1. 生物大分子中结构与功能的关系
生物大分子是指生物体内由分子量较低的基本结构单位首尾相连形成的多聚化合物。包括核酸、蛋白质和多糖。
生物功能由结构所决定。生物大分子在表现其生理功能过程中,必须具备特定的空间立体结构。
现已知道,在DNA、基因或RNA水平,存在各种体现功能结构域,结构域本身特点和形态及它们所处的空间大分子的空间结构形态都直接影响DNA,基因或RNA的功能发挥。
在蛋白质水平由于它们是直接体现生物理功能的物质,其空间结构对功能影响更为直接。因此,蛋白质的空间结构与功能的关系研究是结构分子生物学研究的主体。 2. 生物化学的最新前沿进展
天然氨基酸不再是仅20种组成蛋白质的L-型的氨基酸了,其数量比原先认识的蛋白质氨基酸多了近3倍,约500多种。
氨基酸的功能不仅是限于构造生命物质基础——蛋白质的基石和营养所必需。有不少氨基酸表现出对机体有保护作用、生理功能调节与控制及参与信息传递。
有不少氨基酸及其组织的小肽,对婴儿的生长发育不良或成人常见的高血糖、高血脂、高胆固醇、高血压及心脑血管病,失眠忧郁、老年痴呆等有防治作用,可作为现代人对抗“宝贵病”的保健卫士。
氨基酸的络合物,其溶解度与吸收速度比氨基酸还快,在改善机体营养吸收、提高防病机能、抗衰老、保健延年及环保方面有独特的贡献。 3. 生物中大分子物质构成的基本结构
1. 蛋白质是由若干个多肽组成的多聚体,一个氨基酸可以看作是与一个羧基、一个氨
基和一个侧链连在一起的单个碳原子。氨基酸被连续地连接在一起,形成一条线状多肽链,当肽键数目超过15个时,此多肽链可称为蛋白质。
2. 核酸是由核苷酸的多聚体。每个核苷酸含有以下三种成分:碱基、环状五碳糖和磷
酸。
3. 多糖:单糖通过糖苷键联成多糖链的高级结构。不同高级结构带来不同的生物学性
能。
4. 脂类是指生物体内不溶于水而溶于有机溶剂的各种分子。许多脂类由较小的单位组
成,它们参与许多大分子的装配。
4. 葡萄糖转化二氧化碳和水过程中相应步骤和酶
丙酮酸可以由丙酮酸脱羧酶催化脱羧变成乙醛,该酶需要硫胺素焦磷酸为辅酶。乙醛继而在乙醇脱氢酶的催化下被NADH还原形成乙醇。葡萄糖+2Pi+2ADP+2H+ 生成2乙醇+2CO2+2ATP+2H2O脱氢反应的酶: 3-磷酸甘油醛脱氢酶(NAD+),醇脱氢酶(NADH+H+)底物水平磷酸化反应的酶:磷酸甘油酸激酶,丙酮酸激酶(Mg2+或K+) 5. 凝胶电泳的原理及应用
凝胶电泳原理:将某种分子放到特定的电场中,它就会以一定的速度向适当的电极移动。某物质在电场作用下的迁移速度叫做电泳的迁移率,它与电场强度成正比,与该分子所携带的净电荷数成正比,而与分子的摩尔系数成反比。 凝胶电泳被广泛用于分子生物学、遗传学和生物化学:
⒈大的DNA或者RNA分子通常利用琼脂糖凝胶电泳分离,也可以使用聚丙烯酰胺凝胶电泳(PAGE)。
⒉蛋白质的凝胶电泳通常在加入十二烷基硫酸钠的聚丙烯酰胺凝胶中进行(SDS-PAGE),或者非变性凝胶电泳,或二维电泳。 3.酶谱法 4.毛细管电泳 5.变性梯度凝胶电泳
蛋白质模体和结构域
模体表示具有特定功能的或作为一个独立结构域一部分的相邻的二级结构的聚合体,它一般被称为功能模体或结构模体,相当于超二级结构。模体和结构域一起组成了蛋白质的三级结构。
结构域:在较大的球蛋白分子中,多肽链在二级、超二级结构的基础上形成的三级结构的局部折叠区,它是相对独立的紧密球状实体,称为结构域。 生物膜的组成、结构特征和生物学功能
生物膜包括细胞的外周膜和细胞内各个细胞器的膜结构组成的内膜系统。 生物膜的组成:主要由蛋白质、脂质和糖类组成,还有水、金属离子等。
生物膜结构特征:生物膜的主要组分在膜两侧的分布不均匀;生物膜具有流动性。 生物膜的功能有:能量转换;物质运输;信号识别与传递;神经传导和代谢调控等。 影响生物膜相变的因素有哪些?他们是如何影响生物膜的相变的?
