節(jié)酶工程（三）生物酶工程原理和基本過程生物酶工程原理和基本過程較為復(fù)雜，下面以線路圖說明：菌種→擴(kuò)大培養(yǎng)→發(fā)酵→發(fā)酵酶液→酶的提取→酶成品↓酶的固定化原料→前處理→殺菌→酶反應(yīng)器→反應(yīng)液→產(chǎn)品提取→產(chǎn)品第五節(jié)酶工程（四）酶工程的前景隨著各種高新技術(shù)的廣泛應(yīng)用及酶工程研究工作的不斷深入，生物酶工程研究必將取得更快更大的發(fā)展?？梢韵嘈?，將來人們可以采用生物學(xué)方法在生物體外構(gòu)造出性能優(yōu)良的產(chǎn)酶工程菌為生產(chǎn)和生活服務(wù)，酶工程技術(shù)必將在工業(yè)、醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)、化學(xué)分析、環(huán)境保護(hù)、能源開發(fā)和生命科學(xué)理論研究等各個方面發(fā)揮越來越大的作用。第六節(jié)維生素與輔酶一，維生素的概念維生素是維持人和動物正常代謝所必需的，在體內(nèi)不能合成或不能足量合成的一類化學(xué)結(jié)構(gòu)不同、生理功能各異的小分子有機(jī)化合物。第六節(jié)維生素與輔酶二、維生素的分類和命名第六節(jié)維生素與輔酶二、常見的水溶性維生素與輔酶（一）維生素B11.化學(xué)本質(zhì)維生素Bl又稱硫胺素。其化學(xué)結(jié)構(gòu)是由一個略皖嘧啶環(huán)和一個噻唑環(huán)通過亞甲基橋連接而成的。其結(jié)構(gòu)式如下：第六節(jié)維生素與輔酶二、常見的水溶性維生素與輔酶2.輔酶在人和動物體內(nèi)維生素B1常與磷酸結(jié)合生成焦磷酸硫胺素（TPP），它是維生素B1在體內(nèi)的活性形式。焦磷酸硫胺素結(jié)構(gòu)式如下：第六節(jié)維生素與輔酶二、常見的水溶性維生素與輔酶（二）維生素B21.化學(xué)本質(zhì)維生素B2由核醇與6,7－二甲基異咯嗦縮合而成，又名核黃素。它在自然界中主要以磷酸醋的形式存在于兩種輔酶中，即黃素單核音酸（FMN）和黃素腺瞟嶺二核昔酸（FAD），結(jié)構(gòu)式如下：第六節(jié)維生素與輔酶二、常見的水溶性維生素與輔酶2.輔酶在人和動物體內(nèi)，維生素民主要以黃素單核昔酸（FMN）和黃素腺嘌呤二核昔酸（FAD）形式存在。而FMN和FAD是多種氧化還原酶的輔基，在氧化還原反應(yīng)中傳遞氫原子參與生物氧化過程，促進(jìn)物質(zhì)代謝。以FMN或FAD為輔基的酶統(tǒng)稱為黃素酶，相應(yīng)地將FMN和FAD稱為黃素輔酶。第六節(jié)維生素與輔酶（三）泛酸1.化學(xué)本質(zhì)由β－丙氨酸與瓷基丁酸結(jié)合而構(gòu)成，因其廣泛存在于動植物組織中，故名泛酸或遍多酸。其結(jié)構(gòu)式如下：第六節(jié)維生素與輔酶（三）泛酸1.化學(xué)本質(zhì)由β－丙氨酸與瓷基丁酸結(jié)合而構(gòu)成，因其廣泛存在于動植物組織中，故名泛酸或遍多酸。其結(jié)構(gòu)式如下：第六節(jié)維生素與輔酶（四〉煙酸1.化學(xué)本質(zhì)維生素pp包括煙酸和煙酰胺，在維生素中是結(jié)構(gòu)最簡單、性質(zhì)最穩(wěn)定的一種，不易被酸、堿、熱破壞，是吡啶－3－羧酸及其衍生物的總稱。其結(jié)構(gòu)式如下：第六節(jié)維生素與輔酶（四〉煙酸2.輔酶維生素pp在體內(nèi)可轉(zhuǎn)變?yōu)槟峥缩０罚燉０罚峥缩０房珊铣赡峥缩０废汆堰识艘羲幔∟AD＋或輔酶I）和尼克酰胺腺嘌呤二核昔酸磷酸（NADP＋或輔酶II),NAD＋或NADP＋是不需氧脫氫酶的輔酶，參與體內(nèi)氧化還原反應(yīng)，羥傳遞氫的作用。