生物化学资料

1、自由基(英语：Free Radical)，又称游离基，是指化合物的分子在光热等外界条件下，共价键发生均裂而形成的具有不成对电子的原子或基团。辅因子（Cofactor）是指与酶（酵素）结合且在催化反应中必要的非蛋白质化合物。某些分子如水合部分常见的离子所扮演的角色和辅因子相当类似，但由于含量不受限制且普遍存在，因此不归类为辅因子。 单链结合蛋白（SSB，single-strand binding protein）:一种与单链DNA结合紧密的蛋白质，它的结合可以防止复制叉处的单链DNA本身重新折叠回双链区。外水体积（Vo）是指凝胶柱中凝胶颗粒周围空间的体积内水体积（Vi）是指凝胶颗粒中孔穴的体积。

2、柱床体积 是（Vt）凝胶柱所能容纳的总体积。Kav分配系数 表示某个组分在内水体积和在外水体积中的浓度分配关系。Kav值的大小和凝胶柱床的总体积（Vt）、外水体积（Vo）以及分离物本身的洗脱体积（Ve）有关。通过将一些已知分子质量的标准蛋白质在同一凝胶柱上以相同条件进行洗脱，分别测定Ve 或Kav，并根据上述的线性关系绘出标准曲线，然后在相同条件下测定未知样品的Ve 或Kav，通过标准曲线即可求出其分子质量。1.血糖来源 （1）糖类消化吸收：食物中的糖类消化吸收入血，这是血糖最主要的来源。 （2）肝糖原分解：短期饥饿后，肝中储存的糖原分解成葡萄糖进入血液， （3）糖异生作用：在较长时

3、间饥饿后，氨基酸、甘油等非糖物质在肝内合成葡萄糖。 （4）其他单糖的转化。 2.血糖去路 （1）氧化分解：葡萄糖在组织细胞中通过有氧氧化和无氧酵解产生ATP，为细胞代谢供给能量，此为血糖的主要去路。 （2）合成糖原：进食后，肝和肌肉等组织将葡萄糖合成糖原以储存。 （3）转化成非糖物质：转化为甘油、脂肪酸以合成脂肪；转化为氨基酸以合成蛋白质。 （4）转变成其他糖或糖衍生物，如核糖、脱氧核糖、氨基多糖等。 （5）血糖浓度高于肾阈（8.99.9mmolL，160180mgdl）时可随尿排出一部分。)蛋白质二级结构的基本形式：蛋白质的肽链局部盘曲、折叠的主要有-螺旋、-折叠、-转角和不规则卷曲等几种形

4、式。1) -螺旋：肽链的某段局部盘曲成螺旋形结构，称为-螺旋(图12)。 -螺旋的特征是：般为右手螺旋；每螺旋圈包含3.6个氨基酸残基，每个残基跨距为0.15nm，螺旋上升1圈的距离(螺距)为3.6×0.15=0.54nm； = 3 * GB3 螺旋圈之间通过肽键上的>CO和-NH-间形成氢键以保持螺旋结构的稳定；影响-螺旋形成的主要因素是氨基酸侧链的大小、形状及所带电荷等性质。2)-折叠：为种比较伸展、呈锯齿状的肽链结构。两段以上的-折叠结构平行排布并以氢键相连所形成的结构称为-片层或-折叠层。-片层可分顺向平行(肽链的走向相同，即N、C端的方向一致)和逆向平行(两肽段走向相

5、反)结构。3) -转角：此种结构指多肽链中出现的一种180°的转折。-转角通常由4个氨基酸残基构成，由第1个残基的>CO与第4个残基的-NH-形成氢键，以维持转折结构的稳定。4)不规则卷曲：此种结构为多肽链中除以上几种比较规则的构象外，多肽链中其余规则性不强的些区段的构象。各种蛋白质依其一级结构特点在其多肽链的不同区段可形成不同的二级结构。如蜘蛛网丝蛋白中有很多-螺旋及-折叠层，也有-转角和不规则卷曲。从分子水平上研究生物之间的亲缘关系，一般有两种方法：一是比较不同种生物的_蛋白质组成 _差异，常用测定蛋白质中_氨基酸序列_的方法；二是比较不同物种的遗传信息差异，常用_ DNA

