人体的物质组成培训课件

目录目录人体的物人体的物质组成成目录目录生物大分子物质生物大分子物质2人体的物质组成目录目录 （一）（一）蛋白质蛋白质3人体的物质组成目录目录1.蛋白质的元素组成蛋白质的元素组成 主要有主要有C C、H H、O O、N N和和 S S。有些蛋白质含有少量磷或金属元素有些蛋白质含有少量磷或金属元素铁、铜、锌、锰、钴、钼，个别蛋白质铁、铜、锌、锰、钴、钼，个别蛋白质还含有碘还含有碘 。4人体的物质组成目录目录 各种蛋白质的含氮量很接近，平均为各种蛋白质的含氮量很接近，平均为16。由由于于体体内内的的含含氮氮物物质质以以蛋蛋白白质质为为主主，因因此此，只只要要测测定定生生物物样样品品中中的的含含氮氮量量，就就可可以以根根据据以以下公式推算出蛋白质的大致含量：下公式推算出蛋白质的大致含量：100克样品中蛋白质的含量克样品中蛋白质的含量(g%)=每克样品含氮克数每克样品含氮克数 6.251001/16%蛋白质元素组成的特点蛋白质元素组成的特点:5人体的物质组成目录目录2.氨基酸的结构与分类氨基酸的结构与分类 存存在在自自然然界界中中的的氨氨基基酸酸有有300300余余种种，但但组组成成人人体体蛋蛋白白质质的的氨氨基基酸酸仅仅有有2020种种。这这2020种氨基酸在结构上有共同的特点。种氨基酸在结构上有共同的特点。6人体的物质组成目录目录（1）蛋蛋白白质质水水解解所所得得到到的的氨氨基基酸酸都都是是-氨氨基基酸酸(脯脯氨氨酸酸为为-亚亚氨氨酸酸)，氨氨基基连连接接在在碳碳原原子子上上，它它可可以以用用下下面面的的结结构构式式表表示示，R称为氨基酸的侧链基团。称为氨基酸的侧链基团。7人体的物质组成目录目录-氨基酸的结构通式氨基酸的结构通式8人体的物质组成目录目录 脯氨酸因含有亚氨基，所以它是脯氨酸因含有亚氨基，所以它是亚氨基酸。亚氨基酸。CH2CHCOO-NH2+CH2CH2CH2CHCOO-NH2+CH2CH29人体的物质组成目录目录（2）不同氨基酸在于不同氨基酸在于R不同，除了不同，除了R 为为H 的甘氨酸外，其他氨基酸的的甘氨酸外，其他氨基酸的碳原子都碳原子都是不对称碳原子，故它们具有旋光异构现是不对称碳原子，故它们具有旋光异构现象，存在象，存在D 型和型和L 型两种异构体。组型两种异构体。组成天然蛋白质的氨基酸均为成天然蛋白质的氨基酸均为L 型。型。10人体的物质组成目录目录L-氨基酸氨基酸D-氨基酸氨基酸11人体的物质组成目录目录H甘氨酸甘氨酸CH3丙氨酸丙氨酸L-L-氨基酸的通式氨基酸的通式RC+NH3COO-H12人体的物质组成目录目录非极性疏水性氨基酸：非极性疏水性氨基酸：甘氨酸、丙氨酸、缬甘氨酸、丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、苯丙氨酸、脯氨酸氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、苯丙氨酸、脯氨酸极性中性氨基酸：极性中性氨基酸：色氨酸、丝氨酸、酪氨酸、色氨酸、丝氨酸、酪氨酸、半胱氨酸、蛋氨酸、天冬酰胺、谷氨酰胺、苏氨酸半胱氨酸、蛋氨酸、天冬酰胺、谷氨酰胺、苏氨酸酸性氨基酸：酸性氨基酸：天冬氨酸、谷氨酸天冬氨酸、谷氨酸 碱性氨基酸：碱性氨基酸：赖氨酸、精氨酸、组氨酸赖氨酸、精氨酸、组氨酸（3 3）氨基酸）氨基酸的分类的分类20种氨基酸根据侧链结构和理化性质可分为种氨基酸根据侧链结构和理化性质可分为四类：四类：13人体的物质组成目录目录3.蛋白质分子中氨基酸的连接方式蛋白质分子中氨基酸的连接方式 肽肽键键(peptide bond)是是由由一一个个氨氨基基酸酸的的-羧羧基基与与另另一一个个氨氨基基酸酸的的-氨氨基基脱脱水水缩合而形成的化学键。缩合而形成的化学键。（1）肽键肽键 14人体的物质组成目录目录+-HOH甘氨酰甘氨酸甘氨酰甘氨酸肽键15人体的物质组成目录目录肽肽是是由由氨氨基基酸酸通通过过肽肽键键缩缩合合而而形形成成的的化化合物。合物。两两分分子子氨氨基基酸酸缩缩合合形形成成二二肽肽，三三分分子子氨氨基基酸缩合则形成三肽酸缩合则形成三肽肽肽链链中中的的氨氨基基酸酸分分子子因因为为脱脱水水缩缩合合而而基基团团不全，被称为不全，被称为氨基酸残基氨基酸残基(residue)。由由十十个个以以内内氨氨基基酸酸相相连连而而成成的的肽肽称称为为寡寡肽肽(oligopeptide)，由由更更多多的的氨氨基基酸酸相相连连形形成成的的肽称肽称多肽多肽(polypeptide)。（2）肽肽 16人体的物质组成目录目录N 末端：多肽链中有末端：多肽链中有游离游离-氨基氨基的一端的一端C 末端：多肽链中有末端：多肽链中有游离游离-羧基羧基的一端的一端n多肽链有两端：多肽链有两端：多多肽肽链链(polypeptide chain)是是指指许许多多氨基酸之间以肽键连接而成的一种结构。氨基酸之间以肽键连接而成的一种结构。17人体的物质组成N末端末端C末端末端牛核糖核酸酶牛核糖核酸酶18人体的物质组成目录目录n定义定义:蛋白质的一级结构指在蛋白质分子从蛋白质的一级结构指在蛋白质分子从N-端至端至C-端的端的氨基酸排列顺序氨基酸排列顺序。4.4.蛋白质的分子结构蛋白质的分子结构n主要的化学键主要的化学键:肽键肽键，有些蛋白质还包括二硫键。，有些蛋白质还包括二硫键。（1 1）蛋白质的一级结构蛋白质的一级结构19人体的物质组成目录目录一级结构是蛋白质空间构象和特异生物学一级结构是蛋白质空间构象和特异生物学功能功能的基础的基础，但不是决定蛋白质空间构象的但不是决定蛋白质空间构象的唯一因素唯一因素。20人体的物质组成目录目录（2 2）蛋白质二级结构蛋白质二级结构是是指指多多肽肽链链中中主主链链原原子子在在局局部部空空间间的的排排列列，不不包包括括氨氨基基酸酸残残基基侧侧链链的的构象。构象。