一种基于三维原子场相互作用矢量的新型氨基酸结构信息描述子

一种基于三维原子场相互作用矢量的新型氨基酸结构信息描述子
一种基于三维原子场相互作用矢量的新型氨基酸结构信息描述子

第51卷第1期 2006年1月论文

一种基于三维原子场相互作用矢量的

新型氨基酸结构信息描述子

周鹏①②周原②③吴世容①②李波①②田菲菲①②李志良①②*

(①重庆大学化学化工学院, 重庆400044; ②生物医学工程教育部与重庆市重点实验室, 重庆400044; ③重庆大学生物工程学院,

重庆400044. *联系人, E-mail: zlli2662@https://www.360docs.net/doc/ec9025960.html,)

摘要从分子的三维空间结构出发, 按照不同类型原子之间静电和立体作用得到一种新的分子结构表

达方法——三维原子场相互作用矢量(3D-VAIF). 利用该矢量对20种天然氨基酸空间结构性质进行计算, 通过主成分分析获得单个氨基酸的特征描述子——氨基酸结构信息得分(SSIA). 分别使用58个血

管紧张素转化酶抑制剂、48个苦味二肽以及31个缓激肽对SSIA的性能进行了测试, 所得模型的复相关

系数R2cum和交互检验复相关系数Q2LOO分别为0.789, 0.773; 0.856, 0.837和0.838, 0.815. 结果表明将SSIA

用于肽类似物定量序列活性建模(定量序效建模, QSAM)效果优于传统氨基酸描述子.

关键词三维原子场相互作用矢量氨基酸结构信息得分定量构效关系定量序效建模量子化学计算

定量构效关系(QSAR)一直是众多学科领域的研究热点, 将其应用于蛋白质、核酸等生物大分子序列与活性相关性研究亦可称为定量序列活性建模(QSAM)[1]. 然而, 由于生物分子自身的复杂性使得对于序列活性的定量预测模型建立较为困难, 因此如何发展一种简明有效的结构表征手段成为QSAM 研究的瓶颈. 这方面开创性的工作是由Sneath等[2]于1966年做出的, 他们使用20个天然氨基酸的半定量实验参数对肽类似物序列进行了表征. 20世纪70年代以后, 伴随着计算机技术和生物信息及化学计量学的发展, 对于生物大分子的构效研究逐渐活跃起来. Kidera等[3]首先采用因子分析将20种天然氨基酸的188种性质变换为10个正交因子, 并将其应用于蛋白质的高级结构的预测. Hellberg等[4~8]对收集到的氨基酸的20种物理化学性质通过正交变换得到了一组单个氨基酸的性质描述子Z标度, 之后又进一步加入了9个高效液相色谱保留指数扩充了该标度. 此后, Sandberg等[9]将Z标度推广到了包括天然氨基酸在内的87种氨基酸, 取得了较为成功的应用. 另外Collantes等[10]使用分子性质模拟程序HYDRAT和CNDO/2法计算得到了反映氨基酸侧链立体特征和局部偶极两个基本性质参数: 全向表面积(ISA)及电荷指数(ECI)用来表达氨基酸分子结构特征, 并成功应用于一系列肽的序列活性建模当中. 近年来, Liu 等[11]直接从氨基酸分子的二维拓扑构型出发发展了用于表征化合物结构的分子全息距离矢量(MHDV), 并用于寡肽一级序列的表达中. 而Zaliani的研究小组[21]则以单个氨基酸的原子空间坐标进行加权变换产

生对旋转和平移的不变量——MS-WHIM得分来描述肽的序列特征. Raychaudhury等[13]使用氨基酸侧链形状指数(SCI)和距离表达指数(DEI)研究了T细胞对结合有28个免疫源性多肽, 即Th细胞表位的主要组织相容性复合物(MHC)的响应性, 取得了相当高的正确识别率. 然而由于传统的氨基酸描述子大都以实验获得的参数为基础, 存在着数据来源随意性和不确定性等缺点, 并且在很大程度上受到了实验条件的限制, 因此难以形成一个统一的标准而限制了该类描述子的发展. 考虑到量子力学(QM)等纯粹理论计算的方法在QSAR研究中已有应用, 并取得了较为满意的结果, 例如Wan等[14,15]就在密度泛函(DFT)水平成功地研究了卟啉氧化酶(PPO)抑制剂的生物活性与量化参数间的关系. 鉴于此, 如果使用量子化学方法对单个氨基酸的结构性质进行精确计算, 结合分子表征技术得到所谓的量化描述子, 并以该类描述子作为氨基酸三维结构特征的初始化矢量, 以此来代替传统的实验数据, 便可从一个新的角度来解决上述矛盾. 因此本文提出了一种新的分子三维结构表达方法——三维原子场相互作用矢量(3D- VAIF), 直接利用从不同量子化学计算水平获得的20种天然氨基酸结构和性质参数, 对氨基酸分子的空间结构加以表征, 结合主成分分析(PCA)技术对表征结果进行信息提取和变量压缩, 最终得到了一种新型氨基

论 文

第51卷 第1期 2006年1月

酸描述子——氨基酸结构信息得分(SSIA). 使用58个血管紧张素转化酶抑制剂、48个苦味肽以及31个缓激肽对该描述子进行测试, 取得了优于文献的结果, 同时比较了不同量子化学计算水平对模型性能的影响. 该方法也是将量子化学计算应用于QSAM 研究的一次尝试.

1 原理与方法

1.1 三维原子场相互作用矢量(3D-VAIF)

分子结构表征(MSC)是当代药物分子设计与药效评价中不可缺少的重要技术, 当前分子结构描述方法大致可以分为基于二维结构的2D 结构描述子和

基于三维空间构型的3D 结构描述子两大类. 其中2D 描述子具有快速、简便且易于实现等特点而成为早期MSC 研究的主流, 但是随着现代构效关系的研究对模型的物理化学意义及预测能力等方面的要求的提高, 3D 描述子迅速发展并有逐渐取代2D 描述方法成为现代QSAR 研究的发展趋势. 鉴于此, 在本实验室Liu 等[11,16~18]所发展的2D 分子结构表达方法的基础上, 本文提出了基于分子三维空间构型的立体结构描述方法——三维原子场相互作用矢量(3D-VAIF), 该矢量从分子立体结构的空间不变量——原子相对距离和原子自身性质出发通过简单然而物理意义明确的变换得到, 避免了传统3D 描述子(如CoMFA [19], GRID [20]

等)在计算前需要对分子空间构型进行大量叠合操作.

2,0()4πi j

mn i m j n ij

Z Z e V E r ε∈∈?=

?∑ (1≤m ≤n ≤5), (1) 126**,()2ij ij

mn ij i m j n ij ij R R V S r r ε∈∈???????????=??????????

????∑? (1≤m ≤n ≤5), (2)

Cramer 等[19]认为具有药物和生物活性的分子其

配基与受体作用大多是一种可逆的非键合作用, 表现为范德瓦耳斯力、静电作用等力场形式. 因此一种用于药物和生物分子活性研究的结构表达方法必须突出这些作用方式. 这里首先将有机物分子中常见原子按元素周期表的族划分为5类(表1), 同一类原子具有相似的化学性质. 分子中不同类原子之间的相互作用势能可以用于表征该分子空间势场的分布信息. 对于5类原子间的相互作用可以得到15种不同的作用情况(表1). 这样当采用Coulomb 定律((1)式)和Lennard-Jones 方程((2)式)分别计算一个分子内部

所有原子间的静电和立体相互作用势能时就可以得到30个不同类型的作用项(其中前15项代表分子的静电作用能分布情况, 后15项则表示立体作用能分布情况)作为该分子的3D-VAIF 描述子. 本文基于量子化学计算方法分别在AM1, PM3, Hartree-Fock 和DFT(使用B3LYP 杂化泛函)4个水平上使用Berny 能量梯度法和广义梯度近似对20种天然氨基酸的立体几何构型进行了优化, 并采用Mulliken 布居分析法以单点方式计算出分子中每个原子所带净电荷数量. 其中采用Hartree-Fock 和DFT 进行几何结构优化时选用的分子轨道基函数为双重分裂基组并在每个重原子上加入了d 轨道极化函数(6-31G*), 而单点计算所采用的轨道基组是在几何优化基组的基础上再在氢原子上加入p 轨道极化函数得到(6-31G**). 对于AM1, PM3的计算使用半经验量子化学软件MOPAC 6.0完成, Hartree-Fock 和DFT 的计算使用Gaussian 98W 实现, 氨基酸分子的初始立体结构输入文件由ChemOffice 8.0自动生成, 将量化计算结果转化为3D-VAIF 描述子是由C 语言编写的应用程序OBTVAIF 完成.

