生物競(jìng)賽

生物化學(xué)部分（一）細(xì)胞的化學(xué)成分 水、無(wú)機(jī)鹽、糖類、脂類、蛋白質(zhì)、核酸、酶、維生素和輔酶（一）水：結(jié)合水、自由水 ；自由水比例增加時(shí)，代謝活躍；結(jié)合水含量增加，代謝下降，細(xì)胞和生物體的抗寒、抗熱、抗旱性則會(huì)提高。（二） 無(wú)機(jī)鹽1、構(gòu)成組織或生物體某些復(fù)雜化合物的重要組成成分2、對(duì)細(xì)胞的滲透壓和pH值起著重要的調(diào)節(jié)作用3、參與調(diào)節(jié)生物體的代謝活動(dòng) （三）糖類（單糖、寡糖、多糖、糖復(fù)合物） 1、單糖1） 單糖是最簡(jiǎn)單的糖，不能被水解為更小的單位。單糖通常含有3、4、5、6或7個(gè)碳原子，分別稱為丙糖、丁糖、戊糖、已糖和庚糖。天然存在的單糖一般都是D-構(gòu)型。單糖分子既可以開(kāi)連形式存在，也可以環(huán)式結(jié)構(gòu)形式存在，在環(huán)式結(jié)構(gòu)中如果第一位碳原子上的OH與第二位碳原子的-OH在環(huán)的同一面，稱為-型；如果-OH是在環(huán)的兩面，稱-型。（2）生物體中重要的單糖 丙糖 如甘油醛（醛糖）和二羥丙酮（酮糖） 戊糖 戊糖中最重要的有核糖（醛糖）、脫氧核糖（醛糖）和核酮糖（酮糖） 己糖 葡萄糖、果糖和半乳糖 2、寡糖：最多的寡糖是雙糖，如麥芽糖、蔗糖、纖維二糖、乳糖 3、多糖（1）淀粉 直鏈淀粉是-D-葡萄糖基以-1,4-苷連接的多糖鏈，其空間構(gòu)象卷曲成螺旋形，每一回轉(zhuǎn)為6個(gè)葡萄糖基。支鏈淀粉分子中除有-1.4-糖苷鍵的糖鏈外，還有-1,6-糖苷鍵連接的分支處，每個(gè)分支平均含2030個(gè)葡萄糖基。淀粉有呈色反應(yīng)，直鏈淀粉遇碘呈為藍(lán)色，支鏈淀粉遇碘呈為紫紅色。 （2）糖原 -D-葡萄糖基以-1,4-糖苷鍵連接而成的，但糖原的分支比支鏈淀粉多，糖原遇碘變?yōu)榧t褐色（3）纖維素 由-D-葡萄糖基借-1,4-糖苷鍵連接的沒(méi)有分支的同多糖。 （4）幾丁質(zhì)（甲殼素） 昆蟲(chóng)和甲殼類外骨骼的主要成分為幾丁質(zhì)，是N-乙酰-D-氨基葡萄糖以-1,4-糖苷鍵縮合成的同多糖。（5）糖胺聚糖（粘多糖） 是一種由重復(fù)的二糖單位組成的線狀多聚物。二糖重復(fù)單位中，一種為N-乙酰-D-葡糖胺或N-乙酰-D-半乳糖胺，而另一種是D-葡萄糖醛酸。一些糖胺聚糖中，一個(gè)或多個(gè)羥基被硫酸酯化。糖胺聚糖主要有透明質(zhì)酸、硫酸軟骨素、硫酸皮膚素、硫酸角質(zhì)素、肝素以及硫酸乙酰肝素。（四）脂類不溶于水，但能溶于非極性有機(jī)溶劑； O元素含量低，C、H元素含量高 ，徹底氧化后可以放出更多能量 1、三酰甘油（脂肪） 天然脂肪酸都是L-型 ；動(dòng)物脂肪大多富含飽和脂肪酸，在室溫下為固態(tài)，植物油含大量油酸和亞油酸，在室溫下為液態(tài) ；哺乳動(dòng)物和人，亞油酸和亞麻酸為必需脂肪酸 (不飽和脂肪酸）2、磷脂（甘油磷脂） 磷脂酸是最簡(jiǎn)單的磷脂，分子中的H為膽堿、膽胺、絲氨酸所取代，則分別成為卵磷脂、腦磷脂，絲氨酸磷脂等。通常磷脂分子中的2個(gè)脂肪酸總有一個(gè)是不飽和的，因此2個(gè)脂肪酸鏈不是平行并列的，其中一個(gè)（不飽和脂肪酸）總是有折彎。 3、類固醇：基本結(jié)構(gòu)是環(huán)戊烷多氫菲。最熟知的是膽固醇，膽固醇是動(dòng)物膜和神經(jīng)髓鞘的主要成份。