生化总结前面部分

1、生物化学一、绪论1.3.1 生命物质主要元素组成的规律： c、h、o、n、 p、 s1.3.2 生物大分子组成的共同规律： 由相同类型的单体组成，主链骨架呈周期性变化 主链骨架有方向性：n端-c端、5-3；1.3.3 物质代谢和能量代谢规律： 化学反应类型； 三羧酸循环； 生物大分子合成规律：结构单元活化、方向性 atp是所有生物体内能量的共同载体1.3.4 生物界遗传信息传递的统一性2、 蛋白质2.1蛋白质的分类2.1.1根据蛋白质形状分类： 球状蛋白质； 纤维状蛋白质； 膜蛋白质2.1.2根据蛋白质分组成分类： 简单蛋白质； 结合蛋白；2.1.3 根据功能分类： 催化、结构、贮藏、防御；食

2、物中蛋白质含量测定一般使用微量凯氏定氮法，测定食物中的含氮量，再乘以6.25，就可得到食物蛋白质的含量。2.2.2 氨基酸的分类：根据侧链r基的极性分类：非极性氨基酸（9）极性氨基酸 酸性氨基酸（带负电2）非解离的极性氨基酸(不带电6)碱性氨基酸(带正电3)1） 非极性氨基酸2） 极性不带电荷氨基酸3） 极性带负电荷4） 极性带正电荷根据侧链r基的结构分类：芳香族氨基酸：酪氨酸（tyr）、苯丙氨酸（phe）杂环氨基酸：组氨酸（his） 、 色氨酸（trp）杂环亚氨基酸：脯氨酸（pro）脂肪族氨基酸：丝氨酸（ser）、苏氨酸（thr）等15种其余氨基酸根据氨基酸某些结构共性分类：含硫氨基酸：me

3、t、cys （含有硫）芳香族氨基酸：phe、tyr、trp（含有苯环）支链氨基酸：val、leu、ile由氨基酸的营养需求分类 必需氨基酸：lys (赖) arg(精) his(组) val(缬) leu(亮) ile(异亮) met (蛋)（甲硫） phe(苯丙) thr(苏) trp(色)非必需氨基酸：gly(甘) ala(丙) ser(丝) tyr(酪) cys(半胱) pro(脯) asn(天冬酰胺) asp(天冬) glu(谷) gln(谷氨酰胺)+oh-+h+oh-+h+2.2.3氨基酸的理化性质： （1）两性性质和等电点等电点：使氨基酸净电荷为零时溶液的ph值，称为等电点 (用

4、pi 表示)等电点的应用一：电泳分离应用-氨基酸的分离与分析 氨基电泳：带电颗粒在电场中移动的现象称为电泳 酸不同（pi不同，大小不同），在电场中泳动速度不同，因此可以通过电泳将氨基酸彼此分开当ph=pi时，氨基酸呈兼性离子，在电场中不移动 当ph>pi时，氨基酸带负电荷，在电场中向正极移动 当ph<pi时，氨基酸带正电荷，在电场中向负极移pi值计算看书本p.26（2） 芳香族氨基酸的紫外吸收性质：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方法（3） 氨基酸的特殊化学反应氨基酸与茚三酮反应：在酸性溶液，氨基酸与茚三酮水合物共热，可生成蓝紫色化合物，其最大吸

5、收峰在570nm处（脯氨酸和羟脯氨酸与之反应为黄色）常用于aa的定性和定量分析 sanger反应：在弱碱溶液中，氨基酸的-氨基与2,4-二硝基氟苯(dnfb) 反应，生成黄色的二硝基苯氨基酸（dnp-aa）edman反应：此反应即是目前“蛋白质顺序测定”的设计原理2.3.1 肽的结构肽键：一个氨基酸的-羧基与另一氨基酸的-氨基脱水缩合而成的共价键称为肽键，又称酰胺键。（co-nh）肽平面：由肽键中的四个原子和与之相邻的两个碳原子共同构成的刚性平面。（c1co-nhc2）多肽链的方向性：从n末端指向c末端氨基酸残基：肽链中的氨基酸分子因脱水缩合而基团不全2.3.2 生物活性肽的功能：生物活性肽：

