生物化学超详细预习复习资料图文介绍版.doc
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1、一。 核酸的结构和功能脱氧核糖核酸(deoxyribonucleic acid, DNA):遗传信息 的贮存和携带者,生物的主要遗传物质。在真核细胞 中,DNA 主要集中在细胞核内,线粒体和叶绿体中均 有各自的 DNA。原核细胞没有明显的细胞核结构, DNA 存在于称为类核的结构区。核糖核酸(ribonucleic acid, RNA):主要参与遗传 信息的传递和表达过程,细胞内的 RNA 主要存在于细 胞质中,少量存在于细胞核中。DNA 分子中各脱氧核苷酸之间的连接方式(3-5磷酸 二酯键)和排列顺序叫做 DNA 的一级结构,简称为碱 基序列。一级结构的走向的规定为 53。DNA 的双螺旋模
2、型特点: 两条反向平行的多聚核苷酸链沿一个假设的中心轴右 旋相互盘绕而形成。磷酸和脱氧核糖单位作为不变的骨架组成位于外侧, 作为可变成分的碱基位于内侧,链间碱基按 AT,G C 配对(碱基配对原则,Chargaff 定律)螺旋直径 2nm,相邻碱基平面垂直距离 0.34nm,螺 旋结构每隔 10 个碱基对(base pair, bp)重复一次, 间隔为 3.4nmDNA 的双螺旋结构稳定因素 氢键 碱基堆集力 磷酸基上负电荷被胞内组蛋白或正离子中和DNA 的双螺旋结构的意义 该模型揭示了 DNA 作为遗传物质的稳定性特征,最有 价值的是确认了碱基配对原则,这是 DNA 复制、转录 和反转录的分
3、子基础,亦是遗传信息传递和表达的分 子基础。该模型的提出是本世纪生命科学的重大突破 之一,它奠定了生物化学和分子生物学乃至整个生命 科学飞速发展的基石。DNA 的三级结构 在细胞内,由于 DNA 分子与其它分子(主要是蛋白质) 的相互作用,使 DNA 双螺旋进一步扭曲形成的高级结 构.RNA 类别:信使 RNA(messenger RNA,mRNA):在蛋白质合成中 起模板作用;核糖体 RNA(ribosoal RNA,rRNA):与蛋白质结合 构成核糖体(ribosome),核糖体是蛋白质合成的场所;转移 RNA(transfor RNA,tRNA):在蛋白质合成时 起着携带活化氨基酸的作用
4、。rRNA 的分子结构 特征: 单链,螺旋化程度较 tRNA 低 与蛋白质组成核糖体后方能发挥其功能mRNA 的分子结构 原核生物 mRNA 特征: 先导区+翻译区(多顺反子)+末端序列真核生物 mRNA 特征: 5“帽子”(m7G-5ppp5-Nmp)+单顺反子+“尾巴” (Poly A)3核酸的变性、复性和杂交 变性:在物理、化学因素影响下, DNA 碱基对间的氢 键断裂,双螺旋解开,这是一个是跃变过程,伴有 A260 增加(增色效应),DNA 的功能丧失。 复性:在一定条件下,变性 DNA 单链间碱基重新配对 恢复双螺旋结构,伴有 A260减小(减色效应),DNA 的 功能恢复。不同来源
5、的 DNA 单链间或单链 DNA 与 RNA 之间只要有 碱基配对的区域,在复性时可形成局部双螺旋区,称 核酸分子杂交Tm:熔解温度 DNA 的变性发生在一个很窄的温度范围内,通常把热变 性过程中 A260达到最大值一半时的温度称为该 DNA 的 熔解温度,用 Tm 表示。Tm 的大小与 DNA 分子中(G+C)的百分含量成正相关, 测定 Tm 值可推算核酸碱基组成及判断 DNA 纯度。1、某 DNA 样品含腺嘌呤 15.1%(按摩尔碱基计),计 算其余碱基的百分含量。2、DNA 双螺旋结构是什么时候,由谁提出来的?试述 其结构模型。3、DNA 双螺旋结构有些什么基本特点?这些特点能解 释哪些
