基础生物化学专业词汇详解大全

基础生物化学专业词汇详解大全生物化学作为生命科学的基石，其专业词汇构成了理解生命活动分子机制的“语言”。准确掌握这些词汇，不仅是学好生物化学的前提，也是深入探索生命奥秘、进行科学研究和学术交流的必备工具。本文旨在对基础生物化学领域中最核心、最常用的专业词汇进行系统梳理与详解，力求概念精准、释义清晰，并注重其内在联系与实际应用，希望能为学习者提供一份既专业严谨又具实用价值的参考。一、糖类(Carbohydrates)糖类是自然界中广泛存在的一类有机化合物，由碳、氢、氧三种元素组成，其分子式通常以(CH₂O)ₙ表示，故又称为碳水化合物。它们不仅是生物体的主要能量来源，也是构成细胞结构的重要成分，并参与细胞识别、信号传递等多种生命活动。*单糖(Monosaccharide)：不能再被水解为更小分子的糖类，是构成其他糖类的基本单位。根据分子中碳原子数可分为丙糖、丁糖、戊糖和己糖等。例如，葡萄糖（己糖）是生物体内最重要的单糖，是细胞的主要能源物质；核糖和脱氧核糖（均为戊糖）则是核酸的组成成分。*寡糖(Oligosaccharide)：由2-10个单糖分子通过糖苷键连接而成的糖类。常见的如蔗糖（由一分子葡萄糖和一分子果糖组成）、乳糖（由一分子葡萄糖和一分子半乳糖组成）和麦芽糖（由两分子葡萄糖组成），它们是食物中常见的双糖，在人体内需被水解为单糖后才能被吸收利用。*多糖(Polysaccharide)：由多个单糖分子通过糖苷键连接而成的高分子化合物。根据功能可分为储存多糖和结构多糖。储存多糖如植物中的淀粉和动物体内的糖原，是机体能量的储存形式；结构多糖如植物细胞壁的纤维素和细菌细胞壁的肽聚糖，则主要起支持和保护作用。*糖苷键(GlycosidicBond)：单糖分子的羟基与另一分子（可以是单糖或非糖物质）的羟基或氨基通过脱水缩合形成的共价键，是连接糖分子的基本化学键。二、脂质(Lipids)脂质是一类不溶于水而易溶于非极性有机溶剂的生物有机分子，具有多种重要的生物学功能，如能量储存、细胞膜的结构组分、信号分子等。其化学组成和结构差异较大，但共同的物理性质是其分类的主要依据。*脂肪酸(FattyAcid)：由一条长的烃链（疏水尾部）和一个羧基（亲水头部）组成的羧酸。是构成甘油三酯、磷脂等脂质的基本成分。根据烃链是否含有双键，可分为饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸。不饱和脂肪酸对维持细胞膜的流动性和某些生理功能至关重要。*甘油三酯(Triglyceride,TAG)：由一分子甘油和三分子脂肪酸通过酯键连接而成的脂质。是动物体内储存能量的主要形式，也广泛存在于植物种子中。在需要时，甘油三酯可分解为甘油和脂肪酸，进一步氧化供能。*磷脂(Phospholipid)：分子中含有磷酸基团的脂质，是构成生物膜的主要成分。其典型结构是具有一个亲水的头部（含磷酸基团）和两个疏水的脂肪酸尾部，这种“双亲性”使其在水溶液中能自发形成脂双层结构，构成膜的基本骨架。如卵磷脂（磷脂酰胆碱）和脑磷脂（磷脂酰乙醇胺）。*类固醇(Steroid)：一类具有四环碳骨架（环戊烷多氢菲）结构的脂质。胆固醇是动物体内最重要的类固醇，是细胞膜的重要组分，并可作为合成胆汁酸、维生素D及类固醇激素的前体。植物中也有多种类固醇物质。*生物膜(Biomembrane)：围绕细胞或细胞器的磷脂双分子层膜结构，其上镶嵌或结合有蛋白质。生物膜不仅构成了细胞和细胞器的边界，还参与物质运输、能量转换、信号转导等多种重要生命活动。三、蛋白质(Protein)蛋白质是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。其种类繁多，功能各异，参与几乎所有的生命过程，如催化化学反应（酶）、结构支持、运输、免疫防御、信息传递等。*氨基酸(AminoAcid)：构成蛋白质的基本单位，分子中同时含有氨基（-NH₂）和羧基（-COOH）的有机化合物。组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）。它们的区别在于侧链（R基团）的结构和性质不同。*肽键(PeptideBond)：一个氨基酸的α-羧基与另一个氨基酸的α-氨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主键。*肽(Peptide)：由两个或多个氨基酸通过肽键连接而成的化合物。由两个氨基酸组成的称为二肽，三个的称为三肽，依此类推。