生化知识点总结

生化知识点总结

一、蛋白质结构与功能。

1. 氨基酸。

- 结构特点：氨基酸是蛋白质的基本组成单位，具有共同的结构通式，即中心碳原子连接一个氨基、一个羧基、一个氢原子和一个侧链基团（R基）。不同的氨基酸R基不同，这决定了氨基酸的性质差异。

- 分类：根据R基的化学结构可分为脂肪族氨基酸、芳香族氨基酸、杂环族氨基酸等；根据R基的极性可分为非极性氨基酸、极性中性氨基酸、酸性氨基酸和碱性氨基酸。

- 理化性质：

- 两性解离：氨基酸分子中既含有酸性的羧基，又含有碱性的氨基，在不同的pH溶液中可发生两性解离，当溶液pH等于其等电点（pI）时，氨基酸呈电中性。

- 紫外吸收：色氨酸、酪氨酸在280nm波长附近有最大紫外吸收峰，可用于蛋白质的定量分析。

2. 蛋白质的一级结构。

- 定义：蛋白质的一级结构是指多肽链中氨基酸的排列顺序。主要化学键为肽键，有些蛋白质还包括二硫键。

- 意义：一级结构是蛋白质空间构象和特异生物学功能的基础。例如，镰刀型红细胞贫血病就是由于β - 球蛋白N端第6个氨基酸残基由正常的谷氨酸被缬氨酸取代，导致蛋白质的一级结构改变，进而引起其空间结构和功能的异常。

3. 蛋白质的二级结构。 - 定义：蛋白质分子中某一段肽链的局部空间结构，也就是该段肽链主链骨架原子的相对空间位置，不涉及氨基酸残基侧链的构象。

- 主要形式：

- α - 螺旋：多肽链主链围绕中心轴呈有规律的螺旋式上升，每3.6个氨基酸残基螺旋上升一圈，螺距为0.54nm。其稳定因素是每个肽键的N - H和第四个肽键的C=O形成的氢键。

- β - 折叠：多肽链充分伸展，相邻肽段之间折叠成锯齿状结构，靠链间氢键维系。可分为平行式和反平行式β - 折叠。

- β - 转角：常发生于肽链进行180°回折的转角处，由4个氨基酸残基组成，第二个残基常为脯氨酸。

- 无规卷曲：没有确定规律性的肽链结构。

4. 蛋白质的三级结构。

- 定义：整条多肽链中全部氨基酸残基的相对空间位置，也就是整条肽链所有原子在三维空间的排布位置。

- 稳定因素：主要靠疏水键、离子键、氢键和范德华力等次级键维持，某些蛋白质中还有二硫键。

5. 蛋白质的四级结构。

- 定义：蛋白质分子中各个亚基的空间排布及亚基接触部位的布局和相互作用。亚基是指具有独立三级结构的多肽链，单独存在时没有生物学功能。

- 稳定因素：主要是疏水作用，其次是氢键、离子键等。

二、核酸的结构与功能。

1. 核酸的化学组成。 - 基本组成单位：核苷酸，由磷酸、戊糖和含氮碱基组成。

- 戊糖：RNA中的戊糖是核糖，DNA中的戊糖是脱氧核糖。

- 含氮碱基：

- 嘌呤碱：腺嘌呤（A）和鸟嘌呤（G）。

- 嘧啶碱：胞嘧啶（C）、胸腺嘧啶（T，仅存在于DNA中）和尿嘧啶（U，仅存在于RNA中）。

2. DNA的结构。

- 一级结构：指DNA分子中脱氧核苷酸的排列顺序，其基本化学键为3',5' - 磷酸二酯键。

- 二级结构：

- 双螺旋结构模型的要点：

- DNA由两条反向平行的多核苷酸链围绕同一中心轴构成右手螺旋结构。

- 磷酸和脱氧核糖位于螺旋外侧，形成DNA的骨架；碱基位于螺旋内侧，两条链上的碱基按互补配对原则（A=T，G = C）通过氢键相连。

- 双螺旋的直径为2nm，螺距为3.4nm，每个螺旋包含10个碱基对。

- 高级结构：在双螺旋结构基础上进一步扭曲折叠形成超螺旋结构，分为正超螺旋和负超螺旋。

3. RNA的结构与功能。

- mRNA（信使RNA）：

- 结构特点：真核生物mRNA的5'端有帽子结构（m7GpppN），3'端有多聚腺苷酸尾（polyA尾）。 - 功能：作为蛋白质合成的模板，将DNA中的遗传信息传递到核糖体，指导蛋白质的合成。