其遞氫的變化方式如下：第六節(jié)維生素與輔酶（五）維生素B61.化學(xué)本質(zhì)它是一組含氮的化合物，包括吡哆醇、吡哆酰及吡哆胺三種物質(zhì)，統(tǒng)稱毗哆素。在體內(nèi)吡哆醇可轉(zhuǎn)變?yōu)檫炼啧：瓦炼甙?，吡哆酰和吡哆胺不能轉(zhuǎn)變?yōu)檫炼叽?，吡哆酰則可與吡哆胺互變。第六節(jié)維生素與輔酶（五）維生素B62.輔酶在體內(nèi)維生素B6可與磷酸結(jié)合成磷酸吡哆酰、磷酸吡哆胺，兩者是轉(zhuǎn)氨酶的輔酶，在氨基酸代謝中羥傳遞氨基的作用。磷酸吡哆酰還是某些氨基酸脫羧酶的輔酶，可促進(jìn)氨基酸轉(zhuǎn)變?yōu)榘?，并釋放二氧化碳。維生素B6缺乏時，幼小動物生長緩慢或停止，導(dǎo)致血紅蛋白過少性貧血。人類未發(fā)現(xiàn)維生素B6缺乏的典型病例。臨床上常用其輔助治療妊娠嘔吐、嬰兒驚厥等癥狀，是因為維生素B6可促進(jìn)生成抑制性神經(jīng)遞質(zhì)的物質(zhì)一一γ－氨基丁酸的緣故。第六節(jié)維生素與輔酶（六）生物素（維生素H)1.化學(xué)本質(zhì)生物素（biotin）是噻吩和尿素縮合成的雙環(huán)化合物，并帶有戊酸側(cè)鏈。結(jié)構(gòu)式如下：第六節(jié)維生素與輔酶（六）生物素（維生素H)2.輔酶生物素本身就是多種羧化酶（如丙銅酸羧化酶）的輔基，參與CO2的羧化反應(yīng)，參與體內(nèi)脂肪酸和糖類的代謝，促進(jìn)蛋白質(zhì)的合成，還參與維生素B12，葉酸、泛酸的代謝。第六節(jié)維生素與輔酶（七）葉酸（維生素B9)1.化學(xué)本質(zhì)葉酸簡稱FA又叫蝶酷谷氨酸PGA。葉酸的分子由2－氨基－4一羥基－6－甲基蝶呤、對氨基苯甲酸與L一谷氨酸三種成分組成。第六節(jié)維生素與輔酶（七）葉酸（維生素B9)2.輔酶葉酸在體內(nèi)被葉酸還原酶催化，它以NADPH為輔酶在維生素C的參與下，可加氫成為5,6,7,8一四氫葉酸（FH4或THFA)0F凡是體內(nèi)一碳單位轉(zhuǎn)移酶系統(tǒng)中的輔酶，故又稱為輔酶F(CoF），參與一碳單位的代謝。第六節(jié)維生素與輔酶（八）維生素B12（鈷胺素，抗惡性貧血維生素〉1.化學(xué)本質(zhì)維生素B12的分子中含有金屬鈷，故又稱為鈷胺素。其結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，分子中除含有鈷原子外，還含有5,6－二甲基苯并咪瞠、3＇－磷酸核糖、氨基丙醇和類似卟琳環(huán)的鈷琳環(huán)成分。主要有5＇－脫氧腺苦鈷胺素、氧鈷胺素、是鈷胺素和甲基鈷胺素等。其中5＇一脫氧腺昔鈷胺素是維生素B12在體內(nèi)的主要存在形式，又稱為B12輔酶。第六節(jié)維生素與輔酶（八）維生素B12（鈷胺素，抗惡性貧血維生素〉2.輔酶維生素B12中的一CN（氨基）以5＇－脫氧腺昔代替即形成5＇一脫氧腺昔鈷胺素或輔酶維生素B12，它是傳遞一碳基團(tuán)的輔酶，參與蛋氨酸、胸腺嘧啶等的合成，促進(jìn)紅細(xì)胞的發(fā)育和成熟。5＇－脫氧腺昔鈷胺素和四氫葉酸的作用是相互聯(lián)系的。動物性食品中含維生素B12較多，如肝、肉、魚、蛋等富含維生素B120。第六節(jié)維生素與輔酶（九）維生素C1.化學(xué)本質(zhì)維生素C又稱L－抗壞血酸，是一個具6個碳原子的酸性多羥基化合物。其中C2和C3的兩個烯醇式羥基極易解離為H＋而被氧化為脫氫抗壞血酸（氧化性）。