生物竞赛笔记（结构生物化学）【格式可能有点乱】
第一章 氨基酸
第一节 氨基酸结构
1.蛋白质氨基酸
丙氨酸
Ala
A
精氨酸
Arg
R
天冬酰胺
Asn
N
天冬氨酸
Asp
D
半胱氨酸
Cys
C
谷氨酰胺
Gln
Q
谷氨酸
Glu
E
甘氨酸
Gly
G
组氨酸
His
H
异亮氨酸
Ile
I
亮氨酸
Leu
L
赖氨酸
Lys
K[樊1]
甲硫氨酸（蛋氨酸）
Met
M
苯丙氨酸
Phe
F
脯氨酸
Pro
P[樊2]
丝氨酸
Ser
S[樊3]
酪氨酸
Thr
T[樊4]
色氨酸
Trp
W
酪氨酸
Tyr
Y[樊5]
缬氨酸
Val
V
硒代半胱氨酸
Sec
U
吡咯赖氨酸
Pyl
O
硒代半胱氨酸：含硒半胱氨酸，有丝氨酸转变。存在于含硒蛋白中，如谷胱甘肽过氧化物氧化酶和去碘酶。
吡咯赖氨酸：仅存在于一些产甲烷的古菌（催化甲烷合成的酶分子），以及一些革兰氏阳性菌的厚壁细胞和δ-变形细胞的体内。
组氨酸含有咪挫基，在生理PH值下两性解离，既可以做质子受体，又可以做质子供体
分类：1.非极性的脂肪族氨基酸
包括Gly,Ala,Val,Leu,Ile,Pro
2.不带电荷的极性氨基酸
包括Ser,Thr（含有极性的羟基）,Asn,Gln（含有极性的酰胺基）,Cys,Met（都含有硫原子）
3.芳香族氨基酸
包括Phe,Tyr,Trp.它们都含有苯环，但极性差别很大：Phe的苯环上没有取代集团，极性最强；Tyr的苯环上含有羟基，极性最强
4.带电荷的极性氨基酸
包括Asp,Glu,Sec,His,Lys,Ply,Arg.其中，前三种带负电荷，后四种带正电荷
分类：1.亲水氨基酸：Ser,Thr,Cys,Tyr,Sec,Asn,Gln,Asp,Glu,Pyl,Arg
2.疏水氨基酸：Gly,Ala,Val,Leu,Ile,Pro,Met,Phe,Trp
2.非蛋白质氨基酸
蛋白质氨基酸在翻译后经化学修饰的后加工产物（羟脯氨酸，羟赖氨酸[樊6] ，丝氨酸和苏氨酸的糖基化修饰）；有特殊的生理功能或作为代谢的中间产物和某些物质的前体（动物中的神经递质γ-氨基丁酸【甘氨酸，天冬氨酸都可以】，维生素和泛素的组分β-丙氨酸以及参与尿素循环的鸟氨酸和瓜氨酸）
第二节 氨基酸的结构
1.缩合反应（成肽反应）
费歇尔式投影；L型氨基酸（大部分不对称氨基酸），D型氨基酸（存在于少数抗菌肽中和细菌细胞壁的肽聚糖中）；D型氨基酸不可以参与到核糖体合成的多肽之中（有些蛋白质分子的个别L型氨基酸经特定的异构酶催化可变成D型氨基酸）
具有手性的分子具有旋旋光性（分子对偏振光的振动方向产生偏转）；一种手性分子D型和L型和旋光方向无直接联系。
3.特殊酸碱性质和等电点
两性离子，兼性离子
对于一种氨基酸，存在等电点，使其表面静电荷为0（pI）
当处于PH=PI时，在电场中，这种氨基酸不移动
计算：中性、酸性：取较小的两个PK值相加除以2
碱性：取较大的两个PK值相加除以2
3.侧链基团的疏水性
4.氨基和羧基参加的化学反应
（1）与2，4-二硝基氟苯（DNFB）sanger反应
α-氨基参与，生成稳定的黄色物质（DNP-氨基酸）。不易被水解，溶于乙酸乙酯和乙醚，之后再用色谱分析，可以测出肽链N端是什么氨基酸
（2）与异硫氰酸苯酯（PITC）Edman反应
弱碱性中，α-氨基与其反应，生成苯胺基硫甲酰氨基酸（PTC-氨基酸），在酸性环境中，PTC-氨基酸迅速环化，形成稳定的苯乙内酰硫脲氨基酸（PTH-氨基酸[樊7] ）
（3）与茚三酮
生成紫色物质（脯氨酸因为是亚氨基酸，所以产生黄色物质）
可用来确定氨基酸含量（比色法），做显色剂
（4）其它（脯氨酸和亚硝酸无法反应）
5.个别基团对氨基酸性质的贡献
（1）芳香族的紫外吸收性质
（2）对蛋白质的贡献
第三节 氨基酸的分离和纯化
1.电泳（分子大小，形状，带电情况）（在电场中）
区带电泳（纸电泳——滤纸支持）、薄层电泳（硝酸纤维素薄膜支持）、自由电泳（显微电泳、密度梯度电泳）、凝胶电泳
2.层析（分子对流动相，固定相的相互作用能力不同，导致向前流动的速度不同）
第二章 蛋白质的结构
第一节 肽
1.肽的分类和命名
2.寡肽的理化性质
（1）旋旋光性 由氨基酸带来，旋亮度为各个氨基酸旋亮度的总合
（2）两性解离 由氨基酸带来，不可以直接计算得出，依靠实验测定（小肽的计算方法和氨基酸算类似）
（3）双缩脲反应 生成紫色络合物，大于二肽的蛋白质都可以发生反应
（4）水解反应
3.几种天然存在的活性肽
（1）核糖体合成 不可能参入D型氨基酸
（2）不是在核糖体上合成的氨基酸 可能含有D型氨基酸，肽键可能不是由α-氨基和α-羧基缩合而成
第二节 蛋白质结构
1.蛋白质的一级结构
氨基酸在多肽链上的排列顺序，包括二硫键的数目和位置
肽键的性质：（1）具有部分双键的性质（由酰胺N上的孤电子对与相邻羰基发生共振造成）
（2）多为反式，也有顺式：反式结构中空间位阻小，故反式结构比顺式结构更加稳定。一开始肽链在核糖体上合成时，都为反式，后来某些部位与脯氨酸的亚氨基有关的肽键在肽酰脯氨酰顺反异构酶（PPI）催化下变成顺式
（3）与肽键相关的六个原子共处一个平面（肽平面）：但与Cα有关的两个肽键是单键，可以旋转
（4）酰胺N带部分正电，羰基O带部分负电
2.蛋白质的二级结构
指的是多肽链的主链部分在局部形成的折叠和盘绕，稳定性由氢键决定
（1）α螺旋
1）肽链主链围绕一个虚拟的轴以旋转的方式盘绕
2）氢键受体为第n位氨基酸残基的羰基O，供体则是n+4位残基氨基上的H
3) 每隔3.6个残基，螺旋上升一圈
4）螺旋方向一般是右手螺旋，因为蛋白质分子中的氨基酸为L型
5）R基伸展在螺旋表面，不参与螺旋的形成，但可以影响到螺旋的形成和稳定性。
可以使用同一氨基酸的多聚氨基酸来研究对于螺旋的形成及稳定性
常见的形成螺旋的氨基酸有Ala,Leu,Met,Glu,Lys[樊8] ，不利于形成螺旋的氨基酸有Gly（空间位阻小，形成二级结构不稳定）,Pro（不供氢【因为是亚氨基酸】）
除了R基对螺旋的形成的影响以外，还有螺旋的偶极矩，偶极矩原有的带电情况不利于形成螺旋，需要两端氨基酸改变其电性，消除不利影响。
5）对于一个稳定得螺旋来说，主链上的原子埋在螺旋内部，彼此之间以范德华力紧密结合，所有的R基成辐射状展现在螺旋表面，便于参与生化反应
（2）β折叠
1）至少有两条肽段组成，肽平面之间呈锯齿状
2）每一条肽段被称为β股，相邻β股呈平行排列，主链之间通过氢键相连
3）R基团垂直于相邻两个肽平面的交线，且交替分布在折叠片两侧
4）肽链走向有平行和反平行两种，反平行更加稳定
5）形成折叠的氨基酸的侧链基团倾向于庞大，如Val,Ile,Phe,Tyr,Trp,Thr[樊9]
Pro从来不会出现在折叠之中
（3）β转角
1）主链发生了180o转向
2）由肽链上的4个氨基酸形成，Gly,Pro常出现在中间的两个位置
3）β转角和抗体的识别、磷酸化、糖基化、羟基化有关
（4）β突起
平行的β股之中多出一个氨基酸残基，不利于形成β折叠
可能和防止突变给蛋白质结构造成影响有关
（5）无卷曲和环
常常作为辅因子或底物的结合位点
3.蛋白质的三级结构
（1）稳定三级结构的化学键：氢键，疏水键，离子键，范德华力，配位键，范德华力
（2）研究三级结构的方法
1）X晶体衍射技术：制备蛋白质晶体；测出的是电子密度图谱；得出的三维结构是在晶体的情况下和天然结构有较大区别
2）核磁共振波谱法：靠原子核在磁场下的震动分析蛋白质的三维结构；随着蛋白质的分子质量加大，该方法误差增大，故只能测量一些分子量较小的淡白质；还会受到自旋扩散和分子局域运动的影响
3）冷冻电镜技术：待测蛋白质迅速冷冻，获取二维投影图像，计算得出蛋白质三维密度图，再得出蛋白质的三维结构
4）同源建模：借助结构相似的蛋白质来推测待测蛋白质的结构
（4）三维结构的结构部件
1）模体
【1】卷曲螺旋：α螺旋聚合体；超螺旋方向一般是左手螺旋
【2】螺旋-环-螺旋：又称为EF手相，存在于多种钙离子传感器蛋白上，钙离子在环上同蛋白质结合。在转录因子中也有这种结构，识别DNA双螺旋的大沟内特定的碱基结构，结合
【3】β-α-β
【4】β发夹环
【5】螺旋-转角-螺旋：存在于许多和DNA特异性结合的蛋白质分子上，如Cro（大肠杆菌噬菌体产生的阻遏蛋白）,CAP（分解代谢物基因激活蛋白）,λ阻遏蛋白
【6】Rossman折叠：βαβαβ结构，可以结合辅酶I和辅酶Ⅱ存在于许多脱氢酶中
【7】希腊钥匙模体
【8】β折叠：多个β股以螺旋的方式组织在一起
2）结构域：相对独立的球状结构或功能模块称为结构域，疏水结构是结构与稳定存在所必需的；同一个蛋白存在多个相同的结构域（可用来研究进化）
4.蛋白质的四级结构
两条及两条以上多肽链的蛋白质如果不是以二硫键相连，则认为它们具有四级结构
第三节 蛋白质的折叠历程和结构预测
1.蛋白质折叠的基本规律
（1）一级结构决定三级结构
（2）蛋白质的折叠伴随着自由能的降低
（3）驱动蛋白质折叠的动力是疏水键
（4）不同的蛋白质折叠具有不同的途径，如分子伴侣;
绝大多数分子伴侣属于热休克蛋白，帮助蛋白质折叠克服一些动力学障碍；帮助蛋白质在正确的时间、正确的地点正确的折叠；帮助折叠错误的蛋白质重新折叠；帮助细胞清除一些无用的蛋白质。
热休克蛋白是一种在细胞受热或受胁迫时大量表达的蛋白质
（5）某些蛋白质的折叠还需要蛋白质二硫化异构酶（促进含有二硫键的蛋白质形成正确的蛋白质）和肽酰脯氨酰顺反异构酶的帮助（脯氨酸有关的肽键顺反异构是重要的限速步骤，肽酰脯氨酰顺反异构酶是通过扭转这个肽键来促进和它的顺反异构，加速蛋白质的折叠）
（6）变形蛋白：两种生理学效应完全不同的不同蛋白质构象。这有利于扩大生物的基因组的编码能力
2.折叠模型
（1）框架模型
（2）疏水塌陷模型
（3）成核模型
第四节 蛋白质组和蛋白质组学
高通量分离蛋白的方法是二维电泳或双向电泳，这里介绍双向电泳：双向电泳是依据等电点和大小来把蛋白质分离出来的，需要先进行一次等电聚焦电泳（等电点），再进行一次与开始方向相垂直的SDS-聚丙烯酰胺凝胶双向电泳
第三章 蛋白质的功能及其与结构之间的关系
第一节 蛋白质的功能
简直蛋白：有些蛋白质虽然只有一种结构，但是却可以行使多种功能。
第二节 蛋白质结构和功能的关系
结构相似的蛋白质一般具有相似的功能
在不同物种中功能相同的蛋白具有基本相同的三维结构，但一级结构反映了物种之间的亲缘关系
类似物：具有相同功能，起源不同基因的蛋白质
同源物：来源于某同一祖先基因的蛋白质
第三节 几种重要的蛋白质
1.纤维状蛋白的结构和功能
结构伸展，呈纤维状，不溶于水，功能在于，结构和机械支撑
（1）α角蛋白
具有α螺旋，存在于动物的毛发，角，鸟喙和爪子
肽链中央形成典型的α螺旋区域，两端为疏水区域
