生物化学总结.doc
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1、生物化学 001、蛋白质:即由许多氨基酸残基组成多肽,其元素组成相似,主要有碳、氢、氧、氮、硫等,各种蛋白质含氮量 接近,平均为16%,由于蛋白质为体内主要含氮物,因此测定生物样品中含氮量就可估算蛋白质含量:每克样品含氮克数X 6.25 X 100 = 100g样品中蛋白质含量(g%)002、组成人体蛋白质的20中氨基酸均为L-a-氨基酸(除甘氨酸),可分如下5类(4类):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甘氨酸GlyG丝氨酸SerS苯丙氨酸PheF谷氨酸 GluE赖氨酸LysK丙氨酸AlaA半胱氨酸CysC色氨酸TrpW天冬氨酸 AspD精氨酸ArgR缬氨酸Va
2、lV蛋氨酸MetM酪氨酸TyrY组氨酸HisH亮氨酸LeuL天冬酰胺AsnN异亮氨酸IleI谷氨酰胺GlnQ脯氨酸ProP苏氨酸ThrT 苯丙氨酸属于非极性脂肪族氨基酸;色氨酸、酪氨酸属于极性中性氨基酸。 脯氨酸亚氨基酸。 有支链氨基酸:缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸。 有羟基的氨基酸:丝氨酸、苏氨酸、酪氨酸(酚羟基)。 含硫氨基酸:半胱氨酸(巯基)、蛋氨酸。 极性最大氨基酸:半胱氨酸,易脱氢形成二硫键,从而形成胱氨酸。003、氨基酸的等电点:所有氨基酸都含碱性的a-氨基与酸性的a-羧基,可在酸性溶液中(H+)与质子结合成带正 电阳离子(-NH3+),也可在碱性溶液中(0H-)与氢氧根结合,失质子形
3、成带负电阴离子(-0-),因此氨基酸为一 种两性电解质,在某一 pH溶液中,氨基酸解离成阳离子和阴离子的趋势及程度相同,为兼性离子,呈电中性,此时 溶液pH称该氨基酸等电点(pI),通常由a-氨基与a-羧基的解离常数负对数(pK1、pK2)决定。004、氨基酸的理化特性 两性解离; 共轭双键紫外光驱吸收峰(含共轭双键氨基酸如酪、色,在波长280nm处有最大吸收峰); 氨基酸与茚三酮的化合物生成蓝紫色化合物,在波长570rnn处有最大吸收峰,可用于定量分析。005、蛋白质的理化性质 两性电离(等电点大多接近5.0,在体液平均pH7.4环境下多呈阴离子状态); 胶体性质(维持蛋白质不析出:由蛋白质
4、表面亲水基团吸引水分子形成的水化膜、胶粒表面所带电荷); 变性与复性; 紫外光区280nm最大吸收峰; 颜色反应(茚三酮、双缩脲)。006、生物活性肽:人体内含有许多具有生物活低分子量肽,在代谢调节、神经传导等方面有重要作用。谷胱甘肽:谷氨酸-半胱氨酸-甘氨酸形成三肽,第一个肽键由谷氨酸Y-羧基与半胱氨酸氨基组成,功能基团为巯基, 是体内重要还原剂。007、超二级结构:许多蛋白质分子中可发现两个或两个以上具有二级结构肽段,在空间上相互靠近,形成有规律二 级结构,称为超二级结构。模体:在蛋白质分子中,2个或3个具有超二级结构的肽段在空间上靠近,形成的特殊空间构象,并具有一定功能, 称为模体。(即
