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生物化学复习提纲23第1章 糖类1 单糖 糖的分类 糖的定义：多羟基醛（醛糖）和多羟基酮（酮糖）及其聚合物和衍生物的总称。根据定义，可以将糖分成醛糖（以葡萄糖为代表）、酮糖（以果糖为代表）、糖衍生物（以N-乙酰葡糖胺）等。 糖为何又称为碳水化合物？ 糖类分为单糖、寡糖和多糖。单糖又根据碳原子数分为丙糖（三碳）、丁糖（四碳）、戊糖（五碳）、已糖（六碳）、庚糖（七碳）和辛糖（八碳）。 常见的单糖：丙糖中有甘油醛和二羟丙酮；戊糖中的核糖、脱氧核糖；已糖中的葡萄糖、果糖、甘露糖、半乳糖等；庚糖和辛糖在日常生活中不常见。 单糖的构型 甘油醛的D型和L型是单糖、氨基酸等物质D、L构型的参照物，掌握如何判断一个单糖或氨基酸分子是D型和L型？单糖的D、L构型与其旋光性无关。单糖有的具有多个不对称碳原子，其D、L构型是以距离醛基或酮基最远的一个不对称碳原子的基团相对位置确定的。 由于单糖中具有不对称碳原子，可使偏振光左旋（用l或-表示）或右旋（用d或+表示），所以单糖一般具有旋光性。注意糖在中左旋或右旋与D、L型并无对应关系。 糖类的生物学功能主要有：作为生物体的能源和碳源物质（代谢）；可以转变为其它生物大分子，为它们提供碳骨架（细胞内合成反应）；部分多糖可以作为植物和微生物的结构物质（位于细胞壁上）；作为细胞识别和信号传递的分子（位于细胞膜上）。 单糖的结构 溶液中，单糖以环状结构存在，本来的末端醛基或酮基转变成半缩醛羟基结构，是单糖中相对活跃的-OH，在核甘酸结构中，碱基就是与戊糖的第1位碳上的半缩醛羟基通过糖苷键相连形成核苷的。一单糖只具有一个半缩醛羟基。天然单糖是D型的。 葡萄糖在溶液中可以形成吡喃环（六元环）和呋喃环（五元环），记清编号，注意半缩醛羟基的位置。 环状结构中第1位碳原子（葡萄糖）或第2位碳原子（酮糖）由于形成半缩醛羟基而转变成不对称碳原子，因此，使得葡萄具有了型和型（两者互为异头体，旋光性不同）。当葡萄糖溶于水后，不管之前葡萄糖是型和型，溶于水后经过一段时间后，都会转变为型和型葡萄糖的混合物，所以葡萄糖溶于水会出现变旋现象。单糖分子在溶液中形成的半缩醛羟基具有较高的反应活性。 葡萄糖的构象：环状结构中有船式构象和椅式构象，从热力学上讲，椅式构象是较稳定的。 单糖不对称碳原子数目的确定。 单糖的性质 异构化作用在弱碱存在的情况下，单糖分子发生重排，通过烯二醇中间物互相转化，称酮-烯醇互变异构。如D-葡萄糖在氢氧化钡溶液中放置数天，从形成的混合物中可分离出D-葡萄糖、D-甘露糖、D-果糖及其他糖类，这一实验充分说明单糖在弱碱性溶液中的异构化作用。 单糖的还原性质单糖是多羟基酮或多羟基醛类化合物，醛糖的醛基具有还原性，在碱性环境中，会被弱氧化剂如Cu2+氧化形成糖酸。因此，所有的醛糖都是还原糖。而且其中一部分酮糖如果糖，在碱性条件下会转变成醛糖，因此也是还原性糖。在实验条件下与生物体内，单糖被氧化的情况不同。费林试剂或本尼迪特试剂均可以使还原糖氧化，生成相应的糖酸。弱氧化剂如Cu2+、Ag+、Hg2+等可以将醛糖的醛基氧化形成糖酸；较强的氧化剂（热的稀硝酸）的作用下，醛糖被氧化成糖二酸；生物体内醛糖在酶的催化作用下被氧化糖醛酸。 单糖的氧化性质单糖的羰基在适当的还原条件下，可以被还原成多元醇，称为糖醇，如D-葡萄糖被还原生成山梨醇（D-山梨醇或L-山梨醇）。 单糖脱水（无机酸作用）单糖与一定浓度的无机酸（如12%的HCl）共热脱水生成糠醛或糠醛衍生物，形成的糠醛或糠醛衍生物可以与多元醛（如-萘酚反应或称莫氏反应）产生特有的颜色反应，这些被用来鉴别糖。酮糖在热无机酸条件下容易形成糠醛或糠醛衍生物，如果糖形成羟甲基糠醛，羟甲基糠醛可以与间苯二酚反应，形成红色缩合物（如间苯二酚反应，也称塞氏反应）；而醛糖在同样条件下反应要慢得多，所以这一反应可以用来鉴定酮糖。2 重要的单糖及其衍生物 常见的单糖：D-葡萄糖、D-果糖、D-半乳糖、D-核糖等。 常见单糖衍生物有糖醇、糖醛酸、氨基糖及糖苷。糖醇：糖的醛基或酮基被还原糖醇，表现的是糖的氧化性；糖醛酸：醛糖被氧化醛酸，如葡萄糖第6位上的-OH被氧化形成-COOH，形成葡萄糖醛酸；糖苷：常见的强心苷具有强心作用（如毛地黄苷）、花色素苷是许多花和果实的着色物质（如花青苷）、皂苷具有去污作用（皂角中含有）。3 寡糖 寡糖的定义：是由2-20个单糖通过糖苷键连接而成的糖类物质。 寡糖中重点掌握蔗糖、麦芽糖、乳糖 蔗糖是最重要的二糖，主要存在于甘蔗、甜菜等植物中，一分子蔗糖由一分子葡萄糖和一分子果糖通过（12）糖苷键连接而成，由于葡萄糖的1位碳上的-OH和果糖第2位碳上的-OH都是半缩醛羟基，所以蔗糖分子不具有还原性。 乳糖主要存在于乳汁中，是由一分子半乳糖和一分子葡萄糖通过（14）糖苷键连接形成的，两个单体分子都是型的，其中半乳糖的半缩醛羟基参与形成糖苷键，葡萄糖的半缩醛羟基未参与，因此具有还原性，具有变旋现象（因为有葡萄糖残基的1位手性碳原子存在）。 