两个α角蛋白可以形成一段左手超螺旋
（2）β角蛋白
存在于蚕丝和蜘蛛丝之中
一级结构富含丙氨酸、甘氨酸，具有重复的序列甘氨酸-丙氨酸或丝氨酸-甘氨酸-丙氨酸或丝氨酸
有序的反平行β折叠构成丝的微晶
（3）胶原蛋白
存在于动物结缔组织和其他纤维样组织中
胶原蛋白3条α链形成三股螺旋（特有结构）
稳定三股螺旋结构需要引入额外的氢键供体，及修饰在脯氨酸上的羟基化反应（需要氧气、二价铁离子、α-酮戊二酸、维生素c，维生素C是为了防止铁离子氧化，氧分子供氧）
主要由成纤细胞合成（前胶原，糖基化修饰，组装成三股螺旋，前胶原肽酶，两端的前肽被切除，成为原胶原）。赖氨酰氧化酶（共价交联，稳定），硫铵亚键（将4型胶原分子连接在一起）
2.球状蛋白的结构与功能
（1）珠蛋白家族
都含有血红素辅基，都可以可逆的结合氧气。下面介绍其中两种
1）肌红蛋白（只有一个亚基）
专门为动物细胞的肌肉组织储备氧气
一级结构：紧密结合1个血红素辅基,血红素由原卟啉和铁离子组成
肌红蛋白和血红蛋白一样，折叠形成球状结构，疏水肽链在分子内部，极带电荷的分子的肽链在分子表面，故疏水性较好
分子表面有一个疏水口袋，血红素在这个口袋（口袋中有铁离子，与周围形成5个配位键，并与氧气形成第六个配位键）中，既可以让氧分子进入口袋中，又防止亚铁离子被氧化。
高铁血红蛋白（血红素不小心被氧化）依赖细胞色素b5还原酶（NADH-高铁蛋白还原酶）利用还原性辅酶Ⅰ把高价铁还原成低价铁
2）血红蛋白
主要存在于红细胞，氧气的运输者
有四个亚基组成，每一个亚基称为珠蛋白
【1】正协同效应[樊10] ：血红蛋白分子有一个亚基结合氧分子后，构象改变，使其他的亚基对气的亲和力增强（R态和T态）
【2】波尔效应：氢离子和碳酸根离子促进血红蛋白释放氧分子结合二氧化碳分子：当二氧化碳分子和碳酸根离子浓度降低的时候，二氧化碳分子释放，血红蛋白再次结合氧分子（在组织器官中释放氧分子结合二氧化碳分子；在肺部释放二氧化碳分子结合氧分子。
【3】别构效应：除了氧分子以外的各种配体（二氧化碳分子、2，3-BPG，一氧化氮）在与血红蛋白中除了血红素铁以外的位点结合，使血红蛋白的构象发生变化，进而影响到血红蛋白的氧结合能力。
3）血红蛋白的突变体：镰刀状红细胞贫血（血红蛋白变为不可溶纤维状）
（2）免疫球蛋白
即抗体，B淋巴细胞分泌出的糖蛋白
3.膜蛋白的结构与功能（见细胞生物学）
4.天然物折叠蛋白质的结构和功能
第四节 蛋白质结构的预测
结构和序列的比对法
第四章 蛋白质的理化性质、分类和研究方法
第一节 蛋白质的理化性质
1.紫外吸收：由三种芳香族氨基酸带来 280nm
2.两性解离：有可解离的侧链基团、肽链两端游离的氨基和羧基，只能使用等电聚焦或等电点沉淀法来进行测定（对于比较短的寡肽来说，计算方法同氨基酸【取一个PH值，时肽链表面电荷为0】）
不同氨基酸的等电点不一样，故可以用离子交换层析或电泳来对它们进行纯化，
3.胶体性质：具有电泳，布朗运动[樊11] ，丁达尔效应，不能通过半透膜
4.沉淀反应：只要破坏水化膜或中和表面电荷就会导致溶液中蛋白质沉淀
（1）盐析：加入中性盐，使得蛋白质溶解度降低并沉淀析出。
盐在水中解离后，迅速与蛋白质争夺水分子，破坏了蛋白质表面的水化膜；且
溶液中的阴阳离子可以中和蛋白质表面的正负电荷
分段盐析：调节盐的浓度，使蛋白质分级沉淀
（2）PI沉淀：当蛋白质处于等电点时，蛋白质表面的静电荷为0，溶解度最小
（3）有机溶剂沉淀：破坏蛋白质表面的水化膜
（4）重金属盐造成的沉淀：与带负电的蛋白质结合
5.蛋白质变性：蛋白质受到某些理化因素，特有的三级结构被破坏，生物学活性丧失
变性以后，生物活性丧失；水溶性下降，内部疏水基团外露；更容易被水解，内部肽链暴露；粘度增加，肽链更加舒张；失去结晶能力
6.蛋白质水解
酸水解会破坏Trp和三种羟基氨基酸（）；两种酰胺在酸性的条件下会被水解成谷氨酸和天冬氨酸
碱水解会导致大多数氨基酸受到破坏，产生消旋现象，但不会破坏Trp
酶水解会产生蛋白质部分水解产物。蛋白质酶可分为外切蛋白酶和内切蛋白酶，N端和C端；蛋白质被打上多聚泛酰化标签之后，被蛋白酶体选择性降解；执行细胞凋亡的是胱天蛋白，水解核纤层蛋白
7.蛋白质的颜色反应
双缩脲反应（肽键）；福林-酚试剂法（Lowry法，）；考马斯亮蓝法（Bradford法）；（芳香族氨基酸
黄色反应；米伦反应；乙醛酸反应；坂口反应（精氨酸）；醋醛酸反应
第二节 蛋白质分类
按照溶解性质来分：（1）白蛋白 （2）球蛋白 （3）组蛋白（碱性氨基酸，富有丰富的精氨酸和赖氨酸残基） （4）精蛋白（碱性氨基酸，缺少色氨酸，赖氨酸） （5）醇溶蛋白 （6）谷蛋白类 （7）硬蛋白类
按照化学组分来分：（1）简单蛋白：仅由氨基酸组成，水解产物仅有氨基酸，如胰核糖核酸酶
（2）结合蛋白：1.氨基酸侧链残基上，有修饰如糖基、脂酰基、甲基、磷酸基团
2.与蛋白结合的无机成分
3.辅酶
按照非蛋白质成分的性质来分：（1）糖蛋白（共价结合的糖基） （2）脂蛋白（非共价结
合的脂） （3）核蛋白（非共价结合的核酸） （4）色蛋白（非共价结合或共价结合的生
色集团） （5）金属蛋白（配位结合的金属离子） （6）磷蛋白（共价结合的磷酸结合
（7）血红素蛋白（共价结合的或非共价结合的血红素辅基） （8）黄素蛋白(共价结合或非
共价结合的黄素的衍生物）
根据功能分为：酶、调节蛋白、运输蛋白、贮存蛋白、运动蛋白、结构蛋白、接头蛋白、保
护和防御蛋白、毒蛋白和奇异蛋白
第二节 蛋白质的研究方法
1.蛋白质的分离和纯化
常见的分离纯化的方法（基本上是根据蛋白质的理化性质上的差别来进行分类的，如溶解性、质量和形状、表面电层、表面疏水性、与特定配体结合的性质
常用的方法有：沉淀（溶解性）、离子交换（电荷）、聚焦层析（大小和形状）、疏水作用层析（疏水性）、亲和层析（与特定配体的特异性结合）
（1）沉淀和离心
（2）透析和超滤
（3）电泳
1）等电聚焦电泳（IFE）:在凝胶中加入两性电解质，在两极之间建立PH梯度。处在其中的蛋白质最终会聚集在自己的PI处
2）十二烷基硫酸钠聚丙烯酰胺凝胶电泳（SDS-PAgE）：蛋白质在非变性聚丙烯酰胺凝胶中电泳时，其迁移率取决于蛋白质分子的大小、形状和其带净电荷的大小。当加入过量的SDS时，所有的蛋白质带上大量的负电荷（相同密度），并使蛋白质打开，使迁移率取决于蛋白质大小【用来分离蛋白质】
3）双向电泳：由等电聚焦电泳和十二烷基硫酸钠聚丙烯酰胺凝胶电泳组成，进行两次
（4）层析
1）疏水层作用 2）亲和层析 3）凝胶过滤层析 4）HPLC（高效液相层析【同疏水层析】
第五章 核苷酸
第一节 核苷酸的结构与组成
碱基
1.结构：核苷与无机磷酸由β-N-糖苷键连接而成
2.常见碱基：胞嘧啶，尿嘧啶，胸腺嘧啶（5-甲基尿嘧啶）；腺嘌呤，鸟嘌呤
3.修饰碱基：多为碱基的修饰产物或代谢产物。如5-甲基胞嘧啶、5-羟甲基胞嘧啶、N6-甲基A、次黄嘌呤、黄嘌呤、尿酸、二氢尿嘧啶
4.碱基的性质
（1）紫外吸收性质：碱基杂环上的共轭双键对于紫外线有较强的吸收
（2）水溶性差（疏水性质）
（3）解离：在中性条件下碱基主要以内酰胺的形式存在
（4）含有多个氢键供体和氢键受体
（5）互变异构：嘧啶环和嘌呤环环上的取代碱基的富电子性质使它们有互变异构
酮式-烯醇式；氨基式-亚氨基式。如果在碱性环境下，平衡向烯醇式或亚氨基式移动
现有碱基配对基础建立在全为酮式和氨基式
核苷
1.结构：戊糖和碱基由β-N-糖苷键相连
2.构象：碱基在糖苷上的旋转受到空间位阻的限制
顺势和反式（碱基是否与戊糖在同一方向上）
除了Z-DNA，都是以反向的形式构成
3.常见核苷
4.修饰核苷：修饰碱基和戊糖组成的核苷；核糖环被修饰的核苷以及少数不是以N-糖苷键相连的核苷
5.性质：高亲水性（核糖基起作用）
核苷酸
1.结构：戊糖羟基发生磷酸化反应生成
2，核苷单核苷酸
单核苷酸可以通过成酐反应分别形成核苷二磷酸、核苷三磷酸
3.环核苷酸
某些核苷一磷酸在环化酶的催化下，形成环核苷酸，在细胞中主要作为第二信使
cAMP既可以在细菌体内作为一种第二信使，激活多种与糖类分解代谢有关的相关基因表达，也可以在高等生物体内与cGMP一样，作为激素的第 二信使
c-dicGMP在多种细菌中作为第二信使，参与生物膜的形成和致病因子的形成
4.构象：具有一定的柔性
5.理化性质
碱基：紫外吸收、互变异构；核糖：易溶于水、旋旋光性；共同决定：两性解离、等电点；N-糖苷键：在酸性环境中发生脱碱基反应
第二节 核苷酸的功能
1.作为核酸形成的前体
2.充当能量货币：ATP（能量货币）；GTP（蛋白质合成）；CTP（脂质合成）；UTP（糖类合成）
3.参与信号转导cAMP、cGMP第二信使；GTP、GDP激活G蛋白
4.作为其他物质的前体：ADP为辅酶I和辅酶Ⅱ的组分；鸟苷酸作为第一类内含子核酶的辅酶
5.参与物质合成
6.作为一些酶的别构效应物
7.调节基因的表达
第六章 核苷酸的结构和功能
第一节 核酸的分类
分为核糖核苷酸和脱氧核糖核苷酸，二者区别如下：
1.RNA分子中的戊糖是核糖，DNA分子中的戊糖是脱氧核糖
DNA因为是脱氧核糖，所以缺乏反应性的亲和性集团——2‘-OH,降低了磷酸二脂键自发水解的速率，提高了DNA的稳定性
RNA因为有2‘-OH，亲核性较大，非常不稳定，常利用其亲核进攻性，催化一些生化反应
但tRNA和rRNA非常稳定，是因为它们的羟基受到了甲基化修饰，大大降低了2‘-O原子的反应性
2.RNA的第四个碱基为U，DNA第四个碱基为T（U去甲基化）
C可自发的脱氨基变成U
用T代替U是为了有效的检测c-u这种突变
3.RNA通常是单链，DNA通常是双链
RNA的类别
名称
功能
存在
信使RNA(mRNA)
翻译模板
所有生物
转移RNA(tRNA)
携带氨基酸，参加翻译
所有生物
核糖体RNA（rRNA）
核糖体组分，参与翻译
所有生物
核小RNA（snRNA）
参与真核细胞中mRNA的剪接
真核生物
核仁小RNA（snoRNA）
参与古菌和真核生物rRNA前体的后加工
真核生物和古菌
微RNA(microRNA)
主要在翻译水平上抑制特定基因表达
绝大多数真核生物
小干扰RNA(siRNA)
主要在基因水平上抑制特定基因表达
绝大多数真核生物
小激活RNA（saRNA）
瞄准特定启动子，激活它们的转录
某些真核生物
piRNA或piwiRNA
反转位子的基因沉默，对于胚胎发育和某些生物的精子发生十分重要
脊椎动物和无脊椎动物的生殖细胞
长链非编码RNA(lncRNA)
在基因票大的多个环节调节基因的表达
真核生物
7SL RNA
作为信号识别颗粒（SRP）的一部分,参与蛋白质的定向和分泌
真核生物和古菌
7SK RNA
