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1、生物大分子的 结构与功能复习,组员 黄礼治 代江鹏 李木荣 周海峰 李珂贤 陈蕴舒 张兴杰 张跃耀 刘诗含,Logo,蛋白质的结构和功能,Logo,测得某一蛋白质样品的氮含量为0.40g，此样品约含蛋白质_g？,体内的含氮物质以蛋白质为主（蛋白氮）各种蛋白质的含氮量很接近，平均为16,组成蛋白质的元素,蛋白质含C、H、O、N（1319）、S 有些蛋白质含有少量磷或金属元素铁、铜、锌、锰、钴、钼、硒，个别蛋白质还含有碘 。,蛋白质元素组成的特点,Logo,结果：2.5g,蛋白质的含量 = 蛋白氮 6.25,测得某一蛋白质样品的氮含量为0.40g，此样品约含蛋白质_g？,Logo,人体内的蛋白质是
2、由_种_（组成蛋白质的基本单位）组成的多聚体。根据其结构和理化性可将其分为 _ ， _， _， _， 5类，它的通式是 ：,20,芳香族aa,极性中性aa,氨基酸,酸性aa,非极性脂肪族aa,碱性aa,小case,连在-coo-基 上的碳称 为_ 除_外,Logo,1在下列哪种PH中使清蛋白（等电点4.7）带正电荷？ A、4.0 B5.0 C6.6 D7.0,2.将丙氨酸溶于PH=3的缓冲液中进行电泳，它的行为是（丙氨酸的PI=6.0） A. 在原点不动 B. 一会儿移向阴极，一会儿移向阳极 C. 向阴极移动 D. 向阳极移动,Logo,等电点的计算：,侧链R基不解离的中性氨基酸 等电点是它的
3、pK1和pK2的算术平均值：,在某一pH的溶液中，氨基酸解离成阳离子和阴离子的趋势及程度相等，即氨基酸所带的净电荷为零，呈电中性。此时溶液的pH值称为该氨基酸的等电点。,Logo,pH=pI,pH pI,pH pI,等电的兼性离子 净电荷为？,？离子,？离子,氨基酸的等电点,阳,阴,0,Logo,1在下列哪种PH中使清蛋白（等电点4.7）带正电荷？ A、4.0 B5.0 C6.6 D7.0,2.将丙氨酸溶于PH=3的缓冲液中进行电泳，它的行为是（丙氨酸的PI=6.0） A. 在原点不动 B. 一会儿移向阴极，一会儿移向阳极 C. 向阴极移动 D. 向阳极移动,Logo,多肽的定义？,10以上的
4、氨基酸相连而成的肽，其中游离的a-氨基称为N-端，游离的a-羧基称为C-端,Logo,1.蛋白质分子中亚基之间的空间排布属于 A.一级结构 B.二结构 C.三级结构 D.四级结构 2.具有四级结构的蛋白质的特征是 A. 分子中必定含有辅基 B. 每条多肽链都具有完整的生物学活性 C. 由两条或两条以上具有完整三级结构的多肽链借次级键缔合而成 D. 四级结构的稳定性由肽键维持,Logo,3.具有蛋白质四级结构的蛋白质分子，在一级结构分析时发现：? A.具有一个以上N端和C端 B.只有一个N端和C端 C.具有一个N端和几个C端 D.具有一个C端和几个N端 E.一定有二硫键存在,4.？结构是空间构象
5、的基础,5.为什么蛋白质的空间构象主要是由氨基酸序列决定的？,Logo,一、蛋白质的一级结构,多肽链中氨基酸的排列顺序和氨基酸的连接方式。,肽键，有些蛋白质还包括二硫键。,二、蛋白质的二级结构,蛋白质分子中某一段肽链的局部空间结构，描述该段肽链主链骨架原子的相对空间位置，不涉及氨基酸残基侧链的构象 。,氢 键,Logo,蛋白质二级结构的主要形式,-螺旋 ( -helix ) -折叠 ( -pleated sheet ) -转角 ( -turn ) 无规卷曲 ( random coil ),三级结构,多肽链在二级结构的基础上进一步盘旋、折叠，形成的空间构象。,Logo,稳定三级结构的主要化学键,
