【正文】 脯氨酸 (Proline,Pro,P), 苯丙氨酸 (Phenylalanine,Phe,F), 色氨酸 (Tryptophan,Trp,W), 甲硫氨酸 (Methionine,Met,M) R基氨基酸（共 6種） （圖 23） ： 絲氨酸 (Serine,Ser,S), 蘇氨酸 (Threonine,Thr,T), 酪氨酸 (Tyrosine,Tyr,Y), 半胱氨酸 (Cysteine,Cys,C), 天冬酰胺 (Asparagine,Asn,N), 谷氨酰胺 (Glutamine,Gln,Q) R基氨基酸（共 3種） （圖 24） ： 賴氨酸 (Lysine,Lys,K), 精氨酸 (Arginine,Arg,R), 組氨酸 (Histidine,His,H) R基氨基酸（共 2種）： 天冬氨酸 (Aspartic acid,Asp,D),谷氨酸 (Glutamic acid,Glu,E) 三．氨基酸的構(gòu)型： 氨基酸的構(gòu)型是以 D、 L甘油醛為標(biāo)準(zhǔn)確定的。 ⑦ 胚胎發(fā)育、生長、分化和繁殖等都有蛋白質(zhì)參與。前者主要維持細(xì)胞內(nèi) pH的恒定，而后者在維持細(xì)胞外液的 pH穩(wěn)定中起作用。因此， pH的改變會(huì)極大地對代謝反應(yīng)造成破壞。當(dāng)處在HAc的一半被中和時(shí)的位點(diǎn)，已加入等當(dāng)量的 NaOH。將方程（ 2）重排 [H＋ ] ＝ K([HA]/[A－ ]) (4) 兩邊取負(fù)對數(shù)： － log[H]＝－ logK ＋ log([A－ ]/[HA]) 從而得到： pH＝ pK ＋ log([A－ ]/[HA]) (5) 這種關(guān)系式稱為 HendersonHaselbalch方程。 酸是質(zhì)子的供體 按照 ，凡是能供出質(zhì)子的物質(zhì)即是酸，凡是能接受質(zhì)子的物質(zhì)即為堿。氫鍵網(wǎng)為 H＋ 的快速遷移提供了一條天然的路線。 ▲ 當(dāng)水溶液被一層允許水和溶質(zhì)滲透的膜隔開時(shí)，水可以向內(nèi)運(yùn)動(dòng)，溶質(zhì)也可以從溶液中向外運(yùn)動(dòng)，直到膜兩側(cè)的溶質(zhì)濃度達(dá)到相同為止。 ▲ 溶質(zhì)的濃度影響水的 依數(shù)性（ colligative properties） 。 （圖 1－ 8） 。 環(huán)繞非極性溶質(zhì)的水分子的有序化產(chǎn)生了不利于非極性溶質(zhì)水化的自由能 . 因此非極性溶質(zhì)趨向于從水相中排出。在液態(tài)水中，分子間的這些氫鍵已變形。 ⑥ 在膜的內(nèi)外兩側(cè)的氫離子濃度的差異代表了能量轉(zhuǎn)化的生物學(xué)機(jī)制所必需的能化狀態(tài)。極端條件將破壞維持大分子復(fù)雜結(jié)構(gòu)所必需的弱的作用力。非共價(jià)作用力是弱的作用力，包括氫鍵、離子鍵、范德華力和疏水相互作用。 生物大分子是信息分子 由于生物大分子對它們的結(jié)構(gòu)及其組成元件具有感應(yīng)，因此，只要構(gòu)件單位的多樣性或次序不是過分筒單或重復(fù)，它們的線性順序就應(yīng)含有特定信息的潛在能力 。真核生物細(xì)胞具有復(fù)雜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。 一是碳與自身形成共價(jià)鍵的能力，另一個(gè)是被鍵合碳原子周圍的四個(gè)共價(jià)鍵的四面體性質(zhì)。 H、 O、 C和 N的什么樣的性質(zhì)使其結(jié)合成適合于生命的化學(xué)？ 