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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（primarystructure）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-pleatedsheet）
b-转角（b-turn）无规卷曲（nonregularcoil）
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
◆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；
◆螺旋体中所有氨基酸残基侧链都伸向外侧；
◆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；
◆每隔3.6个氨基酸残基，螺旋上升一圈；
每圈间距0.54nm。
5．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）10
2.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3.4nm。
6.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。
ⅡRNA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.mRNA5'
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mRNA5'
端无帽子结构，真核mRNA5'
端有一段帽子结构（m7GpppNmpNmp-）；
3）原核mRNA3’端无PolyA，真核mRNA3’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；
TC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）；
TC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。
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EDTA
2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．核酸的光学性质：
嘌呤和嘧啶具有共轭双键，能强烈吸收紫外光。
在260nm处有最大吸收峰。
对于纯的DNA或RNA，可以通过测得A260来测定核酸的含量。
A260的大小：
游离核苷酸>
RNA>
DNA
4.核酸的变性：
核酸在某些物理或化学因素的作用下，其空间结构发生改变，双螺旋解开，从而引起理化性质的改变及生物学活性的降低或丧失,并不涉及3’,5’-磷酸二酯键的断裂。
引起变性的因素有：
加热、酸碱、尿素、甲醛等。
5.核酸的复性：
变性的DNA在适当的条件下，彼此分开的单链重新缔合成双螺旋结构，其理化性质和生物学活性恢复的过程。
6.退火：
热变性的DNA降温复性的过程。
复性是变性的逆转。
但需要一定的条件，要在一定的盐浓度下缓慢降温。
7.增色效应：
核酸变性后，双螺旋结构解开，碱基暴露，在260nm处的吸收值上升，这叫增色效应（hyperchromiceffect）。
增色效应常可用来衡量DNA变性的程度。
减色效应：
当变性的DNA经复性以重新形成双螺旋结构时，其溶液在260nm处的光密度减小。
8.熔解温度:
热变性中光吸收的增加达到最大吸收（完全变性）量增加值一半（双螺旋结构失去一半）时的温度称为DNA的熔点或熔解温度（Tm）。
9.分子杂交：
DNA链在复性时，其中的一条单链可以和异体DNA单链，按照碱基互补配对原则合成一段DNA-DNA或DNA-RNA双链的过程。
10.PCR过程：
高温变性、低温退火、适温延伸三个过程反复进行。
11.基因：
DNA分子上具有遗传效应的特定核苷酸序列。
基因组：
生物体的全部基因或染色体。
第三章酶
1.酶的简单分类
①由酶的组成成分，酶可分为两类：
单纯酶——仅由蛋白质组成
结合酶——除蛋白质外，还有非蛋白质成分即全酶=酶蛋白（决定酶催化的专一性）+辅因子（决定酶催化反应的类型和性质）
②由酶的聚合状态，酶可分为三类：
单体酶、寡聚酶、多酶复合体
2.酶作用的特点
①酶催化的高效性；
②酶催化的专一性:
结构专一性（绝对和相对）和立体异构专一性（旋光异构和几何异构）；
③酶活性的可调控性；
④酶的不稳定性
3.酶的分类
氧化还原酶类（oxidoreductase）脱氢酶、氧化酶
