高二生物細(xì)胞的化學(xué)成分.ppt

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第一章 細(xì)胞生物學(xué),第一節(jié) 細(xì)胞的化學(xué)成分,一、糖類 單糖：不能水解。按碳原子數(shù)分為：丙糖、丁糖、戊糖、 己糖、庚糖。 寡糖可以水解為少數(shù)幾個(gè)（2—6個(gè)）單糖的糖，一般包括：二糖蔗糖、麥芽糖、乳糖；三糖棉籽糖。 多糖：可水解為多個(gè)單糖。水解為同一單糖的（同多糖），如淀粉、糖元、纖維素、幾丁質(zhì)；水解產(chǎn)物不止一種單糖（異多糖），如透明質(zhì)酸、肝素等。,三碳糖,三碳糖,甘油醛,二羥丙酮,D或L：是分子的絕對(duì)構(gòu)型，按慣例來(lái)命名的，常用于氨基酸或糖。D表示右旋，等同于“＋”，L表示左旋，等同于“－”。 構(gòu)型是一個(gè)有機(jī)分子中各個(gè)原子特有的固定的空間排列。不經(jīng)過共價(jià)鍵的斷裂和重新形成是不會(huì)改變的。構(gòu)型的改變往往使分子的光學(xué)活性發(fā)生變化。一般情況下，構(gòu)型都比較穩(wěn)定。 構(gòu)象（P14）是碳原子上的原子（基團(tuán)）在空間呈現(xiàn)無(wú)數(shù)的立體形象，一種構(gòu)象改變?yōu)榱硪环N構(gòu)象時(shí)，不要求共價(jià)鍵的斷裂和重新形成。構(gòu)象改變不會(huì)改變分子的光學(xué)活性。,重要的單糖： （1）丙糖：D-甘油醛、二羥基丙酮 （2）丁糖：赤蘚糖、蘇糖 （4）戊糖：脫氧核糖、核糖、木糖、阿拉伯糖、木酮糖、核酮糖 （5）己糖：葡萄糖、半乳糖、果糖（為酮糖，糖果類中最甜的） （6）庚糖：景天庚酮糖,葡萄糖,果糖,β-D-葡萄 糖,? -D-葡萄糖,天然存在的葡萄糖都是 D型的,環(huán)式中1號(hào)碳上的稱為半縮醛羥基,赤蘚糖,蘇糖,氨基糖（葡萄糖胺）：與乳酸結(jié)合形成胞壁酸。胞壁酸是細(xì)菌細(xì)胞壁的的組成成分,麥芽糖的生成與水解,糖苷與二糖：?jiǎn)翁前肟s醛羥基與另一個(gè)分子（例如醇、糖、嘌呤或嘧啶）的羥基、胺基或巰基縮合形成的含糖衍生物。 糖苷鍵：指糖苷中連接單糖分子與配糖體的化學(xué)鍵。常見的糖苷鍵有O-糖苷鍵和N-糖苷鍵。 核苷：核糖或脫氧核糖分子中的半縮醛羥基與嘌呤或嘧啶中氮原子上的氫去水形成。,麥芽糖 ：α（1-4）糖苷鍵 蔗糖 ： α，β（1-2）糖苷鍵 乳糖 ： β（1-4）糖苷鍵 纖維二糖 ： β（1-4）糖苷鍵,蔗糖的分子式: 無(wú)還原性,吡喃葡萄糖,呋喃果糖,乳糖的分子式：如果乳糖酶缺乏，小腸乳糖升高引起滲透性腹瀉。,其他簡(jiǎn)單的寡糖：棉子糖是較常見的三糖，棉籽與桉樹分泌物中多。,多糖： 由許多單糖聚合而成，縮合時(shí)單糖分子以糖苷鍵相連，一般無(wú)甜味、無(wú)還原性，重要的有淀粉、糖元、纖維素、幾丁質(zhì)、果膠、半纖維素等?？煞譃橥嗵呛碗s多糖。,1.淀粉 直鏈淀粉平均250-300個(gè)Glc通過?-1，4糖苷鍵相連，遇KI-I2呈（深）蘭色。水解的唯一雙糖為麥芽糖、唯一單糖為葡萄糖。 支鏈淀粉由2000-22000個(gè)Glc殘基組成，大約每24-30個(gè)Glc就有一個(gè)?-1，6糖苷鍵的分支，與KI-I2呈紫（紅）色。,淀粉的結(jié)構(gòu),淀粉顯色,黃色,,,糖原： 動(dòng)物組織、細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)主要的貯藏多糖。結(jié)構(gòu)與支鏈淀粉相似，但分支多，與KI-I2呈紅褐色。,纖維素自然界中分布最廣的糖，以纖維二糖為基本單位縮合而成，纖維狀、僵硬、不溶于水的分子，分子不分支，約由10000-15000個(gè)?-D-Glc殘基組成。水解需高溫、高壓和酸，人體消化酶不能水解纖維素，食草動(dòng)物利用腸道寄生菌分泌的纖維素酶將部分纖維素水解為葡萄糖。