生物化学名词解释大全

生物化学名词解释大全生物化学作为生命科学的基础学科，其名词概念繁多且相互关联，理解这些核心术语是深入探索生命活动分子机制的关键。本文旨在梳理生物化学领域中最基本、最核心的名词，为学习和研究提供一份清晰的参考。一、生物分子的结构与功能糖类（Carbohydrates）：一类多羟基醛或多羟基酮及其衍生物或聚合物的总称，是生物体的主要能源物质和结构成分。根据聚合度可分为单糖、寡糖和多糖。单糖（Monosaccharide）：不能再被水解为更小分子的糖类，是构成寡糖和多糖的基本单位，如葡萄糖、果糖、核糖等。寡糖（Oligosaccharide）：由2-10个单糖分子通过糖苷键连接而成的糖类，如蔗糖（葡萄糖+果糖）、乳糖（葡萄糖+半乳糖）。多糖（Polysaccharide）：由多个单糖分子（通常数百至数千个）通过糖苷键连接而成的高分子量聚合物。可分为储存多糖（如淀粉、糖原）和结构多糖（如纤维素、几丁质）。脂质（Lipids）：一类不溶于水但溶于非极性溶剂的生物分子，具有多种生物学功能，如能量储存（脂肪）、膜结构组分（磷脂）、信号传递（类固醇激素）等。脂肪酸（FattyAcid）：由一条长的烃链和一个羧基末端组成的羧酸，是构成甘油三酯、磷脂等脂质的基本成分。可分为饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸。甘油三酯（Triglyceride）：由一分子甘油与三分子脂肪酸通过酯键连接而成的脂质，是生物体储存能量的主要形式，通常称为脂肪或油脂。磷脂（Phospholipid）：含有磷酸基团的脂质，是生物膜的主要结构成分。典型的磷脂具有一个极性头部（含磷酸基团）和两个非极性尾部（脂肪酸链），如磷脂酰胆碱（卵磷脂）。蛋白质（Protein）：由氨基酸通过肽键连接而成的生物大分子，是生命活动的主要承担者。其功能多样性源于氨基酸序列（一级结构）及其后续的空间折叠（二级、三级、四级结构）。氨基酸（AminoAcid）：蛋白质的基本组成单位，分子中同时含有氨基（-NH₂）和羧基（-COOH）。构成天然蛋白质的氨基酸主要有20种，均为L-α-氨基酸（甘氨酸除外）。肽键（PeptideBond）：一个氨基酸的α-氨基与另一个氨基酸的α-羧基脱水缩合形成的共价键（-CO-NH-），是连接氨基酸残基形成肽链的基本化学键。蛋白质一级结构（PrimaryStructure）：指蛋白质多肽链中氨基酸的排列顺序，是蛋白质最基本的结构，决定了其高级结构和功能。蛋白质二级结构（SecondaryStructure）：指多肽链主链原子在局部空间的有规则排列，不涉及侧链构象。常见的二级结构有α-螺旋、β-折叠和β-转角。蛋白质三级结构（TertiaryStructure）：指整条多肽链中所有原子的空间排布，包括主链和侧链的构象，是在二级结构基础上进一步折叠形成的。蛋白质四级结构（QuaternaryStructure）：指由两条或两条以上具有独立三级结构的多肽链（亚基）通过非共价键相互作用聚合而成的特定空间结构。核酸（NucleicAcid）：由核苷酸通过磷酸二酯键连接而成的生物大分子，分为脱氧核糖核酸（DNA）和核糖核酸（RNA），是储存和传递遗传信息的物质。脱氧核糖核酸（DNA,DeoxyribonucleicAcid）：由脱氧核糖核苷酸组成的双螺旋结构大分子，携带生物体的遗传信息，主要存在于细胞核内。核糖核酸（RNA,RibonucleicAcid）：由核糖核苷酸组成的核酸，根据功能不同主要分为信使RNA（mRNA）、转运RNA（tRNA）和核糖体RNA（rRNA），在遗传信息的表达过程中起关键作用。核苷酸（Nucleotide）：核酸的基本组成单位，由一分子磷酸、一分子戊糖（核糖或脱氧核糖）和一分子含氮碱基（嘌呤或嘧啶）组成。碱基互补配对（BasePairing）：在核酸分子中，嘌呤碱基与嘧啶碱基通过氢键特异性结合的现象。在DNA中，A（腺嘌呤）与T（胸腺嘧啶）配对，G（鸟嘌呤）与C（胞嘧啶）配对；在RNA中，A与U（尿嘧啶）配对。维生素（Vitamin）：一类生物体正常生长发育所必需的微量有机物质，通常不能由机体自身合成或合成量不足，必须从食物中摄取。分为脂溶性维生素和水溶性维生素。