化学生物学 化学物质与核酸的相互作用
糖_脂类_蛋白质和核酸的代谢及相互关系
丙酮 醉
下
一
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分户
肪 一 撇夕旨 酸
…
,
乙酞
乙
行 酵 解产 物 丙 酮 酸 经三 梭酸 循 环 后 可释
放 大 量 能 量 首 先 丙 酮 酸 氧 化脱 玫 变 成 乙
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,
、
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一
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释放
十
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,
最 后 彻 底分 解
・
‘
丁
八
循环
柠 檬酸
而 脱下的氢共 形 成 个 分子的
脱 氨 而 言 不 同生 物 脱 氨方 式也 不 同 主 要 的 脱 氨方 式 有氧 化 脱氨 非氧化 脱 氨 和 转 氨 其 中转
, ,
氨 作 用在 氨 基 酸 分 解 代 谢 中占 重要 地 位 与转 氮作 用 相 偶 联 的 反 应 有 卜 谷 氨 酸 脱 氢 酶 和 腺昔
。
酸 脱 氨 酶 所 催化 的脱 氨 反 应
、
。
脱 下的 氨 经 尿 素 循 环 生成 尿 素 氨 基 酸 经 脱 氨 后 的 碳 骨 架可通 过 乙 酸
。
、
。 酮 戊二 酸
、
唬 拍 酸 延 胡索酸 和 草 酞 乙 酸 等 五 个 入
氨 基 酸 和 蛋 白质 的 合成 代 谢
。
口进 入 三 梭酸 循环
。
不 同 生 物 合 成 氨 基 酸 的能 力 不 同 凡 不 能 自 己 合成 的
,
,
。
糖异 生 糖原 合成 过程
。
,
但有 三 步 反 应 与酵 解 不 同 需 另 外 的 酶 参 与 血 液 中的 葡萄 糖 经葡 萄糖
生物化学中的亲和力研究
生物化学中的亲和力研究亲和力是一种生物化学现象，指的是分子之间的相互作用力度。
在生物化学中，亲和力对于理解生物体内分子间互相协作以及认识一些疾病的发生机制具有非常重要的意义。
因此，生物化学中的亲和力研究备受关注。
一、亲和力概述生物化学中的亲和力通常是指另一个分子或化合物对某个分子或化合物的选择性结合力。
它们以多种的方式作用，并在多个方面发挥作用。
例如，亲和力可以涉及多个过程，如酶催化、核酸与蛋白质之间的相互作用、激素与细胞受体的结合以及免疫反应。
在生物学中，亲和力还可以描述与生物体相关的概念，如抗原抗体、蛋白质分子间的互相作用、蛋白质/核酸和药物分子的作用，等等。
由于亲和力可以涉及多种生物学过程和机制，因此研究亲和力在生物化学领域也很重要。
二、亲和力的测量方法研究亲和力需要测量这些化合物之间的作用力度。
显然，这需要利用一些专门的化学方法和技术。
现在，亲和力的测量方法包括但不限于以下几种：1.琼脂糖电泳琼脂糖电泳被用作一种简单的亲和力测量方法。
这种方法可以通过对添加到研究中的溶液中的染料的迁移距离进行检测来解释化合物的亲和力。
2.荧光染料技术使用荧光染料可以实现亲和力的测量。
这种方法利用荧光信号信号的强度作为一种依赖于选择性的测量。
通过与溶液中已知某种物质的吸收光谱进行比较，可以确定浓度的大小。
3.表界面等离子体共振表界面等离子体共振（SPR）是一种在分子交互方面的高度灵敏技术。
这种技术利用表面感应科学，通过在光敏材料与薄膜之间形成极薄的电场，并测量此电场对光信号产生的影响来具体测量亲和力。
三、亲和力的应用生物化学中的亲和力在多个领域都有应用。
例如在药物研发中，候选化合物经多次筛选，可能与目标蛋白质相互作用形成复合物。
通过这种方式，了解候选化合物与目标蛋白质之间的亲和力是否能够产生治疗作用或产生不良反应。
另一个方面，亲和力的研究也有助于生物检测技术的发展。
例如，亲和分子筛分有助于提高细胞表面受体、酶、抗体等生物体分子的特异识别，对新型抗癌药物的筛选和评估，以及多肽药物的筛选和评估都具有重要意义。
蛋白质与核酸的相互作用
蛋白质与核酸的相互作用蛋白质和核酸是生命体的两种重要的生物大分子，它们在生命体的生长、发育和代谢等方面起着不可替代的作用。
蛋白质和核酸之间的相互作用是纳米级生物化学研究的一个重要领域，具有广泛的应用前景。
本文将从以下三个方面探讨蛋白质和核酸的相互作用。
一、蛋白质与核酸之间的主要相互作用方式蛋白质和核酸之间的相互作用主要有两种方式：一是蛋白质和DNA之间的结合，另一种是蛋白质和RNA之间的结合。
不同的蛋白质结合到DNA或RNA上的方式有所不同，但大部分都是通过蛋白质上的特定结构域与DNA或RNA上的特定序列结合的。
在DNA结合蛋白质中，有一类小分子DNA结合蛋白质，如转录因子、重复靶向蛋白等。
这些蛋白质通过它们的DNA结合域、融合域或其他结构域与DNA序列特异性结合，并通过这个结合与其他蛋白质或RNA形成复合物，调控基因的表达。
例如，转录因子结合到DNA上，可以促进或抑制RNA聚合酶的结合，控制转录过程的启动或终止。
RNA结合蛋白质根据它们结合到mRNA、rRNA或tRNA上，有不同的功能。
例如，核糖体蛋白质与rRNA结合，参与蛋白质合成；mRNA结合蛋白质则参与转录后的RNA运输、加工和翻译等过程。
二、蛋白质与核酸之间的生物学意义蛋白质与核酸之间的相互作用在生命体中起着非常重要的作用。
蛋白质和DNA的结合调控基因的表达，是生物体在特定环境中进行适应和应对的重要手段。
在细胞周期的不同阶段，不同的蛋白质通过结合到DNA上，控制染色体的组装、拆卸和复制，并行使它们在细胞分裂和有丝分裂中的生物学功能。
另外，蛋白质对DNA的结合还可以保护DNA免受损伤和氧化。
在DNA损伤时，紫外线激活DNA复制蛋白质会结合到受损DNA上，在修复和复原DNA的过程中扮演重要角色。
在细胞代谢过程中，RNA蛋白质输运复合物也扮演着至关重要的角色。
mRNA 结合蛋白质能够促进mRNA的稳定和保存，在细胞周期中对基因表达起到调控作用。