因此，維生素C具有較強(qiáng)的酸性和較強(qiáng)的還原性。其氧化性和還原性在生物體內(nèi)可相互轉(zhuǎn)化。第六節(jié)維生素與輔酶（九）維生素C2.生理功能維生素C具有廣泛的生理作用通過自身的氧化還原體系在生物氧化中作為氫的載體能防治壞血病。臨床上還有許多應(yīng)用維生素C參與體內(nèi)代謝功能主要有以下幾個方面。(1）參與體內(nèi)的羥化反應(yīng)：第六節(jié)維生素與輔酶（九）維生素C2.生理功能維生素C具有廣泛的生理作用通過自身的氧化還原體系在生物氧化中作為氫的載體能防治壞血病。臨床上還有許多應(yīng)用維生素C參與體內(nèi)代謝功能主要有以下幾個方面。(2）參與體內(nèi)氧化還原反應(yīng)：維生素C在體內(nèi)作為重要的還原劑而起作用，主要有以下幾個方面作用第六節(jié)維生素與輔酶第六節(jié)維生素與輔酶四、脂溶性維生素脂溶性維生素都能溶于脂肪及脂肪溶劑，如乙醇、氯仿等，不溶于水。（一）維生素A1.化學(xué)本質(zhì)維生素A又稱視黃醇或抗干眼病維生素。有維生素A1（視黃醇）和維生素A2(3一脫氫視黃醇）兩種，最常見的是維生素A10它們都是由β一白芷銅環(huán)構(gòu)成的不飽和一元醇。維生素Al和維生素A2的差別僅后者在3,4碳原子之間多一個雙鍵。其結(jié)構(gòu)如下第六節(jié)維生素與輔酶四、脂溶性維生素2.生理功能及缺乏癥維生素A的主要生理功能為維持上皮組織的完整性，維持正常視覺、基因調(diào)節(jié)、動物繁殖和免疫功能。近年來的研究還發(fā)現(xiàn)，維生素A能增強(qiáng)機(jī)體抗感染能力參與蛋白質(zhì)的合成維持骨憾的正常生長代謝。第六節(jié)維生素與輔酶四、脂溶性維生素（二）維生素D（抗佝僂病維生素）1.化學(xué)本質(zhì)維生素D又稱鈣化醇或抗何倭病維生素，屬于固醇類的衍生物，維生素D中最常見的有維生素D2和維生素D3兩種。維生素D2又名鈣化醇，由植物中的麥角固醇經(jīng)紫外線照射后產(chǎn)生。維生素D3又名膽鈣化醇，是由7－脫氫膽固醇經(jīng)紫外線照射而得。第六節(jié)維生素與輔酶四、脂溶性維生素（二）維生素D（抗佝僂病維生素）2.生理功能維生素D本身無生物活性，必須先在肝內(nèi)瓷化形成另一OH－維生素D3，然后在腎內(nèi)再瓷化生成1,25-(OH)2－維生素D3才能發(fā)揮生理作用。1,25一(OH)2－維生素D3作用于腸教膜細(xì)胞和骨細(xì)胞，與受體結(jié)合后啟動鈣結(jié)合蛋白的合成，從而促進(jìn)小腸對鈣磷的吸收，使血鈣和血磷的濃度增加，有利于骨和牙內(nèi)鈣磷的沉積，使骨正常鈣化.第六節(jié)維生素與輔酶四、脂溶性維生素（二）維生素D（抗佝僂病維生素）3.缺乏癥維生素D缺乏時，主要由于腸道對鈣磷的吸收減少，因而骨憾沉積鈣的能力也降低。在幼畜會引起成骨作用障礙而出現(xiàn)何償病，牙齒生長遲緩。對成年家畜特別哺乳期母畜，則出現(xiàn)骨軟化癥。對人和家畜，維生素磯和維生素D3的生理效能近乎相等；但對家禽來說，則維生素D3的生理效能比維生素D2高得多。第六節(jié)維生素與輔酶四、脂溶性維生素（三）維主素E1.化學(xué)本質(zhì)維生素E又稱生育酚、抗不育維生素。天然存在的已知有8種，其中α、β、γ飛δ四種較為重要，以α維生素E抗不育作用的活性最高。第六節(jié)維生素與輔酶四、脂溶性維生素（三）維主素E2.生理功能及缺乏癥(1）抗氧化作用。機(jī)體代謝中不斷產(chǎn)生自由基，自由基具有強(qiáng)氧化性，易損害生物膜，并促進(jìn)細(xì)胞衰老，出現(xiàn)褐色素沉著現(xiàn)象。第六節(jié)維生素與輔酶四、脂溶性維生素（四）維生素K1.