麦芽糖是由两分子型葡萄糖以（14）糖苷键相连形成的化合物，同样具有游离的半缩醛羟基，因此也具有还原性和变旋现象。 寡糖中除了上述二糖外，还有三糖、四糖、五糖、六糖等。常见三糖的棉子糖。4 多糖 多糖是由多个单糖以糖苷键相连形成的高聚物。多糖掌握淀粉、纤维素、糖原、几丁质（壳多糖） 淀粉 淀粉分为直链淀粉和支链淀粉，直链淀粉是由-D-葡萄糖以（14）糖苷键相连形成的多糖，支链淀粉则除了（14）糖苷键外还有（16）糖苷键，使链具有分支结构。 直链淀粉形成螺旋结构，所以碘分子可以进入螺旋圈内，从而使淀粉显蓝色；而支链淀粉不具螺旋结构，所以遇淀粉不显蓝色。 直链淀粉在水中的溶解度比支链淀粉要差一些，可能是由于直链淀粉封闭型螺旋线型结构紧密，利于形成较强的分子内氢键而不利于与水分子接触。天然淀粉是直链淀粉和支链淀粉的混合物。 糖原 糖原是人和动物体内的贮存多糖，结构相当于植物中的支链淀粉。葡萄糖残基之间的连接键是（14）糖苷键和（16）糖苷键。 糖原在维持人和动物体能量平衡方面起着重要作用，其合成与分解受胰岛素、胰高血糖素等的调节。 纤维素 自然界中最丰富的有机化合物，是植物细胞壁的主要组成成分之一，是植物中的主要的结构多糖。人和动物体内都没有纤维素酶，因此不能利用纤维素。反刍动物胃内有共生的细菌含活性很高的纤维素酶，能够水解纤维素。 纤维素是由-D-葡萄糖以（14）糖苷键连接形成的无分支的多糖。 纤维素相邻葡萄糖残基之间有氢键相互作用，从而使纤维素形成牢固的结构。 几丁质（甲壳素、壳多糖） 几丁质或称甲壳素、壳多糖，是地球上仅次于纤维素的第二大生物资源，是由N-乙酰-D-葡萄糖胺（或称乙酰胺基葡萄糖）以（14）糖苷键缩合而成的多糖。 可以被生物降解，被广泛用在食品、化妆品、医药等方面，是天然多糖中唯一大量存在的带正电荷的氨基多糖。 琼脂和琼脂糖 琼脂是存在于海藻中的一种多糖混合物，包括琼脂糖和琼脂胶两种多糖。琼脂一般不被微生物利用，被广泛用于进行微生物和植物培养的固体支持物。 琼脂糖可以从琼脂中提纯出来，用于分子生物学实验中琼脂糖凝胶电泳的支持剂（DNA电泳部分）。 透明质酸 透明质酸是由D-葡糖醛酸和乙酰葡糖胺通过（14）糖苷键连接成的二糖单位作为单体聚合成的杂多糖类化合物。 透明质酸广泛存在于高等动物眼球玻璃体及鸡冠等组织及某些微生物的细胞壁中。 硫酸软骨素 是广泛存在于软骨及结缔组织中的氨基多糖，与透明质酸的结构相似，其重复二糖单位是D-葡糖醛酸与N-乙酰半乳糖胺以（14）糖苷键连接成。 临床上硫酸软骨素能降低高血脂患者血清中的胆固醇、三酰甘油，减少冠心病的发病和死亡率。4.5 糖复合物 糖蛋白 糖蛋白是蛋白质与寡糖链形成的复合物，以蛋白质为主体。 糖蛋白分布广泛，种类繁多，功能多样。如人和动物体结缔组织中的胶原蛋白、血浆中的转铁蛋白、免疫球蛋白等均为糖蛋白。 糖脂 糖脂是脂质与糖的半缩醛羟基结合的复合物。 常见的糖脂有脑苷脂和神经节苷脂。第2章 脂质1 三酰甘油（甘油三酯，俗称脂肪和油） 三酰甘油的结构 三酰甘油是由3分子的脂肪酸与1分子甘油（丙三醇）以酯键相连形成的化合物。构成三酰甘油的脂肪酸相同或不同，可以是饱和脂肪酸，也可以是不饱和脂肪酸。如果3个分子的脂肪酸是相同的，则为简单甘油三酯；如果脂肪酸不同，则为混合甘油三酯。天然油脂多是三酰甘油的混合物。 如果3分子的脂肪酸是完全相同的，则不存在不对称碳原子，只有甘油1、3位上的脂肪酸不同时，就存在不对称碳原子，就具有旋光性。 三酰甘油的理化性质 三酰甘油的物理性质无色、无味，不溶于水，易溶于氯仿、乙醚、苯等有机溶剂中。由于天然油脂往往是多种三酰甘油的混合物，所以没有固定的熔点。其熔点的大小与构成三酰甘油的脂肪酸的碳原子数和不饱和键的数目有关系，碳原子数越少、不饱和键数目越多，则熔点越低。植物中的三酰甘油（植物油）往往含有较多的不饱和脂肪酸，所以熔点较低，常温下呈液态；动物体内的三酰甘油（脂肪）往往含有较多的饱和脂肪酸，熔点也高，常温下呈往往固态。 三酰甘油的水解与皂化在酸、碱或脂肪酶的作用下，三酰甘油可逐步水解成二酰甘油、单酰甘油，最后水解为甘油和脂肪酸。什么是皂化反应？什么是皂化价（值）？掌握有关皂化价的计算。哺乳动物对三酰甘油的消化过程主要发生在小肠中，脂肪或油被消化为甘油、脂肪酸、甘油一酯，然后被小肠吸收。 三酰甘油的氢化与卤化作用当构成三酰甘油的脂肪酸具有不饱和键时，会与H2和卤素起加成反应，相应地称为氢化和卤化作用。植物油脂氢化后，不饱和脂肪酸含量下降，转变成固态，这样可以有效防止脂肪酸败。卤化反应中吸收卤素的量可以用碘价表示，碘价的高低代表油脂中不饱和脂肪酸的含量高低。掌握碘价的相关计算。 油脂的酸败油脂在空气中暴露过久可被氧化，产生臭味，称为油脂酸败。酸败的原因是油脂的不饱和成分发生了氧化，产生过氧化物并进一步降解成醛、酮、酸的混合物。同时，因油脂的水解而产生较多的脂肪酸。酸败的程序一般用酸价表示，掌握酸价的相关计算。2 脂肪酸 脂肪酸的种类根据是否含不饱和键可将脂肪酸分为饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸。 