6、是能够调节生物机体的生命活动或具有某些生理活性的寡肽和多肽的总称。谷胱甘肽：gsh的功能：保护含sh的蛋白质和酶免遭氧化，维持其生物活性；具有解毒功能2.2.4 活性肽的应用：2.4 蛋白质的结构分子结构定义连接键一级结构氨基酸的排列顺序肽键二级结构局部主链骨架原子的空间排列肽键平面为基础，氢键连接三级结构一条多肽链内所有原子的空间排列次级键四级结构两条及以上的多肽链的空间排列次级键2.4.1蛋白质一级结构定义：是指蛋白质分子中氨基酸的排列顺序。连接键：主要靠肽键维系，另外还有二硫键。重要意义： 一级结构体现生物信息：20n .多样性 一级结构是空间结构及生物活性的基础 特异性 研究一级结构有

7、助于从分子水平诊断和治疗遗传病一级结构是蛋白质空间构象和特异生物学功能的基础，但不是决定蛋白质空间构象的唯一因素。2.4.2蛋白质的空间结构指蛋白质分子内各原子围绕某些共价键的旋转而形成的各种空间排布及相互关系，又称蛋白质的构象。主链构象是指多肽主链骨架上各原子的排布及相互关系；侧链构象是指各氨基酸残基侧链基团中原子的排布及相互关系。（1）蛋白质的二级结构： 指多肽主链骨架原子的局部空间排列，不涉及氨基酸残基侧链的构象，也就是该肽段主链骨架原子的相对空间位置。 形成二级结构的基础肽键平面 蛋白质二级结构的基本形式：-螺旋、-折叠、-转角和无规则卷曲等 维持二级结构的力量为氢键（2）蛋白质的三级

8、结构指在一条多肽链中所有原子的整体空间排布，包括主链构象和侧链构象。三级结构的形成使得在序列中相隔较远的氨基酸侧链相互靠近。氨基酸位置由侧链极性决定：非极性（内）、极性（表面，少数内部）、带电（表面）次级键维系：疏水键、离子键、氢键、范德华力、二硫键功能区：表面或特定部位肽链中某些局部的二级结构常可折叠成多个结构较为紧密的区域，并各行其功能，称为结构域。（3） 蛋白质四级结构由2个或2个以上具有独立三级结构的多肽链借非共价键相互聚合形成的整体 。亚基(subunit)：寡聚蛋白中的单条独立的多肽链，具有独立的一、二、三级结构，单独存在时一般无生物学活性。亚基之间以非共价键联系，包括疏水键、氢键

9、、离子键、范德华力亚基可以相同或不同2.5 蛋白质结构与功能的关系2.5.1 蛋白质一级结构与功能的关系（1）不同蛋白质之间的比较：相似结构相似功能、不同结构不同功能（2）同一蛋白质不同状态的比较：一级结构决定空间结构（3）保守序列改变，功能改变；保守序列不变，功能不变蛋白质一级结构是空间结构和生物功能的基础，一级结构决定空间结构；但一级结构并非决定空间结构的唯一因素。分子病：由于基因结构改变，蛋白质一级结构中的关键氨基酸发生改变，从而导致蛋白质功能障碍，出现相应的临床症状，这类遗传性疾病称为分子病。【经典举例】 镰形细胞贫血症：编码珠蛋白链的结构基因第六个密码子由cttcat，相应的多肽序列