表1 按元素周期表划分的5类常见原子及15种相互作用

原子类型

每类原子 1 2 3 4 5a)1 H 1-1 1-2 1-3 1-4 1-5 2 C 2-2 2-3 2-4 2-5 3 N, P 3-3 3-4 3-5 4 O, S 4-4 4-5

5a)

F, Cl, Br, I

5-5

a) 计算氨基酸分子3D-VAIF 描述子时无第5类卤素原子作用项

1.2 氨基酸结构信息得分(SSIA)

由于天然氨基酸中不含第5类卤素原子, 因而

30种原子相互作用情况中有10项计算结果为零. 对于余下的20个非零项将其按静电和立体作用分成两部分(每一部各有10项), 这样20个天然氨基酸就可以得到两个由非零3D-VAIF 描述子构成的20×10变量矩阵. 对这两个矩阵首先采用自定标法进行标准化处理, 即按列将所有数据变换为服从均值为0, 方差为1的标准正态分布, 然后使用主成分分析得到相应的主成分得分以及每一个主成分的特征值和特征向量. 这里采纳Kaiser 建议, 即认为特征值大于1的主成分为显著主成分而予以保留(SYSTAT 11.0默认标准), 并作为氨基酸结构信息得分SSIA. 对不同量子化学计算水平得到的氨基酸SSIA 描述子的显著主

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成分得分和相应特征值列于附表1~4中1).

对于一组肽类似物, 每个位点上的氨基酸结构特征可由该氨基酸的SSIA描述子所表征, 例如使用SSIA-AM1来表征一个二肽分子将得到2×(3+4)=14个描述子, 而SSIA-HF则为2×(3+5)=16个. 并将表征所得的肽分子整体变量与其活性建立偏最小二乘(PLS)[21]模型. 由于氨基酸序列的不同残基以及用于描述同一残基的不同变量对活性贡献是不相同的, 因此通常在建立QSAM模型之前要进行变量筛选, 以剔除对模型有干扰效果的变量. 常见的变量筛选方法如正交化变换[22]、逐步回归(SMR)、遗传算法(GA)[23]、模拟退火(SA)[24]等, 其中当变量数目较少时逐步回归以其计算简便、迅速而成为一种有效的变量选择方法. 本文采用SMR按不同变量的F检验显著性大小依次引入, 并结合PLS进行建模采用留一法交互检验(LOOCV)的复相关系数Q2LOO作为最佳变量数目的确定标准. 需要说明的是, 对于SMR每一步生成的原始变量矩阵X, 其PLS潜隐变量个数的确定是按照软件Simca-P 10.0默认的标准得到的, 即通过非线性迭代偏最小二乘(NIPALS)算法进行迭代并依据解释原始变量方差大小依次计算各个主成分, 同时检测每次得到的主成分对模型交互检验复相关系数Q2LOO 的贡献, 当某一个被引入的主成分对模型的Q2LOO相关性小于0.097时即认为该主成分已不显著, 并停止计算更多的主成分. 主成分分析、逐步回归和偏最小二乘分别使用SYSTAT 11.0, SPSS for Windows 13.0以及Simca-P 10.0软件实现, 所有计算工作是在联想P4 2.0G微机上完成.

2结果及分析

2.1血管紧张素转化酶抑制剂的QSAM研究

人体内肝脏产生的血管紧张素原经肾素催化断裂为非活性的十肽血管紧张素Ⅰ(Ang Ⅰ), 再由血管紧张素转化酶(angiotensin converting enzyme, ACE)催化裂解为具有极强血管收缩功能的八肽血管紧张素Ⅱ(Ang Ⅱ), 因此ACE就成为降血压药物研究的作用靶点. 用于降低ACE与底物结合活性的58个二肽血管紧张素转化酶抑制剂是一个经典的抗高血压肽类物质样本集, 其活性用pIC50来表示. Hell-berg 等[7]使用Z scale, Cocchi等[25]采用GRID分析法, Col-lantes等[10]使用ECI-ISA指数, Zaliani等[12]使用MS-WHIM scores, Li等[26]使用MEEV描述子对其进行了构效研究. 本文分别采用SSIA-AM1, SSIA-PM3, SSIA-HF和SSIA-DFT对该58个ACE抑制剂的序列结构进行表征, 并使用SMR结合LOO-CV技术取得具有最佳变量数目的PLS模型. 表2列出了文献以及我们使用SSIA描述子的建模结果, 其中除了两个MEEV 模型是使用多元线性回归(MLR)得到的之外, 其他模型都是采用PLS技术建立. 可看出SSIA-PM3和SSIA-HF的预测能力Q2LOO显著优于已有的文献报道, 其余两个SSIA模型的交互检验复相关系数Q2LOO仅略低于MEEV(M2)的结果. 另外, SSIA-HF模型对58个样本的拟和度(R2cum = 0.797)为最高, 同时它的Q2LOO也达到了较高的值. 而综合考虑, 使用SSIA-PM3建立了最优的PLS模型, 该模型中使用了1个显著的主成分, 其解释了Y变量78.9%的方差, 交互检验所解释的Y变量方差为77.3%, 相差仅为1.6%, 可见模型的稳定性极佳.为了便于比较, 这里将SSIA-HF以及文献使用GRID和MS-WHIM的建模结果绘制于图1中.

表2 ACE抑制剂的QSAM模型比较

编号方法R2cum a)Q2LOO b)RMSEE c)

1 Z scale[7]0.770 nd d)nd d)

2 t scores[25]0.744 nd d)0.50

3 ISA-ECI[10]0.700 nd d)nd d)

4 MS-WHIM(rotameric)[12]0.657 0.541 nd d)

5 MS-WHIM(extended)[12]0.708 0.637 0.54

6 MEEV(M1)[26] e)0.792 0.67

7 0.50

7 MEEV(M2)[26] e)0.741 0.711 0.50

8 SSIA-AM1 0.769 0.699 0.49

9 SSIA-PM3 0.789 0.773 0.47

10 SSIA-HF 0.797 0.760 0.46

11 SSIA-DFT 0.734 0.678 0.52

a)R2cum: 复相关系数; b) Q2LOO: 交互检验复相关系数; c) RMSEE: 训练集均方根误差; d) nd: 文献未报道; e) MEEV模型由MLR法建立

2.2苦味二肽的QSAM研究

48个苦味活性二肽(BTT)取自Collantes报告[10],其活性用浓度的负对数pT表示, 这组样本集同样常被用于测试氨基酸描述子的有效性. 这里我们利用

1) 请向作者索取

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图1 ACE 抑制剂的活性观测值与SSIA-HF, GRID

及MS-WHIM 预测值相关

SSIA 矢量对其进行表征, 结合SMR 技术最终得到了具有最佳变量数目的PLS 模型. 表3给出了SSIA 模型的统计结果以及已有文献的报道值, 可以看到由SSIA 得到的4个PLS 模型都不同程度优于其他建模方法的结果, 拥有很高的建模拟和度和对外部样本预测能力. 其中, 具有最高预测稳定性的PLS 模型是SSIA-AM1, 其留一法交互检验Q 2

LOO 对Y 变量解释了83.3%的方差, 而其他3

个SSIA 模型的Q 2

LOO 也不同程

度地优于已有的文献报道. 另外, 比较不同的建模方法可以看到, 只有SSIA 描述子以及Z 标度和ISA-ECI 建立的模型对于苦味肽活性值的拟和结果

表3 BTT 的QSAM 模型比较

编号

方法

R 2

cum a)Q 2

LOO b)

RMSEE c)

1 Z scale [7]0.824 nd d)0.26

2 t scores [25]nd d)

0.780 nd d)

3 ISA-ECI [10]

0.847 nd d)

nd d)

4 MS-WHIM(rotameric)[12]

0.704 0.633 nd

d)

5 MS-WHIM(extended)[12]

0.754 0.710 0.32 6 MEEV(M1)[26] e)0.711 0.475 0.34 7 MEEV(M2)[26] e)0.649 0.570 0.37 8 MEEV(M3)

[26] e, f)

0.773 0.588 0.33 9 MEEV(M4)[26] e, f)0.735 0.677 0.32 10 SSIA-AM1 0.850 0.837 0.25 11 SSIA-PM3 0.888 0.829 0.22 12 SSIA-HF 0.844 0.798 0.25 13 SSIA-DFT

0.856 0.741 0.24

a) R 2

cum : 复相关系数; b) Q 2

LOO : 交互检验复相关系数; c) RMSEE: 训练集的均方根误差; d) nd: 文献未报道; e) MEEV 模型由MLR 法建立; f) 参与建模样本数为47个

R 2

cum 达到了0.8

以上, 遗憾的是Z 标度和ISA-ECI 没有给出交互检验结果, 因而难以说明它们对外部样本的预测能力. 这里将SSIA-PM3, Z 标度和MS-WHIM 对该48个苦味二肽活性计算值与实验值相关性绘于图2.

