法医学 吸收试验： 2.其他蛋白质遗传标记测定血痕中可检测的常用酶型有PGMl、EAP、EsD、GLOl,GPT等，可检测的常用血清型有Gm、Km、GC、Hp、ORM、和、Tf、AHSG、PLG等。分型方法与血液样品基本相同，仅样品有时需作适当处理。（二）DNA分析1. STR多态性分析测定血痕的STR多态性可进行个人识别。血痕的STR分析方法与血液相同，能否成功的关键是血痕DNA提取。从血痕中提取DNA的方法有许多种，常用的有三种方法，即Chelex-100法、盐析法及酚氯仿法。最常用的DNA遗传标记是STR，从血痕中提取DNA后，经PCR扩增特定STR基因座，扩增产物经电泳分析，以人类等位基因分型标准物为对照，可判定血痕的STR型。2.性别鉴定性别鉴定也是血痕个人识别的手段之一。性别鉴定的试验结果能与男女外观相联系，因此性别鉴定常给案件侦破提供有价值的线索。检测血痕性别的方法较多，包括检测X、Y染色质鉴定性别、检测性激素鉴定性别、检测H-Y抗原鉴定性别，及DNA水平的性别鉴定等。与传统方法比较，DNA水平的性别鉴定有明显优点。其中，PCR扩增amelogenin基因X-Y染色体同源特异片段鉴定性别是当前常用方法。


法医学 吸收试验： PCR扩增amelogenin基因X-Y染色体同源特异片段鉴定性别：原理：人类牙釉质蛋白amelogenin的基因为X染色体与Y染色体共有。X染色体上amelogenin基因（简称Amel-X)位千Xp22,而Y染色体上amelogenin基因（简称Amel-Y)位千Yl lp22.2。由千存在不同程度的碱基缺失，人类Amel-X与Amel-Y的内含子长度不同。针对Ame l-X或Amel-Y碱基缺失部位两侧的X、Y染色体同源序列设计引物，可以用PCR扩增X、Y特异性片段。由千X、Y染色体碱基缺失不同，PCR扩增的X、Y特异性片段长度不同，据此可进行性别鉴定（表12-2)。


法医学 PCR扩增目标PCR引物PCR产物大小(bp) 根据Ame logenin基因第一内含子同步扩增检测X、Y特异性片段鉴定性别具有的优点表现在千：(DX, y染色体在人类基因组中是单拷贝序列，性别鉴定特异性高；＠扩增序列在X与Y染色体上均为单拷贝并且片段相差小，PCR对X与Y染色体扩增效能相同，检测灵敏度一致；＠PCR扩增法灵敏度高，可对pg量DNA作出准确的性别鉴定，对陈旧或腐败检材提取的降解DNA有效；＠用一对引物千同一管中同步扩增检测XY特异性片段，男女都有PCR扩增产物，不存在因扩增失败而误判的潜在风险；＠可与其他STR位点复合扩增，通过复合扩增可同时判定检材性别及其他STR基因型，节约检材及试剂。人类Amelogenin基因存在多处碱基缺失，针对Amel-X或Amel-Y碱基缺失部位两侧的X、Y染色体同源序列设计引物的部位有多处，扩增Amelongenin基因鉴定性别的引物有数对。同理，也可选X、Y染色体同源的其他基因进行鉴定性别，如X、Y染色体着丝粒C带保守重复结构或X、Y染色体同源ZFX/ZFY锌指蛋白基因。


法医学 PCR扩增目标PCR引物PCR产物大小(bp) 应当注意，用PCR仅仅分析Y或X一种染色体作血痕性别鉴定是危险的。因为缺乏内对照，扩增失败时可能会误将男性判为女性，或误将女性判为男性。性别鉴定时应注意避免。 六、其他检验 根据案情，有时需进行出血械、出血时间、及出血部位推测等。根据血痕大小可以估计出血量，必要时作实验室检验。根据血痕的干燥程度和颜色，可以推测出血时间。新鲜血液呈鲜红色，干燥后因形成正铁血红蛋白，很快呈暗红色，有光泽，随后逐渐变为正铁血红素，呈暗褐色、褐色及褐灰色。根据血中伴随物可以推测出血部位。局出血可见鼻毛及纤毛柱状上皮细胞，胃出血可见食物残渣、胃粘膜上皮细胞，测头部出血可混有毛发或脑组织等。 第三节精斑检验 精斑(seminal stain)是精液干燥后形成的斑迹，是民事和刑事案件常见的生物性斑迹。强奸或狼亵行为常需检验精斑。精斑多存在千受害人的衣、裤、外阴部或大腿内侧及犯罪现场的地面、被褥、草席、床板、毛巾、纸张及手帕上等。


法医学 第三节精斑检验 精子射入阴道后，一般经4~5分钟即达子宫颈部，30分钟后达子宫体，60分钟后可达输卵管伞部。人精子在女性生殖道内的生存时间长短受很多因素影响。性交后阴道内3~8小时，宫颈2~5天，子宫、输卵管2~7天的内容物涂片可检见活精子；阴道内3~5天，宫颈14天的内容物涂片可检见死精子。精子的检出期限与被害人的体位、活动情况有关：若被害人被奸后行走，精子的检出期限短；若被害致死，尸体处卧位，则精子的可检出期长。在活体阴道内，精子检出期限一般1.5~2天。尸体阴道内的精子不仅数目多而且保存时间长，形状多半完整，最长的检出时间可达2周左右。精子检出率高低也与阴道内容物的提取部位有关，宫颈刮片和阴道后穹隆部擦拭物精子的检出率较高。这些数据提示，对千需检验精斑的案件，必须及早取材送检。对疑为精斑的检材需要解决下列问题：CD可疑斑痕是否为精斑；＠是人精斑还是动物精斑；＠是何人的精斑。检验步骤是先通过预试验、确证试验、种属试验认定为人精斑后再进行个人识别，为案件的审判提供科学的证据。 —、肉眼检查 肉眼检验的目的是发现可疑精斑，确定其所在部位及分布情况，以便准确取材，提高检出阳性率。


法医学 —、肉眼检查 精斑外观常因附着物不同而有差异。深色布类上的浓厚精斑，呈灰白色浆糊状斑迹，偶可见结痴，较稀薄的精斑则不易察见；浅色布类上的精斑多呈黄白色地图状，边缘色深。用放大镜检查，可在布纤维表面或中间见黄白色小鳞片。载体上精斑手触有硬感，新鲜精斑有特殊臭味。精斑中的黄素在紫外线下发银白色荧光，斑痕边缘呈紫蓝色，借此可画出斑痕的范围。用水洗过的精斑，在紫外线下仍发浅淡的点片状荧光。阴道分泌物、尿液、毋涕、唾液、乳汁、脓液、肥皂斑、植物汁液、含荧光素的各种载体等在紫外线下也能发与精斑类似的荧光，故紫外线检查阳性结果表示斑痕可能是精斑，但不能确定为精斑。精斑过于淡蒲或陈旧，或受其他物质污染，可无荧光发生，故阴性结果不能轻易否定精斑。紫外线检查法简便，不损害检材，可在肉眼不能辨别时作精斑定位用。 （二）免疫学试验 制备各种抗人精液特殊成分的抗血清，用作沉淀反应，检测可疑精斑中的抗原成分，以确证精斑。该试验特异性高，特别适用确证输精管结扎术者和精子缺乏症患者的精斑。常用的有前列腺特异性抗原p30检测。


法医学 （二）免疫学试验 人类精浆中含有前列腺特异性抗原(prostate spec五c antigen, PSA)或称y－精浆蛋白(y-se皿noprotein),是由人类前列腺上皮细胞所分泌，存在千成年男性精液中的一类糖蛋白，pI约6.9，分子量为30000,故名p30。人精液p30正常含量为0.24~5.Smg/ml,平均为l.92mg/ml。p30具有高度的种属特异性和器官特异性，未从动物血清和精液，人血清、阴道分泌液、唾液、汗等多种体液及分泌液、组织器官浸液中测出p30。p30性质稳定，在精液和精液与其他分泌液的混合斑中能存在很长时间，22°C条件下保存5年的精斑仍能检出p30。所以p30是法医学确证精斑的理想标记。从精液中分离纯化出p30抗原，免疫动物，获得抗－p30血清。抗－p30血清确证精斑的灵敏度和准确性均高千精子检出法，不受精液中有无精子的影响，也不受阴道液和唾液的干扰，能正确区别人类精斑与动物精斑，是目前确证人类精斑的最好方法。常用的方法有胶体金检测法和酶联免疫吸附试验等。


法医学 （二）免疫学试验 人精液PSA检测胶体金标试剂条法：用胶体金p30抗原检测试剂条，又称胶休金PSA试剂条进行精液斑确证试验。原理及方法与胶体金法确证血痕一样，不同的是精液斑确证试验胶体金标记的是鼠抗人PSA单克隆抗体，检测线包被有未标记的鼠抗人PSA单克隆抗体，质控线包被有羊抗鼠IgG抗体。 (-)ABO血型检测 ABH血型物质以水溶性形式存在千人的分泌液中，是糖蛋白。分泌型精液中ABH血型物质含量多，常用中和试验、解离试验、混合凝集试验等方法检测；非分泌型精液ABH血型物质含量少，需用灵敏的ELISA法检测。 （二）其他蛋白质遗传标记测定 精液中可检测的常用酶型有PGM1、DIA3、GGT等，可检测的常用血清型有Gm、Km、ORM等。


法医学 （三）DNA分析 精液中的精子含有大噩DNA，可通过分析DNA多态性进行个人识别。精子细胞核是富含二硫基的交联蛋白组成的网状结构，能抵抗各种类型的去污剂作用，对外源性蛋白酶水解也有相当强的抵抗作用，必须在DTT等试剂的作用下，使二硫基断裂，将－S-S－还原成－SH，核蛋白才能被SDS、蛋白酶K分解，释放出DNA。精子核蛋白在没有还原剂时极为稳定，在还原剂存在时不稳定，利用这IOTL种特性可用二步消化法从精液与阴道液的混合斑中提取精子DNA。精斑的DNA分析方法与血痕相同。目前最常用的DNA遗传标记是STR，从精斑中提取DNA后，经PCR扩增特定STR基因座，扩增产物经电泳分析，以入类等位基因分型标准物为对照，可判定精斑的STR型。 第四节其他生物性斑迹分析 犯罪现场遗留有各种各样的生物检材，如唾液斑、尿液、排泄物等等。唾液斑可见于现场的烟蒂、手帕、口罩、瓜子皮、果核以及喝过水的茶杯上。皮肤及其他物体上的咬痕亦沾附有唾液斑。DNA存在千所有有核细胞，目前可从各种生物检材中提取DNA，通过STR分型材进行个人识别。


法医学 第四节其他生物性斑迹分析 犯罪现场遗留的另一类生物性斑痕是混合斑。涅合斑包括由两入甚至多人血液构成的混合血痕，由阴道分泌物与精液构成的混合斑痕，等等。以阴道分泌物与精液构成的混合斑为例，这种混合斑是性犯罪案件最常见的法医物证检材，而这种混合斑鉴定的根本目的是混合斑中精液成分的个入识别。近年发现的人类Y染色体特异STR基因座为混合斑中精液成分的个人识别提供了新的技术解决方案和新的检测手段。检测Y染色体特异STR基因座时，由千阴道脱落上皮细胞不含这类基因座，理论上阴道脱落上皮细胞含量多少将不会影响检测结果。更重要的是，理论上Y染色体特异基因座可实现仅对精液成分分型，结果可与犯罪嫌疑人直接比较，解释结果更为简单。 第五节毛发检验 毛发为皮肤的附属器官，由排列规律的角化鳞状上皮细胞组成。在凶杀、强奸、抢劫、盗窃、交通事故等案件中，毛发是重要的检材，原因是：CD毛发很容易脱落，留在作案现场及有关物体上；＠毛发的主要成分是角蛋白，其理化性质较稳定，不易腐败和毁坏，可长期保存；＠交通事故中，挤事车辆上常常留有死者或伤者的毛发；＠毛发可进行个人识别。


法医学 第五节毛发检验 毛发检验要解决的问题有：CD区分检材是毛发还是纤维；＠鉴别是人毛还是动物毛；＠区别毛发来自人体何部位；＠鉴别是自然脱落还是暴力拔脱，推断致伤物；＠毛发的个人识别。 —、毛发与其他纤维的鉴别 根据毛发的结构及理化性质，一般可确认毛发。毛发分为毛根、毛干和毛尖三部分。露于皮肤外的称为毛干，毛干的游离末端渐细而尖，称为毛尖。埋在皮肤内的部分称毛根。毛根的起始部膨大呈球状，称为毛球。毛球的底部呈凹陷，有真皮组织突入其中而形成细颈瓶样结构，称为毛乳头。在显微镜下，毛发的结构由外向内可分为三层，即毛小皮、毛皮质和毛髓质。毛小皮位千毛发的最外层，由极簿的角化无核扁平鳞状上皮细胞组成，呈叠瓦状或鳞片状重叠，其游离端指向毛尖，形成具有特征的纹理。毛皮质位千毛小皮的内侧，由纵行排列的纤维状角化细胞组成，有散在分布的色素。毛随质位千毛干中心，由退化的多角形上皮细胞组成，细胞内有黑色素颗粒和空泡。毛发的主要成分为角蛋白中的硬角蛋白，理化性质稳定。毛发的角蛋白中含有3%~5％的硫，燃烧时发出特殊的臭味。肉眼观察毛发与纤维易千区别。有困难时可用显微镜检查，只有毛发才有毛小皮、皮质、髓质三层特有的结构。


法医学 二、入毛与动物毛的鉴别 鉴别人毛与动物毛一般用显微镜检查。人毛的髓质不发达，常呈断续状甚至阙如，较窄，髓质指数（髓质宽度对毛干宽度之比）0.3以下；动物毛的储质一般较发达，呈连续状直至毛尖，较宽，髓质指数多在0.5以上。入毛的皮质较宽，占毛干的大部分，色素颗粒多集中千皮质的外围；动物毛的皮质较窄，色素颗粒多集中千近中央部。人毛的毛小皮鳞片蒲，较短而宽，毛小皮印痕的纹理呈较细而不规则波浪形横纹；动物毛的毛小皮鳞片较厚，粗而宽，毛小皮印痕的纹理呈粗锯齿状。 三、人毛部位的确定 根据毛发的长短、粗细、色泽、末端特征、横断面形状、髓质的位置、附着物等特点加以判断。一般最长的是头发和胡须。较粗的是胡须，平均直径0.15mm。阴毛，睫毛，眉毛次之，平均0.10~0.12mm，头发一般不超过0.1mm。从横断面看，头发呈圆形或椭圆形，阴毛、腋毛呈长椭圆形，胡须呈不规则的三角形。


法医学 四、毛发的脱落和损伤 毛发有一定的生长期。毛发停止生长时，毛球逐渐萎缩，并与毛噬分离，被新生的毛发推出而自然脱落。因此，自然脱落者毛根部干燥萎缩，呈棍棒状，内腔下方呈闭锁状；人工拔脱者毛根部湿润，内腔下方呈开放状，同时毛根部周围附着毛觉残片。未角化的毛根含琉基，可与亚硝基铁氖化钠溶液作用而呈红色；自然脱落的毛无此反应。毛发受损后，损伤痕迹难磨灭。从损伤的性质，可推断凶器：＠被锐利刀刃切断的毛发断端整齐、锐利；＠由推剪切断的毛发断端呈不规则凹凸；＠钝器打击可将毛干压梓成扁平状；＠高热作用可使毛发变色，失去光泽，角质膨胀，出现空泡，卷缩，炭化。 五、毛发的个人识别 毛发的个入识别方法可分为三类，形态学观察、仪器分析和分子生物学方法。 （－）形态学观察 可根据头发形态作种族鉴别，如黑种入头发呈密螺旋状、黑色；黄种人头发呈直筒状；白种人呈波浪状，色浅淡。（二）仪器分析通过中子活化分析测定毛发中的微量元素含量，可提供个人识别的信息。一般男性毛发氯、硫、铁等元素含量高千女性，而钙、镁、锌等元素含量则低于女性。对某些疑为金属性毒物中毒的案件，通过毛发的毒物含量分析，有助判断是否中毒。


法医学 （三）分子生物学方法 骨骼可用PCR进行DNA分析。包括PCR扩增X-Y染色体同源特异片段鉴定性别、分析STR和mtDNA识别个体，其方法和结果解释与生物性斑痕的个人识别类似，唯有检材DNA提取方法稍有不同。 第六节骨骼检验 骨骼是个人识别的重要的检材。骨骼具有能抵抗腐败，长期保存的特点。对高度腐败的尸体，对工地、田野、森林、江河中发现的来历不明尸骨，对火灾案件、交通事故、地震灾害中遇难者的尸骨叩常需进行骨骼检查。骨骼检查要解决以下问题：CD判定是否骨骼；＠区分是人骨还是动物骨；＠确定一人骨或是多入骨；＠人骨的个人识别，包括根据骨骼特征推断死者的性别、年龄、身高，面貌复原与颅像重合及遗传标记分析；＠死后经过时间的推测及损伤的鉴定。在检查骨骼前，应首先记录外表情况并拍照。未作任何处理前应留取一部分骨骼以供实验分析。为清除附着的污垢和软组织，可用清水煮沸，然后将软组织刮除，刷洗，自然干燥后进行检查。


法医学 —、骨的确定 （一）肉眼检查主要根据骨骼的解剖学与组织学结构特点及骨骼成分的测定进行判断。送检骨骼比较完整时，从大体形态观察确定是否骨骼一般并不困难。对残碎的骨片则应根据是否具有一般骨质特点，如有无骨干、骨垢、关节面、肌峭、凹陷、孔管等；剖面是否分骨密质和骨松质等进行综合分析和判断。当肉眼观察结果不能确定时，需作显微镜及其他试验检查。 （二）显微镜检查 取一小块疑为骨骼的检材，将其磨成近似透明状的薄片，经70％酒精清洁和二甲苯透明处理后，置显微镜下检查有无骨小管、骨板、中央管（又称哈弗斯管）等骨组织学特征。 （三）焚烧试验 上述两种方法不难确定骨质。鉴千法医现场的实际情况，对于肉眼检查未能确定是否骨质，而又不能立即显微镜检查时，可用烧灼方法做初步的检查。取一小块检材，用火烧灼，如是骨质，则表面失去光泽，重量减轻，质地变松脆。焚烧试验对检材有破坏作用，焚烧试验后不能再作骨的实验分析。焚烧试验前应留取部分检材以供个人识别。


法医学 二、骨骼的种属鉴定 人与动物骨的大体形态明显不同，易于鉴别。人类颅骨高隆，脑颅大于面颅（侧面观脑颅占2/3,面颅占1/3；正面观脑颅与面颅的比例为1:1)，脑颅呈球形，面颅吻部不突出。动物的脑颅比面颅小，头颅一般呈三角形，面颅吻部突出。若检材为小骨片，肉眼观察不能确定种属，可检查骨磨片的组织结构。人与动物骨组织的结构差异见表12-3。此外，还可用DNA分析或抗人血清作沉淀反应来区别人和动物骨。 三、—人骨或多人骨的鉴别 碎尸案或多人遇难现场的尸骨，需鉴别是一人骨或是多人骨。主要根据骨骼的解剖学结构、定位、数目、排列及各骨的连接吻合情况和有无重复骨等进行鉴定。细小骨片难以判定时，可以通过DNA分析加以区别。


法医学 四、个人识别 牙齿的个人识别可分为两类，牙科学资料分析及分子生物学方法。（一）牙科学资料分析方法不同人牙齿的大小、形态和排列情况都各有特点，没有任何两个入的牙齿完全相同。不同人的牙齿在治疗、充填、补牙、牙套、牙桥等加工操作各有不同。详细检查牙齿、走访口腔科医生、收集有关资料是关键。牙科学的详细病历是十分重要的个人识别资料。（二）分子生物学方法对牙齿的牙髓细胞可用PCR进行DNA分析。包括PCR扩增X-Y染色体同源特异片段鉴定性别、分析STR和mtDNA识别个体，其方法和结果解释与生物性斑痕的个人识别类似，唯有检材DNA提取方法稍有不同。


法医学 性女男性 项目男性女性一般性状粗糙，肌线明显，大而重较光滑，肌线不明显，小而轻殉颅骨的厚度较厚较拇颅腔较大，容积约1450ml较小，容积约1300m l侧面观前额及顶部呈弧线状前额垂直，顶部平坦一·一额结节不明显明显上眉间窝有无皿-...__＿，一一··一－瞿－—·眉间发育明显，突出千从根之上不明显，较平直眉弓明显突起，表面多有小孔不明显，表面几无小孔眼眶类方型，眶上缘较钝类圆形，眶上缘较锐乳突大，后缘长，围径大较小，后缘短，围径小---.._,'"""'l-l_,---－曰幽－-—-1l-·••_______---卫下颌体较高，平均高度为29.lm较低，平均高为26.3m下颌枝较宽，最大宽度为42.4mrn较窄，最大宽度为39.1mm下颌骨角外翻，较小，平均小千120°外翻不明显，较大，平均大千120°下颌骨颊区方圆或钝圆，结节强壮粗糙圆形或锐圆，结节中等，平滑2.人骨的年龄测定未成年骨骼的年龄鉴定主要根据四肢骨骨化中心的出现时间及骨际的愈合程度（表12-6)。20岁以后以耻骨联合的年龄变化最有价值（表12-7)，其他骨骼年龄鉴定有较大误差。骨骼的年龄变化受营养、健康状态、地理环境与性别等诸多因素的影响，因此根据骨骼鉴定年龄时，应尽可能用多种鉴定方法，以提高准确性。


法医学 性女男性 3.从骨骼推算身高骨骼完整时，从全身骨骼的长度可以测量计算身高。将每块骨骼按解剖学位置排列后，测得全身骨骼的高度，再加上5cm软组织厚度，即为死者的身高。年龄（岁）联合面顶部结节后缘前缘周缘17~19前后凸，峭沟明显，高3mm40%极明显，18岁开始部分高10皿n出现并外翻20~22凸渐消，峭沟明显，高2mm46.5%可见，继续扩大，仍外尚｀7mm翻23~26峭沟仍明显，仍可见大部形成开始部分形逐渐形成高1.5mm成27~30峭沟仍可见，50％仍可见，基本形成，边缘大部形成尚未形成峭峰较平尚．5mm较锐(60%)31~35峭沟基本消失，成为平面21.8％仅见残全部形成，全部形成已形成痕，高3mm大部增宽36~40中央开始凹陷，表面粗糙结节残痕消失开始向后扩散70.6％隆起开始出现隆起41~49中央明显凹陷，表面粗糙继续向后扩散46岁起增宽，明显隆起全部隆起50~59表面开始变光滑，出现小孔明显向后扩散，全部出现隆起极显著边边缘钝隆起缘钝60以上表面光滑，小孔形成小凹边缘较锐边缘较锐骨骼不完整时须通过回归方程推算。人肢体的长度和身体的高度关联显著。通过大量骨骼研究建立回归方程后，可将测得数据代入回归方程式，推算身高。这种方法有明显的种族、地区和年龄差异，因此选择合适的回归方程式十分重要。推算身高以下肢骨最合适。例如，以左侧肢体部分长骨推算中国汉族男性(21~30岁）身高的回归方程式如下。


法医学 性女男性 身高：2．30X股骨最大长＋64.38士3.48(cm)身高：2.2饺胫骨最大长＋85.34土3.87(cm)身高：2.54叮非骨最大长＋76.15士3.81(cm)身高：2.66x胧骨最大长＋82.64士4.13(cm)身高：2.86x尺骨最大长＋92.82士4.47(cm)身高：3.49x挠骨最大长＋82.71土4.14(cm)此外，还可根据头颅骨、骨盆、胸骨、锁骨、肩肿骨、掌骨等推算身高。（二）固像分析方法颅骨蕴藏着人头面部形态特征的大量信息，根据颅骨进行身源鉴定的图像分析方法主要有两种：面貌复原法和颅像重合技术。


法医学 性女男性 1.面貌复原面貌复原又称面貌复容法(facial reconstruction)，根据颅骨的解剖学特点，用科学的方法重建与死者生前面貌相似的形象。通常采用三种方法：2.颅像重合颅像重合技术(superimposing technique)是将颅骨用X线拍片，将失踪人的照片放大至同样大小，再以颅骨照片与生前照片重叠在一起，观察外形轮廓与眼、耳、口、鼻是否吻合，并按一定的标志点和审定线进行重合，观察审定线是否全部重合一致，判断两者是否同一。实施中需要解决好的问题有：确定人像的偏转、仰俯角度，与人像相一致的颅骨像拍摄距离、偏转、仰俯角度，重合像的颅像重合标准，等等。 五、死后经过时间的推测及损伤的鉴定 完全骨化后，由骨骼推测死后经过时间比较困难。因为它受很多条件因素的影响，如气温、土壤的性质、有无棺木、棺木的性质、密封的程度、埋葬的深度、死者的年龄等等。通常主要依据昆虫的侵袭情况、尸体的崩解情况、骨质无机盐含量来推断。骨骼损伤的形状可长期保存，对千鉴定有重大意义。如颅骨钻孔术后缺损有助于个入识别；根据骨骼损伤确定损伤性质，有助千推断致伤物，判明死因。


法医学 第七节牙齿鉴定 牙齿是口腔内由高度钙化的组织构成的器官，是人体最坚硬的组织和保存时间最长的器官，不易受环境与理化因素的影响。这种稳定性使牙齿鉴定成为法医学的一种重要方法。碎尸、高度腐败白骨化以及在交通事故中严重破坏的尸体均可能仅剩下牙齿，在一些严重的火灾案件中，鉴定牙齿可能是识别烧焦尸骸的唯一方法。不同个体的牙齿发育状况及排列方式不同，随着牙齿的使用、磨损而出现的局部缺损特征，使牙齿具有了唯一性。这在法医个人识别中有重要意义。牙齿检查要解决以下问题：O判定是否人牙齿；＠推断年龄；＠牙齿的个体生活特征；＠牙齿的个人识别。—、种属鉴定人与动物的牙齿差别较大。人类的食物较软。咀嚼器官退化，齿槽紧缩，牙齿小，尖齿明显缩小，齿弓呈弧形。食肉类动物尖牙发达，食草类动物侧切牙、磨牙发达。


法医学 第七节牙齿鉴定 二、年龄推断人的牙齿随着年龄的增长呈现规律性的变化。20岁以下常根据牙齿发育与萌出的情况判定年龄；20岁以后，常根据牙齿的磨耗程度和结构的改变等来判定年龄。（－）根据牙齿的萌出顺序推断年龄人类乳牙按一定的时间顺序成对萌出，下颌牙萌出时间稍早于上颌的同名牙（表12-8)。女孩萌出稍早千男孩。对婴幼儿牙齿的月龄估计可用下列公式：月龄＝乳牙萌出数＋6（月）。6岁左右儿童在第二乳磨牙后方萌出第一恒磨牙，6~7岁乳牙开始脱落，其他恒牙相继萌出（表12-9)。换牙现象一般在14岁左右结束。第三恒磨牙萌出率最高的年龄范围男性为26~28岁，女性为22~25岁，也有终身不出的者。 乳牙＇，、，飞，＇''土上颌屯下颌.,.邑:C`,；又六，。3中切牙6~95~8侧切牙6.5~106~9 尖牙16~2014~18第一磨牙12~1810~14第二磨牙20~3018~24表12-9人类恒牙萌出时间（岁）


法医学 乳牙＇，、，飞，＇''土上颌屯下颌.,.邑:C`,；又六，。3中切牙6~95~8侧切牙6.5~106~9 （二）根据牙齿的磨耗程度推断年龄牙齿咬合面因咀嚼发生的生理性磨损称磨耗。牙齿的磨耗程度随年龄的增长而增加，可作为判断年龄的根据。牙齿的磨耗还与食物的粗硬、地域、牙齿萌出的早晚有关。牙齿磨耗程度分级方法很多，有3~10度分级法。以吴汝康提出的六级分类法为例，牙齿磨耗度标准为：I:牙尖顶端和边缘部微有磨耗；II：牙尖磨平或咬合面中央凹陷；Ill：牙尖大部磨去，牙本质点状暴露；N：牙本质暴露扩大，相互连成片；V:牙冠部分磨去，牙本质全部暴露；VI：牙冠全部磨去，髓腔暴器。第一、二磨牙(Ml, M2)的磨耗度与年龄的关系见表12-10。


法医学 东北地区华南地区华北地区磨耗度 M1M2M1M1M2I度17.39~21.9419.76~26.5816.022~2322~24lI度22.21~25.2328.49~30.2524.526~2929~31皿度30.85~32.6133.78~38.4035.228~3636~40IV度37.32~44.7239.95~53.9544.239~4344~48V度43.55~59.5959.5958.948~5755~65VI度60.570.7牙齿可反映的个体生活特征有：CD职业与生活习惯，如经常叨烟斗、长期喳瓜子或咬硬物的人，其切牙切端常有相应的磨耗；长期吸烟、饮茶的人，牙齿表面有烟垢或茶垢；吹玻璃的工人及木工的牙齿常有职业的印记。＠经济与地理情况，如氝牙说明曾在高氛区长期居住过；滨椰齿以亚热带地区的妇女为多见。＠生长发育状况，如四环素牙常反映儿童时期曾经长期服用四环素类药物。 第八节其他组织检验 除毛发、骨、牙外，应用分子生物学方法分析软组织进行个人识别也已成为现实。碎尸案、无名尸案、凶杀案、交通事故、飞机失事或战场尸体认领，通过检测尸体或凶器上遗留组织块的遗传标记可进行个人识别。


法医学 第八节其他组织检验 现场收集的新鲜组织块，可用Chelex-100法提取DNA。石蜡包埋组织需先经辛烧或二甲苯脱蜡。蛋白酶消化要彻底，使甲酪固定所致的蛋白质－DNA交联减少，释放出DNA。组织经研磨或匀浆可提高DNA提取址。组织中DNA的分析方法与血液一样，包括PCR扩增X-Y染色体同源特异片段鉴定性别、分析STR和mtDNA识别个体，结果解释与生物性斑痕的个人识别类似，不同点是DNA的提取方法。 第九节脱落细胞检验 脱落细胞中的微量DNA(trace DNA)是指由皮肤接触所遗留下来的痕量DNA，这些DNA随着STR分析技术灵敏度的不断提高，能够成功分型。皮肤是人体最大的器官，约占人体15％的重量，与此同时，人的表皮细胞每天都在脱落，一个人每天大约脱落4000000个表皮细胞。表皮细胞是有核细胞，每个细胞包含大约5pg核DNA。目前，复合STR分析技术能够对低千lOOpg的DNA进行分析。理论上只要有20个细胞就足够进行STR分型。


法医学 第九节脱落细胞检验 当手指接触物体表面时，不仅仅留下了汗液和油脂，含有遗传物质的细胞也被大址的遗留下来。这就意味着犯罪现场所遗留下来的微量物证将可以作为寻找犯罪嫌疑人的线索。除皮肤细胞之外，还有很多可以遗留微蜇物证的部位，包括嘴巴、绰子和眼睛等。人体角膜和眼球细胞都是连续再生的细胞，在每6~24小时就全部更新一遍。用手去揉眼睛，很容易让手携带上眼部承载的有核细胞。DNA能够从隐形眼镜碎片上的细胞中获得，并且能够识别犯罪嫌疑入。摩擦面部、鼻子、嘴巴，咬指甲和其他人体无意识的行为，可能会使得携带有DNA的细胞被遗留下来。所以不仅仅是接触物体皮肤的脱落细胞被遗留下来，与皮肤接触的身体其他部位的细胞都有可能被遗留下来。影响脱落细胞遗留的因素：＠个体差异：有些人被称为“上皮细胞捐赠者”或是“脱落者“，这些人较易留下脱落细胞，但是有些人被称为＂差的脱落细胞捐赠者”或是“非脱落者”，这些人较不容易留下脱落细胞；＠被接触物体的差异：可渗透的物体表面比不可渗透的物体表面较易留下上皮细胞；＠接触时间：身体某部位与物体接触要有一定时间才能留下足够的脱落上皮细胞。