6、最重要的生命现象?4、tRNA 的结构有何特点?有何功能?5、DNA 和 RNA 的结构有何异同?6、简述核酸研究的进展,在生命科学中有何重大意义?6、计算(1)分子量为 3105的双股 DNA 分子的长度; (2)这种 DNA 一分子占有的体积;(3)这种 DNA 一 分子占有的螺旋圈数。(一个互补的脱氧核苷酸残基 对的平均分子量为 618)名词解释变性和复姓】分子杂交】增色效应和减色效应】回文 结构】Tm】cAMP】 Chargaff 碱基配对原则定律二。蛋白质化学二。蛋白质化学蛋白质平均含 N 量为 16,这是凯氏定氮法测蛋白质含 量的理论依据:蛋白质含量蛋白质含 N 量6.25蛋白质的
7、功能:催化功能;结构功能;调节功能;防御功能;运动功 能;运输功能;信息功能;储藏功能 氨基酸的通式氨基酸的性质: (1 )两性解离和等电点 当氨基酸溶液在某一定 pH 值时,使某特定氨基酸分子 上所带正负电荷相等,成为两性离子,在电场中既不向阳极也不向阴极移动,此时溶液的 pH 值即为该氨基 酸的等电点(isoelectric point,pI)。(2 )光学性质 色氨酸(Trp)、酪氨酸(Tyr)和苯丙氨酸(Phe)的 R 基团 中含有苯环共轭双键系统 (3 )重要化学反应 a. 与茚三酮反应:用于氨基酸定量定性测定. (加热、弱酸条件,生成紫色化合物) b.与 2,4 一二硝基氟苯(DN
8、FB)的反应(sanger 反应): 用于蛋白质 N-端测定. (弱碱性条件,生成黄色产物) c. 与异硫氰酸苯酯(PITC)的反应(Edman 反应), 用于蛋白 N-端测定,蛋白质顺序测定仪设计原理的依 据。生理活性肽的功能类别:激素、抗菌素、辅助因子谷胱甘肽在体内参与氧化还原过程,作为某些氧化还 原酶的辅因子,或保护巯基酶,或防止过氧化物积累。蛋白质的一级结构多肽链内氨基酸残基从 N末端到 C末端的排列顺序 称为蛋白质的一级结构(primary structure)。(这是蛋白质最基本的结构,它包含着决定蛋白质高 级结构和生物功能的信息。)二面角 两肽平面之间,能以共同的 C 为定点而旋
9、转,绕 C-N 键旋转的角度称 角,绕 C-C 键旋转的角度称 角。 和 称作二面角,亦称构象角。维持蛋白质分子构象的作用力 a.盐键 b.氢键 c.疏水键 d.范德华力 e.二硫键蛋白质的二级结构蛋白质的二级结构(secondary structure)指肽链主 链不同区段通过自身的相互作用,形成氢键,沿某一 主轴盘旋折叠而形成的局部空间结构,因此是蛋白质 结构的构象单元主要有以下类型: () 螺旋(-helix) () 折叠(-pleated sheet) () 转角(-turn) () 无规则卷曲(nonregular coil)超二级结构:蛋白质中相邻的二级结构单位(即单个 螺旋或 折
10、叠或 转角)组合在一起,形成有规则的、在空间 上能辩认的二级结构组合体称为蛋白质的超二级结构。结构域: 在二级结构的基础上,多肽进一步卷曲折叠成几个相 对独立、近似球形的三维实体,再由两个或两个以上 这样的三维实体缔合成三级结构,这种相对独立的三 维实体称为结构域。蛋白质的三级结构:多肽链在二级结构的基础上,通过侧链基团的相互作 用进一步卷曲折叠,借助次级键维系使 螺旋、 折叠片、转角等二级结构相互配置而形成特定的构 象。三级结构的形成使肽链中所有的原子都达到空间 上的重新排布。蛋白质四级机构: 四级结构是指由相同或不同的称作亚基(subunit)的 亚单位按照一定排布方式聚合而成的蛋白质结构
