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生物化学笔记完整版

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第一章绪论

一、生物化学概念：

生物化学（biochemistry)是利用化学原理及方法去探讨生命一门科学，它是介于化学、生物学及物理学之间一门边缘学科。

二、生物化学发展：

1．叙述生物化学阶段：是生物化学发展萌芽阶段，其主要工作是分析和研究生物体组成成分以及生物体分泌物和排泄物。

2．动态生物化学阶段：是生物化学蓬勃发展时期。就在这一时期，人们基本上弄清了生物体内各种主要化学物质代谢途径。

3．分子生物学阶段：这一阶段主要研究工作就是探讨各种生物大分子结构及其功能之间关系。

三、生物化学研究主要方面：

1．生物体物质组成：高等生物体主要由蛋白质、核酸、糖类、脂类以及水、无机盐等组成，此外还含有一些低分子物质。

2．物质代谢：物质代谢基本过程主要包括三大步骤：消化、吸收→中间代谢→排泄。其中，中间代谢过程是在细胞内进行，最为复杂化学变化过程，它包括合成代谢，分解代谢，物质互变，代谢调控，能量代谢几方面内容。

3．细胞信号转导：细胞内存在多条信号转导途径，而这些途径之间通过一定方式方式相互交织在一起，从而构成了非常复杂信号转导网络，调控细胞代谢、生理活动及生长分化。

4．生物分子结构及功能：通过对生物大分子结构理解，揭示结构及功能之间关系。

5．遗传及繁殖：对生物体遗传及繁殖分子机制研究，也是现代生物化学及分子生物学研究一个重要内容。

第二章蛋白质结构及功能

一、氨基酸：

1．结构特点：氨基酸(aminoacid)是蛋白质分子基本组成单位。构成天然蛋白质分子氨基酸约有20种，除脯氨酸为α-亚氨基酸、甘氨酸不含手性碳原子外，其余氨基酸均为L-α-氨基酸。

2．分类：根据氨基酸R基团极性大小可将氨基酸分为四类：①非极性中性氨基酸(8种)；②极性中性氨基酸(7种)；③酸性氨基酸(Glu和Asp)；④碱性氨基酸(Lys、Arg和His)。

二、肽键及肽链：

肽键(peptidebond)是指由一分子氨基酸α-羧基及另一分子氨基酸α-氨基经脱水而形成共价键(-CO-NH-)。氨基酸分子在参及形成肽键之后，由于脱水而结构不完整，称为氨基酸残基。每条多肽链都有两端：即自由氨基端(N端)及自由羧基端(C端)，肽链方向是N端→C端。

三、肽键平面(肽单位)：

肽键具有部分双键性质，不能自由旋转；组成肽键四个原子及其相邻两个α碳原子处在同一个平面上，为刚性平面结构，称为肽键平面。

四、蛋白质分子结构：

蛋白质分子结构可人为分为一级、二级、三级和四级结构等层次。一级结构为线状结构，二、三、四级结构为空间结构。

1．一级结构：指多肽链中氨基酸排列顺序，其维系键是肽键。蛋白质一级结构决定其空间结构。

2．二级结构：指多肽链主链骨架盘绕折叠而形成构象，借氢键维系。主要有以下几种类型：

⑴α-螺旋：其结构特征为：①主链骨架围绕中心轴盘绕形成右手螺旋；②螺旋每上升一圈是3.6个氨基酸残基，螺距为0.54nm；③相邻螺旋圈之间形成许多氢键；④侧链基团位于螺旋外侧。

影响α-螺旋形成因素主要是：①存在侧链基团较大氨基酸残基；②连续存在带相同电荷氨基酸残基；③存在脯氨酸残基。

⑵β-折叠：其结构特征为：①若干条肽链或肽段平行或反平行排列成片；②所有肽键C=O和N—H形成链间氢键；③侧链基团分别交替位于片层上、下方。

⑶β-转角：多肽链180°回折部分，通常由四个氨基酸残基构成，借1、4残基之间形成氢键维系。

⑷无规卷曲：主链骨架无规律盘绕部分。

3．三级结构：指多肽链所有原子空间排布。其维系键主要是非共价键（次级键）：氢键、疏水键、范德华力、离子键等，也可涉及二硫键。

4．四级结构：指亚基之间立体排布、接触部位布局等，其维系键为非共价键。亚基是指参及构成蛋白质四级结构而又具有独立三级结构多肽链。

五、蛋白质理化性质：

1．两性解离及等电点：蛋白质分子中仍然存在游离氨基和游离羧基，因此蛋白质及氨基酸一样具有两性解离性质。蛋白质分子所带正、负电荷相等时溶液pH值称为蛋白质等电点。

2．蛋白质胶体性质：蛋白质具有亲水溶胶性质。蛋白质分子表面水化膜和表面电荷是稳定蛋白质亲水溶胶两个重要因素。

3．蛋白质紫外吸收：蛋白质分子中色氨酸、酪氨酸和苯丙氨酸残基对紫外光有吸收，以色氨酸吸收最强，最大吸收峰为280nm。

4．蛋白质变性：蛋白质在某些理化因素作用下，其特定空间结构被破坏而导致其理化性质改变及生物活性丧失，这种现象称为蛋白质变性。引起蛋白质变性因素有：高温、高压、电离辐射、超声波、紫外线及有机溶剂、重金属盐、强酸强碱等。绝大多数蛋白质分子变性是不可逆