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生化及分子生物学复习资料（15天30题）一、蛋白质结构与功能本章重点：1、氨基酸的结构及通式、名称（P17）、分类；分类：（1）非极性侧链氨基酸（2）非电离极性侧链氨基酸（3）酸性氨基酸（4）碱性氨基酸2、蛋白质的各级结构特点及功能特点；（课本P5968）（一）蛋白质的一级结构（化学结构）一级结构就是蛋白质分子中氨基酸残基的排列顺序，即 氨基酸的线性序列。在 基因编码的蛋白质中，这种序列是由 mRNA 中的核苷酸序列决定的。一级结构中包含的共价键（covalentbonds）主要指肽键（peptide bond）和二硫键（disulfide bond）。 一级结构是蛋白质空间构象和特异生物学功能的基础。它由遗传密码决定,其上有酶切位点,一级结构可测定,并不同种属间有同源性.1. 蛋白质的二级结构指蛋白质多肽链本身的折叠和盘绕方式（1）螺旋（helix）：Pauling和 Corey于 1965 年提出。结构要点：1）螺旋的每圈有 3.6 个氨基酸，螺旋间距离为 0.54nm，每个残基沿轴旋转 100。2）每个肽键的羰基氧与远在第四个氨基酸氨基上的氢形成氢键（hydrogen bond），氢键的走向平行于螺旋轴，所有肽键都能参与链内氢键的形成。3)R 侧链基团伸向螺旋的外侧。4）Pro 的 N 上缺少 H，不能形成氢键，经常出现在螺旋的端头，它改变多肽链的方向并终止螺旋。（2）折叠结构（pleatedsheet）是一种肽链相当伸展的结构。肽链按层排列，依靠相邻肽链上的羰基和氨基形成的氢键维持结构的稳定性。肽键的平面性使多肽折叠成片，氨基酸侧链伸展在折叠片的上面和下面。折叠片中，相邻多肽链平行或反平行（较稳定）。（3）转角（turn）为了紧紧折叠成紧密的球蛋白，多肽链常常反转方向，成发夹形状。一个氨基酸的羰基氧以氢键结合到相距的第四个氨基酸的氨基氢上。转角经常出现在连接反平行折叠片的端头。（4）不规则卷曲环或卷曲结构 ：无规卷曲是用来阐述没有确定规律性的那部分肽链结构。 相对没有规律性的排布，但是其同样表现重要生物学功用。 C.二级结构的维系力:氢键3、蛋白质的理化性质，如光学性质、胶体性质（稳定因素）、变性、复性；习题：1、生物的不同层次结构？答：环境小分子小分子前体大分子大分子复合物超分子结构细胞器细胞组织器官生物机体2、-螺旋的结构特点多肽链的主链原子沿一中心轴盘绕所形成的有规律的螺旋构象。 -螺旋是蛋白质中最常见、最多的二级结构元件。其结构特征为： （1）几乎都是右手螺旋； （2）螺旋每圈包含3.6个氨基酸残基， 每一个氨基酸沿轴旋转100度，螺距为0.54nm； （3）螺旋以链内氢键维系。3、变性蛋白质的性质改变结晶及生物活性丧失是蛋白质变性的主要特征。 硫水侧链基团外露。 理化性质改变，溶解度降低、沉淀，粘度增加，分子伸展。 生理化学性质改变。分子结构伸展松散，易被蛋白酶水解。4、生鸡蛋和熟鸡蛋哪个更有营养？答：（1）熟鸡蛋比生鸡蛋更有营养；（2）熟鸡蛋已经发生蛋白质变性，容易被蛋白酶水解，便于消化吸收；（3）熟鸡蛋中的病原微生物因蛋白质热变性而死亡，食用更安全；（4）生鸡蛋清内的抗生物素蛋白会与生物素结合生成一种稳定的化合物，使生物素不能被肠壁吸收。蛋白质一、二、三、四级结构；-折叠、-螺旋二、核酸结构与功能本章重点：1、核酸的功能，是遗传物质（肺炎球菌转化实验）；2、核酸的结构特点，B型DNA双螺旋结构特点；3、核酸的理化性质，变性、复性；4、核酸的测序方法及原理。