化學(xué)本質(zhì)維生素K又叫抗出血維生素。天然維生素K有維生素K1、維生素K2兩種，都由2－甲基－1,4－茶釀構(gòu)成。維生素K1主要存在于青綠植物，如盲宿、菠菜、菜花及動物肝臟中，維生素K2主要存在于微生物體內(nèi)，人工合成的維生素K即甲基甲基萘鯤，稱為維生素K3。第六節(jié)維生素與輔酶四、脂溶性維生素（四）維生素K2.生理功能及缺乏癥第六節(jié)維生素與輔酶四、脂溶性維生素----脂溶性維生素概況拓展與應(yīng)用1.酶與動物生產(chǎn)實踐的關(guān)系(1）酶制劑在家禽生產(chǎn)中的應(yīng)用。(2）酶制劑在養(yǎng)豬生產(chǎn)中的應(yīng)用。(3）酶制劑在反芻動物生產(chǎn)中的應(yīng)用。拓展與應(yīng)用2.競爭性抑制藥物（磺胺類）的生化機(jī)制磺胺類藥物為對氨基苯磺酰胺的衍生物，具有以下基本結(jié)構(gòu)：本章小結(jié)本章小結(jié)思考與練習(xí)一.名詞解釋1.米氏常數(shù)（Km值）2.酶的專一性3.輔基4.維生素5.激活劑6.競爭性抑制作用7.酶原激活8.酶的活性中心思考與練習(xí)二.問答題1.何謂酶作用的專一性？舉例說明有哪幾種類型。2.什么叫全酶？全酶中酶蛋白和輔酶在催化反應(yīng)中各有何作用？3.什么是維生素？維生素與輔酶有何聯(lián)系？4.何謂酶的活性中心？什么是酶的必需基因？必需基團(tuán)有幾類？它們的功能有哪些？5.什么是酶原和酶原的激活？簡述肢凝乳蛋白酶原的激活過程。6.簡述影響酶促反應(yīng)速度的因素。7.舉例說明何謂競爭性抑制作用和非競爭性抑制作用。8.什么是酶？酶與化學(xué)催化劑有哪些相同點和不同點？第三章生物氧化目錄【知識目標(biāo)】1.了解生物氧化的概念、類型及特點.2.掌握動物體內(nèi)NADH呼吸鏈與FADH呼吸鏈的組成及作用機(jī)制.3.了解生物氧化中能量的生成與利用。目錄1234生物氧化概述單擊添加標(biāo)題單擊添加標(biāo)題單擊添加標(biāo)題第一節(jié)生物氧化概述生物氧化概述生物氧化的概念生物氧化的特點生物氧化的方式一.生物氧化的概念一般把糖類、脂肪和蛋白質(zhì)等有機(jī)化合物在生物體內(nèi)氧化分解為CO2和H2O，并釋放能量的過程稱為生物氧化。二.生物氧化的特點有機(jī)化合物在體內(nèi)氧化時和體外燃燒的終產(chǎn)物一樣，都是CO2和H20，釋放的總能量也完全相同但生物氧化和體外燃燒有著根本不同之處。(1)生物氧化是在細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行的，即在酶催化下，在體溫（37℃）和pH值接近中性的有水環(huán)境中緩慢進(jìn)行的。二.生物氧化的特點(2）生物氧化過程是逐步進(jìn)行的。主要是代謝物脫氫和電子轉(zhuǎn)移反應(yīng)，脫下的氫或電子經(jīng)一系列傳遞才與氧結(jié)合成水，這樣逐步釋放的能量不會使體溫升高，并可使能量得以有效的利用。二.生物氧化的特點（3）生物氧化過程中釋放的能量，其中一部分以熱能的形式釋放，另一部分貯存于ATP中。二.生物氧化的特點(4）在真核生物細(xì)胞內(nèi),生物氧化都是在線粒體內(nèi)進(jìn)行的。在不含線粒體的原核生物，如細(xì)菌生物氧化在細(xì)胞膜上進(jìn)行。三.生物氧化的方式生物體內(nèi)的物質(zhì)氧化方式即為有機(jī)物質(zhì)在動物體細(xì)胞中的一系列氧化還原反應(yīng)。其氧化還原的方式有加氧、脫氫、加水脫氫、脫電子等類型。代謝底物脫掉的氫原子，需經(jīng)一系列遞氫體的傳遞，最終與分子氧結(jié)合生成水.