抑制RNA聚合酶Ⅱ催化的转录延伸
脊椎动物
RMRP RNA
参与线粒体DNA复制过程中RNA引物的加工；参与rRNA后加工；参与切除一种阻滞细胞周期的蛋白的mRNA的5‘非翻译序列，而促进细胞周期的进行
真核生物
转移信使RNA(tmRNA)
兼有信使RNA、转移RNA的功能，参与细菌无终止密码子的mRNA的抢救翻译
细菌
crRNA
锁定外来核酸，引导Cas蛋白将其水解
原核生物
向导RNA（gRNA）
参与锥体虫线粒体mRNA的编辑
某些真核生物
病毒RNA
作为RNA病毒的遗传物质
RNA病毒
类病毒
最小的感染致病因子
植物
端粒酶RNA
作为端粒酶的模板，有助于端粒DNA的完整性
真核生物
核开关或RNA开关
在转录和翻译的水平上调节基因的表达
原核生物和少数低等的真核生物
核酶
催化特定的生化反应，如核糖磷酸酶P和核糖体上的转肽酶
原核或真核生物以及某些RNA病毒
环状非编码RNA
作为竞争性内源RNA，参与调控细胞内特定miRNA的功能；还可以与细胞内一些RNA结合蛋白结合，调节这些蛋白与其它RNA之间的相互合作
主要是真核生物
XIst RNA
促进巴氏小体的形成
雌性哺乳动物
第二节 核酸的一级结构
核酸的多聚核苷酸链上所有核苷酸或碱基的排列顺序
多聚阴离子复合物
第三节 核酸的二级结构
DNA的结构
1.DNA的二级结构有B性，除此之外还有A、Z型
参数
A型双螺旋
B型双螺旋
Z型双螺旋
外形
短而宽
长而瘦
长而细
螺旋方向
右手
右手
左手
大沟
极度窄，很深
很宽，深度中等
平坦
小沟
很宽，浅
窄，深度中等
极度窄，很深
糖苷键构象
反式
反式
C为反式，G为顺式
存在条件
干燥（如酶的活性中心）
潮湿（如细胞中的平常条件）
/
2.稳定双螺旋结构的因素
（1）氢键 （2）碱基堆积力（疏水作用力、范德华力） （3）磷酸核糖骨架上的负电荷中和
3.DNA非标准的二级结构
（1）弯曲：含有成串的A序列或蛋白质作用（TATA盒结合蛋白可导致DNA启动子区域弯曲，大肠杆菌cAMP受体结合蛋白可导致乳糖操纵子形成弯曲）；同时有时也可以做DNA修复系统识别损伤的信号
（2）十字形（存在于复制起始区域和转录调控区域）：充当某种控制DNA复制和基因转录的开关
（3）三螺旋：有顺式（平行于嘌呤链）和反式的结构（反平行于嘌呤链）
形成三股螺旋可以影响到DNA的复制、重组和转录，还可以阻止特定蛋白质与DNA的结合，从而对碱基的表达起调控作用
三股螺旋的形成需要互补的全嘌呤和全嘧啶碱基，还需要呈现镜像重复，第三条链上的C需要质子化才可以与G配对。超螺旋的形成有利于三股螺旋的形成
（4）碱基翻转：某个碱基出现在双螺旋之外
催化碱基修饰的酶需要碱基通过翻转才可以对它进行化学修饰，碱基切除修复也是
（5）滑移错配DNA：重新形成双螺旋的时候，错配，形成两个环，会导致移框突变
（6）四链DNA
RNA的结构
主要形成α螺旋
发夹结构：包括两个部分（标准碱基互补序列和双螺旋两股互补序列之间未配对的碱基序列组成的环）
在RNA中常有GU碱基对，有利于形成链内双螺旋
（1）tRNA的二级结构
有不少是修饰的碱基（黄嘌呤、硫脲嘧啶、假尿嘧啶）
构成tRNA的二级结构的要素有：环、茎、臂。按照从5‘-3‘的顺序，4个环依次是D环、反密码子环、可变环和TΦC环；4个茎依次是受体茎、D茎、反密码子茎和TΦC茎；臂有D臂、反密码子臂、TΦC臂和氨基酸臂
受体茎是紧靠着氨基酸臂，与tRNA形成氨酰tRNA的地方。且3‘端最后的三个核苷酸总是CCA，与3’端最后一个核苷酸一起，并不参与受体茎，而是构成氨基酸臂。
D环上有二氢尿嘧啶，反密码子环有反密码子，紧靠反密码子5‘端的氨基酸总是U紧靠3’端的氨基酸总是嘌呤核苷酸，且总是被烷基化
在反密码子环和TΦC环之间，通常还会有一个可变环或附加环，TΦC环上的Φ指的是假尿苷，核糖体和转运RNA之间的结合有赖于对TΦC的识别
（2）rRNA的二级结构
原核生物：5SrRNA、16SrRNA和23SrRNA
真核生物：5SrRNA、5.85SrRNA、18SrRNA和28SrRNA
其中5SrRNA在真核生物与原核生物中都有
rRNA在链内有大量的互补序列，所以它高度折叠
16SrRNA在进化中只要保证它的二级结构基本不变就行了，不用在意一级结构的变化
（3）mRNA的二级结构
（4）DNA-RNA杂交存在形成的双链：A型双链（DNA复制、转录和逆转录）
第四节 核酸的三级结构
1.DNA的三级结构
主要以两种形式存在：松弛型和超螺旋
在松弛型下，DNA以B型双螺旋存在，能量状态最低
DNA的超螺旋包括正超螺旋和负超螺旋。正超螺旋是左手螺旋，由DNA双螺旋过度缠绕形成的；负超螺旋是右手螺旋，由DNA双螺旋缠绕不足引起的的（易于解链，有利于复制、转录和重组，）
某些和碱基差不多的多环芳香族分子（如溴乙锭和吖啶橙）可以插到DNA双螺旋两个相邻的碱基对之间，促进产生正超螺旋。这些分子都是强烈的致癌物质，容易诱发DNA在复制时发生突变
2.RNA的三级结构
RNA分子伴侣（非特异性结合蛋白NADP）有利于帮助RNA形成正确的构象，破坏错误折叠的RNA分子内部的化学键，形成RNA蛋白体复合物，RNA最终形成正确的构想
驱动和稳定RNA三级结构的常常是金属离子和碱性蛋白
常见结构
（1）假节结构（常参与形成多种核酶和自我剪切的内含子；诱导病毒在翻译过程中发生核糖体移框；对于端聚酶来说发挥活性有重要作用，端聚酶的RNA作为端粒DNA的模板，高度保守的假节是活性发生所必须
（2）吻式发夹：两个独立的发夹结构通过环之间的碱基配对形成的共轴螺旋。艾滋病病毒的基因组RNA分子上有这个结构
第五节 核酸和蛋白质形成的复合物
1.DNA与蛋白质形成的结构
（1）真核生物的核小体
组蛋白：各两组【H4、H3】、【H2A、H2B】聚集形成八聚体，H1游离在外
保守性最高的是H4，其次是H3，再其次是H2A、H2B。变化最大的是H1（物种特异性）
某些组织中无H1，被其他类型的代替，如鸟类的H5
DNA序列在核小体的选位中十分重要，多分布于GC区域
在人类细胞中，包裹在核小体外序列的C甲基化程度高于连线DNA
(2)古菌的核小体
HMFA和HMFB 短于真核生物
缺乏尾，故古真菌的核小体无法进行各式各样的化学修饰
（3）细菌的拟核
细菌具有一些小的碱性蛋白（HU、FIS）与核结合，形成拟核
2.RNA与蛋白质形成的复合物
类型
RNA
功能
存在
核糖体
rRNA
充当蛋白质的合成场所
所有的生物
信号识别颗粒
古菌和真核生物是7SL RNA,细菌中是4.5S RNA
识别多种真核细胞与粗面内质网和原核细胞与细胞膜结合的蛋白质在N端的信号肽，参与这些蛋白质的共翻译和转运
所有的生物
SNRNP
snRNA
参与真核细胞内rRNA的剪接
真核生物
SNORNP
SNORNA
参与真核细胞rRNA的后加工
古菌和真核生物
剪接体
snRNA和mRNA
切除真核细胞核mRNA分子内的内含子
真核生物
核糖核酸酶P
M1 RNA
参与tRNA前体在5‘端1多余的碱基序列的切除
所有的生物
端粒酶
端粒酶RNA
维护真核生物核DNA端粒序列的完整
真核生物
RNA病毒
基因组RNA
充当RNA病毒的遗传物质
细菌和真核生物
第七章 核酸的理化性质及研究方法
第一节 核酸的理化性质
1.紫外吸收：和碱基有关
2.酸碱解离：同核苷酸
3.粘度：结构细长并有一定刚性的大分子粘度更好
4.沉淀：用乙酸钠来降低溶液极性，用无水乙醇沉淀DNA，用异丙醇来沉淀RNA
5.变性：热变形（增加分子内能，破坏氢键和碱基堆积力）
碱变性（易发生互变异构）
变性引起的改变：紫外吸收增加（碱基被解放）（增色效应）
增加DNA的浮力密度（互补碱基形成更加致密的结构）
降低DNA分子的粘度
Tm值:DNA双螺旋有一半发生变性热或有一半氢键收到破坏时的相应的温度
6.复性：减色效应
7.杂交：利用核酸分子的变性和复性的性质，对来源不同的核酸片段按照碱基配对规则形成异源杂链，进而对特定对象进行定量、定性分析的技术
Southern 印记 （RNA印记） Northern 印记（DNA印记）
8.核酸的水解
（1）酸水解：敏感性：糖苷键>磷酸酯键>；嘌呤糖苷键>嘧啶糖苷键
（2）碱水解：RNA特别是mRNA内磷酸二脂键对碱异常敏感。DNA对碱不敏感
（3）酶促水解
第二节 核酸研究的技术和方法
1.核酸的分离和纯化
（1）核酸的抽取
核酸在细胞核中通常以核蛋白的形式存在，可以用不同浓度的盐溶液进行分离
用酚/氯仿抽取中，核酸溶解在上层水相（DNA位于上层【浮力密度小】，变性之后会略微下
沉【浮力密度变大】【RNA在溶液中的状态同变形后的DNA】），蛋白质处于两相之间的界面
（2）电泳
琼脂糖凝胶电泳，可以使用溴乙锭染色进行鉴定
聚丙烯酰胺凝胶电泳，用放射性自显影或银染等方法进行检测
（3）离心
（4）层析：阴离子交换层析制备核酸；羟基磷石灰分离单链DNA；双链DNA;寡聚dt亲和层析分离带有多聚腺苷酸尾的整合生物mRNA
3.核酸一级结构的测定
（1）DNA一级结构测定
1）第一代DNA测序
【1】双脱氧法测序（末端终止法）：通常使用一种经过基因工程改造过的噬菌体DNA聚合酶来催化测序反应，引物是人工合成的寡聚脱氧核苷酸（已被同位素标记）。每组反应使用相同的模板、相同的引物以及相同的dNTP，并且在魅族反应中加入一种适量的2‘，3‘-双脱氧核苷酸（ddNTP）使其随机的掺入DNA链中。一旦ddNTP进入DNA链中，将导致DNA链合成的末端终止，产生4组具有特定长度、不同长短的DNA片段，其中每一组内DNA片段以相同的双脱氧核苷酸结尾，再通过放射自显影技术自下向上读出DNA的核苷酸序列（小片段在下，大片段在上）
【2】碱基特异性化学断裂法
2）第二代测序
【1】454Life science焦磷酸测序法
将待测的DNA切成几百个碱基长度的单链片段，每一个片段被固定在一个小珠子上，随后
使用PCR进行扩增，使每一个珠子上带有许多相同的DNA，之后加入酶，形成级联化学发
光反应，将释放出来的焦磷酸基团转化为光信号
以将待测的单链DNA作为模板，与特异性的测序引物结合（腺苷-5‘-硫酸磷酸【APS】、荧
光素），再向其中加入4种酶（DNA聚合酶、ATP硫酸化酶、荧光素酶和双磷酸酶）。再向
反应体系中加入1种dNTP，如果正好可以和下一个碱基配对，就会在DNA聚合酶的催化
下被添加到测序引物的3’端，同时释放出1分子的焦磷酸（注意：DNA聚合酶对dATPαS的
催化效率高，且dATPαS不作为荧光素酶的底物，故用dATPαS代替dATP.）。在ATP硫酸
化酶的作用下，生成的焦磷酸可以和APS结合生成ATP，在荧光素酶的催化下发光。经过
