基础生物化学整理 第一章 蛋白质（一） 氨基酸1．组成蛋白质的氨基酸都为α-氨基酸（除Pro），都为L型（除Gly）2．非极性R基氨基酸 丙氨酸 Ala 缬氨酸 Val 亮氨酸 Leu 异亮氨酸 Ile 脯氨酸 Pro（亚氨基） 苯丙氨酸Phe（苯环） 色氨酸 Trp(苯环) 甲硫氨酸 Met（含硫） 不带电荷的极性R基氨基酸 甘氨酸 Gly 丝氨酸Ser（羟基） 苏氨酸Thr（羟基） 半胱氨酸 Cys（巯基） 酪氨酸 Tyr(苯环、羟基) 天冬酰胺Asn 谷氨酰胺 Gln ▲除Gly以外，都能形成氢键碱性氨基酸 赖氨酸Lys 精氨酸 Arg（胍基） 组氨酸His（咪唑基）酸性氨基酸 天冬氨酸 Asp 谷氨酸 Glu3．必需氨基酸Ile Met Val Leu Trp Phe Thr Lys（“一家写三两本书来”）4．稀有的蛋白质氨基酸 通常是常见氨基酸的衍生物，如4-羟脯氨酸、5-羟赖氨酸；非蛋白质氨基酸,如瓜氨酸、鸟氨酸5．两性性质和等电点 使氨基酸净电荷为零时溶液的pH值，用 pI 表示中性氨基酸pI = 1/2 ( pK1' + pK2' )酸性氨基酸pI = 1/2 ( pK1' + pKR' )碱性氨基酸pI = 1/2 ( pK2' + pKR' )pH > pI 带负电，移向正极 ；pH < pI 带正电，移向负极； pH = pI 不带电，不移动。
6.氨基酸的重要化学反应茚三酮反应 在酸性条件下，氨基酸与茚三酮共热，生成紫色化合物Sanger反应 在弱碱溶液中，氨基酸的α-氨基与2,4-二硝基氟苯(DNFB) 反应，生成黄色的二硝基苯氨基酸（DNP-AA）Edman反应 可用层析法加以分离鉴定（二） 肽1．肽：一个氨基酸的羧基与另一个氨基酸的氨基脱去一分子水而形成酰胺键，这个键称为肽键（peptide bond），产生的化合物叫做肽（peptide）2．肽的结构：无分枝的长链；具有方向性；两个末端分别为N端(氨基端)和C端(羧基端)；由“N-C-C”单元的周期性连接，构成多肽链的主链3．简述谷胱甘肽的结构特点和功能结构（GSH）：Glu-Cys-Gly功能：参与氧化还原反应；保护巯基酶类的活性；防止H2O2等在生物体内的积累（三）蛋白质的分子结构1.蛋白质的一级结构：蛋白质的一级结构（primary structure）是指蛋白质肽链中氨基酸的排列顺序2.蛋白质的二级结构指多肽链本身通过氢键沿一定方向盘绕、折叠而形成的构象氢键是维持二级结构的主要作用力3. 天然蛋白质主要二级结构单元包括： a-螺旋 (a-helix) b-折叠 (b-pleated sheet) b-转角 (b-turn) 无规卷曲 (nonregular coil)4.α-螺旋(α-helix) α-螺旋蛋白质中最常见、含量最丰富的二级结构 u 肽链中的酰胺平面绕Cα相继旋转一定角度形成α-螺旋，呈右手螺旋。
酰胺平面平行于中心轴；u 螺旋体中所有氨基酸残基侧链都伸向外侧；u 每个氨基酸残基的N-H都与前面第四个残基C=O形成氢键；u 每隔3.6个氨基酸残基，螺旋上升一圈；每圈间距0.54nm5．β-折叠是由两条或多条伸展的多肽链靠氢键联结而成的锯齿状片状结构6.蛋白质的超二级结构：指多肽链上若干相邻的二级结构单位(即单个a-螺旋或b-转角)彼此作用，组合成有规则的结构组合体7.结构域 ：指在二级结构或超二级结构的基础上，多肽链进一步折叠成几个相对独立，近似球形的组装体，可作为三级结构的局部折叠区8.蛋白质的三级结构 ：指的是多肽链在二级结构、超二级结构和结构域的基础上，主链构象和侧链构象相互作用，进一步折叠卷曲形成特定的构象维持蛋白质三级结构的作用力主要是一些非共价键，包括氢键、范德华力、疏水相互作用和盐键（离子键），还有二硫键9.蛋白质的四级结构：由两条或两条以上具有三级结构的多肽链聚合而成、有特定三维结构的蛋白质构象每条多肽链又称为亚基亚基一般是一条多肽链, 有时是二硫键连接的几条多肽链由两个或多个亚基构成的蛋白质, 称为寡聚蛋白质,寡聚蛋白质的亚基可以相同,也可以不相同,单亚基蛋白质无四级结构。
