生化章节重点.pdf

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1、第一章绪论.生物化学的定义：生物化学（Biochemistry）是研究生物的组成和生命过程中化学变化，即研究生命现象化学本质的科学。地球上的生物种类繁多，但构成生物的基本化学元素都是由C、H、0、N、P、S、以及微量元素组成。像所有物质一样，生命体也是由基本元素组成分子，进一步形成基本化学物质，组成生命体，所以我们可以按照化学的原理、利用化学的研究方法探索生命的本质，生物化学的任务：研究生命化学本质的一个基本任务是了解有机体的化学组成，地球上种类繁多的生命体具有相似的基本化学组成，都是碳、氢、氧、氮、硫、磷、和少数其它元素组成，这些元素组合成各种各样的含碳有机化合物，其中最主要的是蛋白质、核酸

2、、脂类和多糖。由于这些化合物分子量很大，所以称为生物大分子。除此之外，生物体内还含有许多其它的有机物，即一些基本生物分子和生物小分子，主要任务就是研究这些生物大分子、基本生物分子和生物小分子的结构、性质和生理功能，这就是静态生物化学。生物与非生物的区别在于它们经常进行自我更新，生物体存在的基本条件是与外界不断地进行物质交换，因此，生物化学的另一方面就是研究糖、脂类、蛋白质、核酸等大分子在生物体内的分解、合成、相互转化以及转化过程中的能量转换问题。这些内容称为动态生物化学。三.生物化学的研究对象：根据研究对象不同，生物化学可分为植物生物化学、动物生物化学、微生物生物化学和病毒生物化学，根据研究的

3、目的不一样，生化又可分为农业生物化学工业生物化学、医用生物化学和药物生物化学。四.生物化学在工农业方面的应用：生物化学理论可以运用到农业、医学和工业生产等重要经济领域，在农业生产方面，运用生化的知识，可以阐明各种作物在不同栽培条件下的新陈代谢变化，了解产物的积累途径和控制方法，以达到优质、高产、低消耗的目的。生物化学理论可以指导人们更深入地了解作物的品种特性，有目的地控制的有利性状的传递，一些生化性状可以作为确定品种亲缘关系和品种选育的指标，如优质的生产。培育、面粉提高蛋白质含量等。生物化学在工业方面的应用：如去污水。加酶洗涤剂、淀粉酶除浆等，80年代兴起的生物技术：基因工程，细胞工程、酶工程

4、及发酵工程四大部分，可以改造物种、培育高产、优质、高抗逆性的转基因植物，并生产特殊的化学物质，利用生物技术还可生产新型的药物、疫苗和诊断盒，生化理论也可用于根造、皮革、制糖等化学工业中。五、生物化学与其它学科的关系生物化学是介于生物学与化学的一门边缘学科，与生物学的许多分枝学科有密切的关系，研究植物生命活动原理的植物生理学，必然要涉及到植物体内的机物代谢这生命活动的重要内容。而的机物代谢的途径和机理也正是生物化学的核心内容之一；遗传学研空生命过程中遗传信息的传递与变异，核酸是一切生物遗传信息的表达是通过核酸所携带的遗传信息翻译为蛋白质来实现的；细胞生物学：研究生物细胞的形态，成分，结构与功能，

5、研究过程必然探索组成细胞的各种化学物质的性质及其变化，所以细胞生物学也与化学有着十分密切的联系，与植物生理、遗传学、细胞生物学、有机化学六、生物化学的内容1、生物体内的组成：有机体是由大大小小的生物分子组成，生物化学是阐明构成生物体内的基本物质的结构、性质以及基本物质在生命活动中过程中的作用及变化规律，包括生长、生殖、代谢等。所以要学好生物化学。首先要知道生物体是由哪些元素构成，哪些元素构成哪些生物小分子，哪些生物小分子可以构成哪些生物分子（基本生物分子），哪些生物分子可以构成不同的生物大分子，根据分子量的界限划分：生物大分子（MW=104-109：）如核酸、蛋白质、多糖、脂类等，基本生物分子

6、（MW=100250）共 30种1）2 0 种氨基酸（Amino Auid简写成AA）：包括8 种非极性A A 即：Ala：丙 aa,Vai:缴 aa,Leu；亮 aa,Ihe：异亮a a,Pro：脯 aa,P h e：苯丙aa,Trp：色 a a,Met：甲硫aa也叫蛋aa7 种极性AAGly：甘 a a,Ser：丝 aa,Thr苏 aa,Cys：半胱aa,Gln：谷酰胺Asn：天冬酰胺酪aaTyi-两种酸性A A：G l u：谷 a a,A s p：天冬a a三种碱性A A：A r g:精 a a,H i s：组 a a,L y s：赖 a a2)五种含N碱基：两种噪吟：A d e:腺嚓吟

