生物化学复习重点自整.docx
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生物化学复习重点自整
1.生物化学的概念P1
是研究生物体的化学组成和生命过程中的化学变化规律的一门科学。
具体来讲,它是从分子水平来研究生物体(包括人类、动物、植物、微生物)内基本物质的化学组成、结构及在生命活动中这些物质所进行的化学变化(即代谢反应)的规律及其与生理功能的关系的一门科学,是一门生物学与化学相结合的基础学科。
2.生物化学研究的基本内容P1
静态生化:
研究生物体内物质的化学组成、结构、性质、功能及结构与功能的关系。
发现和阐明构成生命物体的分子基础——生物分子的化学组成、结构和性质。
生物分子的结构、功能与生命现象的关系。
动态生化:
研究生物体内物质代谢(新陈代谢)、能量转变及其调控机理
生物分子在生物体中的相互作用及其变化规律。
蛋白质的化学
3.组成蛋白质的元素P62
主要有C(50-55)、H(6-8)、O(19-24)、N(13-19)和S。
有些蛋白质含有少量磷或金属元素铁、铜、锌、锰、钴、钼,个别蛋白质还含有碘。
4.凯式定氮法及蛋白质含量计算
凯氏定氮法是测定化合物或混合物中总氮量的一种方法。
即在有催化剂的条件下,用浓硫酸消化样品将有机氮都转变成无机铵盐,然后在碱性条件下将铵盐转化为氨,随水蒸气馏出并为过量的酸液吸收,再以标准碱滴定,就可计算出样品中的氮量。
由于蛋白质含氮量比较恒定,可由其氮量计算蛋白质含量,故此法是经典的蛋白质定量方法。
各种蛋白质的含氮量很接近,平均为16%。
蛋白质的大致含量:
100克样品中蛋白质的含量(g%)=每克样品含氮克数×6.25×100
即蛋白质的含量=蛋白质含氮量×6.25
5.氨基酸结构通式P63
存在自然界中的氨基酸有300余种,但组成人体蛋白质的氨基酸仅有20种,且均属L-氨基酸(甘氨酸除外)
α-氨基酸:
各种氨基酸的区别在于侧链R基的不同。
20种基本氨基酸按R的极性可分为非极性氨基酸、极性性氨基酸、酸性氨基酸和碱性氨基酸
按R基极性分两类:
极性AA:
11种亲水性丝、苏、酪甘半光
非极性AA:
9种疏水性
按水溶性酸碱性分为三类:
1、中性AA(有极性与非极性15种):
2、酸性AA(2种):
天冬氨酸、谷氨酸
3、碱性AA(3种):
组、赖、精
谷氨酸:
甘氨酸:
丝氨酸:
半胱氨酸组氨酸
6.氨基酸的化学性质P65
★两性解离:
等电点:
在某一pH环境中,氨基酸解离成阳性离子及阴性离子的趋势相等,所带净电荷为零,在电场中不泳动。
此时,氨基酸所处环境的pH值称为该种氨基酸的等电点(pI)。
等电点计算:
pK1羧基的解离常数负对数pK2氨基的解离常数负对数
①侧链为非极性基团或虽为极性基团但不解离的氨基酸:
pI=½(pK1+pK2)
②酸性氨基酸(Glu、Asp)及Cys:
pI=½(pK1+pKR)
③碱性氨基酸(赖、精、组):
pI=½(pK2+pKR)
★紫外吸收
色氨酸、酪氨酸和苯丙氨酸在280nm波长附近具有最大吸收峰,其中色氨酸的最大吸收最接近280nm
★显色反应:
茚三酮反应
测定氨基酸含量:
加热蓝紫色
脯氨酸、羟脯氨酸黄色:
天冬酰胺棕色
7.蛋白质的分子结构P67
成肽反应:
1分子α-羧基与另1分子α-氨基脱水缩合的反应,形成酰胺基即肽键
肽键:
一个氨基酸的羧基与另一氨基酸的氨基缩水而成的酰胺键称为肽键。
(…CONH…)
肽平面:
由肽键中的四个原子和与之相邻的两个碳原子共同构成的刚性平面。
(CαCONHCα)
肽是由氨基酸通过肽键缩合而形成的化合物。
氨基酸残基:
肽链中的氨基酸分子因为脱水缩合而基团不全
氨基酸的排练顺序:
在多肽链中,氨基酸残基按一定的顺序排列
通常在多肽链的一端含有一个游离的-氨基,称为氨基端或N-端;在另一端含有一个游离的-羧基,称为羧基端或C-端。
氨基酸的顺序是从N端的氨基酸残基开始,以C端氨基酸残基为终点的排列顺序。
★一级结构定义:
蛋白质多肽链中氨基酸的排练顺序
特点与意义:
维持一级结构的化学键:
肽键
有些蛋白质还包括二硫键。
如胰岛素
三种形式:
无分支的开链多肽、分支开链的多肽、环状多肽
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,不同种属间有同源性.