图2 BTT 的活性观测值与SSIA-PM3, Z 标度及MS-

WHIM 预测值相关

2.3 缓激五肽的QSAM 研究

通过激肽原转化得到的胰激肽在酶催化裂解作用下生成具有血管扩张功能的舒缓激肽, 该类肽激

素可以增加血液渗透性、引起局部疼痛以及刺激前列腺素合成. 31个血管舒缓激肽(BPP)始见报道于Ufkes 等[27, 28]的论文中, 后被Niwa [29], Hellberg [4,5], Collan-tes [10]和Sung [30]等作为一组标准的QSAM 样本集多次使用, 最近又被Kim 等[31]用于测试他们所发展的溶解自由能密度模型(SFED)对单个氨基酸残基疏水指标的计算值. BPP 的活性分两步于1978年和1982年被测出, 其值l o g RA I 被表示为相对于第一条序列VESSK 活性大小的对数值. 在Sung 的研究中, 他们分别采用了ISA-ECI 指数、 Z 标度以及软件MOLCON 生成的460个拓扑指数, 在此基础上利用程序Focus-2D 基于GA-PLS 技术对该组样本中的28个序列建立了QSAM 模型, 并以另外2个具有最高活性的序列VEWAK, VKWAP 作为他们设计虚拟组合肽库的探针化合物. 表4列出Sung 的GA-PLS 建模结果以及我们分别使用4种SSIA 描述子的SMR-PLS 建模情况. 由于利用SSIA 表征五肽化合物将得到5×7=35或5×8=40个整体描述子, 但是随SMR 引入变量的显著性依次递减, 因此这里只对前20步进行

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表4 BPP的QSAM模型比较

编号方法R2cum a)Q2LOO b)RMSEE c)

1 Z

scale[30]0.831 0.6330.30

2 ISA-ECI[30]0.840 0.725 0.29

3 Topological Indices (M1)[30]0.470 0.367 0.53

4 Topological Indices (M2)[30]0.630 0.533 0.46

5 Topological Indices (M3)[30]0.899 0.845 0.23

6 SFED(M1)[31] d)0.635 0.450 nd e)

7 SFED(M2)[31] d)0.750 0.617 nd e)

8 SSIA-AM1 0.874 0.786 0.27

9 SSIA-PM3 0.816 0.760 0.32

10 SSIA-HF 0.838 0.815 0.31

11 SSIA-DFT 0.817 0.778 0.32

a) R2cum: 复相关系数; b) Q2LOO: 交互检验复相关系数; c) RMSEE: 训练集均方根误差; d) SFED模型由MLR法建立; e) nd: 文献未报道

PLS交互检验. 表4中SSIA对于前28个作为训练集的样本具有优于ISA-ECI指数、Z标度、SFED指标以及前两类拓扑描述子的模型稳定性, 仅略低于第三类拓扑模型, 这可能是因为文献使用了遗传算法从460个庞大的描述子集群中优选出了23个变量参与建模, 从而使该模型的质量显著提高. 另外对SSIA-AM1计算结果的残差分布情况分析可知其中26个缓激肽的模型计算残差值都分布在正负2倍总体均方根误差以内, 对于12, 13号样本其残差绝对值也小于3倍总体均方根误差(0.74和0.58<0.81), 因而不能认为它们是异常点. 包括文献在内的所有方法都对两个探针化合物预测结果偏低, 这可能有以下原因: (1) 实验结果偏高; (2) 模型不具有对外插值样本的泛化能力; (3) 样本本身的特殊性所导致. 具体情况有待进一步探讨. 另外, 我们对该文献没有给出的第31号样本(GGGGG)进行了预测, 4个SSIA模型的结果都较好地表明了该肽不具有生物活性特征.

3结语

本文从一个新的角度提出了分子立体结构表达方法:三维原子场相互作用矢量(3D-VAIF), 基于此得到了一种新的天然氨基酸描述子:氨基酸结构信息得分(SSIA). 分别使用三组标准肽类似物样本集进行测试, 取得了满意结果. 由于SSIA完全是由理论计算获得, 具有操作简单、意义明确等特点. 另外, 本文得到的SSIA描述子只包了含静电和立体作用两部分, 可以推测如果加入其他有关生物活性的理化性质, 如疏水、氢键等必将进一步提高模型质量, 相关工作有待进一步深入. 通过比较发现各种量化计算所得结果较为一致, 说明该法具有良好的稳定性. 需要注意的是, 从序列重复结构单元表征具有不同链段数目的生物分子时, 必将面临描述子个数的差异, SSIA同样难以摆脱此类困境, 此时可以考虑使用如交差协方差(ACC)[32]等方法来对变量数目进行归一化处理.

致谢谨以此文献给恩师黄里河和张秀英老师七十寿辰. 李真、李晟和、李声时、黄莺、杨善彬、梅虎、梁桂兆等提供协助. 本工作为霍英东基金(批准号: 98-7-6)、国家“春晖计划”教育部启动基金(批准号: 99-4-4+37)、重庆应用基础研究基金(批准号: 01-3-6)及重庆大学创新基金(批准号: 03-5-6+04-10-10)资助项目.

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26 Li S Z, Fu B H, Wang Y Q, et al. On structural parameterization and

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28 Ufkes J G, Visser R J, Heuver G, et al. Further studies on the

structure-activity relationships of bradykinin potentiating peptides.

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29 Niwa T S, Ogino A. Evaluation of the hydrophobic parameters of

the amino acid side chains of peptides and their application in QSAR and conformational studies. Theochem, 1997, 392: 43~54 30 Sung J, Wei F, Tropsha A. Rational combinatorial library design.

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33 Miyashita Y, Li Z, Sasaki S. Chemical pattern recognition and

multivariate analysis for QSAR studies. Trend Anal Chem (TrAC), 1993, 12(2): 50~60[DOI]

(2005-04-09收稿, 2005-07-02接受)

生物信息学复习题及答案

生物信息学复习题 名词解释 1. Homology (同源):来源于共同祖先的序列相似的序列及同源序列。序列相似序列并不一定是同源序列。 (直系同源):指由于物种形成的特殊事件来自一个共同祖先的不同物种中的同源序列,它们具有相似的功能。 (旁系(并系)同源):指同一个物种中具有共同祖先,通过基因复制产生的一组基因,这些基因在功能上的可能发生了改变。基因复制事件是促进新基因进化的重要推动力。 (异同源):通过横向转移,来源于共生或病毒侵染而产生的相似的序列,为异同源。 Score:The sum of the number of identical matches and conservative (high scoring) substitutions in a sequence alignment divided by the total number of aligned sequence characters. Gap总是不计入总数中。 6.点矩阵(dot matrix):构建一个二维矩阵,其X轴是一条序列,Y轴是另一个序列,然后在2个序列相同碱基的对应位置(x,y)加点,如果两条序列完全相同则会形成一条主对角线,如果两条序列相似则会出现一条或者几条直线;如果完全没有相似性则不能连成直线。 7. E值:得分大于等于某个分值S的不同的比对的数目在随机的数据库搜索中发生的可能性。衡量序列之间相似性是否显著的期望值。E值大小说明了可以找到与查询序列(query)相匹配的随机或无关序列的概率,E值越小意味着序列的相似性偶然发生的机会越小,也即相似性越能反映真实的生物学意义,E值越接近零,越不可能找到其他匹配序列。 值:得分为所要求的分值比对或更好的比对随机发生的概率。它是将观测得到的比对得分S,与同样长度和组成的随机序列作为查询序列进行数据库搜索进行比较得到的HSP(高分片段对)得分的期望分布联系起来计算的。通常使用低于来定义统计的显著性。P=1-e-E 9.打分矩阵(scoring matrix):在相似性检索中对序列两两比对的质量评估方法。包括基于理论(如考虑核酸和氨基酸之间的类似性)和实际进化距离(如PAM)两类方法,是序列相似性分析的基础,其不同的选择将会出现不同的分析结果。 10.空位(gap):在序列比对时,由于序列长度不同,需要插入一个或几个位点以取得最佳比对结果,这样在其中一序列上产生中断现象,这些中断的位点称为空位。 :美国国家生物技术信息学中心,属于美国国立医学图书馆的一部分,具有BLAST, Entrez ,GenBank等工具,还具有PubMed文献数据库。另外还具有Genome, dbEST, dbGSS , dbSTS, MMDB, OMIM, UniGene, Taxonomy, RefSeq, etc. 序列格式:是将DNA或者蛋白质序列表示为一个带有大于号(>)开始的核苷酸或者氨基酸序列的新文件,其中大于号后可以跟上序列的相关信息,其他无特殊要求。 13genbank序列格式:是GenBank 数据库的基本信息单位,是最为广泛的生物信息学序列格式之一。该文件格式按域划分为4个部分:第一部分包含整个记录的信息(描述符);第二部分包含注释,主要包含生物功能或数据库信息;第三部分是feature,对序列的注释;第四部分是序列本身,以“统发生树(Phylogenetic tree )是研究生物进化和系统发育过程中的一种用树状分支图来概括各种生物之间亲缘关系,是一种亲缘分支分类方法。在树中,每个节点代表其各分支的最近共同祖先,而节点间的线段长度对应演化距离(如估计的演化时间)。是用来研究物种进化与多样性的基础,是相近物种相关生物学数据的来源。17.基因树与物种树:物种树反映一组物种进化历程的系统树,其中每一个内部节点就代表一个物种形成的过程,而基因树则是代表来源于不同物种的单个同源基因的差异构建的系统树,而其内部的一个节点则代表一个祖先基因分化为两个新的独特的基因序列的事件。基因