- tRNA（转运RNA）：

- 结构特点：二级结构为三叶草形，含有氨基酸臂、反密码子环等结构。三级结构为倒L形。

- 功能：在蛋白质合成过程中，特异性识别mRNA上的密码子，转运相应的氨基酸到核糖体上。

- rRNA（核糖体RNA）：

- 功能：是核糖体的组成成分，参与蛋白质合成过程中的肽键形成等反应。

三、酶。

1. 酶的分子结构与功能。

- 酶的化学本质：绝大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA（核酶）。

- 酶的活性中心：酶分子中与底物特异性结合并催化底物转化为产物的特定区域，由结合基团和催化基团组成。

2. 酶促反应的特点。

- 高效性：酶的催化效率比无机催化剂高得多。例如，脲酶催化尿素水解的速度比酸催化快1014倍。

- 特异性：一种酶只能作用于一种或一类底物，包括绝对特异性、相对特异性和立体异构特异性。

- 可调节性：酶的活性和含量可受多种因素调节，如变构调节、共价修饰调节等。

3. 酶促反应动力学。 - 底物浓度对酶促反应速度的影响：

- 米氏方程：v = frac{V_max[S]}{K_m+[S]}，其中v为反应速度，V_max为最大反应速度，[S]为底物浓度，K_m为米氏常数，K_m值等于反应速度为最大反应速度一半时的底物浓度。

- 当[S]ll K_m时，v=frac{V_max}{K_m}[S]，反应速度与底物浓度成正比；当[S]gg K_m时，v = V_max，反应速度达到最大，不再随底物浓度增加而增加。

- 酶浓度对酶促反应速度的影响：在底物充足等条件下，酶促反应速度与酶浓度成正比。

- 温度对酶促反应速度的影响：在一定温度范围内，酶促反应速度随温度升高而加快，但超过某一温度后，反应速度随温度升高而降低，这一温度称为酶的最适温度。

- pH对酶促反应速度的影响：酶在某一pH下活性最高，这一pH称为酶的最适pH。

四、糖代谢。

1. 糖的无氧氧化（糖酵解）

- 反应部位：胞浆。

- 反应过程：包括10步反应，可分为两个阶段。第一阶段是葡萄糖磷酸化生成1,6 - 二磷酸果糖，消耗2分子ATP；第二阶段是1,6 - 二磷酸果糖裂解为两分子丙酮酸，同时产生4分子ATP和2分子NADH。

- 关键酶：己糖激酶（或葡萄糖激酶）、磷酸果糖激酶 - 1、丙酮酸激酶。

- 生理意义：在缺氧情况下迅速提供能量，是某些细胞在氧供应正常时的重要供能途径，如红细胞、视网膜等。

2. 糖的有氧氧化。 - 反应部位：胞浆和线粒体。

- 反应过程：

- 第一阶段：糖酵解途径，在胞浆中葡萄糖生成丙酮酸。

- 第二阶段：丙酮酸氧化脱羧生成乙酰CoA，反应在线粒体中进行，由丙酮酸脱氢酶复合体催化，这一过程产生1分子NADH。

- 第三阶段：三羧酸循环（TCA循环），在线粒体中进行，乙酰CoA与草酰乙酸缩合生成柠檬酸开始，经过一系列反应又重新生成草酰乙酸，每循环一次消耗1分子乙酰CoA，产生3分子NADH、1分子FADH₂和1分子GTP。