脂肪酸的性质 脂肪酸的物理性质很大程度上决定于脂肪酸烃链的长度与不饱和程度，非极性的烃链是造成脂肪酸在水中溶解度较低的原因，烃链愈长，溶解度越低。但末端羧基具极性，因此脂肪酸略能溶于水。 脂肪酸含有末端羧基，与醇成酯，与碱形成盐。 脂肪酸烃链上不饱和键的多少决定了脂肪酸的熔点，碳原子数越少，不饱和键数目越多，熔点越低。 饱和与不饱和脂肪酸各自特有的性质或特点。 必需脂肪酸哺乳动物不能合成机体所必需的亚油酸、亚麻酸等不饱和脂肪酸，我们将这些自身不能合成必须由膳食提供的脂肪酸称为必需脂肪酸。必需脂肪酸是体内重要活性物质（激素）合成的前体。人体可以合成花生四烯酸，但其原料为必需脂肪酸，主要仍由食物提供，因此，也可以将其视为必需脂肪酸。3 磷脂 脂质的分类 按化学组成可将脂质分成三大类：单纯脂质、复合脂质和衍生脂质。 单纯脂质是由脂肪酸和甘油形成的酯。又可分为三酰甘油和蜡。 复合脂质则除了脂肪酸和醇外，还有其它非脂类分子的脂质，按非脂成分的不同可分为磷脂和糖脂。 衍生脂质主要有固醇类、萜类、取代烃类等物质。 磷脂的分类 磷脂包括甘油醇磷脂和鞘氨醇磷脂，主要参与细胞膜系统的组成。 甘油醇磷脂和鞘氨醇磷脂的区别在于与脂肪酸成酯的是甘油还是鞘氨醇。 甘油磷脂（磷酸甘油酯）的结构及其两亲性质。 最简单的磷酸甘油酯是甘油-3-磷酸，C1和C2位上的-OH被脂肪酸酯化，C3位上的-OH被磷酸酯化。 常见磷脂包括磷脂酰胆碱、磷脂酰乙醇胺、磷脂酰丝氨酸、磷脂酰肌醇等。 掌握磷脂分子结构上的特点：极性的头部，非极性的尾部，所以具有亲水、疏水的两亲性质，这种结构上的特点是磷脂形成生物膜结构的重要原因。 甘油磷脂的一般性质 物理性质白色蜡状固体，溶于含少量水的非极性溶剂，难溶于丙酮，用氯仿-甲醇混合液可从细胞和组织中提取磷脂。磷脂具有两亲性质，在水中形成双分子层的微囊结构。不同类型的磷脂带电性不同，如生理条件下，甘油磷脂的磷酸基带有1个单位的负电荷，胆碱或乙醇胺带1个单位正电荷，丝氨酸带1个单位正电荷和1个单位负电荷，肌醇和甘油不带电荷，每种甘油磷脂的带电性质可由这些基团的带电性计算出来。 甘油磷脂有水解用弱碱可水解甘油磷脂得到脂肪酸盐（皂）和甘油-3-磷酸。用强碱水解得到脂肪酸盐、醇和甘油-3-磷酸，因此磷脂亦可发生皂化反应。甘油磷脂有酯键和磷酸二酯键以被磷脂酶专一性地水解，已知的磷脂酶有磷脂酶A1、A2、C和D。磷脂酶的分布：磷脂酶A1广泛分布于各种生物体，磷脂酶A2主要存在于蛇毒、蜂毒等，磷脂酶C来源于细菌及其它生物组织，磷脂酶D存在于高等植物。磷脂酶A1或A2专一性地水解甘油磷酸第1位或第2位上的脂肪酸后，生成仅含一个脂肪酸的产物，称为溶血磷脂，如果在细胞中浓度高时，对细胞膜结构造成毒害。4 鞘脂类包括鞘磷脂、脑苷脂类和神经节苷脂类。 鞘磷脂也是细胞膜结构的重要组分，尤其在神经组织和脑中含量丰富。其结构与甘油磷脂类似，具有极性头部和非极性尾部，同时具两亲性质。 鞘磷脂是鞘氨醇通过酰胺键与脂肪酸相连形成的化合物。 鞘磷脂与糖链相连，形成糖苷化合物。5 胆固醇 胆固醇类化合物的核心结构是什么？胆固醇往往不含脂肪酸，含醇类而得名。 人体中许多激素、胆汁酸等都属于类固醇物质。 胆固醇也具有两亲性质，与磷脂类似。维生素D属于类固醇物质，与机体钙和磷的吸收有关。第3-7章 蛋白质1 蛋白质的分类 掌握蛋白质的元素组成：C、H、O、N、S的含量和凯氏定氮法测定总N含量的原理与计算。 根据蛋白质分子的外形将蛋白质分成三类：球状蛋白质、纤维状蛋白质和膜蛋白。三种类型的蛋白质在分子形状、水溶性、种类、功能方面有哪些相同和不同。 根据分子组成分类，蛋白质分为简单蛋白质和结合蛋白质（缀合蛋白质），各有什么特点。 根据功能分类，蛋白质分为10类：酶、调节蛋白、贮存蛋白质、转运蛋白质、运动蛋白质、防御蛋白质和毒蛋白、受体蛋白质、支架蛋白、结构蛋白、异常功能蛋白（简单了解）。2 蛋白质的组成单位氨基酸 蛋白质氨基酸的结构通式：都是-氨基酸 蛋白质氨基酸的分类 按R基的极性分为：非极性氨基酸、不带电荷的极性R基氨基酸、极性带正电荷的R基氨基酸、极性带负电荷的R基氨基酸，这些不同类型各自包括哪几种氨基酸。 20种氨基酸的三字母缩写形式牢记。 蛋白质中不常见的氨基酸：5-羟脯氨酸、4-羟赖氨酸，分别来自脯氨酸和赖氨酸的羟基化。 非蛋白质氨基酸：-丙氨酸、瓜氨酸、精氨酸、鸟氨酸、高半胱氨酸、-氨基丁酸等，不参与蛋白质构成，但参与形成活性多肽等。 按体内是否可合成，氨基酸分为必需氨基酸、半必需氨基酸和非必需氨基酸，各包括哪些氨基酸？ 氨基酸的等电点 等电点（pI）、偶极离子（两性离子、兼性离子） 等电点的计算方法：先写出氨基酸的解离方程（已知各可解离基团解离常数的，按照解离常数pK从小到大确定各基团的解离顺序），找到兼性离子状态，兼性离子两侧的pK值的算术平均值就是对应的氨基酸的等电点。 等电点时，氨基酸具有哪些性质？溶解度最小、带净电荷为0、在电场中静止不动。这些性质往往是对蛋白质分离纯化和鉴定时的依据。