生物竞赛-生物化学-39蛋白质的生物合成及其在细胞内的降解-杨荣武《生物化学原理(第二版)(三)》P
生物化学原理杨荣武
生物化学原理杨荣武生物化学原理。
生物化学是研究生物体内化学反应和物质代谢的科学，它是生物学和化学的交叉学科，对于理解生命现象和生物体内部的化学过程至关重要。
本文将围绕生物化学的基本原理展开讨论，希望能够对读者有所帮助。
首先，我们来谈谈生物化学的基本概念。
生物体内的化学反应和物质代谢是由一系列生物大分子（如蛋白质、核酸、多糖、脂类）构成的，这些分子在生物体内发挥着重要的功能。
生物化学的研究对象包括生物大分子的结构、功能和代谢途径等，通过对这些内容的研究，我们可以深入理解生物体内的化学过程。
其次，我们来介绍一下生物大分子的结构和功能。
蛋白质是生物体内最重要的大分子之一，它们参与了几乎所有的生物化学反应和物质代谢过程。
蛋白质的结构包括一级结构、二级结构、三级结构和四级结构，不同的结构决定了蛋白质的功能。
另外，核酸是生物体内储存和传递遗传信息的分子，它们包括DNA和RNA两种类型，分别承担着遗传信息的传递和转录、翻译等功能。
多糖和脂类也是生物体内重要的大分子，它们在细胞结构、能量储存和信号传导等方面发挥着重要作用。
再者，我们来探讨一下生物体内的化学反应和能量代谢。
生物体内的化学反应包括合成反应和分解反应两种类型，合成反应是指生物体内分子的合成过程，而分解反应则是指生物体内分子的降解过程。
这些化学反应需要消耗能量，而能量的来源主要是细胞内的三磷酸腺苷（ATP）。
ATP是细胞内的能量储存分子，它通过水解反应释放能量，为细胞内的化学反应提供动力。
最后，我们来谈谈生物体内的代谢途径。
代谢是生物体维持生命活动所必需的化学反应过程，包括物质的合成代谢和分解代谢两种类型。
合成代谢是指生物体内分子的合成过程，它需要消耗能量；而分解代谢则是指生物体内分子的降解过程，它释放能量。
生物体内的代谢途径是一个复杂的网络，各种代谢反应相互联系，共同维持着生物体内的稳态。
总的来说，生物化学是一个重要的学科，它对于理解生命现象和生物体内的化学过程具有重要意义。
2021生物竞赛-生物化学-00引言和绪论-杨荣武《生物化学原理》
2012年的诺贝尔化学奖
两位美国科学家罗伯特·莱夫科维茨（Robert J. Lefkowitz）和布莱恩·克比尔卡（Brian K. Kobilka）因“G蛋白偶联受体研究”获奖。
2010年两大生化发现
☺Synthia（辛西娅） ☺GFAJ-1
谁是Craig Venter？
辛西娅的诞生
表-1 科学杂志的年度分子与年度突破
年度 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996
1997 1998 1999
2000
年度分子/年度突破 Taq DNA聚合酶 人造钻石
富勒烯（buckminsterfullerene） 一氧化氮（NO） p53蛋白 DNA修复酶
庞卡赫猜想的证据 人类遗传变异
细胞再编程（Cellular reprogramming ）
拉密达猿人（Ardipithecus ramidus） 第一个量子机器
口服抗艾药物可防止HIV在异性之间 的转播 ？
2012年的诺贝尔医学或生理学奖
英国的约翰·戈登（John B. Gurdon）和日本 的山中伸弥（Shinya Yamanaka）因在诱导多 功能干细胞领域的贡献共同分享这一奖项 。
Biochemistry Biochemistry I’m truly in a panic The mechanisms murder me I should have learned organic
For all I have to memorize I ought to win the Nobel Prize. Biochemistry Biochemistry I wish that I were wiser
玻色-爱因斯坦凝聚态 艾滋病毒（HIV）
结构生物化学杨荣武讲义-蛋白质部分
结构生物化学杨荣武讲义-蛋白质部分结构生物化学（杨荣武）第一章．蛋白质结构与功能1.1氨基酸：氨基酸是一类同时含有氨基和羧基的有机小分子物质。