6、分子 _杂交的方法；将两个物种的_ DNA双链_杂交，形成杂合双链的部位越多，两个物种间的亲缘关系就_近_。酶是一种特殊的蛋白质 在分离纯化过程中需要注意温度以及PH值等的控制 注意在纯化过程中所使用的缓冲溶液的离子强度的控制常用PBS缓冲溶液 在实际纯化过程中 一般要在低温冰箱中进行 缓冲溶液中注意加入EDTA二钠盐1-5mM 螯和重金属离子一般避免酶失活。常用分离步骤包括分子筛层析、离子交换、疏水层析等步骤。由于酶很不稳定 再提取时容易变性失活 因而提取时应注意温度 整个提纯操作应尽可能在低温下04°C进行 以防止酶的变性或者蛋白质水解酶对目的酶的水解。还要注意PH的控制,在提纯

7、过程中一般采用缓冲液作为溶剂 防止过酸或者过碱。其次还有盐浓度 因为大多数蛋白质具有盐溶性质 所以在抽取过程中可选用合适浓度的盐浓液以促进蛋白质溶解。之后还要注意液体的搅拌 剧烈搅拌容易引起蛋白质变性 提纯应该避免剧烈搅拌和产生泡沫。最后还应该避免微生物污染 以防溶液的变质变性。因为在分离纯化过程中 有些酶会死亡 酶多多数是蛋白质 有少数是RNA就是这个原因。2、离心分离离心分离是借助于离心机旋转所产生的离心力，使不同大小、不同密度的物质分离的技术过程。 在离心分离时，要根据欲分离物质以及杂质的颗粒大小、密度和特性的不同，选择适当的离心机、离心方法和离心条件。3、过滤与膜分离过滤是借助于过滤介

8、质将不同大小、不同形状的物质分离的技术过程。4、层析分离层析技术，亦称色谱技术，是一种物理的分离方法。它是利用混合物中各组分的物理化学性质的差别，使各组分以不同程度分布在两个相中，其中一个相为固定的(称为固定相)，另一个相则流过此固定相(称为流动相)并使各组分以不同速度移动，从而达到分离。5、电泳分离带电粒子在电场中向着与其本身所带电荷相反的电极移动的过程称为电泳。电泳方法按其使用的支持体的不同，可以分为： 纸电泳 薄层电泳 薄膜电泳 凝胶电泳 自由电泳 等电聚焦电泳 颗粒在电场中的移动速度主要决定于其本身所带的净电荷量，同时受颗粒形状和颗粒大小的影响。此外，还受到电场强度、溶液pH值、离子强

9、度及支持体的特性等外界条件的影响。 6、萃取分离萃取分离是利用物质在两相中的溶解度不同而使其分离的技术。萃取分离中的两相一般为互不相溶的两个液相。有时也可采用其它流体。按照两相的组成不同，萃取可以分为：有机溶剂萃取双水相萃取超临界萃取反胶束萃取 保存：一般情况下都是保存在低温(0-4°C)条件下or加甘油，分装冻在零下20度-零下80度，严禁反复冻融。有的酶制剂能在常温下保存,如真菌-淀粉酶制剂常温下半年的酶活力保存率达到95以上,1年的保存率可达到90以上.糖原的分子结构与支链淀粉相似。主要由D-葡萄糖通过-1，4联接组成糖链，并通过-1，6连接产生支链。糖原分子中分支比支链淀粉更

10、多，平均每间隔12个-1，4联接的葡萄糖就是一个分支点（支链淀粉分子中平均间隔约为2025个葡萄糖）。分子量范围从几百万至几千万。提纯的糖原为白色无定形颗粒，还原性极弱，易溶于水而产生乳白色胶体溶液，比旋约为+200°，对碱耐受性比较强，与碘反应呈红棕色，在醇中溶解度小，加乙醇于水溶液中可使糖原沉淀析出。一、糖原的合成与分解肝和肌肉是贮存糖原的主要组织器官，但肝糖原和肌糖原的生理意义有很大的不同。肌糖原主要供肌收缩时能量的需要；肝糖原则是血糖的重要来源。这对一些依赖葡萄糖作为能量来源的组织，如脑、红细胞等尤为重要。糖原是由许多葡萄糖基组成的带分枝多糖，分子中的葡萄糖基通过-1，4-糖