生物化学中的蛋白质核酸相互作用
生物化学中的蛋白质核酸相互作用蛋白质和核酸是生物体内两种重要的生物大分子，它们在生物体内发挥着不可替代的作用。
而蛋白质和核酸之间的相互作用更是生物体内众多生命活动的重要基础。
本文将重点探讨生物化学中蛋白质和核酸之间的相互作用。
一、结构特点蛋白质是由多肽链构成的生物大分子，而核酸则是由核苷酸构成的生物大分子。
蛋白质和核酸的结构特点决定了它们之间的相互作用。
1. 蛋白质的结构特点：蛋白质的主要结构包括一级结构、二级结构、三级结构和四级结构。
蛋白质的一级结构是由氨基酸序列组成，二级结构是由α螺旋和β折叠等构象组成，三级结构是蛋白质的立体构象，而四级结构是由多个蛋白质亚基组合而成。
2. 核酸的结构特点：核酸包括DNA和RNA两种，它们的结构主要由糖、碱基和磷酸组成。
核酸的碱基序列决定了其功能和特性，而DNA和RNA的空间结构也影响了它们的功能及与其他生物分子的相互作用。
二、蛋白质核酸相互作用的种类蛋白质和核酸之间存在多种相互作用方式，其中常见的包括：1. 蛋白质与DNA的结合：DNA结合蛋白质通常与DNA双螺旋的特定区域结合，以实现基因的转录和复制等生物学功能。
DNA结合蛋白质在细胞中起着重要的调控作用。
2. RNA结合蛋白质的相互作用：RNA结合蛋白质参与了RNA的加工、转运和翻译等过程，调控了基因的表达水平。
RNA结合蛋白质的相互作用对细胞的生物学功能具有重要影响。
3. 蛋白质与RNA的功能复合物：蛋白质和RNA能够形成不同的功能复合物，参与细胞代谢、信号传导和基因表达等过程。
这些功能复合物的形成依赖于蛋白质和RNA之间的相互作用。
三、相互作用机制蛋白质和核酸之间的相互作用机制涉及多种因素，包括物理相互作用、化学键结合和空间结构匹配等。
其中一些重要的相互作用机制包括：1. 氢键作用：蛋白质和核酸中的氨基酸残基和碱基之间可以通过氢键相互作用，从而稳定二者之间的结合。
2. 疏水效应：在蛋白质和核酸的相互作用过程中，疏水效应也起着重要作用。
化学和生物学
化学和生物学化学和生物学是两门关系密切的科学学科，它们研究的是不同层面的生命现象和自然界中的物质变化规律。
化学主要研究物质的组成、结构、性质和变化过程，而生物学则关注生命现象的起源、发展和各种生物体的结构与功能。
由于化学和生物学之间的紧密联系，它们相互促进、互为基石，为我们深入了解生态系统、生物进化、药物研发等提供了重要的科学依据。
本文将从化学和生物学的相互关系、研究对象和方法、应用领域等方面进行探讨。
一、化学与生物学的相互关系化学和生物学之间存在着密切的相互依存关系。
在生物学中，许多生命现象和生物体的功能都依赖于复杂的化学过程。
例如，人体的新陈代谢、酶的催化作用、氧气在细胞中的运输等都是化学反应的结果。
生物体内许多重要的分子如蛋白质、核酸和多糖等都是由化学元素和化学键构成的，它们的结构和性质直接决定了生物体的功能和特点。
另一方面，生物学研究的结果也为化学提供了重要的应用领域。
例如，通过研究细胞的结构和功能，化学家可以设计出具有特定生物活性的药物；通过了解生物体内化学反应的机制，化学家可以合成一些在实验室中难以获得的化合物。
此外，从生物体内提取的天然产物也为化学提供了许多有机物的结构和合成途径的线索。
因此，可以说化学和生物学是相互依存、相互促进的学科，它们共同构成了我们对生命和物质世界的认知体系。
二、化学与生物学的研究对象1.化学的研究对象化学主要研究物质的组成、结构与变化规律。
由于物质的多样性和复杂性，化学的研究对象异常广泛。
基础化学研究主要包括元素的性质、原子和分子的结构、化学键的形成和断裂等；有机化学则关注含碳化合物，如烃类、醇类、醛酮类等的结构和反应机理；无机化学着重研究金属元素、无机盐类及其物理化学性质等。
此外，化学还研究物质的能量变化、物质间的相互作用等。
2.生物学的研究对象生物学主要研究生命现象和生物体的结构与功能。
生物学领域涉及的对象异常广泛，包括细胞、遗传物质、生物体的结构和功能等。
化学生物学中的小分子控制分子活动的机制
化学生物学中的小分子控制分子活动的机制化学生物学是生物学和化学的交叉领域，它揭示了生命现象背后的化学机制，是一门研究生物分子结构、功能和相互作用的独特学科。
其中，小分子控制分子活动的机制是化学生物学的一个重要研究方向。
小分子通常被定义为分子量在500 Da以下的有机化合物。
它们可以通过与蛋白质、核酸、多糖等生物大分子相互作用来控制细胞内分子的活动。
这些小分子可以通过多种方式控制分子活动，如激活、抑制、调节等，从而对生命现象产生巨大影响。
本文将从小分子控制分子活动的机制、小分子调节生物反应的方式和小分子在药物开发中的应用等方面展开讨论。
一、小分子控制分子活动的机制在生物体内，通过基因调控、交互作用和信号传递等方式实现了严密的调节和控制。
生物大分子包括蛋白质、核酸、多糖等，在生命过程中发挥着重要作用。
而小分子则可以显著地影响这些大分子的功能，发挥精细的调控作用。
一些小分子可以直接与生物大分子结合。
例如，小分子药物可以与蛋白质结合，并在结合位点上发挥作用。
这种结合可以改变蛋白质的构象，从而控制其功能。
此外，小分子还可以与RNA和DNA等核酸结合，从而阻碍或促进转录和翻译。
另外一些小分子则通过信号转导途径控制分子活动。
信号转导途径是细胞内外信息传递的重要方式，包括激酶和磷酸酶对信号分子的磷酸化和去磷酸化等反应。
这些反应可以激活或抑制某些分子的活性，从而影响细胞功能。
除了上述机制外，小分子还可以通过调控蛋白质修饰等方式控制分子活动。
蛋白质修饰包括磷酸化、甲基化、糖基化等反应，这些反应可以改变蛋白质的结构和活性。
小分子可以调节这些修饰反应的进行，从而影响蛋白质的功能。
二、小分子调节生物反应的方式小分子调节生物反应的方式多种多样，可以通过影响蛋白质结构、调节蛋白质修饰和促进细胞信号传导等方式实现。
首先，小分子可以直接结合到识别位点上，改变蛋白质结构和活性。
例如，一种抗病毒药物奥司他韦能够与流感病毒的新型中子蛋白DAS81结合，从而抑制其脱离宿主细胞完成其生命周期。