通常将较短的肽链称为寡肽，较长的称为多肽。*蛋白质一级结构(PrimaryStructure)：指蛋白质多肽链中氨基酸的排列顺序，其维系键主要是肽键。一级结构是蛋白质空间结构和生物学功能的基础。*蛋白质二级结构(SecondaryStructure)：指多肽链主链原子在局部区域内通过氢键形成的有规则的空间排布。常见的二级结构有α-螺旋（α-helix）和β-折叠（β-sheet）。*蛋白质三级结构(TertiaryStructure)：指整条多肽链中全部氨基酸残基的相对空间排布，包括主链和侧链的构象。其稳定主要依靠侧链基团之间形成的非共价键，如疏水相互作用、氢键、离子键和范德华力，某些蛋白质中还存在二硫键。*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）通过非共价键相互结合形成的聚合体结构。并非所有蛋白质都具有四级结构。*变性(Denaturation)：在某些物理或化学因素（如高温、极端pH、有机溶剂等）作用下，蛋白质的空间结构被破坏，导致其理化性质改变和生物学活性丧失的过程。变性通常不涉及一级结构的改变。*复性(Renaturation)：当变性因素去除后，某些变性的蛋白质能够重新恢复其天然构象和生物学活性的过程。四、核酸(NucleicAcid)核酸是携带遗传信息的生物大分子，包括脱氧核糖核酸（DNA）和核糖核酸（RNA）两大类。它们通过核苷酸的特定序列储存和传递遗传信息，控制蛋白质的合成，从而决定生物体的遗传特征和表型。*核苷酸(Nucleotide)：构成核酸的基本单位，由一分子磷酸、一分子戊糖（核糖或脱氧核糖）和一分子含氮碱基组成。根据戊糖的不同，可分为核糖核苷酸和脱氧核糖核苷酸。*DNA(DeoxyribonucleicAcid,脱氧核糖核酸)：由脱氧核糖核苷酸通过磷酸二酯键连接而成的长链大分子。主要存在于细胞核内，其碱基组成为腺嘌呤（A）、鸟嘌呤（G）、胞嘧啶（C）和胸腺嘧啶（T）。DNA是绝大多数生物的遗传物质，携带着控制生物生长、发育和繁殖的全部遗传信息。*RNA(RibonucleicAcid,核糖核酸)：由核糖核苷酸通过磷酸二酯键连接而成的大分子。主要存在于细胞质中，碱基组成为腺嘌呤（A）、鸟嘌呤（G）、胞嘧啶（C）和尿嘧啶（U）。RNA在蛋白质合成中起重要作用，主要种类有信使RNA（mRNA）、转运RNA（tRNA）和核糖体RNA（rRNA）。*碱基互补配对(BasePairing)：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与T配对（形成两个氢键），G与C配对（形成三个氢键）；在RNA中，A与U配对。这是DNA复制、转录和翻译等遗传信息传递过程的分子基础。*双螺旋(DoubleHelix)：DNA的典型二级结构。由两条反向平行的脱氧核苷酸链围绕同一中心轴相互缠绕形成，碱基位于螺旋内侧，通过碱基互补配对形成氢键连接两条链，磷酸和脱氧核糖位于外侧构成骨架。*复制(Replication)：以亲代DNA分子为模板合成子代DNA分子的过程。通过半保留复制方式，确保遗传信息准确传递给子代细胞。*转录(Transcription)：在RNA聚合酶催化下，以DNA的一条链为模板，按照碱基互补配对原则合成RNA分子的过程。转录产物主要包括mRNA、tRNA和rRNA。*翻译(Translation)：以mRNA为模板，在核糖体上，tRNA携带氨基酸按照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。是遗传信息表达的最终步骤。五、酶(Enzyme)酶是由活细胞产生的、具有催化活性的蛋白质（少数为RNA，称为核酶）。酶能显著降低化学反应的活化能，从而高效、特异地催化生物体内的各种代谢反应，是生命活动不可或缺的生物催化剂。*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构成，其三维结构与底物分子的结构互补，决定了酶的专一性。*底物(Substrate)：酶催化反应中被酶作用的反应物。*米氏常数(Michaelis-MentenConstant,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值反映了酶与底物的亲和力大小，Km值越小，亲和力越大。六、维生素与辅酶(VitaminsandCoenzymes)维生素是一类维持机体正常生理功能所必需的微量有机物质，一般不能在人体内合成或合成量不足，必须从食物中摄取。