电荷偶联系统，可以得到一个检测峰，峰值高低和相匹配的碱基成正比。反应体系中剩余的
dNTP和残留的少量的ATP在双磷酸酶的催化下发生降解。再加入另外几种dNTP，重复操
作
【2】Illumina/Solexa测序
【3】SOLID测序
3）第三代DNA测序
对单分子DNA测序 反应在纳米容器中进行（降低背景光，使每个核苷酸发出的单道光可以被检测到）；荧光标签不一定标在参入的脱氧核苷酸上，可能标在释放出来的焦磷酸基团上。
4）第四代DNA测序
利用离子流测序（对于DNA复制合成互补的DNA链时，释放质子，通过对质子的监控来实时判读碱基）（后光测序），测定的是伴随一个新脱氧核苷酸的参入释放出来的质子
5）单细胞基因组测序
分离出单个细胞，并进行全基因组的扩增（多重取代扩增），然后构建测序文库，最后使用新一代测序技术进行分析
（2）RNA一级结构的测定
质谱分析或利用反转录酶将待测的RNA反转录成cDNA
第八章 酶学概论
第一节 酶学的化学本质
单纯酶和缀合酶（全酶【有辅因子】、脱辅酶【失去辅因子】）
辅因子包括辅酶、辅基和金属离子
多功能聚合酶
第二节 酶的催化性质
1.高效性：大幅降低反应的活化能
2.酶在活性中心和底物结合
活性中心由结合基团（与底物结合）和催化基团（参与催化）组成
活性中心的特征：
（1）活性中心是一个三维实体，通常由若干个在一级结构上并不相邻的氨基酸组成（通过空间结构的折叠，使它们在空间结构上相邻）
（2）活性中心只占酶的一小部分，酶分子上大部分氨基酸残基并不与底物接触，但它们作为结构支架有助于酶的三维结构的形成和稳定
（3）活性中心为酶分子表面的一个裂缝、空隙或口袋。中心多为疏水氨基酸(把水分子排除在口袋之外，防止副反应的发生)，也有少量的亲水氨基酸（与底物进行反应）
（4）活性中心的构象不是固定不变的，具有一定的柔性
3.高度的专一性
绝对专一性（只识别一种底物），相对专一性（识别特定的化学键或特定的基团），立体专一性（酶对于具有立体异构体的底物只作用于其中一种）
酶的专一性解释：
（1）锁钥学说：活性中心的构象是固定不变的，底物的结构必须和它的结构非常吻合才可以结合
（2）诱导契合学说：活性中心的构象不是固定不变的，具有一定的柔性。在一开始活性中心并不适合结合底物，但随着相互靠近下，酶结构受到改变，底物的结构也受到改变（如实验所观察到的底物诱导的裂缝闭合）
（3）“三点附着”模型：只有在几个特定位点都匹配时，酶才会进行催化反应
第三节 酶的分类和命名
类别
反应性质
实例
氧化还原酶
包括：脱氢酶，氧化酶，还原酶，过氧化物酶，加氧酶，羟化酶
电子转移
乙醇脱氢酶
转移酶
包括：转醛酶和转酮酶，脂酰基、甲基、糖基和磷酸基转移酶。激酶，磷酸变位酶
分子间集团的转移
蛋白激酶
水解酶
包括：酯酶，糖苷酶，肽酶，磷酸酶，硫酯酶，磷脂酶，酰胺酶，核酸酶
通过加水导致键的断裂
脂肪酶
裂合酶
包括：脱羧酶，醛缩酶，水合酶，脱水合酶，合酶，裂解酶
消除反应底物（基团），产生双键
碳酸酐酶
异构酶
包括：消旋酶，差向异构酶，异构酶，变位酶
分子内的重排
磷酸基糖异构酶
连接酶
包括：合成酶和羧化酶
水解ATP与分子间的连接相偶联
DNA连接酶
转位酶
包括：转运一些小分子（如氨基酸和单糖）和离子的转位酶
与核苷三磷酸水解或氧化还原酶反应偶联的物质跨膜转运或在膜内的分离
P型质子泵和多种ABC超家族转运酶
第九章 酶动力学
第一节 影响酶促反应的因素
假设S-D为一个反应，则v=d【P】/dt=-d【S】/dt=k【S】，k为速率常数
1.外因：
（1）反应速率随温度的升高而加快，但温度超过一定数值时，酶的热变性因素会占主导，此时酶促反应速率会下降。当酶活性最高时的温度，叫做活性温度
（2）PH值：影响必须集团的解离程度
（3）离子强度
（4）激活剂对酶促反应的影响
（5）抑制剂对酶活性的影响
2.内因
（1）酶浓度对酶活性的影响
在不缺乏底物的情况下，酶浓度越高，反应速率越快
（2）底物浓度对反应速率的影响
有饱和动力学的性质，当底物浓度达到一定的值以后，反应速率不再增加，及VMAX
酶-底物中间物假说：E+S—ES--EP—E+P
酶促反应的速率和ES的量有关，ES达到最大值即反应速率达到最大值
第二节 米氏动力学
1.米氏方程成立的原因
（1）反应速率为初速率，此时反应速率和酶浓度成正比关系，避免了反应产物和其他因素的干扰
（2）酶底物复合物处于稳态，即【ES】浓度不发生变化（d【ES】/dt=0）
（3）反应符合质量作用定律，即反应速率与底物浓度成正比的关系
2.米氏方程的推导（对于单底物-单产物的关系）E+S—ES—E+P
设Vf代表ES形成的速率，Vd代表ES解离的速率，则Vf=k1【E】【S】,Vd=（k-1+k2）【ES】
因为在稳态时有ES形成的速率=ES解离的速率，所以=k1【E】【S】=（k-1+k2）【ES】
假定【Et】为酶总浓度,可推出v=，v是酶反应初速率。
当【S】趋向于无限大时，则此时反应速率为最大值,VMAX
可推出
如果将k2【Et】换成VMAX,则米氏方程为
3.米氏方程的解读
（1）Km值
为米氏酶的特征常数，Km是酶发生有效催化时，对所需底物浓度的一种尺度，即具有高Km值的酶比具有低Km的酶需要更高的底物浓度
（2）Vmax
（3）Kcat
单位时间内，一个酶分子将底物转变成产物的分子总数。如果一个酶遵守米氏常数，则有
是一种衡量一种酶催化效率的重要指标
（4）Kcat/Km
反映了一个酶的完美程度，如磷酸丙糖异构酶此值十分大，反映了其进化程度之高
4.米氏方程的双重性
一级动力学（【S】<<Km）(反应速率和底物浓度成正比的关系)和零级动力学([S]>>Km)（反应速度达到最大值）
5.米氏方程的线性转换
第三节 米氏酶抑制剂作用的动力学
药物名称
药物名称（英语）
靶酶
医用或药用
阿司匹林
Asplirin
前列腺素合成中的环加氧酶
消炎
青霉素
Penicillin
肽聚糖转肽酶
抗生素
甲氨蝶呤
Methotrexate
二氢叶酸还原酶
抗肿瘤
叠氮脱氧胸苷
Azidothymine
HIV反转录酶
艾滋病
利托纳韦
Ritonavir
HIV蛋白酶
艾滋病
万艾可
ViAgra
cGMP磷酸二酯酶
勃起功能障碍
1.可逆性抑制剂
以非共价键与酶可逆结合，使用透析或超滤可以去除它们
（1）竞争性抑制剂
仅仅占据酶的活性中心，或在其它地方与酶结合，使酶无法与底物结合（若底物与酶相结合，则无法结合）（相互抑制）（过量的底物可以解除抑制）
例：磺胺：对氨基苯甲酸（PABA）为底物的酶的活性，从而阻止PABA作为原料合成的细菌所需要的叶酸，进而抑制细菌核苷酸的合成，起抗菌作用
丙二酸：结构类似于琥珀酸（丁二酸），抑制琥珀酸脱氢酶的活性
限速酶：一些限速酶所催化的反应的产物可以抑制限速酶的活性，如磷酸戊糖途径的限速酶（6-磷酸葡糖脱氢酶）可受到其产物NADPH的竞争性抑制
（上图为竞争性抑制酶的线型图象）
（2）非竞争性抑制剂
在活性中心以外的地方与酶结合，并改变酶活动中心的构象，但并不阻止酶与底物结合，只阻止底物转变成酶
（上图为非竞争性的正常做图和双倒数作图）
（3）反竞争性抑制剂
只可以和酶-底物复合物，却不可以与游离的酶结合（可能是因为酶与底物结合之后，改变后的构象可以与抑制剂结合
（上图为反竞争性抑制剂的正常做图和双倒数作图）
2.不可逆性抑制剂
（1）基团特异性抑制剂
结构上与底物无相似之处，但可以共价修饰酶活性中心上必须的侧链基团，而导致酶活性不可逆的失活
有机磷化合物：二异丙基氟磷酸（DIFP）：修饰多种酶活性中心上的丝氨酸集团，如胰蛋白酶和乙酰胆碱酯酶
甲基氟膦酸异丙酯（沙林）：同二异丙基氟磷酸
对于有机磷中毒的患者解毒是可能的，比如说用亲核性更强的试剂（如解磷定-2-甲醛肟吡啶碘甲烷盐[樊12] ）,使被修饰的丝氨酸残基的侧链上的羟基恢复自由
碘代乙酸能修饰多种酶活性中心上的巯基
（2）底物类似物抑制剂
一个部分类似于底物（结合到酶活性中心），一部分含有反应集团（修饰酶活性中心）
可以利用这一类抑制剂对酶分子的活性中心进行亲和标记，以确定酶促反应的必需基团
这一类抑制剂有：甲苯硫磺先苯丙酸（TPCK，结合胰凝乳蛋白酶，用酰氯集团共价修饰其中的组氨酸残基），甲苯磺酰赖氨酰氯甲酮（TLCK，与胰蛋白酶结合，用酰氯集团共价修饰其中的组氨酸残基），磷酸溴丙酮（结合磷酸丙糖异构酶，共价修饰活性中心的谷氨酸）
（3）过渡态类似物抑制剂
以极高的亲和力与活性中心结合，使底物无法进入
如胰腺细胞分泌的胰蛋白酶抑制剂的过渡态类似物（抑制在细胞中提前激活的胰蛋白酶），绿色植物制造的2-羧酸-1-磷酸阿拉伯糖醇的过渡态类似物（抑制1，5-二磷酸核酮糖羧化酶【Rubisco】的活性）
（4）自杀性抑制剂
受酶激活的抑制剂，反应性集团是潜在的，只有收到没的激活才可以显现
第四节 多底物反应动力学
序列机制，乒乓机制
第五节 别构酶的动力学
1.别构酶的性质
（1）动力学的曲线为S型
（2）具有别构中心和别构效应物
别构中心是指底物以外的分子结合位点，这些分子被称为别构效应物
别构激活剂和别构抑制剂
以上的别构酶都是通过改变对底物的亲和度，及Km值
（3）对于竞争性抑制剂的双向应答
对于一个正底物协同性的别构酶，低浓度的竞争性抑制剂可以提高酶与底物的结合能力（与底物过分相似）；对于高浓度抑制剂则以通常方式减慢速率
（4）温和变形可导致别构效应消失
受到任何一种变性因素的温和作用，别构效应和底物协同性消失，但酶活性可以保留
（5）通常是寡聚酶
具有四级结构（除了丙酮酸-UDP-N-乙酰葡糖胺转移酶）
同源寡聚酶：由相同的亚基组成，如肌细胞中参加糖酵解第三步的；磷酸果糖激酶1由4个相同的亚基组成
异源寡聚酶：由不同的亚基组成，活性中心和别构中心分别属于不同的亚基，如cAMP的蛋白激酶A由两个催化亚基和两个调节亚基
各活性中心的相互作用是底物协同性产生的原因
第十章 酶的催化机制
第一节 酶催化机制的主要研究方法
1.测定酶的一级结构，找出相对保守的氨基酸残基
进化过程中，保守性越大的氨基酸对酶促反应的贡献越大
2.确定酶的三维结构
X射线晶体衍射法、NMR(核磁共振法)、冷冻电镜
3.定点突变
4.动力学分析：用各种酶抑制剂
5.化学修饰（原理同上章节的底物类似物竞争性抑制剂）
6.计算机模拟
第二节 过渡态稳定学说
达到高能状态才能发生反应，即过渡态
反应物为了达到过渡态必须具有足够的能量克服势能障碍，即活化能
1. 过渡态稳定学说提出
酶要是想行使催化，它必须能通过某种方式稳定反应的过渡态，而不是稳定基态
酶在催化的过程中，提供了一种替代的反应途径，将反应分成若干个小步骤，因其与反应过渡态的结合比与底物结合的更牢固。稳定了过渡态，降低了活化能，使反应速率加快
2.支持过度稳定态的证据
