生化重点(还不错)

绪论重点生物化学（biochemistry）研究生物体的化学组成及在体内代谢转变规律的学科，即生命的化学，是在分子水平上研究生物体生命现象化学本质的一门科学。生物化学的发展简史生物化学源于十八世纪晚期化学的发展及十九世纪生物学的发展密切相关的，在化学和生物学的发展影响下，生物化学在十八世纪开始萌芽，十九世纪初步发展，在二十世纪初期生物化学才成为一门独立的学科，最初称为生理化学，1903年，德国学者纽伯（Neuberg）首次提出“生物化学”的名称。静态（初期）生物化学时期18世纪中叶至十九世纪末动态（快速发展）生物化学时期20世纪上叶分子生物学时期：20世纪50年代，生物化学的发展进入了一个空前突飞猛进的黄金时代，这一时期的主要标志是1953年JamesD.Watson和FrancisH.Crick的DNA双螺旋结构模型的建立。同年，FrederickSanger完成了胰岛素一级结构的测定。从此开始了以核酸和蛋白质的结构与功能为研究焦点的分子生物学时代。1990年人类基因组计划，揭开组成人体4万个基因的30亿个碱基对的秘密。生化重要发现大事年表1773：发现尿素1779：从橄榄油中提出甘油1780：提出呼吸即氧化作用1810：指出发酵反应1828：由氰酸铵合成尿素。这是第一个人工合成的，机体自身的有机化合物1836：明确催化剂的概念1847：完成淀粉酶的分解作用，将淀粉变成麦芽糖1857：提出发酵的“活力论”1862：指出淀粉为光合作用的产物1869：发现核酸1886：发现“组织血红素”，后来命名为细胞色素1890：结晶出第一个蛋白质：卵白蛋白1897：完成无细胞发酵作用1902：表明蛋白质为多肽链1903：分离出第一个激素：肾上腺素1905：明确“激素”一词1937：将柠檬酸循环模式化1938：发现转氨基作用1939：发现氧化磷酸化作用1941：认为ATP的主要作用在于它是“高能化合物”1944：酶的遗传1944：DNA是细菌的转化因子1952：提出蛋白质的螺旋模型1953：阐明胰岛素的结构1953：提出核酸的螺旋模型（揭开了分子生物学时代）1958：阐明纯病毒核酸的感染性1965：第一次阐明核酸的顺序1968-1970：发现限制性核酸内切酶1978：发现DNA中的内含子1990：人类基因组计划，2003年完成。美国、英国、法国、德意志联邦共国、日本和中国。（人物：杨焕明）生化的学习内容：1、人体的物质组成（生物大分子(biomacromolecules)：即由某些基本结构单位按一定顺序和方式连接所形成的多聚体，分子量一般大于104，如蛋白质、核酸和复合脂类等大分子量的有机化合物）2、生物分子的结构与功能3、物质代谢及其调节4、基因信息传递及其调控为什么学习生物化学生物化学与医学生物化学是医学基础学科，也是生命科学的前沿学科、疾病的发生机制与生物化学、疾病的诊断与检测、基因工程诞生与医学的关系怎样学习生物化学掌握熟悉了解蛋白质的结构与功能蛋白质(protein)是由许多氨基酸(aminoacids)通过肽键(peptidebond)相连形成的高分子含氮化合物。蛋白质的生物学重要性：1.蛋白质是生物体重要组成成分分布广：所有器官、组织都含有蛋白质；细胞的各个部分都含有蛋白质。含量高：蛋白质是细胞内最丰富的有机分子，占人体干重的45％，某些组织含量更高，例如脾、肺及横纹肌等高达80％。2.蛋白质具有重要的生物学功能：1）作为生物催化剂（酶）2）代谢调节作用（激素）3）免疫保护作用（抗体）4）物质的转运和存储（血红蛋白）5）运动与支持作用（肌肉）6）参与细胞间信息传递（受体）3.氧化功能蛋白质的元素组成主要有C、H、O、N和S。有些蛋白质含有少量磷或金属元素铁、铜、锌、锰、钴、钼，个别蛋白质还含有碘。蛋白质元素组成的特点各种蛋白质的含氮量很接近，平均为16％。由于体内的含氮物质以蛋白质为主，因此，只要测定生物样品中的含氮量，就可以根据以下公式推算出蛋白质的大致含量：100克样品中蛋白质的含量(g%)=每克样品含氮克数×6.25×100二、组成蛋白质的基本单位——氨基酸存在自然界中的氨基酸有300余种，但组成人体蛋白质的氨基酸仅有20种。