5、模体为具有特殊功能的超二级结构) 钙结合蛋白中钙离子模体。 锌指结构,由a螺旋与两个反向平行0折叠三个肽段组成,N端一对Cys与C端一对His在空间上形成穴,可容 纳一个Zn2+,致使此a螺旋可镶嵌在DNA大沟中。含锌指结构蛋白质均可结合DNA或RNA。008、肽单元:参与肽键6个原子:Ca1、C、0、N、H、Ca 2位于同一平面,此6个处于同一平面的原子构成肽单 元,其中Ca1、Ca 2处于反式构型。由于肽键中C-N键长介于单键与双键之间,有一定程度的双键性质,不能自由 旋转,肽单元上C a原子所连两个单键的自由旋转决定两相连太平面角度(空间结构)。009、结构域:蛋白质的三级结构常可分割为
6、1到数个球状或纤维状区域,折叠得较为紧密,各行驶其功能,称为结 构与。但并非所有蛋白质的结构域都明显可分。010、盐析作用:将硫酸铵、硫酸钠、氯化钠等加入蛋白质溶液后使蛋白质表面电荷被中和及水化膜被破坏,导致蛋 白质在水溶液中的稳定性因素被去除从而沉淀。011、 蛋白质的变构效应:当变构剂与蛋白质(亚基)结合,引起蛋白质(亚基)构象改变,从而改变蛋白质生物活 性的现象。能发生变构效应的蛋白质多具有四级结构,变构效应也可发生于亚基之间,即一个亚基构象的变化引起 相邻亚基构象的改变。如血红蛋白:一分子氧气与一个血红蛋白辅基结合,引起一个亚基构象改变,进而影响第二 个亚基构象改变,使其更易与氧气结合
7、,依次使四个亚基均发生构象改变,从而起到快速结合并运输氧气的作用。012、分子病:蛋白质一级结构发生变化,影响其正常的生物学功能,从而引起的疾病。如镰刀状红细胞贫血症等。013、蛋白质变性:指在理化因素作用下使蛋白质空间构象遭到破坏,其理化性质发生变化,生物活性丧失。其实质 是蛋白质的次级键断裂(二硫键、非共价键如氢键、疏水键、分子间作用力等),一级结构不发生改变。若变性程度 低,去除变性因素后有些蛋白质可恢复或部分恢复原有构象与功能,即复性,但多数蛋白质变性后,空间构象严重 破坏,不能复原,即不可逆变性。014、蛋白质一、二、三、四级结构及维持各级结构的键或力蛋白质的一级结构:多肽链中氨基酸
8、的排列顺序。维系蛋白质一级结构中的主要化学键是肽键,有些蛋白质还包 含(链内、链间)二硫键。蛋白质的二级结构:指蛋白质分子中某一段肽链的局部空间结构,也就是该肽链主链骨架原子的相对空间结构, 并不涉及氨基酸残基侧链的构象。蛋白质二级结构主要包括a-螺旋、P-折叠、P-转角、无规卷曲四种。在a-螺 旋结构中,多肽链主链围绕中心轴以右手螺旋方式旋转上升,每隔3.6个氨基酸残基上升一圈,氨基酸残基的侧链 伸向螺旋外侧,每个氨基酸残基的亚氨基上的氢与第四个氨基酸残基羰基上的氧形成氢键,以维持a-螺旋稳定;e -折叠结构中,多肽链的肽键平面折叠成锯齿状结构,侧链交错位于锯齿状结构的上下方,两条以氢键和离
9、子键也参 与维系四级结构上肽链或一条肽链内的若干肽段平行排列,通过链间羰基氧和亚氨基氢形成氢键,维持e -折叠构象 稳定;在球状蛋白质分子中,肽链主链常出现180回折,会这部分称e-转角,e-转角通常由四个氨基酸残基组 成,第二个残基常为脯氨酸。无规卷曲是指肽链中没有确定规律的结构。维持蛋白质二级结构的化学键是氢键。 蛋白质的三级结构:指整条肽链中的全部氨基酸残基的相对空间结构,即整条肽链所有原子在三维空间的排列位 置。蛋白质的三级结构的形成和稳定主要靠次级键,如疏水作用、离子键、氢键和范德华力等。(四)蛋白质的四级结构:有的蛋白质含有两条或多条肽链,才能完整地表达功能,每一条多肽链都有其完整
