生物化学复习重点 自整

1. 生物化学的概念P1

是研究生物体的化学组成和生命过程中的化学变化规律的一门科学。

具体来讲，它是从分子水平来研究生物体（包括人类、动物、植物、微生物）内基本物质的化学组成、结构及在生命活动中这些物质所进行的化学变化（即代谢反应）的规律及其与生理功能的关系的一门科学，是一门生物学与化学相结合的基础学科。 2. 生物化学研究的基本内容P1

静态生化：研究生物体内物质的化学组成、结构、性质、功能及结构与功能的关系。 发现和阐明构成生命物体的分子基础——生物分子的化学组成、结构和性质。 生物分子的结构、功能与生命现象的关系。

动态生化: 研究生物体内物质代谢（新陈代谢）、能量转变及其调控机理

生物分子在生物体中的相互作用及其变化规律。

蛋白质的化学

3. 组成蛋白质的元素P62

主要有C（50-55）、H（6-8）、O（19-24）、N（13-19）和S。

有些蛋白质含有少量磷或金属元素铁、铜、锌、锰、钴、钼，个别蛋白质还含有碘 。

4. 凯式定氮法及蛋白质含量计算

凯氏定氮法是测定化合物或混合物中总氮量的一种方法。即在有催化剂的条件下，用浓硫酸消化样品将有机氮都转变成无机铵盐，然后在碱性条件下将铵盐转化为氨，随水蒸气馏出并为过量的酸液吸收，再以标准碱滴定，就可计算出样品中的氮量。由于蛋白质含氮量比较恒定，可由其氮量计算蛋白质含量，故此法是经典的蛋白质定量方法。

各种蛋白质的含氮量很接近，平均为16％。 蛋白质的大致含量：

100克样品中蛋白质的含量 ( g % )= 每克样品含氮克数× 6.25×100 即蛋白质的含量= 蛋白质含氮量× 6.25

5. 氨基酸结构通式P63

存在自然界中的氨基酸有300余种，但组成人体蛋白质的氨基酸仅有20种，且均属 L-氨基酸（甘氨酸

除外）

?-氨基酸：各种氨基酸的区别在于侧链R基的不同。20种基本氨基酸按R的极性可分为非极性氨基酸、极性性氨基酸、酸性氨基酸和碱性氨基酸

按R基极性分两类：

极性AA：11种 亲水性 丝、苏、酪甘 半光 非极性AA：9种 疏水性

按水溶性酸碱性分为三类：

1、中性AA（有极性与非极性15种）： 2、酸性AA（2种）：天冬氨酸、谷氨酸 3、碱性AA（3种）：组、赖、精

谷氨酸： 甘氨酸： 丝氨酸： 半胱氨酸 组氨酸

6. 氨基酸的化学性质P65

★两性解离: 等电点：在某一pH环境中，氨基酸解离成阳性离子及阴性离子的趋势相等，所带净电荷为零，在电场中不泳动。此时，氨基酸所处环境的pH值称为该种氨基酸的等电点(pI)。

等电点计算：pK1 羧基的解离常数负对数 pK2氨基的解离常数负对数 ①侧链为非极性基团或虽为极性基团但不解离的氨基酸：pI=?(pK1+pK2) ②酸性氨基酸(Glu、Asp)及Cys：pI=?(pK1+pKR) ③碱性氨基酸(赖、精、组)：pI=?(pK2+pKR) ★紫外吸收

色氨酸、酪氨酸和苯丙氨酸在280nm波长附近具有最大吸收峰，其中色氨酸的最大吸收最接近

280nm

★显色反应：茚三酮反应 测定氨基酸含量：加热蓝紫色 脯氨酸、羟脯氨酸黄色：天冬酰胺棕色

7. 蛋白质的分子结构P67

成肽反应：1分子?-羧基与另1分子?-氨基脱水缩合的反应，形成酰胺基即肽键

肽键：一个氨基酸的羧基与另一氨基酸的氨基缩水而成的酰胺键称为肽键。（?CONH?） 肽平面：由肽键中的四个原子和与之相邻的两个碳原子共同构成的刚性平面。（CαCONHCα） 肽是由氨基酸通过肽键缩合而形成的化合物。

氨基酸残基：肽链中的氨基酸分子因为脱水缩合而基团不全 氨基酸的排练顺序：在多肽链中，氨基酸残基按一定的顺序排列

通常在多肽链的一端含有一个游离的?-氨基，称为氨基端或N-端；在另一端含有一个游离的?-羧基，称为羧基端或C-端。

氨基酸的顺序是从N端的氨基酸残基开始，以C端氨基酸残基为终点的排列顺序。

★一级结构定义：蛋白质多肽链中氨基酸的排练顺序 特点与意义：

维持一级结构的化学键：肽键 有些蛋白质还包括二硫键。如胰岛素

三种形式：无分支的开链多肽、分支开链的多肽、环状多肽

一级结构是蛋白质空间构象和特异生物学功能的基础。它由遗传密码决定,其上有酶切位点,一级结构可测定,不同种属间有同源性.

★ 蛋白质二级结构：多肽链的主链在空间的排列,或规则的几何走向、旋转及折叠。 特点：它只涉及肽链主链的构象及链内或链间形成的氢键。 二级结构的维系力:氢键

二级结构的基本形式：（1）?-螺旋： 通过氨基酸?碳原子的旋转，使多肽链的主骨架沿中

心轴盘曲成稳定的?螺旋构象

（2）?-折叠：多肽链的主链相对伸展，多肽链的肽平面呈手风琴折叠 （3）?-折角：肽链主链出现的180°回折部分

（4）不规则卷曲 ：用来阐述没有确定规律性的那部分肽链结构。

★ 蛋白质三级结构：在一条多肽链中所有原子的整体空间排布，包括主链和侧链。

维系这种特定结构的力主要有氢键、疏水键、离子键和范德华力等。尤其是疏水键，在蛋白质

三级结构中起着重要作用。

8. 蛋白质构象pP73

主键：肽键，少量的二硫键（半胱氨酸） 次级键：氢键（数量最多 最重要）

疏水键（维持三、四级结构的主要次级键） 离子键、 范德华力

9. 蛋白质的结构与功能P83

1、空间结构体现生物特异性 2、空间结构体现生物活性

3、空间结构的灵活性，体现了生物活性的可调节特性 一级结构变化与疾病关系：基因突变

镰刀状红细胞贫血 第六位的谷氨酸变成了 氨酸

别构效应（allosteric effect）：蛋白质分子的特定部位（调节部位）与小分子化合物（效应物）结合后，引起空间构象发生改变，从而促使生物学活性变化的现象称为别构效应。可分为同促效应和异促效应两类。