辅酶（Coenzyme）：某些酶发挥催化作用所必需的非蛋白质小分子有机物质，通常与酶蛋白疏松结合，参与传递电子、质子或基团，如NAD⁺、NADP⁺、辅酶A等。辅基（ProstheticGroup）：与酶蛋白紧密结合的辅助因子，通常为金属离子或复杂有机分子，是酶活性中心的组成部分，不能通过透析等方法轻易去除。二、酶与催化酶（Enzyme）：由活细胞产生的具有催化活性的生物大分子，绝大多数是蛋白质，少数是RNA（核酶）。酶能显著降低化学反应的活化能，高效、专一性地催化生物体内的各种代谢反应。活性中心（ActiveSite）：酶分子中能与底物特异性结合并催化底物发生化学反应的特定区域。通常由少数几个氨基酸残基的侧链基团和酶蛋白的特定构象共同构成。酶原（Zymogen/Proenzyme）：某些酶在细胞内合成或初分泌时不具有催化活性的前体形式。酶原需要通过特定的剪切、修饰或构象变化才能转变为有活性的酶，这一过程称为酶原的激活。米氏常数（Michaelisconstant,Kₘ）：酶促反应动力学中的一个重要参数，数值上等于酶促反应速率达到最大反应速率一半时的底物浓度。Kₘ反映了酶与底物的亲和力大小。别构调节（AllostericRegulation）：某些小分子化合物（别构效应剂）与酶分子活性中心以外的别构位点特异性结合，引起酶分子构象改变，从而改变酶的催化活性。这是酶活性调节的一种重要方式，常见于代谢途径的关键酶。三、代谢与能量转换新陈代谢（Metabolism）：生物体与外界环境之间进行物质交换和能量转换的全过程，包括分解代谢（catabolism）和合成代谢（anabolism）。分解代谢是将复杂物质分解为简单物质并释放能量的过程；合成代谢是利用简单物质合成复杂物质并消耗能量的过程。ATP（AdenosineTriphosphate）：腺苷三磷酸，由腺嘌呤、核糖和三个磷酸基团组成，是生物体内最直接、最重要的能量载体。ATP水解为ADP和磷酸时释放大量能量，用于驱动各种需能的生命活动。生物氧化（BiologicalOxidation）：物质在生物体内进行的氧化分解反应的总称，主要指糖、脂肪、蛋白质等营养物质在体内分解时逐步释放能量，最终生成二氧化碳和水的过程。其特点是在温和条件下进行，能量逐步释放，并伴有ATP的生成。电子传递链（ElectronTransportChain,ETC）：又称呼吸链，存在于线粒体内膜（真核）或细胞膜（原核）上，由一系列按氧化还原电位由低到高排列的电子载体（如NADH脱氢酶、细胞色素等）组成。其功能是将代谢物脱下的电子（或氢）传递给氧分子，生成水，并伴随能量释放用于ATP合成。氧化磷酸化（OxidativePhosphorylation）：在电子传递链电子传递过程中，释放的能量驱动ADP磷酸化生成ATP的过程。这是需氧生物体内ATP生成的主要方式，其发生与电子传递和质子梯度的建立密切相关。底物水平磷酸化（Substrate-levelPhosphorylation）：在分解代谢过程中，某些高能代谢中间产物（如磷酸烯醇式丙酮酸、1,3-二磷酸甘油酸）将高能磷酸基团直接转移给ADP（或GDP）生成ATP（或GTP）的过程，与电子传递链无关。糖酵解（Glycolysis）：葡萄糖或糖原在无氧条件下分解为丙酮酸，并伴有少量ATP生成的过程。该途径在细胞质中进行，是所有生物细胞共有的代谢途径，也是葡萄糖有氧氧化的第一阶段。三羧酸循环（TricarboxylicAcidCycle,TCACycle）：又称柠檬酸循环或Krebs循环。是乙酰辅酶A在线粒体内彻底氧化分解的循环反应体系，从乙酰辅酶A与草酰乙酸缩合生成柠檬酸开始，经过一系列脱氢、脱羧反应，最终重新生成草酰乙酸，同时产生CO₂、NADH、FADH₂和GTP。磷酸戊糖途径（PentosePhosphatePathway）：葡萄糖在细胞质中另一条重要的代谢途径，其主要功能不是产生ATP，而是生成NADPH（用于合成代谢）和磷酸核糖（用于核苷酸合成），同时也参与葡萄糖的分解。糖异生（Gluconeogenesis）：非糖物质（如乳酸、丙酮酸、甘油、某些氨基酸等）在肝脏和肾脏中转变为葡萄糖或糖原的过程。这一途径对于维持饥饿或低糖状态下血糖浓度的稳定具有重要意义。