n定义定义:n主要的化学键主要的化学键：氢键氢键 21人体的物质组成目录目录 -螺旋螺旋 (-helix)-折叠折叠 (-pleated sheet)-转角转角 (-turn)无规卷曲无规卷曲 (random coil)蛋白质二级结构的基本形式蛋白质二级结构的基本形式22人体的物质组成目录目录n-螺旋螺旋23人体的物质组成目录目录 结构特征：结构特征：为一为一右手螺旋右手螺旋，侧链，侧链伸向螺旋伸向螺旋外侧外侧 螺旋每圈包含螺旋每圈包含3.63.6个氨个氨基酸残基基酸残基,螺距螺距 0.54nm0.54nm；螺旋以螺旋以氢键氢键维系（氨维系（氨基酸的基酸的N-HN-H和相邻第四个氨和相邻第四个氨基酸的羰基氧基酸的羰基氧C=OC=O之间。氢之间。氢键方向与螺旋轴基本平行）键方向与螺旋轴基本平行）24人体的物质组成目录目录-折叠折叠 -折叠折叠是由若干肽是由若干肽段或肽链排段或肽链排列起来所形列起来所形成的扇面状成的扇面状片层构象片层构象25人体的物质组成目录目录-转角和无规卷曲转角和无规卷曲-转角转角无规卷曲是用来阐述没有确定规律性的那部无规卷曲是用来阐述没有确定规律性的那部分肽链结构。分肽链结构。26人体的物质组成目录目录（3）蛋白质的三级结构蛋白质的三级结构疏水键、离子键、氢键和疏水键、离子键、氢键和 Van der Waals力等。力等。n主要的化学键主要的化学键:是指多肽链中所有原子和基团的空间是指多肽链中所有原子和基团的空间构象，包括所有主链和侧链的结构。构象，包括所有主链和侧链的结构。n定义定义:27人体的物质组成目录目录28人体的物质组成目录目录 肌红蛋白肌红蛋白(Mb)N 端端 C端端29人体的物质组成目录目录亚基之间的结合主要是氢键和离子键。亚基之间的结合主要是氢键和离子键。（4 4）蛋白质的四级结构蛋白质的四级结构蛋白质分子中各亚基的空间排布及亚基接蛋白质分子中各亚基的空间排布及亚基接触部位的布局和相互作用，称为触部位的布局和相互作用，称为蛋白质的四级蛋白质的四级结构结构。有些蛋白质分子含有二条或多条多肽链，有些蛋白质分子含有二条或多条多肽链，每一条多肽链都有完整的三级结构，称为蛋白每一条多肽链都有完整的三级结构，称为蛋白质的质的亚基亚基 (subunit)。30人体的物质组成目录目录由由2个个亚亚基基组组成成的的蛋蛋白白质质四四级级结结构构中中，若若亚亚基基分分子子结结构构相相同同，称称之之为为同同二二聚聚体体(homodimer)，若若亚亚基基分分子子结构不同，则称之为结构不同，则称之为异二聚体异二聚体(heterodimer)。血红蛋白的血红蛋白的四级结构四级结构31人体的物质组成目录目录32人体的物质组成目录目录一级结构是空间构象的基础一级结构是空间构象的基础（1）蛋白质一级结构）蛋白质一级结构功能的关系功能的关系 蛋白质的功能与其特定的空间结构密切相蛋白质的功能与其特定的空间结构密切相关关,而特定的空间结构是以蛋白质的一级结构而特定的空间结构是以蛋白质的一级结构为基础的。为基础的。4.蛋白质结构与蛋白质结构与功能的关系功能的关系33人体的物质组成目录目录相似的一级结构具有相似的功能相似的一级结构具有相似的功能 促肾上腺皮质激素促肾上腺皮质激素(ACTH)是由是由39个氨基酸残基组个氨基酸残基组成的开链多肽。尽管不同哺乳类动物来源的成的开链多肽。尽管不同哺乳类动物来源的ACTH 的的C端结构有些差异，但因它们的端结构有些差异，但因它们的N 端端124个氨基酸个氨基酸残基完全相同而表现相同的促皮质功能。残基完全相同而表现相同的促皮质功能。34人体的物质组成目录目录一级结构的异常导致功能异常一级结构的异常导致功能异常n例：镰刀形红细胞贫血例：镰刀形红细胞贫血N-val his leu thr pro glu glu C(146)HbS 肽链肽链HbA 肽肽 链链N-val his leu thr pro val glu C(146)这种由蛋白质分子发生变异所导致的疾病，这种由蛋白质分子发生变异所导致的疾病，称为称为“分子病分子病”。35人体的物质组成目录目录镰状细胞贫血镰状细胞贫血36人体的物质组成目录目录 蛋白质的空间结构是其维持生理功蛋白质的空间结构是其维持生理功能的基础。能的基础。（2）蛋白质的空间结构与功能的关系蛋白质的空间结构与功能的关系空间结构破坏与功能丧失空间结构破坏与功能丧失 37人体的物质组成目录目录牛核糖核酸酶的牛核糖核酸酶的一级结构一级结构二二硫硫键键牛核糖核酸酶由牛核糖核酸酶由124个氨基酸残基组成，有个氨基酸残基组成，有4对二硫键对二硫键(Cys26和和Cys84、Cys40和和Cys95、Cys58和和Cys110、Cys65和和Cys72)38人体的物质组成目录目录 天然状态，天然状态，有催化活性有催化活性 尿素、尿素、-巯基乙醇巯基乙醇 去除尿素、去除尿素、-巯基乙醇巯基乙醇非折叠状态，无活性非折叠状态，无活性39人体的物质组成目录目录在在生生物物体体内内，某某些些小小分分子子物物质质（配配基基）与与蛋蛋白白质质分分子子某某一一亚亚基基或或某某一一部部位位特特异异地地结结合合，使使蛋蛋白白质质的的构构象象改改变变，从从而而引引起起其其功功能能的的改改变变，这这种种现现象象称称为为变变构构效效应应。亚基构象变化与功能的影响亚基构象变化与功能的影响 40人体的物质组成目录目录疯牛病是由朊病毒蛋白疯牛病是由朊病毒蛋白(prion protein,PrP)引起的一组人和动物神经退行性病变。引起的一组人和动物神经退行性病变。正常的正常的PrP富含富含-螺旋，称为螺旋，称为PrPc。PrPc在某种未知蛋白质的作用下可转变成全在某种未知蛋白质的作用下可转变成全为为-折叠的折叠的PrPsc，从而致病。，从而致病。PrPc-螺旋螺旋PrPsc-折叠折叠正常正常疯牛病疯牛病n疯牛病中的蛋白质构象改变疯牛病中的蛋白质构象改变（3）蛋白质构象改变与疾病）蛋白质构象改变与疾病 41人体的物质组成目录目录蛋蛋白白质质构构象象疾疾病病：若若蛋蛋白白质质的的折折叠叠发发生生错错误误，尽尽管管其其一一级级结结构构不不变变，但但蛋蛋白白质质的的构构象象发发生生改改变变，仍仍可可影影响响其其功功能能，严严重重时时可可导导致致疾疾病病发生。