生物化学及细胞生物学部分整理 - 图文

生物化学

一、 糖类

种类 植物 乳糖 动物 共有 丙糖，五碳糖，葡萄糖（六碳糖） 单糖 果糖（六碳糖，最甜的糖） 半乳糖（六碳糖） 二糖 蔗糖，麦芽糖，纤维二糖 蔗糖：1葡萄糖+1果糖 麦芽糖：2α-D-葡萄糖 纤维二糖：2β-D-葡萄糖 乳糖：1葡萄糖+1半乳糖 淀粉：n个α-葡萄糖 纤维素：n个β-葡萄糖

多糖 淀粉，纤维素，果胶，琼脂 糖原，壳多糖（几丁质）

葡萄糖都是以α-1，4糖苷键（直链）和α-1，6糖苷键（支链）相连。

单糖均有还原性（属还原性糖）

多糖均没有还原性（属非还原性糖） 寡糖（主要是二糖和三糖）：①有还原性：麦芽糖，纤维二糖，异麦芽糖，乳糖 ②没有还原性：蔗糖，棉子糖

【例】下列糖中不具还原能力的是 （ ） A.葡萄糖 B.乳糖 C.蔗糖 D.麦芽糖 答案：C

葡萄糖在合成糖原的时候，每加上1个葡萄糖残基需消耗2个高能磷酸键

二、 蛋白质

蛋白质N含量平均为16%（凯式定N法）

氨基酸残基的数目=蛋白质分子量/110

溶液的pH值低于某氨基酸的等电点时，则该氨基酸带净正电荷，在电场中向阴极移动。若溶液的pH值高于某氨基酸的等电点时，则该氨基酸带净负电荷，在电场中向阳极移动。

酸性氨基酸：PI=1/2（PK1+PKR） 中性氨基酸：PI=1/2（PK1+PK2） 碱性氨基酸：PI=1/2（PK2+PKR）

蛋白质的最大吸收值在280nm处，核酸的紫外吸收最大吸收值在260nm附近

（一）、 一部分较重要的归纳（具体可见精英教案P1075）

1.按R基化学结构分类 ①脂肪族氨基酸（不全）

酸性氨基酸（带负电）：天冬氨酸（Asp），谷氨酸（Glu）

碱性氨基酸（正电）：赖氨酸（Lys），精氨酸（Arg），组氨酸（His） 含硫氨基酸：半胱氨酸（可形成二硫键）（Cys），甲硫氨酸（Met） 含羟基氨基酸：丝氨酸（Ser），苏氨酸（Thr） 含酰胺基氨基酸：天冬酰胺（Asn），谷氨酰胺（Gln）

②芳香族氨基酸：苯丙氨酸（Phe），酪氨酸（Tyr），色氨酸（Trp） ③杂环族氨基酸：组氨酸（His），脯氨酸（Pro） 2.、按R基极性分类

①极性氨基酸（11种）：酸性氨基酸（2种），碱性氨基酸（3种），含羟基氨基酸（2种），含酰胺基氨基酸（2种），酪氨酸（Tyr），半胱氨酸（Cys） ②非极性氨基酸（9种）：Gly(甘), Ala（丙）, Val（缬）, Leu（亮）, lle（异亮）, Met（甲硫）, Phe（苯丙）, Pro（脯）, Trp（色）