习题：1、B型双螺旋DNA的结构特点？（1） 两条反向平行的多核苷酸链围绕一个“中心轴”形成右手双螺旋结构，螺旋表面有一条大沟和小沟；（2）磷酸和脱氧核糖在外侧，通过3，5 磷酸二酯键相连形成DNA的骨架，与中心轴平行。碱基位于内侧，与中心轴垂直；（3） 两条链间存在碱基互补：A与T或G与C配对形成氢键，称为碱基互补原则（A与T为两个氢键，G与C为三个氢键）；（4） 螺旋的稳定因素为碱基堆集力和氢键；5. 螺旋的直径为2nm，螺距为3.4nm，相邻碱基对的距离为0.34nm，相邻两个核苷酸的夹角为36度。2、末端终止法测序的基本过程（1）平行进行四组反应，每组反应均使用相同的模板，相同的引物以及四种脱氧核苷酸；（2）在四组反应中各加入适量的四种之一的双脱氧核苷酸，使其随机地接入DNA链中，使链合成终止，产生相应的四组具有特定长度的、不同长短的DNA链；（3）这四组DNA链再经过聚丙烯酸胺凝胶电泳按链的长短分离开；（4）经过放射自显影显示区带，直接读出被测DNA的核苷酸序列。3、化学降解法测序的基本过程答：首先对待测DNA末端进行放射性标记，再通过5组（也可以是4组）相互独立的化学反应分别得到部分降解产物，其中每一组反应特异性地针对某一种或某一类碱基进行切割。因此，产生5 组（或4组）不同长度的放射性标记的DNA片段，每组中的每个片段都有放射性标记的共同起点，但长度取决于该组反应针对的碱基在原样品DNA分子上的位置。此后各组反应物通过聚丙烯酰胺凝胶电泳进行分离，通过放射自显影检测末端标记的分子，并直接读取待测DNA片段的核苷酸序列。核酸的一、二、三级结构；DNA变性（复性）、增色（减色）效应三、酶本章重点：1、酶催化作用的特点及机理；2、维生素与辅助因子，以及相应的缺乏症；3、米氏方程及抑制作用下的酶动力学；4、影响酶活性的因素及机理。习题：1、酶催化作用特点？一般特点(同普通的催化剂)：1、只催化热力学上允许的化学反应（G0）；2、降低活化能，但不改变化学反应的平衡点；3、加快化学反应速度，但催化剂本身反应前后不发生改变。特殊之处：1.催化具有高效性；2.高度的专一性(只能催化一种底物或一定结构的底物）； 3.易失活；4.催化活性受到调节和控制；5.催化活性与辅助因子有关 (全酶=酶蛋白辅助因子）2、影响酶活性的因素主要有哪些？ 答：温度、pH值、底物浓度、抑制剂、激活剂、时间、辅助因子、酶量3、根据生活常识设计加酶洗衣粉，需要添加哪些酶？ 答：（1）碱性蛋白酶，水解血渍、奶渍等蛋白类污垢；（2）碱性脂肪酶，水解猪油等油类污垢；（3）碱性淀粉酶，水解稀饭、土豆泥等淀粉类污垢；（4）碱性纤维素酶，水解棉织物表面因多次洗涤而在主纤维上出现的微毛和小绒球，使织物鲜艳柔软。酶；维生素；酶促反应速度；抑制剂；酶原四、生物氧化与氧化磷酸化本章重点：1、生物氧化的特点；2、线粒体结构特点，电子传递链结构组成；3、电子沿呼吸链传递的历程；4、化学渗透学说；5、影响氧化磷酸化的因素及机理。习题：1、生物氧化的特点？（1）反应条件温和。（2）生物氧化并非代谢物与氧直接结合，而是以脱氢为主的逐步反应。（3）生物氧化是逐步进行的，能量释放也是逐步的，一部分生成ATP。（4）终产物CO2为有机物氧化成有机酸进而脱羧生成。2、试述氧化磷酸化的偶联机制（1961年Mitchell提出的化学渗透学说）。