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1、目录 第一篇生物分子结构与功能 第一章蛋白质的结构与功能 1.1复习笔记 1.2考研真题详解 第二章核酸的结构与功能 2.1复习笔记 2.2考研真题详解 第三章酶 3.1复习笔记 3.2考研真题详解 第四章聚糖的结构与功能 4.1复习笔记 4.2考研真题详解 第五章维生素与无机盐 5.1复习笔记 5.2考研真题详解 第二篇物质代谢及其调节 第六章糖代谢 6.1复习笔记 6.2考研真题详解 第七章脂质代谢 7.1复习笔记 7.2考研真题详解 第八章生物氧化 8.1复习笔记 8.2考研真题详解 第九章氨基酸代谢 9.1复习笔记 9.2考研真题详解 第十章核苷酸代谢 10.1复习笔记 10.2考研真
2、题详解 第十一章非营养物质代谢 11.1复习笔记 11.2考研真题详解 第十二章物质代谢的整合与调节 12.1复习笔记 12.2考研真题详解 第三篇遗传信息的传递 第十三章真核基因与基因组 13.1复习笔记 13.2考研真题详解 第十四章DNA的生物合成 14.1复习笔记 14.2考研真题详解 第十五章DNA损伤与修复 15.1复习笔记 15.2考研真题详解 第十六章RNA的生物合成 16.1复习笔记 16.2考研真题详解 第十七章蛋白质的生物合成 17.1复习笔记 17.2考研真题详解 第十八章基因表达调控 18.1复习笔记 18.2考研真题详解 第十九章细胞信号转导的分子机制 19.1复习
3、笔记 19.2考研真题详解 第四篇分子医学专题 第二十章常用分子生物学技术的原理及其应用 20.1复习笔记 20.2考研真题详解 第二十一章DNA重组及重组DNA技术 21.1复习笔记 21.2考研真题详解 第二十二章基因结构与功能分析技术 22.1复习笔记 22.2考研真题详解 第二十三章癌基因、肿瘤抑制基因、生长因子 23.1复习笔记 23.2考研真题详解 第二十四章疾病相关基因的鉴定与基因功能研究 24.1复习笔记 24.2考研真题详解 第二十五章基因诊断和基因治疗 25.1复习笔记 25.2考研真题详解 第二十六章组学与医学 26.1复习笔记 26.2考研真题详解 第一篇生物分子结构与
4、功能 第一章蛋白质的结构与功能 1.1复习笔记 一、蛋白质的分子组成 1蛋白质的一般组成 氨基酸是蛋白质的基本结构单位，蛋白质可在酸、碱或蛋白酶的作用下 水解得到氨基酸。所有蛋白质均含有C、H、O、N四种元素，有的蛋白 质还含有P、S等元素。 2氨基酸的结构 组成人体蛋白质的20种氨基酸均属于L-氨基酸（甘氨酸除外），其分 子中的4个基团氨基、羧基、氢原子和R基团均连在同一个-碳原子 上，其中R基团为侧链基团，其通式如图1-1所示。 图1-1-氨基酸的结构通式 3氨基酸的分类 组成人体蛋白质的20种氨基酸依据其侧链结构和理化性质可分为以下5 类： （1）非极性脂肪族氨基酸：有甘氨酸（Gly）、
5、丙氨酸（Ala）、缬氨酸 （Val）、亮氨酸（Leu）、异亮氨酸（Ile）、脯氨酸（Pro）。 （2）极性中性氨基酸：有丝氨酸（Ser）、半胱氨酸（Cys）、甲硫氨酸 （Met）、天冬酰胺（Asn）、谷氨酰胺（Gln）、苏氨酸（Thr）。 （3）芳香族氨基酸：有苯丙氨酸（Phe）、酪氨酸（Tyr）、色氨酸 （Trp）。 （4）酸性氨基酸：有天冬氨酸（Asp）、谷氨酸（Glu）。 （5）碱性氨基酸：有精氨酸（Arg）、赖氨酸（Lys）、组氨酸 （His）。 4氨基酸的理化性质 （1）两性解离及等电点（pI） 两性解离 所有氨基酸都含有碱性的-氨基和酸性的-羧基，因此既可发生酸性解 离也可发生碱性