10、的二级结 构,称为蛋白质的亚基,亚基与亚基之间特定的三维空间分布,并以非共价键相连接,蛋白质分子中各亚基的空间 分布及亚基接触部位的布局和相互作用,称为蛋白质的四级结构。维系四级结构的主要为疏水作用,氢键和离子键 也参与维持四级结构。015、说明蛋白质一级结构、空间结构与功能之间的关系。蛋白质一级结构是高级结构的基础,特定的空间构象主要是蛋白质分子中肽链和侧链R基团形成的次级键来维持。 在生物体内,蛋白质的多肽链一旦被合成后,即可根据一级结构的特点自然折叠和盘曲,形成一定空间构象,获得一定功能。有相似一级结构的蛋白质,其空间构象和功能也有相似之处。广泛存在于生物学的细胞色素C,在相近物种间其
11、一级结构越相近,空间构象和功能也越相似。在蛋白质的一级结构中,参与功能活性部位的残基或处于特定构象关键部位的残基,如果发生突变,那么该蛋白 质的功能也会受到明显影响。如镰刀形细胞贫血症。016、增色效应:DNA在其解链过程中,由于更多的共轭双键得以暴露,DNA溶液的A260nm增加,与解链程度有一定 比例关系。这种关系称为DNA的增色效应,它是检测DNA双链是否发生变性的一个常用指标。017、核酸变性:在某些理化因素作用下,DNA双链的互补碱基对之间的氢键断裂,使DNA双螺旋结构松散,成为单 链的现象。核酸变性只改变二级结构。018、核酸复性:变性DNA在适当条件下,两条互补链可重新配对,恢复
12、天然的双螺旋结构。核酸退火:热变性DNA经缓慢冷却后可复性,这一过程即退火,但若迅速冷却至40以下,DNA不发生复性,可用 这一特性保持DNA变性状态。核酸分子杂交:在DNA复性过程中,若将不同种类DNA单链或RNA放在同一溶液中,只要两种单链分子之间存在一 定程度碱基配对关系,其可形成杂化双链,这种杂化双链可在不同DNA单链间、RNA单链间、DNA单链和RNA单链间, 即核酸分子杂交。019、核酸组成:核酸一核苷酸磷酸核苷戊糖(脱氧核苷)碱基 嘌呤(A、G)嘧啶(T、C、U)五种碱基酮基与氨基在pH影响下形成酮-烯醇式互变异构体或氨基-亚氨基互变异构体,为碱基间形成氢键结构基 础。戊糖的结构
13、差异使DNA比RNA更稳定。020、 核酸一级结构:构成核酸的核苷酸或脱氧核苷酸从5 -末端到3 -末端排列顺序,即核苷酸序列,由于核苷 酸之间差异为碱基不同,故核酸一级结构即碱基序列,由于核酸分子有方向性,规定排列顺序为5一3。021、 DNA:即脱氧核苷酸通过3、5 -磷酸二酯键连接形成大分子(多聚脱氧核苷酸)。是3 -0H与5磷酸基缩 合形成二酯键,具有方向性。022、核酸二级结构:即双螺旋结构。两条多聚核苷酸链反向平行,绕同一螺旋轴形成右手螺旋结构,直径约2.37nm, 螺距3.54nm,由脱氧核糖和磷酸基团组成亲水骨架,位于双螺旋结构外侧,疏水碱基位于其内侧,从表面看存在大 沟与小沟
14、。双链间碱基严格按碱基互补配对原则(A = T、C = G),碱基平面与双螺旋结构螺旋轴垂直,每个螺旋有 10.5个碱基对,相邻碱基相对旋转角36,每两个碱基垂直距离为0.34nm。维持双螺旋结构稳定的因素为:纵向 的碱基堆积力及横向的碱基对间氢键。023、真核细胞主要RNA名称功能特点不均一核RNAhnRNA成熟mRNA前体核内存在时间极短,经剪接成为成熟mRNA信使RNAmRNA合成蛋白质模板5末端帽子结构与3末端多聚A尾,丰度小,种类多,寿命最短转运RNAtRNA转运氨基酸较好稳定性,二级三叶草结构,三级倒L结构,3末端氨基酸臂核糖体RNArRNA核糖体组成部分含量最多核内RNAsnRN