（1）氧化呼吸链存在于线粒体内膜上；（2）当氧化反应进行时，H+通过氢泵作用被排斥到线粒体内膜外侧（膜间腔）；（3）从而形成跨膜pH梯度和跨膜电位差；（4）这种形式的“势能”，可以被存在于线粒体内膜上的ATP合酶利用，生成高能磷酸基团，并与ADP结合而合成ATP。呼吸链；氧化磷酸化；底物水平磷酸化；解偶联剂五、糖代谢本章重点：1、葡萄糖的分解代谢：糖酵解、三羧酸循环、磷酸戊糖途径2、葡萄糖的合成代谢：糖异生（掌握代谢途径每一步反应的反应物、产物、催化的酶、能量变化、调控）习题：1、TCA生物学意义？（1）糖的有氧分解代谢产生的能量最多，是机体利用糖或其他物质氧化而获得能量的最有效方式。（2）三羧酸循环之所以重要在于它不仅为生命活动提供能量，而且还是联系糖、脂、蛋白质三大物质代谢的纽带。（3）三羧酸循环所产生的多种中间产物是生物体内许多重要物质生物合成的原料。在细胞迅速生长时期，三羧酸循环可提供多种化合物的碳架，以供细胞生物合成使用。（4）植物体内三羧酸循环所形成的有机酸，既是生物氧化的基质，又是一定器官的积累物质，发酵工业上利用微生物三羧酸循环生产各种代谢产物.2、磷酸戊糖途径的生理意义（1） 是体内生成NADPH的主要代谢途径（2） 该途径的中间产物为许多化合物的生物合成提供原料。（3） 与光合作用联系起来，实现某些单糖间的互变。（4） 此途径是葡萄糖在人体内生成5-磷酸核糖的唯一途径糖酵解；三羧酸循环；糖异生 （掌握反应历程）六、脂类代谢本章重点：1、脂肪动员的过程；2、甘油三酯的分解代谢（脂肪酸氧化）；3、甘油三酯的合成代谢（脂肪酸从头合成）；习题：1、脂类的生理功能？（1）供能贮能。（2）构成生物膜。（3）协助脂溶性维生素的吸收，提供必需脂肪酸。如亚油酸、亚麻酸和花生四烯酸。（4）保护和保温作用。2、软脂酸-氧化和从头合成的比较异 同-氧化从头合成1、部位2、酰基载体3、参与的二碳单位4、电子供体或受体5、羟脂酰中间体立体异构6、对HCO3和柠檬酸的要求7、酶系8、能量变化线粒体CoA乙酰CoAFAD，NADL型不要求4种酶+106ATP细胞质ACP丙二酰单酰CoANADPHD型要求7种酶蛋白组成复合体-7ATP - 14NADPH-氧化；氧化作用；氧化作用七、蛋白质降解与氨基酸代谢本章重点：1、蛋白质的酶促水解;2、蛋白质的营养价值（必需氨基酸）；3、氨基酸的一般分解代谢（脱氨基和脱羧基作用）；4、酮酸的去向和尿素循环。习题：1、试从必需氨基酸的角度分析食用野生动物是不科学的。决定蛋白质营养价值高低的因素有：（1） 必需氨基酸的含量；（2） 8种必需氨基酸的种类是否齐全；（3） 必需氨基酸的比例是否具有与人体需求相符的氨基酸组成；（4）蛋白质按必需氨基酸标准可分为完全蛋白质、半完全蛋白质和不完全蛋白质，所有的动物肉类都是完全蛋白质，野生动物肉类与家养动物肉类没有明显区别，但更难于消化吸收。2、尿素循环的特点：（1）合成主要在肝脏细胞的线粒体和细胞溶胶中进行；（2）合成一分子尿素需消耗四分子ATP；（3）精氨酸代琥珀酸合成酶是尿素合成的关键酶；（4）尿素分子中的两个氮原子，一个来源于NH3，一个来源于天冬氨酸。氧化脱氨基；转氨基作用；联合脱氨基；生物固氮；八、核酸降解与核苷酸代谢本章重点：1、核苷酸的分解代谢：嘌呤核苷酸的分解终产物及历程；2、核苷酸的合成代谢（从头合成）：嘌呤环和嘧啶环的元素来源；3、核苷酸从头合成与补救途径的关系：痛风产生的原因。习题：1、嘌呤环和嘧啶环从头合成的元素来源？答：嘌呤碱合成的元素来源，嘌呤环N1来自天冬氨酸，C2、C8来自一碳单位(见前)，N3、N9来自谷氨酰胺，C6来自CO2，C4、C5和N7来自甘氨酸；嘧啶碱合成的元素来源，嘧啶环的C2来自C02，N3来自谷氨酰胺，C4、C5、C6及N1来自天冬氨酸。 