既有氨基又有羧基的特性，使得它们能够彼此缩合成肽，从而作为寡肽、多肽和蛋白质的组成单位。
尽管自然界的氨基酸有300多种，既有D-型和L-型，又有α-型和β-型，但是组成蛋白质的氨基酸如果有旋光异构体的话，只能是L-型的α-氨基酸。
氨基酸除了作为肽的组成单位以外，还是生物体内许多重要活性物质的前体，甚至某些氨基酸本身就具有特殊的生理活性。
1.2蛋白质氨基酸与非蛋白质氨基酸：出现在蛋白质分子中的氨基酸称为蛋白质氨基酸（proteinogenic amino acids），又名标准氨基酸（standard amino acids）。
蛋白质氨基酸由遗传密码直接决定，在细胞内有专门的tRNA跟它们结合。
目前已发现有22种，其中最早发现的20种较为常见。
非蛋白质氨基酸也称为非标准氨基酸，在蛋白质生物合成的时候，它们并不能直接参入到肽链之中，要么是蛋白质氨基酸在翻译以后经化学修饰的后加工产物，例如4-羟脯氨酸（4-hydroxyproline）、5-羟赖氨酸（5-hydroxylysine）和甲酰甲硫氨酸，要么在体内以游离的形式存在，具有特殊的生理功能或者作为代谢的中间物和某些物质的前体，但从来不会参入到蛋白质分子之中，例如在动物体内充当神经递质的g-氨基丁酸（gamma-aminobutyric acid，GABA）、作为维生素泛酸组分的β-丙氨酸和参与尿素循环的鸟氨酸（ornithine）及瓜氨酸（citrulline）。
1.3、疏水氨基酸与亲水氨基酸：根据一种氨基酸侧链基团的水溶性，氨基酸可分为疏水氨基酸和亲水氨基酸。
疏水氨基酸的R基团呈非极性，对水分子的亲和性不高或者很低，但对脂溶性物质的亲和性较高。
属于疏水氨基酸的有Gly、Ala、Val、Leu、Ile、Pro、Met、Phe和Trp。
2019生物竞赛-生物化学-03蛋白质的功能及其与结构之间的关系-杨荣武《生物化学原理(一)》
肌红蛋白和血红蛋白的氧合曲线
生物竞赛-生物化学原理（结构生物化学）-南京大学杨荣武
Hb的正协同效应
Hb的正协同效应是指Hb分子有一个亚基结合O2后， 其构象会发生变化，使得其他亚基对O2的亲和力突 然增强。 协同效应可使用齐变或序变模型来解释。两种模型 都假定Hb存在两种构象，即紧张态（T态）和松弛 态（R态）。在没有结合氧气时，Hb的四条链之间 结合紧密，这种构象称为T态，这种紧密结合是由 盐键以及结合在2条β链之间缝隙中的甘油酸-2,3-二 磷酸（2,3-BPG）造成的，它们屏蔽了分子表面疏 水的空穴，使得Hb结合O2的能力降低。
生物竞赛-生物化学原理（结构生物化学）-南京大学杨荣武
根据细胞色素c一级结构绘制出来的进化树
生物竞赛-生物化学原理（结构生物化学）-南京大学杨荣武
蛋白质进化的四种情形
① 类似物（analog）。专指具有相同的功能，但起源于 不同的祖先基因的蛋白质，它们是基因趋同进化的产 物（convergent evolution）。 ② 同源物（homolog）。专指存在于不同生物或者同种 生物，来源于某一共同祖先基因的蛋白质。 ③ 种间同源物（ortholog），也称为直向同源物或直系 同源物，属于同源物中的一种，专指来自于不同物种 的由垂直家系（物种形成）进化而来的蛋白质，它们 通常保留与原始蛋白相同的功能，但也不尽然。 ④ 种内同源物或旁系同源物（paralog）。属于同源物中 的另外一种，专指同一物种内由于基因复制、分离产 生的同源物。
生物竞赛-生物化学原理（结构生物化学）-南京大学杨荣武
细胞色素c
相似的序列-相似的结构-相同的功能
生物竞赛-生物化学原理（结构生物化学）-南京大学杨荣武
不同物种的细胞色素c一级结构的比较
生物化学原理教学(杨荣武)生化-期末复习
考试题型：一、填空；二、是非题；三、选择题；四、名词解释；五、问答题每章简要：一、生物氧化基本概念，与非生物氧化比较呼吸链；概念、组成、类型、传递顺序、抑制剂。
氧化磷酸化; 概念、机制、解偶联剂二、代谢总论基本概念; 代谢、代谢途径、代谢物,分解代谢、合成代谢、代谢组、代谢组学三、糖酵解糖的消化; 淀粉的酶水解糖酵解全部反应、三步限速步骤、特异性抑制剂、两步底物磷酸化反应。
能量产生、生理意义、丙酮酸去向。