组成蛋白质的氨基酸为α-氨基酸，组成蛋白质氨基酸（甘氨酸除外）均为L-型氨基酸氨基酸的分类：共20种，根据侧链和性质分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（两个羧基解离带负电，天冬氨酸谷氨酸）、碱性氨基酸（两个以上氨基解离带正电，赖氨酸精氨酸组氨酸）。几种特殊氨基酸甘：无手性碳原子脯：为环状亚氨基酸半胱氨酸胱氨酸：二巯键(一)侧链含烃链的氨基酸属于非极性脂肪族氨基酸（二)侧链有极性但不带电荷的氨基酸是极性中性氨基酸例外：脯氨酸（亚氨基酸）、甘氨酸(三)侧链含芳香基团的氨基酸是芳香族氨基酸氨基酸的理化性质氨基酸是两性电解质，其解离程度取决于所处溶液的酸碱度。等电点(isoelectricpoint,pI)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，净电荷为零。此时溶液的pH值称为该氨基酸的等电点。芳香族氨基酸紫外吸收色氨酸酪氨酸多数蛋白含这两种氨基酸残基，测定蛋白溶液280nm光吸收值可快速简便分析蛋白含量。（色氨酸酪氨酸苯丙氨酸）茚三酮反应：氨基酸与茚三酮水合物共热，可生成蓝紫色化合物，其最大吸收峰在570nm处。由于此吸收峰值与氨基酸的含量存在正比关系，因此可作为氨基酸定量分析方法。氨基酸在蛋白质分子中的连接方式：1、肽键（肽键(peptidebond)是由一个氨基酸的α-羧基与另一个氨基酸的α-氨基脱水缩合而形成的化学键。肽键有部分双键的性质，不能自由旋转肽是由氨基酸通过肽键缩合而形成的化合物。*两分子氨基酸缩合形成二肽，三分子氨基酸缩合则形成三肽……由十个以内氨基酸相连而成的肽称为寡肽，由更多的氨基酸相连形成的肽称多肽。肽链中的氨基酸分子因为脱水缩合而基团不全，被称为氨基酸残基(residue)。多肽链(polypeptidechain)是指许多氨基酸之间以肽键连接而成的一种结构。）多肽链有两端：氨基末端（N端）：多肽链中a-氨基游离的一端羧基末端（C端）：多肽链中a-羧基游离的一端按照惯例肽的书写从N端到C端人体内具有特殊生物活性的肽类如谷胱甘肽。蛋白质的分子结构蛋白质的一级结构：蛋白质的一级结构指多肽链中氨基酸的排列顺序。主要的化学键肽键，有些蛋白质还包括二硫键。牛胰岛素的一级结构一级结构是蛋白质空间构象和特异生物学功能的基础。蛋白质的二级结构：蛋白质分子中某一段肽链的局部空间结构，即该段肽链主链骨架原子的相对空间位置，并不涉及氨基酸残基侧链的构象。主要的化学键：氢键。基本结构单元：肽单元（参与组成肽键的C1、C、O、N、H、C26个原子在同一平面,称为肽键平面。）。蛋白质二级结构的基本形式：α-螺旋(α-helix)特点：右手螺旋(顺时针)。肽链的主链形成紧密的螺旋，每一圈包含3.6个氨基酸残基，每个残基跨距为0.15nm，螺旋上升一圈的距离(螺距)为3.6×0.15=0.54nm.相邻螺旋间的NH和CO形成氢键，氢键方向与螺旋中心平行，螺旋通过氢键维持稳定。R基团伸向外侧，R基团影响α-螺旋的形成。影响α-螺旋稳定的因素：⑴酸性或碱性AA集中的区域（同种电荷的相斥）；⑵脯氨酸，不利于α-螺旋形成（亚氨基酸）；⑶较大的R侧链集中，不利于α-螺旋形成（空间位阻效应）。β-折叠(β-pleatedsheet)结构要点：①肽段折纸状、锯齿状，相对伸展。②几个肽段顺向平行、反向平行③维持因素：氢键。④R基团的位置：锯齿的上下方（外侧）。β-转角(β-turn)结构要点：4个氨基酸残基、第二个常为脯氨酸、180无规卷曲(randomcoil)：无规卷曲是用来阐述没有确定规律性的那部分肽链结构。（五）模体（motif）或超二级结构：二个或二个以上二级结构、空间上靠近、特殊的构象、特殊的功能。（六）氨基酸残基的侧链对二级结构形成的影响：蛋白质二级结构是以一级结构为基础的。