法医学 第十节个人识别结果评估 法医物证学通过遗传标记分析为案件侦查提供线索，为审判提供科学证据。如强奸案，若从被害人阴道拭子中取得的精斑遗传标记与嫌疑人的不同，这就为嫌疑人没有强奸这位妇女的论点提供了强有力的证据；又如谋杀案，若测出嫌疑凶器上的血痕与被害人血液具有相同的遗传标记，则在某种程度上支待嫌疑凶器是作案工具的论点。这里的某种程度与群体中具有该种遗传标记的个体数有关，群体中具有该遗传标记的个体越少就越支持嫌疑凶器是作案工具的论点。极端情况是该遗传标记型在全人类数十亿人群中是唯一的，则最大程度支持嫌疑凶器是作案工具的论点。这种统计学理论是遗传标记分析作为科学证据的基础。法医个人识别时，包括DNA在内的任何遗传标记分析都是基千这种统计学理论。


法医学 第十节个人识别结果评估 DNA遗传标记多态性程度远远高千血型，DNA遗传标记具有大榄的等位基因及基因型。实践中，联合使用多个DNA遗传标记可以产生数以千万计的基因型组合，而每一种组合在群体中出现的频率非常低，足以区别群体中的不同个体，也易千实现高概率认定。因此人们常常说，DNA分析使法医学检验实现了从只能否定嫌疑人到可以肯定嫌疑人的飞跃。这里，”否定”与“肯定“涉及评估法医个人识别的科学证据意义，而这类评估至少需要考虑遗传标记的系统效能和遗传标记对千具体个案的鉴定能力两方面因素。


法医学 第十节个人识别结果评估 遗传标记的多态性程度越高，应用该遗传标记进行法医学个人识别的效能就越高。系统效能可用个人识别能力(discrimination power, DP)定量评价。个入识别能力指从群体中随机抽取两名个体，其遗传标记表型不相同的概率。一个与案件无关的人被误控在犯罪现场留下了血痕，理论上可以根据遗传标记检测结果否定现场的血痕是他的。但在遗传标记的鉴别能力较差时，没有关系的个体与＼I昭月§现场血痕的遗传标记偶然也会相同。无关个体遗传标记偶然相同的机会高低不同，这与遗传标记的多态性有关，因此有必要知道遗传标记识别没有关系个体的能力。对某一个遗传标记而言，多态性程度越高，其识别没有关系个体的能力就越强，这就是通常所说的个人识别能力。计算DP值的公式为：式中n为一个遗传标记的表型数目，凸为群体中第l个表型的频率。L P广为人群中随机抽取的两个血样，纯粹由千机会而一致的几率(Q)。以STR遗传标记THOl在中国成都汉族群体的个人识别能力计算为例。表12-11给出了计算数据。 表型表型威表型频率(Pi), Pi2 9.3-100.0080.000064合计1211.000.148805


法医学 表型表型威表型频率(Pi), Pi2 由表14-11计算，则THOl在中国成都汉族群体中的个人识别能力为：DP=l-Q=I-rP i2=1-0.148805=0.851195：：：：：。8引2这意味着在成都汉族群体中随机抽取两个无关个体血样，纯粹由于机会导致两者THOl分型结果一致的概率为0.1488，两者THOl分型结果不相同的概率为0.8512。也可理解为如果在成都汉族群体中100次随机抽取两个无关个体血样，纯粹由于机会将有约15次(1488%）两者THOl分型结果一致，约85次(85.12%）两者THOl分型结果不相同。显然，两者分型结果不相同的概率越高，遗传标记识别没有关系个体的能力就越强。


法医学 表型表型威表型频率(Pi), Pi2 提高系统的个人识别能力可以通过增加检测的遗传标记数目来实现。若检测k个遗传标记，其累积个人识别能力计算公式为：式中Q为第j个遗传标记的Q值。总Q值ITQJ为K个遗传标记Q值的乘积。检查数种DNA遗传标记，先按公式求出每种遗传标记的Q值，然后再求出累积Q值，最后再求出累积DP值。表12-12给出了以成都汉族群体为例，13个STR基因座的个人识别能力计算实例。如果在成都汉族群体中100亿次随机抽取两个无关个体血样，大千9999999999次两者13个STR基因座分型结果不相同。显然所用遗传标记数目越多，鉴别能力愈强。这对实际鉴定工作中选择遗传标记有意义。 一呻叫曰＇｀＿＿七勹


法医学 一呻叫曰＇｀＿＿七勹 DNA遗传标记的系统效能更多地是针对选择遗传标记而言的。对于具体个案鉴定，法医学专家通过使样本的一系列表型组成一个稀有现象的策略来提供科学证据。个人识别通过比较两个样本的一系列表型，从而判断两个样本是否来自同一个体。检测的基因座数越多且型别一致，证据的作用越大。例如，谋杀案中，现场血痕与嫌疑人13个STR表型相同。以频率来估计概率，这种表型组合在群体中的稀有程度可由表型频率按照乘法定律求得（表12-13)。遗传标记现场血痕STR嫌疑人STR表型频率P Iii群体中存在该表型组合的概率表型表型(TTP)TPOX8-118-110.3230.323D3S135815-1615-160.242J0.078FGA22-2322-230.1030.008D5S81811-1211-120.1540.0012CSFlPO11-1211-120.1900.00023D7S82011-1211-120.1430.000033D8S117913-1413-140.0750.0000025遗传标记现场血痕STR嫌疑人STR表型频率P群体中存在该表型组合的概率表型表型(TTP)虽然血痕既可能是嫌疑人留下的，也可能是其他人留下的。我们可以评估在其他人中发现这种表型组合的概率。如果以表型频率来估计概率，假定这种表型组合来自群体中一名与嫌疑人没有关系的随机个体，人群中发现这种表型组合的理论概率就称为随机匹配概率。它可用来回答下述问题：如果不是嫌疑人而是从群体中随机抽出一个人，抽到有这种表型组合的个体的概率是多少？如果这个概率非常小，说明这两个样本（现场血痕及嫌疑人血液）表型的相同不像是一个随机事件，支持这两个样本来自同一个人的假设。目前大多数学者认为，如果某种表型组合的稀有程度大大超过了人类个体总数的倒数，从概率上估计在全世界人群中几乎不可能找到具有同样表型组合的另一个人，认定同一性应无疑问。


法医学 一呻叫曰＇｀＿＿七勹 在同一性鉴定中，法医统计学更倾向用似然率Clike lihood, LR)方法来评估遗传分析提供的证据强度。似然率基千两个假设。例如，现场血痕DNA和嫌疑人血液DNA表型组合均为E,可以考虑两种假设：＠现场血痕是婕疑人所留（原告假设）；＠现场血痕是一个与案件无关的随机个体所留（被告假设）。似然率是假设©条件下现场血痕与嫌疑入的表型组合都是E的概率与假设＠条件下现场血痕与嫌疑人的表型组合都是E的概率之比。用竖线分开条件与事件，竖线右边为条件，左边为事件。Pr(E旧p)为原告假设Hp条件下获得证据DNA图谱的概率，Pr CEIH d)为被告假设Hd条件下获得证据DNA图谱的概率。则似然率可对千仅由一名个体留下的斑痕，在原告假设(Hp)条件下获得证据DNA图谱的概率为lxl=1;而在被告假设(Hd)条件下获得证据DNA图谱的概率即随机匹配概率JxP(X)=P(X)，以频率来估计概率，数值上为人群中这种DNA图谱的频率P(X)。这种情况下LR是群体中这种DNA图谱表型频率的倒数，LR=l/PCX)。


法医学 一呻叫曰＇｀＿＿七勹 如前例，现场血痕与嫌疑人的13个STR分型相同，其LR为：=I/0.00000000000I=1000000000000似然率提供了一种基千术语“支持“的简单约定，以便根据一定数据来支持一种假设，排斥另一种假设。实践中，LR大千全球人口总数，支持原告假设(Hp)。从法医遗传学角度，可以认为遗传分析提供的证据是充分的。对法医个人识别科学证据的评估，至少需要考虑遗传标记系统的效能和具体案件的鉴定结果，给法庭提供一个猛化的科学证据。应该强调的是，如果只简单地做少数几个DNA遗传标记，鉴定所提供的证据强度是有限的，而联合使用多个DNA遗传标记，可提高证据强度。可以为案件侦查提供线索、为审判提供确凿无误的科学证据。


法医学 奇已（侯一平）1.什么是个人识别？个人识别需解决的问题有哪些？第十三章亲子鉴定 亲子鉴定(parentage testing)也称亲权鉴定(identification in disputed paternity),是指应用医学、生物学和遗传学等自然科学的理论和技术，主要通过人类遗传标记的检测及依据遗传学理论的分析，对有争议的父母与子女之间是否存在生物学亲缘关系所作的科学判定。亲子鉴定最常见的一种类型是母子关系确定，要求判断有争议男子与子女之间是否存在生物学亲缘关系的鉴定，即父权鉴定(patern ity testing)。随着DNA遗传标记的开发和应用，目前除两代直系血亲关系的判定，对隔代直系血亲（祖孙）及旁系血亲（兄弟姐妹、叔伯与侄子（女）、舅姨与外甥（女）等关系也可能做出相应的判定，此类鉴定统称为亲缘鉴定(kinship testing)。


法医学 第一节概述一、鉴定的应用 亲子鉴定是法医物证学研究与工作的主要任务之一，可以为刑事、民事诉讼案件中相关亲子关系的审理提供有力的科学证据。涉及父母与子女关系的亲权鉴定大致有以下几种情况：(—)涉及民事纠纷的亲子鉴定根据《法庭科学DNA数据库建设规范》建设的，主要储存已失踪人员（包括被拐卖儿童和无名尸体）的父母或配偶和子女、或其他与失踪人员有血缘关系的DNA分型数据及相关信息。通过比对身源未知个体与可能是其亲属个体的基因分型，来确定身源未知个体的亲权鉴定，称为反向亲权鉴定(reverse paternity analysis)。通过亲子鉴定达到个人识别的目的，在刑事案件的侦破和民事赔偿案件中发挥着越来越重要的证据作用。（三）涉及行政事务的亲子鉴定1.办理移民提供亲属移民所需的亲缘关系证明。2.亲缘认定寻找失散子女或被领养孩子寻找亲生父母。3.责任认定计划外生育责任入的确认。 4.户籍管理户籍登记、户口迁移、姓名变更等。 二、鉴定的依据作为亲子鉴定的依据，包括非遗传特征和遗传特征两大类。


法医学 （一）非遗传特征 1.妊娠期限正常情况下，妇女的妊娠期限为(280土14)天，在充分考虑早产儿、过熟儿等因素影响的前提下，如能证明孩子的生母在可能受孕期间未与被控父亲发生性关系，即可否定被控父亲与孩子具有生物学亲子关系。2.性交能力和生育能力若能准确判定有争议的父（或母）在受精期间无生育能力或性交能力，可以否定亲子关系，但必须注意试管婴儿等例外情况。非遗传特征仅可用于亲代和子代间是否具有亲缘关系的鉴定，且只能排除而不能认定，多数情况下仅作为亲子鉴定的参考。 （二）遗传特征 遗传特征是指受遗传基因控制，能够传给子代的遗传性状，包括形态特征、生理特征和代谢特征等。在遗传分析中，可区分不同遗传背景的研究对象（细胞、个体、家系或群体）的可识别的遗传性状称为遗传标记(genetic marker)。


法医学 （二）遗传特征 人类的遗传性状根据受基因控制的程度可分为两类：一类是受多基因座共同控制，以及环境、营养状态、疾病等非遗传因素影响的复杂遗传性状，如身体的形态、容貌、肤色、皮肤纹理等；另一类是受单一基因座控制且与环境无关的简单遗传性状，如血型、DNA多态性、耳垢型、味觉能力等。用千亲权鉴定的遗传标记，应具有简单的遗传性状，遗传方式明确，且具有遗传多态性。


法医学 （二）遗传特征 血型(blood group)是人类血液由遗传控制的个体性状之一，是血液的遗传标记。狭义的血型概念是指红细胞表面抗原由遗传所决定的个体差异，即红细胞血型。最早被发现的人类血型系统一ABO血型，根据红细胞膜上有无A、B血型抗原分为四种类型，即只有A抗原的称为A型，只有B抗原的称为B型，A、B抗原皆无的称为0型，A、B抗原都有的称为AB型。在红细胞上没有相应A或B抗原的人，其血清中存在抗A或抗B抗体。因此，用已知标准抗－A、抗－B抗血清检测红细胞膜表面抗原（正试验），或用已知标准A型、B型红细胞刹定血清中的抗体（反试验）均可确定ABO血型（表13-1)。ABO血型鉴定主要用千输血、器官移植的供体选择、不孕症和新生溶血症的原因分析等临床医学实践。由于ABO血型抗原具有体内分布广泛、抗原性强、且对高温、腐蚀有相当的耐受性等特征，在个人识别和亲子鉴定中都具有非常重要的意义。


法医学 （二）遗传特征 汪向定型已知抗－A已知抗－B反向定型A型红细胞B型红细胞表型被检红细胞-被检血清广义的血型概念是指人类血液诸成分由遗传决定的个体差异，包括红细胞血型、白细胞血型、血小板型、血清蛋白型和酶型等。随着入类对遗传物质DNA认识的不断深入和分子生物学技术的逐步提高，用千亲子鉴定的遗传标记也由表达产物水平进入DNA分子水平（图13-1)。红细胞血型(ABO、MN、Rh、P血型）白细胞血型(HLA型）血清蛋白型(Hp、Ge红细胞酶型(EAP、ESD、PGM、GPT型） 遗传标记{\唾液蛋白型(Pm、Pa与Pb、Pr与Dr型）DNA分子水平｛DNA长度多态性(VNTR、STR)DNA序列多态性(SNP) DNA遗传标记是以个体间遗传物质内核苦酸序列变异为基础的遗传标记，是DNA水平遗传多态性的直接的反映。它具有数量丰富、多态性高、遗传稳定和不受环境影响等优点，广泛应用千生物基因组研究、进化分类、遗传育种和医学等方面，并已成为法医学个人识别和亲子鉴定的主要依据。


法医学 三、鉴定的原理 基因(gene)是控制生物性状的基本遗传单位，是负载特定生物遗传信息的DNA分子片段。构成人类基因组(bumangenome)的两类不同的组分，即细胞核染色体基因组（包括22对常染色体和l对性染色体）和细胞质线粒体基因组，分别遵循不同的遗传规律遗传，并决定着子代个体的性状、特征以及生理状况。因此，遗传规律是亲权鉴定的重要理论基础。 （一）常染色体遗传 位千常染色体上决定某种性状的基因或DNA遗传标记遵循孟德尔遗传定律遗传。1.分离定律分离定律(law of segregation)是遗传学中最基本的一个规律，它从本质上阐明了一个基因座上等位基因的遗传规律，即在生物的体细胞中，控制同一性状的基因成对存在，在生殖细胞通过减数分裂形成配子时，成对的等位基因彼此分离，进入不同的配子中，独立地随配子传递给后代，通过基因重组在子代继续表现各自的作用。


法医学 （一）常染色体遗传 根据孟德尔分离定律，在一个具体家庭中，决定某一性状的基因在亲代和子代之间传递遵循的遗传法则为：＠亲代必定且只能有一个等位基因传给子代，即父（母）子间有一个同源等位基因；＠子代的一对等位基因分别来自父亲和母亲，不可能带有双亲都没有的等位基因；＠双亲均有相同的等位基因，子代才可能是纯合子；＠双亲（双方或单方）是某个等位基因纯合子时，所有子女必定有该等位基因。亲代表型A型B型例如，ABO血型的遗传是由位千人类第9号染色体基因型(AO)(BO)(9q34)的三复等位基因A、B和0决定的，A基因与B基因为共显性，A基因和B基因对0基因为显性，O基因为隐性。ABO血型4种表型与6种基因型的关系是：A型(AA或AO); B型(BB或BO); AB型CAB);0型(OO)。子代表型AB型B型A型O型根据孟德尔遗传定律，若双亲的ABO血型分别为A型和基因型(AB)(BO)(AO)(00)B型时，可能产生4种表型的孩子（图13-2)。通过母子图13-2孟德尔分离律实例ABO血型检测结果的分析，可以推定亲生父亲可能有的ABO血型，并依此排除不具有这些血型的有争议男子的父权（表13-2)。


法医学 争议男子的父权I母亲孩子母亲孩子争议男子的父权 l不能排除可以排除不能排除可以排除I A A A、B、AB、08A A、AB B、0B B、AB A、0B A、B、AB、0AB B、AB A、0AB A、AB B、0。A、B、0AB。A、B、0AB AB A A、B、AB、0。A A、AB B、0B A、B、AB、0B B、AB A、0在排除遗传变异和分型错误的前提下，鉴定亲子关系的基本原理可归纳为：©在肯定某个基因必须来自生父，而假设父亲并不具有这个基因的情况下，可以排除其亲子关系；＠在肯定某个基因必须来自生父，而假设父亲具有这个基因的情况下，不能排除其亲子关系。2.自由组合定律自由组合定律Oaw of independent assortment)揭示了两个及两个以上基因座上基因的遗传规律，即不同基因座上的非等位基因在形成配子的过程中，随机配对，机会均等，形成子代的基因型。该定律是计算多个遗传标记累计鉴别概率的理论基础。亲权鉴定应选择符合自由组合定律的遗传标记，通常这些标记位于不同染色体上，或是在同一染色体上相距较远的位置。


法医学 争议男子的父权I母亲孩子母亲孩子争议男子的父权 （二）性染色体遗传位千性染色体上的决定某种性状的基因或DNA遗传标记，其遗传特点由性染色体遗传方式所决定。X染色体的特殊遗传方式在诸如父亲与女儿或母亲与儿子的单亲、姐妹、祖母与孙女的隔代等复杂亲缘关系鉴定中具有重要意义。 （三）线粒体DNA遗传 线粒体DNA(mtDNA)是人类唯一的核外基因组DNA,它主要通过卵细胞将遗传信息传给子代，同一母系后代的mtDNA在排除变异的前提下是一致的，这种现象称为母系遗传(maternal inheritance)。mtDNA不存在重组与交换，以单倍型方式遗传。在母子间以及母系同胞或隔代亲缘关系鉴定中具有重要的意义。


法医学 （三）线粒体DNA遗传 第二节亲子鉴定常用遗传标记—、遗传标记的选择DNA遗传标记用千亲子鉴定具有表达产物水平遗传标记无可比拟的优势：直接检测遗传物质DNA的核昔酸组成，不受基因表达过程中间环节的影响，最直接地准确反映遗传物质的本质；多态性程度很高，能够达到亲权认定的水平，并可进行复杂亲缘关系鉴定；DNA遗传标记检测样本的类型广泛，检测结果稳定，更易千实现分型标准化等，但DNA遗传标记的突变率比基因表达产物要高，在亲子鉴定中应用时必须加以注意。用千亲子鉴定的DNA遗传标记必须符合下列基本条件：1.遗传方式已经明确。4.已有可供使用并公开发表的群体遗传数据，包括从有关人群中获得的该基因座等位基因频率或单倍型频率及突变率。\OTf.


法医学 5.串联重复单位为四或五核昔酸。 亲缘关系鉴定相关技术规范推荐了19个常用的常染色体STR基因座：vWA、D21S1L D18S51、D5S818、D7S820、D13S317、D16S539、FGA、D8S1179、D3S1358、CSFlPO、THOl、TPOX、Penta E、Penta D、D2S1338、D19S433、D12S39L D6S1043,并鼓励在此基础上增加更多的、经过验证的、与上述19个STR基因座不存在连锁和连锁不平衡的其他常染色体STR基因座，以提高检测系统效能。亲权鉴定实施过程中，除常染色体STR基因座外，在需要时可增加Y-STR、X-STR的检测。SNP被认为是继STR后的第三代遗传标记，是人类基因组中最丰富的DNA序列多态性。核基因组DNA的SNPs多数位千常染色体上，其突变率远低于STR系统，在亲缘鉴定中具有重要意义。当STR系统的分型结果不足以确定某些复杂亲缘关系时，SNP均可作为补充鉴定用的遗传标记。


法医学 二、效能的评估 非父排除概率(probability of excluding, PE)又称父权排除概率，是指通过检测遗传标记，能将不是生父的个体排除的概率，即在被控为生父的随机男性个体中，根据遗传标记分型结果否定其父权的可能性大小。非父排除概率是衡量遗传标记系统排除父权能力的最常用指标。它反映了遗传标记在亲子鉴定中的应用价值，是选择亲子鉴定遗传标记的依据。遗传标记的非父排除概率大小取决千该系统的遗传方式、等位基因（或单倍型）数目以及在群体中的频率分布。非父排除概率的计算在父／子／母的三联体亲子鉴定(parentage testing of trios)和父（母）／子的二联体亲子鉴定(parentage testing of duos)中采用不同的公式进行。 (-)STR基因座 1.常染色体STR常染色体STR基因座遵循孟德尔遗传规律遗传，常有多个等位基因且均为共显性遗传，其非父排除概率计算公式为：三联体亲子鉴定：PE=2p1(1-p,）2-l/22 区 n


法医学 区 p,2P丿2(4-3p1-3pJ)二联体亲子鉴定：PE＝区p，2(l-p1)气区区2p/p)（l-p,－p)）2式中n为基因座的等位基因数，P斗力分别代表群体中第1个和第J个等位基因的频率。 2.性染色体STR (1)Y-STR基因座：Y染色体遗传方式为男性伴性遗传，Y-STR基因座的非父排除率与个人识别概率的计算公式相同，即：式中n表示基因座的等位基因数，p，表示第1个等位基因频率。(2)X-STR基因座：X染色体在不同性别中具有不同的遗传方式。X-STR相关法医学参数计算方式与常染色体、Y染色体的STR基因座也不相同。 三联体亲子鉴定：PE＝区 n p，2(1-p,）-2区区 np,pJ(1-p,－pl)式中n表示基因座的等位基因数，p，代表第1个等位基因的频率。二联体亲子鉴定：在女儿－争议母亲的二联体亲权鉴定中，排除概率的计算方式与常染色体STR计算方式相同；女儿－争议父亲的二联体亲权鉴定中，非父排除概率的计算公式为：式中n表示基因座的等位基因数，p，代表第1个等位基因的频率。


法医学 （二）SNP基因座 SNP基因座大多数为二等位基因，且为共显性遗传，其非父排除概率计算公式为：式中p、q分别表示群体中两个等位基因频率。三等位基因SNP基因座的非父排除概率计算方法参考STR基因座。 （三）累计非父排除概率 亲子鉴定通常使用多个遗传标记系统，累计非父排除概率(cumulative probability of exclusion,CPE)，可对多个遗传标记联合应用的综合鉴定效能进行评估，也是亲子鉴定实验室的质量控制标准之一。假设每个遗传标记系统是互相独立的，不同遗传标记系统的非父排除率分别为PE)、PE2、PE3…PEk时，K个遗传标记系统联合应用的累计非父排除概率的计算公式为；CPE=l-(l-PE1)Cl-PE2)Cl-PE产·Cl-PE k)=1－庄－PEj)检测的遗传标记系统越多，累计非父排除概率越高，排除非父的机会亦越高。为了最大限度地排除非父，选择排除概率高和更多的遗传标记是十分必要的。连锁遗传的遗传标记，如男性的Y-STR和X-STR、线粒体的SNP等，不能运用乘积定律，应以单倍型形式进行分析和评估综合鉴别效能。


法医学 第三节鉴定的程序一、鉴定的受理 司法鉴定受理是进行鉴定活动的第一个环节，也是进行司法鉴定活动的前提条件。1.明确委托目的和要求亲子鉴定常涉及婚姻关系和社会秩序的稳定，应从保护妇女、儿童的合法权益和防止矛盾激化出发，慎重对待。对千鉴定用途不合法或者违背社会公德的委托不予受理。委托机关及委托人应向鉴定机构提交必要的证明文件，真实、完整、充分的鉴定材料，并对鉴定材料的真实性、合法性负责。司法鉴定机构决定受理鉴定委托的，应当与委托人签订司法鉴定委托书。为保证鉴定的合法性，成年被鉴定人应自愿接受鉴定（特殊的刑事案件除外），14岁以上的青少年应适当征求其对鉴定的意见，婴幼儿或无法律责任能力的成年人，必须取得其监护人或法律授权人的同意，并提供授权的证明。2.确定鉴定的检验对象保证检验对象的真实性是亲子鉴定实施过程中非常重要的环节。必须认真核对被检者身份证明（身份证、户口本或出生证明等），并拍摄被鉴定人照片；如果鉴定材料是委托方提供的，委托方需对其提供材料的真实性在司法鉴定委托中说明，并承担相应的法律责任。接受的标本必须有第二个工作人员进行核对并签字复核，拍照固定。


法医学 第三节鉴定的程序一、鉴定的受理 3.鉴定检材采集和保存亲子鉴定的检验对象可以是活体、也可以是尸体，甚至是人体组织或体液（斑）。常见的样本是血液（斑）或口腔拭子（唾液斑），也有带毛泰毛发、羊水、组织块等。原则上样本应由检验者直接从被检者身上采集。接受了造血干细胞移植者应避免以血液作为样本，可采取口腔拭子（唾液斑）或毛发进行检验。样本必须分别包装，注明被采集人姓名、编号、采集人及采集日期等。液体样本自然晚干后包装常温保存，其余样本置千冰箱冷藏或冷冻保存。鉴定机构应具有能识别各检材（或样本）的标识系统，并确保样本在鉴定过程中得到待续的识别。采样时，需填写采样单，写明委托方名称、采样日期、采样类型、被采样人姓名、性别、称谓、出生师OTE日期、证件号码等，由被采样人在采样单上留下右手拇指或食指指纹（婴儿可留右脚姆趾印），并签名确认。


法医学 二、鉴定的实施 鉴定的实施过程应严格遵守和采用统一的技术规范和技术标准，以保证鉴定结果的科学、准确性。在鉴定的实施过程中，要求真实、客观、准确、完整、清晰、实时地记录检验过程和实验结果并签名。1.遗传标记系统亲子鉴定应检测由一定数量组成的遗传标记系统。其累计父权排除概率应大千0.9999。除常染色体STR基因座外，必要时增加Y-STR、X-STR及mtDNA等遗传标记系统。2.遗传标记检测荧光标记STR分型技术是目前亲子鉴定最常用的方法。亲子鉴定相关技术规范建议选用商品化的试剂盒进行PCR扩增，若选用自行研究开发的STR扩增体系，其等位基因命名应采用国际法医遗传学会命名标准并符合相关要求，方法须经验证，认可后才能用千检案。每批检验均应有阳性对照样本［已知浓度和基因型的对照DNA和（或）以前检验过的、已知基因型的样本］以及不含人基因组DNA的阴性对照样本。3.分型结果分析根据遗传规律对检测结果进行分析，并计算相关的统计学数据。如果计算由计算机完成，所采用的计算机软件需经过确认，计算依据应是公开发表的群体等位基因频率或单倍型频率及突变率。


法医学 三、鉴定文书的出具 鉴定文书作为鉴定意见的书面表现形式，应当符合一定的格式标准。亲子鉴定意见书正文应至少包括以下内容：1．基本情况委托单位或委托人、委托日期、样本采集日期、鉴定材料（如系送检，应加以注明，并拍照固定）。2.被鉴定人概况被鉴定人姓名、性别、出生日期及身份证件号码、称谓（自诉称谓）及样品编号。3.检验过程检材处理和检验方法、使用的技术标准、检验结果。4.分析说明检测遗传标记的遗传方式、采用遗传标记系统的累计父权排除概率、检验结果的分析及累计亲权指数的计算结果等。5.鉴定意见依据遗传标记分型结果，对是否存在血缘关系作出判断，一般分”排除存在亲权关系”和“支持存在亲权关系”两种情形。对千补充检验的Y-STR、X-STR或线粒体DNA遗传标记，建议仅对Y或X染色体或线粒体特殊的遗传规律进行描述性分析，不推荐仅依据其检验结果出具明确的鉴定意见；也不推荐依据Y-STR、X-STR或线粒体DNA计算得到的亲缘关系指数与依据常染色体STR计算得到的亲缘关系指数联合计算。


法医学 第四节结果分析 亲缘关系鉴定的遗传证据是遗传标记的检测结果，根据遗传规律对其分析并计算相应的统计学参数，是判断被检者之间是否存在某种生物学亲缘关系的重要环节。 一、遗传证据的强度 亲缘关系指数是亲缘关系鉴定中判断遗传证据强度的重要参数，包括父权指数(paternity index, PI汃祖孙关系指数(grandparental index, GI汃全同胞指数(full sibling index, FSI汃半同胞指数(half siblin g index, HSI汃叔侄指数(avuncu l ar index, AI)以及第一代堂（表）兄妹关系指数(first cousin index, Cllst)等。


法医学 （一）父权指数 父权指数又称亲子关系指数，是两个条件假设的概率的似然比C likelihood ratio, LR)，是亲子鉴定中判断遗传证据强度的指标。在DNA分析人员只能根据遗传证据评估亲权关系时，若被检测男子（也称争议父亲或嫌疑男子）与孩子之间的基因型组合不违反遗传规律，一种可能为被检测男子是孩子的生父(Hp：控方假设），另一种可能为被检测男子不是孩子的生父(Hd：辩方假设），这两种情况发生概率的比值（似然比）即为父权指数。概率（检测到的当事人遗传表型I假设争议父亲是孩子的生父）XPI=概率（检测到的当事人遗传表型I假设随机男子是孩子的生父）=Y X：在争议父是亲生父亲的假设下(Hp)，争议父亲与母亲可生出该孩子的概率。Y：在争议父是随机男子的假设下(Hd)，随机男子与母亲可生出该孩子的概率。


法医学 1.常染色体遗传标记 (1)三联体鉴定：大多数亲子鉴定，是在母亲和孩子的亲生关系确定条件下，要求鉴定争议父亲与孩子是否存在亲生关系，也称为标准三联体鉴定。根据遗传学等位基因遗传的原理，PI值计算公式可以转化为：X母亲提供生母基因的机会x争议父亲提供生父基因的机会Y母亲提供生母基因的机会x随机男子提供生父基因的机会当亲代的基因型为杂合子时，亲代将生父（母）等位基因传给后代的概率为1/2，当亲代的基因型为纯合子时，亲代将生父（母）等位基因传给后代的概率为l；随机男子提供生父等位基因的概率等于人群中该等位基因的频率。


法医学 1.常染色体遗传标记 例如，假设争议父亲基因型为QR，孩子基因型为PQ，孩子生母基因型为PR。分析：亲生母亲遗传生母基因P的概率为1/2；争议父亲遗传生父基因Q的概率为1/2；随机男子提供生父基因Q的概率为q。则：PI=X/Y=Cl/2x1/2)/Cl/2xq)=1/(2q)(2)二联体鉴定：二联体亲子鉴定包括缺少母亲或缺少父亲的两种类型，其中以前者最为常见。通常对二联体鉴定结果进行统计分析时，将缺少一方作为随机个体考虑计算PI值，即：X＝随机女子提供生母基因的机会X争议父亲提供生父基因的机会，Y＝孩子是随机女子和随机男子所生的概率＝孩子基因型频率案例：假设争议男子基因型为PR，孩子基因型为PQ。分析：争议父亲遗传生父基因P的概率为1/2；随机女子遗传生母基因Q的概率为q;；随机男子遗传生父基因P的概率为p。则：PI=X/Y=(qxl/2)/(pq+pq)=(q/2)I(2pq)=l/(4p)在某些特殊情况下，需要计算母权指数(maternity index, MI)，其计算方法与PI相同。标准三联体和二联体亲子鉴定，依据常染色体共显性遗传标记分型结果计算PI值（表13-3)。


法医学 争议父亲基因型类型孩子基因型母亲基因型 三联体p P、PQ1/p1/(2p)II(2p)PQ Q、QR PQ PQ1/(p+q)1/(p+q)1/(2p+2q)二联体P lip1/(2p)1/(2p)PQ1/(2p)(p+q)/4pq l/(4p)注：p、q分别表示等位基因P、Q的频率(3)双亲皆疑亲子鉴定：双亲皆疑亲子鉴定的父权指数计算时，X取值规律为：O假设父亲和假设母亲均为纯合子时，X=l;＠假设父亲和假设母亲分别为纯合子和杂合子时，或假设父亲、假设母亲、孩子为相同基因型杂合子，X=0.5,＠假设父亲和假设母亲均为杂合子时，X=0.25。Y取值应包括三种可能性：Q假设孩子是随机男子与随机女子所生；＠假设孩子是假设父亲与随机女子所生；＠假设孩子是假设母亲与随机男子所生。由此推出双亲皆疑亲子鉴定PI值计算公式（表13-4)。 基因型g,'Ill yX Pl值孩子假设父母假设1II假设2假设3注：p、q分别代表等位基因P、Q的频率 例如，假设孩子基因型为PQ，假设父亲基因型为PR，假设母亲基因型QS。


