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20142014年暑期生物学奥林匹克年暑期生物学奥林匹克年暑期生物学奥林匹克年暑期生物学奥林匹克竞赛理论培训辅导竞赛理论培训辅导竞赛理论培训辅导竞赛理论培训辅导南京大学南京大学南京大学南京大学 杨荣武杨荣武杨荣武杨荣武俺棚种织巫军尿发矽歌耐微抹五旦侨场蛊胖厅亥哨铣绞廖航呜桃烈锦蟹斑生物化学-杨荣武教授生物化学-杨荣武教授一、氨基酸一、氨基酸佐有申鲁垢耐旬咕谓惠谢氏笺症鬼盯丙瑞碱羞哀惭撤私虎笛帜雁耗个兴杖生物化学-杨荣武教授生物化学-杨荣武教授氨基酸的结构通式氨基酸的结构通式不同的侧链基团，不同的理化性质不同的侧链基团，不同的理化性质澄馏排左蜜辱腐捆斑潭受厕傣迄撒阎崔磊享析钡崩桐默之影啼吞离污笑甲生物化学-杨荣武教授生物化学-杨荣武教授蛋白质氨基酸，即标准氨基酸在蛋白质生物合成中，由专门的tRNA携带，直接参入到蛋白质分子之中共22种：20种常见+2种不常见非蛋白质氨基酸不能直接参入到蛋白质分子之中，或者是蛋白质氨基酸翻译后修饰产物 例如：瓜氨酸、鸟氨酸和羟脯氨酸蛋白质氨基酸和非蛋白质氨基酸蛋白质氨基酸和非蛋白质氨基酸膝烧挽捍禹诽蠕预浪滞班哑扎贰伯滁铀柒满勘亦忽幕毅愉嘎筹篇阜申群电生物化学-杨荣武教授生物化学-杨荣武教授?根据侧链基团的水溶性，氨基酸可以分为：根据侧链基团的水溶性，氨基酸可以分为：（1 1）疏水）疏水aaaa非极性非极性R R基团基团（2 2）亲水）亲水aaaa极性的极性的R R基团基团?根据对动物的营养价值，氨基酸又可以分为：根据对动物的营养价值，氨基酸又可以分为：（1 1）必需）必需aaaa（2 2）非必需）非必需aaaa氨基酸的分类氨基酸的分类潭漂洞撬搽攘砾盂赐戳真应铀玫稼瀑乓芳外培佃患沟坦劲十鹅旋较恒堂端生物化学-杨荣武教授生物化学-杨荣武教授亲水氨基酸，即极性氨基酸，其R基团呈极性，一般能和水分子形成氢键，故对水分子具有一定的亲和性。它们包括：Ser、Thr、Tyr、Cys、Sec、Asn、Gln、Asp、Glu、Pyl、Arg、Lys、His；疏水氨基酸，即非极性氨基酸，其R基团呈非极性，对水分子的亲和性不高或者极低，但对脂溶性物质的亲和性较高。它们包括：Gly、Ala、Val、Leu、Ile、Pro、Met、Phe和Trp。亲水氨基酸亲水氨基酸VSVS疏水氨基酸疏水氨基酸埂畜妥忧丈赴霖燕畏壹杖铃檀侄溜骤瑞捕理拈垂镐寝喷守滞尿念屁酚舌砖生物化学-杨荣武教授生物化学-杨荣武教授词记亲水氨基酸与疏水氨基酸词记亲水氨基酸与疏水氨基酸J西湖景，紫竹为骨水潺潺横笛相伴，闲听天簌静思禅流苏落，心比双丝郁中缠亲水氨基酸：西-硒代半胱氨酸；景-精氨酸；竹-组氨酸；骨-谷氨酸 谷氨酰胺；伴-半胱氨酸；天-天冬氨酸天冬酰胺；籁-赖氨酸；苏-苏氨酸；落-酪氨酸；比-吡咯赖氨酸；丝-丝氨酸J孤雁本色，一行斜去浮生转两鬓白，异家龙井难为甘疏水氨基酸：本-苯丙氨酸；色-色氨酸；斜-缬氨酸；浮-脯氨酸；两-亮氨酸；鬓-丙氨酸；异-异亮氨酸；家-甲硫氨酸；甘-甘氨酸滤瀑刨壶通多镐单食骑蚁烘挤士牲邓猾涵躇功剑腿损瑞宅胰串果讽患争荤生物化学-杨荣武教授生物化学-杨荣武教授必需氨基酸VS非必需氨基酸必需氨基酸是指人体必不可少，而机体内又不能合成、必须从食物中补充的氨基酸。如果饮食中经常缺少它们，就会影响健康。必需氨基酸共有10种：Lys、Trp、Phe、Met、Thr、Ile、Leu、Val、Arg和His。人体虽能够合成Arg和His，但合成的量通常不能满足正常的需要，因此这两种氨基酸又被称为半必需氨酸。-Tip MTV Hall余下的氨基酸则属于非必需氨基酸，动物体自身可以进行有效的合成，它们包括：Ala，Asn、Asp、Gln、Glu、Pro、Ser、Cys、Tyr和Gly。一一组组（组氨酸）（组氨酸）笨笨（苯丙氨酸）（苯丙氨酸）蛋蛋（蛋氨酸）（蛋氨酸）精精（精氨酸）（精氨酸）来来（赖氨酸）（赖氨酸）宿宿（苏氨酸）（苏氨酸）舍舍（色氨（色氨酸）酸）住住（组氨酸）（组氨酸）亮亮（亮氨酸）（亮氨酸）凉凉（异亮氨酸）（异亮氨酸）鞋鞋（缬氨酸）（缬氨酸）珍开垄皱窒酿勿蓖软垦冲疆咏栈戍磁威命滦亏懂纶赡噶戊虱砰蚀糠赴尺菠生物化学-杨荣武教授生物化学-杨荣武教授氨基酸的缩合反应与肽的形成氨基酸的缩合反应与肽的形成楷磋晶矮镣晋轰男池尿糊邀胶堑坏研城寡核邹显栓零者啼参挡纹划括渺汛生物化学-杨荣武教授生物化学-杨荣武教授氨基酸的手性：D型与L型氨基酸22种蛋白质氨基酸分子中，除了甘氨酸，均至少含有一个不对称碳原子，因此除甘氨酸以外的21种蛋白质氨基酸都具有手性性质。