（1）脯氨酸消旋酶，与人设计的过渡态类似物结合得更加紧密（即不可逆性抑制剂中的过渡态类似物抑制剂）
（2）用过渡态类似物作为抗原或半抗原，去免疫动物，由此产生的抗体可能有类似于酶的催化作用（抗体酶）
第三节 过渡态稳定的化学机制
酶促反应中会利用各种实现过渡态稳定并由此加速反应
1.邻近定向反应
两种及两种以上的底物同时结合在一个酶的活性中心，相互靠近，并采取正确的空间构象，提高底物的有效浓度，将分子间的反应转化成近似于分子内的反应
（旋转异构体[樊13] 存在可以阻碍反应速率）
2.广义的酸碱催化
酶活性中心的催化集团作为质子供体或受体参与催化，作为质子供体的叫做广义酸催化，作为质子受体的叫做广义碱催化
与广义酸碱催化有关的集团有半胱氨酸、丝氨酸、苏氨酸、天冬氨酸、谷氨酸、精氨酸、赖氨酸、组氨酸的R基，和肽链N端和C端的集团
一个等电点接近7的侧链基团既可以作为质子供体又可以做为质子受体，如组氨酸的咪唑基
3.静电催化
利用活性中心的电荷分布来稳定反应的过渡态
使用自身带电基团或带部分电荷的集团，来中和带相反电荷的过渡态
4.金属催化
金属酶：含有紧密结合的金属离子
金属激活酶：与金属离子松散的结合
作用：（1）作为刘易斯酸接受电子，使底物的亲核性更强
（2）与带负电的底物相结合，屏蔽负电荷促进反应中的正确定向。如所有的激酶都需要镁离子，来屏蔽ATP上所带有的高度负电荷
（3）参与静电催化
（4）通过价态的可逆变化，来作为电子受体或电子供体来参与氧化还原反应
5.共价催化
酶在催化过程中，与底物形成不稳定的共价中间物，改变了反应路径，有利于克服活化能障
限速酶的限速步骤常发生于共价化合物的形成或共价化合物的消失两个位点
酶与底物形成共价键的方式主要是亲核催化（亲核进攻），也可以是亲电催化（亲电进攻）。无论是哪种催化都需要进行两次（一次形成共价键，另一次断裂共价键）
酶分子上可以产生亲核进攻的有：
亲核基团
实例
共价中间产物
丝氨酸（羟基）
丝氨酸蛋白酶
脂酰化酶
半胱氨酸（巯基）
半胱氨酸蛋白酶
脂酰化酶
天冬氨酸（羧基）
Na/K-ATP酶
磷酸化酶
赖氨酸（ε-NH3）
乙酰乙酸脱羧酶和第一类醛缩酶
希夫碱
组氨酸（咪唑基）
磷酸甘油变构酶
磷酸化酶
酪氨酸（羟基）
谷氨酰胺合成酶
腺苷酸化酶
焦磷酸硫胺素TPP
丙酮酸脱羧酶和转酮酶
羟乙基化酶
希夫碱是一个很常见的酶底物共价中间物，以这种机制进行的酶常常受到硼氢化锂的不可逆性抑制（可以将希夫碱还原成不可断裂的中间物，使产物无法释放）
对于酶分子上的氨基酸侧链无法提供有效的电子对，将会使用辅酶或金属离子，如磷酸吡哆酸（PLP）
例子：
（1）乙酰乙酸脱羧酶，其活性中心是一个赖氨酸，其ε-NH2是一个亲核性进攻集团与乙酰乙酸形成希夫碱。希夫碱上质子化的N充当电子穴，对相邻的碳负离子起稳定作用，而羧基是一个很好的离开集团，以脱羧的形式离开
（2）PLP（磷酸吡哆酸）作为辅酶除了参加所有的转氨基（转氨酶）反应，还参加某些脱羧基反应（脱羧酶）（如多巴变成多巴胺）、脱氨基（转氨酶）、消旋（消旋酶）。
在亲电催化中，充当电子穴（阳离子亚胺与芳香杂环-吡啶环相连）
6.底物形变
酶与底物相遇时，酶分子将会诱导底物分子内的敏感键更加敏感，产生电子张力，使底物发生形变
第四节 几种常见酶的结构
1.蛋白酶（蛋白酶是催化肽键水解的一类酶总称）
（1）丝氨酸蛋白酶和巯基蛋白酶
先后有两次亲核进攻，第一次是丝氨酸残基的羟基和半胱氨酸的巯基，第二次是水分子。脂酰化酶是第一次亲核进攻以后酶与底物形成的共价中间物
【1】丝氨酸蛋白酶
活性中心有一个丝氨酸残基作为必需的催化基团为特征
属于这一类酶的有胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶、弹性蛋白酶、枯草杆菌蛋白酶[樊14] （枯草杆菌分泌到胞外）、凝血酶、纤溶酶、组织性纤溶酶原激活剂（tPA）、激肽释放酶原[樊15] （切除激素原和生长因子的原序列来激活它）和颗粒酶（在穿孔蛋白的帮助下，进入特定的靶细胞，通过激活胱天蛋白酶来诱导细胞凋亡）
丝氨酸的催化机制属于共价催化和广义酸碱催化的混合体，由三个不变的氨基酸残基（丝氨酸【提供进攻底物的亲核基团】、组氨酸【作为广义碱的催化剂】、天冬氨酸【定向组氨酸，影响组氨酸的PKa，改变其酸碱性质）。若有任何一个发生突变或被化学修饰（如DIPF修饰丝氨酸），均会导致酶失活
【2】巯基蛋白（半胱氨酸蛋白酶）
催化过程中需要一个半胱氨酸残基和一个组氨酸的残基，机制同丝氨酸蛋白酶，但巯基比羟基更容易发生去质子化
属于这一类酶的有木瓜蛋白酶、菠萝蛋白酶、钙蛋白酶、梭菌蛋白酶、小核糖酸病毒蛋白酶、链球蛋白酶、白细胞介素-1-β-转化酶、胱天蛋白（参与细胞凋亡）
（2）天冬氨酸蛋白酶和金属蛋白酶
都只有一次亲核进攻，而且亲核试剂都是水分子
天冬氨酸蛋白酶有两个重要的天冬氨酸残基，交替当作广义的酸碱催化剂，而金属酶的活性需要金属离子的作用（激活水分子或进行路易斯催化）
对于大多数天冬氨酸蛋白酶来说，都具有两叶组成的三级结构（两重对称或同源二聚体）。在功能上，要么属于消化酶，要么属于调节酶
HIV-1蛋白酶属于天冬氨酸蛋白酶，在HIV的生活史中负责切开基因编码的多聚蛋白质产物，促进病毒颗粒的成熟
2.溶菌酶
水解细菌细胞壁上的肽聚糖（由短肽和多糖形成共价化合物，多肽链由N-乙酰胞壁酸【NAM】和N-乙酰葡糖胺【NGA】通过β-1，4-糖苷键
第十一章 核酶
核酶就是RNA的催化剂
第一节 核酶的种类
1.小核酶：来源于某些动植物病毒的卫星RNA，主要包括：锤头状核酶、发卡状核酶、D型肝炎病毒（HDV）RNA、VARKUD核酶（VS）和GLIMS核开关
2.大核酶：1组和2组的自我剪切的内含子、催化真核细胞mRNA前体剪接的剪接体、催化tRNA前体在5‘端后加工的核糖核酸酶P和催化蛋白质生物合成的核糖体
第二节 核酶的催化机制
天然的核酶基本上都是催化与磷酸二酯键有关的转酯反应，功能一般为RNA的后加工；大多数核酶都属于自催化；几乎所有的核酶都需要二价的金属离子镁或锰
1.小核酶的催化机制
2.大核酶的催化机制
第十二章 酶活性的调节
酶活性的调节有两种方法，一种是改变酶浓度（量变）；还有一种是改变已有酶的活性中心（质变）
第一节 酶的量变
改变酶量的方式有两种：同工酶和控制酶的表达以及酶分子的降解
1.同工酶（是指同一种生物体内催化相同的反应但在结构上有所不同的酶）
同工酶可以以不同的量出现在同一种生物的不同组织或器官（乳酸脱氢酶LDM【M4存在于骨骼肌和肝，M3H存在于骨骼肌和肝，M2H2存在于脑和肾，MH3处在于心脏和红细胞，H4心脏和红细胞】、肌酸激酶CK【M2存在于骨骼肌细胞，MB存在于心肌细胞，B2存在于脑细胞】）；同工酶可以以不同的量出现在同一个细胞中但不是同一个细胞器（真核生物的细胞质基质和线粒体基质各有一种不同的苹果酸脱氢酶）；同工酶可以以不同的量出现在同一个细胞的不同的生活阶段（乳酸脱氢酶LHD在出生之前主要表达M4和M3H，在出生之后主要表达H4和MH3）
己糖激酶和葡糖激酶可以看做一对同工酶，都可以催化葡萄糖的磷酸化，但己糖激酶在所有的细胞中都表达，葡糖激酶只在经胰岛素诱导后在肝细胞中表达。葡糖激酶的Km值>己糖激酶的Km值。己糖激酶可以受到其催化产物6-磷酸葡糖的抑制
2.酶的合成与降解
控制酶浓度的方法主要有调节酶基因的表达、受控蛋白质的酶促降解和泛素介导依赖于蛋白酶体的蛋白质水解
第二节 酶的质变
1.别构调节（变构调节）
有别构中心，用来调节酶的催化活性（诱导酶的构象改变，影响底物和酶之间的结合或催化能力）
由底物作为别构效应物产生的别构效应叫做同促效应，反之叫做异促效应
许多的别构酶具有多个别构中心，能与不同的别构效应物结合
别构调节最常出现在负反馈抑制（终产物抑制位于上游的酶的活性，从而关闭自身合成）中，通常是最后一步反应的产物抑制第一步反应的酶；若代谢途径出现分支时，则每一个分支的终产物会抑制分支点的酶；若代谢途径出现分支时，还有各自抑制酶部分的活性的情况
前馈调节则是位于上游的代谢物作为别构激活剂，激活下游的限速酶（糖酵解中的第三步反应产物1‘6-二磷酸果糖作为别构激活剂催化最后一步的丙酮酸激酶的活性
底物激活属于同促调节，（底物与酶活性中心结合产生的正协同效应和底物与酶的构的别构中心结合激活酶的活性），这种激活常出现于机体对外来毒素的降解
别构酶的实例分析：氨甲酰转移酶
天冬氨酸转氨甲酰酶（ACTase）或氨甲酰转移酶是大肠杆菌嘧啶核苷酸从头合成途径中的限速酶，催化氨甲酰磷酸和天冬氨酸形成N-氨甲酰天冬氨酸和无机磷酸（维持细胞内嘧啶核苷酸与嘌呤核苷酸的平衡
动力学曲线为S型（与底物具有正协同性）活性受到嘧啶合成的终产物CTP的反馈抑制，受到嘌呤核苷酸ATP的激活
全酶由两个催化三聚体和三个调节二聚体组成。与调节二聚体分开后，单独的催化三聚体保留了催化活性，但没有别构效应和底物结合的正协同性；单独的调节二聚体无催化活性，但仍有与酶的别构抑制剂CTP和激活剂ATP相结合的特性
2.共价修饰调节（对酶分子上某个或某些氨基酸残基进行化学修饰从而改变酶的活性）
由修饰酶和去修饰酶共同构成的一种可逆的环式调节系统
共价修饰的方式有：磷酸化[樊16] （修饰的氨基酸残基只能来自于亲水氨基酸【三种羟基氨基酸和组氨酸】，修饰酶是蛋白激酶【可分为丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶、酪氨酸蛋白激酶和双功能蛋白激酶，还有组氨酸蛋白激酶】，磷酸基团来自于ATP，去修饰酶是磷蛋白磷酸酶或蛋白磷酸酶）；腺苷酸化、尿苷酸化修饰存在于细菌体内，被修饰氨基酸残基通常是酪氨酸，修饰酶分别是腺苷酸转移酶和鸟苷酸转移酶，去修饰酶分别是脱腺苷酸化酶和脱尿苷酸化酶
二硫键的形成可视为一种特殊的共价修饰，可见于植物（植物的光合作用暗反应中的有一些酶）
3.水解激活（细胞内主要以无活性酶原被合成，需要通过水解去除一些氨基酸序列以后才会有活性）
水解激活的方向是是单向的，不可逆，已经水解的酶原无法复原
通过此机制进行调节的酶主要是一些·消化酶（以酶原的方式分泌到细胞外，在特定环境下进行水解）
胰蛋白酶、胃蛋白酶的水解激活
胰凝乳蛋白酶的水解激活：
除了消化酶以外，绝大多数参与血凝固的凝血因子也是被水解激活的。包括XII,XI,IX,X,VII,II,V,[樊17] 和VIII。凝血因子II就是凝血酶。这些凝血因子可以通过联级反应依次被水解激活
最后纤维蛋白酶原丢掉纤维蛋白肽A和B后变成纤维蛋白，纤维蛋白在丢掉两个肽之后，暴露出两个结合位点，彼此聚合成纤维状的血凝块[樊18] 。随后谷氨酸残基和赖氨酸残基形成共价交联，在凝血因子XII的作用下形成更加稳定的聚合体