7、，G u a 鸟噂吟三种喀嚏：Cy t:胞喀碇，U r a 尿喀咤，T h y：胸腺嘴嗟3)两种单糖：葡萄糖和核糖(分别用G和 R表示)：5 碳糖和6碳糖4)一种脂肪酸：C1 6：0饱和十六碳脂酸，软脂酸或称棕桐酸5)一种季胺碱：胆碱以上三十种基本生物分子是由环境中的82、112 0、0 2 等小分子构成，基本生物分子再构成生物大分子。生物的基本结构单位是细胞，而细胞是由生物大分子构成的，大分子又是由3 0 种基本生物分子组成，基本生物分子由小分子物质如：C 2 0、H 2 0 及无机盐等化合而成。2、生命现象的特征1)新陈代谢2)自我复制生命体最显著的特征是能够进行新陈代谢(M e t a

8、b o l i s m),在生物生长、发育、繁殖过程中，不断与外界环境条件进行各种物质的交换。例如：植物叶片可以从空气中吸收二氧化碳而释放0 2,根系从土壤中吸收水分和各种矿质营养元素，动物则通过其它生物体获取生长发育所需养分，动物体内的呼吸和消化过程正是动物与外界物质进行交换的过程。所以说：新陈代谢是发生在生物体内的一些物理的化学的一切变化的总称，包括吸收、转化、变换、运转、分解、合成、排泄等。同化作用一生物体从环境中取得物质转化为体内新的物质，如：C 0 2、H 2 0、0 2 等合成为大分子物质，即合成过程叫同化作用。异化作用一生物体旧有的物质转化为环境中的物质，大分子分解成小分子排出体

9、外，即分解过程叫异化作用。生物体的同化和异化作用的过程，不仅包含着物质的分解与合成，而且也伴随着能量的利用与释放,因此，新陈代谢乂可以分为物质代谢和能量代谢。物质代谢一高分子物质如：糖、脂、蛋白质、核酸等物质的代谢变化，即物质的合成与分解过程叫物质代谢。能量代谢一生物体内的机械能、化学能、热能以及光、电等能量的相互转化过程。物质代谢和能量代谢实际上是联系在一起进行的。例如：生物体从环境中经过不同途径获得生物分子氨基酸，再将氨基酸在体内合成为生物大分子蛋白质就是同化作用，是需要消耗能量的物质代谢。又例如：大分子淀粉在生物体内分解为小分子葡萄糖，进 步分解成丙酮酸，最后分解成C o 2 和 H 2

10、 0 的过程，这就是异化作用。是需耍释放能量的物质代谢。因此，在物质代谢的过程中又伴随着能量代谢，它们的相互关系可表示为：生物小分子合成为生物大分子同化作用吸收能量物质代谢 能量代谢新陈代谢释放能量异化作用生物大分子分解成生物小分子2、自我复制生命现象的另一特征就是自我复制、复制是遗传的基础，生物的遗传性状来源于D N A,通过D N A 的复制把亲代的遗传信息传递给子代，这样子代就表现出亲代的遗传性状，为什么子代会表现出亲代的遗传性状呢？这主要是由DNA的分子结构决定的。DNA的结构是由两条脱氧核糖核酸的构成的双股螺旋结构，当 DNA复制时，亲代DNA的双螺旋先行解 开（旋）然后以每条链上各

11、形成一条互补链便形成两个双股螺旋链，在每一个新形成的双螺旋中，一条链是从亲代DNA来的，另一条则是新形成的即保留复制，也就是说，亲代DNA双股链的一半（一条）保留在子代DNA的双股链中，关于半保留复制的理由论已经由Meselson与 sta ll（1958年）用同位素15N试验证明，此问题将在核酸代谢一章中讲。七、生物化学与生产及其它学科的关系生物化学是一门非常重要的专业基础课，以后我们将要学到的遗传学、微生物学、栽培学等课程都要生物化学的知识作基础。从医学方面来讲，疾病的诊断愈来愈多地依赖于生化指标，如肝功能正常不正常，只要检查血液中转氨酶的高低、血液中脂类物质的增高是心血管疾病的特征之一。

12、不仅如此生化也用在工业、农业、医学以及科学技术的许多方面，例如：制药中的提取，浓缩、过滤等程序都是生化方面的技术，制酱油、酿酒主要是发酵，糖酵解产生酒精。米酒是怎样产生酒味、泡菜为什么是酸的，学完生化以后就清楚了。乂如纺织工业上淀粉酶除浆的方法就是用到酶的作用，农业上，优良品种的培育水稻、小麦光合效能的提高，果树、蔬菜的病虫害的防治等等都需要生化提供解决的途径。八、学习生物化学的方法1、以教材为主：我们所用的教材是阎隆飞，李明启主编的 基础生物化学要多看书，吃透教材，除此之外，要看一些参考书，主要的参考书有：沈仁权等编，基础生物化学 上海科技出版社 1980郑集编 普通生物化学（）上下册 人

