2008年國家執業助理醫師（生物化學部分）
 蛋白質的化學和核酸的化學

一、主要內容
（一）蛋白質的化學
1．蛋白質的分子組成
（1）元素組成（2）基本單位
2．蛋白質的分子結構
（1）肽鍵與肽（2）一級結構（3）二級結構-α螺旋（4）三級和四級結構概念
3．蛋白質的理化性質
（1）等電點（2）沉淀（3）變性
二、核酸的化學
1．核酸的分子組成
（1）分類（2）基本成分（3）基本單位
2．核酸的分子結構
（1）一級結構（2）DNA雙螺旋結構
3．幾種重要的核苷酸
（1）ATP、ADP（2）cAMP、cGMP

----------------------------------------------------------------------------------------
二、內容講解
（一）蛋白質的化學
同學們應重點掌握：環球網校整理
1．蛋白質的分子組成（1）元素組成（2）基本單位
2．蛋白質的分子結構（1）肽鍵與肽（2）一級結構（3）二級結構-α螺旋（4）三級和四級結構概念
3．蛋白質的理化性質（1）等電點（2）沉淀（3）變性

1．蛋白質的分子組成
（1）蛋白質的元素組成
所有蛋白質都含有碳、氫、氧、氮；大多數蛋白質含有硫；有些蛋白質含有磷；少數還含有鐵、銅、錳、鋅等金屬元素；個別蛋白質含有碘。
各種蛋白質的含氮量恒定，平均為16%，即1g氮相當于6.25g蛋白質。蛋白質是體內的主要含氮物，因此可以根據公式：每克樣品中含氮克數×6.25×100=100克樣品中所含蛋白質克數（g%）來推算出蛋白質的大約含量。環球網校整理
（2）蛋白質的基本單位―氨基酸
①蛋白質由氨基酸組成
蛋白質受酸、堿或酶水解后的最終產物是氨基酸，所以組成蛋白質的基本單位是氨基酸。
②氨基酸的結構通式
組成自然界蛋白質的氨基酸主要有20種，其化學結構具有共同的特點，即在連接羧基的α-碳原子上，還有一個氨基，故稱α-氨基酸?？捎孟率奖硎荆?BR>

不同的氨基酸其側鏈(R)各異。除甘氨酸外，其余氨基酸的α-碳原子均為不對稱碳原子，故有L型或D型之分。組成天然蛋白質的氨基酸，除甘氨酸外，都是L-α-氨基酸。
2．蛋白質的分子結構
（1）肽鍵與肽
①肽鍵：一個氨基酸的α-羧基與另一個氨基酸的α-氨基脫水縮合所形成的酰胺鍵即肽鍵。
②肽：氨基酸借肽鍵連接形成的產物稱為肽。按此連接方式，兩分子氨基酸形成二肽，三分子氨基酸相連接稱為三肽，以此類推，由多個氨基酸借肽鍵相連形成多肽，由于多肽呈鏈狀，故又稱為多肽鏈。
（2）蛋白質的一級結構
多肽鏈中氨基酸的排列順序稱為蛋白質的一級結構。它是蛋白質最基本的結構。肽鍵是蛋白質一級結構的主要化學鍵。
（3）蛋白質的二級結構
①概念：指多肽鏈主鏈骨架在各個局部由于折疊、盤曲而形成的空間結構。二級結構的主要形式是α-螺旋和β-折疊。
②α-螺旋：指肽鏈的某一段盤曲成螺旋狀結構。螺旋的走向是順時針方向，即為右手螺旋。螺旋每圈包含3.6個氨基酸殘基，螺距為0.54nm，每個氨基酸殘基與第四個氨基酸殘基形成氫鍵，以穩固α-螺旋結構。環球網校整理
（4）蛋白質的三級、四級結構的概念
①蛋白質的三級結構：是指在二級結構基礎上，多肽鏈進一步折疊、盤曲，主鏈、側鏈都包括在內所形成的空間結構，即多肽鏈的整體構象。只含一條肽鏈的蛋白質，必須具備三級結構才有生物學功能。
②蛋白質的四級結構：指由兩條以上具有三級結構的多肽鏈，通過非共價鍵聚合而成的特定空間結構。在具有四級結構的蛋白質分子中，每條具有獨立三級結構的多肽鏈稱為亞基。
例題（單選）：維系蛋白質分子二級結構的化學鍵是
A 二硫鍵      B 離子鍵      C 疏水鍵      D 氫鍵        E 肽鍵
答案：D
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
3．蛋白質的理化性質
（1）蛋白質的兩性電離及等電點
①兩性電離
蛋白質既含有能解離成帶正電荷的氨基，又含有能解離成帶負電荷的羧基，可以進行兩性電離。蛋白質在溶液中的游離狀態受溶液pH值的影響，在酸性環境中，蛋白質分子電離成陽離子，在堿性環境中，則電離成陰離子，蛋白質在某一pH值的溶液中所帶正、負電荷的量相等時，被稱為兼性離子（兩性離子）。環球網校整理

