中国科学技术大学：《普通生物化学》课程复习总目提要.pdf_大学文库

普通生物化学复习总目提要蛋白质蛋白质的分类和功能蛋白质按组成分类：单纯蛋白质和结合蛋白质（蛋白质部分+非蛋白质部分（辅基））；按形状分类：纤维状、球状；按结构与功能的关系：超家族、家族、亚家族。蛋白质的功能：催化功能、结构功能、运输功能、贮存功能、运动功能、防御功能、调节功能、感觉功能、遗传调控功能、其他功能。肽的结构特点和基本性质肽是由氨基酸通过肽键缩合而形成的化合物，肽键具有部分双键性质。肽的等电点计算需先分别判断各解离基团的带电荷情况，再统计净电荷的量；肽的化学反应与氨基酸类似，同时，由于肽键的存在肽可以进行双缩反应。肽单元：参与组成肽键的六个原子位于同一平面（即酰胺平面或肽键平面），是蛋白质构象的基本结构单位。二面角：两个相邻的酰胺平面之间，绕Ca-N键旋转的角度为Φ，绕C-Ca键旋转的角度为中：Φ和Φ统称为二面角。蛋白质的各级结构一级结构：多肽链的氨基酸序列，包括二硫键。二级结构：肽链借助氢键形成的有规则的局部结构。超二级结构：也称为基元，是若干二级结构单元相互作用而成的稳定、规则、空间上可以辨认的二级结构组合体，是三级结构的构件。结构域：在二级结构和超二级结构基础上形成的三级结构局部折叠区，是相对独立的球状实体，是球状蛋白质的独立折叠单位；通常具有独立的功能。三级结构：球状蛋白质在二级结构基础上，借助次级键形成的相对独立的完整结构。四级结构：具有三级结构的组成单位间的聚合方式。蛋白质三维结构的决定因素蛋白质的天然结构决定于三个因素：与溶剂分子（水）的相互作用；溶剂的pH和离子组成；蛋白质的氨基酸序列。蛋白质一级结构与生物学功能的关系及有关的典型例子1.一级结构是蛋白质空间构象和特异生物学功能的基础；2、一级结构相似的蛋白质具有相似的高级结构与功能：如促肾上腺素与促黑激素有一端相同的氨基酸序列，故前者也可促进黑色素形成，但作用较弱：3.氨基酸序列提供重要的生物化学信息；4．重要蛋白质氨基酸序列改变可引起疾病，如镰刀形红细胞贫血。3

普通生物化学复习总目提要 3 蛋白质蛋白质的分类和功能蛋白质按组成分类：单纯蛋白质和结合蛋白质（蛋白质部分+非蛋白质部分（辅基））；按形状分类：纤维状、球状；按结构与功能的关系：超家族、家族、亚家族。蛋白质的功能：催化功能、结构功能、运输功能、贮存功能、运动功能、防御功能、调节功能、感觉功能、遗传调控功能、其他功能。肽的结构特点和基本性质肽是由氨基酸通过肽键缩合而形成的化合物，肽键具有部分双键性质。肽的等电点计算需先分别判断各解离基团的带电荷情况，再统计净电荷的量；肽的化学反应与氨基酸类似，同时，由于肽键的存在,肽可以进行双缩脲反应。肽单元：参与组成肽键的六个原子位于同一平面（即酰胺平面或肽键平面），是蛋白质构象的基本结构单位。二面角：两个相邻的酰胺平面之间，绕 Cα-N 键旋转的角度为 ϕ，绕 C-Cα键旋转的角度为 ψ；ϕ 和 ψ 统称为二面角。蛋白质的各级结构一级结构：多肽链的氨基酸序列，包括二硫键。二级结构：肽链借助氢键形成的有规则的局部结构。超二级结构：也称为基元，是若干二级结构单元相互作用而成的稳定、规则、空间上可以辨认的二级结构组合体，是三级结构的构件。结构域：在二级结构和超二级结构基础上形成的三级结构局部折叠区，是相对独立的球状实体，是球状蛋白质的独立折叠单位；通常具有独立的功能。