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绪论
1、生物化学的概念
是一门运用化学的原理、技术和方法，也结合其它学科的原理与技术研究生命物质的化学组成结构，及生命过程中各种化学变化的科学，即，研究生命现象的科学，也就是生命的化学。
2生物化学的研究内容
1. 生物体物质的化学组成、结构、性质和功能
2. 生物体内的物质代谢、能量转换和代谢调控
3. 生物体的信息代谢
4. 运用生物化学原理和方法，为农业、工业、医药卫生、环境保护等服务，开拓富有经济价值的生物资源（酶制剂、药品、食品添加剂、杀虫剂……）
分子生物学概念及研究内容
广义: 研究蛋白质及核酸等生物大分子结构和功能，也就是从分子水平阐明生命现象和生物学规律。
狭义: 偏重于核酸(或基因)的分子生物学，主要研究基因或DNA的复制、转录、表达和调节控制等过程，也涉及这些过程中有关的蛋白质和酶的结构与功能的研究。
生物化学研究的主要内容：书上
第一节 糖的生物学
一、糖的生物信息：长期以来，人们主观地片面地认为：糖类只是生物能源物质,起着提供或贮存能量的作用，糖类只是生物体的结构物质，但是，事实上，糖类还具有生物学功能：
1. 糖识别：细胞膜表面的糖蛋白或糖肽的短糖链，在细胞间和膜转运控制系统中起到识别作用，不仅影响细胞的表面活动，而且还影响细胞内部活动。
2. 短糖链结构决定糖蛋白或相关细胞的命运
3. 免疫识别的作用 现代研究结果表明, 免疫系统的细胞是通过其表面的结合糖识别链与相关的受体特异性的结合来确定哪些是外来细胞或生物大分子, 哪些是自身细胞或生物大分子.
4. 细胞与细胞间的粘连：如果一个细胞表面上所带的糖分子，与另一个细胞表面的特殊受体相互作用，细胞就被彼此粘连在一起, 或通过粘连因子和凝集素将两个细胞连接在一起, 进而形成组织器官.
5. 寡糖的改善肠道功能的作用：许多低聚糖, 如: 乳糖、甘露聚糖、蔗果低聚糖等，不能被人体利用，但是却是人体肠道微生物-----双歧杆菌的营养成分。因此低聚糖具有改善人体肠道功能的作用。
6. 多糖的医药功能
多糖及其衍生物因其特殊的功能键具有抗炎症、抗凝血、抗辐射、降血脂等作用。作为生物效应调节剂而成为近年来天然药物的研究热点之一。近十几年来，这方面的研究工作进展迅速 。现已证明，许多食物或食物成分都具有抗肿瘤作用，如豆类食物、十字花科蔬菜、胡萝卜素、番茄红素、姜黄素多糖等。
第二节 糖蛋白
1概念：糖蛋白是指通过共价键与蛋白质相结合的复合糖都称为蛋白糖，或糖蛋白。现已将蛋白聚糖从糖蛋白中划分出来。因此目前“糖蛋白”的概念是专指由比较短、往往是分支的寡糖链与多肽链共价相连所构成的复合糖。在大多数情况下糖的部分所占的比例比较小。
2分布
（1） 糖蛋白在自然界中的分布十分广泛，不仅存在于脊椎动物和无脊椎动物中，也存在于植物、单细胞有机体和病毒中。在高等动物中大部分糖类聚合物往往都与蛋白质共价连接，在低等动物以及植物中情况也如此。
（2）已研究过的六、七十种血浆蛋白质，除清蛋白、溶菌酶．Β-微球蛋白等七、八种外，全都是糖蛋白。
（3）脑下垂体和胎盘性激素、促甲状腺激素和甲状腺球蛋白、包括水解酶、氧化酶和转移酶在内的许多酶类也都是含糖的蛋白质。
（4）在植物中分出的糖蛋白数目日益增多，特别是外源凝集素，绝大部分都属于糖蛋白。
（5）不同来源的糖蛋白具有种属特异性。一种蛋白质在某种动物中是以糖蛋白形式存在，但在另一种动物中就不一定。即使同是糖蛋白，但它们的糖组分、含量也可能不同，如牛、绵羊和猪的胰核糖核酸酶都是糖蛋白。但糖的含量却分别为9.4％．9.8％和38％，而红鹿和大鼠的此种酶却不含有糖。绵羊和猪的颌下腺糖蛋白的情况也是如此，在前一糖蛋白中连接在蛋白质上的是一种二糖，而连接在后一蛋白质上的却是五糖。因此在描述糖蛋白时很重要的一点是须注明它的种属来源。
3功能