②等電點(pI)
蛋白質以兼性離子狀態存在時溶液的pH值即為該蛋白質的等電點。血漿的pH為7.4，而血漿中各種蛋白質的等電點都小于7.4，故在血漿中以陰離子形式存在。
③電泳
蛋白質陰、陽離子在電場中分別向正、負電極移動。這種帶電荷的蛋白質，在電場中向電性相反的電極移動的現象稱為蛋白質電泳。電泳的速度與帶電粒子電荷多少、分子的大小、形狀以及電場強度等多種因素有關，故可用電泳法來分離純化、鑒定和制備蛋白質。
（2）蛋白質的沉淀
①概念：蛋白質自溶液中析出的現象稱為沉淀。
②破壞蛋白質膠體溶液的兩個穩定因素：顆粒表面的電荷和水化膜，即可使蛋白質發生沉淀。
③常用的方法：
1）鹽析：蛋白質溶液中加入大量中性鹽使蛋白質沉淀的方法稱為鹽析。常用的中性鹽有硫酸銨、硫酸鈉和氯化鈉等。一般用鹽析法分離出的蛋白質不變性，再經透析除去鹽，即可得到純化的、保持原活性的蛋白質。環球網校整理
2）有機溶劑：乙醇、丙酮等極性較強的有機溶劑加入蛋白質溶液中可使蛋白質沉淀。
3）重金屬鹽：當溶液pH值大于等電點時，蛋白質電離成負離子，可與重金屬離子如Cu2+、Hg2+、Pb2+、Ag+等結合成不溶性蛋白鹽沉淀。
（3）蛋白質的變性
①概念：蛋白質在某些理化因素作用下，空間結構發生改變或破壞，導致某些理化性質和生物學活性發生改變的現象稱為蛋白質的變性作用。
②能使蛋白質變性的因素
1）物理因素：加熱、干燥、高壓、煮沸、紫外線、X射線等。
2）化學因素：強酸、強堿、重金屬鹽、有機溶劑等。
③蛋白質變性的特點：
1）生物學活性喪失。
2）溶解度降低。
3）易被蛋白酶水解。
④蛋白質變性的臨床應用環球網校整理
1）消毒滅菌：如酒精、紫外線、加熱、高壓消毒等。
2）采用低溫、避光保存酶、疫苗、免疫血清等。

例題（單選）:在血漿中各種蛋白質的等電點為：
A 大于8.0         B 大于7.4         C 小于7.4           D 小于7.8       E 等于8.0
答案：C
----------------------------------------------------------------------------------------
（二）核酸的化學
同學們應重點掌握：1．核酸的分子組成（1）分類（2）基本成分（3）基本單位
2．核酸的分子結構（1）一級結構（2）DNA雙螺旋結構
3．幾種重要的核苷酸（1）ATP、ADP（2）cAMP、cGMP