生命科学中的蛋白质与核酸相互作用机制研究
生命科学中的蛋白质与核酸相互作用机制研究生命科学是一门研究生物体及其生命现象的学科，其中的蛋白质与核酸相互作用机制研究属于其中的重要领域。
蛋白质与核酸是生命体系中最为基础和常见的大分子，两者之间的相互作用可谓是生命功能调控的基础。
本文将从以下几个方面进行介绍与探讨。
一、蛋白质与核酸的概念及其结构蛋白质和核酸都是生命体系中最为重要的分子。
蛋白质是由氨基酸组成的多肽，它们在体内担任着各种结构、传递、催化以及调控功能的重任。
而核酸是生命体系中的遗传物质，形成了DNA和RNA两种不同类型的核酸，DNA负责存储遗传信息，而RNA负责将遗传信息转化为具体的功能。
蛋白质与核酸的结构也是二者相互作用的基础。
蛋白质的结构分为四个层次：一级结构指蛋白质中氨基酸的化学序列，二级结构指蛋白质在局部呈现的空间结构，常见的包括a-螺旋和b-片层，三级结构指蛋白质整体的空间结构，包括局部折叠和全局折叠，四级结构指由多个蛋白质组成的复合物。
核酸的结构也具有大的类似性。
DNA分子大部分呈现出螺旋形状，通过镶嵌在螺旋内的氢键和VanderWaals力来保持稳定。
RNA的结构则有更多的变化，可以是线性或环形结构，提供了诸如催化反应和调控遗传信息等功能。
二、蛋白质与核酸的相互作用在生命系统中，蛋白质与核酸之间的相互作用可以体现出多种生物过程，如DNA复制、转录和翻译、RNA修饰、RNA剪切以及蛋白质的折叠和降解等。
其中，DNA复制是生命系统中最为基础和重要的过程之一，它需要依靠DNA聚合酶和其他辅助因子来实现。
在DNA复制过程中，DNA聚合酶能够在模板链上识别特定的配对碱基并合成新的链，一旦出现错配会被修复酶进行纠错。
复制完成后，两个完全相同的双链DNA分子得以产生。
RNA转录也是生命系统中非常重要的过程，它可以从DNA模板中复制一份RNA分子，并且有着诸多的调控机制。
转录过程中，RNA聚合酶沿着DNA模板链滑动，在核酸序列上拼接RNA，以此形成RNA多肽序列。
化学生物学期末考试问答题
化学生物学期末考试问答题化学生物学导论期终复习题11.化学物质与生物大分子相互作用的化学本质是什么？即主要作用力是什么？本质，化学物质与生物大分子（蛋白质、酶和核酸）之间作用力。
分子间相互作用力分为两类，即强相互作用(主要指共价键)和弱相互作用(又称分子间力，包括范德华力、氢键等)。
前者通常维持分子的基本结构，它是使分子中或分子间的原子之间结合的主要相互作用，这些作用决定着生物大分子的一级结构。
也有部分药物是通过强相互作用起作用的，其结合能远远超过分子的平均热动能。
弱相互作用在数值上虽比强相互作用小得多，但它在维持生物大分子的二级、三级、四级结构中以及在维持其功能活性中起着相当重要的作用，也是药物与生物大分子相互作用的重要识别方式非共价键的相互作用：离子键，离子-偶极作用和偶极-偶极作用，氢键，电荷转移，疏水性相互作用，范德华力，螯合作用。
2.如何通过诱导契合理论解释不同蛋白质与同一种化合物的相互作用。
构象的改变和生物活性的呈现密切相关。
诱导契合学说就是指，酶在与底物相互作用下，具有柔性和可塑性的酶活性中心被诱导发生构象变化，因而产生互补性结合。
这种构象的诱导变化是可逆的，可以复原。
不同蛋白质，对于同一种化合物，各自产生不同的诱导契合变化从而发生各自的相互作用。
构象因素，同一种化合物与不同蛋白质相互作用，有可能发生离子配位或（受体学说）化合物不同的构象可以与不同的蛋白质结合产生不同的效果（当然结合部位不同），蛋白质有诱导契合作用，令化合物的构象发生改变，两个构象都发生改变。
3.化学物质的立体化学因素如何影响与生物大分子的相互作用？药物与底物契合程度的好坏，直接影响药物的生物活性。
几何异构：由于化合物分子中存在刚性或半刚性结构部分，如双键或脂环，使分子内部分共价键的自由旋转受到限制而产生的顺(Z)反(E)异构现象称为几何异构。
几何异构体中的官能团或与受体互补的药效基团的排列相差极大，理化性质和生物活性也都有较大差别。
化学生物学在核酸化学和分析中的应用
化学生物学在核酸化学和分析中的应用随着现代化学技术的不断发展，越来越多的化学分子被应用到生物学领域，从而催生了一个新的交叉学科：化学生物学。
作为化学与生物学的交叉学科，化学生物学涉及到生物分子在化学层面的研究以及特定化学分子在生物系统中的应用。
本文将介绍化学生物学在核酸化学和分析中的应用。
核酸是生命的基础，一般包括 DNA 和 RNA 两种类型。
其中，DNA 包含了细胞的遗传信息， RNA 则负责将这些信息转换为蛋白质。
对核酸的化学分析，旨在研究其在生物过程中的作用和机制。
在这一领域中，化学生物学的应用越来越广泛，从建立定量检测方法到合成模拟核酸分子，无不体现了化学生物学在该领域中的价值。
在核酸化学中，化学生物学的一个重要应用就是用于合成定制的核酸序列。
这种合成方法被广泛应用于基因工程等领域。
首先，化学生物学家借助化学合成方法，将需要的 DNA 或 RNA 片段组合起来，然后通过化学或酶法反应，将这些组合物连接起来。
这种方法可用于大规模合成 DNA 或 RNA 片段，用于生物学研究或创新应用中。
化学生物学在核酸分析中还具有重要的应用。
例如，在分析RNA 数据时，常采用转录组测序技术。
该技术基于 RNA 序列的映射，可确定 RNA 的存在量及其类型。
这中检测技术通常使用反转录聚合酶链式反应（RT-PCR ）来扩增 RNA 浓度。
这种方法需要应用 RNA 逆转录酶将 RNA 转录成 cDNA，并使用 PCR 扩增这些片段，以进行检测。
这种扩增技术提高了 RNA 的检测限和生物学研究的速度。
化学生物学还在核酸结构研究中发挥着重要的作用。
核酸的结构分析关键是通过衍射或质谱分析方法来确定三维结构。
但是，这些方法在确定大分子结构时并不适用。
为了克服这个问题，化学生物学家开发了许多化学方法来帮助确定大分子的结构。
其中，核磁共振的应用是在核酸化学中最常见的。
核磁共振通过检测核酸分子中的各种离子体（如呈螺旋状结构的磷酸核苷酸），来获取结构信息。
生物化学中核酸和蛋白质的交互作用
