1、2010年生物化學(xué)考研復(fù)習(xí)提綱一、生物化學(xué)概述 （一）生物化學(xué)研究的基本內(nèi)容 生物化學(xué)是研究生物的化學(xué)組成和生命過程中各種化學(xué)變化的科學(xué)，是研究生命的化學(xué)本質(zhì)的科學(xué)。生物化學(xué)的研究?jī)?nèi)容包括以下三個(gè)方面：1. 研究生命的化學(xué)組成：生物大分子的結(jié)構(gòu)2. 研究生命的新陳代謝：生物大分子的合成降解及代謝途徑的調(diào)控3. 研究生命體的自我復(fù)制：遺傳信息的儲(chǔ)存、傳遞和表達(dá) （二）生物化學(xué)的發(fā)展簡(jiǎn)史 20世紀(jì)初，生物化學(xué)作為一個(gè)獨(dú)立學(xué)科出現(xiàn)。生物化學(xué)發(fā)展史中，有兩個(gè)重要的突破。一是1897年發(fā)現(xiàn)了酶作為生物催化劑的作用；二是1944發(fā)現(xiàn)了核酸作為遺傳信息載體的作用。1944年Avery等人通過細(xì)菌的轉(zhuǎn)化試驗(yàn)證

2、實(shí)DNA是遺傳信息的載體。1953年，Watson和Crick推導(dǎo)出了DNA的三維結(jié)構(gòu)。20世紀(jì)50年代后生物學(xué)進(jìn)入分子水平。該領(lǐng)域一大批科學(xué)家先后獲得諾貝爾獎(jiǎng)。其他重要事件我國(guó)科學(xué)家在生物化學(xué)領(lǐng)域所作的突出工作：1965年：生化所與有機(jī)化學(xué)所完成有功能的蛋白質(zhì)牛胰島素的人工合成 1973年：X-射線分析出豬胰島素空間結(jié)構(gòu)1983年：酵母丙氨酸轉(zhuǎn)移核糖核酸的人工全合成 （tRNAAla）2000年：參與人類基因組測(cè)序計(jì)劃二、蛋白質(zhì)化學(xué) （一）蛋白質(zhì)的概念與生物學(xué)意義 蛋白質(zhì)是由氨基酸組成的不分支的長(zhǎng)鏈生物大分子。蛋白質(zhì)的種類繁多，是構(gòu)成生物體的基本成分，占細(xì)胞干重的50%。蛋白質(zhì)是生

3、命過程的執(zhí)行者，表現(xiàn)出豐富的功能。蛋白質(zhì)在生物體的生命活動(dòng)中起著極其重要的作用，已知的生物功能沒有一個(gè)是離開蛋白質(zhì)而實(shí)現(xiàn)的，生物個(gè)體間表現(xiàn)出的差異是由于其體內(nèi)蛋白質(zhì)的貢獻(xiàn)。（二）氨基酸 1氨基酸的基本結(jié)構(gòu)和性質(zhì) 1）氨基酸的結(jié)構(gòu)：20種蛋白質(zhì)氨基酸的分子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)第21種氨基酸為硒代半胱氨酸（selenocysteine, 縮寫為Sec或SeCys），其結(jié)構(gòu)中以Se代替了半胱氨酸中的S。但實(shí)際上，硒代半胱氨酸是絲氨酸的衍生物。2002年，在某些古細(xì)菌中還發(fā)現(xiàn)了第22種氨基酸，為吡咯賴氨酸（pyrrolysine）。 吡咯賴氨酸由賴氨酸修飾形成。這兩種氨基酸都有自己對(duì)應(yīng)的密碼子。2）氨基酸的性質(zhì)：

4、包括了氨基酸的酸堿性質(zhì)、立體化學(xué)、吸收光譜、化學(xué)反應(yīng)。其中酸堿性質(zhì)非常重要，其包括了兼性離子、pK、pI等概念以及pI的計(jì)算、Henderson公式等。立體化學(xué)中有關(guān)于氨基酸的立體結(jié)構(gòu)（D型與L型）、旋光性的內(nèi)容。吸收光譜：在近紫外區(qū)有特征吸收的三個(gè)氨基酸Phe、Tyr和Trp。氨基酸的化學(xué)反應(yīng)：一般掌握三個(gè)反應(yīng)：茚三酮反應(yīng)、Sanger反應(yīng)、Edman反應(yīng)，反應(yīng)的試劑、產(chǎn)物顏色、發(fā)生反應(yīng)的氨基酸中的那個(gè)基團(tuán)。2根據(jù)R基團(tuán)極性對(duì)20種蛋白質(zhì)氨基酸的分類及三字符縮寫R基為疏水性或非極性的氨基酸、R基為極性不帶電荷的氨基酸、R基為帶電荷的氨基酸（包括帶正電荷和負(fù)電荷的氨基酸） （三）蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與

5、功能 1肽的概念及理化性質(zhì) 一個(gè)氨基酸分子的a-羧基與另一個(gè)氨基酸分子的a-氨基發(fā)生酰化反應(yīng)，脫去一分子水形成肽鍵，也稱為酰胺鍵。肽就是氨基酸通過肽鍵連接起來的線性聚合物。自然界中還存在著大量的肽類，具有各種特殊的生理活性，統(tǒng)稱為天然活性肽。谷胱甘肽、內(nèi)啡肽2蛋白質(zhì)的初級(jí)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)是指肽鏈中氨基酸的排列順序，包含了蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的全部信息。 3蛋白質(zhì)的高級(jí)結(jié)構(gòu) （二級(jí)結(jié)構(gòu)、超二級(jí)結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)域、三級(jí)結(jié)構(gòu)、四級(jí)結(jié)構(gòu)） 1）蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)：指肽鏈主鏈或稱肽鏈骨架有規(guī)律的折疊和盤繞，是肽鏈主鏈局部的空間排列，不涉及側(cè)鏈的構(gòu)象和整個(gè)肽鏈空間排列。維系二級(jí)結(jié)構(gòu)的主要作用力是氨基酸殘基非側(cè)鏈基團(tuán)之間

6、形成的氫鍵。多肽鏈主鏈構(gòu)象的空間限制來自兩個(gè)方面：1）. 肽鍵不能自由旋轉(zhuǎn)帶來的構(gòu)象限制。肽鏈中的肽鍵主要為反式。2）. a-C二面角f、雖然可以任意旋轉(zhuǎn)，但不是任意二面角所決定的構(gòu)象都是立體化學(xué)所允許的。二級(jí)結(jié)構(gòu)的類型：a螺旋結(jié)構(gòu)、b折疊、b-轉(zhuǎn)角和無規(guī)卷曲的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及參數(shù)。2）超二級(jí)結(jié)構(gòu)：超二級(jí)結(jié)構(gòu)指由相鄰的蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)單元相互接近，形成有規(guī)律的二級(jí)結(jié)構(gòu)聚集體。3）結(jié)構(gòu)域：較大的球形蛋白分子中，多肽鏈往往形成幾個(gè)緊密的球狀構(gòu)象，這些球狀結(jié)構(gòu)之間以松散的肽鏈相連，這些球狀構(gòu)象即為結(jié)構(gòu)域。4）三級(jí)結(jié)構(gòu)：多肽鏈通過盤繞折疊，借助各種非共價(jià)鍵和二硫鍵形成具有特定肽鏈走向的緊密球狀構(gòu)象。三級(jí)結(jié)構(gòu)是

7、指蛋白質(zhì)分子或亞基內(nèi)所有原子的空間排布，但是不包括亞基間或不同分子間的空間排列關(guān)系。5）四級(jí)結(jié)構(gòu)：具有特定三級(jí)結(jié)構(gòu)的肽鏈，主要通過非共價(jià)鍵形成的大分子組合體系為蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)。作為蛋白質(zhì)四級(jí)結(jié)構(gòu)組分的肽鏈被定義為亞基。6）纖維狀蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)：（09年大綱中沒有的內(nèi)容，此處列出結(jié)構(gòu)要點(diǎn)。）膠原蛋白：含有較多的羥基-脯氨酸（Hyp）、羥基-賴氨酸（Hly），多肽鏈一級(jí)結(jié)構(gòu)96%遵守（Gly-X-Y）n。x多為Pro；y多為Hyp或Hly。三股左手螺旋形成的右手螺旋。角蛋白：a-角蛋白和b-角蛋白a-角蛋白：二聚體結(jié)構(gòu)的中央是由兩個(gè)右手螺旋的多肽鏈復(fù)繞成左手超螺旋棒狀結(jié)構(gòu)。 通常含有較多的二硫鍵。