是它們通過共用電子對形成共價(jià)鍵的能力。 一、生命系統(tǒng)的獨(dú)特性質(zhì) ● 生物最顯著的性質(zhì)是它們具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)和高度的組織形式。它的主要研究范圍包括這樣幾個(gè)方面： 生物分子的化學(xué)結(jié)構(gòu)和三維構(gòu)象；生物分子的相互作用；生物分子的合成與降解；能量的保存與利用；生物分子的組裝和協(xié)調(diào)；遺傳信息的貯存、傳遞和表達(dá)。 ATP和 NADPH是其中最重要的富含能量的生物分子，代表著生物在化學(xué)上可利用的能量的貯存形式 。 兩種其他能形成共價(jià)鍵的元素磷和硫也在生物分子中起著重要的作用。 生物分子是分級的 (1)代謝物和大分子 無機(jī)物分子 → （同化）轉(zhuǎn)變成代謝物（氨基酸、糖、核苷酸、脂肪酸和甘油） → （通過共價(jià)）鍵構(gòu)成大分子 (蛋白質(zhì)、多糖、 DNA和 RNA以及脂類 ) → （大分子間的相互作用導(dǎo)致）超分子復(fù)合物（酶復(fù)合物、核糖體、染色體和細(xì)胞骨架系統(tǒng)） （圖 1－ 2） (2)細(xì)胞器 細(xì)胞器是生物分子等級中較高層次的一級。這些構(gòu)件分子是有極性的，即它們是不對稱的。多糖往往由相同的單糖單位一次又一次地重復(fù)排列構(gòu)成。 結(jié)構(gòu)互補(bǔ)性決定生物分子的相互作用 結(jié)構(gòu)互補(bǔ)性是生物分子間識別的手段。 ② 大多數(shù)生物化學(xué)反應(yīng)的介質(zhì)是水 ,代謝反應(yīng)的反應(yīng)物和產(chǎn)物在細(xì)胞范圍內(nèi)和細(xì)胞間運(yùn)輸都依賴于水。 這就是說，作為受體的氫鍵結(jié)合的水分子是一種比未鍵合的水分子更好的氫鍵供體。 由于水具有高極性，因而使得它對于極性物質(zhì)和離子物質(zhì)是一種極好的溶劑 (16b)。 換句話說，非極性溶質(zhì)相互吸引、避開水的傾向是水分子有序度的減少（或者說混亂度增加）所產(chǎn)生的熵增所推動(dòng)的。 中極兩性分子也能形成另一種有序的結(jié)構(gòu)形式 雙分子層結(jié)構(gòu)，與生物膜的結(jié)構(gòu)相似。 ▲ 滲透壓 也與溶質(zhì)的濃度有關(guān) 。 六、水的離子化和 pH 水是一種中性分子，只是具有很弱的離子化傾向。L1，因此，用 pH來描述純水的氫離子濃度即為： pH＝ log(1/1 107)＝ log(1 107)＝ ＋ log107 ＝ 0 ＋ ＝ pH值越高， H＋ 濃度就越低； pH值越低 ， H＋ 濃度就越高。 牽涉到水參與的酸 堿反應(yīng)，往往可以縮寫為 HA ←→ H ＋ ＋ A－ 酸的強(qiáng)度可用它的解離常數(shù)來表示 酸 堿反應(yīng)的平衡常數(shù)用反應(yīng)物和產(chǎn)物的解離常數(shù)來表達(dá)： K ＝ [H3O＋ ][A－ ]/[HA][H2O] (1) ( 在稀溶液中 , 水的濃度基本上是恒定的常數(shù) （ 1000g 八、緩沖系統(tǒng) 弱酸（例如醋酸）在水中只能部分離子化，它所釋放出來的 H＋ 是可以被滴定的。但是，滴定中點(diǎn)的 pK值則隨不同性質(zhì)的電解質(zhì)而不同。 磷酸鹽系統(tǒng)（ HPO4178。 ② 蛋白質(zhì)與核酸共同構(gòu)成了生命現(xiàn)象的物質(zhì)基礎(chǔ)，是細(xì)胞原生質(zhì)的主要成分。 