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生物化學與分子生物學的知識點

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一、蛋白質的結構與功能

生物化學與分子生物學的知識點

1.凱氏定氮法:由於體內的含氮物質以蛋白質為主,各種蛋白質的含氮量很接近,平均為16%,只要測定生物樣品中的含氮量,就可推算出蛋白質的大致含量:

100克樣品中蛋白質的含量(g%)=每克樣品含氮克數×6.25×100

2.蛋白質的生物學重要性(一廣三多):分佈廣、種類多、含量多、功能多。

3.組成人體蛋白質的20種氨基酸均屬於L—?—氨基酸(Gly除外)。硒代半胱氨酸在某些情況下也可用於合成蛋白質。

注:將氨基酸含C基團置於豎線上,H原子位於豎線右側的為L型

4.20種L—?—氨基酸分類及其縮寫、符號。

(1)非極性脂肪族氨基酸:側鏈為非極性的疏水基團,水中溶解度小,等電點近中性

(2)極性中性氨基酸:側鏈基團有極性,水中溶解度大,等電點近中性

(3)芳香族氨基酸:側鏈含有苯環

(4)酸性氨基酸:側鏈含有兩個羧基,等電點低

(5)鹼性氨基酸:側鏈含有氨基,胍基或咪唑基,等電點高

5.脯氨酸是一種α—亞氨基酸,可以看成是α—氨基酸的側鏈取代了自身氨基上的一個氫原子

6.半胱氨酸的巰基失去質子的傾向性較其他氨基酸大,而兩個半胱氨酸巰基之間可脫氫形成二硫鍵

7.必需氨基酸:“甲(Met)擷(Val)來(Lys)一(Ile)本(Phe)亮(Lue)色(Trp)書(Thr)”;條件必需氨基酸:Cys、Tyr;兒童必需氨基酸:Arg、His

8.在某一pH的溶液中,氨基酸解離成陽離子和陰離子的趨勢及程度相等,呈電中性。此時溶液的pH值稱為該氨基酸的等電點(pI)。pI=(pK1+pK2)/2

9.酸性氨基酸的等電點取兩羧基的pK值的平均值;鹼性氨基酸的等電點取兩氨基的pK值的平均值。

10.含有共軛雙鍵的色氨酸、酪氨酸的最大吸收峰在280nm附近。大多數蛋白質含有這兩種氨基酸殘基,所以測定蛋白質溶液280nm的光吸收值是分析溶液中蛋白質含量的快速簡便的方法。

11.氨基酸與茚三酮水合物共熱,可生成藍紫色化合物,其最大吸收峰在570nm處,而且吸收峰值與氨基酸釋放出的氨量成正比,作為氨基酸定量分析方法。

14.所謂主鏈骨架原子即N(氨基氮)、Cα(α—碳原子)和CO(羧基碳)3個原子依次重複排列。

15.參與肽鍵的6個原子C?1、C、O、N、H、C?2位於同一平面,C?1和C?2在平面上所處的位置為反式構型,此同一平面上的6個原子構成肽單元(peptideunit)

16.α—螺旋的走向是右手螺旋,每3.6個氨基酸殘基螺旋上升一圈,螺距約0.54nm;每個肽鍵的N-H與第四個肽鍵的C=O形成氫鍵,氨基酸殘基側鏈伸向外側。如:頭髮的角蛋白、肌肉的肌球蛋白、血凝塊的纖維蛋白。

17.β—摺疊結構呈摺紙狀,氨基酸殘基側鏈交替位於鋸齒狀結構的上下方,肽鏈之間的肽鍵N-H和C=O形成氫鍵。

18.β—轉角常見於肽鏈進行180°回折的轉角上,第一個殘基C=O與第四個殘基N—H形成氫鍵。第二個殘基通常為脯氨酸。

19.模體(motif):兩個或兩個以上具有二級結構的肽段,在空間上相互接近,形成一個有規則的二級結構組合,又稱超二級結構。有三種形式:αα、βαβ、ββ20.鋅指是常見的模體例子,由1個α—螺旋和2個反向平行的β—摺疊組成,N端有一對Cys,C端有一對His,在空間上形成容納Zn2+的洞穴。