- 关键酶：丙酮酸脱氢酶复合体、柠檬酸合酶、异柠檬酸脱氢酶、α - 酮戊二酸脱氢酶复合体。

- 生理意义：是机体获取能量的主要方式，1分子葡萄糖经有氧氧化可生成30或32分子ATP。

3. 磷酸戊糖途径。

- 反应部位：胞浆。

- 反应过程：包括氧化反应和非氧化反应两个阶段。氧化反应阶段生成NADPH和核糖 - 5 - 磷酸；非氧化反应阶段进行基团转移反应，将核糖 - 5 - 磷酸转变为糖酵解的中间产物。

- 关键酶：葡萄糖 - 6 - 磷酸脱氢酶。

- 生理意义：生成NADPH，为生物合成提供还原力；生成核糖 - 5 - 磷酸，为核苷酸合成提供原料。

4. 糖原的合成与分解。

- 糖原合成： - 反应部位：主要在肝脏和肌肉组织的胞浆中。

- 合成过程：葡萄糖首先磷酸化生成葡萄糖 - 6 - 磷酸，再转变为葡萄糖 - 1 -

磷酸，然后与UTP反应生成UDP - 葡萄糖，UDP - 葡萄糖作为糖原合成的活性葡萄糖供体，在糖原合酶的催化下将葡萄糖残基添加到糖原引物上。

- 关键酶：糖原合酶。

- 糖原分解：

- 反应部位：肝脏和肌肉组织的胞浆中。

- 分解过程：糖原在糖原磷酸化酶的催化下分解为葡萄糖 - 1 - 磷酸，葡萄糖 -

1 - 磷酸转变为葡萄糖 - 6 - 磷酸，在肝脏中葡萄糖 - 6 - 磷酸可被葡萄糖 - 6 -

磷酸酶水解为葡萄糖释放到血液中，而在肌肉中葡萄糖 - 6 - 磷酸主要进入糖酵解途径。

- 关键酶：糖原磷酸化酶。

五、脂类代谢。

1. 甘油三酯的代谢。

- 甘油三酯的合成：

- 合成部位：肝脏、脂肪组织和小肠。

- 合成原料：甘油和脂肪酸。甘油主要由糖代谢的中间产物磷酸二羟丙酮还原而来；脂肪酸主要由乙酰CoA合成。

- 合成过程：在肝脏和脂肪组织中，甘油 - 3 - 磷酸途径是甘油三酯合成的主要途径，甘油 - 3 - 磷酸与脂肪酸活化生成的脂酰CoA逐步缩合形成甘油三酯。

- 甘油三酯的分解（脂肪动员）： - 定义：储存在脂肪细胞中的甘油三酯被脂肪酶逐步水解为游离脂肪酸和甘油并释放入血以供其他组织氧化利用的过程。

- 关键酶：激素敏感性脂肪酶（HSL），其活性受多种激素调节，如肾上腺素、胰高血糖素等可激活该酶，胰岛素可抑制该酶。

2. 脂肪酸的β - 氧化。

- 反应部位：除脑组织外的大多数组织的线粒体中。

- 反应过程：包括活化、转运和β - 氧化三个阶段。

- 活化：脂肪酸在胞浆中由脂酰CoA合成酶催化生成脂酰CoA，这一过程消耗2分子ATP。

- 转运：脂酰CoA通过肉碱转运系统进入线粒体。

- β - 氧化：在线粒体中，脂酰CoA经过脱氢、加水、再脱氢和硫解四个步骤，生成1分子乙酰CoA、1分子FADH₂和1分子NADH，每次β - 氧化缩短2个碳原子的脂酰CoA。

- 生理意义：是脂肪酸分解的主要方式，为机体提供大量能量。1分子软脂酸（16C）经β - 氧化可生成106分子ATP。

3. 酮体的生成和利用。

- 酮体的组成：乙酰乙酸、β - 羟丁酸和丙酮。

- 酮体的生成：主要在肝脏线粒体中进行，由脂肪酸β - 氧化生成的乙酰CoA为原料合成。

- 酮体的利用：肝外组织（如心、肾、脑等）线粒体中有活性较高的利用酮体的酶系，可将酮体氧化供能。

- 生理意义：在饥饿或糖供应不足时，酮体可代替葡萄糖成为脑组织等的重要能源。