如实验中测定等电点采用的就是酪蛋白在靠近其等电点的溶液中溶解度下降而沉淀的原理。 复习氨基酸等电点的同时，考虑一下蛋白质等电点、核苷酸的等电点，不同物质在等电点时的共性。 氨基酸的化学性质 与水合茚三酮的反应：氨基酸氧化脱氨基，形成酮酸，进一步脱羧形成醛，将水合茚三酮还原成还原型茚三酮，弱酸溶液中形成蓝紫色络合物。 与甲醛反应：用于氨基酸滴定（说明理由）。 与2,4-二硝基氟苯（DNFB）反应：-氨基参与的反应，形成DNP-氨基酸，可以用纸层析鉴定，这一方法被用来鉴定多肽或蛋白质的末端氨基酸。 与丹磺酰氯（DNS-Cl）反应：代替DNFB试剂来测定蛋白质的N端氨基酸，形成DNS-氨基酸。 与异硫氰酸苯酯（PITC）反应：弱碱性条件下，氨基酸中的-氨基与PITC反应，生成PTC-氨基酸，与酸作用，PTC-氨基酸环化为苯硫乙内酰脲（PTH） 氨基酸的立体构型 天然蛋白质氨基酸都是L-型氨基酸（除甘氨酸），氨基酸的构型是与甘油醛的D、L-构型比较得出的，掌握如何判断某氨基酸的构型。 氨基酸具有D、L构型和旋光性质（使偏振光左旋“-”或右旋“+”），原因是氨基酸具有不对称碳原子（或手性碳原子）。甘氨酸不具有不对称碳原子，所以没有旋光性。在了解了单糖和氨基酸的旋光性质后，对于旋光性要有初步的认识，引起偏振光旋转的性质是与不对称碳原子（手性碳原子）对映的。 不同氨基酸的不对称碳原子数不同，简单氨基酸如丙氨酸、丝氨酸、半胱氨酸、苯丙氨酸、亮氨酸等只有一个不对称碳原子，苏氨酸、异亮氨酸具有两个不对称碳原子（可参考教材上的各蛋白质氨基酸的结构式）。氨基酸的D、L-构型是以位不对称碳原子为依据定义的。 氨基酸的光吸收性质在可见光区都没有光吸收，在近紫外区带苯环的氨基酸（色氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸）有特征光吸收，但达到最大光吸收时的光波波长不同。蛋白质的光吸收性质（280nm具吸收峰，可以用来对蛋白质进行定量）源自含有苯环的氨基酸。 氨基酸的获得 通过蛋白质水解得到：酸水解、碱水解和蛋白酶处理均可得到氨基酸，3种处理方法各有什么特点？ 掌握几种消化道中的蛋白酶的作用专一性和在蛋白质测序中的应用：胰蛋白酶、胃蛋白酶、胰凝乳蛋白酶（糜蛋白酶）、羧肽酶、氨肽酶3 肽 肽的结构 肽的定义是什么？肽键的定义是什么？形成肽键后氨基酸被称为“残基”，为什么？ 肽链是什么？肽链是否具有分支结构？ 肽键不只在-氨基和-羧基之间形成，也可以在其它碳原子上的氨基和羧基之间形成（如活性肽中的肽键有的是非-位氨基或羧基参与形成的）。蛋白质中的肽键是在-氨基和-羧基之间形成，活性肽中肽键可以在非-氨基和-羧基之间形成。 掌握多肽链的书写形式：N端（氨基端）位于左侧和C端（羧基端）位于右侧。 多数氨基酸具有不对称碳原子，具有旋光性，多肽链由氨基酸组成，也具有不对称碳原子（很多个），所以多肽链也具有旋光性。但多肽链的旋光值不是构成它的所有氨基酸的旋光值的简单加和。 肽键上的C-N单键具有部分双键性质，所以虽然形式上是单键，却不能自由旋转，结果使得相关的6个原子处于同一平面，形成肽平面或胺酰平面。肽平面之间可以相对地旋转。 生物活性肽 生物活性肽的定义。 几种重要的生物活性肽：谷胱甘肽、催产素、加压素、脑啡肽、胰高血糖素，生物学功能是什么？ 生物活性肽的应用：作为食品添加剂、饮料添加剂、医药中应用 生物活性肽的生产方法：分离纯化（天然活性肽）、化学合成制备活性肽、生物合成制备洗性肽（基因工程方法）、酶水解蛋白质制备活性肽。4蛋白质的结构 蛋白质的一级结构 蛋白质有哪几个结构层次？蛋白质的一级结构？ 最早完成测序的蛋白质是什么？由哪位科学家第一次将其测序？哪国科学家首先合成的胰岛素？ 胰岛素的一级结构有什么特点？一共有多少条肽链组成，有多少个链内二硫键，多少个链间二硫键？ 蛋白质的空间结构 什么是蛋白质的空间结构或蛋白质的构象？研究蛋白质空间结构的主要方法有哪两种？ 维系蛋白质空间结构的作用力有哪些？其中哪些是共价键，哪些是非共价键或次级键？ 各种作用力的定义或特点（包括非共价键和共价键），存在这些作用力需什么样的基团参与？ 什么是蛋白质的二级结构？维系蛋白质二级结构的主要作用力是什么？蛋白质二级结构的主要类型有哪几种？掌握各种二级结构的简单表示方法：螺旋的表示方法、折叠的表示方法，在实际的蛋白质构象中，能将它们指出来。 -螺旋大多数为右手螺旋（L-型氨基酸组成的螺旋多为右手螺旋，而D-型氨基酸组成的螺旋多为左手螺旋）。-螺旋广泛存在于各种蛋白质类型（球状蛋白质、纤维状蛋白质、膜蛋白）的空间结构中。典型-螺旋结构的螺旋参数是怎样的（每圈螺旋有多少个氨基酸残基、沿螺旋轴上升多少nm）。-折叠形成于链间，不同链可以是平行的，也可以是反向平行的。 什么是结构域？什么是超二级结构？它们是介于哪两个蛋白质结构层次之间的类型？较小的蛋白质可能只有一个结构域，而较大的蛋白质的多肽链先折叠成几个相对独立的结构域，再缔合成三结构。 什么是蛋白质的三级结构？