13、民 教 育 出 版 社 1979聂剑初编 生化简明教程 北师大沈同等编 生物化学上下册 人民教育出版社 1980本教研究室编写了 本生理生化复习题解，可用于本课程与研究生复习考试参考。2、要认真作笔记、教材的内容较多学时较少，教材上的东西不一定章章讲到，也不一定按顺序讲，所以复习的时候要按照笔记的顺序复习，教材上有些是植物学的，有些是植物生理和有机化学的内容，我们将带而过，节上的内容，我们没有讲到的，我们在生化的复习考试中不作要求，因此，作好笔记非常重要。3、记代号、背代谢途径：学习生化这门课，首先要对生化的内容有所了解，要了解代谢的规律，要背代谢途径。因此，生物体的同化和异化作用都包含着一边

14、串的中间代谢反应，生物小分子全盛为生物大分子、或者大分子分解成生物小分子都是逐步进行的，是由许多中间代谢反应组成的，我们研究中间代谢，也就是研究中间代谢的反应途径，代谢过程是连锁的反应，如葡萄糖分解成丙酮酸，再分解成C02和H 20,这些连锁的反应叫做代谢途径，代谢途径有直线的代谢途径，有循环的代谢途径，途径与途径之间有交叉、又有联系，在学习过程中，我们要知道中间代谢途径，也要知道代谢产物，知道每一步反应的酶，即酶的名称、酶的作用，以及酶的特异性。第二章 核 酸（Nucleic Acid）第一节核酸的生物功能一、核酸是遗传变异的物质基础生命体的遗传、变异、重组和性状表达都是以DNA的结构及其变

15、化为基础的，其证据有三：1、DNA的恒定性：细胞核内的DNA含量十分恒定，DNA不受营养条件，年龄等因素的影响，性细胞是体细胞的DNA含量的一半，不论是质量和数量都是恒定的。2、细菌的转化因子试验：1944年 Avery等作了著名肺炎双球菌的转化因子试验。他们从光滑型肺炎双球菌（有荚膜、菌落光滑）分别提取DNA,蛋白质及多糖物质，并分别与粗糙型肺炎双球菌（无荚膜、菌落粗糙）一起培养，发现只有DNA能便一部分粗糙型细菌转化成为光滑型，而且转化的频率与D NA纯度有关，D NA越纯，转化率越高，再将D NA事先用脱氧核糖核酸酶降解，再与粗糙型肺炎双球菌一起培养，粗糙型菌就不再转化成光滑型菌了，这一

16、实验有力地说明了 D NA是转化作用的物质基础。3、细菌的转导实验（噬菌体侵染细菌试验）：H e r s h e y,C h a s e （1 9 5 2）将噬菌体的D NA进行旧标记、蛋白质用S标记，将标记好的噬菌体注入到大肠杆菌，噬菌体在大肠杆菌内进行繁殖，发现新生成的噬菌体里只有P H而没有S:-证明D NA是遗传物质名词解释：转化作用：供体菌的D NA通过一定途径，转入另一种细菌，从而使另一细菌的遗传特性发生改变的作用。转导作用：遗传物质借助于病毒从一个细菌转移到另一个细菌的过程。二、核酸与生物遗传信息的传递生物的遗传信息是贮存于D NA中的，蛋白质的结构是由D NA的遗传密码决定的，

17、D NA不直接参与蛋白质的合成，但它却控制着蛋白质合成的遗传信息，任何蛋白质一级结构中的A A序列，最终是由D NA上的基因决定的，以D NA为模板转录合成多种RNA,再以这些RNA翻译成蛋白质三、D NA决定基因表达与调控表达方式、表达时间、表达强弱、对环境作用的适应、变异产生与应用四、RNA的作用：参与蛋白质合成、核酶功能、基因表达与调控（反义m RNA）第二节 核酸的种类，分布和化学组成一、核酸的种类与分布核酸按其所含的糖不同而分为核糖核酸（r i b o n uc l e i c A c i d简写作RNA）和脱氧核糖核酸d e o x y r i b o n uc l e i c A

18、 c i d 简写作 D NA）两种。（-）RNA 在细胞内的RNA主要存在于细胞质中，不论动、植、微生物细胞内都含有三种主要的RNA。1.r RNA （r i b o s o m a l RNA 简写作 r RNA）r RNA与蛋白质结合而构成核糖体（r i b o s m e）,它是合成蛋白质的细胞器，在核糖体内有三种分子大小不同的r RNA,植物体内核糖体中的r RNA的分子量分别为约4 0 0 0 0,7 0 0 0 0 0,1 3 0 0 0 0 0 （4万、7 0万、1 3 0万）。RRNA约占总R NA的7 5-8 0配2.转移 R NA （t r a n s f e r R N

19、A 简写作 t R NA）IR NA分子量约为2 5 000-3 0000D,核昔酸数目在7 5-8 8之间，占总R NA的1 0-1 5%,主要功能是携带活化的A A到核糖体上去合成蛋白质，起着转移A A的作用。3 .m R NA（m e s s e n g e r R NA简称m R NA）,m R NA只占总R NA的5 T 9%,m R NA的分子量约4 0万，核甘酸数目在1 2 00左右，m R NA在蛋白质合成是起着决定氨基酸顺序的模板。（）D NA真核细胞内D NA主要分布在细胞核中，不同生物的细胞核中的D NA含量有很大差异，但同种生物的体细胞核中的D NA含量是相同的，而性细