四、TCA 循环乙酰CoA 的形成, TCA 循环化学途径、能量产生，功能和调节。
乙醛酸循环五、磷酸戊糖途径发生部位、氧化相反应、功能六、糖异生概念、发生部位、与糖酵解比较、底物、几步重要反应、生理意义七、光合作用概念，总反应式光反应；两大光系统的组成（中心色素，电子受体与供体，功能），光合磷酸化以及与氧化磷酸化的比较。
暗反应；光反应与暗反应的比较, C3 途径重要的反应, 酶和中间物八、糖原代谢糖原降解；相关酶；糖原磷酸化酶………糖原合成；相关酶，糖原合成酶,UDP-Glc, 需要引物, 糖原素……调节九、脂肪酸代谢脂肪酸的分解代谢；β-氧化, α-氧化，ω-氧化酮体脂肪酸的合成代谢十、胆固醇代谢胆固醇合成；前体、部位、重要的中间物、HMG-CoA 还原酶运输; 血浆脂蛋白、LDL 、HDL十一、磷脂和糖脂代谢甘油磷脂的酶水解十二、蛋白质降解及氨基酸代谢胞内蛋白质的降解；依赖于ATP 的降解途径氨基酸的分解代谢；氨基的去除，铵离子的命运，尿素循环生物固氮十三、核苷酸代谢核苷酸的合成；嘌呤核苷酸、嘧啶核苷酸的合成，从头合成和补救途径。
脱氧核苷酸的合成调节核苷酸的分解；嘌呤和嘧啶的分解主要相关疾病第一章：生物氧化一、概念1、生物氧化：糖类、脂肪、蛋白质等有机物质在细胞中进行氧化分解生成CO2和H2O 并释放出能量的过程称为生物氧化。
其实质是需氧细胞在呼吸代谢过程中所进行的一系列氧化还原反应过程。
2、呼吸链：由一系列传递体构成的链状复合体称为电子传递体系（ETS），因为其功能和呼吸作用直接相关，亦称为呼吸链。
生物化学原理杨荣武第四版
生物化学原理杨荣武第四版（原创实用版）目录1.杨荣武的《生物化学原理》第四版概述2.书中的主要内容3.书籍的结构和组织4.亮点和特点5.总结正文1.杨荣武的《生物化学原理》第四版概述《生物化学原理》第四版是由我国著名生物化学家杨荣武教授主编的一本生物化学教材。
该书旨在为生命科学专业的本科生和研究生提供一本全面、系统、严谨的生物化学教材，以满足他们在生物化学领域的学术需求。
2.书中的主要内容全书共分为九章，涵盖了生物化学的基本原理、方法和技术。
具体内容包括生物化学的基本概念、蛋白质与核酸的结构与功能、代谢途径、生物氧化与氧化磷酸化、糖原合成与降解、脂类代谢、氨基酸代谢、核苷酸代谢以及基因表达调控等方面的内容。
3.书籍的结构和组织该书结构严谨，层次分明，逻辑清晰。
各章节之间既相互独立又相互联系，形成了一个完整的知识体系。
在每一章节中，作者首先介绍了相关概念和基本原理，然后详细阐述了具体的代谢途径和机制，最后通过实例加深读者的理解。
此外，书中还附有丰富的图表和习题，便于读者学习和巩固。
4.亮点和特点《生物化学原理》第四版的最大亮点在于它的实用性和针对性。
作者在编写过程中充分考虑了学生的实际需求，结合科研和教学经验，力求使教材内容更加贴近实际。
此外，书中的内容与时俱进，反映了生物化学领域的最新研究进展和发展趋势。
在教学方法和手段上，该书注重培养学生的实际操作能力和创新思维，为学生提供了丰富的实践素材。
5.总结总之，杨荣武教授的《生物化学原理》第四版是一本优秀的生物化学教材，适用于生命科学专业的本科生和研究生。
全书内容全面、系统、严谨，结构合理，既注重理论知识的传授，又强调实践能力的培养。
杨荣武生物化学原理
杨荣武生物化学原理
杨荣武生物化学原理是一部由杨荣武教授从事生物化学研究多年，综合了生物学、物理化学和生物物理学等诸多学科知识而编写的综合性专著。
该书以生物化学为研究对象，系统而全面地阐述了生物化学的领域知识，讨论了各种分子的构成、特性及所引起的生物学效应及其机理，揭示了现代生物化学研究的最新进展。
杨荣武生物化学原理综合性强，内容丰富，可以帮助学习者掌握关于生物化学各种分子的基本概念、基础知识，以及生物化学实验技术。
书中深入浅出地介绍了细胞生物学、分子生物学、蛋白质化学、糖代谢及其调控、代谢调控、脂质及脂质代谢、细胞内盐基平衡、激素代谢及调控、酶学及调控、羧基化学及酸碱平衡等，并给出了生物技术方面的详细讨论及实验技术，为学习者深入地了解生物化学提供了参考。
杨荣武生物化学原理全面、系统地介绍了生物化学相关领域的知识，除了知识类细节介绍外，书中还收集了大量实例，使学习者能够更加直观的理解、掌握和熟练运用生物化学知识。