真菌分泌许多具有糖蛋白结构的酶类，如高峰淀粉酶、转化酶等；被膜病毒所含有的表面糖蛋白与其对寄主的吸附作用有关；酵母和绿色植物细胞壁的糖蛋白则是一种结构组分；在高等动物中上皮细胞分泌物中的糖蛋白具有保护和润滑作用；胶原物质与其它可溶性糖蛋白及蛋白聚糖构成大部分细胞间基质，赋于有机体支持作用；糖蛋白结构的酶类和激素(如促滤泡激素、黄体生成素、促甲状腺激素等)物质，分别具有生物催化和激素功能；血液中的许多糖蛋白担负运输(包括Fe2+，Cu2+，Ca2+等）无机离子和激素等生物活性物质的运输作用、血液凝固和抗体活性等各种生物学功能。
4结构
1. 糖蛋白中的糖组分：（1）糖蛋白中糖的含量变化很大。含量较少者如猪肠二肽酶，仅含03％；多者如人卵巢囊肿糖蛋白约含有70％糖，而血型糖蛋白和人胃糖蛋白中糖的含量可多达80％以上! （2）不过大多数糖蛋白则仅含有中等量的糖，糖蛋白中所含的氨基酸种类似与糖的量有一定关系：糖含量高的糖蛋白，如血型物质，往往含有较多的脂肪族氨基酸；而芳香族氨基酸、碱性氨基酸和含硫氨基酸则较低。（3）糖蛋白中寡糖链(亦称糖单位)的结构大小不一。在胶原中有时其糖的部分仅由一个半乳糖残基构成；复杂的寡糖链可含有12-15个糖残基，高者甚至可达20-30个糖残基。
2. 糖肽连接的类型
糖或寡糖链与蛋白质之间可以通过多种共价键的方式进行连接, 但是经过大量的资料分析后得知, 仅有少量的氨基酸,如丝氨酸、苏氨酸、天冬酰胺、羟赖氨酸、羟脯氨酸或半胱氨酸可以作为寡糖链的连接点。另外有的糖蛋白中同时存在一种以上的糖肽键，如：小牛胎球蛋白既含有N-型糖肽键，也含有O-糖肽键。
I-型糖肽键，以天冬酰胺作为连接点，亦称为N-糖肽键或N-糖苷键
很多糖蛋白中都存在此连接键，特别是血浆糖蛋白（如血清类粘蛋白、免疫球蛋白、激素类糖蛋白、甲状腺球蛋白等多属于此类型
II-型糖肽键，以丝氨酸或苏氨酸作为连接点，亦称为O-糖肽键或O-糖苷键
此键是粘液糖蛋白的特征键，颌下腺、胃肠道表面上皮细胞、呼吸道和雌性动物阴道产生的粘液中，及某些癌细胞中含有此类糖蛋白。
III-型糖肽键，以羟赖氨酸作为连接点，亦称为5-O-β-吡喃半乳糖基-5-羟基-L-赖氨酸。
是胶原和一些胶原样多聚物的特征结构。
IV-型糖肽键，以羟脯氨酸作为连接点，亦称为4-O-β-D-呋喃阿拉伯糖基-4-羟基-反式-L-脯氨酸。主要存在于绿色植物和绿藻所含的细胞壁糖蛋白中。伸展蛋白的结构特点则是与羟脯氨酸相连接的糖链比较短，通常由一个至四个阿拉伯糖残基组成，并含GaI-O-Ser型糖肤键。它也存在于马铃薯外源凝集素中。稻糖的粘蛋白也含此连接键。
第三节 糖脂
1概念糖脂是指含有糖基的脂质化合物。这里指的糖脂主要是指鞘糖脂和甘油糖脂，即指水解产物中只含糖、脂肪酸和神经鞘氨醇(或其衍生物)或甘油的复合类脂化合物。
2分布：（1）糖脂广泛存在于生物界。哺乳动物既含鞘糖脂，也含有甘油糖脂，但以前者为主。有很多的资料表明鞘糖脂存在于绝大多数(若不是全部的话)哺乳动物组织中，其类型，与各种类脂的比例都具有器官和种属的特异性。（2）植物和微生物中的糖脂主要是甘油糖脂绝，此类化合物也是细菌(特别是革兰氏阳性细菌)膜的常见组分。但植物和微生物的糖脂中也有小部分属于鞘糖脂类，微生物中还含有一些结构比较独特的糖脂。
3功能
（1）鞘糖脂的生物功能

（2）甘油糖脂的生物功能
1)半乳糖甘油二酯是叶绿体的主要类脂组分,在极性分子的通透性屏障和容纳蛋白质分子的伸缩性基质中起重要作用.半乳糖甘油二酯能与膜蛋白牢固结合,在稳定膜蛋白质的构象方面具有重要的作用.
2)磺基奎诺甘油二酯(硫脂) 主要与光合作用、叶绿素的结构和功能以及某些酶的功能有关.
4结构
（1）鞘糖脂的结构：鞘糖脂主要由硫水的神经酰胺部分与亲水的糖部分构成。神经酰胺是长链碱的酰基衍生物，长链脂肪酸(C14-C26)通过酰胺键与长链碱相连接。神经酰胺的伯醇基通过糖苷键再与单糖基或寡糖基相连即构成鞘糖脂.
