又称铰链DNA，是三螺旋结构中较为特殊的一种，其碱基有两种配对方式，即T---A---T和C---G---G+（G+表示胞嘧啶N3被质子化），由于第三条链的胞嘧啶被质子化后才能参加配对，因此三链DNA又叫H-DNA，第三条链位于DNA的大沟中。 Cot1/2
表示复性一半的Cot值，即DNA复性反应时其初始浓度Co与反应完成一半所需时间t的乘积，它对一特定DNA分子来说是个常数，其值因复性DNA分子分子量的增加而增大，因此可以用来描述某一种物种基因组的大小和重复序列的拷贝数。 病毒DNA
按其功能可分为两类，1、（+）链DNA,即碱基排列顺序与mRNA链相同的单链DNA，该类DNA具有侵染性，可直接作为mRNA合成蛋白质；2、（—）链DNA，即碱基排列顺序与mRNA链互补的单链DNA，没有侵染性，必须依靠病毒携带的转录酶转录成（+）链后才能作为mRNA合成蛋白质
第五章 酶
一、酶的化学组成及结构
酶是一类由活细胞产生的受多种因素调节控制的具有高效催化活性和高度专一性的特殊生物分子。从化学组成来看可分为单纯蛋白质和缀合蛋白质，后者包括脱辅酶和辅因子。辅因子又可分为两类：辅酶和辅基，辅基与酶的结合紧密。
分类1：单体酶(monomeric enzyme) ：仅有一条具有活性部位的多肽链，全部参与反应；寡聚酶(oligomeric enzyme) ：由几个或多个亚基组成，亚基牢固地联在一起，单个亚基没有催化活性。亚基之间以非共价键结合，常常是调节酶；多酶复合体(multienzyme system) ：几个酶镶嵌而成的复合物，这些酶催化将底物转化为产物的一系列顺序反应。
分类2：氧化还原酶类（每个酶分子中含有两个FAD作为氢受体）、转移酶类、水解酶类、裂合酶类、异构酶类、合成酶类或连接酶类(催化有ATP参与的反应)。
酶（Enzymes) 催化作用的特点 1、 酶是生物催化剂（共性）： 没有当量关系（与底物、产物）； 反应前后无变化；只能催化能进行的反应； 只能改变反应速度，不能改变化学反应的平衡点；可降低反应的活化能 2、酶的作用特点（区别）：
极高的催化效率；高度专一性；酶活性受到调节控制；酶易失活；
二、酶的专一性及活性中心 酶的专一性
1、结构专一性或化学专一性2、立体异构专一性（光学专一性、几何专一性）
酶的活性部位（active site）或活性中心（active center）
酶分子中参与底物结合并起催化作用的与酶活力直接相关的空间部位。结合部位同底物结合，决定酶的专一性；催化部位参加催化反应，决定酶的高效性。
特点：活性部位在酶分子中只占很小一部分；活性部位是一个三维实体；酶与底物的识别是诱导契合；活性部位常位于酶分子表面的一个裂缝内，是一个相对疏水的环境；酶与底物依靠次级键结合成复合物；活性部位具有柔性或可运动性。
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三、酶的作用机制
酶催化作用的本质：酶的活性中心与底物分子通过非共价力(如氢键,离子键和疏水键等)的作用，形成E-S反应中间物，使底物的价键状态发生形变或极化，起到激活底物分子和降低过渡态活化能作用。
决定酶作用专一性的机制
1、锁钥学说：整个酶分子的天然构象是具有刚性结构，酶表面具有特定的形状。底物分子或底物分子的一部分象钥匙,专一地契入酶的活性中心,酶与底物的结合如同一把钥匙对一把锁，具有互补性。
2、诱导契合学说：酶活性中心的结构有一定的柔韧性，当酶分子与底物分子接近时，酶蛋白受底物分子的诱导，其构象发生有利于底物结合的变化，使反应所需的催化基团和结合基团正确地排列和定向，酶与底物在此基础上互补契合，进行反应。（酶改变底物构象？) 3、三点附着假说：立体对映的一对底物由于基团空间排列不同,会出现与酶分子活性中心的结合基团能否匹配的问题。酶与底物的结合处至少有三个点，只有三点都互补,不对称催化作用才能实现。
酶作用高效率的机制
1、邻近效应(proximity)和定向效应(orientation) 酶与底物结合成中间产物过程中，底物分子从稀溶液中密集到活性中心，并使活性中心的催化基团与底物的反应基团之间正确定向排列所产生的效应。 2、底物形变（distortion）与诱导契合
酶与底物结合后，底物分子的构象发生变化，不稳定的化学键受到牵拉或变形而易断裂，降低了反应活化能而加速反应，又称张力学说（strain theory）。 3、酸碱催化（acid-base catalysis）
广义的酸－碱催化：是指通过质子酸提供部分质子,或是通过质子碱接受部分质子的作用，催化酶促反应。
