湖南农业大学生物化学复习重点

1生物化学复习重点第一章蛋白质1.蛋白质的元素组成：C、H、O、N、S及其他微量元素，蛋白质含氮量：16%公式：每克样品含氮量×6.25×100=100克样品蛋白质含量（克%）2.氨基酸通式特点：α-L-氨基酸,只有甘氨酸没有手性（旋光性），脯氨酸为亚氨基酸。3.氨基酸分类：（1）、酸性氨基酸：一氨基二羧基氨基酸，有天冬氨酸、谷氨酸，带负电荷（2）、碱性氨基酸：二氨基一羧基氨基酸，有赖氨酸、精氨酸、组氨酸，带正电荷（3）、中性氨基酸：一氨基一羧基氨基酸，有甘氨酸、丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、甲硫氨酸、半胱氨酸、苯丙氨酸、色氨酸、酪氨酸、脯氨酸、天冬酰胺、谷氨酰胺、丝氨酸、苏氨酸。不带电荷。（4）含S氨基酸：甲硫氨酸、半胱氨酸（5）含羟基氨基酸：丝氨酸、苏氨酸（6）芳香族氨基酸：苯丙氨酸、色氨酸、酪氨酸（7）含酰胺基氨基酸：天冬酰胺、谷氨酰胺4.氨基酸的等电点PI：氨基酸所带正负电荷相等时的溶液pH。pI=(pK1，+pK2，)/25.氨基酸紫外吸收：280nm,苯丙氨酸、色氨酸、酪氨酸有紫外吸收6.蛋白质的一级结构（Primarystructure）：它是指蛋白质中的氨基酸按照特定的排列顺序通过肽键连接起来的多肽链结构。肽键：一个氨基酸的a-COOH和相邻的另一个氨基酸的a-NH2脱水形成共价键。7.蛋白质二级结构的概念：多肽链在一级结构的基础上，按照一定的方式有规律的旋转或折叠形成的空间构象。其实质是多肽链在空间的排列方式蛋白质二级结构主要类型有：a-螺旋、β-折叠、β-转角维持二级结构的作用力：氢键a-螺旋（a-Helix）又称为3.613螺旋，Φ=-57。，Ψ=-47。结构要点：(1)、多个肽键平面通过α－碳原子旋转，主链绕一条固定轴形成右手螺旋。(2)、每3.6个氨基酸残基上升一圈，相当于0.54nm。（3）、相邻两圈螺旋之间借肽键中C＝O和N-H形成许多链内氢健，即每一个氨基酸残基中的NH和前面相隔三个残基的C＝O之间形成氢键，这是稳定α－螺旋的主要键。(4)肽链中氨基酸侧链R，分布在螺旋外侧，其形状、大小及电荷影响α－螺旋的形成。影响—螺旋稳定的因素：酸性或碱性氨基酸集中的区域，由于同电荷相斥，不利于α－螺旋形成；较大的R(如苯丙氨酸、色氨酸、异亮氨酸)集中的区域，也妨碍α－螺旋形成；脯氨酸因○其α－碳原子位于五元环上，不易扭转，加之它是亚氨基酸，不易形成氢键，故不易形成上述α－螺旋；甘2氨酸的R基为H，空间占位很小，也会影响该处螺旋的稳定。β-折叠（β-pleatedsheets）又称β—片层、β—结构，其结构要点如下：（1）、多肽链呈锯齿状（或扇面状）排列成比较伸展的结构；（2）、相邻两个氨基酸残基的轴心距离为0.35nm，侧链R基团交替地分布在片层平面的上下方，片层间有氢键相连；（3）、有平行式和反平行式两种，平行式的折叠其Φ=–119。，Ψ=+113。。反平行折叠其Φ=–139。，Ψ=+135。。β-转角又称β-弯曲，β-回折或发夹结构。指蛋白质的多肽链在形成空间构象时经常会出现180。的回折，回折处的结构就称为β-转角。一般由四个连续的氨基酸组成，第一个氨基酸的羧基与第四个氨基酸的氨基形成氢键。也有一些是由第一个氨基酸的羧基与第三个氨基酸的氨基形成氢键。超二级结构（Super-secondarystructure）的概念是M.Rossmann于1973年提出来的。蛋白质分子中的多肽链在三维折叠中往往形成有规则的二级结构聚集体，在球蛋白中充当三级结构的构件。结构域（structuraldomain）在一些相对较大的蛋白质分子中，在空间折叠时往往先分别折叠成几个相对独立的区域，再组装成更复杂的球状结构，这种在二级或超二级结构基础上形成的特定区域称为结构域。8.蛋白质的三级结构一条多肽链中所有原子在三维空间的整体排布，称为三级结构，是包括主、侧链在内的空间排列。大多数蛋白质的三级结构为球状或近似球状。