10、中n端的第六个氨基酸由gluval；其空间结构发生相应改变，在表面形成互补区，使蛋白质分子之间彼此聚合，促使红细胞在低氧压下变形成镰形，丧失运输氧的生物活性。2.6 蛋白质的理化性质两性解离和等电点胶体性质变性、沉淀和凝固 1.变性：在某些理化因素作用下，蛋白质的空间结构被破坏，导致理化性质改变和生物活性丧失的现象。 变性的因素：物理、化学、生物等 变性的本质：空间结构被破坏，不涉及一级结构的变化。理化性质的变化：溶解度下降，粘度增加，结晶能力丧失，易被蛋白酶水解。2.沉淀：蛋白质自溶液中析出的现象 蛋白质在溶液中维持稳定的因素： 表面电荷、水化层沉淀蛋白质的方法： 盐析：在蛋白质溶液中加入高

11、浓度的中性盐（氯化钠、硫酸铵等），破坏pr的水化层和电荷层，使之沉淀，而不使之变性3.复性：若蛋白质变性程度较轻，去除变性因素后，仍可恢复其原有的构象和功能，这种现象称为复性(renaturation) 。4.凝固：变性蛋白经加热煮沸，可形成较坚固的凝块，不再溶于强酸和强碱中，这种现象称为蛋白质的凝固作用(protein coagulation)。应用利用变性：酒精消毒高压灭菌血滤液制备防止变性：低温保存生物制品取代变性：乳品解毒（用于急救重金属中毒）变性的蛋白质不一定沉淀，沉淀的蛋白质不一定变性，凝固的蛋白质一定变性紫外吸收性质 呈色反应为什么说没有蛋白质就没生命？(1)作为生物催化剂：催化

12、各种物质代谢(2)调节代谢反应：一些激素是蛋白质或肽(3)运输载体：血红蛋白、载脂蛋白(4)参与机体的运动：肌球蛋白、肌动蛋白(5)参与机体的防御：抗体(6)接受传递信息：味觉蛋白、视觉蛋白(7)调节或控制细胞的生长、分化、遗传信息的表达:组蛋白、阻遏蛋白氧化供能2、 核酸3.1 核酸的组成部分主要元素组成： c、h、o、n、p(911%)与蛋白质比较，核酸一般不含s，而p的含量较为稳定，占9-11%。应用：实验室中用定磷法进行核酸的定量分析。（dna9.9% 、rna9.5%）3.1.1 戊糖h -d-核糖 -d-脱氧核糖3.1.4 核苷酸核苷酸的其他形式：多磷酸核苷（ndp、ntp)环化核

13、苷酸（camp、cgmp等）辅酶或辅基（nad、nadp、fad、coa等，均含有amp）活性代谢物（udpg、cdp-胆碱，等）3.2核酸的一级结构一级结构是指核酸分子中核苷酸的排列顺序及连接方式。核苷酸的排列顺序代表了遗传信息。1、 核苷酸的连接方式： 3¢, 5¢磷酸二酯键2、 核酸的基本结构形式：多核苷酸链 信息量：4n 末端： 5端、 3端 多核苷酸链的方向： 5端3端(由左至右)3、表示方法：结构式、线条式、文字缩写3.3核酸的二级结构3.3.2 dna双螺旋结构模型的要点（1） dna分子由两条多聚脱氧核糖核苷酸链(简称dna单链)组成。两条链沿着同一根轴平行

14、盘绕，形成右手双螺旋结构。螺旋中的两条链方向相反，即其中一条链的方向为5端3端，而另一条链的方向为3端5端。（2） 嘌呤和嘧啶碱基位于螺旋的内侧，磷酸和脱氧核糖基位于螺旋外侧。碱基环平面与螺旋轴垂直，糖基环平面与碱基环平面成90°角。（3） 螺旋横截面的直径约为2nm，每条链相邻两个碱基平面之间的距离为0.34 nm，每10个核苷酸形成一个螺旋，其螺矩（即螺旋旋转一圈的高度）为3.4 nm。（4）维持两条dna链相互结合的力是链间碱基对形成的氢键。碱基结合具有严格的配对规律:a与t结合，g与c结合，这种配对关系，称为碱基互补。a和t之间形成两个氢键，g与c之间形成三个氢键。在dna分

