生物化学

第一章．生物化学绪论1.生命的生物化学定义：生命系统包含储藏遗传信息的核酸和调节代谢的酶蛋白。但是已知某种病毒生物却无核酸(朊病毒)。2.生命（生物体）的基本特征：（1）细胞是生物的基本组成单位（病毒除外）。(2)新陈代谢、生长和运动是生命的基本功能。(3)生命通过繁殖而延续，DNA是生物遗传的基本物质。（4）生物具有个体发育和系统进化的历史。(5)生物对外界可产生应激反应和自我调节，对环境有适应性。3.化学是在原子、分子水平上，研究物质的组成，结构、性质和变化规律的一门基础自然科学。生物化学就是生命的化学。4.生物化学：运用化学的原理和方法，研究生物体的物质组成和生命过程中的化学变化，进而深入揭示生命活动的化学本质的一门科学。5.生命体的元素组成：在地球上存在的92种天然元素中，只有28种元素在生物体内被发现。第一类元素：包括C、H、O和N四种元素，是组成生命体最基本的元素。这四种元素约占了生物体总质量的99%以上。第二类元素：包括S、P、Cl、Ca、K、Na和Mg。这类元素也是组成生命体的基本元素。第三类元素：包括Fe、Cu、Co、Mn和Zn。是生物体内存在的主要少量元素。第四类元素：包括Al、As、B、Br、Cr、F、Ga、I、Mo、Se、Si等。偶然存在的元素。6.生命分子是碳的化合物：生命有机体的化学是围绕着碳骨架组织起来的。生物分子中共价连接的碳原子可以形成线状的、分支的或环状的结构。7.生物（生命）分子是生物体和生命现象的结构基础和功能基础，是生物化学研究的基本对象。生物分子的主要类型包括：多糖、聚脂、核酸和蛋白质等生物大分子。维生素、辅酶、激素、核苷酸和氨基酸等小分子。8.生物大分子的结构与功能：研究生物分子的结构和功能之间的关系，代表了现代生物化学与分子生物学发展的方向。9.生物化学的内容：静态生物化学：研究生物有机体的化学组成、结构、性质和功能。动态生物化学：研究生命现象的物质代谢、能量代谢与代谢调节。研究生物体的信息代谢。运用生物化学原理和方法，为农业、工业、医药卫生、环境保护等服务，开拓富有经济价值的生物资源（酶制剂、药品、食品添加剂、杀虫剂……）。10.生物化学学科热点：基因组学、蛋白质组学、克隆（组织、器官和个体）。第二章．水1.水的生物功能-----生命之母。2．生物体中水的作用介质：支持分子间相互作用；溶剂：生物体和细胞中营养、代谢物、荷尔蒙的分配；体温调节器；润滑剂；结构支撑剂：保持细胞形状；外力缓冲：如保护大脑。3.人体中水的存在形式及生理功能自由水（95%以上）：细胞中游离态的水，可以自由流动。结合水（约4.5%）：细胞中与其他化合物结合的水，是细胞的组成成分。4.水分子的极性：共用电子对明显靠近氧原子一侧，导致氧原子附近形成负电荷中心，氢原子附近形成正电荷中心，这种现象称为水分子的极性。5.水溶液的浓度：广义的浓度定义是：水溶液中的溶质相对于溶液或溶剂的相对量。近年来多采用的是：一定体积的溶液中溶质的“物质的量”。6.溶解度：一定温度和压力下溶质在一定量溶剂中形成饱和溶液时，被溶解的溶质的量。按相平衡的角度，把溶液分为：不饱和溶液、饱和溶液、过饱和溶液。7.气体溶解定律（享利定律）：在一定温度下，一定体积的液体中所溶解的气体质量与该气体的分压成正比。数学表达式：p=Kx(K——享利常数)。8.相似相溶原理：(1)溶质分子与溶剂分子的结构越相似，相互溶解越容易；(2)溶质分子的分子间作用力与溶剂分子间作用力越相似，越易互溶。9.酸碱理论：能在水溶液中电离出氢离子（H+）的含氢化合物称为酸，如：HCl、HNO3、H2SO4、H3PO4。能在水溶液中电离出氢氧根离子（OH）的氢氧化物称为碱，如：NaOH、KOH、Mg(OH)2。100%电离：强酸强碱；部分电离：弱酸弱碱。10.溶液渗透压：所谓溶液渗透压，简单的说，是指溶液中溶质微粒对水的吸引力。溶液渗透压的大小取决于单位体积溶液中溶质微粒的数目：溶质微粒越多，即溶液浓度越高，对水的吸引力越大，溶液渗透压越高。