8、絲心蛋白及b角蛋白：一直獨(dú)特的b-折疊片垛疊而成。每個(gè)b折疊股的主要結(jié)構(gòu)類型是由Gly-Ala/Ser交替形成的長(zhǎng)鏈。 4蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系 一級(jí)結(jié)構(gòu)與功能：一級(jí)結(jié)構(gòu)的變異與分子病。（同源蛋白）一級(jí)結(jié)構(gòu)的序列比較。空間結(jié)構(gòu)與功能：核糖核酸酶的變性與復(fù)性實(shí)驗(yàn)；血紅蛋白與肌紅蛋白的功能比較，血紅蛋白的別構(gòu)效應(yīng)。通過具體例子說明結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系。（四） 蛋白質(zhì)的理化性質(zhì) 1蛋白質(zhì)的相對(duì)分子質(zhì)量 分子量或相對(duì)分子量 Mr：某物質(zhì)的分子量與12C質(zhì)量的1/12的比值為相對(duì)分子量，沒有單位。分子質(zhì)量：molecular mass，m。以dalton表示。1Da= 12C質(zhì)量的1/12如：Mr=180

9、00，或者 m=18000 Da2蛋白質(zhì)的兩性電離及等電點(diǎn)：參考氨基酸的等電點(diǎn)定義。3蛋白質(zhì)的膠體性質(zhì)：要形成穩(wěn)定的膠體分散系統(tǒng)，需要保證三個(gè)條件：（1）分散相質(zhì)點(diǎn)大小介于1100nm（2）分散相質(zhì)點(diǎn)帶有同種電荷，同種電荷相互排斥，使得質(zhì)點(diǎn)不易沉淀下來；（3）溶劑在分散相質(zhì)點(diǎn)表面形成溶劑化層，使分散質(zhì)點(diǎn)間不易靠攏聚集成較大的顆粒而沉淀。4蛋白質(zhì)的紫外吸收特征由于蛋白質(zhì)中含有Trp、Tyr和Phe殘基，使蛋白質(zhì)在近紫外區(qū)280nm有最大特征吸收峰。通過測(cè)定蛋白質(zhì)溶液的A280nm可以測(cè)定蛋白質(zhì)濃度。5蛋白質(zhì)的變性及復(fù)性當(dāng)受到某些因素影響時(shí)，維系天然構(gòu)象的次級(jí)鍵被破壞，蛋白質(zhì)失去天然構(gòu)象，導(dǎo)致生物

10、活性喪失及相關(guān)物理、化學(xué)性質(zhì)的改變，這個(gè)過程稱為蛋白質(zhì)變性。變性后的蛋白質(zhì)在除去變性因素后，重新恢復(fù)天然構(gòu)象和生物活性的過程稱為蛋白質(zhì)的復(fù)性。蛋白質(zhì)的變性復(fù)性實(shí)驗(yàn)可以用于蛋白質(zhì)的折疊研究。（五） 蛋白質(zhì)的分離與純化 1蛋白質(zhì)的抽提原理及方法 分離純化的一般程序可分為：前處理、粗分級(jí)和細(xì)分級(jí)分離三個(gè)步驟。（1） 前處理步驟：將欲分離純化的目的蛋白質(zhì)從細(xì)胞中溶解出來。胞外蛋白質(zhì)可以直接用緩沖液提取，胞內(nèi)蛋白質(zhì)的提取涉及破碎細(xì)胞等步驟，再通過離心除去大的細(xì)胞碎片等。（2） 粗分級(jí)：這個(gè)階段主要是除去大量的雜質(zhì)和雜蛋白。一般采用的方法有中性鹽或有機(jī)溶劑的分級(jí)沉淀的方法，以及超過濾等濃縮的方法。（3）

11、細(xì)分級(jí)：對(duì)目的蛋白質(zhì)進(jìn)一步的提純。通常采用各種柱層析的方法，如：離子交換層析、凝膠過濾層析、吸附層析、疏水相互作用層析、反相層析等，還可以采用制備性電泳的方法。這一階段常常同時(shí)進(jìn)行生物活性的檢測(cè)和純度的鑒定。2蛋白質(zhì)分離與純化的主要方法：電泳、層析和離心 蛋白質(zhì)等大分子具有兩性解離性質(zhì)，在溶液中也會(huì)帶上不同的電荷，置于電場(chǎng)中也會(huì)發(fā)生電泳現(xiàn)象，因此可以通過電泳對(duì)蛋白質(zhì)進(jìn)行分離。層析技術(shù)主要有凝膠過濾柱層析、離子交換柱層析及親和層析。離心法分離蛋白質(zhì)等大分子是基于它們的密度差異。當(dāng)顆粒的密度大于溶液密度時(shí)，顆粒就會(huì)在溶液中下沉。基礎(chǔ)生化的實(shí)驗(yàn)中，重點(diǎn)掌握SDS-聚丙烯酰胺凝膠電泳、凝膠過濾柱層析（

12、分子篩柱層析）的原理及基本操縱步驟。3蛋白質(zhì)的定量方法 凱氏定氮法、紫外吸收法、Folin-酚法及考馬斯亮藍(lán)法蛋白質(zhì)的分類：簡(jiǎn)單蛋白質(zhì)和結(jié)合蛋白質(zhì)的概念（09年大綱中沒有的內(nèi)容）三、核酸化學(xué) （一） 核酸的種類和組成單位 核酸有兩種類型：核糖核酸（RNA）和脫氧核糖核酸（DNA）。核酸是由核苷酸組成的多核苷酸長(zhǎng)鏈分子。組成RNA的核苷酸為核糖核苷酸，組成DNA的核苷酸為脫氧核糖核苷酸。兩種核苷酸都由等摩爾含氮堿基、戊糖和磷酸組成。其中的戊糖是核糖，組成DNA的戊糖為2-脫氧核糖。堿基和戊糖縮合形成核苷，核苷中的戊糖羥基被磷酸酯化形成核苷酸。（二） 核酸的分子結(jié)構(gòu) 1DNA的分子結(jié)構(gòu)：1）DNA

13、的一級(jí)結(jié)構(gòu)：指DNA分子中由3¢，5¢-磷酸二酯鍵連接起來的脫氧核苷酸殘基的排列順序，或者是DNA分子中堿基的排列順序，遺傳信息就貯存在這個(gè)堿基的排列順序中。多核苷酸鏈具有方向性；每條多核苷酸鏈都是獨(dú)一無二的。2）DNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)：DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型。穩(wěn)定雙螺旋結(jié)構(gòu)的因素主要有三種：氫鍵、堿基堆積力和離子鍵。R DNA結(jié)構(gòu)的多態(tài)性雙螺旋DNA在不同條件下以多種構(gòu)象存在，稱為。A-型、B-型、Z-型DNA的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。R 穩(wěn)定雙螺旋結(jié)構(gòu)的因素主要有三種：氫鍵、堿基堆積力和離子鍵。3）DNA的三級(jí)結(jié)構(gòu)：雙螺旋DNA通過自身軸的多次轉(zhuǎn)動(dòng)扭曲形成螺旋的螺旋結(jié)構(gòu)。DNA雙螺旋圈數(shù)減

14、少，雙螺旋DNA處于擰松狀態(tài)時(shí)形成負(fù)超螺旋，負(fù)超螺旋DNA為右旋。雙螺旋圈數(shù)增加，雙螺旋DNA處于擰緊狀態(tài)時(shí)形成正超螺旋，正超螺旋DNA為左旋。絕大多數(shù)天然存在的DNA形成的是負(fù)超螺旋。4）核小體的結(jié)構(gòu)：（大綱中沒有要求，但一般的基礎(chǔ)生物化學(xué)都講這部分內(nèi)容。）核小體是構(gòu)成染色質(zhì)的一系列重復(fù)結(jié)構(gòu)單位。不同種類核小體核心結(jié)構(gòu)是完全相同的，為扁平體，110´100´55Å。每個(gè)核小體只有一個(gè)H1，H1易從核小體上解離下來。組蛋白富含Lys, Arg，因此是堿性蛋白。組蛋白的H2A、H2B、H3、H4各2分子形成一個(gè)八聚體（histone octamer）的核心。146b

