生物化学

1生物化学总结第一章绪论生物化学的发展：1）静态生物化学阶段：主要是发现了生物体主要由糖类、脂类、蛋白质和核酸四大类有机物质组成。2）动态生物化学阶段：对各种化学物质的代谢途径有了一定的了解。3）分子生物化学阶段：主要是探讨生物遗传信息的传递、表达及其调控。第二章糖类1.糖类是由碳、氢、氧三种元素组成，常以Cn(H2O)n表示（其中n=3）,所以也称为碳水化合物。糖类是以糖原的形式存在。2.糖类的主要生物学作用：1）作为能源物质。2）糖类是细胞及组织的重要结构成分。3）糖类可以作为碳源，为合成其他生物分子提供原料。4）糖类可以作为生理活性物质。5）糖类可以作为生物的信息载体。3.糖的分类：醛糖（甘油醛、葡萄糖、核糖等）按照糖的功能基团分为酮糖（二羟基丙酮、果糖、核酮糖）单糖按照糖的结构性质及聚合程度分为寡糖（也称低聚糖,由2-10个单糖缩合而成）多糖(淀粉和糖原，纤维素，果胶酸，壳多糖=几丁质)单成分糖按照有无其他非糖成分可分为复合糖【最简单的单糖是甘油醛和二羟基丙酮】4.单糖的物理性质1）糖的旋光性：一切单糖都有不对称碳原子，所以都有旋光的能力，能使偏振光平面向左或向右旋转。2）糖的变旋现象：一个有旋光性的糖溶液放置后，其比旋度改变的现象称为变旋。3）甜度：各种糖的甜度不一，常以蔗糖的甜度为标准进行比较4）溶解度：单糖分子中含有多个羟基，增加了它的水溶性，尤其是在热水中溶解度极大，但不溶于乙醚、丙酮等有机溶剂中。5.单糖的化学性质：氧化反应、还原反应、成脎反应、成酯反应、成苷反应、酸的作用、碱的作用。6.多糖的性质：①一般难溶于水或根本不溶于水②没有甜味，无还原性③有旋光性，但无变旋现象④在酸、酶的作用下，可水解为单糖、二糖和非糖物质第三章脂质与生物膜1.脂肪的理化性质1）物理性质：①无色、无臭、无味的稠性液体或蜡状固体。②脂肪的密度均小于1g/cm32③脂肪不溶于水，易溶于乙醚、氯仿、苯等有机溶剂。④没有明确的熔点，脂肪的熔点是其脂肪酸组成决定的，一般随饱和脂肪酸的数目和链数增加而升高。2)化学性质：①水解与皂化②酸败和酸值天然油脂在空气中长时间暴露会产生难闻的气味，这种现象称为酸败。酸败的原因：①主要是油脂的不饱和成分发生自动氧化②其次是微生物的作用,它们把脂肪分解为游离的脂肪酸和甘油。低分子脂肪酸的氧化产物都有臭味。酸值为酸败的程度。③氢化和卤化（加成反应）④乙酰化作用油脂中含羟基的脂肪酸可与乙酸酐或其他酰化剂作用形成相应的酯，称为乙酰化作用。2.磷脂包括：甘油磷脂和鞘磷脂3.磷脂的性质:1)电荷与极性磷脂在pH=7时，整个分子都是电中性的，是两性离子2)水解作用在强碱性水溶液易于水解，水解产物是脂肪酸、氨基醇及甘油磷酸酯。甘油磷酸酯的水解比较难，需在酸性水溶液中长时间回流才行。3)溶解性在有机溶剂中，磷脂形成透明溶液，不同磷脂溶解度差异大，可以用来分离纯化各种磷脂。磷脂不溶于丙酮和乙酸乙酯，利用这条性质可以将磷脂与油脂分开。磷脂在水中以胶体形式存在。4)氧化性质磷脂均是白色蜡状固体，暴露于空气时，发生颜色变化，白色—黄色—黑色4.生物膜包括围在细胞质外围的质膜和细胞起的内膜系统。5.生物膜的化学组成：膜脂(磷脂、胆固醇、糖脂)、膜蛋白(外周蛋白、内在蛋白)、糖类()。6.生物膜的结构：1)生物膜的不对称性2)生物膜的流动性3)生物膜的流动镶嵌模型7.生物膜的功能：（一）物质的跨膜运输（1）小分子的跨膜运输1〉主动运输2〉被动运输：①简单扩散②协助扩散（2）大分子的跨膜运输1〉外排作用2〉内吞作用：①吞噬作用②胞饮作用③受体介质的内吞作用（二）能量转换:①氧化磷酸化②光合磷酸化真核生物中，氧化磷酸化发生在线粒体内膜上，而光合磷酸化发生在叶绿体的类囊体膜上。原核生物，氧化磷酸化发生在细胞质膜上。（三）信号转换细胞通讯:生物有机体为了适应外界环境的变化，保持功能上的协调统一，就要求有一个完善的细胞相互识别、相互反应和相互作用的机制，这一机制被称为细胞通讯。