生物学复习笔记普通生物学于兰州大学继续教育学院生命科学学院生物学基地班2013/7/3生物学化学部分：、 糖是多羟基醛或多羟基酮，而糖类是糖及其衍生物、或水解时能产生这些化合物的物质的总称。、 实验式为(CH2O)n、碳水化合物（carbohydrate）、 糖类的作用：1. 作为生物体的结构成分2. 作为生物体内的主要能源物质3. 在生物体内转变为其他物质4. 作为细胞识别的信息分子、 直链淀粉分子量约1万-200万，平均250-260个D-葡萄糖分子，以a（14）糖苷键聚合而成。呈螺旋结构，遇碘显蓝色。在天然淀粉中约有20-30%的淀粉为直链淀粉。支链淀粉中除了a（14）糖苷键构成糖链以外，在分支点处存在a（16）糖苷键，遇碘显紫红色。在天然淀粉中约有70-80%的淀粉为支链淀粉。支链淀粉的分子量较直链淀粉大得多，一般平均由6000个D-葡萄糖残基组成，分子量为1百万左右。、 直链淀粉的二级结构是一个左手螺旋，每圈螺旋含6个残基，螺距0.8nm，直径1.4nm。碘分子正好能嵌入螺旋中心，每圈可容纳一个碘分子（I 2），通过朝向圈内的羟基氧（提供未共享电子对）和碘（提供空轨道）之间的相互作用形成稳定的深蓝色淀粉碘络合物。产生特征性的蓝色需要约36个即6圈葡萄糖残基。支链淀粉螺旋（约2530个残基）中的短串碘分子比直链淀粉螺旋中的长串碘分子吸收更短波长的光，因此支链淀粉遇碘呈紫色到紫红色。、 糖蛋白（glycoproteins）寡糖结合到蛋白质上形成糖蛋白。许多膜内在蛋白和分泌蛋白是糖蛋白。、 蛋白聚糖（Proteoglycan）蛋白聚糖是一类特殊的糖蛋白，由一条或多条糖胺聚糖链和一个核心蛋白共价连接而成。蛋白聚糖是细胞表面或细胞外基质的大分子。蛋白聚糖分子有较强的亲水性，分子内间隙中和分子周围结合着相当量的水分子。、 氨基酸的通式： 、 常见氨基酸： 、氨基酸的甲醛滴定曲线：由于加甲醛与氨基酸的氨基反应，减弱了氨基的碱性，使得滴定终点向中性pH偏移，由pH12左右降低到pH9左右，正好是酚酞指示剂的变色区域 、蛋白质的水解：（1）酸水解：用6 mol/L HCl或4 mol/L H2SO4回流20h左右可使蛋白质完全水解。酸水解不引起消旋作用，得到的是L-氨基酸。但色氨酸被完全破坏，丝氨酸和苏氨酸有一小部分被分解，同时天冬酰胺和谷氨酰胺的酰胺基被水解下来。（2）碱水解：与5 mol/L NaOH共沸1020h可使蛋白质完全水解。碱水解导致多数氨基酸破坏，并引起消旋作用，得到的是D-和L-氨基酸的混合物。碱水解引起精氨酸脱氨，生成鸟氨酸和尿素。但色氨酸是稳定的。（3）酶水解：不同的蛋白酶有不同的切割特异性，需要几种酶共同作用才能使蛋白质完全水解。酶水解常用于产生肽段。、20种常见氨基酸的平均分子量为138；组成蛋白质的氨基酸的平均分子量为128； 每个氨基酸残基的平均分子量为110、蛋白质结构的组织层次：一级结构指的是多肽链的氨基酸序列二级结构指的是多肽链借助于氢键排列成有规律的、局部的结构三级结构是指多肽链借助各种非共价键弯曲、折叠成具有特定走向的紧密球状构象四级结构指的是寡聚蛋白质亚基间的结合，亚基间不同的排列方式会形成不同的构象。、肽是两个至数百个氨基酸之间由肽键连接而成的线状聚合物。一条肽链是有方向性的，肽链的一端具有游离的氨基，称其为N端；另一端具有游离的羧基，称其为C端。有少数小分子量的肽，其首尾也缩合成肽键，成为环肽。、肽键共振的结果限制肽键的自由旋转，给肽主链的每一个氨基酸残基只保留两个自由度。组成肽基的4个原子和2个相邻的C原子倾向于共平面，形成所谓的多肽主链的酰胺平面（amideplane）或称肽平面（peptide plane）。 