发生。42人体的物质组成目录目录蛋白质构象改变导致疾病的机理：蛋白质构象改变导致疾病的机理：有些蛋有些蛋白质错误折叠后相互聚集，常形成抗蛋白水解白质错误折叠后相互聚集，常形成抗蛋白水解酶的淀粉样纤维沉淀，产生毒性而致病，表现酶的淀粉样纤维沉淀，产生毒性而致病，表现为蛋白质淀粉样纤维沉淀的病理改变。为蛋白质淀粉样纤维沉淀的病理改变。这类疾病还包括：这类疾病还包括：人纹状体脊髓变性病、人纹状体脊髓变性病、老年痴呆症、亨停顿舞蹈病等。老年痴呆症、亨停顿舞蹈病等。43人体的物质组成目录目录（1）蛋白质的两性解离和等电点）蛋白质的两性解离和等电点 蛋蛋白白质质分分子子除除两两端端的的氨氨基基和和羧羧基基可可解解离离外外，氨氨基基酸酸残残基基侧侧链链中中某某些些基基团团，在在一一定定的的溶溶液液pH条条件下都可解离成带负电荷或正电荷的基团。件下都可解离成带负电荷或正电荷的基团。当当蛋蛋白白质质溶溶液液处处于于某某一一pH时时，蛋蛋白白质质解解离离成成正正、负负离离子子的的趋趋势势相相等等，即即成成为为兼兼性性离离子子，净净电电荷为零，此时溶液的荷为零，此时溶液的pH称为称为蛋白质的等电点。蛋白质的等电点。n蛋白质的等电点蛋白质的等电点(isoelectric point,pI)6.蛋白质的理化性质蛋白质的理化性质 44人体的物质组成目录目录45人体的物质组成目录目录（2 2）蛋白质具有胶体性质）蛋白质具有胶体性质蛋蛋白白质质属属于于生生物物大大分分子子之之一一，分分子子量量可可自自1 1万万至至100100万万之之巨巨，其其分分子子的的直直径径可可达达1 1100nm100nm，为为胶胶粒粒范范围围之之内内。在在水水溶溶液液中中形成胶体溶液形成胶体溶液,具有胶体溶液的各种性质。具有胶体溶液的各种性质。46人体的物质组成目录目录蛋白质胶体稳定的因素蛋白质胶体稳定的因素颗粒表面电荷颗粒表面电荷水化膜水化膜47人体的物质组成目录目录+带正电荷的蛋白质带正电荷的蛋白质带负电荷的蛋白质带负电荷的蛋白质在等电点的蛋白质在等电点的蛋白质水化膜水化膜+带正电荷的蛋白质带正电荷的蛋白质带负电荷的蛋白质带负电荷的蛋白质不稳定的蛋白质颗粒不稳定的蛋白质颗粒酸酸碱碱酸酸碱碱酸酸碱碱脱水作用脱水作用脱水作用脱水作用脱水作用脱水作用溶液中蛋白质的聚沉溶液中蛋白质的聚沉48人体的物质组成目录目录（3）蛋白质变性）蛋白质变性蛋蛋白白质质在在某某些些理理化化因因素素的的作作用用下下，其其空空间间结结构构(次次级级键键，特特别别是是氢氢键键)受受到到破破坏坏，生生物物学学活活性性丧丧失失，理化性质发生改变，这种现象称为理化性质发生改变，这种现象称为蛋白质的变性蛋白质的变性。n蛋白质的变性蛋白质的变性(denaturation)n能使蛋白质变性的因素能使蛋白质变性的因素:物理因素有加热、高压、振荡或搅拌、放物理因素有加热、高压、振荡或搅拌、放射线照射及超声波等；化学因素有强酸、强碱、射线照射及超声波等；化学因素有强酸、强碱、重金属离子、尿素、乙醇、丙酮等有机溶剂。重金属离子、尿素、乙醇、丙酮等有机溶剂。49人体的物质组成目录目录n变性的本质变性的本质:理化因素破坏了维持和稳定其空间构象的理化因素破坏了维持和稳定其空间构象的各种各种次级键次级键，使其原有的特定空间构象被，使其原有的特定空间构象被改变或破坏。但在变性过程中，肽键并未改变或破坏。但在变性过程中，肽键并未断裂、其化学组成没有改变，即变性并不断裂、其化学组成没有改变，即变性并不引起一级结构变化。引起一级结构变化。若若蛋蛋白白质质变变性性程程度度较较轻轻，去去除除变变性性因因素素后后，蛋蛋白白质质仍仍可可恢恢复复或或部部分分恢恢复复其其原原有有的的构构象象和和功功能能，称为称为复性复性(renaturation)。50人体的物质组成目录目录变性蛋白质的特征变性蛋白质的特征1.理化性质改变理化性质改变溶解度降低易发生沉淀溶解度降低易发生沉淀;旋光值旋光值改变改变,黏度增加黏度增加,结晶能力丧失结晶能力丧失;变性后的蛋白质容变性后的蛋白质容易被蛋白酶水解易被蛋白酶水解,所以蛋白质变性后较易消化。蛋所以蛋白质变性后较易消化。蛋白质变性后白质变性后,使原来位于分子内部的基团使原来位于分子内部的基团,如巯基、如巯基、酚基等转向分子表面酚基等转向分子表面,从而表现或增强对某些试剂从而表现或增强对某些试剂的反应。的反应。2.生物学性质的改变生物学性质的改变蛋白质变性后即失去原有蛋白质变性后即失去原有的生物学活性。例如酶失去其催化活性、激素失的生物学活性。例如酶失去其催化活性、激素失去其调节活性、抗体失去其生物活性、细菌蛋白去其调节活性、抗体失去其生物活性、细菌蛋白失去其致病性。失去其致病性。51人体的物质组成目录目录 变性的变性的应用举例应用举例:临床医学上，变性因素常被应用来消毒及临床医学上，变性因素常被应用来消毒及灭菌。灭菌。此外此外,防止蛋白质变性也是有效保存蛋白防止蛋白质变性也是有效保存蛋白质制剂（如疫苗等）的必要条件。质制剂（如疫苗等）的必要条件。52人体的物质组成目录目录（4 4）蛋白质）蛋白质的紫外吸收特征的紫外吸收特征由于蛋白质分子中含有共轭双键的酪由于蛋白质分子中含有共轭双键的酪氨酸和色氨酸，因此在氨酸和色氨酸，因此在280nm波长处有特波长处有特征性吸收峰。蛋白质的征性吸收峰。蛋白质的OD280与其浓度呈与其浓度呈正比关系，因此可作蛋白质定量测定。正比关系，因此可作蛋白质定量测定。53人体的物质组成目录目录蛋白质经水解后产生的氨基酸也可发生蛋白质经水解后产生的氨基酸也可发生茚三酮反应。茚三酮反应。蛋白质和多肽分子中肽键在稀碱溶液中蛋白质和多肽分子中肽键在稀碱溶液中与硫酸铜共热，呈现紫色或红色，此反应称与硫酸铜共热，呈现紫色或红色，此反应称为为双缩脲反应双缩脲反应，双缩脲反应可用来检测蛋白，双缩脲反应可用来检测蛋白质水解程度。质水解程度。