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环境生物化学

氨基酸;分子中同时含有氨基和羧基的有机化合物(或分子中含有氨基的羧酸),叫氨基酸。

两性电解质;氨基酸分子既含有酸性的-COOH,又含有碱性的-NH2。

前者能提供质子变成-COO-,后者能接受质子变成-NH+3。

因此,被称为两性电解质。

等电点;使分子处于兼性分子状态,在电场中不迁移(分子的净电荷为零)的pH值,称为该分子的等电点。

茚三酮反应;在加热条件下,氨基酸或肽与茚三酮反应生成蓝紫色(与脯氨酸反应生成黄色)化合物的反应。

构型;一个有机分子中各个原子特定的空间排布。

这种排布不经过共价键的断裂和重新形成是不会改变的。

蛋白质的一级结构;是指肽链中的氨基酸种类、数量和排列顺序,它是由编码它的基因决定的。

不同蛋白质具有不同的一级结构。

其内容包括:(1)多肽链的数目;(2)每一条多肽链中末端氨基酸的种类;(3)链内和链间二硫键的位置和数目;(4)多肽链中氨基酸的数目、种类和排列顺序。

蛋白质的超二级结构:指二级结构的组合,已知的超二级结构有三种基本形式:αα,βαβ,βββ。

二级结构是通过骨架上的羰基和酰胺基团之间形成的氢键维持的。

结构域:在蛋白质三级结构内的独立折叠单元。

结构域通常都是几个超二级结构单元的组合。

蛋白质的三级结构:蛋白质分子处于它的天然折叠状态的三维构象。

三级结构是在二级结构的基础上进一步盘绕、折叠形成的。

蛋白质的四级结构:多亚基蛋白质的三维结构。

实际上是具有三级结构的多肽链(亚基)以适当方式聚合所呈现出的三维结构。

盐溶:在蛋白质水溶液中,加入少量的中性盐,如硫酸铵、硫酸钠、氯化钠等,会增加蛋白质分子表面的电荷,增强蛋白质分子与水分子的作用,从而使蛋白质在水溶液中的溶解度增大。

这种现象称为盐溶。

凝胶电泳:以凝胶为介质,在电场作用下分离蛋白质或核酸等分子的分离纯化技术。

大多数蛋白质中氮的含量较恒定,平均为16%,如测得1克样品含氮量为10mg,则蛋白质含量为6.25g。

蛋白质的二级结构最基本的有两种类型,它们是α-螺旋结构和β-折叠结构。

α-螺旋结构是由同一肽链的_C=O_和_N=H_间的氢键维持的,螺距为0.54nm,每圈螺旋含3.6个氨基酸残基,每个氨基酸残基沿轴上升高度为0.15n m。

天然蛋白质分子中的α-螺旋大多属于右手螺旋(旋光性)。

维持蛋白质一级结构的化学键有肽键和二硫键;维持二级结构靠氢键;维持三级结构和四级结构靠次级键,其中包括氢键;离子键;疏水键;范德华力。

电泳法分离蛋白质的原理,是在一定的pH条件下,不同蛋白质的带电荷量、分子大小和分子形状不同,因而在电场中移动的方向和速率不同,从而使蛋白质得到分离。

变性蛋白质的主要特征是生物活性改变,其次是物理化学性质改变和溶解度降低。

蛋白质主要构象的结构单元包括α-螺旋;β-折叠;β-转角;无规卷曲。

蛋白质的一级结构内容:蛋白质一级结构指蛋白质多肽链中氨基酸残基的排列顺序。

因为蛋白质分子肽链的排列顺序包含了自动形成复杂的三维结构所需要的全部信息,一级结构决定其高级结构。

蛋白质的空间结构:蛋白质的空间结构是指蛋白质分子中原子和基团在三维空间上的排列、分布及肽链走向。

蛋白质的空间结构决定蛋白质的功能。

空间结构与蛋白质各自的功能是相适应的。

α-螺旋结构;β-折叠结构:多肽链主链绕中心轴旋转,形成棒状螺旋结构,每个螺旋含有3.6个氨基酸残基,共有13个原子。

螺距为0.54nm,氨基酸之间的轴心距为0.15nm;α-螺旋结构的稳定主要靠链内氢键,每个氨基酸的N-H与前面第四个氨基酸的C=O 形成氢键;天然蛋白质的α-螺旋结构大多为右手螺旋。