15、p的DNA圍繞這個(gè)核心1.75圈，形成核心顆粒（core particle）。連接DNA（linker DNA）：10114bp長(zhǎng)，連接兩個(gè)相鄰的核小體。H1結(jié)合在核心顆粒上，位于核心顆粒外側(cè)。平均每個(gè)核小體重復(fù)單位約占200bpDNA2RNA的分子結(jié)構(gòu)：1）tRNA的結(jié)構(gòu)：一級(jí)結(jié)構(gòu)：大多數(shù)tRNA中的核苷酸殘基數(shù)在76左右。tRNA的一級(jí)結(jié)構(gòu)中都含有較多的稀有堿基，大多數(shù)tRNA的5¢末端為pG，而所有tRNA的3¢末端都為CCAOH-3¢，這是tRNA攜帶氨基酸的位置。二級(jí)結(jié)構(gòu)：tRNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)中含有較多的發(fā)夾結(jié)構(gòu)，形成四個(gè)雙鏈的臂和四個(gè)單鏈的環(huán)，使tRNA

16、具有相同的三葉草形結(jié)構(gòu)。三級(jí)結(jié)構(gòu)：tRNA的三葉草結(jié)構(gòu)通過折疊形成倒L形的三級(jí)結(jié)構(gòu)。2）mRNA的結(jié)構(gòu)：原核生物：一個(gè)mRNA分子編碼一條多肽鏈，這種mRNA分子被稱為單順反子。絕大多數(shù)的細(xì)菌mRNA分子可以編碼兩條或多條不同的多肽鏈，這種mRNA分子叫做多順反子。原核生物mRNA中不具有帽子和poly（A）結(jié)構(gòu)。真核生物：真核生物mRNA為單順反子。其mRNA5¢端具有帽子結(jié)構(gòu)，5¢帽子結(jié)構(gòu)由7-甲基鳥苷酸（m7G）經(jīng)焦磷酸與mRNA5¢末端核苷酸相連，形成5¢-5¢-三磷酸連接。幾乎所有的真核mRNA的3¢端都具有poly（A）尾

17、。內(nèi)含子與外顯子的概念。3）rRNA的結(jié)構(gòu)：核糖體中含有的RNA統(tǒng)稱為rRNA。原核生物中有三種rRNA：23S、16S、5S；真核生物的rRNA有四種28S、18S、5.8S、5S。這些rRNA與蛋白質(zhì)結(jié)合在一起形成核糖體。原核生物中，由50S大亞基和30S小亞基組成70S的核糖體。真核生物的核糖體為80S，大亞基為60S，小亞基為40S。 （三） 核酸的理化性質(zhì) 1核酸的一般性質(zhì)：溶解性、酸堿水解性、沉降性、粘度 DNA和RNA含有極性基團(tuán)，均微溶于水，它們的鈉鹽在水中溶解度較大。核酸不溶于乙醇、乙醚等有機(jī)溶劑。DNA中的磷酸二酯鍵對(duì)堿不敏感，而RNA很容易被NaOH稀溶液隨機(jī)水解。DNA

18、溶液粘度非常高；RNA溶液的粘度比DNA溶液小得多。2核酸的紫外吸收特征 核酸溶液在260 nm附近有一個(gè)最大吸收峰，在230 nm有一個(gè)低谷，RNA的吸收光譜與DNA無顯著差別。3核酸的變性及復(fù)性 1）變性：在一定條件下，受到某些物理和化學(xué)因素的作用，DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)破壞，氫鍵斷裂，堿基有規(guī)律的堆積被破壞，雙螺旋松散，雙鏈分離成兩條纏繞的無定形的多核苷酸單鏈的過程稱為變性。2）復(fù)性：變性DNA在適當(dāng)條件下，兩條分開的互補(bǔ)單鏈重新形成雙螺旋結(jié)構(gòu)的過程稱為復(fù)性。緩慢冷卻復(fù)性的過程稱為退火。3）增色效應(yīng)與減色效應(yīng)、熔解溫度、分子雜交的概念。R 增色效應(yīng)：變性DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)破壞，堿基充分外露

19、，其紫外吸收增加的現(xiàn)象。R 減色效應(yīng)：變性DNA分子復(fù)性重新形成雙螺旋結(jié)構(gòu)，其紫外吸收降低的現(xiàn)象。R 熔解溫度Tm：DNA變性時(shí)，OD260增大。通常把加熱變性使DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)失去一半時(shí)的溫度稱為該DNA的熔解溫度；或者：當(dāng)增色效應(yīng)達(dá)到一半時(shí)的溫度。R 核酸的分子雜交：來源不同的兩條具有堿基互補(bǔ)序列的單鏈核酸分子，通過退火復(fù)性，堿基互補(bǔ)區(qū)段按照堿基配對(duì)原則結(jié)合在一起形成雙鏈的過程稱為核酸的分子雜交。雜交過程可以發(fā)生在DNA單鏈之間、RNA單鏈之間以及DNA單鏈與RNA單鏈之間。 （四） 核酸的分離純化 （09年大綱新增的內(nèi)容，但08年有試題中有相關(guān)的內(nèi)容）核酸的分離提取方法依據(jù)核酸的性質(zhì)而進(jìn)

20、行，如：溶解特性、堿基組成以及分子大小等。從細(xì)胞中提取的核酸，仍混雜著蛋白質(zhì)、多糖和各種分子大小核酸同類物。根據(jù)不同的實(shí)驗(yàn)要求，采用不同的方法可以對(duì)核酸進(jìn)行進(jìn)一步的分離純化，如采用超速離心、柱層析、免疫沉淀、凝膠電泳以及分子雜交等方法。 為防止核酸大分子的變性或降解，在核酸的分離純化時(shí)，實(shí)驗(yàn)操作通常在低溫（0 4）條件下進(jìn)行。核酸在細(xì)胞內(nèi)主要以與蛋白質(zhì)結(jié)合的核蛋白形式存在，除去蛋白質(zhì)是核酸分離純化中重要的步驟。常用方法有：（1）加入去污劑。如十二烷基硫酸鈉（sodium dodecyl sulfate，SDS），可以使蛋白質(zhì)變性，變性蛋白質(zhì)可經(jīng)離心除去，DNA樣品留在上清液中。（2）

21、交替使用苯酚和氯仿兩種不同的蛋白質(zhì)變性劑，可以提高去除蛋白質(zhì)的效果。通過苯酚、氯仿抽提，經(jīng)過離心，核酸進(jìn)入水相，蛋白質(zhì)會(huì)沉淀于有機(jī)相和水相之間的界面。取出水相后，用乙醇等有機(jī)溶劑可將核酸沉淀出來。提取DNA時(shí)，應(yīng)避免機(jī)械損傷降解DNA。提取RNA的關(guān)鍵因素是盡量減少RNase的污染。基礎(chǔ)生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)中，重點(diǎn)掌握DNA的提取方法，主要是核DNA及質(zhì)粒DNA的提取過程。質(zhì)粒DNA提取往往是復(fù)試中實(shí)驗(yàn)操作的考察內(nèi)容。四、酶 （一） 酶的基本概念和作用特點(diǎn)1. 酶：是生物活細(xì)胞產(chǎn)生的、以蛋白質(zhì)為主要成分的生物催化劑。某些RNA具有催化活性，稱為核酶（ribozyme）。2. 酶催化劑的特性：極高的催化