三级结构：球状蛋白质在二级结构基础上，借助次级键形成的相对独立的完整结构。四级结构：具有三级结构的组成单位间的聚合方式。蛋白质三维结构的决定因素蛋白质的天然结构决定于三个因素：与溶剂分子（水）的相互作用；溶剂的 pH 和离子组成；蛋白质的氨基酸序列。蛋白质一级结构与生物学功能的关系及有关的典型例子 1. 一级结构是蛋白质空间构象和特异生物学功能的基础； 2. 一级结构相似的蛋白质具有相似的高级结构与功能：如促肾上腺素与促黑激素有一端相同的氨基酸序列，故前者也可促进黑色素形成，但作用较弱； 3. 氨基酸序列提供重要的生物化学信息； 4. 重要蛋白质氨基酸序列改变可引起疾病，如镰刀形红细胞贫血

普通生物化学复习总目提要蛋白质常见的二级结构，超二级结构，结构域，三级结构，四级结构常见的二级结构：α螺旋，β折叠，β转角。超二级结构的三种基本组合形式：aa，βaβ，β蛋白质的空间结构根据基元的组合方式分为四大类：全α，全β，α/β，α+β。蛋白质变性和复性及蛋白质氨基酸序列决定三级结构的实验证据蛋白质的变性：在某些理化因素作用下，蛋白质的高级结构发生变化，但一级结构不变，其实质是蛋白质分子的次级键被破坏，引起天然构象的解体，通常是可逆的。蛋白质的复性：变性的蛋白质通常在去除变性因素后，缓慢的重新自发折叠成原来的天然构象，恢复原有理化性质和生物活性的过程。核糖核酸酶的变性和复性实验：当RNA酶在8mol/L尿素或6mol/L盐酸胍存在下用β-巯基乙醇处理后，则分子内的4个二硫键被断裂，紧密的球状结构解折叠成松散的无规卷曲构象：然而当用透析方法将尿素（或盐酸胍）和巯基乙醇除去后，RNA酶活性又可以恢复，最后达到原来活性的95%~100%。并发现如果不事先加入尿素或盐酸胍使酶变性，则RNA酶很难在37℃和pH=7的条件下被β-巯基乙醇还原。蛋白质氨基酸序列决定三级结构的实验证据：酶原激活，分子病，蛋白变性与复性。蛋白质一级结构的测定方法二硝基氟苯或丹磺酰氯法测N端：胰蛋白酶在Lys和Arg处特异性水解；糜蛋白酶在Phe、Trp、Tyr处特异性水解；各肽段氨基酸序列：Edman化学降解：酶降解：核苷酸序列推定：质谱法。蛋白质人工合成的基本步骤氨基用BOC/羧基叔丁酯保护；用DCC活化羧基；固相肽合成。甘氨酸和脯氨酸与其它氨基酸结构的不同及其对多肽链二级结构的形成的影响甘氨酸的R基团仅为一个氢原子，空间位阻很小，而脯氨酸为环状结构，具有一个相对固定的角度：二者结合起来有利于形成β转角。蛋白质的分离、纯化抽提一→粗分离一纯化。为什么说蛋白质水溶液是一种稳定的亲水胶体蛋白质溶液是一种分散系统。在这种分散系统中，蛋白质分子颗粒是分散相，水是分散介质：就其分散程度来说，蛋白质溶液属于胶体系统，但它的分散相质点是分子，从这一意义上讲，又是真溶液。因此，蛋白质溶液是一种稳定的亲水胶体。4