,幾丁質(zhì)（殼多糖）甲殼類動(dòng)物(蝦、蟹）外骨骼及真菌細(xì)胞壁，地球上僅次于纖維素的第二大類糖。由N-乙酰-D-葡萄糖胺以?（1?4）糖苷鍵縮合而成，分子線狀不分支。,雜多糖：果膠、半纖維素（大量存在于植物木質(zhì)化部位，為多聚戊糖和多聚己糖的混合物 ）,木質(zhì)素是由四種醇單體形成的一種復(fù)雜酚類聚合物，不屬于糖類。,1、脂肪 脂酰甘油（脂酰甘油酯）：是脂肪酸和甘油通過酯鍵所形成的化合物。根據(jù)脂肪酸的數(shù)目，可分為單脂酰甘油、二脂酰甘油、三脂酰甘油（即甘油三酯、脂肪）。 油是常溫下呈液態(tài)的脂肪；脂是常溫下呈固態(tài)的脂肪,二、脂類,,脂肪酸 所有的脂肪酸都有一長(zhǎng)的碳?xì)滏?，其一端為一個(gè)羧基。 飽合脂肪酸：碳?xì)滏溨腥珵閱捂I的脂肪酸，如軟脂酸（16個(gè)碳）、硬脂酸（18個(gè)碳）等。 不飽合脂肪酸：碳?xì)滏溨泻幸粋€(gè)或多個(gè)雙鍵，如油酸、亞油酸、亞麻酸、花生四烯酸等。 必需脂肪酸：維持動(dòng)物正常生長(zhǎng)所需的，而機(jī)體又不能合成，主要為亞油酸和亞麻酸，這兩種脂肪酸在植物中含量非常豐富。,2、磷脂 磷脂酸：是各類甘油磷脂的母體化合物，它是甘油C3的羥基（-OH）磷酸化；另外兩個(gè)羥基（-OH）為脂肪酸酯化而成的。 甘油磷脂：磷脂酸的磷酸再與氨基醇，如膽堿、乙醇胺、絲氨酸、肌醇縮合而成的化合物。 主要類型有： 磷脂酰膽堿(卵磷脂)；磷脂酰乙醇胺(腦 磷脂；磷脂酰絲氨酸；磷脂酰肌醇,,膽堿,磷酸,甘油基團(tuán),脂肪酸鏈,,腦磷脂,乙醇胺,卵磷脂,磷脂酰肌醇,磷脂酰絲氨酸,絲氨酸,膽堿,肌醇,脂肪酸鏈,頭部,鞘磷脂,鞘磷脂在腦和神經(jīng)細(xì)胞膜中特別豐富。以鞘胺醇為骨架，與一條脂肪酸鏈組成疏水尾部，親水頭部也含膽堿與磷酸結(jié)合。原核細(xì)胞、植物中沒有鞘磷脂。,,,脂質(zhì)體是一種雙層脂分子的球形人工膜。,,3、膽固醇,主要存在真核細(xì)胞膜上，含量一般不超過膜脂的1/3，植物細(xì)胞膜中含量較少，廣泛存在與動(dòng)物細(xì)胞膜中，其功能是提高脂雙層的穩(wěn)定性，調(diào)節(jié)雙脂層流動(dòng)性，降低水溶性物質(zhì)的通透性。,環(huán)戊烷多氫菲,,,,4、萜類化合物 萜類為異戊二烯的衍生物。幾種常見的萜類化合物：維生素A、E、K、胡蘿卜素、葉綠醇（葉綠素的一個(gè)組成部分 ）、天然橡膠、某些植物激素（如脫落酸、赤霉素）等都屬于萜類。,水溶性維生素常是輔酶或輔基的組成部分，主要包括維生素B1，維生素B2和維生素C等。,5、血脂：血漿中脂類總稱為血脂。包括膽固醇、甘油三酯、磷脂。 血漿中的脂類不是以游離的狀態(tài)存在，而是與蛋白質(zhì)結(jié)合成脂蛋白的形式存在的，由于脂蛋白具有親水性，從而有利于脂類的轉(zhuǎn)運(yùn)。 用超速離心法可把不同的脂蛋白分離成五類：乳糜微粒（轉(zhuǎn)運(yùn)外源性脂肪）、極低密度脂蛋白（轉(zhuǎn)運(yùn)內(nèi)源性脂肪）、低密度脂蛋白（轉(zhuǎn)運(yùn)膽固醇和磷脂）、高密度脂蛋白（轉(zhuǎn)運(yùn)磷脂和膽固醇）、極高密度脂蛋白（轉(zhuǎn)運(yùn)游離脂肪酸）。,三、蛋白質(zhì) 天然蛋白質(zhì)的氨基酸的氨基在α-位，為L(zhǎng)-構(gòu)型.,,氨基酸的分類：按R基的極性分為 不帶電荷的極性氨基酸：側(cè)鏈含有不解離的極性基，如絲、蘇、谷氨酰胺、天冬酰胺、酪、半胱（ -SH是巰基）。 帶正電荷的極性氨基酸：賴、精、組 帶負(fù)電荷的極性氨基酸：天冬、谷 非極性氨基酸:甘、丙、纈、亮、異亮、苯丙、蛋、脯、色。,（1）必需氨基酸：成人有8種,按能否在體內(nèi)合成分：,甲攜來(lái)一本亮色書,（2）非必需氨基酸：12種,氨基酸元素組成：所有氨基酸都含有 C、H、O、N 四種元素，蛋氨酸、半胱氨酸還含有S，所以大多數(shù)蛋白質(zhì)還含有少量的 S，有些蛋白質(zhì)還含有一些其它元素，如 P(胃蛋白酶)、Fe等。