11、苷键聚合成链，而分枝处由-1，6-糖苷键连接。糖原分子中93%为-1，4-糖苷键，7%为-1，6-糖苷键。 糖原合成和分解都是以1-磷酸葡萄糖为中间产物的。（一）糖原合成糖原合成使用3种酶催化：UDP-葡萄糖焦磷酸化酶、糖原合酶和糖原分枝酶，其中糖原合酶是糖原合成过程的限速酶。1、 葡萄糖的活化：由UDP-葡萄糖焦磷酸化酶催化，将1-磷酸葡萄糖与UTP分子合成为UDP-葡萄糖（UDPG）。2、 糖原合成：由糖原合酶催化使UDPG中的葡萄糖基与糖原引物的非还原端分支上的葡萄糖基聚合，当支链延伸至约1218个葡萄糖基长度时，由糖原分支酶将非还原端糖链端的约67个葡萄糖基处的-1，4-糖苷键断开，转

12、移到临近的糖链以-1，6-糖苷键连接形成分支。注意：糖原合酶不能从头合成糖原，只能在现有糖原（糖原引物）上延长糖链，即糖原合成的过程是小分子糖原变成大分子糖原的过程。每向糖原分子增加一个葡萄糖基需消耗2分子ATP （二）糖原分解 糖原分解需要2种酶催化：糖原磷酸化酶和糖原脱支酶（糖原转移酶）。磷酸化酶是糖原分解的限速酶。1、糖原非还原性末端的磷酸解：糖原磷酸化酶催化糖原的磷酸解作用，使糖原分子从非还原端逐个断开-1，4-糖苷键移去葡萄糖基，释放1-磷酸葡萄糖，直至临近糖原分子-1，6-糖苷键分支点前4个葡萄糖基处。2、糖原脱支：糖原脱支酶使糖原磷酸化酶作用留下的-1，6-糖苷键分支点前4个葡萄

13、糖基的第3和第4个葡萄糖基间的-1，4-糖苷键断开，将3个葡萄糖基移至另一个非还原端的末端，并以-1，4-糖苷键连接。然后糖原脱支酶使残留的-1，6-糖苷键连接的葡萄糖水解，释放1分子葡萄糖。糖原分解的产物为大量的1-磷酸葡萄糖和少量的葡萄糖。1-磷酸葡萄糖的去路：肌糖原分解的产物1-磷酸葡萄糖在1-磷酸葡萄糖变位酶的作用下异构为6-磷酸葡萄糖直接进入糖酵解途径。肝糖原形成的1-磷酸葡萄糖异构为6-磷酸葡萄糖后，由肝脏具有的6-磷酸葡萄糖酶催化，水解产生磷酸和葡萄糖。这是肝脏向肝外输出葡萄糖的重要途径。6-磷酸葡萄糖酶在肝脏和肾皮质中活性很高，其他组织内含量很小，甚至缺乏。但肾脏中糖原含量很小

14、，因此肝脏在维持血糖恒定方面起着重要的作用。6-磷酸葡萄糖是糖代谢各种通路的交汇点，在肝脏中它至少有4条去路，在绝大多数肝外组织主要有3条去路当血糖浓度高于正常时，肝糖原的合成加强，糖异生减弱，血糖降低。当血糖浓度低于正常时，肝糖原分解加强，并使非糖物质转变为葡萄糖，提高血糖浓度。真核生物RNA的转录与原核生物RNA的转录过程在总体上基本相同，但是，其过程要复杂得多，主要有以下几点不同（图3-27）。真核生物RNA的转录是在细胞核内进行的，而蛋白质的合成则是在细胞质内进行的。所以，RNA转录后首先必须从核内运输到细胞质内，才能指导蛋白质的合成。真核生物一个mRNA分子一般只含有一个基因，原核生

15、物的一个mRNA分子通常含有多个基因，而除少数较低等真核生物外，一个mRNA分子一般只含有一个基因，编码一条多态链。真核生物RNA聚合酶较多 在原核生物中只有一种RNA聚合酶，催化所有RNA的合成，而在真核生物中则有RNA聚合酶、RNA聚合酶和RNA聚合酶三种不同酶，分别催化不同种类型RNA的合成。三种RNA聚合酶都是由10个以上亚基组成的复合酶。RNA聚合酶存在于细胞核内，催化合成除5SrRNA以外的所有rRNA的合成；RNA聚合酶催化合成mRNA前体，即不均一核RNA(hnRNA)的合成；RNA聚合酶催化tRNA和小核RNA的合成。真核生物RNA聚合酶不能独立转录RNA 。原核生物中RNA