6、离子键、氢键、疏水键、Van der Waals力等次级键。二硫键,蛋白质的四级结构,由二个以上具有独立三级结构的多肽链通过非共价键相互结合而成的结构。,每条具有独立三级结构的多肽链称为蛋白质的亚基 (或亚单位，subunit)。 亚基之间的结合力主要是氢键和离子键。,由一条多肽链构成，或两条以上多肽链通过共价键连接的蛋白质具有四级结构。？,Logo,一级结构与空间构象的关系,蛋白质的氨基酸序列（蛋白质的一级结构）决定了蛋白质的空间结构。,一级结构与功能的关系,一级结构是空间构象的基础 空间结构是蛋白质生物功能的基础 蛋白质的功能要求有与之相适应的一级结构,Logo,1.蛋白质分子中亚基之间的
7、空间排布属于 A.一级结构 B.二结构 C.三级结构 D.四级结构 2.具有四级结构的蛋白质的特征是 A. 分子中必定含有辅基 B. 每条多肽链都具有完整的生物学活性 C. 由两条或两条以上具有完整三级结构的多肽链借次级键缔合而成 D. 四级结构的稳定性由肽键维持,Logo,3.具有蛋白质四级结构的蛋白质分子，在一级结构分析时发现：? A.具有一个以上N端和C端 B.只有一个N端和C端 C.具有一个N端和几个C端 D.具有一个C端和几个N端 E.一定有二硫键存在,4.？结构是空间构象的基础,5.为什么蛋白质的空间构象主要是由氨基酸序列决定的？,Logo,5为什么蛋白质的空间构象主要是由氨基酸序
8、列决定的？,蛋白质的空间结构是多肽链上各个单键旋转自由度受到各种限制的总结果。,4.？结构是空间构象的基础,一级结构,Logo,蛋白质变性是由于 A. 氨基酸的组成改变 B. 氨基酸的排列顺序改变 C. 肽键的断裂 D. 蛋白质空间结构被破坏 蛋白质胶体颗粒在下列哪种溶液中不易沉淀 A. 溶液pH= pI B. 在水溶液中 C. 溶液pH=7.4 D. 溶液pHpI,Logo,在一定条件下，破坏溶液中蛋白质的稳定因素，蛋白质就会从溶液中沉淀出来。,蛋白质的沉淀,除去水化膜 改变pH至等电点,在某些物理和化学因素作用下，天然蛋白质的空间构象受到破坏，从而导致其理化性质的改变和生物活性的丧失。,蛋
9、白质的变性,Logo,蛋白质的紫外吸收,由于蛋白质分子中含有共轭双键的酪氨酸、色氨酸和苯丙氨酸，因此在280nm波长处有特征性吸收峰。,Logo,蛋白质的呈色反应, 茚三酮反应 (ninhydrin reaction), 双缩脲反应 (biuret reaction),蛋白质NH2末端的氨基酸残基有茚三酮反应。,用于蛋白质的定性和定量测定。,蛋白质和多肽分子在稀碱溶液中与硫酸铜共热，肽键可与Cu2+形成络合物呈现紫色或红色。,检测蛋白质水解程度，蛋白质定量测定。,第二章 核酸的结构与功能,第一节 核酸的化学组成及一级结构,核酸（nucleic acid） 是以核苷酸为基本组成单位的生物信息大分
10、子，具有复杂的结构和重要的生物功能。 信息大分子、遗传大分子,ri,核酸的组成:,DNA 的基本组成单位是脱氧核苷酸（ deoxyribonucleotide),RNA的基本组成单位是核苷酸（ribonucleotide),一、核苷酸,1.核苷酸组成包括 碱基(base)：嘌呤碱，嘧啶碱 戊糖(ribose):核糖，脱氧核糖 磷酸(phosphate),2.元素组成,C、H、O、N、P（910%）,二、核酸的结构,核苷(ribonucleoside)的结构 碱基和核糖（脱氧核糖）通过糖苷键连接形成核苷（脱氧核苷）,核苷酸 (nucleotide) 的结构,核苷(脱氧核苷)和磷酸以磷酸酯键连接形