法医学 基因型g,'Ill yX Pl值孩子假设父母假设1II假设2假设3注：p、q分别代表等位基因P、Q的频率 计算X＝假设父亲提供基因P机会X假设母亲提供基因Q机会＝O. S x0.5=0.25Y＝假设O的概率＋假设＠的概率＋假设＠的概率＝2pq+0.5p+0.5q PI=0.25/(2pq+0.5p+0.5q)=l/(8pq+2p+2q)(l)Y染色体：Y-STR遗传标记的PI计算J表示单倍型在群体中的频率。(2)X染色体：X染色体遗传标记的PI值计算与常染色体遗传标记的计算原理一样。不同点在于争议男子将X染色体遗传标记遗传给女孩的概率一定为1,由此得出各种基因型组合的X染色体遗传标记的PI值计算公式（表13-5)。


法医学 基因型g,'Ill yX Pl值孩子假设父母假设1II假设2假设3注：p、q分别代表等位基因P、Q的频率 三联体鉴定案例：假设争议男子基因型为P，女孩基因型为PQ，孩子生母基因型为QR，则：PI=X/Y=Cl/2xl)/Cl/2xp)=lip二联体鉴定案例：假设争议男子遗传标记分型为P，女孩遗传标记分型为PQ，则：PI=X/Y=(qxl)/(pq+pq)=q/2pq=l/(2p)诤议父亲女孩孩子生母三联体二联体p pp PP、PQ lip l/p PQ QQ、QR lIp l/(2p)PQ1/(p+q)注：p、q分别代表等位基因P、Q的频率3.累计父权指数多个遗传标记系统进行亲子鉴定，在求得每个遗传标记系统的父权指数后需进一步计算累积父权指数，并依此判定亲权关系。设每个遗传标记的父权指数分别为PI1、PI2、Pl3…Pin, n个遗传标记的父权指数乘积即为累计父权指数(combined paternity index, CPI)，则：CPI=P]1xPJ2xPJ3x…x PI,,＝月PIjPI丿为各个遗传标记系统的PI值。


法医学 基因型g,'Ill yX Pl值孩子假设父母假设1II假设2假设3注：p、q分别代表等位基因P、Q的频率 （二）父权相对机会父权相对机会(relative chance of paternity, RCP)是由父权指数CPI)换算得出的一个评价遗传证据强度的统计学参数，代表判断争议父亲是孩子生父的把握度大小，故又称为父权概率(probab山ty of pate皿ty）。


法医学 父权相对机会与父权指数的关系为： PI值是一个实数，难以直观地反映出父权的机会，RCP是以百分比的形式来表示PI值，更符合习惯上的概率表达形式，更易看出亲生关系几率的大小。多个遗传标记用于亲子鉴定时，父权相对机会为：RCP=CPI/C CPI+1)x100%（三）祖孙关系指数祖孙关系指数(GI)是亲权指数的一种，是生物学祖孙关系鉴定中判断遗传证据强度的指标，是指争议祖父母与孙子（女）之间存在祖孙关系时遗传表型出现的几率与争议祖父母与孙子（女）为无关个体时其遗传表型出现的几率之比值。祖孙关系鉴定是指通过人类遗传标记的检测，根据遗传规律分析，对有争议的祖父母与被检孩子之间是否存在生物学祖孙关系进行的鉴定。依据参照亲缘个体的多少，祖孙关系鉴定至少包括以下几种情形：＠生母、祖父、祖母同时参与情形下被检孩子与祖父、祖母间的祖孙关系鉴定；＠生母、祖父（或祖母）参与情形下被检孩子与祖父（或祖母）鉴定祖孙关系鉴定；©祖父、祖母同时参与情形下被检孩子与祖父、祖母鉴定祖孙关系鉴定；＠祖父（或祖母）与被检孩子间的祖孙关系鉴定。


法医学 父权相对机会与父权指数的关系为： 在生母、祖父、祖母同时参与的特定情形下，被检孩子与祖父、祖母间的祖孙关系鉴定的祖孙关系指数（在无突变情形下）的计算公式可以简言为被检孩子生父等位基因来自于被检祖父、祖母的概率与生父基因的人群分布频率的比值，即：争议祖父母提供生父基因的概率随机个体提供生父基因的概率对千此类祖孙关系鉴定，计算某一STR基因座的祖孙关系指数时，首先依据遗传学原理，参照被检孩子及其母亲的基因型，推断出被检孩子在该基因座的生父基因，然后再根据争议祖父、祖母基因型遗传该生父基因的概率计算祖孙关系指数。当被检孩子与生母为相同杂合子基因型（此时无法确定）时，被检孩子的一对等位基因均有生父基因的可能，生父基因的人群分布频率为这两个等位基因的人群频率之和。表13-6列举了无突变情形下不同基因组合时祖孙关系指数的计算。


法医学 争议祖父母口，生父基因土·叩基因型组合p Pora ．pp一x一PQ员-0.75/P11(p+q)pp x QQ0.50/P1/(p+q)PQ XPQ0.50/P1/(p+q)PPxQR0.50/P0.75/(p+q)PQ x PR0.50/P0.75/(p+q)PQx QR0.25/P0.75/(p+q)PR x QR i0.25/P0.50/(p+q)PQ X RS0.25IP0.50/(p+q)注p、q分别表示等位基因P、Q的频率KliTE例如，假设被检孩子的基因型为PQ，孩子生母的基因型为QR，假设争议祖父的基因型为PP，争议祖母的基因型为PQ。


法医学 争议祖父母口，生父基因土·叩基因型组合p Pora 分析：根据上述检验结果可以推断被检孩子的生父基因为P；争议祖父(PP)和祖母(PQ)遗传P等位基因的概率为0.75(3/4)；随机个体提供生父基因P的概率为p。计算：Gl=0.75/p（四）状态一致性评分状态一致性(identity by state, IB S)是指两名个体在同一基因座出现相同的等位基因，该等位基因又称为状态一致性等位基因。两名被鉴定人间的状态一致性等位基因的个数定义为状态一致性评分OBS score, ibs)，是生物学全同胞关系鉴定(full sibling testing)中判断遗传证据强度的指标。依据状态一致性评分的定义，设A、B两名被鉴定人，某常染色体STR基因座有P、Q,R、S等多个等位基因，则A与B间在该遗传标记的状态一致性评分可依据表13-7计算。若采用包含n个相互独立的常染色体STR基因座分型系统对两名被鉴定人进行检测，各个遗传标记上的ibs之和即为累计状态一致性评分，记作JBS。


法医学 争议祖父母口，生父基因土·叩基因型组合p Pora 常染色体遗传标记遵循孟德尔遗传定律遗传，全同胞间基因型完全一致(lbs=2)的概率为1/4;部分一致(ibs=1)的概率为1/2；完全不一致(ibs=O)的概率为1/4，而两个无关个体之间也可能因随机而出现相同的等位基因，其发生概率与等位基因的人群分布有关。通过计算两名被鉴定人的累计状态一致性评分(JBS)，结合JBS在无关个体对人群和全同胞对人群中的概率分布规律，对被鉴定人之间是否存在生物学全同胞关系作出判断。 二、亲权关系的判定 （一）亲权关系的判定标准根据遗传规律分析遗传标记的检测结果，确定被控父与孩子是否拥有共享基因，并结合相关统计参数的计算结果判断亲权关系。1.支持存在亲权关系根据多个遗传标记检测结果的遗传关系分析，亲代与子代的遗传标记不违反孟德尔遗传定律，则他们之间可能存在亲生关系，但并不等千一定是亲生关系，因为随机男子也可能携有与生父相同的基因。因此，当遗传标记检测结果不能排除被检者间的亲缘关系时，需要计算父权指数，定量评价被检者之间有亲生关系可能性的大小，以判断是否具有生物学亲权关系。


法医学 二、亲权关系的判定 在三联体亲子鉴定中，满足亲子鉴定基本要求的条件下，经过累计非父排除率大千99.99％的多个基因座的检测，发现不符合遗传规律基因座数＜2，且被检测男子的累计父权指数＞10000时，支持被检测男子是孩子生物学父亲的假设，即支持存在亲权关系。鉴定意见可以表述为：被检测男子是孩子的生物学父亲，从遗传学角度已经得到科学合理的确信。在不能满足上述标准时，应通过增加检测的遗传标记来达到认定父权的要求。


法医学 二、亲权关系的判定 在二联体亲子鉴定中，由于缺少双亲一方的遗传信息导致检测结果分析存在盲区。对千单亲亲子鉴定，目前尚无统一的认定亲子关系的标准。2.不排除存在亲权关系被检者之间遗传标记检测结果均符合遗传规律或只发现l或2个矛盾基因座时，即使获得较高的PI值，也不宜贸然做出“支持存在父权关系”的结论。在满足亲子鉴定基本要求的条件下，经过累计非父排除率大于99.99％的多个基因座的检测，发现不符合遗传规律的基因座数＜2，被检者的累计父权（或母权）指数<10000时，鉴定意见表述为“不排除存在亲权关系”，更为客观，更为可靠。3.排除存在亲权关系亲权排除主要是通过分析受检者之间的遗传标记是否遵循遗传规律而进行的。假定为父亲的男子不能提供给孩子必需的等位基因，在排除突变的前提下，可以排除假定父亲的父权，即可以断定他不是孩子的生物学父亲。根据检测结果分析，判定不符合遗传规律基因座可以分为两种情况：CD孩子基因型中检出了争议男子不具有的等位基因一直接排除；＠孩子基因型中未检出争议男子应该遗传的等位基因—间接排除。相比之下，前者排除亲权关系更为可靠。


法医学 二、亲权关系的判定 在满足亲子鉴定基本要求的条件下，经过累计非父排除率大于99.99％的多个基因座的检测，发现不符合遗传规律基因座数习，被检测男子的累计父权指数<0.0001时，支持被检测男子不是孩子生物学父亲的假设。鉴定意见可以表述为：被检测男子不是孩子的生物学父亲，从遗传学角度已经得到科学合理的确信。 （二）亲权关系判定的注意事项 1．基因突变STR本身具有较高的自发突变率，突变有体细胞突变和生殖细胞突变，后者在亲权鉴定中值得特别注意。为避免潜在突变的影响，任何情况下不能仅根据一个遗传标记不符合遗传规律排除父权；计算检测遗传标记的父权指数应包括符合和不符合遗传规律的遗传标记，任何情况下都不能为了获得较高的父权指数，将检测到的不符合遗传规律的遗传标记删除。根据常规方法可推导出三联体和二联体亲权鉴定中，不符合遗传规律遗传标记的不同基因型组合形式下的PI值计算公式（表13-8)。


法医学 （二）亲权关系判定的注意事项 争议父亲基因型孩子基因型母亲基因型8108-1010-11三联体99or7,9µ/(2P9)µ/(2P9)2µ/(4几）µ/(4P9)7,97,92µ/[2(P廿凡）］µ/[2(P7十几）］3µ/[4CP廿凡）］µ/[4(P1+P9)]二联体9上ii(2P9)~ii(2P9)2µ/(4P9)~If(4P9)7,92µ/(4凡）µ/(4P9)3µCP1+P9)I(8P9)µ/(8P9)注：表中P1、p9分别为等位基因7、9的频率总结STR基因座父权指数的计算规律发现，突变STR基因座的亲权指数Pim与无突变情形下的STR基因座的亲权指数PI存在下列公式所示的一种关系。良P:Pim=(dµxt1+dµ'xt2)xpJ x1/101一s式中，d（突变传递系数）＝0.5;µ（父源突变率）＝0.002;µ'（母源突变率）＝µ/3.5;s表示突变步长；t1表示父源突变的可能性；t2表示母源突变的可能性。例l：假设母亲基因型为(7)，孩子基因型为(7,9)，争议父亲基因型为(l O, ll)。


法医学 （二）亲权关系判定的注意事项 根据母亲和孩子基因型分析，推断孩子的生父基因为等位基因9，应源千争议父亲等位基因10的突变(s=l)，故t1=l, t2=0。在不考虑STR突变的情形下，争议父亲为杂合子，故PI=l/(2P9)。例2：假设母亲基因型为(7)，孩子基因型为(7,9)，争议父亲基因型为(8,10)。根据母亲和孩子基因型分析，推断孩子的生父基因为等位基因9，应源千争议父亲等位基因8或10的突变(s=l)，故t1=2, t2=0。在不考虑STR突变的情形下，争议父亲为杂合子，故PI=l/(2P沪。Plm=C0.5µx2+0.5µ'xO)x0.5/P9=0.5µx0.5/P9=2µ/(4P砂2.非孟德尔遗传标记的证据价值mtDNA和Y染色体遗传标记因其具有特殊的遗传特征，在实际应用中应注意：＠PI值计算方法与常染色体遗传标记不同，如Y染色体遗传标记无论在父子亲子鉴定或是在祖孙、叔侄亲权认定中，其X均为1，即P I=l/Y;＠呈单倍体遗传，因此不能简单应用乘法定律计算累计概率；＠检测结果一致时，只能推断被检者之间有亲缘关系；＠mtDNA检验结果不一致时，必须充分考虑其高突变和存在异质性的特点，不可轻易排除。


法医学 3.可能错误否定父权的情况 (1)遗传因素：可能导致错误否定父权的遗传变异主要有：沉默基因、替代等位基因、基因缺失、基因互换、基因突变、弱抗原、嵌合体抗原、生理与病理变异等。特别是DNA基因座的突变率较高。在亲子鉴定中严格遵循排除父权的原则是十分重要的。(2)人为因素：检验人员实验操作或检验结果的判读错误、实验试剂的质量不佳等因素都可能导致错误否定父权。因此，亲子鉴定实验室的标准化建设是亲子鉴定结论准确的可靠保证。（丁梅）1.简述亲权鉴定的依据。2.简述亲权鉴定的原理。3.简述亲权关系判定的注意事项。 笔记第十四章医疗纠纷 医疗纠纷(medical tangle)指医患双方由千对诊疗护理过程中发生的不良医疗后果及其原因认识不一致，患方要求追究医方的责任或（和）给予民事赔偿，而向卫生行政部门提请行政处理或向法院提起侵权诉讼而发生的纠纷。 二、类型医疗纠纷按照分类的根据不同，可以有不同的类型。（一）按照发生医疗纠纷的原因分类 1.医源性医疗纠纷(iatrogenic medical tangle)指由医疗机构及其医务人员的原因引起的医疗纠纷。


法医学 二、类型医疗纠纷按照分类的根据不同，可以有不同的类型。（一）按照发生医疗纠纷的原因分类 (1)医疗过错纠纷：指引起患者不良医疗后果的原因是医疗机构及其医务人员在诊疗过程中违犯有关医疗卫生管理法律、行政法规、部门规章和诊疗护理规范、常规等，医疗行为中存在过错，由医疗过错所致的医疗纠纷。(2)医方其他原因引起的医疗纠纷：指除外以上原因由医疗过错引起的医疗纠纷，由于医院医疗管理制度不完善所致。如医院管理有瑕疵导致抱错婴儿；医院设施有瑕疵导致患者摔伤，或在医院自杀、自残；转院途中颠簸，加重了患者病情或伤势；如遇复杂的病例，两学科或多学科间会诊不认真不负责，甚至推倭拒收，致重危病员得不到及时治疗或抢救；医院后勤不能保障医疗需要，致医疗仪器设备管理不善，维修不及时，出现电器漏电、氧气供应不充分、仪器失修、水管漏水、暖气管漏气等，这些均可影响医务人员的诊治护理工作，甚至发生医疗纠纷。2.非医源性医疗纠纷(noniatrogenic medical tangle)指医疗纠纷并不是由医疗机构及医务人员的原因引起，而是因为疾病本身自然发展，或因医疗以外的原因引起。


法医学 二、类型医疗纠纷按照分类的根据不同，可以有不同的类型。（一）按照发生医疗纠纷的原因分类 (1)无医疗过错纠纷：指不良医疗后果并不是由医疗机构及其医务人员在诊疗护理过程中的医疗过错行为引起的医疗纠纷。按照《条例》的规定，无医疗过失纠纷中不良医疗后果发生的原因主要有下列情况：在紧急情况下，为抢救垂危患者生命而采取紧急医学措施而造成不良后果；由于患者病情异常或患者体质特殊而发生医疗意外引起的不良后果；在现有医学科学技术条件下，发生无法预料或不能防范的不良后果；无过错输血感染造成不良后果；因不可抗力造成的不良后果等。按照《侵权责任法》的规定，患者有损害，因下列情形之一的，医疗机构不承担赔偿责任：患者或者其近亲属不配合医疗机构进行符合诊疗规范的诊疗（医疗机构及其医务人员也有过错的除外）；医务人员在抢救生命垂危的患者等紧急情况下已经尽到合理诊疗义务；限千当时的医疗水平难以诊疗。


法医学 二、类型医疗纠纷按照分类的根据不同，可以有不同的类型。（一）按照发生医疗纠纷的原因分类 (2)患方原因引起的医疗纠纷：由千患方缺乏医学知识，对不良医疗后果发生的原因不理解；由千某种原因，对医疗机构或其医务人员的医疗水平不信任；因患方原因延误诊疗而导致不良医疗后果；患者或者其近亲属不配合医疗机构进行符合诊疗规范的诊疗（医疗机构及其医务人员也有过错的除外）；因对医疗事故技术鉴定结论或者协商调解结果不满意；由千各种其他与医疗无关的因素影响下产生的索赔心理等。（二）按照处理途径的不同分类1.医疗事故属千行政途径，依据《条例》为医疗卫生行政机关进行行政调解和行政处罚提供鉴定依据。2.医疗损害属千司法途径，依据《侵权责任法》为法院对医疗损害赔偿纠纷的处理提供鉴定依据。（三）按照不良医疗后果的结局分类可分为：＠涉及死亡的医疗纠纷；＠涉及伤残的医疗纠纷；＠涉及器官组织功能障碍的医疗纠纷；＠其他医疗纠纷。 三、医疗相关的犯罪 根据《中华人民共和国刑法》（以下简称《刑法》）明确规定的医疗相关的罪名，主要有：医疗事故罪和非法行医罪。


法医学 三、医疗相关的犯罪 1.医疗事故罪指医务人员由千擅离职守，无正当理由拒绝对危急就诊人实行必要的医疗救治，未经批准擅自开展试验性医疗，严重违反查对、复核制度的，使用未经批准使用的药品、消毒药剂、医疗器械，严重违反国家法律法规及有明确规定的诊疗技术规范、常规的等严重不负责任，造成就诊人死亡或者严重损害就诊人身体健康，构成犯罪。现实中医务入员被认定犯有医疗事故罪，并因此而判刑的极少。医疗事故罪提请刑事诉讼时，一般由人民检察院自行侦查，直接向人民法院起诉；或者由卫生行政部门向人民检察院移送；或者由医疗事故受害人及其家属、社会团体向人民检察院举报。2.非法行医罪指未取得医生执业资格的人非法行医，擅自为他人进行节育复通手术、假节育手术、终止妊娠手术或者摘取宫内节育器，损害就诊人身体健康或者造成就诊人死亡的犯罪。医务人员利用医疗行为故意造成患者死亡、残疾等不良后果的，依据《刑法》的相关规定，不在医疗犯罪的范畴之内，应当构成故意杀人罪或故意伤害罪。


法医学 第二节医疗损害 医疗损害(medical damage)是指诊疗护理过程中的医疗过错（过失）行为对患者所产生的不利的事实。狭义的概念不包括正常医疗行为所造成的必然损害。医疗损害的后果一般直接表现为患者的死亡、残疾、组织器官的损伤及健康状况相对千诊疗前有所恶化等情形。 一、侵权责任 医疗损害侵权责任是指医疗机构及其医务人员在诊疗护理中因过失而违反医疗卫生法律、行政法规、部门规章或者诊疗护理常规、规范的规定，给患者造成医疗损害，侵害了患者的生命权、健康权等合法权益，医疗机构应当承担侵权损害赔偿责任。《侵权责任法》相关规定，＂患者在诊疗活动中受到损害，医疗机构及其医务人员有过错的，由医疗机构承担赔偿责任“。医疗损害侵权责任属千民事责任的范畴，是一种民事责任，其构成通常需要满足四个要件：医疗行为的违法性；医疗损害事实存在；违法行为与医疗损害事实之间存在因果关系；行为人存在主观过失。1.医疗机构及其医务人员在诊疗活动中存在违法行为这是构成医疗损害侵权责任的必不可少的要件之一，主要包括三个要素：主体必须是医疗机构及其医务入员，必须发生在诊疗活动中，必须存在违法行为。


法医学 一、侵权责任 (1)主体必须是医疗机构及其医务人员：医疗机构包括医院、卫生院、疗养院、门诊部、诊所、卫生室及急救站等；医务人员是取得相应资质并在医疗机构注册执业的医师、护士、药师、技师等。(2)必须发生在诊疗活动中：诊疗活动是指患者到医疗机构就医，医疗机构及其医务人员借助医学知识、专业技术、仪器设备及药物等手段，为患者提供紧急救治、检查、诊断、治疗、护理、保健、医疗美容等维护和改善患者生命健康所必需的活动的总和。诊疗行为包括诊断、治疗、护理、保健等具体的诊疗行为以及相关的管理行为。非诊疗行为包括：＠非法行医；＠医务人员故意伤害行为；＠因医疗机构设施瑕疵导致患者摔伤、自杀、自残；＠因医疗机构管理瑕疵导致损害，如抱错婴儿。(3)必须存在违法行为：是指医疗机构及其医务人员在对患者实施诊疗活动时存在违反相关医疗卫生法律法规、行政规章以及其他有关诊疗规范所规定的行为。2.对患者造成了医疗损害的事实只有在发生损害的事实的情况下才需要考虑是否产生医疗损害侵权，即“无损害则无责任＂。根据《侵权责任法》的相关规定，及医疗行为的属性，医疗损害侵权责任可能侵害的患者权利包括生命权、健康权、财产权、隐私权、监护权等。


法医学 一、侵权责任 根据侵害患者权利的不同可能出现不同的损害后果，主要表现为：＠死亡，患者的生命权遭到损害＠身体损害，患者的健康权和身体权受到损害，包括残疾和功能障碍；＠患者个人信息泄露，患者的隐私权受损害；＠经济损失，患者的财产权受损害；＠精神损害，患者及其近亲属因医疗损害而引发的继发性精神损害。3.违法行为与损害的事实之间存在因果关系因果关系是医疗损害侵权责任构成中非常重要的一个方面，反映的是医疗机构及其医务人员的违法行为与患者损害的事实后果之间客观上存在的联系，二者之间关系是客观存在而非虚幻的。只有当二者之间存在因果关系时，医疗机构及其医务人员才承担相应的民事侵权责任。目前，在我国司法实践中，因果关系的判断主要采用相当因果关系学说。判断诊疗行为与损害事实之间是否存在因果关系，通常以该诊疗行为实施之时的一般社会经验和知识水平作为认定标准，如果该诊疗行为有可能引发该损害结果，并且该损害结果确实由于该诊疗行为引发，那么就可以认定该诊疗行为与该损害结果之间存在事实上的因果关系。


法医学 一、侵权责任 4.医疗机构及其医务入员主观上存在过错过错分为两种基本形态：故意和过失。在医疗侵权纠纷中，过错只包括过失。这是因为如果医方在实施诊疗行为时故意地造成患者死亡、残疾等损害的，这不是医疗侵权行为，而构成故意杀人罪或故意伤害罪，要受到刑法的处罚。在医疗侵权诉讼中，医疗过错的认定通常采用客观标准，是以医疗卫生管理法律、行政法规、部门规章和诊疗护理规范常规等对千医疗机构注意义务的规定为标准，或者依照管理规范或管理职责为标准，只要医疗机构及其医务入员未履行或者违反这些义务，就被认定存在过失，应当承担相应的侵权责任。 二、法医学鉴定 医疗损害侵权责任的法医学鉴定是法医学鉴定人通过审查病历资料、检查被鉴定人，对医疗行为是否存在过错、患者的损害后果以及医疗过错与损害后果之间的因果关系进行分析判断的过程，属于司法鉴定范畴。1.医疗过错行为判定的基本原则(1)是否违反现行卫生法律、法规：《侵权责任法》的相关规定“违反法律、行政法规、规章以及其他有关诊疗规范的规定，患者有损害，推定医疗机构有过错"。


法医学 二、法医学鉴定 (2)是否违反医疗风险注意义务和注意标准：《侵权责任法》的相关规定“医务人员在诊疗活动中未尽到与当时的医疗水平相应的诊疗义务，造成患者损害的，医疗机构应当承担赔偿责任。”这里的＂诊疗义务”包括“医疗风险注意义务”。医疗风险注意义务(duty of care)是医疗过程中的一种法定义务，是确保医疗行为合法性的重要依据之一。没有重视和履行医疗风险注意义务则易导致过错行为。医疗风险注意义务包括一般注意义务和特殊注意义务。一般注意义务，也称善意注意义务或保护义务，是指医务人员在医疗服务过程中对患者生命与健康利益的高度责任心，对患者人格的尊重，对医疗服务工作的敬业、忠诚和技能追求上的精益求精。特殊注意义务是指在具体的医疗服务过程中，医务人员对每一环节的医疗行为所具有的危险性加以注意的具体要求。医务人员对患者具有提供医疗服务的义务，并且对患者所发生的疾病，以及疾病、治疗所引起生命健康上的危险性具有预见和防止的义务，也即高度危险注意的义务。


法医学 二、法医学鉴定 需特别指出的是不良结果预见义务和不良结果回避义务是注意义务的一种特殊形式，在于预见发生不良损害结果的可能性，舍弃该行为或者提高注意并采取安全措施，避免不良损害结果的发生（除外，患者处千危急状态，不立即手术就会有生命危险，而周围没有更好的医师，也来不及转院，该情形所造成患者的损害，则可以紧急避险为抗辩）。它是判断诸如手术并发症和药物不良反应引起的医疗纠纷诉讼中医师是否存在过错行为的一个重要原则。判断一个医师是否存在过错，重要的依据就是评价其在医疗过程中是否尽到了医疗风险注意义务，而相应的判断标准即为注意标准(Standard of c are)。在英美法系国家对医务人员和医疗机构都规定了不同的医疗风险注意义务的判定标准。在英美法系国家，对千一个普通的医师来说，在为患者提供服务时应尽到下列注意义务：＠有义务具备同一地区或相似地区，并在相同的条件下从业的知名医师通常所具有的学识和技术；＠有义务使用同一地区或相似地区，并在相同条件下从业的知名专业入员在相同的病例中通常使用的注意和技术；＠有义务在实施技术或应用学识时，使用合理的智慧和最佳判断；＠未能尽到上述任何一种义务就是过错。


法医学 二、法医学鉴定 对千一个从事千特殊领域的专科医师来说，其注意义务与普通医师略有不同。作为专科医师，在为患者提供服务的过程中应该尽到“专家义务”(duty of specialist)，需具有从事千相同领域和相同或相似地区、在相同的条件下的知名专家通常所具有的知识和技术，并能使用这些专家通常所使用的注意和技术。未能尽到上述义务就存在过错。对千医疗机构来说，其应承担的注意义务是：O雇用有能力和合格的医务人员；＠对其雇用的医务人员进行必要的培训和指导；＠为医务人员提供合适的设备和仪器；＠建立必要的安全和保障系统。


法医学 二、法医学鉴定 《侵权责任法》规定“医务人员在诊疗活动中未尽到与当时的医疗水平相应的诊疗义务，造成患者损害的，医疗机构应当承担赔偿责任“。只强调了当时的医疗水平，未涉及当地的医疗水平以及医疗机构与医务人员资质等因素。但是在后续的有关医疗损害的司法解释中作了补充规定，”对医疗机笔记构及其医务人员的过错，应当依据法律、行政法规、规章以及其他有关诊疗规范进行认定，可以综合考虑患者病情的紧急程度、患者个体差异、当地的医疗水平、医疗机构与医务人员资质等因素。”(3)是否尽到“告知义务”及获得患者的“知情同意”：告知义务在医疗过错民事侵权损害赔偿中具有特殊的地位，是获得患者知情同意的前提条件，与患者能否充分享有知情权和选择权紧密相关。《侵权责任法》规定：“医务人员在诊疗活动中应当向患者说明病情和医疗措施。需要实施手术、特殊检查、特殊治疗的，医务入员应当及时向患者说明医疗风险、替代医疗方案等情况，并取得其书面同意；不宜向患者说明的，应当向患者的近亲属说明，并取得其书面同意。医务人员未尽到前款义务，造成患者损害的，医疗机构应当承担赔偿责任。”知情同意，包括知情和同意两个要素。知情是建立在医师充分履行了告知义务基础之上，同意是建立在知情基础之上。患者在知情的基础上能够对拟采取的手术或治疗方法做出决定，同意才具有法律约束力。同意的方式是多种多样的，除书面同意外，还包括口头的和行为的，甚至只是特定条件下的一个姿势。例如需要实施手术、特殊检查、特殊治疗的，医务人员应当及时向患者说明医疗风险、替代医疗方案等情况，并取得其书面同意；甚至有的案例即使切除患者的病变器官，由千没有获得患者的知情同意也要承担不利的后果。而在给患者进行合理注射时，只要患者卷起了衣袖就足以表示同意。因此，没有书面同意不等千不同意，应根据不同的情况具体问题具体分析。医师没有义务去讨论常用治疗方法中固有的、较小的危险性，因为这些治疗方法很少引起严重的后果。在我国司法实践中，医疗机构如果因未能尽到告知义务而给病员造成损害需要承担过错赔偿责任。


法医学 二、法医学鉴定 2.医疗损害后果医疗损害后果是指在诊疗、护理过程中，由于医师的过错行为导致患者死亡、残疾、组织器官损伤及健康状况相对千诊疗前有所恶化等情形。(1)死亡与丧失生存机会：由千医师的过错行为导致患者死亡，使患者丧失生命权或丧失生存机会。生命权是指自然人能生存千社会、正常维持生命活动、生命安全不受非法侵害和剥夺的人格权，是自然人最基本的人身权。医疗行为对患者生命权的侵害表现为由千医师的过错行为而使患者生命丧失，即导致患者死亡。丧失生存机会是指由千医疗机构及其医务人员的医疗过错行为使患者的治愈机会或生存机会减少，医疗机构及其医务人员应承担丧失机会的相应责任。比如，某肿瘤患者就诊时10年生存率是60%，由千医方的医疗过错行为使患者死亡，医方的医疗过错导致患者丧失了一定的生存机会，医方应为过错导致的机会丧失承担赔偿责任。(2)残疾或功能障碍与丧失康复机会：由千医师的过错行为导致患者的身体权、健康权受到侵害，或者丧失了疾病康复的机会。


法医学 二、法医学鉴定 身体权是指自然人维护其身体的完整性并支配其肢体、器官和其他组织的人格权。如医师在未事先获得患者同意的情况下切除患者的器官，不论该器官是正常的还是病变的，则可以认为该医师的行为直接侵害了患者的身体权。健康权是指自然人所具有的、维护自己生理功能正常运行和功能正常发挥的人格权。由千健康依赖于身体而存在，所以侵害健康权往往也侵害了身体权。对健康权的侵害与对身体权的侵害存在重合性。医疗行为对患者健康权的损害表现为对自然人生理功能的正常运行和功能完善发挥的损害，具体来说主要有：＠在当时的医疗技术条件本可以治愈的疾病未治愈；＠对患者身体正常部位的损害而导致器质性和功能性损害。丧失康复机会是指在医务人员出现医疗过错行为之前，如果患者能够得到适当的治疗，存在一定的康复机会，而由于医务人员的医疗过错行为导致患者丧失了该机会。不管这个康复的可能性大小是多少，医疗机构及其医务人员的过错使得这个康复机会减少了，也就是康复的机会在一定程度上丧失了，那么医疗机构及其医务人员应对患者的康复机会的丧失承担赔偿责任。


法医学 二、法医学鉴定 (3)错误生产、出生：错误生产是指由生下缺陷儿的双亲提起的诉讼，是孕妇在孕期担心胎儿有先天性疾病而请医疗机构诊察，医方因检查失误而告以胎儿健康，致使未堕胎而生下患有先天残疾哪的新生儿。错误出生是指由缺陷小孩本人或者其代理人提起的诉讼，主张因医方过错未告知其父母其母亲在怀孕时胎儿存在缺陷的可能性，以致父母没有机会选择是否生产，终致产下缺陷儿。在实际案件中，医疗机构及其医务人员未告知胎儿父母有关胎儿存在异常可能的情况，侵犯了其知情权及优生选择权。(4)其他损害：除了上述损害后果外，还包括由千医务人员的医疗过错行为致使患者原有病情加重或病程延长，而这种病情加重或病程延长在患者得到适当诊疗的情况下，或医务人员不发生医疗过错行为的情况下是不会发生的。因为这两种情况也是医疗纠纷诉讼的理由，是医疗损害鉴定中经常碰到并需要解决的问题。