22、效率；高度的專一性；催化活性易受外界條件影響；催化活性在細(xì)胞內(nèi)受嚴(yán)格調(diào)控；某些酶催化活性與輔助因子有關(guān)；酶的蛋白質(zhì)本質(zhì)。（二） 酶的國(guó)際分類和命名 1. 命名：每一種酶應(yīng)有一個(gè)系統(tǒng)名稱和一個(gè)習(xí)慣名稱。2. 國(guó)際系統(tǒng)命名法原則：規(guī)定每種酶的名稱應(yīng)當(dāng)標(biāo)明酶的底物及催化反應(yīng)的性質(zhì)。如果一種酶催化兩種底物起反應(yīng)，應(yīng)在他們的系統(tǒng)名稱中包括兩種底物的名稱，并以“：”將其隔開。3. 分類編號(hào)方案：每個(gè)酶的分類編號(hào)由字母“EC”加上四個(gè)數(shù)字組成，數(shù)字間用“.”分開。按酶促反應(yīng)性質(zhì)將酶分為6大類。分類編號(hào)中的第一個(gè)數(shù)字表明一個(gè)酶屬于六大類中的哪一類。第二個(gè)數(shù)字是該酶的亞類，指明底物中被作用的基團(tuán)或鍵。第三個(gè)數(shù)字

23、是該酶的亞-亞類。第四個(gè)數(shù)字是該酶在亞-亞類中的排序。（三）酶的作用機(jī)制 1酶的活性中心：酶分子中與底物結(jié)合并起催化作用的空間部位。1）. 活性中心包括兩個(gè)功能位點(diǎn)：R 結(jié)合位點(diǎn)：保證底物正確結(jié)合在酶的催化位點(diǎn)附近，決定了酶的專一性。R 催化位點(diǎn)：負(fù)責(zé)底物鍵的斷裂及新鍵的形成，決定了酶的催化能力。在含有輔因子的酶中，輔因子或其上的某些基團(tuán)也參與酶活性中心的組成。 2）. 酶活性中心的特點(diǎn)：R 只占酶分子結(jié)構(gòu)中很小部分（1-2%）；R 具有特定的三維結(jié)構(gòu)，酶和底物結(jié)合的專一性取決于活性中心中原子的精致排列；R 并不是和底物的形狀正好互補(bǔ)，具有柔性；R 以弱鍵與底物結(jié)合；R 位于酶分子的一個(gè)凹穴中

24、，形成疏水區(qū)。2酶的專一性和高效性機(jī)制 1）. 酶的專一性：指一種酶只能催化某一種或某一類物質(zhì)發(fā)生特定的反應(yīng)。分為結(jié)構(gòu)專一性和立體異構(gòu)專一性兩類。2）. 高效性機(jī)制：鄰近和定向效應(yīng)；底物形變；共價(jià)催化；酸堿催化；疏水微環(huán)境的影響；金屬離子催化。（四） 影響酶促反應(yīng)速度的主要因素 1. 底物濃度、酶濃度、溫度和pH值、激活劑與抑制劑都對(duì)酶促反應(yīng)速度產(chǎn)生影響。底物濃度：米氏方程表示了底物濃度與反應(yīng)速度之間的關(guān)系。米氏常數(shù)KM的物理意義：當(dāng)酶促反應(yīng)速度達(dá)到最大反應(yīng)速度一半時(shí)的底物濃度，單位為摩爾。2. 抑制劑：抑制作用分為可逆和不可逆抑制作用兩種。可逆抑制作用有分為：競(jìng)爭(zhēng)性抑制作用；非競(jìng)爭(zhēng)性抑制作用

25、；反競(jìng)爭(zhēng)性抑制作用。1）. 可逆抑制作用：抑制劑與酶蛋白以非共價(jià)鍵結(jié)合，結(jié)合是可逆的；可通過透析法除去抑制劑，恢復(fù)酶的活性。2）. 競(jìng)爭(zhēng)性抑制作用：抑制劑和底物競(jìng)爭(zhēng)酶的結(jié)合部位，可通過增加底物濃度減輕或消除抑制作用。3）. 非競(jìng)爭(zhēng)性抑制作用：酶可以同時(shí)與底物和抑制劑結(jié)合，兩者間無競(jìng)爭(zhēng)作用，這類抑制作用不能通過提高底物濃度來解除。4）. 反競(jìng)爭(zhēng)性抑制作用：抑制劑不能與游離的酶結(jié)合，必須在酶和底物結(jié)合后，才能與ES結(jié)合形成ESI復(fù)合物；ESI復(fù)合物不能分解為產(chǎn)物；這類抑制作用較為少見。5）. 可逆抑制作用的動(dòng)力學(xué)：抑制類型VmaxKm競(jìng)爭(zhēng)性抑制不變?cè)龃蠓歉?jìng)爭(zhēng)性抑制降低不變反競(jìng)爭(zhēng)性抑制降低降低（五）

26、 別構(gòu)酶和共價(jià)修飾酶：（09年大綱新增內(nèi)容）別構(gòu)效應(yīng)與別構(gòu)酶：酶分子的非催化部位與某些化合物可逆地非共價(jià)結(jié)合后發(fā)生構(gòu)象的改變，進(jìn)而改變酶活性狀態(tài)，稱為酶的別構(gòu)調(diào)節(jié)或別構(gòu)效應(yīng)。具有別構(gòu)調(diào)節(jié)作用的酶稱為別構(gòu)酶。共價(jià)修飾酶：這類酶經(jīng)其他酶對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行共價(jià)修飾，使其在活性形式與非活性形式間相互轉(zhuǎn)變。（六） 同工酶：（09年大綱新增內(nèi)容）催化相同的化學(xué)反應(yīng)，但酶蛋白的分子結(jié)構(gòu)及化學(xué)組成不同的一組酶（七） 維生素和輔酶 維生素是生物生長(zhǎng)發(fā)育和代謝所必需的微量小分子有機(jī)化合物。維生素有脂溶性和水溶性兩種。主要掌握各種水溶性維生素作為何種輔酶的前體，相應(yīng)的酶催化哪種反應(yīng)。（八） 酶的分離純化 （09年大綱新增

27、內(nèi)容）分離純化的方法與分離純化蛋白質(zhì)相同。為防止酶變性失活，純化過程通常在低溫下進(jìn)行。純化過程中需要進(jìn)行酶活力的測(cè)定。酶活力以酶催化的反應(yīng)速度或酶活力單位來表示。酶活力測(cè)定是酶的定量測(cè)定；測(cè)定酶活力就是測(cè)定酶促反應(yīng)速度；研究酶反應(yīng)速度以反應(yīng)初速度為準(zhǔn)。五、糖類代謝 （一） 生物體內(nèi)的糖類 主要有單糖、寡糖糖和多糖。糖的結(jié)構(gòu)主要在有機(jī)化學(xué)中學(xué)習(xí)。糖的概念是：多羥基醛或多羥基酮，或水解可以變成多羥基醛或酮的化合物。生物化學(xué)中涉及的單糖主要是葡萄糖。涉及的寡糖，主要有蔗糖和麥芽糖。多糖中要掌握直鏈淀粉、支鏈淀粉、糖原、纖維素的結(jié)構(gòu)，及這些多糖中單糖的連接方式。 （二） 單糖的分解作用 單糖的分解主要

28、包括三個(gè)代謝途徑：糖酵解、三羧酸循環(huán)、磷酸戊糖途徑。這些分解代謝途徑中，物質(zhì)代謝過程伴隨著能量分子的生成。1糖酵解：糖酵解在細(xì)胞質(zhì)中進(jìn)行，是葡萄糖通過發(fā)酵分解，降解成丙酮酸同時(shí)產(chǎn)生ATP的過程。共10步反應(yīng)，可以分成兩個(gè)階段。第一階段：由葡萄糖裂解為磷酸三碳糖，共5步反應(yīng)。1分子葡萄糖消耗2分子ATP，為耗能的糖活化階段。第二階段：由磷酸三碳糖最后生成丙酮酸，也是5步反應(yīng)。1分子磷酸甘油醛轉(zhuǎn)變成1分子丙酮酸，同時(shí)生成2分子ATP和2分子NADH，是放能階段。 2三羧酸循環(huán) （基本上每年必考）1）. 三羧酸循環(huán)：糖酵解中生成的丙酮酸在無氧條件下進(jìn)入發(fā)酵過程（乳酸發(fā)酵和乙醇發(fā)酵）。在有氧條件下丙酮