普通生物化学复习总目提要 4 蛋白质常见的二级结构，超二级结构，结构域，三级结构，四级结构常见的二级结构：α 螺旋，β 折叠，β 转角。超二级结构的三种基本组合形式：αα，βαβ，ββ。蛋白质的空间结构根据基元的组合方式分为四大类：全 α，全 β，α/β，α+β。蛋白质变性和复性及蛋白质氨基酸序列决定三级结构的实验证据蛋白质的变性：在某些理化因素作用下，蛋白质的高级结构发生变化，但一级结构不变，其实质是蛋白质分子的次级键被破坏，引起天然构象的解体，通常是可逆的。蛋白质的复性：变性的蛋白质通常在去除变性因素后，缓慢的重新自发折叠成原来的天然构象，恢复原有理化性质和生物活性的过程。核糖核酸酶的变性和复性实验：当 RNA 酶在 8 mol/L 尿素或 6 mol/L 盐酸胍存在下用 β-巯基乙醇处理后，则分子内的 4 个二硫键被断裂，紧密的球状结构解折叠成松散的无规卷曲构象；然而当用透析方法将尿素（或盐酸胍）和巯基乙醇除去后，RNA 酶活性又可以恢复，最后达到原来活性的 95%~100%。并发现如果不事先加入尿素或盐酸胍使酶变性，则 RNA 酶很难在 37℃和 pH=7 的条件下被 β-巯基乙醇还原。蛋白质氨基酸序列决定三级结构的实验证据：酶原激活，分子病，蛋白变性与复性。蛋白质一级结构的测定方法二硝基氟苯或丹磺酰氯法测 N 端；胰蛋白酶在 Lys 和 Arg 处特异性水解；糜蛋白酶在 Phe、Trp、Tyr 处特异性水解；各肽段氨基酸序列：Edman 化学降解；酶降解；核苷酸序列推定；质谱法。蛋白质人工合成的基本步骤氨基用 BOC/羧基叔丁酯保护；用 DCC 活化羧基；固相肽合成。甘氨酸和脯氨酸与其它氨基酸结构的不同及其对多肽链二级结构的形成的影响甘氨酸的 R 基团仅为一个氢原子，空间位阻很小，而脯氨酸为环状结构，具有一个相对固定的角度；二者结合起来有利于形成 β 转角。蛋白质的分离、纯化抽提→粗分离→纯化。为什么说蛋白质水溶液是一种稳定的亲水胶体蛋白质溶液是一种分散系统。在这种分散系统中，蛋白质分子颗粒是分散相，水是分散介质；就其分散程度来说，蛋白质溶液属于胶体系统，但它的分散相质点是分子，从这一意义上讲，又是真溶液。因此，蛋白质溶液是一种稳定的亲水胶体

普通生物化学复习总目提要糖类糖类的生物学作用生物体的结构成分，能量物质，转变为其他物质，信息分子。构型与构象构型：指静态有机物分子中基团或原子在空间中的排列关系，用D-、L-表示。构型的改变涉及共价键的破坏和重新形成，存在几何异构和旋光异构。构象：有机物分子的原子沿共价键旋转而产生的不同空间排列。其特点：构想的改变不涉及共价键的断裂和重新形成，也没有光学活性的变化，与氢键有关。单糖的链状和环状结构直链结构用费希尔（Fisher）投影式表示：碳骨架、竖直写：氧化程度最高的碳原子写在上方：单糖的环状结构：凡半缩醛（或半缩酮）羟基与决定支链结构构型（D-或L-）的手性碳原子上的羟基处以碳链的同一侧时为α-型，反之，异侧时为β-型常见的二糖煎糖乳糖麦芽糖纤维二糖无变旋现象有两种异构体有变旋现象有变旋现象无还原性有变旋现象有还原性有还原性不能成膝有还原性，能成能成膝能成膝α(或β)-葡萄糖和β-半乳葡萄糖-α,β(1,2)-果糖苷葡萄糖-β,(1,4)-糖苷葡萄糖-β(1,4)葡萄糖苷糖按β(1,4)糖苷键常见的同多糖、糖胺聚糖以及细菌杂多糖同多糖：淀粉、糖原、纤维素、几丁质。杂多糖：果胶、半纤维素、琼脂。细菌杂多糖：肽聚糖。糖胺聚糖：透明质酸，硫酸软骨素等。保持疏松结缔组织中的水分，能调节K+、Ca2+、Nat、Mg2+在组织中分布：润滑、保护关节面，促进创伤愈合，防治凝血。糖蛋白和蛋白聚糖糖蛋白由糖与蛋白质通过共价键连接形成，包括N-连接蛋白、O-连接蛋白。特点是蛋白质含量较多，糖所占比例变动大，表现为蛋白质的特性。分布在细胞膜、细胞浆、溶酶体及细胞外液。蛋白聚糖是由糖胺聚糖和核心蛋白通过共价键连接所形成的糖复合物。特点为高度糖基化，糖占比例大，占85%以上。具有多糖性质。分布于软骨、结缔组织、角膜基质、关节滑液、粘液、眼玻璃体等组织。5