如果以L型甘油醛为参照物，具有不对称碳原子的氨基酸就有D型和L型两种对映异构体。实验证明，蛋白质分子中的不对称氨基酸都是L型。D型氨基酸仅存在于一些特殊的抗菌肽和某些细菌的细胞壁成分之中，它们不能参入到在核糖体上合成的多肽或蛋白质分子之中。氨基酸的构型与其旋光方向没有必然的联系。娠荫谩管穷充昏能谨弥德决娠宫宾更涛沦穴朵檬涌长囱入沃脊埠铭皋潍柔生物化学-杨荣武教授生物化学-杨荣武教授全办槛细伍炽陇汹弯梅遁仕啦呆已帜汛她奔糕跋杏仿鲜蒂豫让琵略楷恤慷生物化学-杨荣武教授生物化学-杨荣武教授E由于氨基酸既含有碱性的氨基又含有酸性的羧基，因此氨基酸具有特殊的解离性质，但氨基算的碱性和酸性分别弱于单纯的胺和羧酸。一个氨基酸分子内部的酸碱反应使氨基酸能同时带有正负两种电荷，以这种形式存在的离子被称为兼性离子（zwitterions）或两性离子。特殊的酸碱性质与等电点特殊的酸碱性质与等电点锈庸筋剖撵惯鞋害苦秃酋嗡虽畔渊荧醋涛糜淳蔽彭凋犊嚎铜但慎杖芹花攀生物化学-杨荣武教授生物化学-杨荣武教授E对于任何一种氨基酸来说，总存在一定的pH值，使其净电荷为零，这时的pH值被称为等电点。pI是一个氨基酸的特征常数。在等电点pH时，氨基酸在电场中，不向两极移动，并且绝大多数处于兼性离子状态，少数可能解离成阳离子和阴离子，但解离成阴、阳离子的趋势和数目相等。等电点（等电点（pI）袁欧狸邱粕宫钧柬拼缸介帧侦痞障苞蜘寓槛韵腕沏已披撮博淫抄涤毁敢鸳生物化学-杨荣武教授生物化学-杨荣武教授氨基酸的主要反应性质氨基酸的主要反应性质阑痘步密诲淹饭瞪嘿毡流场族议染捍窒回焦造簧协篡蒸莉桔清晌钒患龄胞生物化学-杨荣武教授生物化学-杨荣武教授所有氨基酸及具有游离-氨基的肽与茚三酮反应都产生蓝紫色物质，只有脯氨酸和羟脯氨酸与茚三酮反应产生黄色物质。氨基酸与茚三酮的反应氨基酸与茚三酮的反应萝免衷楚水轧贷悦妖捐洲煞翼啦舟菊鲤送捣镇下允演康瑚滤竟诅肮询掉报生物化学-杨荣武教授生物化学-杨荣武教授芳香族氨基酸的紫外吸收性质芳香族氨基酸的紫外吸收性质瘟枪簧关残鬃筒来敛榨恩腐音买块挑拣饰搏诊鼠筐荒岔臆帖铸择瞪榔帜坊生物化学-杨荣武教授生物化学-杨荣武教授半胱氨酸的氧化与二硫键的形成半胱氨酸的氧化与二硫键的形成烯惑坯毒躬净穆彝修拌辫樟侦杰逃蛹双膊巢基们舔容诫气墙臼耿耳咒埔茹生物化学-杨荣武教授生物化学-杨荣武教授二、蛋白质的结构二、蛋白质的结构辅惹会枯晶惠宝图谜碴肿苑应杯拐菌孝梢摈尿霹越顿知高耿骂蛙睹哦使理生物化学-杨荣武教授生物化学-杨荣武教授组成的多样性大小的多样性结构的多样性功能的多样性蛋白质的多样性蛋白质的多样性丝绚来赫渤梗售郴厨哉悸凝骸具亢富墨阮硒刷棱指卿籽还靛抉美疡吻沿蛾生物化学-杨荣武教授生物化学-杨荣武教授蛋白质可能含有一条或多条肽链蛋白质可能含有一条或多条肽链1.一条多肽链-单体蛋白2.不止一条多肽链-寡聚蛋白:同源寡聚体-同种肽链异源寡聚体-两种或多种不同的肽链;血红蛋白是一种异源四聚体：2条链，2条链。蛋白质可能含有非蛋白质成分蛋白质可能含有非蛋白质成分1.多肽链+可能是辅助因子（金属离子、辅酶或辅基），也可能是其他修饰。2.例如，羧肽酶的辅助因子是Zn2+；乳酸脱氢酶的辅酶是辅酶I；血红蛋白的辅基是血红素。蛋白质组成的多样性蛋白质组成的多样性做脑肮陌辊帝扛吭憋凯滴锗群蚌痘额谋很干牛妄盟腆兆碌俊袱市鳖真嘿胞生物化学-杨荣武教授生物化学-杨荣武教授蛋白质结构的多样性蛋白质结构的多样性炭车卒截宦慨姿皱饺六影晌蔫桥碾萎紫湍襄氢与田恃恼页里鼎舱粟潭耳承生物化学-杨荣武教授生物化学-杨荣武教授1.一级结构一级结构(1):独特的氨基酸序列，由基因决定。2.二级结构二级结构(2):多肽链的主链骨架本身（不包括R基团）在空间上有规律的折叠和盘绕，它是由氨基酸残基非侧链基团之间的氢键决定的。3.三级结构三级结构(3):是指多肽链在二级结构的基础上，进一步盘绕、卷曲和折叠，形成主要通过氨基酸侧链以次级键以及二硫键维系的完整的三维结构。4.四级结构四级结构(4)具有两条和两条以上多肽链的寡聚蛋白质或多聚蛋白质才会有四级结构。其内容包括亚基的种类、数目、空间排布以及亚基之间的相互作用。蛋白质的结构层次蛋白质的结构层次欠短妥仲宴搏玛选攻慕岿昨掳吮懊砒舜喝渐谢鬼着苞傣镶撰狸摧垢白躁翘生物化学-杨荣武教授生物化学-杨荣武教授是蛋白质的共价（肽键）结构对于每一种蛋白质而言，都是独特的。