在三级结构中，大多数的亲水的R侧基分布于球形结构的表面，而疏水的R侧基分布于球形结构的内部，形成疏水的核心。三级结构主要靠次级键（非共价键，noncovalent）维系固定，主要有：氢键、离子键（盐键）、疏水的相互作用（疏水键）、范德华力、配位键，另外二硫键（共价键）也参与维系三级结构。9.蛋白质的四级结构二个或二个以上具有独立的三级结构的多肽链（亚基），彼此借次级键相连，形成一定的空间结构，称为四级结构。具有独立三级结构的多肽链单位，称为亚基或亚单位（subunit），亚基可以相同，亦可以不同。四级结构的实质是亚基在空间排列的方式。10.蛋白质结构与功能的关系一级结构是空间构象的基础，空间结构决定功能（举例说明）11.蛋白质的理化性质蛋白质等电点PI：在某一pH下，当蛋白质所带正负电荷相等的时候，该溶液的pH就称为该蛋白质的等电点。等电点时蛋白质的溶解度最小。PHPI,溶液带负电荷，向正极泳动。PHPI,溶液带正电荷，向负极泳动。蛋白质胶体溶液的稳定因素：水化膜、相同电荷。当破坏这两个因素时，蛋白质中从溶液3中析出而产生沉淀。使蛋白质从溶液中析出的现象称为沉淀，方法有：1.盐析：在蛋白质的水溶液中，加入大量高浓度的强电解质盐如硫酸胺、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。而低浓度的盐溶液加入蛋白质溶液中，会导致蛋白质的溶解度增加，该现象称为盐溶。盐析的机理：破坏蛋白质的水化膜，中和表面的净电荷。盐析法是最常用的蛋白质沉淀方法，该方法不会使蛋白质产生变性。2.有机溶剂沉淀法：在蛋白质溶液中，加入能与水互溶的有机溶剂如乙醇、丙酮等，蛋白质产生沉淀。有机溶剂沉淀法的机理：破坏蛋白质的水化膜。有机溶液沉淀蛋白质通常在低温条件下进行，否则有机溶剂与水互溶产生的溶解热会使蛋白质产生变性。3.重金属盐沉淀（条件：pH稍大于pI为宜）：在蛋白质溶液中加入重金属盐溶液，会使蛋白质沉淀。重金属沉淀法的机理：重金属盐加入之后，与带负电的羧基结合。重金属沉淀蛋白质会使蛋白质产生变性，长期从事重金属作业的人应多吃高蛋白食品，以防止重金属离子被机体吸收后造成对机体的损害。4.生物碱试剂沉淀法（条件：pH稍小于pI）生物碱是植物组织中具有显著生理作用的一类含氮的碱性物质。能够沉淀生物碱的试剂称为生物碱试剂。生物碱试剂一般为弱酸性物质，如单宁酸、苦味酸、三氯乙酸等。生物碱试剂沉淀蛋白质的机理：在酸性条件下，蛋白质带正电，可以与生物碱试剂的酸根离子结合而产生沉淀。5.弱酸或弱碱沉淀法：用弱酸或弱碱调节蛋白质溶液的pH处于等电点处，使蛋白质沉淀。弱酸或弱碱沉淀法机理：破坏蛋白质表面净电荷。蛋白质变性的概念：天然蛋白质受物理或化学因素的影响后，使其失去原有的生物活性，并伴随着物理化学性质的改变，这种作用称为蛋白质的变性。使蛋白质的变性因素：1）物理因素：高温、高压、射线等2）化学因素：强酸、强碱、重金属盐等变性的本质：分子中各种次级键断裂，使其空间构象从紧密有序的状态变成松散无序的状态，一级结构不破坏。蛋白质变性后的表现：1）生物学活性消失2）理化性质改变：溶解度下降，粘度增加，紫外吸收增加，侧链反应增强，对酶的作用敏感，易被水解。蛋白质的紫外吸收特征：蛋白质溶液能吸收280nm波长的紫外线，主要是由带芳香环的氨基酸决定的。其对紫外光吸收能力的强弱顺序为：色（Trp）酪（Tyr）苯丙（Phe）。4第二章核酸一、核酸的种类、分布和含量DNA(DEOXYRIBONUCLEICACID)，脱氧核糖核酸RNA（RIBONUCLEICACID）：核糖核酸，主要有下几种：1、rRNA(ribosomeRNA)，核糖体RNA，细胞中最主要的RNA，占细胞中总RNA80%左右。大肠杆菌rRNA中有三种，分别是：16SrRNA、23SrRNA、5SrRNA；真核细胞rRNA中有四种，分别是：28SrRNA、18SrRNA、5.8SrRNA、5SrRNA。核糖体是蛋白质合成的场所。