,各種蛋白質(zhì)的含氮量都很接近，都在16%左右，因此可通過測(cè)定生物樣品中的含氮量計(jì)算出樣品中蛋白質(zhì)的含量，1克氮就相當(dāng)于6.25克蛋白質(zhì)。,非蛋白質(zhì)氨基酸,肌氨酸,γ-氨基丁酸,甜菜堿,β-丙氨基,疊氮絲氨酸 O-重氮乙酰絲氨酸,高絲氨酸,羊毛硫氨酸,高半胱氨酸,苯絲氨酸,氯胺苯醇（氯霉素）,環(huán)絲氨酸,腎上腺素,組胺,5-羥色氨,青霉胺,鳥氨基,瓜氨基,非蛋白質(zhì)氨基酸： 這些氨基酸不參與蛋白質(zhì)的組成，但有一些是重要的代謝物前體或中間產(chǎn)物。如β-丙氨酸是輔酶A（HS-CoA）的組成部分之一、γ-氨基丁酸是抑制性神經(jīng)遞質(zhì)、瓜氨酸和鳥氨酸參與尿素循環(huán)。,氨基酸的酸堿化學(xué) 1.氨基酸的兼性離子形式 氨基酸在晶體狀態(tài)和水溶液中主要以兩性離子形式存在。氨基酸晶體有很高的熔點(diǎn)；氨基酸使水的介電常數(shù)增高，而乙醇、丙酮使水的介電常數(shù)降低。→水溶液中的氨基酸是極性分子。 氨基酸晶體是以離子晶格組成的，像氯化鈉晶體一樣，維持晶格中質(zhì)點(diǎn)的作用力是異性電荷間的吸引，而不象分子晶格那樣以范德華力來(lái)維系。,兩性離子形式,分子形式,2、兩性解離和等電點(diǎn)（pI）： 氨基酸在水溶液或晶體狀態(tài)時(shí)即可作為酸（質(zhì)子供體），又可作為堿（質(zhì)子受體）起作用，其解離度與溶液的pH有關(guān)。在某一pH的溶液中，氨基酸解離成陽(yáng)離子和陰離子的趨勢(shì)和程度相等，凈電荷為0呈電中性，此時(shí)溶液的pH稱為該氨基酸的等電點(diǎn)。,,等電點(diǎn)（pI）：指水溶液中，氨基酸分子凈電荷為0時(shí)的溶液pH值。 在等電點(diǎn)時(shí)，氨基酸解離成陽(yáng)離子和陰離子的數(shù)目相等。氨基酸分子在電場(chǎng)中既不向正極移動(dòng)，也不向負(fù)極移動(dòng)。 pH=pI 氨基酸凈電荷為0 ； pHpI 氨基酸帶凈負(fù)電荷。 多數(shù)氨基酸的等電點(diǎn)近于5.0，堿性氨基酸的等電點(diǎn)較高。,3、等電點(diǎn)的計(jì)算： 不帶電荷的氨基酸的pI是由α-羧基和α-氨基的解離常數(shù)的負(fù)對(duì)數(shù)pK1和pK2決定的。計(jì)算公式為：pI=1/2(pK1+ pK2)。 若1個(gè)氨基酸有3個(gè)可解離基團(tuán)，酸性氨基酸的等電點(diǎn)取兩羧基的pK值的平均值，堿性氨基酸的等電點(diǎn)取兩氨基的pK值的平均值。,,,光吸收：可見光為380nm—760nm,組成蛋白質(zhì)的氨基酸中，色氨酸、酪氨酸和 苯丙氨酸對(duì)紫外光有一定的吸收，這是因?yàn)樗鼈兎肿又泻斜江h(huán)，是苯環(huán)的共軛雙鍵造成的，這三個(gè)氨基酸的光吸收都在280nm附近。,氨基酸的重要的化學(xué)反應(yīng)：a—氨基能與茚三酮、亞硝酸發(fā)生反應(yīng),蛋白質(zhì)的構(gòu)象：每一種天然蛋白質(zhì)都有自己特有的空間結(jié)構(gòu)，這種空間結(jié)構(gòu)通常稱為蛋白質(zhì)的構(gòu)象。一般用蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)、二級(jí)結(jié)構(gòu)、三級(jí)結(jié)構(gòu)、四級(jí)結(jié)構(gòu)來(lái)表示蛋白質(zhì)不同層次的構(gòu)象。 蛋白質(zhì)的生物學(xué)功能決定于它的高級(jí)結(jié)構(gòu)，而蛋白質(zhì)的高級(jí)結(jié)構(gòu)由它的一級(jí)結(jié)構(gòu)，即氨基酸的順序決定。天然存在的蛋白質(zhì)總是處于熱力學(xué)最穩(wěn)定的狀態(tài)。