转移酶类（transferase）谷丙转氨酶、已糖激酶
水解酶类（hydrolase）酯酶、蛋白酶、淀粉酶
裂解（合）酶类（lyase）醛缩酶、水合酶、脱氨酶、脱羧酶
异构酶类（isomerase）差向异构酶、顺反异构酶、酮醛异构酶
合成酶类（连接酶类）（ligase）氨酰-tRNA合成酶、天冬酰胺合成酶
（二）酶的结构和功能
1.酶活性中心：
指酶分子中直接和底物结合，并和酶催化作用直接有关的部位。
2.酶活性中心特点：
a.通常活性中心只占酶分子体积的1%—2%，仅由少数几个氨基酸残基组成b.酶活性中心常常是分子三维结构的裂缝或洞穴c.活性中心为非极性的微环境，有利于与底物结合
3.酶与底物的结合方式：
“锁钥”假说、“三点附着”假说、“诱导契合”假说
4.“诱导契合”假说降低活化能的方式
①邻近效应和定向效应：
邻近效应是指酶的活性部位与底物结合形成中间复合物，使分子间的反应变为分子内的反应，酶活性中心的底物浓度远远高于溶液中的浓度，从而引起反应速率大大增加的效应。
定向效应是指酶的催化基团与底物的反应基团之间的分子轨道能正确匹配产生的效应。
②“张力”和“变形”
③共价催化:
某些酶可以和底物形成共价中间物，使反应的活化能大大降低。
④酸碱催化
⑤金属离子催化
⑥微环境的影响
5.酶活性的可调节性：
酶的别构效应；
共价修饰（甲基化、磷酸化等）；
酶原的激活（如胃蛋白酶原、凝血酶原）；
同工酶的调节
（三）酶促反应动力学
1．酶动力学：
研究各种因素对酶促反应速度的影响，并加以定量的阐述。
影响因素包括：
酶浓度、底物浓度、pH、温度、抑制剂、激活剂（无机金属离子、有机小分子）等。
2.米氏方程
①当[S]<
<
Km时，v=Vmax·
[S]/Km
②当[S]>
>
Km时，v=Vmax
③当[S]=Km时，v=1/2Vmax
3.Km——米氏常数
Km的值是当酶促反应速度为最大反应速度的一半时的底物浓度。
所以Km的单位为浓度单位。
Km是酶的特征常数，表示酶与底物的亲和力。
Km值越大，亲和力越小。
4.可逆抑制作用：
酶与抑制剂非共价地可逆结合，当用透析或超滤等方法除去抑制剂后酶的活性可以恢复。
可逆抑制作用可分为三种类型：
●竞争性抑制作用：
Km′=Km（1+[I]/Ki），Vmax不变，Km增大。
可通过增加底物浓度削弱或解除这种抑制作用。
●非竞争性抑制作用：
Vm′＝Vm/（1+[I]/Ki），Vmax变小，Km不变。
●反竞争性抑制作用：
Km′=Km（1+[I]/Ki）；
Vmax′＝Vm/（1+[I]/Ki），Vmax变小，Km增大。
5.不可抑制作用：
有机磷化合物、重金属等
（四）别构酶、同工酶和诱导酶
1.别构酶：
具有别构效应的酶。
别构效应：
调节物与酶分子的调节部位结合后，引起酶分子构象发生变化，从而提高或降低酶活性的效应。
变构酶的特点：
都是寡聚酶；
除活性中心，还有调节中心；
变构酶的v-[S]的关系不符合米氏方程，所以其曲线不是双曲线型；
常常是系列反应中的第一个酶，或是代谢途径的分支酶。
2.同工酶：
一类来自同一生物不同组织或同一细胞而不同亚细胞结构、能催化相同反应、其分子结构却有所不同的一组酶。
3.诱导酶：
该酶为底物的类似物或者酶本身，正常状况下很少或没有，在诱导物的诱导下大量增加。
4.共价修饰酶：
被修饰的酶，酶的活性被改变。
共价修饰：
某种小分子基团可以共价结合到被修饰酶的特定氨基酸残基上，引起酶分子构象变化，从而调节代谢的方向和速度。
（五）酶的分离纯化和活性测定方法
1.酶活力：
也称酶活性指酶催化一定化学反应的能力，通常用最适条件下酶所催化的化学反应的速度来衡量。
酶的定量就是测定酶的活力，也即测定酶促反应的速度。
2.在标准条件（25℃、最适pH、最适底物浓度）下，每分钟催化1mmol底物转化的酶量，这样的速度所代表的酶的活力即酶的量定义为1个国际单位（IU）。
3.比活力指每毫克蛋白所含的酶活力单位数
4.纯化倍数＝每次比活力/第一次比活力
5.回收率率＝每次总活力/第一次总活力
6.酶活力的测定方法：
分光光度法、荧光法、同位素测定、电化学方法
（六）维生素和辅酶因子
1.维生素B1（又硫胺素）—衍生的辅因子焦磷酸硫胺素（脱羧辅酶）代号TPP—主要参与a-酮酸的脱羧
2.维生素B2（核黄素）—黄素单核苷酸FMN,黄素腺嘌呤二核苷酸FDN---参与氧化还原反应，是电子和氢的载体
3.维生素B3（泛酸）——辅酶ACOA，酰基载体蛋白的辅基ACP的辅基——参与转酰基反应，即酰基的载体
4.维生素B5（PP）烟酸、烟酰胺——烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（辅酶Ⅰ）NAD+烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（辅酶Ⅱ）NADP+——参与脱氢反应，是电子和氢的载体
