卫生类主管药师考试基础知识生理学2.docx

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卫生类主管药师考试基础知识生理学2

生物化学

第一节　蛋白质的结构与功能

　　一、蛋白质的分子组成

　　1.组成蛋白质的元素

　　主要有碳、氢、氧、氮和硫。

各种蛋白质中含氮量相近，平均为16%，因此测定生物样品中的含氮量可得出蛋白质的大致含量：

每克样品含氮的克数×6.25=蛋白质的克数／克样品。

　　2.氨基酸是组成蛋白质的基本单位

　　人体内组成蛋白质的氨基酸共有20种，均为L-α氨基酸（甘氨酸不含手性碳原子，无旋光性）。

　　氨基酸按侧链的理化性质分为4类：

　　①非极性疏水性氨基酸：

色氨酸、缬氨酸、脯氨酸、苯丙氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、蛋氨酸（甲硫氨酸）和丙氨酸；

　　②极性中性氨基酸：

半胱氨酸、天冬酰胺、甘氨酸、苏氨酸、酪氨酸、谷氨酰胺和丝氨酸；（此处与教材不一致，教材有误，以老师讲解为准）

　　③酸性氨基酸：

天冬氨酸、谷氨酸；

　　④碱性氨基酸：

赖氨酸、精氨酸和组氨酸。

　　3.氨基酸属于两性电解质

　　为兼性离子　色氨酸和酪氨酸在280nm波长处有最大光吸收，而绝大多数蛋白质都含有色氨酸和酪氨酸，因此紫外吸收法是分析溶液中蛋白质含量的简便方法。

　　4.肽与肽键

　　一个氨基酸的氨基与另一个氨基酸的羧基脱去1分子水，所形成的酰胺键称为肽键。

　　氨基酸通过肽键相连而成肽链，少于10个氨基酸的肽链称为寡肽，多于10个氨基酸的肽链称为多肽。

　　多肽链中氨基末端写在左侧，羧基末端写在肽链的右侧，以氨基末端的氨基酸为1号对多肽链进行编号，从左向右顺序排列。

　　二、蛋白质的分子结构

　　1.蛋白质的一级结构

　　多肽链中氨基酸的排列顺序称为蛋白质的一级结构，蛋白质一级结构中的主要化学键是肽键。

　　2.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，也就是该肽链主链骨架原子的相对空间位置。

蛋白质二级结构包括α-螺旋、β-折叠、β-转角和无规则卷曲。

维持蛋白质二级结构的化学键是氢键。

　　3.蛋白质的三级结构

　　整条肽链中全部氨基酸残基的相对空间位置，即整条肽链所有原子在三维空间的排布位置。

蛋白质三级结构的形成和稳定主要靠次级键——疏水作用力、离子键、氢键和范德华力等。

　　4.蛋白质的四级结构

　　蛋白质分子中各亚基的空间分布及亚基接触部位的布局和相互作用，称为蛋白质的四级结构。

维系四级结构的作用力主要是疏水作用力，氢键和离子键也参与维持四级结构。

　　并非所有蛋白质都有四级结构。

含有四级结构的蛋白质，单独的亚基一般没有生物学功能。

　　5.蛋白质的空间构象

　　蛋白质的空间构象由一级结构决定，常需分子伴侣（帮助多肽链正确折叠）的参与。

其作用：

　　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促进对蛋白质分子中二硫键的正确形成。

（1）肽单元：

参与肽键的6个原子——Cα1、C、0、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。

（2）模体

　　在许多蛋白质分子中，2个或3个具有二级结构的肽段，在空间上相互接近，形成一个具有特殊功能的空间结构，称为模体。

　　（3）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。

　　三、蛋白质结构与功能的关系

（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

