基础生物化学知识点
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基础生物化学知识点
一、蛋白质
1. 蛋白质的组成：
- 主要由碳、氢、氧、氮等元素组成。
- 基本单位是氨基酸，氨基酸通过肽键连接形成多肽链。
2. 氨基酸的结构：
- 具有一个氨基（-NH₂）、一个羧基（-COOH）、一个氢原子和一个侧链（R 基团）。
- 根据侧链的性质不同，可分为不同的氨基酸类型，如酸性氨基酸、碱性氨基酸、中性氨基酸等。
3. 蛋白质的结构层次：
- 一级结构：指多肽链中氨基酸的排列顺序。
- 二级结构：主要有α-螺旋、β-折叠等，是通过氢键维持的局部空间结构。
- 三级结构：多肽链在二级结构的基础上进一步折叠形成的三维结构，主要由疏水作用、离子键、氢键等维持。
- 四级结构：由多个具有独立三级结构的亚基通过非共价键结合而成。
4. 蛋白质的性质：
- 两性电离：在不同的 pH 条件下，蛋白质可带正电、负电或呈电中性。
- 胶体性质：蛋白质分子颗粒大小在胶体范围，具有胶体的一些特性。
- 变性与复性：在某些物理或化学因素作用下，蛋白质的空间结构被破坏，导致其生物活性丧失，称为变性；变性的蛋白质在适当条件下可恢复其天然构象和生物活性，称为复性。
- 沉淀反应：在适当条件下，蛋白质可从溶液中沉淀出来，如加入盐、有机溶剂等。
二、核酸
1. 核酸的分类：
- 脱氧核糖核酸（DNA）：是遗传信息的携带者。
- 核糖核酸（RNA）：参与遗传信息的表达。
2. 核酸的组成：
- 由核苷酸组成，核苷酸由磷酸、戊糖（DNA 为脱氧核糖，RNA 为核糖）和含氮碱基组成。
- 含氮碱基有腺嘌呤（A）、鸟嘌呤（G）、胞嘧啶（C）、胸腺嘧啶（T，DNA 特有）和尿嘧啶（U，RNA 特有）。
3. DNA 的结构：
- 双螺旋结构：两条反向平行的多核苷酸链围绕同一中心轴相互缠绕，由氢键和碱基堆积力维持稳定。
- 特点：右手螺旋、碱基互补配对（A 与 T 配对，G 与 C 配对）。
4. RNA 的种类和结构：
- mRNA（信使 RNA）：携带遗传信息，从 DNA 转录而来，作为蛋白质
合成的模板。
- tRNA（转运 RNA）：呈三叶草形结构，在蛋白质合成中负责转运氨基酸。
- rRNA（核糖体 RNA）：与蛋白质组成核糖体，是蛋白质合成的场所。
5. 核酸的性质：
- 紫外吸收：核酸中的嘌呤和嘧啶具有紫外吸收特性，最大吸收峰在 260nm
处。
- 变性与复性：与蛋白质类似，核酸在某些条件下也会发生变性和复性。
三、酶
1. 酶的概念：
- 酶是活细胞产生的具有催化作用的生物催化剂。
2. 酶的化学本质：
- 绝大多数酶是蛋白质，少数酶是 RNA。
3. 酶的催化特点：
- 高效性：比一般催化剂的催化效率高得多。
- 专一性：一种酶只能催化一种或一类化学反应。
- 作用条件温和：在温和的条件下（如常温、常压、接近中性的 pH）就能发挥催化作用。
4. 酶的活性中心：
- 酶分子中直接与底物结合并催化底物转化为产物的部位。
- 由结合基团和催化基团组成。
5. 影响酶促反应速度的因素：
- 底物浓度：在一定范围内，酶促反应速度与底物浓度成正比；当底物浓度达到一定程度时，反应速度不再增加，达到最大反应速度。
- 酶浓度：在底物浓度足够高的情况下，酶促反应速度与酶浓度成正比。
- pH：不同的酶有不同的最适 pH，在最适 pH 条件下，酶的活性最高。
- 温度：在一定范围内，酶促反应速度随温度升高而加快；但当温度超过一定值时，酶会因热变性而失去活性。
- 抑制剂和激活剂：抑制剂能降低酶的活性，激活剂能提高酶的活性。
四、糖代谢
1. 糖的主要生理功能：
- 提供能量：葡萄糖是细胞的主要能源物质。
- 构成组织细胞的成分：如糖蛋白、糖脂等。
- 参与生物合成：如核酸、蛋白质等的合成。
2. 糖的消化与吸收：