15、A参与hnRNA剪接转运核仁RNAsnoRNArRNA加工修饰胞质RNAscRNA蛋白质内质网定位合成信号识别体组成部分024、 核酸理化性质:强烈紫外吸收;DNA线性高分子溶液粘滞度大于RNA,机械力下易碎;变性与复性。025、比较DNA与RNA不同 戊糖不同,DNA为脱氧核糖,RNA为核糖;嘧啶成分不同,DNA含C、T,RNA含C、U而不含T;DNA多为双链, RNA多为单链且非双螺旋结构。 026、DNA解链温度:在解链过程中,紫外吸收光度变化A260达最大变化值一半时所对应温度为DNA解链温度(融 解温度),即Tm。在Tm时,50%DNA双链打开,DNA的Tm值与DNA长度及碱基C=G
16、含量有关,C=G含量越多,Tm 越高,离子强度越强,Tm越高。小于20bp寡核苷酸片段,其Tm=4(G+C)+2(A+T) 027、酶金属离子 与酶蛋白紧密结合,提取过程不易丢失 与酶蛋白非紧密结合酶单纯酶(仅由氨基酸残基)结合酶(蛋白质部分+非蛋白质部分) (全酶=酶蛋白+辅助因子)金属酶 金属激活酶小分子有机化合物辅酶(与酶蛋白共价结合称为辅基) 金属辅助因子作用:酶活性中心催化基团,参与催化反应,传递电子 连接酶与底物,便于其密切接触。 稳定酶构象。 中和阴离子,降低反应中静电斥力。 辅酶作用:参与酶催化过程,在反应中传递电子、质子或一些基团。 028、酶促反应动力学:研究酶促反应速率及
17、影响因素,包括酶浓度、底物浓度、pH、温度、抑制剂、激活剂等 029、同工酶:催化的化学反应相同,酶蛋白的分子结构、理化性质乃至免疫学性质不同的一组酶。根据国际生化学 会的建议,同工酶是由不同基团或等位基因编码的多肽链或同一基团转录生成的不同mRNA翻译的不同多肽链组成的 蛋白质,翻译后经修饰生成的多分子形式不在同工酶之列。同工酶存在于同一个种属或同一个体的不同组织器官或 同一细胞的不同亚细胞结构中,它在调节代谢上起着重要的作用。 030、酶活性中心:酶分子中与酶的活性密切相关的基团称作酶的必需基团。这些必需基团在一级结构上可能相距甚 远,但在空间结构上彼此靠近,形成具有特点空间结构的区域。该
18、区域能与底物特异结合并将底物转化为产物。这 一区域被称为酶的活性中心。对结合酶来说,辅酶或辅基参与酶活性中心的组成。酶活性中心内的必需基团有两种: 结合基团,其作用是与底物结合,使底物与酶形成酶-底物复合物;催化基团,其作用为影响底物中某些化学键 的稳定性,催化底物发生化学反应,并将其转化为产物。活性中心内的必需基团可同时具有这两方面功能。031、酶原:有些酶在细胞内合成、初分泌或在其发挥催化功能前只是酶的无活性前体,必须在一定条件下,这些酶 的前体水解开一个或几个特定的肽键,导致构象发生改变,表现出酶的活性。这种无活性酶的前体称为酶原。酶原的激活:酶原向酶的转化过程称为酶原的激活。实际上为酶