29、酸氧化脫羧形成乙酰輔酶A，乙酰輔酶A經(jīng)過一系列氧化脫羧反應(yīng)，最后生成CO2、H2O并產(chǎn)生能量的過程即是三羧酸循環(huán)。三羧酸循環(huán)是燃料分子氧化的最后的共同途徑，在線粒體基質(zhì)中進(jìn)行。2）. 三羧酸循環(huán)包括8步反應(yīng)：各步反應(yīng)中的代謝中間物都應(yīng)該記住。丙酮酸氧化脫羧形成乙酰輔酶A的反應(yīng)是連接糖酵解和三羧酸循環(huán)的樞紐。之后乙酰輔酶A進(jìn)入三羧酸循環(huán)，經(jīng)過兩次脫羧、4次脫氫徹底分解。4次脫氫過程中，生成3分子NADH和1分子FADH2。三羧酸循環(huán)發(fā)生在線粒體基質(zhì)，催化這些反應(yīng)中的酶都位于線粒體基質(zhì)中，但有一個(gè)酶例外：琥珀酸脫氫酶定位在線粒體內(nèi)膜上。3調(diào)控位點(diǎn)：三羧酸循環(huán)葡萄糖經(jīng)糖酵解和三羧酸循環(huán)徹底氧化分解途

30、徑中有7個(gè)調(diào)控位點(diǎn)。1）. 糖酵解中有3個(gè)：己糖激酶、磷酸果糖激酶和丙酮酸激酶催化的3個(gè)反應(yīng)。2）. 由丙酮酸生成乙酰輔酶A的反應(yīng)，也是一個(gè)調(diào)控位點(diǎn)，催化該步的酶為丙酮酸脫氫酶。3）. 三羧酸循環(huán)中的3個(gè)調(diào)控位點(diǎn)：檸檬酸合酶、異檸檬酸脫氫酶和a-酮戊二酸脫氫酶催化的反應(yīng)。關(guān)于這些途徑中生成的ATP分子的計(jì)算，09年考試大綱中沒有要求。4磷酸戊糖途徑 磷酸戊糖途徑是葡萄糖在細(xì)胞質(zhì)中直接氧化脫羧，并以戊糖磷酸和NADPH（還原力）為重要中間產(chǎn)物的有氧呼吸途徑，產(chǎn)生NADPH的主要途徑。主要掌握這個(gè)代謝途徑的特點(diǎn)。這個(gè)途徑同樣可以分為兩個(gè)階段：第一個(gè)階段為不可逆的氧化階段由6-磷酸葡萄糖生成5-磷酸

31、核酮糖，伴隨著脫羧生成CO2 和脫氫生成NADPH。第二個(gè)階段為可逆的非氧化階段磷酸戊糖分子重排，產(chǎn)生不同碳鏈長(zhǎng)度的磷酸單糖。 此外，以上糖的三個(gè)分解代謝途徑的意義需要掌握。（三） 糖異生由非糖物質(zhì)合成葡萄糖的過程稱為糖異生。其途徑是通過丙酮酸轉(zhuǎn)變?yōu)槠咸烟牵旧鲜茄刂墙徒獾哪娣磻?yīng)，但不是糖酵解途徑的逆轉(zhuǎn)。主要的非糖前體：乳酸、氨基酸類、甘油；主要的進(jìn)入點(diǎn)：丙酮酸、草酰乙酸、磷酸二羥丙酮。六、生物氧化 （一） 生物氧化的基本概念 燃料分子（糖、蛋白質(zhì)、脂肪）在體內(nèi)氧化分解為二氧化碳和水，并釋放出能量的過程叫做生物氧化。（二） 電子傳遞鏈 1電子傳遞鏈的組成由一些氧化還原電位不同的氫傳遞體和電

32、子傳遞體按一定順序（對(duì)電子親和力逐漸升高的順序）組成的從供氫體到氧之間電子傳遞系統(tǒng)稱為電子傳遞鏈，又稱呼吸鏈。電子傳遞體包括：煙酰胺類核苷酸類NADH；黃素蛋白類（輔基為FMN或FAD）；鐵硫蛋白類；細(xì)胞色素類及CoQ。電子傳遞鏈中多數(shù)電子傳遞體在線粒體內(nèi)膜上形成4個(gè)超分子復(fù)合體。電子傳遞鏈一般有兩條：NADH電子傳遞鏈和FADH2電子傳遞鏈，但是FADH2電子傳遞鏈不是主要的電子傳遞鏈。2電子傳遞的抑制劑 電子傳遞的抑制劑作用在呼吸鏈的三個(gè)不同部位：1）. 魚藤酮和安密妥抑制從NADH到CoQ的電子傳遞。2）. 抗霉素A 抑制細(xì)胞色素b到c1之間的電子傳遞。3）. 氰化物、疊氮化合物和一氧化

33、碳等物質(zhì)抑制從細(xì)胞色素aa3到分子氧之間的電子傳遞。（三） 氧化磷酸化 1氧化磷酸化的類型 電子從NADH或FADH2經(jīng)呼吸鏈傳遞給氧形成水時(shí)，將所釋放的能量轉(zhuǎn)移給ADP形成ATP的過程稱為氧化磷酸化。其它的磷酸化類型：底物水平磷酸化和光合磷酸化2氧化磷酸化的機(jī)制 先后提出過：化學(xué)偶聯(lián)學(xué)說、構(gòu)象偶聯(lián)學(xué)說和化學(xué)滲透學(xué)說。化學(xué)滲透學(xué)說的主要內(nèi)容：線粒體內(nèi)膜是封閉的膜系統(tǒng)，質(zhì)子不能自由通過線粒體內(nèi)膜；電子傳遞鏈和ATP合酶在線粒體內(nèi)膜上是定向排列，遞氫體有質(zhì)子泵的作用，將H+從線粒體基質(zhì)定向地泵至內(nèi)膜外側(cè)的膜間隙；在內(nèi)膜兩側(cè)形成pH梯度和跨膜電位梯度質(zhì)子電化學(xué)梯度，稱為質(zhì)子推動(dòng)力；質(zhì)子移動(dòng)力驅(qū)動(dòng)內(nèi)膜

34、外側(cè)質(zhì)子通過內(nèi)膜上的ATP合酶回到線粒體基質(zhì)時(shí)使ADP磷酸化合成ATP。3線粒體穿梭系統(tǒng) 在細(xì)胞質(zhì)中產(chǎn)生的還原性輔酶NADH必須通過特殊的跨膜傳遞機(jī)制才能進(jìn)入線粒體氧化，這個(gè)過程稱為穿梭作用。磷酸甘油穿梭系統(tǒng)存在于哺乳動(dòng)物的肌肉組織和神經(jīng)細(xì)胞中，由-磷酸甘油脫氫酶催化，經(jīng)這個(gè)途徑進(jìn)入線粒體的NADH能夠產(chǎn)生1.5分子的ATP。在心臟、肝臟和腎臟中存在蘋果酸-天冬氨酸穿梭系統(tǒng)，由蘋果酸脫氫酶催化，經(jīng)這個(gè)途徑進(jìn)入線粒體的NADH可以產(chǎn)生2.5分子的ATP。七、脂類代謝 （一） 生物體內(nèi)的脂類 依其化學(xué)組成分為三大類：?jiǎn)渭冎悺?fù)合脂類和非皂化脂類單純脂類：脂肪酸和醇類所形成的酯復(fù)合脂類：除脂肪酸和

35、醇類外，尚含有其它非脂性物質(zhì)。非皂化脂類：萜類、固醇類（甾類）和前列腺素類等。 （二） 脂肪的分解代謝 1脂肪的酶促水解 脂肪酶專一水解三酰甘油的酯鍵，生成甘油、單酰甘油、二酰甘油和脂肪酸。2甘油的降解和轉(zhuǎn)化 甘油在甘油激酶的催化下生成a-磷酸甘油。 a-磷酸甘油氧化脫氫轉(zhuǎn)變成磷酸二羥基丙酮，后者異構(gòu)化生成3-磷酸甘油醛。 3-磷酸甘油醛可進(jìn)入糖酵解途徑轉(zhuǎn)化為丙酮酸，進(jìn)而進(jìn)入三羧酸循環(huán)徹底氧化分解。 3-磷酸甘油醛也可以經(jīng)糖異生途徑合成糖原。因此，磷酸二羥基丙酮是聯(lián)系甘油代謝與糖代謝的關(guān)鍵物質(zhì)。3脂肪酸的-氧化分解 -氧化是脂肪酸氧化最主要的途徑。脂肪酸首先活化成脂酰CoA，然后在一系列酶的作