性激素、維生素D和腎上腺皮質(zhì)激素也都屬于類固醇。 4、萜類：由不同數(shù)目的異戊二烯連接而成的分子。維生素A（視黃醇）、維生素E、維生素K、類胡蘿卜素都是萜類。-類胡蘿卜素裂解就成2個(gè)維生素A，維生素A可氧化成視黃醛，對(duì)動(dòng)物感光活動(dòng)有重要作用。5、蠟：由高碳脂肪酸和高碳醇或固醇所形成的脂，它存在于皮膚、毛皮、羽毛、樹(shù)葉、昆蟲(chóng)外骨骼中，起保護(hù)作用。（五）蛋白質(zhì)1、蛋白質(zhì)的原元素組成：氮的含量在多種的蛋白質(zhì)比較接近，平均為16%，因此用凱氏（kjelahl）法定N，受檢物質(zhì)中含蛋白質(zhì)量為N含量的6。25倍 。 2、蛋白質(zhì)的氨基酸組成（1）氨基酸的結(jié)構(gòu)天然蛋白質(zhì)中存在的氨基酸都是L-a-氨基酸 （2）氨基酸的分類：根據(jù)R基因極性不同，氨基酸可分為：非極性氨基酸（9種）；極性不帶電荷氨基酸（6種）；極性帶負(fù)電荷氨基酸（2種）；極性帶正電荷氨基酸（3種） 必需氨基酸和非必需氨基酸：必需氨基酸包括亮氨酸、異亮氨酸、纈氨酸、蘇氨酸、蛋氨酸、色氨酸、賴氨酸、苯丙氨酸等8種。精氨酸和組氨酸為半必需氨基酸（3）氨基酸的主要理化性質(zhì)一般的物理性質(zhì)：-氨基酸呈無(wú)色結(jié)晶，熔點(diǎn)高，一般在2000C以上。易溶于酸、堿，但不溶于有機(jī)溶劑。 兩性解離和等電點(diǎn)等電點(diǎn)某一氨基酸處于凈電荷為零的兼性離子狀態(tài)時(shí)的介質(zhì)pH，用pl表示中性氨基酸的羧基解離程度大于氨基，故其pI偏酸，pI值略小于7.0；酸性氨基酸的羧基解離程度更大，pI明顯小于7.0；堿性氨基酸的氨基解離程度明顯大于羧基等，故其pI大于7.0；在一定的pH條件下，氨基與羧基的解離程度相等，靜電荷為零，此時(shí)溶液的pH即為其等電點(diǎn)。紫外吸收光譜：色氨酸最大吸收波長(zhǎng)為279nm，酪氨酸最大吸收波長(zhǎng)278nm，苯丙氨酸最大吸收波長(zhǎng)為259nm重要的化學(xué)反應(yīng)：a-氨基能與茚三酮反應(yīng)產(chǎn)生藍(lán)紫色沉淀（脯氨酸和羥脯氨酸則產(chǎn)生黃色沉淀）；a-氨基可與亞硝酸反應(yīng)產(chǎn)生氮?dú)猓?jì)算出氨基酸的量；a-氨基還很容易與2，4-二硝基氟苯（DNFB）生成2，4-二硝基氟苯氨基酸（DNP-氨基酸），a-氨基還可以與異硫氰酸苯脂（PITC）反應(yīng)最后產(chǎn)生苯硫乙內(nèi)酰硫脲衍生物（PTH）。一些氨基酸的R基團(tuán)能與特殊的試劑發(fā)生呈色反應(yīng)。3、蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu) 3、蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu) 1）一級(jí)結(jié)構(gòu)：蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)又稱為初級(jí)結(jié)構(gòu)或化學(xué)結(jié)構(gòu)，是指蛋白質(zhì)分子內(nèi)氨基酸的排列順序 （2）二級(jí)結(jié)構(gòu)：指多肽鏈本身繞曲折疊成有規(guī)律的結(jié)構(gòu)或構(gòu)象。