21.分子量較大的蛋白質常可摺疊成多個結構較為緊密且穩定的區域,並各行其功能,稱為結構域(domain)。結構域具有相對獨立的空間構象和生物學功能。

22.在分子伴侶(一類蛋白質)的輔助下,合成中的蛋白質才能摺疊成正確的空間構象。

23.有些蛋白質分子含有二條或多條多肽鏈,每一條多肽鏈都有完整的三級結構,稱為蛋白質的亞基。單一的亞基一般沒有生物學功能,完整的四級結構是其發揮生物學功能的保證。同聚體、異聚體

24.按蛋白質組成成分將蛋白質分為單純蛋白質和結合蛋白質(非蛋白質部分稱為輔基);按蛋白質形狀將蛋白質分為纖維狀蛋白質和球狀蛋白質。

25.蛋白質家族(proteinfamily):氨基酸序列相似而且空間結構與功能也十分相近的蛋白質。屬於同一蛋白質家族的成員,稱為同源蛋白質(homologousprotein)

26.蛋白質超家族(superfamily):2個或2個以上的蛋白質家族之間,其氨基酸序列的相似性並不高,但含有發揮相似作用的同一模體結構。

27.蛋白質一級結構是高階結構和功能的基礎:

(1)一級結構是空間構象的基礎;

(2)一級結構相似的蛋白質具有相似的高階結構和功能;(3)氨基酸序列提供重要的生物進化資訊;

(4)重要蛋白質的氨基酸序列改變可引起疾病。蛋白質分子發生變異所導致的疾病,稱為分子病。

28.蛋白質的功能依賴特定空間結構

(1)血紅蛋白亞基與肌紅蛋白結構相似

(2)血紅蛋白亞基構象變化可影響亞基與氧結合

(3)蛋白質構象改變可引起疾病(蛋白質構象疾病)

29.協同效應:一個亞基與其配體結合後,能影響此寡聚體中另一個亞基與配體結合能力的現象。正協同效應/負協同效應

30.別構效應:寡聚蛋白與配基結合改變蛋白質的構象,導致蛋白質生物活性改變的現象

31.當蛋白質溶液處於某一pH時,蛋白質解離成正、負離子的趨勢相等,即成為兼性離子,淨電荷為零,此時溶液的pH稱為蛋白質的等電點pI。

33.表面電荷和水化膜是維持蛋白質膠體穩定的因素

34.蛋白質的變性(denaturation):在某些物理和化學因素作用下,蛋白質特定的空間構象被破壞,也即有序的空間結構變成無序的空間結構,從而導致其理化性質改變和生物活性的喪失。

本質:主要發生非共價鍵和二硫鍵的破壞,不涉及一級結構中氨基酸序列的改變。

導致變性的因素:如加熱、乙醇等有機溶劑、強酸、強鹼、重金屬離子及生物鹼試劑等變性的表現:溶解度降低、粘度增加、結晶能力消失、生物活性喪失、易被蛋白酶水解

35.若蛋白質變性程度較輕,去除變性因素後,蛋白質仍可恢復或部分恢復其原有的構象和功能,稱為復性(renaturation)。

37.消除蛋白質在溶液中的穩定因素後,蛋白質疏水側鏈暴露在外,肽鏈融匯相互纏繞繼而聚集,因而從溶液中析出,稱為蛋白質沉澱。

38.蛋白質的凝固作用:蛋白質變性後的.絮狀物加熱可變成比較堅固的凝塊,不易再溶於強酸和強鹼中

39.由於蛋白質分子中含有共軛雙鍵的酪氨酸和色氨酸,因此在280nm波長處有特徵性吸收峰。

40.蛋白質和多肽分子中肽鍵在稀鹼溶液中與硫酸銅共熱,呈現紫色或紅色,稱為雙縮脲反應。

41.鹽析是將(NH4)2SO4、Na2SO4、NaCl等加入蛋白質溶液,使表面電荷被中和以及水化膜被破壞而導致蛋白質沉澱。

42.丙酮(乙醇)沉澱蛋白質:0~4℃低溫下進行;用量一般10倍於蛋白質溶液體積;沉澱後應立即分離。

43.免疫沉澱法是利用特異抗體識別相應的抗原蛋白,並形成抗原抗體複合物的性質,從蛋白質混合溶液中分離獲得抗原蛋白。

44.透析(dialysis)是利用透析袋把大分子蛋白質與小分子化合物分開的方法。

45.應用正壓或離心力使蛋白質溶液透過有一定截留分子量的超濾膜,達到濃縮蛋白質溶液的目的稱為超濾法。

46.蛋白質在高於或低於其pI的溶液中為帶電的顆粒,在電場中能向正極或負極移動。這種通過蛋白質在電場中泳動而達到分離各種蛋白質的技術,稱為電泳(elctrophoresis)

