王镜岩生物化学笔记Word文档格式.docx

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第十五章 核苷酸的降解和核苷酸代谢 91

第十六章DNA 的复制与修复（注8） 93

第十七章RNA 的合成与加工（注9） 98

第十八章 蛋白质的合成与运转 101

第十九章 代谢调空 103

第二十章 生物膜（补充部分） 108

注：

（1）对应生物化学课本上册第3、4、5、6、7章。

（2）对应生物化学课本上册第8、9、10章。

（3）对应生物化学课本上册第12、13、14、15章。

（4）对应生物化学课本上册第11章。

（5）对应生物化学课本下册第22、23、25、26、27章。

（6）对应生物化学课本下册第28、29章。

（7）对应生物化学课本下册第30、31、32章。

（8）对应生物化学课本下册第34、35章，

（9）对应生物化学课本下册第36、37章。

*（10）第二十章是应使用本笔记的同学要求而添加的，对应课本18、21章。

笔记概要：

本笔记来源于本人一些学长及自己整理的考研笔记，其中部分内容还来源于网上的一些资料，内容较为充实，适合以王镜岩《生物化学》第三版为考研参考教材的各高校的复习考研备考之用。

王镜岩《生物化学》第三版分上、下册，共计40章。

上册为静态生物化学，要求记忆的知识点较多，下册为动态生物化学，初记忆的知识点外，更侧重于生命大分子在生命过程中的化学变化。

本笔记将可以归为一章的内容尽量归结为一章，以便于大家复习的条理性。

具体归结方式见目录。

第一章 概

述

一、生物分子是生物特有的有机化合物

第一节概 述

生物分子泛指生物体特有的各类分子，它们都是有机物。

典型的细胞含有一万到十万种生物分子，其中近半数是小分子，分子量一般在500以下。

其余都是生物小分子的聚合物，分子量很大，一般在一万以上，有的高达1012，因而称为生物大分子。

构成生物大分子的小分子单元，称为构件。

氨基酸、核苷酸和单糖分别是组成蛋白质、核酸和多糖的构件。

二、生物分子具有复杂有序的结构

生物分子都有自己特有的结构。

生物大分子的分子量大，构件种类多，数量大，排列顺序千变万化，因而其结构十分复杂。

估计仅蛋白质就有1010-1012种。

生物分子又是有序的，每种生物分子都有自己的结构特点，所有的生物分子都以一定的有序性（组织性）存在于生命体系中。

三、生物结构具有特殊的层次

生物用少数几种生物元素（C、H、O、N、S、P）构成小分子构件，如氨基酸、核苷酸、单糖等;

再用简单的构件构成复杂的生物大分子;

由生物大分子构成超分子集合体;

进而形成细胞器，细胞，组织，器官，系统和生物体。

生物的不同结构层次有着质的区别:

低层次结构简单，没有种属专一性，结合力强;

