高级生物化学复习资料
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高级生物化学复习资料一名词解释1、复性:DNA复性(renaturation):变性DNA在适当条件下,又可使两条彼此分开的链重新缔合成为双螺旋结构,这一现象称为复性。
2、变性:指DNA分子中的双螺旋结构解链为无规则线性结构的现象。
3、分子杂交:当两条不同来源的DNA链或DNA链与RNA链之间存在互补顺序时,在复性时可发生碱基互补配对形成局部双螺旋区,称分子杂交4、构象:指一个分子结构中的一切原子绕共价单键旋转时产生的不同空间排列方式。
一种构象变成另一种构象不涉及共价键的形成或破坏。
5、二面角:只有α碳原子连接的两个键(C—N和C -C)是单键,能自由旋转。
环绕C —N键旋转的角度为Φ,环绕Cα—C键旋转的角度称Ψ多肽链的主链骨架构象,是由一系列ɑ-碳原子的成对二面角所决定的。
也就是说,二面角决定多肽链主链骨架的构象。
6、超二级结构:在蛋白质中,某些相邻的二级结构单位(α—螺旋、β—折叠、β—转角、无规卷曲)组合在一起,相互作用,从而形成有规则的二级结构集合体,充当更高层次结构的构件,称为超二级结构。
7、结构域:对于较大的球蛋白分子,一条长的多肽链,在超二级结构的基础上,往往组装成几个相对独立的球状区域,彼此分开,以松散的单条肽链相连。
这种相对独立的球状区域,称为结构域。
8、酶活性中心:是指酶分子中直接与底物结合,并和酶催化作用直接有关的基团所构成的微区。
9、共价催化:某些酶可以和底物形成一个反应活性很高的不稳定的共价中间产物,这个中间产物极易变成过渡态,因此反应的活化能大大降低。
共价催化分为亲核催化和亲电催化。
10、亲和催化:是指酶活性中心的亲核催化基团提供一对电子,与底物分子中缺少电子具有部分正电荷的碳原子形成共价键,从而产生不稳定的共价中间物。
11、Km值:Km值等于酶促反应速度为最大反应速度一半时的底物浓度,单位是mol/L。
12、可逆性抑制作用:抑制剂通常以非共价键与酶或酶-底物复合物可逆性结合,使酶的活性降低或丧失;抑制剂可用透析、超滤等方法除去。
高级生物化学知识点讲解高级生物化学知识点讲解高级生物化学篇一:高级生物化学1、Meselson半保留复制的证明思想1958年Meselson和Stahl利用氮标记技术在大肠杆菌中首次证实了DNA的半保留复制。
他们将大肠杆菌放在含有15N标记的NH4Cl培养基中繁殖,使所有的大肠杆菌DNA被15N所标记,可以得到15N-DNA。
由于15N-DNA的密度比普通DNA(14N-DNA)的密度大,在氯化铯密度梯度离心时,两种密度不同的DNA分布在不同的区带。
然后将细菌转移到含有14N标记的NH4Cl培养基中进行培养,在培养不同代数时,收集细菌,裂介细胞,用氯化铯(CsCl)密度梯度离心法观察DNA所处的位置。
在重培养基中培养出的(15N)DNA显示为一条重密度带。
转入轻培养基中繁殖两代。
第一代所有DNA的密度介于15N-DNA和14N-DNA之间,即形成了DNA分子的一半含有15N,另一半含有14N的杂合分子。
第二代后,14N分子和14N-15N杂合分子等量出现。
若在继续培养,可以看到14N-DNA分子增多。
当把14N-15N杂合分子加热时,它们分开成14N链和15N链。
这就充分证明了。
在DNA复制时原来的DNA分子可被分成两个亚单位,分别构成子代分子的一半,这些亚单位经过许多代复制仍然保持着完整性。
由此可以证明大肠杆菌的复制遵循预想中的半保留复制方式。
2、尼伦伯格对于遗传密码的破译思想1961-1962年,尼伦伯格和马太采用了蛋白质的体外合成技术,破译了第一个遗传密码:(1)实验思路:利用蛋白质的体外合成技术,以人工合成的RNA作模板合成多肽,确定氨基酸与密码子的对应关系。
(2)实验步骤:1)提出大肠杆菌的破碎细胞液加入试管(除去原DNA和mRNA)2)添加20种氨基酸(分五组,每个试管各加四种氨基酸)3)加入人工合成的RNA(多聚尿嘧啶核苷酸)4)合成多肽(只在加入酪氨酸、苯丙氨酸、半胱氨酸、丝氨酸的试管中出现多肽链)5)运用同样方法将上述四种氨基酸分别加入装有多聚U的四个试管(加入苯丙氨酸的试管中出现多肽链)(3)实验结论:尿嘧啶的碱基序列可编码由苯丙氨酸组成的多肽链,结合克里克提出的三个碱基编码一个氨基酸的实验结论,可以得出苯丙氨酸的密码子是UUU。
一、名词解释(20分,每题2分)必需脂肪酸:必需脂肪酸之所以是人体不可缺少的营养素,主要有以下功能1)是磷脂的重要组成成分:磷脂是细胞膜的主要结构成分,所以必需脂肪酸与细胞膜的结构和功能直接相关2)亚油酸是合成前列腺素的前体:后者具有多种生理功能,如使血管扩张和收缩、神经刺激的传导等等3)与胆固醇的代谢有关:体内约70%的胆固醇与必需脂肪酸酯化成酯,被转运和代谢。
