《2004国家医师资格考试口腔执业助理医师复习应试全书（上·基础医学综合分册）》：第一篇 生物化学（一）

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第一单元 蛋白质的化学

考试要点

一、蛋白质的分子组成

①元素组成；

②基本单位。

二、蛋白质的分子结构

①肽键与肽；

②一级结构；

③二级结构——a螺旋；

④三级和四级结构概念。

三、蛋白质的理化性质

①等电点；

②沉淀；

③变性。

重点、难点、疑点解析

蛋白质是生命的物质基础。存在于生物体中除水外的多数物质，都含有一种或多种蛋白质。蛋白质参与有机体结构组成，催化细胞中化学反应并执行着无数的、各式各样的重要功能。

一、蛋白质的分子组成

1．元素组成

从各种动植物组织中提出的蛋白质，经元素分析表明：主要包括C、H、0、N、S等元素。各种蛋白质的含氮量很接近，平均为16％。动植物组织中含氮物又以蛋白质为主，故只要测定生物样品中的含氮量，就可以根据下式推算出样品中蛋白质的大致含量。

每克样品中含氮克数×6．25×100：100克样品中蛋白质含量。

2．基本单位

蛋白质在酸、碱或蛋白酶作用下水解成为其基本组成单位——氨基酸。天然氨基酸的化学结构式中，在连接羧基的a碳原子上还有一个氨基，故称a氨基酸组成蛋白质的氨基酸共有二十余种，根据侧链R的结构和性质分为以下几类：

①脂肪族类——甘氨酸、丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸。

②含羟基类——丝氨酸和苏氨酸。

③含硫类——半胱氨酸、胱氨酸和蛋氨酸。

④酸性氨基酸和酰胺类——天冬氨酸、谷氨酸、天冬酰胺和谷胺酰胺。

⑤碱性氨基酸类——精氨酸、赖氨酸和组氨酸。

⑥芳香族氨基酸——苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸。

⑦亚氨基酸——脯氨酸和羟脯氨酸。

二、蛋白质的分子结构

1．肽键与肽

两分子氨基酸可借一分子所含的氨基与另一分子所含的羧基脱水缩合成为最简单的肽，即二肽。在这两个氨基酸之间新产生的酰胺键称为肽键。许多氨基酸可连成多肽，通常将分子量在10000以上的称为蛋白质，以下的称为多肽。

2．一级结构

各种氨基酸在多肽链上按一定顺序的排列称为蛋白质的一级结构，肽键是其基本结构键，有些尚含有二硫键，由两个半胱氨酸巯基脱氢氧化而生成。

蛋白质分子的一级结构是其生物学活性及特异空间结构的基础。各种蛋白质之间的差别是由其氨基酸组成、氨基酸数目以及氨基酸在蛋白质多肽链中的排列顺序决定的。即蛋白质分子中氨基酸的排列顺序决定其空间结构。

3．二级结构——a螺旋

蛋白质分子的二级结构是指多肽链骨架中原子的局部空间排列，并不涉及侧链的构象。在所有已测定的蛋白质中均有二级结构的存在，主要形式包括：a螺旋、β折叠和β转角等。

(1)a螺旋

多肽链主链围绕中心轴一圈一圈有规律的螺旋式上升，每隔3．6个氨基酸残基螺旋上升一圈，每个氨基酸残基向上平移0．15nm，故螺距为0．54nm。每个氨基酸的残基的亚氨基上的氢与第四个氨基酸残基羰基上的氧形成氢键。氢键的方向与螺旋长轴基本平行。组成人体蛋白质的氨基酸都是k氨基酸，故形成右手螺旋。

(2)β折叠

多肽链充分伸展，各肽键平面之间折叠成锯齿状结构，侧链R基团交错位于锯齿状结构的上下方。两条以上肽链或一条肽链内若干肽段平行排列，它们之间靠链间肽键羰基氧与亚氨基氢形成的氢键维系。氢键的方向与折叠的长轴垂直。若两条肽链走向相同称顺平行折叠，若两条肽链方向相反则称反平行折叠，反平行折叠较顺平行折叠更加稳定。

(3)β转角

在球状蛋白质分子中，肽链主链常常会出现l800回折，回折部分称口转角。

(4)超二级结构

在多肽链内顺序上相互邻近的二级结构常常在空间折叠中靠近，彼此相互作用，形成规则的二级结构聚集体，称超二级结构，有三种基本形式：a螺旋组合，β折叠组合和a螺旋β折叠组合。
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------第一篇 生物化学（二）------