空间构象并非生物活性的唯一影响因素

【举例】低温下酶活性低，但并不影响构象；盐析时沉淀的酶无活性，但构象不变。

蛋白构象疾病：错误构象相互聚集，形成抗蛋白水解酶的淀粉样纤维沉淀，产生毒性而致病。 老年痴呆 疯牛病 亨汀顿舞蹈病

10. 蛋白质性质P90

蛋白质的两性解离和等电点

蛋白质与多肽一样，能够发生两性解离；除两端的氨基和羧基可解离外，氨基酸残基侧链中某些基团，在一定的溶液pH条件下都可解离成带负电荷或正电荷的基团。

1蛋白质的等电点:当蛋白质溶液处于某一pH时，蛋白质解离成正、负离子的趋势相等，即成为兼性离子，净电荷为零，此时溶液的pH称为蛋白质的等电点 2紫外吸收：

? 蛋白质的沉淀作用

由于外界条件改变,蛋白质水化膜被除去且其电荷被中和时,蛋白质凝聚成团下沉，但其结构未变. 蛋白质的沉淀分为可逆沉淀和不可逆沉淀 中性盐沉淀反应：加入中性盐，不变性 有机溶剂沉淀反应：往往变性，不一定变性 重金属盐沉淀：变性 生物碱试剂沉淀反应：变性 ? 蛋白质的变性(denaturation)

在某些物理和化学因素作用下，其特定的空间构象被破坏，也即有序的空间结构变成无序的空间结构，从而导致其理化性质改变和生物活性的丧失。

变性的本质：破坏非共价键和二硫键（次级键），不改变蛋白质的一级结构 引起变性的因素:物理、化学与生物学因素如

如高温、紫外线、加热、乙醇等有机溶剂、强酸、强碱、重金属离子及生物碱试剂等 变性后蛋白质的特点：粘度增加，溶解度降低，易沉淀,易被蛋白酶降解,丧失生物学活性. 变性意义：临床医学上，变性因素常被应用来消毒及灭菌。

防止蛋白质变性也是有效保存蛋白质制剂（如疫苗等）的必要条件。 乳品解毒(用于急救重金属中毒)

? 复性：若蛋白质变性程度较轻，去除变性因素后，蛋白质仍可恢复或部分恢复其原有的构象和功能，

核糖的化学

1. 核糖的组成与结构P105

核酸:以核苷酸为基本组成单位的生物大分子，携带和传递遗传信息。 DNA 脱氧核糖核酸 RNA 核糖核酸 核酸的分子组成

元素组成：主要元素组成： C、H、O、N、P(9~11%) 基本构成单位：核苷酸

核苷酸由戊糖、磷酸和碱基三部分构成

酶

1. 酶的概念：酶是一类由活细胞产生的，对其特异底物具有高效催化作用的生物分子，又称

为生物催化剂

2. 底物：在酶的催化下发生化学变化的物质 3. 酶促反应：酶催化的生物化学反应

米氏常数Km：酶促反应速度为最大速度一半时的底物浓度 单位是mol/L

意义：Km 值是酶的特征性常数，在一定条件下(如底物、温度、pH、有无抑制剂等) ，某种酶的Km值是恒定的，因而可以通过测定不同酶的Km值，来判断是否为不同的酶。

Km可以反映酶与底物亲和力的大小，即Km值越小，则酶与底物的亲和力越大；反之，则越小

同一种酶如果你有几种底物，就有几个Km,其中Km值最小的底物称为酶的最适底物

4. 酶的化学本质及其组成p139

①. 化学本质：除了核酶（核酸）以外，绝大多数是蛋白质 ②. 分子组成： 单纯酶 ：只有氨基酸

结合酶 ：辅助性蛋白，由蛋白质和非蛋白质两部分组成

③. 结合酶中，酶蛋白：蛋白质部分 辅助因子：非蛋白部分 全酶：酶蛋白和辅助因子结合的完整分子 ④. 根据酶蛋白分子的特点，可将酶分为三类： ? 单体酶：由单条肽链构成,仅具有三级结构的酶。 ? ?

寡聚酶：由多个相同或不同亚基以非共价键连接组成的酶。 多酶体系：由几种不同功能的酶彼此聚合形成的多酶复合物。

⑤. 辅助因子分类（按其与酶蛋白结合的紧密程度）

? 辅酶:与酶蛋白结合疏松（非共价键结合），可用透析或超滤的方法除去。 ? 辅基:与酶蛋白结合紧密（共价键结合），不能用透析或超滤的方法除去。 ⑥. 辅酶和辅基根据化学本质可分为三类： 无机金属元素“如铜、锌、镁 小分子有机物“如维生素、铁卟啉 蛋白质辅助因子

5.酶作为生物催化剂的特点P136

①. 酶易失活 ：酶是由细胞产生的生物大分子，凡能使生物大分子变性的因素，如高温、强

碱、重金属 盐等都能使酶失去催化活性，因此酶所催化的反应往往都是在比较温和的常温、常压和接近中性酸碱条件下进行。

②. 酶促反应具有高效性

③. 酶有高度的专一性：一种酶仅作用于一种或一类化合物，或一定的化学键，催化一定的

化学反应并生成一定的产物。酶的这种特性称为酶的专一性或特异性。

④. 酶的催化活性受到调节和控制 ⑤. 酶可催化某些特异的化学反应 酶的专一性分类：P137

?