同时，书中还通过详细的实验示例，介绍了生物化学实验技术，为学习者提供了实践性的指导。
总的来说，杨荣武生物化学原理是一部系统而全面的生物化学专著，有助于大学生和从事生物化学研究的相关专业人士深入理解、掌握和熟练运用生物化学知识，可以说是学习生物化学知识不可缺少的参考书。
(杨荣武)生物竞赛讲义-生物化学-32核苷酸代谢-杨荣武《生物化学原理(第二版)(代谢生物化学)》
生物竞赛-生物化学原理（第二版）（代谢生物化学）-南京大学杨荣武
核苷类似物
嘧啶核苷酸合成的调节
细菌 细菌嘧啶核苷酸合成的限速酶为天冬氨酸转氨甲酰基 酶，其中CTP和UTP为它的反馈抑制剂，ATP为别构激 活剂。
哺乳动物 哺乳动物嘧啶核苷酸合成的限速酶是CPS-II。UDP或 UTP抑制它的活性，PRPP则激活它的活性。EGF能够 诱导CPS-II的磷酸化，使其降低对UTP抑制的敏感性， 但增强了对PRPP激活的敏感性。 此外，乳清苷酸脱羧酶也是一个调节位点，其活性受 到UMP的抑制
生物竞赛-生物化学原理（第二版）（代谢生物化学）-南京大学杨荣武
抗核酸代谢类药物
除了可用于治疗癌症以外，还经常用作抗病毒 的药物。
（1）叶酸类似物 （2）谷氨酰胺类似物 （3）碱基类似物 （4）核苷类似物
生物竞赛-生物化学原理（第二版）（代谢生物化学）-南京大学杨荣武
谷氨酰胺的类似物
生物竞赛-生物化学原理（第二版）（代谢生物化学）-南京大学杨荣武
司 抓 住 契 机 ,在元旦 期间,在 湖州三 县两区 进行进 一步的 宣传。 二、活动目的
■ 鉴 于 微 车 市场与 目标消 费者追 求口碑 好,强动 力,售后 服务好 的特性 ,满足 消费者 的心理
杨荣武 生物化 学原理 第二版
生物竞赛-生物化学原理（第二版）（代谢生物化学）-南京大学杨荣武
第三十二章 核苷酸代谢
生物竞赛-生物化学原理（第二版）（代谢生物化学）-南京大学杨荣武
嘧啶核苷酸合成的补救途径
类似于嘌呤核苷酸的补救合成，由嘧啶磷 酸核糖转移酶催化。
核苷激酶
生物竞赛-生物化学原理（第二版）（代谢生物化学）-南京大学杨荣武
生物化学原理杨荣武
生物化学原理杨荣武生物化学原理。
生物化学是研究生物体内化学反应和分子结构的科学。
它是生物学和化学的交叉学科，是探索生命的基本原理和规律的重要手段之一。
生物化学的研究对象主要是生物大分子，如蛋白质、核酸、多糖和脂类等，以及这些分子在细胞内的组织、功能和代谢过程。
生物化学的研究内容主要包括生物大分子的结构和功能、生物体内的代谢过程、遗传信息的传递和表达等。
生物化学原理是生物化学的基础，它主要包括以下几个方面的内容：1. 生物大分子的结构和功能。
生物大分子是生命的基础，它们包括蛋白质、核酸、多糖和脂类等。
这些分子在生物体内具有各种不同的功能，如蛋白质是生物体内最重要的功能分子之一，它们参与了生物体内的几乎所有生化过程，如酶的催化作用、细胞的结构支持和调节、免疫反应等。
核酸是生物体内的遗传物质，它携带了生物体内的遗传信息，参与了蛋白质的合成和细胞的分裂等重要生化过程。
多糖和脂类在生物体内也具有重要的功能，如多糖是细胞壁和细胞膜的主要组成成分，脂类参与了细胞内的能量储存和信号传导等。
2. 细胞的代谢过程。
细胞是生命的基本单位，它是生物体内生化反应和分子转化的场所。
细胞内的代谢过程包括物质的合成和降解两个方面。
物质的合成是指细胞内各种生物大分子的合成过程，如蛋白质的合成、核酸的合成等。
物质的降解是指细胞内各种生物大分子的降解过程，如葡萄糖的降解、脂肪的降解等。
这些代谢过程是生物体内能量和物质的来源，它们对维持生命活动起着至关重要的作用。
3. 遗传信息的传递和表达。
遗传信息是生物体内的重要信息载体，它决定了生物体的遗传性状。
遗传信息的传递是指遗传物质在细胞内的传递和复制过程，它包括DNA的复制和RNA的转录等。
遗传信息的表达是指遗传物质在细胞内的表达和实现过程，它包括蛋白质的合成和细胞的分裂等。
生物化学原理是生物化学研究的基础，它对于揭示生命的奥秘、探索生命的本质具有重要的意义。