　　蛋白质变性后，空间结构被破坏，但一级结构不变，复性后空间结构再次形成，生物学活性恢复。

　　2.镰刀形红细胞贫血

　　人血红蛋白β亚基的第6位氨基酸的谷氨酸，被缬氨酸所取代。

（记忆：

镰刀割谷子，累了歇一会儿）

（二）蛋白质空间结构与功能的关系

　　血红蛋白（Hb）由2条α链和2条β链与辅基组成，通过血红蛋白中的Fe2+与氧结合，发挥运输氧的作用。

　　1.协同效应　一个寡聚体亚基与其配体结合后，影响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。

如，Hb的第一个亚基与O2结合以后，促进了后续亚基与O2结合，即为正协同效应。

　　2.别构效应　又称变构效应。

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。

　　四、蛋白质的理化性质

（一）蛋白质的两性电离

　　蛋白质解离成正、负离子的趋势相等，即成为兼性离子，此时pH称为等电点（pI）。

pH＞pI，蛋白质带负电荷；pH＜pI，蛋白质带正电荷。

（二）蛋白质的胶体性质

　　维持蛋白质溶液稳定的因素有两个：

①水化膜：

蛋白质颗粒表面大多为亲水基团，可吸引水分子，使颗粒表面形成一层水化膜，从而阻断蛋白质颗粒的相互聚集，防止溶液中蛋白质的沉淀析出。

②同种电荷：

在pH≠pI的溶液中，蛋白质带有同种电荷。

同种电荷相互排斥，阻止蛋白质颗粒相互聚集、沉淀。

　　（三）蛋白质的变性与复性

　　在某些物理和化学因素作用下，蛋白质的空间构象被破坏，其理化性质改变和生物活性丧失，称为变性。

变性后，其溶解度降低，黏度增加，结晶能力消失，易被蛋白酶水解。

变性的蛋白质易于沉淀，但是沉淀的蛋白质不一定变性。

变性的蛋白质，只要其一级结构仍完好，可在一定条件下恢复其空间结构，随之理化性质和生物学性质也重现，这称为复性。

　　（四）蛋白质的紫外吸收

　　在280nm波长处有特征性吸收峰，可作蛋白质定量测定。

　　（五）蛋白质的呈色反应

　　有茚三酮反应，双缩脲反应等。

　　组成人体蛋白质多肽链的基本单位是

　　A.L-α-氨基酸

　　B.D-α-氨基酸

　　C.L-β-氨基酸

　　D.D-β-氨基酸

　　E.以上都不是

『正确答案』A

　　下列氨基酸，无L型或D型之分的是

　　A.苏氨酸

　　B.谷氨酸

　　C.丝氨酸

　　D.甘氨酸

　　E.酰胺酸

『正确答案』D

　　A.蛋白质一级结构

　　B.蛋白质二级结构

　　C.蛋白质三级结构

　　D.蛋白质四级结构

　　E.单个亚基结构

　　1.不属于空间结构的是

　　2.整条肽链中全部氨基酸的相对空间位置

『正确答案』A、C

　　变性蛋白质的主要特点是

　　A.不易被蛋白水解酶水解

　　B.一级结构被破坏

　　C.溶解性增加

　　D.生物学活性丧失

　　E.分子量降低

『正确答案』D

　　Hb的第一个亚基与O2结合后促进其他亚基与O2结合称为

　　A.正协同效应

　　B.变构效应

　　C.不可逆性抑制

　　D.竞争性抑制

　　E.负协同效应

『正确答案』A

第二节　核酸的结构与功能

　　一、核酸的化学组成及一级结构

　　核酸包括，脱氧核糖核酸（DNA）、核糖核酸（RNA）。

核苷酸是核酸的基本组成单位。

　　1.核苷酸中的成分

（1）碱基：

嘌呤（A、G），嘧啶（T、C、U）

（2）戊糖：

脱氧核糖、核糖

　　（3）磷酸

　　2.戊糖与核苷

（1）碱基和戊糖通过糖苷键构成核苷。

（2）核苷（脱氧核苷）与磷酸通过酯键构成核苷酸（脱氧核苷酸）。

　　3.核苷酸的结构与命名

　　核苷一磷酸（NMP）、核苷二磷酸（NDP）、核苷三磷酸（NTP）、环腺苷酸（cAMP）、环鸟苷酸（cGMP）

　　4.一级结构

　　在核苷酸链中，核苷酸的排列顺序，称为核酸的一级结构。