（2）甘油糖脂的结构
第二章 核酸化学
1核酸(nucleic acid)是一类重要的生物大分子，担负着生命信息的储存与传递。核酸是现代生物化学、分子生物学的重要研究领域，是基因工程操作的核心分子。
2发现核酸的相关科学发现:
1886年, 瑞士医生F Miescher在外科绷带上发现和分离了一种富含”磷”的酸性物质, 称之为”核素”， 即现在的核糖核酸和脱氧核糖核酸与蛋白质的复合物。
1889年，Altman首次从酵母和动物细胞中分离得到不含蛋白质的核酸。
肺炎球菌转化实验(O T Avery实验,1944年)
3核酸的生物学功能：
DNA（部分RNA病毒），是遗传信息的载体，负责遗传信息的储存和传递，细胞全能性，是生命克隆的基础。
RNA，负责遗传信息的具体表达和传递：
mRNA：信使RNA。 tRNA：转移RNA。 rRNA：核糖体RNA。
第一节 核酸的种类、分布与化学组成
一、核酸的种类和分布
核酸分为两大类：脱氧核糖核酸 Deoxyribonucleic Acid （DNA）、核糖核酸 Ribonucleic Acid（RNA）

RNA主要存在于细胞质中
信使RNA（messenger RNA, mRNA)
约占RNA总量的5%,在蛋白质合成中起模板作用
核糖体RNA （ribosomal RNA, rRNA）
约占RNA总量的80%，合成蛋白质的场所
转移RNA（transfer RNA, tRNA)
约占RNA总量的10％～15％，在蛋白质合成中起着携 带活化氨基酸的作用
二、核酸的化学组成
核酸完全水解产生嘌呤和嘧啶等碱性物质、戊糖（核糖或脱氧核糖）和磷酸的混合物。核酸部分水解则产生核苷和核苷酸。每个核苷分子含一分子碱基和一分子戊糖，一分子核苷酸部分水解后除产生核苷外，还有一分子磷酸。核酸的各种水解产物可用层析或电泳等方法分离鉴定。

1、戊糖组成核酸的戊糖有两种。DNA所含的糖为 β-D-2-脱氧核糖；RNA所含的糖则为β-D-核糖
2、碱基
嘌呤（Purine）、腺嘌呤Adenine（6－氨基嘌呤）、鸟嘌呤Guanine（2－氨基－6－氧嘌呤）嘧啶（Pyrimidine）、尿嘧啶uracil、胸腺嘧啶thymine
核酸中也存在一些不常见的稀有碱基。稀有碱基的种类很多，大部分是上述碱基的甲基化产物。碱基甲基化：是生物物种、个体之间特异性的原因之一。
3、核苷（nucleoside）
核苷 戊糖+碱基
糖与碱基之间的C-N键，称为C-N糖苷键
另外，稀有碱基可以形成核苷，同时在核酸内还发现了一些稀有核苷，如tRNA中存在假尿嘧啶核苷（假尿苷）和胸腺嘧啶核糖核苷等。
4、核苷酸（nucleotide）
核苷酸 核苷+磷酸
戊糖+碱基+磷酸
在核酸内的各种核苷酸

5、核苷酸衍生物
继续磷酸化
环化磷酸化cAMP、cGMP环化磷酸化：是许多激素发挥作用的第一步信息放大
肌苷酸及鸟苷酸(呈味核苷酸) IMP 、GMP
辅酶（腺苷酸也是一些辅酶的结构成分） ：烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD）、烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NADP）、黄素腺嘌呤二核苷酸（FAD）
6、多聚核苷酸（核酸）
多聚核苷酸是通过一个核苷酸的C3’-OH 与另一分子核苷酸的5’-磷酸基形成3’,5’-磷酸二酯键相连而成的链状聚合物。
5′-磷酸端（常用5’-P表示）；3′-羟基端（常用3’-OH表示）
多聚核苷酸链具有方向性，当表示一个多聚核苷酸链时，必须注明它的方向是5′→3′或是3′→5′。
第二节 DNA的结构
一、DNA的一级结构
1连接键：3’，5’-磷酸二酯键磷酸与戊糖顺序相连形成主链骨架、碱基形成侧链、多核苷酸链均有5’-末端和3’-末端

DNA的碱基顺序本身就是遗传信息存储的分子形式。生物界物种的多样性即寓于DNA分子中四种核苷酸千变万化的不同排列组合之中。
二、DNA的双螺旋二级结构
1、DNA双螺旋模型要点：1）.DNA分子由两条平行的的多脱氧核苷酸链组成，两条链以相反的方向，围绕着一个中心轴，按右手螺旋的方向构成一个双螺旋结构。螺旋表面有两条螺旋凹沟，一条较深，一条较浅，分别称为大沟和小沟。2).两条链上的碱基均在主链内侧，碱基平面与纵轴垂直，一条链上的嘌呤碱基与另一条链上的嘧啶碱基以氢键相连，匹配成对，配对原则是AT间形成二个氢键，CG间形成三个氢键。3).磷酸和脱氧核糖在双螺旋的外侧，糖环平面与纵轴平行。4).双螺旋直径2nm，顺轴方向每隔0.34nm有一个核苷酸，两个核苷酸之间的夹角是36度，因此沿轴中心每旋转一周有10个核苷酸。
2DNA双螺旋的构象类型
B型结构
两条链反向平行，右手螺旋