许多维生素是辅酶的组成成分，参与酶促反应。*维生素(Vitamin)：一类维持人体健康和正常代谢所必需的低分子有机化合物。按其溶解性质可分为脂溶性维生素（如维生素A、D、E、K）和水溶性维生素（如B族维生素、维生素C）。缺乏某种维生素会导致特定的维生素缺乏症。*辅酶(Coenzyme)：某些酶催化作用所必需的非蛋白质小分子有机物质。它们与酶蛋白疏松结合，在反应中传递电子、质子或基团。许多辅酶的前体是水溶性B族维生素，如辅酶A（CoA）含有泛酸，NAD⁺和NADP⁺含有尼克酰胺。七、生物膜与物质运输(BiomembraneandTransport)生物膜是细胞进行生命活动的重要结构基础，物质跨膜运输是细胞维持内环境稳定、进行物质交换和能量转换的必要过程。*被动运输(PassiveTransport)：物质顺浓度梯度（从高浓度一侧向低浓度一侧）进行的跨膜运输，不需要消耗能量。包括简单扩散和协助扩散。协助扩散需要膜转运蛋白的协助。*主动运输(ActiveTransport)：物质逆浓度梯度（从低浓度一侧向高浓度一侧）进行的跨膜运输，需要消耗能量，并通常需要膜上载体蛋白的协助。如钠钾泵（Na⁺-K⁺ATP酶）。*胞吞(Endocytosis)：细胞通过质膜内陷形成囊泡，将胞外大分子或颗粒物质包裹并摄入细胞内的过程。*胞吐(Exocytosis)：细胞内的囊泡与质膜融合，将囊泡内的物质释放到细胞外的过程。八、新陈代谢(Metabolism)新陈代谢是生物体与外界环境之间的物质和能量交换以及生物体内物质和能量的转变过程的总称，是生命的基本特征之一。包括分解代谢和合成代谢两个方面。*分解代谢(Catabolism)：又称异化作用，是指生物体将复杂的大分子物质分解为简单的小分子物质，并释放能量的过程。如糖的氧化分解、脂肪的水解等。释放的能量一部分用于合成ATP，另一部分以热能形式散失。*合成代谢(Anabolism)：又称同化作用，是指生物体利用小分子物质合成复杂大分子物质，并消耗能量的过程。如蛋白质的合成、核酸的合成等。所需能量通常由ATP提供。*ATP(AdenosineTriphosphate,腺苷三磷酸)：一种高能磷酸化合物，由腺嘌呤、核糖和三个磷酸基团组成。是细胞内能量传递和利用的“通用货币”，在酶的催化下，ATP水解生成ADP和磷酸（Pi），同时释放出大量能量，供细胞各种生命活动利用。九、糖代谢(CarbohydrateMetabolism)糖代谢是指葡萄糖等糖类在生物体内的一系列分解与合成过程，是生物体获取能量的主要途径。*糖酵解(Glycolysis)：葡萄糖在无氧条件下分解为丙酮酸，并产生少量ATP的过程。发生于细胞质中，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。是有氧条件下，丙酮酸在线粒体中氧化脱羧生成的乙酰辅酶A与草酰乙酸缩合生成柠檬酸，经过一系列氧化脱羧反应，最终重新生成草酰乙酸的循环过程。是糖、脂肪、蛋白质彻底氧化分解的共同途径，产生大量NADH和FADH₂，进而通过氧化磷酸化生成ATP。*氧化磷酸化(OxidativePhosphorylation)：在线粒体内膜上，伴随着电子从NADH或FADH₂经过一系列电子传递体传递给氧生成水的过程，释放的能量驱动ADP磷酸化生成ATP的过程。是细胞内产生ATP的主要方式。*糖异生(Gluconeogenesis)：由非糖物质（如乳酸、丙酮酸、甘油、某些氨基酸等）合成葡萄糖或糖原的过程。主要在肝脏中进行，对维持饥饿时血糖浓度的相对稳定具有重要意义。十、脂代谢(LipidMetabolism)脂代谢主要涉及脂肪的分解、合成以及类脂的代谢，为机体提供能量和生物膜的组成成分。*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，每次断裂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，并产生NADH和FADH₂的过程。是脂肪酸氧化分解供能的主要途径，发生于线粒体基质。*酮体(KetoneBodies)：在肝脏中，脂肪酸氧化分解的中间产物乙酰乙酸、β-羟丁酸和丙酮的总称。当糖供应不足或代谢障碍时，酮体可作为肝外组织（如脑、肌肉）的重要能源。但在某些病理情况下（如糖尿病酮症酸中毒），酮体生成过多会导致酸中毒。十一、蛋白质代谢(ProteinMetabolism)蛋白质代谢包括氨基酸的分解