湖南农业大学生物化学复习VIP

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6.25100=100 克样品蛋白质含量（克%）2.氨基酸通式特点：-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（Primary structure）：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、-折叠、-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，= -57 。 ，= -47 。 结构要点：(1)、多个肽键平面通过 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 CO 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 CO 之间形成氢键，这是稳定 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 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 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 螺旋形成；脯氨酸因其 碳原2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 螺旋；甘氨酸的 R 基为 H，空间占位很小，也会影响该处螺旋的稳定。-折叠（ -pleated sheets）又称 片层、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 =119。 ，=+113 。 。反平行折叠其 =139。 ，=+135 。 。-转角又称 -弯曲，-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 -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-secondary structure）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（structural domain）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。3PH酪（Tyr）苯丙（Phe）。4第二章 核酸一、核酸的种类、分布和含量DNA( DEOXYRIBONUCLEIC ACID)，脱氧核糖核酸RNA（RIBONUCLEIC ACID ）：核糖核酸，主要有下几种：1、rRNA (ribosome RNA )，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 ( transfer RNA)，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 ( messenger RNA)，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 911%。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：35-磷酸二酯键连接核苷酸而成三.DNA 一级结构5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。DNA 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（double helix）结构模型： 双螺旋模型的重要特征：（以下为 B 型结构特征）两条链反向平行，围绕同一中心轴缠绕，均为右手螺旋；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 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； 两条链依靠碱基之间的氢建连在一起，A=T,GC； 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 碱基组成为 AUCG,(A=U,GC)稀有碱基较多； 稳定性较差，易水解； 多为单链结构，少数局部形成螺旋； 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 shine Delgarno 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5cap 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： 6a：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、TC 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、 导致 DNA 变性的因素 凡能破坏双螺旋稳定性的因素，如加热、极端的pH、有机试剂甲醇、乙醇、尿素及甲酰胺等，均可引起核酸分子变性3、 变性 DNA 的特征（1）、溶液粘度降低 DNA 双螺旋是紧密的刚性结构，变性后转化成柔软而松散的无规则单股线性结构，因此粘度明显下降。（2）、旋光性发生变化 变性后整个 DNA 分子的对称性及分子构型改变，使DNA 溶液的旋光性发生变化。（3）、紫外吸收增强 增色效应：DNA 由双链变成单链的变性过程会导致紫外吸收的增加，这种现象叫增色效应。引起变性的因素：pH 值11.5 引起碱变性，RNA-DNA 杂交链DNA 双链。