第二節(jié)生物氧化中二氧化碳的生成動物體內(nèi)二氧化碳是被氧化物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)橛袡C(jī)酸后有機(jī)酸脫羧而產(chǎn)生的。常根據(jù)脫去CO2的羧基在有機(jī)酸分子中的位置，可將脫羧反應(yīng)分為α一脫羧反應(yīng)和β－脫羧反應(yīng)。一、直接脫羧在脫羧反應(yīng)中不伴有氧化的為直接脫羧，也稱單純脫羧。它色括單純α一脫羧反應(yīng)和單純β－脫羧反應(yīng)兩種類型。（一）單純α－脫羧反應(yīng)（二）單純β－脫羧反應(yīng)二、氧化脫羧在脫羧反應(yīng)過程中伴有氧化的反應(yīng)稱為氧化脫羧。它色括α－氧化脫羧反應(yīng)和β一氧化脫羧反應(yīng)兩種類型。（一）α－氧化脫羧反應(yīng)二、氧化脫羧在脫羧反應(yīng)過程中伴有氧化的反應(yīng)稱為氧化脫羧。它色括α－氧化脫羧反應(yīng)和β一氧化脫羧反應(yīng)兩種類型。（二）β－氫化脫羧反應(yīng)第三節(jié)生物氧化中水的生成一.呼吸鏈的組成及作用機(jī)制（一）呼吸鏈的定義底物上的氫原子被脫氫酶激活物激活脫落后，經(jīng)過一系列的傳遞體，最后傳遞給被激活的氧分子而生成水。氫傳遞與氧化合的連鎖反應(yīng)稱為呼吸鏈或電子傳遞鏈。一.呼吸鏈的組成及作用機(jī)制（二）呼吸鏈的組成呼吸鏈位于線粒體內(nèi)膜形成呼吸酶集合體。線粒體內(nèi)膜經(jīng)硫酸鍍處理可得到四種復(fù)合物和兩個單獨成分。各復(fù)合物的組成及兩個單獨成分如表3.1所示。一.呼吸鏈的組成及作用機(jī)制（三）呼吸鏈各傳遞體的排列順序按線粒體分離提取得到的四種復(fù)合物，可組成兩條呼吸鏈的排列順序，即NADH呼吸鏈系復(fù)合物上E、N組成的主要呼吸鏈和FADH2呼吸鏈系復(fù)合物II、III、IV組成的次要呼吸鏈。電子傳遞的排列次序如圖3.1所示二.有機(jī)體在氧化過程中脫下的氫都分別還原NAD＋和FAD＋形成NADH和FADH2.NADH和FADH2分別傳遞高能電子對，構(gòu)成兩條電子傳遞鏈（呼吸鏈），最終都與氧結(jié)合成水，釋放能量。（一）NADH呼吸鏈1.NAD+（煙酰胺腺嘌呤二核苷酸）二.動物體內(nèi)重要的呼吸鏈。2.FMN（黃素單核昔酸）FMN是復(fù)合物I(NADH-Q還原酶）的輔基，常與酶蛋白共價結(jié)合，NADH+W首先被NADH-Q還原酶（NADH脫氫酶復(fù)合體）所氧化，電子由NADH+W傳遞到FMN，使它還原成為FMNH2.3.FeS（鐵硫蛋白）FeS是復(fù)合物I的另一個輔基。電子從FMNH2傳遞給FeS。鐵硫蛋白有幾種存在形式，有的鐵硫蛋白有兩個鐵原子和兩個硫原子（Fe2S2），有的含有四個鐵原子和四個硫原子（Fe4S4），鐵硫蛋白無論以何種形式連接，分子中只有一個鐵原子作為電子載體。二.動物體內(nèi)重要的呼吸鏈。4.輔酶QFeS復(fù)合物獲得的電子再傳遞給輔酶Q（縮寫為CoQ）。輔酶Q是一種釀類化合物，因廣泛存在于生物界，故又稱為泛釀。它通過釀式（氧化型）和酚式（還原型）的可遞性變化起傳遞氫的作用。5.細(xì)胞色素（Cyt)二.動物體內(nèi)重要的呼吸鏈。6.細(xì)胞色素c氧化酶復(fù)合體還原型的Cytc將電子再傳遞給細(xì)胞色素c氧化酶復(fù)合體。該復(fù)合體由細(xì)胞色素和兩個銅原子組成，是呼吸鏈中最后一個電子傳遞體，其作用是將細(xì)胞色素c接受的電子傳遞給分子氧。細(xì)胞色素a和細(xì)胞色素a3具有不同的鐵吟琳輔基，另外，它們各結(jié)合一個銅原子。