生物化学中核酸和蛋白质的交互作用生物化学中，核酸和蛋白质是两种最基本的生物大分子，它们分别承担着遗传信息的传递和生物化学反应的催化等重要功能。
而核酸与蛋白质之间的相互作用，则是许多生物过程中不可或缺的环节。
一、核酸与蛋白质相互作用的形式和功能核酸与蛋白质之间的相互作用可以分为三种主要形式：一是核酸和蛋白质之间的物理作用，即电荷相互作用、范德华力和疏水作用等；二是核酸和蛋白质之间的结构上的相互作用；三是核酸和蛋白质之间的化学作用，即酶反应。
这些相互作用可以产生许多的生物功能。
例如，某些核酸可以通过与特定蛋白质结合，调节基因转录和翻译过程；另外一些核酸和蛋白质结合可以形成某些酶，在生物化学反应中担任催化剂等。
二、蛋白质识别核酸的基本原理在生物过程中，蛋白质与核酸的相互作用很大程度上依赖于它们之间的空间构象。
蛋白质要识别和结合到核酸上，需要细致的空间匹配。
具体来说，蛋白质通过具有亲和力的氨基酸残基与核酸上的碱基或磷酸基团相互作用，从而实现与核酸的结合。
此外，还有一些重要的氨基酸残基可以在蛋白质-核酸相互作用时起到关键作用。
例如，核酸结合蛋白质中一些亲酸性氨基酸（如精氨酸和赖氨酸）可以通过与核酸上的过氧酰基或磷酸酯键形成离子键或氢键等静电相互作用；而一些碳水化合物结合蛋白质中的赖氨酸残基则可以通过与DNA上的基团形成一个氢键和一个离子键来促进蛋白质与DNA结合。
三、核酸识别蛋白质的基本原理相比蛋白质识别核酸，核酸识别蛋白质非常困难。
不仅如此，在实际的生物过程中，核酸多半不能够独立的关联和结合到蛋白质上。
其中一些较大的核酸分子（如染色质）需要先通过一些特定的辅酶（如组蛋白）形成紧密的团块，才可以识别和组合到蛋白质上。
在核酸识别蛋白质的过程中，DNA倾向于被特定类型的亲酸性氨基酸残基所识别。
这些亲酸性氨基酸残基通常是组成蛋白质大分子的多肽链的一部分。
例如，在基于基序DNA识别的转录因子中，存在着许多亲酸性氨基酸，如精氨酸和赖氨酸，它们通过调整其体内电荷来辅助识别与结合到基序DNA上。
蛋白质和核酸相互作用的研究和应用
蛋白质和核酸相互作用的研究和应用蛋白质和核酸是生命体中不可或缺的两种分子。
蛋白质是生命体内众多生物分子中最为普遍的一类，同时也是功能最为多样化的一类生物分子。
核酸则是生命体内遗传物质的主要组成部分。
蛋白质和核酸之间的相互作用一直是生命科学领域中的一大研究热点。
本文将从生物学、化学、生物医学和生物技术等多个角度对蛋白质和核酸之间的相互作用进行探讨。
一、蛋白质和核酸之间的结合生命体内的大部分功能都是由蛋白质和核酸之间的相互作用完成的。
蛋白质和核酸之间的相互作用主要包括直接作用和间接作用两种形式。
直接作用是指蛋白质和核酸之间的物理力相互作用，如静电作用、范德华力、羟基和氨基间的氢键等力。
间接作用则是指蛋白质通过一些其他分子来与核酸进行相互作用，如转录因子、调节蛋白等。
直接作用和间接作用在生命体内的各种生物过程中都起着至关重要的作用。
蛋白质和核酸之间的作用与它们的结构密切相关。
大多数蛋白质和核酸都具有特定的三维结构，这种结构与生命体内各种生物过程的功能密切相关。
蛋白质和核酸的结构与它们之间的相互作用有着密不可分的联系，两者之间的作用会随着结构的改变而发生变化。
二、蛋白质和核酸相互作用的生物学意义蛋白质和核酸之间的相互作用在生物学上具有非常重要的意义。
这种相互作用常常被用来实现生物体内各种生物过程的调节和控制。
例如，许多转录因子是一类可以与DNA结合并实现基因转录调控的蛋白质。
这些蛋白质通过与DNA的结合，可以进而影响DNA上的相应基因的表达，实现对基因转录和表达的调节。
此外，蛋白质和核酸之间的相互作用也是DNA复制、DNA修复、RNA翻译等生物过程的重要组成部分。
三、蛋白质和核酸相互作用的化学基础蛋白质和核酸之间的相互作用在化学上的基础主要是它们在分子水平上的相互作用。
蛋白质和核酸分子之间的相互作用是由不同的化学基团之间的相互作用引起的。
这些化学基团包括胺基、羧基、磷酸基、硫醇基等。
在蛋白质和核酸之间的相互作用中，蛋白质分子通常会与DNA分子之间的磷酸二酯键进行相互作用。
化学生物学 第九章 无机物质与生物分子的相互作用
第二节 无机物质与酶的相互作用
• 一、金属离子与酶蛋白作用的方式 • 金属离子在对酶催化作用的影响是多种
多样的，金属离子或金属离子配合物参 与酶催化反应有以下几种类型。 • ①金属离子与酶蛋白紧密结合的金属酶 • ②依赖于金属离子的金属激活酶 • ③金属非依赖性的酶
1，金属离子与酶的结合方式
• 在金属激活酶以及对金属非依赖性的酶中，金 属离子与蛋白质的结合是可逆的，如，金属离 子可以不同，且易用透析法移去，其结果活性 减低，但通常可以再加入金属离子激活恢复。 在金属激活酶中，金属离子在酶促反应中可能 起传递电子、原子或功能基团的作用。
第一节 生物体中的化学元素
• 生物体的基本组成，一般来说共有三十多种元素。还有若 干元素对完成某些特殊功能是必需的，但不一定是生命所 必需的。源自、生物体中的化学元素的分类 和主要功能
• 1，生物体中的化学元素的分类 • 存在于生物体(植物和动物)内的元素大致可分为： • (1)必需元素，按其在体内的含量不同，又分为常量元
• 在核酸分子中，碱基上的氮原子氧原子，磷酸根羟基氧 原子，戊糖的羟基氧原子都能和金属离子配位。金属与 ATP、ADP、AMP形成配合物稳定常数大小顺序为 Cu2+＞Ni2+＞Co2+＞Mn2+＞Mg2+＞Ca2+＞Sr2+＞ Ba2+。
4，金属与蛋白质共价结合
• 金属与酶蛋白分子中的巯基形成金属化合物， 参与氧化还原反应。这种类型的例子有甘氨酸 还原酶、谷胱甘肽过氧化物酶等。
• E + S → E-S E-S + M → M-E-S E + M → E-M E-M + S → S-E-M
(3)金属桥配合物(E-M-S)
生物大分子间的相互作用及其动力学过程
生物大分子间的相互作用及其动力学过程生物大分子包括蛋白质、核酸和多糖等。
它们在细胞中发挥重要的功能，如代谢、信号传导和遗传信息的传递。
这些生物大分子之间进行相互作用，并在一定的动力学过程中完成它们的功能。