2、市场上曾经出现过以珍奥核酸为代表的核酸类保健品，请从核苷酸代谢的角度进行分析 答：1、核酸营养和口服核酸可以进行基因治疗是一个骗局；2、人体所需核甘酸主要通过自身从头合成获得，原料是一些简单的前体物质；3、几乎所有的食品中都含有核酸，口服浓缩了的核酸口服液可能会造成过敏反应；4、核酸摄入过多，可以导致嘌呤代谢失调而出现痛风和结石等疾病。从头合成途径；补救途径九、DNA生物合成本章重点1、DNA复制（特点、条件、过程和应用）；2、端粒酶机制、逆转录3、DNA损伤修复；习题：1、DNA复制所需的基本条件？答：底物（dNTP）；模板；引物；DNA聚合酶；DNA连接酶；解螺旋酶；拓扑异构酶；单链结合蛋白2、DNA复制的高度准确性是通过什么机制来实现的？答：（1）DNA聚合酶的选择和校正作用；（2）RNA引物的合成与切除是提高DNA复制准确性的重要因素；（3）DNA复制后错配碱基的修复；（4）严格遵循碱基互补配对规则。半保留复制；半不连续复制；复制叉；前导链；滞后链；逆转录；SOS修复十、RNA生物合成本章重点1、RNA复制（特点、条件、过程和应用）；2、RNA的加工修饰习题：1、RNA转录的特点？（1）转录的不对称性；（2）转录的连续性；（3）转录的单向性；（4）有特定的起始和终止位点正链；负链；核心酶；启动子；剪接；核酶十一、蛋白质生物合成本章重点1、蛋白质翻译（特点、条件、过程和应用，蛋白质生物合成过程包括三大步骤：氨基酸的活化与搬运；核糖体循环活化氨基酸在核糖体上的缩合；多肽链合成后的加工修饰。）；2、蛋白质的加工修饰习题：1、遗传密码的特点？答：（1）连续性、 简并性；（2） 通用性（但在线粒体或叶绿体中特殊）；（3）方向性，即解读方向为5 3，摆动性；（4） 起始密码：AUG；终止密码：UAA、UAG、UGA。2、信号肽学说答：（1）分泌蛋白的mRNA先和游离的核糖体结合合成出信号肽，信号肽识别蛋白（SRP）结合在信号肽上，暂时中止蛋白质合成；（2）信号肽识别蛋白mRNA核糖体复合物与内质网表面的停泊蛋白（SRP receptor，信号肽识别蛋白受体）结合；（3）经过一系列反应后，核糖体与停泊蛋白紧密结合，中断的翻译恢复。信号肽识别蛋白被释放参加下一轮作用。（4）肽链在穿过转位蛋白形成的内质网孔时，信号肽被信号肽酶切除。合成的新生肽链进入内质网腔后折叠成最终构象。简并性；多核糖体；SD序列；十二、基因工程本章重点1、DNA克隆的概念2、DNA重组的基本步骤3、目的基因获取的方法（PCR）4、基因治疗习题：1、原核生物基因组结构特点？（1）基因组较小，没有核膜包裹，且形式多样。细菌染色体基因组则常为环状双链DNA分子，并与其中央的RNA和支架蛋白构成一致密的区域，称为类核(nucleoid)。（2）功能相关的结构基因常常串连在一起，并转录在同一个mRNA分子中，称为多顺反子。（3）DNA分子绝大部分用于编码蛋白质，不编码部分(又称间隔区)通常包含控制基因表达的顺序。（4）基因重叠是病毒基因组的结构特点，即同一段DNA片段能够编码两种甚至三种蛋白质分子，除真核细胞病毒外，基因是连续的，即不含内含子序列。2、DNA克隆过程？ 答：应用酶学的方法，在体外将各种来源的遗传物质同源的或异源的、原核的或真核的、天然的或人工合成的DNA，与载体DNA结合成一具有自我复制能力的DNA分子复制子(replicon)，继而通过转化或转染宿主细胞，筛选出含有目的基因的转化子细胞，再进行扩增获得大量同一DNA分子。