初级西药师基础知识讲义：生物化学

初级药师考试辅导基础知识生物化学蛋白质的结构与功能一、蛋白质的分子组成（一）蛋白质元素组成的特点各种蛋白质的含氮量很接近，平均为16%。由于体内的含氮物质以蛋白质为主，因此，只要测定生物样品中的含氮量，可根据下列公式推算出蛋白质的大致含量：1克样品中蛋白质的含量=每克样品含氮克数×6.25（1/16%）（二）氨基酸的结构特点组成人体蛋白质的氨基酸都是L-α-氨基酸（甘氨酸、脯氨酸除外）（三）氨基酸的分类（四）氨基酸的理化性质1.氨基酸分子中含碱性的氨基（—NH2）和酸性的羧基（—COOH），是两性电解质。2.紫外吸收：Trp（色氨酸）,Tyr（酪氨酸）和Phe（苯丙氨酸）含有共轭双键，在280nm紫外波长处有特征性吸收峰。应用：对蛋白质溶液进行定量。初级药师考试辅导基础知识（五）肽与肽键在蛋白质分子中，氨基酸通过肽键连接形成肽。1.肽键（—CO—NH—，酰胺键）一分子氨基酸的α-COOH与另一分子氨基酸的α-NH2脱水缩合生成二肽（氨基酰-氨基酸）。—CO—NH—称为肽键。是多肽及蛋白质分子的主要化学键。肽键连接氨基酸形成的长链骨架——多肽主链连接于Cα上的各氨基酸残基的R基团——多肽侧链初级药师考试辅导基础知识◆由十个以内氨基酸相连而成的肽称为寡肽，由十个以上的氨基酸相连形成的肽称多肽。◆肽链都有游离α-NH2端—N（末）端游离α-COOH端—C（末）端◆编号、命名、书写：N→C如：甘-丙-谷……组-蛋二、蛋白质的分子结构（一）蛋白质的一级结构概念：蛋白质的一级结构指多肽链中氨基酸的排列顺序。基本化学键：肽键初级药师考试辅导基础知识（二）蛋白质的二级结构概念：蛋白质分子中某一段肽链的局部空间结构，即该段肽链主链骨架原子的相对空间位置，并不涉及氨基酸残基侧链的构象。局部主链！主要的化学键：氢键基本结构形式：α-螺旋、β-折叠、β-转角、无规卷曲1.α-螺旋结构特点①右手螺旋；②螺旋稳定的化学键为氢键；③R基团伸向螺旋外侧；④每3.6个氨基酸残基螺旋上升一圈。螺距为0.54nm，所以每个氨基酸残基上升的高度为0.15nm。初级药师考试辅导基础知识2.β-折叠①多肽链相邻肽键平面折叠成锯齿状，夹角为110°；②氨基酸侧链交替地位于锯齿状结构的上、下方；③两条以上肽链或一条肽链内的若干肽段平行排列，通过链间羰基氧和亚氨基氢形成氢键，从而稳固β-折叠结构；④肽链有顺式平行和反式平行两种。β-折叠初级药师考试辅导基础知识平行式反平行式3.β-转角初级药师考试辅导基础知识结构特点：①常发生于肽链180°回折时的转角上；②由四个连续的氨基酸残基组成。第一个氨基酸残基的CO与第四个氨基酸残基的NH形成氢键，以稳定转折的构象。β-转角4.无规卷曲（三）蛋白质的三级结构概念：一条多肽链内所有原子的空间排布，包括主链、侧链构象内容。一条所有！化学键：疏水作用力、离子键、氢键和范德华力初级药师考试辅导基础知识肌红蛋白三级结构（四）蛋白质的四级结构亚基：有些蛋白质由两条或两条以上具有独立三级结构的多肽链组成，其中每条多肽链称为一个亚基。亚基单独存在没有生物学功能。由亚基构成的蛋白质称为寡聚蛋白。蛋白质四级结构：蛋白质分子中各亚基之间的空间排布及相互接触关系。亚基之间的结合力主要是疏水作用，其次是氢键和离子键。初级药师考试辅导基础知识（五）蛋白质的空间构象1.分子伴侣定义：是一类帮助新生多肽链正确折叠的蛋白质。作用：①可逆地与未折叠肽段结合防止错误的聚集发生，使肽链正确折叠；②与错误聚集的肽段结合，使之解聚后，再诱导其正确折叠；③对蛋白质分子中二硫键的正确形成起到重要作用。伴侣蛋白在蛋白质折叠中的作用2.肽单元参与肽键的6个原子Cα1、C、O、N、H、Cα2位于同一平面，Cα1和Cα2在平面上所处的位置为反式构型，此同一平面上的6个原子构成肽单元。初级药师考试辅导基础知识3.模体二个或三个具有二级结构的肽段，在空间上相互接近，形成一个特殊的空间构象，称为模体。