（5）蛋白质的呈色反应）蛋白质的呈色反应茚三酮反应茚三酮反应(ninhydrin reaction)双缩脲反应双缩脲反应(biuret reaction)54人体的物质组成目录目录 在碱性条件下，蛋白质分子中的酪氨酸、在碱性条件下，蛋白质分子中的酪氨酸、色氨酸可与酚试剂色氨酸可与酚试剂(含磷钨酸和磷钼酸化合含磷钨酸和磷钼酸化合物物)反应生成蓝色化合物。反应生成蓝色化合物。酚试剂反应酚试剂反应55人体的物质组成目录目录（二）核酸（二）核酸56人体的物质组成目录目录n核核 酸酸(nucleic acid)是以核苷酸为基本组成单位的生是以核苷酸为基本组成单位的生物大分子，携带和传递遗传信息。物大分子，携带和传递遗传信息。（二）核酸（二）核酸57人体的物质组成目录目录1.核酸的元素组成核酸的元素组成 核酸的元素组成主要有核酸的元素组成主要有C、H、O、N、P等元素，其中等元素，其中P含量比较恒定，一般为含量比较恒定，一般为910%，故以磷酸含量来推测核酸含量。，故以磷酸含量来推测核酸含量。58人体的物质组成目录目录核酸核酸(DNA和和RNA)核苷酸核苷酸核苷和脱氧核苷核苷和脱氧核苷磷酸磷酸戊糖戊糖碱基碱基嘌呤嘌呤嘧啶嘧啶核糖核糖脱氧核糖脱氧核糖2.核苷酸的分子组成核苷酸的分子组成59人体的物质组成目录目录碱基碱基(base)：嘌呤碱，嘧啶碱：嘌呤碱，嘧啶碱戊糖戊糖(ribose)：核糖，脱氧核糖：核糖，脱氧核糖磷酸磷酸(phosphate)（1）核酸的基本组成成分）核酸的基本组成成分 60人体的物质组成目录目录碱基碱基(base)是含氮的杂环化合物。是含氮的杂环化合物。碱基碱基嘌呤嘌呤嘧啶嘧啶腺嘌呤腺嘌呤鸟嘌呤鸟嘌呤尿嘧啶尿嘧啶胸腺嘧啶胸腺嘧啶胞嘧啶胞嘧啶存在于存在于DNA和和RNA中中仅存在于仅存在于RNA中中仅存在于仅存在于DNA中中n碱基碱基61人体的物质组成目录目录嘌呤嘌呤(purine，Pu)腺嘌呤腺嘌呤(adenine,A)鸟嘌呤鸟嘌呤(guanine,G)62人体的物质组成目录目录嘧啶嘧啶(pyrimidine，Py)胞嘧啶胞嘧啶(cytosine,C)尿嘧啶尿嘧啶(uracil,U)胸腺嘧啶胸腺嘧啶(thymine,T)63人体的物质组成目录目录n戊糖戊糖（构成（构成RNA）12345核糖核糖(ribose)（构成（构成DNA）脱氧核糖脱氧核糖(deoxyribose)64人体的物质组成目录目录n脱氧核苷脱氧核苷嘌呤嘌呤N-9 或或嘧啶嘧啶N-1与脱氧核糖与脱氧核糖C-1 通过通过-N-糖苷键糖苷键相连形成相连形成脱氧核苷脱氧核苷(deoxyribonucleoside)。（2）核酸的基本组成单位）核酸的基本组成单位核苷酸的形成核苷酸的形成 65人体的物质组成目录目录 嘌呤嘌呤N-9-9或或嘧啶嘧啶N-1-1与核糖与核糖C-1C-1 通过通过-N-糖苷键糖苷键相连形成相连形成核苷核苷(ribonucleoside)。n核苷核苷NNNN9NH2OOHOHHHHCH2OHH12糖苷键糖苷键66人体的物质组成目录目录核苷或脱氧核苷与磷酸通过核苷或脱氧核苷与磷酸通过酯键酯键结合构成结合构成核苷酸核苷酸(ribonucleotide)或或脱氧核苷酸脱氧核苷酸(deoxyribonucleotide)。n核苷酸核苷酸(ribonucleotide)NNNN9NH2OO HO HHHHCH2H1 2OPO-HOO糖苷键糖苷键酯键酯键67人体的物质组成目录目录nDNA和和RNA的区别的区别核糖核糖 G、C、A、URNA脱氧核糖脱氧核糖 G、C、A、TDNA碱基碱基核糖核糖核酸核酸68人体的物质组成目录目录3.、DNA的分子结构的分子结构 DNA的的一一级级结结构构是是指指DNA分分子子中中脱脱氧氧核核苷苷酸酸的的排排列列顺顺序序。由由于于脱脱氧氧核核苷苷酸酸之之间间的的差差异异在在于于碱碱基基的的不不同同，所所以以其其一一级级结结构构也也就就是是它它的的碱碱基基序序列列。DNA对对遗遗传传信信息息的的携携带带和和传传递递是是依依靠靠脱脱氧氧核核苷苷酸酸中的碱基排列顺序变化而实现的。中的碱基排列顺序变化而实现的。（1）DNA的一级结构的一级结构 69人体的物质组成目录目录一一个个核核苷苷酸酸或或脱脱氧氧核核苷苷酸酸的的3 3 羟羟基基与与另另一一个个核核苷苷酸酸或或脱脱氧氧核核苷苷酸酸的的5 5-磷磷酸酸基基团团缩缩合形成合形成磷酸二酯键磷酸二酯键。多多个个脱脱氧氧核核苷苷酸酸通通过过磷磷酸酸二二酯酯键键构构成成了了具具有有方方向向性性的的线线性性分分子子，称称为为多多聚聚脱脱氧氧核核苷苷酸酸，即即DNADNA链链。70人体的物质组成目录目录5-末端末端3-末端末端CGA磷酸二酯键磷酸二酯键磷酸二酯键磷酸二酯键71人体的物质组成目录目录交交替替的的磷磷酸酸基基团团和和戊戊糖糖构构成成了了DNA的的骨骨架架 (backbone)。DNA链的方向是链的方向是5 5 3 3 72人体的物质组成目录目录A G P5 P T PG PC PT P OH 3 n书写方法：书写方法：5 pApCpTpGpCpT-OH 3 5 A C T G C T 3 73人体的物质组成目录目录（2 2）DNA的二级结构的二级结构-双螺旋结构模型双螺旋结构模型74人体的物质组成目录目录lA=T，G=Cl不同生物种属的不同生物种属的DNA的碱基组成不同的碱基组成不同l同一个体的不同器官或组织的同一个体的不同器官或组织的DNA碱基组成碱基组成相同。相同。Chargaff 规则规则DNA双螺旋结构的建立双螺旋结构的建立获得了高质量的获得了高质量的DNA分子的分子的X射线衍射照片。射线衍射照片。提出了提出了DNA分子双螺旋结构分子双螺旋结构(double helix)模型。模型。75人体的物质组成目录目录 两两条条多多聚聚核核苷苷酸酸链链在在空空间间的的走走向向呈呈反反向向平平行行(anti-parallel)。两两条条链链围围绕绕着着同同一一个个螺螺旋旋轴轴形形成成右右手手螺螺旋旋(right-handed)的的结结构构。