β-氧化（β-Oxidation）：脂肪酸在一系列酶的作用下，从羧基端的β-碳原子开始，依次发生脱氢、加水、再脱氢和硫解反应，每次生成一分子乙酰辅酶A和一分子比原来少两个碳原子的脂酰辅酶A的过程。该过程是脂肪酸分解供能的主要方式。酮体（KetoneBodies）：在饥饿或糖尿病等情况下，脂肪酸在肝脏中大量氧化分解时产生的中间产物的总称，包括乙酰乙酸、β-羟丁酸和丙酮。酮体可被肝外组织（如脑、肌肉）作为能源物质利用。尿素循环（UreaCycle）：又称鸟氨酸循环，是哺乳动物体内将氨（主要来自氨基酸脱氨基）转化为尿素并排出体外的代谢途径，主要在肝脏中进行。这是体内解除氨毒的主要方式。必需氨基酸（EssentialAminoAcid）：指人体自身不能合成或合成速度不能满足机体需要，必须从食物中获取的氨基酸。成人有八种必需氨基酸。一碳单位（One-carbonUnit）：某些氨基酸在分解代谢过程中产生的含有一个碳原子的基团，如甲基（-CH₃）、亚甲基（-CH₂-）、次甲基（-CH=）、甲酰基（-CHO）等。一碳单位在嘌呤、嘧啶等重要物质的合成中起关键作用，其转移和利用需要叶酸等辅酶的参与。四、遗传信息的传递与表达DNA复制（DNAReplication）：以亲代DNA分子为模板合成子代DNA分子的过程。遵循半保留复制、双向复制和半不连续复制的原则，需要DNA聚合酶等多种酶和蛋白质因子的参与。转录（Transcription）：以DNA的一条链为模板，在RNA聚合酶的催化下，按照碱基互补配对原则合成RNA分子的过程。通过转录，遗传信息从DNA传递到RNA。翻译（Translation）：指以mRNA为模板，在核糖体上，tRNA携带氨基酸作为原料，按照mRNA上的密码子顺序合成具有特定氨基酸序列的蛋白质的过程。这是遗传信息表达的最终阶段。密码子（Codon）：mRNA分子上从5'端到3'端方向，每三个相邻的核苷酸组成一个三联体，决定肽链上一个特定的氨基酸或翻译的起始、终止信号，称为遗传密码子。反密码子（Anticodon）：tRNA分子反密码环上的三个相邻核苷酸，能与mRNA上的密码子通过碱基互补配对的方式特异性结合，从而将特定的氨基酸带到核糖体的相应位置。中心法则（CentralDogma）：描述遗传信息在生物大分子间传递方向的基本规律。其基本内容是：遗传信息从DNA传递给RNA，再从RNA传递给蛋白质，即完成遗传信息的转录和翻译过程。也可从DNA传递给DNA（复制）。在某些病毒中，遗传信息可从RNA传递给RNA（复制）或从RNA传递给DNA（逆转录）。半保留复制（SemiconservativeReplication）：DNA复制的一种方式。在复制过程中，DNA双螺旋解开成为两条单链，每条单链分别作为模板指导合成一条互补的新链。新合成的子代DNA分子中，一条链来自亲代DNA，另一条链是新合成的，因此称为半保留复制。冈崎片段（OkazakiFragment）：在DNA半不连续复制过程中，后随链（滞后链）的合成是不连续的，先合成许多较短的DNA片段，这些片段称为冈崎片段。冈崎片段随后被DNA连接酶连接成完整的DNA链。启动子（Promoter）：DNA分子上能被RNA聚合酶识别、结合并起始转录的特定DNA序列，通常位于基因的上游（转录起始点的5'端）。终止子（Terminator）：DNA分子上位于基因编码区下游的特定序列，能够被RNA聚合酶识别并导致转录终止。内含子（Intron）：真核生物基因DNA序列中不编码蛋白质的间隔序列，在转录生成前体mRNA后，会被剪切去除，不参与蛋白质的合成。外显子（Exon）：真核生物基因DNA序列中编码蛋白质的序列，在转录生成前体mRNA后，经过剪切去除内含子，外显子连接在一起形成成熟的mRNA，指导蛋白质合成。五、细胞信号转导与调控细胞信号转导（CellularSignalTransduction）：细胞通过接收、转换和传递各种内外环境信号，进而调节细胞代谢、生长、分化、增殖、凋亡等生命活动的过程。这是一个多步骤、复杂的分子级联反应过程。受体（Receptor）：存在于细胞膜表面或细胞内（如细胞质、细胞核）的一类蛋白质或糖脂，能够特异性识别并结合特定的信号分子（配体），从而启动细胞内的信号转导通路。第二信使（SecondMessenger）：在细胞信号转导过程中，由细胞外信号（第一信使）与受体结合后在细胞内产生的