本文将讨论生物大分子的相互作用和动力学过程。
一、蛋白质与蛋白质的相互作用蛋白质是生物体内最重要的大分子，它们是生命的基本构建单元，通过相互作用来实现正常的细胞功能。
生物体内有许多不同种类的蛋白质，它们之间可以发生相互作用。
蛋白质与蛋白质之间的相互作用分为非共价和共价两种类型。
其中非共价相互作用主要包括疏水作用、静电作用和氢键作用等。
共价相互作用包括二硫键和缩酮键等。
疏水作用是指由于蛋白质中不极性侧链导致的互相排斥作用。
静电作用是指正负电荷之间的吸引力和斥力。
氢键作用是指氢原子与氮、氧或氟原子之间的相互作用。
这些非共价相互作用的强度不如共价键强，但它们对蛋白质的结构和功能有着重要的影响。
二、核酸与蛋白质的相互作用核酸是生物体内存储遗传信息的大分子，大部分的核酸都是DNA和RNA。
它们与蛋白质之间相互作用可以实现遗传信息的传递和表达。
核酸与蛋白质之间的相互作用主要包括序列特异性结合和非特异性结合。
序列特异性结合是指蛋白质与DNA或RNA特定序列上的碱基相互作用。
一个例子是转录因子与DNA特定的顺式作用元件（cis-acting element）的特定序列相结合。
非特异性结合是指蛋白质与DNA或RNA上的其他碱基进行相互作用。
这种结合方式不依赖于特定序列，而是与核酸的化学性质相关。
三、多糖之间的相互作用多糖是一类具有复杂结构的大分子，包括淀粉、糖原、纤维素和凝胶等。
它们在细胞外基质中起支撑和保护细胞的作用。
多糖之间的相互作用包括静电作用、氢键作用和范德华作用等。
其中，静电作用是多糖间的主要相互作用方式。
不同种类的多糖之间存在具有特定序列的相互作用，在具有合适的溶液条件下，多糖之间可以形成强大的相互作用，进而形成凝胶。
专题3 化学物质对核酸的致突变作用
烷化剂类诱变剂诱发突变的原理是由于这些诱 变剂分子中有一个或多个活性烷基，它们能够 转移到DNA分子中电子云密度极高的化点上 去置换氢原子进行烷化反应。 如在DNA分子中最可能的烷化位点似乎是鸟 嘌呤的N-7、N-3位、腺嘌呤的N-3位、胞嘧啶 的N-3位等。胸腺嘧啶不能发生烷化作用。
S
CH2CH2Cl CH2CH2Cl 硫芥子气 O
CH3 N
+
N N O N R
N N
+
N N R
N N N R CH3 N
+
N CH3
+
CH3 O N HN N
NH2 CH3 O N
+
HN H2N N
+
N R
CH3
H2N
N R
N R
在同样条件下，U和T基本上不起反应。应用CH2N2作为 烷基化剂，则所有碱基都能发生上述反应。
烷基化后的生物学效应
二、化学诱变剂及其作用原理
能够提高生物体突变频率的物质即为诱变 剂。大多数诱变剂在诱发生物体发生突变 的同时造成生物体的大量死亡。 诱变剂的作用原理很多，目前使用的诱变 剂基本上可分为物理诱变因子、化学诱变 剂和生物诱变因子三大类。 下表列出了一些常用的化学诱变剂类型、 性质、作用机制和主要生物学效应。
(1) 掺 入 错 误
如果5-溴尿嘧啶以烯醇式状态“错误地”掺入 到DNA分子中正常的非互补碱基的相对位置上 时，则其相对位置上是鸟嘌呤而不是腺嘌呤。 在掺入后的第一次复制时，5-溴尿嘧啶又以 酮式状态与腺嘌呤相配对，则在第二次复制 以后就引起碱基对从G：C ↔A：T的转换。
Br N P R N N N H H 鸟嘌呤(G) 5-溴尿嘧啶(5-BU) O N H H O N O N R P
生物大分子之间的相互作用机制研究
生物大分子之间的相互作用机制研究生物大分子是指分子量较大的在生物体内起关键作用的分子，如核酸、蛋白质、多糖等。
它们在生物体内的功能及相互作用机制是生命科学领域中最重要的研究方向之一。
在生物大分子中，不同分子之间有许多复杂的相互作用机制。
这些相互作用机制决定了分子的空间构象、化学反应、信号转导等过程，同时也为生物体的许多生理功能提供重要支持。
本文将从不同类型的生物大分子以及它们之间的相互作用机制来具体探讨。
一.核酸的相互作用机制核酸是一种重要的生物大分子，包括DNA和RNA两种。
DNA 是基因的遗传物质，RNA则包括mRNA、tRNA、rRNA等多种类型，它们在基因表达、蛋白质合成等过程中起到关键作用。
在这些大分子之间，存在着多种复杂的相互作用力，如静电相互作用力、氢键作用、桥式作用等。
其中，氢键是RNA和DNA相互作用的重要机制，也是维持DNA和RNA结构稳定的关键机制。
氢键是指氢原子与一个负电性原子间形成的半共价化学键，也称氢桥键。
DNA中的氢键主要由GC配对和AT配对中氮碱基的A和T质子间形成。
而RNA中的氢键则由四种碱基（A、C、G、U）间的复杂交互构成。
此外，静电相互作用力也是核酸大分子间相互作用的重要机制，它是由两个带电荷的物体之间的相互作用力，主要涉及负电的磷酸骨架和碱基间的相互作用。
静电相互作用力和氢键作用不同，它们是非共价的，更加松散分布，所以DNA和RNA中的正负离子浓度及盐度对其稳定性有重要影响。
二.蛋白质的相互作用机制蛋白质是一类具有复杂体系结构和功能的生物大分子，在生物体内起着各种重要的作用，如催化反应、调控功能、传递信息等。
而蛋白质之间也存在着众多复杂的相互作用力。
蛋白质与蛋白质之间的相互作用主要分为两类：非共价相互作用和共价相互作用。
其中，非共价相互作用则包括范德华力、静电相互作用力、氢键作用等力。
非共价相互作用更常见，也更容易被研究。
例如，蛋白质的空腔内侧通常为疏水性，因此，疏水性相互吸引是蛋白质合成过程中的主要相互作用机制。
生物大分子与药物相互作用
生物大分子与药物相互作用生物大分子和药物之间的相互作用一直以来都是生物科学研究的热点问题。
大分子是生命体系中的重要组分，包括核酸、蛋白质、多糖等，而药物是治疗和预防疾病的化学物质。
药物在人体内的作用是通过与生物大分子发生相互作用来实现的。
因此，了解生物大分子与药物之间的相互作用机制对于药物开发和药效评价至关重要。
一、药物与蛋白质的相互作用1. 非共价相互作用药物与蛋白质结合通常是非共价的相互作用。
其中最为常见的是氢键、离子键、疏水作用和范德华力等作用。