生物化学氨基酸代谢试题及答案

【测试题】 一、名词解释 1.氮平衡 2.必需氨基酸 3.蛋白质互补作用 4.内肽酶 5.外肽酶 6.蛋白质腐败作用 7.转氨基作用 8.氧化脱氨基作用9.联合脱氨基作用10.多胺11.一碳单位12. PAPS 13. SAM 二、填空题 14.氮平衡有三种,分别是氮的总平衡、____、____ ,当摄入氮<排出氮时称____。 15.正常成人每日最低分解蛋白质____克,营养学会推荐成人每日蛋白质需要量为____克。 16.必需氨基酸有8种,分别是苏氨酸、亮氨酸、赖氨酸、____、____ 、____ 、_____、____。17.胰腺分泌的外肽酶有____、____,内肽酶有胰蛋白酶、____和____。 18.氨基酸吸收载体有四种,吸收赖氨酸的载体应是____ ,吸收脯氨酸的载体是____。 19.假神经递质是指____和____,它们的化学结构与____相似。 20.氨基酸代谢去路有合成蛋白质、____、____、____,其中____ 是氨基酸的主要分解代谢去路。21.肝脏中活性最高的转氨酶是____,心肌中活性最高的转氨酶是____。 22.L-谷氨酸脱氢酶的辅酶是____或____,ADP和GTP是此酶的变构激活剂,____ 和____是此酶的变构抑制剂。 23.生酮氨基酸有____和____。 24.氨的来源有____、____、____,其中____是氨的主要来源。 25.氨的转运有两种方式,分别是____、____,在肌肉和肝脏之间转运氨的方式是____。 26.鸟氨酸循环又称____或____。 28.γ-氨基丁酸是由____脱羧基生成,其作用是____。 27.尿素分子中碳元素来自____,氮元素来自____和____,每生成1 分子尿素消耗____个高能磷酸键。29.一碳单位包括甲基、____、____、____、____,其代谢的载体或辅酶是____。 30.可产生一碳单位的氨基酸有____、____、____、____。 31.肌酸激酶有三种同工酶分别是____、____、____,其中____ 主要存在于心肌中。 32.体内可产生硫酸根的氨基酸有____、____、____,其中____ 是体内硫酸根的主要来源。 33.儿茶酚胺包括____、____、____,帕金森氏病是由于脑组织中____生成减少。 34.支链氨基酸包括____、____、____。 三、选择题 A型题 35.下列哪种氨基酸是生糖兼生酮氨基酸 A. Gly B. Ser C. Cys D. Ile E. Asp 36.下列哪种不是必需氨基酸 A. Met B. Thr C. His D. Lys E. Val 37.苯酮酸尿症是由于先天缺乏: A.酪氨酸酶 B.酪氨酸羟化酶 C.酪氨酸转氨酶 D.苯丙氨酸转氨酶 E.苯丙氨酸羟化酶 38.不参与构成蛋白质的氨基酸是: A.谷氨酸 B.谷氨酰胺 C.鸟氨酸 D.精氨酸 E.脯氨酸 39.体内氨基酸脱氨基的主要方式是: A.转氨基 B.联合脱氨基 C.氧化脱氨基 D.非氧化脱氨基 E.脱水脱氨基 40.肌肉组织中氨基酸脱氨基的主要方式是: A.转氨基 B.嘌呤核苷酸循环 C.氧化脱氨基 D.转氨基与谷氨酸氧化脱氨基联合 E.丙氨酸-葡萄糖循环 41.体内氨的主要代谢去路是: A.合成尿素 B.生成谷氨酰胺 C.合成非必需氨基酸

多肽定量构效关系与分子设计

多肽定量构效关系与分子设计 丁俊杰 丁晓琴3  赵立峰 陈冀胜 (北京药物化学研究所 北京102205) 摘 要 综述了多肽定量构效关系和计算机辅助多肽分子设计方法的最新进展,重点介绍了多肽定量 构效关系研究中的化学结构定量描述符和建立数学模型的统计方法,并对模拟肽学和虚拟组合多肽库在多肽分子设计中的应用进行了简要的论述。 关键词 多肽定量构效关系 遗传算法 人工神经网络 模拟肽学 虚拟组合多肽库中图分类号:Q516;O641 文献标识码:A 文章编号:10052281X (2005)0120130207 The Polypeptide Q SAR and Computer 2Aided Molecular Design Ding Junjie Ding Xiaoqin 3  Zhao Lifeng Chen Jisheng (Beijing Institute of Pharmaceutial Chemistry ,Beijing 102205,China ) Abstract The advances in polypeptide QS AR and com puter 2aided m olecular design are reviewed.The chemical structure descriptors and statistical method of mathematical m odeling in the polypeptide QS AR study are introduced in de 2tail.The application of peptidomimetics and virtual combinatorial peptide library in the com puter 2aided polypeptide de 2sign are brielfly described. K ey w ords polypeptide QS AR ;genetic alg orithm ;artificial neural netw orks ;peptidomimetics ;virtual combina 2torial peptide library 收稿:2003年11月,收修改稿:2004年7月 3通讯联系人 e 2mail :dingxq @https://www.360docs.net/doc/ec9025960.html, 多肽是维持生命过程中必不可少的物质,由于它们具有高活性、高选择性以及副作用小等特点,现已逐渐成为药物研究的热点之一。对肽类药物的研究开发及先导化合物的发现,至今仍是一件耗资巨大但效率很低的工作。造成这种状况的一个主要原因就是缺乏深入的理论指导和先进的分子设计方法,因此迫切需要新的理论方法和多肽分子设计技术的出现。近年来,以各种理论计算方法和分子模拟技术为基础的计算机辅助分子设计,在各种肽类化合物的研究开发中得到了广泛的应用。利用计算机分子图形学、分子动力学和量子化学等进行构象分析,寻找多肽及类似物的药效团,进行二维和三维的定量构效关系(QS AR )研究,及应用各种分子设计方法,设计有较高活性的肽类和非肽模拟物,已成为国际上十分活跃的研究领域。 一、多肽的定量构效关系研究 在多肽类似物的研究和开发中,定量构效关系是一个重要的理论计算方法和常用手段。所谓多肽的QS AR ,就是用数学模式来表达多肽类似物的化学结构信息与特定的生物活性强度间的相互关系。多肽的QS AR 研究方法同其它药物的QS AR 研究方 法一样,基本上可分为以下5个步骤[1] :(1)选择和设计一系列多肽类似物;(2)类似物的化学结构的定量描述;(3)合成设计化合物并进行生物活性的测定;(4)建立数学模型,确定化学结构与生物活性之间的函数关系;(5)新类似物的活性预测以及新的高活性类似物的设计。近年来,多肽的QS AR 研究主要集中在如下两个方面:多肽的化学结构定量描述符的研究和建立QS AR 数学模型的统计方法。 第17卷第1期2005年1月 化 学 进 展 PROG RESS I N CHE MISTRY Vol.17No.1  Jan.,2005

氨基酸代谢题库

氨基酸代谢题库 A 型 1 ?下列哪种不是必需氨基酸 A. Met B ? Thr C ? His D. Lys E . Vai 2 ?苯丙酮酸尿症是由于先天缺乏: A .酪氨酸酶 转氨酶 D .苯丙氨酸转氨酶 E . 3 ?体内氨基酸脱氨基的主要方式是: A ?转氨基 化脱氨基 D ? 非氧化脱氨基 基 4 ?肌肉组织中氨基酸脱氨基的主要方式是: A ?转氨基 氨基 环 5 ?体内氨的主要代谢去路是: A ?合成尿素 B ?生成谷氨酰胺 D ?转氨基与谷氨酸氧化脱氨基联合 E ?丙氨酸-葡萄糖循 B.酪氨酸羟化酶 C ?酪氨酸 苯丙氨酸羟化酶 B ?联合脱氨基 C ?氧 E ? 脱水脱氨 B ?嘌呤核苷酸循环 C.氧化脱 C ?合成非必需氨基酸 E ? 肾 泌 氨 排