16、聚合酶可以直接起始转录合成RNA ，真核生物则不能。在真核生物中，三种RNA聚合酶都必须在蛋白质转录因子的协助下才能进行RNA的转录。另外，RNA聚合酶对转录启动子的识别，也比原核生物更加复杂，如对RNA聚合酶来说，至少有三个DNA的保守序列与其转录的起始有关，第一个称为TATA框(TATA box)，具有共有序列TATAAAA，其位置在转录起始点的上游约为25个核苷酸处，它的作用可能与原核生物中的10共有序列相似，与转录起始位置的确定有关。第二个共有序列称为CCAAT框（CCAAT box），具有共有序列GGAACCTCT，位于转录起始位置上游约为50-500个核苷酸处。如果该序列缺失会极大

17、地降低生物的活体转录水平。第三个区域一般称为增强子（enhancer），其位置可以在转录起始位置的上游，也可以在下游或者在基因之内。它虽不直接与转录复合体结合，但可以显著提高转录效率。造成DNA损伤的因素是什么？损伤的修复方式有哪几种？答:造成DNA损伤的因素及损伤的修复方式：(1)引起DNA损伤的因素：主要是一些物理和化学因素，如紫外线照射，电离辐射，化学诱变剂等。(2)损伤修复的方式有：光修复、切除修复、重组修复、SOS修复。5简述DNA损伤的修复类型。答:修复是指针对已经发生的缺陷而施行的补救机制，主要有光修复、切除修复、重组修复、SOS修复。光修复：通过光修复酶催化完成的，需30060

18、0nm波长照射即可活化，可使嘧啶二聚体分解为原来的非聚合状态，DNA完全恢复正常。切除修复：细胞内主要的修复机制，主要有核酸内切酶、DNA聚合酶及连接酶完成修复。重组修复：先复制再修复。损伤部位因无模板指引，复制出来的新子链会出现缺口，通过核酸酶将另一股健康的母链与缺口部分进行交换。SOS修复：SOS是国际海难信号，SOS修复是一类应急性的修复方式。是由于DNA损伤广泛以至于难以继续复制由此而诱发出一系列复杂的反应。真核生物mRNA的转录后加工1、首、尾的修饰 5¢端形成 帽子结构(m7GpppGp ) 3¢端加上多聚腺苷酸尾巴(poly A tail)2）mRNA的剪接二

19、、转录的过程转录全过程分起始、延长、终止3个阶段1转录起始：转录起始的第一步是先由s因子辨认DNA的启动子，并由RNA-pol全酶与启动子结合，DNA双链打开1020个碱基对，形成转录空泡(transcription bubble)。RNA-pol按模板链上核苷酸的序列，以四种NTP为原料，按碱基互补原则依次与模板链上的相应碱基配对(AT，UA，GC)。在起始点处，两个与模板配对的核苷酸，在RNA-pol的催化下，以3¢-5¢磷酸二酯键相连，形成RNA聚合酶全酶、模板和转录5¢端首位的四磷酸二核苷组成的转录起始复合物。RNA 5¢端总是三磷酸嘌呤核苷酸，

20、GTP或ATP。以GTP最常见所以起始复合物是由RNA聚合酶全酶、DNA、pppGpN-OH 3¢所构成。起始复合物生成后，s因子即脱落。脱落的s因子可再次与核心酶结合，开始下一次转录开始，所以s因子可反复使用于转录起始过程的。2转录延长：是在转录起始复合物3¢-OH端逐个加入NTP形成RNA链。：延长阶段的化学反应主要是催化与模板相配对的核苷三磷酸(NTP)相聚合，形成3¢，5¢-磷酸二酯键。因此，转录延长的方向也是5¢® 3¢。s因子脱落以后，核心酶向模板链下游移动，在核心酶的催化下，与DNA摸板链互补的NTP逐个聚合到

21、新生的RNA链上。聚合时，是与前一个核苷酸以3¢-5¢磷酸二酯键相连，合成方向5¢到3¢，这样RNA链不断延长。形成核心酶-DNA-RNA转录复合物。随着反应的进行，核心酶沿着DNA链向前移动，继续催化下一个核苷酸的聚合，这样逐渐形成一条RNA新链，新链与DNA模板构成杂化双链，它们与转录酶共同构成转录复合物。随着转录的进一步延长，RNA与模板逐渐分离，DNA重新形成双螺旋结构。另外发现，在同一DNA模板上，可以有相当多的RNA聚合酶在同时催化转录，生成相应的RNA，而且在较长的RNA链上可以看到核糖体附着，说明转录过程未完全终止，就可以开始进行翻译。3