立体化学专一性：从底物的立体化学性质考虑的一种专一性

? 立体异构专一性：当底物具有立体异构体时，酶只能作用其中的一种。 ?

?

几何异构专一性：有些酶对于顺反异构体只能作用其中之一

非立体化学专一性 键专一性

基因专一性又叫相对专一性：这类酶对底物要求低于绝对专一性，可作用于一类结构相近的底物。 ?

绝对专一性：只作用于一种底物，而不作用于任何其他物质。

6.酶的活性是指酶催化化学反应的能力，其衡量的标准是酶促反应速度。

酶促反应速度可在适宜的反应条件下，用单位时间内底物的消耗或产物的生成量来表示。 酶的活性单位是衡量酶活力大小的尺度U表示，它反映在最适条件下，酶促反应在单位时间（s、min或h）内生成一定量（mg、μg、μmol等）的产物或消耗一定数量的底物所需的酶量。

7.酶的活性中心：P140 特异氨基酸残基比较集中并构成一定构象，此结构区域与酶活性直接

相关

酶与底物结合并发挥其催化作用的部位

PPT概念：必需基团在一级结构上可能相距遥远，但在空间结构上彼此靠近，组成具有特定空间结构的区域，能与底物特异结合并将底物转化为产物。

? 酶的活性中心的化学基因：某些氨基酸残基的侧链或肽链的末端氨基和羧基

这些基团一般不集中在肽链的某一区域，更不互相毗邻，往往在一级结构上相距较远，甚至可分散在不同链上，主要依靠酶分子的耳机和三级结构的形成才能使这些在一级结构上互相远离的基团靠近，集中于分子表面的某一空间区域，故活性中心又叫活性部位

? 必需基团：酶的活性中心内的一些化学基团，是酶发挥催化作用与底物直接作用的有效基

团

必需基因分：活性中心、活性中心外的必需基团

活性部位内的几个氨基酸侧链基团可分为：底物结合部位（结合基团：与底物相结合）、

催化部位（催化基团：催化底物转变成产物）

活性中心外的必需基团：位于活性中心以外，维持酶活性中心应有的空间构象所必需。

8.抑制剂对反应速度的影响P155

酶的抑制剂：凡能使酶的催化活性下降而不引起酶蛋白变性的物质（对酶起抑制作用的物质）

区别于酶的变性

抑制剂对酶有一定选择性 引起变性的因素对酶没有选择性

? 不可逆抑制：抑制剂通常以共价键与酶活性中心的必需基团相结合，使酶失活。不能用物理、

透析等方 法除去抑制剂而恢复酶的活性

? 非专一性不可逆抑制：抑制剂与酶分子中一类或几类基团作用，进行共价结合，使

酶失活。

原理：某些重金属离子（Ph2+、Cu2+、Hg2+）、有机砷化合物及对氯汞苯甲酸等，能与酶分子的巯基进行不可逆结合，许多以巯基为必需基团的媚（巯基酶）因此会被抑制，用二

巯基丙醇可使酶复活。

? 专一性不可逆抑制剂：抑制剂专一作用于酶的活性中心或其必需基团，进行共价结

合，从而抑 制酶的活性

有机磷杀虫剂机理：专一作用于胆碱酯酶活性中心的丝氨酸残基，使其磷酰化而不可逆地抑制该酶活性，有机磷杀虫剂的结构与底物愈接近，其抑制愈快，有人称其为假底物。解磷定可与有机磷杀虫剂结合，使酶与有机杀虫磷分离而复活

? 可逆性抑制作用：抑制剂通常以非共价键与酶或酶-底物复合物可逆性结合，使酶的活性降低或丧失；抑制剂可用透析、超滤等方法除去。

竞争性抑制作用：抑制剂I与底物S的结构相似，能与底物竞争酶E的活性中心，从而阻碍酶底物复合物的形成，使酶的活性降低。 特点：⑴ 竞争性I往往是酶的底物结构类似物；

⑵ 抑制剂与酶的结合部位与底物与酶的结合部位相同—— 酶的活性中心 ⑶ 抑制作用可以被高浓度的底物减低以致消除； ⑷ (表观）Km值增大，Vm值不变 如磺胺类药物：

磺胺类药物的抑菌机制：与对氨基苯甲酸竞争二氢叶酸合成酶

对磺胺敏感的细菌在生长和繁殖时不能利用现成的叶酸，只能利用对氨基苯甲酸合成二氢叶酸，二氢叶酸可再还原为四氢叶酸，后者是合成核算的必需。

磺胺类药物与对氨基苯甲酸结构相似，竞争占据细菌体内二氢叶酸合成酶，从而抑制细菌生长所必需的二氢叶酸的合成，细菌核酸的合成受阻，抑制细菌生长和繁殖

非竞争性抑制：抑制剂与酶活性中心外必需基团结合后，酶仍能与底物结合，形成酶-底物-抑制剂复合体（ESI），酶与底物结合后不影响酶和抑制剂结合，无竞争关系，但ESI不能进一步释放出产物，因而酶活性降低或失活。 非竞争性抑制的特点：