,一級(jí)結(jié)構(gòu)(肽鍵、二硫鍵）表示多肽鏈中氨基酸種類、數(shù)量、連接方式和排列順序。,氨基酸殘基：多肽鏈中的每一個(gè)氨基酸單位叫做氨基酸殘基，因?yàn)樵谛纬呻逆I時(shí)丟失了一分子水。 肽鍵：C—N單鍵有40%的雙鍵性質(zhì)，C=O雙鍵有40%的單鍵性質(zhì)。 肽平面：肽鍵中的C—N具有雙鍵性質(zhì)不能自由旋轉(zhuǎn)，結(jié)果肽鍵的4個(gè)原子和與之相連的兩個(gè)α-碳原子都處于同一個(gè)平面內(nèi)，此平面稱為肽平面。,肽鍵平面上各原子的順反異構(gòu)關(guān)系：肽鍵平面上的O、H以及2個(gè)α-碳原子為反式構(gòu)型。含脯氨酸的肽鍵，其構(gòu)型可以反式的，也可以是順式的。,二級(jí)結(jié)構(gòu)：多肽鏈借助氫鍵形成的有規(guī)則的局部結(jié)構(gòu)。 α螺旋：構(gòu)成指甲、毛發(fā)、蹄、角、羊毛的角蛋白；構(gòu)成真皮、腱、韌帶、骨、角膜的膠原蛋白。都是呈α螺旋的纖維蛋白。 β折疊：構(gòu)成蠶絲、蛛絲的蛋白等。,①α-螺旋：為蛋白質(zhì)中最含量最豐富的二級(jí)結(jié)構(gòu)，且?guī)缀醵际怯沂值?，因?yàn)橛沂致菪茸笫致菪€(wěn)定。α-螺旋中的氫鍵是由肽鍵上的N—H上的氫與它后面第四個(gè)氨基酸殘基上的C=O上的氧之間形成的。 一條多肽鏈能否形成α-螺旋，以及形成的α-螺旋是否穩(wěn)定，與該肽鏈氨基酸的組成與排列順序有極大的關(guān)系，如R基的大小（較小易）、R基是否帶有電荷（不帶電荷易）、多肽鏈中是否存在脯氨酸（有則α-螺旋被中斷，形成“結(jié)節(jié)”）。,,,?-折疊是由兩條或多條幾乎完全伸展的肽鏈平行排列，通過肽鏈間的氫鍵交聯(lián)形成，肽鏈平面折疊成鋸齒狀。,肽鍵和二硫鍵，屬共價(jià)鍵,是蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)的化學(xué)鍵。其它氫鍵、鹽鍵、疏水鍵、范德華力統(tǒng)稱為次級(jí)鍵或副鍵,屬于非共價(jià)鍵 。,穩(wěn)定蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)的作用力,鹽鍵,氫鍵,疏水鍵,范德華力,二硫鍵,三級(jí)結(jié)構(gòu)：蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)主要指氨基酸殘基的側(cè)鏈間的結(jié)合借助疏水鍵、氫鍵、鹽鍵、范德華力、二硫鍵等形成的。多肽鏈經(jīng)過如此盤曲后，可形成某些發(fā)揮生物學(xué)功能的特定區(qū)域，例如酶的活性中心等。三級(jí)結(jié)構(gòu)的基本結(jié)構(gòu)單位是結(jié)構(gòu)域 。 四級(jí)結(jié)構(gòu)：蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)指數(shù)條具有獨(dú)立的三級(jí)結(jié)構(gòu)的多肽鏈通過非共價(jià)鍵相互連接而成的聚合體結(jié)構(gòu)。在具有四級(jí)結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)中，每一條具有三級(jí)結(jié)構(gòu)的鏈稱為亞基或亞單位，缺少一個(gè)亞基或亞基都不具有活性。如血紅蛋白。,蛋白質(zhì)的理化性質(zhì),1、蛋白質(zhì)自溶液中析出的現(xiàn)象，稱為蛋白質(zhì)的沉淀。高濃度鹽、有機(jī)溶劑、重金屬鹽、生物堿試劑都可沉淀蛋白質(zhì)。鹽析沉淀蛋白質(zhì)不變性，是分離制備蛋白質(zhì)的常用方法。如血漿中的清蛋白在飽和的硫酸銨溶液中可沉淀。乙醇、丙酮均為脫水劑，可破壞水化膜，降低水的介電常數(shù)，使蛋白質(zhì)的解離程度降低，表面電荷減少，從而使蛋白質(zhì)沉淀析出。