一段肽链其氨基酸残基的侧链适合形成α-螺旋或β-折叠，它就会出现相应的二级结构。蛋白质的三级结构定义：整条肽链中全部氨基酸残基的相对空间位置。即肽链中所有原子在三维空间的排布位置。主要的化学键：次级键：疏水键、离子键、氢键和范德华力等；此外还有：二硫键肌红蛋白(Mb)153氨基酸2、结构域：大分子蛋白质的三级结构常可分割成一个或数个球状或纤维状的区域，折叠得较为紧密，各行使其功能，称为结构域(domain)。免疫球蛋白分子伴侣：分子伴侣通过提供一个保护环境从而加速蛋白质折叠成天然构象或形成四级结构。具体作用：1.能可逆地与未折叠肽段的疏水部分结合随后松开，如此重复进行可防止错误的聚集发生，使肽链正确折叠。2.可与错误聚集的肽段结合，使之解聚后，再诱导其正确折叠。3.在蛋白质分子折叠过程中二硫键的正确形成起了重要的作用。蛋白质的四级结构有些蛋白质分子含有二条或多条多肽链，每一条多肽链都有完整的三级结构，称为蛋白质的亚基(subunit)。亚基间通过非共价键相连。蛋白质分子中各亚基的空间排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。亚基之间的结合力主要是离子键和氢键。蛋白质结构与功能的关系：一级结构决定空间结构，空间结构决定生物学功能。一级结构是空间构象与功能的基础蛋白质空间结构与功能的关系：1.蛋白质的空间构象是其功能基础蛋白质的功能依赖特定空间结构（一）血红蛋白亚基与肌红蛋白结构相似肌红蛋白/血红蛋白含有血红素辅基肌红蛋白：肌红蛋白是一个只有三级结构的单链蛋白质，有8段α-螺旋结构。血红素分子中的两个丙酸侧链以离子键形式与肽链中的两个碱性氨基酸侧链上的正电荷相连，加之肽链中的F8组氨酸残基还与Fe2+形成配位结合，所以血红素辅基与蛋白质部分稳定结合。血红蛋白：血红蛋白具有4个亚基组成的四级结构，每个亚基可结合1个血红素并携带1分子氧。Hb亚基之间通过8对盐键，使4个亚基紧密结合而形成亲水的球状蛋白。（二）血红蛋白亚基构象变化可影响亚基与氧结合Hb与Mb一样能可逆地与O2结合，Hb与O2结合后称为氧合Hb。氧合Hb占总Hb的百分数（称百分饱和度）随O2浓度变化而改变。一个寡聚体蛋白质的一个亚基与其配体结合后，能影响此寡聚体中另一个亚基与配体结合能力的现象，称为协同效应（如果是促进作用则称为正协同效应(positivecooperativity)如果是抑制作用则称为负协同效应(negativecooperativity)）。蛋白质空间结构的改变伴随其功能的变化，称为变构效应。血红素与氧结合后，铁原子半径变小，就能进入卟啉环的小孔中，继而引起肽链位置的变动。蛋白质构象疾病：若蛋白质的折叠发生错误，尽管其一级结构不变，但蛋白质的构象发生改变，仍可影响其功能，严重时可导致疾病发生。蛋白质的理化性质1、两性电离性质：蛋白质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，在一定的溶液pH条件下都可解离成带负电荷或正电荷的基团。当蛋白质溶液处于某一pH时，蛋白质解离成正、负离子的趋势相等，即成为兼性离子，净电荷为零，此时溶液的pH称为蛋白质的等电点/2、胶体性质：蛋白质属于生物大分子之一，分子量可自1万至100万之巨，其分子的直径可达1～100nm，为胶粒范围之内。稳定因素：表面同种电荷、水化膜。蛋白质的变性：在某些物理和化学因素作用下，其特定的空间构象被破坏，从而导致其理化性质改变和生物活性的丧失。（变形的本质：——破坏非共价键和二硫键，不改变蛋白质的一级结构。造成变性的因素:如加热、乙醇等有机溶剂、强酸、强碱、重金属离子及生物碱试剂等。应用举例:临床医学上，变性因素常被应用来消毒及灭菌。此外,防止蛋白质变性也是有效保存蛋白质制剂（如疫苗等）的必要条件。）若蛋白质变性程度较轻，去除变性因素后，蛋白质仍可恢复或部分恢复其原有的构象和功能，称为复性(renaturation)。4、蛋白质在紫外光谱区有特征性吸收峰：由于蛋白质分子中含有共轭双键的酪氨酸和色