CN 键的长度为0.133nm，比正常的 CN 单键（0.145nm）短，但比典型的 C=N 键（0.125nm）长。估计肽基中的 CN 键具有约40%的双键性质，而 C=O 键具有40%的单键性质，在室温下足以防止 CN 键旋转。杂化的中间态酰胺带有0.28个净正电荷，羰基带有0.28个净负电荷，肽键具有永久偶极。、在某一pH下，肽中各可解离基团解离得到的净电荷为0，这个pH就是该肽的等电点。、单克隆抗体的制备方法：用目的抗原免疫小鼠，取小鼠脾脏制成B淋巴细胞悬液；繁殖小鼠骨髓瘤细胞；将制得的B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合，产生杂交瘤细胞；转移到只有杂交瘤细胞才能生长的培养基中进行选择性培养；用ELISA法筛选出能分泌目的抗体的单克隆杂交瘤细胞株；扩大培养，从培养液中提取纯化单克隆抗体。18、肌肉收缩： 19、蛋白质测序：酶水解肽链成短的肽段。采用两套以上的酶水解方法，得到互相重叠的肽段。分离纯化这些肽段，并鉴定各肽段的C末端氨基酸及N末端氨基酸。测定各肽段的序列。确定天冬酰胺、谷氨酰胺以及链内或链间二硫键的位置。拼出完整肽链的序列。N末端分析：二硝基氟苯法（DNFB法）：用DNFB（Sanger试剂）与肽链N末端的氨基反应，生成DNP多肽或DNP蛋白质。然后水解肽链，分离得到DNP氨基酸，纸层析、薄层层析或HPLC分离鉴定。丹磺酰氯法（DNS法）：与DNFB法类似，由于丹磺酰氯有强烈荧光，灵敏度比DNFB法高100倍。苯异硫氰酸酯法（Edman降解法）：肽链与PITC（Edman试剂）反应生成PTC多肽（苯氨基硫甲酰多肽）或PTC蛋白质，在酸性有机溶剂中加热时，N末端的PTC氨基酸发生环化，生成苯乙内酰硫脲的衍生物（PTH氨基酸）并从肽链上脱落下来，除去N末端氨基酸后剩下的肽链仍然是完整的。分离PTH氨基酸并鉴定。肽链可用于鉴定下一个氨基酸，所以此法可以用于测序。氨肽酶法：根据游离氨基酸出现的时间顺序分析N末端氨基酸。值得注意是不同的N末端氨基酸水解的速度不同，有时难以分析。C末端分析：肼解法：蛋白质或多肽与无水肼加热发生肼解。反应中除C末端氨基酸以游离形式存在外，其它氨基酸都转变成相应的氨基酸酰肼。反应中生成的氨基酸酰肼可与苯甲醛作用变成水不溶性的二苯基衍生物而沉淀。上清液中游离的C末端氨基酸借助DNFB法或DNS法鉴定。肼解过程中，天冬酰胺、谷氨酰胺、半胱氨酸被破坏不易测出，精氨酸转变成鸟氨酸。还原法：肽链C末端的氨基酸可用硼氢化锂还原成相应的氨基醇，肽链水解后层析鉴定。羧肽酶法：目前常用的有4种羧肽酶：A、B、C和Y。羧肽酶A能释放除Pro、Arg和Lys之外的任何一种C末端氨基酸；羧肽酶B只能水解以碱性氨基酸Arg和Lys为C末端的氨基酸；羧肽酶C和Y可以释放任何一种C末端氨基酸。二硫桥的断裂：先加8mol/L尿素或6mol/L盐酸胍使蛋白质变性，再用氧化法或还原法断裂二硫键。还原法产生的巯基要用烷基化试剂如碘乙酸保护起来，以免重新形成二硫键。氨基酸组成的分析：酸水解分析除色氨酸外的其它氨基酸，碱水解分析色氨酸。为了准确分析酸水解中被部分破坏的Ser、Thr、Tyr、Cys的量，酸水解24、48、72小时后，分析这些氨基酸的量，然后外推至0时得到这些氨基酸不被破坏时的量。分析酸水解液中NH3的量，得出有多少个Asn + Gln。氨基酸的分析：离子交换柱层析分离，茚三酮染色，比色定量。 20、稳定蛋白质三维结构的作用力主要是一些所谓弱的相互作用，或称非共价键和次级键，包括氢键、范德华力、疏水作用和盐键（离子键）。