信号物质包括激素、神经递质和细胞因子等。（四）细胞识别eg：植物的花粉和柱头，豆科植物的根系和根瘤菌，激素及受体，寄生菌与寄主第四章蛋白质（考的多）1.蛋白质的组成是由碳、氢、氧、氮（含氮量16%），此外还有少量硫及其他一些矿物质元素。32.蛋白质的分类1）根据分子形状分为：球状蛋白质及纤维状蛋白质2）根据化学组成和溶解性分为：单纯蛋白质和结合蛋白质3）根据生物功能分为：活性蛋白质和非活性蛋白质3.蛋白质的生物学功能：①催化作用②激素作用③肌肉收缩作用④免疫作用(抗体)⑤运载工具⑥生物膜功能⑦接受和传递信息⑧结构支持作用⑨控制生长与分化⑩感染和毒性作用4.氨基酸结构特点：1)蛋白质中的氨基酸除脯氨酸外，均为α-氨基酸2)除甘氨酸外，氨基酸都具有旋光性，能使偏振光平面向左(-)或向右(+)旋转3)20种氨基酸除甘氨酸外都有D型和L型两种立体异构体5.氨基酸的分类：酸性氨基酸：谷氨酸(Glu)和天冬氨酸(Asn)，侧链含有羧基。碱性氨基酸：赖氨酸(Lys)、精氨酸(Arg)、组氨酸(His)亚氨基酸：脯氨酸(Pro)含硫类：半胱氨酸(Cys)（巯基）蛋氨酸(Met)羟基类：色氨酸(Trp)苏氨酸(Thr)6.20种氨基酸中8种是人体所必需的，而对于婴儿来说，精氨酸和组氨酸是必需氨基酸。7.氨基酸的理化性质：①性状：α-氨基酸均为无色晶体，但性状各不相同，熔点极高，一般为200~300°C，达到熔点时往往分解放出CO2②溶解度：α-氨基酸都可溶于水，但在水中的溶解度大小不同。所有氨基酸都能溶于稀酸稀碱溶液中，而不溶于乙醚、氯仿等非极性溶剂。③味感：D-型氨基酸多带甜味，L-型有甜、苦、鲜、酸等味感④紫外吸收特性：蛋白质的紫外吸收光在280nm，能利用紫外分光光度法测定蛋白质的含量⑤旋光度：除甘氨酸外氨基酸都有旋光性和特定的比旋光度。NH3﹢8.两性离子：是指在同一个氨基酸分子上带有正负两种电荷。H—C—COOˉR9.等电点：在一定pH条件下，氨基酸分子中所带的正电荷和负电荷数相同，即净电荷为零，此时溶液的pH称为氨基酸的等电点，用pI表示。当pHpI时，氨基酸带正电，在电场中向负极移动；当pHpI时，氨基酸带负电，在电场中向正极移动。等电点时的特点：1）氨基酸溶解度最小2）净电荷为零，在电场中不移动。中性氨基酸的等电点pI=(pK1+pK2)/2酸性氨基酸的等电点pI=(pK1+pKR)/2碱性氨基酸的等电点pI=(pK2+pKR)/210.氨基酸的化学反应：1)与亚硝酸的反应氨基酸中的氨基具有伯氨的性质，与亚硝酸作用时生成α—羟基酸和氮气。生成的氮气分子一半来自氨基酸，另一半来自亚硝酸。这一氨基氮测定法也常称为范斯莱克定氮法。利用这个反应测定蛋白质分子中的自由氨基即水解产物氨基酸分子中的氨基含量。2）与甲醛反应（氨基酸的甲醛滴定）4加入甲醛溶液，则氨基酸中的氨基作为亲核试剂与甲醛中的羰基发生加成反应，生成N，N—二羟甲基氨基酸，可以使氨基的pKa值下降2—3个pH单位，可以用酚酞做指示剂，用NaOH滴定来测定游离的氨基，用此方法测定游离氨基，大体判断蛋白质水解和合成的进度。3）2,4—二硝基氟苯反应(DNFB)即Sanger反应4）苯异硫氰酸酯反应（PITC）5）丹磺酰氯反应（DNS）6）与荧光胺反应7）与茚三酮反应11.N端氨基酸的鉴定：1)2,4—二硝基氟苯反应(DNFB)即Sanger反应2）苯异硫氰酸酯反应（PITC）3）丹磺酰氯反应（DNS）12.氨基酸的分离分析和鉴定：1）分配层析2）离子交换层析3）高效液相色谱13.胰蛋白酶专一水解精氨酸（Arg）赖氨酸（Lys）胰凝乳蛋白酶（糜蛋白酶）专一水解酪氨酸（Tyr）色氨酸（Trp）苯丙氨酸（Phe）亮氨酸（Leu）14.蛋白质的结构：一级结构：蛋白质多肽链中的氨基酸的排列顺序以及二硫键的位置。作用力：二硫键二级结构：蛋白质多肽链本身的折叠和盘绕方式。只包括主链原子的局部空间排列，不包括其他肽段间的相互关系及侧链构象的内容。