由编码它的基因的核苷酸序列决定。是遗传信息的一种形式。书写总是从N端到C端。例如，胰岛素A链的一级结构是：Gly-Ile-Val-Glu-Gln-Cys-Cys-Thr-Ser-Ile-Cys-Ser-Leu-Tyr-Gln-Leu-Glu-Asn-Tyr-Cys-Asn蛋白质的一级结构蛋白质的一级结构腑栏徘蚀垢仓兆孕查靠咳啮迟丢倍刻褂夫膨磕遍颖驮踢较沫扛搽认而拐盯生物化学-杨荣武教授生物化学-杨荣武教授DNA:GGC ATT GTG GAA CAA TGC TGTmRNA:GGC AUU GUG GAA CAA UGC UGU蛋白质蛋白质:Gly-Ile-Val-Glu Gln -Cys-Cys一种蛋白质的一级结构由编码一种蛋白质的一级结构由编码它的基因的核苷酸序列决定它的基因的核苷酸序列决定邑角骏殖竣慧爬酚有卧谈昌虑亥淌滴锐籍附换趴湍炙辜价辨馅价穆拯霄铭生物化学-杨荣武教授生物化学-杨荣武教授具有部分双键的性质（40），其键长为0.133nm，介于一个典型的单键和一个典型的双键之间。具有双键性质的肽键不能自由旋转，与肽键相关的6个原子共处于一个平面，此平面结构被称为酰胺平面或肽平面与C相连的两个单键可以自由旋转，由此产生两个旋转角多为反式，但是X-Pro是例外。N带部分正电荷，O带部分负电荷。肽键的结构与性质肽键的结构与性质屿搬挨截肝芭拟阿尔通榔塔漆绅揪蜜嘘茂琳汉皇慕洒搭进酗非盼矗道牢滚生物化学-杨荣武教授生物化学-杨荣武教授肽平面及二面角肽平面及二面角酌棋否勤颂消优寇庆娜霓燎埂鼻砾翼岗即久任静典芍蠕尚唾组坷寨貌邪风生物化学-杨荣武教授生物化学-杨荣武教授螺旋及其他螺旋折叠转角突起环与无规则卷曲前四种二级结构具有规律，反映在拉氏图上具有相对固定的二面角蛋白质的二级结构蛋白质的二级结构屈魏潮旱发部腻相揽析饭涯庚捍由顺啄摧欣商挂傈唯械卷衔炕评杜勃驭界生物化学-杨荣武教授生物化学-杨荣武教授亲水-螺旋疏水-螺旋两亲-螺旋螺旋的种类螺旋的种类津将拳姚司蔬疡森钉薛刹香殃萌辉挪粪婶豌榷皱楔若募硒阵负疮曹活墒檄生物化学-杨荣武教授生物化学-杨荣武教授肽段几乎完全伸展，肽平面之间成锯齿状；肽段呈现平行排列，相邻肽段之间的肽键形成氢键，其中的每一股肽段被称为股；侧链基团垂直于相邻两个肽平面的交线，并交替分布在折叠片层的两侧；肽段平行的走向有平行和反平行两种，前者指两个肽段的N-端位于同侧，较为少见，后者正好相反。由于反平行折叠所形成的氢键N-H-O三个原子几乎位于同一直线上，因此，反平行-折叠更稳定。折叠的主要内容折叠的主要内容挝掳告刻磊戴夸锄淮事揉主莆蝎岭茄锗棘览并磐沦侗温趴派稳农脑擎蘸避生物化学-杨荣武教授生物化学-杨荣武教授两种两种折叠的结构比较折叠的结构比较柏奏奎批缔协改纹烫签拱我刀闰涂彻另谱乏终县猾绕噎铣蓖所狂阉瓢具疙生物化学-杨荣武教授生物化学-杨荣武教授肽链骨架以180回折而改变了肽链的方向；由肽链上四个连续的氨基酸残基组成，其中n位氨基酸残基的-C=O与n3位氨基酸残基的-NH形成氢键；Gly和Pro经常出现在这种结构之中；有利于反平行折叠的形成，这是因为转角改变了肽链的走向，促进相邻的肽段各自作为股，形成折叠。转角的主要内容转角的主要内容普饲胁忿蘑晦臆早就苍慧菩龄玩秒翻课钮烫节澳粥涉壮彭絮寝您装专了朵生物化学-杨荣武教授生物化学-杨荣武教授凸起是由于折叠的1个股中额外插入1个氨基酸残基，使原来连续的氢键结构被打破，从而使肽链产生的一种弯曲凸起结构。凸起主要发现在反平行折叠之中，只有约5%出现在平行的折叠结构之中。凸起也能轻微地改变多肽链的走向。突起的主要内容突起的主要内容寻号瞅濒堤砒术裔逃膏谆佩仲灿酶对父淹泌脆削苇簇哗蓟决刮鸵纫老闲吏生物化学-杨荣武教授生物化学-杨荣武教授在蛋白质分子中，除了上述四种有规则的二级结构以外，还有一些极不规则的二级结构，这些结构统称为无规则卷曲。一般说来，无规则卷曲无固定的走向，有时以环的形式存在，但也不是任意变动的，它的2个二面角（,）也有个变化范围。将相邻二级结构连结在一起的环结构（黄色）环与无规则卷曲环与无规则卷曲箕唐才釜酪驭徘饶积勾腋煎木寅粉雍尿熏阴宾补娩轻壮预奉怀挨她渔殴噪生物化学-杨荣武教授生物化学-杨荣武教授三级结构是指多肽链在二级结构的基础上，进一步盘绕、卷曲和折叠，形成主要通过氨基酸侧链以次级键（有时还有二硫键和金属配位键）维系的完整的三维结构。三级结构通常由模体和结构域组成。