与三级结构基本相同，有时还涉及二硫键四）蛋白质功能1．分子病：由于基因突变导致蛋白质一级结构发生变异，使蛋白质的生物功能减退或丧失，甚至造成生理功能的变化而引起的疾病2.蛋白质结构与对应物质一级结构 牛胰岛素 细胞色素C结构域 己糖激酶三级结构 肌红蛋白四级结构 血红蛋白（寡聚酶）（五）蛋白质理化性质1. 蛋白质：蛋白质的分子量1万~100万之间，其分子直径1~100nm之间，在胶体颗粒的范围测定方法：超速离心法、凝胶过滤法、聚丙烯酰胺电泳等由于蛋白质中的Tyr、Trp 和 Phe 残基在紫外区有光吸收，所以蛋白质在 280nm 的光波长处有最大光吸2．蛋白质的等电点（pI）：当蛋白质在一定的pH的溶液中，所带的正负电荷相等，它在电场中既不向阳极也不向阴极移动，此时溶液的pH值叫做该蛋白质的等电点 ( pI ) 3. 蛋白质变性 蛋白质受到某些理化因素的影响，其空间结构发生改变，蛋白质的理化性质和生物学功能随之改变或丧失，但未导致蛋白质一级结构的改变，这种现象叫变性作用（denaturation）4．蛋白质变性的因素 物理因素：加热、紫外线、超声波、高压等；化学因素：强酸、强碱、脲、盐酸胍、去垢剂、重金属盐等。
5.蛋白质变性后的表现：生物活性丧失（酶）；溶解度降低，粘度增大，扩散系数变小（蛋清）；基团位置改变；对蛋白酶敏感性增大6. 蛋白质复性 蛋白质的变性作用若不过于剧烈，则是一种可逆过程高级结构松散了的变性蛋白质通常在除去变性因素后，可缓慢地重新自发折叠形成原来的构象，恢复原有的理化性质和生物活性，这种现象称为复性(renaturation) 7.能使蛋白质沉淀的试剂 高浓度中性盐（NH4)2SO4、Na2SO4、NaCl（中和蛋白质的电荷），这种加入盐使蛋白质沉淀析出的现象称为盐析，用于蛋白质分离制备低浓度的中性盐可以增加蛋白质的溶解度，这种现象成为盐溶有机溶剂 丙酮、乙醇 (破坏蛋白质水膜) 重金属盐 Hg2+、Ag+、Pb+ （与蛋白质中带负电基团形成不易溶解的盐）生物碱试剂：苦味酸、三氯乙酸、目酸、钨酸等（与蛋白质中带正电荷的基团生成不溶性盐）等电点法8.颜色反应双缩脲反应 NaOH溶液+ 少量稀CuSO4溶液，紫红至蓝紫，所有蛋白质茚三酮反应 茚三酮，蓝色，a-氨基Folin-酚反应 碱性CuSO4+ 磷钼酸-磷钨酸，蓝色，Tyr第二章 核酸（一）概述1.核酸定义: 以核苷酸为基本结构单位，按照一定的顺序排列， 以3’,5'-磷酸二酯键相连，折叠、弯曲形成的具有一定生物学功能的长链，具有贮存、传递遗传信息作用的遗传大分子。
其中P的含量在核酸中相对恒定在DNA中为9.9%，在RNA中为9.4% 这可用于测定核酸的含量——定磷法2. N-C糖苷键：戊糖第1位碳原子上的羟基与嘌呤的第9位氮原子或与嘧啶的第1位氮原子形成的β型N-C糖苷键二）核酸的分子结构ⅠDNA的分子结构1．DNA的一级结构：DNA分子中四种脱氧核苷酸之间通过3’,5’-磷酸二酯键连接起来的多核苷酸链的排列顺序B-DNA：右手螺旋，螺距3.4nm，每转碱基对数目（bp数）102.DNA一级结构特点：DNA分子中，脱氧核苷酸之间只能以3’,5’-磷酸二酯键相连 ; DNA分子没有侧链，只能线状或环状; 具有方向性,两个末端分别为5'端和3'端; 生物遗传信息贮存在DNA的核苷酸序列中,真正代表DNA生物学意义的是作为可变成分的碱基排列顺序3. DNA的二级结构是指DNA的双螺旋结构双螺旋结构是指DNA的两条链围着同一中心轴旋绕而成的一种空间结构 4.Chargaff定则：(DNA的碱基组成分析即碱基成对)所有DNA分子中A=T，G=C；同一物种的所有体细胞DNA的碱基组成相同，此碱基组成可作为该物种的特征;；亲缘越近的生物，其DNA的碱基组成越近，即不对称比率(A+T/G+C)越相近。