⑴ 非竞争性抑制剂的化学结构不一定与底物的分子结构类似； ⑵ 抑制剂与酶的活性中心外的位点结合；

⑶ 抑制剂对酶与底物的结合无影响，故底物浓度的改变对抑制程度无影响； 抑制程度取决于抑制剂的浓度

⑷ 动力学参数：Km值不变，Vm值降低。

? 反竞争性抑制：抑制剂I不能与游离酶E结合，但可与ES复合物结合，形成EIS，

但ESI不能释放出产物，因而酶活性降低或失活。 反竞争性抑制的特点：

⑴ 反竞争性抑制剂的化学结构不一定与底物的分子结构类似； ⑵ 抑制剂与底物可同时与酶的不同部位结合；

⑶ 必须有底物存在，抑制剂才能对酶产生抑制作用；抑制程度随底物浓度的增加而增加；

抑制程度取决与抑制剂的浓度及底物的浓度 ⑷ 动力学参数：Km减小，Vm降低。

9.酶活性的调节作用

调节方式：酶活性的调节（快速调节）

酶含量的调节（缓慢调节） ? 酶活性的调节（快速调节）

? 酶原与酶原的激活

酶原：有些酶在细胞内合成或初分泌时只是酶的无活性前体，此前体物质称为

酶原。

酶原的激活：在一定条件下，酶原向有活性酶转化的过程。

酶原激活的生理意义：1.消化道内的蛋白酶原：避免细胞产生自身消化，使酶在特

定的部位和环境中发挥作用，保证体内代谢正常进行。

2. 凝血系统和纤维蛋白溶解酶：有的酶原可以视为酶的储

存形式。在需要时，酶原适时地转变成有活性的酶，发挥其催化作用。

?

别构调节 ：一些代谢物可与某些酶分子活性中心外的某部分可逆地结合，使酶构象改变，使酶活性中心对底物的结合和催化作用受到影响 从而改变酶的催化活性

别构激活作用：导致酶的激活，反之为别构抑制作用 别构激活剂：导致别构激活的调节物，反之抑制剂

别构调节的特点：⑴ 酶活性的改变通过酶分子构象的改变而实现；

⑵ 酶的变构仅涉及非共价键的变化； ⑶ 调节酶活性的因素为代谢物； ⑷ 为一非耗能过程； ⑸ 无放大效应。

?

酶的共价修饰调节：在其他酶的催化作用下，某些酶蛋白肽链上的一些基团可与某种化学 基团发生可逆的共价结合，从而改变酶的活性 常见类型：磷酸化与脱磷酸化（最常见）

乙酰化和脱乙酰化 甲基化和脱甲基化 腺苷化和脱腺苷化

－SH与－S－S互变

共价修饰调节的特点：⑴ 酶以两种不同修饰和不同活性的形式存在；

⑵ 有共价键的变化； ⑶ 一般为耗能过程

⑷ 受其他调节因素（如激素）的影响 ⑸ 存在放大效应

? 酶含量的调节（缓慢调节）

? 酶蛋白合成的诱导和阻遏

诱导作用：诱导物使酶合成增加的过程 阻遏作用：阻遏物使酶合成减少的过程

? 酶降解的调控：降解：使酶的半寿期发生改变

酶的降解就是蛋白质和氨基酸分解代谢的过程

10.调节酶

?

共价调节酶：调节剂通过共价键与酶分子结合，以增减酶分子上的基团从而调节

酶的活性状态与非活性状态的相互转换。

?

别构酶：都是寡聚酶，含有两个以上的亚基，分子中除了有可以结合底物的活性

中心外，还有可以结合调节物的变构中心

DNA生物合成

1.半保留复制

DNA在复制时，以双链分子（亲代）中互补碱基（A=T,G=C）间的氢键断裂，使双链分离成单链状态，然后以DNA的每一条链为模板，按碱基互补原则，分别合成新链，形成两条新的双链DNA分子。每个子代DNA中都含有一条亲代DNA链。

2.DNA复制方式

双向对称复制：大多数原核和真核生物的DNA复制都是从固定的起点开始，以双向对称方式进行复制，即复制起点开始，在两个方向各有一个复制叉进行DNA复制。

双向不对称复制：复制起点首先从一个方向进行复制，而后在复制起点从另一个方向进行复制，来年各个复制叉的移动距离不同。

单向复制：从复制起点开始，只形成一个复制叉进行DNA复制

? 复制子：基因组能独立完成复制的功能单位

? 复制起点：每个复制子含有控制复制起始的特定区域（这是一些具有特定核苷酸排列顺

序的片段）

复制起始位点序列特征：富含A=T，具有复制起始蛋白识别的区域。

原因；A=T之间的键能较G=C之间的弱，所以富含A=T的DNA区域经常处于开放(单

链状态)与闭合（双链状态）的动态平衡状态-DNA呼吸作用，这一区域产生的瞬时单链状态，对DNA复制十分重要。DNA的复制是在其起始阶段进行控制，复制子复制一旦启动就持续整个复制完成。

3.DNA的半不连续复制

DNA聚合酶只能以5’→3’方向聚合子代DNA链 模板DNA链的前进方向必须是3’→5’。

前导链: 复制时，1条链的前进方向3‘—5’，与复制叉打开方向是一致的，新合成的互补链能够以5‘—3’方向连续合成

滞后链：另一条链的前进方向5‘—3’与复制叉打开方向相反，无法以该模板链指导合成新的互补链，但随着复制叉继续向前移动，该模板在某一位点开始指导合成新的互补链，互补链合成的走向与复制叉的走向相反，随着复制叉不断向前移动。该模板链上形成许多不连续的DNA片段，最后连接成一条互补的DNA。不能连续复制

滞后链的复制过程: 先以片段的形式合成冈崎片段，多个冈崎片段再连接成完整的链。

RNA底物 3‘—OH 4多种蛋白质参与P340

? DNA解螺旋酶与单链DNA结合蛋白

解链酶，又称解旋酶，解螺旋酶 ，是用于解开DNA双链的酶蛋白。 延模板链移动，每解开一对碱基，需消耗2分子ATP。

通过ATP水解释放出的能量，推动复制叉前DNA双螺旋结构解开，形成单链结构状态

? 单链DNA结合蛋白（SSB）是一些能够与单链DNA结合的蛋白质，以四聚体形式与单链DNA结合，起保持单链的存在的作用。防止解开的DNA单链被酶水解及重新结合成双链。

SSB不仅作用于由解螺旋酶形成的单链DNA，也可作用于DNA分子中富含A=T区域，由于“呼吸作用” 形成的单链，每个蛋白分子可覆盖30nt。在DNA复制空间中，一旦DNA双链被解开形成单链状态，SSB就会立刻结合上去，使其稳定，而且SSB这种结合具有协同效应；当DNA形成双链结构时，SSB就被代替脱离DNA分子。