6、解离，为两性电解质。 等电点 a定义：氨基酸分子所带正负电荷相等时溶液的pH值称为氨基酸的等 电点（pI）。当溶液pHpI时，氨基酸主要以两性离子形式存在；pH pI时，氨基酸主要以正离子形式存在；pHpI时，氨基酸主要以负离子 形式存在。 bpI的计算：通常氨基酸的pI是由-羧基和-氨基的解离常数的负对数 pK1和pK2决定的，即pI1/2（pK1pK2）。 （2）含共轭双键的氨基酸有紫外吸收特征 定义 在近紫外区，色氨酸（Trp）、酪氨酸（Tyr）和苯丙氨酸（Phe）均有 特征吸收峰。其中Trp的最大吸收波长为280nm；Tyr的最大吸收波长为 275nm；Phe的最大吸收波长为257nm
7、。 意义 含有Trp、Tyr和Phe的蛋白质具有紫外吸收能力，一般最大光吸收在 280nm波长处，故可通过测定蛋白质溶液280nm的光吸收值来分析溶液 中蛋白质的含量。 （3）茚三酮反应 在弱碱性溶液中，氨基酸与茚三酮水合物共热时，氨基酸被氧化脱羧、 脱氨，而茚三酮则被还原，其还原物与氨基酸加热产生的氨结合，再与 另一分子茚三酮作用生成蓝紫色化合物的反应称为茚三酮反应。此蓝紫 色化合物在570nm处有最大吸收峰。该反应生成的蓝紫色混合物吸收峰 值的大小与氨基酸释放出的氨量成正比，因此可作为氨基酸定量分析的 方法。 二、蛋白质的分子结构 1蛋白质分子结构的基础 （1）肽键 蛋白质分子是由许多氨基
8、酸通过肽键相连而成的生物大分子。其中肽键 是一种酰胺键，是由一个氨基酸的-氨基和另一个氨基酸的-羧基脱水 缩合形成的化学键，通常用羰基碳和酰胺氮之间的单键表示，参与肽键 的6个原子C1、C、O、N、H、C2位于同一平面，构成肽单元。 图1-2肽键组成示意图 （2）肽 肽是指由一氨基酸的羧基和另一氨基酸的氨基脱水缩合形成的化合物， 又称肽链。通常将十个以下氨基酸残基组成的肽链称为寡肽，更长的肽 链则称为多肽。肽链中的氨基酸分子因脱水缩合而基团不全，被称为氨 基酸残基。 （3）体内存在的重要的生物活性肽 谷胱甘肽（GSH） 谷胱甘肽是由谷氨酸、半胱氨酸和甘氨酸组成的三肽，其分子中半胱氨 酸的巯基是
9、该化合物的主要功能基团，该肽具有以下生物活性： a巯基具有还原性，故GSH可作为还原剂保护体内的蛋白质和酶分 子； b清除体内的过氧化物，而本身被氧化成氧化型谷胱甘肽（GSSG）； c具有嗜核特性，与嗜电子毒物（如致癌物）结合，解除其毒性。 多肽类激素及神经肽 如促肾上腺皮质激素（39肽）、促甲状腺素释放激素（3肽）、催产素 （9肽）、加压素（9肽）等。 2蛋白质的分子结构 蛋白质复杂的分子结构一般分成4个层次，即一级、二级、三级和四级 结构。其中后三者统称为高级结构或空间构象，即一条或数条多肽链上 所有原子和基团在三维空间上的排布。 表1-1蛋白质的分子结构及维系键 （1）蛋白质的一级结构
10、蛋白质的一级结构是指多肽链中氨基酸的排列顺序。其中维持蛋白质一 级结构的主要化学键是肽键，另外蛋白质分子中所有二硫键的位置也属 于一级结构。蛋白质的一级结构是理解蛋白质结构、作用机制、有类同 功能的蛋白质相互关系的基础。 （2）蛋白质的二级结构 常见的蛋白质二级结构有-螺旋、-折叠、-转角和无规卷曲。氨基酸 残基的侧链影响二级结构的形成。 -螺旋结构 a定义 -螺旋是指蛋白质分子中多个肽键平面通过氨基酸-碳原子的旋转，使 多肽链的主链围绕中心轴呈有规律的螺旋式上升、盘旋形成的构象。 b特点 第一，螺旋的走向为顺时针方向，即右手螺旋，氨基酸侧链伸向螺旋外 侧； 第二，每3.6个氨基酸残基螺旋上升
11、一圈（即旋转360），螺距为 0.54nm； 第三，相邻螺圈之间形成氢键，氢键的方向与螺旋长轴基本平形。肽链 中的全部肽键都可形成氢键，以稳固-螺旋结构。 -折叠 -折叠是指两条或多条伸展的多肽链（或一条多肽链的若干肽段）侧向 集聚，通过相邻肽链主链上的N-H与CO之间有规则的氢键，形成的锯 齿状片层结构。 表1-2折叠结构与a-螺旋结构对比 -转角 -转角是指肽链出现180左右转向回折时，形成的U形有规律的二级结 构，由第一个氨基酸残基上的CO隔两个氨基酸残基，与第四个氨基 酸残基上的-N-H形成的氢键来维持其稳定性。-转角的结构较特殊，第 二个残基常为脯氨酸。 无规卷曲 无规卷曲，泛指那些