15、子中，嘌呤碱基的总数与嘧啶碱基的总数相等。（5） 螺旋表面形成大沟(major groove)及小沟(minor groove)，彼此相间排列。小沟较浅；大沟较深，是蛋白质识别dna碱基序列的基础。（6） 氢键维持双链横向稳定性，碱基堆积力维持双链纵向稳定性。双螺旋结构模型(double helix model)要点小结：（1） 反平行双链：脱氧核糖-磷酸骨架位于外侧，碱基对位于内侧（2） 碱基互补配对：at配对（两个氢键），gc配对（三个氢键）；碱基对平面垂直纵轴（3） 表面功能区：小沟较浅；大沟较深，是蛋白质识别dna碱基序列的基础 （4） 维持结构稳定的力量：氢键维持双链横向稳定，碱基堆

16、积力维持螺旋纵向稳定（5） 右手双螺旋：螺距为3.4 nm，直径为2.0 nm，10bp/圈3.4 dna的高级结构3.4.1 环状dna的超螺旋结构dna的三级结构：双螺旋进一步扭曲,形成一种比双螺旋更高层次的空间构象。包括：线状dna形成的纽结、超螺旋和多重螺旋、环状dna形成的结、超螺旋和连环等大多数原核生物 ：1）共价封闭的环状双螺旋分子2）超螺旋结构：双螺旋基础上的螺旋化正超螺旋(positive supercoil):盘绕方向与双螺旋方同相同负超螺旋(negative supercoil):盘绕方向与双螺旋方向相反3.5 dna和基因组3.5.1 基因和基因组的概念 基因从结构上定

17、义，是指dna分子中的特定区段，其中的核苷酸排列顺序决定了基因的功能。3.5.2 病毒和细菌基因组的特点（1）（2） 病毒基因组的特点： 正链病毒：第一类病毒的rna进入宿主细胞后，可直接指导蛋白质的合成； 负链病毒：第二类病毒的rna进入宿主细胞后 ，要先合成与其碱基序列互补的rna，才能合成相应的蛋白质。 双链病毒：（3） 细菌基因组的特点：3.5.3 真核生物基因组的特点（1）基因组较大：（2）不存在操纵子结构：（3）存在大量重复序列：（4）有断裂基因：3.6 rna的结构和功能rna是单链分子，因此在rna分子中，嘌呤的总数不一定等于嘧啶的总数。rna分子中，部分区域也能形成双螺旋结构

18、，不能形成双螺旋的部分，则形成单链突环。这种结构称为“发夹型”结构。3.6.1 trna三叶草形结构的主要特征有： 含 1020% 稀有碱基，如 dhu3´末端为 - cca-oh5´末端大多数为g具有 tyc trna的功能区氨基酸臂：连接该trna转运的氨基酸 dhu环：识别氨酰-trna合成酶反密码子环：与mrna的三联体密码形成碱基互补tc环：识别核蛋白体（核糖体）可变环：核苷酸的数目多少等3.6.3 mrna真核生物mrna的结构特点1. 大多数真核mrna的5´末端均在转录后加上一个7-甲基鸟苷，同时第一个核苷酸的c´2也是甲基化，形成帽子结

19、构：m7gpppnm-。2. 大多数真核mrna的3´末端有一个多聚腺苷酸(polya)结构，称为多聚a尾。mrna的功能 把dna所携带的遗传信息，按碱基互补配对原则，抄录并传送至核糖体，用以决定其合成蛋白质的氨基酸排列顺序。3.7 核酸的性质3.7.1 一般理化性质 两性解离，但酸性强，是酸性化合物 电泳行为泳向正极（ph7-8） 沉淀行为加盐（中和电荷）； 乙醇粘度 dna>rna 超离心沉降 凝胶过滤 分子大小单位：分子量（道尔顿，d）、碱基对数目（bp）、离心沉降常数（s）水解核酸的酶： 核糖核酸酶： 脱氧核糖核酸酶 内切核酸酶：5´端3´端或3&