芳香族氨基酸在280nm波长附近有最大的紫外吸收率

His咪唑基是PKR在7.0附近的唯一氨基酸，在生理PH下具有较大的缓冲能力 20种蛋白质氨基酸在可见光区域皆没有光吸收

Gly没有旋光性

Pro、羟脯氨酸与茚三酮反应生成黄色物质，其他生成紫色物质 Pro不能用氨基酸通式来表示

Pro、羟脯氨酸可中断?-螺旋

Pro形成的肽键可以是反式的也可以是顺式的，一般是顺式的 酪氨酸（Tyr）在体内可以转变成肾上腺素 必需氨基酸是对人和动物而言的

组成谷胱甘肽的氨基酸有谷氨酸，半胱氨酸，甘氨酸

【例】在氨基酸的分类中，下面哪一个氨基酸属于芳香族氨基酸（2010联赛）

A.丙氨酸 B.丝氨酸 C.色氨酸 D.亮氨酸

测定一个五肽的氨基酸序列的最好方法是：Eadam降解法

蛋白质α-螺旋结构的特点：天然蛋白质多为右手螺旋，每隔3.6个氨基酸螺旋上升一圈，每个氨基酸残基上升高度为0.15nm

双缩脲反应检测蛋白质，取决于完整的肽链 蛋白质的性质：（1）两性电解质，PH=PI时，蛋白质溶解度最小

（2）胶体性质 （3）紫外吸收特性 （4）变性作用 （5）变构作用 氨基酸性质：（1）两性解离，PI=PH

肽链的断裂——酶解法和化学裂解法 酶解法

化学裂解法：

（二）、氨基酸的化学反应

1. α-NH2参加的反应

（1）.α-NH2与2,4-二硝基氯苯（DNFB）或FDNB反应生成DNP-氨基酸（黄色） (DNFB又称为Sanger试剂，Sanger法鉴定多肽链N末端氨基酸)

（2）.α-NH2与苯异硫氰酸酯（PITC）反应

（这一反应是Edrnan法鉴定多肽或蛋白质N末端氨基酸的基础，在蛋白质氨基酸顺序分析方面占重要地位）

2. α-COOH参加的反应 氨基酸-COOH成盐成酯后，-COOH既被保护，而-NH2的活性得到加强，故-NH2的酰基化，羟基化需在碱性溶液中进行

3. α-NH2和α-COOH共同参加的反应

（1）可与茚三酮反应生成紫色物质（Pro和羟脯氨酸生成黄色物质），此反应长用于氨基酸定性定量测定。多肽可与茚三酮反应生成蓝紫色物质，但肽越大，灵敏度越差，蛋白质也有此颜色反应。

（2）成肽反应

4.侧链R基参加的反应（具体可见精英教案p1082）

肽的化学反应

1. 茚三酮反应

2. 双缩脲反应：含有两个或两个以上肽键的多肽和蛋白质可与碱性铜试剂发生双缩脲反

应，生成紫红色化合物（此反应可测定蛋白质含量）

蛋白质的颜色反应可见 精英教案P1103

【例】12．双缩脲反应主要用来定性或定量测定下列哪些项？ （2分）（2011联赛） A．氨基酸 B．多肽 C．糖 D．脂 E．蛋白质 答案：BE

化学键 共价键 非共价键（次级键） 肽键 二硫键 氢键 疏水键 盐键 范德华力 一级结构 ＋ ＋ — — — — 二级结构 — — ＋ — — — 三级结构 — — ＋ ＋ ＋ ＋ 四级结构 — — ＋ ＋ ＋ ＋

二级结构五种类型：α-螺旋，β-折叠（伸展的肽链结构，肽键平面折叠成齿状，可由两条以上多肽链顺向或逆向平行排列而成），β-转角，β-凸起，无规卷曲 超二级结构：三种基本组合：αα，βαβ，βββ