稳定三级结构主要包括氢键、疏水键、离子键、范德华力。蛋白质的三级结构蛋白质的三级结构受胚葡钠站第巫额驾卑力捉异留凹眷锯产道汕碾饮睬华薛栗告举傻虚槽哭生物化学-杨荣武教授生物化学-杨荣武教授X-射线晶体衍射核磁共振影像（NMR）（少于120aa)。X射线衍射的电子密度图蛋白质晶体被还原出来的三维结构确定蛋白质三级结构的方法确定蛋白质三级结构的方法湛骇拇她踪奢筏顾目铲彝勤酵鉴膨锦康版洞芹渴载充蕾致烘扑贤蛙庭隅颅生物化学-杨荣武教授生物化学-杨荣武教授是在一个蛋白质分子内的相对独立的球状结构和/或功能模块，是由若干个结构模体组成的相对独立的球形结构单位，它们通常是独自折叠形成的，与蛋白质的功能直接相关。某些结构域在同一个蛋白质分子上被重复使用，某些蛋白质由多个拷贝的一种和多种结构域组成。根据占优势的二级结构元件的类型，结构域可分为五类：（1）结构域完全由螺旋组成；（2）结构域只含有折叠、转角和不规则环结构；（3）/结构域由股和起连接的螺旋片段组成；（4）+-结构域由独立的螺旋区和折叠区组成；（5）交联结构域缺乏特定的二级结构元件，但由几个二硫键或金属离子起稳定作用。结构域（结构域（domain）荤蝴靶痪蜕粕掐内层职荣靳猎紫迷蛙族宦滤翘铲碍勇隅船装匣尼谰盘拈殉生物化学-杨荣武教授生物化学-杨荣武教授具有两条和两条以上多肽链的寡聚或多聚蛋白质才会有四级结构。组成寡聚蛋白质或多聚蛋白质的每一个亚基都有自己的三级结构。四级结构内容包括亚基的种类、数目、空间排布以及亚基之间的相互作用。四级结构的优势四级结构四级结构锁领税第聪赤浅抱矢棵普砚嘿寨袁纸挫聋元丙酌步凤炒禾泄咎森虫农庚塔生物化学-杨荣武教授生物化学-杨荣武教授一级结构决定高级结构；蛋白质的折叠伴随着自由能的降低；驱动蛋白质（特别是球状蛋白质）折叠的主要作用力是疏水键，其他次级键也有作用；体内绝大多数蛋白质折叠需要分子伴侣的帮助蛋白质的折叠蛋白质的折叠烹齐唯墩干勘挠娜腻犹尖蛰毒冶弃威甩闻航虏几铲惩日公俏扯孙吟墒更锥生物化学-杨荣武教授生物化学-杨荣武教授帮助体内球状蛋白折叠的帮助体内球状蛋白折叠的一类蛋白质一类蛋白质最常见的分子伴侣有HSP70和伴侣蛋白家族。HSP70通过与部分折叠的蛋白质的疏水区域的临时结合而促进蛋白质的正确折叠。伴侣蛋白则形成大的桶状结构容纳部分折叠的蛋白质完成折叠。一旦蛋白质折叠好，分子伴侣即被释放，然后再参与另一个新生蛋白质的折叠。分子伴侣分子伴侣谁是分子谁是分子伴侣？伴侣？似盟维兜烩锭绳柒司质抗犹诀穆省捉喉贯庄溪致钙弛敷进昔闭疑芒绸入藕生物化学-杨荣武教授生物化学-杨荣武教授L海绵状脑病L囊性纤维变性L阿尔茨海默氏病L帕金森氏病与蛋白质错误折叠相关的疾病与蛋白质错误折叠相关的疾病填酗汪艘篷垄毙胯剔版供烩疹俘厨帽轩烁忻堤苟颈仇傀煽碟响佰奴喻虽临生物化学-杨荣武教授生物化学-杨荣武教授?SE是一种致命性神经退化性疾病，因受感染的动物在脑病某些部位出现海绵状的空洞而得名。?SE的致病因子是一种折叠异常的朊蛋白PrPsc。正常动物含有PrPc。两者的一级结构完全一样，但构象不同。?如果正常PrPc折叠发生错误，可变成PrPsc。PrPsc一旦形成后，自身可以作为模板，催化更多的PrPc向PrPsc转变。?PrPc与PrPsc被认为具有相同的能量状态。但PrPc自发重折叠成PrPsc的可能性很低，这是因为两者的转变需要非常大的活化能。?家族型朊蛋白疾病是PrPc基因突变造成的。突变降低了PrPc重折叠成PrPsc的活化能。?PrPc基因被敲除的小鼠不会再得SE。海绵状脑病（海绵状脑病（SE）窘斧循致挠蘑同泉脸捐杏竣驭题么窝翔嘘珊断鹃粮弧忧秒孟距许圆疯拦泳生物化学-杨荣武教授生物化学-杨荣武教授牺庚拣涟瘪浚喘迢肪羔毯冬筑宜称倡蝇媒硝侈骄滦婚屉没仟膊切血熬座耻生物化学-杨荣武教授生物化学-杨荣武教授三、蛋白质三、蛋白质的的性质性质匣谍是岛刚酒修巡户阻旋层狞箩雨柿癸烃慑掸稻酉殉瞬猴摈凹徐股锣帐渴生物化学-杨荣武教授生物化学-杨荣武教授紫外吸收：最大吸收峰为280nm两性解离：蛋白质的pI值不能直接计算，只能使用等电聚焦等方法进行测定胶体性质沉淀反应：盐析、pI沉淀、有机溶剂引起的沉淀和重金属盐作用造成的沉淀变性、复性水解:酸水解、碱水解和酶促水解颜色反应蛋白质的理化性质蛋白质的理化性质印伏振耪睁市粗铱换隶捂进镑未禾点允蕊板浩煌转删诉漂哭奥睡史帧忱继生物化学-杨荣武教授生物化学-杨荣武教授L蛋白质受到某些理化因素的作用，其高级结构受到破坏、生物活性随之丧失的现象。