低溫時(shí)，用丙酮沉淀蛋白質(zhì)，可保留原有的生物學(xué)活性。但用乙醇，時(shí)間較長(zhǎng)則會(huì)導(dǎo)致變性。重金屬鹽、生物堿試劑（苦味酸、鞣酸）與蛋白質(zhì)結(jié)合成鹽而沉淀，是不可逆的。,2、蛋白質(zhì)在某些因素的作用下，空間結(jié)構(gòu)被破壞，生物學(xué)活性喪失，稱為蛋白質(zhì)的變性。變性的蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)完好、溶解度降低(有序而緊密的結(jié)構(gòu)變得無(wú)序而松散，疏水基團(tuán)外漏）、易分解。 有些蛋白質(zhì)變性后又可恢復(fù)到天然構(gòu)象，稱為復(fù)性；有些蛋白質(zhì)變性后不能復(fù)性。 凝固是蛋白質(zhì)變性發(fā)展的不可逆的結(jié)果。 沉淀的蛋白質(zhì)不一定變性（如鹽析）。 引起變性的因素:加熱、輻射、振蕩、高壓等物理因素；有機(jī)溶劑、酸、堿、尿素等化學(xué)因素。,3、蛋白質(zhì)的鹽溶 鹽溶的概念：低濃度的中性鹽可以增加蛋白質(zhì)的溶解度，這種現(xiàn)象稱為鹽溶。 鹽溶的機(jī)理是：蛋白質(zhì)分子吸附某種鹽類離子后，帶電表層使蛋白質(zhì)分子間彼此排斥，同時(shí)蛋白質(zhì)分子與水分子間的相互作用加強(qiáng)，使蛋白質(zhì)分子溶解度增加。 鹽析的機(jī)理是：大量中性鹽的加入，使水的活度降低，從而降低蛋白質(zhì)的極性基團(tuán)與水分子間的相互作用，破壞了蛋白質(zhì)分子的水化層。,4、兩性電解質(zhì)、紫外吸收、變構(gòu)作用、呈色反應(yīng),蛋白質(zhì)分類：簡(jiǎn)單蛋白、結(jié)合蛋白 核蛋白：含核酸，如核糖體、染色體； 磷蛋白：含磷酸，如酪蛋白、胃蛋白酶。金屬蛋白：如固氮酶中的鐵蛋白和鉬鐵蛋白、線粒體中的鐵硫蛋白。 血紅素蛋白：輔基為血紅素（即鐵卟啉），如血紅蛋白、細(xì)胞色素類、過氧化氫酶 。 黃素蛋白：輔基為黃素腺嘌呤二核苷酸（FAD）， 如琥珀酸脫氫酶,血紅素,卟啉,蛋白質(zhì)的水解 1.酸水解：水解完全，不引起氨基酸消旋(旋光性物質(zhì)通過消旋變?yōu)椴痪吖饣钚缘姆磻?yīng)) ，色氨酸破壞。 2.堿水解：水解完全，水解后氨基酸會(huì)消旋，但色氨酸穩(wěn)定 。 3.蛋白酶水解：水解不完全，不引起消旋，色氨酸不破壞，主要用于蛋白質(zhì)的部分水解。,酶,,單純酶：脲酶、蛋白酶、淀粉酶等。,結(jié)合酶,,酶蛋白,輔因子,,（簡(jiǎn)單蛋白質(zhì)）,（結(jié)合蛋白質(zhì)）,輔酶（結(jié)合較松）,輔基（結(jié)合較緊）,（一）.酶的分子組成,四、酶類,結(jié)合部位：酶分子中與底物結(jié)合的部位或區(qū)域一般稱為結(jié)合部位。,催化部位: 酶分子中促 使底物發(fā)生化學(xué)變化的 部位稱為催化部位。,通常將酶的結(jié)合部位和 催化部位總稱為酶的活 性中心。,必須基團(tuán)：酶表現(xiàn)催化活性不可缺少的基團(tuán)。如絲氨酸的羥基、組氨酸的咪唑基、天冬氨酸的羧基、和半胱氨酸的巰基等。,結(jié)合部位決定酶的專一 性；催化部位決定酶所 催化反應(yīng)的性質(zhì)。,酶原和酶原的激活： 酶原：沒有活性的酶的前體。 酶原的激活：酶原在一定條件下經(jīng)適當(dāng)?shù)奈镔|(zhì)作用可轉(zhuǎn)變成有活性的酶。酶原轉(zhuǎn)變成酶的過程稱為酶原的激活。 本質(zhì)：酶原的激活實(shí)質(zhì)上是酶活性部位形成或暴露的過程。 同功酶：能催化同一化學(xué)反應(yīng)的一類酶。 活性中心相似或相同：催化同一化學(xué)反應(yīng)。 分子結(jié)構(gòu)不同：理化性質(zhì)和免疫學(xué)性質(zhì)不同。,1.酶催化作用的本質(zhì)：降低反應(yīng)活化能 2.