这些弱的相互作用也是稳定核酸构象、生物膜结构的作用力。此外，共价的二硫键在稳定某些蛋白质的构象方面也起着重要的作用21、螺旋（helix）：螺旋是右手螺旋，螺旋中每个碳的角和角分别在57和47附近，每圈螺旋占3.6个氨基酸残基，沿螺旋轴方向上升0.54nm。每个残基绕轴旋转100，沿轴上升0.15nm。残基的侧链伸向外侧，不计侧链基团的螺旋直径为0.5nm。相邻螺圈之间形成氢键，氢键的取向几乎与螺旋轴平行。从N末端出发，氢键是由每个肽基的C=O与其前面第3个肽基的NH之间形成的。由氢键封闭的环是13元环，因此螺旋也称为3.613螺旋。22、R基太大也不能形成螺旋，如多聚亮氨酸。脯氨酸的CN键和CN都不能旋转，而且不具有酰胺氢，不能形成链内氢键。因此，多肽链中只要出现脯氨酸，螺旋即被中断，产生一个“结节”（kink）23、折叠片（pleated sheet）：侧链基团都垂直于折叠片的平面，并交替地从平面上下二侧伸出。折叠片有两种形式，一种是平行式（parallel），另一种是反平行式（antiparallel），氢键在股间形成。折叠片中的每条肽链称为折叠股或股（strand）。24、转角（turn）：由于甘氨酸缺少侧链，在转角中能很好地调整其它残基的空间障碍，因此甘氨酸是形成转角最合适的氨基酸。脯氨酸具有固定的角，在一定程度上迫使转角形成。25、无规卷曲（random coil)：无规卷曲泛指那些没有明确的、有规律的二级结构的肽链区段。26、结构域（domain）是多肽链在二级结构或超二级结构的基础上形成三级结构的局部折叠区，它是相对独立的紧密球状实体。结构域是球状蛋白质的独立折叠单位。27、结构域大体可分为 4 类：反平行螺旋结构域（全结构），平行或混合型折叠片结构域（，结构），反平行折叠片结构域（全结构），富含金属或二硫键结构域（不规则小蛋白结构）。28、蛋白质变性的实质是分子中的次级键被破坏，引起天然构象发生重大变化，但一级结构保持不变。蛋白质变性过程中，往往发生下列现象：1生物活性丧失：催化活性、运输功能、运动功能、与其它物质结合的功能等丧失。2一些侧链基团暴露：结构变得松散。3一些物理化学性质改变：聚集、沉淀、粘度增加、旋光及紫外吸收改变。4生物化学性质改变：易受蛋白酶水解。29、变性剂（denaturing agent）尿素和盐酸胍能与主链竞争形成氢键，破坏蛋白质的二级结构。还能增加疏水基团在水中的溶解度，破坏蛋白质的三级结构。SDS（Sodium Dodecyl Sulfate，十二烷基硫酸钠，注意：不是SodiumDodecyl Sulfonate，十二烷基磺酸钠）也是蛋白质的变性剂，它也是破坏蛋白质分子内的疏水作用。30、有些酶仅由蛋白质组成，也有些酶除了蛋白质外，还有其它成分，后者称为缀合蛋白质。对于属缀合蛋白质的酶来说，其蛋白质部分称为脱辅酶（apoenzyme），与其结合的非蛋白质成分称为辅因子（cofactor），二者结合后称为全酶（holoenzyme）。31、酶学委员会根据酶反应的类型，把酶分为6大类，即氧化还原酶类、转移酶类、水解酶类、裂合酶类、异构酶类、连接酶类（也叫合成酶类），分别以1,2,3,4,5,6编号32、DNA分子双螺旋模型具有以下特征：（1）两条反向平行的多核苷酸链围绕同一中心轴相互缠绕，两条链均为右手螺旋。（2）嘌呤与嘧啶碱位于双螺旋的内侧，磷酸与核糖形成的主链在外侧，碱基平面与纵轴垂直，糖环平面与纵轴平行。两条链的配对偏向一侧，形成一条大沟和一条小沟。（3）双螺旋的平均直径为2nm，两个相邻的碱基对之间相距的高度，即碱基堆积距离为0.34nm，两个核苷酸之间的夹角为36。因此，沿中心轴每旋转一