22、转录终止 核心酶移动到DNA模板的的转录终止部位，就停顿下来不再向前移动，转录产物RNA从转录复合物上脱落下来。转录终止有依赖r因子的转录终止和非依赖r因子的转录终止两种机制。r因子可以识别井结合转录终止信号，还有ATP酶和解螺旋酶的两种活性，与终止信号结合后，可以使RNA聚合酶停止移动，聚合反应停止，利用两种酶的活性，可使产物RNA脱离DNA模板，完成转录终止。非依赖r因子的转录终止是通过RNA产物的特殊结构实现的。模板链终止部位的一些特殊的碱基序列转录出来的RNA产物的3端常常形成茎环结构以及后随的一连串的寡聚U，茎环结构可使RNA聚合酶核心酶变构不再前移，而寡聚U则有利于RNA链与摸板链

23、脱离，因为U-A碱基配对是所有碱基配对中最不稳定的配对。转录过程的3个阶段是紧密连接的，凡是能够影响某一环节的因素，都要影响转录的正常进行。例如，利福霉素能抑制细菌的RNA聚合酶的活性，因而抑制细菌的RNA合成。利福平是利福霉素的衍生物，它能影响RNA聚合酶p亚基的功能，阻碍RNA链上第一个磷酸二酯键的生成，干扰转录的起始。 三、转录后的修饰 转录后生成的RNA链还需经过一系列的变化才能变成成熟的rRNA、tRNA、mRNA，这称为转录后的修饰。真核生物转录后的修饰比较复杂，包括3类RNA的加工，并且各有特点。mRNA的转录后加工包括对其5端和3端的修饰以及对mRNA链进行剪接等过程。5的修饰

24、是在核内一些酶的催化下，先把pppG水解成pG，再与GTP聚合成GpppG，然后接受甲基，生成Gppp”G的帽子结构。该结构能够与翻译起始的一种蛋白质因子相结合，促使翻译的起始。3端的修饰是与转录终止同时进行的，在核酸外切酶的作用下切除3端多余的核苷酸，然后加上由，100200个ATP聚合而成的多聚A(PolA)尾巴。该尾巴有利于增加mRNA作为翻译模板的活性，也有利于增强自身的稳定性。真核生物的基因是由外显子 (exon；即编码氨基酸的核苷酸序列)和内含子(intron，即非编码氨基酸的核苷酸序列)构成的断裂基因。因此转录出的hnRNA必须由特异的，RNA酶把非编码部分切除，再把编码部分连接

25、起来，才能生成成熟的mRNA，作为蛋白质生物合成的模板。由真核生物RNA聚合酶直催化形成的tRNA初级产物，也要经过加工修饰，才能变成成熟的tRNA。该修饰过程也包括剪接，但最常见的是进行甲基化反应，脱氨基反应，还原反应及转位反应等。形成一些稀有碱基。另外，还要在3¢-末端加上共同的-CCA-OH的柄部结构，在翻译中结合氨基酸。 rRNA的加工修饰，主要是把45S的rRNA剪接成18SrRNA、5.8SrRNA以及28S rRNA。但这种剪接不需要蛋白质酶类参与，而是靠核酶(ribozyme)催化。核酶是指由RNA发挥催化作用的酶，其结构与蛋白酶相似，呈槌头结构，也有底物部分和催化部

26、分，对某些特定的化学反应起催化作用。核酶的发现扩展了酶的概念，表明酶这类生物催化剂不仅仅局限于蛋白质，这对生命科学的研究具有重大的意义。 转化（作用）（transformation）:一个外源DNA通过某种途径导入一个宿主菌，引起该细菌的遗传特性改变的作用。 转导（作用）（transduction）:借助于病毒载体，遗传信息从一个细胞转移到另一个细胞。原核生物与真核生物基因表达的区别原核基因表达调控特点：RNA聚合酶只有一种，其因子决定RNA聚合酶识别特异性；操纵子模型的普遍性；阻遏蛋白与阻遏机制的普遍性（负性调节占主导）；转录和翻译偶联进行；转录后修饰、加工过程简单；转录起始是基因表达调控的关键环节。 真核基因表达调控特点：RNA聚合酶有三种，分别负责三种RNA转录，每种RNA聚合酶由约10个亚基组成；活性染色质结构发生变化；正性调节占主导；转录和翻译分隔进行；转录后修饰、加工过程较复杂；转录起始是基因表达调控的关键环节。真核生物中编码蛋白质的基因通常是间断的、不连续的，由于转录时内含子和外显子是一起转录的，因而转录产生的信使RNA必须经加工，将内含子转录部分剪切掉，将外显子转录部分拼接起来，才能成为成熟的RNA。