這種結(jié)構(gòu)是以肽鏈內(nèi)或肽鏈間的氫鍵來(lái)維持的。-螺旋 ：多肽鏈中氨基酸殘基以1000的角度圍繞螺旋軸心盤(pán)旋上升，每3.6個(gè)殘基就旋轉(zhuǎn)一圈，螺距為0.54nm；右手旋轉(zhuǎn)；多肽鏈內(nèi)的氫鍵由肽鏈中一個(gè)肽鍵的-CO的氧原子與第四個(gè)肽鍵的-NH的氫原子組成，每個(gè)氫鍵所形成的環(huán)內(nèi)共有13個(gè)原子，這種螺旋稱為3.613（角、羊毛等成分都是此螺旋的 纖維蛋白）-折疊 ：平行式、反平行式。鄰近兩鏈以相反或相同方向平行排列成片層狀。兩個(gè)氨基酸殘基之間的軸心距離為0.35nm，-折疊結(jié)構(gòu)的氫鍵是由兩條肽鏈中的一條的-CO基與另一條-NH基之間所形成。（蠶絲、蛛絲）-轉(zhuǎn)角 蛋白質(zhì)分子的多肽鏈上經(jīng)常出現(xiàn)1800的回折，在這種肽鏈的回折角上就是轉(zhuǎn)角結(jié)構(gòu)，它是由第一個(gè)氨基酸殘基的-CO與第四個(gè)氨基酸殘基的-NH之間形成氫鍵。自由回轉(zhuǎn) 是指沒(méi)有一定規(guī)律的松散結(jié)構(gòu)，酶的功能部位常常處于這種構(gòu)象區(qū)域里。（4）三級(jí)結(jié)構(gòu)：維持三級(jí)結(jié)構(gòu)的作用力主要是一些次級(jí)鍵，包括氫鍵、鹽鍵、疏水鍵和范德華力等。 （5）四級(jí)結(jié)構(gòu)：具有三級(jí)結(jié)構(gòu)的亞單位通過(guò)氫鍵、鹽鍵、疏水鍵和范德華力等弱作用力聚合而成的特定構(gòu)象。 維系蛋白質(zhì)分子的一級(jí)結(jié)構(gòu)：肽鍵、二硫鍵 維系蛋白質(zhì)分子的二級(jí)結(jié)構(gòu)：氫鍵 維系蛋白質(zhì)分子的三級(jí)結(jié)構(gòu)：疏水相互作用力、氫鍵、范德華力、鹽鍵 維系蛋白質(zhì)分子的四級(jí)結(jié)構(gòu)：范德華力、鹽鍵a鹽鍵（離子鍵 ） b氫鍵 c疏水相互作用力 d 范德華力 e二硫鍵 f 酯鍵3、蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)（1）膠體性質(zhì) ：布朗運(yùn)動(dòng)、丁達(dá)爾現(xiàn)象、不能通過(guò)半透膜；蛋白質(zhì)顆粒比較穩(wěn)定，不易沉淀 （2）兩性電解質(zhì) （3）沉淀反應(yīng)：破壞蛋白質(zhì)的水膜及中和蛋白質(zhì)的電荷出現(xiàn)沉淀現(xiàn)象。高濃度鹽類（如硫酸銨、硫酸鈉、氯化鈉等，稱為鹽析），有機(jī)溶劑（如酒精、丙酮），重金屬鹽（如硝酸銀、醋酸鉛、三氯化鐵等），某些酸類（如苦味酸、單寧酸等）。（4）變性 ：使其分子的空間結(jié)構(gòu)改變，導(dǎo)致其理化性質(zhì)、生物活性都發(fā)生改變。不發(fā)生一級(jí)結(jié)構(gòu)的破壞；而主要發(fā)生氫鍵、疏水鍵的破壞。生物活性喪失，溶解度降低。化學(xué)因素有強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、重金屬離子、尿素、酒精、丙酮等；物理因素有加熱震蕩或攪拌、超聲波、紫外線及X射線照射等。（5）紫外吸收： 280nm的紫外光下，有最大吸收峰。是由于肽鏈中酪氨酸和色氨酸的R-基團(tuán)引起的。 4、蛋白質(zhì)的分類 （1）蛋白質(zhì)的化學(xué)分類 ： 簡(jiǎn)單蛋白質(zhì)和結(jié)合蛋白質(zhì) （1）色蛋白：由簡(jiǎn)單蛋白與色素物質(zhì)結(jié)合而成。