三、 蛋白質(zhì)的基本組成單位是氨基酸 經(jīng)水解分析，構(gòu)成氨基酸的蛋白質(zhì)約 20種，這些氨基酸借肽鍵聚合成蛋白質(zhì)。 C ＝ A/ε L 五、氨基酸的酸堿性質(zhì) 1. 氨基酸的兩性解離性質(zhì) 氨基酸在水溶液中或在晶體狀態(tài)下主要以兩性離子形式在 . 作為 酸 ： RCHCOO —→ R CHCOO ＋ H＋ | | NH＋ 3 NH2 作為 堿 ： RCHCOO＋ H＋ —→ R CHCOOH | | NH＋ 3 NH＋ 3 氨基酸在不同的 pH條件下可解離成帶不同的電荷： COOH COO COO | ＋ H＋ | –H＋ | H＋ 3N―C―H ←→ H＋ 3N―C―H ←→ H 2N―C―H | H＋ | +H＋ | H H H 酸性狀態(tài) (A) 兩性離子狀態(tài) (Z) 堿性狀態(tài) (B) pK值與等電點(diǎn)（ pI）的關(guān)系： 對于中性氨基酸： pI=(pKa1 + pKa2)1/2 對于酸性氨基酸： pI=(pKa1 + pKaR)1/2 對于堿性氨基酸： pI=(pKa2 + pKaR)1/2 這種關(guān)系可通過酸堿滴定曲線來確定 （圖 26） 。 ∝ Q 各氨基酸所帶凈電的差異（ Q）可用 pI pH表示。在蛋白質(zhì)化學(xué)中，這種酰胺鍵稱為肽鍵（ Peptide bond） （圖 211） 。 一條多肽鏈的模式結(jié)構(gòu)如下所示 （圖 212） 。生物活性肽在組成、結(jié)構(gòu)和大小方面存在很大的差異。 2． 末端分析 (確定蛋白質(zhì)的肽鏈組成 ) ：通常測定肽鏈的 N末端 . 二硝基氟苯 (DNFB)法 或丹磺酰氯（ DNSCl）法是常用的方法。如果 C末端第二個(gè)殘基是 Pro，則酶 A和酶 B都不起作用。 二 .蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu) 蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu) 是指蛋白質(zhì)多肽鏈主鏈在空間中的走向。由于Cα 實(shí)際上處于兩個(gè)剛性平面的交線上，所以由 Cα 參與形成的兩個(gè) 扭角 (φ 和 ψ)決定了相鄰兩個(gè)肽基的相對位置。由于與每個(gè) α 碳原子相連的一對扭角在 α 螺旋 (α helix)結(jié)構(gòu)中都分別相等 (Φ＝ 57176。 3. β 折疊片也是一種有規(guī)律的二級結(jié)構(gòu) 在蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)中 , 存在兩種不同的 β 片，即 反平行的和平行的二種 （圖 224） 。因此，多肽鏈必須具有彎曲、轉(zhuǎn)角和自然改變方向的能力，以便產(chǎn)生緊湊的球狀結(jié)構(gòu)。 1. 三級結(jié)構(gòu)的某些特征： 1). 球狀蛋白質(zhì)常都含有 α 螺旋和 β 折疊片兩種基本要素 （圖 2 28） 2). 側(cè)鏈的定位隨極性而變化 3). 超二級結(jié)構(gòu) (supersecondary structure)即基元 (motif) 在許多蛋白質(zhì)分子中常觀察到二級結(jié)構(gòu)要素的某些組合，即 超二級結(jié)構(gòu)或稱為基元 。結(jié)構(gòu)域常具特殊功能，例如，結(jié)合小分子 (3磷酸甘油醛脫氫酶同 NAD的結(jié)合屬于這種情況 )（圖 230） 。 ▲ 疏水作用 : 疏水作用是由于蛋白質(zhì)多肽鏈的疏水殘基具有避開水的傾向、彼此在分子內(nèi)聚集所產(chǎn)生的作用力 （圖 233） 。原體可由一條肽鏈 (一個(gè)亞基 )構(gòu)成 ,也可以由幾條不同的肽鏈 (幾個(gè)不同的亞基 )構(gòu)成 .例如血紅蛋白是由二個(gè) α 亞基和二個(gè)β 亞基構(gòu)成的四聚體 (α 2β 2)。 因?yàn)閷τ谇蛐挝矬w來說，表面積是半徑平方的函數(shù)，體積是半徑立方的函數(shù)： 表面積 ＝ 4πr2；體積 ＝ 4/3πr3；表面積 /體積 ＝ 3/上是有利于蛋白質(zhì)的穩(wěn)定 , 由于蛋白質(zhì)表面與溶劑水的相互作用往往在能量上是不利的， 因此在通常的情況下， 減少表面積 /體積的比例將會(huì)使蛋白質(zhì)變得更加穩(wěn)定。單體也許不能構(gòu)成完整的活性部位，寡聚體的形成可能使所有必需的催化基團(tuán)匯聚形成酶的活性部位。 六．蛋白質(zhì)的氨基酸順序與空間構(gòu)象的關(guān)系 決定蛋白質(zhì)三維構(gòu)象的信息存在于它們的特定的氨基酸順序中。此外在 Cβ位有分枝的殘基 (例如 Ile,Thr) 連續(xù)出現(xiàn)則使 α螺旋失去穩(wěn)定 （表 21） 。含有一個(gè) 血紅素 (heme)輔基，它被包埋于 E螺旋和 F螺旋的孔穴內(nèi)。 1．兩者的氧合曲線是不同的： 肌紅蛋白的氧合曲線是雙曲線，而血紅蛋白的氧合曲線是 S型曲線 （圖 240） 。 別構(gòu)作用是寡聚體蛋白質(zhì)在行使功能時(shí)的一個(gè)共同的特征。用于研究目的蛋白質(zhì)通常應(yīng)保持它的生物活性。 ● 非變性電泳： 蛋白質(zhì)樣品未進(jìn)行變性處理，凝膠中沒加入變性劑，通過電泳分離的蛋白質(zhì)仍具有生物活性 （圖 243） 。一種蛋白質(zhì) (抗原 )能與它產(chǎn)生的抗體專一地反應(yīng)。 弱堿性的陰離子交換劑一般適合于分離 pI＜ 。 沉降速度法 ，適用于分離沉降系數(shù)不同但密度相近的蛋白質(zhì)。A，不能與 B結(jié)合的雜蛋白將從柱下流出 , 然后用適當(dāng)?shù)南疵撘簩?A洗脫下來。 如 圖 3—1所示 ,反應(yīng)物從基態(tài)轉(zhuǎn)變成轉(zhuǎn)換態(tài)的能量差值稱為活化能 (△ G?)。在反應(yīng)中，酶不會(huì)被消耗，平衡點(diǎn)不會(huì)改變，但達(dá)到平衡的速度則要快得多。 、結(jié)合部位和催化部位 酶的活性中心通常是指酶分子上直接與底物結(jié)合并與催化作用直接有關(guān)的部位，是由酶分子上的某些氨基酸殘基的側(cè)鏈基團(tuán)共同構(gòu)成。該過程需要鳥苷或者鳥苷酸的存在 .在體內(nèi)，這種剪接方式可能只進(jìn)行一次， 但在體外， 他象一種真正的酶一樣能作用多次。常規(guī)酶最顯著的催化效力是因?yàn)樗鼈儗λ呋姆磻?yīng)轉(zhuǎn)換態(tài)中間物有很高的親和力，因而抗體酶同它的專一性底物（抗原）必定有很高親和力。 (transferanses)： 催化功能基團(tuán)的轉(zhuǎn)移反應(yīng)： AB + C ←→A + BC (hydrolases): 催化水解反應(yīng) :AB + HOH →AOH + BH (lyases)： 催化底物裂解反應(yīng)，并產(chǎn)生雙鍵，或其 逆反應(yīng)，將一個(gè)基團(tuán)加到雙鍵上： A由于酶的最基本特性就是加快生物化學(xué)反應(yīng)速度，因此，所有酶的催化反應(yīng)速度以及它們的催化效率都是可以