第三章．核酸化学基础1.核素实质是一种核糖核蛋白复合体。2.核酸以核苷酸为基本结构单位,按照一定的排列顺序,以3‘，5’-磷酸二酯键相连接,并通过折叠、卷曲形成具有特定生物学功能的线形或环形多聚核苷酸。核酸是生命遗传信息的携带者和传递者。3.核酸的种类和分布种类（RNA、DNA）：核糖核酸（ribonucleicacid-RNA）、脱氧核糖核酸（deoxyribonucleicacid-DNA）。分布：4.DNA是主要的遗传物质。RNA的功能：参与(控制)蛋白质的合成rRNA(75-80%)、tRNA(10-15%)、mRNA(2-5%)；遗传物质；具有生物催化剂功能；调节功能:如miRNA,siRNA等。5.核酸的元素组成基本元素：CHONP。核酸的元素组成有两个特点：一是一般不含S；二是P含量较多，并且恒定（9%-10%）。6.核酸的分子组成核酸（DNA和RNA）是一种线性（或环状）多聚核苷酸，它的基本结构单元是核苷酸。核苷酸本身由核苷和磷酸组成。而核苷则由戊糖和碱基形成。7.核酸的分子结构DNA的分子结构：DNA的一级结构指DNA分子中多个脱氧核苷酸的排列顺序。即数目庞大的四种碱基的排列顺序。DNA的二级结构指DNA的双螺旋结构。RNA的分子结构：RNA的一级结构即核苷酸顺序。RNA的高级结构指单链RNA分子中，部分区域也能形成双螺旋结构（类似A-DNA双螺旋结构），不能形成双螺旋的部分，则形成突环。在RNA的双螺旋结构中，碱基的配对情况不象DNA中严格。G除了可以和C配对外，也可以和U配对。G-U配对形成的氢键较弱。第四章．DNA的复制1.半保留复制机制2.复制起点和方向无论原核生物还是真核生物，DNA的复制是从固定起始点以双向等速的方式进行复制。3.Okazaki(冈崎)片段冈崎片段，相对比较短的DNA链（大约1000核苷酸残基），是在DNA的滞后链的不连续合成期间生成的片段。4.DNA复制的几种模式双向复制(Bidirectional)形(大肠杆菌等细菌DNA)线性染色体(真核细胞)单向复制(Unidirectional)D型(病毒DNA)滚环式(噬菌体DNA)。5.DNA复制相关酶DNA聚合酶、A复制中形成的链状分子(catenanes)需要拓扑酶来帮助解离。6.大肠杆菌中存在聚合酶I、II、III、IV和V7.真核生物DNA的复制特点真核生物DNA的复制与原核生物的有很多不同，如真核生物每条染色体上可以有多处复制起始点，原核生物只有一个；真核生物的染色体在全部完成复制之前，每个起始点上DNA的复制不能再开始。真核生物细胞中，DNA复制只是细胞周期的一部分，只在S期进行。真核生物的复制子相对较小，约在40-100kb。8.端粒：真核细胞线性染色体末端的一组重复DNA序列。由以下两个部分DNA短的串联重复序列，不含功能基因。蛋白质：与单链富G端粒DNA结合的蛋白；与双链端粒DNA结合的蛋白。端粒作用：维持染色体的稳定性；起细胞分裂计时器的作用。9.端粒酶：端粒酶是一种RNA与蛋白的复合体。组成：RNA（作为模板）蛋白质（反转录酶）。作用机制：在端粒DNA的复制时，端粒酶既有模板，又有逆转录酶这两方面的作用。第五章．核苷酸代谢1.核苷酸是核酸基本组成单位。2.含一个磷酸基团的核苷酸称为核苷一磷酸(NMP)两个磷酸基团的核苷酸称为核苷二磷酸(NDP)三个磷酸基团的核苷酸称为核苷三磷酸(NTP)脱氧核苷酸:dNMPdNDPdNTP。3.核苷酸的生理功用核酸合成的原料细胞内能量的利用形式：如ATP生理调节介质：cAMP、cGMP辅酶的构成成分：FAD、NAD+、NADP＋活化中间代谢物：UDPG、SAM酶的变构调节剂：ATP、ADP、AMP等。4．人体内的核苷酸主要由机体细胞自身合成，核苷酸不属于营养必需物质。5.核苷酸代谢概况合成代谢：从头合成途径---主要途径；救合成途径分解代谢。6.嘌呤核苷酸代谢，嘧啶核苷酸的代谢。第六章．