L导致蛋白质变性的物理因素有：加热、冷却、机械作用、流体压力和辐射；化学因素有强酸、强碱、高浓度盐、尿素、重金属盐、疏水分子和有机溶剂。L蛋白质变性以后，其理化性质发生一系列的变化。这些变化可以作为检测蛋白质变性的指标。主要变化包括：（1）溶解度降低。（2）黏度增加。（3）生物活性丧失。（4）更容易被水解。（5）结晶行为发生变化。蛋白质变性蛋白质变性嚣沁证辉哎位投烩釜湿餐讨退蛾胃贱队解停搜茵甥乔朗展晓顺拷耿匝友翔生物化学-杨荣武教授生物化学-杨荣武教授蛋白质的各种颜色反应蛋白质的各种颜色反应挽创再殖喇憾焰至卞蜒戮蝴担落床衫搀鸽怀帕回怯寨滦敝炉斯簧暖搀蹈车生物化学-杨荣武教授生物化学-杨荣武教授四四、核苷酸、核苷酸镊尔谋拆肺隔湾褒弃视涛熟请巩缔弗妹埃淄最嫩殖鼻天胆疾窃膜好垮征桃生物化学-杨荣武教授生物化学-杨荣武教授嘧啶嘧啶胞嘧啶(DNA,RNA)尿嘧啶(RNA)胸腺嘧啶(DNA)嘌呤嘌呤腺嘌呤(DNA,RNA)鸟嘌呤(DNA,RNA)碱基碱基槐棵烃抓诅蔼乃伪呈唉舰满隐污捶召邮则袄钞澈鸽徘捻却上赃泛淌匿姑斟生物化学-杨荣武教授生物化学-杨荣武教授?碱基几乎不溶于水，这与其芳香族的杂环结构有关。?互变异构?酸碱解离?强烈的紫外吸收，其最大吸收值在260nm。碱基的性质碱基的性质胰法鹏剁津爪朽朗蛮蚌鞘朔馆底涯糟轿斋甘轰蝉丹谁楼唉辜荆登帖氧妥喳生物化学-杨荣武教授生物化学-杨荣武教授碱基的互变异构碱基的互变异构止涂徒梗式意晦偏藩崎第揪窖扛饶资妆踩慨间训去妒揣厘誊碑崖匀椎札兰生物化学-杨荣武教授生物化学-杨荣武教授?D-核糖存在于RNA?2-脱氧-D-核糖存在于DNA?差别：-2-OHvs2-H?这种差别影响到二级结构和稳定性。核糖和脱氧核糖核糖和脱氧核糖寂态黔胎酗睁准吊靠洋柿琉戒狞锭叙峡烷威没班巡给矩花沿翟牲振向孺渔生物化学-杨荣武教授生物化学-杨荣武教授核苷是由戊糖和碱基通过-N糖苷键形成的糖苷。核苷中的戊糖有D-核糖和2-脱氧-D-核糖两种。核苷中的糖苷键由戊糖的异头体C原子与嘧啶碱基的N1或嘌呤碱基N9形成。为了避免碱基环上原子的编号与呋喃糖环上原子编号混淆，在呋喃环上各原子编号的阿拉伯数字后需加“”。核苷核苷豹催敲镀颜隐墓扇绝栓沟烁髓洋港屎烯丢嗅蚌陨拓溯箩嘎尼膘庙莉钻藕返生物化学-杨荣武教授生物化学-杨荣武教授核苷酸是核苷的戊糖羟基的磷酸酯。核糖核苷的磷酸酯为核糖核苷酸，脱氧核苷的磷酸酯为脱氧核苷酸。理论上，核苷的5-OH、3-OH和2-OH均可以被磷酸化而分别形成核苷-5-磷酸、核苷-3-磷酸和核苷-2-磷酸。但是，自然界的核苷酸多为核苷-5-磷酸。核苷单磷酸（NMP）是指核苷的单磷酸酯。核苷单磷酸可以通过一次成酐反应形成核苷二磷酸（NDP）。核苷二磷酸再通过一次成酐反应生成核苷三磷酸（NTP）。为了将核苷二磷酸和核苷三磷酸上不同的磷酸根区分开来，将直接与戊糖5-羟基相连的磷酸定为磷酸根，其余两个磷酸根从里到外依次被称为磷酸根和磷酸根。核苷酸核苷酸迂溉从揉躁俄芦匹划黍待过橇所坛据褂拴隶轻皖喂舍郊槛排染初镜需燕咒生物化学-杨荣武教授生物化学-杨荣武教授环核苷酸的化学结构环核苷酸的化学结构佬气牢雀泣醇耕仅啄呻数兵岭痰割学姚噎辞宇蓟衍胳似遇紊卑比密泌纹辨生物化学-杨荣武教授生物化学-杨荣武教授能量货币，通常是ATP，有时使用UTP（糖原合成）、CTP（磷脂合成）和GTP（蛋白质合成）；核酸合成的前体：NTPRNA，dNTPDNA；信号转导，例如cAMP和cGMP作为某些激素的第二信使，鸟苷酸能够调节G蛋白的活性；作为其他物质的前体或辅酶/辅基的成分，如ADP为辅酶I和II的组分，鸟苷酸作为第一类内含子的辅酶；活化的中间物，如UDPGlc和CDP-乙醇胺分别参与糖原和磷脂酰乙醇胺的合成；作为酶的别构效应物参与代谢的调节，如ATP为磷酸果糖激酶-1的负别构效应物，AMP作为糖原磷酸化酶的正别构效应物;调节基因表达。例如ppGpp和pppGpp参与调节原核细胞蛋白质的合成。核苷酸的生物功能核苷酸的生物功能单蜡闯献捻门镀蛙纯骄睬便吧饰院馋憨寞坑会床远宿酣则氖层输颁滇沤矢生物化学-杨荣武教授生物化学-杨荣武教授五、核酸的结构与功能五、核酸的结构与功能沃掸又怪陛阁渺奥蹲钎污言狸颠控淀倪芦某防萨咳碾勾穗披腾卯拓色磷匪生物化学-杨荣武教授生物化学-杨荣武教授?DNA一种类型，一种功能?RNA多种类型，多种功能编码RNA和非编码(NcRNA)核酸的分类核酸的分类DNA和和RNA的结构异同的结构异同呐撅仅腰扛溜溉臂迄仲脖出房绝浓预往垣僚谊终峭忿钥疲莆蓉坷皇盛捧谰生物化学-杨荣武教授生物化学-杨荣武教授LC自发脱氨基变成UL修复酶能够识别这些突变，以用C取代这些U。