生物化學(xué)與分子生物學(xué)重點(diǎn)

1、1生物化學(xué)與分子生物學(xué)重點(diǎn) 生物化學(xué)與分子生物學(xué)重點(diǎn)第二章 第二章 蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能 蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能一、氨基酸： 一、氨基酸： 1．結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：氨基酸(amino acid)是蛋白質(zhì)分子的基本組成單位。構(gòu)成天然蛋白質(zhì)分子的氨基酸約有 20 種，除脯氨酸為 α-亞氨基酸、甘氨酸不含手性碳原子外，其余氨基酸均為 L-α-氨基酸。 2．分類：根據(jù)氨基酸的 R 基團(tuán)的極性大小可將氨基酸分為四類：① 非極性中性氨基酸(8 種)；② 極性中性氨

2、基酸(7 種)；③ 酸性氨基酸(Glu 和 Asp)；④ 堿性氨基酸(Lys、Arg 和 His)。 二、 二、 肽鍵與肽鏈： 肽鍵與肽鏈： 肽鍵(peptide bond)是指由一分子氨基酸的 α-羧基與另一分子氨基酸的 α-氨基經(jīng)脫水而形成的共價(jià)鍵(-CO-NH-)。氨基酸分子在參與形成肽鍵之后，由于脫水而結(jié)構(gòu)不完整，稱為氨基酸殘基。每條多肽鏈都有兩端：即自由氨基端(N 端)與自由羧基端(C 端)，肽鏈的方向是 N 端→C 端。 三

3、、肽鍵平面 三、肽鍵平面(肽單位 肽單位)： 肽鍵具有部分雙鍵的性質(zhì)，不能自由旋轉(zhuǎn)；組成肽鍵的四個(gè)原子及其相鄰的兩個(gè) α 碳原子處在同一個(gè)平面上，為剛性平面結(jié)構(gòu)，稱為肽鍵平面。 四、蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)： 四、蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)： 蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)可人為分為一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)和四級(jí)結(jié)構(gòu)等層次。一級(jí)結(jié)構(gòu)為線狀結(jié)構(gòu)，二、三、四級(jí)結(jié)構(gòu)為空間結(jié)構(gòu)。 1．一級(jí)結(jié)構(gòu)：指多肽鏈中氨基酸的排列順序，其維系鍵是肽鍵。蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)決定其空間結(jié)構(gòu)。 2．二級(jí)結(jié)構(gòu)

4、：指多肽鏈主鏈骨架盤繞折疊而形成的構(gòu)象，借氫鍵維系。主要有以下幾種類型： ⑴α-螺旋：其結(jié)構(gòu)特征為：①主鏈骨架圍繞中心軸盤繞形成右手螺旋；②螺旋每上升一圈是 3.6 個(gè)氨基酸殘基，螺距為 0.54nm；③ 相鄰螺旋圈之間形成許多氫鍵；④ 側(cè)鏈基團(tuán)位于螺旋的外側(cè)。 影響 α-螺旋形成的因素主要是：① 存在側(cè)鏈基團(tuán)較大的氨基酸殘基；② 連續(xù)存在帶相同電荷的氨基酸殘基；③ 存在脯氨酸殘基。 ⑵β-折疊：其結(jié)構(gòu)特征為：① 若干條肽鏈或肽段平行或

5、反平行排列成片；② 所有肽鍵的 C=O 和N—H 形成鏈間氫鍵；③側(cè)鏈基團(tuán)分別交替位于片層的上、下方。 ⑶β-轉(zhuǎn)角：多肽鏈 180°回折部分，通常由四個(gè)氨基酸殘基構(gòu)成，借 1、4 殘基之間形成氫鍵維系。 ⑷無規(guī)卷曲：主鏈骨架無規(guī)律盤繞的部分。 3．三級(jí)結(jié)構(gòu)：指多肽鏈所有原子的空間排布。其維系鍵主要是非共價(jià)鍵（次級(jí)鍵）：氫鍵、疏水鍵、范德華力、離子鍵等，也可涉及二硫鍵。 4．四級(jí)結(jié)構(gòu)：指亞基之間的立體排布、接觸部位的布局等，其維

6、系鍵為非共價(jià)鍵。亞基是指參與構(gòu)成蛋白質(zhì)四級(jí)結(jié)構(gòu)的而又具有獨(dú)立三級(jí)結(jié)構(gòu)的多肽鏈。 五、 五、 蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)： 蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)： 1．兩性解離與等電點(diǎn)：蛋白質(zhì)分子中仍然存在游離的氨基和游離的羧基，因此蛋白質(zhì)與氨基酸一樣具有兩性解離的性質(zhì)。蛋白質(zhì)分子所帶正、負(fù)電荷相等時(shí)溶液的 pH 值稱為蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)。 2．蛋白質(zhì)的膠體性質(zhì)：蛋白質(zhì)具有親水溶膠的性質(zhì)。蛋白質(zhì)分子表面的水化膜和表面電荷是穩(wěn)定蛋白質(zhì)親水溶膠的兩個(gè)重要因素。 3核苷酸是由核