碱基在内（A＝T，G≡C）碱基平面垂直于螺旋轴
戊糖在外，双螺旋每转一周 为10碱基对（bp）
A型结构
碱基平面倾斜20º，螺旋变粗变短，螺距2～3nm。
Z型结构
左手螺旋，只有小沟
2双螺旋稳定的力：氢键：碱基堆积力、离子键等
三、DNA的三级结构：DNA双螺旋的进一步扭曲，再次形成螺旋结构，称为DNA的三级结构。
第三节 RNA的结构与功能
一、结构特点
碱基组成 A、G、C、U （A＝U/G≡C） 稀有碱基较多，稳定性较差，易水解
多为单链结构，少数局部形成螺旋
3. 分类mRNA、tRNA 、rRNA 、少数RNA病毒
二、tRNA
占RNA总量的15％，主要作用是将氨基酸转运到核糖体－mRNA复合物的相应位置用于蛋白质的合成。一种氨基酸对应最少一种RNA。
tRNA的一级结构：分子量25000左右，大约由70－90个核苷酸组成，沉降系数为4S左右。碱基组成中含有较多的稀有碱基。3‘-末端都具有CpCpAOH的结构，用来携带活化的氨基酸，称为接受末端。
tRNA的二级结构（四茎四环的三叶草形）
tRNA的三级结构
三、rRNA：占RNA总量的80％，与蛋白质一起构成核糖体。核糖体可分为大小两个亚基，
四、mRNA：占细胞总RNA的3％～5％，是蛋白质合成的模板，决定蛋白质中氨基酸的排列顺序。真核细胞mRNA的3‘-末端有一段长达200个核苷酸左右的聚腺苷酸(polyA)，称为 “尾结构” ，5’ -末端有一个甲基化的鸟苷酸，称为” 帽结构“ 。
第四节 核酸的性质
一、一般的理化性质
1、两性解离 / 一般呈酸性（在中性溶液中带负电荷）。
2、DNA为白色纤维状固体，RNA为白色粉末；都微 溶于水，不溶于有机溶剂，常用乙醇从溶液中沉淀核酸。
3、DNA为线形分子分子直径只有2nm，而长度很长，其溶液粘度极高，RNA分子长度比DNA短的多，其溶液粘度也小的多。
4、可用电泳或离子交换（色谱）进行分离
5、室温条件下，DNA在碱中变性，但不水解，RNA水解
6、加热条件下，D－核糖＋浓盐酸＋苔黑酚 绿色—— D－2－脱氧核糖＋酸＋二苯胺 蓝紫色
二、核酸的紫外吸收特性
1在核酸分子中，由于嘌呤碱和嘧啶碱具有共轭双键体系，因而具有独特的紫外线吸收光谱，一般在260nm左右有最大吸收峰，可以作为核酸及其组份定性和定量测定的依据。
2、以A260/A280可判断核酸样品的纯度。
3核酸在260nm处的吸光值比组成它的各核苷酸的光吸收值之和要少的多（约少30％～40％），这是核酸分子中碱基紧密地堆积在一起造成的。
三、核酸的变性、复性与分子杂交
1. 变性
（1）稳定核酸双螺旋次级键断裂，空间结构破坏，变成单链结构的过程。核酸的一级结构(碱基顺序)保持不变。
（2）变性表征：生物活性部分丧失、粘度下降、浮力密度升高、紫外吸收明显增加（增色效应）。
（3）变性因素：pH（>11.3或<5.0）、变性剂（脲、甲酰胺、甲醛）、低离子强度、加热
2. 热变性和Tm
（1）DNA的变性过程是突变性的，它在很窄的温度区间内完成。因此，通常将紫外吸收的增加量达最大量一半时的温度称熔解温度，用Tm表示。
（2）一般DNA的Tm值在70-85°C之间。DNA的Tm值与分子中的G和C的含量有关。
（3）G和C的含量高，Tm值高。因而测定Tm值，可反映DNA分子中G, C含量，可通过经验公式计算：（G+C)%=(Tm-69.3)X2.44
3. 核酸的复性
（1）变性核酸的互补链在适当的条件下，重新缔合成为双螺旋结构的过程称为复性。
（2）DNA复性后，一系列性质将得到恢复，但是生物活性一般只能得到部分的恢复，具有减色效应。
（3）将热变性的DNA骤然冷却至低温时，DNA不可能复性。变性的DNA缓慢冷却时可复性，因此又称为“退火”。退火温度＝Tm－25℃
（4）复性影响因素：片段浓度/片段大小/片段复杂性（重复序列数目）/ 溶液离子强度
4.分子杂交
（1）在退火条件下，不同来源的DNA互补区形成双链，或DNA单链和RNA链的互补区形成DNA－RNA杂合双链的过程称分子杂交。这样形成的新分子称为杂交DNA分子。
（2）核酸的杂交在分子生物学和遗传学的研究中具有重要意义。
本 章 小 结
核酸是遗传物质载体的证明和研究历史；核酸的化学结构：戊糖、碱基（A、T、G、C、U）；核苷、核苷酸及其衍生物的结构特点（原子编号）；DNA的结构：一级结构（核酸序列及其表示）、二级结构（ Watson －Crick双螺旋模型）、结构维持的化学键；RNA结构与功能：碱基组成特点、RNA的种类结构及功能；核酸的性质：酸碱性、变性与复性、分子杂交
第三章　蛋白质
第一节蛋白质的结构
蛋白质是由一条或多条多肽(polypeptide)链以特殊方式结合而成的生物大分子。
蛋白质与多肽并无严格的界线，通常是将分子量在6000道尔顿以上的多肽称为蛋白质。