? DNA聚合酶：以四种脱氧核苷三磷酸（dATP、dGTP、dCTP、dTTP）为底物，在DNA复制模板

链的指导下，按照新生多聚脱氧核苷酸链与模板链键的碱基互补原则，催化多聚脱氧核苷酸链的合成（复制）。

活性：1. 5??3? 的聚合酶活性

聚合反应： 底物－－dNTP

2. 核酸外切酶活性

? 3? ? 5?外切酶活性： 能辨认错配的碱基对，并将其水解。 ? 5? ? 3?外切酶活性：切除突变的 DNA片段与冈崎片段中的引物。

催化反应特点：1、以四种脱氧核苷三磷酸作底物 2、反应需要模板链的指导

3、反应需要有引物且3‘端有自由的羟基（3‘--OH） 4、新生链的延长方向为5‘—3‘

5、新生DNA链与模板链之间遵循碱基互补配对原则

DNA聚合酶的种类：在原核（大肠杆菌）生物中，目前发现的DNA聚合酶有三种，

DNA聚合酶Ⅰ（pol Ⅰ），DNA聚合酶Ⅱ（pol Ⅱ），DNA聚合酶Ⅲ（pol Ⅲ）。

参与DNA复制的主要是pol Ⅲ和pol Ⅰ

? DNA连接酶：可催化两段DNA分子中单链切刻处的5‘磷酸基和3‘-羟基生成的磷

酸二酯键的形成，把两个单链末端之间连接起来。 ? 冈崎片段通过DNA连接酶连接成滞后链

? DNA拓扑异构酶 ：能够松解DNA超螺旋结构的酶。 拓扑异构酶的作用特点：能水解连接磷酸二酯键

分 类：拓扑异构酶Ⅰ：切断DNA双链中一条链，解除超螺旋结构，（使DNA解链旋转不致打结；适当时候封闭切口，DNA变为松弛状态。） 反应不需ATP。 拓扑异构酶Ⅱ：切断DNA分子两条链，待正螺结构解除后，再使两条链重新接上。（断端通过切口旋转使超螺旋松弛。利用ATP供能，连接断端， DNA分子进入负超螺旋状态）此外也可在DNA分子中，形成负超螺旋来中和正

切除引物、NDA修复 DNA修复 DNA复制 全+ 超螺旋

细胞内的DNA的超螺旋结构状态取决于拓扑异构酶I和II的平衡

了解：DNA复制的起始由两步构成。 1．解旋解链，形成复制叉：

A. DnaA蛋白识别复制起始序列，由拓扑异构酶和解链酶作用，使DNA双螺旋结构解开，形

成两条单链DNA。

B. 单链DNA结合蛋白（SSB）四聚体结合在两条单链DNA上，形成复制叉。

2．引发体组装和引物合成：

A. 由解链酶(DnaB蛋白) 等6个蛋白装配成引发前体，并与引发酶(DnaG蛋白) 形成引发体； B. 在引发酶的催化下，以DNA为模板，合成一段短的RNA片段作为引物，从而获得3'端自

由羟基（3'-OH）。

5. 端粒

端粒是指真核生物染色体线性DNA分子末端的结构部分，通常膨大成粒状。 端粒的结构特点：由末端单链DNA序列和蛋白质构成。

末端DNA序列是多次重复的富含G、T碱基的短 序列。 功能：维持染色体的稳定性

保证DNA复制的完整性

产生原因：线性DNA合成从小RNA引物开始，在复制完成后，其末端由于引物RNA的水解，DNA链的5‘-端在染色体末端会形成以小段缺失，经过多次复制后，DNA会出现缩短。 解决方法：在端粒酶的催化下，进行延长反应。 端粒酶是一种RNA-蛋白质复合体

端粒含有一段重复的序列（TTGGCC），端粒酶RNA与之互补，端粒反转录酶以端粒酶RNA为模板，合成（TTGGCC）重复序列，添加到模板DNA的3‘端，从而对DNA链端粒进行延长。

6.DNA损伤与修复P345

? DNA分子上单一碱基的改变称点突变。多个碱基的改变称多点突变，也称复突变ppt

书：点突变：DNA分子中的碱基置换，复制过程中的错配和化学诱变物质的攻击都有可能引起这种类型的突变

点突变的类型：1碱基替换: 一个碱基替换为另一个碱基（如镰刀红细胞贫血病人）

转换：发生在同型碱基之间 颠换：发生在异型碱基之间

2. 碱基缺失：一个碱基从DNA大分子上消失。

3. 碱基插入：原来没有的一个碱基或一段核苷酸链插入到DNA大分子中间。

缺失或插入都可导致框移突变。

框移突变是指三联体密码的阅读方式改变，造成蛋白质氨基酸排列顺序发生改变。 ? DNA损伤修复：是对已发生分子改变的补偿措施，使其尽可能回复为原有的天然状态。

修复的主要类型：无差错修复：直接修复、错配修复 、切除修复

有差错修复：重组修复 、SOS修复

一、直接修复

1光复活：这是一种广泛存在的修复作用。光复活能够修复任何嘧啶二聚体的损伤。

其修复过程为：光复活酶识别嘧啶二聚体并与之结合形成复合物→在300～600nm可见光照射下，酶获得能量，将嘧啶二聚体的丁酰环打开，使之完全修复→光复活酶从DNA上解离。