如血紅蛋白、葉綠蛋白和細(xì)胞色素等。（2）糖蛋白：由簡(jiǎn)單蛋白與糖類物質(zhì)組成。如細(xì)胞膜中的糖蛋白等。（3）脂蛋白：由簡(jiǎn)單蛋白與脂類結(jié)合而成。 如血清a-，b-脂蛋白等。（4）核蛋白：由簡(jiǎn)單蛋白與核酸結(jié)合而成。如細(xì)胞核中的核糖核蛋白等。（5）色蛋白：由簡(jiǎn)單蛋白與色素結(jié)合而成。如血紅素、過(guò)氧化氫酶、細(xì)胞色素c等。（6）磷蛋白：由簡(jiǎn)單蛋白質(zhì)和磷酸組成。如胃蛋白酶、酪蛋白、角蛋白、彈性蛋白、絲心蛋白等（2）蛋白質(zhì)的功能分類 結(jié)構(gòu)蛋白、收縮蛋白、貯藏蛋白、防御蛋白、轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白、信號(hào)蛋白和酶 （五）核酸1、核酸的組成成分（1）戊糖：-D-核糖和 -D-2-脫氧核糖，都是-呋喃型的。（3）核苷：戊糖C-1的羥基與嘧啶堿N-1或嘌呤堿N-9上的氫縮合連接成共價(jià)的-N-糖苷鍵。5-核糖尿嘧啶，是C-1是與尿嘧啶的第5個(gè)碳原子相連，假尿苷，用符號(hào) 表示。(為C-C連接）4)核苷酸:核苷酸是核苷的磷酸酯。2-、3-和5-核苷酸。3-和5-脫氧核苷酸。生物體內(nèi)的游離核苷酸多為5-核苷酸5)體內(nèi)重要的游離核苷酸及其衍生物5-核苷二磷酸類及5-核苷三磷酸類:ATP供能，GTP是蛋白質(zhì)合成過(guò)程中所需要的，而dATP、dGTP、dTTP和dCTP則是DNA合成所需要的原材料 環(huán)狀核苷酸：5環(huán)狀腺苷酸（cAMP） 2、核酸的結(jié)構(gòu)（1）DNA的結(jié)構(gòu)一級(jí)結(jié)構(gòu)：3,5-磷酸二酯鍵 二級(jí)結(jié)構(gòu) A、分子由兩條多脫氧核苷酸鏈反向平行(一條鏈?zhǔn)?,5,，另一條鏈為5,3,)， 圍繞著同一個(gè)軸，右手盤(pán)旋成一個(gè)右平行螺旋結(jié)構(gòu)，螺旋的直徑為2nm；B、磷酸和脫氧核糖在螺旋體的外側(cè)，通過(guò)磷酸二酯鍵連結(jié)形成DNA分子的骨架；C、堿基對(duì)位于螺旋體內(nèi)側(cè)，按A與T，C與G配對(duì)，A-T對(duì)有2個(gè)氫鍵，C-G對(duì)有3個(gè)氫鍵，堿基平面與縱軸垂直，每個(gè)堿基對(duì)間相隔0.34nm旋轉(zhuǎn)方向相差360，因此繞中心軸每旋轉(zhuǎn)一圈有10個(gè)核苷酸，每隔3.4nm重復(fù)出現(xiàn)同一結(jié)構(gòu)；D、螺旋表面有一條大溝和一條小溝，這兩條溝對(duì) DNA和蛋白質(zhì)的相互識(shí)別是很重要的。DAN雙螺旋結(jié)構(gòu)很穩(wěn)定，有3種化學(xué)鍵維持：互補(bǔ)堿基之間的氫鍵，堿基對(duì)之間的堿基堆集力，以及主鏈上帶負(fù)電的磷酸溶液陽(yáng)離子之間的離子鍵，其中堿基堆集力起主要作用。三級(jí)結(jié)構(gòu)：DNA的三級(jí)結(jié)構(gòu)是指雙螺旋DNA的扭曲或再螺旋。