生物化学总结pdf

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1、- 1 - 生物化学生物化学 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6.25100100g 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-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 Gly G 丝氨酸 Ser S 苯丙氨酸 Phe F 谷氨酸 Glu E 赖氨酸 Lys K 丙氨酸 Ala A 半胱氨酸

2、 Cys C 色氨酸 Trp W 天冬氨酸 Asp D 精氨酸 Arg R 缬氨酸 Val V 蛋氨酸 Met M 酪氨酸 Tyr Y 组氨酸 His H 亮氨酸 Leu L 天冬酰胺 Asn N 异亮氨酸 Ile I 谷氨酰胺 Gln Q 脯氨酸 Pro P 苏氨酸 Thr T 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

3、酸都含碱性的-氨基与酸性的-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（OH-）与氢氧根结合，失质子形成带负电阴离子（-COO-） ，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-氨基与-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 570nm

4、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-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

5、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，由螺旋与两个反向平行折叠三个肽段组成，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：C1、C、O、N、H、C2 位于同一平面，此 6 个处于同一平面的原子构成肽

6、单 元，其中 C1、C2 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） 。 - 2 - 009、结构域：蛋白质的三级结构常可分割为 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

7、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，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

8、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-螺旋、-折叠、-转角、无规卷曲四种。在-螺 旋结构中，多肽链主链围绕中心轴以右手螺旋

9、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-螺旋稳定； -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-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-转角，-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

10、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。 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的三级结 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

11、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 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

12、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。 - 3 - 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

13、 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

14、定排列顺序为 5 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-OH 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。双链间碱基严格按碱基互补配对原则（AT、CG） ，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

15、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 RNA hnRNA 成熟 mRNA 前体 核内存在时间极短，经剪接成为成熟 mRNA 信使 RNA mRNA 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 RNA tRNA 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 RNA rRNA 核糖体组成部分 含量最多 核内 RNA snRNA 参与 hnRNA 剪接转运 核仁 RNA snoRNA rRNA 加工修饰 胞质 RNA scRNA 蛋白质内

16、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260 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 CG 含量有关，CG 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 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）