核苷酸之间通过3’，5’磷酸二酯键。

书写应从5’到3’。

　　5.DNA与RNA的区别（后述）

　　二、DNA的空间结构与功能

　　1.DNA的二级结构——双螺旋模型

　　①反向平行双链右手螺旋结构，脱氧核糖和磷酸骨架位于双链的外侧，碱基位于内侧，两条链的碱基之间以氢键相连接。

A=T，G≡C。

　　②螺旋一周包含1Obp，每个碱基的旋转角度为36°。

碱基平面之间相距0.34nm，螺距为3.4nm，螺旋直径为2nm。

双螺旋分子存在一个大沟和一个小沟。

　　③维持双螺旋稳定的主要力是碱基堆积力（疏水性堆积力）（纵向）和氢键（横向）。

　　2.DNA的超螺旋结构

　　DNA的三级结构为二级结构紧密盘曲形成的超螺旋，其意义在于压缩分子体积，减少所占空间。

　　原核生物的DNA大多是以共价封闭的环状双螺旋分子形式存在于细胞中。

真核生物细胞中DNA和蛋白质构成核小体。

　　3.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。

一个生物体的全部基因序列称为基因组。

　　三、RNA的结构与功能

　　1.信使RNA（mRNA）

　　半衰期最短的RNA

　　转录核内DNA遗传信息碱基排列顺序作为蛋白质合成的模板。

　　2.转运RNA（tRNA）

　　分子量最小的RNA

　　二级结构为三叶草形

　　各种氨基酸的转运载体在蛋白质合成中转运氨基酸原料。

　　3.核蛋白体RNA（rRNA）

　　细胞内含量最多的RNA

　　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。

小亚基

大亚基

真核生物

18S

5S、5.8S、28S

原核生物

16S

5S、23S

　　四、核酸的理化性质

　　1.DNA变性

　　双螺旋DNA经加热及化学处理（如有机溶剂、酸、碱等），使互补碱基对间的氢键断裂，双螺旋结构松散，变成单链的过程。

DNA变性后，生物活性丧失，但共价键不被破坏，一级结构没有改变。

　　热变性的DNA经缓慢冷却后，两条互补链可重新恢复天然的双螺旋构象，称为复性，也称退火。

　　2.增色效应

　　DNA和RNA溶液均具有260nm紫外吸收峰，这是DNA和RNA定量最常用的方法。

　　变性时双螺旋松解，碱基暴露，对260nm紫外吸收将增加，OD260值增高称之为增色效应；复性后，OD260值减小称为减色效应。

　　3.Tm值

　　紫外光吸收值达到最大值的50%时的温度称为DNA的融解温度（解链温度）（Tm）。

GC含量越高，Tm值越大；另外核酸分子越大，Tm值也越大。

　　4.探针

　　一小段已知序列的单链核苷酸用放射性核素（如32P、35S）或生物素标记其末端或全链，可依碱基配对规律与具有互补序列的待测核酸进行杂交，以探测它们的同源程度，这段核苷酸链称为探针。

　　DNA碱基组成的规律是

　　A.[A]=[C]，[T]=[G]

　　B.[A]+[T]=[C]+[G]

　　C.[A]=[T]；[C]=[G]

　　D.（[A]+[T]）/（[C]+[G]）=1

　　E.[A]=[G]=[T]=[C]

『正确答案』C

　　组成多聚核苷酸的骨架成分是

　　A.碱基与戊糖

　　B.碱基与磷酸

　　C.碱基与碱基

　　D.戊糖与磷酸

　　E.戊糖与戊糖

『正确答案』D

　　下列有关DNA二级结构的叙述哪一项是不正确的

　　A.双螺旋中的两条DNA链的方向相反

　　B.双螺旋以左手方式盘绕为主

　　C.碱基A与T配对，C与G配对

　　D.双螺旋的的直径大约是2nm

　　E.双螺旋每周含有10对碱基

『正确答案』B

　　DNA变性时其结构变化表现为

　　A.磷酸二酯键断裂

　　B.N-C糖苷键断裂

　　C.戊糖内C-C键断裂

　　D.碱基内C-C键断裂

　　E.对应碱基间氢