47.SDS-聚丙烯醯胺凝膠電泳(SDS—PAGE):大量的SDS(帶大量負電荷)結合蛋白質,使所有蛋白質顆粒表面覆蓋一層SDS分子,導致蛋白質分子間的電荷差異消失,泳動速率僅與顆粒大小有關;聚丙烯醯胺凝膠具有分子篩作用48.等電聚焦電泳(IFE):在聚丙烯醯胺凝膠內製造一個線性pH梯度,當蛋白質泳動到與其自身pI值相等的pH區域時,其淨電荷為零而不再移動。

49.雙向電泳(2—DGE):先進行等電聚焦電泳(按pI),然後再進行SDS-PAGE(按分子大小),經染色得到的電泳圖是個二維分佈的蛋白質圖。

二、核酸的結構與功能

1.脫氧核糖—→核酸—→DNA雙螺旋—→

超螺旋—→染色質—→染色體

2.核糖的C—1’原子和嘌呤的N—9或者嘧啶的N—1原子形成β—N—糖苷鍵,核糖和鹼基處在反式構象。

3.核苷C—5’原子上的羥基可與磷酸反應,脫水後形成磷脂鍵,生成脫氧核苷酸。4.脫氧核苷酸通過3’,5’磷酸二酯鍵的連線形成多聚核苷酸,只能從3’—OH端延長,具有5’—→3’的方向性。

5.DNA的一級結構是構成DNA自5’端到3’端脫氧核苷酸的排列順序;DNA的二級結構是雙螺旋結構;DNA的高階結構是超螺旋結構。6.DNA雙螺旋結構的特點:

(1)DNA由兩條反向平行的多聚核苷酸鏈組成,形成右手螺旋結構;

(2)脫氧核糖與磷酸構成的骨架位於外側,DNA表面存在大溝和小溝;

(3)DNA雙鏈之間形成互補鹼基對;

(4)鹼基對的疏水作用(堆積力)和氫鍵共同維護DNA雙螺旋結構的穩定。

7.DNA雙螺旋結構是在相對溼度為92%時的結構,稱為B型DNA;而在相對溼度低於75%時,DNA空間結構引數發生變化,稱為A型DNA;自然界還發現一種左手螺旋的Z型DNA。

8.B型DNA雙螺旋螺距為3.54nm,直徑為2.37nm;每個螺旋有10.5個鹼基對,每兩個鹼基對之間的相對旋轉角度為36°,每兩個相鄰鹼基對平面之間的垂直距離為0.34nm。

9.DNA雙鏈可以盤繞形成超螺旋結構。正超螺旋、負超螺旋。

10.原核生物的DNA是環狀的雙螺旋分子。

11.染色質的基本組成單位是核小體,它是由DNA和H1、H2A、H2B、H3、H4等5種組蛋白共同構成。

12.DNA是遺傳資訊的物質基礎:

(1)DNA是生物遺傳資訊的載體;

(2)DNA是生命遺傳的物質基礎;

(3)DNA是個體生命活動的資訊基礎;

(4)DNA具有高度穩定性,能保持遺傳的相對穩定性;

(5)DNA具有高度複雜性,可以發生各種重組和突變,適應環境

13.大部分真核細胞mRNA的5’端有一反式的7—甲基鳥嘌呤—三磷酸核苷,稱為5’—帽結構。原核生物mRNA沒有這種特殊的帽結構。

14.真核細胞mRNA的3’端,有一段由80至250個腺苷酸連線而成多聚腺苷

酸結構,稱為多聚腺苷酸尾(poly—A)。

15.5’—帽結構和3’—poly—A共同負責mRNA從細胞核向細胞質的轉運,維持mRNA的穩定性以及翻譯起始的控制。

16.tRNA的3’端連線氨基酸。

17.rRNA與核糖體蛋白共同構成核糖體。

18.非編碼RNA分為長鏈非編碼RNA(lncRNA)和短鏈非編碼RNA(sncRNA)。參與轉錄調控、翻譯調控、RNA的剪下和修飾、mRNA的穩定、蛋白質的穩定和轉運、染色體的形成和結構穩定。