血友病是凝血因子VIII或IX基因缺陷造成的，唯一有效的治疗方法是输入外源的凝血因子
4.受调节蛋白调节
激活酶活性的叫做激活蛋白，抑制酶活性蛋白的叫做抑制蛋白（通过结合在酶活性中心，阻止底物与活性中心结合来达到抑制目的）
抑制蛋白中最常见的是丝氨酸蛋白酶抑制剂，专门与丝氨酸蛋白酶结合，并抑制丝氨酸蛋白酶的水解活性
例子：在体内嗜中性粒细胞为了修复炎症，常向外部释放弹性蛋白酶（对于肺泡壁上的弹性蛋白会起作用，导致肺气肿），肝细胞会释放α1-抗胰的Serpin（可以与弹性蛋白酶结合，使其失活）
例子：细胞凋亡抑制剂（IAP）是胱天蛋白酶的抑制蛋白（与其结合）。平常时候，DNA酶会与其抑制蛋白结合，这种结合会抑制胱天蛋白酶的活性，并屏蔽指导它进入细胞核的核定位信号，使其一直留在细胞质中。当细胞凋亡启动时，胱天蛋白会被激活，被激活的蛋白质将会水解细胞内一些重要的蛋白质，包括DNA酶的抑制蛋白，于是DNA酶被激活，进入细胞核，水解DNA
抑制剂的抑制机理：有类似于底物的化学结构吸引酶的活性中心与它们结合，从而结合不了真正的底物
例子：周期蛋白激活和调节细胞周期有关的蛋白激酶（依赖于周期蛋白的激酶CDK），在每一个有活性的蛋白激酶后都有一个与其结合的周期蛋白（细胞周期不同时期表达不同的周期蛋白），从而使细胞周期进入到下一个
5.构成酶的亚基之间的聚合与解离
有些酶有单体和寡聚体的形式，或者是有两种不同形态的寡聚体但只有其中一种有活性
调节这两种结构的平衡，从而使酶的活性改变
第十三章 酶的应用和研究方法
第一节 酶活力的测定
1.酶活力：酶的催化能力。
定义：每分钟催化1微摩尔物质转化的酶量，或者是被定义为每分钟催化1分子底物转化的酶量
2.酶活性的测定方法：直接测定法（如光吸收）；间接测定法（用另外一种化学试剂来反映反应的变化）；偶联测定法（测定反应的副产物来反映反应的变化）
第二节 酶的分离和纯化
酶蛋白一般的纯化方法
第三节 酶工程
1.固定化酶：将一种可溶性酶和不溶性的的溶剂结合，或将其包埋到具有特殊选择性透过的膜之中，从而提高酶的可重复性和稳定性
2.人工酶：具有酶活力的多聚物或寡聚物
3.杂交酶：将酶与其他生物分子结合起来的产物
第十四章 维生素和辅酶
类别
脂溶性维生素
水溶性维生素
溶解性质
不溶于水，溶于有机溶剂
溶于水
吸收
被小肠吸收后，先进入淋巴循环
被肠道吸收后直接进入血液
血液运输
需要载体蛋白的帮助
游离的形式
跨膜进出方式
自由扩散
一般需要运输蛋白的帮助
贮存
量多时与脂肪储存在一起，难以排泄
量多时由肾脏排出
毒性
大量服用时易达到毒性水平
难以到达毒性水平
剂量
周期性服用
经常少量服用
实例
VD、VA、VK、VE
VB家族、VC
第一节 水溶性维生素
可以直接作为辅酶和辅基，或者是转变为辅酶或辅基
1.B家族维生素
（1）维生素B1（硫胺素）
含有噻唑环和含氨基的嘧啶环噻唑环位于N和S之间的C上的氢原子（可以以质子的形式释放出去留下亲核性较强的碳负离子）
在细胞内受激酶催化被磷酸化成硫胺素焦磷酸（TTP），是催化α-酮戊酸脱羧的酶的辅酶，也是磷酸戊糖途径中转酮酶的辅酶。在反应的噻唑环上的碳负离子直接作为亲核试剂参与催化
维生素B1还有抑制乙酰胆碱酯酶（催化神经递质的水解）的作用
缺乏维生素B1会导致外周性神经炎并可能会引起心跳加快、心脏扩大和心力衰竭。还会导致脚气病
（2）维生素B2（核黄素）
是核糖醇与7，8-二甲基异咯臻结合而成结合而成，氧化型的维生素呈现黄色。
异咯环上的N1和N5可以加氢和脱氢，具有可逆氧化还原的特性
在体内经过磷酸化，可转变为黄素单核苷酸（FMN）和黄素腺嘌呤二核苷酸（FAD），在体内作为各种黄酶[樊19] 或黄素蛋白的辅基参与生物氧化
缺乏维生素B2时，会导致口角炎，舌炎，阴囊炎，皮疹以及角膜血管增生和巩膜充血
（3）维生素PP（维生素B3）
包括烟酸和烟酰胺，均为嘧啶衍生物，在体内可互相转变
在动物组织中，大部分是以烟酰胺的形式存在，烟酰胺是构成辅酶I（NADH+）和辅酶Ⅱ（NADP+）的主要成分之一，具有可逆的加氢和脱氢的性质
辅酶Ⅰ还可以做细菌的DNA连接酶；真核细胞依赖于辅酶I的组蛋白去乙酰酶；催化蛋白发生ADP-核糖基化修饰的核糖基转移酶（如霍乱毒素、百日咳病毒和白喉毒素）
辅酶Ⅱ相比于辅酶Ⅰ还原性更强（辅酶I绝大多数是以氧化状态存在，辅酶Ⅱ大多数是以还原状态存在）
（4）维生素B6
包括吡哆醇、吡哆醛和吡哆胺，可以互相转变
磷酸化变成相应的磷酸酯，其中主要作为辅酶的是磷酸吡哆醛和磷酸吡哆胺。在体内参与氨基酸代谢和糖原的磷酸化
（5）泛酸（维生素B5）
是由α，γ-β，β-二甲基丁酸与β-丙氨酸通过氨酰键缩合而成，
泛酸在体内与巯基氨酸、焦磷酸、3‘-AMP结合成辅酶A(CoA)，其上巯基常作为脂酰基的载体
（6）叶酸（维生素B9）
由蝶酸和谷氨酸缩合而成
摄取的寡聚谷氨酸叶酸在结合酶的帮助下转变为单谷氨酸叶酸才可被吸收
叶酸的受体是位于细胞膜上的糖基磷脂酰肌醇，
叶酸在细胞内的辅酶形式是5，6，7，8-四氢叶酸（FH4或THF），参与细胞内“一碳单位“（甲基、亚甲基、甲酰基、甲川基）主要作用于核苷酸代谢，氨基酸代谢。
许多抗癌药物就是叶酸的类似物，抑制癌细胞对叶酸的利用和转化
（7）生物素（维生素H或B7）
由带有戊酸侧链的噻吩与尿素骈合而成
作为多种羧化化酶
缺乏生物素会导致鳞状皮炎、精神忧郁、脱发、无食欲
（8）维生素B12（钴胺素）
含有类似于卟啉环的咕啉环结构
含有活泼的C-Co键，断裂将产生自由基，引发催化
甲钴胺素（CH3-B12,参与身体内的转甲基反应和叶酸代谢，是N5-甲基转移酶的辅酶，进行甲基化修饰）和5‘-脱氧甲钴胺素是维生素B12的两种辅酶形式（在体内作为几种变构酶的辅酶，参与反应的是C-Co键，如甲基天冬氨酸变位酶
2.维生素C（L-抗坏血酸）
内酯结构的酸性多羟基化合物，在水溶液中有较强的酸性，
有强还原性，可被氧化成脱氢维生素C，此反应是可逆的，具有光学异构体
可以参与体内的羟基化反应（保护羟化酶的亚铁离子），抗氧化作用（保护肽和酶分子上游离得巯基和促进巯基的再生；防止铁的氧化、促进铁的吸收），还参与胶原蛋白的稳定
第二节 脂溶性维生素
均是异戊二烯的衍生物
1.维生素A
由β-白芷酮环和两个异戊二烯单位缩合成的不饱和的一元醇，有视黄醇，3-脱氢视黄醇。
视黄醇和视黄酸可作为脂溶性激素，通过与它们的细胞核受体的结合来启动某些基因的表达，还可以阻止角蛋白的合成，并有一定的抗癌作用。视黄醇的磷酸酯——磷酸视黄醇作为糖基供体参与糖蛋白的合成（调节细胞的生长）
视黄醛构成视网膜的感光物质，作为视蛋白的辅基参与视觉的形成
有抗氧化作用
2.维生素D
固醇类衍生物，人体内的维生素D是由7-脱氢胆固醇经紫外线照射转变而成，这种类型的维生素D为维生素D3（胆钙化醇）
麦角固醇经紫外线照射之后可产生维生素D2（钙化醇）
7-脱氢胆固醇是由胆固醇脱氢而来
两种维生素D都需要经过两次羟基化反应，最终形成有活性的1，25-二羟维生素D（可诱导基因的表达）
维生素D在体内和甲状旁腺素有协同作用
3.维生素E（生育酚）
α-、β-、γ-和δ-4，其中以α-生育酚的生理效应最强
强抗氧化性，防止自由基和过氧化物对脂质（尤其是不饱和脂肪酸）的氧化
参与生物的氧化，在呼吸链中既可以稳定辅酶Q又可以协助电子的传递
4.维生素K
是2-甲基1，4-萘醌的衍生物
主要作为依赖于维生素K的羧化酶的辅酶，参与某些蛋白质的后加工
与凝血有关
第十五章 糖类
第一节 单糖
1.单糖的命名和缩写
葡萄糖（glucose），果糖(fructose)，半乳糖（galactose）
2.单糖的结构
最简单的单糖二羟丙酮
具有手性碳的单糖就具有对映异构体或镜像异构体
距离羰基最远的手性碳与甘油醛唯一的手性碳进行比较，与D型甘油醛一致的就是D型（手性碳上的羟基的氧原子在右边。
绝大多数单糖为D型
除了互为镜像的对映异构体外，还有非对映异构体（旋光异构体有一个或一个以上的手性碳构型相反，但并不呈镜像关系）和差向异构体（如果一对旋光异构体有一个或一个以上的手性碳的构型不相同）两种形式
例子：D-葡萄糖与D-甘露糖，D-葡萄糖与D-半乳糖互为差向异构体；D-甘露糖与D-半乳糖是非对映异构体
3.单糖的性质
（1）物理性质
除了二羟丙酮以外，都具有手性碳，所以都具有旋旋光性
（2）化学性质
单糖具有羰基和羧基这两种反应集团
【1】成环醇羟基很容易对醛或酮中的羰基做亲核进攻，形成半缩醛或半缩酮（除了丙糖和丁酮糖），即环状结构
葡萄糖环化主要形成六元环的吡喃糖，果糖、核糖和脱氧核糖主要形成五元环的呋喃糖
形成的环状结构有两种（是由于亲核进攻的不同方向造成的），α和β（异头物）
缩醛和缩酮反应
环状糖的形成
【2】变旋
糖类化合物的两种异头物在水中发生互变并达到平衡，从而导致旋亮度发生变化
直接原因：环状异头物转变成开链形式
【3】异构
α-氢原子由于受到羰基和羟基的双重影响而变的十分活泼
【4】成脎
所有的还原糖C1和C2都可以与苯肼反应生成糖脎（黄色结晶）
【5】成苷
半缩醛或半缩酮羟基可以和其他带有羟基或氨基的化合物发生反应，经缩水生成的化合物就是糖苷
糖苷键以β-糖苷键为主
糖苷仍然有旋旋光性，但无变旋现象（半缩醛不复存在，无法开环），不能成脎
4.几种重要的单糖
（1）D-甘油醛和二羟丙酮（糖酵解的中间产物）
（2）D-葡萄糖（右旋糖，是重要的能源，对于神经细胞尤为重要，血糖尤其组成）
（3）D-半乳糖（通常是脑和神经组织中糖蛋白的成分）
（4）D-果糖（主要存在于许多的果实和蜂蜜之中）
（5）D-核糖和2-脱氧-D-核糖（分别是RNA和DNA的组分）
5.单糖的衍生物
氨基糖：葡糖胺、N-乙酰葡糖胺、半乳糖胺、N-乙酰氨基半乳糖胺、胞壁酸、神经氨酸
氧化糖：葡萄糖内酯、葡糖酸、葡糖醛酸、半乳糖醛酸、甘露糖醛酸
脱氧糖：2-脱氧核糖、L-鼠李糖、L-岩藻糖
糖醇：山梨醇、甘露醇、木糖醇、半乳糖醇、核糖醇、肌醇
糖苷：毛地黄毒苷、乌苯苷
第二节 寡糖
2-10个单糖分子缩合并以糖苷键相连，异头物C上的半缩醛羟基以游离的形式存在，异头物参与形成糖苷键的一端为非还原端
书写时，非还原端写在左边，还原端写在右边
常见二糖：
二糖
性质
来源
生理功能
蔗糖
非还原糖
水果、种子、根和蜂蜜
植物贮藏、积累和运输糖分的主要形式
乳糖
还原糖
动物乳汁、某些植物
动物的能源
a,a-海藻糖
非还原糖
细菌、藻类、真菌和昆虫
参与低湿睡眠；作为昆虫的血糖
麦芽糖
还原糖
淀粉和糖原
淀粉和糖原的二糖单位
异麦芽糖
还原糖
支链淀粉和糖原
淀粉和糖原的分支
纤维二糖
还原糖
植物
纤维素中的二糖单位
龙胆二糖
还原糖
某些植物（龙胆属）
植物的糖苷组分
1.还原性二糖