糖酵解:葡萄糖或糖原在组织中进行类似发酵的降解反应过程。
最终形成乳酸或丙酮酸,同时释出部分能量,形成ATP供组织利用。
β-氧化:脂肪酸氧化生成乙酰辅酶A的途径。
脂肪酸活化成脂酰辅酶A后,逐步氧化脱下乙酰辅酶A。
每次氧化从β碳原子开始,故名。
酶的共价调节:通过对其它酶对其多肽链上某些基团进行可逆的共价修饰,使之处于活性与非活性的互变状态,从而调节酶的活性。
核酸杂交:两条核酸单链可以通过序列互补形成双链化合物的过程。
有DNA-DNA、DNA-RNA、RNA-RNA等杂交类型。
核酸杂交是一种很重要的、被广泛应用的技术,如设计反义核酸、合成探针等。
DNA 芯片:DNA芯片又叫做基因芯片(gene chip)或基因微阵列(microarray),寡核酸芯片,或DNA微阵列,它是通过微阵列技术将高密度DNA片段阵列以一定的排列方式使其附着在玻璃、尼龙等材料上面。
由于常用计算机硅芯片作为固相支持物,所以称为DNA芯片。
蛋白质的二级结构:指蛋白质多肽链本身的折叠和盘绕的方式。
二级结构主要有α-螺旋、β-折叠、β-转角。
常见的二级结构有α-螺旋和β-折叠。
二级结构是通过骨架上的羰基和酰胺基团之间形成的氢键维持的,氢键是稳定二级结构的主要作用力。
核酶:是具有催化功能的RNA分子,是生物催化剂,可降解特异的mRNA序列。
核酶又称核酸类酶、酶RNA、核酶类酶RNA。
它的发现打破了酶是蛋白质的传统观念。
酶工程酶制剂在工业上的大规模应用,主要由酶的生产、酶的分离纯化、酶的固定化和生物反应器四个部分组成。
高级生物化学复习资料第一章蛋白质的结构与功能蛋白质的一级结构:指多肽链中氨基酸残基的数目、组成及其排列顺序(N-端→C-端),即由共价键维系的多肽链的一维(线性)结构,不涉及空间排列。
蛋白质的二级结构:是多肽链主链在氢键等次级键作用下折叠成的构象单元或局部空间结构,未考虑侧链的构象和整个肽链的空间排布。
蛋白质的三级结构:则指整个肽链的氨基酸残基侧链基团互相作用以及与环境间的相互作用下形成的三维结构。
蛋白质的四级结构:球状蛋白质通过非共价键彼此缔合在一起,形成的聚集体,称为蛋白质的四级结构。
超二级结构:相邻的二级结构往往形成某种有规律的、空间上可辩认的、更高层次的折叠单元,称为超二级结构或折叠单元,主要涉及这些构象元件在空间上如何聚集。
(若干相邻的二级结构元件(主要是α-螺旋和β-折叠)以及它们之间的联接片段组合在一起,彼此相互作用,形成种类不多的、有规则的二级结构组合或二级结构串,在多种蛋白质中充当三级结构的构件,称为超二级结构。
)结构域:指蛋白质多肽链在二级结构的基础上进一步卷曲折叠成几个相对独立近似球形的组装体,是蛋白质三级结构的基本单位,其为独立的结构、功能和折叠单位。
卷曲密码:多肽链中氨基酸序列包含着决定其三维结构的信息,称为蛋白质卷曲密码或立体化学密码,至今尚未完全破译。
肽平面:由于肽键具有部分双键的性质,肽键两端有关原子(羰基C、羰基O、羰基C连接的Cα、氨基N、氨基H和氨基N连接的Cα)必须处于同一平面,称为肽平面。
拉氏构象图:Ramachandran根据蛋白质中非键合原子间的最小接触距离,确定了哪些成对二面角(Φ、Ψ)所规定的两个相邻肽单位的构象是允许的,哪些是不允许的,并且以Φ为横坐标,以Ψ为纵坐标,在坐标图上标出,该坐标图称拉氏构象图。
天然无序蛋白:有些天然蛋白完全没有或仅有很小一部分形成规正的二级结构元件,整体呈现出伸展、灵活的无序状态,被称为天然无序蛋白质、天然无结构蛋白或天生的变性/去折叠蛋白质。
生物化学复习纲要生物化学复习纲要第一章绪论一、生物化学的概念及其研究内容二、生物化学领域的研究成果和进展(如遗传物质和遗传密码的确定、人类基因组计划、蛋白质组学等)第二章蛋白质化学一、20种常见氨基酸的结构、符号、分类二、氨基酸等电点的概念及其计算三、氨基酸的化学反应(主要是α-氨基参加的反应及与茚三酮反应)四、氨基酸混合物的分析分离(主要是纸层析和离子交换层析的原理)五、蛋白质各级结构的概念及其作用力。
包括肽平面的概念以及α-螺旋结构的要点、结构域的概念。