(包括α螺旋、β折叠、β转角、无规则卷曲)作用力：氢键α螺旋：多肽链主链围绕中心轴呈有规律地螺旋式上升，右手螺旋，每隔3.6个氨基酸残基上升一圈，螺距为0.540nm。每个氨基酸残基的羰基氧与它后面的第4个氨基酸残基的酰胺氢之间形成氢键，氢键的方向与螺旋长轴基本平形。β折叠：①多肽链充分伸展，各肽键平面折叠成锯齿状结构，侧链Ｒ基团交错位于锯齿状结构上下方；②它们之间靠链间肽键羧基上的氧和亚氨基上的氢形成氢键维系构象稳定．③相邻肽链的走向可以是平行和反平行2种④平行结构中肽链同侧2个相邻的同一基团之间的间距为0.65nm，而反平行结构中间距为0.70nm。β转角：常发生于肽链进行180度回折时的转角上，常有４个氨基酸残基组成，第二个残基常为脯氨酸。无规则卷曲：无确定规律性的那段肽链。三级结构：是指蛋白质多肽链在二级结构的基础上由氨基酸残基侧链的相互作用使多肽链进一步卷曲折叠，导致整个分子形成很不规则的特定构象，这种由α螺旋、β折叠、β转角等构象单元相互配置而成的构象称为蛋白质的三级结构。作用力：疏水键，氢键，二硫键，范德华力，离子键四级结构：具有独立三级结构的多肽链通过非共价键彼此缔合而形成的聚合体结构就是蛋白质的四级结构。作用力：疏水键，氢键，离子键15.蛋白质的等电点：蛋白质的结构当溶液在某一特定的pH条件下，蛋白质分子所带的正电荷数与负电荷数相等，即净电荷为零，此时蛋白质分子在电场中不移动，这时溶液的pH称为该蛋白质的等电点。（此时蛋白质的溶解度最小）16.蛋白质的沉淀反应：是指在蛋白质胶体溶液中加入适当试剂，破坏了蛋白质的水化膜或中和了蛋白质分子表面的电荷，从而使蛋白质胶体溶液变得不稳定而发生沉淀的现象。5①盐析沉淀法②等电点沉淀法③有机溶剂沉淀法④重金属盐沉淀法⑤生物碱试剂沉淀法⑥加热变性沉淀法17.蛋白质的变性的因素物理因素：高温、紫外线、X射线、超声波、高压、剧烈地搅拌和震荡化学因素：有强酸、强碱、尿素、胍(guā)盐、去污剂、重金属盐、三氯乙酸和浓乙醇18.蛋白质的变性：蛋白质因受某些物理或化学因素的影响，分子的空间构象被破坏，从而导致其理化性质发生改变并失去原有的生物学活性的现象可逆变性：如胃蛋白酶在80-90°C失活；而温度降至37°C恢复不可逆变性：如煮鸡蛋蛋白质的复性：如果除去变性因素，在适当条件下变性蛋白质可恢复其天然构象和生物活性的现象称为蛋白质的复性。19.蛋白质材料预处理级细胞破碎方法：①机械破碎法②渗透破碎法③反复冻融法④超声波法⑤酶法20.蛋白质粗品制得：①等电点沉淀法②盐析法③有机溶剂沉淀法21.蛋白质的分离纯化的方法：透析和超滤、凝胶过滤法、盐溶和盐析、电泳、离子交换层析法、亲核层析分离技术第五章核酸1.核酸分为核糖核酸和脱氧核糖核酸RNA与DNA和化学组成组成成分RNADNA戊糖磷酸嘌呤碱嘧啶碱D—核酸磷酸腺嘌呤、鸟嘌呤尿嘧啶、胞嘧啶D—2—脱氧核酸磷酸腺嘌呤、鸟嘌呤胸腺嘧啶、胞嘧啶2.DNA的分子结构1）DNA的一级结构：指DNA分子中脱氧核苷酸的排列顺序。2）DNA双螺旋结构的特点（1）DNA分子由两条平行的多核苷酸链围绕同一中心轴向右盘旋形成双螺旋结构且两条链的走向相反。（2）由“磷酸—脱氧核糖”交替排列形成的两条主链作为骨架，位于螺旋外侧。碱基位于螺旋内侧，并通过氢键形成碱基对。因此在双螺旋表面形成两种凹槽，分别称为大沟和小沟。（3）螺旋的直径为2nm。碱基对之间的距离为0.34nm，螺旋一圈含10个碱基对，螺旋距离为3.4nm。（4）A与T配对，G与C配对，这种配对规律称为碱基互补规律。A与T之间形成2个氢键，G与C之间形成3个氢键作用力。DNA双螺旋结构稳定的因素：碱基堆积力、氢键、离子键。3）DNA的三级结构：DNA分子在细胞内在双螺旋结构基础上进一步扭曲盘旋形成DNA的三级结构。3.tRNA的二级结构三叶草结构，三级结构倒写的L4.mRNA结构：5’—端有一甲基化的“帽子”结构作用保护mRNA不被核酸外切酶水解，并且能与