通过对生物大分子的结构和功能、细胞的代谢过程、遗传信息的传递和表达等内容的深入研究，可以更好地理解生命的起源和演化，为生命科学的发展和生物技术的应用提供理论基础和技术支持。
生物竞赛-生物化学-39蛋白质的生物合成及其在细胞内的降解-杨荣武《生物化学原理(第二版)(三)》
生物竞赛—生物化学原理（分子生物学）—南京大学杨荣武
氨酰-tRNA合成酶的双筛机制
生物竞赛—生物化学原理（分子生物学）—南京大学杨荣武
辅助蛋白因子
蛋白质合成的每一步都需要一些特殊的 可溶性的蛋白质因子的参与，包括起始 因子（IF）、延伸因子（EF）、释放因 子（RF）和核糖体循环因子（RRF）， 它们分别参与肽链合成的起始、延伸、 肽链释放和核糖体循环。其中的某些蛋 白质因子为小G蛋白。
即：nNDPs → (NMP)n + nPi
在1961年，Matthaei发现，当将Poly U加到大肠杆 菌无细胞翻译系统中以后，一种仅由苯丙氨酸组 成的多肽即多聚苯丙氨酸被合成了，这就意味着 他们成功破译出第一个密码子即UUU的密码子。
生物竞赛—生物化学原理（分子生物学）—南京大学杨荣武
破译其余的遗传密码
1. 2. 3. 4.
四． 五．
六．
mRNA的质量控制 翻译的抑制剂 蛋白质在细胞内的降解
生物竞赛—生物化学原理（分子生物学）—南京大学杨荣武
核糖体的主要功能定位
1. A部位—氨酰tRNA结合部位，也称为受体 部位； 2. P部位—肽酰tRNA结合部位； 3. E部位—空载tRNA临时结合的部位； 4. 肽酰转移酶活性部位——催化肽键形成的 部位； 5. mRNA结合部位； 6. 多肽链离开通道——正在延伸的多肽链离 开核糖体的通道； 7. 一些可溶性蛋白质因子（起始因子、延伸 因子和终止因子）的结合部位。
生物竞赛—生物化学原理（分子生物学）—南京大学杨荣武
核糖体结合技术
19AAs + [14C]-Pro + aaRSs
生物竞赛—生物化学原理（分子生物学）—南京大学杨荣武
生物竞赛参考书目推荐(完整版)
生物竞赛参考书目推荐（完整版）第一模块：生物化学、细胞生物学、微生物学、生物信息学、生物技术（约占联赛试题25%）一、生物化学部分（约占模块30+%）1. 生物化学原理（第三版）主编：杨荣武出版社：高等教育出版社简介：目前更新到第三版。
杨sir的生化极其有个人特色，比起简明生化提供了更多更准确的知识内容，知识窗介绍的小故事也很好很有趣，就是页码写在前面的目录十分诡异。
经验值：很多掉落宝物：省一及以上2. 生物化学（第四版）主编：王镜岩出版社：高等教育出版社简介：原沈同先生的大部头，上下两册，加起来1400+吧。
目前出到第四版，但电子版为第三版。
应该是国内生化最全面最权威的参考书籍，内容巨细无遗，解释了很多细节问题（NAD的A是干啥的？为什么原核DNA复制需要Tus-Ter系统），其实读全了也就把分子给拿下了。
一般而言，本书超过了竞赛的要求；问题也存在，如有一些小错，以及部分知识点没有更新，需要有选择的阅读，平时遇到问题多多查阅即可。
如果觉得太厚了还有个二合一脱水版《生物化学教程》，内容就少多了，查很多都查不到。
经验值：超级多掉落宝物：国奖3. 生物化学简明教程（第五版）主编：张丽萍出版社：高等教育出版社简介：由原来的小白皮小黑皮变成了第五版的小蓝皮。
适合入门，但对付联赛及以上的竞赛是不够的。
另外相对来说书中的问题比较多，比如最基础的单糖构型与旋光性就写错了，但是在讲氨基酸时构型与旋光性的关系又是对的（迷惑操作大赏）。
大家在看书的时候务必保持清醒。
经验值：一般掉落宝物：省一4. 普通生物化学（第五版）主编：郑集出版社：高等教育出版社简介：郑集老先生的生化教材，目前是第五版。
初版厚度内容大体相当《生物化学教程》，第五版大幅精简，把更多内容以多媒体形式在线化了，这也是近年来国内大学教材追随国外教材的趋势。
如果觉得沈同厚这本是不错的选择。
郑老先生后来写过很多与养生相关的书籍，想必从生化的研究中获得了很多灵感~经验值：很多掉落宝物：省一及以上5. 其它生物化学教材喜欢更换不同版本的教材补充阅读的同学，生化这块还可以读的有清华大学王希成老师的生物化学（稍稍强于生化简明，比其它基本内容都少），以及人卫版的生物化学（相比生理没有大优势，内容多于王希成版少于其它）等。