高层次结构复杂，有种属专一性，结合力弱。

生物大分子是生命的物质基础，生命是生物大分子的存在形式。

生物大分子的特殊运动体现着生命现象。

四、生物分子都行使专一的功能

每种生物分子都具有专一的生物功能。

核酸能储存和携带遗传信息，酶能催化化学反应，糖能提供能量。

任何生物分子的存在，都有其特殊的生物学意义。

人们研究某种生物分子，就是为了了解和利用它的功能。

五、代谢是生物分子存在的条件

代谢不仅产生了生物分子，而且使生物分子以一定的有序性处于稳定的状态中，并不断得到自我更新。

一

旦代谢停止，稳定的生物分子体系就要向无序发展，在变化中解体，进入非生命世界。

六、生物分子体系有自我复制的能力

遗传物质DNA能自我复制，其他生物分子在DNA的直接或间接指导下合成。

生物分子的复制合成，是生物体繁殖的基础。

七、生物分子能够人工合成和改造

生物分子是通过漫长的进化产生的。

随着生命科学的发展，人们已能在体外人工合成各类生物分子，以合成和改造生物大分子为目标的生物技术方兴未艾。

第二节 生物元素

在已知的百余种元素中，生命过程所必需的有27种，称为生物元素。

生物体所采用的构成自身的元素，是经过长期的选择确定的。

生物元素都是在自然界丰度较高，容易得到，又能满足生命过程需要的元素。

一、主要生物元素都是轻元素

主要生物元素C、H、O、N占生物元素总量的95%以上，其原子序数均在8以内。

它们和S、P、K、Na、Ca、

Mg、Cl共11种元素，构成生物体全部质量的99%以上，称为常量元素，原子序数均在20以内。

另外16种元素称为微量元素，包括B,F,Si,Se,As,I,V,Cr,Mn,Fe,Co,Ni,Cu,Zn,Sn,Mo，原子序数在53以内。

二、碳氢氧氮硫磷是生物分子的基本素材

（一）碳氢是生物分子的主体元素

碳原子既难得到电子，又难失去电子，最适于形成共价键。

碳原子非凡的成键能力和它的四面体构型，使它可以自相结合，形成结构各异的生物分子骨架。

碳原子又可通过共价键与其它元素结合，形成化学性质活泼的官能团。

氢原子能以稳定的共价键于碳原子结合，构成生物分子的骨架。

生物分子的某些氢原子被称为还原能力，它们被氧化时可放出能量。

生物分子含氢量的多少（以H/C表示）与它们的供能价值直接相关。

氢原子还参与许多官能团的构成。

与电负性强的氧氮等原子结合的氢原子还参与氢键的构成。

氢键是维持生物大分子的高级结构的重要作用力。

（二）氧氮硫磷构成官能团

它们是除碳以外仅有的能形成多价共价键的元素，可形成各种官能团和杂环结构，对决定生物分子的性质和功能具有重要意义。

此外，硫磷还与能量交换直接相关。

生物体内重要的能量转换反应，常与硫磷的某些化学键的形成及断裂

有关。

一些高能分子中的磷酸苷键和硫酯键是高能键。

三、无机生物元素

（一）、利用过渡元素的配位能力

过渡元素具有空轨道，能与具有孤对电子的原子以配位键结合。

不同过渡元素有不同的配位数，可形成各种配位结构，如三角形，四面体，六面体等。

过渡元素的络和效应在形成并稳定生物分子的构象中，具有特别重要的意义。

过渡元素对电子的吸引作用，还可导致配体分子的共价键发生极化，这对酶的催化很有用。

已发现三分之一以上的酶含有金属元素，其中仅含锌酶就有百余种。

铁和铜等多价金属离子还可作为氧化还原载体，担负传递电子的作用。

在光系统II中，四个锰原子构成一个电荷累积器，可以累积失去四个电子，从而一次氧化两分子水，释放出一分子氧，避免有害中间产物的形成。

细胞色素氧化酶中的铁-铜中心也有类似功能。

（二）、利用常量离子的电化学效应

K等常量离子，在生物体的体液中含量较高，具有电化学效应。

它们在保持体液的渗透压，酸碱平衡，形成膜电位及稳定生物大分子的胶体状态等方面有重要意义。

各种生物元素对生命过程都有不可替代的作用，必需保持其代谢平衡。

氟是骨骼和牙釉的成分，以氟磷灰石的形式存在，可使骨晶体变大，坚硬并抗酸腐蚀。

所以在饮食中添加

氟可以预防龋齿。

氟还可以治疗骨质疏松症。

但当水中氟含量达到每升2毫克时，会引起斑齿，牙釉无光，粉白色，严重时可产生洞穴。

氟是烯醇化酶的抑制剂，又是腺苷酸环化酶的激活剂。

硒缺乏是克山病的病因之一，而硒过多也可引起疾病，如亚硒酸盐可引起白内障。

糖耐受因子（GTF）可以促使胰岛素与受体结合，而铬可以使烟酸、甘氨酸、谷氨酸、半胱氨酸等与GTF络合。

某些非生物元素进入体内，能干扰生物元素的正常功能，从而表现出毒性作用。

如镉能臵换锌，使含锌酶失活，从而使人中毒。

某些非生物元素对人体有益，如有机锗可激活小鼠腹腔巨嗜细胞，后者介导肿瘤细胞毒和抗原提呈作用，从而发挥免疫监视、防御和抗肿瘤作用。

第三节 生物分子中的作用力

一、两类不同水平的作用力

生物体系有两类不同的作用力，一类是生物元素借以结合称为生物分子的强作用力--共价键，另一类是决定生物分子高层次结构和生物分子之间借以相互识别，结合，作用的弱作用力--非共价相互作用。