六、蛋白质一级结构序列分析(主要是N-端、C-端氨基酸残基鉴定方法、几种蛋白水解酶的作用位点)七、蛋白质性质(胶体性质、沉淀作用、变性作用和别构效应)第三章酶化学一、酶的概念及其作用特点二、酶的化学本质及其组成(全酶的作用特点)三、酶的国际系统分类四、酶活力及比活力的概念及有关计算五、酶的专一性六、米氏方程及其计算,米氏常数(Km)的概念七、可逆抑制作用的类型及其动力学曲线八、影响酶促反应速度的因素九、酶活性中心的概念十、影响酶高催化效率的有关因素十一、酶活性的调节(别构酶及其动力学曲线、共价调节酶及酶原激活的本质)第四章核酸化学一、碱基、核苷及核苷酸的结构二、DNA一级、二级结构的特点、作用力(主要是双螺旋结构)三、tRNA一级、二级、三级结构的特点四、真核生物mRNA与原核生物mRNA在结构上的区别(主要是两端)五、核酸的性质(主要是紫外吸收、变性、复性有关内容)六、DNA和RNA的区分方法第五章维生素和辅酶一、各种维生素的生理功能及其缺乏病二、B族维生素的主要辅酶形式第六章糖代谢一、糖酵解定义及反应历程和能量计算二、TCA循环的反应途径及能量计算三、磷酸戊糖途径的特点及生物学意义四、糖异生作用的概念及其关键步骤五、糖原合成及分解代谢及其关键酶第七章生物氧化一、生物氧化的定义、特点二、呼吸链的概念及其组成、产能部位三、氧化磷酸化、底物水平磷酸化、P/O比的概念四、氧化磷酸化的解偶联作用以及化学渗透假说的主要要点五、自由能变化(△G o’)的计算第八章脂代谢一、脂肪酸β-氧化的过程及能量计算二、酮体的组成三、脂肪酸的合成(原料、还原力)四、甘油磷脂的分解与合成五、胆固醇合成的原料第九章氨基酸代谢一、氨基酸脱氨基作用的方式二、以谷氨酸脱氢酶为主的联合脱氨基作用的概念及反应过程三、氨的排泄方式(主要是尿素循环途径)四、必需氨基酸的种类五、一碳单位的概念、种类及来源(哪5种氨基酸可提供一碳单位)第十章核酸代谢一、嘌呤分解代谢及其终产物二、嘌呤、嘧啶核苷酸从头合成的原料及主要路线三、脱氧核糖核苷酸的合成四、DNA半保留复制、半不连续复制的概念及过程五、DNA聚合酶的特点(大肠杆菌DNA聚合酶I、III)六、DNA连接酶催化的反应及能量来源七、DNA损伤修复的方式(主要是切除修复)八、原核生物RNA聚合酶的组成及其催化的转录过程九、启动子和终止子的概念十、真核生物RNA转录后的加工(主要是tRNA和mRNA)十一、逆转录的概念及逆转录酶的活性第十一章蛋白质的生物合成一、遗传密码及其基本特点(包括移码突变、密码子简并性等概念)二、三种核糖核酸在蛋白质生物合成中的作用三、氨基酸活化及氨酰-tRNA合成酶四、蛋白质生物合成的过程(原核生物)五、SD序列和信号肽的概念六、蛋白质生物合成中保证翻译正确性的机制七、蛋白质合成中能量消耗的计算八、蛋白质合成后的加工方式第十二章代谢调控一、代谢调控的三个水平二、代谢途径三个最关键的代谢中间物及其与有关代谢途径联系三、操纵子的概念,熟悉酶诱导和阻遏的操纵子模型作业:一、名词解释1、等电点2、肽平面3、蛋白质的二级结构4、结构域5、别构效应6、Km7、竞争性抑制作用8、酶活性中心9、同工酶10、Tm 11、Cot1/2 12、核酸杂交13、糖酵解14、糖异生作用15、生物氧化16、呼吸链17、氧化磷酸化18、P/O比19、β-氧化20、酮体21、转氨基作用22、联合脱氨基作用23、半不连续复制24、启动子25、密码子26、信号肽27、操纵子28、PCR技术P674:是指通过模拟体内DNA复制方式在体外选择性扩增DNA某个特定区域的技术,包括变性、退火、延伸三个周而复始的步骤。
PART1核酸化学及研究方法名词解释:1.正向遗传学:通过生物个体或细胞的基因组的自发突变或人工诱变,寻找相关的表型或性状的改变。
然后从这些特定性状变化的个体或细胞中找到相应的突变基因,并揭示其功能。
2.核小体组蛋白修饰:核小体组蛋白八聚体中每个组蛋白多肽链的N末端游离在核心之外,常被一些化学基团修饰。
包括①乙酰化:赖氨酸的乙酰化②甲基化:赖氨酸和精氨酸的甲基化③磷酸化:丝氨酸的磷酸化④泛素化:赖氨酸的泛素化3.位点特异性重组:是遗传重组的一类,这类重组依赖于小范围同原序列的联会。
重组也发生在同源的短序列的范围之内,需要位点特异性的蛋白质分子参与催化。
4.转座机制:转座是一个DNA片段从基因组中的一个位置转移到另外一个位置的过程,该DNA片段称转座元件或转座子。
①细菌转座子通过“剪切-黏贴”机制进行转录②转座酶两个不同亚基结合在转座子的特定序列上③两个亚基靠在一起形成有活性的二聚体,导致转座子的切除④转座酶-转座子复合物结合到靶DNA上,通过转座酶的催化将转座子整合到新位点上。
5.基因敲除:利用DNA同源重组原理,用设计的同源片段替代靶基因片段,外源DNA 与受体细胞基因组中序列相同或相近的基因发生同源重组,从而代替受体细胞基因组中的相同/相似的基因序列,整合入受体细胞的基因组中。
此法可产生精确的基因突变,从而达到基因敲除的目的。
6.Sanger双脱氧终止法:主要用于DNA基因分析,是现在应用最多的核酸测序技术(也即第一代DNA测序技术)。
核酸模板在核酸聚合酶、引物、四种单脱氧碱基存在条件下复制或转录时,如果在四管反应系统中分别按比例引入四种双脱氧碱基,只要双脱氧碱基掺入链端,该链就停止延长,链端掺入单脱氧碱基的片段可继续延长。
如此每管反应体系中便合成以共同引物为5’端,以双脱氧碱基为3’端的一系列长度不等的核酸片段。
反应终止后,分四个泳道进行电泳。