法医学 二、法医学鉴定 3.医疗过错行为与损害后果的因果关系医疗损害后果大多与侵袭性治疗、药物不良反应以及患者自身疾病的恶化同时存在。在医疗损害侵权责任的法医学鉴定中，需要研究和鉴别医疗过错侵权损害与患者自身疾病的发展、恶化以及正常的医疗行为对人身造成的医疗损害的关系。因此，医疗过错与损害后果之间的关系问题是医疗损害侵权责任法医学鉴定中最复杂的问题。对医疗损害后果及因果关系的判定要针对不同情况，予以甄别。(1)死亡：涉及患者死亡的医疗损害纠纷，大致可以分为3种情况：l)患者的死亡完全是由医务人员的医疗过错行为所造成。如医务人员违反医疗常规未进行药物过敏试验，致使患者用药后因药物过敏而死亡。2)患者的死亡主要是由医务人员的医疗过错行为所造成，如果没有医疗过错行为的发生，患者是可以康复的，或者说是不会死亡的。如失血性休克的患者，由千医务人员检查不仔细涌诊、误诊，以致延误抢救造成患者死亡。


法医学 二、法医学鉴定 3)患者死亡的主要原因是疾病本身危重，医务人员虽然存在医疗过错行为，但这种医疗过错行为不是造成患者死亡的主要原因。如严重颅脑外伤、大面积心肌梗死、主动脉夹层动脉瘤破裂出血失血性休克致死等患者，死亡的主要原因是其本身病情危重，而非医疗过错行为。就医疗损害的司法鉴定而言，只有上述l)和2)可以认为患者死亡是由医疗过错引起，3）可以认为医疗过错造成患者的生存机会丧失。死亡和生存机会丧失作为两种不同的损害后果，其法律意义是完全不同的。(2)残疾或功能障碍：残疾或功能障碍作为一种损害后果同样可以分为3种情况。l)残疾或功能障碍完全是由医务人员的医疗过错行为所造成。如需切除肾脏、卯巢等病侧器官，而错误切除健侧器官造成肾功能不全、生育能力丧失等功能障碍。2)残疾或功能障碍主要是由医务人员的医疗过错行为所造成，如果没有医疗过错行为的发生，残疾或功能障碍是可以避免的。如骨折患者因为复位或固定不当造成骨折畸形愈合，导致骨关节功能障碍。


法医学 二、法医学鉴定 3)残疾或功能障碍的主要原因是患者本身病情所决定，而医疗过错行为只是加重了残疾或功能障碍的程度。如椎间盘突出的患者行椎间盘切除术后，患者的症状并未得到改善甚至有所加重，即使存在医疗过错行为，但造成患者残疾或肢体功能障碍的主要原因不在千医疗过错行为，主要是病情难以恢复或继续发展所致。对于1)和2)可以认为患者的残疾或功能障碍是由医疗过错引起的，而对千3)则只能认为医疗过错使患者丧失了康复机会或使原来的病情加重。


法医学 二、法医学鉴定 4.医疗过错与损害后果相关度（或参与度）判定相关度（或参与度）是指医疗过错在损害后果中原因力的大小，是判定医疗机构或医务人员责任程度的重要依据。《侵权责任法》有关医疗损害的司法解释规定，＂鉴定意见可以按照导致患者损害的全部原因、主要原因、同等原因、次要原因、轻微原因或者与患者损害无因果关系，表述诊疗行为或者医疗产品等造成患者损害的原因力大小＂。据此在司法实践中，通常将参与度分为以下几个不同的等级：(1)全部原因，即医疗行为直接导致了不良后果：该种情形意味着医疗过错行为对造成患者的人身损害具有完全作用，与患者的自身疾病无关联。比如，手术误切正常组织器官，造成机体功能障碍；误用有毒药物导致患者中毒或死亡等。(2)主要原因，即主要由医疗行为导致了不良后果：这种情形意味着医疗过错行为对造成患者的人身损害具有主要作用，而患者的自身疾病、体质等增加了医疗损害后果出现的可能性，为次要作用。如无难产因素存在时出现的新生儿产伤等。


法医学 二、法医学鉴定 (3)同等原因，医疗行为与其他原因共同导致了不良后果：该种情形意味着医疗过错行为与其他原因（如患者的伤情严重、病情复杂、对治疗的反应不佳等）共同导致患者损害的出现，而任何一个因素单独存在时都不会出现这种不良后果。比如，骨关节损伤因复位不良而导致患者关节功能障碍等。也可以根据医疗行为与“其他原因”的多少，以及它们对损害后果的影响程度，将医疗行为与损害后果的相关度作相应的调整。(4)次要原因，医疗行为属于次要因素：该种清形意味着患者的损害后果主要由其自身疾病、体质或者其他因素造成，医疗过错行为起次要作用。比如，某乳腺肿块患者在初次就诊时诊断为乳腺纤维硬化病，手术切除肿块后3个月复查发现肺部多发结节，病理活检为转移瘤，后因多器官功能衰竭死亡。医方对患者诊断错误，该过错使患者丧失了对乳腺癌有较好治疗的机会，但患者死亡是自身肿瘤多器官转移的恶化后果。


法医学 二、法医学鉴定 (5)轻微原因，医疗行为属千轻微因素：这种情形意味着患者自身疾病或其他原因是造成死亡或者功能障碍的绝对主要因素，而医疗过错只是诱发因素或者轻微因素。比如，患有隐匿性心脏病的患者在接受经食管内镜检查时突发心律失常、心搏骤停抢救无效死亡。医师因为术前检查不仔细，未能及时发现患者患有严重心脏疾患而存在过错。此时，造成患者死亡的主要原因是心脏病，而内镜检查只是诱发因素。(6)与患者损害无因果关系，不良后果与医疗过错没有关系：这意味着作为外因的医疗机构或医务入员的过错行为对千造成受害入损害没有任何原因力。如严重中毒患者、严重颅脑损伤的患者、晚期肿瘤患者等，医务人员在抢救的过程中可能会出现一定的过错，但这些病情本来就属千不可救治的范围，患者的死亡是病情发展的自然转归。医务人员虽然存在过错，但这种过错与患者的死亡没有关系。 第三节医疗事故 医疗事故(medical negligence)指医疗机构及其医务人员在医疗活动中，违反医疗卫生管理法律、行政法规、部门规章和诊疗护理规范、常规等，因过失造成患者人身伤害的事故。


法医学 一、构成与分级（一）医疗事故的构成 根据《条例》中对医疗事故的定义可以看出，医疗事故的构成也需要满足四个要件：主体是医疗机构及其医务人员；存在违法性的医疗行为；给患者造成人身损害后果；违法医疗行为与患者人身损害之间存在因果关系。在医疗事故中，医疗机构及其医务人员的违法医疗行为同样是指医疗过错行为，是非故意性的，这一点由《条例》的自身属性所决定，无需特别指出。由此可见，医疗事故的构成要件与医疗损害侵权责任的构成要件绝大部分是相同的。其中需要指出的是，二者在医疗活动的“违法性”上存在的差异。医疗事故判定的违法依据是医疗卫生管理法律、行政法规、部分规章和诊疗护理规范、常规等，而医疗损害侵权责任的鉴定依据除了前面所述的规定之外，还包括《侵权责任法》中明确规定的“注意义务”“告知义务”及“知情同意”。


法医学 （二）医疗事故的分级 医疗事故的分级对公正、公平地处理医疗事故有着重要重义，涉及卫生行政部门对医疗事故的责任划分；也涉及对事故责任机构或责任人的处罚轻重，及对患方的赔偿数额。医疗事故分级的根据和原则是当事患者人身损害的程度。按照《条例》和《医疗事故分级标准（试行）》，将医疗事故分为四级。一级医疗事故：指造成患者死亡、重度残疾的医疗事故。二级医疗事故：指造成患者中度残疾、器官组织损伤导致严重功能障碍的医疗事故。三级医疗事故：指造成患者轻度残疾、器官组织损伤导致一般功能障碍的医疗事故。四级医疗事故：指造成患者明显人身损害的其他后果的医疗事故。标准中医疗事故一级乙等至三级戊等对应伤残等级的第一至十级。该分级标准是医学会专家鉴定组进行医疗事故技术鉴定的基本根据和原则，是卫生行政部门作出行政处罚或处分的规章依据，同时也是患者及其近亲属向医疗机构主张赔偿的依据。


法医学 二、技术鉴定(—)医疗事故的技术鉴定 医疗事故技术鉴定是医疗事故行政处理的关键环节。县级以上地方人民政府卫生行政部门负责本行政区域内医疗管理工作，并由县级卫生行政部门受理医疗事故或其争议处理申请。但如果涉及患者死亡或可能是二级以上医疗事故或卫生部、省、自治区、直辖市卫生厅（局）规定的医疗事故争议时，应当向上一级人民政府卫生行政部门移交。上一级卫生行政部门受理后经审查其申请符合规定的，应交由负责医疗事故争议技术鉴定工作的医学会组织鉴定。从事医疗事故技术鉴定工作的医学会有设区的市级地方医学会及省、自治区、直辖市直接管辖的县或者县级市地方医学会，负责组织本地区医疗事故争议的首次技术鉴定；省、自治区、直辖市医学会，负责本行政区内当事人因对医疗事故争议首次技术鉴定不服而提起的再鉴定；中华医学会必要时组织疑难、复杂、并在全国有重大影响的医疗事故争议的技术鉴定工作。


法医学 二、技术鉴定(—)医疗事故的技术鉴定 医疗事故技术鉴定程序的启动有两种方式：一是卫生行政部门移交鉴定，适用于医疗机构发生重大医疗过错，且卫生行政部门认为需要进行技术鉴定时，以及争议的任何一方要求卫生行政部门移送技术鉴定时。需要说明的是，如果医患纠纷中涉及多个医疗机构，当事入只能向其中一个医疗机构所在地的卫生行政部门提出鉴定申请，若同时向多个卫生行政部门提出申请，则由卫生行政部门协商处理或由上级卫生行政部门决定受理机构。二是医疗事故争议的双方协商调解不成，共同委托申请医学会进行技术鉴定。同样的是，如果涉及多个医疗机构，医患双方不能同时或先后委托多个医学会进行鉴定，只能选择一个医学会进行医疗事故技术鉴定。医疗事故技术鉴定的依据是《医疗事故处理条例》和《医疗事故技术鉴定暂行办法》，以及卫生行政部门的法规、规章、技术规范和诊疗常规等。


法医学 二、技术鉴定(—)医疗事故的技术鉴定 受理医疗事故技术鉴定的医学会，负责组织由争议双方在专家库内挑选的专家组成鉴定组并独立地进行鉴定；通过调查研究，以医学科学为指导，分析事故产生的原因，指出原因和后果的关系，判明事故的性质，确定主要责任者和其他责任者。鉴定实行合议制，以过半数鉴定成员的意见为鉴定结论。患者死因不明和需要确定患者伤残等级的医疗事故争议，应有法医参加鉴定专家组。医疗事故技术鉴定的结论是某医疗事件是否构成医疗事故。一方当事人对首次技术鉴定结论不服时，可以按规定向医疗机构所在地的卫生行政部门提出再鉴定申请，由省级医学会组织再鉴定；或者向人民法院提起诉讼。


法医学 二、技术鉴定(—)医疗事故的技术鉴定 卫生行政部门应当对发生医疗事故的医疗机构和负有责任的医务人员依情节轻重进行行政处罚或行政处分。（二）医疗事故技术鉴定与医疗损害侵权责任鉴定的比较当前医患关系背景下，医疗损害纠纷在技术层面的解决途径主要是医疗事故技术鉴定和医疗损害侵权责任鉴定，后者也称为医疗损害司法鉴定。二者在维护医患双方合法权益、构建和谐医患关系方面发挥了极其重要的作用。但随着《中华入民共和国侵权责任法》实施以来，医疗损害司法鉴定逐渐占据主导作用，其更具有权威性、公正性、中立性，更加能够为广大患者及其家属所认可。医疗事故技术鉴定与医疗损害侵权责任鉴定之间有着诸多相同之处。首先，二者都是对医疗行为与患者损害事实进行因果关系分析、相关度（参与度）判定，其目的均是为医患纠纷案件的处理提供科学证据。其次，二者在鉴定程序方面基本相同，主要包括委托、审查、受理、分析鉴定、出具鉴定文书等流程。第三，在实践中，二者的鉴定报告书均具有法律效力，由临床医学或法医学领域专业人员制作完成。然而，在实际案件处理过程中，因检案需要往往更注重二者的不同之处。第一，鉴定性质与目的不同。医疗事故技术鉴定属千行政鉴定，是《条例》规定的，为卫生行政部门处理医患纠纷案件服务而医疗损害侵权责任鉴定属于司法鉴定，是诉讼活动的一个环节，为法院判决医疗损害赔偿责任等提供科学、客观证据。第二，鉴定启动与委托人不同。医疗事故技术鉴定一般由卫生行政部门提出，委托给医学会进行鉴定，某些情况下也可以由医患纠纷双方当事人共同协商确定启动，双方当事人共同委托进行鉴定；而医疗损害侵权责任鉴定是由医患双方或单方向当地人民法院提出申请，即启动诉讼活动，再由入民法院统一对外委托司法鉴定机构进行鉴定。第三，鉴定主体不同。根据《条例》规定，医疗事故技术鉴定只能由医学会组织专家鉴定组进行，包括临床医学及法医学专家；而医疗损害侵权责任鉴定是由获得司法鉴定执业许可的第三方司法鉴定机构进行，鉴定人员主要为法医学司法鉴定人，鉴定过程中可以邀请临床医学专家参与会鉴。第四，主体责任不同。医疗事故技术鉴定由医学会出具鉴定文书，署医学会名称，鉴定意见由参与鉴定的所有专家集体负责；而医疗损害侵权责任鉴定实行鉴定入负责制，遵循独立鉴定原则，鉴定人在鉴定文书上签名并对鉴定意见负责，若存在多人参与鉴定且对鉴定意见持有不同意见的，应当注明。第五，鉴定内容与依据不同。医疗事故技术鉴定是鉴定是否构成医疗事故及其等级，鉴定依据主要是《条例》《医疗事故分级标准（试行）》及相关卫生法律法规、规范等；而医疗损害侵权责任鉴定是明确患者医疗损害后果、医疗机构及其医务人员是否存在医疗损失，鉴定依据主要是《中华人民共和国民法通则》《侵权责任法》《刑法》及相关法律法规、规范等。


法医学 二、技术鉴定(—)医疗事故的技术鉴定  （蔡继峰）1.简述医疗纠纷、医疗事故、医疗损害的概念。2.简述医疗损害中的侵权责任构成要件。3.简述医疗损害中的注意与告知义务。4.简述医疗损害侵权责任法医学鉴定的要点。5.简述医疗损害侵权责任鉴定与医疗事故技术鉴定的区别。第十五章法医学鉴定 中华人民共和国的相关法律规定：”为了查明案情，需要解决案件中某些专门性问题的时候，应当指派、聘请有专门知识的人进行鉴定。”因此，在刑事、民事、行政等案件的审理过程中均可能会涉及鉴定问题。 —、概念与分类 涉及法医学专门问题的鉴定称为法医学鉴定(medicolega l expertise)，是司法鉴定的重要组成部分。法医鉴定人根据相关法律规定，应用法医学的理论与技术，对涉及刑事或民事案件的人体（活体）、尸体及有关物证、书证进行检验，并根据检验结果作出鉴定意见或结论，目的是为侦查、破案提供线索，为审理、审判案件提供科学依据。


法医学 —、概念与分类 法医学鉴定有多种分类方法：按照案件（事件）性质可分为刑事、民事、行政诉讼和非诉讼执法活动事件的法医学鉴定；按照鉴定内容可分为法医病理、法医临床、法医物证、法医毒物及法医司法精神病鉴定等；按照鉴定的程序可分为首次、补充及重新鉴定等。 二、法医鉴定人 法医鉴定人(medicolegal expert witness)是指具有法医学知识和经验并受司法机关的指派、委托和聘请，就所委托的法医学相关事项进行检验、分析与判定，并作出具有法律效力的法医学鉴定结论性意见的人。法医鉴定人是司法鉴定人的一种，具有与所申请从事的司法鉴定业务相关的高级专业技术职称，或相关专业执业资格或者高等院校相关专业本科以上学历，从事相关工作五年以上，或具有与所申请从事的司法鉴定业务相关工作十年以上经历，具有较强的专业技能者，均可申请成为司法鉴定人。在经过培训，考试合格后由司法行政管理部门审查批准方可获得司法鉴定人资格，成为法医鉴定人。法医鉴定人主要从业于两种鉴定机构中，司法机关内设置的鉴定机构，如公安局、检察院等内部设置的鉴定机构；经司法行政管理部门审批具有法医鉴定执业资格的社会司法鉴定机构。


法医学 三、鉴定人的权利与义务法医鉴定人在从事法医司法鉴定工作中具有相应的权利和义务。（一）鉴定人的权利 1.了解案情并要求委托人提供鉴定所需的必须材料，在材料不充分时，可要求补充提供所需要的材料。2.勘验现场、进行有关的检验。3.询问与鉴定有关的当事人、证人等相关人员。4.拒绝受理违反法律规定的委托，或在特殊情况下（业务水平所限、提供的鉴定材料不足、设备条件不充分等）无法完成鉴定项目时，拒绝接受鉴定委托。5.自主阐述鉴定观点，与其他鉴定人意见不同时，可不在鉴定文书上署名。6.拒绝解决、回答与鉴定无关的问题。7.依法获得工作报酬。 第二节鉴定程序 司法鉴定程序是指司法鉴定机构和司法鉴定人进行司法鉴定活动的方式、步骤以及相关规则的总称。鉴定程序对司法鉴定十分重要，鉴定文书是否能够起到证据作用或是否被采信，首先取决于鉴定程序的合法性。鉴定程序包括委托与受理程序以及鉴定的实施程序。


法医学 —、委托与受理 根据规定，司法鉴定机构应当统一受理司法鉴定的委托。一般情况下，民事案件可由公检法、企事业单位、律师事务所甚至个人委托司法鉴定机构进行鉴定，而刑事案件必须通过公检法等司法行政机关委托。司法鉴定机构接受鉴定委托，应当要求委托人出具鉴定委托书，提供委托人的身份证明，并提供委托鉴定事项所需的鉴定材料。委托人委托他人代理的，应当要求出具委托书。鉴定委托书应当载明委托人名称或者姓名、拟委托司法鉴定机构名称、委托鉴定事项、鉴定事项的用途以及鉴定要求等内容。委托鉴定事项属千重新鉴定的，应当在委托书中注明。委托人应当向司法鉴定机构提供真实、完整、充分的鉴定材料，并对鉴定材料的真实性、合法性负责。鉴定机构收到委托，应当对委托的鉴定事项进行审查，对属千本机构司法鉴定业务范围、委托鉴定事项的用途及鉴定要求合法、提供的鉴定材料真实、完整、充分的鉴定委托，应当予以受理。对提供的鉴定材料不完整、不充分的，司法鉴定机构可以要求委托人补充；委托入补充齐全的，可以受理。


生物化学与分子生物学 综述绪论 生物化学(biochemistry)是用化学、物理学和生物学的原理和方法，研究生物体内物质的化学组成、结构和功能，以及生命活动过程中各种化学变化过程及其与环境之间相互关系的基础生命学科。生物化学早期主要采用化学、物理学和数学的原理和方法，研究各种形式的生命现象，随着研究的发展，融入了生理学、细胞生物学、遗传学和免疫学等的理论和技术，加之近年来生物信息学的介入，使之与众多学科有着广泛的联系和交叉。20世纪50年代，伴随着（生物）物理学、遗传学、细胞学、生物信息学等学科的发展和渗透，生物化学发展进入了以研究生物大分子（主要是蛋白质和核酸）的结构与功能、进而阐明生命现象本质为核心的分子生物学(molecul ar biology)时期。分子生物学的发展揭示了生命本质的高度有序性和一致性，是人类在认识论上的重大飞跃。从广义上理解，分子生物学是生物化学的重要组成部分，也被视作生物化学的发展和延续，因此，分子生物学的飞速发展，无疑为生物化学的发展注入了生机和活力。近年来迅猛发展的生物化学学科，研究成果累累，促进了相关和交叉学科，特别是医学的发展，已成为生命科学的重要学科之一。


生物化学与分子生物学 第一节生物化学与分子生物学发展简史 生物化学一词出自於德国的Felix H，他千1877年提出“biochemie”一词，译成英语为"biochemistry"，即生物化学。人们很早就认识到生物化学是关于生物体的组成和功能的研究，但直到19世纪才真正发展成为一门独立的学科，并在20世纪初期蓬勃发展起来，近50年来又有许多重大的进展和突破，成为生命科学领域重要的前沿学科之一。20世纪50年代，苏联生物化学家提出，生物化学的发展可分为叙述生物化学、动态生物化学和机能生物化学三个阶段。第三个阶段正是分子生物学崛起、并迅速发展成为一门独立学科的阶段，故亦称为分子生物学阶段。


生物化学与分子生物学 一、叙述生物化学阶段 18世纪中叶至20世纪初是生物化学的初期阶段，也称为叙述生物化学阶段，主要研究生物体的化学组成，并对其进行分离、纯化、合成、结构测定及理化性质的研究。期间的重要贡献有：发现了生物氧化作用的本质；对脂质、糖类及氨基酸的性质进行了较为系统的研究；发现并分离了核酸；发现了维生素对人体的作用；从血液中分离了血红蛋白；证实了连接相邻氨基酸的肤键的形成，提出了蛋白质分子结构的多肤学说；体外合成了尿素、嗦呤和简单的多肤；发现酵母发酵可产生醇并产生CO2，酵母发酵过程中存在“可溶性催化剂＂，奠定了酶学的基础等。


生物化学与分子生物学 二、动态生物化学阶段 从20世纪20年代开始，生物化学学科蓬勃发展，开始认识体内各种分子的代谢变化，进入了动态生物化学阶段。例如：在营养方面，发现了人类必需氨基酸、必需脂肪酸及多种维生素；在内分泌方面，发现了多种激素，并将其分离合成；在酶学方面，认识到酶的化学本质是蛋白质，酶晶体制备获得成功；在物质代谢方面，由于化学分析及核素示踪技术的发展与应用，对生物体内主要物质的代谢途径已基本确定，包括糖代谢途径的酶促反应过程、脂肪酸B－氧化、尿素合成途径及三狻酸循环等。在生物能研究中，提出了生物能产生过程中的ATP循环学说。在这一阶段，一些技术方法在生物化学研究中的应用，如放射性核素标记、电泳和X射线晶体学等，极大地推动了学科发展。 三、机能生物化学阶段（分子生物学阶段） 20世纪后半叶以来，生物化学发展的显著特征是分子生物学的崛起。其间，物质代谢途径的研究继续发展，并进入合成代谢与代谢调节的研究。


生物化学与分子生物学 三、机能生物化学阶段（分子生物学阶段） 1.蛋白质结构与生物合成20世纪50年代初期发现了蛋白质的a－螺旋的二级结构形式；完成了胰岛素和核糖核酸酶的氨基酸序列分析；发现了转运RNA和氨酰－tRNA合成酶以及它们在蛋白质合成中的作用，阐明了氨基酸参与蛋白质合成的活化机制；利用X－射线衍射和冷冻电镜技术解析了烟草花叶病病毒的结构等。2. DNA双螺旋结构和中心法则关千遗传物质DNA的研究可以看作是第三阶段的标志性研究。1953年，Watson JD和C rick FH提出DNA双螺旋结构模型，为揭示遗传信息传递规律奠定了基础；同年，Brenner S提出信使RNA的概念，并证实了其在指导合成蛋白质中的作用；随后，tRNA的序列和结构被确立，遗传密码被破译。此后，对DNA的复制机制、RNA的转录过程以及蛋白质合成过程进行了深入研究；通过对大肠杆菌乳糖代谢的研究，阐明了基因通过控制酶的生物合成调节细胞代谢的模式，提出了操纵子学说。这些成果深化了人们对核酸与蛋白质的关系及其在生命活动中作用的认识。


生物化学与分子生物学 三、机能生物化学阶段（分子生物学阶段） 2003年9月，DNA元件百科全书(the Encyclopedia of DNA Elements, ENCODE)计划正式启动，其目的在于鉴定人类基因组中所有的功能片段。蛋白质组学(proteomics)研究包括阐明蛋白质的定位、结构与功能、相互作用以及特定时空的蛋白质表达谱等，已成为生物化学的又一研究热点。由于蛋白质具有更为复杂的三维结构，无疑确定人类所有蛋白质的结构比测定大类基因组序列更具挑战性。转录物组学(transcriptomics)研究细胞在某一功能状态下基因组转录产生的全部转录物的种类、结构和功能。RNA组学(RNomics)主要研究snmRNA的种类、结构、功能等，探讨同一生物不同组织细胞或同一细胞在不同时空状态下snmRNA的表达谱及其功能的变化及其与蛋白质的相互作用。代谢组学(metabonomics)研究的是生物体对外源性物质的刺激、环境变化或遗传修饰所作出的所有代谢应答的全貌和动态变化过程，其研究对象为完整的多细胞生物系统，包括了生命个体与环境的相互作用。


生物化学与分子生物学 三、机能生物化学阶段（分子生物学阶段） 糖组学(glycomics)主要研究单个生物体所包含的所有聚糖的结构、功能（包括与蛋白质的相互作用）等生物学作用，糖组学的出现使人类可以更深刻理解第三类生物信息大分子—一聚糖在生命活动中的作用。 绪论 总之，阐明人类基因组功能是一项多学科的任务，正吸引着生物学、医学、化学、物理、数学、工程和计算机等领域的学者共同参与，从中整合所有基因组信息，分析各种数据并提取其生物学意义，因而产生了一门前景广阔的新兴学科一生物信息学(bioinformat ics)。尽管生物化学与分子生物学的发展异常迅速，但人类基因组序列的揭晓仅是序幕而已，生命本质的阐明任重而道远。 四、中国科学家对生物化学发展的贡献 早在西方生物化学诞生之前，我们的祖先就已在生产、饮食以及医疗等方面积累的丰富的经验，其中许多成为现代生物化学的发展基础。


生物化学与分子生物学 四、中国科学家对生物化学发展的贡献 公元前22世纪，我国人民已能酿酒，这是我国古代用“曲”作“媒＂（即酶）催化谷物淀粉发酵的实践。周礼中有造酱、制怡的记载，伤寒论中用豆鼓作为健胃剂；内经素问中有关千糖的营养价值的记载，并记载了完全膳食必备的条件，且区分了谷、畜、果、蔬四类食物的营养性质。我们现在也已知道，古入用于治疗预防＂脚气病”“夜盲症”的药品或食品富含维生素B1或维生素A。本草纲目中不仅记录了上千种的药物，并且对人体的代谢物及分泌物进行了比较详细的记载。


生物化学与分子生物学 四、中国科学家对生物化学发展的贡献 近代生物化学发展时期，我国生物化学家吴宪等在血液化学分析方面，创立了血滤液的制备和血糖测定法；在蛋白质研究中提出了蛋白质变性学说。我国生物化学家刘思职在免疫化学领域，用定量分析方法研究抗原抗体反应机制，成为免疫化学的创始人之一。1965年，我国科学家首先采用人工方法合成了具有生物活性的牛胰岛素，解出了猪胰岛素的晶体结构；1981年，采用了有机合成和酶促相结合的方法成功地合成了酵母丙氨酰tRNA。此外，在酶学、蛋白质结构、生物膜结构与功能方面的研究都有举世瞩目的成就。近年来，我国的基因工程、蛋白质工程、新基因的克隆与功能、疾病相关基因的定位克隆及其功能研究均取得了重要的成果。特别要指出的是，人类基因组序列草图的完成也有我国科学家的一份贡献。


生物化学与分子生物学 四、中国科学家对生物化学发展的贡献 第二节当代生物化学与分子生物学研究的主要内容生物化学与分子生物学因其应用领域不同，可分为工业、农业、海洋、医学生物化学与分子生物学等。又可因研究对象不同，分为动物、植物、微生物生物化学与分子生物学等。生物化学与分子生物学的研究内容十分广泛，包括生物个体的物质结构、化学组成、化学变化、生物合成及其调节，以及这些物质组成、变化、调节与功能的关系等，从分子水平阐明生物体生命活动的本质和规律。当代生物化学与分子生物学的研究主要集中在以下几个方面。


生物化学与分子生物学 一、生物分子的结构与功能 组成生物个体的化学成分，包括无机物、有机小分子和生物大分子。体内生物大分子的种类繁多，结构复杂，但其结构有一定的规律性，都是由基本结构单位按一定顺序和方式连接而形成的多聚体(polyme1)，分子量一般大千l04kD。核酸、蛋白质、多糖、蛋白聚糖和复合脂质等是体内重要的生物大分子，它们都是由各自基本组成单位构成的多聚体。例如，由核背酸作为基本组成单位，通过磷酸二酣键连接形成多核昔酸——核酸；由氨基酸作为基本组成单位，通过肤键连接形成多肤链－蛋白质；聚糖也是由一定的基本单位聚合而成。生物大分子的重要特征之一是具有信息功能，由此也称之为生物信息分子。


生物化学与分子生物学 一、生物分子的结构与功能 对生物大分子的研究，除了确定其一级结构（基本组成单位的种类、排列顺序和方式）外，更重要的是研究其空间结构及其与功能的关系。分子结构是功能的基础，而功能则是结构的体现。生物大分子的功能还需通过分子之间的相互识别和相互作用而实现。例如，蛋白质与蛋白质的相互作用在细胞信号转导中起重要作用；蛋白质与蛋白质、蛋白质与核酸、核酸与核酸的相互作用在基因表达调控中发挥着决定性作用。由此可见，分子结构、分子识别和分子的相互作用是执行生物信息分子功能的基本要素，而这一领域的研究是当今生物化学的热点之一。


生物化学与分子生物学 二、物质代谢及其调节 生命体不同千无生命体的基本特征是新陈代谢。每个个体一刻不停地与外环境进行物质交换，摄入养料排出废物，以维持体内环境的相对稳定，从而延续生命。据估计，以60岁年龄计算，一个人在一生中与环境进行着大量的物质交换，约相当千60000kg水、10000kg糖类、600kg蛋白质以及1000kg脂质。因此，正常的物质代谢是正常生命过程的必要条件，若物质代谢发生紊乱则可引起疾病。目前对生物体内的主要物质代谢途径已基本清楚，但仍有众多的问题有待探讨。例如，物质代谢中的绝大多数化学反应是由酶催化的，酶的结构和酶量的变化对物质代谢的调节起着重要作用。物质代谢有序性调节的分子机制尚需进一步阐明。此外，细胞信息传递参与多种物质代谢及与其相关的生长、增殖、分化等生命过程的调节。细胞信息传递的机制及网络也是现代生物化学研究的重要课题。


生物化学与分子生物学 三、基因信息传递及其调控 基因信息传递涉及遗传、变异、生长、分化等诸多生命过程，也与遗传病、恶性肿瘤、心血管病等多种疾病的发病机制有关。因此，基因信息的研究在生命科学中的作用越显重要。关千基因信息的研究，不仅包括DNA的结构与功能，更重要的是对DNA复制、基因转录、蛋白质生物合成等基因信息传递过程的机制及基因表达的时空规律进行研究。目前基因表达调控主要集中在细胞信号转导研究、转录因子研究和RNA剪辑研究三个方面。DNA重组、转基因、基因敲除、新基因克隆、人类基因组及功能基因组研究等的发展，将大大推动这一领域的研究进程。


生物化学与分子生物学 第三节生物化学与分子生物学与其他学科的联系 一、生物化学已成为生物学、医学各学科之间相互联系的共同语言以研究生命现象与本质为基础的生物学是一个涵盖众多学科的生命科学领域，包括形态学、分类学、生理学、生物化学、遗传学、生态学等。当今生物化学又是生命科学中进展迅速的重要学科之一，它的理论和技术巳渗透到生物学各学科乃至基础医学和临床医学的各个领域，使之产生了许多新兴的交叉学科，如分子遗传学、分子免疫学、分子微生物学、分子病理学和分子药理学等。总而言之，生物化学已成为生物学各学科之间、医学各学科之间相互联系的共同语言。