2. 烷基转移修复：通过甲基转移酶，对引起甲基化的DNA损伤进行修复 。 二、错配修复

对DNA复制忠实性有很大贡献，依据“保存母链”原则，修复新合成子链中的错配。依据母链DNA中GATC序列中腺苷酸N6位的甲基化分辨母链与子链

三、 切除修复

即是在一系列酶的作用下，将DNA分子中受损伤部分切除掉，并以完整的那一条链为模板，合成出切去的部分，然后使DNA恢复正常结构的过程。

四、重组修复

这是DNA的复制过程中所采用的一种有差错的修复方式。 五、SOS修复

当DNA损伤广泛难以继续复制时，由此而诱发出一系列复杂的反应。

? 紫外线杀菌原理：引起嘧啶二聚体的形成，如TT，TC，CC等二聚体。这些嘧啶二聚体由于形成了共价键连接的环丁烷结构，因而会引起复制障碍。

紫外线一方面可使核酸突变、阻碍其复制、转录封锁及蛋白质的合成；另一方面，产生自由基可引起光电离，从而导致细胞的死亡

RNA生物合成

1.转录P349

转录：以DNA为模板，在依赖于DNA的RNA聚合酶作用下，生物合成RNA的过程 书 转录作用由DNA指导的RNA合成， DNA以碱基互补原则，决定合成RNA的全部碱基成分及排列顺序，将DNA模板上的遗传信息传递到RNA分子的过程 ppt

反应体系： DNA模板，NTP，酶，Mg2+，Mn2+， 连接方式-- 3’ , 5’磷酸二酯键。 成过程是连续的，方向： 5’?3’ 合成部位：细胞核内

模板链：在一个转录区内，DNA单链作为模板进行转录，即是这条DNA单链，也称反义链 编码链：与模板链互补得另一条DNA单链（非模板链），又称有义链 以上均是针对某个基因

2.RNA聚合酶（原核RNA聚合酶）

[组成]：?因子以及核心酶组成

核心酶（?2??’）由2个，1个，1个组成 全酶：?因子与核心酶结合后

?因子：一种蛋白因子，能识别DNA链上的起始点，负责RNA合成的起始，又叫起始因子 细胞内有多种?因子，不同的?因子识别不同的启动子，从而表达不同的基因 ?亚基：与核苷三磷酸具有很高的亲和力，参与与核苷三磷酸和新生RNA链的结合以及催化磷

酸二酯键的形成

?’亚基：参与模板链烦人结合 ?亚基：参与全酶和启动子的牢固结合

[作用]：1. 识别DNA分子中转录的起始部位。

2. 促进与模板链结合，并使DNA双链打开17bp。 3. 催化NTP的聚合，完成一条RNA链的聚合反应。 4. 识别转录终止信号，停止聚合反应，参与转录水平的调控。

3.启动子P351

[概念]启动子是指RNA聚合酶识别、结合和开始转录的一段DNA序列，位于转录单位5‘端上游 启动子的结构影响它本身与RNA聚合酶的亲和力，从而影响该启动子对下游基因的转录效率 [启动子区域的三个功能部位]

⑴. 起始点：起始转录部位转录的第一个核苷酸碱基对（+1）（转录起始部位以+1表示； ⑵. 结合部位：（-10）（约6bp组成，是高度保守区,共有序列为5’-TATAAT-3’ ，位于起

始点上游-10。因Tm低，DNA易解开双链，为RNA聚合酶提供场所。

⑶. 识别部位：RNA聚合酶识别位点（约6bp组成，在-35处，为高度保守区，序列

5’-TTGACA-3’, ?因子识别此部位。

4.生物怎样从转录对生物进行调控P351

RNA聚合酶很容易识别强启动因子，而弱启动因子的识别较差，细胞可以由此调节单位时间内

的转录的mRNA分子数，此乃反而控制蛋白质的合成速度。

共有序列富含AT，启动因子和共有序列越接近，AT含量越高，越易打开，与RNA聚合酶亲和

力越高，高启动因子下游基因启动效率越高

5.真核生物mRNA的加工

外显子---在真核生物基因中编码蛋白质的序列。

内含子---非编码蛋白的序列,因其插于外显子之间又称插入序列,居间序列。

（核内不均一RNA，hnRNA）：mRNA的原始转录物是分子量极大的前体，再核内加工过程中形成分子大小不等的中间产物

有一部分可转变为细胞浆中的成熟mRNA。

? mRNA前体加工过程 真核：

1）. 5’末端形成特殊的帽子结构：部位:核内

2）. 在链的3’末端切断一段序列并加上多聚腺苷酸尾巴（3’末端多聚尾的生成：部位:核内，胞质有酶也可进行。

3 ）. 剪接作用:通过剪接除去由内含子转录来的序列 部位---胞核 在细胞核内，hnRNA内含子剪切，外显子连接为成熟mRNA的过程。

同样的初级产物通过不同的剪接方式可以产生不同的mRNA，最终转译出不同的蛋白质，这些

蛋白质具有很高的同源性，仅是某些结构域的增减。

如大鼠降钙素与降钙素基因相关肽就是经典的基因转录后可剪接的产物： HnRNA在甲状腺被剪接成含有外显子1、2、3、4的成熟mRNA，转译出钙降素 在脑组织里被剪接成含有外显子1、2、3、5、6的成熟mRNA，转译出CGRP

? tRNA前体的加工

1、用核酸内切酶在tRNA两端切断

2、剪切内含子：核酸内切酶从3‘端诸葛切附加的顺序（内含子），进行修剪（连接酶进行

连接）。

3、在tRNA3’末端加-CCA 4、核苷的修饰

真核细胞染色质中，双链DNA是线状长链，以核小体的形式串联存在，核小体是由组蛋白H2A，H2B，H3和H4各两分子组成的八聚体，外绕DNA形成所谓的核心颗粒，由，组蛋白H1与DNA两端连接。与组蛋白皆以盐炼相连形成珠状核小体，这是染色质的结构单位。核小体长链进一步卷曲，每6个核小体围一圈，H1组蛋白在内侧相互接触，形成螺旋筒结构，组成染色质纤维，在进一步卷曲折叠，最终分布于各染色单体中，处于细胞核中。

蛋白质生物的合成

1.遗传密码

基本单位——密码子：mRNA从5ˊ端→3ˊ端，每3个核苷酸组成一组，代表相应的氨基酸或翻译起始、终止信号 遗传密码的特点

? 不重叠（连续性）：密码子间没有标点符号，读码必须按照一定的读码框架，从正确的起

点开始，

一个不漏地一直读到终止信号。

mRNA链上碱基的插入或缺失可导致“移码”。（框移突变） ? 简并性：同一种氨基酸有两个或更多密码子的现象称为密码子的简并性。对应于同一种氨

基酸的不同密码子称为同义密码子（Trp和Met除外，仅有1个密码子 ）。终止密码：UAA、UAG或UGA（不编码氨基酸）

? 摆动性： mRNA密码子的第三个核苷酸（3ˊ端） 与tRNA反密码子第一个核苷酸（5ˊ端）

配对时，有时不遵守严格的碱基配对原则，除A-U、G-C外，还可有其它配对方式

?