以分离长短不一的核酸片段(长度相邻者仅差一个碱基),根据片段3’端的双脱氧碱基,便可依次阅读合成片段的碱基排列顺序。
生物化学复习提纲一、蛋白质化学(一)蛋白质的组成和结构1、氨基酸的结构和分类20 种常见氨基酸的结构通式和特点氨基酸的分类方法(根据侧链性质)2、肽键和多肽链肽键的形成和结构特点多肽链的方向性(N 端和 C 端)3、蛋白质的一级结构定义和测定方法(如 Edman 降解法)一级结构与生物功能的关系4、蛋白质的二级结构α螺旋、β折叠、β转角和无规卷曲的结构特点和形成条件维系二级结构的化学键(氢键)5、蛋白质的三级结构定义和结构特点维系三级结构的化学键(疏水作用、离子键、氢键、范德华力等)6、蛋白质的四级结构概念和多亚基蛋白质的结构特点四级结构与功能的关系(二)蛋白质的性质1、两性解离和等电点蛋白质的两性解离性质等电点的定义和测定方法2、胶体性质蛋白质胶体稳定的原因破坏胶体稳定性的方法(如盐析)3、变性和复性变性的概念和因素(物理因素、化学因素)复性的条件和意义4、沉淀反应盐析、有机溶剂沉淀、重金属盐沉淀等方法的原理和应用5、颜色反应双缩脲反应、茚三酮反应等的原理和应用二、核酸化学(一)核酸的组成和结构1、核苷酸的组成碱基、戊糖和磷酸的结构和种类核苷酸的命名和缩写2、 DNA 的结构DNA 的双螺旋结构模型(Watson 和 Crick 模型)双螺旋结构的特点(碱基互补配对、大沟和小沟等) DNA 的三级结构(超螺旋结构)3、 RNA 的结构mRNA、tRNA、rRNA 的结构特点和功能各种 RNA 在蛋白质合成中的作用(二)核酸的性质1、紫外吸收DNA 和 RNA 的紫外吸收峰值紫外吸收在核酸定量分析中的应用2、变性和复性DNA 变性的概念和特点(增色效应)复性的条件和杂交技术的原理3、核酸的水解酸水解、碱水解和酶水解的特点和产物三、酶学(一)酶的概念和特点1、酶的定义和催化作用酶作为生物催化剂的作用原理酶与一般催化剂的异同点2、酶的特点高效性、专一性、可调节性、不稳定性等3、酶的命名和分类酶的命名方法(系统命名法和习惯命名法)酶的分类(氧化还原酶、转移酶、水解酶、裂合酶、异构酶、合成酶)(二)酶的结构与功能1、酶的活性中心活性中心的概念和组成活性中心与催化作用的关系2、酶原与酶原激活酶原的概念和生理意义酶原激活的机制和实例3、同工酶同工酶的概念和生理意义同工酶在临床上的应用(三)酶的作用机制1、降低反应的活化能活化能的概念酶降低活化能的方式2、酶的催化机制邻近效应和定向效应诱导契合学说酸碱催化、共价催化等(四)影响酶促反应速率的因素1、底物浓度米氏方程和米氏常数的意义底物浓度对反应速率的影响曲线(双曲线)2、酶浓度酶浓度与反应速率的关系3、温度温度对酶促反应速率的影响(最适温度)低温和高温对酶活性的影响4、 pHpH 对酶促反应速率的影响(最适 pH)酶的酸碱稳定性5、抑制剂不可逆抑制剂和可逆抑制剂的作用机制竞争性抑制、非竞争性抑制和反竞争性抑制的特点和动力学特征6、激活剂激活剂的种类和作用机制四、生物氧化(一)生物氧化的概念和特点1、生物氧化的定义和意义生物氧化与体外氧化的异同点2、呼吸链呼吸链的组成成分(NADHQ 还原酶、泛醌、细胞色素还原酶、细胞色素 c、细胞色素氧化酶)呼吸链的电子传递顺序和偶联机制3、 ATP 的生成氧化磷酸化的概念和机制(化学渗透学说)ATP 合酶的结构和作用机制底物水平磷酸化的概念和实例(二)生物氧化过程中能量的产生和转移1、自由能的变化和氧化还原电位自由能变化与反应方向的关系氧化还原电位的概念和测定2、高能化合物高能磷酸化合物(如 ATP、GTP 等)其他高能化合物(如硫酯键、甲硫键等)五、糖代谢(一)糖的消化和吸收1、食物中糖的种类单糖、双糖和多糖的常见类型2、糖的消化参与消化的酶(如淀粉酶、麦芽糖酶等)消化的部位和产物3、糖的吸收吸收的部位和机制(主动运输、被动扩散)(二)糖的无氧氧化1、糖酵解的过程十步反应的具体过程和酶的作用能量的产生和消耗2、糖酵解的生理意义在缺氧条件下为机体提供能量是某些组织和细胞的主要供能方式(三)糖的有氧氧化1、有氧氧化的过程三个阶段(糖酵解、丙酮酸氧化脱羧、三羧酸循环)的反应过程和酶的作用能量的产生和计算2、三羧酸循环反应过程和特点三羧酸循环的生理意义3、有氧氧化的生理意义(四)磷酸戊糖途径1、反应过程氧化阶段和非氧化阶段的反应2、生理意义生成 NADPH 