RNA生物合成(转录)1.参与转录的物质原料:核糖核苷5’三磷酸(ATP,UTP,GTP,CTP)模板:DNA酶:RNA聚合酶(RNApolymerase,RNA-pol)其他蛋白质因子2.转录的方式：不对称转录。3.编码链（有义链、Crick链）：不参与转录的DNA的一条链，其序列与转录的RNA相同，只是编码链中的T在RNA中为U，仅针对某一结构基因而言。模板链（反义链、Watson链）：可作为转录模板的DNA的一条链，与转录的RNA反义。4.转录与复制的相似点：模版均为DNA，延长机理都是形成磷酸二酯键，方向均为5′→3′。5.原核生物的RNA聚合酶全酶和核心酶、E.coliRNA聚合酶组分、因子。6.原核生物转录过程分为三个阶段：起始，延长，终止7.真核生物转录过程真核生物的转录过程比原核复杂。二者的转录起始过程有较大区别，转录终止也不相同。真核生物RNA聚合酶的结构比原核生物复杂，所有真核生物的RNA聚合酶都有两个不同的大亚基和十几个小亚基。8.真核生物RNA的加工真核生物转录生成的RNA分子是初级RNA转录物(primaryRNAtranscript)，几乎所有的初级RNA转录物都要经过加工，才能成为具有功能的成熟的RNA。加工主要在细胞核中进行。真核生物mRNA的加工包括首、尾修饰和剪接。9.帽子结构的意义可以使mRNA免遭核酸酶的攻击；也能与帽结合蛋白质复合体(cap-bindingcomplexofprotein)结合，并参与mRNA和核糖体的结合，启动蛋白质的生物合成。10.断裂基因真核生物结构基因，由若干个编码区和非编码区互相间隔开但又连续镶嵌而成，去除非编码区再连接后，可翻译出由连续氨基酸组成的完整蛋白质，这些基因称为断裂基因。11.外显子和内含子外显子：初级转录产物上出现，并表达为成熟RNA的核酸序列。内含子：在初级转录产物上出现而在剪接过程中被除去的核酸序列。12.核酶的分类根据催化反应：分为剪切型核酶，剪接型核酶。核酶研究的意义在于：对生命起源的新的认识；对传统酶学的挑战；利用核酶的结构设计合成人工核酶。第七章．DNA的损伤与修复1.DNA损伤的概念：DNA双螺旋结构发生的任何改变。包括：单个碱基的改变；双螺旋结构的异常扭曲。2.DNA损伤修复的重要性：是生物能保持遗传稳定性所在；维护DNA分子的完整性对细胞至关紧要；有变异、有进化。3.DNA损伤的原因：DNA复制中的错误；物理因素；化学因素；诱发突变。4.DNA损伤的后果导致DNA分子结构变化（亦即发生突变）；生物体在表型上突变。5.DNA突变修复机制尿嘧啶糖基酶系统（复制错误的修复）错配修复系统（mismatchrepairsystem）光修复（photoreactivation）——（主要对胸腺嘧啶二聚体而言）切除修复(excisionrepair)“切－补－切－封”重组修复（recombinationrepair)SOS修复（应急反应）。6．限制与修饰（restrictionandmodification）限制性内切酶第八章．蛋白质的分解代谢1.蛋白质的营养作用蛋白质是生物体的重要组成，维持组织细胞的生长、更新和修复；参与多种重要的生理活动；氧化供能。2.氮平衡摄入食物的含氮量与排泄物中含氮量之间的关系。3.必需氨基酸与非必需氨基酸必需氨基酸：机体必需，但又不能自身合成，必须由食物蛋白供给的氨基酸。非必需氨基酸：机体可以合成，不一定必须由食物蛋白质供给的氨基酸。蛋白质的互补作用（complementaryeffect）：营养价值较低的蛋白质混合食用，其必需氨基酸可以互相补充而提高营养价值。4.蛋白质的消化食物蛋白质通过胃和小肠里的蛋白水解酶作用变成氨基酸和小肽。其中氨基酸的吸收主要在小肠。5.体内蛋白质的降解半衰期t1/2（half-life）:反应蛋白质寿命的长短;即蛋白质浓度降至其原浓度一半时所需要的时间。6.氨基酸的一般代谢食物蛋白经消化吸收的氨基酸与体内组织蛋白降解产生的氨基酸混在一起，分布