生物化学与分子生物学 第三节生物化学与分子生物学与其他学科的联系 二、生物化学为推动医学各学科发展作出了重要的贡献生物化学与分子生物学是基础医学的必修课程，讲述正常入体的生物化学以及疾病过程中的生物化学相关间题，与医学有着紧密的联系。基础医学各学科主要是阐述人体正常、异常的结构与功能等，临床医学各学科则研究疾病发生、发展机制及诊断、治疗等，而生物化学与分子生物学为医学各学科从分子水平上研究正常或疾病状态时人体结构与功能乃至疾病预防、诊断与治疗，提供了理论与技术，对推动医学各学科的新发展作出了重要的贡献。例如，近年来对人们十分关注的心脑血管疾病、恶性肿瘤、代谢性疾病、免疫性疾病、神经系统疾病等重大疾病进行了分子水平的研究，在疾病的发生、发展、诊断和治疗方面取得了长足的进步。疾病相关基因克隆、重大疾病发病机制研究、基因芯片与蛋白质芯片在诊断中的应用、基因治疗以及应用重组DNA技术生产蛋白质、多肤类药物等方面的深入研究，无不与生物化学与分子生物学的理论与技术相关。可以相信，随着生物化学与分子生物学的进一步发展，将给临床医学的诊断和治疗带来全新的理念。


生物化学与分子生物学 第三节生物化学与分子生物学与其他学科的联系 生物化学与分子生物学的发展推动这些交叉学科发展的同时，也使自身吸取了众学科之长，更具生命力。随着近代医学的发展，越来越多地将生物化学与分子生物学的理论和技术应用千疾病的预防、诊断和治疗，从分子水平探讨各种疾病的发生、发展机制，也已成为当代医学研究的共同目标。因此，学习和掌握生物化学知识，除理解生命现象的本质与入体正常生理过程的分子机制外，更重要的是为进一步学习基础医学其他各课程和临床医学打下扎实的生物化学基础。（周春燕药立波）


生物化学与分子生物学 第一篇生物大分子结构与功能 的核昔酸序列富含嗦呤时，对应的互补链必然是富含瞪唗，它们形成了正常的DNA双链。如果还有一条富含密唗的单链（其序列与富含啥唗链具有极高的相似度），并且环境条件为酸性时，这条链上的密唗就会与双链中的嗦呤形成Hoogsteen氢键，从而生成了DNA的三链结构(triplex)。入们曾经利用这样的三链结构来尝试着调控基因的表达。根据某些基因的序列特征（例如富含嗦呤的序列），人们设计了富含l密唗的寡核昔酸链。由于这条寡核甘酸链与这一段双链DNA的序列有着碱基互补关系，它可以嵌入在双链DNA的大沟中形成了三链结构，以此于扰调控因子的结合，影响该基因的复制或转录。


生物化学与分子生物学 第一篇生物大分子结构与功能 真核生物染色体3'－端是一段高度重复的富含GT的单链，被称为端粒(telomere)，例如人端粒区的碱基序列是(TTAGGG)，＇，其重复度可达数百乃至上千。作为单链结构的端粒，具有较大的柔韧度，可以自身回折形成一个称为G－四链(G-quadruplex)的特殊结构。这个G－四链结构的核心是由4个鸟嗦呤通过8对Hoogsteen氢键形成的G－平面(tetrad或quartet)（图2-13)。若千个G－平面的堆积使富含鸟嗦呤的重复序列形成了G－四链结构。人们推测这种G－四链结构是用来保护端粒的完整性。近来，人们还发现某些癌基因的启动子和mRNA的3'－非翻译区都有一些富含鸟嗦呤的序列。这些序列可以通过形成特定的G－四链结构对基因转录和蛋白质合成进行适度的调控。受离子类型、离子浓度、鸟嗦呤G排列顺序的影响，富含鸟嗦呤的序列可以形成具有不同拓扑构象的G－四链体。


生物化学与分子生物学 （汤其群）第一章蛋白质的结构与功能 蛋白质是生命活动的最主要的载体，更是功能执行者。因此，蛋白质是生物体内最重要的生物大分子之一。早在1838年，荷兰科学家G. J. Mulder引入“protei n"（源自希腊字proteios，意为pri mary)一词来表示这类分子。1833年从麦芽中分离淀粉酶，随后从胃液中分离到类似胃蛋白酶的物质，推动了以酶为主体的蛋白质研究；1864年，血红蛋白被分离并结晶；19世纪末，证明蛋白质由氨基酸组成，并利用氨基酸合成了多种短肤；20世纪初，应用X线衍射技术发现了蛋白质的二级结构－a-螺旋，以及完成了胰岛素一级结构测定；20世纪中叶各种蛋白质分析技术相继建立，促进了蛋白质研究迅速发展；1962年，确定了血红蛋白的四级结构；20世纪90年代以后，随着入类基因组计划实施，功能基因组与蛋白质组计划的展开，特别是对蛋白质复杂多样的结构功能、相互作用与动态变化的深入研究，使蛋白质结构与功能的研究达到新的高峰。


生物化学与分子生物学 第一节蛋白质的分子组成 生物体结构越复杂，其蛋白质种类和功能也越繁多。具有复杂空间结构的蛋白质(protein)不仅是生物体的重要结构物质之一，而且承担着各种生物学功能，其动态功能包括化学催化反应、免疫反应、血液凝固、物质代谢调控、基因表达调控和肌收缩等功能；就其结构功能而言，蛋白质提供结缔组织和骨的基质、形成组织形态等。显而易见，普遍存在于生物界的蛋白质是生物体的重要组成成分和生命活动的基本物质基础，也是生物体中含量最丰富的生物大分子(biomacromolecule)，约占人体固体成分的45%，而在细胞中可达细胞干重的70％以上。蛋白质分布广泛，几乎所有的器官组织都含有蛋白质。一个真核细胞可有数万种蛋白质，各自有特殊的结构和功能。尽管蛋白质的种类繁多，结构各异，但元素组成相似，主要有碳(50%-55%）、氢(6%-7%）、氧(19%-24%）、氮(13%-19%）和硫(0~4%）。有些蛋白质还含有少量磷或金属元素铁、铜、锌、猛、钻、铝等，个别蛋白质还含有候。各种蛋白质的含氮量很接近，平均为16%。由千蛋白质是体内的主要含氮物质，因此测定生物样品的含氮量就可按下式推算出蛋白质大致含量：每克样品含氮克数X6.25X100=100g样品中蛋白质含量(g%)—、L-o:－氨基酸是蛋臼质的基本结构单位人体内蛋白质是以20种氨基酸(amino ac id)为原料合成的多聚体，因此氨基酸是组成蛋白质的基本单位，只是不同蛋白质的各种氨基酸的含量与排列顺序不同而巳。蛋白质受酸、碱或蛋白酶作用而水解产生游离氨基酸。存在于自然界中的氨基酸有300余种，参与蛋白质合成的氨基酸一般有20种，通常是L-cx－氨基酸（除甘氨酸外）。（动画1-1"L型氨基酸3D结构展示“)由图1-1可见，连在—coo一基上的碳称为(X-碳原子，为不对称碳原子（甘氨酸除外），不同的氨基酸其侧链(R)结构各异。除了20种基本的氨基酸外，近年发现硒代半胱氨酸在某些情况下也可用千合成蛋白质。硒代半胱氨酸从结构上来看，硒原子替代了半胱氨酸分子中的硫原子。硒代半胱氨酸存在于少数天然蛋白质中，包括过氧化物酶和电子传递链中的还原酶严严等。硒代半胱氨酸参与蛋白质合成时，并不是由目前已HO—C-I H沁{—C-H知的密码子编码，具体机制尚不完全清楚。另外在产甲CH20H阮烧菌的甲胺甲基转移酶中发现了咄咯赖氨酸。D型氨基L-甘油醋L－丙氨酸酸至今仅发现于微生物膜内的D－谷氨酸、个别抗生素中coo-coo-（例如短杅菌肤含有D－苯丙氨酸）及低等生物体内（例如H3N一c一H H3N一c一H蚳躬I D－丝氨酸）。（动画1-2"D型氨基酸3D结构展CH3R不）L-丙氨酸L－氨基配通式体内也存在若干不参与蛋白质合成但具有重要生理(R为侧链）作用的L-a－氨基酸，如参与合成尿素的鸟氨酸(orn ithine)、图1-1L甘油程和L氨基酸瓜氨酸(citrulline)和精氨酸代唬珀酸(argininosuccinate)。


生物化学与分子生物学 第一节蛋白质的分子组成 二、氨基酸可根据其侧链结构和理化性质进行分类20种氨基酸根据其侧链的结构和理化性质可分成5类：CD非极性脂肪族氨基酸；＠极性中性氨基酸；＠芳香族氨基酸；＠酸性氨基酸；＠碱性氨基酸（表1-1)。 结构式中文名英文名缩写符号等电点{pl)l非极性脂肪族氨基酸妯甘氨酸Glycine Gly5.97妯丙氨酸Alanin e Ala6.00 H3C\H3C/CH-CH-Coo-颌氨酸Valin e Val v5.96 LCH— CH2-CH-cooH3C/ 亮氨酸Leucine Leu5.98异亮氨酸[soleucine Ile6.02N coo-脯氨酸Prol111e Pro p6.30 CH2-CH2-CH—coo I I甲硫氨酸Met hionine Met M5.74 2.极性中性氨基酸I I丝氨酸Serine Ser s5.68 CH2—CH—coo I I半胱氨酸Cysteine Cys c5.07比N—C-CH2-CH-coo-NII天冬酰胺Asparagine Asn5.41


生物化学与分子生物学 10第—篇生物大分子结构与功能 续表结构式中文名英文名缩写符号等电点(pl)比N—C—CH2-CH2-CH-coo-II I1谷氨酰胺Glutam ine Gin Q5.65CH3-CH-CH-Coo-I I苏氨酸Threonin e Thr T5.60苯丙氨酸Phenylalanin e Phe F5.48NH3+HO勹CH2飞H-coo-酪氨酸Tyrosm e Tyr Y5.66NH3+C=NH2+NH3+精氨酸Arginin e Arg R10.76「1-CH2—CH—cooHI组氨酸Histidine His7.59一般而言，非极性脂肪族氨基酸在水溶液中的溶解度小千极性中性氨基酸；芳香族氨基酸中苯基的疏水性较强，酚基和时1啋基在一定条件下可解离；酸性氨基酸的侧链都含有狻基；而碱性氨基酸的侧链分别含有氨基、肌基或咪挫基。


生物化学与分子生物学 10第—篇生物大分子结构与功能 脯氨酸和半胱氨酸结构较为特殊。脯氨酸应属亚氨基酸，N在杂环中移动的自由度受限制，但其亚氨基仍能与另一狻基形成肤键。脯氨酸在蛋白质合成加工时可被修饰成经脯氨酸；半胱氨酸琉基失去质子的倾向较其他氨基酸为大，其极性最强；2个半胱氨酸通过脱氢后以二硫键相连接，形成胱氨酸（图1-2)。蛋白质中有不少半胱氨酸以胱氨酸形式存在2H＿三碑愿-ooc—CH—CH2-SH ll:S-CH2-CH-COO一一一—..-ooc-<;:H-CH,-S-S-CH,—CH-COO+NH3NH3+NH3如在蛋白质翻译后的修饰过程中，脯氨酸和赖氨酸可分别被轻化为轻脯氨酸和轻赖氨酸。蛋白质分子中20种氨基酸残基的某些基团还可被甲基化、甲酰化、乙酰化、异戊二烯化和磷酸化等。这些翻译后修饰，可改变蛋白质的溶解度、稳定性、亚细胞定位和与其他细胞蛋白质相互作用的性质等，体现了蛋白质生物多样性的一个方面。


生物化学与分子生物学 三、氨基酸具有共同或特异的理化性质（一）氨基酸具有两性解离的性质 由千所有氨基酸都含有碱性的a－氨基和酸性的a－狻基，可在酸性溶液中与质子(W)结合呈带正电荷的阳离子(-NH3+），也可在碱性溶液中与Off结合，失去质子变成带负电荷的阴离子(—COO-），因此氨基酸是一种两性电解质，具有两性解离的特性。氨基酸的解离方式取决于其所处溶液的酸碱度。在某一pH的溶液中，氨基酸解离成阳离子和阴离子的趋势及程度相等，成为兼性离子，呈电中性，此时色氨酸溶液的pH称为该氨基酸的等电点(amino acid isoelectnc point,pl)。通常氨基酸的pI是由a－狻基和a－氨基的解离常数的负对数p凡和pK2决定的。pI计算公式为：pI=－（pK1+沁）。如丙氨酸pK-COOH=2.34,pK-NH2=9.69，所以丙氨酸的pI＝½(2.34+9.69)=6.02c若一个氨基酸有3个可奋解离基团，写出它们电离式后取兼性离子两边的pK的平均值，即为此氨基酸的pI。


生物化学与分子生物学 三、氨基酸具有共同或特异的理化性质（一）氨基酸具有两性解离的性质 （二）含共扼双键的氨基酸具有紫外线吸收性质酪氨酸根据氨基酸的吸收光谱，含有共扼双键的色氨酸、酪氨酸的最大吸收峰在280nm波长附近（图1-3)。由千大多数蛋白质含有酪氨酸和色氨酸残基，所以测定蛋白质溶液280nm的光吸收值，是分析溶液中蛋白质含量的快速简便的0240250260270280290300310方法。波长(nm)（三）氨基酸与苟三酮反应生成蓝紫色化合物图1-3芳香族氨基酸的紫外线吸收苗三酮反应(n inhydrin reaction)指的是苗三酮水合物在弱酸性溶液中与氨基酸共加热时，氨基酸被氧化脱氨、脱狻，而苗三酮水合物被还原，其还原物可与氨基酸加热分解产生的氨结合，再与另一分子讳三酮缩合成为蓝紫色的化合物，此化合物最大吸收峰在570nm波长处。由千此吸收峰值的大小与氨基酸释放出的氨量成正比，因此可作为氨基酸定量分析方法。


生物化学与分子生物学 四、氨基酸通过脓键连接而形成蛋白质或肤 早在1890—1910年间，德国化学家E. Fischer已充分证明蛋白质中的氨基酸相互结合而生成肤(peptide)，例如1分子甘氨酸的a－狻基和1分子甘氨酸的a－氨基脱去1分子水缩合成为甘氨酰甘氨酸，这是最简单的肤，即二肤。在甘氨酰甘氨酸分子中连接两个氨基酸的酰胺键称为肤键(peptid e bond)（图1-4)。二肤通过肤键与另一分子氨基酸缩合生成三肤。此反应可继续进行，依次生成四肤、五肤......一般而言，由2~20个氨基酸相连而成的肤称为寡肤(oligopeptide)，而更多的氨基酸相连而成的肤称为多肤(polypeptide)。多肤链有两端，其游离a－氨基的一端称氨基末端(amino terminal）或N－端，游离a－狻基的一端称为狻基末端(carboxyl terminal）或C-端。肤链中的氨基酸分子因脱水缩合而基团不全，被称为氨基酸残基(amino acid residu e)。


生物化学与分子生物学 12第一篇生物大分子结构与功能肤键 —I夕诧。n夕\。－比0|()II||/\。H_＿＿＿＿＿＿凡H OH H H H OH蛋白质是由许多氨基酸残基组成、折叠成特定的空间结构、并具有特定生物学功能的多肤。一般而论，蛋白质的氨基酸残基数通常在50个以上，50个氨基酸残基以下则仍称为多肤。例如，常把由39个氨基酸残基组成的促肾上腺皮质激素称作为多肤，而把含有51个氨基酸残基、分子量为5733的胰岛素称作蛋白质。 五、生物活性脓具有生理活性及多样性 人体内存在许多具有生物活性的低分子量的肤，有的仅三肤，有的属寡肤或多肤，在代谢调节、神经传导等方面起着重要的作用。随着肤类药物的发展，许多化学合成或重组DNA技术制备的肤类药物和疫苗巳在疾病预防和治疗方面取得成效。


生物化学与分子生物学 五、生物活性脓具有生理活性及多样性 1谷胱甘脓谷胱甘肤(glutathione, GSH)是由谷氨酸、半胱氨酸和甘氨酸组成的三肤。第一个肤键是非a肤键，由谷氨酸丫－狻基与半胱氨酸的氨基组成（图1-5)，分子中半胱氨酸的琉基是该化合物的主要功能基团。GSH的琉基具有还原性，可作为体内重要的还原剂保护体内蛋白质或酶分子中硫基免遭氧化，使蛋白质或酶处在活性沪状态。在谷胱甘肤过氧化物酶的催化下，GSH可还原细胞内产生的『f比r H202，使其变成H20，与此同时，GSH被氧化成氧化型谷胱甘肤(GSSG)/C\/CH\/N\（图1-6)，后者在谷胱甘肤还原酶催化下，再生成GSH。此外，GSH的伴？『严严2H O coo硫基还有嗜核特性，能与外源的嗜电子毒物如致癌剂或药物等结合，从而阻断这些化合物与DNA、RNA或蛋白质结合，以保护机体免遭毒物H—C|—NH2COOH损害。


生物化学与分子生物学 五、生物活性脓具有生理活性及多样性 2.多肤类激素及神经肤体内有许多激素属霖肤或多肤，例如属图1-5谷胱甘肤于下丘脑－垂体－肾上腺皮质轴的催产素(9肤）、加压素(9肤）、促肾上腺皮质激素(39肤）、促甲状腺素释放激素(3肤）等。促甲状腺素释放激素是一个特殊结构的三肤（图1-7），其N－端的谷氨酸环化成为焦谷氨酸(pyroglutamjc acid), C－端的脯氨酸残基酰化成为脯氨酰胺，它由下丘脑分泌，可促进腺垂体分泌促甲状腺素。 NADI).焦谷氨酸。：组氨酸。：脯氨酰胺H2022GSH三了12飞飞—` 有一类在神经传导过程中起信号转导作用的肤类被称为神经肤(neuropeptide)。较早发现的有脑啡肤(5肤）、B－内啡肤(31肤）和强啡肤(17肤）等。近年还发现孤啡肤(17肤），其一级结构类似于强啡肤。它们与中枢神经系统产生痛觉抑制有密切关系。因此很早就被用千临床的镇痛治疗。除此以外，神经肤还包括P物质(10肤）、神经肤Y等。随着脑科学的发展，相信将发现更多的在神经系统中起着重要作用的生物活性肤或蛋白质。


生物化学与分子生物学 第一章蛋白质的结构与功能第二节蛋白质的分子结构 蛋白质分子是由许多氨基酸通过肤键相连形成的生物大分子。入体内具有生理功能的蛋白质大都是有序结构，每种蛋白质都有其一定的氨基酸种类、组成百分比、氨基酸排列顺序以及肤链空间的特定排布位置。因此由氨基酸排列顺序及肤链的空间排布等所构成的蛋白质分子结构，才真正体现蛋白质的个性，是每种蛋白质具有独特生理功能的结构基础。由于参与蛋白质生物合成的氨基酸有20种，且蛋白质的分子量均较大，因此蛋白质的氨基酸排列顺序和空间位置几乎是无穷尽的，足以为人体多达数以万计的蛋白质提供各异的氨基酸序列和特定的空间结构，使蛋白质完成生命所赋予的数以千万计的生理功能。1952年丹麦科学家L. Linderstrom建议将蛋白质复杂的分子结构分成4个层次，即一级、二级、三级、四级结构，后三者统称为高级结构或空间构象(conformation)。蛋白质的空间构象涵盖了蛋白质分子中的每一原子在三维空间的相对位置，它们是蛋白质特有性质和功能的结构基础。但并非所有的蛋白质都有四级结构，由一条肤链形成的蛋白质只有一级、二级和三级结构，由2条或2条以上肤链形成的蛋白质才有四级结构。


生物化学与分子生物学 —、氨基酸的排列顺序决定蛋白质的一级结构 蛋白质一级结构是理解蛋白质结构、作用机制以及生理功能的必要基础。在蛋白质分子中，从N端至C－端的氨基酸排列顺序称为蛋白质一级结构(pro tein primary structure)。蛋白质一级结构中的主要化学键是肤键；此外，蛋白质分子中所有二硫键的位置也属千一级结构范畴。牛胰岛素是第一个被测定一级结构的蛋白质分子，由英国化学家F. Sanger于1953年完成，因此他于1958年获得诺贝尔化学奖。图1-8为牛胰岛素的一级结构，胰岛素有A和B二条多肤链，A链有21个氨基酸残基，B链有30个氨基酸残基。如果把氨基酸序列(amino acid sequence)标上数码，应以氨基末端为1号，依次向狻基末端排列。牛胰岛素分子中有3个二硫键，1个位于A链内，称为链内二硫键，由A链的第6位和第11位半胱氨酸的琉基脱氢而形成，另2个二硫键位于A、B两链间（图1-8)，称为链间二硫键。体内种类繁多的蛋白质，其一级结构各不相同，一级结构是蛋白质空间构象和特异生物学功能的基础。然而，随着对蛋白质结构研究的深入，已认识到蛋白质一级结构并不是决定蛋白质空间构象的唯一因素。


生物化学与分子生物学 —、氨基酸的排列顺序决定蛋白质的一级结构 目前巳知一级结构的蛋白质数量已相当可观，并且还以更快的速度增加。国际互联网有若干重要的蛋白质数据库(updated protein database)，例如EMBL(European Molecular Biology Laboratory Data V价岔14第一篇生物大分子结构与功能Library)、Genbank(Genetic Sequence Databank)和PIR(Protein Identification Resource Sequence Database)等，收集了大量最新的蛋白质一级结构及其他资料，为蛋白质结构与功能的深入研究提供了便利。


生物化学与分子生物学 —、氨基酸的排列顺序决定蛋白质的一级结构 二、多肤链的局部有规则重复的主链构象为蛋白质二级结构蛋白质二级结构(protein secondary structure)是指蛋白质分子中某一段肤链的局部空间结构，也就是该段肤链主链骨架原子的相对空间位置，并不涉及氨基酸残基侧链的构象。所谓肤链主链骨架原子即N（氨基氮原子）、Ca(a－碳原子）和C（叛基碳原子）3个原子依次重复排列。蛋白质二级结构主要包括a－螺旋、B－折叠、B－转角和0环。由于蛋白质的分子扯硕大，因此，一个蛋白质分子可含有多种二级结构或多个同种二级结构，而且在蛋白质分子内空间上相邻的2个以上的二级结构还可协同完成特定的功能。


生物化学与分子生物学 —、氨基酸的排列顺序决定蛋白质的一级结构 图1-9肤键与肤单元与立的键角以0表示，立与C的键旋转角度以申表示（一）参与肤键形成的6个原子在同一平面上20世纪30年代末，L. Pauling和R. B. Corey应用X－射线衍射技术研究氨基酸和霖肤的晶体结构，其目的是要获得一组标准键长和键角，以推导肤的构象，最终提出了肤单元(peptide unit)概念。参与肤键的6个原子cal、C、0、N、H、心位于同一平面，己和C心在平面上所处的位置为反式(trans)构型，此同一平面上的6个原子构成了所谓的肤单元（图19)。其中肤键(C—N)的键长为0.132nm，该键长介于C-N的单键长(O.149nm)和双键长(O.127nm)之间，所以有一定程度双键性能，不能自由旋转。而立分别与N和C（朕基碳）相连的键都是典型的单键，可以自由旋转，N与立的键角以0表示，立与C的键


生物化学与分子生物学 —、氨基酸的排列顺序决定蛋白质的一级结构 T旋转角度以申表示（图1-9)。也正由千肤单元上立原子所连的两个单键的自由旋转角度，决定了两个相邻的肤单元平面的相对空.间位置。（二）cx-螺旋是常见的蛋白质二级结构Pauling和Corey根据实验数据提出了两种肤链局部主链原子的空间构象的分子模型，称为a－螺旋(a-helix)和B折叠(~pleated sh eet)，它们是蛋白质二级结构的主-－－－－氢键佐礼要形式。在a－螺旋结构（图1-10)中，多肤链图1-10a-螺旋平行。（动画1-3飞－螺旋3D结构展示“)（三）B折叠使多肤链形成片层结构1-4"[3－折叠3D结构展示“)（四）p转角和Q－环存在于球状蛋白质中角常发生于肤链进行180°回折时的转角上。B－转角通常由4个氨基酸残基组成，其第一个残基的朕基氧(O)与第四个残基的氨基氢(H)可形成氢键。B－转角的结构较特殊，第二个残基常为脯氨酸，其他常见残基有甘氨酸、天冬氨酸、天冬酰胺和色氨酸。有2种类型的B－转角，分别是转角I和转角lI。I型B转角和Il型B转角非常相似，只是其中肤键的二面角申和0角有所不同。lI型B转角的第3个残基往往是甘氨酸。的主链围绕中心轴作有规律的螺旋式上升，螺旋的走向为顺时针方向，即所谓右手螺旋，其申为－47°'中为－57°，氨基酸侧链伸向螺旋外侧。每3.6个氨基酸残基螺旋上升一圈（即旋转360°)，螺距为54nm。嫘旋的每个肤键的NH和第四个肤键的朕基氧形成氢键，氢键的方向与螺旋长轴基本0. a—一般而言，20种氨基酸均可参与组成螺旋结构，但是Ala、Glu、Le和Me比Gl、Pro、Ser及T汀ta－uy更常见。在蛋白质表面存在的－螺旋，常具有两性特点即由3至4个疏水氨基酸残基组成的肤段与a，由3~4个亲水氨基酸残基组成的肤段交替出现，致使螺旋的一侧为疏水性氨基酸，另一侧为亲水a－性氨基酸，使之能在极性或非极性环境中存在。这种两性螺旋可见于血浆脂蛋白、多肤激素和钙a－调蛋白激酶等。肌红蛋白和血红蛋白分子中有许多肤链段落呈－螺旋结构。毛发的角蛋白、肌组织a的肌球蛋白以及血凝块中的纤维蛋白，它们的多肤链几乎全长都卷曲成螺旋。数条螺旋状的多a－a－肤链可缠绕起来，形成缆索，从而增强其机械强度，并具有可伸缩性（弹性）。B折叠与螺旋的形状截然不同，呈折纸状。在住折叠结构（图1-11)中多肤链充分伸展，每个a肤单元以立为旋转点，依次折叠成锯齿状结构，氨基酸残基侧链交替地位于锯齿状结构的上下方。所形成的锯齿状结构一般比较短，只含5~8个氨基酸残基。一条肤链内的若干肤段的锯齿状结构可平行排列，分子内相距较远的两个肤段可通过折叠而形成相同走向，也可通过回折而形成相反走向。走向相反时，两个反平行肤段的间距为0.70nm并通过肤链间的肤键跋基氧和亚氨基氢形成氢键，来，稳固B折叠结构，蚕丝蛋白几乎都是B－折叠结构，许多蛋白质既有－螺旋又有B－折叠结构。（动画－a除－螺旋和B－折叠外，蛋白质二级结构还包括B－转角([3-turn)（图1-12)和0环(flloop)。B－转a..


生物化学与分子生物学 —、氨基酸的排列顺序决定蛋白质的一级结构 0环是存在于球状蛋白质中的一种二级结构。这类肤段形状象希腊字母0，所以称0环。9环这种结构总是出现在蛋白质分子的表面，而且以亲水残基为主，在分子识别中可能起重要作用。 （五）氨基酸残基的侧链影响二级结构的形成 蛋白质二级结构是以一级结构为基础的。一段肤链其氨基酸残基的侧链适合形成a－螺旋或B..


生物化学与分子生物学 行平反行平氢键16第—篇生物大分子结构与功能|,'\三、多肤链进一步折叠成蛋白质三级结构. 旋形成。脯氨酸的N原子在刚性的五元环中，其形成的肤键N原子上没有H，所以不能形成氢键，结、＼I型转角Il型转角pp7.0折叠，它就会出现相应的二级结构。例如一段肤链有多个谷氨酸或天冬氨酸残基相邻，则在pH时这些残基的游离狻基都带负电荷，彼此相斥，妨碍螺旋的形成。同样，多个碱性氨基酸残基在一a－肤段内，由千正电荷相斥，也妨碍螺旋的形成。此外天冬酰胺、亮氨酸的侧链很大，也会影响螺a－a－果肤链走向转折，不形成－螺旋。形成f3－折叠的肤段，氨基酸残基的侧链要比较小，能容许两条肤段a肌红蛋白是由153个氨基酸残基构成的单一肤链蛋白质，含有1个血红素辅基。图113显示肌-红蛋白的三级结构。肌红蛋白分子中－螺旋占75%，构成A至H8个螺旋区，两个螺旋区之间有一a段柔性连接肤，脯氨酸位于转角处。由于侧链R基团的相互作用，多肤链缠绕，形成一个球状分子(4.5nmx3.5nmx25nm)，球表面主要有亲水侧链，疏水侧链位千分子内部。蛋白质三级结构的形成. der Waals和稳定主要靠次级键如疏水键、盐键、氢键和范德华力(vanforce)等（图1-14)。（二）结构模体可由2个或2个以上二级结构肤段组成结构模体(structuralmotif)是蛋白质分子中具有特定空间构象和特定功能的结构成分。一个模体总有其特征性的氨基酸序列，并发挥特殊的功能。一般而言，常见的结构模体可以有以下几种形式：螺旋书－转角（或环）仅－螺旋模体（见于多种DNA结合蛋白）；链B转角－链（见千反平行a-－－B－折叠的蛋白质）；链－B转角嫘旋－住转角链模体（见于多种－螺旋／f3-折叠蛋白质）。在这些结aa构模体中，f3-转角常为含3~4个氨基酸残基的片段；而环(loop)为较大的片段，常连接非规则的二彼此靠近。


生物化学与分子生物学 行平反行平氢键16第—篇生物大分子结构与功能|,'\三、多肤链进一步折叠成蛋白质三级结构. (—)三级结构是指整条肤链中全部氨基酸残基的相对空间位置蛋白质三级结构(prote in tertiary strnctme)是指整条肤链中全部氨基酸残基的相对空间位置，也就是整条肤链所有原子在三维空间的排布位置。已知球状蛋白质的三级结构有某些共同特征，如折叠成紧密的球状或椭球状；含有多种二级结构并具有明显的折叠层次，即一级结构上相邻的二级结构常在三级结构中彼此靠近并形成超二级结构，进一步折叠成相对独立的三维空间结构；以及疏水侧链常分布在分子内部等。 级结构。第—章蛋白质的结构与功能氨基末端（（1面平丿素红血酸｛(4筑，｀酸氨的图链意肤示与氧素合红结血盼）中（白庄蛋蛋红红肌肌主 、


生物化学与分子生物学 亡[0兰C—0一，＇圈1-14维持蛋白质分子构象的各种化学键(a)氢键；（b）离子键；（c）疏水键18第一篇生物大分子结构与功能 在许多蛋白质分子中，可由2个或2个以上具有二级结构的肤段在空间上相互接近，形成一个有规则的二级结构组合，称为超二级结构，此概念由M. G. Rossman千1973年提出。目前已知的二级结构组合有aa、B哗、部等几种形式（图1-15)。研究发现，a-螺旋之间、B－折叠之间以及a－螺旋与B－折叠之间的相互作用，主要是由非极性氨基酸残基参与的。(a)加队(b)部；（c）亮氨酸拉链；（d)ct－螺旋－环－a－螺旋；（e）锌指结构亮氨酸拉链(leucine zipper)（图l-15c)是出现在DNA结合蛋白和其他蛋白质中的一种结构模体。当来自同一个或不同多肤链的两个两用性的C\'.－螺旋的疏水面（常含有亮氨酸残基）相互作用形成一个圈对圈的二聚体结构，亮氨酸有规律地每隔6个氨基酸就出现一次，亮氨酸拉链常出现在真核生物DNA结合蛋白的C－端，往往与癌基因表达调控功能有关。


生物化学与分子生物学 亡[0兰C—0一，＇圈1-14维持蛋白质分子构象的各种化学键(a)氢键；（b）离子键；（c）疏水键18第一篇生物大分子结构与功能 在许多钙结合蛋白分子中通常有一个结合钙离子的模体，它由螺旋－环－螺旋(helix-loop-helix)三个肤段组成（图l-15d)，在环中有几个恒定的亲水侧链，侧链末端的氧原子通过氢键而结合钙离子。近年发现的锌指(zinc finger)结构也是一个常见的模体例子，它由1个a－螺旋和2个反平行的B折叠三个肤段组成（图1-15e)，具有结合锌离子功能。该模体的N-端有1对半胱氨酸残基，C－端有1对组氨酸残基，此4个残基在空间上形成一个洞穴，恰好容纳1个Zn2＋。由于Z汒可稳固模体中的a－螺旋结构，使此a-螺旋能镶嵌于DNA的大沟中，因此含锌指结构的蛋白质都能与DNA或RNA结合（动画1-5"锌指结构3D结构展示“)。可见结构模体的特征性空间构象是其特殊功能的结构基础。