通用性：低等和高等生物（病毒、细菌及真核）共用同一套遗传密码（线粒体、叶绿体除外）。

2.氨基酸的搬运工具——tRNA

一种tRNA可携带一种氨基酸；而一种氨基酸可由数种tRNA携带 功能如下

? 氨基酸臂??与氨基酸结合

? DHU环???与氨酰-tRNA合成酶结合 ? 反密码环??识别密码子

? TψC环??.与核糖核蛋白体结合

3.核糖体的活性部位P375

至少四个：mRNA结合部位、AA-tRNA结合部位（A位）、肽基tRNA结合部位（P位）、肽键形

成部位（转肽酶中心-E部位）此外还有负责肽链延伸的各种延伸因子结合部位

蛋白质合成如何转移 ? ? ? ?

注册：氨酰-tRNA进入A位

成肽：P位酰基与A位氨基反应（转肽酶）

转位、脱落：肽酰-tRNA和起始氨酰-tRNA由A位移至P位，A位留空 移位：去氨酰-tRNA通过E位脱出

方向：N端→C端（肽链）；5′端→3′端（mRNA）

4.分子伴侣P379

又叫监护分子：一类特殊的蛋白质，一类在序列上没有相关性但有共同功能的蛋白质，细胞核

内能与组蛋白结合并能介导核小体有序组装的核质素，它们在细胞内帮助其他含多肽的结构完成正确的组装，而且在组装完毕后与之分离，不构成这些蛋白质结构执行功能时的组份

功能：防止新生肽链错误的折叠和聚合

帮助或促进肽链快速地折叠成正确的三维结构，并成熟为具有完整结构和功能的蛋白质

糖代谢

1.糖代谢的概况

还原性辅酶Ⅰ：NADH烟酰胺腺嘌呤二核苷酸， 还原性辅酶Ⅱ：NADPH烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸 ，

2.糖酵解作用（无氧氧化）

概念：葡萄糖在无氧条件下,分解成丙酮酸并释放出能量生成ATP的过程。 糖酵解的反应部位：胞浆 糖酵解分为2个阶段 ? 第一阶段

葡萄糖通过磷酸化分解为三碳糖，形成两分子甘油醛-3-磷酸的过程。 消耗2个ATP，启动反应。 ? 第二阶段

两分子甘油醛-3-磷酸转变为两分子丙酮酸。 产生4个ATP分子。

葡萄糖

1.己糖激酶：不可逆，消耗ATP 6-磷酸葡萄糖 2.己糖异构酶 可逆 6-磷酸果糖

3 .磷酸果糖激酶 不可逆 消耗ATP 磷酸己糖 1,6-二磷酸果糖 4. 醛缩酶 可逆

醛缩酶 两分子磷酸丙糖最终形成 磷酸丙糖异构酶 3-磷酸甘油醛

5. 3-磷酸甘油醛脱氢酶 可逆，产生辅酶I

6. 磷酸甘油酸激酶 底物水平的磷酸化 可逆 产生ATP

8. 烯醇化酶

7.磷酸甘油酸变位酶

9.丙酮酸激酶 不可逆 产生ATP磷酸化

10.继续无氧的条件下，辅酶I作用于丙酮酸产生乳酸，辅酶II，可逆

反应全过程中有三步不可逆的反应

底物水平磷酸化：物质在生物氧化过程中，常生成一些含有高能键的化合物，而这些化合物可

直接偶联ATP或GTP的合成，这种产生ATP等高能分子的方式

磷酸甘油酸激酶、丙酮酸激酶

3. 丙酮酸的去路

丙酮酸有3种主要的去路：

1、在大多数情况下，丙酮酸可以通过氧化脱羧（丙酮酸脱氢酶系）形成乙酰CoA，然后乙酰

CoA进入柠檬酸循环；产生辅酶I

2、在某些微生物中，丙酮酸可以转化为乙醇，这一过程称之酒精发酵；不可逆

丙酮酸脱羧酶(不存在于动物细胞中)催化丙酮酸脱羧产生乙醛，乙醛在醇脱氢酶催化下被NADH还原成乙醇。消耗辅酶I

3、在某些环境条件下（如缺氧），它可以还原为乳酸

丙酮酸接受酵解代谢过程中产生的NADH，使NADH重新氧化为NAD+，以确保反应的继续进行 乳酸可以通过血液进入肝、肾等组织内，重新转变成丙酮酸，再合成葡萄糖和肝糖元，或进入三羧酸循环氧化。