钙结合蛋白中结合钙锌指结构离子的模体4.结构域分子量大的蛋白质三级结构常可分割成1个和数个球状或纤维状的区域，折叠得较为紧密，具有独立的生物学功能，称为结构域。如纤连蛋白含有6个结构域。三、蛋白质的结构与功能的关系（一）蛋白质一级结构与功能的关系1.一级结构是空间构象的基础；2.蛋白质一级结构的改变与分子病初级药师考试辅导基础知识镰刀形红细胞贫血HbAβ肽链N-val·his·leu·thr·pro·glu·glu·····C（146）HbSβ肽链N-val·his·leu·thr·pro·val·glu·····C（146）六月，携镰刀割谷子（二）蛋白质空间结构与功能的关系1.血红蛋白（Hb）的构象2.Hb有2种天然构象（1）紧密型（tensestate，T型）未结合O2时，紧凑，与O2亲和力小（2）松弛型（relaxedstate，R型）结合O2时，松弛，与O2亲和力大3.Hb的运O2功能通过构象的互变实现肺毛细血管：O2分压↑，O2作为变构剂使T→R，利于结合O2。组织毛细血管：O2分压↓，CO2和H+作为变构剂使R→T，利于释放O2。4.别构效应（变构效应）一个蛋白质与它的配体（或其他蛋白质）结合后，蛋白质的构象发生变化，使它更适于功能需要，这一类变化称为别构效应。例如Hb是别构蛋白，小分子O2是Hb的别构剂或称为效应剂。5.协同效应一个寡聚体亚基与其配体结合后，能影响此寡聚体中另一亚基与配体的结合能力，如果是促进作用，则称为正协同效应，反之则为负协同效应。以血红蛋白为例，当Hb的第一个亚基与O2结合以后，促进了第二及第三个亚基与O2结合后，又大大促进了第四个亚基与O2结合，这种效应为正协同效应。四、蛋白质的理化性质（一）蛋白质的两性解离初级药师考试辅导基础知识当蛋白质溶液处于某一pH时，蛋白质解离成正、负离子的趋势相等，即成为兼性离子，净电荷为零，此时溶液的pH称为蛋白质的等电点。（二）蛋白质的胶体性质分子量1万-100万达到胶体颗粒范围（1-100nm）不能透过半透膜扩散速度慢、粘度大—透析法纯化蛋白质的原理1.水化膜和表面电荷是蛋白质维持亲水胶体的稳定因素（1）水化膜亲水的极性基团位于表面，可发生水合作用，形成水化膜，将蛋白质颗粒相互隔开，防止聚沉。（2）表面电荷亲水基团大都能解离，使蛋白质表面带相同电荷而相斥，防止蛋白质颗粒聚沉。（三）蛋白质的变性定义：在某些物理和化学因素（如加热、强酸、强碱、有机溶剂、重金属离子及生物碱等）作用下，其特定的空间构象被破坏，从而导致其理化性质的改变和生物活性的丧失，称为蛋白质的变性。变性的实质：空间结构的破坏，不涉及一级结构的改变初级药师考试辅导基础知识（四）蛋白质的紫外吸收由于蛋白质分子中含有色氨酸和络氨酸，因此在280nm波长处有特征性吸收峰，可作蛋白质定量测定。【例题】蛋白质的平均含氮量是（）A.10%B.27%C.16%D.36%E.6%[答疑编号700867020101]【正确答案】CA.天冬氨酸B.精氨酸C.甲硫氨酸D.苏氨酸E.酪氨酸1.碱性氨基酸[答疑编号700867020102]【正确答案】B2.非极性疏水性氨基酸[答疑编号700867020103]【正确答案】C3.酸性氨基酸[答疑编号700867020104]【正确答案】AA.氢键B.肽键C.疏水作用力D.盐键E.范德华力1.维系蛋白质化学键一级结构的[答疑编号700867020105]【正确答案】B2.维系蛋白质二级结构的主要化学键[答疑编号700867020106]【正确答案】A组成人体蛋白质多肽链的基本单位是A.L-α-氨基酸初级药师考试辅导基础知识B.D-α-氨基酸C.L-β-氨基酸D.D-β-氨基酸E.L-ω-氨基酸[答疑编号700867020107]【正确答案】A蛋白质的一级结构A.亚集聚和B.α-螺旋C.β-折叠D.氨基酸序列E.氨基酸含量[答疑编号700867020108]【正确答案】D有关蛋白质变构，下列哪种叙述是错误的A.氧对血红蛋白的作用属于正协同效应B.