4．三级和四级结构概念

具有二级结构、超二级结构或域结构的一条多肽链，由于其序列上相隔较远的氨基酸残基侧链的相互作用，而进行范围广泛的盘曲与折叠，形成包括主、侧链在内的空间结构，这种在一条多肽链中所有原子的三维空间的整体排布称为三级结构。三级结构中多肽链的盘曲方式由氨基酸残基的排列顺序决定。三级结构的形成和稳定主要靠疏水键、盐键、二硫键、氢键和范德华力。其中，疏水键是维持蛋白质三级结构的最主要稳定力量。

许多有生物活性的蛋白质由两条或多条肽链构成，肽链与肽链之间并不是通过共价键相连，而是由非共价键维系。每条肽链都有自己的一、二和三级结构，这种蛋白质的每条肽链被称为一个亚基。亚基的立体排布，亚基的相互关系都称为蛋白质的四级结构。单独的亚基一般没有生物活性，只有完整的四级结构寡聚体才有生物学活性。如：过氧化氢酶是由四个相同的亚基组成，具有酶的活性。

三、蛋白质的理化性质

1．等电点

蛋白质由氨基酸组成，其分子末端有自由的氨基和羧基，蛋白质分子中氨基酸残基的侧链也含有可游离的基团，这些基团在溶液一定pH条件下可以结合与释放H+，从而使蛋白质两性游离。在酸性溶液里，蛋白质游离成阳离子；在碱性溶液中，蛋白质游离成阴离子。在某一pH值溶液中，蛋白质不游离，或游离成阳性和阴性离子的趋势相等，即成兼性离子，此时溶液的pH值称为蛋白质的等电点。在等电点时，蛋白质兼性离子带有相等的正负电荷，或成为中性微粒，故不稳定而易于沉淀。我们通常可利用此性质，用等电点沉淀法来分离提取蛋白质。

2．沉淀

蛋白质从溶液中析出的现象，称为沉淀。沉淀蛋白质的方法有以下几种：

(1)盐析

在蛋白质溶液中加大量中性盐，破坏水化层，中和电荷，使蛋白质析出。常用中性盐有硫酸铵、硫酸钠和氯化钠等。盐析沉淀的蛋白质不发生变性。

(2)重金属盐沉淀蛋白质

重金属离子可与蛋白质的负离子结合，形成不溶性蛋白质沉淀。沉淀的条件为：pH稍大于蛋白质的Pl为宜。

(3)生物碱试剂和某些酸沉淀蛋白质

生物碱试剂如苦味酸、鞣酸以及某些酸如三氯醋酸等，可与蛋白质的正离子结合成不溶性的盐沉淀。

(4)有机溶剂沉淀蛋白质

可与水混合的有机溶剂能与蛋白质争水，破坏蛋白质胶粒的水化膜，使蛋白质沉淀析出。其优点是有机溶剂易蒸发除去。

3．变性

在某些物理或化学因素的作用下，使蛋白质的空间结构破坏(但不包括肽链的断裂等一级结构变化)，导致蛋白质若干理化性质、生物学性质的改变，这种现象称为蛋白质的变性作用。使蛋白质变性的因素有物理因素如高温、高压、紫外线等和化学因素如：强酸、强碱、重金属盐等。蛋白质变性分为不可逆变性和可逆变性。另外，蛋白质被强酸或强碱破坏后，仍能溶于强酸或强碱中。若将此强酸或强碱溶液的pH值调至等电点，则变性蛋白质立即结成絮状的不溶物，这种现象称为变性蛋白质的结絮作用。

第二单元 核酸的化学

一、核酸的分子组成

①分类；

②基本成分；

③基本单位。

二、核酸的分子结构

①一级结构；

②DNA双螺旋结构。

三、几种重要的核苷酸@ATP、ADP；

②cAMP、cGMP。

重点、难点、疑点解析

核酸是一种由核苷酸聚合而成的大分子化合物，是遗传信息的载体，是遗传的物质基础。根据组成核酸的核甘酸分子中戊糖类型，核酸分为脱氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA)两大类。

一、核酸的分子组成

1．核酸的分类

核酸分为核糖核酸．(RNA)和脱氧核糖核酸(DNA)两大类。DNA是遗传信息的贮存和携带者，RNA主要参与遗传信息表达的过程。RNA主要有三种：信使核糖核酸(mRNA)、转运核糖核酸(tRNA)、核蛋白体核糖核酸(rRNA)。