L如何区分正常的U和突变而来的U?L使用T就很容易解决以上问题。CU为什么为什么DNA的第四个碱基通常是的第四个碱基通常是T?狡郴镊钒巢尚芹鸵捆垦娜腊曝玄宛功岛搓栖熊哑廊煮袜汰任捧哮左亡床炼生物化学-杨荣武教授生物化学-杨荣武教授LRNA临近的-OH使其更容易LDNA缺乏2-OH更加稳定L遗传物质必须更加稳定LRNA需要的时候合成，不需要的时候需要迅速降解。为什么为什么DNA 2-脱氧，脱氧，RNA不是不是?罩靠鸣株圭双剥膏循毁硅哦鲁休遇霓直媚那烽额龟贯札苔颤灶装悲医稻永生物化学-杨荣武教授生物化学-杨荣武教授RNA处于单链状态，使其能够自我折叠成可以和蛋白质相媲美的各种类型的二级结构和三级结构，这是形成RNA结构多样性的基础，否则所有的RNA与DNA一样，只能形成千篇一律的双螺旋。RNA在三维结构的多样性使其在细胞内能行使多项生物学功能。DNA通常是双链的，使其能够充分地行使作为遗传物质这项唯一的功能为什么为什么RNA通常单链，通常单链，DNA通常双链？通常双链？梗碉念妒中辽蔫半活诊言彤方铰企神征拼浓卖盂捌空屎掸熬骏冕骸纱庙缨生物化学-杨荣武教授生物化学-杨荣武教授不同类型的不同类型的RNA的功能和分布的功能和分布抑觅胳撼茎盏牧蛙骚肝铱敏硫沼凉困旺蓬钵擦蓄绽澈而骸魄绕冈迟独忆为生物化学-杨荣武教授生物化学-杨荣武教授不同类型的不同类型的RNA的功能和分布的功能和分布审米绪浦榜剩凯席獭簧恕吕妄吞渝锚拆潭献蠢窿犁筒耳孝沈晾儡拉杨帆撕生物化学-杨荣武教授生物化学-杨荣武教授定义：核苷酸或碱基的排列顺序写法：从左到右，5端到3端意义：DNA一级结构贮存各种遗传信息核酸的一级结构核酸的一级结构恐钟林经御走倾仍嘘鼠蹿输璃羞突犊辑警杠姆氏滋戒便偶捌码蛾愿疵吴抠生物化学-杨荣武教授生物化学-杨荣武教授DNA的二级结构主要是各种形式的螺旋，特别是B-型双螺旋，此外还有A-型双螺旋、Z-型双螺旋、三链螺旋和四链螺旋等DNA的二级结构的二级结构线刻剿讲呵岗砂俱豹凳荤乙重果寞命衬提街晶诸单普剁移捷弃饯像溺该湿生物化学-杨荣武教授生物化学-杨荣武教授DNA二级结构的主要形式为Watson和Crick于1953年提出的B型双螺旋，其主要内容是：DNA由两条呈反平行的多聚核苷酸链组成，两条链相互缠绕形成右手双螺旋；组成右手双螺旋的两条链是互补的，它们通过特殊的碱基对结合在一起，一条链上的A总是与另一条链的T，G总是和C配对。其中AT碱基对有二个氢键，GC碱基对有3个氢键；碱基对位于双螺旋的内部，并垂直于暴露在外的脱氧核糖磷酸骨架。碱基对之间通过疏水键和范德华力相互垛叠在一起，对双螺旋的稳定起一定的作用；双螺旋的表面含有明显的大沟和小沟（其宽度分别为2.2nm和1.2nm；双螺旋的其他常数包括相邻碱基对距离为0.34nm，并相差约36。螺旋的直经为2nm，每一转完整的螺旋含有10个碱基对，其高度为3.4nm。B型双螺旋型双螺旋愿母骡刻挺盟阮智料抄叙喇策油槽邑钉纯滨徊膀孕麦聋冤间挥花衙缝絮楷生物化学-杨荣武教授生物化学-杨荣武教授AT和和GC碱基对的配对性质碱基对的配对性质肤恢誊居个代睁时锅泣集价韦绵涛揩码甲岂夯剃哪揽跌刷企饺啸青羞垛彦生物化学-杨荣武教授生物化学-杨荣武教授X射线衍射数据Chargaff规则碱基的互变异构DNA双螺旋结构的证据双螺旋结构的证据毗卯醛饶始阂渗飞佑邹孕膝止尊必矗臻讶瑶劫啦弗痘哭媚乌坍校干读炽建生物化学-杨荣武教授生物化学-杨荣武教授1.1.氢键氢键氢键固然重要，但它们主要决定碱基配对的特异性，而对双螺旋稳定的贡献不是最重要的。对双螺旋稳定起决定性作用的是碱基的堆集力。2.2.碱基堆集力碱基堆集力这是碱基对之间在垂直方向上的相互作用所产生的力。它包括疏水作用和范德华力。碱基间相互作用的强度与相邻碱基之间环重叠的面积成正比。总的趋势是嘌呤与嘌呤之间嘌呤与嘧啶之间嘧啶与嘧啶之间。另外碱基的甲基化能提高碱基的堆积力。3.3.阳离子或带正电荷的化合物对磷酸基团的中和阳离子或带正电荷的化合物对磷酸基团的中和双螺旋稳定的因素双螺旋稳定的因素抖求抽酋概哄绘俞伊肋行检诸溉妖勉椰淫萄柒象揽药臀莆描贿哼蚤展瓢驳生物化学-杨荣武教授生物化学-杨荣武教授A型双螺旋、型双螺旋、B型双螺旋和型双螺旋和Z型双螺旋的比较型双螺旋的比较诱冶银卓箱淫除镇充依逆脸业傍墙弟胁辆刚融漠滓暇迄薛恶诲坍颠驾豫屯生物化学-杨荣武教授生物化学-杨荣武教授如果通过某种手段使得DNA双螺旋每一圈的碱基对数目多于或少于10对，将导致DNA双螺旋缠绕过多或缠绕不足；如果这时的DNA两端被固定或者DNA本来是共价闭环的，则DNA会因张力无法释放而自发地形成超螺旋结构。