酶催化作用的中間產(chǎn)（絡(luò)合）物學(xué)說 在酶催化的反應(yīng)中，第一步是酶與底物形成酶－底物中間復(fù)合物。當(dāng)?shù)孜锓肿釉诿缸饔孟掳l(fā)生化學(xué)變化后，中間復(fù)合物再分解成產(chǎn)物和酶。 E + S ==== E-S ??? P + E,（二）、酶作用的機(jī)制,(1)鎖鑰假說：認(rèn)為整個(gè) 酶分子的天然構(gòu)象是具 有剛性結(jié)構(gòu)的，酶表面 具有特定的形狀。如同 一把鑰匙對(duì)一把鎖一樣 (2)誘導(dǎo)契合假說: 該學(xué)說認(rèn)為酶表面并沒 有一種與底物互補(bǔ)的固 定形狀，而只是由于底 物的誘導(dǎo)才形成了互補(bǔ) 形狀.,3.酶與底物結(jié)合形成中間絡(luò)合物的理論,4.使酶具有高效催化的因素 (1)臨近定向效應(yīng)： (2)“張力”和“形變” ： (3)酸堿催化： (4)共價(jià)催化：,一級(jí)反應(yīng)特征： 在低底物濃度時(shí), 反 應(yīng)速度與底物濃度成 正比。 混合級(jí)反應(yīng)特征： 隨著底物濃度的增高反 應(yīng)速度不再成正比例加 速。 零級(jí)反應(yīng)特征： 反應(yīng)速度不再增加，達(dá) 最大速度。,(三）影響酶促反應(yīng)的因素,米氏常數(shù)Km的意義:,米氏常數(shù)是反應(yīng)速度為最大值的一半時(shí)的底物濃度。因此,米氏常數(shù)的單位為mol/L。 不同的酶具有不同Km值，它是酶的一個(gè)重要的特征物理常數(shù)。 Km值只是在固定的底物，一定的溫度和pH條件下測(cè)定的，不同條件下具有不同的Km值。 Km值表示酶與底物之間的親和程度：Km值大表示親和程度小，酶的催化活性低; Km值小表示親和程度大,酶的催化活性高。,2.抑制劑對(duì)酶反應(yīng)的影響 有些物質(zhì)能與酶分子上某些必須基團(tuán)結(jié)合,使酶的活性中心的化學(xué)性質(zhì)發(fā)生改變，導(dǎo)致酶活力下降或喪失，稱為酶的抑制作用 酶抑制劑對(duì)酶有選擇性，很多藥物、毒物和用于戰(zhàn)爭(zhēng)的毒劑都是酶抑制劑。 酶受抑制時(shí)其蛋白部分并未變性。由于酶蛋白變性造成的酶失活不屬于酶抑制劑作用。 酶的抑制劑一般具備兩個(gè)方面的特點(diǎn)： a.在化學(xué)結(jié)構(gòu)上與被抑制的底物分子相似。 b.能夠與酶的活性中心以共價(jià)或非共價(jià)的方式形成比較穩(wěn)定的復(fù)合體或結(jié)合物。,抑制作用的類型： (1)不可逆抑制： 抑制劑與酶活性中心的必須基團(tuán)以共價(jià)形式結(jié)合，引起酶的永久性失活。如有機(jī)磷毒劑二異丙基氟磷酸酯。氰化鉀有劇毒，是呼吸酶的抑制劑。,(2)可逆抑制作用： 抑制劑與酶蛋白以非共價(jià)方式結(jié)合，引起酶活性 暫時(shí)性喪失。抑制劑可以通過透析等方法被除去， 并且能部分或全部恢復(fù)酶的活性。根椐抑制劑與 酶結(jié)合的情況，又可以分為兩類： 競(jìng)爭(zhēng)性抑制： 某些抑制劑的化學(xué)結(jié)構(gòu)與底物相似，因而能與底物 竟?fàn)幣c酶活性中心結(jié)合。當(dāng)抑制劑與活性中心結(jié)合 后，底物被排斥在反應(yīng)中心之外，其結(jié)果是酶促反 應(yīng)被抑制了。 竟?fàn)幮砸种仆ǔ？梢酝ㄟ^增大底物濃度，即提高底 物的競(jìng)爭(zhēng)能力來(lái)消除。,非競(jìng)爭(zhēng)性抑制：酶可同時(shí)與底物及抑制劑結(jié)合， 引起酶分子構(gòu)象變化，并導(dǎo)致酶活性下降。不是 與底物競(jìng)爭(zhēng)活性中心，所以稱為非競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑。 