影响生物膜相变的因素及其作用为:1.脂肪酸链的长度,其长度越长,膜的相变温度越高;2.脂肪酸链的不饱和度,其不饱和度越高,膜的相变温度越低;3.固醇类,它们可使液晶相存在温度范围变宽;4.蛋白质,其影响与固醇类相似。 生物体在同化和异化之间的能量的转化形式与关系
同化作用是新陈代谢当中的一个重要过程,作用是把消化后的营养重新组合,形成有机物和贮存能量的过程。因为是把食物中的物质元素存入身体里面,故谓“同化作用”。
异化作用就是生物的分解代谢。是生物体将体内的大分子转化为小分子并释放出能量的过程。呼吸作用是异化作用中重要的过程。
根据生物的呼吸作用是否需要氧气,可将生物分为需氧生物、厌氧生物和兼性生物。 异化作用的实质是生物体内的大分子,包括蛋白质、脂类和糖类被氧化并在氧化过程中放出能量。能量中的部分为ADP转化为ATP的反应吸收,并由ATP作为储能物质供其他需要。
有氧的异化作用中,糖、脂类、蛋白质等变为含羧基的化合物并进行了脱羧的酶促反应,生成二氧化碳;而氢则由脱氢酶激活在线粒体内经过呼吸链的传递将底物还原逐步释放能量,自身被氧化生成水。
无氧的异化作用缺乏氧这一氧化剂,不能完全将大分子分解,释放出其中的能量。
10. DNA复制和转录的原理
DNA复制:以亲代DNA分子为模板,合成子代DNA分子的过程。场所:细胞核、叶绿体、线粒体。碱基互补配对原则:A-T G-C.特点:半保留复制;DNA复制的起点和方向;半不连续复制。
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DNA转录:DNA指导下的RNA合成。转录场所:细胞核。转录原料:甲种NTP。转录产物:mRNA, rRNA, tRNA。
11. 真核生物基因的表达和表达的调节
1. 基因数目及其活性的影响因素多:真核生物的基因数目比原核生物的基因数目多,
大多数基因都含有内含子;真核生物DNA与组蛋白形成核小体结构,同时还与许多非组蛋白结合,这些因素都影响基因活性。
2. 调控的多层次性:真核生物基因表达的调控范围很大,包括DNA水平、转录水平、
转录后水平、翻译水平、翻译后水平等多层次的调控。 3. 不同基因表达的结果导致细胞的分化:绝大多数真核生物都是多细胞的复杂有机体。
细胞的基因表达依细胞类型及其所处发育阶段的不同而异。
4. 对环境条件变化的反应差异较大:不同细胞在同样环境条件下反应不同,只有一部
分细胞的表达直接受到某一环境条件变化的影响和控制,其他细胞的基因表达或是间接地受到影响,或是基本上不受影响。
12. 比较离子交换、分子排阻、和亲和层析的分离原理 13. *生物化学研究的内容与目标
生物化学是研究生物机体的化学组成和生命现象中的化学变化规律的一门科学,即研究生命活动化学本质的学科。
生物化学研究的主要方面:1.生物体的物质组成; 2.物质代谢生物体与其外环境之间的物质交换过程就称为物质代谢或新陈代谢。3.生物分子的结构与功能。 14. 水对生命体的重要作用
水是生物体中含量最丰富的物质,对生命体起着极其重要的作用。
1) 水溶解生物分子,为生命体的生物反应提供了液体环境,如细胞中广泛存在的酶催化反应大多都是在水溶液环境下进行的。
2) 水分子的存在使生物大分子(如蛋白质和核酸)折叠成活性状态。