D ? 渗入肠道

6.属于S-腺苷甲硫氨酸的功能的是: 脏 E ?肺 &下列哪种氨基酸缺乏可引起氮的负平衡 A ?谷氨酸 B ?苏氨酸 C 酸 9.对PAPS 描述不正确的是: A .参与某些物质的生物转化 B .参与硫酸软骨素的合成 C. 又称活性硫酸根 D ?主要由半胱氨酸分解产 生 E.主要由色氨酸分解产生 10.在鸟氨酸循环中,下列哪种物质要穿出线粒体进行后续反应 A. 鸟氨酸 B .瓜氨酸 C .精氨酸 D .天冬氨酸 11 ?下列哪组维生素参与联合脱氨基作用 B2 12.关于一碳单位代谢描述错误的是: A .一碳单位不能游离存在 B .四氢叶酸是一碳单位代谢辅酶 C. N5一 CH3 — FH4是直接的甲基供体 D .组氨酸代谢可产生亚氨甲基 E . 甘 氨 酸 代 A ?合成嘌呤 B ?合成嘧啶 D ? 甲 基 供 体 素 C ?合成四氢叶酸 7 . ALT 活性最高的组织是: A . 血清 B . 心肌 E . 生 成 黑 色 C . 脾 D . 肝 天冬氨酸 D .丙氨酸 E .丝氨 E .延胡索酸 A. B1, B2 B . B1, B6 C.泛酸,B6 D. B6, PP E .叶酸, 谢 可 产 生 甲 烯

生物化学氨基酸代谢知识点汇总

生物化学氨基酸代谢知识点汇总

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第九章氨基酸代谢 第一节:蛋白质的生理功能和营养代谢 蛋白质重要作用 1.维持细胞、组织的生长、更新和修补 2.参与多种重要的生理活动(免疫,酶,运动,凝血,转运) 3.氧化供能 氮平衡 1.氮总平衡:摄入氮= 排出氮(正常成人) 氮正平衡:摄入氮> 排出氮(儿童、孕妇等) 氮负平衡:摄入氮< 排出氮(饥饿、消耗性疾病患者)2.意义:反映体内蛋白质代谢的慨况。 蛋白质营养价值 1.蛋白质的营养价值取决于必需氨基酸的数量、种类、量质比 2.必需氨基酸-----甲来写一本亮色书、假设梁借一本书来 3.蛋白质的互补作用,指营养价值较低的蛋白质混合食用,其必需氨 基酸可以互相补充 而提高营养价值。 第二节:蛋白质的消化、吸收与腐败 外源性蛋白消化 1.胃:壁细胞分泌的胃蛋白酶原被盐酸激活,水解蛋白为多肽和氨基

酸,主要水解芳香族氨基酸 2.小肠:胰液分泌的内、外肽酶原被肠激酶激活,水解蛋白为小肽和氨基酸;生成的寡肽继续在小肠细胞内由寡肽酶水解成氨基酸 氨基酸和寡肽的主动吸收 1.吸收部位:小肠,吸收作用在小肠近端较强 2.吸收机制:耗能的主动吸收过程 ○1通过转运蛋白(氨基酸+小肽):载体蛋白与氨基酸、Na+组成三联体,由ATP供能将氨基酸、Na+转入细胞内,Na+再由钠泵排出细胞。○2通过r-谷氨酰基循环(氨基酸):关键酶----r--谷氨酰基转移酶, 具体过程参P199图

氨基酸代谢复习题-带答案

第八章氨基酸代谢 一、名词解释 86、转氨基作用 答案:(transmination)是α-氨基酸与α-酮酸之间在转氨酶的作用下氨基转移作用。 87、必需氨基酸 答案:(essential amino acids EAA)人类及哺乳动物自身不能合成,必需通过食物摄取得到的组成蛋白质的氨基酸,有Lys,Ile,Leu,Met,Trp,Phe,Val,Thr以及His和Arg。 88、尿素循环 答案:又称鸟氨酸循环(urea cycle)是生物体(陆生动物)排泄氨以维持正常生命活动的一种代谢方式。高等植物可将复杂的氨以酰胺的形式贮存起来,一般不进行尿素循环。整个循环从鸟氨酸开始经瓜氨酸精氨酸再回到鸟氨酸,循环一圈消耗2分子氨,1分子CO2和3分子ATP,净生成1分子尿素。 89、生酮氨基酸 答案:(ketogenic amino acid)可以降解为乙酰CoA或乙酰乙酰CoA,而生成酮体的氨基酸称生酮氨基酸。有Leu、Ile、Lys、Phe、Trp、Tyr,其中后5种为生酮生糖氨基酸。 90、生糖氨基酸 答案:(glucogenic amino acid)降解产物可以通过糖异生途径生成糖的氨基酸。组成蛋白质的 20种氨基酸中,除了生酮氨基酸外,其余皆为生糖氨基酸。 91、脱氨基作用 答案:(deamination)氨基酸失去氨基的作用,是生物体内氨基酸分解代谢的第一步,分氧化脱氨和非氧化脱氨两种方式。 92、联合脱氨基作用 答案:(dideamination)概括地说即先转氨后脱氨作用。分两个内容,一个指氨基酸先转氨生成谷氨酸和相应的α-酮酸,再在谷氨酸脱氢酶的催化下脱氨基,生成α-酮戊二酸,同时释放氨。另一个指嘌呤核苷酸循环,即天门冬氨酸与次黄嘌呤核苷酸作用生成腺苷酸代琥珀酸,后者被裂解酶催化,生成AMP和延胡索酸,AMP在腺苷酸脱氢酶作用下,脱去氨,生成次黄嘌呤核苷酸。 93、蛋白酶 答案:(proteinase)又称内肽酶,主要作用于肽链内部肽键,水解生成长度转短的多肽链。 94、肽酶 答案:(Peptidase)水解多肽链羧基末端肽键(羧肽酶)或氨基末端肽键(氨肽酶)。 二、填空题 124、氨的同化途径有合成途径、合成途径。 答案:谷氨酸;氨甲酰磷酸 125、由无机态的氨转变为氨基酸,首先是形成,然后由它通过作用形成其它们氨基酸。

生化试题库氨基酸代谢

本科-氨基酸代谢及生物氧化1 一、单5选1(题下选项可能多个正确,只能选择其中最佳的一项) 1、关于磷酸肌酸的错误描述是 A:肌酸是由肝脏合成,供肝外组织利用 B:肌酸被ATP磷酸化为磷酸肌酸 C:磷酸肌酸含有高能磷酸键,为肌肉收缩直接提供能量 D:心肌梗塞时,患者血清中磷酸肌酸激酶常升高 E:磷酸肌酸可自发地脱去磷酸变为肌酐 考生答案:C 标准答案:C 满分:2 得分:2 2、下列有关细胞色素的叙述哪一项是正确的 A:呼吸链中细胞色素的递电子顺序是b→c→c1→aa3→O2 B:都是递电子体 C:都是递氢体 D:全部存在于线粒体基质中 E:都受CN-与CO的抑制 考生答案:B 标准答案:B 满分:2 得分:2 3、下列物质中最易接受电子的是 A:α-酮戊二酸+CO2(E0'为-0.38v) B:草酰乙酸(E0'为-0.17v) C:氧分子(E0'为+0.82v) D:辅酶Ⅱ(E0'为-0.32v) E:丙酮酸(E0'为-0.19v) 考生答案:C 标准答案:C 满分:2 得分:2 4、能接受还原型辅基上两个氢的呼吸链成分是 A:NAD+ B:FAD C:辅酶Q D:细胞色素c E:细胞色素b

考生答案:A 标准答案:C 满分:2 得分:0 5、转氨酶在体内蛋白质代谢中起重要作用,因此血清ALT升高,反映体内蛋白质代谢是 A:不反映蛋白质的合成与分解情况 B:合成代谢减弱,分解代谢减弱 C:合成代谢减弱,分解代谢增强 D:合成代谢增强,分解代谢减弱 E:合成代谢增强,分解代谢增强 考生答案:A 标准答案:A 满分:2 得分:2 6、下列哪项是氨的主要去路 A:合成尿素 B:生成谷氨酰胺 C:合成非必需氨基酸 D:以游离形式直接由尿排出 E:合成嘌呤、嘧啶核苷酸等 考生答案:A 标准答案:A 满分:2 得分:2 7、下列何种物质是氧化与磷酸化作用的解偶联剂 A:CN- B:巴比妥盐 C:二巯基丙醇 D:2,4-二硝基苯酚 E:寡霉素 考生答案:D 标准答案:D 满分:2 得分:2 8、血氨的主要来源是 A:氨基酸脱氨基作用生成的氨 B:蛋白质腐败产生的氨 C:尿素在肠中细菌脲酶作用下产生的氨 D:体内胺类物质分解释出的氨 E:肾小管远端谷氨酰氨水解产生的氨