如某些金屬離子（Ag+、Hg2+）。非竟?fàn)幮砸种撇?能通過增大底物濃度的來(lái)消除。,,有競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑存在時(shí),米氏常數(shù)的雙倒數(shù)圖,Km 變大，Vmax不變,有競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑,Km不變，Vmax變小,,有非競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑存在時(shí),激活劑對(duì)酶反應(yīng)的影響 凡是能提高酶活力的簡(jiǎn)單化合物都稱為激活劑。其中大部分是一些無(wú)機(jī)離子和小分子簡(jiǎn)單有機(jī)物。如：Ca2+、Mg2+、Cu2+、Zn2+、Fe2+、NO3-、PO4-等； 這些離子可與酶分子上的氨基酸側(cè)鏈基團(tuán)結(jié)合，可能是酶活性部位的組成部分，也可能作為輔酶或輔基的一個(gè)組成部分起作用； 一般情況下，一種激活劑對(duì)某種酶是激活劑，而對(duì)另一種酶則起抑制作用。,（四）、酶的分類及命名,1. 酶的分類 氧化-還原酶 氧化-還原酶催化氧化-還原反應(yīng)。 主要包括脫氫酶和氧化酶。 如，乳酸(C3H6O3)脫氫酶催化乳酸的脫氫反應(yīng)。,(2) 轉(zhuǎn)移酶 轉(zhuǎn)移酶催化基團(tuán)轉(zhuǎn)移反應(yīng)，即將一個(gè)底物分子的基團(tuán)或原子轉(zhuǎn)移到另一個(gè)底物的分子上。例如，谷丙轉(zhuǎn)氨酶催化的氨基轉(zhuǎn)移反應(yīng)。,丙氨酸+酮戊二酸 丙酮酸+谷氨酸,,（3）水解酶 水解酶催化底物的加水分解反應(yīng)。 主要包括淀粉酶、蛋白酶、核酸酶及脂酶等。 例如，脂肪酶催化的脂的水解反應(yīng),(4) 裂解酶 裂合酶催化從底物分子中移去一個(gè)基團(tuán)或原子形成雙鍵的反應(yīng)及其逆反應(yīng)。 主要包括醛縮酶、水化酶及脫氨酶等。 例如， 延胡索酸水合酶催化的反應(yīng)。,(5) 異構(gòu)酶 異構(gòu)酶催化各種同分異構(gòu)體的相互轉(zhuǎn)化，即底物分子內(nèi)基團(tuán)或原子的重排過程。 例如，6-磷酸葡萄糖異構(gòu)酶催化的反應(yīng)。,吡喃葡萄糖,呋喃果糖,,(6) 合成酶 合成酶，又稱為連接酶，能夠催化C-C、C-O、C-N 以及C-S 鍵的形成反應(yīng)。這類反應(yīng)必須與ATP分解反應(yīng)相互偶聯(lián)。 A + B + ATP ===A ? B + ADP +Pi 例如，丙酮酸羧化酶催化的反應(yīng) 丙酮酸 + CO2 ? 草酰乙酸,（7）核酸酶（催化核酸） 核酸酶是唯一的非蛋白酶（在原生動(dòng)物四膜蟲體內(nèi)發(fā)現(xiàn)）。它是一類特殊的RNA，能夠催化RNA分子中的磷酸酯鍵的水解及其逆反應(yīng)。,酶活力又稱為酶活性，一般把酶催化一定化學(xué)反應(yīng)的能力稱為酶活力，通常以在一定條件下酶所催化的化學(xué)反應(yīng)速度來(lái)表示。 酶活力測(cè)定就是測(cè)定一定量的酶，在單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)物的生成量或底物的消耗量。即測(cè)定時(shí)確定三種量：①加入一定量的酶；②一定時(shí)間間隔；③物質(zhì)的增減量。 酶的比活力：是每單位蛋白質(zhì)中的酶活力單位數(shù)（如：酶單位/mg蛋白），對(duì)同一種酶來(lái)講，比活力愈高則表示酶的純度越高（含雜質(zhì)越少），所以比活力是評(píng)價(jià)酶純度高低的一個(gè)指標(biāo)。