12、不能被归入明确的二级结构，如折叠片或螺旋的多 肽区段，是一类没有规律的松散结构。 （3）蛋白质的三级结构 蛋白质的三级结构是指多肽链在二级结构的基础上进一步折叠、盘绕成 复杂的空间结构。三级结构涉及蛋白质分子或亚基内所有原子的空间排 布，但不涉及亚基之间的关系。主要靠非共价键来维持。蛋白质三级结 构的形成和稳定主要靠次级键，如疏水作用、盐键、氢键和范德华力。 （4）蛋白质的四级结构 蛋白质的四级结构由具有三级结构的蛋白质分子亚基按一定方式（以非 共价键相连）聚合起来成蛋白质大分子。亚基，又称亚单位，是指具有 三级结构的多肽链。在四级结构中，各亚基间的结合力主要是氢键和离 子键。 （5）超二级结
13、构和结构域 超二级结构和模体（motif） a超二级结构是指由2个或以上具有二级结构的肽段，在空间上相互接 近，形成一个有规则的二级结构组合，如，等。 b模体表示具有特定功能的或作为一个独立结构域一部分的相邻的二 级结构的聚合体，一般被称为功能模体或结构模体，相当于超二级结 构。如锌指结构。 结构域 结构域是在二级结构的基础上，多肽链进一步折叠形成的结构紧密稳 定，并各行其功能的区域。具有较为独立的三维结构。 三、蛋白质结构与功能的关系 1蛋白质一级结构是高级结构与功能的基础 （1）一级结构是空间构象和蛋白质生物学功能的基础； （2）一级结构相似的蛋白质具有相似的高级结构与功能； （3）氨基酸
14、序列提供重要的生物进化信息； （4）重要蛋白质的氨基酸序列改变可引起疾病，如血红蛋白质异常病变 导致镰刀型贫血病。 2蛋白质的高级构象决定蛋白质的功能 以血红蛋白（Hb）与肌红蛋白（Mb）举例说明，血红蛋白亚基与肌红 蛋白亚基相似，也具有相似的功能；此外，蛋白质构象改变也可引发疾 病，如朊病毒蛋白构象异变引发疯牛病。 （1）血红蛋白与肌红蛋白的结构比较 二者都含有血红素辅基，血红素是铁卟啉化合物。 肌红蛋白是由一条肽链和一个血红素辅基组成的结合蛋白。 血红蛋白是一个由4个亚基（两个亚基和两个亚基）组成的四聚 体。和亚基的三级结构几乎与肌红蛋白相同，只是肽链稍微短一点。 一分子Hb可结合4分子氧
15、。 （2）血红蛋白的构象变化 肌红蛋白的功能是贮存和转运O2到肌肉细胞中。而血红蛋白是红细胞内 运输氧的特殊蛋白质。血红蛋白的别构效应是说明蛋白质三维结构与功 能关系的典型例子。 血红蛋白存在两种主要构象态：T态和R态。氧结合引起血红蛋白构 象发生变化。 aT态又称紧张态，R态又称松弛态。O2对R态血红蛋白的亲和力明显 高于T态，并且氧的结合更稳定了R态。缺氧时T态更加稳定，因此T态 是去氧血红蛋白的主要构象，作为T态的去氧血红蛋白有专一的氢键和 盐桥起着稳定作用。 bR态是氧合血红蛋白的主要构象。 cT态结合O2后转变成R态，并使分子内一些盐桥断裂。 当氧与血红蛋白分子中1个亚基血红素的铁结
16、合后，血红蛋白发生别 构效应使它所在亚基的盐键破裂，从而使原来结合变得松散，易与氧结 合；盐键的断裂使-亚基与氧结合的速度加快。氧合反应最后使盐键全 部断裂，整个血红蛋白的分子就成为氧合血红蛋白的构象，大大提高了 氧的结合。 （3）血红蛋白和肌红蛋白的氧合曲线 血红蛋白含4个亚基，具有别构作用。血红蛋白的氧合具有正协同性 同促效应，即一个O2的结合增加同一血红蛋白分子中其余亚基与O2的亲 和力，它的氧合曲线呈S形。 肌红蛋白只有一条多肽链，没有别构作用，它的氧合曲线是直角双曲 线（图1-3）。 故Mb易与O2结合，而Hb与O2的结合在O2分压较低时较难。 图1-3肌红蛋白和血红蛋白的氧合曲线 四、蛋白质的理化性质 1蛋白质的两性电离、等电点和电泳 （1）蛋白质为两性电解质，其分子除两端的氨基和羧基可解离外，氨基 酸残基侧链中某些基团，在一定pH条件下的溶液中都可解离成带负电 荷或正电荷的基团。 （2）蛋白质的等电点 蛋白质的等电点（pI）是指蛋白质所带的正电荷数与负电荷数相等时 溶液的pH。 蛋白质溶液的pH大于等电点时，该蛋白质颗粒带负电荷，反之则带 正电荷。 （3）电泳：蛋白质在溶