普通生物化学复习总目提要 5 糖类糖类的生物学作用生物体的结构成分，能量物质，转变为其他物质，信息分子。构型与构象构型：指静态有机物分子中基团或原子在空间中的排列关系，用 D-、L-表示。构型的改变涉及共价键的破坏和重新形成，存在几何异构和旋光异构。构象：有机物分子的原子沿共价键旋转而产生的不同空间排列。其特点：构想的改变不涉及共价键的断裂和重新形成，也没有光学活性的变化，与氢键有关。单糖的链状和环状结构直链结构用费希尔（Fisher）投影式表示：碳骨架、竖直写；氧化程度最高的碳原子写在上方。单糖的环状结构：凡半缩醛（或半缩酮）羟基与决定支链结构构型（D-或 L-）的手性碳原子上的羟基处以碳链的同一侧时为 α-型，反之，异侧时为 β-型常见的二糖蔗糖乳糖麦芽糖纤维二糖无变旋现象无还原性不能成脎有两种异构体有变旋现象有还原性，能成脎有变旋现象有还原性能成脎有变旋现象有还原性能成脎葡萄糖-α, β(1,2)-果糖苷 α(或 β)-葡萄糖和 β-半乳糖按 β(1,4)糖苷键葡萄糖-β,(1,4)-糖苷葡萄糖-β(1,4)-葡萄糖苷常见的同多糖、糖胺聚糖以及细菌杂多糖同多糖：淀粉、糖原、纤维素、几丁质。杂多糖：果胶、半纤维素、琼脂。细菌杂多糖：肽聚糖。糖胺聚糖：透明质酸，硫酸软骨素等。保持疏松结缔组织中的水分，能调节 K +、Ca2+、Na+、Mg2+在组织中分布；润滑、保护关节面，促进创伤愈合，防治凝血。糖蛋白和蛋白聚糖糖蛋白由糖与蛋白质通过共价键连接形成，包括 N-连接蛋白、O-连接蛋白。特点是蛋白质含量较多，糖所占比例变动大，表现为蛋白质的特性。分布在细胞膜、细胞浆、溶酶体及细胞外液。蛋白聚糖是由糖胺聚糖和核心蛋白通过共价键连接所形成的糖复合物。特点为高度糖基化，糖占比例大，占 85%以上。具有多糖性质。分布于软骨、结缔组织、角膜基质、关节滑液、粘液、眼玻璃体等组织

普通生物化学复习总目提要脂质与生物膜脂质的生物学功能生物膜结构的主要组成部分，形成脂双层；贮存能量，如三酰甘油：其他生命活动相关，如类固醇。天然脂肪酸的结构特点脂肪酸链长12~24个碳原子占多数；饱和脂肪酸最普遍为软脂酸和硬脂酸（16和18个碳原子）1.不饱和脂肪酸多为油酸和亚油酸：2.天然脂肪酸骨架的碳原子数目几平都是偶数3.高等植物和低等动物中，不饱和脂肪酸含量大于饱和脂肪酸；植物脂肪酸除含烯键外，可含炔键、羟基、酮基、环氧基等；4.不饱和脂肪酸的熔点比同等碳链的饱和脂肪酸的熔点低，且构象十分不同；5.高等动植物的单不饱和脂肪酸的双键位置一般在第9~10个碳原子之间，多不饱和脂肪酸的第一个双键也位于第9~10个碳原子之间，而且两个双键之间往往隔着一个亚甲基；6.不饱和脂肪酸几乎都具有几何异构型，而且都是顺式；7.细菌中脂肪酸种类比高等动植物多，大多数是饱和的，少数为单烯酸。必需多不饱和脂肪酸亚油酸和亚麻酸体内不能合成，为必需脂肪酸。前列腺素以及阿司匹林的作用机理与环加氧酶共价结合，不可逆地抑制其活性。