19、活性中心形成或暴露的过程。激活剂:使酶由无活性变为有活性或使酶活性增加物质,多为金属离子或有机化合物。必须激活剂:激活剂对酶促反应不可缺少,大多金属激活剂为此类。非必须激活剂:激活剂不存在时仍有一定催化活性,加入激活剂可提高酶催化活性,大多有机激活剂为此类。032、变构调节:变构效应是指某些酶分子的活性中心外存在着调节部位,能与体内一些代谢物可逆性结合使酶发生 变构从而改变其活性的现象,使酶发生变构效应的代谢物称为变构剂,多为底物、产物或中间产物。具有变构效应 的酶称为变构酶。根据某效应剂是否使酶对底物的亲和力增加,能否加快反应速率,分为变构激活剂和变构抑制剂。 正、负协同效应,变构酶S形曲线
20、。共价修饰:酶蛋白肽链上的一些基团可与某些化学基团发生可逆的共价结合,从而改变酶的活性,这一过程称为酶 的共价修饰。(磷酸化/去磷酸化、甲基化/去甲基化、乙酰化/去乙酰化、腺苷化/去腺苷化、巯基/二硫键)033、邻近效应与定向排列:在两个以上底物参与的反应中,底物之间必须以正确的方向相互碰撞,才有可能发生反 应,酶在反应中将诸底物结合到酶的活性中心,使它们相互接近并形成有利于反应的正确定向关系。邻近效应与定 向排列使诸底物正确定位于酶的活性中心,这种邻近效应与定向排列实际上是将分子间的反应变成类似于分子内的 反应,从而提高反应速率。034、凡能使酶催化活性下降而不引起酶蛋白变性的物质统称为酶的
21、抑制剂。其多与酶催化中心内外必需基团结合, 从而抑制催化活性。根据抑制剂与酶结合可逆性抑制抑制剂通常以非共价键与酶和(或)酶-底物复合物结合,可通过透析、超滤等方法去除。的紧密程度:不可逆性抑制 抑制剂通常与酶活性中心必需基团以共价键结合,不能用透析、超滤等方法去除。035、三种可逆性抑制作用特点 竞争性抑制:抑制剂的结构与底物结构相似,共同竞争没得活性中心。抑制作用大小与抑制剂和底物浓度及酶对 二者亲和力有关。Km升高,Vm不变。 非竞争性抑制:抑制剂与酶活性中心以外的必需基团结合,不影响酶在结合抑制剂后与底物结合。该抑制作用强弱只与抑制剂浓度有关,Km不变,Vm下降。 反竞争性抑制:抑制剂
22、与酶-底物复合物结合,使酶-底物复合物浓度下降,减少中间产物解离出酶与产物的量。 Km下降,Vm下降。036、米-曼氏方程:E+SESE+P;VmaxSKm+SKm为米氏常数。1VKmVmax11X + SVmax反竞争性抑制条件:单底物反应;反应速率为出速率,产物生成量及逆反应不考虑;S超过E。037、Km和Vm意义Km值等于酶促反应速率为最大速率一半的底物浓度。Km是酶的特性常数之一,只与酶的结构、酶所催化的底物和 外界环境(如温度、pH、离子强度)有关,与酶的浓度无关。Vm即酶完全被底物饱和时的反应速率。 038、酶的专一性 绝对专一性:只能作用特定结构底物,催化一种反应,生成特定结构产
23、物。(脲酶水解尿素生成水和氨) 相对专一性:作用于一类化合物或一种化学键。a -葡萄糖苷酶 a -临界糊精酶葡萄糖039、淀粉的消化a -淀粉酶 淀粉 麦芽糖、麦芽三糖 异麦芽糖、a-临界糊精 立体异构专一性:仅作用于底物分子一种立体异构体。寡糖进一步消化在小肠黏膜纹状缘进行,糖被消化成单糖后才被小肠吸收,经门静脉入肝,葡萄糖转运体称钠离子 依赖型葡萄糖转运体,主要分布于小肠黏膜、肾小管上皮等。 040、糖酵解:在缺氧情况下,葡萄糖分解为乳酸的过程称为糖酵解。糖酵解途径:葡萄糖分解为丙酮酸的过程比较:糖酵解有氧氧化反应条件供氧不足有氧情况进行部位胞液胞液和线粒体关键酶己糖激酶(肝:葡萄糖激酶)
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