細(xì)胞色素a和細(xì)胞色素a3常以復(fù)合體的形式存在，所以常表示為細(xì)胞色素aa3o細(xì)胞色素c氧化酶中的血紅素鐵和銅通過化合價變化傳遞電子。傳遞過程如下：二.動物體內(nèi)重要的呼吸鏈。（二）FADH2呼吸鏈1.FAD（黃素腺嘌呤二核苷酸）FAD是琥珀酸－泛鯤還原酶的輔基，常與酶蛋白以共價鍵結(jié)合，F(xiàn)AD可接受三羧酸循環(huán)中由琥珀酸氧化時脫下的兩個氫生成FADH2,然后再把兩個電子傳遞給鐵硫蛋白所以FAD是雙電子傳遞體FAD與FMN在呼吸鏈中的作用機(jī)制相同。二.動物體內(nèi)重要的呼吸鏈。（二）FADH2呼吸鏈2.琥珀酸脫氫酸它是琥珀酸－Q還原酶復(fù)合體的成分之一。復(fù)合體中另一成分是FeS，也是在線粒體的內(nèi)膜上。電子傳遞是由FADH2傳遞給FeS。由輔酶Q到Q2之間的電子傳遞與NADH呼吸鏈完全相同二、胞液中NADH的氧化（一）蘋果酸穿梭作用這類穿梭作用主要存在于肝臟和心臟等組織。胞液中的NADH在蘋果酸脫氫酶的催化下使草酰乙酸還原成蘋果酸。二、胞液中NADH的氧化（二）α－磷酸甘油穿梭作用這類穿梭存在于某些肌肉組織和大腦里，胞液中NADH是由α－磷酸甘油脫氫酶催化還原磷酸二氫丙銅為α－磷酸甘油后者可擴(kuò)散到線粒體內(nèi)，進(jìn)入線粒體后，經(jīng)α－磷酸甘油脫氫酶催化，使FAD還原為FADH2.這樣胞液的NADH間接地把線粒體內(nèi)的FAD還原為FADH2，后者再通過呼吸鏈氧化產(chǎn)生ATP，如圖3.5所示。第四節(jié)生物氧化中能量的生成與利用一.高能鍵與高能化合物在生物體內(nèi)，物質(zhì)氧化所放出的能量，除一部分散發(fā)為熱能外其余部分則以化學(xué)能的形式貯存在一些化合物分子中的某種化學(xué)鍵中。二、ATP的生成與利用體內(nèi)物質(zhì)氧化分解過程中生成ATP的方式主要有兩種一種是底物水平磷酸化另一種是氧化磷酸化。（一）底物水平磷酸化當(dāng)?shù)孜锩摎洹⒚撍蚍肿觾?nèi)部發(fā)生原子重排時形成某種高能化合物高能化合物將高能鍵轉(zhuǎn)移給ADP而生成ATP，此過程稱為底物水平磷酸化。二、ATP的生成與利用（二）氧化磷酸化在線粒體內(nèi)代謝物脫氫，通過呼吸鏈連續(xù)傳遞最后傳給氧在生成水的同時伴隨發(fā)生ADP磷酸化為ATP的過程，這種氧化和磷酸化緊密偶聯(lián)的作用稱為氧化磷酸化作用。1.氧化磷酸化的偶聯(lián)部位二、ATP的生成與利用（二）氧化磷酸化2.氧化磷酸化的作用機(jī)制代謝底物脫氫氧化在傳遞電子過程中如何伴隨ADP磷酸化生成ATP的呢？為此科學(xué)家們曾提出了不少學(xué)說，1961年英國的米切爾（Mich_x0002_ell）提出的化學(xué)滲透學(xué)說，得到了普遍認(rèn)可。二、ATP的生成與利用（二）氧化磷酸化3.氧化磷酸化的抑制氧化磷酸化的抑制是指某些化學(xué)因素對氧化磷酸化過程的影響。根據(jù)抑制的方式可分為三類。(1）呼吸鏈抑制：它是某些物質(zhì)對呼吸鏈中各傳遞部位傳遞的抑制。這些物質(zhì)稱為呼吸鏈抑制劑，它們與呼吸鏈中相應(yīng)的傳遞體結(jié)合，使傳遞體失去傳遞電子的能力，從而使呼吸鏈的電子傳遞被阻斷.二、ATP的生成與利用（二）氧化磷酸化3.氧化磷酸化的抑制氧化磷酸化的抑制是指某些化學(xué)因素對氧化磷酸化過程的影響。根據(jù)抑制的方式可分為三類。(2)解偶聯(lián)：電子傳遞和磷酸化緊密的偶聯(lián)可被2,4－二硝基酚（DNP）和其他酸性芳香族化合物所破壞，這些物質(zhì)能夠阻礙ATP的生成，而氧化作用照樣進(jìn)行，這些物質(zhì)稱為解偶聯(lián)劑。