★蛋白质二级结构:
多肽链的主链在空间的排列,或规则的几何走向、旋转及折叠。
特点:
它只涉及肽链主链的构象及链内或链间形成的氢键。
二级结构的维系力:
氢键
二级结构的基本形式:
(1)α-螺旋:
通过氨基酸α碳原子的旋转,使多肽链的主骨架沿中心轴盘曲成稳定的α螺旋构象
(2)β-折叠:
多肽链的主链相对伸展,多肽链的肽平面呈手风琴折叠
(3)β-折角:
肽链主链出现的180°回折部分
(4)不规则卷曲:
用来阐述没有确定规律性的那部分肽链结构。
★蛋白质三级结构:
在一条多肽链中所有原子的整体空间排布,包括主链和侧链。
维系这种特定结构的力主要有氢键、疏水键、离子键和范德华力等。
尤其是疏水键,在蛋白质三级结构中起着重要作用。
8.蛋白质构象pP73
主键:
肽键,少量的二硫键(半胱氨酸)
次级键:
氢键(数量最多最重要)
疏水键(维持三、四级结构的主要次级键)
离子键、范德华力
9.蛋白质的结构与功能P83
1、空间结构体现生物特异性
2、空间结构体现生物活性
3、空间结构的灵活性,体现了生物活性的可调节特性
一级结构变化与疾病关系:
基因突变
镰刀状红细胞贫血第六位的谷氨酸变成了氨酸
别构效应(allostericeffect):
蛋白质分子的特定部位(调节部位)与小分子化合物(效应物)结合后,引起空间构象发生改变,从而促使生物学活性变化的现象称为别构效应。
可分为同促效应和异促效应两类。
空间构象并非生物活性的唯一影响因素
【举例】低温下酶活性低,但并不影响构象;盐析时沉淀的酶无活性,但构象不变。
蛋白构象疾病:
错误构象相互聚集,形成抗蛋白水解酶的淀粉样纤维沉淀,产生毒性而致病。
老年痴呆
疯牛病
亨汀顿舞蹈病
10.蛋白质性质P90
蛋白质的两性解离和等电点
蛋白质与多肽一样,能够发生两性解离;除两端的氨基和羧基可解离外,氨基酸残基侧链中某些基团,在一定的溶液pH条件下都可解离成带负电荷或正电荷的基团。
1蛋白质的等电点:
当蛋白质溶液处于某一pH时,蛋白质解离成正、负离子的趋势相等,即成为兼性离子,净电荷为零,此时溶液的pH称为蛋白质的等电点
2紫外吸收:
⏹蛋白质的沉淀作用
由于外界条件改变,蛋白质水化膜被除去且其电荷被中和时,蛋白质凝聚成团下沉,但其结构未变.
蛋白质的沉淀分为可逆沉淀和不可逆沉淀
中性盐沉淀反应:
加入中性盐,不变性
有机溶剂沉淀反应:
往往变性,不一定变性
重金属盐沉淀:
变性
生物碱试剂沉淀反应:
变性
⏹蛋白质的变性(denaturation)
在某些物理和化学因素作用下,其特定的空间构象被破坏,也即有序的空间结构变成无序的空间结构,从而导致其理化性质改变和生物活性的丧失。
变性的本质:
破坏非共价键和二硫键(次级键),不改变蛋白质的一级结构
引起变性的因素:
物理、化学与生物学因素如
如高温、紫外线、加热、乙醇等有机溶剂、强酸、强碱、重金属离子及生物碱试剂等
变性后蛋白质的特点:
粘度增加,溶解度降低,易沉淀,易被蛋白酶降解,丧失生物学活性.