CADD药物信息学基本知识

药物信息学初步 1药物信息学: a药物信息学是有关药物研究和开发过程中所涉及的大量小分子、大分子及其相互作用信息的学科。 b药物信息学,简单说来就是化学信息学和生物信息学的加和。 c也包括类药性、药物代谢动力学性质和毒性预测、药靶预测、高内涵筛选及代谢模型等综合信息在新药发现和发展中的整合、分析和应用。 2化学信息学与生物信息学 ?化学信息学(Chemoinformatics,Chemical Informatics),简而言之,一切与小分子化合物有关的计算机操作和运算都属于化学信息学的研究范畴,包括小分子的结构、构象、能量、性质等,也包括小分子与大分子的相互作用,还包括小分子的设计。 ?化学信息学的研究已有较长的历史,比如1960年代出现的QSAR,但作为学科名词1998年才首次出现。 ?与之相对的是生物信息学(Bioinformatics或Biological Informatics)。生物信息学是随着人类基因组计划的实施而出现的,最初仅是指对基因组序列的比较分析。但现在已发展到既对生物大分子的序列、也对生物大分子的结构、构象进行研究。针对生物大分子结构、功能等的计算研究,叫做计算生物学(Computational Biology)。 3 化学信息学在药物设计中的主要应用 ●虚拟组合化学库的设计; ●化合物数据库的相似性分析与多样性分析; ●化合物数据库的类药性分析、ADMET性质预测; ●化合物数据库的虚拟筛选; ●。。。 4 为什么要进行ADMET预测 ●ADMET是候选药物临床研究失败的主要原因(占60%)。 ●ADMET评估已成药物研发的关键,需尽早进行。 ●由于ADMET涉及药物体内过程,因此评估非常困难。 ●实验评价ADMET缺点:代价大、周期长,一般在临床前研究阶段才开始进行,且动物数据与人体数据并 不完全一致。 ●计算机预测ADMET优点:代价低、速度快,可以在化合物合成之前进行,也可以与先导物优化一起进行, 这样可将理论上具有不良ADMET性质的分子尽早排除,从而降低失败率。 5 ADMET预测的基本要求 ●要有大量可靠的实验数据供使用; ●要有合适的方式对分子结构进行表达; ●要有合适的建模方法及评价指标。 6 常规ADMET预测方法 ●分子结构采用分子描述符进行表达;分子描述符与性质之间采用统计回归分析方法建立预测模型。 ●存在的问题:分子描述符是间接描述分子,具有计算繁杂、数据可能不准确,数量众多而难以取舍,模型 可解释性差等问题。 7 基于子结构模式识别的ADMET预测方法 ●新方法:分子结构采用分子指纹进行表达;分子指纹与性质之间采用机器学习方法建立预测模型。 ●优点:跳过分子描述符而直接从分子结构出发来预测分子性质,提高了预测精度;采用信息增益技术识别 关键子结构,建立的模型具有可解释性;等等。 8生物信息学在药物设计中的应用 ●药物作用新靶标的发现与确证: ?人体内靶标 ?病原体内靶标 ●蛋白质序列比较、分析;蛋白质结构相似性比较、同源蛋白的识别。 ●蛋白质二级结构与三维结构的预测。 9 序列比对(sequence alignment) ●序列比对指将两个或多个序列排列在一起,标明其相似之处。序列中可以插入间隔(通常用短横线“-”表示)。

生物化学试题库和答案_蛋白质降解和氨基酸代谢

一、填空题 1.根据蛋白酶作用肽键的位置,蛋白酶可分为酶和酶两类,胰蛋白酶则属于酶。 2.转氨酶类属于双成分酶,其共有的辅基为或;谷草转氨酶促反应中氨基供体为氨酸,而氨基的受体 为该种酶促反应可表示 为。 3.植物中联合脱氨基作用需要酶类 和酶联合作用,可使大多数氨基酸脱去氨基。 4.在线粒体内谷氨酸脱氢酶的辅酶多为;同时谷氨酸经L-谷氨酸氢酶作用生成的酮酸为,这一产物可进 入循环最终氧化为CO2和H2O。 5.动植物中尿素生成是通循环进行的,此循环每进行一周可产生一分子尿素,其尿素分子中的两个氨基分别来自 于和。每合成一分子尿素需消 耗分子ATP。 6.根据反应填空 7.氨基酸氧化脱氨产生的a-酮酸代谢主要去向 是、、 、。

8.固氮酶除了可使N2还原成以外,还能对其它含有三键的物质还原,如等。该酶促作用过程中消耗的能量形式 为。 9.生物界以NADH或NADPH为辅酶硝酸还原酶有三个类别,其中高等植物子叶中则 以硝酸还原酸酶为主,在绿藻、酵母中存在 着硝酸还原酶或硝酸还 原酶。 10.硝酸还原酶催化机理如下图请填空完成反应过程。 11.亚硝酸还原酶的电子供体为,而此电子供体在还原子时的电子或氢则来自 于或。 12.氨同化(植物组织中)通过谷氨酸循环进行,循环所需要的两种酶分别为 和;它们催化的反应分别表示 为和。 13.写出常见的一碳基团中的四种形 式、、、;能提供一碳基团的氨基酸也有许多。请写出其中的三种、、。 二、选择题(将正确答案相应字母填入括号中) 1.谷丙转氨酶的辅基是() A、吡哆醛 B、磷酸吡哆醇 C、磷酸吡哆醛 D、吡哆胺 E、磷酸吡哆胺 2.存在于植物子叶中和绿藻中的硝酸还原酶是() A、NADH—硝酸还原酶 B、NADPH—硝酸还原酶 C、Fd—硝酸还原酶 D、NAD(P)H—硝酸还原酶 3.硝酸还原酶属于诱导酶,下列因素中哪一种为最佳诱导物() A、硝酸盐 B、光照 C、亚硝酸盐 D、水分 4.固氮酶描述中,哪一项不正确()

生物信息学

第一章 生物信息学:是现代生命科学与信息科学、计算机科学、数学、统计学、物理学和化学等相互渗透而形成的交叉学科。是应用计算机技术和信息论方法采集、储存、传递、检索、分析和解读蛋白质及核酸序列等各种生物信息,以帮助了解生物学和遗传学信息的科学. 基因组信息学是生物信息学的核心。 生物信息学研究的目标: 通过认识生命的起源,进化,遗传,和发育的本质,破译隐藏在DNA序列中的遗传语言,并揭示基因组信息结构的复杂性及遗传语言的根本规律,以及人体生理和病理过程的分子基础,为人类疾病的诊断,预防和治疗提供最合理且有效的方法和途径‘ 生物信息学研究内容: 1 生物信息的收集,储存,管理和提供 2 基因组序列信息的提取和分析 3 生物信息分析技术和方法的研究开发分析工具和实用软件 4 功能基因组相关信息分析 5 生物大分子结构模拟和药物模拟 第二章 表达序列标签(EST):是随机选取的cDNA克隆的部分序列,即一个EST就是对应于某一种mRNA的一个cDNA克隆的一段序列。一般长度为300-500bp,经一定方法定位后转变为STS。EST可用于全长基因的克隆、基因定位、基因表达、基因结构等的分析。 测序标签位点(STS):一段长度约200-300bp的特定的DNA序列,每个STS序列位点对于基因组中一个单独的位置。来源于EST序列和随机序列等。是由PCR方法确定的单拷贝序列。作图时,相当于一个路标。 蛋白质工程(protein engineering):运用蛋白质结构的详细信息、重组DNA技术,对蛋白质分子进行重新设计,从而定向的改造蛋白质的性质,使其具有人们希望的优良性质,甚至创造不存在的蛋白质。主要目的是通过改造编码蛋白质基因中的DNA顺序,或设计合成新的基因,经过宿主细胞的表达获得被改造了的新的蛋白质。 蛋白质组(proteome):对应于基因组的概念,指有一个细胞或一个组织的基因所表达的全部相应的蛋白质。蛋白质组是一个动态的概念:1、和基因不一样,不同组织和不同发育时期都不一样。2、基因在转录后,还有一系列修饰,翻译等过程都可以影响蛋白质的表达。因此通过对蛋白质组的研究,在此基础上更能阐明遗传、发育、进化、功能调控等基本生物学问题与人类健康和疾病相关的生物医学问题。