双双螺螺旋旋结结构构的的直直径径为为2.0nm，螺距为，螺距为3.4nm。两两条条链链的的脱脱氧氧核核糖糖和和磷磷酸酸基基团团构构成成链链的的骨骨架架，位位于于螺螺旋旋外外侧侧；碱碱基基位位于于螺螺旋旋的的内内侧侧，并并形形成成相相应应的的互补配对。互补配对。DNA双螺旋结构模型要点双螺旋结构模型要点DNA是反向平行、右手螺旋的双链结构是反向平行、右手螺旋的双链结构76人体的物质组成目录目录77人体的物质组成目录目录由碱基配对之间形成的氢键（由碱基配对之间形成的氢键（A=T、GC）维持两条链间的横向稳定。在垂直方向，是维持两条链间的横向稳定。在垂直方向，是碱基对平面间的堆积力（即疏水力与范德华碱基对平面间的堆积力（即疏水力与范德华力）维持纵向稳定。力）维持纵向稳定。在双螺旋表面有两个与双螺旋走向一致的沟，在双螺旋表面有两个与双螺旋走向一致的沟，一个较深较宽，称大沟；一个较窄较浅，称小沟。一个较深较宽，称大沟；一个较窄较浅，称小沟。它是各种酶和蛋白因子可以识别它是各种酶和蛋白因子可以识别DNA的特征序列。的特征序列。78人体的物质组成目录目录原核生物原核生物DNA的环状超螺旋结构的环状超螺旋结构原核生物原核生物DNA多为环状，以负超螺旋的形多为环状，以负超螺旋的形式存在，平均每式存在，平均每200200碱基就有一个超螺旋形成。碱基就有一个超螺旋形成。（3 3）DNA的三级结构的三级结构79人体的物质组成目录目录nDNA超螺旋结构的电镜图象超螺旋结构的电镜图象80人体的物质组成目录目录真核生物真核生物DNA的高度有序和高度致密的结构的高度有序和高度致密的结构真真核核生生物物DNA以以非非常常有有序序的的形形式式存存在在于于细细胞胞核核内。内。在在细细胞胞周周期期的的大大部部分分时时间间里里，DNA以以松松散散的的染染色色质质(chromatin)形形式式存存在在，在在细细胞胞分分裂裂期期，则形成高度致密的染色体则形成高度致密的染色体(chromosome)。81人体的物质组成目录目录DNA染色质呈现出的串珠样结构。染色质呈现出的串珠样结构。染色质的基本单位是核小体染色质的基本单位是核小体(nucleosome)。nDNA染色质的电镜图像染色质的电镜图像82人体的物质组成目录目录DNA：约约200bp 组蛋白：组蛋白：H1H2A，H2BH3H4n核小体的组成核小体的组成83人体的物质组成目录目录n核小体串珠样的结构核小体串珠样的结构84人体的物质组成目录目录n双链双链DNA的折叠和组装的折叠和组装85人体的物质组成目录目录DNA经过多次折叠，被压缩了800010000倍，组装在直径只有为数微米的细胞核内。86人体的物质组成目录目录n真核生物的染色体真核生物的染色体87人体的物质组成目录目录4RNA的分子结构的分子结构（1）RNA的一级结构的一级结构 组成组成RNA的基本结构单位是的基本结构单位是AMP、GMP、CMP和和UMP四种核苷酸。四种核苷酸。RNA的一级结构的一级结构是指是指RNA链中的链中的核苷酸排列顺序核苷酸排列顺序或或碱基的排列顺序碱基的排列顺序。核。核苷酸之间也是通过苷酸之间也是通过3，5-磷酸二酯键连接。磷酸二酯键连接。RNA通通常以单链形式存在，但也可以有局部区域自身发生常以单链形式存在，但也可以有局部区域自身发生回折，回折内的多核苷酸链呈双螺旋结构，并在螺回折，回折内的多核苷酸链呈双螺旋结构，并在螺旋区内形成碱基配对（旋区内形成碱基配对（A-U，G-C）。）。88人体的物质组成目录目录（2）RNA的种类、分布、功能的种类、分布、功能89人体的物质组成目录目录信信使使RNA(messenger RNA,mRNA)是是合合成成蛋蛋白白质的模板。质的模板。不不均均一一核核RNA(hnRNA)含含有有内内含含子子(intron)和和外显子外显子(exon)。外外显显子子是是氨氨基基酸酸的的编编码码序序列列，而而内内含含子子是是非非编编码序列。码序列。hnRNA经过剪切后成为经过剪切后成为成熟的成熟的mRNA。信使信使RNA90人体的物质组成目录目录n帽子结构帽子结构:m7GpppNm大部分真核细胞大部分真核细胞mRNA的的5末端具有末端具有m7GpppNm帽子结构帽子结构 mRNA的的 帽帽 结结 构构 可可 以以 与与 帽帽 结结 合合 蛋蛋 白白(cap binding protein，CBP)结合。结合。91人体的物质组成目录目录真核生物的真核生物的mRNA 的的3-末端转录末端转录后加上一段长短不一（后加上一段长短不一（80250）个）个聚聚腺苷酸。腺苷酸。在真核生物在真核生物mRNA的的3 3末端有多聚腺苷酸末端有多聚腺苷酸（polyApolyA）尾巴）尾巴92人体的物质组成目录目录mRNA核内向胞质的转位核内向胞质的转位mRNA的稳定性维系的稳定性维系翻译起始的调控翻译起始的调控 n帽子结构和帽子结构和多聚多聚A尾的功能尾的功能93人体的物质组成目录目录转转运运RNA(transfer RNA,tRNA)在在蛋蛋白白质质合合成成过过程程中中作作为为各各种种氨氨基基酸酸的的载载体体,将将氨氨基基酸酸转转呈呈给给mRNA。由由70120核苷酸组成；核苷酸组成；占细胞总占细胞总RNA的的15%；具有很好的稳定性。具有很好的稳定性。转运转运RNA94人体的物质组成目录目录tRNA中含有多种中含有多种稀有碱基稀有碱基95人体的物质组成目录目录tRNA具具有有局局部部的的茎茎环环(stem-loop)结结 构构或或发发卡卡(hairpin)结结构。构。tRNA的二级结构的二级结构呈三叶草型呈三叶草型tRNA的二级结构的二级结构三叶草型三叶草型氨基酸臂氨基酸臂DHU环环反密码环反密码环TC环环附加叉附加叉96人体的物质组成目录目录tRNA的三级结构呈倒的三级结构呈倒L型型97人体的物质组成目录目录tRNA的的3-末末端都是以端都是以CCA结尾。结尾。3-末末端的端的A的的-OH与氨与氨基酸共价连结，基酸共价连结，tRNA成为成为了氨基酸的载体。