变性意义:
临床医学上,变性因素常被应用来消毒及灭菌。
防止蛋白质变性也是有效保存蛋白质制剂(如疫苗等)的必要条件。
乳品解毒(用于急救重金属中毒)
⏹复性:
若蛋白质变性程度较轻,去除变性因素后,蛋白质仍可恢复或部分恢复其原有的构象和功能,
核糖的化学
1.核糖的组成与结构P105
核酸:
以核苷酸为基本组成单位的生物大分子,携带和传递遗传信息。
DNA脱氧核糖核酸
RNA核糖核酸
核酸的分子组成
元素组成:
主要元素组成:
C、H、O、N、P(9~11%)
基本构成单位:
核苷酸
核苷酸由戊糖、磷酸和碱基三部分构成
酶
1.酶的概念:
酶是一类由活细胞产生的,对其特异底物具有高效催化作用的生物分子,又称为生物催化剂
2.底物:
在酶的催化下发生化学变化的物质
3.酶促反应:
酶催化的生物化学反应
米氏常数Km:
酶促反应速度为最大速度一半时的底物浓度单位是mol/L
意义:
Km值是酶的特征性常数,在一定条件下(如底物、温度、pH、有无抑制剂等),某种酶的Km值是恒定的,因而可以通过测定不同酶的Km值,来判断是否为不同的酶。
Km可以反映酶与底物亲和力的大小,即Km值越小,则酶与底物的亲和力越大;反之,则越小
同一种酶如果你有几种底物,就有几个Km,其中Km值最小的底物称为酶的最适底物
4.酶的化学本质及其组成p139
1.化学本质:
除了核酶(核酸)以外,绝大多数是蛋白质
2.分子组成:
单纯酶:
只有氨基酸
结合酶:
辅助性蛋白,由蛋白质和非蛋白质两部分组成
3.结合酶中,酶蛋白:
蛋白质部分
辅助因子:
非蛋白部分
全酶:
酶蛋白和辅助因子结合的完整分子
4.根据酶蛋白分子的特点,可将酶分为三类:
v单体酶:
由单条肽链构成,仅具有三级结构的酶。
v寡聚酶:
由多个相同或不同亚基以非共价键连接组成的酶。
v多酶体系:
由几种不同功能的酶彼此聚合形成的多酶复合物。
5.辅助因子分类(按其与酶蛋白结合的紧密程度)
Ø辅酶:
与酶蛋白结合疏松(非共价键结合),可用透析或超滤的方法除去。
Ø辅基:
与酶蛋白结合紧密(共价键结合),不能用透析或超滤的方法除去。
6.辅酶和辅基根据化学本质可分为三类:
无机金属元素“如铜、锌、镁
小分子有机物“如维生素、铁卟啉
蛋白质辅助因子
5.酶作为生物催化剂的特点P136
1.酶易失活:
酶是由细胞产生的生物大分子,凡能使生物大分子变性的因素,如高温、强碱、重金属盐等都能使酶失去催化活性,因此酶所催化的反应往往都是在比较温和的常温、常压和接近中性酸碱条件下进行。
2.酶促反应具有高效性
3.酶有高度的专一性:
一种酶仅作用于一种或一类化合物,或一定的化学键,催化一定的化学反应并生成一定的产物。
酶的这种特性称为酶的专一性或特异性。
4.酶的催化活性受到调节和控制
5.酶可催化某些特异的化学反应
酶的专一性分类:
P137
v立体化学专一性:
从底物的立体化学性质考虑的一种专一性
立体异构专一性:
当底物具有立体异构体时,酶只能作用其中的一种。
几何异构专一性:
有些酶对于顺反异构体只能作用其中之一
v非立体化学专一性
键专一性
基因专一性又叫相对专一性:
这类酶对底物要求低于绝对专一性,可作用于一类结构相近的底物。
v绝对专一性:
只作用于一种底物,而不作用于任何其他物质。
6.酶的活性是指酶催化化学反应的能力,其衡量的标准是酶促反应速度。
酶促反应速度可在适宜的反应条件下,用单位时间内底物的消耗或产物的生成量来表示。
酶的活性单位是衡量酶活力大小的尺度U表示,它反映在最适条件下,酶促反应在单位时间(s、min或h)内生成一定量(mg、μg、μmol等)的产物或消耗一定数量的底物所需的酶量。
7.酶的活性中心:
P140特异氨基酸残基比较集中并构成一定构象,此结构区域与酶活性直接相关
酶与底物结合并发挥其催化作用的部位
PPT概念:
必需基团在一级结构上可能相距遥远,但在空间结构上彼此靠近,组成具有特定空间结构的区域,能与底物特异结合并将底物转化为产物。
◆酶的活性中心的化学基因:
某些氨基酸残基的侧链或肽链的末端氨基和羧基
这些基团一般不集中在肽链的某一区域,更不互相毗邻,往往在一级结构上相距较远,