β-折叠结构又称为β-片层结构,它是肽链主链或某一肽段的一种相当伸展的结构,多肽链呈扇面状折叠。

(1)两条或多条几乎完全伸展的多肽链(或肽段)侧向聚集在一起,通过相邻肽链主链上的氨基和羰基之间形成的氢键连接成片层结构并维持结构的稳定。

(2)氨基酸之间的轴心距为0.35nm(反平行式)和0.325nm (平行式)。

(3)β-折叠结构有平行排列和反平行排列两种。

蛋白质的变性作用和复性作用:蛋白质变性作用是指在某些因素的影响下,蛋白质分子的空间构象被破坏,并导致其性质和生物活性改变的现象。

(1)生物活性丧失,变性后的蛋白质将失去其生物活性。

如酶丧失催化活性;(2)物理性质发生改变,包括:溶解度降低,因为疏水侧链基团暴露;结晶能力丧失;分子形状改变(3)化学性质发生改变,分子结构伸展松散,易被蛋白酶分解。

醛糖:一类单糖,该单糖中氧化数最高的碳原子(指定为C-1)是个醛基。

单糖:由三个或更多碳原子组成的具有经验公式(CH2O)n的简单糖。

多糖:20个以上的单糖通过糖苷键连接形成的聚合物。

糖异生作用:非糖物质(如丙酮酸,乳酸,甘油,生糖氨基酸等)转变为葡萄糖的过程。

机体内只有肝,肾能通过糖异生补充血糖。

发酵:厌氧有机体把糖酵解生成NADH中的氢交给丙酮酸脱羧后的产物乙醛,使之生成乙醇的过程称之为酒精发酵。

如果将氢交给丙酮酸丙生成乳酸则叫乳酸发酵。

变构调节:是指某些调节物能与酶的调节部位结合使酶分子的构象发生改变,从而改变酶的活性,称酶的变构调节。

糖酵解途径:糖酵解途径指糖原或葡萄糖分子分解至生成丙酮酸的阶段,是体内糖代谢最主要途径。

糖原:由葡萄糖分子聚合而成的含有许多分支的大分子高聚物,呈聚集的颗粒状存在于肝和骨骼肌的细胞液中。

糖的有氧氧化;糖的有氧氧化指葡萄糖或糖原在有氧条件下氧化成水和二氧化碳的过程并产生能量。

是糖氧化的主要方式。

所有的单糖都具有还原性,双糖中有些糖具有还原性,有些糖无还原性。

乳糖和麦芽糖是还原糖,而蔗糖是非还原糖。

糖的主要功能有:能源,结构,信息传递。

同分异构体主要包括:结构异构,立体异构,几何异构,旋光异构,差向异构。

结构最简单的糖是:甘油醛,二羟丙酮。

碳水化合物是自然界存在很广泛的一类物质,是食物的主要成分之一。

由碳、氢、氧三种元素组成。

碳水化合物又称糖。

碳水化合物分单糖、二糖、低聚糖、多糖四类。

乳酸脱氢酶在体内有5种同工酶,其中肌肉中的乳酸脱氢酶对丙酮酸亲和力特别高,主要催化丙酮酸→乳酸反应。

参与α-酮戊二酸氧化脱羧反应的辅酶为TPP,NAD+,FAD,CoA和硫辛酸。

合成糖原的前体分子是UDP-葡萄糖,糖原分解的产物是G-1-P。

糖类除了作为能源之外,它还与生物大分子间_识别_有关,也是合成蛋白质,核酸,脂肪等的碳骨架的供体。

三羧酸循环以乙酰CoA与草酰乙酸缩合成含有三个羧基的柠檬酸开始,故称为三羧酸循环。

也称为柠檬酸循环。

乙酰CoA进入三羧酸循环被完全氧化分解为CO2放出体外,同时释放能量。

生理学意义,(1)为机体提供大量能量。

(2)三羧酸循环是糖、脂肪、蛋白质及其他有机物质代谢的联系枢纽。

(3)三羧酸循环是三大物质分解代谢共同的最终途径。

乙酰CoA不仅是糖有氧分解的产物,同时也是脂肪酸和氨基酸代谢的产物,因此三羧酸循环是三大营养物质的最终代谢通路。

磷酸戊糖途径的特点:葡萄糖在体内可由此途径生成核糖-5-磷酸。

核糖-5-磷酸是合成核酸和核苷酸的原料,又由于核酸参与蛋白质的生物合成,所以在损伤后修补、再生的组织中,此途径进行的比较活跃;途径中生成的NADPH+H+是脂肪酸合成等许多反应的供氢体,所以在脂类合成旺盛的脂肪组织、哺乳期乳腺、肾上腺皮质、睾丸等组织中磷酸戊糖途径比较活跃;磷酸戊糖途径与糖有氧分解及糖无氧分解相互联系。