(完整版)生物化学--杨荣武教授
南京大学 杨荣武
一、氨基酸
氨基酸的结构通式
不同的侧链基团，不同的理化性质
蛋白质氨基酸和非蛋白质氨基酸
蛋白质氨基酸，即标准氨基酸——在蛋白质 生物合成中，由专门的tRNA携带，直接参入 到蛋白质分子之中 ˗ 共22种：20种常见+2种不常见
非蛋白质氨基酸——不能直接参入到蛋白质 分子之中，或者是蛋白质氨基酸翻译后修饰 产物
疏水氨基酸，即非极性氨基酸，其R基团呈非极性，对 水分子的亲和性不高或者极低，但对脂溶性物质的亲和 性较高。它们包括：Gly、Ala、Val、Leu、Ile、Pro、 Met、Phe和Trp。
词记亲水氨基酸与疏水氨基酸
☺ 西湖景，紫竹为骨水潺潺 横笛相伴，闲听天簌静思禅 流苏落，心比双丝郁中缠 亲水氨基酸：西-硒代半胱氨酸；景-精氨酸；竹-组氨酸； 骨-谷氨酸 谷氨酰胺；伴-半胱氨酸；天-天冬氨酸 天冬酰胺；籁-赖氨酸；苏-苏氨酸；落-酪氨酸；比-吡咯 赖氨酸；丝-丝氨酸
3. 三级结构 (3º) :是指多肽链在二级结构的基础上，进一
步盘绕、卷曲和折叠，形成主要通过氨基酸侧链以次 级键以及二硫键维系的完整的三维结构。
4. 四级结构 (4º)具有两条和两条以上多肽链的寡聚蛋白
质或多聚蛋白质才会有四级结构。其内容包括亚基的 种类、数目、空间排布以及亚基之间的相互作用。
蛋白质的一级结构
氨基酸的缩合反应与肽的形成
氨基酸的手性：D型与L型氨基酸
➢22种蛋白质氨基酸分子中，除了甘氨酸，均至少含 有一个不对称碳原子，因此除甘氨酸以外的21种蛋 白质氨基酸都具有手性性质。如果以L型甘油醛为参 照物，具有不对称碳原子的氨基酸就有D型和L型两 种对映异构体。实验证明，蛋白质分子中的不对称 氨基酸都是L型。D型氨基酸仅存在于一些特殊的抗 菌肽和某些细菌的细胞壁成分之中，它们不能参入 到在核糖体上合成的多肽或蛋白质分子之中。
杨荣武生物化学第三章蛋白质的功能及其与结构之间的关系
杨荣武生物化学第三章蛋白质的功能及其与结构之间的关系蛋白质是生物体内最基本且最重要的分子之一，它们在生物体内发挥着多种功能。
蛋白质的功能与其结构之间存在密切的关系，蛋白质的结构决定了它们所能具备的功能。
本文将从蛋白质的功能和结构之间的关系进行详细介绍。
首先，蛋白质的功能分为结构功能、催化功能、运输功能、抗体功能和调控功能等。
其中，结构功能是蛋白质最基本的功能之一、蛋白质可以通过不同的结构形式来构建生物体内的各种结构，如细胞膜、细胞骨架、肌肉等。
这些结构在维持生物体内稳定性和形态的同时，还能为其提供特定功能，比如细胞膜的选择性通透性等。
催化功能是蛋白质的另一个重要功能。
很多生物体内的化学反应都需要蛋白质催化剂来加速反应速率。
蛋白质通过其特殊的结构形式，与底物发生相互作用，并通过催化剂上的特定氨基酸残基来促进化学反应的进行。
例如，酶就是一种特殊的蛋白质，通过与底物结合而加速化学反应的进行。
运输功能是蛋白质的另一个重要功能。
蛋白质可以通过特定的结构形式和性质来运输物质，比如氧气、营养物质和代谢产物等。
例如，血红蛋白是一种具有运输氧气功能的蛋白质，它通过与氧气结合形成氧合血红蛋白，然后运输到身体各个组织中供氧。
抗体功能是蛋白质在免疫系统中的重要功能。
蛋白质可以通过特定的结构形式和性质来识别和结合病原体或异物，从而触发免疫反应。
抗体就是一种具有抗体功能的蛋白质，它能识别和结合抗原，激活免疫细胞来清除病原体。
调控功能是蛋白质的另一个重要功能。
蛋白质可以通过特定的结构形式和性质来参与细胞内信号传导、基因转录和翻译等过程，从而调控相关的生理功能。
例如，转录因子就是一类具有调控功能的蛋白质，它们可以结合DNA序列，促进或抑制基因的转录过程。
蛋白质的功能与其结构之间存在密切的关系。
蛋白质的结构可以分为四级结构：一级结构是指蛋白质的氨基酸序列，二级结构是指蛋白质中的α螺旋和β折叠等结构单元，三级结构是指蛋白质的立体构象，四级结构是指蛋白质中多个多肽链之间的相互作用。
杨荣武生物化学第二章 蛋白质的结构课件
α螺旋的横截面 （绿色圆圈表示R基团）
杨荣武生物化学第二章 蛋白质的结构
螺旋轮作图