维系蛋白质三级结构的作用力主要有哪些？蛋白质的三级结构与多肽链往往是一一对映的关系。形成三级结构时，亲水性的氨基酸残基倾向于暴露于蛋白质分子的表面，而疏水性的氨基酸残基往往深埋在立体构象的内部，以远离水环境。 什么是蛋白质的四级结构？四级结构的结构单元是什么？四级结构亚基与亚基之间的连接主要靠哪些作用力？亚基单独存在是没有生物学功能的，合在一起构成蛋白质的四级结构才有功能。构成四级结构的亚基的数目往往是偶数，但也有奇数个亚基。 纤维状蛋白质有什么特点？常见的纤维状蛋白质有-角蛋白（由-螺旋形成）、胶原蛋白、弹性蛋白、肌球蛋白等。5 蛋白质结构与功能的关系 蛋白质一级结构与功能关系 不同机体或生物中表现同一功能的蛋白质（即同源蛋白质）的氨基酸序列的差异不是十分时显（即种属差异不明显），部分氨基酸残基的差异有时并不能改变该蛋白质的生物活性。 细胞色素c在原核、真核生物中具有相同的生物学功能（在生物氧化中起作用），不同生物的细胞色素c的氨基酸序列有差异，但亲缘关系较近的物种之间的差异小，而亲缘关系较远的物种间的差异较大。同源蛋白质之间相同的氨基酸残基往往位于具有特定活性的部位。 什么是分子病？镰刀形贫血病产生的原因是因为正常人的血红蛋白（Hb-A）的链第6位是谷氨酸，而患者的血红蛋白对应位置是缬氨酸（Hb-S）。这一实例说明了蛋白质的一级结构与生物学功能是高度统一的，因为一级结构上的变化（其中一个氨基酸残基发生变化）造成了整个蛋白质生物学功能的改变（失去载氧能力）。 蛋白质构象与功能之间的关系 蛋白质行使其生物学功能取决于它的特定构象。当蛋白质的构象发生改变时，蛋白质的功能也受到影响，反之，如果我们发现的蛋白质的功能发生了变化，很有可能是因为它的构象发生的改变（除此之外，还可能有别的原因）。 例：免疫球蛋白的例子充分说明了蛋白质构象与功能之间的统一关系。6 蛋白质的性质与分离、纯化技术 蛋白质的性质 蛋白质具有等电点，蛋白质的等电点的定义、特点、以及因此而出现的分离纯化蛋白质的方法（等电点沉淀法、一般分离纯化过程中，为了更好地沉淀蛋白质往往将溶液的pH调整到待分离蛋白质的等电点附近，以利于分离纯化）。等电点沉淀法分离蛋白质的理论依据：等电点时蛋白质在水中的溶解度最低（会解释为什么？）。 蛋白质的带电性质：等电点时，蛋白质所带的净电荷为0，在电场中既不向正极、也不向负极移动；当溶液的pH值小于等电点时，蛋白质带正电荷，当溶液的pH值大于等电点时，蛋白质带有负电荷（氨基酸也是一样的，因此，可以采用等电聚焦的方法将等电点不同的蛋白质分离开；也可以采用离子交换层析的方法将等电点不同的蛋白质或氨基酸分开）；蛋白质的可解离基团主要是氨基酸残基的侧链上的可解离基团，主链上的-氨基和-羧基也是可解离的，但与数目宠大的侧链可解离基团而言，相对渺小；蛋白质的带电性质取决于组成蛋白质的酸、碱性氨基酸的比例，如果酸性氨基酸较多，则生理条件下带负电荷，相反，如果含有较多的碱性氨基酸，则往往带正电荷。由于蛋白质在生理条件下往往带有电荷，且不同蛋白质所带电荷的性质和电荷的量可能不同，所以可以采用电泳的方法将带有不同电荷的蛋白质分离开。 蛋白质等电点的测定：根据兼性离子状态前后的两个解离常数计算（求其算术平均值，同氨基酸等电点的计算方法）；采用等电聚焦的方法测定蛋白质的等电点（需的电泳设备）。 蛋白质的分子大小（相对分子质量大小）：分子量范围介于10000-1000000之间；不同种类的蛋白质分子量不同，所以可以依据分子量的大小来区分不同蛋白质，一般采用凝胶过滤的方法。 蛋白质的变性：什么是蛋白质变性？蛋白质变性前后其空间结构、生物学功能的变化怎样？引起蛋白质变性的因素包括物理的（射线、热、超声波等）和化学的（强酸、强碱、尿素、胍、去污剂、重金属、有机酸、浓乙醇等）。变性过程中并不破坏共价键，所以蛋白质变性后，其一级结构并未发生变化。变性后，蛋白质更容易被蛋白酶水解（所以一般食用煮熟的食物）。变性过程中主要涉及蛋白质天然构象外表面的双电层和水化层的破坏。 蛋白质的复性：什么是蛋白质的复性？蛋白质的复性说明蛋白质的空间结构是由蛋白质的一级结构决定的。例：牛胰核糖核酸酶的变性与复性实验。天然牛胰核糖核酸酶加入尿素和巯基乙醇变性，立体构象解体，生物学功能丧失将尿素和巯基乙醇除去蛋白复性，天然构象恢复，生物学功能部分或完全恢复。 蛋白质的胶体性质：为什么蛋白质在水中以胶体溶液的形式存在？为什么说蛋白质溶液是亲水性胶体溶液？稳定蛋白质胶体溶液因素中，与蛋白质结构有关的有哪些？透析实验中，蛋白质是否能自由通过？蛋白质溶液久置会出现沉淀，可能的原因是什么？ 蛋白质的沉淀反应：蛋白质沉淀剂主要有哪些？各沉淀剂使蛋白质沉淀的原因是否一样？哪些沉淀作用是可以恢复的，一般可以通过什么方法恢复？已知某物质是蛋白质沉淀剂，可否直接将其作为食物？蛋白质沉淀与蛋白质变性之间有什么区别与联系? 蛋白质的颜色反应：双缩脲反应（什么是双缩脲？双缩脲反应是否蛋白质特有的反应？氨基酸是否具有双缩脲反应？是否可以利用双缩脲反应对蛋白质进行定量分析？蛋白质或多肽发生双缩脲反应需要几个肽键参与？）