5.维生素B6吡哆素——磷酸吡哆醛PLP磷酸吡哆胺PMP——参与氨基酸的转氨、脱羧和消旋，是氨基的载体
6.维生素B7生物素——羧基载体蛋白的辅基——参与羧化反应
7.维生素B11叶酸——四氢叶酸THFA——一碳基团的载体
8.维生素C抗坏血酸——参与对蛋白质中脯氨酸残基的羟化；
维持含-SH的酶处于还原态
9.硫辛酸——在a-酮酸代谢中，传递酰基及氢。
是酰基和氢的载体
第四章生物氧化
1.生物氧化：
指生物体内有机物质（糖、脂、蛋白质等）在细胞中被氧化分解，产生H2O和CO2，同时释放出能量的过程。
2.高能化合物：
在标准条件下（pH7，25℃，1mol/L）发生水解时，可释放出20.92kJ/mol）以上自由能的化合物。
高能键：
在高能化合物分子中，被水解断裂时释放出大量自由能的活泼共价键。
高能键常用符号“~”表示。
3.能荷是细胞中高能磷酸状态一种数量上的衡量，它的大小可用下式表示：
能荷=（ATP+0.5ADP）/（ATP+ADP+AMP）ATP、ADP、AMP三种腺苷酸总浓度构成的腺苷酸库。
4.ATP（腺苷三磷酸）结构：
A-R-P-P-P
（二）呼吸链
1.呼吸链：
在生物氧化过程中，代谢物脱下的氢和电子经过一系列的传递体的传递，最终交给分子氧生成水，这一电子传递体系称为呼吸链（电子传递链）。
在生物细胞中，接受代谢物上脱下的氢（或电子）的载体有三种——NADH、NADPH和FADH2。
其中NADPH作为生物合成的还原剂。
2.呼吸链有两条：
由NADH开始的呼吸链——NADH呼吸链；
由FADH2开始的呼吸链——FADH2呼吸链
3.呼吸链中的电子传递体共有五种：
①烟酰胺脱氢酶（NAD+）：
是一类以NAD+或NADP+为辅酶，且不需要氧的脱氢酶。
NAD+是双电子传递体（每次传递2个电子），即氢传递体。
②黄素脱氢酶（FP）：
以FAD或FMN为辅基的酶，FP在呼吸链中作为双电子传递体。
③铁硫蛋白：
是一类铁硫络合物的蛋白质，单电子传递体。
④辅酶Q（CoQ）：
辅酶Q属于醌类，又叫泛醌（UQ）。
辅酶Q是呼吸链中唯一的非蛋白质组分，是双电子传递体。
⑤细胞色素（Cyt）：
是以铁卟啉（血红素）为辅基的蛋白质，至少有5种细胞色素（b、c1、c、a、a3），单电子传递体。
4.在呼吸链中，有四个复合体及其抑制剂:
①复合物I：
NADH-CoQ还原酶
●复合物I抑制剂：
鱼藤酮、安密妥、杀粉蝶菌素，阻断从NADH向CoQ的传递
②复合物II：
琥珀酸-CoQ还原酶
③复合物III：
细胞色素还原酶
●复合物III抑制剂：
抗霉素A，阻断CoQ向复合物III的电子传递
④复合物IV：
细胞色素氧化酶
●复合物IV抑制剂：
氰化物、叠氮化物、CO、H2S，阻断复合物IV向O2的传递
（三）氧化磷酸化
1．底物水平磷酸化：
代谢物通过氧化形成的高能磷酸化合物直接将磷酸基团转移给ADP，使之磷酸化生成ATP。
2.氧化磷酸化：
NADH或FADH2将电子传递给O2的过程与ADP的磷酸化相偶联，使电子传递过程中释放出的能量用于ATP的生成。
氧化磷酸化的过程需要氧气作为最终的电子受体，它是需氧生物合成ATP的主要途径。
3.化学渗透学说：
呼吸链在传递电子的同时将质子从线粒体的基质侧泵到线粒体的膜间隙，当膜间隙存在足够的质子形成电化学梯度的时候质子顺梯度流回基质并为ATP合成酶酶催化ADP和Pi生成ATP提供能量。
要点：
①电子传递体在线粒体内膜上有着不对称分布，传氢体和传电子体交替排列，催化是定向的；
②复合物I、III、IV的传氢体将H+从基质泵向内膜外侧，而将电子传向其后的电子传递体；
③完整的线粒体内膜上具有选择透过性，即H+不能自由通过；
④当存在足够高的跨膜质子化学梯度时，强大的质子流通过F1-F0-ATPase进入基质时，释放的自由能推动ATP合成。
4.磷氧比（P/O）：
在生物氧化过程中，每消耗1个氧原子所产生的ATP的分子数。
★NADH经呼吸链完全氧化时，磷氧比值是2.5
★FADH2经呼吸链完全氧化时，磷氧比值是1.5
5.解偶联剂：
指那些不阻断呼吸链的电子传递，但能阻止ADP通过磷酸化作用转化成为ATP的或何物，如2,4－二硝基苯酚。
6.线粒体穿梭系统
★磷酸甘油穿梭系统（肌细胞），这种方式不通过复合物Ⅰ，P/O为1.5
★苹果酸穿梭系统（肝细胞），这种方式要通过复合物Ⅰ，P/O为2.5。
第五章糖类的分解与合成代谢
（一）双糖和多糖的降解
1．淀粉和纤维素分解有两条途径：
水解→产生葡萄糖；
磷酸解→产生磷酸葡萄糖
2.参与淀粉水解的酶主要有三种：
淀粉酶、脱支酶、麦芽糖酶，淀粉酶是指参与淀粉a-1
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