2．核酸的基本成分

将核酸彻底水解后可得到3种基本成分：磷酸、戊糖、碱基。

(1)磷酸

存在于DNA与RNA分子中。

(2)戊糖

RNA中含D一核糖，DNA中含D一2一脱氧核糖。

(3)碱基

核酸中的含氮碱称碱基，包括嘌呤碱与嘧啶碱两类。嘌呤碱主要有腺嘌呤(A)和鸟嘌呤(G)。嘧啶碱主要有胞嘧啶(C)、胸腺嘧啶(T)、尿嘧啶(u)。

3．核酸的基本单位

(1)核苷

戊糖与碱基通过糖苷键连接而成的化合物称为核苷。

(2)核苷酸

核苷与磷酸通过磷酸酯键连接而成的化合物称为核苷酸。核苷酸是组成核酸的基本单位。

二、核酸的分子结构

1．核酸的一级结构

核苷酸在核酸长链上的排列顺序，就是核酸的一级结构。在任何DNA分子中的脱氧核糖一磷酸，或在任何RNA分子中的核糖一磷酸连成的长链是相同的，不同的是连在糖环C一1位上的碱基排列顺序。所以核酸的一级结构也称为碱基序列。

DNA碱基组成的特点如下：

①所有DNA分子中A与T的分子数相等，G与C的分予数相等，即A=T，G=c。也就是说嘌呤碱数一定等于嘧啶碱总数。

②DNA的碱基组成具有种属特异性。

③DNA的碱基组成无组织或器官特异性。

④DNA的碱基组成不受年龄、生长状况、营养状态的影响，只与生物遗传特性有关。

2．DNA双螺旋结构

双螺旋结构是DNA的二级结构。双螺旋的骨架由戊糖和磷酸基构成，两股链之间的碱基互补配对，是遗传信息可靠传递、DNA半保留复制的基础。而遗传信息就保存在DNA的核苷酸序列中。

DNA双螺旋结构的结构要点如下：

①在DNA分子中，两股DNA链围绕一假想的共同轴心形成一右手双螺旋结构，双螺旋的螺距为3．4nm，直径为2．0nm。

②链的骨架由交替出现的、亲水的脱氧核糖基和磷酸基构成，位于双螺旋的外侧。

③碱基位于双螺旋的内侧，两股链中的嘌呤和嘧啶碱基以其疏水的，近于平面的环形结构彼此密切相近，平面与双螺旋的长轴相垂直。一股链中的嘌呤碱基与另一股链中位于同一平面的嘧啶碱基之间以氢键相连，称为碱基互补配对或碱基配对。碱基配对出现于腺嘌呤与胸腺嘧啶之间，形成两个氢键；或者出现于鸟嘌呤与胞嘧啶之间，形成三个氢键。

④DNA双螺旋中的两股链走行是反平行的，一股链是5’一3’走向，另一股链是3’一5’走向。两股链之间在空间上形成一条大沟和一条小沟，这是蛋白质识别DNA的碱基序列，与其发生相互作用的基础。

DNA双螺旋的稳定由互补碱基对之间的氢键和碱基对层间的堆积力维系。

三、几种重要的核苷酸

二磷酸腺苷(ADP)和三磷酸腺苷(ATP)为核苷酸有关代谢的中间产物或酶活性和代谢的调节物质，以及作为生理储能和供能的重要形式。

核苷酸还有环化的形式，它们主要是3’，5’一环化腺苷酸(cAMP)和3’，5’一环化鸟苷酸(cGMP)，它们在细胞代谢的调节和跨细胞膜信号转导中起着十分重要的作用。核苷酸中的碱基与戊糖基的连接是通过嘌呤碱9位氮原子或嘧啶碱的l位氮原子与戊糖基的l位碳原子之间的糖苷键相连的。磷酸基与戊糖基的连接是由磷酸基与戊糖基中的5位或者3位羟基经脱水形成的酯键相连的。未完待续......欲知下回，请关注微信公众号： xiaoyida_com ，回复 xse93234 获取完整内容！
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本小说内容节选自：人文社科小说 《2004国家医师资格考试口腔执业助理医师复习应试全书（上·基础医学综合分册）》

作者：顾方舟
最后更新于：2016年09月08日
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