5.双螺旋结构模型的基本特征：a.反向平行互补配对的两条链沿中心轴盘绕成右手螺旋 ； b.磷酸与脱氧核糖相互间隔连接构成的主链处于螺旋外侧，糖环平面与纵轴平行，碱基则伸向螺旋内部，碱基配对形成碱基平面，碱基平面与纵轴垂直；c.双螺旋内部的碱基按规则配对：A与T配对，形成2个氢键；G与C配对，形成3个氢键，称为碱基互补配对;d.双螺旋的两条链也呈互补关系；e.双螺旋表面形成两种凹槽：较浅的叫小沟，另一条叫大沟；双螺旋直径为2nm，每对脱氧核苷酸残基沿纵轴旋转36°，上升0.34nm所以每10个碱基对形成一个螺旋，螺距3.4nm6.影响双螺旋结构稳定性的因素：a.碱基堆积力（范德华力），是维持DNA双螺旋结构的主要因素；b.氢键，G+C含量越高，DNA越稳定；c.离子键，组蛋白和正离子与磷酸负电荷形成离子键，有助于DNA分子稳定7.DNA的三级结构：DNA双螺旋进一步折叠、卷曲形成的构象超螺旋分为正超螺旋和负超螺旋8.负超螺旋：当螺旋旋转360⁰时，其相应碱基对数小于10，二级结构处于松缠状态 天然DNA均为负超螺旋Ⅱ RNA的分子结构1．RNA的结构特点 ：RNA一级结构的连接方式：3',5'-磷酸二酯键连接各核苷酸；RNA二级结构的共性:有局部的双螺旋结构，即茎环结构2.mRNA分子：mRNA是蛋白质生物合成的模板；含量少，种类多。
3.mRNA 5'端无帽子结构功能：一是可以与蛋白质结合，对翻译起识别作用；二是稳定mRNA的作用4.原核生物和真核生物的mRNA在结构上有所不同：1)原核生物的mRNA是多顺反子的，真核生物的mRNA是单顺反子的；2)原核mRNA 5 '端无帽子结构，真核mRNA 5 '端有一段帽子结构（m7GpppNmpNmp-）；3)原核mRNA 3 ’端无PolyA，真核mRNA 3 ’端有PolyA 5.tRNA分子功能：(转运RNA)，负责运送氨基酸6.tRNA一级结构的共同特点：分子量小，只有70-90个核苷酸组成的单链7.tRNA的二级结构：为“三叶草形” ①在3’端以CCA为主的单链区②大约有50%的核苷酸配对，形成四臂：氨基酸接受臂；二氢尿嘧啶臂（D臂）；反密码臂；TyC臂③大约有50%的核苷酸不配对，形成四环：二氢尿嘧啶环（D环）；反密码环：额外环（可变环）；TyC环④不同的tRNA分子在长度上发生变化的三个区域：D臂、D环、额外环的核苷酸数目不同8.．tRNA的三级结构：倒L型，这是tRNA具生物学功能的结构 ，稳定其倒L型的主要因素：（即三级结构作用力）：碱基堆积力，氢键 。
9．rRNA分子：单链, 存在于核糖体中，种类少、含量高(最高)；二级结构由单链回折形成的局部螺旋区和突环组成功能：与蛋白质组成核糖体，成为蛋白质合成的场所10.核糖体：即核蛋白体，由rRNA和蛋白质组成三） 核酸的理化性质1．核酸的一般性质： DNA为白色纤维状固体; RNA为白色粉末状固体；粘度 DNA>RNA 溶解性 ：微溶于水，不溶于有机溶剂,如乙醇、乙醚和氯仿，易溶于低盐缓冲液，如EDTA2等电点 (pI):两性电解质在一定的pH环境中，正负离子解离度相等，净电荷为零，在电场中不移动，此时溶液的pH值是这个两性电解质的pI.3．核酸的。