一个螺旋轮是螺旋沿着螺旋轴的 二维投射图，具体作图步骤是： 在纸平面上画一条直线（0 º）。 该线的底端表示螺旋轴，顶端表 示螺旋的第一个氨基酸的侧链， 用画圈的数字表示位置；然后， 按顺时针方向转100 º画第二条线， 并使其一端在螺旋轴，另一端为 画圈的2表示第二个氨基酸；再从 第二条线向顺时针旋转100º画第 三条线，依次类推，直到将螺旋 上的所有氨基酸都画上。注意让 离我们越近的数字圆圈轮画得越 大。按照这种作图，在第五圈以 后，图的样式将会重复，即第19 号位的氨基酸残基将位于1号位残 基的上面。
杨荣武生物化学第二章 蛋白质的结构
肽的化学结构与命名
除了少数环状肽链 以外，其它肽链都 含有不对称的两端： 其中含有自由α-氨 基的一端被称为氨 基端或N端，含有 自由α-羧基的一端 称为羧基端或C端。
杨荣武生物化学第二章 蛋白质的结构
非核糖体合成肽与核糖体合成肽
杨荣武生物化学第二章 蛋白质的结构
螺旋的总偶极矩
螺旋内的氢键平 行于螺旋轴，而 将每一个肽键的 固有偶极“连为 一体 ”，使得螺 旋的总偶极矩成 为一个净偶极矩 ，其正负极分别 在N端和C端。相 邻螺旋之间的螺 旋偶极相互作用 有助于多肽链形 成更高一级层次 的结构
杨荣武生物化学第二章 蛋白质的结构
α螺旋的种类
亲水α-螺旋 疏水α-螺旋 两亲α-螺旋
肽的命名和分类的主要依据是氨基酸残基的数目和 组成。
肽的分类可根据氨基酸残基的数目而直呼其为几肽。 例如，2个氨基酸形成的肽称为二肽，3个氨基酸构 成的肽称为三肽，以此类推。一般将2～10个氨基 酸残基组成的肽称为寡肽，由11~50个氨基酸残基 组成的肽称为多肽，由50个以上的氨基酸残基组成 的肽通常被称为蛋白质。
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开核糖体的通道； 7. 一些可溶性蛋白质因子（起始因子、延伸
因子和终止因子）的结合部位。
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核糖体的分类与组成
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核糖体的三维结构模型和主要的功能部位
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一种人工合成的保留有G3:U70的微螺旋仍能携带Ala
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氨酰-tRNA合成酶（aaRS）
两步反应制：
1. ATP + 氨基酸 (AA) --> AA-AMP + PPi 2. tRNA + AMP-AA --> AA-tRNA + AMP
两类氨酰-tRNA合成酶的催化机理
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两类aaRS
第一是单体酶，含有一个平行β-折叠核心和由两段同源的氨基酸 一致序列HIGH和KMSKS组成的Rossman折叠，该结构模体参与 ATP的结合和酶的催化。此类 aaRS识别的tRNA个性通常包括反 密码子环内的核苷酸残基和受体茎，一般在受体茎小沟一侧与 tRNA结合，紧握反密码子环，将tRNA接受氨基酸的一端置于活 性中心，最后总是先将氨基酸转移到tRNA 3′端腺苷酸的2′-OH上， 然后再通过转酯反应转移到3′-OH 。由此类酶催化的氨基酸有 Arg、Cys、Gln、Glu、Ile、Leu、Met、Trp、Tyr和Val。
四． mRNA的质量控制 五． 翻译的抑制剂 六． 蛋白质在细胞内的降解
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核糖体的主要功能定位
1. A部位—氨酰tRNA结合部位，也称为受体 部位；
2. P部位—肽酰tRNA结合部位； 3. E部位—空载tRNA临时结合的部位； 4. 肽酰转移酶活性部位——催化肽键形成的
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原核细胞核糖体的各种功能部位
