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:::Trp
::::His
一、氨基酸的理化性质:
***电离
等电点(pI)
在水溶液中能***电离而成兼性离子
分子呈电中性时的溶液的pH值
紫外吸收
芳香族氨基酸特有(phe,Tyr,Trp)
吸收峰:波长280nm
茚三***反应
加热
氨基酸+茚三***蓝紫色化合物
(570nm)
氨基酸的定量方法
二、蛋白质的空间结构
定义
维系键
举例
一级结构(primarystructure)
(1)多肽链中氨基酸(残基)的排列顺序。
(2)是蛋白质的基本结构。
(3)是空间结构、生理功能的基础。
肽键(二硫键)
二级结构(secondstructure)
多肽链中相邻氨基酸残基形成的局部肽链空间结构,其主链原子的局部空间排布,并不涉及氨基酸残基侧链的构像。
氢键
超二级结构(supersecondarystructure)
和结构域(domain)
超二级结构
(模体,motif)
蛋白质多肽链上的一些二级结构单元,有规律地聚集起来,形成αα,βββ,βαβ,β2α,αTα等结构
基因表达调控中的转录因子(具备功能)(锌指,亮氨酸拉链、αTα、β2α)
结构域(domain)
单个或多个超二级结构进一步集结形成在蛋白质分子空间结构中可明显区分的区域
脱氢酶蛋白、细胞膜受体蛋白
三级结构(tertiarystructure)
在二级结构的基础上,包括相距较远的氨基酸残基及其侧链R基团形成的整个多肽链的空间构象。
特点:为球状或者为椭圆状蛋白质,具有生命活性,可形成亲水表面和疏水内核。
疏水键
肌红蛋白
免疫球蛋白
四级结构(quaternarystucture)
指几个各具独立三级结构的多肽链之间的相互集结,并以特定的方式接触,排列形成更高层次的大分子空间构象
亚基:,单独存在无活性
亚基间以盐键相连
Hb血红蛋白
蛋白质结构与功能的关系
举例
一级结构
1、一级结构不同,功能不同
2、一级结构相同,功能相同
3、一级结构中非关键部位氨基酸残基发生变化,不影响生物活性。
4、一级结构中关键部位氨基酸残基发生变化,可导致功能变化。
:人、猪、牛胰岛素
:镰刀型细胞贫血症(β链N端第6个氨基酸为Glu
突变为Val)HbS携氧能力下降,缺氧时RBC呈镰刀状,脆性增加,溶血
空间结构
特定功能,特定构象:
α-螺旋:指甲/毛发中角蛋白;π螺旋:肌腱/皮肤中胶原蛋白
β-片层:蚕丝中丝心蛋白;离子通道
α螺旋
主链右手螺旋(单链),
氢键方向与螺旋纵轴平行,链内氢键是α螺旋稳定的主要因素
侧链基团位于螺旋外,不参与的组成,但对螺旋的形成与稳定有影响
α螺旋稳定蛋白质空间构象
β折叠:
伸展的肽链结构
肽键平面之间折叠成锯齿状,相邻两平面呈110度
结构的维系依靠肽链间的氢键,氢键的方向与肽链长轴垂直
肽链的N末端在同一侧---顺向平行,反之为反向平行。
β转角:
肽链出现180°转回折的“U”结构
由第1个氨基酸残基的C=O与第4个氨基酸残基的N-H形成氢键,中间包括10~12个原子,
较α螺旋紧密
常位于球蛋白分子表面,为蛋白质活性的重要空间结构部分
π螺旋:
左手螺旋
,氢键维系螺旋稳定
多见于胶原蛋白,3股左手螺旋盘绕形成右手超螺旋后转变为胶原纤维
无规则卷曲:
是蛋白质中一系列无序构象的总称
是蛋白质分子结构与功能的重要肽段
三、蛋白质变性:
变性因素
物理或化学因素
(加热、酸、碱、有机溶剂、重金属离子等)
机制
蛋白质空间结构破坏,一级结构未破坏
性质的变化
(理化性质的改变和生物活性的丢失)
溶解度降低/黏度增加
结晶能力消失/生物活性丧失
易被蛋白酶水解
实际应用
防止蛋白制剂/蛋白质药物的变性失活(低温保存)
使细菌蛋白质变性失活,消毒杀菌(紫外线杀菌等)
四、核苷酸
1、核苷酸的生物学功能:
核酸构件分子---一磷酸核苷;重要能量载体---ATP;参与糖原合成---UTP
参与磷脂合成---CTP;信号分子-------cAMP,cGMP;辅酶-----------FAD/FMN,NAD/NADP
一磷酸核苷(NMP/dNMP)
核酸的构件分子
二磷酸核苷(NDP/dNDP)
NDPdNDP能量储存的载体(ADPATP)
三磷酸核苷(NTP/dNTP)
RNA/DNA合成原料,参与能量代谢(ATP);参与物质代谢(UTP,
:
一级结构(DNA/RNA)
核苷酸的排列顺序
碱基的排列顺序
DNA空间结构
二级结构--双螺旋结构
超螺旋结构/染色质
原核生物:封闭的环状双螺旋
真核生物:核小体→染色质→染色体(DNA+组蛋白)
功能
基因形式携带遗传信息
基因:DNA分子中特定区域,核苷酸的排列顺序
基因组:DNA分子的全序列
所有编码RNA和蛋白质的序列+所有非编码序列
五、DNA双螺旋结构模型要点:
反向平行
互补双链
3’→5’/5’→3’
A=TG≡C
右手螺旋(B型)
内侧:A=T/G≡C碱基对平面与螺旋中心轴垂直
外侧:核糖和磷酸(亲水)
螺旋表面:大沟/小沟
是DNA与蛋白质识别、结合的部位
维持DNA双螺旋结构稳定因素
碱基平面间的疏水堆积力
碱基对间的氢键
DNA双螺旋结构多样性
A型:右手螺旋/较B型粗
Z型:左手螺旋/呈锯齿状
六、RNA结构:
RNA空间结构
单链/局部双螺旋
tRNA
含有稀有碱基
一级结构:单链多核苷酸
二级结构:三叶草型
三级结构:倒L型
反密码环--含反密码子
氨基酸臂--携带氨基
3’端:-CCA
参与蛋白质的组成
识别密码子
转运氨基酸
rRNA
核糖体=rRNA+多种核糖体蛋白(rP)
蛋白质合成场所
原核生物
真核生物
rRNA种类
5S16S33S
核糖体(rRNA+rp)
70S
(30S小亚基50S大亚基)
80S
(40S小亚基60S大亚基)
真核生物的mRNA
参与蛋白质合成
遗传信息的传递
初级转录物
核内不均一RNA(hnRNA)
外显子+内含子
成熟mRNA
(无内含子)
mRNA
=5’端帽子结构+5’非翻译区+编码区(外显子)+3’非翻译区+polyA
5’端帽子结构:m7GpppN
3’端尾结构:polyA
RNA组学
研究snmRNAs种类/结构/功能
snmRNAs
除三种RNA以外的小分子RNA
snRNA
sonRNA
scRNA
作用于hnRNA/rRNA
转录后加工/转运/基因表达调控
蛋白质内质网定位合成的信号识别体的组成部分
siRNA
外源性基因入侵双链RNA(mRNA)
宿主产生特定长度(21核苷酸)/特定序列
小片段RNA(siRNA)
siRNA+mRNAmRNA降解
RNA干扰技术(RNAi)
核酶
某些RNA本身具有催化活性
底物是核酸
七、核酸的变性、复性与杂交
核酸变性
物化因素
DNA双链单链
碱基氢键断裂
一级结构不变
增色效应:核酸变性时其260nm紫外线吸收值增加