1．核酸的分子組成
（1）核酸的分類
核酸分為核糖核酸(RNA)和脫氧核糖核酸(DNA)兩大類。DNA是遺傳信息的貯存和攜帶者，RNA主要參與遺傳信息表達的過程。RNA主要有三種：信使核糖核酸(mRNA)、轉運核糖核酸(tRNA)、核蛋白體核糖核酸(rRNA)。
（2）核酸的基本成分環球網校整理
將核酸徹底水解后可得到3種基本成分：磷酸、戊糖、堿基。
①磷酸：存在于DNA與RNA分子中。
②戊糖：RNA中含D-核糖，DNA中含D-2-脫氧核糖。
③堿基：核酸中的含氮堿稱堿基，包括嘌呤堿與嘧啶堿兩類。
嘌呤堿主要有腺嘌呤(A)和鳥嘌呤(G)。嘧啶堿主要有胞嘧啶(C)、胸腺嘧啶(T)、尿嘧啶(U)。
④RNA與DNA的基本成分
 堿     基 核糖 磷酸
 嘌呤 嘧啶  
DNA A，G C，T 脫氧核糖 磷酸
RNA A，G C，U 核糖 磷酸

（3）核酸的基本單位
①核苷：戊糖與堿基通過糖苷鍵連接而成的化合物稱為核苷。
②核苷酸：核苷與磷酸通過磷酸酯鍵連接而成的化合物稱為核苷酸。核苷酸是組成核酸的基本單位。
③DNA與RNA的基本組成單位
RNA DNA
腺苷酸(AMP) 脫氧腺苷酸(dAMP)
鳥苷酸(GMP) 脫氧鳥苷酸(dGMP)
胞苷酸(CMP) 脫氧胞苷酸(dCMP)
尿苷酸(UMP) 脫氧胸苷酸(dTMP)

2．核酸的分子結構
（1）核酸的一級結構
①3′，5′-磷酸二酯鍵
一個核苷酸C-3′上的羥基與另一個核苷酸C-5′上的磷酸脫水縮合形成的酯鍵，稱為3′，5′-磷酸二酯鍵。
②多核苷酸鏈
許多個單核苷酸借3′，5′-磷酸二酯鍵相互連接形成多核苷酸，多核苷酸的長鏈稱為多核苷酸鏈。鏈的一端，磷酸只與戊糖C-5′相連，稱為5′-磷酸末端；另一端在戊糖C-3′上具有自由羥基，稱為3′-羥基末端。
③核酸的一級結構
多核苷酸鏈中核苷酸的排列順序稱為核酸的一級結構。
（2）DNA的雙螺旋結構
1953年沃森(Watson)和克里克(Crick)提出了DNA雙螺旋結構模型，雙螺旋結構是DNA的二級結構。
①雙螺旋結構的要點
1)DNA分子由兩條反向平行的多核苷酸鏈圍繞一共同中心軸，以右手螺旋方式盤旋而形成雙螺旋結構。
2)兩鏈以磷酸和脫氧核糖為骨架，位于螺旋外側；堿基位于螺旋內側，堿基平面與中心軸垂直，螺旋旋轉一周為10對堿基。
3)兩條鏈上的堿基按互補原則A與T，C與G配對。相互配對的堿基稱互補堿基，兩條鏈互稱互補鏈，堿基對之間借氫鍵相連。
②雙螺旋結構的生物學意義環球網校整理
DNA雙螺旋結構理論極大地促進了近代核酸結構與功能的研究和發展，是生命科學發展史上的杰出貢獻。