3) 水分子还直接参与化学反应,包括以反应物或者产物的形式。比如水以反应物的形式参加像蛋白质的水解反应中;如 ATP 的合成,氨基酸合成蛋白质,氧化磷酸化,水是反应的产物。
4) 水起着运输生物分子的作用,水既是运输的载体,又是运输的屏障。生物分子大多是溶解在水中进行运输的。
5) 水具有很高的热容,对维护生命体体温的恒定起着重要作用。 6) 水溶解代谢产物,起着排泄代谢废物的作用。 15. 举例说明四种非共价键在蛋白质、核酸分子中的作用。
有氢键、疏水作用、离子键和范德华力四种非共价键,它们是稳定蛋白质、核酸三维结
构的主要作用力,而特殊的空间结构对生物大分子的生物活性至关重要。
1) 氢键是指电负性很强的原子(O、N)与 N-H 或 O-H 中带正电荷的氢核产生的静电吸
引力。蛋白质通常形成分子内氢键,如α螺旋,β折叠,它是稳定蛋白质二级结构 主要作用力;核酸形成分子间氢键,如碱基互相配对,它是稳定 DNA 双螺旋结构 的重要作用力。
2) 疏水作用是指非极性分子之间一种弱的相互作用。在水介质中蛋白质分子总是倾向
于把疏水残基埋藏在分子内部的现象即是由于疏水作用引起的,它是稳定蛋白质三
级结构的主要作用力;DNA 的双螺旋结构中疏水性的碱基位于内侧,亲水性的磷 酸基和糖基位于外侧,疏水作用是使碱基相互堆积重要因素,碱基堆积力正是维持 DNA 双螺旋结构的最主要作用力。
3) 离子键是正电荷与负电荷之间的一种静电相互作用。蛋白质亚基表面的极性集团之
间形成的离子键使得亚基缔合成四级结构,它是维持蛋白质四级结构的主要作用 力;磷酸基团上的负电荷与介质中的阳离子之间形成的离子键也是稳定 DNA 双螺旋
结构的重要作用力。
4) 范德华力包括定向效应、诱导效应和分散效应,是中性原子之间通过瞬间静电相互
作用产生的一种弱的分子间的作用力。它使蛋白质相互折叠形成球形结构,对维持 蛋白质三级、四级结构起着重要作用;碱基间的范德华力也是核酸碱基堆积力的实 质,这是维持 DNA 双螺旋结构的最主要作用力。 16. 氨基酸心R基分几类,写出其三字母、单字母缩写。
按照 R 基的化学结构分类可以分为:脂肪族氨基酸(15 种)、芳香族氨基酸(3 种)、杂环
族氨基酸(2 种)。
5) 脂肪族氨基酸:
i. 中性氨基酸(5 种):R 基为烷烃基。
甘氨酸 Gly G;丙氨酸 Ala A;缬氨酸 Val V;亮氨酸 Leu L;异亮氨酸 Ile I; ii. 含羟基或硫氨基酸(4 种):R 基中含有-OH 或者 S。
丝氨酸 Ser S;苏氨酸 Thr T;半胱氨酸 Cys C;甲硫氨酸 Met M; iii. 酸性氨基酸及其酰胺(4 种):R 基中含有羧基或酰胺基。 天冬氨酸 Asp D;谷氨酸 Glu E;天冬酰胺 Asn N;谷氨酰胺 Gln Q; iv. 碱性氨基酸(2 种):R 基中含有氨基。 赖氨酸 Lys K;精氨酸 Arg R;
6) 芳香族氨基酸(3 种):R 基中含有苯环。 苯丙氨酸 Phe P;酪氨酸 Tyr Y;色氨酸 Trp W; 7) 杂环族氨基酸(2 种):R 基中含有杂环。 组氨酸 His H;脯氨酸 Pro P。 17. 构型与构象。
构型指的是立体异构体中的原子或取代基团的空间排列关系,分为D-型和L-型,可以在立体化学形式上区分开;构型的改变涉及到共价键的断裂和重新连接,并导致相应的光学活性变化。