- 食物中的多糖在消化道内被水解为单糖后被吸收。
- 主要吸收部位是小肠，葡萄糖的吸收是通过主动转运方式进行的。
3. 糖的无氧氧化：
- 概念：在无氧条件下，葡萄糖或糖原分解为乳酸并释放少量能量的过程。
- 反应过程：葡萄糖→丙酮酸→乳酸。
- 生理意义：在缺氧情况下为机体提供能量，如肌肉剧烈运动时。
4. 糖的有氧氧化：
- 概念：在有氧条件下，葡萄糖或糖原彻底氧化为二氧化碳和水并释放大量能量的过程。
- 反应过程：葡萄糖→丙酮酸→乙酰辅酶 A→三羧酸循环→氧化磷酸化。
- 生理意义：是机体获取能量的主要方式。
5. 糖异生：
- 概念：非糖物质（如乳酸、甘油、生糖氨基酸等）转变为葡萄糖或糖原的过程。
- 生理意义：在空腹或饥饿状态下维持血糖浓度的相对稳定。
五、脂代谢
1. 脂类的分类：
- 脂肪：即甘油三酯，是体内主要的储能物质。
- 类脂：包括磷脂、糖脂、胆固醇及其酯等，是生物膜的重要组成成分。
2. 脂肪的消化与吸收：
- 在消化道内，脂肪被胆汁乳化后，由胰脂肪酶等水解为甘油和脂肪酸后被吸收。
3. 脂肪的合成：
- 主要在肝脏和脂肪组织中进行，以葡萄糖为原料合成甘油三酯。
4. 脂肪的分解代谢：
- 脂肪动员：储存在脂肪细胞中的甘油三酯在激素敏感性脂肪酶的作用下，逐步水解为甘油和脂肪酸，并释放入血供其他组织利用的过程。
- β-氧化：脂肪酸在细胞质中活化后，进入线粒体，经过一系列酶促反应，逐步氧化分解为乙酰辅酶 A，并释放能量的过程。
5. 胆固醇的代谢：
- 来源：食物摄取和体内合成。
- 转化：可转化为胆汁酸、类固醇激素、维生素 D₂等。
六、生物氧化
1. 生物氧化的概念：
- 物质在生物体内进行氧化分解，释放能量的过程。
2. 生物氧化的特点：
- 在细胞内温和的环境中进行。
- 由一系列酶催化。
- 能量逐步释放，一部分以热能形式散失，一部分储存在 ATP 中。
3. 呼吸链：
- 概念：由一系列递氢体和递电子体按一定顺序排列组成的连锁反应体系，主要功能是将底物脱下的氢传递给氧生成水，并在此过程中释放能量。
- 组成：包括 NADH 氧化呼吸链和琥珀酸氧化呼吸链。
4. 氧化磷酸化：
- 概念：在生物氧化过程中，代谢物脱下的氢经呼吸链传递给氧生成水，同时伴有 ADP 磷酸化生成 ATP 的过程。
- 机制：化学渗透假说，认为电子传递过程中释放的能量使质子（H₂）从线粒体基质侧泵至膜间隙侧，形成跨线粒体内膜的质子电化学梯度，质子顺梯度回流时驱动 ATP 合成酶合成 ATP。
七、氨基酸代谢
1. 氨基酸的来源与去路：
- 来源：食物蛋白质的消化吸收、组织蛋白质的分解和体内合成。
- 去路：合成组织蛋白质、脱氨基作用生成氨和α-酮酸、脱羧基作用生成胺类等。
2. 氨基酸的脱氨基作用：
- 转氨基作用：在转氨酶的催化下，将一种氨基酸的氨基转移到另一种α-酮酸上，生成相应的氨基酸和α-酮酸。
- 氧化脱氨基作用：在氨基酸氧化酶的作用下，氨基酸脱去氨基，生成相应的α-酮酸和氨。
- 联合脱氨基作用：转氨基作用与氧化脱氨基作用联合进行，是体内大多数氨基酸脱氨基的主要方式。
3. 氨的代谢：
- 来源：氨基酸脱氨基作用产生的氨、肠道吸收的氨和肾小管上皮细胞分泌的氨。
- 去路：在肝脏合成尿素、合成谷氨酰胺等。
4. 一碳单位：
- 概念：某些氨基酸在分解代谢过程中产生的含有一个碳原子的基团。
- 生理功能：参与嘌呤、嘧啶的合成等。
八、核苷酸代谢
1. 核苷酸的合成途径：
- 从头合成途径：利用磷酸核糖、氨基酸、一碳单位等为原料，从头合成核苷酸。
- 补救合成途径：利用体内游离的碱基或核苷，经过简单的反应合成核苷酸。
2. 嘌呤核苷酸的代谢：
- 合成：从头合成和补救合成。
- 分解：最终产物是尿酸。
3. 嘧啶核苷酸的代谢：
- 合成：从头合成和补救合成。
- 分解：最终产物是β-丙氨酸、β-氨基异丁酸等。