蛋白质分子量变化范围很大, 从大约6000到1000000道尔顿甚至更大。
一、蛋白质的一级结构
1蛋白质的一级结构(Primary structure)包括组成蛋白质的多肽链数目。多肽链的氨基酸顺序；多肽链内或链间二硫键的数目和位置。其中最重要的是多肽链的氨基酸顺序，它是蛋白质生物功能的基础。
2蛋白质一级结构的测定
1,测定蛋白质的一级结构的要求1）样品必需纯（>97%以上）；2）知道蛋白质的分子量；3）知道蛋白质由几个亚基组成；4）测定蛋白质的氨基酸组成；并根据分子量计算每种氨基酸的个数。5）测定水解液中的氨量，计算酰胺的含量。
2，测定步骤(1)，多肽链的拆分。：由多条多肽链组成的蛋白质分子，必须先进行拆分。 (2) 测定蛋白质分子中多肽链的数目。通过测定末端氨基酸残基的摩尔数与蛋白质分子量之间的关系，即可确定多肽链的数目。(3) 二硫键的断裂：几条多肽链通过二硫键交联在一起。可在可用8mol/L尿素或6mol/L盐酸胍存在下，用过量的b-巯基乙醇处理，使二硫键还原为巯基，然后用烷基化试剂保护生成的巯基，以防止它重新被氧化。可以通过加入盐酸胍方法解离多肽链之间的非共价力；应用过甲酸氧化法或巯基还原法拆分多肽链间的二硫键。
(4)测定每条多肽链的氨基酸组成，并计算出氨基酸成分的分子比；
(5)分析多肽链的N-末端和C-末端：多肽链端基氨基酸分为两类：N-端氨基酸(amino-terminal)和C-端氨基酸。在肽链氨基酸顺序分析中，最重要的是N-端氨基酸分析法。
末端基氨基酸测定
①二硝基氟苯（DNFB）法：Sanger法。2,4-二硝基氟苯在碱性条件下，能够与肽链N-端的游离氨基作用，生成二硝基苯衍生物（DNP）；在酸性条件下水解，得到黄色DNP-氨基酸。该产物能够用乙醚抽提分离。不同的DNP-氨基酸可以用色谱法进行鉴定。
②肼解法：此法是多肽链C-端氨基酸分析法。多肽与肼在无水条件下加热，C-端氨基酸即从肽链上解离出来，其余的氨基酸则变成肼化物。肼化物能够与苯甲醛缩合成不溶于水的物质而与C-端氨基酸分离。
③氨肽酶法：氨肽酶是一种肽链外切酶，它能从多肽链的N-端逐个的向里水解；根基不同的反应时间测出酶水解所释放出的氨基酸种类和数量，按反应时间和氨基酸残基释放量作动力学曲线，从而知道蛋白质的N-末端残基顺序；最常用的氨肽酶是亮氨酸氨肽酶，水解以亮氨酸残基为N-末端的肽键速度最大。
④羧肽酶法：羧肽酶是一种肽链外切酶，它能从多肽链的C-端逐个的水解。根基不同的反应时间测出酶水解所释放出的氨基酸种类和数量，从而知道蛋白质的C-末端残基顺序；目前常用的羧肽酶有四种：A,B,C和Y；A和B来自胰脏；C来自柑桔叶；Y来自面包酵母。；羧肽酶A能水解除Pro,Arg和Lys以外的所有C-末端氨基酸残基；B只能水解Arg和Lys为C-末端残基的肽键。
(6)多肽链断裂成多个肽段，可采用两种或多种不同的断裂方法将多肽样品断裂成两套或多套肽段或肽碎片，并将其分离开来。
①酶解法:：胰蛋白酶，糜蛋白酶，胃蛋白酶，嗜热菌蛋白酶，羧肽酶和氨肽酶
多肽链的选择性降解
(7)测定每个肽段的氨基酸顺序。
(8)确定肽段在多肽链中的次序：利用两套或多套肽段的氨基酸顺序彼此间的交错重叠，拼凑出整条多肽链的氨基酸顺序；一般采用胃蛋白酶处理没有断开二硫键的多肽链，；再利用双向电泳技术分离出各个肽段，用过甲酸处理后，将每个肽段进行组成及顺序分析，；然后同其它方法分析的肽段进行比较，确定二硫键的位置。
二、蛋白质的三维结构
1、蛋白质的二级结构
蛋白质的二级(Secondary)结构是指肽链的主链在空间的排列,或规则的几何走向、旋转及折叠。它只涉及肽链主链的构象及链内或链间形成的氢键。
主要有aα-螺旋、β-折叠、β-转角。
（1）α-螺旋（α-helix）：在-螺旋中肽平面的键长和键角一定；肽键的原子排列呈反式构型；相邻的肽平面构成两面角；①螺旋一周，沿轴上升的距离即螺距为0.54nm,含3.6个氨基酸残基；两个氨基酸之间的距离0.15nm.②肽链内形成氢键，氢键的取向几乎与轴平行，第一个氨基酸残基的酰胺基团的-CO基与第四个氨基酸残基酰胺基团的-NH基形成氢键。③蛋白质分子为右手a
（2）βb-折叠(β-pleated sheet)
bβ-折叠是由两条或多条几乎完全伸展的肽链平行排列，通过链间的氢键交联而形成的。肽链的主链呈锯齿状折叠构象；在bβ-折叠中，a-碳原子总是处于折叠的角上，氨基酸的R基团处于折叠的棱角上并与棱角垂直，两个氨基酸之间的轴心距为0.35nm；β-折叠结构的氢键主要是由两条肽链之间形成的；也可以在同一肽链的不同部分之间形成。几乎所有肽键都参与链内氢键的交联，氢键与链的长轴接近垂直。β-折叠有两种类型。一种为平行式，即所有肽链的N-端都在同一边。另一种为反平行式，即相邻两条肽链的方向相反。