例如，药物阿司匹林和白蛋白结合时，阿司匹林分子的羧基部分与白蛋白上的氨基酸残基形成氢键，而阿司匹林与白蛋白的疏水作用也起到很重要的作用。
这种非共价相互作用形成的药物-蛋白质复合体是比较松散的，因此药物可以在短时间内与蛋白质结合和解离。
2. 共价相互作用共价相互作用通常指的是药物与蛋白质中的半胱氨酸、赖氨酸、组氨酸和色氨酸等含有活性官能团的氨基酸残基之间的化学键的形成。
共价相互作用有很高的亲和力和特异性，药物与蛋白质的结合比非共价相互作用更为牢固。
二、药物与核酸的相互作用药物与核酸之间的相互作用分为两类：一类是基于非共价相互作用如氢键、疏水作用、范德华力和离子键等；另一类是共价相互作用，通常是指药物直接与DNA或RNA中的核苷酸成键。
目前许多药物都是结合在核酸的主要组成部分如腺嘌呤、鸟嘌呤、胸腺嘧啶、胞嘧啶和尿嘧啶等上面，这些核苷酸残基的特异性可用于指导药物的分子设计与筛选。
三、药物与多糖的相互作用多糖包括天然多糖和化学合成多糖。
其中，药物和肝素、壳聚糖、甘露醇等多糖物质之间的相互作用被广泛研究，这些研究多在新型药物的研究及其负载纳米粒子，以及制备可控释放系统方面应用广泛。
药物与多糖之间的相互作用存在一些弱作用力，包括范德华力、水素键、离子键和疏水作用等，这些相互作用会影响到多糖的结构和功能，从而产生不同的生物效应。
四、药物与锁定在膜上的酶的相互作用很多酶比如膜质酶、细胞外酶、蛋白酶、磷酸酶等都被固定在细胞膜上，并具有膜上可翻滚功能。
生命的化学基础——核酸和蛋白质的相互作用
生命的化学基础——核酸和蛋白质的相互作用在生命的起源和演化过程中，核酸和蛋白质是两个至关重要的生物大分子。
核酸是生命的遗传物质，负责传递和保存生物体内各种遗传信息；蛋白质则是生命的基本工具，负责生物体内的各项生物学过程和机能。
它们之间的相互作用，便决定了生命本身的运作和表现。
核酸的结构和功能核酸是由核苷酸连接而成的大分子，是生物体内储存遗传信息的基本分子。
核苷酸由糖、碱基和磷酸三部分组成，不同的碱基决定了核苷酸不同的信息载体。
核酸的主要类型有DNA（脱氧核糖核酸）和RNA（核糖核酸）两种，其中DNA是固有的遗传信息，而RNA则负责DNA的转录和翻译过程，将基因信息调控至蛋白质合成过程中。
核酸的信息特异性、精密的复制和传递，是生命活动不可或缺的基础。
它们在细胞分裂和有性繁殖过程中，以独特的方式进行遗传物质传递和变异，从而在物种演化和适应过程中发挥了重要的作用。
蛋白质的结构和功能蛋白质是由氨基酸连接而成的巨大分子，是生物体内各种工具酶、激素、抗体的基础，也是细胞内外的结构成分。
根据氨基酸的不同组合和排列方式，会形成不同的蛋白质结构和性质。
蛋白质在生命活动中的作用非常多样，包括催化、传输、调节、结构维持等等。
在蛋白质结构和功能的表达中，核酸则扮演了重要的导演角色。
在生物体内，核酸以基因形式储存蛋白质的信息，并通过转录和翻译过程，将这些信息转化为可读的蛋白质序列。
同时，在各种细胞生命活动中，蛋白质则作为各种生物学过程的重要实现物质，执行着各种不同的机能。
核酸和蛋白质的相互作用核酸和蛋白质之间的相互作用，是生命活动中至关重要的一个环节。
在生物体内，大部分核酸和蛋白质都相互作用着，形成了复杂的生物学网络。
这些相互作用的形式包括：核酸和蛋白质的组装、切换、传递、调控等等。
例如，在许多调控生物学过程的关键步骤中，核酸和蛋白质之间的相互作用是缺一不可的。
这些过程中，核酸等分子能够借助碱基序列的特异性，与蛋白质表面区域上的特定氨基酸残基发生结合作用，从而实现过程的调节和实现。
生物大分子的相互作用及其应用
生物大分子的相互作用及其应用生物大分子是指生命体中体积较大的有机分子，主要包括蛋白质、核酸、多糖等。
生物大分子之间的相互作用在生物学中扮演着非常重要的角色。
它们的相互作用不仅决定了大分子的结构和功能，也影响了细胞的代谢和信号传导等生命过程。
本文将探讨生物大分子的相互作用及其应用。
1. 蛋白质间的相互作用蛋白质是细胞中最广泛的生物大分子之一，不同的蛋白质之间通过各种相互作用形成复杂的结构和功能，其中最常见的相互作用包括：（1）氢键：氢键是一种非共价键，是两个分子之间氢原子和一个带有电负性较强的原子之间的相互作用。
在蛋白质中，氢键通常存在于相邻的氨基酸残基之间，通过氢键的形成，可以使蛋白质分子稳定起来。
（2）疏水作用：疏水作用是指聚集在水中的蛋白质分子对于水的排斥作用。
在蛋白质中，疏水残基（如丙氨酸、甲氨酸等）通常会聚集在分子的内部，这种聚集形成了疏水核，并通过疏水作用来维持分子的结构。
（3）离子键：离子键是通过正负离子之间的相互作用形成的一种非共价键。
在蛋白质中，对于氨基酸残基中带正电荷的Lys和Arg，会与带负电荷的Asp和Glu形成离子键，这种离子键的形成对于蛋白质分子的稳定至关重要。
蛋白质之间的相互作用不仅决定了蛋白质的结构和功能，也决定了蛋白质在细胞中的各种生物学过程中的作用。
例如，在细胞信号传导过程中，蛋白质的相互作用可以使信号传导途径得以进行和调节。
2. 核酸间的相互作用核酸是细胞中另一种广泛存在的生物大分子，塞斯塔不塞密奥通过两个主要的核酸分子（DNA和RNA）承载了生命的遗传信息。
核酸分子的双链结构通过氢键的形成将两条链合并在一起。
而核酸之间的相互作用主要体现在形成二级结构、三级结构以及四级结构等层次上。
（1）磷酸二酯键：核酸分子内部的磷酸二酯键是形成核酸分子链的基本成分，磷酸二酯键存在于核酸分子的糖分子之间。
它通过氢键的形成，将两条链合并在一起形成双链结构。
（2）氢键：与蛋白质相似，核酸分子内部的氢键也是相邻的核苷酸残基间的相互作用。
化学生物学复习题及答案
化学生物学复习题及答案 Prepared on 22 November 2020第一章蛋白质1.蛋白质的基本单位——氨基酸2.蛋白质的空间结构：一级结构：组成蛋白质的多肽链的数目，多肽链的氨基酸排列顺序以及多肽链内或链间二硫键的数目和位置。
维系一级结构的主要作用力：肽键二级结构：肽链主链折叠产生的有规则的几何走向。
蛋白质二级结构主要形式有α-螺旋、β-折叠、β-转角和无规则卷曲。