4、共价催化（covalent catalysis） 共价催化又称亲核或亲电子催化，在反应过程中，亲核催化剂或亲电子催化剂分别放出电子或汲取电子并作用于底物的缺电子中心或负电中心，形成反应活性很高的共价过渡产物，使反应活化能降低，从而提高反应速度。 5、金属离子催化
6、多元催化和协同效应 7、活性部位微环境的影响
四、酶促反应动力学 米氏方程 Vmax [S]当反应速度等于最大速度一半时,即V = 1/2 Vmax, Km = [S]，
即米氏常数是反应速度为最大值的一半时的底物浓度
V=Km + [S]
米氏常数的意义
1、不同的酶具有不同Km值，它是酶的一个重要的特征物理常数，只与酶性质有关，与酶浓度无关，可用于鉴定酶；2、Km值是在固定的底物，一定的温度和pH条件下，一定的缓冲
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体系中测定的，不同条件下具有不同的Km值；3、可用于判断反应级数：当[S]<0.01Km时，反应为一级反应；当[S]>100Km时，ν=Vmax，反应为零级反应；当0.01Km<[S]<100Km时，为混合级反应；4、Km值表示酶与底物之间的亲和程度：Km值大表示亲和程度小，酶的催化活性低; Km值小表示亲和程度大,酶的催化活性高；5、选择酶的最适底物，当酶有几种不同的底物存在时，通过测定酶在不同底物存在时的Km值，Km值最小者，即为该酶的最适底物；6、km可以推断某一代谢物在体内可能的代谢途径，了解酶在细胞内的主要催化方向及生理功能。
当[S]很大时，Vmax=k3[E]，k3表示酶被底物饱和时每秒钟每个酶分子转换底物的分子数，这个常数又叫做转换数，通常称为催化常数（kcat），kcat越大，表示酶的催化效率越高。
Kcat/Km的意义：当[S]远远小于Km时，酶反应速率取决于kcat/Km的值和[S]，它是E和[S]反应形成产物的表观二级速率常数,它的大小可以用来比较不同酶或相同酶催化不同底物的催化效率。
Km=(k2+k3)/k1
酶的活力单位（U，activity unit）：一定条件下一定时间内将一定量的底物转化为产物的酶量（U/g或U/mL)。 酶的比活力（specific activity）：指每毫克蛋白所含的酶活力单位，代表酶的纯度， U/mg蛋白。
纯化倍数=每次比活力/第一次比活力 回收率=每次总活力/第一次总活力
对于一级反应，半衰期（有一半反应物转变为产物的时间）与反应的初浓度无关；对于二级反应，初浓度越大，半衰期越短；对于三级反应，初浓度越大，半衰期越长。
五、抑制剂对反应速度的影响
（一）不可逆抑制作用（irreversible inhibition） 抑制剂与酶分子的必需基团共价结合引起酶活性的抑制，且不能采用透析等简单方法使酶活性恢复的抑制作用就是不可逆抑制作用。
（二）可逆抑制作用（reversible inhibition）
抑制剂以非共价键与酶分子可逆性结合造成酶活性的抑制，且可采用透析等简单方法去除抑制剂而使酶活性完全恢复的抑制作用就是可逆抑制作用。可逆抑制作用包括竞争性、反竞争性和非竞争性抑制几种类型。
1.竞争性抑制（competitive inhibition)： 抑制剂与底物竞争与酶的同一活性中心结合，从而干扰了酶与底物的结合，使酶的催化活性降低，称为竞争性抑制作用。 特点：⑴ 竞争性抑制剂往往是酶的底物类似物或反应产物；⑵ 抑制剂和酶的结合部位与底物和酶的结合部位相同；⑶ 抑制剂浓度越大，则抑制作用越大；但增加底物浓度可使抑制程度减小；⑷ 动力学参数：Km值增大，Vm值不变。
Km?[I]?111?1??= ??vVmax?Ki?[S]Vmax28
2.非竞争性抑制
抑制剂既可与游离酶结合，也可与ES复合物结合，使酶的催化活性降低，称为非竞争性抑制。
特点：⑴ 非竞争性抑制剂的化学结构不一定与底物的 分子结构类似；⑵ 底物和抑制剂分别独立地与酶的不同部位相结合；⑶ 抑制剂对酶与底物的结合无影响，故底物浓度的改变对抑制程度无影响；⑷ 动力学参数：Km值不变，Vm值降低。
Km?[I]?111=?1????vVmax?Ki?[S]Vmax?[I]??1? ??Ki?实际意义：可阐明一些药物的作用机理，磺胺类药物抑制某些细菌的生长，是因为这些细菌的生长需要利用对氨基苯甲酸合成二氢叶酸，而磺胺类药物的结构与对氨基苯甲酸很相似，可以竞争性地抑制细菌体内的二氢叶酸合成酶，从而妨碍了二氢叶酸的合成。由于这些细菌只能利用二氢叶酸合成四氢叶酸，所以磺胺类药物可造成四氢叶酸的缺乏而影响细菌核酸的合成，影响细菌繁殖 3.反竞争性抑制