2、tRNA(transferRNA)，转移RNA，是细胞中最小的一种RNA分子，占细胞总RNA的15%左右。是结构研究最清楚的一类RNA。在蛋白质的生物合成中，tRNA起携带氨基酸的作用。3、mRNA(messengerRNA)，信使RNA，占细胞总RNA的5%左右，含量最少，代谢活跃。mRNA在蛋白质的生物合成中起模板作用。它将DNA的遗传信息传递给蛋白质。二、元素组成组成核酸的元素有C、H、O、N、P等，与蛋白质比较，其组成上有两个特点：一是核酸一般不含元素S，二是核酸中P元素的含量较多并且恒定，约占9～11%。因此，核酸定量测定的经典方法，是以测定P含量来代表核酸量。基本结构单位--核苷酸核苷：戊糖与嘧啶或嘌呤碱以糖苷键连接就称为核苷，通常是戊糖的C1′与嘧啶碱的N1或嘌呤碱的N9相连接。核苷酸：5’-OH与磷酸形成磷酸酯键核酸：3’5’-磷酸二酯键连接核苷酸而成三.DNA一级结构核酸分子中核苷酸的连接方式：3',5'—磷酸二酯键DNA一级结构的概念：构成DNA的脱氧核苷酸按照一定的排列顺序，通过3',5'—磷酸二酯键相连形成的线形结构。5DNA的二级结构--双螺旋结构Watson,Crick（1953）在Chargaff法则及Wilkins,Franklin的X线衍射工作基础上提出DNA的双螺旋（doublehelix）结构模型：双螺旋模型的重要特征：（以下为B型结构特征）①两条链反向平行，围绕同一中心轴缠绕，均为右手螺旋；②碱基位于螺旋内侧，磷酸和戊糖在外侧，彼此通过3’，5’-磷酸二酯键相连接，碱基平面与轴垂直，糖环平面与轴平行，由于碱基配对，形成一大沟和一小沟③螺旋每旋转一周有10个核苷酸组成，每圈螺距为3.4nm,相邻碱基之间的距离为0.34nm，每两个核苷酸之间的夹角为36度，平均的螺旋直径为2nm；④两条链依靠碱基之间的氢建连在一起，A=T,GC；⑤碱基在一条链上的排列顺序不受任何限制，但要遵循碱基配对原则（互补）。维持DNA双螺旋结构稳定的作用力：氢建和碱基堆积力，后者起主要作用。DNA的三级结构:超螺旋双螺旋DNA进一步扭曲盘绕则形成其三级结构，超螺旋是DNA三级结构的主要形式四、RNA结构RNA的总的结构特点①碱基组成为AUCG,(A=U,GC)稀有碱基较多；②稳定性较差，易水解；③多为单链结构，少数局部形成螺旋；④分子较小。原核生物mRNA和真核生物mRNA的特点：原核生物真核生物1.多顺反子1.单顺反子2.SD序列，在原核生物mRNA起始密码子AUG的上游约有10个核苷酸处富含嘌呤核苷酸的序列，称前导序列，由shineDelgarno首先发现，又称SD序列，与翻译起始有关。2.5’端有甲基化帽子结构，由于真核生物没有SD序列，起始识别就由5’cap担任，指在真核生物中mRNA的5’端有一个甲基化的鸟苷酸残基。表示m7Gp5p5pXpmY，其中X、Y为任意碱基3.3’端有多聚腺苷酸尾巴，真核生物成熟的mRNA的3’端有约100-200个腺苷酸尾链结构。可以提高真核生物mRNA的稳定性。tRNA（转移RNA）结构特征：a：一级结构：tRNA的5，—末端总是磷酸化，而且常是pG；3，—末端最后三个碱基顺序相同，总是CCAOH；tRNA中含有较多的稀有碱基，每分子含7-15个，稀有碱基中最常见的是甲基化的碱基。b：二级结构是三叶草型结构：RNA三叶草型的二级结构可分为：氨基酸接受区、反密码区、二氢尿嘧啶区、TΨC区和可变区。除氨基酸接受区外，其余每个区都含有一个突环和一个臂。C:三级结构是倒L型结构6五、核酸的性质等电点：DNA的pI约为4-5，RNA的pI约为2.0-2.5，在pH7-8电泳时泳向正极。核酸变性：核酸双螺旋在某些物理因素或化学因素的影响下，双螺旋结构中的碱基堆积力和碱基对之间的氢键受到破坏，空间结构遭到破坏，变成两条随机卷曲的、单链结构的过程，叫核酸的变性，但核酸的一级结构（碱基顺序）保持不变。1、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。2、