维系蛋白质二级结构的主要作用力：氢键三级结构：在二级结构基础上，肽链的不同区段的侧链基团相互作用在空间进一步盘绕、折叠形成的包括主链和侧链构象在内的特征三维结构。
维系蛋白质三级结构的力主要有氢键、疏水键、离子键和范德华力等。
尤其是疏水键。
四级结构：由多条各自具有一、二、三级结构的肽链通过非共价键连接起来的结构形式。
维持亚基之间的化学键主要是疏水力。
第二章酶1.酶的催化作用特性：高效性；选择性；条件温和；酶活力可调节控制。
酶催化作用的选择性表现在：反应专一性；底物专一性；立体化学专一性。
2.酶的组成可以分为两类：单纯蛋白酶和结合蛋白酶。
结合蛋白酶分为酶蛋白和辅助成分（辅酶和金属离子）3.常见的辅酶： NAD+ 、NADP+、 FAD、FMN、辅酶A(CoA）、四氢叶酸(FH4或THFA)、焦磷酸硫胺素(TPP)、磷酸吡哆素、生物素、维生素B12辅酶、硫辛酸、辅酶Q(CoQ)4.酶的活性部位或活性中心包括：结合部位和催化部位。
结合部位决定酶的专一性；催化部位决定酶所催化反应的性质5.酶作用专一性的机制：锁钥学说、“三点结合”的催化理论、诱导契合学说第三章核酸2. 核苷酸的衍生物： ATP (腺嘌呤核糖核苷三磷酸)、 GTP (鸟嘌呤核糖核苷三磷酸)。
ATP中磷酸键水解能高的分子结构特点：静电效应和共振稳定因素3. DNA双螺旋结构的特点：DNA分子由两条多聚脱氧核糖核苷酸链组成嘌呤碱基和嘧啶碱基位于螺旋的内侧，磷酸和脱氧核糖基位于螺旋外侧螺旋横截面的直径为2nm，每条链相邻碱基平面间隔为，每10个核苷酸形成一个螺旋，螺距为两条DNA链相互结合以及形成双螺旋的力是链间的碱基对所形成的氢键维持这种稳定性的因素：两条DNA链之间形成的氢键的分类及各自的结构特点与在遗传信息的传递与表达中的主要功能。
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灯笼形，特大果
平均单果重250克左右， 最大果可达720克 露地栽培 亩产5000公斤左右 大棚栽培 产量可达8000公斤
五、化学致癌物质以其作用机制
直接作用于RNA、DNA、蛋白质等 烷化剂、亚硝胺物质
直接致癌物 间接致癌物
需经代谢活化才与大分子化合物结合 多环芳烃类、亚硝胺类、芳香胺
促癌物
本身不致癌，但与致癌物同时作用时，能明 显地强化致癌 巴豆油、丙酮、酚、氧化铁粉尘
紫外线照
射处理
例⑶：1987年，我国科学家将普通青椒种 子搭载在人造卫星上使之接受宇宙射线照射发 生基因突变，培育出产量特高，质量特别好的 “太空椒”。
2.人工诱变的优点： 优点①：大幅度提高变异频率，使变异性 状较快稳定，缩短育种周期。
自然突变由于变异频率很低，产生的极少量变异 个体混杂于大量未变异个体中，难以被发现并选出来 进行培育。而人工诱变可以产生大量的变异个体，容 易发现发生有利变异的个体并将其从中选择出来。如 我国近年每年都有许多优质高产的农作物新品种出现， 其中大多数都经过了人工诱变处理。
（a）新霉素B；（b）2, 4-氨基喹唑啉；（c）喹唑啉-2, 3-二酮； （d）吖啶衍生物CGP40336A
2．与rRNA作用 的小分子化合物
核糖霉素、巴 龙霉素和利维 霉素可与原核 rRNA的A位点 亚结构域形成 特定的复合物 ；而安普霉素 对原核亚结构 域的强结合依 赖于1408位点
RNA具有高亲和性和特异性的靶点，小分子化合物可以作为基因研究的工具
（2）移码突变
• frame-shift mutation 或 phase-shift mutation ，指诱变剂使DNA分子中增加（插入）或缺失一 个或少数几个核苷酸，从而使该部位后面的全部 遗传密码发生转录和转译错误的一类突变。 • 由移码突变所产生的突变株，称为移码突变株（ frame-shift mutant）。与染色体畸变相比，移 码突变也只能算是DNA分子的微小损伤。
第八章
化学物质与核酸的相互作用
化学物质
核酸
抗肿瘤药物的母体
破坏模板作用 癌变的预警标示物 核酸链断裂
影响基因调控和表达功能
第一节 化学物质的致突变作用
一切生物的变异和进化都可以认为是由于DNA结构的 改变而引起蛋白质组成和性质变化的结果
整郝 容璐 前璐
整郝 容璐 后璐
呵呵，奇怪，这一株 水稻结出的稻谷好大 拿它作种子明年肯定 大丰收!!!!!!!
第四节
核酸的小分子探针
一、分光光度法
1．测糖法 （1）二苯胺法
在强酸性条件下，水解后的DNA能与二苯胺反应，并有蓝色 产物生成，其最大吸收波长位于600mn处，由此可以测得样品 中核酸的含量，测定DNA的范围为25~250μg/ml。
优点：与UV法相比，该方法更准确，灵敏度更高， 并且可以测定混合物。 缺点：方法冗长（需16~20h），条件苛刻， 在测定过程中容易造成样品的损失。
四、基因突变的应用
1.人工诱变的方法： 用射线（如紫外线、X射线、激光等）照射或致突 变物质处理生物的敏感部位（植物的萌发种子、动物 的生殖腺等）。
例⑴：我国科技人员用60CO 产生的射线照射水稻萌发的种子， 培育出优质高产、抗病虫害强的 新品种。
例⑵：1945年爱尔兰科学家费来明发现青 霉素以来，世界各地科学家用紫外线照射的方 法处理青霉，将青霉素的产量提高了几千倍， 价格下降到原来的几万分之一。
• 丫啶类染料，包括原黄素、丫啶黄、丫啶橙和α氨基丫啶等，以及一系列称为ICR类的化合物， 都是移码突变的有效诱变剂。
引起移码突变的诱变剂：主要是吖啶类染料，如吖啶 黄、吖啶橙等等。 这类化合物都是平面型的三环分子，它们的结构与一 个嘌呤—嘧啶对十分相似。
图 能诱发移码突变的几种代表性化合物
吖啶类化合物的诱变机制： • 至今还不很清楚。 • 有人认为，由于它们是一种平面型三环分子， 结构与一个嘌呤–嘧啶对十分相似，故能嵌入 两个相邻DNA碱基对之间，造成双螺旋的部分 解开（两个碱基对原来相距0.34nm，当嵌入一 个丫啶分子时，就变成0.68nm），从而在DNA 复制过程中，会使链上增添或缺失一个碱基， 结果就引起了移码突变。
三、剪切作用
第三节
小分子化合物与
RNA的相互作用
RNA可成为新型小分子药物的作用靶点
一、RNA药靶的优越性