和磷酸核糖(五)糖原的合成与分解1、糖原的合成合成的途径和关键酶2、糖原的分解分解的途径和关键酶3、糖原合成与分解的生理意义(六)糖异生1、糖异生的途径从丙酮酸等非糖物质合成葡萄糖的过程2、糖异生的生理意义维持血糖浓度的相对稳定补充肝糖原储备六、脂代谢(一)脂类的消化和吸收1、脂肪的消化参与消化的酶(如胰脂肪酶等)消化的产物(甘油一酯、脂肪酸等)2、脂类的吸收吸收的部位和方式(二)甘油三酯的代谢1、甘油三酯的合成合成的部位和原料合成的途径(甘油二酯途径、甘油一酯途径)2、甘油三酯的分解脂肪动员的概念和关键酶脂肪酸的β氧化过程(活化、转运、β氧化、能量产生)(三)磷脂的代谢1、磷脂的合成合成的部位和原料常见磷脂(如卵磷脂、脑磷脂等)的合成途径2、磷脂的分解参与分解的酶和产物(四)胆固醇的代谢1、胆固醇的合成合成的部位和原料合成的过程和关键酶2、胆固醇的转化转化为胆汁酸、类固醇激素等的途径七、氨基酸代谢(一)蛋白质的营养作用1、必需氨基酸和非必需氨基酸必需氨基酸的种类食物蛋白质的营养价值评价2、蛋白质的互补作用概念和意义(二)氨基酸的一般代谢1、氨基酸的脱氨基作用转氨基作用、氧化脱氨基作用、联合脱氨基作用的机制和特点体内主要的转氨酶和 L谷氨酸脱氢酶2、氨的代谢氨的来源和去路鸟氨酸循环的过程和生理意义3、α酮酸的代谢生成非必需氨基酸、转变为糖或脂肪(三)个别氨基酸的代谢1、一碳单位的代谢一碳单位的概念和种类一碳单位的载体和来源一碳单位的生理功能2、含硫氨基酸的代谢甲硫氨酸的代谢(SAM、同型半胱氨酸等)半胱氨酸的代谢(牛磺酸、谷胱甘肽等)3、芳香族氨基酸的代谢苯丙氨酸和酪氨酸的代谢(多巴胺、黑色素等)色氨酸的代谢(5-羟色胺等)八、核苷酸代谢(一)嘌呤核苷酸的代谢1、嘌呤核苷酸的合成从头合成的途径和关键酶补救合成的途径和酶2、嘌呤核苷酸的分解代谢最终产物(尿酸)痛风症的发病机制(二)嘧啶核苷酸的代谢1、嘧啶核苷酸的合成从头合成的途径和关键酶补救合成的途径和酶2、嘧啶核苷酸的分解代谢最终产物九、物质代谢的联系与调节(一)物质代谢的相互联系1、糖、脂、蛋白质代谢之间的相互联系糖可以转变为脂肪和蛋白质脂肪不能大量转变为糖和蛋白质蛋白质可以转变为糖和脂肪2、核酸与物质代谢的相互联系核酸的合成需要糖、脂、蛋白质代谢提供原料核酸的代谢产物可以参与物质代谢的调节(二)代谢调节1、细胞水平的调节酶活性的调节(变构调节、共价修饰调节)酶含量的调节(基因表达调控)2、激素水平的调节激素的分类和作用机制激素对物质代谢的调节作用3、整体水平的调节神经系统对物质代谢的调节饥饿和应激状态下物质代谢的变化。
高级生物化学复习资料生物化学作为生命科学领域的重要基础学科,对于深入理解生命现象和生物过程具有至关重要的作用。
高级生物化学则在基础生物化学的基础上,进一步拓展和深化了相关知识,涵盖了更多复杂和前沿的内容。
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一、蛋白质结构与功能蛋白质是生命活动的主要承担者,其结构与功能的关系是高级生物化学中的重点内容。
蛋白质的一级结构是指氨基酸的线性排列顺序。
通过肽键连接的氨基酸序列决定了蛋白质的基本性质和潜在功能。
二级结构包括α螺旋、β折叠、β转角和无规则卷曲等。
α螺旋是常见的结构,每个氨基酸残基沿中心轴旋转 100°,上升 015nm,每圈螺旋包含 36 个氨基酸残基。
β折叠则是通过链间的氢键形成片层结构。
三级结构是指整条多肽链的三维构象,主要由疏水相互作用、氢键、离子键和范德华力等维持其稳定。
例如,肌红蛋白就是具有典型三级结构的蛋白质。
四级结构是指多个亚基聚合形成的蛋白质复合物。
血红蛋白就是由四个亚基组成的具有四级结构的蛋白质。
蛋白质的功能与其结构密切相关。
例如,酶的催化活性依赖于其活性中心的特定结构;抗体通过其可变区的结构与抗原特异性结合。
二、核酸的结构与功能核酸包括脱氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA)。
DNA 是双螺旋结构,两条链反向平行,碱基之间通过氢键互补配对。
A 与 T 配对,G 与 C 配对。
这种碱基互补配对原则是 DNA 复制和遗传信息传递的基础。
RNA 有多种类型,如信使 RNA(mRNA)、转运 RNA(tRNA)和核糖体 RNA(rRNA)等。
mRNA 携带遗传信息,指导蛋白质的合成;tRNA 则在蛋白质合成过程中转运氨基酸;rRNA 是核糖体的组成成分。
核酸在生命活动中具有重要的功能,如遗传信息的储存、传递和表达。
三、酶学酶是生物体内具有催化作用的蛋白质或 RNA。
酶的催化特点包括高效性、专一性、可调节性和不稳定性。