20、胞核中D NA含量则占有体细胞的一半，在细胞核内，D NA呈高度卷曲的双股螺旋链状态，与组蛋白结合成为染色质。每 个染色质含一个D NA分子，这个D NA分子没有分枝。呈线状，但是，原核细胞的D NA呈环状，存在于拟核内。二、核酸的化学组成核酸是由碱基、戊糖和磷酸组成的。D NA与R NA的一个碱基和核糖不同，D NA是脱氧核糖，R NA是核糖，D NA的喀”定碱中T h y和C y t,R NA是 U r a 和 C y t D NA与R NA的区别列表R NAD NA磷酸H-P 0.戍糖脱氧核糖核糖碱基 A、G、C、TA、G、C、U(三)核昔碱基+核糖噂呛或嘴噬碱与核糖或脱氧核糖连接便形成

21、核昔。碱基与核糖缩合而成的化合物叫核甘，碱基与脱氧戊糖缩合而成的化合物叫脱氧核甘。喋吟碱以第7 位氮与戊糖的第1 位碳的半缩醛羟基连接。嘴咤碱则以第1 位氮与第1 位半缩醛基连接。(四)核昔酸(Nu d e o t i d e)由核甘和磷酸形成的酯称为核甘酸，由核糖核昔生成的核甘酸称为核甘酸，核甘酸(r i b o n u d e o t i d e)由脱氧核糖核甘生成的核甘酸则称为脱氧核糖核甘酸(d e o x y r i b o n u d e o t i d e)磷酸不是同碱基相连，而是同核糖的5、3,或 2 位碳原子相连。腺噂吟核甘与磷酸结合的叫腺喋吟核甘酸，以A MP 表示。核甘酸还

22、可以进一步磷酸化而生成核甘二磷酸和核甘三磷酸，例 如(A MP)形成腺甘二磷酸(腺二磷、a d e n o s i n e d i p h o s p h a t e A D P)和腺昔三磷酸(腺三磷、a d e n o s i n e t r i p h o s p h a t e A T P),腺二磷和腺三磷的第二个和第三个磷酸键是高能磷酸键。腺二磷和腺三磷的第二个和第三个磷酸键是高能磷酸键，它们在能量转换中起十分重要的作用，其它的核甘酸也可以进一步磷酸化而生成相应的核甘三磷酸。A T P 的结构中，Y和 P两个磷酸基的结合键和a -磷酸基团的结合键一样，在 A T P 结构中 s 的键叫

23、高能磷酸键，它们在水解时放出的能量为7.3千卡/克分子，而普通磷酸键为3-4 千卡/克分子，生物体为了维护生命活动必须消耗能量，能量的主要来源是由A T P 提供，例如：生物合成的许多化学反应需要能量，能量是由葡萄糖，脂类等物质的分解而获得的，糖、脂等分解代谢中可释放出大量的能量，但是，这些能量不是直接就能被利用，而是要经过A D P-A TP的转换，才能供生物体能量代谢的需要。(五)三磷酸核甘酸的功能I、A D P、A TP的直接转换可以贮存和释放能量，mo l 高能磷酸键可以贮7.3 千卡的能量,利用能量时又可释放出7.3千卡/mo l。GTP是参与蛋白质和腺喋吟的生物合成，U TP参与糖

24、的互变作用，C TP在磷脂的合成中起主要作用。2、各种核甘三磷酸及脱氧核甘三磷酸都是合成R N A 和 D N A 的原料。3、构成生物体内许多具有核昔酸结构的小分子活性物质，例如：辅醐I (N A D )、辅酹I I (N A D P),黄素腺噂吟二核甘酸(FA D)等，这些都是腺噂吟核甘酸的衍生物。生物体内还含有一些较为特殊的环状核甘酸，例如：3 5 -环化腺甘酸(c A MP)及 3 5 -环化鸟 甘 酸(C g mp)，它们是由核甘酸上的磷酸核糖的3 5 碳原子形成双酯环化而成。细胞内c A MP浓度的大小，取决于这两个酶活性的高低，这类环化核甘酸既不是核酸的组成成分，也不是核酸的代谢

25、产物，它们普遍存在于动、植、微生物体内，含量极少，但生理功能非常重要，体内多种激素都是通过c A MP而发挥生理功能，影响酶的生成或活性以实现对物质代谢的调节。第三节核酸的分离及其理化性质核酸的分离：关于核酸的分离技术，将在生化实验书中详细叙述，在此仅介绍其分离原理。(-)D N A 的分离：真核细胞中D N A 以脱氧蛋白体(D N P)形式存在，D N P溶于水或者浓盐溶液，如 I MN a c l 溶液，但不溶于0.1 4 MN a c l 溶液,利用它们在不同的盐溶液里面的溶解度不同,将脱氧核糖核蛋白分离出来。分离的办法：首先破碎细胞得到细胞匀浆，+l Mna c l 溶液离心，去沉淀

