核酸化学
核酸是核苷酸的缩聚物,具有携带和传递遗传信息的作用,可在核酸酶的作用下水解成核苷酸,核苷酸在一定条件下可进一步水解,最终得到碱基、戊糖、磷酸。
一、核苷酸的组成
(一)碱基:嘌呤和嘧啶。嘌呤主要有腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G),嘧啶主要有胞嘧啶(C)、尿嘧啶(U)、和胸腺嘧啶(T)。
(二)戊糖:β-D-核糖和β-D-2-脱氧核糖。
(三)磷酸
二、核苷酸的结构:核苷酸分子是由碱基、戊糖与磷酸通过共价键连接而成的。
三、核酸的一级结构:即核苷酸的排列顺序,其分子大小常用碱基数目表示。核酸链有方向性,有主链、侧链之分。可以用短线式表示法、字母式表示法来表示。
四、DNA的分子结构
(一)一级结构:脱氧核苷酸的排列顺序,常用碱基的排列顺序表示。
(二)二级结构:1.DNA碱基的组成规律;2.右手双螺旋结构;3.双螺旋结构的其他类型。
(三)三级结构:在二级结构的基础上,DNA双螺旋进一步扭曲、盘绕和折叠形成特定的空间构象。
1.超螺旋结构:根据盘绕方向可分为正超螺旋和负超螺旋。几乎所有天然DNA都存在负超螺旋结构。
2.染色体结构
五、RNA的分子结构
(一)信使RNA(mRNA):能够将细胞核DNA分子中的遗传信息带到细胞质核糖体上,以指导蛋白质合成的RNA分子。
(二)转运RNA(tRNA):目前已发现有100多种,有选择性转运氨基酸和识别mRNA密码子的功能。二级结构呈三叶草形,包括四臂四环:氨基酸臂、DHU环及其臂、反密码子环、TΨC环及其臂、额外环。
(三)核糖体RNA(rRNA)
六、核酸的理化性质:大小与黏度、两性解离性质、紫外吸收、DNA的变形与复性。
七、核酸的分离纯化与含量测定
(一)分离纯化:1.质粒DNA;2.真核生物基因组DNA;3.真核生物DNA。
(二)含量及纯度测定:定磷法、定糖法、紫外分光光度法。
八、核酸分子杂交
酶
一、基础概念:单体酶,寡聚酶,多酶体系,串联酶,多功能酶,单纯酶,缀合酶,脱辅基酶,辅因子。
二、辅因子:决定酶促反应性质和类型,有金属离子和小分子有机化合物两类。还可分为辅酶和辅基。
三、活性中心:能与底物特异性结合并将底物转化为产物的区域。
四、同工酶:催化相同化学反应,但酶分子的组成、结构、理化性质乃至免疫学性质不同的一组酶。1.乳酸脱氢酶;2.肌酸激酶。
五、酶促反应特点:高效性,特异性(绝对特异性,相对特异性,立体异构特异性),不稳定性,可调节性。
六、酶促反应机制:1.邻近效应;2.表面效应;3.酸碱催化;4.共价催化。
七、酶促反应动力学
(一)底物浓度对酶促反应的影响:酶浓度不变的情况下,以反应速度对底物浓度作图,呈矩形双曲线。米氏常数Km为酶促反应速度达到最大反应速度一半时的底物浓度,意义:1234567。林-贝氏方程求Km和Vmax。
(二)酶浓度对酶促反应速度的影响:若底物浓度远远大于酶浓度,随着酶浓度的增加,酶促反应速度也相应加快,且成正比关系。
(三)温度对酶促反应速度的影响:具有双重影响。酶促反应速度达到最大时的温度称该酶促反应的最适温度,高于或低于最适温度,酶促反应速度都将减慢。高温可以导致酶失活,低温不会。
(四)pH对酶促反应速度的影响:强酸强碱均可使其失活。酶促反应速度达到最大时的pH称为该酶促反应的最适pH。
(五)激活剂对酶促反应速度的影响:使酶由无活性变为有活性,或使酶活性增加的物质称为酶的激活剂。分为必需激活剂、非必需激活剂。
(六)抑制剂对酶促反应速度的影响:凡能使酶活性下降而不引起脱辅基酶变形的物质统称为酶的抑制剂。根据作用机制的不同,可分为不可逆抑制、可逆抑制。可逆抑制又分为竞争性抑制、非竞争性抑制、反竞争性抑制。
(七)酶活性测定:终止反应法、连续反应法。
机体对物质代谢的调节主要是通过对关键酶活性的调节实现的,包括酶活性的调节和酶含量的调节。
八、酶活性的调节
(一)别构调节:体内一些代谢物与脱辅基酶活性中心外的特定部位以非共价键可逆结合,改变脱辅基酶构象,从而改变其活性。意义:1.防止代谢终产物堆积;2.使代谢物得到合理调配和有效利用。
(二)化学修饰调节:在其他酶的作用下,脱辅基酶发生共价修饰,即结合或脱去某些化学基团,从而引起酶活性的改变。其中,磷酸化与去磷酸化最常见。
(三)酶原激活:在一定条件下,酶原转变成有活性的酶的过程。实质是酶活性中心形成或暴露的过程。
九、酶含量的调节:通过调节关键酶的合成速度或降解速度以及改变酶在细胞内的含量水平,即控制酶的数量而改变其总活性,是一种缓慢而持久的调节方式。
(一)脱辅基酶合成的诱导和阻遏:一般在转录水平上能促进脱辅基酶合成的物质称为诱导物,这种作用称为诱导作用。反之,减少脱辅基酶合成的物质称为阻遏物,作用为阻遏作用。
(二)脱辅基酶的降解:溶酶体途径,胞质途径。
十、酶的命名与分类
(一)命名:习惯命名法,系统命名法。
(二)分类:氧化还原酶类,转移酶类,水解酶类,裂合酶类,异构酶类,连接酶类。
十一、酶与医学的关系
(一)疾病的发生:1.酶的先天性缺陷导致疾病;2.酶活性异常导致疾病;3.酶原的不适当激活导致疾病。
(二)疾病诊断
(三)疾病治疗:1.助消化酶类;2.清创和抗炎酶类;3.抗栓酶类。
(四)临床检验和科学研究:1.有些酶可作为酶耦联测定中的指示酶或辅助酶;2. 有些酶可作为酶标记测定法中的标记酶;3.许多酶现已成为基因工程常用的工具酶。