第一章蛋白质化学名词解释氨基酸的等电点肽键结构域四级结构蛋白质等电点蛋白质变性作用蛋白质的复性二.思考题1.氨基酸的分类2.常见氨基酸种类、英文简写、一般结构特点3.蛋白质二级结构种类及特点4.维持蛋白质二级结构及三级结构的作用力5.蛋白质的紫外吸收特点第二章核酸的化学一.名词解释DNA双螺旋结构减色效应增色效应Tm DNA变性复性退火二.思考题1.嘧啶、嘌呤核苷所形成的糖苷键是怎样相连的?假尿嘧啶核苷与尿嘧啶核苷的区别?2.核酸的种类及分布,核酸的组成3.DNA的二级结构是怎样的?其稳定因素是什么?4.DNA双螺旋结构的多态性是怎样的?5.RNA的种类及作用?6.原核与真核细胞的mRNA在结构上的差异(一级结构)?7.tRNA二级结构有那些特点?其作用如何?三级结构?第三章酶学一.名词解释酶全酶多酶体系(多酶复合体)活性中心必需基团 Km 别构酶酶活力比活力同工酶二思考题1.酶作用的专一性可分为哪几类?2.酶的化学本质是什么?近年来对酶的化学本质有何新的看法(补充)?3.影响酶促反应速度的因素有哪些?4.辅助因子按其化学本质分哪两类?在酶促反应中起什么作用?5.举例说明竞争性、非竞争性、反竞争性抑制剂的动力学作用特点。
(如丙二酸,磺胺类药物等)6.诱导锲合学说的内容是什么?其解决了什么问题?7.Km有什么意义?怎样求法?影响Km值变化因素有哪些?8.国际生化协会酶学委员会将酶分为哪几类?醛缩酶、葡萄糖异构酶、谷丙转氨酶各属于第几类酶类?9.别构酶(变构酶)是否属于米氏酶?在调整细胞内各个酶促反应中有何生理学意义?维生素一.名词解释Tpp NAD+ NADP+ NADPH+H+ coASH FH4 FAD FADH2二.思考题1.FAD,FMN,NAD+,NADP+,Tpp是何种维生素的衍生物,在催化反应中起什么作用?2.泛酸、磷酸吡哆醛、生物素、四氢叶酸是哪种辅酶组成成分,这些辅酶有何作用?3.糖酵解过程中需要哪些维生素参与?4.为什么说维生素,尤其是B族维生素对机体新陈代谢很重要?5.脱羧酶、羧化酶、转氨酶的辅酶是什么?熟记书中所列的B族维生素的名称,辅酶形式及生理作用第五章糖代谢1.简述蔗糖的合成与降解途径2.简述淀粉的合成与降解途径3.糖酵解过程定义?是否需要O2,是否发生氧化还原反应?其关键酶是什么?写出关键酶催化的反应结构式。
一。
核酸的结构和功能脱氧核糖核酸(deoxyribonucleicacid,DNA):遗传信息的贮存和携带者,生物的主要遗传物质。
在真核细胞中,DNA主要集中在细胞核内,线粒体和叶绿体中均有各自的DNA。
原核细胞没有明显的细胞核结构,DNA 存在于称为类核的结构区。
核糖核酸(ribonucleicacid,RNA):主要参与遗传信息的传递和表达过程,细胞内的RNA主要存在于细胞质中,少量存在于细胞核中。
DNA分子中各脱氧核苷酸之间的连接方式(3′-5′磷酸二酯键)和排列顺序叫做DNA的一级结构,简称为DNA旋相互盘绕而形成。
?—C配对(碱基配对原则,?结构每隔隔为DNA?氢键??DNADNA构.?RNA类别:?信使RNA(messengerRNA,mRNA):在蛋白质合成中起模板作用;?核糖体RNA(ribosoalRNA,rRNA):与蛋白质结合构成核糖体(ribosome),核糖体是蛋白质合成的场所;?转移RNA(transforRNA,tRNA):在蛋白质合成时起着携带活化氨基酸的作用。
rRNA的分子结构特征:?单链,螺旋化程度较tRNA低?与蛋白质组成核糖体后方能发挥其功能mRNA的分子结构原核生物mRNA特征:先导区+翻译区(多顺反子)+末端序列真核生物mRNA特征:5′-“帽子”(m7G-5′ppp5′-Nmp)+单顺反子+“尾巴”(PolyA)-3′核酸的变性、复性和杂交变性:在物理、化学因素影响下,DNA碱基对间的氢键断裂,双螺旋解开,这是一个是跃变过程,伴有A260增加(增色效应),DNA的功能丧失。
复性:在一定条件下,变性DNA单链间碱基重新配对恢复双螺旋结构,伴有A260减小(减色效应),DNA的功能恢复。
不同来源的DNA单链间或单链DNA与RNA之间只要有碱基配对的区域,在复性时可形成局部双螺旋区,称核酸分子杂交Tm:熔解温度DNA的熔6、计算(1)分子量为3?105的双股DNA分子的长度;(2)这种DNA一分子占有的体积;(3)这种DNA一分子占有的螺旋圈数。
一.生物大分子的结构与功能1.中心法则2.DNA碱基的组成特点(Chargaff规则)1. 同一生物的不同组织的DNA碱基组成相同;2. 同一种生物DNA碱基组成不随生物体的年龄、营养状态或者环境变化而改变;3. 几乎所有的DNA,无论种属来源如何,其腺嘌呤摩尔含量与胸腺嘧啶摩尔含量相同[A]=[T],鸟嘌呤摩尔含量与胞嘧啶摩尔含量相同[G]=[C],总的嘌呤摩尔含量与总的嘧啶摩尔含量相同[A]+[G]=[C]+[T]。
4. 不同生物来源的DNA碱基组成不同,表现在A+T/G+C比值的不同。
这些结果后来为DNA的双螺旋结构模型提供了一个有力的佐证。
3.DNA双螺旋结构要点:(1)DNA分子由两条反向平行的多核苷酸链构成双螺旋结构。
两条链围绕同一个“中心轴”形成右手螺旋,螺旋表面有一条大沟和一条小沟。
(2)嘌呤碱和嘧啶碱层叠于螺旋内侧,碱基平面与纵轴垂直,碱基之间的堆积距离为0.34nm 。