1．RNA种类多样性 2．RNA结构的多样性 ①在RNA分子中，并不遵守DNA 中碱基种类的数量比例关系，即 分子中的嘌呤碱基总数不一定等 于嘧啶碱基的总数。 ②RNA分子中，部分区域也能形 成双螺旋结构，不能形成双螺旋 的部分，则形成突环。 ③RNA还可以形成更复杂的三级 结构。 ④尽管转录于同一DNA，翻译相 同的蛋白质，不同的转录子形式 有不同的序列和独特的RNA三级结 构形状。
大量的事实告诉我们，生物是能够 发生变异的。这些变异有的能够遗传给 后代，有的却不能！
可遗传的变异
不遗传的变异
变异的概念：生物的后代出现与亲本不 同的性状（也包括后代个体间的差异）
一、基因突变的类型
基因突变： 由DNA碱基顺序的改变引起生物遗传性状显著变化的现 象，是基因的核苷酸顺序或数目发生改变。 单个碱基改变 多个碱基改变 点突变（point mutation） 缺失、重复和插入
若干诱变剂的作用机制及诱变功能
诱变因素 碱基类似物 羟 胺 亚硝酸 烷化剂 在DNA上的初级效应 掺入作用 与胞嘧啶起反应 A、G、C的氧化脱氨作用 交 联 烷化碱基（主要是G） 烷化磷酸基团 丧失烷化的嘌呤 糖-磷酸骨架的断裂 碱基之间的相互作用（双链变形） 形成嘧啶的水合物 形成嘧啶的二聚体 交 联 碱基的羟基化核降解 DNA降解 糖-磷酸骨架的断裂 丧失嘌呤 C脱氨基 结合到一个基因中间 遗传效应 AT=GC双向转换 GC→AT的转换 AT=GC双向转换 缺失 AT=GC双向转换 AT→TA的颠换 GC→CG的颠换 巨大损伤（缺失、重复、倒位、易位） 码组移动（＋或－） GC→AT转换 码组移动（＋或－） AT=GC双向转换 码组移动（＋或－） 巨大损伤（缺失、重复、倒位、易位） CG→TA转换 码组移动
的类似物 ，酮式的5-BU可以和A配对，烯醇式的5-BU
可以和G配对，在DNA分子复制的过程中，由于5-BU的 插入和互变异构导致碱基置换。
5-BU引起的转换
5-BU引起的转换
• 从上图中，还可以看到5-BU的掺入引起的G┇C 回复到A׃T的过程。通过这两个图示，就很容易理 解为什么同一种诱变剂既可造成正向突变，又可 使它产生回复突变的原因了。 • 也可以知道，为什么像5-BU这类代谢类似物只有 对正在进行新陈代谢和繁殖着的微生物才起作用 ，而对休止细胞、游离的噬菌体粒子或离体的 DNA分子却不起作用。
优点②：可以大幅度改良某些经济性状。
如青霉素的生产，从1945年到1965年20年时间就 将单位产量提高了几十万倍。
优点③：可以产生原来没有的新品种甚至 新种。
3.人工诱变的缺点：
缺点①：基因突变是不定向的，生物发生 的变异绝大多数是不利变异，因此必须处理大 量材料形成大量变异个体再从中选择发生有利 变异的个体。 缺点②：变异的个体是杂合体，并且常常 是一个个体中既发生了有利变异又发生了不利 变异，必须通过杂交方法将有利变异组合到同 一个体中来。 缺点③：诱变的各种因素是致癌因素，如 有泄漏将造成人体伤害或环境污染。
二、非共价结合
大多数抗癌药物与DNA的作用都是非共价结合
典型沟区结合的药物分子
典型沟区结合的药物分子
嵌插结合
（1）经典的嵌插结合 药物分子通过 嵌入DNA令
DNA构象发
生改变，使其 不能或不易复 制，而显现出 抗肿瘤、抗病 毒的活性。
（2）双嵌插
将两个嵌插环通过不同长度的链共价连接起来
（3）带有多个大取代基的嵌插剂
吖啶类化合物诱发的移码突变及其回复突变图示：
基因突变的特点 ①普遍性 ②随机性
③稀有性 ④有害性
⑤不定向性
二、实例——镰刀型细胞贫血症
正 常 人 的 红 细 胞
镰刀型贫血症患 者 的 红 细 胞
讨论：镰刀型细胞贫血症的发病原因是什么？
基因突变的实例——镰刀型细胞贫血症
临床表现
血红蛋白 β─6(N端) mRNA β基因 (DNA上) 正常表现 正常 谷氨酸
★直接引起臵换的诱变剂 • 定义：一类可直接与核酸的碱基发生化学反应的诱变剂 ，不论在机体内或是在离体条件下均有作用。 • 种类：很多。例如亚硝酸、羟胺和各种烷化剂（硫酸二 乙酯，甲基磺酸乙酯，N-甲基-N’硝基-N-亚硝基胍，N-甲 基-N-亚硝基脲，乙烯亚胺，环氧乙酸，氮芥等）。 • 作用：它们可与一个或几个核苷酸发生化学反应，从而 引起DNA复制时碱基配对的转换，并进一步使微生物发 生变异。 – 羟胺只引起G┇C→A : T， – 其余都是可使G┇C=A : T发生互变的。 – 能引起颠换的诱变剂很少，只是部分烷化剂才有（参 见下表）。
碱基置换
基因突变的类型 移码 大段损伤
（1）碱基臵换（substitution）
• 它只涉及一对碱基被另一对碱基所臵换。 • 分类：转换（transition），即DNA链中的一个嘌呤被另一 个嘌呤或是一个嘧啶被另一个嘧啶所臵换； 颠换（transversion），即一个嘌呤被一个嘧啶,或 是一个嘧啶被一个嘌呤所臵换。 对某一具体诱变剂来 说，即可同时引起转 换与颠换，也可只具 其中的一种功能。根 据化学诱变剂是直接 还是间接地引起臵换， 可把臵换的机制分成 以下两类来讨论。
二、作用于RNA的小分子药物
两大类： 一类是传染性疾病——新型抗菌和抗病毒药物研制； 另一类是非传染性疾病——包括抗癌和抗炎症药物研制。 1．与HIV TAR RNA作用的小分子化合物
反式激活（TAR） HIV 1基因表达是由一类病毒编码的蛋白调控的，其中包括一 种转录的反式激活子Tat。当基因表达的Tat水平增高时，病毒 的复制才能够进行。这是通过RNA聚合酶Ⅱ转录复合物延长的 增加而达到的，也叫做反式激活（TAR）。 反式激活依赖于Tat蛋白和一个RNA序列特异区（TAR RNA） 的DNA，加入高碘酸和硫代巴比妥酸，则有粉红色反应 物生成，λmax位于532nm处，可用于DNA的测定。 优点：RNA和蛋白质不干扰测定 （3）地衣酚法 RNA经热酸水解和转化之后，与地衣酚（5-甲基-1,3-苯二酚）在 浓HCL及Cu2＋或FeCl3存在下反应，溶液呈绿色，λmax位于 670nm处。在一定范围内，吸收强度与RNA的浓度成正比，用于 测定RNA及其衍生物，灵敏度为0.015μmol/L。