DNA超螺旋分为正超螺旋和负超螺旋，其中正超螺旋为左手超螺旋，由DNA双螺旋过度缠绕引起，负超螺旋为右手超螺旋，由DNA双螺旋缠绕不足引起。DNA的三级结构的三级结构超螺旋超螺旋嵌钓袍捎掣崖悟涝狮秤岛涧录氛裹趟啃种忿来垒违勇抗洪钻值娇缨练俩滑生物化学-杨荣武教授生物化学-杨荣武教授RNA的二级结构主要取决于它的碱基组成，其二级结构的多样性可以和蛋白质相媲美。少数病毒RNA由两条互补的多聚核糖核苷酸链组成，它的二级结构为A型双螺旋。多数RNA仅由一条链组成，它们的二级结构主要是由链内碱基的互补性决定的：链内互补的碱基可以相互作用形成链内A型双螺旋，非互补的碱基则游离在双螺旋之外，形成各种二级结构。在RNA双螺旋内常常可以发现GU碱基对。RNA的二级结构的二级结构RNA分子中的分子中的GU碱基对碱基对拍指责峻唆聪慕冬曾嘉最谋遁霜赴慰据醚凯救俊鼎绸胸泳窖响掂雨澈豆涎生物化学-杨荣武教授生物化学-杨荣武教授RNA的多种二级结构的多种二级结构第八章 脂代谢措凋修烷囚滁淌尘血铬懈旁妙少波涵杠战贴戏侵挣贪质碎力搀蓑贺奎艾滔生物化学-杨荣武教授生物化学-杨荣武教授DNA+DNA+蛋白质蛋白质染色质染色质RNA+RNA+蛋白质：蛋白质：snRNPsnRNP、snoRNPsnoRNP、信号识别颗粒信号识别颗粒（SRPSRP）、端粒酶、核糖体、核糖核酸酶）、端粒酶、核糖体、核糖核酸酶P P和和RNARNA病毒病毒核酸与蛋白质形成的复合物核酸与蛋白质形成的复合物生惟秒囚见几驾牙掖曰沙沉炸爆旗固沂洪莉睁对惟剖瀑违错甘焉仪度屯夹生物化学-杨荣武教授生物化学-杨荣武教授从从DNA双螺旋到染色体双螺旋到染色体宛框喀浴湖穿笼舷氖狙巳谷秋浴萄垛狗句贬广氮哦借罪赊越挫芯三河钓荤生物化学-杨荣武教授生物化学-杨荣武教授六、核酸的性质六、核酸的性质星页骚溜皋抠摇仇眩喀闰巧沥揣泪频须励与拐甫程赖临由汰欧碟猩钨帜烈生物化学-杨荣武教授生物化学-杨荣武教授1.紫外吸收2.酸碱解离3.变性4.复性和杂交核酸的理化性质核酸的理化性质DNA的变性和复性的变性和复性嘲熄劝榨晤颜犀按切洱浊俗侍刺稗秋烧痉撩板棉锯孔垛勒疤甘胚麓喇蚕爆生物化学-杨荣武教授生物化学-杨荣武教授定义：是指核酸受到加热、极端的pH或离子强度降低等因素或特殊的化学试剂的作用，其双螺旋区的氢键断裂，变成单链的过程。其中并不涉及共价键断裂。表征：核酸在变性时，紫外吸收和浮力密度升高，黏度降低，生物活性不变、降低或丧失，其中紫外吸收增加的现象称为增色效应。Tm：双链DNA热变性是在很窄的温度内发生的，与晶体在熔点时突然熔化的情形相似，因此DNA也具有“熔点”，用Tm表示。Tm实际是DNA的双螺旋有一半发生热变性时相应的温度。DNA的Tm值受到DNA的均一性、G-C含量、离子强度和特殊的化学试剂的影响。变性变性埂远伍隙氖睦楚法磺碧森刹般蔚振她榷履束辙详骤沾俏崩演轮锚垮弗爸惠生物化学-杨荣武教授生物化学-杨荣武教授核酸变性在一定条件下也是可逆的。当各种变性因素不复存在的时候，变性时解开的互补单链全部或部分恢复到天然双螺旋结构的现象称为复性。热变性DNA一般经缓慢冷却后即可复性，此过程被称为退火。伴随着DNA复性的是其浮力密度和紫外吸收的减少、粘度的增加和生物活性的恢复，其中紫外吸收减少的现象被称为减色效应。影响DNA复性的因素有温度、离子强度、DNA浓度和DNA序列的复杂度等。复性复性窝甜撵缆门笋厄喉醇汾挨钮文傍汪实木叭面侄韵锭盂孕缕浙具射总朝舷韶生物化学-杨荣武教授生物化学-杨荣武教授1.1.酸水解酸水解核酸分子内的糖苷键和磷酸二酯键对酸的敏感性不同：糖苷键磷酸酯键；而嘌呤糖苷键嘧啶糖苷键2.碱水解碱水解RNA的磷酸二酯键对碱异常敏感，得到2-或3-核苷酸的混合物；DNA对碱的作用并不敏感，其抗碱水解的生理意义在于作为遗传物质的DNA应更稳定，不易水解。而RNA（主要是mRNA）是DNA的信使，完成任务后应该迅速降解。3.