考马斯亮蓝反应：蛋白质与考马斯亮蓝的酸性溶液反应，形成蓝色复合物，可用来对蛋白质进行定量分析（实验有“考马斯亮蓝结合法测定溶液中蛋白质的含量”）。 蛋白质含量测定的方法：考马斯亮蓝结合法、紫外吸收法、凯氏定氮法。了解它们的基本原理。 蛋白质的分离纯化技术 根据蛋白质的溶解度大小分离蛋白质：盐析、盐溶。等电点沉淀法、有机溶剂沉淀法。什么是盐析？什么是盐溶？常用于盐析的中性盐有哪些？盐析作用会不会引起蛋白质变性？为什么采用有机溶剂分级沉淀时需要快速操作且需要在低温下进行？常用于沉淀蛋白质的有机溶剂有哪些？ 根据蛋白质的分子大小分离蛋白质：透析与超滤、凝胶过滤。什么是透析？什么是超滤？什么是透析？什么是超滤？透析和超滤的主要区别与联系？透析主要是除去蛋白质溶液中哪一类物质？透析用的膜具有什么样的性质？什么是凝胶过滤？采用凝胶过滤分离蛋白质时，分子大小不同的蛋白质的洗脱顺序是怎样的？ 根据蛋白质的带电性质进行分离：电泳法（非SDS电泳）、离子交换层析。PAGE（聚丙烯酰胺凝胶电泳）是什么？PAGE分离蛋白质的原理是根据蛋白质的什么性质？SDS-PAGE是否也是根据蛋白质的带电性质对蛋白质进行分离的，为什么？等电聚焦电泳中，当蛋白质或氨基酸到达其等电点对应的pH值时，是否继续向正极或负极移动，为什么？为什么等电聚焦电泳可以用来测定蛋白质的等电点？离子交换层析所用的交换剂可分为哪两种类型？以羟甲基纤维素（CM-纤维素，查一下是哪一种离子交换树脂）作为交换剂进行离子交换层析时，带正、负和不带电荷的蛋白质组成的混合溶液，哪种先被洗脱，哪种后被洗脱？以二乙氨基乙基纤维素（DEAE-纤维素）作为交换剂进行离子交换层析时，带正、负和不带电荷的蛋白质组成的混合溶液，哪种先被洗脱，哪种后被洗脱？ 根据配体特异性进行分离：亲和层析。什么是亲和层析？它具有什么样的特点？亲和层析中，与层析柱上的固体材料结合的称为什么？为什么亲和层析是一种高效的纯化蛋白质的方法？ 蛋白质测序 传统蛋白质测序的一般流程包括哪几个方面？ 如何确定某多肽链的氨基酸组成？ 一蛋白质可能由不同长度的多肽链组成，如果要将这些多肽链分开，需要作怎样的处理？（提示：可以以胰岛素为例）。 已知测序之后得到的几组重叠肽，能将完整的多肽链拼接起来。 测序中如何确定二硫键的位置（对角线电泳）？ 综合能力与技能要求 如果给你一组带不同电荷的物质组成的混合物，要能设计出一套简单的流程将这些物质分离开来； 告诉你一部分已知的某蛋白质或某几种蛋白质的性质，能从上述实验方法中选择适合于这种或这些蛋白质制备、分离、纯化的方法； 会用蛋白质的性质解释生活中的一些现象或事件的原因，理论与实践结合的能力（比如，误食重金属急救时，往往让病人先服用大量牛奶、豆浆或蛋清，再让其服用催吐剂，要能解释清楚其中的原因；日常生活中，我们食用的大多数是熟食，利用你学过的生物化学知识解释一下等等）；第13-15章 核酸 1 核酸的组成成分 核酸部分水解生成核苷酸，核苷酸部分水解生成核苷和磷酸，核苷进一步水解生成戊糖（脱氧核糖或核糖）和碱基。核酸由核苷酸通过磷酸二酯键连接形成，核苷酸包括三部分：戊糖、碱基和磷酸。 戊糖 组成DNA和RNA的戊糖不同DNA-脱氧核糖；RNA-核糖；核糖与脱氧核糖的差别：第2位碳上存在羟基（核糖），还是没有羟基（脱氧核糖）。 戊糖的第1位碳上的半缩醛羟基通过糖苷键与碱基相连，形成糖苷，糖苷通过戊糖第5位碳上的羟基与磷酸形成酯键，形成核苷酸。 在核苷酸中，戊糖的碳原子编号与一般戊糖是一致的，只不过在原有数字右上角加一个“”，以与碱基上的碳原子的编号区分。对应的与碱基和磷酸连接的碳则写为1位和5位。 碱基（base） 核苷酸中的碱基是含氮的杂环结构，分为嘌呤（purine）和嘧啶（pyrimidine）两大类。 DNA中含有的碱基类型：腺嘌呤（A）、鸟嘌呤（G）、胞嘧啶（C）和胸腺嘧啶（T）。 RNA中含有的碱基类型：腺嘌呤（A）、鸟嘌呤（G）、胞嘧啶（C）和尿嘧啶（U）。 了解嘌呤环和嘧啶环的结构与碳原子编号规则。 生物体中还存在各种修饰碱基，存在于RNA、DNA、及活性物质中，往往含量较少。核酸中的修饰碱基往往是4种主要碱基的衍生物，如次黄嘌呤、二氢尿嘧啶等。tRNA中修饰碱基较多，占10%左右。 核苷 核苷定义：戊糖和碱基通过糖苷键相连形成核苷。 核糖核苷和脱氧核糖核苷的戊糖不同，书写时也有差异，如4种主要的核苷常用其碱基表示（A、U、G、C），4种主要脱氧核苷则相应地在碱基前加上“d”（dA、dT、dG、dC）。如5-甲基脱氧胞苷写作m5dC。 核苷酸 核苷酸通常指的是核苷一磷酸或一磷酸核苷，如腺苷酸（AMP）指的是腺苷一磷酸或一磷酸腺苷。 核苷酸中，戊糖分别与磷酸基和碱基相连，分别形成酯键和糖苷键，对应的戊糖上的位置是5位和1位，相应的碱基的位置是第9位（嘌呤）或第1位（嘧啶）。 核苷酸可进一步磷酸化，形成核苷二磷酸（NDP）和核苷三磷酸（NTP，N代表任意一种碱基）。4种主要的核苷三磷酸（ATP、GTP、CTP和UTP）是RNA合成原料（底物）。 