了氨基酸的载体。不同的不同的tRNA可以结合不可以结合不同的氨基酸。同的氨基酸。tRNA的功能的功能98人体的物质组成目录目录tRNA的反密码子环上有一个由三个核苷酸构成的反密码子(anticodon)。tRNA上的反密码子依照碱基互补的原则识别mRNA上的密码子。tRNA的反密码子识别的反密码子识别mRNA的密码子的密码子99人体的物质组成目录目录核核蛋蛋白白体体RNA(ribosomal RNA，rRNA)是细胞内含量最多的是细胞内含量最多的RNA(80)。rRNA与与核核蛋蛋白白体体蛋蛋白白结结合合组组成成核核蛋蛋白白体体(ribosome，也也称称核核糖糖体体)，为为蛋蛋白白质质的的合成提供场所。合成提供场所。核糖体核糖体RNA100人体的物质组成目录目录核酸的酸碱及溶解度性质l核酸为多元酸，具有较强的酸性。核酸为多元酸，具有较强的酸性。核酸的高分子性质l粘度：粘度：DNARNA dsDNA ssDNAl沉沉降降行行为为:不不同同构构象象的的核核酸酸分分子子的的沉沉降降的的速速率率有有很很大大差差异异，这这是是超超速速离离心心法法提提取取和和纯化核酸的理论基础。纯化核酸的理论基础。（1）一般性质一般性质 5.核酸的理化性质核酸的理化性质 101人体的物质组成目录目录核酸在波长核酸在波长 260nm 处有强烈的吸收，处有强烈的吸收，是由是由碱基的共轭双键碱基的共轭双键所决定的。这一特所决定的。这一特性常用作核酸的定性和定量分析。性常用作核酸的定性和定量分析。核酸的紫外吸收性质核酸的紫外吸收性质102人体的物质组成目录目录在某些理化因素作用下，在某些理化因素作用下，DNA双链解双链解开成两条单链开成两条单链的过程。的过程。n定义定义DNA变性的本质是双链间氢键的断裂。变性的本质是双链间氢键的断裂。（2）DNA的变性的变性 103人体的物质组成目录目录协同性的协同性的DNA解链解链高温或极端的高温或极端的pHnDNA的变性的变性104人体的物质组成目录目录增增色色效效应应(hyperchromic effect)：DNA变变性性时其溶液时其溶液OD260增高增高的现象。的现象。nDNA解链时的解链时的紫紫外吸收变化外吸收变化105人体的物质组成目录目录变性变性DNA 常发生一些理化及生物学性质的改变：常发生一些理化及生物学性质的改变：溶液黏度降低，溶液黏度降低，DNA 双螺旋是紧密的刚性结构，双螺旋是紧密的刚性结构，变性后代之以柔软而松散的无规则单股线性结构，变性后代之以柔软而松散的无规则单股线性结构，DNA 黏度因此而明显下降；黏度因此而明显下降；溶液旋光性发生改变，变性后整个溶液旋光性发生改变，变性后整个DNA 分子的分子的对称性及分子局部的构性改变，使对称性及分子局部的构性改变，使DNA 溶液的旋光溶液的旋光性发生变化；性发生变化；增色效应增色效应，是指变性后，是指变性后DNA溶液的紫外吸收作用溶液的紫外吸收作用增强的效应。增强的效应。106人体的物质组成目录目录nDNA的解的解链链曲线曲线连连续续加加热热DNA的的过过程程中中以以温温度度相相对对于于A260值值作作图图，所所得得的的曲曲线线称称为为解链曲线解链曲线。解解链链过过程程中中，紫紫外外吸吸光光度度的的变变化化达达到到最最大大变变化化值值的的一一半半时时所所对对应应的温度。的温度。解链温度解链温度(melting temperature，Tm)107人体的物质组成目录目录（3）DNA复性与核酸分子杂交复性与核酸分子杂交当当变变性性条条件件缓缓慢慢地地除除去去后后，两两条条解解离离的的互互补补链链可可重重新新配配对对，恢恢复复原原来来的的双双螺螺旋旋结结构构，这一现象称为这一现象称为DNA复性复性(renaturation)。减减色色效效应应：DNA复复性性时时，其其溶溶液液OD260降低。降低。热热变变性性的的DNA经经缓缓慢慢冷冷却却后后即即可可复复性性，这一过程称为这一过程称为退火退火(annealing)。108人体的物质组成目录目录不不同同种种类类的的DNA单单链链分分子子或或RNA分分子子放放在在同同一一溶溶液液中中，只只要要两两种种单单链链分分子子之之间间存存在在着着一一定定程程度度的的碱碱基基配配对对关关系系，在在适适宜宜的的条条件件可可以以在在不不同同的分子间形成的分子间形成杂化双链杂化双链(heteroduplex)。这这种种杂杂化化双双链链可可以以在在不不同同的的DNA与与DNA之之间间形形成成，也也可可以以在在DNA和和RNA分分子子间间或或者者RNA与与RNA分子间形成。这种现象称为核酸分子杂交。分子间形成。这种现象称为核酸分子杂交。n核酸分子杂交核酸分子杂交(hybridization)109人体的物质组成目录目录n核酸分子杂交核酸分子杂交110人体的物质组成目录目录研究研究DNA分子中某一种基因的位置。分子中某一种基因的位置。监定两种核酸分子间的序列相似性。监定两种核酸分子间的序列相似性。检测某些专一序列在待检样品中存在与否。检测某些专一序列在待检样品中存在与否。n核酸分子杂交的应用核酸分子杂交的应用111人体的物质组成目录目录（三）（三）酶酶目前将生物催化剂分为两类:酶酶、核酶（脱氧核酶）核酶（脱氧核酶）酶酶是是一一类类由由活活细细胞胞产产生生的的，对对其其底底物物有特异催化作用的蛋白质。有特异催化作用的蛋白质。1.酶的概念酶的概念 112人体的物质组成目录目录公元前两千多年，我国已有酿酒记载。公元前两千多年，我国已有酿酒记载。一一百百余余年年前前，Pasteur认认为为发发酵酵是是酵酵母母细细胞胞生生命命活活动的结果。动的结果。1878年，年，Khne首次提出首次提出Enzyme一词。一词。1897年年，Eduard Buchner用用不不含含细细胞胞的的酵酵母母提提取取液，实现了发酵。液，实现了发酵。1926年年，Sumner首首次次从从刀刀豆豆中中提提纯纯出出脲脲酶酶结结晶晶(deoxyribozyme)。