26、，上清液加酚抽取去蛋白或十二烷基磺酸钠使蛋白质变性，离心，去变性蛋白(沉淀物)，匕清液加酒精沉淀D N A(二)R N A 的分离：R N A 也是与蛋白质结合中在一起的，核糖核蛋白溶解于0.1 4 M N aC l l溶液，利用这一性质将核糖核蛋白抽提出来，再利用酚、或十二烷基磺酸钠除去蛋白质，得到纯的R N A。二、核酸的理化性质1、紫外吸收由丁核酸的组成成分分喋吟碱和嗒咤碱具有强烈的紫外吸收，所以，核酸也具有强烈的紫外吸收，最大吸收值在2 6 0 n m 处。2、克分子磷消光系数由于核酸分子中碱基和磷原子的含量相等，因此，可根据磷的含量测定核酸溶液的光密度，以每升核酸溶液中克原子磷为标准

27、来计算核酸的消光系数，就叫做原子磷消光系数，用 工(1 )表示，股 D N A的 e (P)为 6 0 0 0-8 0 0 0,R N A 为 7 0 0 0 T 0 0 0 0,故可根据 e (P)鉴别 D N A 和 R N A。3、增色效应和减色效应当核酸分子的双股螺旋结构的D N A 溶液缓慢地加热时，在 2 6 0 n m 波长下吸光度增加的作用叫增色效应，产生增色效应的原因是在加热条件卜，D N A 双螺旋结构的氢键断开，双链变为单链，从有规则的双螺旋结构变为单链的无规则卷曲状态，即 D N A 的变性就是指D N A 的一级结构不改变，只是空间结构(三维结构构象)、双螺旋结构破坏

28、，引起克原子磷消光系数增加。相反，变性了的D N A 分子，在一定条件下使其复性，复性以后的大分子D N A 在 2 6 0 n m 处的光密度却比在 D N A 分子中的各个碱基在2 6 0 n m 吸收的光密度的总和小得多(约少3 5-4 0%),也就是克原子磷消化系数降低。由于D N A 双螺旋结构中堆积的碱基之间的电子相互作用减低了对紫外光的吸收，这种现象就是减色效应。对减色效应的解释是：在 D N A 双螺旋结构中，各个碱基紧密地堆叠，它们之间的n电子作用，致使其吸收紫外光减弱，当这个双股螺旋解开、两条链分开之后，吸收紫外光便增加.所以根据其光密度的变化，便可测出其形成螺旋结构的程度

29、。4、T m 值:当将呈双螺旋结构的D N A 溶液缓慢地加热时，其中氢键便断开，双链D N A 便解脱成为单链，这叫做核酸 的“熔解”或变性。D N A 发生熔解时A 2 6 0 值不断增加，当吸光值达最大值的一半时的温度称为熔解温度(T m).不同来源的 D N A 的 T m 值是不同的，D N A 分子中的(G+C)含量与T m 值有关，G+C 的百分率越高的，则 T m 值越大。这是由于在D N A分子中，G三C碱基对特别稳定的原因。D N A的T i n 值一般在75-80 之间。D N A所在的介质也与T m e有关。(GC)%=2.44*(T m-6 9.3)通常把 (P)值达

30、到最高值的1/2 时温度称为“熔点)或溶解温度即T m 值。5、退火:当将双股链呈分散状态的D N A溶解液缓慢冷却时，它们又可以发生不同程度的重新结合，而形成双股螺旋结构，这种现象称为 退火“。(a n n e a l i n g).在适宜的温度条件下，分散开的两条D N A链可以完全重新结合成和原来一样的双股螺旋。这个螺旋的重组过程称为“复 性“(r e n a t u r a t i o n)退火与复性的区别是：退火指分散开的D N A两条链可以与原来的结合，也可以与另条单链结合。复性必须与原来的另一条单链结合成双螺旋，而不能与别的单链结合成双螺旋，分散开的两条链必须完全重新结合成原来一

31、样的双螺旋。6、碱解和酸解：在温和的碱性条件下，核酸的N-糖昔键是稳定的,但磷酸：酯键则发生分解，例如：3 7以卜.用0.3 M KO H处理约1 小时,RN A的磷酸二酯键即全部分解而成为2 3 -环核甘酸,再延长处理时间(1 2-1 8小时)后，2 3 -环核甘酸水解成为2 能 和 3 -磷酸核甘。D N A的脱氧核糖中的2 -位没有 0 H 基，不能形成2 3 -环核甘酸，所以D N A的磷酸二酯键在温和的碱性条件下是稳定的上述的D N A和 RN A在碱作用下的不同稳定性，可以作为这二种核甘酸定量分析的依据。核酸的水解：用温和的或稀的酸对核酸作短时处理并不起分解，但用稀酸长时间或提高温