如果磷酸基与脱氧核苷相连，则形成脱氧核苷酸（dNMP），相应地，也有脱氧核苷二磷酸（dNDP）和脱氧核苷三磷酸（dNTP）。4种主要的脱氧核苷三磷酸（dNTP）是合成DNA的原料（底物）。 ATP被称为生物体的“能量货币”，为生命活动和大多数生物合成反应提供能量。UTP参与糖的互相转化，CTP参与脂肪合成，GTP参与蛋白质合成。 代谢中常见的辅酶或辅基往往是腺苷酸的衍生物，如NAD+（辅酶I，烟酰胺腺嘌呤二核苷酸）、NADP+（辅酶II，烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸）、FAD（黄素腺嘌呤二核苷酸）等。 部分核苷酸的衍生物具有调节代谢和信号转导的功能：如cAMP（细胞内作为第二信使）、pppGpp和ppGpp作为微生物严谨反应代谢调控信号。 核苷酸是两性电解质，所以具有等电点。酸性可解离基团分布于磷酸基和碱基，碱性可解离基团分布于碱基上。等电点的计算方法与氨基酸的上同，已知各可解离基团pK值的情况下，可以通过取兼性离子两侧的pK值的算术平均值来计算。各核苷酸等电点有差异，所以可以在固定pH下采用电泳或离子交换层析的方法将它们分离（参照氨基酸部分）。 各种核苷酸在紫外区具有特征光吸收，各种核苷酸的紫外吸收峰所处的位置稍有不同。 记住四种主要核苷酸的结构。2 核酸的一级结构 核酸一级结构的定义：各核苷酸残基沿多核苷酸链的排列顺序，核苷酸残基间通过磷酸二酯键相连。 核酸书写规则：53方向，5末端的核苷酸残基带有磷酸基，3末端的核苷酸带有3-羟基。形成链状的核酸（DNA或RNA）后，整个链上只有一个5磷酸基和3羟基。可以写为pApGpCpCpApT、或pA-G-C-A-T，可干脆将碱基连写成AGCAT。 核苷酸之间通过磷酸二酯键连接，由前一核苷酸3位上的-OH与后一核苷酸5位上的磷酸基以酯键的形式连接形成，所以称为35磷酸二酯键。链终止法进行DNA测序时，用到双脱氧核苷酸（即3位上也不具有-OH结构），结果只要双脱氧核苷酸与前一核苷酸形成连接后，后面就不能再连新的核苷酸，磷酸二酯键无法形成，链也不终止了。 第一个进行DNA测序的人是Sanger，首次测出的DNA是噬菌体X174的基因组DNA序列。核酸分子是不对称的，核酸链的走向为53。3 DNA的二级结构 DNA双螺旋结构的实验证据 DNA二级结构的定义：DNA的双螺旋形空间结构。 X射线衍射实验证据：X射线衍射分析表明，DNA为含有两条以上具有螺旋结构的多核苷酸结构。 碱基配对规则（Chargaffs rules）：A-T，G-C。 DNA的滴定曲线：了解 DNA的双螺旋结构 两条DNA链的排列是怎样的？双链之间靠什么作用力连接？链内相邻碱基靠什么连接？双链之间的碱基配对符合Chargaffs rules。 双螺旋结构的各项参数：螺距、每圈的碱基对数目、成对碱基的排列方式。 DNA双螺旋的表面可看到一条连续的大沟和一条连续的小沟，大沟、小沟的存在是有一定生物学意义的，可能与DNA跟蛋白质的结合有关。 Watson和Crick提出的双螺旋结构（B型双螺旋结构，B-DNA）是右手螺旋，另外生物体中还存在A型（A-DNA，右手螺旋）和Z型（Z-DNA，左手螺旋）。 双螺旋结构的主要作用力：氢键（成对碱基间）、碱基堆积力（相邻碱基间）、离子键（减少链间斥力）。 DNA双螺旋结构中，磷酸基和戊糖之间通过磷酸二酯键相连，构成主链，位于双螺旋结构的外侧，而两条链之间碱基通过氢键相连，位于内侧。 生物体中除了双链形成的二级结构外，还有三链和四链结构。3.4 DNA的高级结构 在双螺旋结构的基础上，DNA进一步形成超螺旋结构。若双螺旋在不断链的情况下解开一部分环形成左手超螺旋，称负超螺旋DNA。生物体内，绝大多数DNA以负超螺旋形式存在，是左手超螺旋。 DNA双链中一条绕另一条链的总次数称为连环数（L）、双螺旋的圈数（T），超螺旋的数目（W），则LT+W。 真核生物的DNA经多级折叠螺旋后形成染色质结构（除DNA外，还有多种蛋白质参与）。首先，DNA和组蛋白八聚体形成核小体结构，核小体进一步形成串球状结构，再形成螺线管结构，再进一步螺旋形成染色质结构。染色体是分裂细胞中染色质进一步折叠的结果，光学显微镜下可见。6 RNA的结构和功能 三种主要RNA的功能：都与蛋白质合成有关系，各自的功能是怎样的？ 三种主要RNA中，rRNA（82%左右）和tRNA（16%左右）占了绝大部分，mRNA的数量仅占总RNA的很少一部分（2%左右），但mRNA的种类是最多的，rRNA种类最少，tRNA种类介于两者之间。 tRNA的二级结构是类似三叶草形的结构，具有四环四臂，其中氨基酸接受臂（末端具有CCA）负责与氨基酸结合，二氢尿嘧啶臂与二氢尿嘧啶环（D环）相连，反密码子臂与反密码子环相连，反密码子环上具有反密码子，负责与mRNA上的密码子识别，TC臂与TC环相连，另外还有一个可变环（不同tRNA的长短不同）。 tRNA的三级结构类似倒写的L，其中反密码子和氨基酸接受臂暴露在外面。 