113人体的物质组成目录目录1982年年，Cech首首次次发发现现RNA也也具具有有酶酶的的催催化化活活性性，提出核酶提出核酶(ribozyme)的概念。的概念。1994年年，BreakerBreaker等等发发现现人人工工合合成成DNADNA的的某某些些片片段段具具 有有 酶酶 的的 催催 化化 活活 性性 而而 称称 为为 脱脱 氧氧 核核 酶酶 (deoxyribozyme)。114人体的物质组成目录目录2.酶分子的组成酶分子的组成蛋白质部分：酶蛋白蛋白质部分：酶蛋白(apoenzyme)辅助因子辅助因子(cofactor)金属离子金属离子小分子有机化合物小分子有机化合物全酶全酶(holoenzyme)n结合酶结合酶(conjugated enzyme)n n单纯酶单纯酶单纯酶单纯酶 (simple enzyme)(simple enzyme)115人体的物质组成目录目录n全酶分子中各部分在催化反应中的作用全酶分子中各部分在催化反应中的作用:酶蛋白酶蛋白决定反应的特异性决定反应的特异性辅助因子辅助因子决定反应的种类与性质决定反应的种类与性质一种酶蛋白只能与一种辅助因子结合成为一种特异一种酶蛋白只能与一种辅助因子结合成为一种特异性的酶，而一种辅助因子可以跟不同的酶蛋白结合性的酶，而一种辅助因子可以跟不同的酶蛋白结合以构成许多特异性不同的酶。以构成许多特异性不同的酶。n辅助因子有的是辅助因子有的是金属离子金属离子，有的是，有的是小分子有机小分子有机化合物化合物。116人体的物质组成目录目录金属酶金属酶(metalloenzyme)金属离子与酶结合紧密，提取过程中不金属离子与酶结合紧密，提取过程中不易丢失。易丢失。金属激活酶金属激活酶(metal-activated enzyme)金属离子为酶的活性所必需，但与酶的金属离子为酶的活性所必需，但与酶的结合不甚紧密。结合不甚紧密。n金属离子是最多见的辅助因子金属离子是最多见的辅助因子117人体的物质组成目录目录金属金属离子的作用：离子的作用：稳定酶的构象；稳定酶的构象；参与催化反应，传递电子；参与催化反应，传递电子；在酶与底物间起桥梁作用；在酶与底物间起桥梁作用；中和阴离子，降低反应中的静电斥中和阴离子，降低反应中的静电斥力等。力等。118人体的物质组成目录目录n小分子有机化合物是一些化学稳定的小分子物质。其主要作用是参与酶的催化过程，在其主要作用是参与酶的催化过程，在反应中传递电子、质子或一些基团。反应中传递电子、质子或一些基团。这类辅助因子主要为这类辅助因子主要为维生素或维生素维生素或维生素类物质类物质，此外还有铁卟啉，此外还有铁卟啉。119人体的物质组成目录目录参与的维生素 辅酶（辅基）形式 辅助因子的功能 维生素B1（硫胺素）TPP（焦磷酸硫胺素）转醛基、转酮基 维生素B2（核黄素）FMN（黄素单核苷酸）递氢 FAD（黄素腺嘌呤二核苷酸）递氢维生素PPNAD+（尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸)NADP（尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸)递氢维生素B6 磷酸吡哆醛，磷酸吡哆胺 转氨基 泛酸辅酶A（CoA）转酰基叶酸四氢叶酸转甲基、甲烯基、甲炔基、甲酰基等一碳单位生物素生物素固定二氧化碳维生素B12钴胺素辅酶类转甲基维生素与辅酶（辅基）的关系维生素与辅酶（辅基）的关系 120人体的物质组成目录目录（3）酶的活性中心）酶的活性中心酶分子中氨基酸残基侧链的化学基团中，一些酶分子中氨基酸残基侧链的化学基团中，一些与酶活性密切相关的化学基团与酶活性密切相关的化学基团称为称为必需基团必需基团。n必需基团必需基团(essential group)常见的必需基团有组氨酸残基上的常见的必需基团有组氨酸残基上的咪唑基咪唑基、半、半胱氨酸残基上的胱氨酸残基上的巯基巯基、丝氨酸残基上的、丝氨酸残基上的羟基羟基和天冬和天冬氨酸、谷氨酸的氨酸、谷氨酸的羧基羧基等。等。121人体的物质组成目录目录指指必需基团在空间结构上彼此靠近，组成具必需基团在空间结构上彼此靠近，组成具有特定空间结构的区域，能与底物特异结合并将有特定空间结构的区域，能与底物特异结合并将底物转化为产物。底物转化为产物。这一区域称为这一区域称为酶的活性中心酶的活性中心（active centeractive center）或）或活性部位活性部位（active siteactive site）。）。n酶的活性中心酶的活性中心(active center)122人体的物质组成目录目录活性中心内的必需基团活性中心内的必需基团结合基团结合基团(binding group)与底物相结合与底物相结合与底物相结合与底物相结合催化基团催化基团(catalytic group)催化底物转变成产物催化底物转变成产物 位于活性中心以外，维持酶活性中心应有位于活性中心以外，维持酶活性中心应有的空间构象和（或）作为调节剂的结合部位所的空间构象和（或）作为调节剂的结合部位所必需。必需。活性中心外的必需基团活性中心外的必需基团123人体的物质组成目录目录底底 物物 活性中心以外活性中心以外的必需基团的必需基团结合基团结合基团催化基团催化基团 活性中心活性中心 124人体的物质组成目录目录有些酶在细胞内合成或初分泌时只是酶有些酶在细胞内合成或初分泌时只是酶有些酶在细胞内合成或初分泌时只是酶有些酶在细胞内合成或初分泌时只是酶的无活性前体，此前体物质称为酶原。的无活性前体，此前体物质称为酶原。的无活性前体，此前体物质称为酶原。的无活性前体，此前体物质称为酶原。在一定条件下，酶原向有活性酶转化的过程。在一定条件下，酶原向有活性酶转化的过程。在一定条件下，酶原向有活性酶转化的过程。在一定条件下，酶原向有活性酶转化的过程。