36、用下，在a-和b-碳原子之間發(fā)生斷裂，b-碳原子被氧化，生成一分子乙酰CoA和較原來少了2個(gè)碳原子的脂酰CoA的過程。-氧化在線粒體基質(zhì)中進(jìn)行，在植物中-氧化也存在于乙醛酸體和過氧化物酶體中。植物中-氧化主要存在于過氧化物酶體中。-氧化時(shí)脂肪酸首先活化為脂酰CoA，然后肉堿攜帶活化的長(zhǎng)鏈脂酰CoA進(jìn)入線粒體基質(zhì)，此過程由肉堿酰基轉(zhuǎn)移酶（I和II）催化。飽和的酰基CoA在線粒體基質(zhì)內(nèi)，經(jīng)由重復(fù)的氧化、水合、氧化、硫解四個(gè)反應(yīng)序列而降解。偶數(shù)碳脂肪酸經(jīng)-氧化后生成乙酰CoA，奇數(shù)碳脂肪酸經(jīng)-氧化后除生成乙酰CoA之外，還生成丙酰CoA，丙酰CoA可以轉(zhuǎn)化為琥珀酰CoA進(jìn)入三羧酸循環(huán)。脂肪酸經(jīng)b-氧

37、化作用生成的能量計(jì)算（略）（三） 脂肪的生物合成 1甘油的生物合成磷酸甘油的合成：DHAP還原或甘油磷酸化2飽和脂肪酸的從頭合成 從頭合成：從簡(jiǎn)單原料開始合成。飽和脂肪酸的從頭合成就是16碳的飽和脂肪酸的生物合成途徑。細(xì)胞定位：動(dòng)物的細(xì)胞質(zhì)；植物的葉綠體（和前質(zhì)體） 。包括乙酰輔酶A的轉(zhuǎn)運(yùn)、丙二酸單酰輔酶A的形成和脂肪酸合成酶系催化的軟脂酸的合成過程。乙酰輔酶A是脂肪酸合成的主要原料。通過檸檬酸-丙酮酸循環(huán)將乙酰輔酶A從線粒體轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞質(zhì)中。3三酰甘油的生物合成 L-a-磷酸甘油 + 脂肪酰CoA ®脂肪（四） 甘油磷脂代謝 （09年大綱新增內(nèi)容）1. 甘油磷脂的合成：磷脂酸為前體，

38、CTP作醇基或磷脂酸的載體。2. 甘油磷脂的合成：由不同的磷脂酶水解。水解后生成脂肪酸可進(jìn)行b-氧化，甘油和磷酸可加入糖代謝。（五） 固醇的生物合成 （09年大綱新增內(nèi)容）膽固醇主要在脊椎動(dòng)物的肝臟中合成。合成膽固醇的碳源為乙酰CoA，還原劑為NADPH，需要ATP提供能量。八、氨基酸和核苷酸的代謝 （一）氨基酸的代謝 1氨基酸的分解代謝 氨基酸的分解一般總是先脫下氨基，形成碳骨架- a-酮酸。氨基 ® 尿素或其它含氮化合物 a-酮酸 ® CO2+H2O+ATP氨基酸的降解反應(yīng)主要包括：脫氨基、脫羧基、羥基化等作用。 （1）脫氨基：1）. 氧化脫氨基作用：氧化專一氨基酸的酶

39、之一：Glu脫氫酶 2）. 轉(zhuǎn)氨基作用：是氨基酸脫氨的一種重要方式。通過轉(zhuǎn)氨酶實(shí)現(xiàn)。轉(zhuǎn)氨酶輔基：磷酸吡哆醛（PLP） 磷酸吡哆胺（PMP）3）. 聯(lián)合脫氨基作用：R 轉(zhuǎn)氨酶-Glu脫氫酶聯(lián)合脫氨基R 轉(zhuǎn)氨酶-嘌呤核苷酸循環(huán)聯(lián)合脫氨基 4）脫酰胺基作用：谷氨酰胺酶、天冬酰胺酶使酰胺生成相應(yīng)的氨基酸和氨（2）脫羧基：氨基酸在脫羧酶（磷酸吡哆醛為輔酶）催化下發(fā)生脫羧基作用，生成胺類化合物和CO2。 （3）尿素循環(huán)：大多數(shù)陸生脊椎動(dòng)物以尿素的形式將分解產(chǎn)生的氨基氮排除體外。尿素循環(huán)：即將氨轉(zhuǎn)變?yōu)槟蛩氐难h(huán)，是最早發(fā)現(xiàn)的代謝循環(huán)。R 經(jīng)尿素循環(huán)形成一分子的尿素，可清除兩分子的氨基氮和一分子CO2。R 尿

40、素是中性無毒物質(zhì)。 R 排尿素動(dòng)物在肝臟中合成尿素。 氨基酸碳骨架的代謝氨基酸降解產(chǎn)生的碳架最后集中生成七種主要的中間代謝物：丙酮酸、草酰乙酸、延胡索酸、琥珀酰CoA、a-酮戊二酸、乙酰CoA、乙酰乙酸。生酮氨基酸和生糖氨基酸的概念2氨基酸的合成代謝 （1）氮素循環(huán)：自然界中不同的含氮化物之間經(jīng)常發(fā)生相互轉(zhuǎn)化形成氮素循環(huán)。（2）硝酸還原作用：植物及許多土壤微生物將硝態(tài)氮轉(zhuǎn)變?yōu)榘睉B(tài)氮的過程。硝酸還原酶、亞硝酸還原酶（3）生物固氮：指某些微生物和藻類通過其體內(nèi)固氮酶復(fù)合體的作用，將分子氮轉(zhuǎn)變?yōu)榘钡淖饔谩９痰笍?fù)合體；固氮酶復(fù)合體催化的反應(yīng)；生物固氮需要的條件。還原型鐵氧還蛋白在固氮過程中起著直接電

41、子供體的作用。（4）氨的同化：由氮素固定或硝酸還原生成的氨被同化為含氮有機(jī)物的過程。谷氨酸和谷氨酰胺的合成；氨甲酰磷酸的合成。（5）氨基酸的合成：氨基：通過轉(zhuǎn)氨作用轉(zhuǎn)運(yùn)現(xiàn)有氨基酸上的氨基，主要是Glu。碳架：a-酮酸，來源于不同的途徑：糖酵解、磷酸戊糖途徑、三羧酸循環(huán)、乙醇酸途徑。20種氨基酸的合成可以劃分為6族： 谷氨酸族、丙酮酸族、天冬氨酸族、芳香族氨基酸、絲氨酸族、組氨酸族。谷草轉(zhuǎn)氨酶GOT/天冬氨酸轉(zhuǎn)氨酶； 谷丙轉(zhuǎn)氨酶GPT/丙氨酸轉(zhuǎn)氨酶（6）一碳單位：生物化學(xué)中將含有一個(gè)碳原子的基團(tuán)稱為“一碳單位”或“一碳基團(tuán)”。S-腺苷甲硫氨酸是主要的甲基供體；一碳單位的轉(zhuǎn)移依靠四氫葉酸（FH4）

42、。（7）硫酸的還原：Cys合成需要的巰基由硫酸還原產(chǎn)生。硫酸的還原可分為兩步：硫酸離子的活化（APS或PAPS）；APS的還原。3蛋白質(zhì)的降解：胞外蛋白質(zhì)降解：最主要的途徑就是消化蛋白酶類系統(tǒng)：蛋白質(zhì)內(nèi)切酶（蛋白酶）/蛋白質(zhì)外切酶，肽酶胞內(nèi)蛋白質(zhì)降解：通過溶酶體中的酶來實(shí)現(xiàn)蛋白質(zhì)的降解；細(xì)胞質(zhì)降解機(jī)制泛素介導(dǎo)的途徑（泛素途徑是真核細(xì)胞質(zhì)中蛋白質(zhì)降解的主要途徑）。（二）核苷酸的代謝 核酸的降解：（09年大綱中沒有）核酸酶：按酶作用的底物專一性：RNase；DNase；Nuclease按酶作用于底物的方式：核酸外切酶，核酸內(nèi)切酶限制性核酸內(nèi)切酶：由細(xì)菌產(chǎn)生的、專一識(shí)別外源雙鏈DNA上特異核苷酸序列