11、,维 持四级结构稳定的作用力是疏水键、离子键、氢键、 范得华力。亚基本身都具有球状三级结构,一般只包 含一条多肽链,也有的由二条或二条以上由二硫键连 接的肽链组成。高级构象决定蛋白质的功能 1、蛋白质高级构象破坏,功能丧失 2、蛋白质在表现生物功能时,构象发生一定变化(变 构效应)蛋白质的性质: 一、 两性解离性质及等电点 二、 蛋白质胶体性质 三、 蛋白质的沉淀 四、 蛋白质的变性与复性 五、 蛋白质的紫外吸收特性 六、 蛋白质呈色反应蛋白质等电点: 当蛋白质溶液在某一定 pH 值时,使某特定蛋白质分子 上所带正负电荷相等,成为两性离子,在电场中既不 向阳极也不向阴极移动,此时溶液的 pH
12、值即为该蛋白 质的等电点蛋白质胶体性质的运用: 透析法:利用蛋白质不能透过半透膜的的性质,将含有 小分子杂质的蛋白质溶液放入透析袋再置于流水中, 小分子杂质被透析出,大分子蛋白质留在袋中,以达 到纯化蛋白质的目的。这种方法称为透析 盐析法:在 蛋白质溶液中加入高浓度的硫酸铵、氯化钠等中性盐, 可有效地破坏蛋白质颗粒的水化层。同时又中和了蛋 白质表面的电荷,从而使蛋白质颗粒集聚而生成沉淀, 这种现象称为盐析蛋白质的沉淀: 如果加入适当的试剂使蛋白质分子处于等电点状态或 失去水化层(消除相同电荷,除去水膜),蛋白质胶 体溶液就不再稳定并将产生沉淀。变性作用: 当天然蛋白质受到某些物理因素和化学因素
13、的影响, 使其分子内部原有的高级构象发生变化时,蛋白质的 理化性质和生物学功能都随之改变或丧失,但并未导 致其一级结构的变化,这种现象称为变性作用复性作用: 蛋白质的变性作用如果不过于剧烈,则是一种可逆过 程,变性蛋白质通常在除去变性因素后,可缓慢地重 新自发折叠成原来的构象,恢复原有的理化性质和生 物活性,这种现象成为复性蛋白质的主要显色反应: 双缩脲反应(铜离子、碱性,产生红紫色络合物) 酚试剂反应 茚三酮反应1、为什麽说蛋白质是生命活动最重要的物质基础?2、试比较 Gly、Pro 与其它常见氨基酸结构的异同, 它们对多肽链二级结构的形成有何影响?3、试举例说明蛋白质结构与功能的关系(包括
14、一级结 构、高级结构与功能的关系)。4、为什么说蛋白质水溶液是一种稳定的亲水胶体?5、什麽是蛋白质的变性?变性的机制是什麽?举例说 明蛋白质变性在实践中的应用。6、已知某蛋白质的多肽链的一些节段是-螺旋,而另 一些节段是-折叠。该蛋白质的分子量为 240 000,其 分子长 5.0610-5,求分子中-螺旋和-折叠的百分率。 (蛋白质中一个氨基酸的平均分子量为 120)名词解释等电点(pI) 肽键和肽链 肽平面及 二面角 一级结构 二级结构 三级结构 四级结构 超二级结构 结构域 蛋白 质变性与复性 分子病 肽三。三。 酶学酶学酶作用的特点: 极高的催化效率 高度的专一性 易失活 活性可调控
15、有的酶需辅助因子结构专一性: 酶对所催化的分子化学结构的特殊要求和选择(类别: 绝对专一性 和 相对专一性)立体异构专一性 酶除了对底物分子的化学结构有要求外,对其立体异 构也有一定的要求(旋光异构专一性和几何异构专一 性)绝对专一性 有的酶对底物的化学结构要求非常严格, 只作用于一种底物,不作用于其它任何物质。相对专一性 有的酶对底物的化学结构要求比上述 绝对专一性略低一些,它们能作用于一类化合物或一 种化学键。酶催化的中间产物理论酶的专一性机理 锁钥学说:将酶的活性中心比喻作锁孔,底物分子象 钥匙,底物能专一性地插入到酶的活性中心。 诱导契合学说:酶的活性中心在结构上具柔性,底物 接近活性