二、共价键是生物分子的基本形成力

共价键（covalentbond）的属性由键能，键长，键角和极性等参数来描述，它们决定分子的基本结构和性质。

（一）键能

键能等于破坏某一共价键所需的能量。

键能越大，键越稳定。

生物分子中常见的共价键的键能一般在

300--800kj/mol之间。

（二）键长

键长越长，键能越弱，容易受外界电场的影响发生极化，稳定性也越差。

生物分子中键长多在0.1到0.18nm

之间。

（三）键角

共价键具有方向性，一个原子和另外两个原子所形成的键之间的夹角即为键角。

根据键长和键角，可了解分子中各个原子的排列情况和分子的极性。

（四）键的极性

共价键的极性是指两原子间电子云的不对称分布。

极性大小取决于成键原子电负性的差。

多原子分子的极性状态是各原子电负性的矢量和。

在外界电场的影响下，共价键的极性会发生改变。

这种由于外界电场作用引起共价键极性改变的现象称为键的极化。

键的极性与极化，同化学键的反应性有密切关系。

（五）配位键对生物分子有特殊意义

配位键（coordinatebond）是特殊的共价键，它的共用电子对是由一个原子提供的。

在生物分子中，常以过渡元素为电子受体，以化学基团中的O、N、S、P等为电子供体，形成多配位络和物。

过渡元素都有固定的配位数和配位结构。

在生物体系中，形成的多配位体，对稳定生物大分子的构象，形成特定的生物分子复合物具有重要意义。

由多配位体所产生的立体异构现象，甚至比手性碳所引起的立体异构现象更为复杂。

金属元素的络和效应，因能导致配体生物分子内键发生极化，增强其反应性，而与酶的催化作用有关。

三、非共价相互作用

（一）、非共价作用力对生物体系意义重大

非共价相互作用是生物高层次结构的主要作用力。

非共价作用力包括氢键，静电作用力，范德华力和疏水作用力。

这些力属于弱作用力，其强度比共价键低一两个数量级。

这些力单独作用时，的确很弱，极不稳定，但在生物高层次结构中，许多弱作用力协同作用，往往起到决定生物大分子构象的作用。

可以毫不夸张地说，没有对非共价相互作用的理解，就不可能对生命现象有深刻的认识。

各种非共价相互作用结合能的大小也有差别，在不同级别生物结构中的地位也有不同。

结合能较大的氢键，在较低的结构级别（如蛋白质的二级结构），较小的尺度间，把氢受体基团与氢供体基团结合起来。

结合能较小的范德华力则主要在更高的结构级别，较大的尺度间，把分子的局部结构或不同分子结合起来。

（二）、氢键

氢键（hydrogenbond）是一种弱作用力，键能只相当于共价键的1/30-1/20（12-30kj/mol），容易被破坏，

并具有一定的柔性，容易弯曲。

氢原子与两侧的电负性强的原子呈直线排列时，键能最大，当键角发生20度偏转时，键能降低20%。

氢键的键长比共价键长，比范德华距离短，约为0.26-0.31nm。

氢键对生物体系有重大意义，特别是在稳定生物大分子的二级结构中起主导作用。

（三）、范德华力

范德华力是普遍存在于原子和分子间的弱作用力，是范德华引力与范德华斥力的统一。

引力和斥力分别和原子间距离的6次方和12次方成反比。

二者达到平衡时，两原子或原子团间保持一定的距离，即范德华距离，它等