43、，并在識(shí)別位點(diǎn)切斷DNA鏈的核酸內(nèi)切酶。 酶切位點(diǎn)：限制性內(nèi)切酶所識(shí)別的雙鏈DNA中特定的核苷酸序列，一般為48個(gè)堿基對(duì)，通常具有回文結(jié)構(gòu)。（粘性末端；平頭末端。）1核苷酸的分解代謝 （1）核苷酸的降解：磷酸單酯酶或核苷酸酶催化核苷酸水解下磷酸生成核苷。分解核苷的酶有兩類：核苷磷酸化酶，分解核苷生成含氮堿和1-磷酸戊糖；核苷水解酶，分解核苷生成含氮堿和戊糖。（2）嘌呤的降解：R 嘌呤堿的分解從脫氨基開始R 人、猿、鳥類等以尿酸作為嘌呤堿代謝的終產(chǎn)物。（3）嘧啶的降解：嘧啶的降解也從脫氨開始。不同種類的生物對(duì)嘧啶的降解不完全一樣。 2核苷酸的合成代謝從頭合成途徑和補(bǔ)救途徑。（1）嘌呤核苷酸的合成

44、：從頭合成途徑：先合成次黃嘌呤核苷酸（IMP），由IMP合成腺苷酸（AMP）、鳥苷酸（GMP）磷酸核糖的供體：5-磷酸核糖-1-焦磷酸（PRPP） 嘌呤合成的前體：CO2、甲酸鹽、Gly、Asp、Gln補(bǔ)救途徑：由嘌呤堿或核苷合成嘌呤核苷酸。核苷磷酸化酶，磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶、核苷磷酸激酶等。（2）嘧啶核苷酸的合成：從頭合成途徑：嘧啶核苷酸合成時(shí)首先合成嘧啶環(huán)，嘧啶環(huán)再與磷酸核糖結(jié)合生成尿嘧啶核苷酸。由UTP生成CTP。嘧啶環(huán)的各原子來自：氨甲酰磷酸和Asp。 補(bǔ)救途徑：由嘧啶堿或核苷合成嘧啶核苷酸。核苷磷酸化酶，磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶、核苷磷酸激酶等。（3）脫氧核苷酸的降解：脫氧核苷酸由相應(yīng)的核糖核苷酸二

45、磷酸還原生成。由核糖核苷二磷酸還原酶催化。dTMP由dCMP甲基化生成。九、核酸的生物合成 （一） 中心法則：指明了遺傳信息的流向。（DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄/逆轉(zhuǎn)錄、RNA復(fù)制、翻譯）1958年，Crick；1970年，Temin。 （二） DNA的生物合成 1原核生物DNA的復(fù)制DNA的半保留復(fù)制：DNA復(fù)制時(shí)，親代DNA分子雙鏈解開，以每條鏈為模板，按堿基互補(bǔ)原則，在兩條單鏈上各形成一條互補(bǔ)鏈，由親代一個(gè)DNA分子形成兩個(gè)與其堿基序列相同的子代DNA分子。每個(gè)子代DNA分子的雙鏈中，一條來自親代，另一條鏈?zhǔn)切潞铣傻模@種復(fù)制方式稱為DNA的半保留復(fù)制。半保留復(fù)制的實(shí)驗(yàn)證明：Meselson.M

46、& Stahl.F 實(shí)驗(yàn) 半保留復(fù)制的生物學(xué)意義：保證了生物世代的遺傳信息傳遞；保證了生物遺傳上的穩(wěn)定性。（1）參與復(fù)制的酶及蛋白質(zhì)1）. DNA聚合酶：R DNA聚合酶 I：5¢ ®3¢ 的DNA聚合酶活性3¢ ®5¢ 的DNA外切酶活性（校對(duì)功能）5¢ ®3¢ 的DNA外切酶活性 Klenow片段 （KF）：用枯草桿菌蛋白酶/胰蛋白酶溫和處理DNA pol I。R DNA聚合酶 II, III： 5¢ ®3¢ 的DNA聚合酶活性；3¢ ®5&#

47、162; 的DNA外切酶活性 DNA聚合酶III是E.coli中真正的復(fù)制酶；至少10種亞基，核心酶 a-e-q R 1999 年發(fā)現(xiàn)DNA聚合酶IV和V：可能參與DNA修復(fù)，功能不完全清楚。2）. 解旋酶：E.Coli 有很多種解旋酶，如：解旋酶DnaB和Rep蛋白3）. 單鏈DNA結(jié)合蛋白（SSB）：E.Coli中為四聚體，穩(wěn)定DNA單鏈。4）. 引物酶：催化引物RNA的合成。dnaG的產(chǎn)物（DnaG），單體酶，不受利福平抑制。5）. DNA連接酶：催化雙鏈DNA的切口處形成磷酸二酯鍵。連接反應(yīng)需要提供能量（NAD+或ATP）6）. 拓?fù)洚悩?gòu)酶：Topo I：作用于DNA單鏈；Topo I

48、I：作用于DNA雙鏈，需ATP。（2）復(fù)制過程復(fù)制分為復(fù)制起始、延伸和終止三個(gè)階段。鏈的延伸沿5¢ ®3¢方向，由DNA Pol III二聚體催化。復(fù)制過程為半不連續(xù)復(fù)制（前導(dǎo)鏈、后隨鏈、岡崎片段）。復(fù)制多為雙向、對(duì)稱方式。2原核與真核生物DNA復(fù)制的差異原核細(xì)胞真核細(xì)胞DNA聚合酶III（二聚體）： 催化兩條鏈的合成 聚合酶a：引物（RNA或DNA修復(fù)） 的合成； 聚合酶d：催化DNA鏈的延伸（前導(dǎo)鏈及后隨鏈）聚合酶g：線粒體DNA的復(fù)制聚合酶b：修復(fù)聚合酶e：修復(fù)、后隨鏈“缺口”DNA的合成引物酶與解旋酶相連 引物酶與聚合酶相連 單一復(fù)制起點(diǎn)，單復(fù)制子多個(gè)復(fù)制

49、起點(diǎn)，多復(fù)制子岡崎片段： 1000-2000nt 岡崎片段：100200nt3逆轉(zhuǎn)錄 （1）逆轉(zhuǎn)錄：以RNA為模板合成DNA的過程，由逆轉(zhuǎn)錄酶催化。（2）逆轉(zhuǎn)錄酶： RNA指導(dǎo)的DNA聚合酶活性多功能酶 DNA指導(dǎo)的DNA聚合酶活性 RNA外切酶活性（3）逆轉(zhuǎn)錄的意義：補(bǔ)充了中心法則內(nèi)容；促進(jìn)了分子生物學(xué)、生物化學(xué)及病毒學(xué)等的研究；應(yīng)用科研及醫(yī)學(xué)治療。4DNA的損傷與修復(fù) （1）DNA突變及突變類型：突變：DNA的堿基序列發(fā)生突然而穩(wěn)定的改變稱為突變，或：DNA的堿基順序發(fā)生永久性的改變。類型：自發(fā)突變與誘發(fā)突變堿基置換 （點(diǎn)突變）：?jiǎn)我粔A基置換：轉(zhuǎn)換和顛換 結(jié)構(gòu)畸變：堿基插入和堿基缺失倒位或

50、轉(zhuǎn)位：DNA鏈重組使其中一段序列方向倒置、或從一處遷移到另一處（2）DNA修復(fù)：生物體能使其DNA的損傷得到修復(fù)，這是生物長(zhǎng)期進(jìn)化過程中獲得的一種保護(hù)功能。R 直接修復(fù)（光裂合酶）：專一性作用于由紫外線引起的DNA嘧啶二聚體R 切除修復(fù)（暗修復(fù)）：一種較普遍的修復(fù)機(jī)制 R 錯(cuò)配修復(fù)：基于親代DNA鏈的甲基化R 重組修復(fù)（復(fù)制后修復(fù)）：與重組有關(guān)的酶類，如：Rec A。重組修復(fù)中DNA的損傷不能去除。SOS反應(yīng) （誘導(dǎo)修復(fù)）5DNA一級(jí)結(jié)構(gòu)分析與PCR技術(shù) （09年大綱增加內(nèi)容）（1）DNA一級(jí)結(jié)構(gòu)分析（測(cè)序）：Gilbert：化學(xué)法測(cè)序；F. Sange：酶法測(cè)序。核酸測(cè)序的鏈終止法或稱雙脫氧