（3）β-转角（β-turn）：在β-转角部分，由四个氨基酸残基组成;；弯曲处的第一个氨基酸残基的 -C=O 和第四个残基的 –N-H 之间形成氢键，形成一个不很稳定的环状结构。；这类结构主要存在于球状蛋白分子中。
α-角蛋白：丝心蛋白(fibroin)这是蚕丝和蜘蛛丝的一种蛋白质。丝心蛋白具有抗张强度高，质地柔软的特性，但不能拉伸。丝蛋白的结构：丝蛋白是由伸展的肽链沿纤维轴平行排列成反向b-折叠结构。分子中不含a-螺旋。丝蛋白的肽链通常是由多个六肽单元重复而成。这六肽的氨基酸顺序为：-（Gly-Ser-Gly-Ala-Gly-Ala）n-
1-2超二级结构和结构域
（１）超二级结构：在蛋白质分子中，由若干相邻的二级结构单元组合在一起，彼此相互作用，形成有规则的、在空间上能辨认的二级结构组合体。★超二级结构在结构层次上高于二级结构，但没有聚集成具有功能的结构域．
（２）结构域：较大的蛋白质分子或亚基，多肽链往往由两个或两个以上相对独立的三维实体缔合而成三级结构。这种相对独立的三维实体就称结构域；结构域之间常形成裂隙，比较松散，往往是蛋白质优先被水解的部位。酶的活性中心往往位于两个结构域的界面上；结构域通常是几个超二级结构的组合，对于较小的蛋白质分子，结构域与三级结构等同，即这些蛋白为单结构域；蛋白质分子通过结构域之间的相对运动，实现一定的生物功能。在蛋白质分子内，结构域可作为结构单位进行相对独立的运动，水解出来后仍能维持稳定的结构，甚至保留某些生物活性
结构域与功能域的关系：有时一个结构域就是蛋白质的功能域，但不总是；功能域包含一个但通常是多个结构域
2．蛋白质的三级结构：蛋白质的三级结构(Tertiary Structure)是指在二级结构基础上，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；一般非极性侧链埋在分子内部，形成疏水核，极性侧链在分子表面．
3、蛋白质的四级结构：蛋白质的四级结构(Quaternary Structure)是指由多条各自具有一、二、三级结构的肽链通过非共价键连接起来的结构形式；各个亚基在这些蛋白质中的空间排列方式及亚基之间的相互作用关系；这种蛋白质分子中，最小的单位通常称为亚基或亚单位Subunit，它一般由一条肽链构成，无生理活性；维持亚基之间的化学键主要是疏水力；由多个亚基聚集而成的蛋白质常常称为寡聚蛋白。
三．蛋白质分子中的共价键与次级键
一级结构→二级结构→超二级结构→结构域→三级结构→亚基→四级结构
维系蛋白质各级结构的共价键与次级键
一级结构：肽键、二硫键
二级结构：氢键
三级结构：疏水相互作用力、氢键、范德华力、盐键
四级结构：范德华力、盐键
氢键、范德华力、疏水相互作用力、盐键，均为次级键，维持蛋白质空间构象稳定；疏水相互作用力对维持三级结构特别重要；氢键、范德华力虽然键能小，但数量大；盐键数量小；二硫键对稳定蛋白质构象很重要，二硫键越多，蛋白质分子构象越稳定
第二节 蛋白质的性质
一、蛋白质的胶体性质
蛋白质分子量很大，相对分子质量大于10 000.最高可达60 000 000（烟草花叶病毒）；蛋白质具有胶体的典型性质，能与水结合，在分子周围形成水化层；胶体溶液中的蛋白质不能通过半透膜，可用透析法进行分离。
二、两性性质
1、 两性离解：蛋白质与氨基酸相似，也是两性电解质；；蛋白质在不同pＨ溶液中可为正离子、负离子和两性离子；蛋白质两性解离的特性，成为人体及动物体中的重要缓冲剂。
2、等电点：蛋白质所带电荷的性质和数量不仅取决于蛋白质分子中可离解基团的种类和数目，还取决于溶液的pH值；蛋白质在某一pH值，它所带的正电荷与负电荷恰好相等，即净电荷为零；此时在电场中，蛋白质分子既不向阳极移动，也不向阴极移动，这一pH 值称为该蛋白质的等电点（PI）；蛋白质的等电点并不是蛋白质电荷最小时的pＨ，但净电荷为零；蛋白质在等电点时比较稳定；水溶液中的等电点一般是偏酸的；蛋白质在不含任何其他溶质时的等电点称等离子点．
３、电泳现象：当pH>PI时，蛋白质粒子带负电荷，在电场中向正极移动；当pH<PI时，蛋白质粒子带正电荷，在电场中向负极移动。这种现象称为蛋白质电泳(Electrophoresis)；利用蛋白质的电泳现象，可以将蛋白质进行分离纯化。
电泳：利用蛋白质的电泳现象，可以将蛋白质进行分离纯化。
三、蛋白质的变性：天然蛋白质受物理或化学因素影响，分子内部原有的高度规则性空间排列发生变化，引起蛋白质理化性质改变并导致其生理活性丧失。这种现象称为蛋白质的变性.；变性的实质是由于维持高级结构的次级键遭到破坏而造成天然构象的解体,但未涉及共价键的破裂,因此并不导致蛋白质一级结构的破坏；变性的蛋白质分子恢复其天然形式，称为复性；变性的蛋白质有时也可恢复其原来的生物功能.