mRNA一级结构上有哪些明显的特征：5端的帽子结构（与核糖体的识别有关）和3端的多聚腺苷酸尾（PolyA尾，与mRNA的寿命有关），位于两者中间的是编码蛋白质的区域（编码区）。 除了上述三种RNA外，还存在其它类型的RNA，具不同的生物学功能（往往不负责蛋白质合成）。7 核酸的性质 核苷酸的解离性质核酸同核苷酸一样，核酸具有两性解离的特点，因此具有等电点。DNA的等电点大约为4-4.5，RNA的等电点大约为2-2.5。 核酸的水解组成核酸的核苷酸残基之间的磷酸二酯键可以被酸、碱或核酸水解酶水解，得到较短的核酸链或核苷酸。按底物类型可将其分为核糖核酸酶（RNase，用以切割RNA）和脱氧核糖核酸酶（DNase，用以切割DNA）。如果水解的磷酸二酯键位于核酸链的内部，该酶称为内切核酸酶，如果从核酸的末端（3端或5端）水解核酸，则称为外切核酸酶（即35外切核酸酶或53核酸外切酶）。 核酸的光吸收性质核酸在260nm处具有特征光吸收，产生光吸收的原因是构成核酸的核苷酸的光吸收性质。实验中，可以跟据样品溶液在260nm处的光吸收值对其中所含DNA或RNA进行定量分析和纯度分析。比如，对于纯的DNA样品，其OD260/OD280应为1.8，而对于纯的RNA样品，其OD260/OD280应为2.0，如果DNA样品的OD比低于1.8，表明含有蛋白质或其它杂质，如果大于1.8，表明含有RNA杂质。纯的样品中，1OD260相当于双链DNA浓度为50 g/mL，单链DNA或RNA浓度为40g/mL。 核酸的变性与复性 什么是核酸的变性？变性后核酸性质的变化。 什么是Tm值？影响Tm的因素有哪些？ 什么是核酸的复性？影响Tm的因素有哪些？ 核酸的溶解性 核酸是白色固体，易溶于水，如果加入钠盐会增大核酸在水中的溶解度。分子生物学实验中往往用pH8.0左右的TE溶液溶解核酸。 什么是分子杂交？Southern杂交、Northern杂交和Western杂交。 核酸的序列测定 掌握链终止法测定DNA序列的原理。 了解焦磷酸测序技术的原理。第11章 维生素和辅酶1 维生素定义、分类与特点 维生素的定义和特点 维生素是维持机体正常生长和健康所必需的一类低分子有机化合物。 特点：既不是构成动植物组织的材料，也不是供能物质；需要量有限 ；大多数B族维生素构成辅酶，参与物质代谢。 人体和高等动物体每天需要的维生素的量很少，是以毫克或微克计的，且必需由食物提供。 维生素的分类 依据维生素的溶解性，将其分为两类：水溶性维生素和脂溶性维生素。 水溶性维生素主要包括维生素C和维生素B族。特点是易溶于水，不溶于有机溶剂，往往是作为代谢酶的辅酶或辅基起作用，在动物肝脏中含量丰富，但在体内往往不积累，超出量时则随尿液排出体外。 脂溶性维生素主要有维生素D、A、K、E等。特点是易溶于有机溶剂，不溶于水，主要存在于动物肝脏中，各自具有不同的生物学功能。 维生素缺乏症由于机体缺乏维生素引起物质代谢发生障碍而引起的疾病。由于不同维生素的生理功能不同，因此缺乏时所引起的病也各不相同。2 脂溶性维生素 维生素A维生素A又称视黄醇，是一个具有脂环的不饱和一元醇，通常以视黄醇酯的形式存在。结构：脂环为-白芷酮环。维生素A的化学结构与 胡萝卜素的结构相关。功能：维持上皮组织的健康、维持正常视觉、刺激组织生长及分化。来源：存在于动物性食物中，鱼肝油中含量较多。维生素A1和A2来源不同。维生素A1存在于咸水鱼的肝脏，而维生素A2则存在于淡水鱼的肝脏。另外还有维生素A原，即-胡罗卜素。植物性食物中仅含-胡罗卜素（被酶催化断裂产生两分子视黄醇），不含维生素A。 维生素D维生素D：是一类维生素的总称，其中最重要的成员是麦角钙化醇（VD2）和胆钙化醇（VD3）。维生素存在部位：主要含于肝、奶及蛋黄中，以鱼肝油含量最丰富。主要作用：抗佝偻病、软骨病和手足抽搐症。维生素D在体内的转化：小肠（吸收） 肝（转化为25-羟维生素D3） 肾（转化为1,25-二羟维生素D3,即其活性形式）小肠（促进Ca2+和P的吸收）。 维生素E一类与动物生育有关的维生素，主要存在于植物油中，尤其以麦胚油、大豆油、玉米油和葵花籽油中含量最为丰富。天然的维生素E共有8种，在化学结构上均为苯骈二氢吡喃的衍生物。分为生育酚和生育三烯酚两类。维生素E的生物学功能1、与动物生育有关：动物缺乏维生素E时，其生殖器官受损而不育。2、作为抗氧化剂：与硒协同通过谷胱甘肽发挥抗氧化功能。3、促进血红素的生物合成：提高血红素合成过程中关键酶-氨基-酮戊酸合成酶和ALA脱水酶的活性。 维生素K维生素K：天然维生素K有两种。在植物绿叶和动物肝脏中含量丰富。维生素K的功能：促进肝脏合成凝血酶原，并调节另外三种凝血因子的合成。3 水溶性维生素 维生素C维生素C：又称抗坏血酸（因其具有防治坏血病的功能）。是一种含6个碳的酸性多羟基化合物维生素C的功能： 参与体内的氧化还原反应（保持巯基酶的活性和谷胱甘肽的还原状态，起解毒作用；与红细胞的氧化还原过程有密切关系；促进肠道内铁的吸收，将血浆中的三价铁还原成二价铁；保护维生素A、E、B等免遭氧化）。 参与体内多种羟化反应（促进胶原蛋白