16、中心时,可诱导酶蛋白构象发生变化,这样 就使使酶活性中心有关基团正确排列和定向,使之与 底物成互补形状有机的结合而催化反应进行。酶的活性中心和必需基团 酶分子中直接与底物结合,并和酶催化作用直接有关 的区域叫酶的活性中心或活性部位,参与构成酶的活 性中心和维持酶的特定构象所必需的基团为酶分子的 必需基团。酶促反应动力学 酶活力: 酶催化一定化学反应的能力称酶活力,酶活力通常以 最适条件下酶所催化的化学反应的速度来确定。影响对酶反应速度的因素:酶浓度(当 S 足够过量,其它条件固定且无不利因素 时,v=kE)、底物浓度、ph、温度、激活剂和抑制 剂米氏常数的意义: 1)当 v=Vmax/2 时,
17、Km=S( Km 的单位为浓度单位) 2)是酶在一定条件下的特征物理常数,通过测定 Km 的数值,可鉴别酶。 3)可近似表示酶和底物亲合力,Km 愈小,E 对 S 的亲 合力愈大,Km 愈大,E 对 S 的亲合力愈小。 4)在已知 Km 的情况下,应用米氏方程可计算任意s 时的 v,或任何 v 下的s。(用 Vmax的倍数表示)练习题:已知某酶的 Km 值为 0.05mol.L-1,要使 此酶所催化的反应速度达到最大反应速度的 80时底 物的浓度应为多少? 米氏常数的测定: 将米氏方程变化成相当于 y=ax+b 的直线方程,再用作 图法求出 Km。例:双倒数作图法(Lineweaver-Bur
18、k 法)米氏方程的双倒数形式: PH 对酶反应速度的影响: 过酸过碱导致酶蛋白变性 影响底物分子解离状态 影响酶分子解离状态 影响酶的活性中心构象温度和酶反应速度的关系:在达到最适温度以前, 反应速度随温度升高而加快 酶是蛋白质,其变性速 度亦随温度上升而加快 酶的最适温度不是一个 固定不变的常数抑制剂: 凡是使酶的必需基因或酶的活性部位中的基团的化学 性质改变而降低酶活力甚至使酶完全丧失活性的物质, 叫酶的抑制剂(inhibitor) 。竞争性抑制作用酶的变构效应 有些酶分子表面除了具有活性中心外,还存在被称为 调节位点(或变构位点)的调节物特异结合位点,调 节物结合到调节位点上引起酶的构象
19、发生变化,导致 酶的活性提高或下降,这种现象称为别构效应同工酶: 具有不同分子形式但却能催化相同的化学反应的一组 酶,称之为同工酶固定化酶: 将水溶性酶用物理或化学方法处理,固定于高分子支 持物(或载体)上而成为不溶于水,但仍有酶活性的一 种酶制剂形式,称固定化酶 固定化酶的方法:吸附法、包埋法、共价偶联法、交 联法重要的水溶性维生素及相应辅酶 1 维生素 pp:尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD+)尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADP+) 2 维生素 B2:黄素单核苷酸(FMN)黄素腺嘌呤二核苷酸(FAD) 3 维生素 B1:焦磷酸硫胺素(TTP) 4 泛酸: 辅酶 A(CoA) 5 维生素 B
20、6:磷酸吡哆醛、磷酸吡哆胺 6 叶酸: 四氢叶酸(FH4) 7 生物素 8 维生素 C 9 硫辛酸 10 维生素 B121、影响酶促反应的因素有哪些?它们是如何影响的?2、试比较酶的竞争性抑制作用与非竞争性抑制作用的 异同。3、什么是米氏方程,米氏常数 Km 的意义是什么?试 求酶反应速度达到最大反应速度的 99时,所需求的 底物浓度(用 Km 表示)4、什麽是同工酶?为什麽可以用电泳法对同工酶进行 分离?同工酶在科学研究和实践中有何应用?5、举例说明酶的结构和功能之间的相互关系。6、称取 25 毫克某蛋白酶制剂配成 25 毫升溶液,取出 1 毫升该酶液以酪蛋白为底物,用 Folin-酚比色法
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