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细菌核糖体的各种功能部位
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真核细胞多聚核糖体的结构
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细菌多顺反子mRNA和真核生物单顺反子mRNA的翻译
第二类通常为寡聚酶，具有另外的保守序列，由它们形成三种首 尾相连的同源结构基序，其中第一种参与二聚体的形成，另一种 是 “签名”模体，由7段反平行的β折叠、3段相邻的α-螺旋和一 种不多见的负责结合核苷酸的折叠组成，由它和第三种结构基序 一起组成了酶活性中心的核心部分。这些酶结合tRNA分子的另 一面（受体茎大沟一侧），识别的个性不包括反密码子环，最后 总是将氨基酸转移到tRNA3'-端腺苷酸的3′-OH上（苯丙氨酰tRNA除外）。由此类酶催化的氨基酸有Ala、Asn、Gly、Asp、 His、Lys、Phe、Pro、Ser和Thr。
分类
1. 第一类 aaRS 2. 第二类II aaRS
校对机制- 在装载氨基酸水平的质量控制
1. aaRS是对氨基酸“身份”进行检查唯一的场所 2. 核糖体不在乎哪一种氨基酸与tRNA相连 3. 实载的tRNA被修饰后仍然能起作用 4. 装载前和装载后编辑 5. 双筛机制
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第三十九章 蛋白质的生物 合成及其在细胞内的降解
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提纲
一． 参与翻译的主要生物大分子 二． 翻译的一般特征 三． 翻译的详细机制
1. 细菌的蛋白质合成 2. 真核生物的细胞质翻译系统 3. 细胞器翻译系统 4. 古菌的翻译系统
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tRNA的结构与功能
二级结构与三级结构 同工受体tRNA-携带同种氨基酸的不同 tRNA个性- “第二套遗传密码” 某些特殊的tRNAs
1. 起始tRNA: tRNAf Met 和 tRNAiMet 2. 校正tRNA 3. tmRNA
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aaRS的校对机制
装载前编辑
1. 有时aaRS激活错误的氨基酸 2. 正确的tRNA与酶的结合诱导aa-AMP的水解，而不是装载 3. aa-AMP被转移到酶的编辑中心而水解
装载后编辑
1. 有时 aaRS 激活错误的氨基酸，并将其转移到tRNA上 2. 错误的aa-tRNA在被释放之前被转移到酶的编辑中心水解
以 IleRS为例，如果Val进入它的活性中心，并发生 了第一步反应，生成Val-AMP，但Val-AMP 会被送 入编辑中心进行编辑，水解误载的Val。由于aaRS 具有内在的校对机制，因此在细胞内形成误载的氨 酰-tRNA的可能性非常低。
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氨酰-tRNA合成酶的双筛机制
常见的tRNA的个性（大肠杆菌）
tRNA
丙氨酸 丝氨酸
缬氨酸 谷氨酰胺 苯丙氨酸 异亮氨酸
蛋氨酸
个性
受体茎中的G3:U70碱基对 受体茎中G1:C72、G2:C71、A3:U70碱基
对,D茎中的C11:G24碱基对 反密码子
反密码子,特别是其中的U 反密码子,D环中的G20, 3′端的A73
U35 反密码子
双筛机制
1. 难以建立完美的活性中心 2. 活性中心和编辑中心层层把关，排除错误的氨基酸
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使用双筛机制的实例-IleRS
一筛：酶活性中心优先结合正确的同源氨基酸，体 积比同源氨基酸大的因为无法进入活性中心首先被 排除；
二筛：酶的编辑中心对错误的非同源氨基酸进行编 辑，大小合适小的误载的氨酰-AMP 或氨酰-tRNA 在校对中心被水解“出局”。