4.糖酵解的生理意义

1. 是机体在缺氧情况下获取能量的有效方式。 2. 是某些细胞在氧供应正常情况下的重要供能途径。

3.形成多种重要的中间产物，为氨基酸、脂类合成提供碳骨架； 4.为肌肉收缩迅速提供能量

5. 糖酵解的调节

关键酶：① 己糖激酶 ② 磷酸果糖激酶 ③ 丙酮酸激酶 调节方式：① 别构调节 ② 共价修饰调节

6.糖的有氧氧化

概念：在机体氧供充足时，葡萄糖彻底氧化成H2O和CO2，并释放出能量的过程。是机体主要供能方式。 部位：胞液及线粒体

C6H12O6 + 6O2 → 6 CO2 + 6 H2O + 30/32 ATP

反应过程：第一阶段：糖酵解途径 第二阶段：丙酮酸的氧化脱羧

第三阶段：三羧酸循环 第四阶段：氧化磷酸化 1、葡萄糖---丙酮酸（胞浆）

葡萄糖 + NAD+ + 2ADP +2Pi → 2（丙酮酸+ ATP + NADH+ H+ ）

辅酶I去路：有氧 2、丙酮酸的氧化脱羧

丙酮酸进入线粒体，氧化脱羧为乙酰辅酶A (乙酰CoA)。生成1个CO2

丙酮酸脱氢酶复合体的组成

E1：丙酮酸脱氢酶

E2：二氢硫辛酰胺转乙酰酶 E3：二氢硫辛酰胺脱氢酶

3、三羧酸循环

柠檬酸循环，这是因为循环反应中的第一个中间产物是一个含三个羧基的柠檬酸。由于Krebs

正式提出了三羧酸循环的学说，故此循环又称为Krebs循环，它由一连串反应组成。

所有的反应均在线粒体中进行。

消耗一分子乙酰CoA，

经四次脱氢，二次脱羧，一次底物水平磷酸化。 生成，2分子CO2， 1分子GTP\\ATP。

关键酶有：柠檬酸合酶、α-酮戊二酸脱氢酶复合体、异柠檬酸 1分子FADH2，3分子NADH+H+进入氧化磷酸化生成11个ATP

柠檬酸合酶

异柠檬酸脱氢酶

脱羧

琥珀酰辅酶A合成酶 磷酸化 4. 氧化磷酸化

H+ + e 进入呼吸链彻底氧化生成H2O 的同时ADP偶联磷酸化生成ATP。

氧化磷酸化指在细胞内的有机分子经氧化分解形成CO2和H2O，并释放出能量使ADP转变成ATP的过程。

α-酮戊二酸脱氢酶复合体 脱羧 5.有氧氧化的生理意义

1、是一般状况下机体获得能量的主要方式（1分子G-32ATP）；

2、是三大营养物质（糖、脂肪和氨基酸）在体内氧化功能的共同途径，也是它们代谢联系的互变枢纽； 3、与体内其他代谢途径有着密切的联系，为其它物质代谢提供小分子前体； 调节方式: 变构调节 别构抑制剂：乙酰CoA; NADH; ATP 别构激活剂：AMP; ADP; NAD+

共价修饰调节

NADH/NAD+;ATP/ADP;柠檬酸

6. 巴斯德效应：指有氧氧化抑制糖酵解的现象。

有氧时，NADH+H+进入线粒体内氧化，丙酮酸进入线粒体进一步氧化而不生成乳酸; 缺氧时，酵解途径加强，NADH+H+在胞浆浓度升高，丙酮酸作为氢接受体生成乳酸。

7.磷酸戊糖途径

指由葡萄糖生成磷酸戊糖及NADPH+H+，前者再进一步转变成3-磷酸甘油醛和6-磷酸果糖的反应过程。 底物:6磷酸葡萄糖

重要中间产物:NADPH和磷酸核糖 终产物: 3-磷酸甘油醛和6-磷酸果糖 细胞定位：胞 液 反应过程可分为二个阶段

第一阶段：氧化反应：生成磷酸戊糖，NADPH+H+及CO2 第二阶段：非氧化反应

基团转移反应 ：每3分子6-磷酸葡萄糖同时参与反应，在一系列反应中，通过3C、4C、6C、7C等演变阶段，最终生成3-磷酸甘油醛和6-磷酸果糖。

3-磷酸甘油醛和6-磷酸果糖，可进入酵解途径。因此，磷酸戊糖途径也称磷酸戊糖旁路

(pentose phosphate shunt)。

总反应：3×6-磷酸葡萄糖 + 6 NADP+ → 2×6-磷酸果糖+3-磷酸甘油醛

+6NADPH+H++3CO2

8. 磷酸戊糖途径的生理意义

1、为核苷酸的生成提供核糖

2、提供NADPH作为供氢体参与多种代谢反应 （1）. NADPH是体内许多合成代谢的供氢体

（2）. NADPH参与体内的羟化反应，与生物合成或生物转化有关 （3）. NADPH可维持GSH的还原性 磷酸戊糖途径的调节

6-磷酸葡萄糖脱氢酶：此酶为磷酸戊糖途径的关键酶，其活性的高低决定6-磷酸葡萄糖进入

磷酸戊糖途径的流量。

此酶活性主要受NADPH/NADP+比值的影响，比值升高则被抑制，降低则被激活。另外NADPH对

该酶有强烈抑制作用。

9.糖 异生

指从非糖化合物转变为葡萄糖或糖原的过程。 主要在肝、肾细胞的胞浆及线粒体 主要有乳酸、甘油、氨基酸、丙酮酸、丙酸

糖异生途径指从丙酮酸生成葡萄糖的具体反应过程。 糖异生的生理意义

（一）在饥饿情况下维持血糖浓度的相对恒定 ?

保证某些主要依赖葡萄糖供能的组织的功能具有重要意义

（二）有利于乳酸的再利用

葡萄糖在肌肉组织中经糖的无氧酵解产生的乳酸，可经血循环转运至肝脏，再经糖的异生作用

生成葡萄糖后转运至肌肉组织加以利用，这一循环过程就称为乳酸循环（Cori循环）。

2分子乳酸异生为1分子葡萄糖需6分子ATP。

生理意义① 乳酸再利用，避免了乳酸的损失。 ② 防止乳酸的堆积引起酸中毒。

10. 激素的调节作用

1、胰高血糖素的作用 2、胰岛素的作用

11.血糖，指血液中的葡萄糖。

血糖水平恒定的生理意义

保证重要组织器官的能量供应，特别是某些依赖葡萄糖供能的组织器官。 ? ?

脑组织不能利用脂肪酸，正常情况下主要依赖葡萄糖供能； 红细胞没有线粒体，完全通过糖酵解获能；

?

1.脂肪的水解

骨髓及神经组织代谢活跃，经常利用葡萄糖供能

脂类代谢

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/94lo.html