51、法（Sange）：測(cè)序反應(yīng)液需要：DNA聚合酶、模板、引物、dNTP 及 2´,3´-雙脫氧核苷三磷酸（ddNTP）。此法的關(guān)鍵在于：在DNA鏈延伸過程中，當(dāng)ddNTP摻入正在合成的DNA鏈時(shí)，由于其無3´-OH，使DNA鏈合成終止。注意：由此直接測(cè)出的是DNA互補(bǔ)鏈的序列，待測(cè)DNA序列需按堿基配對(duì)原則寫出。（2）聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（PCR）技術(shù)：PCR：大量擴(kuò)增特定DNA片段，經(jīng)“變性-退火-延伸”三步多輪循環(huán)反應(yīng)實(shí)現(xiàn)擴(kuò)增，通常為2530個(gè)循環(huán)反應(yīng)。變性：雙鏈DNA分子在臨近沸點(diǎn)的溫度下熱變性分離成2條單鏈DNA分子。退火：寡核苷酸引物在復(fù)性溫度下，與互補(bǔ)的單鏈D

52、NA分子特異結(jié)合。延伸：聚合酶以單鏈DNA為模板并利用反應(yīng)混合物中的4種脫氧核苷酸（dNTP）合成新生的DNA互補(bǔ)鏈。通過多個(gè)循環(huán)，特異目的片段得到大量擴(kuò)增。（三）RNA的生物合成 1RNA的轉(zhuǎn)錄及加工 （1）轉(zhuǎn)錄：以一條DNA鏈為模板，按堿基配對(duì)的原則，合成一條與DNA一定區(qū)段互補(bǔ)的RNA鏈的過程。由依賴于DNA的RNA聚合酶的催化，合成方向?yàn)?¢®3¢。 （2）不對(duì)稱轉(zhuǎn)錄：轉(zhuǎn)錄時(shí)只利用DNA互補(bǔ)鏈中一條鏈為模板合成互補(bǔ)的RNA鏈，稱為不對(duì)稱轉(zhuǎn)錄。模板鏈、負(fù)鏈（-）、反意義鏈 非模板鏈、正鏈（+）、有意義鏈、編碼鏈（3）RNA聚合酶1）. E.coli 的RNA

53、聚合酶： RNA聚合酶全酶：a2bb's，存在于細(xì)胞質(zhì)；核心酶：a2bb'，具催化聚合的酶活性；起始因子：s，識(shí)別DNA上特異性的啟動(dòng)子。 s因子循環(huán)。R 細(xì)菌的tRNA、rRNA、mRNA都由同一種RNA聚合酶轉(zhuǎn)錄 R 酶活性受抗菌素-利福霉素抑制，其結(jié)合于b亞基，阻止轉(zhuǎn)錄起始R 啟動(dòng)子：RNA聚合酶識(shí)別并結(jié)合的、指示轉(zhuǎn)錄起始的DNA序列，是控制轉(zhuǎn)錄的關(guān)鍵部位。R 終止子：提供轉(zhuǎn)錄停止信號(hào)的DNA序列，這段序列常含有一段自我互補(bǔ)的區(qū)域（回文結(jié)構(gòu)）。 不依賴于r （Rho）的終止子/內(nèi)部終止子，及依賴r因子的終止子2）. 真核生物RNA聚合酶： 至少有三種RNA聚合酶，存在于細(xì)

54、胞核中。RNA聚合酶I，存在于核仁中，合成rRNA（5.8S、18S、28S）前體；RNA聚合酶II，存在于核質(zhì)中，合成mRNA前體；RNA聚合酶III，存在于核質(zhì)中，合成tRNA、5S rRNA及一些小分子RNA （snRNA）前體。（4）RNA轉(zhuǎn)錄后加工原核生物：mRNA一般不需要加工；tRNA和rRNA通常以前體形式轉(zhuǎn)錄出來，必需經(jīng)加工才能成熟。真核生物：1）. mRNA的加工修飾：mRNA前體為核內(nèi)不均一RNA或稱不均一核RNA（hnRNA）真核生物的大多數(shù)基因都被居間序列（內(nèi)含子）分隔成斷裂基因。外顯子：DNA中編碼氨基酸的序列；內(nèi)含子：DNA中的非編碼區(qū)。 真核生物mRNA的轉(zhuǎn)錄后

55、加工：R 5'端形成特殊的帽子結(jié)構(gòu)m7G R 3'端腺苷酸化形成polyA R 切除由內(nèi)含子轉(zhuǎn)錄來的序列，拼接成完整的mRNA R 某些核苷酸的甲基化修飾2）. tRNA的加工修飾： R 切除5¢端的多余序列 R 3¢端：由tRNA核苷酸轉(zhuǎn)移酶添加CCA序列（真核和原核）；或者由核糖核酸酶切除多余序列至CCA序列暴露（原核）R 堿基修飾形成稀有堿基 R 切去居間序列（intervening sequence） 3）. rRNA的加工修飾：通常原初轉(zhuǎn)錄物為一個(gè)大的前體分子，再經(jīng)甲基化、居間序列切除而成熟。2RNA的復(fù)制 RNA病毒（除逆轉(zhuǎn)錄病毒外）：RNA指導(dǎo)

56、的RNA聚合酶（RNA復(fù)制酶）催化RNA的復(fù)制。3RNA的轉(zhuǎn)錄調(diào)控 （09年大綱新增內(nèi)容）原核生物轉(zhuǎn)錄調(diào)控是形成操縱子的方式，以轉(zhuǎn)錄起始水平的調(diào)控為主。（1）操縱子模型：原核生物染色體上控制蛋白質(zhì)合成的功能單位。即在原核基因組中，編碼一組在功能上相關(guān)的蛋白質(zhì)的幾個(gè)結(jié)構(gòu)基因，與其共同的控制位點(diǎn)組成一個(gè)基因表達(dá)的協(xié)調(diào)單位。包括：調(diào)控區(qū)和結(jié)構(gòu)基因區(qū)或稱信息區(qū)。調(diào)控區(qū)：?jiǎn)?dòng)子、操縱序列。啟動(dòng)子是RNA聚合酶結(jié)合部位；操縱序列是調(diào)節(jié)蛋白結(jié)合部位信息區(qū)：結(jié)構(gòu)基因。結(jié)構(gòu)基因：編碼酶、蛋白質(zhì)或功能RNA的基因。 調(diào)節(jié)基因是負(fù)責(zé)編碼調(diào)節(jié)蛋白的基因，不在操縱子內(nèi)。這些調(diào)節(jié)蛋白結(jié)合在DNA的特定位點(diǎn)上，調(diào)節(jié)相關(guān)基因

57、的表達(dá)。正調(diào)控：調(diào)節(jié)蛋白激活基因表達(dá)；負(fù)調(diào)控：調(diào)節(jié)蛋白抑制基因表達(dá)。（2）乳糖操縱子：為可誘導(dǎo)型操縱子，在正常情況下不表達(dá)或低水平表達(dá)結(jié)構(gòu)基因。當(dāng)誘導(dǎo)物存在時(shí)，其結(jié)合阻遏物后使結(jié)構(gòu)基因開放而表達(dá)。往往與分解代謝有關(guān)。（3）色氨酸操縱子：為可阻遏操縱子，正常情況下結(jié)構(gòu)基因表達(dá)，輔阻遏物存在時(shí)結(jié)合無活性的阻遏物后使結(jié)構(gòu)基因關(guān)閉。往往與合成代謝有關(guān)。十、蛋白質(zhì)的生物合成 （一） 遺傳密碼 （1）遺傳密碼：密碼子：mRNA上編碼一個(gè)氨基酸的三個(gè)相鄰的堿基稱為該氨基酸的密碼子或三聯(lián)密碼。遺傳密碼：所有密碼子的總和或總稱。它代表了DNA（或其轉(zhuǎn)錄的mRNA）上的堿基順序與蛋白質(zhì)中的氨基酸順序的關(guān)系。（2）遺傳密碼的基本特性：1）. 密碼的通