20、#180;端5´端核酸外切酶 外切核酸酶：限制性核酸内切酶和非限制性核酸内切酶 限制性核酸内切酶：能够识别dna分子的特定核苷酸序列，并在识别位点或其周围断开dna双链的一类核酸酶 3.7.2 紫外吸收性质最大吸收波长：260nmod260的应用1. dna或rna的定量 od260=1.0相当于 50g/ml双链dna 40g/ml单链dna（或rna） 20g/ml寡核苷酸2. 判断核酸样品的纯度 dna纯品: od260/od280 = 1.8 rna纯品: od260/od280 = 2.03.7.4-6 变性、复性、分子杂交dna变性：dna变性是指在理化因素作用下，dna

21、分子中的氢键断裂，碱基堆积力遭到破坏，双螺旋结构解体，双链分开形成单链的过程。方法：过量酸，碱，加热，变性试剂如尿素、酰胺以及某些有机溶剂如乙醇、丙酮等。dna变性的本质是双链间氢键的断裂变性后其它理化性质变化：od260增高、粘度下降、比旋度下降、浮力密度升高、酸碱滴定曲线改变、紫外吸收增加（高色效应）等融解温度：dna热变性过程中，紫外吸收达到最大值的一半时溶液的温度称为融解温度（tm）或解链温度、变性温度。影响tm值的因素 gc含量越高，tm越大 dna越长，tm越大 溶液离子强度增高，tm值增加 dna越纯，相变范围越小dna复性的定义:在适当条件下，变性dna的两条互补链可恢复天然的

22、双螺旋构象，这一现象称为复性。 热变性的dna经缓慢冷却后即可复性，这一过程称为退火。核酸分子杂交：在dna变性后的复性过程中，如果将不同种类的dna单链分子或rna分子放在同一溶液中，只要两种单链分子之间存在着一定程度的碱基配对关系，在适宜的条件（温度及离子强度）下，就可以在不同的分子间形成杂化双链。这种杂化双链可以在不同的dna与dna之间形成，也可以在dna和rna分子间或者rna与rna分子间形成。这种现象称为核酸分子杂交。核酸分子杂交的应用：研究基因的位置 确定两种核酸序列的相似性检测样品中的特异序列特定基因序列的定量和定性突变分析 疾病诊断等基因芯片技术的基础3.8核酸序列测定合成

23、终止法：标、合、分、染、读 sanger测定dna核苷酸序列的方法：dna合成终止法（双脱氧dna链合成终止法）。 三、酶6.1 酶的概念与特点 酶是活细胞产生的一类具有催化功能的生物分子，所以又称为生物催化剂。绝大多数的酶都是蛋白质。6.1.2 酶的特点1.高效性酶的催化作用可使反应速度提高106 -1012倍2.专一性特异性，是指酶在催化生化反应时对底物的选择性。 （1）反应专一性 酶一般只能选择性地催化一种或一类相同类型的化学反应。对于其他活泼功能基团不作用，例如脂肪酶可以催化各种脂肪中酯键的水解反应，但它不能催化脂肪化合物分子中其他键的水解，如环氧键。 （2）底物专一性 ：结构专一性

24、族专一性 键专一性 位置选择性 （3）立体化学专一性：手性专一性 几何专一性3.反应条件温和 酶促反应一般在ph 5-8 水溶液中进行，反应温度范围为20-40 。4. 酶活力可调节控制 如抑制剂调节、共价修饰调节、反馈调节、酶原激活及激素控制等。6.3酶的命名和分类6.3.2 酶的分类(1) 氧化-还原酶: 这类酶催化氧化还原反应，包括参与催化氢和/或电子从中间代谢产物转移到氧整个过程的各种酶，也包括促成某些物质进行氧化还原转化的各种酶。 在生物的氧化产能、解毒以及某些生理活性物质的形成等过程中起着重要的作用 一般都需要辅酶参加，这些辅酶在反应中起着接受电子或提供电子的作用按照习惯分为四个亚