7、苷與磷酸經(jīng)脫水縮合后生成的磷酸酯類化合物，包括核糖核苷酸和脫氧核糖核酸兩大類。最常見的核苷酸為 5’-核苷酸（5’ 常被省略）。5’-核苷酸又可按其在 5’位縮合的磷酸基的多少，分為一磷酸核苷（核苷酸）、二磷酸核苷和三磷酸核苷。 此外，生物體內(nèi)還存在一些特殊的環(huán)核苷酸，常見的為環(huán)一磷酸腺苷（cAMP）和環(huán)一磷酸鳥苷（cGMP），它們通常是作為激素作用的第二信使。 核苷酸通常使用縮寫符號(hào)進(jìn)行命名。第一位符號(hào)用小寫字母 d 代表脫氧，第二位

8、用大寫字母代表堿基，第三位用大寫字母代表磷酸基的數(shù)目，第四位用大寫字母 P 代表磷酸。 三、核酸的一級(jí)結(jié)構(gòu)： 三、核酸的一級(jí)結(jié)構(gòu)： 核苷酸通過 3’,5’-磷酸二酯鍵連接起來形成的不含側(cè)鏈的多核苷酸長鏈化合物就稱為核酸。核酸具有方向性，5’-位上具有自由磷酸基的末端稱為 5’-端，3’-位上具有自由羥基的末端稱為 3’-端。 DNA 由 dAMP、dGMP、dCMP 和 dTMP 四種脫氧核糖核苷酸所組成。DNA 的一級(jí)結(jié)構(gòu)就是指 DN

9、A 分子中脫氧核糖核苷酸的種類、數(shù)目、排列順序及連接方式。RNA 由 AMP，GMP，CMP，UMP 四種核糖核苷酸組成。RNA 的一級(jí)結(jié)構(gòu)就是指 RNA 分子中核糖核苷酸的種類、數(shù)目、排列順序及連接方式。 四、 四、DNA DNA 的二級(jí)結(jié)構(gòu)： 的二級(jí)結(jié)構(gòu)： DNA 雙螺旋結(jié)構(gòu)是 DNA 二級(jí)結(jié)構(gòu)的一種重要形式，它是 Watson 和 Crick 兩位科學(xué)家于 1953 年提出來的一種結(jié)構(gòu)模型，其主要實(shí)驗(yàn)依據(jù)是 Chargaff 研究

10、小組對 DNA 的化學(xué)組成進(jìn)行的分析研究，即DNA 分子中四種堿基的摩爾百分比為 A=T、G=C、A+G=T+C（Chargaff 原則），以及由 Wilkins 研究小組完成的 DNA 晶體 X 線衍射圖譜分析。 天然 DNA 的二級(jí)結(jié)構(gòu)以 B 型為主，其結(jié)構(gòu)特征為：①為右手雙螺旋，兩條鏈以反平行方式排列；②主鏈位于螺旋外側(cè)，堿基位于內(nèi)側(cè)；③兩條鏈間存在堿基互補(bǔ)，通過氫鍵連系，且 A-T、G-C（堿基互補(bǔ)原則）； ④螺旋的穩(wěn)定因素為氫

11、鍵和堿基堆砌力；⑤螺旋的螺距為 3.4nm，直徑為 2nm。 五、 五、DNA DNA 的超螺旋結(jié)構(gòu)： 的超螺旋結(jié)構(gòu)： 雙螺旋的 DNA 分子進(jìn)一步盤旋形成的超螺旋結(jié)構(gòu)稱為 DNA 的三級(jí)結(jié)構(gòu)。 絕大多數(shù)原核生物的 DNA 都是共價(jià)封閉的環(huán)狀雙螺旋，其三級(jí)結(jié)構(gòu)呈麻花狀。 在真核生物中，雙螺旋的 DNA 分子圍繞一蛋白質(zhì)八聚體進(jìn)行盤繞，從而形成特殊的串珠狀結(jié)構(gòu)，稱為核小體。核小體結(jié)構(gòu)屬于 DNA 的三級(jí)結(jié)構(gòu)。 六、 六、DNA DNA 的

12、功能： 的功能： DNA 的基本功能是作為遺傳信息的載體，為生物遺傳信息復(fù)制以及基因信息的轉(zhuǎn)錄提供模板。 DNA 分子中具有特定生物學(xué)功能的片段稱為基因（gene）。一個(gè)生物體的全部 DNA 序列稱為基因組（genome）?；蚪M的大小與生物的復(fù)雜性有關(guān)。 七、 七、RNA RNA 的空間結(jié)構(gòu)與功能： 的空間結(jié)構(gòu)與功能： RNA 分子的種類較多，分子大小變化較大，功能多樣化。RNA 通常以單鏈存在，但也可形成局部的雙螺旋結(jié)構(gòu)。 1．mR

13、NA 的結(jié)構(gòu)與功能：mRNA 是單鏈核酸，其在真核生物中的初級(jí)產(chǎn)物稱為 HnRNA。大多數(shù)真核成熟的 mRNA 分子具有典型的 5’-端的 7-甲基鳥苷三磷酸（m7GTP）帽子結(jié)構(gòu)和 3’-端的多聚腺苷酸(polyA)尾巴結(jié)構(gòu)。mRNA 的功能是為蛋白質(zhì)的合成提供模板，分子中帶有遺傳密碼。mRNA 分子中每三個(gè)相鄰的核苷酸組成一組，在蛋白質(zhì)翻譯合成時(shí)代表一個(gè)特定的氨基酸，這種核苷酸三聯(lián)體稱為遺傳密碼（coden）。 2．tRNA 的結(jié)構(gòu)