磷酸与脱氧核糖在外侧,彼此之间通过磷酸二酯键连接,形成DNA的骨架。
糖环平面与中轴平行。
(3)双螺旋的直径为2nm,顺轴方向每隔0.34nm有一个核苷酸,两个核苷酸之间的夹角为36º,因此,沿中心轴每旋转一周有10个核苷酸。
(4)一条多核苷酸链上的嘌呤碱基与另一条链上的嘧啶碱基以氢键相连,匹配成对,配对的原则是A= T之间形成二个氢键,G C之间形成三个氢键。
因此,DNA的一条链为另一条链的互补链。
4.mRNA的一级结构特点:(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,形成帽子结构:m7GpppN m-。
(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。
5.tRNA的二级结构:单链、三叶草形、四臂四环6.核酸的溶解特性:RNA和DNA都是极性的化合物,两者都微溶于水,不溶于乙醇、乙醚、氯仿等有机溶剂。
它们的钠盐易溶于水。
7.核酸的紫外吸收特性:吸收峰是260nm;变性增色,复性减色。
8.Tm值:通常把热变性过程中光吸收达到最大吸收一半时的温度称为该DNA的熔点或熔解温度,用Tm表示。
DNA的Tm值与以下因素有关:(1)、DNA的均一性:均一性愈高的样品,熔解过程的温度范围愈小。
(2)、G-C的含量:(G-C)%=(tm-69.3)x2.44(3)、介质离子强度:介质离子强度较低,DNA的tm也低。
9.OD260的应用:(1)DNA或RNA的定量;(2)判断核酸样品的纯度:DNA纯品: OD260/OD280 = 1.8;RNA纯品: OD260/OD280 = 2.010.变性:(1)、DNA变性的概念:指DNA分子中的双螺旋结构解链为无规则线性结构的现象。
(2)、DNA变性的本质:维持双螺旋稳定性的氢键断裂,碱基间的堆积力遭到破坏,但不涉及到其一级结构的改变。
(3)、导致DNA变性的因素:凡能破坏双螺旋稳定性的因素,如加热、极端的pH、有机试剂甲醇、乙醇、尿素及甲醛等,均可引起核酸分子变性。
11.复性:DNA复性(renaturation):变性DNA在适当条件下,又可使两条彼此分开的链重新缔合成为双螺旋结构,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(annealing) 。
12.分子杂交:当两条不同来源的DNA链或DNA链与RNA链之间存在互补顺序时,在复性时可发生碱基互补配对形成局部双螺旋区,称分子杂交。
应用:核酸杂交技术是目前研究核酸结构、功能常用手段之一。
用来检验核酸的缺失、插入;制备特定的探针(probe)通过杂交技术可进行基因的检测和定位研究。
13.PCR:PCR即聚合酶链反应,是模拟体内DNA复制条件,应用DNA聚合酶特异性扩增某一DNA片段的技术。
体外程序化的DNA合成技术。
二、蛋白质的结构与功能1.氨基酸的分类:非极性氨基酸、酸性氨基酸、碱性氨基酸、非解离的极性氨基酸2.构象:蛋白质的多肽链并非线性伸展,而是以一定的方式折叠成特定的空间结构,并在此基础上产生特有的功能。
(构象不涉及共价键的形成或破坏。
指一个分子结构中的一切原子绕共价单键旋转时产生的不同空间排列方式。
一种构象变成另一种。
)3.超二级结构:在蛋白质中,某些相邻的二级结构单位(α—螺旋、β—折叠、β—转角、无规卷曲)组合在一起,相互作用,从而形成有规则的二级结构集合体,充当更高层次结构的构件,称为超二级结构。
4.结构域:对于较大的球蛋白分子,一条长的多肽链,在超二级结构的基础上,往往组装成几个相对独立的球状区域,彼此分开,以松散的单条肽链相连。
这种相对独立的球状区域,称为结构域。
5.氨基酸的等电点:在某一PH的溶液中,氨基酸解离成阳离子和阴离子的趋势及程度相等,成为兼性离子,呈电中性,此时的溶液ph称该氨基酸的等电点。
6.蛋白质的构象单元:α-螺旋、β-折叠、β-转角、无规卷曲7.α-螺旋的特征:(1)多肽链主链骨架围绕一个中心轴一圈又一圈地上升,从而形成了一个螺旋式的构象,每一圈包含3.6个氨基酸残基,每圈螺距0.54nm,每个氨基酸残基沿轴上升0.15nm,绕轴旋转100°。
(2)相邻的螺旋之间形成链内的氢键。
即:一个肽平面上的C=O基氧原子与其前的第三个肽平面上的N—H基氢原子生成一个氢键:C=O…H—N。
氢键封闭环本身包含13个原子。
α—螺旋允许所有肽键都能参与链内氢键的形成。
因此,α—螺旋是相当稳定的。
通常用Sn表达式描述螺旋,S表示螺旋每圈包含的氨基酸残基数,n表示每个氢键间包含的原子数,上述α-螺旋可表示为3.613。
(3)与α-碳原子相连的R侧链,位于α-螺旋的外侧,对α-螺旋的形成和稳定性有较大的影响。
(4)α-螺旋有左手和右手之分。
天然蛋白质中的α-螺旋绝大多数都是右手螺旋。