核酸的复性1.概念：变性后的核酸的两条互补链在适当的条件下，通过碱基配对重新形成双螺旋结构的过程叫核酸的复性。2.复性后核酸的特征：7黏度、沉降子数、浮力密度等理化性质都得到恢复；但生物学性质只能得到部分恢复；具有减色效应减色效应：在核酸中由于碱基的堆积作用，造成核酸比同浓度游离核苷酸对紫外光的吸收减少，变性核酸在复性后其紫外吸收值降低，这种现象称为减色效应。第三章 酶酶的概念：酶是生物体活细胞产生的具有特殊催化活性和特定空间构象的生物大分子，包括蛋白质及核酸，又称为生物催化剂。酶催化作用的特性：1、高效性：催化效率比一般催化剂高出 107-1013。2、易受环境影响变性失活：酶是蛋白质和核酸，易变性失活。3、可调控：酶的催化活性是被调节控制的、有序进行的。4、条件温和：常温常压，pH 中性。5、具有高度专一性，只对特定的一种或一类底物起作用。酶的习惯命名法：1、根据酶作用的底物来命名：如淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶等；2、根据酶催化反应的性质来命名：如脱氢酶、脱羧酶、水解酶等；3、根据酶的来源、作用条件等来命名：如细菌淀粉酶、碱性磷酸酯酶、胃蛋白酶等。酶的系统分类方法：根据酶所催化反应的性质，由酶学委员会规定，将酶分为六大类：1. 氧化还原酶类 2. 转移酶类3. 水解酶类 4. 裂合酶类 5. 异构酶类 6. 合成酶类 酶活性中心酶活性中心：指酶分子中直接和底物结合并起催化反应的空间部位，它是酶行使催化功能的结构基础。 特点：a:活性部位只占酶整个分子很小的部分，通常只有几个 aa 残基组成。b:酶的活性中心是个三维实体，是在酶的高级结构中形成的，酶的活性中心的aa 残基在一级结构可能相距很远，但在空间结构上十分靠近。c:酶与底物的结合是活性部分与底部的形状发生诱导锲合的过程。d:酶的活性部位位于酶分子表面的一个裂缝内，底物分子就结合到这个裂缝内，8裂缝内含较多疏水基团，有利于结合催化。e:酶活性中心是可运动性的，酶活性中心与底物的结合通过次级键。 组成：由两个功能部位组成，即结合部位和催化部位。结合部位：酶分子中与底物结合的部位，决定酶的专一性。催化部位：酶分子中促使底物发生化学变化的部位，决定酶所催化的反应性质。酶高效性的作用机制：1.临近定向效应：底物与酶的“靠近”及“定向” 。2、底物分子变形和扭曲-诱导契合学说3、酸碱催化4、共价催化5、中间产物学说酶促反应的动力学一、酶浓度的影响：当 S 浓度很大，过量时，反应速度就与 E 的浓度成正比。二、底物浓度对反应速度的影响：在酶浓度、pH 和温度等条件不变的情况下，看看底物浓度对反应速度作图呈矩形双曲线米氏方程：米氏常数的定义及意义1.定义：Km 值等于酶反应速度为最大速度一半时的底物浓度。 2. Km 值愈大，酶与底物的亲和力愈小；Km 值愈小，酶与底物亲和力愈大。酶与底物亲和力大，表示不需要很高的底物浓度，便可容易地达到最大反应速度。3.Km 值是酶的特征性常数，只与酶的性质，酶所催化的底物和酶促反应条件(如温度、pH、有无抑制剂等)有关，与酶的浓度无关。（米氏常数 Km 的测定： 测定测定 Km 和和 V 的方法很多，最常用的是的方法很多，最常用的是 LineweaverBurk 的作图法的作图法 双倒数作图法。双倒数作图法。 ）三、温度对酶促反应速度的影响1、 并不是温度越高越好，因为酶是蛋白质，温度高易变性失活。2、酶的最适温度：显示酶最大活力的温度。3、最适温度不是酶的特征常数，受各种环境因素影响，因此在提及最适温度时必须指明是什么条件。四、pH 对酶促反应速度的影响1、pH 值的不同会影响酶活性中心和底物上的一些重要基团的解离。2、最适 pH：一种酶只在某一 pH 范围内表现最高催化活性，显示此最高酶活性的 pH 值。3、大多数酶的反应速度对 pH 的变化呈钟罩形曲线，个别的只有钟罩曲线的一半。V=max SK +9五、激活剂对酶促反应速度的影响1、酶的激活剂：凡能提高酶活性，加快酶促反应速度的物质。2、分类：无机离子、大分子有机物、生物大分子。3、激活剂对酶的作用有选择性，对一种可激活，而对另一种酶可能抑制。六、抑制剂对酶反应的影响1、抑制剂：凡能引起酶的活性下降而不引起酶蛋白变性的物质称为酶的抑制剂。2、抑制作用的类型：按照可逆与不可逆分为两类：可逆抑制作用和不可逆抑制作用。不可逆抑制作用A：定义：抑制剂与酶反应中心活性基团以共价键方式结合，引起酶的永久性失活，不能用透析等方法通过去除抑制剂而使酶活性恢复的作用，称为。B：类型: 重金属离子，如砷、汞 有机磷化合物 氧化物，如 CO等。 可逆抑制作用A：定义：抑制剂与酶以非共价键方式结合而引起酶活性暂时性丧失，可以通过透析等方法除去而使酶活性部分或全部恢复的作用。B：类型：竞争性抑制作用，非竞争性抑制作用，反竞争性抑制作用竞争性抑制作用：定义：有些抑制剂的结构和酶底物的结构类似，因而能与底物竞争与酶活性中心的结合，导致反应速度下降。特点：酶对底物亲和力下降 ；km 增加；最大反应速度不变； 可以通过增大底物浓度提高底物竞争力。非竞争性抑制作用：定义：底物和抑制剂与酶的结合没有竞争性，底物和酶结合后还可以与抑制剂结合，同样抑制剂与酶结合后还可以与底物结合，即酶可以同时和抑制剂及底物结合形成酶-底物-抑制剂三元复合物，但后者不能转变为产物，这种作用称为。特点：km 不变 ；最大反应速度降低； 酶对底物亲和力不受影响；不能通过增大底物浓度去除各种抑制作用反竞争性抑制作用：定义：抑制剂不与酶结合，只与 ES 复合物结合，引起酶活性下降，这种作用称为。特点：km 减少 酶对底物亲和力增加 最大反应速度减少 也无法通过改变底物浓度而改变反应抑制剂的影响。变构酶与变构调节变构酶又称为别构酶，指酶分子的非催化部位与某些化合物可逆地共价结合后，引起酶的构象的改变，进而改变酶的活性状态，酶的这种调节作用称为变构调节(allosteric regulation)