(核酸变性时由分子内氢键破坏,2条核苷酸链解开,原来重叠在分子内部的碱基得以暴露,导致变性DNA260nm紫外线吸收值发生升高的现象。)
熔解温度(变性温度,Tm)
DNA加热变性,其260nm紫外线吸收值达最大吸收值一半时的温度
Tm与CG含量成正比,Tm范围:85-950C
Tm值与DNA溶液中离子强度成正比(DNA样品不易保存在纯水中)
核酸复性
适当条件
变性DNA双螺旋DNA
(两条单链)
退火(annealing)
缓慢冷却(Tm-25℃)
热变性DNA双螺旋DNA
杂交
不同种类DNA单链/RNA
碱基配对适宜条件
杂化双链
(DNA-DNA/DNA-RNA/RNA-RNA)
基因的位置
鉴定两种核酸的相似性
检测某些专一序列在待检样品中存在与否:基因芯片
举例:
HbAα2β2+血红素
亚基之一与O2结合
导致亚基间的盐键断裂
构象轻微变化(紧密T型松弛R型)
其它亚基与O2结合力
八、生物催化物质部分概念总结:
概念
酶
由活细胞产生的一类具催化功能的蛋白质(或RNA),又称生物催化剂
酶的催化特点
:一种酶催化一种底物反应
(蛋白质别构)
(蛋白质变性)
(人工方法提取、体外催化)
,催化性RNA(Ribozyme)
酶的组成
单纯酶
蛋白质酶蛋白(特异性)
结合酶金属离子辅基
非蛋白成分铁卜啉辅助因子
辅酶
含B族维生素的
小分子有机物
辅基
非蛋白部分若与酶蛋白以共价键相连,不能用透析或超滤的方法分开
辅酶
非蛋白部分若与酶蛋白以非共价键相连,能用透析或超滤的方法分开
酶的活性中心
在酶分子上有一个必需基团较集中并构成一定空间构象的区域,此区域能与底物结合并催化底物转变为产物。(activecenter)
必需基团
活性中心内的必需基团结合基团
催化基团
活性中心外的必需基团
酶原(zymogen)
有些酶在细胞内合成或刚分泌时,无催化活性,这种无催化活性的酶的前体称为酶原。例如:胃蛋白酶原、胰蛋白酶原、凝血因子
酶原激活
酶原在一定条件下,经活化素作用转变为有活性的酶的过程。
(activationofzymogen)
酶原激活的本质
酶的活性中心形成,酶原切段酶原分子中特异肽健或去除部分肽段,有利于活性中心的形成。
酶原激活的意义
。例:消化道酶
。例:凝血因子
同工酶
催化相同的化学的反应,但酶蛋白的分子结构、理化性质,与免疫原性各不相同的一类酶。即酶分子结构不同而活性中心相似的酶。(isoenzyme)
多酶复合体
体内有些酶彼此聚合在一起,组成一个物理的结合体,此结合体称为多酶复合体,是生物体提高酶催化效率的一种措施。
例:***酸脱氢酶复合体,脂肪酸β氧化的多酶复合体
多酶体系
体内物质代谢的各条途径往往有许多酶共同参与,依次完成反应过程,在结构上无彼此联系,称为多酶体系。例:参与糖酵解的11个酶。
多功能酶
一个酶具有多种催化功能。例:DNA聚合酶I
激活剂
:能使酶活性提高的物质
酶的抑制作用
在抑制剂的作用下,酶活性中心或必需基团发生性质的改变并导致酶活性降低或丧失的过程。
不可逆性抑制
抑制剂以共价键与酶的必需基团结合。不能用透析或超滤方法分开。
:抑制剂与酶的一类或几类基团结合,抑制剂并不区分其结合的基团属必需基团或非必需基团。
:抑制剂专一作用于酶的活性中心的必需基团并导致酶活性的抑制。
可逆性抑制
抑制剂以非共价键与酶的必需基团结合。能用透析或超滤方法分开。
:I与S结构相似,均能与酶的活性中心结合.