(3）離子載體抑制：主要是一些脂溶性物質(zhì)進(jìn)入線粒體內(nèi)膜脂質(zhì)雙層，與某些離子結(jié)合，破壞膜兩側(cè)的電位梯度導(dǎo)致氧化磷酸化難以進(jìn)行。二、ATP的生成與利用三、高能磷酸鍵的轉(zhuǎn)移、貯存和利用（一）高能磷酸鍵的轉(zhuǎn)移高能磷酸鍵的轉(zhuǎn)移主要是經(jīng)核苷三磷酸之間的轉(zhuǎn)移包括ADP和ATP之間的轉(zhuǎn)移，一般的高能磷酸化合物和ATP之間的轉(zhuǎn)移共三種方式.二、ATP的生成與利用三、高能磷酸鍵的轉(zhuǎn)移、貯存和利用（二）高能磷酸鍵的貯存ATP是食物分解釋放的自由載體，它是動物體能量的直接供應(yīng)者，但是ATP在動物機(jī)體內(nèi)不貯存，高能磷酸鍵以磷酸肌酸的形式貯藏。當(dāng)體內(nèi)產(chǎn)生的ATP增多時，ATP所攜帶的高能磷酸基團(tuán)轉(zhuǎn)移給肌酸生成磷酸肌酸將高能磷酸鍵貯存起來。當(dāng)機(jī)體需要能量時，磷酸肌酸又將高能磷酸基團(tuán)轉(zhuǎn)移給ADP生成ATP，供機(jī)體利用。二、ATP的生成與利用三、高能磷酸鍵的轉(zhuǎn)移、貯存和利用（三）高能磷酸化合物的利用高能磷酸化合物的利用主要是通過水解釋放能量供機(jī)體利用。如合成代謝、神經(jīng)傳導(dǎo)等（圖3.8）。拓展與應(yīng)用動物氧化物中毒的機(jī)制與解救。細(xì)胞色素氧化酶是以鐵卟琳為輔基的蛋白質(zhì)，含有兩個血紅素A基團(tuán)和兩個銅原子，分別為細(xì)胞色素a和細(xì)胞色素a3，但細(xì)胞色素a和細(xì)胞色素a3兩個成分至今未能分離，故將細(xì)胞色素a和細(xì)胞色素a3合稱為細(xì)胞色素氧化酶。氫氨酸對細(xì)胞色素氧化酶的抑制作用主要是CN-與細(xì)胞色素a3中的鐵離子（Fe3+)配位結(jié)合所造成的。拓展與應(yīng)用動物實驗證明中毒癥狀與細(xì)胞色素氧化酶活力抑制程度是平等的，酶活力恢復(fù)后，中毒癥狀即隨之消失。氧化物對細(xì)胞色素氧化酶抑制速度與中毒劑量和動物種類有關(guān)。中樞神經(jīng)系統(tǒng)對缺氧最敏感，故大腦首先受損，導(dǎo)致中樞性呼吸衰竭而死亡。此外，氧化物在消化道中釋放出的OH-具有腐蝕作用。吸入高濃度氧化氫或吞服大量氧化物者，在2~3min呼吸停止，呈“電擊樣”死亡。第二次世界大戰(zhàn)期間，蘇聯(lián)克格勃的特工在被蓋世太保抓到的時候，就是通過吞服氧化物自殺的。如果是口服中毒，最簡單也是最早的方法是灌入大量牛奶，也可以用一定濃度的高錳酸鉀溶液洗胃并刺激咽后壁誘導(dǎo)催吐洗胃。如果是吸入中毒，應(yīng)立即撤離現(xiàn)場、移至空氣新鮮、通風(fēng)良好的地方休息，同時也要及時送到醫(yī)院救治。本章小結(jié)本章小結(jié)思考與練習(xí)1.何謂氧化呼吸鏈？它是如何組成的？2.生物氧化中二氧化碳和水是如何生成的？3.線粒體外產(chǎn)生的NADH+W是如何氧化的？4.闡述抑制劑抑制氧化磷酸化的作用，并標(biāo)出其抑制部位。第四章糖類代謝知識目標(biāo)了解糖在生物體的主要生理功能及多糖的酶解過程掌握血糖的正常值、來源、去路和生理意義掌握糖酵解途徑，糖有氧氧化途徑的過程、部位、特點及其生理意義了解磷酸戊糖途徑的過程，掌握其生理意義掌握糖異生的過程、部位、關(guān)鍵酶及意義第一節(jié)糖類代謝概述一.糖類的生理功能糖類的化學(xué)本質(zhì)是多羥基醛或多羥基因同類及其衍生物或多聚物。