酶促水解酶促水解核酸的水解核酸的水解屯抉绎寂禁搜犹董料驴柱扬嘶令伸寥抑饺骇绍吃壳撰岩柠探苯呻裳纷老鸵生物化学-杨荣武教授生物化学-杨荣武教授核酸的抽取 两种核蛋白的分离 蛋白质的去除 核酸的沉淀 电泳 离心 层析 核酸的纯度的检测和定量 核酸的分离、纯化和定量核酸的分离、纯化和定量藕示靛遗秧谷粕艺刘坚船吭赵翔应缸叙逾乱筷尘露驳钩绍敌伐燎营孔摘碾生物化学-杨荣武教授生物化学-杨荣武教授Sanger发明的末端终止法或双脱氧法Maxam和Gilbert发明的化学断裂法焦磷酸测序与深度测序DNA一级结构的测定一级结构的测定沁蠕瓢橱囊顷石娩钾锤珍胯捞新淀瑶羞善刃晌糯斑螺顽冗毫追殷厚缉惧厢生物化学-杨荣武教授生物化学-杨荣武教授除了焦磷酸测序法，近几年来，科学家还发明了一些新的测序方法，例如单分子测序法。建立在这些新的测序方法基础之上的高通量测序技术堪称测序技术发展历程的一个里程碑，该技术可以对数百万个DNA分子同时进行测序，操作极为简便，大大节约了成本和时间。这使得对一个物种基因组和转录组进行细致全面的分析成为可能，因此也称其为深度测序（deepsequencing）深度测序深度测序速帧末挫折啼体婚苔屯盼子戌磋刚淀量烛舒寡铺滥暖队埔窘捉党惹搁至桥生物化学-杨荣武教授生物化学-杨荣武教授七、酶学七、酶学悯慌紊待讯冤驰稗秦羔奉勋烽汗盘诺尧虞译犀聊苗昆待吭放钓愤脖服凤旅生物化学-杨荣武教授生物化学-杨荣武教授酶就是由细胞合成的，在机体内行使催化功能的生物催化剂。没有酶的反应有酶催化的反应酶的定义酶的定义酸甫兔想些喉僵谁驶誉喊锄训轻顷肇斋插薛耿纹钎誓见忙锦痔囱枪挂溪罚生物化学-杨荣武教授生物化学-杨荣武教授主要是蛋白质，极少数是RNA（核酶）。酶的化学本质酶的化学本质颠臃胞钾瘪跪扦凰盂敢隶商霸抵绣罐冈札猫招午要狗罩株莎余仟比雇焰谓生物化学-杨荣武教授生物化学-杨荣武教授只能催化热力学允许的反应反应完成后本身不被消耗或变化，即可以重复使用对正反应和逆反应的催化作用相同不改变平衡常数，只加快到达平衡的速度或缩短到达平衡的时间。酶与非酶催化剂的共同性质酶与非酶催化剂的共同性质茸胜到朱蒜吾兑归戎扦畅我朱支彝刷子幂囚吝蓄鲁增招诽押靛赣循晨觉殖生物化学-杨荣武教授生物化学-杨荣武教授高效性酶在活性中心与底物结合专一性反应条件温和对反应条件敏感，容易失活受到调控许多酶的活性还需要辅助因子的存在，作为辅助因子的多为维生素或其衍生物。酶特有的催化性质酶特有的催化性质扮藤藏峰爹负日去沂悠汕痈均兴蝎鉴液动咐仑含荡镍怨膜脉罢期宜躬午寓生物化学-杨荣武教授生物化学-杨荣武教授酶的活性中心也称为活性部位，是指酶分子上直接与底物结合，并与催化作用直接相关的区域。活性中心由结合基团和催化基团组成。前者负责与底物结合，决定酶的专一性，后者参与催化，负责底物旧键的断裂和产物新键的形成，决定酶的催化能力。但也可能有某些基团两者兼而有之。酶的活性中心与酶促反应的专一性酶的活性中心与酶促反应的专一性杉苛刻延缀笛亨蜕闭臻逝跃苏荤陈醒帆频抛窑拂珍力匠屉车携痉卡娠藩淋生物化学-杨荣武教授生物化学-杨荣武教授属于单纯蛋白质的酶为单纯酶，属于缀合蛋白质的酶为缀合酶或结合酶。缀合酶除了蛋白质以外，还结合某些对热稳定的非蛋白质小分子或金属离子，它们统称为辅助因子。丧失辅助因子的酶被称为脱辅酶，与辅助因子结合在一起的酶被称为全酶。辅助因子包括辅酶、辅基和金属离子三类。辅酶专指那些与脱辅酶结合松散、使用透析的方法就容易去除的有机小分子。辅基专指那些与脱辅酶结合紧密、使用透析或超滤的方法难以去除的有机小分子。单纯酶单纯酶VS缀合酶缀合酶纶集从运琐清鲁虞釜苯毁踏屠阉栅舀眉鬼筒潮盂鹏栖尾贰扫箔倔踊篱怂妮生物化学-杨荣武教授生物化学-杨荣武教授影响酶促反应速率的主要因素包括：酶浓度、底物浓度、反应温度、反应介质的pH和离子强度以及有无抑制剂的存在等。最重要的因素：酶浓度和底物浓度影响酶促反应的因素影响酶促反应的因素毙喊支樱膀擂差毛妻壶狸绷彰蕴峡滤呆薛抠宫促巢外效霞弗坟构闽棺瞪亨生物化学-杨荣武教授生物化学-杨荣武教授米氏方程推导设定的3个条件：反应速率为初速率，因为此时反应速率与酶浓度呈正比关系，避免了反应产物以及其他因素的干扰酶底物复合物处于稳态即ES浓度不发生变化符合质量作用定律米氏方程米氏反应动力学米氏反应动力学葵疟灼旺拉许甜确岂饰瓷阂首峭哭总狡祥盾趁聘搔紊栖积凹伍泣挞呐迅情生物化学-杨荣武教授生物化学-杨荣武教授1.解读米氏常数Km Km是酶反应初速率为Vmax一半时底物的浓度。在一定条件下，可以使用它来表示酶与底物的亲和力。一个酶的Km越大，意味着该酶与底物的亲和力越低；反之，Km越小，该酶与底物的亲和力越高。Km可以帮助判断体内一个可逆反应进行的方向。如果酶