此种抑制作用的强弱取决于I的浓度与S的浓度的相对比例增大底物浓度可解除抑制作用-----显著特点
动力学特点:,I与E结合,v下降
>>I,ET=ES,转变为E+P,V不变
,E与S的结合力下降,Km增大
:可逆地与E的非活性中心结合
增加底物浓度不能解除非竞争性抑制剂的作用。
动力学特点:,I与E结合,v下降
,形成ESI,从而使ES转变为P的速度减慢,V下降
,但不妨碍ES的形成,Km不变
:I不与E直接结合,与ES复合物结合,生成ESI酶失去催化活性
增加底物浓度不能解除非竞争性抑制剂的抑制作用。
动力学特点:,I与ES结合,v下降
,形成ESI,从而使ES转变为P的速度减慢,V下降
,ES的形成增加,故Km下降
限速酶
整个代谢途径速度取决于多酶体系中催化活力最低、米氏常数最大、催化反应速度最慢的酶
此酶起着限速作用,代谢调节的作用点。
关键酶
几条代谢途径有交叉/共同的代谢中间物
***酸;6-磷酸葡萄糖;乙酰CoA;α-***戊二酸
别构酶
酶(别构酶,四级结构)分子因受某些物质(别构剂:激活剂/抑制剂)的影响,在调节亚基部位非共价结合,而发生轻微的构象变化(疏松/紧密),从而影响酶的活性。(别构调节)为酶活性的快调节。
生理小分子物质:代谢产物、底物、其他和调节基团非共价、可逆结合
修饰酶
酶蛋白多肽链上某些基团可在另一酶的催化下发生可逆地共价修饰,如:酶蛋白上的-OH基团可磷酸化或去磷酸化,或者是某些基团的乙酰化,去乙酰化的互变等,而导致酶活性的改变,受这类作用影响的酶称为修饰酶,这种作用称为酶的化学修饰。为酶活性的快调节。
磷酸基团、乙酰基、***等,和调节基团共价、可逆结合
诱导
使蛋白质合成增加;转录/翻译过程;迟缓调节
阻遏
使蛋白质合成减少;转录/翻译过程;迟缓调节
酶活性单位
规定的pH、T、[S]条件下,测定单位时间内底物的消耗量或产物的生成量
酶国际单位
1分钟内使1umol底物转变的酶量
催量(Kat)
在特定的测定系统中,催化底物每秒转变1mol的酶量
九、糖代谢
概述
人体内糖的主要形式
(Glucose,Glc)——糖的运输形式
(Glycogen,Gn)——糖的储存形式
肝糖原
肌糖原
肾糖原
糖的主要生理作用:
1、供给人体生命活动所需的能量
2、组成细胞结构及重要生理活性物质。
糖的消化
唾液、小肠:α-淀粉酶
水解α-1,4糖苷键
产物(多糖、少量单糖)Glc,糊精,麦芽三糖,麦芽糖
小肠黏膜上皮细胞刷状缘(主要消化部位)
α-糊精酶,麦芽糖酶,蔗糖酶,乳糖酶
水解α-1,4糖苷键,α-1,6糖苷键
产物(单糖)Glc、果糖、半乳糖
糖的吸收
1、部位:小肠
2、方式:依赖Na2+的耗能的主动摄取过程(有特定的载体参与)
糖的无氧酵解
概念
机体在相对缺氧的条件下,Glc或Gn分解生成乳酸,同时释放少量的能量,反应过程类似酵母生醇发酵,故称之为无氧酵解。
反应过程
反应场所:细胞质
基本过程:①己糖磷酸化
②1分子磷酸己糖裂解为2分子磷酸丙糖
③2分子磷酸丙糖氧化为2分子***酸
④2分子***酸还原2分子为乳酸