（4）酶原与酶原激活）酶原与酶原激活n酶原酶原(zymogen)n酶原的激活酶原的激活125人体的物质组成目录目录n酶原激活的机理酶原激活的机理酶酶 原原分子构象发生改变分子构象发生改变形成或暴露出酶的活性中心形成或暴露出酶的活性中心 一个或几个特定的肽键断裂，水解一个或几个特定的肽键断裂，水解掉一个或几个短肽掉一个或几个短肽在特定条件下在特定条件下126人体的物质组成目录目录赖赖缬缬天天天天天天天天甘甘异异赖赖缬缬天天天天天天天天缬缬组组丝丝S SS SS SS S464618183 3甘甘异异缬缬组组丝丝S SS SS SS S肠激酶肠激酶肠激酶肠激酶胰蛋白酶胰蛋白酶胰蛋白酶胰蛋白酶活性中心活性中心活性中心活性中心胰蛋白酶原的激活过程胰蛋白酶原的激活过程127人体的物质组成目录目录n 酶原激活的生理意义酶原激活的生理意义避免细胞产生的酶对细胞进行自身消化，避免细胞产生的酶对细胞进行自身消化，并使酶在特定的部位和环境中发挥作用，保证并使酶在特定的部位和环境中发挥作用，保证体内代谢正常进行。体内代谢正常进行。有的酶原可以视为酶的储存形式。在需要有的酶原可以视为酶的储存形式。在需要时，酶原适时地转变成有活性的酶，发挥其催时，酶原适时地转变成有活性的酶，发挥其催化作用。化作用。128人体的物质组成目录目录（5 5）同工酶同工酶同同工工酶酶(isoenzyme)是是指指催催化化相相同同的的化化学学反反应应，而而酶酶蛋蛋白白的的分分子子结结构构理理化化性质乃至免疫学性质不同的一组酶。性质乃至免疫学性质不同的一组酶。n定义定义129人体的物质组成目录目录同工酶具有相同或相似的活性中心，但其理化性质和同工酶具有相同或相似的活性中心，但其理化性质和免疫学性质不同；细胞定位、专一性、活性及其调节免疫学性质不同；细胞定位、专一性、活性及其调节可有所不同。至今已知的同工酶已有百余种，如己糖可有所不同。至今已知的同工酶已有百余种，如己糖激酶，乳酸脱氢酶等，其中以乳酸脱氢酶（激酶，乳酸脱氢酶等，其中以乳酸脱氢酶（LDH）研究得最为清楚，它是由研究得最为清楚，它是由4个亚基组成的四聚体，亚个亚基组成的四聚体，亚基有两型：骨骼肌型（基有两型：骨骼肌型（M型）和心肌型（型）和心肌型（H型）。两型）。两种亚基以不同比例组成种亚基以不同比例组成5种同工酶，即：种同工酶，即：LDH1、LDH2、LDH3、LDH4、LDH5。130人体的物质组成HHHHHHH MHHMMHMMMMMMMLDH1 (H4)LDH2(H3M)LDH3(H2M2)LDH4(HM3)LDH5 (M4)乳酸脱氢酶的同工酶乳酸脱氢酶的同工酶n举例举例 1131人体的物质组成目录目录（6）变构酶）变构酶 某些酶分子还可以与其他一些物质（蛋白质、某些酶分子还可以与其他一些物质（蛋白质、小分子有机化合物、离子等）结合，结合后使酶的小分子有机化合物、离子等）结合，结合后使酶的空间构象发生改变，从而影响酶的活性（增高或降空间构象发生改变，从而影响酶的活性（增高或降低），这种现象称为变构效应，这类可受变构剂调低），这种现象称为变构效应，这类可受变构剂调节的酶称节的酶称变构酶变构酶(allosteric enzyme)。变构酶是。变构酶是体内快速调节酶活性的重要方式，在代谢调节中具体内快速调节酶活性的重要方式，在代谢调节中具有重要的意义。有重要的意义。132人体的物质组成目录目录在反应前后没有质和量的变化；在反应前后没有质和量的变化；只能催化热力学允许的化学反应；只能催化热力学允许的化学反应；只能加速可逆反应的进程，而不改变反应只能加速可逆反应的进程，而不改变反应的平衡点。的平衡点。n酶与一般催化剂的共同点：酶与一般催化剂的共同点：（1 1）酶促反应的特点）酶促反应的特点3.3.酶促反应的特点及机制酶促反应的特点及机制133人体的物质组成目录目录酶具有极高的催化效率 酶的催化效率通常比非催化反应高酶的催化效率通常比非催化反应高1081020倍，倍，比一般催化剂高比一般催化剂高1071013倍。倍。酶的催化不需要较高的反应温度。酶的催化不需要较高的反应温度。酶和一般催化剂加速反应的机理都是降低反应酶和一般催化剂加速反应的机理都是降低反应的的活化能活化能(activation energy)。酶比一般催化。酶比一般催化剂更有效地降低反应的活化能。剂更有效地降低反应的活化能。134人体的物质组成目录目录n根据酶对其底物结构选择的严格程度不同，根据酶对其底物结构选择的严格程度不同，酶的特异性可大致分为以下酶的特异性可大致分为以下3种类型：种类型：绝对特异性(absolute specificity)：只能作用于特定结构的底物，进行一种专一的反应，生成一种特定结构的产物。相对特异性(relative specificity)：作用于一类化合物或一种化学键。立体结构特异性(stereospecificity)：作用于立体异构体中的一种。136人体的物质组成目录目录酶的可调节性酶促反应受多种因素的调控，以适应机体酶促反应受多种因素的调控，以适应机体对不断变化的内外环境和生命活动的需要。对不断变化的内外环境和生命活动的需要。酶具有高度不稳定性 酶的化学本质是蛋白质，易受高温、酶的化学本质是蛋白质，易受高温、强酸、强碱等理化因素影响，使酶发生变性，强酸、强碱等理化因素影响，使酶发生变性，催化活性下降或活性丧失。催化活性下降或活性丧失。137人体的物质组成目录目录（2 2）酶促反应的机制）酶促反应的机制降低反应活化能酶和一般催化剂一样，加速反应的作酶和一般催化剂一样，加速反应的作用都是通过降低反应的用都是通过降低反应的活化能活化能(activation energy)实现的。实现的。活化能活化能：底物分子从初态转变到活化：底物分子从初态转变到活化态所需的能量。态所需的能量。138人体的物质组成目录目录酶与底物相互接近时，其结构相互诱导、相互酶与底物相互接近时，其结构相互诱导、相互变形和相互适应，进而相互结合。这一过程变形和相互适应，进而相互结合。这一过程称为酶称为酶-底物结合的底物结合的诱导契合诱导契合(induced-fit)。酶-底物复合物的形成与诱导契合假说 139人体的物质组成目录目录酶在反应中将诸底物结合