由一分子单糖的半缩醛羟基与另一个单糖的醇羟基缩合而成
由于还原性二糖还有一个游离的半缩醛羟基，所以不但有还原性，还可以被fehling试剂或benedict试剂氧化，且具有变旋现象
2.非还原性二糖
各自使用半缩醛或半缩酮羟基脱水而成有旋旋光性，但无游离的半缩醛羟基或半缩酮羟基，所以无变旋现象，不可以成脎。常见的有蔗糖和海藻糖
第三节 多糖（聚糖）
糖苷键的类型：α，β
1.储能多糖 除了甘露聚糖都属于同多糖
（1）淀粉
直链淀粉[樊20] （只有α-1，4-糖苷键）和支链淀粉[樊21] （既有α-1，4-糖苷键又有α-1，6-糖苷键【α-1，6-糖苷键的出现使得淀粉出现分支】）
（2）糖原
是动物的储能多糖，有肝糖原（主要形式，负责为机体贮备能量）、肌糖原（只为肌细胞贮存能量）和肾糖原（含量极少，为机体贮存能量）三种形式
是一种短期能量贮备，结构与支链淀粉相似，但分支点更加密集
（3）右旋糖苷（牙菌斑的主要成分）
主要以α-1，6-糖苷键连接的分支多糖（还有α-1，2-糖苷键，α-1，3-糖苷键，α-1，4-糖苷键），二糖单位主要是异麦芽糖，
2.结构多糖
（1）纤维素
线性无分支分子葡萄糖单位以β-1，4-糖苷键相连，二糖单位是纤维二糖
在β-1，4-糖苷键的连接方式中，葡萄糖单位沿着链交替反转最稳定，完全伸展的带状构象（氢键形成最多）
（2）几丁质（甲壳素、甲壳质、壳聚糖或壳糖胺）
是由N-乙酰葡糖胺形成的直链多聚物，几丁质由β-1，4-糖苷键相连，也是伸展的带状结构。有三种排列的方式：全平行的几丁质、全反平行的几丁质和混合型排列
（3）糖胺聚糖（粘多糖）
是无分支的杂多糖
其中的杂多糖包括：透明质酸（HA）、硫酸角质素、硫酸软骨素、硫酸皮肤素、肝素。其中后四种在高尔基体中合成，透明质酸在细胞膜上独立的被合成。透明质酸是唯一一种不含有硫酸集团的糖胺聚糖，其聚糖链中含有大量的羟基（亲水性强）
第四节 糖缀合物
1.糖蛋白和蛋白聚糖
蛋白质与糖类通过共价键相连的复合物（蛋白质翻译后经过糖基化修饰的产物）
（1）糖蛋白：蛋白质是其结构和功能的中心，蛋白质和糖类通过糖肽键相连（O型和N型）
O型糖肽键主要是由α-N-乙酰氨基半乳糖胺残基的半缩醛羟基与多肽链丝氨酸和苏氨酸残基的羟基缩合而成，是在高尔基体中引入的
N型糖肽键是由β-N-乙酰氨基葡糖胺残基的半缩醛羟基与多肽链天冬酰胺的酰胺基缩合而成，是在内质网引入的，
糖蛋白一般为分泌蛋白和细胞膜蛋白，在生物体中，有一类叫凝集素的蛋白质可以识别和结合特定的寡糖链（病毒在感染期间也会使用凝集素吸附到宿主细胞的细胞膜上
（2）蛋白聚糖（O-型糖肽键）：聚糖是其结构和功能的中心，目前已发现6类：
蛋白聚糖
糖胺聚糖的类型
分布
功能
可聚蛋白聚糖
硫酸软骨素+硫酸角质素
软骨
机械支持、与透明质酸形成大的聚合物
β-蛋白聚糖
硫酸软骨素+硫酸皮肤素
细胞表面和基质
与TGF-β结合
饰胶蛋白聚糖
硫酸软骨素+硫酸皮肤素
结缔组织
与1型胶原纤维和TGF-β结合
串珠蛋白聚糖
硫酸类肝素
基底膜
基底膜的支撑和滤过作用
多配体蛋白聚糖
硫酸软骨素+硫酸肝素
上皮细胞表面
细胞黏附、与FGF和其它生长因子结合
达利蛋白聚糖（果蝇）
硫酸类肝素
细胞表面
某些信号分子的辅助受体
其功能有：调节分泌蛋白的活性；形成带电的多孔凝胶，限制或促进某些物质的通过；与某些生长因子相结合，调节其活性；在细胞表面作为辅助受体
2.肽聚糖
是细菌细胞壁的主要成分，主要是由N-乙酰葡糖胺、N-乙酰胞壁酸以及短肽构成
两种氨基糖经β-1，4-糖苷键连接
许多酶和抗生素以肽聚糖作为目标：溶菌酶和葡萄球菌溶素能水解氨基糖之间的β-1，4-糖苷键，从而导致细胞壁解体；青霉素和头孢菌素能干扰短肽链之间的联结，磷霉素和环丝氨酸能抑制聚糖骨架的合成，造成细胞壁缺陷，使细菌在低渗的溶液中极易破裂死亡
3.糖脂和脂多糖
其之间的关系就像是糖蛋白和蛋白聚糖之间的关系
就糖脂而言，它是一种两性脂，一般定位在细胞膜上
脂多糖也是两性的，由O-抗原、核心糖链和类脂A经共价相连而成，作为革兰氏阴性菌细胞外膜的一种成分（内毒素）
第十六章 脂质和生物膜
第一节 脂质的化学结构和功能
1.简单脂
特指游离的脂肪酸（FFA）以及有力的脂肪酸和醇形成的酯（包括脂肪【三酰甘油】和蜡）
饱和脂肪酸：豆蔻酸、软脂酸、硬脂酸和花生酸。不饱和脂肪酸：油酸、亚油酸、亚麻酸和花生四烯酸。
除了亚油酸（合成花生四烯酸的前体，花生四烯酸是多种前列腺素合成的前体）和亚麻酸（是二十二碳六烯酸和二十碳五烯酸合成的前体）是必需脂肪酸
（1）脂肪
脂肪的生理功能是贮存能量，一般贮存在脂肪细胞中，与胆固醇酯或其他的固醇酯一起以脂滴的形式存在。脂滴外部还有一层脂外被蛋白（PLIN），是一层保护性结构，阻止脂肪酶对脂肪的水解（可被蛋白激酶A【PKA】激活，磷酸化，失去活性，暴露内部的脂滴）
脂肪氧化只能在有氧的条件下进行
（2）蜡
由长链脂肪酸和高级脂肪酸形成的酯，起保护和防水的作用
2.复合脂（除了含有脂酰基和醇基团以外，还含有一些非脂成分）
（1）甘油[樊22] 磷酸
包括磷脂酰胆碱（PC，卵磷脂）、磷脂酰丝胺酸（PS）、磷脂酰肌醇（PI）、磷脂酰乙醇胺（PE）二磷脂酰甘油（心磷脂）
（2）鞘磷脂
两性分子，结构和磷脂类似。神经组织中含量高，尤其是髓鞘
（3）糖脂
糖类通过半缩醛羟基与脂质以糖苷键相连，包括鞘糖脂（脂质部分是神经酰胺）和甘油糖脂（脂质部分是二酰甘油【DG】）
3.异戊二烯类脂质
包括萜、脂溶性维生素和类固醇
（1）萜
由数个异戊二烯单位连接而成，头尾相接
是出色的抗氧化剂
（2）类固醇
胆固醇：只有位于三号位的羟基是亲水的，其余部分是完全疏水的（是一种疏水更强的两性脂），是许多物质的前体
麦角固醇，豆固醇
（3）脂溶性维生素
第二节 生物膜的结构和功能（具体见细胞生物学笔记）
第三节 物质的跨膜运输（具体见细胞生物学笔记）
第十七章 激素及其受体的信号转导
第一节 激素的一般性质
1.激素的定义
是一类非营养的、微量就可以起作用的在细胞间传递信息的化学物质
分泌激素的细胞称为内分泌细胞，受激素作用的细胞叫做靶细胞
根据激素作用的范围，可分为：
（1）内分泌激素：此类激素离靶细胞较远
（2）神经内分泌激素：有某些特化的神经细胞（神经内分泌细胞）分泌，经过血液循环或通过局部扩散到达作用的靶细胞（如催产素和抗利尿激素）
（3）旁分泌激素：只作用于临近细胞（如前列腺素、阿片肽以及一些多肽生长因子）
（4）自分泌激素：作用于原来分泌它的细胞（如刺激T细胞分裂的白细胞介素-2、某一些生长因子以及某些原癌基因的产物
（5）内部分泌激素：在细胞内分泌后，留在原来细胞中起作用（信号定位序列）
2.激素的化学本质、分类和生物合成
肽类或蛋白质；固醇类激素（均衍生于胆固醇，具有相似的核心环结构，表面的二维结构相似，化学性质的差异取决于空间的取向和侧链的大小）；氨基酸衍生物（衍生于特定的氨基酸，如色氨酸【5-羟色胺和褪黑素】和酪氨酸【肾上腺素和去甲肾上腺素】）；脂肪酸衍生物（衍生于花生四烯酸的有前列腺素、凝血恶烷和白三烯）
按照溶解性质来分，可以分为：水溶性激素和脂溶性激素。两者差别有：（1）脂溶性激素很容易的就通过生物膜，难以储存在细胞内，需要时才合成释放（甲状腺素除外）。水溶性激素可以被包被在囊泡中，需要时就可以直接释放。（2）脂溶性激素难溶于水，在血液中与特殊的蛋白质相结合才可以转运。绝大多数水溶性激素转运不需要与血清蛋白结合，容易被代谢掉。（3）脂溶性激素的疏水性使它们可以直接穿过生物膜，与胞内的受体结合，产生细胞的内效应。水溶性激素无法直接通过质膜，需要和细胞膜上的受体结合才可以发挥作用
肽类和蛋白质激素以前体的方式被合成（前激素原），在N端有指导其进入内质网的信号序列（在内质网中切除，成为激素原）和原序列（在高尔基体中切除，成为有功能的激素）
3.激素的定量
放射免疫法（RIA）：
RIA具有高度的特异性（来自于抗原【Ag】和抗体【Ab】之间高度专一性的可逆性结合）和极高的灵敏度（来自于放射性同位素的引入）
部分抗原（激素）被放射性标记，被标记的和未被标记的与抗体（受体）的亲和性相同。开始加入的抗原（全带有放射性）与抗体结合形成的抗原-抗体复合体全部带有放射性。之后加入未被标记的抗原，二者会进行竞争，最后进行测量，并反复实验。
最后以（没有标记+同位素标记）为横坐标，（与抗体结合的同位素标记的）/（游离的同位素标记的激素）为纵坐标，绘制标准曲线
第二节 激素作用的一般特征
1.特异性（一种激素只有在与其专一性受体分子相结合后才能发挥作用）
（1）受体的基本概念
可以识别并结合源自于细胞外的各种信号配体
形成可逆的二元复合物，由此引发特定的生物学效应
（2）受体的基本性质（至少具备一种）
【1】与配体结合的高度专一性（相对的，如同工受体每一种受体都有不同的效应）
【2】与配体结合的可逆性（有利于激素的终止）
【3】与配体结合的高度亲和性
【4】与配体结合可以产生强大的生物学效应（激素与受体结合后形成二元复合物，由此启动信号转导，最终使靶细胞产生强大的生物学效应）
【5】与配体结合的饱和性
（类似于米氏酶）
（3）受体的分类和结构
【1】细胞膜受体
都属于膜内在蛋白，疏水区深陷在细胞膜之中（需要用去垢剂进行分离）
1）G蛋白偶联受体（GPCR）
有标志性的7次跨膜结构，每一个跨膜肽段都是疏水的α螺旋，其功能与G蛋白紧密偶联
2）离子通道受体
允许离子或阻止离子进出细胞，平时处于关闭状态，受到特定信号刺激后会开放
有三种类型的离子通道：电位门控的离子通道，打开此类通道的信号有膜电位的变化；第二信使门控的离子通道，打开此类通道的信号只能是第二信使，如cGMP和cAMP；配体门控的离子信道，只有此类信道才是激素受体，打开它的信号是与配体结合
3）酶受体
在本身是受体时，兼有酶的活性（如心房利钠肽受体【鸟苷酸环化酶活性】、胰岛素和转化生长因子β受体【分别具有酪氨酸蛋白激酶和丝氨酸蛋白激酶的活性】、白细胞共同抗原CD45受体【具有蛋白质酪氨酸激酶的活性】）。激素相当是这些酶的别构激活剂
4）无酶活性但直接与细胞质内酪氨酸蛋白激酶相联系的受体
【2】细胞内受体
包括细胞质受体和细胞核受体
细胞内受体至少包括4个活性部位：一个活性部位负责与激素结合；另一个活性部位负责与DNA上特殊的碱基相结合（激素应答原件，HRE）；第三个结构域负责让受体之间形成二聚体，结合HRE的部位有特殊的活动模体（锌指结构）；第四个结构域负责激活（或抑制）基因的转录
如果是细胞质受体，则还有第五个活性部位：在无刺激时，该部位与HSP90或HSP70结合，
2.高效性
3.可能需要第二信使（例如cAMP、cGMP、1,4,5-三磷酸肌醇（IP3）、钙离子和二酰甘油
4.脱敏性