糖類在動物體內(nèi)的生理功能十分重要它是動物生命活動中重要的能源物質(zhì)、結(jié)構(gòu)物質(zhì)和功能物質(zhì)。一.糖類的生理功能1.氧化供能糖類是動物飼料的主要成分，也是動物機(jī)體正常情況下的主要供能物質(zhì)。動物體內(nèi)能量的70%來自糖類的分解代謝。在糖類代謝中，1g葡萄糖完全氧化分解可釋放能量約15.7kJ其中約40%轉(zhuǎn)化成ATP，以供動物體生理活動所需。氧化分解供能是糖類的主要功能。一.糖類的生理功能2.糖類是動物體內(nèi)重要的結(jié)構(gòu)物質(zhì)如糖蛋白、糖脂是生物膜、神經(jīng)組織等的組成成分，脫氧核糖、核糖是構(gòu)成DNA和RNA的組成部分。一.糖類的生理功能3.作為合成其他物質(zhì)的原料糖類分解代謝過程中的中間成分，在一定條件下可轉(zhuǎn)變?yōu)槿８视王?，也可轉(zhuǎn)變?yōu)槟承┓潜匦璋被?。?糖類的生理功能4.糖類是動物體內(nèi)重要的信息物質(zhì)糖類與脂類、蛋白質(zhì)組成的復(fù)合物，如糖脂、糖蛋白等是細(xì)胞膜、神經(jīng)組織、結(jié)締組織的主要成分，其糖鏈部分還參與細(xì)胞間識別及信息傳遞等過程。一.糖類的生理功能此外，某些酶、激素、免疫球蛋白、大部分凝血因子等的化學(xué)本質(zhì)均屬于糖蛋白。二、糖類代謝概況（一）糖類的種類糖類化合物可分為單糖、寡糖和多糖三種類型。二、糖類代謝概況1.單糖（monosaccharide）是不能再水解成更小分子的多羥基酸因同的最簡單糖類。含醛基的稱為自主糖，含酮基的稱為酮糖。根據(jù)分子中碳原子數(shù)目可將單糖分為丙糖、丁糖、戊糖、己糖和庚糖等。單糖中以戊糖和己糖最為重要。二、糖類代謝概況2.寡糖寡糖（oligosaccharide）是由2~10個相同或不同的單糖縮合而成的低聚糖，水解時得到相應(yīng)數(shù)目和種類的單糖，自然界以游離狀態(tài)存在的二糖有麥芽糖、康糖、乳糖等二、糖類代謝概況3.多糖多糖（polysaccharide）是由許多單糖分子以糖音鍵相連而形成的高分子聚合物，一般由20個以上的單糖或單糖衍生物聚合而成，是自然界中糖類化合物存在的主要形式。二、糖類代謝概況3.多糖(1）淀粉：淀粉存在于植物的根莖或種子中。在自然界中淀粉可看成是葡萄糖的一種貯藏方式。天然淀粉由直鏈淀粉與支鏈淀粉組成，直鏈與支鏈之比一般為(15%~25%）:(85%～75%），視植物種類與品種不同而異。二、糖類代謝概況3.多糖(2）糖原：糖原是動物細(xì)胞中能源的一種貯存形式有“動物淀粉”之稱。主要貯存于動物的肝臟和肌肉組織中分別稱為肝糖原和肌糖原。二、糖類代謝概況3.多糖(3）纖維素：纖維素是世界上最豐富的有機(jī)化合物，它是植物中的結(jié)構(gòu)多糖，但也在某些被囊類動物中發(fā)現(xiàn)。二、糖類代謝概況（二）多糖的酶促降解生物體中的多糖是在相應(yīng)酶的催化下被水解的。1.淀粉的酶促降解及消化吸收能夠催化α一14－糖苷鍵和α－16一糖苷鍵水解的酶叫淀粉酶，主要包括α一淀粉酶、β－淀粉酶。二、糖類代謝概況（二）多糖的酶促降解生物體中的多糖是在相應(yīng)酶的催化下被水解的。2.纖維素的水解纖維素是由β－D－葡萄糖通過β－1,4一糖苷鍵連接而成的長鏈大分子。纖維素酶能特異性地水解β－1,4一糖苷鍵，最終將纖維素水解成葡萄糖。三、血糖及其調(diào)節(jié)（一）血糖概述血液中的葡萄糖稱為血糖，血糖是葡萄糖在體內(nèi)的轉(zhuǎn)運(yùn)形式，在血液中分布于紅細(xì)胞和血漿中，全身各組織都需要從血液中獲得葡萄糖而供給生理活動需要。三、血糖及其調(diào)節(jié)（一）血糖概述某些動物血糖~三、血糖及其調(diào)節(jié)（二〉血糖的來