,1、核酸的化學(xué)組成,核 酸 （RNA、 DNA）,核苷酸,核苷 磷酸,戊糖 堿基,核糖（RNA） 脫氧核糖（DNA）,A、G、C、U A、G、C、T,,,,,五、核酸,,胸腺嘧啶,尿嘧啶,腺嘌呤,鳥嘌呤,胞嘧啶,核苷,戊糖第1’位的碳與嘧啶堿第1位的N以糖苷鍵相連結(jié),戊糖第1’位的碳與嘌呤堿第9位的N以糖苷鍵相連結(jié),C1-N1連接； C1-N9連接；C1-C5連接,（假尿苷）,次黃嘌呤苷（肌肉中含量最多 ）,尿苷,核苷酸,戊糖第5’位的碳再與磷酸以酯鍵相連,2、核苷酸的連接方式,核苷酸之間以磷酸二酯鍵連接形成多核苷酸鏈，是DNA和RNA的一級(jí)結(jié)構(gòu)。,,DNA的一級(jí)結(jié)構(gòu),RNA的一級(jí)結(jié)構(gòu),ACTG,堿基互補(bǔ) 配對(duì)原則,,,,,3、DNA的二級(jí)結(jié)構(gòu),兩條平行的脫氧核苷酸長(zhǎng)鏈向右盤卷成雙螺旋結(jié)構(gòu). 大溝、小溝有利于蛋白酶、金屬離子以及具有生物功能的金屬配合物與DNA的作用。,,DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的因素,（1）氫鍵： A=T；G≡ C （2）堿基堆積力 （3）離子鍵,4、DNA的三級(jí)結(jié)構(gòu),定義：雙螺旋進(jìn)一步扭曲形成的更高層次的空間結(jié)構(gòu)。如超螺旋等。,RNA的結(jié)構(gòu),5、核酸的紫外吸收,DNA分子的變性,6、核酸的變性，復(fù)性及雜交,變性和復(fù)性的含義,性質(zhì)改變： ①溶液粘度降低 ②溶液旋光度發(fā)生改變 ③ 增色效應(yīng)：與天然DNA相比，變性DNA因其雙螺旋結(jié)構(gòu)破壞，使堿基充分外露，因此，紫外吸收增加，這種現(xiàn)象叫~。,DNA的變性：高溫、酸、堿或某些變性劑能破壞核酸中的氫鍵，使有規(guī)律的螺旋型雙鏈結(jié)構(gòu)變成單鏈。,DNA的熔解溫度,增色效應(yīng)達(dá)到一半時(shí)的溫度或DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)失去一半時(shí)的溫度稱為“熔點(diǎn)”或解鏈溫度，用Tm 表示。,DNA的熱變性是爆發(fā)式的，在很狹窄的溫度范圍內(nèi)，70℃ ～ 85 ℃,影響Tm的因素 1.DNA 的均一性越高,Tm的溫度范圍越小。 2.G-C含量越高, Tm的值越大 3.介質(zhì)的離子強(qiáng)度較高時(shí), Tm的值較大。,復(fù) 性,DNA的復(fù)性：變性的DNA在適當(dāng)?shù)臈l件下又可使兩條彼此分開的鏈重新締合成雙螺旋。 DNA復(fù)性的影響因素： ①溫度和時(shí)間（緩慢冷卻到室溫） ②DNA的濃度越高,復(fù)性的速度越快; ③DNA的重復(fù)序列越多,復(fù)性的速度越快; ④溶液的pH過高或過低,復(fù)性的速度均會(huì)降低; ⑤DNA的片段越大,復(fù)性的速度越慢;,核酸的雜交及其應(yīng)用,在DNA變性后的復(fù)性過程中，如果將不同種類的DNA單鏈分子或RNA分子放在同一溶液中，只要兩種單鏈分子之間存在著一定程度的堿基配對(duì)關(guān)系，在適宜的條件（溫度及離子強(qiáng)度）下，就可以在不同的分子間形成雜合雙鏈。 這種雜合雙鏈可以在不同的DNA與DNA之間形成，也可以在DNA和RNA分子間或者RNA與RNA分子間形成。這種現(xiàn)象稱為核酸分子雜交。,(三) DNA的分子雜交技術(shù),通常將其中的一方用放射性同位素標(biāo)記，稱作探針，現(xiàn)在的探針多為人工合成的短片段。 將人工合成的探針用點(diǎn)樣機(jī)點(diǎn)到玻璃或塑料基片上形成高密度的陣列，將樣品DNA用限制性內(nèi)切酶切割成一定大小的片段，變性后用熒光分子標(biāo)記，再進(jìn)行分子雜交操作，這就是DNA芯片技術(shù)的基本原理。生物芯片技術(shù)有非常廣闊的應(yīng)用前景。,廣東珍珠巖 廣東珍珠巖廠 扛鬻搋,