生物化学与分子生物学 亡[0兰C—0一，＇圈1-14维持蛋白质分子构象的各种化学键(a)氢键；（b）离子键；（c）疏水键18第一篇生物大分子结构与功能 （三）结构域是三级结构层次上具有独立结构与功能的区域分子量较大的蛋白质常可折叠成多个结构较为紧密且稳定的区域，并各行其功能，称为结构域(domain)。大多数结构域含有序列上连续的100~200个氨基酸残基，若用限制性蛋白酶水解，含多个结构域的蛋白质常分解出独立的结构域，而各结构域的构象可以基本不改变，并保持其功能。超二级结构则不具备这种特点。因此，结构域也可看作是球状蛋白质的独立折叠单位，有较为独立的三维空间结构。例如，由2个亚基构成的3-磷酸甘油睦脱氢酶，每个亚基由2个结构域组成，N－端第1-146个氨基酸残基形成的第一个结构域能与NAD+结合，第二个结构域（第147-333氨基酸残基）与底物3－磷酸甘油醒结合（图1-16)。有些蛋白质各结构域之间接触较紧密，从结构上很难划分，因此，并非所有伈L蛋白质的结构域都明显可分。


生物化学与分子生物学 第一章蛋白质的结构与功能圈1-163－磷酸甘油醒脱氢酶亚基的结构示意图（四）蛋白质的多肤链须折叠成正确的空间构象 理论上讲，如果蛋白质的多肤链随机折叠，可能产生成于上万种可能的空间构象。而实际上，蛋白质合成后，在一定的条件下，可能只形成一种正确的空间构象。除一级结构为决定因素外，还需要在一类称为分子伴侣(molecular chaperone)的蛋白质辅助下，合成中的蛋白质才能折叠成正确的空间构象（见第十五章）。只有形成正确的空间构象的蛋白质才具有生物学功能。四、含有两条以上多肤链的蛋白质可具有四级结构体内许多功能性蛋白质含有两条或两条以上多肤链。每一条多肤链都有其完整的三级结构，称为亚基(subuni t)，亚基与亚基之间呈特定的三维空间排布，并以非共价键相连接。蛋白质分子中各个亚基的空间排布及亚基接触部位的布局和相互作用，称为蛋白质四级结构(protein quaternary stru c ture)。


生物化学与分子生物学 第一章蛋白质的结构与功能圈1-163－磷酸甘油醒脱氢酶亚基的结构示意图（四）蛋白质的多肤链须折叠成正确的空间构象 在四级结构中，各亚基间的结合力主要是氢键和离子键。在2个亚基组成的四级结构蛋白质中，若亚基结构相同，称之为同二聚体(homodimer)，若亚基分子不同，则称之为异二聚体(heterodimer),多个亚基可以此类推。对千2个以上亚基构成的蛋白质，单一亚基一般没有生物学功能，完整的四级结构是其发挥生物学功能的保证。成人血红蛋白的a亚基和B亚基分别含有141个和146个氨基酸。两种亚基的三级结构颇为相似，且每个亚基都可结合l个血红素(heme)辅基（图1-17)。4个亚基通过8个离子键相连，形成血红蛋白四聚体，具有运输02和CO2的功能（动画1-6“血红蛋白3D结构展示＂）。但每一个亚基单独存在时，虽可结合氧且与氧亲和力增强，但在体内组织中难于释放氧，失去了血红蛋白原有的运输氧的作用。


生物化学与分子生物学 20第—篇生物大分子结构与功能五、蛋白质可依其组成、结构或功能进行分类 除氨基酸外，某些蛋白质还含有其他非氨基酸组分。因此根据蛋白质组成成分可分成单纯蛋白质和结合蛋白质，前者只含氨基酸，而后者除蛋白质部分外，还含有非蛋白质部分，为蛋白质的生物学活性或代谢所依赖。结合蛋白质中的非蛋白质部分被称为辅基，绝大部分辅基是通过共价键方式与蛋白质部分相连。构成蛋白质辅基的种类也很广，常见的有色素化合物、寡糖、脂质、磷酸、金属离子甚至分子量较大的核酸。细胞色素c(cytoc hrome c, Cyt c)是含有色素的结合蛋白质，其铁卧啾环上的乙烯基侧链与蛋白质部分的半胱氨酸残基以硫酰键相连，铁叶啾中的铁离子是细胞色素c的重要功能位点。免疫球蛋白是一类糖蛋白，作为辅基的数支寡糖链通过共价键与蛋白质部分连接。


生物化学与分子生物学 20第—篇生物大分子结构与功能五、蛋白质可依其组成、结构或功能进行分类 蛋白质还可根据其形状分为纤维状蛋白质和球状蛋白质两大类。一般来说，纤维状蛋白质形似纤维，其分子长轴的长度比短轴长10倍以上。纤维状蛋白质多数为结构蛋白质，较难溶千水，作为细胞坚实的支架或连接各细胞、组织和器官的细胞外成分，如胶原蛋白、弹性蛋白、角蛋白等。大量存在于结缔组织中的胶原蛋白就是典型的纤维状蛋白质，其长轴为300nm，而短轴仅为1.5nm。球状蛋白质的形状近似于球形或椭球形，多数可溶于水，许多具有生理学功能的蛋白质如酶、转运蛋白、蛋白质类激素、代谢调节蛋白、基因表达调节蛋白及免疫球蛋白等都属于球状蛋白质。


生物化学与分子生物学 20第—篇生物大分子结构与功能五、蛋白质可依其组成、结构或功能进行分类 随着蛋白质结构与功能研究的不断深入，发现体内氨基酸序列相似而且空间结构与功能也十分相近的蛋白质有若干，即产生了＂蛋白质家族(protein family)”这一概念。属于同一蛋白质家族的成钮』员，称为同源蛋白质(homologous protein)。人们通过对蛋白质家族成员的比较，可得到许多物种进化的重要证据。在体内还发现，2个或2个以上的蛋白质家族之间，其氨基酸序列的相似性并不高，但含有发挥相似作用的同一模体结构，通常将这些蛋白质家族归类为超家族(s uperfamily)。这些超家族成员是由共同祖先进化而来的一大类蛋白质。 第三节蛋白质结构与功能的关系 人体的每一个细胞和所有重要组成部分都有蛋白质存在。蛋白质是生命活动的执行者，参与完成体内的各种生理生化反应。 一、蛋白质的主要功能 已知有些蛋白质具有多种功能，也有些蛋白质功能至今尚未阐明，蛋白质在机体内几乎无处不发挥各种特有的功能。


生物化学与分子生物学 一、蛋白质的主要功能 1构成细胞和生物体结构蛋白质是组成人体各种组织、器官、细胞的重要成分。人的肌肉、内脏、神经、血液、骨骼等，包括皮肤、毛发都含有丰富的蛋白质。蛋白质是细胞的重要结构组分，如膜蛋白质、细胞器的组成蛋白质、染色体蛋白质等。这些组织细胞每天都在不断地更新。因此，人体必须每天摄入一定量的蛋白质，作为构成和补充组织细胞的原料。2.物质运输体内的各种物质主要通过血液进行运输。入体不断地将从外界获取的营养物质和氧气运输到组织细胞，将代谢产生的废物排出体外。血红蛋白可以携带氧气到身体的各个部分，供组织细胞代谢使用。体内有许多营养素必须与某种特异的蛋白质结合，将其作为载体才能运转，例如血液中的载脂蛋白不仅运输脂质，还具有调节被运输脂质代谢的作用。清蛋白能与脂肪酸、Ca气胆红素、磺胺等多种物质结合。此外，血浆中还有皮质激素传递蛋白、运铁蛋白、铜蓝蛋白等。3.催化功能人体内每时每刻都进行着化学反应来实施新陈代谢。大量的酶类快速精准地催化化学反应，所有的生命活动都离不开酶和水的参与，没有酶就没有生命。这些各具特殊功能的酶，绝大多数是蛋白质。


生物化学与分子生物学 一、蛋白质的主要功能 4信息交流存在千细胞膜上使细胞对外界刺激产生相应的效应的受体是蛋白质。信号转导通路中的衔接蛋白，含有各种能与其他蛋白质结合的结构域，能形成各种信号复合体。通过特异性的蛋白质蛋白质相互作用形成蛋白质复合体来激活下游信号通路。5免疫功能保护机体抵抗相应病原体的感染的抗体、淋巴因子等免疫分子都是蛋白质。6.氧化供能体内的蛋白质可以彻底氧化分解为水、二氧化碳，并释放能量。正常膳食情况下，机体首先利用糖提供能量。饥饿时，组织蛋白质分解增加，故氧化供能是蛋白质的生理功能。7.维持机体的酸碱平衡机体内组织细胞必须处于合适的酸碱度范围内，才能完成其正常的生理活动。机体的这种维持酸碱平衡的能力是通过肺、肾以及血液缓冲系统来实现的。蛋白质缓冲体系是血液缓冲系统的重要组成部分，因此，蛋白质在维持机体酸碱平衡方面起着十分重要的作用。8.维持正常的血浆渗透压血浆胶体渗透压主要由蛋白质分子构成，其中，血浆清蛋白分子量较小，数目较多，决定血浆胶体渗透压的大小。血浆渗透压能使血浆和组织之间的物质交换保持平衡，如果血浆蛋白质特别是清蛋白的含批降低，血液内的水分便会过多地渗入周围组织，造成临床上的营养不良性水肿。


生物化学与分子生物学 二、蛋白质执行功能的主要方式 （一）蛋白质与小分子相互作用生物体内众多生命活动是与物质代谢及能量代谢密切相关的。细胞在特定时间或环境下含有众多低分子量代谢物，其中包括各种代谢路径的酶催化底物、抑制剂、代谢中间物和产物、副产物等小分子代谢物。蛋白质通过与小分子代谢物的相互作用参与众多的生命活动过程，如酶的催化作用、物22第一篇生物大分子结构与功能质转运、信息传递等，从整体上维持生物体新陈代谢活动的进行。 （二）蛋白质与核酸的相互作用 蛋白质和核酸是组成生物体的两种重要的生物大分子。蛋白质是基因表达的产物，基因的表达又离不开蛋白质的作用。蛋白质与核酸的相互作用存在于生物体内基因表达的各个水平之中。蛋白质有几种模体，如锌指模体、亮氨酸拉链、螺旋－转角－螺旋等专门结合DNA并发挥生物学效应。


生物化学与分子生物学 （二）蛋白质与核酸的相互作用 RNA存在千细胞质和细胞核中，目前发现的RNA除了少部分能以“核酶”形式单独发挥功能以外，绝大部分RNA都是与蛋白质形成RNA－蛋白质复合物。例如核糖体是细胞内蛋白质合成的场所，核糖体的两个亚基由精确折叠的蛋白质和rRNA组成；端粒酶(telomerase)是一种由催化蛋白和RNA模板组成的酶，可合成染色体末端的DNA；剪接体(spliceosome)是指进行RNA剪接时形成的多组分复合物，主要是由小分子的核RNA和蛋白质组成。蛋白质与RNA的相互作用在蛋白质合成、细胞发育调控等生理过程中起着决定性的作用。


生物化学与分子生物学 （二）蛋白质与核酸的相互作用 （三）蛋白质相互作用是蛋白质执行功能的主要方式蛋白质－蛋白质相互作用(pro tein-protein interaction, PPI)是指两个或两个以上的蛋白质分子通过非共价键相互作用并发挥功能的过程。细胞进行生命活动过程是蛋白质在一定时空下相互作用的结果。生物学中的许多现象如物质代谢、信号转导、蛋白质翻译、蛋白质分泌、蛋白质剪切、细胞周期调控等均受蛋白质间相互作用的调控。通过蛋白质间相互作用，可改变细胞内酶的动力学特征，也可产生新的结合位点，改变蛋白质对底物的亲和力。蛋白质相互作用控制着大量的细胞活动事件，如细胞的增殖、分化和凋亡。人体具有非常复杂的生物学功能，即使简单的功能也需要若干蛋白质共同参与完成。两个或多个蛋白质相互作用时，通过各自分子中特殊的局部空间结构，通过稳定的相互作用或瞬间的相互作用而相互识别并结合。


生物化学与分子生物学 下面列举蛋白质相互作用的实例。 1主要组织相容性复合物参与的分子识别主要组织相容性复合物(major histocompatib山ty complex,MHC)是表达千脊椎动物细胞表面的一类具有高度多态性的蛋白质，分为I型MHC蛋白和II型MHC蛋白。所有I型MHC蛋白为跨膜蛋白，都包含有两条不相连的多肤链，一条为a链，分子量45kD；另一条为队m（化－微球蛋白），分子量12kD。a链包括4个区域，分别为抗原结合区(a卢<Y2)（氨基端）、免疫球蛋白样区、跨膜区、胞液区的狻基端。B链与a链的胞膜外部分以非共价键结合，B链不与细胞直接相连（图1-18)。I型MHC蛋白广泛表达于一般细胞表面，如果该细胞遭受病毒感染（受感染靶细胞），则病毒外壳蛋白碎片的免疫原性多肤透过跨膜的MHC提呈在细胞外侧，以便于T淋巴细胞的识别并执行一系列免疫功能。


生物化学与分子生物学 下面列举蛋白质相互作用的实例。 T淋巴细胞是人体免疫系统中重要的免疫细胞，种类极多，按功能主要分为两个亚群：Tc细胞（细胞毒性T细胞）及Th细胞（辅助性T细胞）。Tc细胞能杀伤表达抗原肤的受感染靶细胞。Tc细胞又名为CD8十细胞，其表面表达协同受体C D8（跨膜糖蛋白）。Tc细胞表面含有特定的T细胞受体(T cell receptor, TCR)。Tc细胞受体不能单独识别受感染靶细胞表达的免疫原性多肤，但可识别免疫原性多肤与MHC I类分子形成的复合物。Tc细胞的协同受体CD8协助TCR与MHC分子的相互识别。T细胞受体位千细胞膜外的末端有裂隙，结构多变，是可变区。如果TCR与MHC结构相匹配，能够形成如氢键、离子键等次级键，两者之间便进行特异性结合并接受MHC I上提呈的抗原肤，并激活Tc细胞，导致Tc细胞大量增殖。增殖后的Tc细胞释放穿孔素和颗粒酶。穿孔素的作用是在受感染靶细胞膜上形成多聚穿孔素管状通道，导致受感染靶细胞溶解。颗粒酶是一组丝氨酸蛋白酶，迅速引起靶细胞DNA断裂，造成受感染靶细胞凋亡。Tc细胞对靶细胞的杀伤作用是特异性的，TCR与MHC若不匹配则无法结合MHC上提呈的抗原肤，Tc细胞则不被激活。由于有关MHC生物学功能的研究成果，P. Doherty和R. Zinkemagel获得1996年诺贝尔奖。2.抗原与抗体的特异性结合免疫球蛋白(immunoglobulin, lg)指具有抗体活性的蛋白质。主要免疫原性多肤抗原肤细胞外基质. 穿孔素胞内区l芦显皿立巴巴..心受感染的靶细胞·~—颗粒酶三细胞核 •存在于血浆中，也见于其他体液、组织和一些分泌液中。抗体是机体免疫细胞被抗原激活后，由B细胞分化成熟为浆细胞后所合成、分泌的一类能与相应抗原特异性结合的具有免疫功能的球蛋白。在电泳时主要出现于1球蛋白区域，占血浆蛋白质的20%；某些B－球蛋白和G'.2球蛋白也含有免疫球蛋白。Ig能识别、结合特异抗原，形成抗原抗体复合物，激活补体系统从而解除抗原对机体的损伤。(1)免疫球蛋白的结构特点：免疫球蛋白可分为IgG、IgA、IgM、IgD、lgE，结构相类似，均由两条相同的重链(heavy chain, H链）和两条相同的轻链(light chain, L链）组成。其中IgG、D、E为四聚体，IgA为二聚体，IgM是五聚体（图1-19)。IgM的H链由450-550个氨基酸残基组成，L链由212-230个氨基酸残基组成，二条链固1-19lgM的五聚体形式由二硫键相连。IgM的分子量在免疫球蛋白中最大，为µ链是lgM分子所特有的重链；J链是由124970kD，称为巨球蛋白(macroglobulin)。个氨基酸组成的酸性糖蛋白，通过二硫键连图1-20显示lgG的分子结构。每条L链由可变区接到µ链的狻基端的半胱氨酸叩岔24第—篇生物大分子结构与功能(V,-)和恒定区(C,』）组成。每条H链也可由可变区(VH)和恒定区（乌）组成，其中恒定区分为三个结构域(C十lLC心、CH3), CH2结构域含有补体结合部位。CH3结构域含有与中性粒细胞和巨噬细胞受体接触的部位。由L链和H链可变区形成的高变区是抗原结合的部位。L链和H链之间由二硫键连接，H链之间也由二硫键连接。抗原结合部位图1-20lgG的分子结构象，抗原分子的抗原决定簇（抗原表位）与抗体分子的超变区中沟槽分子表面的抗原结合点之间在化学结构和空间结构上是互补关系（图1-21)，所以抗原抗体结合反应是特异性的。如果抗原抗体结合处结构有很小的不匹配就会阻止两者的特异性结合。高亲和性的抗原抗体结合位点在空间构型上非常合适，两者结合牢固，不易解离；低亲和性抗体与抗原形成的复合物较易解离。在一定的外界环境下，如低pH、高浓度盐、反复冻融，抗原抗体复合物也可被解离，解离后的抗原抗体仍保持原有的结构、活性及特异性。天然抗原表面常常带有多种抗原表位，每种表位均能刺激机体产生一种特异性抗体，即一个抗原分子会刺激机体产生多种特异性抗体。


生物化学与分子生物学 抗体超变区沟槽抗抗原抗原决定簇抗体抗原抗体复合物三、蛋白质一级结构是高级结构与功能的基础 (—)一级结构是空间构象的基础20世纪60年代，C. B. Anfinsen在研究核糖核酸酶A时发现，蛋白质的功能与其三级结构密切相关，而特定三级结构是以氨基酸顺序为基础的。核糖核酸酶A由124个氨基酸残基组成，有4对二硫25蛋白质的结构与功能第一章橱键(Cys26和Cys84, Cys40和Cys95, Cys58和Cysl10, Cys65和Cys72)（图l-22a)。用尿素（或盐酸肌）和B－琉基乙醇处理该酶溶液，分别破坏次级键和二硫键，使其二、三级结构遭到破坏，但肤键不受影响，故一级结构仍存在，此时该酶活性丧失殆尽。核糖核酸酶A中的4对二硫键被B－琉基乙醇还原成—SH后，若要再形成4对二硫键，从理论上推算有105种不同配对方式，唯有与天然核糖核酸酶A完全相同的配对方式，才能呈现酶活性。当用透析方法去除尿素和B－琉基乙醇后，松散的多肤链，循矿＇其特定的氨基酸序列，卷曲折叠成天然酶的空间构象，4对二硫键也正确配对，这时酶活性又逐渐恢复至·原来水平（图1-22b)（动画1-7“牛核糖核酸酶3D结构展示“)。这充分证明空间构象遭破坏的核糖核酸节一心酶A只要其一级结构（氨基酸序列）未被破坏，就有可能回复到原来的三级结构，功能依然存在。回窃芯灾＄．(a)牛核糖核酸酶A的氨基酸序列；（b)p－琉基乙醇及尿素对核糖核酸酶A的作用（二）—级结构相似的蛋白质具有相似的高级结构与功能蛋白质一级结构的比较，常被用来预测蛋白质之间结构与功能的相似性。同源性较高的蛋白质之间，可能具有相类似的功能。值得指出的是，同源蛋白质是指由同一基因进化而来的相关基因所表达的一类蛋白质。已有大量的实验结果证明，一级结构相似的多肤或蛋白质，其空间构象以及功能也相似。例如不同哺乳类动物的胰岛素分子都是由A和B两条肤链组成，且二硫键的配对位置和空间构象也极相似，一级结构中仅个别氨基酸有差异，因而它们都执行着相同的调节糖代谢等的生理功能（表l-2)（动画1-8"胰岛素3D结构展示“)。


生物化学与分子生物学 抗体超变区沟槽抗抗原抗原决定簇抗体抗原抗体复合物三、蛋白质一级结构是高级结构与功能的基础  氨基酸残基序号．胰岛素人猪狗兔牛羊马 Thr Ser Ile Thr Thr Ser Ile Ala Thr Ser Ile Ala Thr Ser Ile Ser Ala Ser Val Ala Ala Gly Val Ala Thr Gly Ile Ala.A为A链，B为B链；A8表示A链第8位氨基酸，其余类推26第一篇生物大分子结构与功能在对不同物种中具有相同功能的蛋白质进行结构分析时，发现它们具有相似的氨基酸序列。例如，泛素是一个含76个氨基酸残基的调节其他蛋白质降解的多肤，物种相差甚远的果蝇与人类的泛素分子却含有完全相同的一级结构。当然，在相隔甚远的两种物种中，执行相似功能的蛋白质，其氨基酸序列、分子量大小等也可有很大的差异。然而，有些蛋白质的氨基酸序列也不是绝对固定不变的，而是有一定的可塑性。据估算，人类有20%-30％的蛋白质具有多态性(polymorphism)，即在人类群体中的不同个体间，这些蛋白质存在着氨基酸序列的多样性，但几乎不影响蛋白质的功能。


生物化学与分子生物学 （三）氨基酸序列与生物进化信息 通过比较一些广泛存在于生物界不同种系间的蛋白质的一级结构，可以帮助了解物种进化间的关系。如细胞色素c(cytoc hrome c)，物种间越接近，则一级结构越相似，其空间构象和功能也相似。称猴与人类很接近，两者一级结构只相差1个氨基酸残基，即第102位氨基酸称猴为精氨酸，人类为酪氨酸；人类和黑猩猩的Cyt C一级结构完全相同；面包酵母与人类从物种进化距离极远，所以两者Cyt C一级结构相差达51个氨基酸。灰鲸是哺乳类动物，是由陆上动物演化而来，所以它与猪、牛及羊等的Cyt C只有2个氨基酸的差异（图1-23)。


生物化学与分子生物学 苍蝇蛾虚脉抱菌属鸟I I I念珠菌展（四）重要蛋白质的氨基酸序列改变可引起疾病 通过大量蛋白质的结构与功能相关性的研究，发现具有不同生物学功能的蛋白质，含有不同的氨基酸序列即不同的一级结构。同样，从大量人类遗传性疾病的基因与相关蛋白质分析结果，获知这些疾病的病因可以是基因点突变引起l个氨基酸的改变，如锻状细胞贫血(sickle-cell anemia)；也可以是基因大片段碱基缺失导致大片段肤链的缺失，如肌营养不良症(muscular dystrophy)，这说明蛋白质一级结构的变化，可导致其功能的改变。蛋白质分子中起关键作用的氨基酸残基缺失或被替代，都会严重影响空间构象乃至生理功能，甚至导致疾病产生。例如，正常人血红蛋白B亚基的第6位氨基酸是谷氨酸，而锻状细胞贫血病人的血红蛋白中，谷氨酸变成了绷氨酸，即酸性氨基酸被中性氨基酸替代，仅此一个氨基酸之差，原是水溶性的血红蛋白，就聚集成丝，相互黏着，导致红细胞变形成为锁刀状而极易破碎，产生贫血。这种蛋白质分子发生变异所导致的疾病，被称之为“分子病(molecular disease)”，其病因为基因突变所致。


生物化学与分子生物学 苍蝇蛾虚脉抱菌属鸟I I I念珠菌展（四）重要蛋白质的氨基酸序列改变可引起疾病 但并非一级结构中的每个氨基酸都很重要，如Cyt C，这个蛋白质分子中在某些位点即使置换数十个氨基酸残基，其功能依然不变。 四、蛋白质的功能依赖特定空间结构 体内蛋白质所具有的特定空间构象都与其发挥特殊的生理功能有着密切的关系。例如角蛋白含有大量a－螺旋结构，与富含角蛋白组织的坚韧性并富有弹性直接相关；而丝心蛋白分子中含有大量B－折叠结构，致使蚕丝具有伸展和柔软的特性。以下阐述肌红蛋白和血红蛋白与蛋白质空间结构和功能的关系。 (—)血红蛋白亚基与肌红蛋白结构相似 肌红蛋白(myoglobin, Mb)与血红蛋白都是含有血红素辅基的蛋白质。血红素是铁叶啾化合物（图1-24)，它由4个咄咯环通过4个次甲基相连成为一个环形，Fe“居于环中。Fe2＋有6个配位键，其中4个与咄咯环的N配位结合，1个配位键和肌红蛋白的第93位(F8)组氨酸残基结合，氧则与Fe2+形成第6个配位键，接近第64位(E7)组氨酸。从X射线衍射法分析获得的肌红蛋白的三维结构（见图1-13)coo-coo-中，可见它是一个只有三级结构的单链蛋白质，有8个a－螺旋结构I|肤段，分别用字母A~H命名。整条多肤链折叠成紧密球状分子，I-I氨基酸残基上的疏水侧链大都在分子内部，富极性及电荷的侧链H3C＼C夕、C C4C、C/C、豆CH3则在分子表面，因此其水溶性较好。Mb分子内部有一个袋形空\I II I C-N,N-C穴，血红素居于其中。血红素分子中的两个丙酸侧链以离子键形HC:/夕夕〉,F《'，\:CHC=N N-C式与肤链中的两个碱性氨基酸侧链上的正电荷相连，加之肤链中cf c l c|、C-CH3的F8组氨酸残基还与Fe”形成配位结合，所以血红素辅基可与蛋H2C~c/、C／讨：＾:::-c/I H I白质部分稳定结合。C=CH2H血红蛋白(hemoglobin, Hb)是由4个亚基组成的四级结构（见图固1-24血红素结构1-17)蛋白质，每个亚基结构中间有一个疏水局部，可结合1个血红素并携带1分子氧，因此一分子Hb共结合4分子氧。成年人红细胞中的Hb主要由2条a肤链和2条B肤链(a2队）组成，a链含141个氨基酸残基，B链含146个氨基酸残基。胎儿期的Hb主要为气'Y2，胚胎期为a2e2。此外，在成人Hb中存在较少的气妫型，而锁状细胞贫血病人红细胞中的Hb为CX2S20Hh的B、丫和8亚基的一级结构高度保守。Hb各亚基的三级结构与Mb极为相似。Hb亚基之间通过8对盐键（图1-25)，使4个亚基紧密结合而形成亲水的球状蛋白质。NHj94/146声(:00.-B2（二）血红蛋白亚基构象变化可影响亚基与Asp I怔氧结合Hb与Mb一样可逆地与02结合，氧合Hb占总Asp/NI·1;“1Hb的百分数（称百分饱和度）随02浓度变化而变l26＼＼勹。Q化。图1-26为Hb和Mb的氧解离曲线，前者为S状曲线，后者为直角双曲线。可见，Mb易与02结合，而Hb与02的结合在02分压较低时较难。Hb与02结合的“S”形曲线提示Hb的4个亚基与4个94A~p NH3+B1。2结合时有4个不同的平衡常数。Hb最后一个亚\基与02结合时其常数最大，从“S”形曲线的后半部图1-25脱氧Hb亚基间和亚基内的盐键'第—筒生物大分子结构与功能呈直线上升可证明此点。根据“S”形曲线的特征可知，Hb中第一个亚基与02结合以后，促进第二及第三个亚基与02的结合，当前3个亚基与02结合后，又大大促进第四个亚基与02结合，这种效应称为正协同效应(positive cooperativity)。协同效应的定义是指一个亚基与其配体(Hb中的配体为02)结合后，能影响此寡聚体中另一亚基与配体的结合能力。如果是促进作用则称为正协同效应；反之则为负协同效应。


生物化学与分子生物学 (—)血红蛋白亚基与肌红蛋白结构相似 Perutz M等利用X射线衍射技术，分析Hb20Pso+406080100和氧合Hb晶体的三维结构图谱，提出了解释02静脉血动脉血氧分压(mmHg)与Hb结合的正协同效应的理论。未结合02时，Hb的aII队和0'.2／队呈对角排图1-26Hb和Mb的氧解离曲线列，结构较为紧密，称为紧张态(tense state, T态），T态Hb与02的亲和力小。随着02的结合，4个亚基的狻基末端之间的盐键断裂，其二级、三级和四级结构也发生变化，使a1／队和0'.2／队的长轴形成15°的夹角（图1-27)，结构显得相对松弛，称为松弛态(relaxed state, R态）。图1-28显示了Hb氧合与脱氧时T态和R态相互转换的可能方式。T态转变成R态是逐个结合02而完成的。在脱氧Hb中，Fe2＋半径比叶啾环中间的孔大，因此Fe2＋高出叶琳环平面0.04nm(O.4A)，而靠近F8位组氨酸残基。当第1个02与血红素Fe2•结合后，使F砍的半径变小，进入到卧琳环中间的小孔中（图1-29)，引起F肤段等一系列微小的移动，同时影响附近肤段的构象，造成两个a亚基间盐键断裂，使亚基间结合松弛，可促进第二个亚基与02结合，依此方式可影响第三、四个亚基与02结合，最后使4个亚基全处于R态。


生物化学与分子生物学 (—)血红蛋白亚基与肌红蛋白结构相似 此种一个氧分子与Hb亚基结合后引起其他亚基构象变化，称为别构效应(allosteric effect)。小分子02称为T态别构剂或效应剂，Hb则被称为别构蛋白。别构效应不匿1-27Hb T态和R态互变仅发生在Hb与02之间，一些酶与别构剂的结合，配体与受体结合也存在着别构效应，所以它具有普遍生物学意义。为了适应高海拔氧气稀薄的状态，人体内可通过多种调控，如增加红细胞数量、Hb浓度和2,3－二磷酸甘油酸(2,3-BPG)浓度等，提供充足的氧，以保障正常新陈代谢。升高的2,3-BPG可降低Hb与。2的亲和力，使组织中氧的释放量增加（见第十八章）。


生物化学与分子生物学 昙｀｀｀｀｀/声3二｀＇二｀＇二｀/第一章蛋白质的结构与功能脱氧血红蛋白氧合血红蛋白（三）蛋白质构象改变可引起疾病 生物体内蛋白质的合成、加工和成熟是一个复杂的过程，其中多肤链的正确折叠对其正确构象形成和功能发挥至关重要。若蛋白质的折叠发生错误，尽管其一级结构不变，但蛋白质的构象发生改变，仍可影响其功能，严重时可导致疾病发生，有人将此类疾病称为蛋白质构象疾病。有些蛋白质错误折叠后相互聚集，常形成抗蛋白水解酶的淀粉样纤维沉淀，产生毒性而致病，这类疾病包括人纹状体脊髓变性病、阿尔茨海默病(Alzheimer disease)、亨廷顿病(Huntington disease)、疯牛病等。


生物化学与分子生物学 昙｀｀｀｀｀/声3二｀＇二｀＇二｀/第一章蛋白质的结构与功能脱氧血红蛋白氧合血红蛋白（三）蛋白质构象改变可引起疾病 疯牛病是由朊病毒蛋白(prion protein, PrP)引起的一组人和动物神经退行性病变，这类疾病具有传染性遗传性或散在发病的特点，其在动物间的传播是由PrP组成的传染性蛋白质颗粒（不含核酸）完成的。PrP是染色体基因编码的蛋白质。正常动物和人PrP为分子晕33-35kD的蛋白质，其水溶性强、对蛋白酶敏感，二级结构为多个a－螺旋，称为PrPc。富含a－螺旋的PrPc在某种未知蛋白质的作用下可转变成分子中大多数为B－折叠的PrP，称为PrP气但PrPc和PrP气两者的一级结构完全相同，可见PrPc转变成PrP5c涉及蛋白质分子a－螺旋重新折叠成B－折叠的过程。外源或新生的Pr产可以作为模板，通过复杂的机制诱导含a－螺旋的PrPc重新折叠成为富含B－折叠的PrP气并可形成聚合体（图1-30)。Pl户对蛋白酶不敏感，水溶性差，而且对热稳定，可以相互聚集，最终形成淀粉样纤维沉淀而致病。