11、成核苷酸（脱氧核苷酸）,三、核酸的一级结构,定义：核酸的核苷酸或脱氧核苷酸 从5-末端到3-末端的排列顺序。 由于核苷酸间的差异主要是碱基不同，所以也称为碱基序列。,DNA的一级结构,由4种脱氧核糖核苷酸，通过3,5 -磷酸二酯键连接的线性或环形多聚体。,RNA的一级结构,由4种核糖核苷酸，通过3,5 -磷酸二酯键连接的线性多聚体,第二节 DNA的空间结构与功能,(二)、DNA双螺旋结构模型的要点,DNA分子由两条相互平行但走向相反的脱氧多核苷酸链组成，两条链以-脱氧核糖-磷酸-为骨架，围绕同一中心轴形成右手双螺旋结构。在螺旋的表面形成大沟(major groove)及小沟(minor gro
12、ove)相间。,一条链上的腺嘌呤与另一条链上的胸腺嘧啶形成了两个氢键；一条链上的鸟嘌呤与另一条链上的胞嘧啶形成三个氢键。这种碱基配对关系称为互补碱基对。,氢键是维持双链横向稳定性，碱基堆积力(疏水作用)维持双链纵向稳定性。,DNA是遗传信息的物质基础,DNA的遗传信息是以基因形式存在的。 DNA是生物遗传信息的载体，并为基因复制和转录提供了模板,Logo,RNA的种类、分布、功能,Logo,RNA在生命活动中的重要作用,参与遗传信息的传递过程,mRNA (信使RNA) tRNA (转运RNA) rRNA (核蛋白体RNA),某些生物的遗传物质：RNA病毒 RNA功能的多样性,Logo,一. m
13、RNA的结构与功能,蛋白质合成的模板。,特点：,种类多，含量少，约占RNA总量的3%； 组成核苷酸的残基数变动范围大； 代谢活跃，半寿期较短。,功能：,Logo,一, mRAN 是蛋白质合成的模板 一,mRAN是蛋白质合成的模板 真核mRNA结构特点,帽子结构：在5端一个7-甲基鸟苷酸(m7G)，形成5,5-三磷酸连接的m7GpppNp-。 2.多聚A尾：大多数真核mRNA的3末端有一个80250个多聚腺苷酸(polyA)结构。,5帽子结构,5多聚A尾,Logo,二、转运RNA的结构与功能,功能：是在蛋白质生物合成中作为氨基酸的载体 结构特点： 1.tRAN含有多种稀有碱基（除A,G,C,U外
14、的碱基），稀有碱基是在转录后加工生成的 2.tRAN具有茎环结构 3.3末端都连有氨基酸 4.tRAN的反密码子能够识别mRAN的密码,Logo,2. tRNA的二级结构,三叶草形,氨基酸臂 DHU环 反密码环 额外环(附加叉) TC环,氨基酸臂,DHU环,反密码子环,额外环,TC环,Logo,1.tRAN的二级结构的特征是：（ ） A. 3端有多聚A B.5端有C-C-A C.有密码环 D.有氨基酸臂 E.有双氢尿嘧啶环 2.成熟的mRNA具有哪些结构特点（ ） A.含有多种稀有碱基 B.含有3-末端的多聚A尾 C.含有5-末端帽结构 D.二级结构形似三叶草,Logo,第四节 核酸的理化性质
15、,一,核酸分子具有强烈的紫外线吸收 嘌呤和嘧啶都含有共轭双建。因此，碱基、核苷、核苷酸和核酸在的紫外线波段有较强烈的吸收.在中性条件下，它们的最大吸收值在260nm附近.利用这一性质可以对核酸等物质进行定量和定性分析. 二,DNA变性是双链解离为单链的过程 某些理化因素(温度、pH、离子强度等)回导致DNA双链互补碱基对之间的氢键发生断裂,使双链DNA解离为单链,这种现象称为DNA变性 DNA变性只改变二级结构，不改变它的核苷酸顺序,Logo,1.在DNA解链过程中,由于更多的共轭双键得以暴露,DNA在260nm处的吸光度随之增加,这种现象称为DNA的增色效应 2.在解链过程中,紫外吸光度的变