32、度处理，或提高酸的强度，则会使嚓吟碱与脱氧核糖之间的糖昔键发生水解，生成无喋吟核酸，同时也使少数磷酸：酯键断裂分解。第四节 核酸的分子结构核酸是核苜酸通过3、5-磷酸二酯键缩合连接成的链状分子。磷酸二酯键：即由一个脱氧核甘酸的脱氧糖中的5 位上的磷酸与另一个脱氧核甘酸的脱氧核糖中的3 位上的羟基脱H.0 形成3 5 -磷酸二酯键 、D N A的分子结构()D N A的一级结构D N A分子中脱氧核甘酸的排列顺序和连接方式。核糖和磷酸构成D N A分子的主链，碱基形成侧链。碱基组成：在 D N A分子中含有四种碱基，即腺喋吟，鸟喋吟，胞嗜噬，胸腺啥咤。这四种碱基在D N A分子中的含量比例，以及

33、它们的排列次序，是决定DN A 的分子结构和功能的重要因素。5 0 年代，E.C har gaff研究了不同生物的DN A 分子组成之后，发现一些共同规律，这些规律现在称为C har gaff准则，要点如下：种生物的所有体细胞的DN A 的碱基组成均是相同的，这个碱基组成可作为该物种的特征。不同生物的碱基组成有很大差异，这可用“不对称比率(dis s y m m et r yr at io)(A+T/G+C)表示。亲缘相近的生物，其碱基组成相似，即不对称比率相近似。在同一生物内，其DN A 分子中的腺喋吟和胸腺嚅咤的数量相等(A=T)；鸟H 票吟与胞喀咤的数量相等(G=C)同一生物的DN A

34、分子中的喋吟碱总量与啼脏 总量相等(A =C+T)(-)DN A 的二级结构在 E.C har gaff等人的研究基础上，W at s o n 和C r ick根据DN A 的x-射线衍射图及化学分析的结果，于 1 9 5 3 年提出了著名的关于DN A 的双螺旋(DN A do u ble helix m o dle)结构的模型。双螺旋结构模型内容要点：1.两条脱氧核甘酸链反向平行以右旋方式围绕个共同的中轴向前旋绕，形成双螺旋结构，在螺旋中形成大沟和小沟。2,基的配对：碱基重叠于螺旋内侧，碱基平面与纵轴垂直，二条链之间以氢键相连，碱基的配对A=T、G 三C (由分子大小、构象、性质决定)3

35、.两条多脱氧核甘酸链互为互补链，配对碱基叫互补碱基，一条链的碱基顺序确定之后,就可推知另一条链的碱基顺序。4 .DN A 双螺旋上升，旋转过程中每1 0 个核甘酸旋转一圈，螺旋上升圈，1 0 个核甘酸上升3 4 A ,每个核甘酸上升3.4人 螺旋的半径1 0 A直径2 0 A.(*1 嗯吟不能与噂吟配对,嘴噬不能与喘噬配对,原因是链之间的直径是2 0 A,若两个嗜咤配对,所占空间太小,不能形成氢键,若两喋吟碱配对所占位置在，2 0 A 的空间放置不下，所以只能是一条链的喀咤与另一条的噂吟相配对成碱基对,而且必须是A 与T,G与C配对.)（三）D N A双螺旋结构十分稳定，稳定的因素:维持二级结

36、构的力1.碱基堆积力。这是主要的稳定因素，因为各个碱基堆积在一起，产生碱基间的范德华引力，使得两条脱氧多核苜酸链成螺旋开稳定结构，碱基堆积力是由于芳香族碱基的“电子之间相互作用而引起的D N A分子中碱基层层堆积，在 D N A分子内部形成了一个疏水核心，核心内几乎没有游离水分子，所以使互补的碱基之间形成氢键。2.第二是碱基对之间的氢键，这种力量比碱基堆积力弱。3.离子键，P酸残基负电荷与介质中阳离子形成离子键（四）D N A的三级结构D N A的三级结构是D N A分子在二级结构的基础上进一步扭曲，也叫超螺旋结构或叫超卷曲。环状D N A形成麻花状结构，如病毒D N A,噬菌体，细胞质体、叶

37、绿体、线粒体D N A分子都是环状的。（五）核蛋白体核酸与蛋白质形成的复合体。具有生合活动特性的自我复制，自我表达功能。D N A双链+组蛋白8聚体一核小体 染色质 染色体病毒：就是一个核蛋白体，有 R N A病毒与D N A病毒之分。二、R N A（核糖核酸）的结构1.R N A的碱基组成：R N A中所含的四种基本碱基是：腺噂吟、鸟喋呛、胞喘噬、尿嘴咤，此外还含有几十种修饰碱基。R N A的碱基组成，不象D N A那样具有严格的人=丁，G=C 的规律，因为R N A的结构不象D N A那样，整个分子都是双螺旋结构。2.R N A的一级结构核糖核酸的一级结构很象脱氧核糖核酸，是由许许多多的核