血浆脂蛋白血浆脂蛋白都是球状颗粒，由一疏水脂组成的核心和一个极性脂与载脂蛋白参与的外壳层构成。其功能：作为疏水脂类的增溶剂；作为脂蛋白受体的识别部位。按其电泳中移动的快慢，可将脂蛋白依次分为：α-脂蛋白、前β-脂蛋白、β-脂蛋白、乳糜微粒（不动）。按密度从小到大：乳糜微粒（CM）、极低密度脂蛋白（VLDL）、中间密度脂蛋白（IDL）、低密度脂蛋白（LDL）、高密度脂蛋白（HDL）。具体功能：1乳糜微粒：转运外源性脂肪，小肠上皮细胞合成；2.VLDL：转运内源性脂肪，由肝细胞合成：3.IDL：转运磷脂和胆固醇，来自肝脏，颗粒最小：4.LDL：转运胆固醇和磷脂，来自肝脏；5.HDL：转运游离脂肪酸。生物膜的物质组成和功能生物膜的化学组成：主要是脂质和膜蛋白、糖类。细胞膜功能：1.为细胞的生命活动提供相对稳定的内环境2.选择性的物质运输，包括代谢底物的输入与代谢产物的排出；6

普通生物化学复习总目提要 6 脂质与生物膜脂质的生物学功能生物膜结构的主要组成部分，形成脂双层；贮存能量，如三酰甘油；其他生命活动相关，如类固醇。天然脂肪酸的结构特点 1. 脂肪酸链长 12∼24 个碳原子占多数；饱和脂肪酸最普遍为软脂酸和硬脂酸（16 和 18 个碳原子）；不饱和脂肪酸多为油酸和亚油酸； 2. 天然脂肪酸骨架的碳原子数目几乎都是偶数； 3. 高等植物和低等动物中，不饱和脂肪酸含量大于饱和脂肪酸；植物脂肪酸除含烯键外，可含炔键、羟基、酮基、环氧基等； 4. 不饱和脂肪酸的熔点比同等碳链的饱和脂肪酸的熔点低，且构象十分不同； 5. 高等动植物的单不饱和脂肪酸的双键位置一般在第 9∼10 个碳原子之间，多不饱和脂肪酸的第一个双键也位于第 9∼10 个碳原子之间，而且两个双键之间往往隔着一个亚甲基； 6. 不饱和脂肪酸几乎都具有几何异构型，而且都是顺式； 7. 细菌中脂肪酸种类比高等动植物多，大多数是饱和的，少数为单烯酸。必需多不饱和脂肪酸亚油酸和亚麻酸体内不能合成，为必需脂肪酸。前列腺素以及阿司匹林的作用机理与环加氧酶共价结合，不可逆地抑制其活性。血浆脂蛋白血浆脂蛋白都是球状颗粒，由一疏水脂组成的核心和一个极性脂与载脂蛋白参与的外壳层构成。其功能：作为疏水脂类的增溶剂；作为脂蛋白受体的识别部位。按其电泳中移动的快慢，可将脂蛋白依次分为：α-脂蛋白、前 β-脂蛋白、β-脂蛋白、乳糜微粒（不动）。按密度从小到大：乳糜微粒（CM）、极低密度脂蛋白（VLDL）、中间密度脂蛋白（IDL）、低密度脂蛋白（LDL）、高密度脂蛋白（HDL）。具体功能： 1. 乳麋微粒：转运外源性脂肪，小肠上皮细胞合成； 2. VLDL：转运内源性脂肪，由肝细胞合成； 3. IDL：转运磷脂和胆固醇，来自肝脏，颗粒最小； 4. LDL：转运胆固醇和磷脂，来自肝脏； 5. HDL：转运游离脂肪酸。生物膜的物质组成和功能生物膜的化学组成：主要是脂质和膜蛋白、糖类。细胞膜功能： 1. 为细胞的生命活动提供相对稳定的内环境； 2. 选择性的物质运输，包括代谢底物的输入与代谢产物的排出；