糖分解代谢可按EMP-TCA途径进行,也可按磷酸戊糖途径,决定因素是能荷水平,能荷低时糖分解按EMP-TCA途径进行,能荷高时可按磷酸戊糖途径。

糖酵解与糖异生的差别是糖酵解过程中的三个关键酶由糖异生的四个关键酶代替催化反应。

作用部位:糖异生在胞液和线粒体;糖酵解则全部在胞液中进行。

糖无氧分解作用:己糖激酶;磷酸果糖激酶;丙酮酸激酶。

糖异生作用:葡萄糖-6-磷酸酶;果糖-1,6-二磷酸酶;丙酮酸羧化酶,磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶。

丙酮酸氧化脱羧反应机制:丙酮酸在线粒体中氧化脱羧生成乙酰CoA,此反应由丙酮酸脱氢酶复合体催化,该复合体由丙酮酸脱氢酶、二氢硫辛酸转乙酰基酶和二氢硫辛酸脱氢酶3种酶在空间上高度组合形成。

这3种酶在结构上形成一个有秩序的整体,使得丙酮酸氧化脱羧这一复杂反应得以相互协调依次有序地进行。

这一过程受细胞内ATP/ADP或ATP/AMP的影响。

当细胞消耗ATP以致ATP水平降低,ADP和AMP浓度升高时,丙酮酸脱氢酶复合体被激活,从而加速有氧分解,补充ATP。

反之,当细胞内ATP含量丰富时,复合体活性降低,氧化磷酸化亦减弱。

糖原合成过程中需要的酶有:己糖激酶、磷酸葡萄糖变位酶、UDP-葡萄糖焦磷酸化酶、糖原合酶和糖原分支酶。

DNA的双螺旋结构特点有:两条反相平行的多核苷酸链围绕同一中心轴互绕;碱基位于结构的内侧,而亲水的糖磷酸主链位于螺旋的外侧,通过磷酸二酯键相连,形成核酸的骨架;碱基平面与轴垂直,糖环平面则与轴平行。

两条链皆为右手螺旋;双螺旋的直径为2nm,碱基堆积距离为0.34nm,每对螺旋由10对碱基组成;碱基按A=T,G≡C配对互补,彼此以氢键相连系。

维持DNA结构稳定的力量主要是碱基堆积力;双螺旋结构表面有两条螺形凹沟,一大一小。

在DNA中,G代表鸟嘌呤脱氧核苷酸,C胞嘧啶脱氧核苷酸。

而在RNA中,G代表鸟嘌呤核苷酸,C胞嘧啶核苷酸。

与DNA变性、复性这一性质有关的分子生物学技术聚合酶链式反应(PCR),核酸杂交技术和DNA测序技术DNA的主要理化学性质:水解;酸碱性质;紫外吸收;变性、复性与杂交DNA的变性和复性:DNA变性是DNA双链解链分离成两条单链的现象。

而DNA复性是变性DNA 在适当条件下,两条彼此分开的单链重新按照碱基互补配对原则形成双链结构的过程。

Tm值:双链DNA融解彻底变成单链DNA的温度范围的中点温度。

Tm值与G-C含量有正比关系。

RNA和DNA彻底水解后的产物(碱基不同,核糖不同)。

单纯酶是基本组成成分仅为氨基酸的一类酶。

结合酶由酶蛋白和辅助因子两部分构成。

酶反应特点:反应条件温和、催化效率高、高度专一性和酶活可调控性等特点。

酶的专一性可分为相对专一性、绝对专一性和立体异构专一性。

米氏常数(Km值):米氏常数用Km值表示,是酶的一个重要参数。

Km值是酶反应速度(V)达到最大反应速度(Vmax)一半时底物的浓度(单位M或mM)。

米氏常数是酶的特征常数,只与酶的性质有关,不受底物浓度和酶浓度的影响。

米氏方程:V=Vmax[S]/(Km+[S])全酶:由酶蛋白与辅助因子结合而成的具有活性的完整的酶分子,称作全酶。

酶原:酶的无活性前体,通常在有限度的蛋白质水解作用后,转变为具有活性的酶。

活化能:从初始反应物(初态)转化成活化状态(过渡态)所需的能量称为活化能。

结合蛋白酶类必需由酶蛋白和辅酶(辅基)相结合后才具有活性,前者的作用是决定酶的促反应的专一性(特异性),后者的作用是传递电子、原子或基团即具体参加反应。

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