抑制剂不能与游离酶结合，但可与ES复合物结合并阻止产物生成，使酶的催化活性降低，称酶的反竞争性抑制。 特点：⑴ 反竞争性抑制剂的化学结构不一定与底物的分子结构类似；⑵ 抑制剂与底物可同时与酶的不同部位结合；⑶ 必须有底物存在，抑制剂才能对酶产生抑制作用；抑制程度随抑制剂浓度的增加而增加；⑷ 动力学参数：Km减小，Vm降低。
Km111=??vVmax[S]Vmax?[I]??1? ??Ki?不可逆抑制剂类型
烷化剂、有机磷、有机金属盐、氰化物、CO、青霉素
pH对酶反应的影响
1、 过酸或过碱可以使酶的空间结构破坏，引起酶构象改变，酶活性丧失；
2、 当pH改变不大时，酶虽然未变性，但活力受到影响。PH影响了底物的解离状态，或者
使底物不能和酶结合，或者结合后不能生成产物；pH影响酶分子活性部位上有关基团的解离，从而影响与底物的结合或催化，使酶活性降低；也可能影响到中间络合物ES的解离状态，不利于催化生成产物；
3、 PH影响维持酶分子空间结构有关的基团解离，从而影响了没活性部位的构象
六、酶的调节
酶结构的调节是一种快速调节方式。 （一）别构调节（变构调节）： 某些代谢物能与酶分子的非催化部位可逆地非共价结合，使酶的分子构象发生改变，从而改变酶的催化活性以及代谢反应的速度，这种调节作用就称为别构调节(allosteric regulation)。 也称为酶的别构效应。具有别构调节作用的酶就称为别构酶。
协同效应：当变构酶的一个亚基与其配体（底物或变构剂）结合后，能够通过改变相邻亚基的构象而使其对配体的亲和力发生改变，这种效应就称为变构酶的协同效应。
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变构调节的方式：变构酶常为代谢途径的起始关键酶，而变构剂则为代谢途径的终产物，变构剂一般以反馈方式对代谢途径的起始关键酶进行调节，最常见的为负反馈调节。
变构调节的特点：⑴ 别构酶一般是寡聚酶，通过次级键由多亚基构成；⑵ 别构酶动力学曲线是S形曲线；⑶酶活性的改变通过酶分子构象的改变而实现，酶的变构仅涉及非共价键的变化；⑷调节酶活性的因素多为代谢物及其类似物；⑸是非耗能过程；⑹无放大效应；别构酶经加热或用化学剂等处理，可引起别构酶解离，失去调节活性，称为脱敏作用。脱敏后的酶表现为米氏酶的动力双曲线。
别构模型
协同模型/齐变模型/WMC
1、别构酶是由数目确定的亚基组成的寡聚酶，各亚基占有相等的地位，每个别构酶都有一个对称轴；2、每一个亚基对一种配体只有荧光结合位点；3、每种亚基有两种构象，一种为有利于结合底物的松弛构象R，另一种为不利于底物结合的紧张型构象T，构象的改变采取同步协同方式，即各亚基在同一时间内均处于相同的构象，如果一个亚基从T到R转变，其他亚基几乎同时转变，不存在TR杂合态；4、当蛋白质有一构象转变为另一构象时，其分子对称性保持不变——这种模型不适用负协同效应。
序变模型
1、当配体不存在时，别构酶只有一种构象存在状态T，而不是处于R、T平衡状态，只有当配体与之结合后才诱导T向R转变；2、别构酶的构象是以序变方式进行的，而不是齐变，当配体与一个亚基结合后，可引起该亚基构象发生变化，并使邻近亚基也发生变化，当第二个亚基发生变化后，又影响第三个亚基，如此顺序传递，直至最后所以亚基处于相同的状态，存在各种TR杂合型；3、亚基之间的相互作用可能是正协同效应，也可能是负协同效应。
（二）共价修饰调节：酶蛋白分子中的某些基团可以在其他酶的催化下发生共价修饰，从而导致酶活性的改变，称为共价修饰调节
(三）酶原的激活：处于无活性状态的酶的前身物质就称为酶原。酶原在一定条件下转化为有活性的酶的过程称为酶原的激活。 催化同一反应的而酶蛋白的分子结构、理化性质及免疫学性质不同的一组酶称为同工酶，LDH的几种存在形式
固定化酶：是将水溶液酶用物理或者化学方法处理，使之成为不溶于水的，但仍是酶的活性状态。固定化酶不仅具有高的催化效率和高度专一性，而且还提高了对酸碱和温度的稳定性，增长酶的使用寿命。
构成胰凝乳蛋白酶活性中心的电荷中继网，由三个氨基酸残基组成，分别是His、Ser、Asp
酶反应的非竞争性抑制剂与竞争性抑制剂相比，具有三个完全不同的特点：抑制剂的结构和底物不同、抑制剂与底物结合在酶的部位不同、抑制作用不能通过提高底物的浓度加以消除
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