普通生物化学复习总目提要3.提供细胞识别位点，并完成细胞内外信息的跨膜传递：4.为多种酶提供结合位点，使酶促反应高效而有序地进行：5.介导细胞与细胞、细胞与基质之间的连接6.参与形成具有不同功能的细胞表面特化结构。参考以上细胞膜功能自行写出生物膜功能。膜外周蛋白与膜内在蛋白膜外周蛋白分布在质膜脂双层的内外两侧。与膜脂极性头部结合，或通过与内在蛋白相互作用，间接与膜结合，溶于水。膜内在蛋白贯穿膜脂双层或插入膜脂双层的内外两侧面，以非极性氨基酸与脂质双层分子的非极性疏水区相互作用，结合在质膜上，不溶于水。也称镶嵌蛋白或跨膜蛋白。生物膜的特性不对称性：细胞膜内外两层的组分和功能有明显的差异。膜分子结构的不对称性决定了膜内外表面功能的不对称性，并具方向性。保证了生命活动的高度有序。生物膜的流动性包括膜脂的流动性和膜蛋白的流动性。膜脂的运动方式：侧向扩散、旋转、摆动、翻转。影响膜脂的运动因素有脂肪酸链的长度、脂肪酸链的饱和度、卵磷脂和鞘磷脂的比值、胆固醇、环境温度、其它（pH，金属离子）。膜蛋白的运动方式：侧向扩散、旋转。影响因素：膜脂、细胞骨架。生物膜的流体镶嵌模型1972年，Singer等人提出。主要论点：1.脂双层既有有序性，又有流动性；2.所有脂类分子亲水端向着膜表面，疏水端朝向膜中央，流动的脂质分子构成了细胞膜的连续主体：3.蛋白质分子以不同方式镶嵌在脂质分子中，表现出蛋白质分布的不对称性；4.糖类附着于膜的外表面，与蛋白质和脂类的亲水端相结合，构成糖蛋白和糖脂。优点：保留了单位膜的脂双层的正确概念：膜脂兼具有序性和流动性：蛋白质分布具有不对称性。不足：忽视了蛋白质分子对脂质分子的控制作用：不能说明具有流动性的细胞膜在变化中如何维持其相对完整和稳定性。7

普通生物化学复习总目提要 7 3. 提供细胞识别位点，并完成细胞内外信息的跨膜传递； 4. 为多种酶提供结合位点，使酶促反应高效而有序地进行； 5. 介导细胞与细胞、细胞与基质之间的连接； 6. 参与形成具有不同功能的细胞表面特化结构。参考以上细胞膜功能自行写出生物膜功能。膜外周蛋白与膜内在蛋白膜外周蛋白分布在质膜脂双层的内外两侧。与膜脂极性头部结合，或通过与内在蛋白相互作用，间接与膜结合，溶于水。膜内在蛋白贯穿膜脂双层或插入膜脂双层的内外两侧面，以非极性氨基酸与脂质双层分子的非极性疏水区相互作用，结合在质膜上，不溶于水。也称镶嵌蛋白或跨膜蛋白。生物膜的特性不对称性：细胞膜内外两层的组分和功能有明显的差异。膜分子结构的不对称性决定了膜内外表面功能的不对称性，并具方向性。保证了生命活动的高度有序。生物膜的流动性包括膜脂的流动性和膜蛋白的流动性。膜脂的运动方式：侧向扩散、旋转、摆动、翻转。影响膜脂的运动因素有脂肪酸链的长度、脂肪酸链的饱和度、卵磷脂和鞘磷脂的比值、胆固醇、环境温度、其它（pH，金属离子）。膜蛋白的运动方式：侧向扩散、旋转。影响因素：膜脂、细胞骨架。生物膜的流体镶嵌模型 1972 年，Singer 等人提出。主要论点： 1. 脂双层既有有序性，又有流动性； 2. 所有脂类分子亲水端向着膜表面，疏水端朝向膜中央，流动的脂质分子构成了细胞膜的连续主体； 3. 蛋白质分子以不同方式镶嵌在脂质分子中，表现出蛋白质分布的不对称性； 4. 糖类附着于膜的外表面，与蛋白质和脂类的亲水端相结合，构成糖蛋白和糖脂。优点：保留了单位膜的脂双层的正确概念；膜脂兼具有序性和流动性；蛋白质分布具有不对称性。不足：忽视了蛋白质分子对脂质分子的控制作用；不能说明具有流动性的细胞膜在变化中如何维持其相对完整和稳定性