19.催化性小RNA也稱核酶,是細胞內具有催化功能的一類小分子RNA。

小干擾RNA(siRNA)能以單鏈形式與外源基因表達的mRNA結合,並誘導其降解。微RNA(miRNA)主要通過結合mRNA而選擇性調控基因的表達。

20.嘌呤和嘧啶含有共軛雙鍵,故核酸(鹼基、核苷、核苷酸)在260nm波長處有強烈紫外光吸收。

21.DNA變性:某些理化因素會導致DNA雙鏈互補鹼基對之間的氫鍵發生斷裂,雙鏈解離為單鏈。表現為粘度降低,增色效應。

22.DNA解鏈過程中,更多共軛雙鍵暴露,使DNA在260nm波長處的吸光度增加的現象稱為DNA的增色效應。

23.DNA復性:變性條件緩慢地除去後,兩條解離的互補鏈可重新配對,恢復原來的雙螺旋結構。

24.tRNA二級結構為三葉草結構,三級結構為倒“L”型結構。其中從5’—→3’依次為DHU環、反密碼子環、TΨC環。

25.鹼基對之間的氫鍵維持DNA雙螺旋橫向穩定;鹼基堆積力維持DNA雙螺旋縱向穩定。

三、酶1.酶是由活細胞產生的,對其底物具有高度特異性和高度催化效能的蛋白質。

2.生物催化劑包括酶(蛋白質)、核酶(RNA)、脫氧核酶(DNA)。(唔知點解,呢個知識點老師系課上重複咗好幾次。。。。)

3.僅含有蛋白質的酶為單純酶;結合酶則是由酶蛋白(蛋白質部分)和輔助因子(非蛋白質部分)共同組成。酶蛋白和輔助因子結合在一起稱為全酶。4.酶蛋白決定酶促反應的特異性,輔助因子決定酶促反應的型別。

5.與酶蛋白結合疏鬆(非共價鍵)的輔助因子稱輔酶;與酶蛋白結合緊密(共價鍵)的輔助因子稱輔基。另一說法:有機物或金屬有機物型別的輔助因子稱為輔酶。

6.金屬酶:金屬離子與酶結合緊密,提取過程中不易丟失;金屬啟用酶:金屬離子與酶的結合是可逆結合

7.酶的活性中心或活性部位是酶分子中能與底物特異性結合並催化底物轉化為產物的具有特定三維結構的區域。8.與酶活性密切相關的化學基團稱為酶的必須基團,包括:

結合基團:識別與結合底物和輔酶,形成酶—底物過渡態化合物;

催化基團:催化底物發生化學反應轉化為產物。

9.酶活性中心的三維結構是裂縫或凹陷,多由氨基酸殘基的疏水基團組成。

10.酶活性中心外的必須基團維持酶活性中心的空間構象,又或是調節劑的結合部位。

11.酶的催化效率通常比非催化反應高108~1020倍,比一般催化劑高107~1013。

12.一種酶僅作用於一種或一類化合物,或一定的化學鍵,催化一定的化學反應併產生一定的產物,稱為酶的特異性或專一性。

13.有的酶僅作用於特定結構的底物分子,進行一種專一的反應,生成一種特定結構的產物,稱為絕對專一性。

14.有些酶對底物的專一性不是依據整個底物分子結構,而是依據底物分子中特定的化學鍵或特定的基團,因而可以作用於含有相同化學鍵或相同化學基團的一類化合物,稱為相對專一性。

15.有些酶只能催化一種光學異構體或立體異構體進行反應,稱為空間結構專一性。16.活化能是指在一定的溫度下,1摩爾底物從基態轉變為過渡態所需要的自由能。活化能是決定化學速率的內因,是化學反應的能障。

17.酶—底物結合的誘導契合假說(induced-fithypothesis):酶在發揮催化作用前須先與底物結合,酶與底物相互接近時,兩者在結構上相互誘導、相互變形和相互適應,進而結合並形成酶—底物複合物。

18.鄰近效應:酶在反應中將各底物結合到酶的活性中心,使它們相互接近並形成有利於反應的正確定向關係,即將分子間的反應變成類似於分子內的反應,從而提高反應速率。

19.酶的催化機制:酸—鹼催化、共價催化、親核和親電催化。

20.米氏方程推導所基於的假設:

21反應是單底物反應;○2測定的反應速率是初速率;○3當[S]>>[E]時,在初速率範圍○內底物的消耗很少