变性蛋白质的特性: １）生物活性的丧失；２）一些侧链基团的暴露；３）理化性质的改变，比如溶解度下降和分子凝集容易下降；４）生物化学性质的改变。分子结构松散。容易水解。
四、蛋白质的沉淀反应
原理：蛋白质由于带有电荷和水膜，因此在水溶液中形成稳定的胶体。如果在蛋白质溶液中假如适当的试剂，破坏了蛋白质的水膜或中和了蛋白质的电荷，蛋白质胶体溶液就不稳定而出现沉淀现象。

蛋白质胶体溶液的稳定性与它的分子量大小、所带的电荷和水化作用有关。；改变溶液的条件，将影响蛋白质的溶解性质；在适当的条件下，蛋白质能够从溶液中沉淀出来。
补充：蛋白质和酶在水溶液中的溶解度受到溶液中盐浓度的影响；一般在低盐浓度的情况下，蛋白质和酶的溶解度随盐浓度的升高而增加，这种现象称为盐溶；当盐浓度升高到一定浓度后，蛋白质和酶的溶解度又随这盐浓度的升高而减少，结果使蛋白质和酶沉淀析出，这种现象称为盐析。
1.可逆沉淀：在温和条件下，通过改变溶液的pH或电荷状况，使蛋白质从胶体溶液中沉淀分离；在沉淀过程中，结构和性质都没有发生变化，在适当的条件下，可以重新溶解形成溶液；可逆沉淀是分离和纯化蛋白质的基本方法，如等电点沉淀法、盐析法和有机溶剂沉淀法等。
2.不可逆沉淀：在强烈沉淀条件下，不仅破坏了蛋白质胶体溶液的稳定性，而且也破坏了蛋白质的结构和性质，产生的蛋白质沉淀不可能再重新溶解于水。；由于沉淀过程发生了蛋白质的结构和性质的变化，所以又称为变性沉淀；如加热沉淀、强酸碱沉淀、重金属盐沉淀和生物碱沉淀等都属于不可逆沉淀。
五、蛋白质的构象与功能的关系：别构效应：是指寡聚蛋白与配基结合，改变蛋白质构象，导致蛋白质生物活性改变的现象，又称变构效应。它是细胞内最简单的调节方式。
六.蛋白质的颜色反应
1.双缩脲反应：两分子双缩脲与碱性硫酸铜作用，生成紫红色的复合物：蛋白质含有与双缩脲相似的肽键，能发生同样的反应；肽键的反应，肽键越多颜色越深；受蛋白质特异性影响小；蛋白质定量测定；测定蛋白质水解程度
七.蛋白质的紫外吸收：大部分蛋白质均含有带芳香环的苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸；这三种氨基酸的在280nm 附近有最大紫外吸收峰。因此，大多数蛋白质在280nm 附近显示强的吸收；利用这个性质可对蛋白质进行定性鉴定。
第三节 蛋白质分子结构与功能的关系
一、 蛋白质一级结构决定蛋白质的高级结构
蛋白质的性质和生物功能是以其化学组成和结构为基础的，而且还需要蛋白质分子具有一定的空间构象。蛋白质的高级结构都是以一级结构为基础的。
二、蛋白质一级结构与生物功能的关系
例1 同源蛋白 同源蛋白：是指在不同有机体中实现同一功能的蛋白质.；同源蛋白中的一级结构中有许多位置的氨基酸对所有种属来说都是相同的，称为不变残基；其他位置的氨基酸称可变残基.不同种属的可变残基有很大变化；可用于判断生物体间亲缘关系的远近.