16、化达到最大变化值得一半时所对应的温度称为DNA的解链温度,或称融解温度(Tm). 在此温度时,50%的DNA双链被打开.DNA的Tm值与其DNA长短以及碱基的GC含量有关.GC含量及离子强度都与Tm值成正比关系,Logo,三,变性的核酸可以复性或形成杂交双链 复性：当变性条件缓慢地除去后，两条解离的互补链可重新配对，恢复原来的双链结构 杂交：在DNA的复性过程中，如果将不同总类的DNA单链或RNA放在同一溶液中，只要两种单链分子之间存在着一定程度的碱基配对关系，它们就有可能形成杂化双链即DNA-DNA、RNA-RNA 、DNA-RNA杂化双链。利用这一原理可以用来研究DNA中某一种基因的位置、
17、鉴定两种核酸分子间的序列相似性、检测某些专一序列在待样品中存在与否等,Logo,1.DNA变性时发生的变化（） A.粘度增加 B.链间氢键断裂，螺旋结构破坏 C共价键断裂 D高色效应 2.影响Tm值得因素有（） A.一定条件下核酸分子越长，Tm值越大 B.DNA中G，C对含量高，则Tm值高 C.溶液离子强度高，则Tm值高 D.DNA中A、T含量高，则Tm值高,第五节 核酸酶,一 、填空 1、核酸酶根据酶的底物不同可分为和，前者是专一 催化的水解，后者专一催化水解；依据对底物的作用方式可将核酸酶分为和。,二、判断 1、核酸外切酶只能水解位于核酸分子链末端的磷酸二脂。 （ ） 2、核酸外切酶只有
18、53核酸外切酶。（ ） 3、有些核酸内切酶没有序列特异性。 （ ）,三、名词解释 核酸酶 限制性核酸内切酶,答案 一、DNA酶 RNA酶 脱氧核糖核酸 核糖核酸 核酸外切酶核酸内切酶 二 、 三、核酸酶：所有可以水解核酸的酶。 限制性内切酶：要求酶切位点具有核酸序列特异性的核酸内切酶。,1、参与DNA的合成与修复及RNA合成后的剪接等重要基因复制和基因表达过程 。 2、负责清除多余的、结构和功能异常的核酸，同时也可以清除侵入细胞的外源性核酸 。 3、在消化液中降解食物中的核酸以利吸收 。 4、体外重组DNA技术中的重要工具酶 。,核酸酶的功能,Logo,酶 定义：酶是对其特异底物具有高效催化作
19、用的蛋白质和核糖核酸。,一、酶的分子组成及分类,结合酶：,单纯酶：,基本组成仅为氨基酸的一类酶。,由蛋白质和非蛋白两部分组成。,(一)根据酶的组成成分,辅助因子分类：,辅酶 :,辅基 :,按其与酶蛋白结合的紧密程度分为,与酶蛋白结合疏松，可用透析或超滤的方法除去。,与酶蛋白共价结合，不能用透析或超滤的方法除去。,Logo,1、以下关于酶的叙述哪一项正确 （ ）,A.酶具有高效性，所有的酶都有辅酶或辅基 B.辅基与酶蛋白结合不紧密，可用透析法除去 C.酶蛋白决定反应的特异性，辅酶决定反应的种类与性质 D.酶都是由蛋白质组成的,Logo,酶的活性中心：酶分子中与酶的活性密切相关的基因称为酶的必需基
20、团。这些必需基团在一级结构上可能相距很远，但在空间结构上彼此靠近，组成具有特定空间结构的区域，能与底物特异的结合并将底物转化为产物，这一区域被称为酶的活性中心,结合基因：与底物相结合 催化基因：催化底物转变成产物 活性中心外的必需基团：位于活性中心以外，维持酶活性中心空间结构构象所必需,Logo,关于酶活性中心的说法不对的是（）,A.酶与底物接触只限于酶分子上与酶活性密切有关的较小区域 B.必需基团可为于活性中心之内，也可位于活性中心之位 C.一般来说，总是多肽链的一级结构上相邻的几个氨基酸的残基相对集中，形成酶的活性中心 D.酶原激活实际上就是完整的活性中心形成的过程,Logo,酶的反应特性