构象则是分子中因共价单键的旋转而导致的原子或取代基团的不同空间排布,形式有无数种;构象的改变不涉及共价键的断裂和重新连接,也没有光学活性的变化。 18. 生物体能量转化及其关系
地球中的生物所需的能量都是从太阳能开始的,
最先是植物通过光合作用将太阳能转化为化学能,贮存在植物体内,常常是以葡萄糖的形式贮存的,植物会通过一些化学反应将葡萄糖转化为植物蛋白,油脂,植物也会通过呼吸作用,又将部分葡萄糖转化为CO2和H2O返回大自然。但大部分能量贮存在植物体内,
动物,动物不能进行光合作用,只以其它贮存能量的植物或动物为桥梁,通过食物获取能量,动物中,分为食草动物和食肉动物,食草动物通过进食,从植物中获取能量,部分贮存在体内,由于生命活动必需,食草动物也会消耗能量。在这过程中,将从植物中的能量转化为自己的能量,在食草动物中,常以,糖类,脂肪,蛋白质,的形式贮存,部分的能量通过呼吸作用转化为CO2和H2O,以热能的形式散开,
食肉动物常从食草动物那里获取能量,通过捕食,从食草动物的化学能转化为自己的化学能,消耗和食地动物一样的。
19. 双向电泳的原理与步骤。
双向电泳是等电聚焦电泳和SDS-PAGE的组合,即先进行等电聚焦电泳(按照pI分离),然后再进行SDS-PAGE(按照分子大小),经染色得到的电泳图是个二维分布的蛋白质图。 原理:首先根据蛋白质等电点不同在PH梯度胶中等电聚焦将其分离,然后按照它们的分子量大小在垂直方向或水平方向进行SDS-PAGE第二次分离。
步骤:一.样品制备;二:第一向:等电聚焦。1.加样 2.运行;三:胶条的平衡;四:第二向:SDS-PAGE电泳;五:胶上蛋白的检测 1.考马斯亮蓝染色 2.银染 3.负染 4.荧光染色。六:双向电泳凝胶的检测 1.目测 2.自动化检测 3.双向电泳的数据库;
20. 单克隆抗体与多克隆抗体的定义
当机体受抗原刺激时,抗原分子上的许多决定簇分别激活各个具有不同基因的B细胞。被激活的B细胞分裂增殖形成效应B细胞(浆细胞)和记忆B细胞,大量的浆细胞克隆合成和分泌大量的抗体分子分布到血液、体液中。如果能选出一个制造一种专一抗体的浆细胞进行培养,就可得到由单细胞经分裂增殖而形成细胞群,即单克隆。单克隆细胞将合成针对一种抗原决定簇的抗体,称为单克隆抗体。
抗原通常是由多个抗原决定簇组成的,由一种抗原决定簇刺激机体,由一个B淋巴细胞接受该抗原所产生的抗体称之为单克隆抗体。由多种抗原决定簇刺激机体,相应地就产生各种各样的单克隆抗体,这些单克隆抗体混杂在一起就是多克隆抗体,机体内所产生的抗体就是多克隆抗体。
21. 蛋白质结构中的二、三结构等的定义。
蛋白质二级结构主要指其多肽主链中各个肽段借助于相邻氨基酸之间的氢键形成的构象。肽链主链具有重复结构,其中氨基是氢键优供体,羰基是氢键受体。通过形成链内或链间氢键可以使肽链卷曲折叠形成各种二级结构单元。
三级结构是指多肽链中所有原子和基团的构象。它是在二级结构的基础上进一步盘曲折叠形成的,包括所有主链和侧链的结构。 22. 脂类的功能。
最佳的能量储存方式
能量贮存形式(动物、油料种子的甘油三酯)
生物膜的骨架
细胞膜的液态镶嵌模型:磷脂双酯层,胆固醇,蛋白质,糖脂,甘油磷脂和鞘磷脂。