生物化学与分子生物学 叩\＼、'Pr产Pr产/”“3/—Prf“”“”产皿“'“iU吵叩血皿iPr产的聚集体30第一篇生物大分子结构与功能第四节蛋白质的理化性质 蛋白质是由氨基酸组成的，故其理化性质必然与氨基酸相同或相似。例如，两性电离及等电点、紫外吸收性质、呈色反应等；但蛋白质又是生物大分子，具有氨基酸没有的理化性质。 —、蛋白质具有两性电离性质 蛋白质分子除两端的氨基和狻基可解离外，氨基酸残基侧链中某些基团，如谷氨酸、天冬氨酸残基中的丫和B－狻基，赖氨酸残基中的e－氨基、精氨酸残基的肌基和组氨酸残基的咪挫基，在一定的溶液pH条件下都可解离成带负电荷或正电荷的基团。当蛋白质溶液处千某－pH时，蛋白质解离成正、负离子的趋势相等，即成为兼性离子，净电荷为零，此时溶液的pH称为蛋白质的等电点(protein isoelectric point,pl)。溶液的pH大于某一蛋白质的等电点时，该蛋白质颗粒带负电荷，反之则带正电荷。


生物化学与分子生物学 —、蛋白质具有两性电离性质 体内各种蛋白质的等电点不同，但大多数接近于pH5.0。所以在入体体液pH7.4的环境下，大多数蛋白质解离成阴离子。少数蛋白质含碱性氨基酸较多，其等电点偏于碱性，被称为碱性蛋白质，如鱼精蛋白、组蛋白等。也有少量蛋白质含酸性氨基酸较多，其等电点偏于酸性，被称为酸性蛋白质，如胃蛋白酶和丝蛋白等。 二、蛋白质具有胶体性质 蛋白质属于生物大分子，分子量可自1万至100万之巨，其分子的直径可达1~lOOnm，为胶粒范围之内。蛋白质颗粒表面大多为亲水基团，可吸引水分子，使颗粒表面形成一层水化膜，从而阻断蛋白质颗粒的相互聚集，防止溶液中蛋白质沉淀析出。除水化膜是维持蛋白质胶体稳定的重要因素外，蛋白质胶粒表面可带有电荷，也可起胶粒稳定的作用。若去除蛋白质胶体颗粒表面电荷和水化膜两个稳定因素，蛋白质极易从溶液中析出。


生物化学与分子生物学 三、蛋白质的变性与复性 蛋白质的二级结构以氢键维系局部主链构象稳定，三、四级结构主要依赖于氨基酸残基侧链之间的相互作用，从而保持蛋白质的天然构象。但在某些物理和化学因素作用下，其特定的空间构象被破坏，也即有序的空间结构变成无序的空间结构，从而导致其理化性质的改变和生物学活性的丧失，称为蛋白质变性(denaturation)。一般认为蛋白质的变性主要发生二硫键和非共价键的破坏，不涉及一级结构中氨基酸序列的改变。蛋白质变性后，其理化性质及生物学性质发生改变，如溶解度降低、黏度增加、结晶能力消失、生物学活性丧失、易被蛋白酶水解等。造成蛋白质变性的因素有多种，常见的有加热、乙醇等有机溶剂、强酸、强碱、重金属离子及生物碱试剂等。在临床医学领域，变性因素常被应用来消毒及灭菌。此外，为保存蛋白质制剂（如疫苗、抗体等）的有效，也必须考虑防止蛋白质变性，如采用低温贮存等。蛋白质变性后，疏水侧链暴露在外，肤链融汇相互缠绕继而聚集，因而从溶液中析出，这一现象被称为蛋白质沉淀。变性的蛋白质易于沉淀，有时蛋白质发生沉淀，但并不变性。


生物化学与分子生物学 三、蛋白质的变性与复性 若蛋白质变性程度较轻，去除变性因素后，有些蛋白质仍可恢复或部分恢复其原有的构象和功能，称为复性(renaturation)。图1-22所示，在核糖核酸酶A溶液中加入尿素和B－琉基乙醇，可解除其分子中的4对二硫键和氢键，使空间构象遭到破坏，丧失生物学活性。变性后如经透析方法去除尿素和B－琉基乙醇，并设法使琉基氧化成二硫键，核糖核酸酶A又恢复其原有的构象，生物学活性也几乎全部重现（动画l-9“B－牛核糖核酸酶的变性和复性”)。但是许多蛋白质变性后，空间构象被严重破坏，不能复原，称为不可逆性变性。蛋白质经强酸、强碱作用发生变性后，仍能溶解于强酸或强碱溶液中，若将pH调至等电点，则变性蛋白质立即结成絮状的不溶解物，此絮状物仍可溶解于强酸和强碱中。如再加热则絮状物可变成比较坚固的凝块，此凝块不易再溶于强酸和强碱中，这种现象称为蛋白质的凝固作用(protein coagulati on)。实际上凝固是蛋白质变性后进一步发展的不可逆的结果。


生物化学与分子生物学 四、蛋白质在紫外光谱区有特征性光吸收 由于蛋白质分子中含有共辄双键的酪氨酸和色氨酸，因此在280nm波长处有特征性吸收峰。在此波长范围内，蛋白质的A280与其浓度成正比关系，因此可进行蛋白质定量测定。五、应用蛋白质呈色反应可测定溶液中蛋白质含量蛋白质是重要的生物大分子，其组成的基本单位为L仅－氨基酸（除甘氨酸外）。氨基酸通过肤键相连而成肤。蛋白质一级结构是指蛋白质分子中氨基酸自N－端至C－端的排列顺序，即氨基酸序列。二级结构是指蛋白质主链局部的空间结构，不涉及氨基酸残基侧链构象，主要为a-螺旋、B力折叠、B－转角和Q环。三级结构是指多肤链主链和侧链的全部原子的空间排布位置。四级结构是指蛋白质亚基之间的聚合。体内存在数万种蛋白质，各有其特定的结构和特殊的生物学功能。一级结构是空间构象的基础，也是功能的基础。体内有一些肤可直接以肤的形成发挥生物学作用，称为生物活性肤。


生物化学与分子生物学 四、蛋白质在紫外光谱区有特征性光吸收 蛋白质空间构象与功能有着密切关系。血红蛋白亚基与02结合可引起另一亚基构象变化，使之更易与02结合，所以血红蛋白的氧解离曲线呈“S”形。这种别构效应是蛋白质中普遍存在的功能调节方式之一。蛋白质的空间构象发生改变，可导致其理化性质变化和生物活性的丧失。蛋白质发生变性后，只要其一级结构未遭破坏，可在一定条件下复性，恢复原有的空间构象和功能。 思考题 l简述脂溶性维生素与水溶性维生素的主要区别。2.简述脂溶性维生素的来源、体内活性形式、生化作用及其缺乏症。


生物化学与分子生物学 4.举例说明蛋白质结构与功能的关系。（汤其群）第二章核酸的结构与功能 核酸(nucleic acid)是以核昔酸为基本组成单位的生物大分子，具有复杂的空间结构和重要的生物学功能。核酸可以分为脱氧核糖核酸(deoxyribonuclei c acid, DNA)和核糖核酸(ribonuclei c acid, RNA)两类。DNA存在于细胞核和线粒体内，携带遗传信息，并通过复制的方式将遗传信息进行传代。细胞以及生物体的性状是由这种遗传信息决定的。一般而言，RNA是DNA的转录产物，参与遗传信息的复制和表达。RNA存在于细胞质、细胞核和线粒体内。在某些情况下，RNA也可以作为遗传信息的载体。 第一节核酸的化学组成以及一级结构 核酸在核酸酶作用下水解成核背酸(nucleotide)，而核昔酸完全水解后可释放出等摩尔的碱基、戊糖和磷酸。这表明构成核酸的基本组分之间具有一定的比例关系。DNA的基本组成单位是脱氧核糖核昔酸(deoxyribonucleotide)，而RNA的基本组成单位是核糖核昔酸(ribonucleotide)。


生物化学与分子生物学 第一节核酸的化学组成以及一级结构 核酸(RNA和DNA)－核昔酸｛磷酸碱基（膘呤和啥唗）核昔｛—、核昔酸和脱氧核昔酸是构成核酸的基本组成单位碱基(base)是构成核昔酸的基本组分之一。碱基是含氮的杂环化合物，可分为嗦呤(purine)和啥唗(pyrimidin e)两类（图2-1)。常见的嗦呤包括腺嚎呤(adenine，简写为A)和鸟噤呤(guanin e，简写为G)，常见的啼唗包括尿晓唗(uracil，简写为U)、胸腺啥唗(thymine，简写为T)和胞啼唗(cytosine，简写为C)。A、G、C和T是构成DNA的碱基，A、G、C和U是构成RNA的碱基。碱基的各个原子分别加以编号以便于区分。受到所处环境pH的影响，碱基的酮基和氨基可以形成酮－烯醇(keto-enol)互变异构体或氨基－亚氨基(amino-imino)互变异构体（图2-2)，这为碱基之间以及碱基与其他化学功能团之间形成氢键提供了结构基础。 人氨呤嗦。』上己卢 （5－甲基尿喀唗）图2-1构成核昔酸的噤呤和i密唗的化学结构式(2,4－二氧啼唗）


生物化学与分子生物学 （2-氧－4－氨基瞪唗）第二章核酸的结构与功能酮－烯醇互变异构体氨基－亚氨基互变异构体 核糖(ribose)是构成核节酸的另一个基本组分。为了有别于碱基的原子，核糖的碳原子标以C-1'、C-2'、．．．、C-5'（图2-3)。核糖有~-D－核糖(~-D-ribose)和~-D-2'－脱氧核糖(~-D-2'-deoxyribose)之分。两者的差别仅在于C-2'原子所连接的基团。核糖存在千RNA中，而脱氧核糖存在于DNA中。脱氧核糖的化学稳定性优于核糖。 HOH袒孕~HOH$＞勹E~-D－核糖~-D－脱氧核糖 核背(nucleoside)是碱基与核糖的缩合反应的产物。核糖的C-1'原子和嗦呤的N-9原子或者啼唗的N-1原子通过缩合反应形成了13-N－糖昔键(13-N-glycos吐c bond)。在天然条件下，由千空间位阻效应，核糖和碱基处在反式构象(trans conformation)。同理，碱基与脱氧核糖的反应可以生成脱氧核昔(deoxynucleoside)（图2-4)。


生物化学与分子生物学 反式脱氧腺昔顺式脱氧腺昔 核昔或脱氧核有C-5'原子上的经基可以与磷酸反应，脱水后形成一个磷酷键，生成核昔酸(nucle叩de)或脱氧核昔酸(deoxynucleotide)。根据连接的磷酸基团的数目多少，核昔酸可分为核昔一磷酸(nucleoside5'-monophosphate, NMP)、核昔二磷酸(nucleoside5'-di phosphate, NDP)和核昔三磷酸(nucleoside5'-triphosphate, NTP)。核昔三磷酸的磷原子分别命名为a、B和'Y磷原子（图2-5归构成核酸的碱基、核昔（或脱氧核昔）以及核昔酸（或脱氧核昔酸）的中英文名称见表2-1和表2-2。表中核昔和核背酸名称均采用缩写，如腺昔代表腺嗦呤核昔。


生物化学与分子生物学 反式脱氧腺昔顺式脱氧腺昔 在生物体内，核昔酸还会以其他衍生物的形式存在，并参与各种物质代谢的调控和蛋白质功能的调节。首先，核昔酸是细胞内化学能的载体。核昔三磷酸的a－磷原子和B－磷原子之间、B－磷原子和丫－磷原子之间是通过酸酐键连接的。在标准条件下，酸酐键水解所释放的能量可达30kJ/mol，比酷键水解所释放的能量高出一倍还多。因此，核昔二磷酸和核昔三磷酸均属千高能有机磷酸化合物。细胞活动所需的化学能主要来自核昔三磷酸，其中ATP是最重要的能量载体。其次，核昔三磷酸ATP和GTP可以环化形成环腺甘酸(cyclic AMP, cAMP)和环鸟昔酸(cyclic~MP, cGMP)，它们都是细胞信第—篇生物大分子结构与功能(a denine, A)(adenos ine)(adenos ine monophosphate, AMP•)鸟嗦呤鸟昔鸟昔一磷酸.


生物化学与分子生物学 胞啥唗胞昔胞昔一磷酸尿密唗尿甘尿昔一磷酸 .AMP的英文名称还有adenylate或adenylatic acid，其他核背酸和脱氧核背酸亦有类似的英文名称碱基脱氧核苦脱氧核旮一磷酸腺嗦呤脱氧腺昔脱氧腺昔一磷酸(adenine, A)(deoxyade nosine)(deoxyadenosine monophosphate, dAMP)鸟嗦呤脱氧鸟昔脱氧鸟昔一磷酸(g uanine, G)(d eoxyguanosine)(deoxyguanosine monophosphate, dGMP)胞啥唗脱氧胞昔脱氧胞昔一磷酸(cytosine, C)(deoxycytidine)(deoxycytidine monophosphate, dCMP)胸腺啼唗脱氧胸昔脱氧胸昔一磷酸(thymine, T)(deoxythymidine或thymidine:(deoxythymidine monophosphate, dTMP)号转导过程中的第二信使，具有调控基因表达的作用（图2-5)。此外，细胞内一些参与物质代谢的酶分子的辅酶结构中都含有腺昔酸，如辅酶I（烟酰胺腺嗦呤二核背酸，nicotinamide adeninedinucleotide, NAD+)、辅酶II（烟酰胺腺嗦呤二核昔酸磷酸，nicotinamide adenine dinucleotide phosphate,NADP+)、黄素腺嗦呤二核昔酸(flavin ade nin e dinucleotide, FAD)及辅酶A(coenzyme A, CoA)等，它们是生物氧化体系的重要成分，在传递质子或电子的过程中发挥重要的作用。最后，核节酸及核昔酸组分的衍生物具有临床药用价值。6－琉基嗦呤(6-mercaptopurine,6-MP汃阿糖胞昔(cytosine arab ino side,araC)和5氛尿瞪唗(5-fluorouracil,5-FU)都是碱基的衍生物，可以通过干扰肿瘤细胞的核昔酸代谢、，t飞抑制核酸合成来发挥抗肿瘤作用。


生物化学与分子生物学 核昔一磷酸 (a)脱氧腺昔一磷酸、脱氧腺节二磷酸和脱氧腺昔三磷酸；（b）3'，5'－环腺昔酸构成RNA的碱基、核旮以及核旮一磷酸的名称和符号二、DNA是脱氧核糖核首酸通过3',5'－磷酸二酷键聚合形成的线性大分子DNA是多个脱氧核糖核昔酸聚合而成的线性大分子，脱氧核糖核昔酸之间是通过3',5'－磷酸二酣键(phosphodiester bond)共价连接的。这条多聚脱氧核糖核昔酸分子的一端是连接在C-5'原子上的磷酸基团，另一端是C-3'原子上的经基，它们分别称为5'－端(5'-end)和3'－端(3'-end)。这条5'－磷酸基团多聚脱氧核糖核昔酸链的3'－胫基可以与另一个游离的脱氧核昔三磷酸的a－磷酸基团发生缩合反应，生成了一个新的3',5'－磷酸二酷键，并气一言将原来的多聚脱氧核糖核昔酸链在3'－端增加了一个脱氧核糖核昔酸。这个延长的多聚脱氧核糖核昔酸链的3'－端仍然保留着一个经基，它可以继续与游离的脱氧核节三磷酸的a－磷酸基团反应，继续生成一个新的3',5'－磷酸二酷键。这样的反应可以反复进行下去生成一条多聚脱氧核昔酸链(polydeox平-ibonucleotides)，即DNA3',5磷；二。气基碱基链（图2-6)。多聚脱氧核昔酸链只能从它的3'端得以延长，由此，DNA链有了5'--+3'的方向性。


生物化学与分子生物学 核昔一磷酸  勹＿。已 三、RNA是核糖核首酸通过3',5'@H磷酸二酷键聚合形成的线性大分子3'轻基与DNA相似，RNA是多个核昔酸分子在RNA聚合酶催化下通过3',5'－磷酸二酷键连接图2-6多聚核苦酸的化学结构式形成的线性大分子，并且也具有5'-+3'的方向性。虽然核糖核节酸的C-2'原子也有一个胫基，但是多聚核糖核昔酸分子的磷酸二酕键一般只能在C-3'原子和C-5'原子之间形成。RNA与DNA的差别仅在于：心RNA的戊糖环是核糖而不是脱氧核糖；＠RNA的啼唗是胞瞪唗和尿晓唗，一般没有胸腺瞪唗，所以构成RNA的4种基本核昔酸是AMP、GMP、CMP和UMP。 四、核酸的一级结构是核苦酸的排列顺序 基于DNA链和RNA链的方向性，人们把RNA的核昔酸和DNA的脱氧核昔酸从5'－端至3'－端的排列顺序定义为核酸的一级结构(primary struc ture)。核昔酸之间的差异仅在于碱基的不同，因此核酸的一级结构也就是它的碱基序列(base sequence)。核酸一级结构的书写方式如图2-7所示。 核酸分子的大小常用核昔酸数目5'PPf寸寸 T 寸 A 心OH3


生物化学与分子生物学 心OH3 (nucleotide或nt，用于单链DNA和RNA)或碱基对数目(basep印，bp或kilobasep血，kb，用i千双链DNA)来表示。长度短于50个核背酸5'p-ApGpGpTpCpApApTpCpCpApG-OH3'的核酸的片段常被称为寡核背酸(oligonuclet otide)。自然界中的DNA的长度可以高达几5'AGGTCAATCCAG3'十万个碱基对。DNA携带的遗传信息完全依i靠碱基排列顺序变化。可以想象，一个由n个AGGTCAATCCAG脱氧核昔酸组成的DNA会有矿种不同的排列组合，从而提供了巨大的遗传信息编码潜力。＼，吓i}36第一篇生物大分子结构与功能在特定的环境条件下(pH、离子特性、离子浓度等），DNA链上的功能团可以产生特殊的氢键、离子作用力、疏水作用力以及空间位阻效应等，从而使得DNA分子的各个原子在三维空间里具有了确定的相对位置关系，这称为DNA的空间结构(spatial structure)。DNA的空间结构可分为二级结构(seco ndary structure)和高级结构。


生物化学与分子生物学 —、DNA的二级结构是双螺旋结构(-)DNA双螺旋结构的实验基础 20世纪40年代末，美国生物化学家E. Chargaff利用层析和紫外吸收光谱等技术研究了DNA的化学组分，并在1950年提出了有关DNA中四种碱基的Chargaff规则。它们是：心不同生物个体的DNA，其碱基组成不同心同一个体的不同器官或不同组织的DNA具有相同的碱基组成；＠对于一个特定组织的DNA，其碱基组分不随其年龄、营养状态和环境而变化；＠对千一个特定的生物体，腺嗦呤(A)的摩尔数与胸腺啼唗(T)的摩尔数相等，鸟嗦呤(G)的摩尔数与胞啥唗(C)的摩尔数相等。表2-3列举了几种生物体的DNA碱基组分的相对比例。Chargaff规则揭示了DNA的碱基之间存在着某种对应的关系，为碱基之间的互补配对关系奠定了基础。


生物化学与分子生物学 —、DNA的二级结构是双螺旋结构(-)DNA双螺旋结构的实验基础 20世纪50年代初，英国帝国学院的R. Franklin和M. Wilkins进行了大量的工作，利用X射线衍射技术来解析DNA分子空间结构。凭借丰富的经验和细致耐心的工作，R. Franklin取得了突破性的进展。1951年11月，R. Frank lin获得了高质量的D NA分子X线衍射照片，并从衍射图像得出DNA分子呈螺旋状大沟的推论。当时开展DNA分子空间结构研究工作的还有英国剑桥大学的J. Watson和F. Crick。他们综合了前人的研究结果，提出了DNA双螺旋结构(th e helix structure)的模型，并在1953 double年4月25日将该模


生物化学与分子生物学 double年4月25日将该模 3l型发表在Nature杂志上。这一发现不仅解释了当时巳知的DNA的理化性质，而且还将DNA的功能与结构联系起来，它诠释了生物界遗传性状得以世代相传的分子机制，奠定了现代生命科学的基础。DNA双螺3'旋结构揭示了DNA作为遗传信息载体的物质本质，为DNA作为复制模板和基因转录模板提供了结构基础。尸2.37nm DNA双螺旋结构的发现被认为是现代生物学和医学发展史的一个里程碑。图2-8DNA双螺旋结构的示意图（侧视图）


生物化学与分子生物学 第二章核酸的结构与功能（二）DNA双螺旋结构模型的要点 J. Watson和F. Crick提出的DNA双螺旋结构具有下列特征：接戊糖的C1、\\、、HIN钮三｀戊糖的C《\、厂一。飞／一＿－－－－一-接戊糖的C-1'一＿－－－－一/接戊糖的C-1'小沟小沟鸟嗦呤胞啥唗腺骠呤胸腺啼唗圈2-9互补碱基对腺嗦呤与胸腺啼唗通过两对氢键形成碱基对；鸟噤呤与胞啼唗通过三对氢键形成碱基对3.两条多聚脱氧核昔酸链的亲水性骨架将互补碱基对包埋在DNA双螺旋结构内部多聚脱氧核昔酸链的脱氧核糖和磷酸基团构成了亲水性骨架(backbone)，该骨架位于双螺旋结构的外侧，而疏水性的碱基对包埋在双螺旋结构的内侧（图2-10)。DNA双链的反向平行走向使得碱基对与磷酸骨架的连接呈现非对称性，从而在DNA双螺旋结构的表面上产生一个大沟(major groove)和一个小沟(minor gi·oove)。


生物化学与分子生物学 第二章核酸的结构与功能（二）DNA双螺旋结构模型的要点 4.两个缄基对平面重叠产生了碱基堆积作用在DNA双螺旋结构的旋进过程中，相邻的两个碱基对平面彼此重叠(overlapping)，由此产生了疏水性的碱基碱基堆积力(base stac枷ng force)（图2-11)。这种碱基堆积作用十分重要，它和互补链之间碱基对的氢键共同维系着DNA双螺旋结构的稳定。


生物化学与分子生物学 （三）DNA双螺旋结构的多样性 J. Watson和F. Crick提出的DNA双螺旋结构模型是基千在92％相对湿度下得到的DNA纤维的X射线衍射图像的分析结果。这是DNA在水环境下和生理条件下最稳定的结构。随着研究的深入，人们发现DNA的结构不是一成不变的，溶液的离子强度或相对图2-10DNA双螺旋结构的示意图（俯视图）湿度的变化可以使DNA双螺旋结构的沟槽、螺距、旋为清晰起见，图中只显示了双链中的一条。脱转角度、碱基对倾角等发生变化。由千历史原因，人氧核糖和磷酸基团构成的亲水性骨架位于双螺们将J. Watson和F. Crick提出的双螺旋结构称为B旋结构的外侧，而疏水的碱基位于内部第一篇生物大分子结构与功能型－DNA。当环境的相对湿度降低后，DNA仍然保存着稳定的右手双螺旋结构，但是它的空间结构参数不同于B型－DNA，人们将其称为A型－DNA（图2-12)。1979年，美国科学家A. Rich等人在研究人工合成的寡核酸链CGCGCG的晶体结构时，发现这种DNA具有左手双螺旋(left-handed helix)的结构特征（图2-12)。后来证明这种结构在天然DNA分子中同样存在，并称为Z型－DNA。三种不同类型DNA双螺旋结构的结构参数见表2-4。在生物体内，DNA的右手双螺旋结构不是DNA在自然界中唯一存在方式。不同的DNA双螺旋结构是与基因表达的调节和控制相适应的。


生物化学与分子生物学 （四）DNA的多链结构 随着对DNA研究的不断深入，入们发现，自然界中还存在着多条链结合在一起的DNA结构。在酸性的溶液中，胞密唗N-3原子可以被质子化，这使得它可以在DNA双链的大沟一侧与已有的GC碱基对中的鸟嗦呤N-7原子形成了新的氢键，同时，胞啼唗的C-4位氨基的氢原子也可以与鸟嗦呤的C6位氧形成了新的氢键（图2-13)。这种氢键是生物学家K. Hoogsteen千1959年在研究碱基对时发现的，故命名为Hoogsteen氢键。Hoogsteen氢键的形成并不破坏原有碱基对中的Watson-Crick氢键，这样就形成了含有三个碱基的C+GC平面，其中GC之间是以Watson-Crick氢键结合，而C飞之间是以Hoogsteen氢键结合的。同理，DNA也可以形成TAT的三碱基平面（图2-13)。当DNA双链中一条链图2-12不同类型的DNA双螺旋结构(a)B型－DNA;(b)A型－DNA;(c)Z型－DNA螺旋旋向右手螺旋右手螺旋左手螺旋螺旋直径2.55nm2.37nm1.84nm每一螺旋的碱基对数目1110.512螺距2.53nm3.54nm4.56nm相邻碱基对之间的垂直间距0.23nm0.34nm0.38nm糖昔键构象反式反式啼唗为反式，噤呤为顺式，反式和顺式交替使构象稳定的相对环境湿度75%92%碱基对平面法线与主轴的夹角19°1090大沟窄深宽深相当平坦小沟宽浅窄深窄深-N立··H T I


生物化学与分子生物学 （四）DNA的多链结构 AI！，扣G－四链体人端粒的碱基序列5'-('ITAGGG)4-3'(a)由Watson-Crick氢键和Hoogs teen氢键共同构成的三链结构；（b)由Hoogsteen氢键构成的四链结构vt0. 二、DNA双链经过盘绕折叠形成致密的高级结构 线性的DNA双链不是一条刚性分子，具有一定程度的柔韧性。一旦发生弯曲，DNA双链就会在其内部产生一定的应力。DNA双链需要形成一种超螺旋结构(superhelix或supercoil)，释放出这些应力使DNA处在一个低能量的稳定状态。当盘绕方向与DNA双螺旋方同相同时，其超螺旋结构为正超螺旋(positive supercoil)；反之则为负超螺旋(negative supercoil)。在生物体内，DNA的超螺旋结构是在拓扑异构酶参与下形成的。拓扑异构酶可以改变超螺旋结构的数量和类型。自然条件下的DNA双链主要是以负超螺旋形式存在的，经过一系列的盘绕、折叠和压缩后，形成了高度致密的高级结构。


生物化学与分子生物学 （一）封闭环状的DNA具有超螺旋结构 绝大部分原核生物的DNA是环状的双螺旋分子。在细胞内经过进一步盘绕后，形成了类核(nucleoid)结构。类核占据了细胞的大部分空间，并通过与蛋白质的相互作用黏附在细胞内壁。在细菌DNA中，不同的DNA区域可以有不同程度的超螺旋结构，超螺旋结构可以相互独立存在（图2-14)。分析表明，在大肠杆菌的环状DNA中，平均每200个碱基就有一个负超螺旋形成。负超螺旋的DNA双链只能以封闭环状的形式或者在与蛋白质结合的条件下存在，以避免它们之间的相互纠缠。这种负超螺旋形式产生了DNA双链的局部解链效应，有助千诸如复制、转录等生物过程的进行。 盘绕生成超螺旋解螺旋 图2-14原核生物的超螺旋结构自然状态下的环状DNA分子表现出松弛的双链结构，在拓扑异构酶作用下形成超螺旋结构。两种结构处在动态平衡之中线粒体和叶绿体是真核细胞中含有核外遗传物质的细胞器。线粒体DNA(mitochondrial DNA, mtDNA)也是具有封闭环状的双螺旋结构。人mtDNA的长度是16569bp，编码了37个基因，包括13个蛋白质、2个rRNA和22个tRNA。


生物化学与分子生物学 （二）真核生物DNA被逐级有序地组装成高级结构 人类基因组大约有3xl09个碱基对，这是一条长度约为1.7m的线性大分子。将这样的一条DNA双链组装在细胞核内，DNA双链需要进行一系列的盘绕、折叠和压缩。在细胞周期的大部分时间里，细胞核内的DNA以松散的染色质(chromatin)形式存在，只有在细胞分裂期间，细胞核内的DNA才形成高度致密的染色体(chromosome)。


生物化学与分子生物学 （二）真核生物DNA被逐级有序地组装成高级结构 在电子显微镜下观察到的染色质具有串珠样的结构（图2-15a)。染色质基本组成单位是核小体(nucleosome)，它是由一段双链DNA和4种碱性的组蛋白(histone，简写为H)共同构成的。八个组蛋白分子(H2Ax2,H2Bx2,H3x2和H4x2)共同形成了一个八聚体的核心组蛋白，长度约146bp的DNA双链在核心组蛋白上盘绕1.75圈，形成核小体的核心颗粒(core particle)（图2-15b)。核心颗粒是尺寸约llnmx6nm的盘状颗粒。连接相邻核小体之间的一段DNA称为连接段DNA(lin ker DNA)，其长度在0~50bp之间不等，是非组蛋白结合的区域。组蛋白Hl结合在盘绕在核心组蛋白上的DNA双链的进出口处，发挥稳定核小体结构的作用（图2-15c)。至此，核小体核心颗粒和DNA双链形成了10nm的串珠状结构，也称为染色质纤维。这是DNA在核内形成致密结构的第一次折叠，使DNA的长度压缩了约7倍。


生物化学与分子生物学 （二）真核生物DNA被逐级有序地组装成高级结构 染色质纤维按照左手螺旋方式进一步盘绕卷曲，在组蛋白H1的参与下形成外径为30nm、内径为10nm的中空状螺线管(solenoidal)。每个螺旋有6个核小体，组蛋白H1位于螺线管的内侧，继续发挥(a)电子显微镜图像观察到的DNA染色质的串珠样结构。(b)核小体的核心颗粒结构。146bp长的DNA双链盘绕在组蛋白核心颗粒上。(c)核小体的核心颗粒由约50bp长的DNA双链连接在一起，形@成串珠样的结构42第一篇生物大分子结构与功能稳定螺线管的作用。染色质纤维中空状螺线管的形成与DNA特定区间的转录活性相关：正在进行转录的区间处在一种明显的无序状态之中，组蛋白质H1的数量也较少。染色质纤维中空状螺线管的形成是DNA在细胞内的第二次折叠，使DNA的压缩程度达到约40~60倍。关于30nm中空状螺线管如何压缩成染色体，尚存争议。目前得到较为广泛认可的是多级螺线化模型(multiple coiling model)。染色质纤维螺线管的进一步卷曲和折叠形成了直径为400nm的超螺线管(supersolenoid)，这一过程将DNA的长度又压缩了40倍。之后，超螺线管的再度盘绕和压缩形成染色单体，在核内组装成染色体，使DNA长度又压缩了5~6倍（图2-16)。这样，在染色体形成的过程中，DNA的长度总共被压缩了8000~10000倍，从而将近2m长的DNA有效地组装在直径只有几微米的细胞核中。（动画2-2“核小体及染色体组装”)第四层次折叠匕—~～~尸-图2-16DNA双链经历折叠、盘绕形成高度有序和高度致密染色体的示意图真核生物染色体有端粒(telomere)和着丝粒(centromere)两个功能区。端粒是染色体端膨大的粒状结构，由染色体端DNA（也称端粒DNA)与DNA结合蛋白共同构成。端粒DNA由简单重复序列构成，人的端粒DNA的重复序列是TTAGGG，以G－四链体的结构存在。端粒在维持染色体结构的稳定性和维持复制过程中的DNA的完整性方面具有重要作用，此外，端粒DNA的结构和稳定性还与衰老及肿瘤的发生发展密切有关。着丝粒是两个染色单体的连接位点，富含AT序列。细胞分裂时，着丝粒可分开使染色体均等有序地进入子代细胞。


生物化学与分子生物学 （二）真核生物DNA被逐级有序地组装成高级结构 三、DNA是主要的遗传物质.'早在20世纪30年代，人们就已经知道了染色体是遗传物质，也知道了DNA是染色体的组成部分。但是直到1944年，美国细菌学家0. Avery才首次证明了DNA是细菌性状的遗传物质。他们从有荚膜的致病的皿型肺炎球菌中提取出DNA，它可以使另一种无荚膜的非致病性的II型肺炎球菌细胞转变成了致病菌，而蛋白质和多糖物质没有这种功能。如果DNA被脱氧核糖核酸酶降解后，则失去转化功能。但是已经转化了的细菌，其后代仍保留了合成IlI型荚膜的能力。这些实验结果证明了DNA是携带生物体遗传信息的物质基础。1952年，A. Hershey和M. Chase用大肠杆菌噬菌体的DNA进行的性状表达实验，进一步确认了DNA是遗传信息的载体。