结构域：四种：全α结构域（反平行螺旋束），α,β结构域，全β结构域，富含金属或二硫键的结构域

蛋白质结构中，二硫键的数目多，蛋白质结构的稳定性就越强。在生物体内起保护作用的皮、角、毛发的蛋白质中，二硫键最多。

指甲、毛发以及有蹄类的蹄、角、羊毛等的成分都是呈α–螺旋的纤维蛋白，又称α–角蛋白。

蚕丝、蛛丝中的β–角蛋白

肽键部分具有双键的性质，不可自由旋转，肽键上4个原子与相邻两个α-C原子构成肽键平面

蛋白质变性过程中不会破坏肽键

导致DNA变性的因素有温度，PH，压力等，适度和光线亮度不会引起DNA变性 蛋白质变性后会出现溶解度变小，构象发生改变（但构型不会发生改变）

（三）、蛋白质分离提纯鉴定（具体可见精英教案P1104）

一般原则：

前处理（将组织细胞捣碎）

粗分级（处理大量蛋白样品，浓缩蛋白液）（盐析法，等电点法，有机溶剂分级沉淀法） 细分级（凝胶过滤层析，离子交换层析，吸附层析，亲和层析） 电泳法鉴定

结晶（进一步提纯）

蛋白质混合物的分离方法：

（一）根据分子大小不同

1.透析——利用蛋白质分子不能透过半透膜的性质（将提纯的蛋白液装在半透膜的透析袋里，放在dH2O中进行透析，透析外液可以更换，直至透析袋内无机盐降至最低值）

超过滤——利用压力或离心力，强使H2O和其他小分子通过半透膜，而蛋白质留在膜上 2.密度梯度区带离心 蛋白质颗粒密度，质量大的即沉降得快，沉降到与其自身密度相等的介质梯度时即停止不前。从而达到分离蛋白质的目的

3.凝胶过滤层析（又叫分子排阻层析，分子筛层析）（还可用于测定蛋白质分子量） 将凝胶颗粒放在适宜的溶剂中浸泡，使其充分膨胀，装入层析柱内。 加入待分离的蛋白质混合物

以同一溶剂洗脱：比凝胶网孔大的分子不能进入凝胶珠孔内，就快速流出。比网孔小的分子能进入凝胶珠网状结构，流速缓慢。从而分离分子大小不同的蛋白质 （二）根据溶解度差别

1.蛋白质等电点沉淀：可调节不同的PH值使蛋白质处于PI时，其所带静电荷为“0”，蛋白质分子容易结聚沉淀。（此时沉淀出的蛋白质具有天然构象，可再溶于适当的缓冲容积） 2.蛋白质的盐溶和盐析：中性盐对蛋白质的溶解度有显著影响，常用中性盐有（NH4）2SO4，MgSO4，NaCl

低浓度时可增加蛋白质溶解度——盐溶

高浓度时很多蛋白质可从溶液中沉淀出来——盐析（具体原因可参见精英教案P1105） （盐析后蛋白质处于天然构象，可再溶解）

3.有机溶剂分级沉淀法：一些有机溶剂，如甲醇，乙醇，丙酮等，可使蛋白质在水中溶解度显著降低，控制有机溶剂浓度可分级沉淀蛋白质。（沉淀出的蛋白质常伴随变性，不可再溶解）低温操作且缩短处理时间可使变形速度减慢（具体原因可参见精英教案P1106） 4.温度对蛋白质溶解度的影响：0-40℃，大部分球状蛋白溶解度随温度升高而增加 40-50℃以上，大部分蛋白质不稳定，开始变性 蛋白质的分离纯化一般在0℃或更低温度下进行。

（三）根据电荷不同

1.电泳——在外电场作用下，带电颗粒向着与其电性相反的电极移动

所带静电荷数量越多，颗粒越小，越接近球形，在电场中泳动速度越快，反之越慢 聚丙烯酰胺凝胶电泳（PAGE），广泛用于蛋白质，酶，核酸等生物分子的分离，定性，定量及少量的制备

采用SDS-PAGE测定蛋白质的分子量。SDS-蛋白质复合物的泳动速度主要取决于分子量 等电聚焦是在聚丙烯酰胺凝胶中掺入两性电解质载体，在电场中可自动形成PH梯度。蛋白质移向并聚焦（停留）在与其等电点相等的PH梯度处。等电聚焦具有很高的分辨率，适于同功酶的鉴定，可以分开PI有0.02PH差异的蛋白质

双向电泳是等电聚焦和SDS-PAGE的组合。利用等电点进行第一项分离，然后利用分子量进行第二项分离 2.离子交换层析：蛋白质等生物大分子不能进入树脂交联结构，故不能在一般的树脂上分离，而纤维素和凝胶具有松散的网状结构，较大的表面积，大分子可以自由通过，交换容量比树脂大，洗涤条件温和，回收率高。

蛋白质对离子交换剂的结合律取决于彼此相反电荷的吸引力。而盐的存在可以降低离子交换介质与蛋白质相反电荷的静电吸引力。改变洗脱液中的盐离子浓度和PH，可使蛋白质按离子交换剂亲和力的大小依次洗脱出来，结合力最小的蛋白质最先洗脱出来。

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