3．幾種重要的核苷酸
（1）ATP、ADP
5′―腺苷一磷酸或稱一磷酸腺苷(AMP)可進一步磷酸化，生成二磷酸腺苷(ADP)和三磷酸腺苷(ATP)。ATP與ADP是體內重要的高能磷酸化合物，ADP磷酸化為ATP時儲存能量，ATP分解成ADP時則釋放出能量，供給許多生化反應和功能活動的需要。
（2）cAMP、cGMP
3′，5′―環化腺苷酸(cAMP)和3′，5′―環化鳥苷酸(cGMP)，分別由ATP、CTP在環化酶催化下，脫出1分子焦磷酸環化而成。
cAMP、cGMP含量甚微，某些激素、神經遞質，化學介質等信息分子通過cAMP、cGMP發揮生理作用，故它們是細胞信息傳遞的第二信使。
例題（單選）：3′，5′-環化腺苷酸簡稱為：
A cTMP           B cGMP            C cAMP             D ATP             E ADP
答案：C

----------------------------------------------------------------------------------------
在線作業：
1．維系蛋白質一級結構的主要化學鍵環球網校整理是
A 范德華力      B 二硫鍵      C 氫鍵      D 離子鍵      E 肽鍵
答案：E
2．蛋白質紫外吸收的最大波長是
A 250nm      B 260nm      C 270nm      D 280nm      E 290nm
答案：D
注：蛋白質的紫外吸收波長為280nm，DNA的紫外吸收波長為260nm。
3．組成人體蛋白質多肽鏈的基本單位是
A  L―α―氨基酸    B  D―α―氨基酸    C  L―β―氨基酸      D  D―β―氨基酸       E  以上都不是
答案：A
4．在DNA和RNA分子中
A 核糖和堿基都相同      B 核糖和堿基都不同         C 核糖不同而堿基相同
D 核糖相同而堿基不相同      E 核糖不同而部分堿基不同
答案：E
5．蛋白質的二級結構的主要形式是
A α-螺旋和β-折疊        B S形       C 矩形折疊       D 雙曲線        E γ-螺旋
答案：A
6．蛋白質在某些理化因素作用下，空間結構發生改變或破壞，導致某些理化性質和生物學活性發生改變的現象稱為：
A 蛋白質復性      B蛋白質變性      C 蛋白質折疊       D蛋白質轉錄      E 蛋白質翻譯
答案：B
7．下列哪一種核苷酸不是RNA的組分
A TMP           B CMP            C GMP             D UMP             E AMP
答案：A
注：組成RNA的核苷酸為CMP、GMP、UMP和AMP四種。
8．關于tRNA的描述哪一項是正確的
A 5′端是-CCA        B tRNA是由10 3 核苷酸組成         C tRNA的二級結構是二葉草型
D tRNA為轉運核糖核酸              E 在其DHU環中有反密碼子
答案：D
9．下列不屬于DNA基本成分的堿基環球網校整理：
A A           B G            C T             D U             E C
答案：D

10．體內合成DNA不需要環球網校整理
A dATP          B  dGTP            C  dCTP              D  dUTP            E dTTP
答案：D
11．下列哪種堿基只見于RNA，不見于DNA：
A 腺嘌呤          B 鳥嘌呤         C 胞嘧啶          D 尿嘧啶        E 胸腺嘧啶
答案：D
12．蛋白質的一級結構是指：
A α螺旋結構        B β折疊         C 分子中的氫鍵       D 分子中的二硫鍵       E 氨基酸的排列順序
答案：E
13．組成核酸的基本結構單位是：
A 堿基和核糖      B 核糖和磷酸     C 核苷酸             D 脫氧核苷和堿基        E 核苷和堿基
答案：C
14．DNA堿基組成的規律是：
A [A] = [C]；[T] = [G]                  B [A] + [T] = [C] + [G]         C [A] = [T]；[C] = [G]
D（[A] + [T]）/（[C] +[G]）=1          E [A] =[G]；[T]=[C]
答案：C
15．下列有關蛋白質的敘述哪一項是不正確的
A 蛋白質分子都具有一級結構           B 蛋白質的二級結構是指多肽鏈的局部構象
C 蛋白質的三級結構是整條肽鏈的空間結構         D 蛋白質分子都具有四級結構
E 蛋白質四級結構中亞基的種類和數量均不固定
答案：D