21、:,1.酶反应具有极高的效率 2.酶促反应具有高度的特异性： a、绝对特异性 b、相对特异性 c、有些酶具有立体异构特异性 3.酶促反应具有可调节性 4.不稳定性,米氏方程是酶促反应速度与底物浓度关系的数学方程式,Km是酶的特性常数之一； 当K2K3时， Km=K2 / K1=Ks (ES解离常数) 1/Km可近似表示酶对底物的亲和力； 同一酶对于不同底物有不同的Km值。 Km的值等于反应速率为最大速率一半时的底物浓度,Km意义：,Logo,各种因素酶促反应速率的影响,当底物浓度充足时，反应速率与酶的浓度成正比关系 温度对酶促反应有双重影响，在一定范围内，速率随着温度的升高而增大;超出一定范围
22、后反应速率则因酶变性而降低 酶促反应有最适pH值，高于或低于最适pH值时反应速率都会降低,Logo,抑制剂和激活剂也会相应的影响酶促反应的速率 酶的最适温度和最适pH值都不是酶的特征常数在其他因素不变的情况下，底物浓度对酶促反应速率影响的作图呈矩形双曲线，在底物浓度较低时反应速率与底物浓度成正比变化，随着底物浓度的进一步增加反应速率的增加幅度不断减少，最后出现零级反应,Logo,影响酶促反应的因素有（ ）,A.温度，pH值 B.作用物浓度 C.激动剂 D.酶本身浓度,Logo,酶促反应速度（v）达到最大速度的80%时底物浓度s是Km的（ ）倍,由米氏方程 得 算得 s 所以,（二）可逆性抑制作
23、用,抑制剂以非共价键与酶或酶-底物复合物可逆性结合，使酶的活性降低或丧失；,竞争性抑制 非竞争性抑制 反竞争性抑制,类型：,概念：,抑制剂可用透析、超滤等方法除去。,特点：,各种可逆性抑制作用的比较,Logo,第四节 酶的调节,一、调节酶实现对酶促反应速率的快速调节 （一） 变构酶通过变构调节酶的活性 （二） 酶的化学修饰调节通过某些化学基团与酶的共价结合与分离实现的 （三） 酶原的激活使无活性的酶原转变为有催化活性的酶,二、酶含量的调节,1. 诱导作用诱导剂诱发酶蛋白生物合成的作用 诱导剂： 一般在转录水平上促进酶生物合成 化合物(底物、产物、激素、药物等)。,（一）酶蛋白合成的诱导和阻遏,
24、2.阻遏作用辅阻遏物与阻遏蛋白结合后抑制转录的 过程。 辅阻遏物：在转录水平上减少酶生物合成的物质。,酶的结构一旦发生改变，就易受蛋白水解酶的降解。,（二）酶降解的调控,溶酶体蛋白酶降解 非溶酶体蛋白酶降解,酶在细胞内不断的自我更新,降解途径,三、同工酶,催化的化学反应相同，而酶蛋白的分子结构、理化性质乃至免疫学性质不同的一组酶。,(一)同工酶概念,同工酶属于不同基因编码的多肽链，或由同一基因转录产生上的mRNA翻译的不同多肽链组成的蛋白质。,Logo,关于同工酶，哪些说明是正确的（）,A.是由不同的亚基组成的多聚复合物 B.对同一底物具有不同的Km值 C.在电泳分离时它们的迁移率相同 D.免疫性质相同,Logo,Logo,Logo,Click to edit Master title style,Competitors You may want to allocate one slide per competitor Strengths Your strengths relative to competitors Weaknesses Your weaknesses relative to competitor,