38、糖核甘酸借助3 、5 -磷酸二酯键连接而成的多核甘酸链，尽管R N A的核糖C 2上有一自由羟基，但不形成2,5-磷酸二酯键，用牛脾磷酸二酯酶降解天然R N A,酶解产物中只有3-核甘酸，并无2-核甘酸。m R N A的级结构特点:极大多数真核细胞m R N A在 3 末端连续2 0 0 个核甘酸均为腺噂吟核甘酸残基，称为多聚腺甘酸（或称p o l y A）,原核细胞的m R N A其 3 端般没有p o l y A。p o l y A的结构与m R N A从细胞转移至细胞质的过程有关，也与寿命有关。新合成的m R N A的p o l y A较长，衰老的m R N A分子，p o l y A短

39、。真核细胞的mRNA 5末端还有一特殊的结构，m 7 G p p p N m,通称为“帽子结构。5 末端的鸟喋吟N 7被甲基化，核甘酸经过磷酸与相邻的核甘酸（N）相连，形成5 、5 磷酸二酯键，这 个（N）核甘酸的C 2 上也是被甲基化了的，这种特殊的5 末端有抗核酸酶水解的作用。N m 表示N核甘酸的C 2 上也是被甲基化了。3.R N A的二、三级结构天然R N A的二级结构，一般并不象DN A那样都是双螺旋结构。其实R N A的二级结构是一条单链，链的许多区域自身发生回折，回折区内的多核甘酸段呈螺旋结构，约为4 0-7 0%的核甘酸参与这种螺旋的结构，因此，R N A分子实际上是条含有短

40、的不完全的螺旋区的多核甘酸链，由于链的回折使可以配对的碱基，如 I A与 U、G与 C 在螺旋区内相配成对，配对的碱基之间形成氢键，不能配对的碱基形成环。关于R N A的这种二级结构，目前以t R N A的结构研究得最多，了解得也最清楚，各种t R N A的二级结构都可用“三叶草图形”表示：三叶草结构具有下列共同特点：1、从 3 末端起为三个不构成碱基对但也不是连接成环的核甘酸，即C-C-A0 H,连接它们的是5 -末端形成7 个碱基对的一个螺旋区，通常称这一部分为“氨基酸臂”或称氨基酸接受基），因为在蛋白质生物合成中，t R N A运送氨基酸时，氨基酸总是接在3 -末端的腺甘酸上。2,环 I

41、由8至 1 1 个不能形成碱基对的核甘酸组成的小环，接在由3 或 4个碱基对形成的另 个螺旋区的端，此环因含有5、6-二氨尿喘咤，故称为“二氢尿喀咤环（DH U环）。连接此环的螺旋区称二氧尿喘唆区。3、环I I为由7个核普酸组成的小环，它们也都不能互补为碱基对，接在由5个碱基对级成的另一螺旋区的一端，位于此环中间部位的三个核甘酸偏成一组，构成所谓的“反密码子”，故称此环为“反密码环”，连接此环的5个碱基对组成的螺旋区称“反密码区”。不同的Tr n a e不同的反密码子，但其左邻为尿甘酸，右邻都为噂吟核背酸，它在蛋白质生物合成中可以辨认m R N A上的“密码”，使其所携带的A A在合成肽链时能

42、准确地对号入座。（将在蛋白质合成章中详细讨论）4、环0 1为7个核昔酸组成的小环，接在由5个碱基对形成的又螺旋区的端，此环因含有修饰核昔中（假尿啮味核音）及T （胸腺嗑咤核糖核甘酸残基）并必定含有-T-8-C的碱基顺序，所以又称为T-8-C环。5、在环II与环IH之间，比三叶草还多3 T8个核甘酸组成的“附加叉”又可称额外环或不变环，这些核甘酸以含有较多修饰碱基为其特点，它们有的可形成碱基对,称可变环或额外环，有的不能形成碱基对，在不同种类的t R N A中，额外环的大小很不一致，核甘酸的数目相差很远，所以是IR N A分类的重要指标。归纳：P 64 所有的t R N A有7-1 5个稀有碱基

43、如假尿核甘、N 2-二甲基任何t R N A的5 位都是G （鸟甘酸）接受AA端都是C C A-O H有部分核甘酸成双螺旋，一 半双、一半单，结构稳定所有t R N A的三区有反密码子。r R N A：r R N A总是与蛋白体结合在一起的以核糖核蛋白体的形式存在，核糖体由大小两个亚基组成，亚基的大小以沉降系数S表示：l s=l X 1 0-3c m/s e c/d y n/g原核生物和真核生物的核糖体大小不一样。原核生物（7 0 S）真核生物（80 S）核糖体 r R N A 核糖体 r R N A小亚基 30 s 1 6S 4 0 S 1 8 S大亚基 5 0 S 2 3S、5 S 60

44、S 2 8S、5 S、5.8S核糖体的大亚基和小亚基都有结合位点，小亚基有与m R N A结合的部位，大亚基有与t R N A结合的位点，在核糖体内，r R N A以单链存在，而且也和t R N A一样，多核甘酸链发生折叠而形成发夹式结构，同时，也局部呈双螺旋结构，但是r R N A的双螺旋结构没有D N A稳定，它容易因各种因子影响而发生构象变化，如温度、电解质的不同，可以使R N A呈现不同的构象。第五节 病毒与核蛋白病毒的组成：核酸蛋白质病毒：生物与非生物之间，很多疾病如感冒、白、肝炎、水稻的矮丛病、烟草花叶病毒等都是病毒类疾病。病毒的类型：病毒有D N A病毒，有R N A病毒，至今还