与激素长时间接触时，靶细胞倾向于降低其反应性
5.时效性
6.可能产生快反应或慢反应
第三节 激素作用的详细机制
1.脂溶性激素的作用机制
脂溶性激素进入细胞内之后，与细胞质受体结合，将细胞质受体上的HSP90、HSP70、IP释放，细胞质受体上的HRE和核定位信号（NLS）暴露出来。再NLS的指导下，激素和受体的二元复合物进入细胞核，在锌脂模体结构与DNA分子上高度特异性的HRE结合，再通过受体上激活基因转录的结构域将组蛋白乙酰转移酶（HAT）招募进来，催化组蛋白乙酰化，使局部染色质便松散
2.水溶性激素
（1）与G蛋白相偶联的受体系统
G蛋白就是鸟苷酸结合蛋白，在系统中作为中间接受体
总共可以分为两类：
【1】异源三聚体G蛋白
是由αβγ三个亚基所组成，是一种脂锚定蛋白。α亚基通过豆蔻酰链接在细胞膜上，可以结合激素的受体、腺苷酸环化酶和GTP，还有缓慢的GTP酶的活性，可以接受霍乱毒素的催化；β亚基有有β螺旋桨的结构，在结构上稳定α亚基β亚基的结合；γ亚基通常与β亚基形成复合物
G蛋白
效应器
第二信使
受体实例
GS
AC（腺苷酸环化酶）
cAMP
肾上腺素β受体、加压素受体、5-羟色胺受体、胰高血糖素受体
Gi
AC
cAMP
肾上腺素的α2受体
GO
钾离子通道（βγ激活）
细胞膜电位变化
乙酰胆碱毒蕈碱型受体
Golf
AC
cAMP
嗅觉受体细胞膜上的有味物质受体
Gq
PLC（磷脂酶C）
DG（二酰甘油）、IP3
肾上腺素的α1受体、GnRH受体乙酰胆碱在内皮细胞中的受体
Gt
G-PDE（专门水解cGMP的磷酸二脂酶）
cGMP
视紫红质
味觉素
AC或PLC
cAMP或DG、IP3
苦味受体、甜味受体和鲜味受体
【2】小G蛋白
只有一条肽链组成，结构上类似于三聚体G蛋白的α亚基主要包括六类：Ras蛋白（参与许多生长因子的信号转导）；Ran（帮助蛋白质进出细胞核）；Rab蛋白（参与真核细胞内小泡的定向和融合）；ARF（参与形成小泡外被体）；Rho（调节肌动蛋白细胞骨架）；参与蛋白质合成的某些起始因子和终止因子
所有的G蛋白都有两种形式：与GDP结合的无活性形式（α亚基同βγ复合体相连接）；与GTP结合的有活性形式（α亚基被激活，，单独去激活效应器）
大多数G蛋白依靠两类辅助蛋白：促进GDP/GTP再G蛋白上进行交换交换的鸟苷酸交换因子（GEF）；促进GTP水解的GTP酶激活蛋白（GAP）
GPCR是细胞内最常见的一类G蛋白受体（可以看作是一种特殊的GEF）可以激活靶细胞膜上特定酶的活性，或是调节特定离子通道的活性
两个系统：
【1】腺苷酸环化系统
G蛋白偶联受体（GPCR）被激活后，充当GEF，刺激细胞质中GTP取代原来G蛋白上的GDP。α亚基被激活，与βγ复合体分离，单独去激活细胞膜上的AC（腺苷酸环化酶）的活性。激活的AC以ATP为底物，催化cAMP（第二信使）的合成，cAMP去激活信号通路的下一个信号成分
蛋白激酶A（PKA，有两个调节亚基【结合cAMP】，两个激活亚基【产生效应】）是一种受cAMP激活的蛋白激酶，催化ATP分子上最远的磷酸基团转移到丝氨酸或苏氨酸的羟基上。有一种A激酶锚定蛋白（AKAP）可以与调节亚基结合，将PKA限定在细胞特定的区域之中。
PKA催化的快反应： PKA的底物以糖原磷酸化酶b激酶为主，PKA对其进行磷酸化修饰，并以激活的糖原磷酸化酶b激酶为底物，转变成糖原磷酸化酶a（可以催化糖原的磷酸化水解）
PKA催化的慢反应：单独的激活亚基进入细胞核催化CRE结合蛋白(CREB[樊23] )磷酸化，激活下游基因表达
【2】磷酸肌醇系统
通过此系统作用的激素有促性腺激素释放因子（GnRH）、促甲状腺激素释放因子（TRF）、精氨酸加压素（AVP）、血管紧张素II/III和肾上腺素（通过α1受体）
通过一系列激活途径（基本同腺苷酸环化系统，只不过cAMP变为磷酸肌醇），将信号传递到钙离子（第二信使）。
钙离子可以与DG（二酰甘油）和磷脂酰丝氨酸一同激活蛋白激酶C（PKC）。PKC激活后可以进行多种靶蛋白或酶的磷酸化修饰，其主要底物包括膜受体、膜转运蛋白、细胞骨架（和细胞的分泌有关）和限速酶
钙离子可以激活钙离子传感器，如钙调蛋白(CAM)。钙调蛋白可以激活很多酶（临时作为酶的亚基）；还可以激活依赖于CAM的蛋白激酶（CAMPKAII）,使其发生自我磷酸化，其底物为细胞骨架
（2）酶受体系统
【1】受体鸟苷酸环化系统
该类系统具有潜在的鸟苷酸环化酶活性（GC），以cGMP作为第二信使（心房利钠肽【ANP】、脑利钠肽【BNP】、C型利钠肽【CNP】）激活依赖于cGMP的蛋白激酶（PKG）[樊24]
【2】受体酪氨酸蛋白激酶系统（RTK）
1）通过该系统发挥作用的激素除了胰岛素以外，还有许多生长因子（表皮生长因子【ECF】、血小板衍生因子【PDGF】、集落刺激因子【CSF】、神经生长因子【NGF】、类胰岛素生长因子【IGF】
2）具有潜在的酪氨酸蛋白激酶的活性
3）具有高度保守的结构（配体结合区、跨膜区、胞内酪氨酸激酶区）。当与相应的生长因子结合后，受体的结构发生变化，酪氨酸激酶区被激活。激酶的底物包括受体本身和细胞内的一些其他蛋白质，当受体本身作为底物时，导致受体的自我磷酸化，进一步刺激受体所具有的酪氨酸激酶的活性，为招募含有SH2结构域和受体结合创造了条件，启动了多种蛋白质之间的相互作用和磷酸化级联反应
4）一般都会激活特定的基因表达（胞外信号转导到细胞核之中）
5）酪氨酸残基的脱磷酸化有专门的蛋白质酪氨酸磷酸酶（PTP）催化
6）与细胞的癌变有密切的关系
有关细胞癌变：
细胞的癌变是指细胞的分裂失去控制。
癌基因（存在于基因组之中的癌基因是原癌基因或细胞癌基因，存在于肿瘤细胞基因组中的癌基因被称为病毒癌基因）正常的原癌基因在细胞中是良性的，表达产物起着调节和控制细胞分化的作用。当这些基因过量表达后，将会导致细胞的癌变
根据表达的产物，原癌基因有：蛋白激酶类、生长因子类、生长因子受体类、小G蛋白类、转录因子类
病毒癌基因是随着病毒感染进入细胞的，利用宿主的表达机器进行表达之后，直接作用于宿主细胞与细胞生长和分裂有关的信号通路，使正常信号受到干扰
（3）NO系统
NO的化学本质是自由基
在体内，NO由一氧化氮合酶（NOS）合成催化产生，前体为L-Arg（精氨酸）
有三类的一氧化氮合酶
名称
分布和特征
存在
神经元型(NOS1)
主要存在于神经细胞，组成型表达
可溶性蛋白质，存在于细胞质基质
细胞因子诱导型(NOS2)
分布于肝细胞和一些免疫细胞，组成型表达
内皮细胞型(NOS3)
分布于内皮细胞，组成型表达
属于脂锚定蛋白，存在于质膜上
硝化甘油可用来治疗心脏病，是因为硝化甘油可以在体内转变成NO，有扩张血管的作用（舒血管）（激活鸟苷酸环化酶，再激活PKG，最后再激活钙离子通道，
在植物中NO（通过硝酸还原酶产生）作为信号分子，是生长发育的调节物，作为植物抵抗不兼容的病原体，激活一些防御基因的表达，导致蛋白发生亚硝基还原反应，与蛋白质上的半胱氨酸巯基共价结合
3.信号的终止
（1）激素-受体二联体的解离，受体回归无活性状态
（2）受体脱敏（是受体的数量减少）
（3）第二信使的降解，降解第二信使，阻止受体的继续活化
（4）G蛋白的自我灭活
有许多的G蛋白的酶活性需要GAP的帮忙，GAP可以提高GTP的活性，从而加快G蛋白灭活的速率
霍乱是一种肠道传染病，由霍乱弧菌引起，会产生一种霍乱毒素（CT，外毒素），可以修饰Gs蛋白被修饰后，GTP酶的活性立刻消失，导致腺苷酸环化酶（AC）的持续环化，导致cGMP不断产生，PKA的不断激活，效应不断产生。
百日咳毒素（PT）可以阻止结合在活化的G蛋白α亚基上GTP与GDP的互相转换，之后同霍乱毒素。
（5）蛋白质的去磷酸化
催化磷酸酯键水解的蛋白磷酸酶（PPP），使蛋白恢复到脱磷酸化状态
阿法替尼是一种治疗非小细胞肺癌的药物（本质上是一些蛋白激酶的抑制剂），对过度表达的产物进行不可逆性抑制
4.信号转导的整合
第四节 激素分泌及其调节
注释：
[1]适合羟基化
[2]适合羟基化
[3]适合磷酸化
[4]适合磷酸化
[5]适合磷酸化
[6]羟基化修饰
[7]在酸性条件下，末端的PTH氨基酸会被释放，同时生成比原来的肽链少一条氨基酸的新肽链
[8]丙氨酸、亮氨酸、甲硫氨酸、谷氨酸、赖氨酸
[9]缬氨酸、异亮氨酸、脯氨酸、酪氨酸、色氨酸、苏氨酸
[10]类似于别构酶中的协同效应
[11]布朗运动是指悬浮在液体或气体中的微粒所做的永不停息的无规则运动。其因由英国植物学家布朗所发现而得名。作布朗运动的微粒的直径一般为10-5~10-3厘米，这些小的微粒处于液体或气体中时，由于液体分子的热运动，微粒受到来自各个方向液体分子的碰撞，当受到不平衡的冲撞时而运动，由于这种不平衡的冲撞，微粒的运动不断地改变方向而使微粒出现不规则的运动。布朗运动的剧烈程度随着流体的温度升高而增加。
[12]对轻度有机磷中毒，可单独应用本品或阿托品以控制症状；中度、重度中毒时则必须合并应用阿托品，因对体内已蓄积的乙酰胆碱几无作用。
阿托品可与乙酰胆碱竞争副交感神经节后纤维突触后膜的乙酰胆碱M-受体，从而拮抗过量乙酰胆碱对突触后膜刺激所引起的毒蕈碱样症状和中枢神经症状。
[13]由于绕单键旋转受阻碍而不能轻易互相转换的一组构象异构体”。 [1] 绕单键旋转受阻碍，通常是由于旋转的基团与别的基团之间有排斥力，导致转动过程中分子势能升高。当能垒足够高的时候，构象异构体之间就不能轻易互相转换，而是可以被分离。这种构象异构体就被称为旋转异构体。
[14]都为消化酶
[15]都是调节性蛋白
[16]磷酸化才有活性的酶：1，6-二磷酸果糖磷酸酶、糖原磷酸化酶、对激素敏感的脂肪酶
去磷酸化才有活性的酶：磷酸果糖激酶、糖原合酶、丙酮酸激酶、丙酮酸脱氢酶、乙酰辅酶A羧化酶、HMC-CoA还原酶（羟甲基戊二酰辅酶A）
[17]属于丝氨酸蛋白酶（丝氨酸蛋白具体内容见第十章第三节）
[18]之后被纤溶酶催化降解，不然会诱发中风和心脏病
[19]黄酶有NADH脱氢酶（生物氧化）、二硫辛酸脱氢酶和琥珀酸脱氢酶（三羧酸循环）、脂酰-CoA脱氢酶（脂肪酸代谢）、3-磷酸甘油脱氢酶（脂肪、磷脂、糖脂代谢）、氨基酸氧化酶（氨基酸代谢）、黄嘌呤氧化酶（核苷酸代谢）和光复活酶（DNA的损伤和修复）
[20]遇见碘液变成蓝色
[21]遇见碘液变成紫红色
[22]
[23]CRE（cAMP response element），中文全称为cAMP 反应组件 或 应答组件 ，为 细胞核 DNA上存在的一种 顺式作用组件 ，常位于DNA 启动子 或 增强子 附近，为一高度保守的TGACGTCA序列，能特异性的与CRE 结合蛋白 （ CREB ）结合，从而调控 转录 。
[24]和PKA、PKC一样，PKG也是丝氨酸/苏氨酸激酶