氨基酸代谢习题

氨基酸代谢习题 (一)填空(42分) 1.氨基酸的降解反应包括()和()作用。 2.转氨酶和脱羧酶的辅酶通常是()。 3.谷氨酸经脱氨后产生()和氨,前者进入()进一步代谢。 4.尿素循环中产生的()和()两种氨基酸不是蛋白质氨基酸。 5.尿素分子中两个N原子,分别来自()和()。 6.氨基酸脱下氨的主要去路有()、()和()。 7.生物体中活性蛋氨酸是(),它是活泼()的供应者。 (二)选择题(24分) 1.转氨酶的辅酶是: A.NAD+ B.NADP+ C.FAD D.磷酸吡哆醛 2.参与尿素循环的氨基酸是: A.组氨酸B.鸟氨酸C.蛋氨酸D.赖氨酸 3.γ-氨基丁酸由哪种氨基酸脱羧而来: A.Gln B.His C.Glu D.Phe 4.L-谷氨酸脱氢酶的辅酶含有哪种维生素: A.维生素B1 B.维生素B2 C.泛酸D.维生素PP 5.在尿素循环中,尿素由下列哪种物质产生: A.鸟氨酸B.精氨酸C.瓜氨酸D.半胱氨酸 6.下列哪种氨基酸是其前体参入多肽后生成的: A.脯氨酸B.羟脯氨酸C.天冬氨酸D.异亮氨酸 7.组氨酸经过下列哪种作用生成组胺的: A.还原作用B.羟化作用C.转氨基作用D.脱羧基作用8.氨基酸脱下的氨基通常以哪种化合物的形式暂存和运输: A.尿素B.氨甲酰磷酸C.谷氨酰胺D.天冬酰胺 (三)是非判断题(15分) ()1.蛋白质的营养价值主要决定于必需氨基酸的组成和比例。 ()2.谷氨酸在转氨作用和使游离氨再利用方面都是重要分子。 ()3.氨甲酰磷酸可以合成尿素和嘌呤。

()4.磷酸吡哆醛只作为转氨酶的辅酶。 ()5.在动物体内,酪氨酸可以经羟化作用产生去甲肾上腺素和肾上腺素。 (四)问答题(19分) 1.什么是尿素循环,有何生物学意义?(9分) 2.为什么说转氨基反应在氨基酸合成和降解过程中都起重要作用?(10分) 参考答案 (一)填空(42分,每空3分) 1.脱氨;脱羧; 2.磷酸吡哆醛 3.α-酮戊二酸;三羧酸循环; 4.鸟氨酸;瓜氨酸 5.氨甲酰磷酸(或NH3);天冬氨酸 6.生成尿素;合成谷氨酰胺;合成非必需氨基酸 7.S-腺苷蛋氨酸;甲基 (二)选择题(24分,每小题3分) 1.(D)2.(B)3.(C)4.(D)5.(B)6.(B)7.(D)8.(C) (三)是非判断题(15分) 1.对:2.对:3.错:4.错:5.对: (四)问答题(答题要点)。(19分) 1.答:(1)尿素循环:尿素循环也称鸟氨酸循环,是将含氮化合物分解产生的氨经过一系列反应转变成尿素的过程。有解除氨毒害的作用 (2)生物学意义:有解除氨毒害的作用(9分) 2.答:(1)在氨基酸合成过程中,转氨基反应是非必需氨基酸合成的主要方式,许多氨基酸的合成可以通过转氨酶的催化作用,接受来自谷氨酸的氨基而形成。 (2)在氨基酸的分解过程中,氨基酸也可以先经转氨基作用把氨基酸上的氨基转移到α-酮戊二酸上形成谷氨酸,谷氨酸在谷氨酸脱羟酶的作用上脱去氨基。(10分)

生物化学氨基酸代谢知识点总结

第九章氨基酸代谢 第一节:蛋白质的生理功能和营养代谢 蛋白质重要作用 1.维持细胞、组织的生长、更新和修补 2.参与多种重要的生理活动(免疫,酶,运动,凝血,转运) 3.氧化供能 氮平衡 【 1.氮总平衡:摄入氮 = 排出氮(正常成人) 氮正平衡:摄入氮 > 排出氮(儿童、孕妇等) 氮负平衡:摄入氮 < 排出氮(饥饿、消耗性疾病患者)2.意义:反映体内蛋白质代谢的慨况。 蛋白质营养价值 1.蛋白质的营养价值取决于必需氨基酸的数量、种类、量质比 2.必需氨基酸-----甲来写一本亮色书、假设梁借一本书来 3.蛋白质的互补作用,指营养价值较低的蛋白质混合食用,其必需 氨基酸可以互相补充 ~ 而提高营养价值。 第二节:蛋白质的消化、吸收与腐败 外源性蛋白消化 1.胃:壁细胞分泌的胃蛋白酶原被盐酸激活,水解蛋白为多肽和氨基

酸,主要水解芳香族氨基酸 2.小肠:胰液分泌的内、外肽酶原被肠激酶激活,水解蛋白为小肽和氨基酸;生成的寡肽继续在小肠细胞内由寡肽酶水解成氨基酸 氨基酸和寡肽的主动吸收 1.吸收部位:小肠,吸收作用在小肠近端较强 2.吸收机制:耗能的主动吸收过程 、 ○1通过转运蛋白(氨基酸+小肽):载体蛋白与氨基酸、Na+组成三联体,由ATP供能将氨基酸、Na+转入细胞内,Na+再由钠泵排出细胞。○2通过r-谷氨酰基循环(氨基酸):关键酶----r--谷氨酰基转移酶, 具体过程参P199图 !

【 大肠下段的腐败作用 1.产生胺:肠道细菌脱羧基作用生成胺,其中 假神经递质:酪胺和苯乙胺未能及时在肝转化,入脑羟基化成β-羟酪胺,苯乙醇胺,其结构类似儿茶酚胺,它们可取代儿茶酚胺与脑细胞结合,但不能传递神经冲动,使大脑发生异常抑制。 2.产生氨: 3.产生其他物质:有害(多),如胺、氨、苯酚、吲哚; 可利用物质(少),如脂肪酸、维生素 :

氨基酸代谢复习题带答案教学提纲

氨基酸代谢复习题带 答案

第八章氨基酸代谢 一、名词解释 86、转氨基作用 答案:(transmination)是α-氨基酸与α-酮酸之间在转氨酶的作用下氨基转移作用。 87、必需氨基酸 答案:(essential amino acids EAA)人类及哺乳动物自身不能合成,必需通过食物摄取得到的组成蛋白质的氨基酸,有Lys,Ile,Leu,Met,Trp,Phe,Val,Thr以及His和Arg。 88、尿素循环 答案:又称鸟氨酸循环(urea cycle)是生物体(陆生动物)排泄氨以维持正常生命活动的一种代谢方式。高等植物可将复杂的氨以酰胺的形式贮存起来,一般不进行尿素循环。整个循环从鸟氨酸开始经瓜氨酸精氨酸再回到鸟氨酸,循环一圈消耗2分子氨,1分子CO2和3分子ATP,净生成1分子尿素。 89、生酮氨基酸 答案:(ketogenic amino acid)可以降解为乙酰CoA或乙酰乙酰CoA,而生成酮体的氨基酸称生酮氨基酸。有Leu、Ile、Lys、Phe、Trp、Tyr,其中后5种为生酮生糖氨基酸。 90、生糖氨基酸 答案:(glucogenic amino acid)降解产物可以通过糖异生途径生成糖的氨基酸。组成蛋白质的 20种氨基酸中,除了生酮氨基酸外,其余皆为生糖氨基酸。

91、脱氨基作用 答案:(deamination)氨基酸失去氨基的作用,是生物体内氨基酸分解代谢的第一步,分氧化脱氨和非氧化脱氨两种方式。 92、联合脱氨基作用 答案:(dideamination)概括地说即先转氨后脱氨作用。分两个内容,一个指氨基酸先转氨生成谷氨酸和相应的α-酮酸,再在谷氨酸脱氢酶的催化下脱氨基,生成α-酮戊二酸,同时释放氨。另一个指嘌呤核苷酸循环,即天门冬氨酸与次黄嘌呤核苷酸作用生成腺苷酸代琥珀酸,后者被裂解酶催化,生成AMP 和延胡索酸,AMP在腺苷酸脱氢酶作用下,脱去氨,生成次黄嘌呤核苷酸。 93、蛋白酶 答案:(proteinase)又称内肽酶,主要作用于肽链内部肽键,水解生成长度转短的多肽链。 94、肽酶 答案:(Peptidase)水解多肽链羧基末端肽键(羧肽酶)或氨基末端肽键(氨肽酶)。 二、填空题 124、氨的同化途径有合成途径、合成途径。 答案:谷氨酸;氨甲酰磷酸 125、由无机态的氨转变为氨基酸,首先是形成,然后由它通过作用形成其它们氨基酸。 答案:谷氨酸;转氨 126、氨基酸降解的主要方式有作用,作用,作用。