超螺旋是DNA三級(jí)結(jié)構(gòu)的基本形式（2）RNA的結(jié)構(gòu)一級(jí)結(jié)構(gòu)二級(jí)結(jié)構(gòu)三級(jí)結(jié)構(gòu) tRNA的三葉形的二級(jí)結(jié)構(gòu)變成三級(jí)結(jié)構(gòu)為倒L型，tRNA發(fā)揮生物功能以其倒L型三級(jí)結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)。3、核酸的性質(zhì)1）一般理化性質(zhì)：核酸既有磷酸基，又有堿性基團(tuán)，是兩性電解質(zhì)，因磷酸的酸性強(qiáng)，通常表現(xiàn)為酸性。DNA為白色纖維狀固體，RNA為白色粉末，都微溶于水，不溶于一般有機(jī)溶劑，常用乙醇從溶液中沉淀核酸。D-核糖與濃鹽酸和苔黑酚（甲基間苯二酚）共熱產(chǎn)生綠色，D-2-脫氧核糖 與酸和二苯胺一同加熱產(chǎn)生藍(lán)紫色。（2）核酸的紫外吸收性質(zhì)：核酸中的嘌呤和嘧啶環(huán)的共軛體系強(qiáng)烈吸收260290nm波段紫外光，最大吸收值在260nm處（3）核酸的變性和復(fù)性 分子雜交：在退火條件下，不同來(lái)源的DNA互補(bǔ)區(qū)形成氫鍵，或DNA單鏈和RNA鏈的互補(bǔ)區(qū)形成DNA-RNA雜合雙鏈的過(guò)程。探針：用放射性同位素或熒光標(biāo)記的DNA或RNA片段原位雜交技術(shù)：直接用探針與菌落或組織細(xì)胞中的核酸雜交，未改變核酸所在的位置。點(diǎn)雜交：將核酸直接點(diǎn)在膜上，再與核酸雜交。Southern印跡法：將電泳分離后的DNA片段從凝膠轉(zhuǎn)移到硝酸纖維素膜上，再進(jìn)行雜交Northern印跡法：將電泳分離后的RNA吸印到纖維素膜上再進(jìn)行分子雜交。（六）酶1、酶促反應(yīng)的特點(diǎn) 2、酶的化學(xué)組成：?jiǎn)渭兠负徒Y(jié)合酶 3、酶的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：必需基團(tuán) 、活性中心 （結(jié)合部位、催化部位 ）（3）“鑰匙鎖”學(xué)說(shuō)和“誘導(dǎo)契合”學(xué)說(shuō)（4）使酶具有高催化效率的因素：鄰近定向效應(yīng)、 “張力”和“形變” 、酸堿催化 、共價(jià)催化 米氏方程 1913年，德國(guó)化學(xué)家Michaelis和Menten根據(jù)中間產(chǎn)物學(xué)說(shuō)對(duì)酶促反映的動(dòng)力學(xué)進(jìn)行研究，推導(dǎo)出了表示整個(gè)反應(yīng)中底物濃度和反應(yīng)速度關(guān)系的著名公式，稱為米氏方程。Km 米氏常數(shù)Vmax 最大反應(yīng)速度 米氏常數(shù)Km的意義: 由米氏方程可知，當(dāng)反應(yīng)速度等于最大反應(yīng)速度一半時(shí),即V = 1/2 Vmax, Km = S 上式表示,米氏常數(shù)是反應(yīng)速度為最大值的一半時(shí)的底物濃度。 因此,米氏常數(shù)的單位為mol/L。 不同的酶具有不同Km值，它是酶的一個(gè)重要的特征物理常數(shù)。 Km值只是在固定的底物，一定的溫度和pH條件下，一定的緩沖體系中測(cè)定的，不同條件下具有不同的Km值。 Km值表示酶與底物之間的親和程度：Km值大表示親和程度小，酶的催化活性低; Km值小表示親和程度大,酶的催化活性高。 2）六大酶類的特征 氧化還原酶：催化氧化還原反應(yīng)的酶。 反應(yīng)通式:AH2+B A+BH2 如琥珀酸脫氫酶、醇脫氫酶、多酚氧化酶