生物化学与分子生物学 （二）真核生物DNA被逐级有序地组装成高级结构 生物体的遗传信息是以基因的形式存在的。基因(gene)是编码RNA或多肤链的DNA片段，即DNA中特定的核甘酸序列。它为DNA复制和RNA生物合成提供了模板。DNA的核昔酸序列以遗传密码的方式决定了蛋白质的氨基酸排列顺序。依据这一原理，DNA利用四种碱基的不同排列编码了生物体的遗传信息，并通过复制的方式遗传给子代。此外，DNA还利用转录过程，合成出各种RNA。后者将参与蛋白质的合成，确保细胞内的生命活动的有序进行和遗传信息的世代相传。.一个生物体的基因组(genome)是指包含在该生物的DNA（部分病毒除外）中的全部遗传信息，即一套染色体中的完整的核昔酸序列。各种生物体基因组的大小、所包含的基因数量和种类都有所不同。一般来讲，进化程度越高的生物体，其基因组越大越复杂。简单生物的基因组仅含有几千个碱基对，而高等动物的基因组可高达109碱基对，使可编码的信息量大大增加。病毒颗粒的基因组可以由DNA组成，也可以由RNA组成，两者一般不共存。病毒基因组的DNA和RNA可以是单链的，也可以是双链的，可以是环形分子，也可以是线性分子。


生物化学与分子生物学 （二）真核生物DNA被逐级有序地组装成高级结构 DNA是生物体遗传信息的载体，并为基因复制和转录提供了模板。它是生命遗传的物质基础，也是个体生命活动的信息基础。DNA具有高度稳定性的特点，用来保持生物体系遗传特征的相对稳定性。同时，DNA又表现出高度复杂性的特点，它可以发生各种重组和突变，适应环境的变迁，为自然选择提供机会，使大自然表现出丰富的生物多样性。


生物化学与分子生物学 第三节RNA的空间结构与功能 一般而言，RNA是DNA的转录产物。和DNA一样，RNA在生命活动中发挥着重要的作用。RNA可以分为编码RNA(coding RNA)和非编码RNA(non-coding RNA)。编码RNA是那些从基因组上转录而来、其核昔酸序列可以翻译成蛋白质的RNA，编码RNA仅有信使RNA(messenger RNA, mRN A)一种。非编码RNA不编码蛋白质。非编码RNA可以分为两类。一类是确保实现基本生物学功能的RNA，包括转运RNA(transfer RNA, tRNA)、核糖体RNA(ribosomal RNA,rRNA)、端粒RNA、信号识别颗粒(signal recognition particle, SRP)RNA等，它们的丰度基本恒定，故称为组成性非编码RNA(cons titutive non-coding RNA)。另一类是调控性非编码RNA(regulat01-y non-coding RNA)，它们的丰度随外界环境（应激条件等）和细胞性状（成熟度、代谢活跃度、健康状态等）而发生改变，在基因表达过程中发挥重要的调控作用。


生物化学与分子生物学 RNAA非编码RNA组成性非编码RNA调控性非编码RNAscRNA piRNA`吓岔44第一篇生物大分子结构与功能 RNA通常以单链形式存在，较长的RNA可以通过链内的碱基互补配对形成局部的双螺旋二级结构以及复杂的高级结构。RNA的种类、丰度、大小和空间结构要比DNA复杂得多，这与它的功能多样性密切相关。 一、mRNA是蛋白质生物合成的模板 20世纪40年代，科学家发现细胞质内蛋白质的合成速度与RNA水平相关。1960年，F. Jacob和J. Monod等人用放射性核素示踪实验证实，一类大小不一的RNA才是细胞内合成蛋白质的真正模板。后来这类RNA被证明是在核内以DNA为模板的合成产物，然后转移至细胞质内。这类RNA被命名为信使RNA(mRNA)。


生物化学与分子生物学 一、mRNA是蛋白质生物合成的模板 在生物体内，mRNA的丰度最小，仅占细胞RNA总重量的2%～5%。但是mRNA的种类最多，约有105个之多，而且它们的大小也各不相同。mRNA的平均寿命也相差甚大，从几分钟到几小时不等。在真核细胞中，细胞核内新生成的mRNA初级产物被称为核不均－RNA(heterogen eous nuclear RNA, hnRNA)。hnRNA在细胞核内合成后，经过一系列的转录后修饰，剪接成为成熟mRNA，最后被转运到细胞质中。1.真核细胞mRNA的5'－端有帽结构大部分真核细胞mRNA的5'－端都有一个反式7－甲基鸟嗦呤－三磷酸核昔(m7Gppp)的起始结构，被称为5'－帽结构(5'-cap structure)（图2-17)。5'－帽结构是鸟昔酸转移酶将鸟嗦呤三磷酸核昔加到转录后的mRNA的5'－端，形成了一个5'-5'三磷酸键，使mRNA的5'－端不再具有磷酸基团。5'－帽结构下游的第一个和第二个核昔酸中C-2'的轻基通常也会被甲基化成为甲氧基戊糖，由此产生数种不同的帽结构（图2-17)。原核生物mRNA没有这种特殊的5'帽结构。


生物化学与分子生物学 一、mRNA是蛋白质生物合成的模板 真核生物mRNA的5'－帽结构可以与一类称为帽结合蛋白(cap binding protein, CBP)的分子结合形成复合体。这种复合体有助于维持mRNA的稳定性，协同mRNA从细胞核向细胞质的转运，以及()\.'.帘H2N:5f『f5碱基1 气 sss-巳遗．l基因组细胞增殖相关基因关闭细胞增殖相关基因开放图22-2RB磷酸化与细胞周期控制T：苏氨酸(Thr);S：丝氨酸(Ser);I飞磷酸化修饰；D：周期蛋白D;A：周期蛋白A;E：周期蛋白E;E2F蛋白与RB蛋白的A结构域和B结构域结合属千转录因子，包含有典型的转录激活结构域、DNA结合结构域、寡聚结构域、富含脯氨酸区和核定位序列等多个结构域或序列，这也是p53发挥其生物学功能的分子结构基础。多数TP53基因突变都发生在编码其DNA结合结构域的序列中。


生物化学与分子生物学 气 正常情况下，细胞中p53蛋白含量很低，因其半衰期只有20~30分钟，所以很难检测出来，但在细胞增殖与生长时，可升高5~100倍以上。野生型p53蛋白在维持细胞正常生长、抑制恶性增殖中起着重要作用，因而被冠以“基因组卫士”称号。当细胞受电离辐射或化学试剂等作用导致DNA损伤时，p53表达水平迅速升高，同时p53蛋白中包含的一些丝氨酸残基被磷酸化修饰而被活化。活化的p53从细胞质移位至细胞核内，调控大量下游靶基因的转录而发挥其生物学功能。例如，p53的靶基因之一p21可阻止细胞通过Gl/S期检查点，使其停滞千GI期；另一靶基因GADD45的产物是DNA修复蛋白。这就使DNA受损的细胞不再分裂，并且修复损伤以维持基因组的稳定l.~＿～—＿_己—_=l性。如果修复失败，p53蛋白就会通过激＇转录激活结构域DN灶吉合结构域寡聚结构域活一些靶基因如BAX的转录而启动细胞L_＿＿＿_－—l, 断裂位点多腺聚合信号序列}富GU区域 5AAUAAA－一-(-20nt)---Y(Y＝瞪唗）


生物化学与分子生物学 j｛多聚腺昔畔二5AAUAAA-－一(~20nt)一一一 20)。这些非翻译区通过与调控因子或非编码RNA的相互作用调控蛋白质生物合成。 二、tRNA是蛋白质合成中氨基酸的载体 转运RNA(tra n sfer RNA, tRNA)作为蛋白质合成的底物一一氨基酸的载体参与蛋白质合成，为合成中的多肤链提供活化的氨基酸。tRNA占细胞RNA总重量的15％左右。已知的tRNA都是由74~95个核昔酸组成的。tRNA具有稳定的空间结构。第二章核酸的结构与功能砰C环；位于上方的茎称为氨基酸臂(amino acid arm)，亦称接纳茎；位于下方的发夹结构则称为反密码子环(anticodon loo~)。此外，在反密码子环与To/C环之间还有一个可变臂。不同tRNA的可变臂的长短不一，从几个到十几个核昔酸数不等。除可变臂和DHU环外，其他部位的核昔酸数目和碱基对具有高度保守性。X射线晶体衍射图分析表明，所有的tRNA都具有相似的倒"L”形的空间结构。稳定


生物化学与分子生物学 二、tRNA是蛋白质合成中氨基酸的载体 tRNA的三级结构的力是某些碱基之间产生的特殊氢键和碱基堆积力。（动画2-3"tRNA的空间结构”)(a)tRNA的二级结构形似三叶草；（b)tRNA的空间结构是一个“倒L”形的形状三、以rRNA为主要成分的核糖图2-23tRNA反密码子与mRNA密码子相互识别的示意图体是蛋白质合成的场所在蛋白质生物合成过程中，通过正确的碱基配对，核糖体RNA(r ibosomal RNA, rRNA)是细mRNA密码子与密码子所编码的氨基酸建立了一一对胞中含蜇最多的RNA，约占RNA总重量的应的关系48第一篇生物大分子结构与功能80％以上。rRNA有确定的种类和保守的核昔酸序列。rRNA与核糖体蛋白(ribosomal protein)共同构成核糖体(ribosome)，它将蛋白质生物合成所需要的mRNA、tRNA以及多种蛋白质因子募集在一起，为蛋白质生物合成提供了必需的场所。


生物化学与分子生物学 二、tRNA是蛋白质合成中氨基酸的载体 原核细胞有三种rRNA，依照分子量的大小分为5S、16S和23S(S是大分子物质在超速离心沉降中的沉降系数）。它们与不同的核糖体蛋白结合分别形成了核糖体的大亚基(large subunit)和小亚基(small subunit)（表2-5)。真核细胞的四种rRNA也利用相类似的方式构成了真核细胞核糖体的大亚基和小亚基。（动画2-4“30S小亚基＇＼动画2-5"50S大亚基”)人们已经完成了rRNA的核昔酸测序，并解析了它们的空间结构。rRNA的二级结构有许多茎环结构，图2-24是真核细胞18S rRNA的二级结构。这些茎环结构为核糖体蛋白结合和组装在rRNA上提供了结构基础。原核细胞16S rRNA的二级结构也有众多相类似的茎环结构。


生物化学与分子生物学 二、tRNA是蛋白质合成中氨基酸的载体 将纯化的核糖体蛋白和rRNA在试管内混合，它们就可以自动组装成具有活性的大亚基和小亚基。大亚基和小亚基进一步组装成核糖体。大小亚基的结合区域的沟槽是mRNA的结合部位。核糖体有三个重要的部位，它们分别是A位：结合氨酰－tRNA的氨酰位(aminoacyl site); P位：结合肤酰tRNA的肤酰位(peptidyl site)；和E位：释放已经卸载了氨基酸的tRNA的排出位(exit site)（图2-25)。四、组成性非编码RNA是保障遗传信息传递的关键因子除tRNA和rRNA外，真核细胞中还有其他类型的组成性非编码RNA。这些RNA作为关键因子参与了RNA的剪接和修饰、蛋白质的转运以及调控基因表达。


生物化学与分子生物学 第二章核酸的结构与功能卸载了氨基酸的tRNA肤链N末端携带了氨基酸的tRNA进位核糖体移动方向核糖体小亚基 图2-25由核糖体、mRNA和tRNA形成的复合体mRNA结合在核糖体的大小亚基之间的缝隙中。核糖体的大小亚基形成了三个主要部位用以接受氨酰-tRNA、保留肤酰－tRNA和释放已经卸载了氨基酸的tRNA1.催化小RNA催化小RNA也称为核酶(ribozyme)，是细胞内具有催化功能的一类小分子RNA统称，具有催化特定RNA降解的活性，在RNA合成后的剪接修饰中具有重要作用（见第十四章）。2.核仁小RNA(small nucleolar RNA, snoRNA)snoRNA定位于核仁，主要参与rRNA的加工。tRNA的核糖C-2'的甲基化过程和假尿啼唗化修饰都需要snoRNA的参与。


生物化学与分子生物学 第二章核酸的结构与功能卸载了氨基酸的tRNA肤链N末端携带了氨基酸的tRNA进位核糖体移动方向核糖体小亚基 3.核小RNA(small nuclear RNA, snRNA)snRNA参与了真核细胞mRNA的成熟过程。一个snRNA与大约20种蛋白质组成了细胞的核小核糖核蛋白(small nuclear ribonucleoprotein, snRNP)。由于它们富含尿啥唗，故命名为U-snRNA。研究比较清楚的snRNA有U1、U2、U4、U5、U6和U7。它们的作用是识别hnRNA上的外显子和内含子的接点，切除内含子。这些snRNA的5'－端有一个与mRNA相类似的5'－帽结构（见第十四章）。4胞质小RNA(small cytoplasmic RNA, scRNA)scRNA存在细胞质中，与蛋白质结合形成复合体后发挥生物学功能。例如，SRP-RNA与六种蛋白质共同形成信号识别颗粒(signal recognition particle, SRP)，引导含有信号肤的蛋白质进入内质网进行合成（见第十五章）。


生物化学与分子生物学 五、调控性非编码RNA参与了基因表达调控 调控性非编码RNA按其大小分为非编码小RNA(small non-coding RNA,sncRNA)、长非编码RNA(long non-coding RNA, lncRNA)和环状RNA(circular RNA, circRNA)。虽然这一类RNA通常不编码蛋白质，但是它们仍然表现出了许多重要的生物学功能：转录调控、RNA剪切和修饰、mRNA的翻译、蛋白质的稳定和转运、染色体的形成和结构稳定等，因此，在胚胎发育、组织分化、信号转导、器官形成等基本的生命活动中以及在疾病（如肿瘤、神经性疾病等）的发生和发展进程中都有非编码RNA的参与。（一）非编码小RNA的特征和作用通常认为，sncRNA的长度小千200nt。sncRNA包括微RNA(microRNA, miRNA)、干扰小RNA(s mall interfering RNA, siRNA)和p iRNA。


生物化学与分子生物学 五、调控性非编码RNA参与了基因表达调控 微RNA是近年来研究较多的内源性sncRNA，它在真核生物中大扯存在，长度在20-25nt之间。在细胞核中，编码miRNA的基因由RNA聚合酶Il转录生成长度约为几千个碱基的初级转录本pri miRNA。在细胞核内，pri-miRNA在蛋白质复合体(400-500kD)的作用下经过了第一次的加工。这个蛋白质复合体由Drosha和Pasha两个蛋白质组成，它们分别是RNase皿蛋白和双链RNA结合蛋50第—篇生物大分子结构与功能白。pri-miRNA在Drosha的作用下被加工成含有60-70nt具有发夹结构的miRNA前体(premiRNA)。pre-miRNA在RanGTP/Exportin-5转运蛋白的协助下从核内转运到细胞质中。在细胞质中，pre-miRNA被RNase皿酶家族中的成员Dicer所识别，并通过对茎环结构的剪切和修饰，在细胞质内形成大约20个碱基对长的miRNA:miRNA＊双链。这种miRNA:miRNA＊双链与Argonaute家族蛋白形成RNA诱导的沉默复合体，其中的miRNA＊被降解，miRNA则被保留在miRISC中，最终形成成熟的单链miRNA。微RNA对基因表达的调控作用表现在转录后水平上，主要是通过两种机制下调靶基因的表达。这两种机制的选择主要取决于miRNA与靶基因mRNA序列的互补程度。如果miRNA与靶基因mRNA完全互补，miRNA将与靶基因mRNA的可读框中的序列形成完全互补的RNA双链，miRISC将双链中的mRNA降解，沉默基因转录后的表达。如果miRNA与靶基因mRNA不完全互补，则miRNA将与靶基因mRNA的3'－非翻译区的序列形成非完全互补的杂交双链，miRISC紧紧地结合在杂交双链上，特异性地抑制基因表达。miRNA参与了细胞的生长、分化、衰老、凋亡、自噬、迁移、侵袭等多种过程。siRNA有内源性和外源性之分，内源性siRNA是由细胞自身产生的。外源性siRNA来源于外源入侵的基因表达的双链RNA，经Dicer切割所产生的具有特定长度(21-23bp)和特定序列的小片段RNA。这些siRNA可以与AGO蛋白结合，并诱导这些mRNA的降解。siRNA还有抑制转录的功能。利用这一机制发展起来的RNA干扰(RNA interference, RNAi)技术是用来研究基因功能的有力工具。piRNA是从哺乳动物生殖细胞中分离得到的一类长度约为30nt的小RNA。这类小RNA与PIWI蛋白家族成员结合才能发挥其调控作用，故称为piRNA(piwi interacting RNA)。piRNA主要存在哺乳动物生殖细胞和干细胞中，通过与PIWI蛋白家族成员结合形成piwi复合物来调控基因沉默。 （二）长非编码RNA的特征和作用 长非编码RNA是一类长度为200-100000个核昔酸的RNA分子。它们不编码任何蛋白质。以前它们被认为是基因组转录过程中的＂噪声”而被忽略掉，现在越来越多的证据表明它们是一类具有特殊功能的RNA。lncRNA由RNA聚合酶II转录生成，经剪切加工后，形成具有类似于mRNA的结构。lncRNA有poly(A)尾巴和启动子，但序列中不存在可读框。lncRNA可以来源于蛋白质编码基因、假基因以及蛋白质编码基因之间的DNA序列。lncRNA定位于细胞核内和细胞质内。lncRNA具有强烈的组织特异性与时空特异性，不同组织之间的lncRNA表达量不同，同一组织或器官在不同生长阶段，lncRNA表达量也不同。lncRNA的作用机制有以下几种：心结合在编码蛋白质的基因上游启动子区，千扰下游基因的表达；＠抑制RNA聚合酶II或者介导染色质重构以及组蛋白修饰，影响下游基因的表达；＠与编码蛋白质基因的转录本形成互补双链，干扰mRNA的剪切，形成不同的剪切形式；＠与编码蛋白质基因的转录本形成互补双链，在Dicer酶的作用下产生内源性siRNA;＠与特定蛋白质结合，lncRNA转录本可调节相应蛋白质的活性；＠作为结构组分与蛋白质形成核酸蛋白质复合体；©结合到特定蛋白质上，改变该蛋白质的细胞定位；＠作为小分子RNA（如miRNA、piRNA)的前体分子。由此可见，lncRA具有调控的多样性，可从染色质重塑、转录调控及转录后加工等多个层面上实现对基因表达进行调控。长非编码RNA与人类疾病的发生密切相关，现已得知，包括癌症以及退行性神经疾病在内的多种严重危害人类健康的重大疾病都与长链非编码RNA的序列和空间结构的异常、表达水平的异常、与结合蛋白相互作用的异常等密切相关。（三）环状RNA的特征和作用2012年，美国科学家在研究人体细胞的基因表达时，首次发现了环形RNA分子。截至目前，人们已经在哺乳动物转录组中发现了数以于计的环状RNA，这似乎表明环状RNA而非线性RNA分子是更普遍的现象。环状RNA是一类特殊的RNA分子。与传统的线性RNA不同，circRNA分子呈封闭环状结构，没有5'－端和3'－端，因此不受RNA外切酶的影响，表达更稳定，不易降解。已知的circRNA分子或来自外显子，或兼有外显子和内含子的部分。circRNA几乎完全定位于细胞核中。circRNA具有序列的高度保守性，具有一定的组织、时序和疾病特异性。由于circRNA的首尾连接，没有尾巴，因此circRNA容易在传统的分离过程被丢弃掉。这是为什么以前circRNA一直没有被发现的主要原因。小鼠入类和斑马鱼的各个组织都可以表达circRNA分子，这些circRNA分子富含miRNA的结合位点，在细胞中起到miRNA海绵(miRNA sponge)的作用，通过结合miRNA，进而解除miRNA对其靶基因的抑制作用，升高靶基因的表达水平，产生相应的生物学效应，这一作用机制被称为竞争性内源RNA(competing endogenous RNA, ceRNA)机制。通过与疾病关联的miRNA相互作用，circRNA在疾病中发挥着重要的调控作用。这说明circRNA很可能就是一类新的调控性内源竞争性RNA，从而使得环状RNA在作为新型临床诊断标记物的开发应用上具有明显优势。 第四节核酸的理化性质一、核酸具有强烈的紫外吸收 嗦呤和瞪唗是含有共辄双键的杂环分子。因此，碱基、核昔、核昔酸和核酸在紫外波段都有较强烈的吸收。在中性条件下，它们的最大吸收值在260nm附近（图2-26)。根据260nm处的吸光度(ab sorbance at260nm, A260)，可以判断出溶液中的DNA或RNA的含量。实验中常以A260=1.0对应千50µg/ml双链DNA，或40µg/ml单链DNA或者RNA，或20µ,g/ml寡核昔酸为标准定量溶液中的核酸含量。利用260nm与280nm的吸光度比值(A260IA2so)还可以判断从生物样品中提取的核酸样品的纯度。DNA纯品的A260IA2so的比值应为1.8；而RNA纯品的A260IA2so的比值应为2.0。 12.//·\＼腺嗓呤喘9谥～ 核酸为多元酸，具有较强的酸性。DNA和RNA都是线性高分子，因此它们溶液的黏滞度极大，但是，RNA的长度远小于DNA，含有RNA的溶液的黏滞度也小得多。DNA大分子在机械力的作用下易发生断裂，因此在提取基因组DNA时应该格外小心，避免破坏基因组DNA的完整性。溶液中的核酸分子在引力场中可以沉淀。在超速离心形成的引力场中，不同构象的核酸分子（如环状、超螺旋和线性等）的沉降速率有很大差异。这是超速离心法提取和纯化不同构象核酸的理论基础。 52第—篇生物大分子结构与功能 二、DNA变性是—条DNA双链解离为两条DNA单链的过程某些极端的理化条件（温度、pH、离子强度等）可以断裂DNA双链互补碱基对之间的氢键以及破坏碱基堆积力，使一条DNA双链解离成为两条单链。这种现象称为DNA变性(DNA denaturation)。虽然DNA变性破坏了DNA的空间结构，但是没有改变DNA的核昔酸序列（图2-27)。 双链DNAI部泗单链DNA大部解链 图2-27DNA解链过程的示意图在变性条件下，一条DNA双链经历部分解离，大部解离，直到全部解离为两条DNA单链的过程在DNA解链过程中，有更多的包埋在双螺旋结构内部的碱基得以暴露，因此含有DNA的溶液在260nm处的吸光度随之增加。这种现象称为DNA的增色效应(hyperchromic effect)。监测DNA在260nm吸光度的变化是判断DNA双链是否发生变性的一个常用的方法（图2-28a)。在实验室条件下，使DNA变性的最简单和最直接的方法是加热。如果以温度相对于A260值作图，所得的曲线称为DNA解链曲线(melting curve，或熔解曲线）（图2-28b)。从曲线中可以看出，随着温度的升高，A260缓慢上升，表明DNA双链开始解链。当接近某个温度时，A260发生了急剧的增加，并到达饱和，表明一条DNA双链解离成了两条DNA单链。解链后，温度的进一步升高并没有导致A260发生太大的变化。解链曲线显示解链过程是在一个相对较窄的温度范围内完成的。在解链曲线上，紫外吸光度的变化（丛260)达到最大变化值的一半时所对应的温度被定义为DNA的解链温度(melting temperature，兀或称熔解温度）。在此温度时，50％的DNA双链解离成为了单链。DNA的兀值与DNA长短以及碱基0.501-亡才了一一一一千波长(nm)解链温度兀('t::)..1图2-28DNA解链过程中的增色效应和对应的解链曲线的GC含量相关。GC的含量越高，T，＇，值越高；离子强度越高，兀值也越高。兀值可以根据DNA的长度、GC含量以及离子浓度来简单地估算出来。小千20bp的寡核昔酸片段的兀值可用公式兀＝4(G+C)+2(A+T)来估算，其中G、C、A和T是寡核昔酸片段中所含有的碱基个数。


生物化学与分子生物学 双链DNAI部泗单链DNA大部解链  三、变性的核酸可以复性或形成杂交双链 把变性条件缓慢地除去后，两条解离的DNA互补链可重新互补配对形成DNA双链，恢复原来的双螺旋结构。这一现象称为复性(renaturation)。例如，热变性的DNA经缓慢冷却后可以复性，这一过程也称为退火(annealing)。但是，将热变性的DNA迅速冷却至4"C时，两条解离的互补链还来不及形成双链，所以DNA不能发生复性。这一特性被用来保待解链后的DNA单链处在变性状态。


生物化学与分子生物学 三、变性的核酸可以复性或形成杂交双链 如果将不同种类的DNA单链或RNA单链混合在同一溶液中，只要这两种核酸单链之间存在着一定程度的碱基互补关系，它们就有可能形成杂化双链(heteroduplex)。这种双链可以在两条不同的DNA单链之间形成，也可以在两条RNA单链之间形成，甚至还可以在一条DNA单链和一条RNA单链之间形成（图2-29)。这种现象称为核酸分子杂交(hybridization)。核酸分子杂交是一项被广泛地应用在分子生物学和医学中的技术，Southern印迹、Northern印迹、斑点印迹、原位杂交、PCR扩增、基因芯片等核酸检测方法都利用了核酸分子杂交的原理。这一技术被广泛地用来研究DNA片段在基因组中的定位、鉴定核酸分子间的序列相似性、检测靶基因在待检样品中存在与否等。双链DNA2DNAl和DNA2的缓慢、杂交双链泣^仄边｀穴夕沁穴夕泣7加温,.降温图2-29核酸分子复性和杂交的示意图来自不同样品的双链DNAl和双链DNA2解离后，如果它们的序列具有互补性，当温度缓慢降低时，单链的DNAl可以和单链的DNA2形成互补的杂化双链一一一一一一一-·核酸有DNA和RNA之分，它们是由脱氧核糖核符酸或核糖核芬酸为基本单位，通过3',5'－磷酸二酣键聚合而成的生物信息大分子。DNA的一级结构是脱氧核糖核芬酸的排列顺序。DNA携带的遗传信息来自于碱基排列的方式。DNA是由两条反向平行的多聚核芬酸链组成，其二级结构是双螺旋。两条链上的碱基满足互补关系，即腺噤呤与胸腺喀唗形成两对氢键的碱基对；鸟噤呤与胞喀唗形成三对氢键的碱基对。具有双螺旋结构的DNA在细胞内还将进一步折叠成为超螺旋结构。DNA的生物功能是作为生物遗传信息复制的模板和基因转录的模板。RNA一般是DNA的转录产物。编码RNA是指mRNA，它是细胞质中蛋白质合成的模板。真核细胞核中的hnRNA经过一系列的修饰后成为成熟的mRNA。真核成熟mRNA含有5'－帽结构、编码区和3'多聚(A)尾结构。mRNA编码区中的每3个核菩酸构成了一个密码子，决定了新生多肤链上的一个氨基酸。非编码RNA主要有tRNA、rRNA和一些参与RNA剪接和修饰的小RNA。tRNA在蛋白质合成过程中作为氨基酸的栽体，为新生多肤链提供合成底物。mRNA密码子与tRNA的反密码子通过碱基互补关系相互识别。rRNA与核糖体蛋白共同构成了核糖体，核糖体是蛋白质合成的场所。核糖体为wrs第—篇生物大分子结构与功能mRNA、tRNA和肤链合成所需要的多种蛋白质因子提供结合位点和相互作用所需要的空间环境。其他非编码RNA包括snRNA、snoRNA、scRNA、miRNA、lncRNA等，它们的主要生物学功能是参与基因表达调控。


生物化学与分子生物学 三、变性的核酸可以复性或形成杂交双链 核酸有紫外吸收的特性，其最大吸收峰在260nm。核酸在酸、碱或加热情况下可发生变性，即一条双链解离成为两条单链。在适当的条件下，热变性的两条互补单链可以重新结合成为双链，这称为复性。基于核酸变性和复性的核酸分子杂交是一种分子生物学常用技术。核酸可被酸和碱水解，还可以被细胞内各种特异的或非特异的核酸酶水解。 第三章酶与酶促反应 1.用什么办法能证明酶的化学本质是蛋白质？2.在测定某一酶活性时，应当注意控制哪些条件？3.欲使一个酶促反应的速率(v)达到最大反应速率(v,,,.x)的80%，则[S]与凡的关系如何？4.温度如何对酶促反应速率发挥双重影响？5.当某种酶制剂中混有抑制剂时，怎样未鉴别这是可逆性抑制剂还是不可逆性抑制剂？假如混有的是可逆性抑制剂，怎样来证明？（田余祥）


生物化学与分子生物学 第一节酶的分子结构与功能 酶的化学本质是蛋白质。由一条肤链构成的酶称为单体酶(monomeric enzyme)，如牛胰核糖核酸酶A、溶菌酶、狻肤酶A等。由多个相同或不同的肤链（即亚基）以非共价键连接组成的酶称为寡聚酶(oligomeric enzyme)，如蛋白激酶A和磷酸果糖激酶－l均含有4个亚基。此外，在某一代谢途径中，按序催化完成一组连续反应的几种具有不同催化功能的酶可彼此聚合形成一个结构和功能上的整体，此即为多酶复合物(multienzyme complex)，亦称为多酶体系(multienzyme system)。还有一些酶在一条肤链上同时具有多种不同的催化功能，这类酶称为多功能酶(multifunctional enzyme)或串联酶(tandem enzyme)，如氨基甲酰磷酸合成酶II、天冬氨酸氨基甲酰转移酶和二氢乳清酸酶即位于同一条肤链上。


生物化学与分子生物学 —、酶的分子组成中常含有辅因子 酶按其分子组成可分为单纯酶和缀合酶。水解后仅有氨基酸组分而无其他组分的酶称为单纯酶(simple enzyme)，如脉酶某些蛋白酶淀粉酶、脂酶、核酸酶等；缀合酶(conjugated enzyme)（亦称为结合酶）则是由蛋白质部分和非蛋白质部分共同组成，其中蛋白质部分称为酶蛋白(apoenzyme)，非蛋白质部分称为辅因子(cofactor)。酶蛋白主要决定酶促反应的特异性及其催化机制；辅因子主要决定酶促反应的类型。酶蛋白与辅因子结合在一起称为全酶(holoenzyme)，酶蛋白和辅因子单独存在时均无催化活性，只有全酶才具有催化作用。辅因子按其与酶蛋白结合的紧密程度与作用特点不同可分为辅酶(coenzyme)和辅基(prosthetic group)。辅酶多通过非共价键与酶蛋白相连，这种结合比较疏松，可以用透析或超滤的方法除去。在酶促反应中，辅酶作为底物接受质子或基团后离开酶蛋白，参加另一酶促反应并将所携带的质子或基团转移出去，或者相反。辅基则与酶蛋白形成共价键，结合较为紧密，不易通过透析或超滤将其除去。在酶促反应中，辅基不能离开酶蛋白。


生物化学与分子生物学 —、酶的分子组成中常含有辅因子 辅因子多为小分子的有机化合物或金属离子。作为辅因子的有机化合物多为B族维生素的衍生物或卧啾化合物，它们在酶促反应中主要参与传递电子、质子（或基团）或起运载体作用（表3-1)。 56第一篇生物大分子结构与功能 金属离子是最常见的辅因子，约2/3的酶含有金属离子（表3-2)。金属离子作为酶的辅因子的主要作用是：心作为酶活性中心的组成部分参加催化反应，使底物与酶活性中心的必需基团形成正确的空间排列，有利千酶促反应的发生；＠作为连接酶与底物的桥梁，形成三元复合物；＠金属离子还可以中和电荷，减小静电斥力，有利于底物与酶的结合；＠金属离子与酶的结合还可以稳定酶的空间构象。


生物化学与分子生物学 金属酶金属离子金属激活酶金属离子过氧化氢酶Fe2+丙酮酸激酶K+、Mg2+过氧化物酶Fe2+丙酮酸狻化酶Mn2•、Zn2•B－内酰胺酶Zn2+蛋白激酶Mg2+、Mn2• 固氮酶Mo2•精氨酸酶Mn2•核糖核昔酸还原酶Mn2+磷脂酶C Ca2+狻基肤酶Zn2•细胞色素氧化酶Cu2+超氧化物歧化酶Cu2+、Zn2•、Mn3+已糖激酶Mg”碳酸酐酶Zn2+脉酶Ni2+有的金属离子与酶结合紧密，提取过程中不易丢失，这类酶称为金属酶(metalloenzyme)；有的金属离子虽为酶的活性所必需，但与酶的结合是可逆结合，这类酶称为金属激活酶(metal activated enzyme)。有些酶可以同时含有多种不同类型的辅因子，如细胞色素氧化酶既含有血红素又含有cu·1cu气唬珀酸脱氢酶同时含有Fe2＋和FAD。