8.分子病:由于基因突变导致蛋白质一级结构发生变异,使蛋白质的生物学功能减退或丧失,甚至造成生理功能的变化而引起的疾病,称为“分子病”。
9.盐析技术概念及原理概念:在蛋白质溶液中,加入大量高浓度的中性盐如硫酸胺、氯化钠、硫酸钠等,使蛋白质从溶液中析出,称为蛋白质的盐析。
盐析的机理:破坏蛋白质的水化膜,中和表面的净电荷。
三、酶学1.酶的分子组成:(1)单纯酶:分子只由氨基酸构成。
(2)结合酶:酶蛋白+辅助因子(小分子有机物和金属离子),酶蛋白决定反应特异性,辅助因子决定反应的种类和性质2.酶的活性中心:是指酶分子中直接与底物结合,并和酶催化作用直接有关的基团所构成的微区。
酶的活性中心有两个功能部位:一是结合部位,一定的底物靠此部位结合到酶分子上;一个是催化部位,底物分子中的化学键在此处被打断或形成新的化学键,从而发生一定的化学反应。
3.酶活性中心的研究方法:(1)X-射线衍射分析法不仅可以了解哪些基团与酶的催化作用有关,还可以判断这些基团所处的相对位置与实际状态。
(2)化学修饰法亲和标记法胰凝乳蛋白酶活性中心的标记(3)定点诱变法4.共价催化:某些酶可以和底物形成一个反应活性很高的不稳定的共价中间产物,这个中间产物极易变成过渡态,因此反应的活化能大大降低。
共价催化分为亲核催化和亲电催化。
5.亲核催化:是指酶活性中心的亲核催化基团提供一对电子,与底物分子中缺少电子具有部分正电荷的碳原子形成共价键,从而产生不稳定的共价中间物。
6.米氏方程6.米氏常数Km :K m是酶促反应速度为最大反应速度一半时的底物浓度。
其单位为浓度单位,一般用mol/L或mmol/L表示。
K m是酶的特征性常数之一。
与酶的性质、酶所催化的底物和酶促反应条件(如温度、pH、有无抑制剂等)有关,与酶的浓度无关。
Km可近似表示酶对底物的亲和力并判断酶的最佳底物。
7.不可逆抑制作用:抑制剂与酶的必需基团以共价键结合而引起酶活力丧失,不能用透析、超滤等物理方法除去抑制剂而使酶复活,称为不可逆抑制。
常见的不可逆抑制剂有:有机磷化合物、有机汞、砷化合物、重金属盐、烷化试剂、氰化物、CO。
8.可逆性抑制作用:包括竞争性抑制、非竞争性抑制、反竞争性抑制(1)竞争性抑制:抑制剂与底物的结构相似,能与底物竞争酶的活性中心,从而阻碍ES复合物的形成,使酶的活性降低。
这种抑制作用称为竞争性抑制作用。
Vmax不变,Km增大。
(2)非竞争性抑制:底物和抑制剂与酶的结合没有竞争性。
底物和酶结合后还可与抑制剂结合,同样抑制剂与酶结合后还可能与底物结合;即酶可以同时和抑制剂及底物结合,形成酶-底物-抑制剂三元复合物;但后者不能转变为产物。
Km不变,Vmax减小。
(3)反竞争性抑制:抑制剂不与酶结合,只与ES复合物结合。
当反应体系中存在反竞争性抑制剂时,不仅不排斥E和S的结合,反而增加了二者的亲和力;这与竞争性抑制作用恰巧相反,故称为反竞争性抑制用。
V max降低,K m降低9.别构调节:酶分子的非催化部位与某些化合物可逆地非共价结合后发生构象的改变,进而改变酶活性状态,称为酶的别构调节。
10.共价修饰调节:酶蛋白肽链上某些残基在不同催化单向反应的酶的催化下发生可逆的共价修饰(covalent modification),从而引起酶活性的改变,这种调节称为酶的化学修饰(chemical modification)调节又称共价修饰调节。
11.同工酶:指生物体内催化相同反应而分子结构不同的酶12.核酶:具有酶促活性的RNA称为核酶。
(1)Ⅰ类内含子剪切机制:借助于鸟苷酸或鸟苷的作用,内含子自我催化,通过二次转酯反应完成拼接,切下IVS。
(2)Ⅱ类内含子的剪切机制:也是由内含子自我催化完成,但转酯反应无鸟苷的参与,两次转酯反应后内含子形成套索结构而切下。
13.抗体酶:抗体酶或催化抗体(Catalytic antibody) 是一种具有催化功能的抗体分子,在其可变区赋予了酶的属性。
它是利用现代生物学与化学的理论与技术交叉研究的成果,是抗体的高度选择性和酶的高效催化能力巧妙结合的产物。
14.抗体酶的应用(1)为制备具有高催化效率及位点特异性的蛋白裂解酶提供了一条治疗、预防疾病的新途径。
(2)利用抗体酶技术得到的疫苗,称为抗体疫苗。
抗体疫苗是用病原体关键性蛋白质过渡态模拟物免疫动物,从而得到能特异水解该蛋白质的抗体酶。
(3)用人工抗体酶的被动免疫也许能阻断可卡因上瘾,达到戒毒目的。
(4)目前正在发展一种称为抗体介导前药治疗(ADEPT)技术。
即将能水解前药释放肿瘤细胞毒剂的酶和肿瘤专一性抗体相偶联,这样酶就会通过和肿瘤结合的抗体而存在于细胞的表面。
四、生物膜与细胞信号转导1.生物膜:生物膜是细胞质膜和细胞内膜系统的总称。
包括质膜、线粒体膜、高尔基体膜、内质网系膜、溶酶体膜、过氧化酶体膜、核膜等。