氧对血红蛋白的作用属于负协同效应C.氧是血红蛋白的变构剂D.氧与血红蛋白结合呈S型曲线E.蛋白质变构效应是生物体内重要的代谢调节方式之一[答疑编号700867020109]【正确答案】BA.二级结构B.三级结构C.四级结构D.模序E.结构域1.β-转角是[答疑编号700867020110]【正确答案】A2.血红蛋白是具有几级结构的蛋白质[答疑编号700867020111]【正确答案】C3.亚基间的空间排布是[答疑编号700867020112]【正确答案】C核酸的结构与功能初级药师考试辅导基础知识一、核酸的化学成分及一级结构1.定义：核酸是以核苷酸作为基本组成单位的生物大分子，携带和传递遗传信息。2.分类：（1）脱氧核糖核酸，DNA（2）核糖核酸，RNA3.核苷酸（1）碱基嘧啶嘌呤DNA胞嘧啶（C）、胸腺嘧啶（T）腺嘌呤（A）、鸟嘌呤（G）RNA胞嘧啶（C）、尿嘧啶（U）腺嘌呤（A）、鸟嘌呤（G）（2）戊糖DNA：β-D-2-脱氧核糖RNA：β-D-核糖（3）核苷：戊糖的C1与嘌呤的N9或嘧啶的N1以糖苷键相连形成核苷。（4）核苷酸：核苷的戊糖羟基与磷酸结合形成。初级药师考试辅导基础知识4.核酸的一级结构（1）定义：核苷酸链中，核苷酸的排列顺序（也就是碱基排列顺序）。（2）3’,5’-磷酸二酯键是核酸的基本结构键。二、DNA的空间结构与功能（一）DNA的二级结构——双螺旋结构模型整体右手双螺旋：两条链走向相反，长度相等。局部特点磷酸和脱氧核糖相连而成的亲水骨架位于外侧，疏水碱基位于内侧。结构参数直径2nm，每旋转一周包括10个脱氧核苷酸残基，螺距为3.4nm。稳定因素纵向—碱基堆积力（疏水力）；横向—氢键（A-T,两个氢键；G-C,三个氢键）。初级药师考试辅导基础知识（二）DNA的超螺旋结构是指DNA在双螺旋结构的基础上，进一步旋转折叠，在蛋白质的参与下组装成的空间构象。初级药师考试辅导基础知识1.原核生物DNA形成超螺旋原核生物DNA大多是闭合的环状双链DNA分子，在形成双螺旋结构后，进一步螺旋化形成超螺旋结构。2.真核生物核内DNA常为线状，在形成双螺旋结构后，与多种组蛋白构成核小体，最终组装成染色体。（三）DNA的功能作为生物遗传信息复制的模板和基因转录的模板，它是生命遗传繁殖的物质基础，也是个体生命活动的基础。三、RNA的空间结构与功能（一）概述初级药师考试辅导基础知识1.主要有三种RNAmRNA:携带遗传信息，蛋白质合成模板；tRNA:转运氨基酸；rRNA:和蛋白质一起构成核糖体。2.单链，链的局部可形成双链结构。（二）信使RNA真核细胞mRNA一级结构特点1.5’末端有帽式结构（m7GpppNm）；2.3’末端有一段长度30-200腺苷酸构成的多聚腺苷酸的节段（polyA尾）；3.编码区中三个核苷酸构成一个密码子。（三）转运RNA1.一级结构特点：（1）分子量最小；（2）富含稀有碱基；（3）3’-末端是-CCA。2.tRNA二级结构的特点—三叶草形三叶草型结构含有四臂三环一附叉，其中的反密码环，能识别mRNA分子上的遗传密码；氨基酸臂可携带氨基酸。初级药师考试辅导基础知识3.tRNA三级结构呈倒“L”字母形（四）核蛋白体RNA（rRNA）在细胞内含量最多，约占RNA总量的80%以上。rRNA的功能是与核蛋白体蛋白组成核蛋白体，在细胞质作为蛋白质的合成场所。rRNA二级结构的特点是含有大量茎环结构。可作为核蛋白体蛋白的结合和组装的结构基础。（五）DNA与RNA在化学组成、结构与生物学功能方面的异同比较项目DNARNA相同点分子组成含碱基A、G、C、磷酸和戊糖分子结构基本单位为单核苷酸，由3’5’-磷酸二酯键连接初级药师考试辅导基础知识不同点分子组成含脱氧核糖，含T含核糖，含U分子结构一级结构是指脱氧核糖核苷酸的数量和排列顺序。二级结构为双螺旋结构。三级结构为超螺旋结构，真核细胞中为核小体结构。一级结构是指核糖核苷酸的数量和排列顺序。二级结构是发夹型的单链结构，tRNA的二级结构为三