生物信息学复习题及答案(陶士珩)

生物信息学复习题 一、名词解释 生物信息学, 二级数据库, FASTA序列格式, genbank序列格式, Entrez,BLAST,查询序列(query),打分矩阵(scoring matrix),空位(gap),空位罚分,E值, 低复杂度区域,点矩阵(dot matrix),多序列比对,分子钟,系统发育(phylogeny),进化树的二歧分叉结构,直系同源,旁系同源,外类群,有根树,除权配对算法(UPGMA),邻接法构树,最大简约法构树,最大似然法构树,一致树(consensus tree),bootstrap,开放阅读框(ORF),密码子偏性(codon bias),基因预测的从头分析法,结构域(domain),超家族,模体(motif),序列表谱(profile),PAM矩阵,BLOSUM,PSI-BLAST,RefSeq,PDB数据库,GenPept,折叠子,TrEMBL,MMDB,SCOP,PROSITE,Gene Ontology Consortium,表谱(profile)。 二、问答题 1)生物信息学与计算生物学有什么区别与联系 2)试述生物信息学研究的基本方法。 3)试述生物学与生物信息学的相互关系。 4)美国国家生物技术信息中心(NCBI)的主要工作是什么请列举3个以上NCBI 维护的数据库。 ¥ 5)序列的相似性与同源性有什么区别与联系 6)BLAST套件的blastn、blastp、blastx、tblastn和tblastx子工具的用途什么 7)简述BLAST搜索的算法。 8)什么是物种的标记序列 9)什么是多序列比对过程的三个步骤 10)简述构建进化树的步骤。 11)简述除权配对法(UPGMA)的算法思想。 12)简述邻接法(NJ)的算法思想。 13)简述最大简约法(MP)的算法思想。 14)简述最大似然法(ML)的算法思想。 ? 15)UPGMA构树法不精确的原因是什么 16)在MEGA2软件中,提供了多种碱基替换距离模型,试列举其中2种,解释其含义。 17)试述DNA序列分析的流程及代表性分析工具。 18)如何用BLAST发现新基因 19)试述SCOP蛋白质分类方案。 20)试述SWISS-PROT中的数据来源。 21)TrEMBL哪两个部分 22)试述PSI-BLAST 搜索的5个步骤。[ 3) 三、操作与计算题 1)如何获取访问号为U49845的genbank文件解释如下genbank文件的LOCUS行提供的信息: LOCUS SCU49845 5028 bp DNA linear PLN 21-JUN-1999

氨基酸代谢教案

生物化学课程 教 案 课程编号: 总学时:周学时: 适用年级专业(学科类): 开课时间:学年第学期 使用教材: 授课教师姓名:

第八章氨基酸代谢 第一节蛋白质的营养作用 一、蛋白质的生理功能(5分钟) (一)维持组织的生长、更新和修复蛋白质是组织、细胞的重要结构物质,参与组织、细胞的组成。膳食中必须提供足够质和量的蛋白质,才能维持组织、细胞的生长、更新和修复。 (二)参与多种重要的生理功能人体内有多种功能的蛋白质、多肽,执行多种特殊生理功能,如催化功能(如酶)、调节功能(如激素)、运输功能(如血红蛋白、脂蛋白)、储存功能(如肌红蛋白、铁蛋白)、保护功能(如抗体、补体、凝血酶原)、维持体液胶体渗透压(如清蛋白)等。 (三)氧化供能体内蛋白质、多肽分解成氨基酸后,经脱氨基作用生成的α酮酸可直接或间接参加三羧酸循环氧化分解。每克蛋白质在体内氧化分解产生能量,是体内能量来源之一。一般来说,成人每日约有18%的能量来自蛋白质。因为蛋白质的这种功能可由糖及脂肪代替,所以供能是蛋白质的次要生理功能。 (四)转变为糖类和脂肪。 二、氮平衡(5分钟) 蛋白质的含氮量平均约16%,食物中的含氮物质绝大多数是蛋白质,因此机体内蛋白质代谢的概况可根据氮平衡实验来确定。即测定尿与粪中的含氮量(排出氮)及摄入食物的含氮量(摄入氮)可以反映人体蛋白质的代谢概况。氮平衡有三种情况 (1)氮总平衡:摄入氮=排出氮,反映正常成人的蛋白质代谢情况,即氮的“收支”平衡。 (2)氮正平衡:摄入氮>排出氮,部分摄入的氮用于合成体内蛋白质。儿童、孕妇及恢复期病人属于此种情况。 (3)氮负平衡:摄入氮<排出氮。例如饥饿或消耗性疾病患者。 三、蛋白质的营养价值(10分钟) 人体内有8种氨基酸不能合成,即:缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、苏氨酸、赖氨酸、色氨酸、苯丙氨酸和蛋氨酸,必须由食物供给,称营养必需氨基酸,含有必需氨基酸种类多和数量足的蛋白质营养价值高,反之营养价值低。 第二节蛋白质的消化、吸收与腐败 一、蛋白质的消化与吸收(自学) 二、蛋白质的腐败作用(5分钟) 肠道细菌对未被消化的蛋白质和未被吸收的氨基酸所起的作用称为蛋白质的腐败作用。因

某大学药物设计课件

第五章 药物发现的虚拟筛选方法
Virtual screening in drug discovery
1

第一节 概述
化合物库 匹配 计算
搜寻标准 (提问结构)
命中结构 Hits
搜寻的基本要素:
搜寻标准;化合物库;计算方法
2

二类基本方法: 类基本方法:
直接法 基于靶点结构的 基于分子对接(docking-based)的
间接法 基于配体相似性(ligand similarity-based)的 基于药效基团(pharmacophore-based)的 基于药效基团( 的
3

合成化合物库 天然化合物库
化合物 数据库
组合化合物库 药物分子库 类药性化合物库
生物大分子 数据库
核酸分子库 蛋白质分子库
4

化学信息和生物信息计算机系统
—— 利用计算机信息处理系统对分子 (小分子及生物大分子)(2D及3D) 及相关信息(性质、来源、用途)进行 分析、储存、检索和传递等处理 分析 储存 检索和传递等处理
小分子化合物 匹配计算 生物大分子
化学信息学
命中结构
生物信息学
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第二节 化学信息处理
化学信息学 Chemoinformatics,chemical informatics, Chemoinformatics chemical informatics Cheminformatics, chemi-informatics 利用计算机信息处理技术对化学分子结构 和相关信息进行管 的 种综合性技术和学科 和相关信息进行管理的一种综合性技术和学科 应用化学信息学可促进化学信息的获取、 转化与共享
6

氨基酸代谢题库1-2-10

氨基酸代谢题库1-2- 10

问题: [单选,A1型题]蛋白质生理价值的高低主要取决于() A.氨基酸的种类 B.必需氨基酸的种类 C.必需氨基酸的数量 D.氨基酸的数量 E.必需氨基酸的种类、数量及比例 蛋白质生理价值的高低,是看它们所含人体必需氨基酸的种类、含量及其比例是否与人体需要的相近似。愈相近似的生理价值愈高,相差很远的生理价值就很低。一般来说,动物蛋白质所含的人体必需氨基酸从组成和比例方面都较合乎人体的需要,植物蛋白质则差一些。所以,动物蛋白质的营养价值一般比植物蛋白质为高。故选E。

问题: [单选,A1型题]下列哪一途径不属于氨的去路() A.还原氨基化生成非必需氨基酸 B.生成氨甲酰磷酸 C.由谷氨酸生成谷氨酰胺 D.HMGCoA的生成 E.含氮化合物的生成 氨是有毒的物质,人体必须及时将氨转变成无毒或毒性小的物质,然后排出体外。血氨的去路:①在肝脏转变为尿素;②合成氨基酸;③合成其他含氮物;④合成天冬酰胺和谷氨酰胺;⑤直接排出。故选D

问题: [单选,A1型题]S-腺苷蛋氨酸(SAM)的重要作用是() A.生成蛋氨酸 B.合成四氢叶酸 C.生成腺嘌呤核苷 D.提供甲基 E.合成同型半胱氨酸 S-腺苷基蛋氨酸由三磷酸腺苷(ATP)和甲硫氨酸在细胞内通过蛋氨酸腺苷基转移酶催化合成,在作为辅酶参与甲基转移反应的时候丢失一个甲基分解成S-腺苷基组氨酸。大部分的S-腺苷基蛋氨酸在肝脏生成。它因带有"活动甲基"而在转甲基作用中扮演重要的角色。故选D。 (单机游戏下载 https://www.360docs.net/doc/ec9025960.html,/)

问题: [单选,A1型题]除下列哪一种氨基酸外,均为营养必需氨基酸() A.赖氨酸 B.丝氨酸 C.苏氨酸 D.色氨酸 E.甲硫氨酸

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