45、未发现有同时存在D N A和R N A的病毒，病毒进到细菌里去了就叫做噬菌体。课堂讨论题1、有一 DN A片段是pC TG G A C,另有两条片段互补，条对还是条对 p G A C C T C pA C C TC因为DN A片段是1、1、53,互补就应该是从3 -5 ,所以对，P在右边，表示在3 位。2、如果T m高，那么A+T的量是高还是低，T m高说明G+C含量高，G+C三个H键熔解温度比A=T二个氢键的高。3、DN A 一个螺旋有儿个碱基对？1 0个，若某DN A的分子量是3 X 1 0 7,每一对碱基的分子量是6 70,问这DN A的长度是多少？要计算长度先必须算碱基对 一个碱基对上

46、升高度是3 4A所以，3.4X44776=1 5.2 2 X 1 0-4c m,那么这一段有多少个螺旋?等于4478个螺旋.4、思考题：1、了解核酸的化学本质及DN A和R N A在组成，结构和功能上的差异2、嗑噬、核背、核甘酸和核酸在分子结构上的关系3、认识核酸在生物科学上的重要性及在实践中的意义4,E.c h a r g a f f定则的内容是什么？5、弄清W a t s o n-c r i c k提出的DN A 双螺旋结构的基本概念6、核酸的理化性质和它们的结构有何关系？第三章 氨基酸和蛋白质第一节蛋白质的生物学功能蛋白质是生物细胞组分中含量最丰富，功能最多的生物大分子，是生物体重要的组

47、成成分，与生命活动有着十分密切的关系，在生物体内的重要作用。恩格斯：生合是蛋白质的存在形式。核酸是生命的蓝图，蛋白质是生命的表现者。表现在：1、催化作用：酶是以蛋白质为主要成分的生物催化剂，代谢反应几乎都是在酶的催化卜进行的。2、调节作用：某些动物激素是蛋白质，如胰岛素，生长素，促卵泡激素，促甲状腺激素等，在代谢调节起着重要的作用。3、运输作用：如血红蛋白，肌红蛋白运输氧；脂蛋白运输脂类，细胞色素和铁氧还蛋白（运输）传递电子；细胞膜上的离子通道、离子泵，载体等运输离子和代谢物。4、防御功能：如高等动物的抗体，补体、干扰素等蛋白具有防御作用。识别与排他作用第二节蛋白质的化学组成一、元素组成：蛋白

48、质主要含有C、H、0、N,有的还含有S、P、金属离子（F e、Z n、C u、Mn 等），蛋白质元素组成与糖、脂不同的是含有N,而且大多数蛋白质含N 量相当接近，约 为 1 5 1 7%,平均为 1 6%,所以在任何生物样品中，每克N 的存在大约表示该样品含有1 0 0/1 6=6.2 5 g 蛋白质，因此,只要测定生物样品中的含N 量，就能计算出蛋白质的大致含量。例如测定1 0 0 克面粉中含有2 g N,说 明 1 0 0克面粉里含有2 X 6.2 5=1 3.2 5 g 蛋白质,面粉的蛋白质含量=1 3.5%二、蛋白质的水解蛋白质是高分子物质，结构复杂，分子量大，一般都在1 0 0 0

49、0 以上，蛋白质可被酸、碱和蛋白酶催化水解，使蛋白质分子断裂，分子量逐步变小，最后水解成AA。例如：在体外加5 1 0 倍 2 0%H C l 水解蛋白质2 4 hr,艮呵使蛋臼质水解成AA（举例：猪毛制备AA,胱 aa、赖 aa、精 a a 等）蛋白+6 m o l NaO H 溶液中煮沸6 hr 水解成AA。酶水解，在生物体内，蛋白质主要是在蛋白酶的催化下分解的，在水解过程中由于水解方法和条件不同，可以得到不同程度的降解物。蛋 白 酶 蛋 白 腺 酶蛋 白 质 蛋 白 腺 蛋白豚M W 1 0”以上 5 X 1 03三、组成蛋白质的2 0 种 AA蛋白豚酶多肽2 X 1 03端解酶2 0

50、AA1 0 0 以上蛋白质的水解产物是2 0 种 AA,经结构分析，2 0 种AA有三种共同的结构特点:1、都是a-A A：氨基都是连接在与殷基相连的a 碳原子上。NH2R-C H-C O O H a AA2、除甘aa外，都有一个不对称碳原子，因此，都具有旋光性3、A A 都是L-型的生物体内的AA极少数是D 型的，只是有些抗菌素中含有D-型 AA（D 型 AA对人体是有害！）第三节 A A 的分类及其化学性质组成蛋白质的2 0 种 A A 可按性质进行分类，可按化学结构分类，也可根据生物体内是否能自行合成分为必需A A 和非必需A A.一、根据体内能否自行合成分：1、必需A A：这类A A