25、类: 脱氢酶 氧化酶 过氧化物酶 加氧酶（或氧合酶） (2) 转移酶转移酶催化基团转移反应，即将一个底物分子的基团或原子转移到另一个底物的分子上。(3) 水解酶水解酶类在体内主要担负蛋白质、核酸、多糖、脂肪等化合物的降解任务，其中许多酶存在于人体的消化系统和溶酶体内，不需要辅酶参与，是目前应用最广泛的一类酶，根据水解键的类型，主要可以分为酯类、糖苷类、肽类等多个亚类。(4) 裂合酶裂合酶催化底物进行非水解性、非氧化性分解，从底物分子中移去一个基团或原子形成双键的反应及其逆反应。(5) 异构酶异构酶催化各种同分异构体的相互转化，即底物分子内基团或原子的重排过程。例如，葡萄糖异构酶催化的反应。(6

26、) 合成酶合成酶，又称为连接酶，能够催化c-c、c-o、c-n 以及c-s 键的形成反应。由于这类反应都是热力学上不能自发进行的反应，因此，必须与atp分解反应相互偶联。(7) 核酶（催化核酸）核酸酶是唯一的非蛋白酶。它是一类特殊的rna，能够催化rna分子中的磷酸酯键的水解及其逆反应等。7. 维生素与辅酶某些小分子有机化合物与酶蛋白结合在一起并协同实施催化作用，这类分子被称为辅酶（或辅基）。辅酶是一类具有特殊化学结构和功能的化合物。参与的酶促反应主要为氧化-还原反应或基团转移反应。大多数辅酶的前体主要是水溶性 b 族维生素。许多维生素的生理功能与辅酶的作用密切相关。辅酶前体维生素功能全酶na

27、d+（辅酶i）nadp+(辅酶ii)b5（烟酰胺）传递质子和电子脱氢酶fad和emn（黄素辅酶）b2（核黄素）传递质子和电子脱氢酶tpp（硫胺素焦磷酸酯b1（硫胺素）基团转移脱羧酶四氢叶酸(thfa)b11(叶酸)一碳基团转移合成酶辅酶ab3(泛酸)酰基转移合成酶生物素b7(生物素)co2转移羧化酶磷酸吡哆素b6（吡哆素）转氨基转氨酶辅酶b12b12（钴维素）异构化变位酶硫辛酸传递氢和转移乙酰基丙酮酸脱氢酶系辅酶在催化反应过程中，直接参加了反应。每一种辅酶都具有特殊的功能，可以特定地催化某一类型的反应。同一种辅酶可以和多种不同的酶蛋白结合形成不同的全酶。一般来说，全酶中的辅酶决定了酶所催化的类

28、型（反应专一性），而酶蛋白则决定了所催化的底物类型（底物专一性）。6.5酶的结构及催化作用机制酶分子的结构特点1 结合部位：酶分子中与底物结合的部位或区域一般称为结合部位。2 催化部位：酶分子中促使底物发生化学变化的部位称为催化部位。3调控部位：酶分子中存在着一些可以与其他分子发生某种程度的结合的部位，从而引起酶分子空间构象的变化，对酶起激活或抑制作用。6.5.1 酶的活性部位通常将酶的结合部位和催化部位总称为酶的活性部位或活性中心。结合部位决定酶的专一性，催化部位决定酶所催化反应的性质。活性部位的共同特点：1. 酶的活性部位在酶分子结构中只占很小的部分；2.酶的活性部位具三维立体结构；3酶的活性部位含有特定的催化基团；4.酶的活性部位具有柔性；5.酶的活性