例2 镰刀形贫血病（Hb-A）第6位残基是极性谷氨酸残基,（Hb-S）中换成了非极性的缬氨酸残基；使血红蛋白细胞收缩成镰刀形，输氧能力下降，易发生溶血；这说明了蛋白质分子结构与功能关系的高度统一性。
例3 一级结构的局部断裂与蛋白质的激活：体内的某些蛋白质分子初合成时，常带有抑制肽，呈无活性状态，称为蛋白质原。蛋白质原的部分肽链以特定的方式断裂后，才变为活性分子；胰岛素刚合成时，是一个比成熟的胰岛素分子大一倍多的单链多肽，称为前胰岛素原。；前胰岛素原的N-末端有一段肽链，称为信号肽；信号肽被切去，剩下的是胰岛素原；C肽被切除，成为有51个残基，分A、B两条链的胰岛素分子单体。
免疫球蛋白：免疫球蛋白是一类血浆糖蛋白(serum glycoprotein)。糖蛋白中的蛋白质与糖是共价联接的；免疫球蛋白是被脊椎动物作为抗体合成的。它的合成场所是网状内皮系统的细胞。这些细胞分布在脾、肝和淋巴节等组织中；当一类外来的被称为抗原的物质，如多糖、核酸和蛋白质等侵入机体时即引起抗体的产生，这就是所谓免疫反应。抗体就是免疫球蛋白。
血红蛋白的功能：血红蛋白除了运输氧和CO2外，还能够对血液的pH起缓冲作用。因为HbO2在释放出一分子氧的同时，结合一个氢质子。这样就可以消除由于呼吸作用产生的CO2引起pH的降低。
summary
1蛋白质的生物学作用：功能蛋白、结构蛋白
2蛋白质的组成（元素组成、化学组成）及蛋白质含量的测定
3二十种氨基酸的结构、分类及名称（三字缩写符、单字缩写符）
4氨基酸的重要理化性质：两性解离、茚三酮显色、与2,4-二硝基氟苯（DNFB）反应、与异硫氰酸苯酯（PITC）的反应
5.蛋白质的一级结构：肽、肽键、活性多肽及一级结构的测定
6.蛋白质的空间结构：二级结构单元（ a-螺旋、b-折叠、 b-转角）、三级与四级结构（超二级结构、结构域、亚基）及结构与功能的关系
7.蛋白质的性质：两性解离（等电点、电泳）、胶体性质、蛋白质沉淀（可逆沉淀、不可逆沉淀）、蛋白质变性、紫外吸收及颜色反应
8.蛋白质的分离:电泳、凝胶过滤等
第四节 蛋白质的分离纯化
抽提:在一定条件下，用适当的溶剂处理含蛋白质原料，使其充分溶解到溶剂的过程。
分离：用适当的方法将蛋白质从抽提液中分离出来。等电点法、盐析法等。
纯化：将蛋白质与一些小分子等杂质进一步分离的过程。有凝胶过滤、电泳、超离心等方法。
鉴定：对分离所获得的蛋白质进行纯度检测。
蛋白质的分离方法：根据蛋白质的溶解度差异分离 —沉淀技术；根据蛋白质分子大小的差异分离；根据蛋白质的荷电差异分离；根据蛋白质与某些物质的吸附差异—吸附分离；利用生物分子专一性结合的特性—亲和层析
蛋白质的分离方法
可逆沉淀：等电点沉淀、盐析法、有机溶剂沉淀
不可逆沉淀：热变性沉淀、重金属盐沉淀、有机酸沉淀
透析——只用于除盐类和小分子杂质
超过滤——除小分子杂质，分离、浓缩蛋白质
凝胶层析：又叫分子筛层析。分子筛是具有三维空间网状结构的物质，有天然的，也可人工合成。根据网孔不同可制成不同规格。具备条件：1惰性，2水不溶性，3能高度水化。
常用分子筛：
葡聚糖凝胶（Sephadex）
型号：G200、 G150、 G100、 G75、 G50、 G25、 G15
分离大蛋白质、小蛋白质，除盐
琼脂糖凝胶（瑞典Sepharose、美国Bio-GelA）
孔径大，用于分离大分子物质
聚丙烯酰胺凝胶（ Bio-GelP）
凝胶层析
原理：1、分子量大的物质不能进入凝胶粒子内部，随洗脱液从凝胶粒子之间的空隙挤落下来，所以大分子物质迁移速度快；2、小分子物质要通过凝胶网孔进入凝胶粒子内部，所以小分子物质迁移速度慢。
电泳法
类型：1、区带电泳：纸电泳、醋酸纤维素薄膜电泳、粉末电泳、细丝电泳、凝胶电泳。
凝胶电泳包括：琼脂糖凝胶、淀粉凝胶、硅胶凝胶、聚丙烯酰胺凝胶。
聚丙烯酰胺凝胶包括：垂直板电泳、盘状电泳、等电聚焦电泳、梯度电泳、免疫电泳。
2、自由界面电泳：支持物为溶液，很少用。
SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳
蛋白质在电场中的迁移率取决于它所带的净电荷以及分子大小和形状等因素。
加入SDS（十二烷基磺酸钠）和少量巯基乙醇，则蛋白质分子的迁移率主要取决于它的分子量，而与原来所带电荷、分子形状无关。
SDS是变性剂，它能破裂蛋白质分子中的氢键和疏水作用。巯基乙醇打开二硫键，因此使蛋白质分子处于伸展状态。此时SDS以其烃链与蛋白质分子的侧链结合成复合物，大约每两个氨基酸残基结合一个SDS分子。
SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳
导致：1、由于SDS是阴离子，使多肽表面覆盖的负电荷远远超过蛋白质分子原有的电荷量，消除了原来的电荷差异。2、改变了蛋白质单体分子的构象，