3、PCR的基本过程？答：PCR由变性-退火-延伸三个基本反应步骤构成：模板DNA的变性：模板DNA经加热至93左右一定时间后，使模板DNA双链或经PCR扩增形成的双链DNA解离，使之成为单链，以便它与引物结合，为下轮反应作准备；模板DNA与引物的退火(复性)：模板DNA经加热变性成单链后，温度降至55左右，引物与模板DNA单链的互补序列配对结合；新链的延伸：DNA模板-引物结合物在TaqDNA聚合酶的作用下，以dNTP为反应原料，靶序列为模板，按碱基互补配对与半保留复制原理，合成一条新的与模板DNA链互补的半保留复制链，重复循环变性-退火-延伸三过程就可获得更多的“半保留复制链”，而且这种新链又可成为下次循环的模板。基因治疗；PCR；限制性内切酶基因治疗：向有功能缺陷的细胞补充相应功能基因，以纠正或补偿其基因缺陷，从而达到治疗的目的。十三、基因表达调控本章重点：1、乳糖操纵子、色氨酸操纵子习题：1、乳糖操纵子的调节机制？（1）负调节：阻遏蛋白。该蛋白由调节基因（I）最先表达合成，与操纵序列（O）结合阻止转录；与乳糖结合失活。（2）正调节：CAP（降解物基因活化蛋白）。乳糖操纵子的启动子是弱启动子，RNA聚合酶与其结合的能力很弱，只有活化的CAP(与cAMP结合）结合到启动子上游的CAP位点后，促使RNA聚合酶与启动子结合，才能开始有效转录。（3）协调调节：负调节和正调节协调作用。2、色氨酸操纵子的调节机制？答：色氨酸操纵子的调节可分为两个层次：1、阻遏蛋白的负调节；2、衰减调节。（一） 阻遏蛋白的负调节：色氨酸操纵子的调节机制与乳糖操纵子类似，但通常情况下，操纵子处于开放状态，其辅阻遏蛋白不能与操作子结合而阻遏转录。而当色氨酸合成过多时，色氨酸作为辅阻遏物与辅阻遏蛋白结合而形成阻遏蛋白，后者与操作子结合而使基因转录关闭。（二） 衰减调节：色氨酸操纵子第一个结构基因前存在有一段前导序列,其中有一衰减区域，当细胞内色氨酸酸浓度很高时，通过与转录相偶联的翻译过程，形成一个衰减子结构，使RNA聚合酶从DNA上脱落，导致转录终止。看家基因；顺式作用元件；反式作用因子十四、代谢调节本章重点：1、糖类和脂类的相互转变；2、糖类和蛋白质的相互转变；习题：1、糖类与脂类的如何相互转变？答：糖可通过下述途径转变成脂类：糖分解代谢的中间产物磷酸二羟丙酮可还原生成磷酸甘油。另一中间产物乙酰CoA则可合成长链脂肪酸，此过程所需的NADPH+H+又可由磷酸戊糖途径供给。最后脂酰CoA与磷酸甘油 酯化而生成脂肪。脂肪转化成糖由于生物种类不同而有所区别。在动物体内，甘油可经脱氢生成磷酸二羟丙酮再通过糖异生作用转变为糖。脂肪酸在动物体内也可转变成糖，但需要在有其他来源的三羧酸循环中间有机酸回补时，乙酰CoA才可转变为草酰乙酸，再经糖异生作用转变为糖。植物和微生物存在乙醛酸循环，脂肪降解产生的乙酰CoA通过乙醛酸循环生成琥珀酸，后者转成草酰乙酸后进入糖异生作用生糖。但这一过程在植物中主要发生在含脂肪种子萌发时。限速反应；前馈和反馈调节十五、重要生物化学名词英文缩写ACP （d）AMP ADP ATP cAMP cGMP CoA CoQ CMP CDP CTP DNA RNA EC ETC EMP FH4 FAS FAD FADH2 FMN GMP GDP GTP IU IF Km mRNA rRNA tRNA NADH NADPH PCR PPP pI RNase h