北京农学院（824）生物化学2021年初试大纲.pdf

### 生物化学知识点详解 #### 一、生物化学概述 - **生物化学研究的基本内容**： - 生物化学是一门研究生物体内发生的化学过程及其原理的学科。 - 主要涉及生物大分子如蛋白质、核酸、碳水化合物、脂质等的结构、功能以及它们在细胞中的相互作用。 - **生物化学的发展简史**： - 早期阶段主要关注物质的化学组成和生物体内的简单化学变化。 - 随着技术的进步，特别是20世纪以来，生物化学逐渐成为一门独立而成熟的学科，研究范围也扩展到了分子水平的生物过程。 #### 二、蛋白质化学 - **蛋白质的概念与生物学意义**： - 蛋白质是由氨基酸组成的生物大分子，参与几乎所有细胞的功能活动。 - 它们作为酶、结构成分、激素、抗体等，在生命活动中起着关键作用。 - **氨基酸**： - **基本结构和性质**：氨基酸由氨基、羧基、氢原子和一个侧链（R基团）组成。 - **根据R基团极性分类**：可将20种氨基酸分为非极性、极性不带电荷、带正电荷、带负电荷等几类。 - **三字符**：每种氨基酸都有一个三字符表示法，用于简化书写和交流。 - **蛋白质的结构与功能**： - **肽的概念及理化性质**：肽是由两个或多个氨基酸通过肽键连接而成的分子。 - **蛋白质的初级结构**：指蛋白质中氨基酸的线性排列顺序。 - **蛋白质的高级结构**： - **二级结构**：包括α螺旋和β折叠等； - **超二级结构**：是指几个相邻的二级结构单元组合形成的特定结构； - **结构域**：蛋白质中相对独立的功能或结构单元； - **三级结构**：整条肽链所有原子的空间排布； - **四级结构**：具有两个或多个亚基的蛋白质，亚基间的空间排布和相互作用。 - **蛋白质结构与功能的关系**：蛋白质的功能与其三维结构密切相关。 - **蛋白质的理化性质**： - **相对分子质量**：通过SDS-PAGE等方法测定。 - **两性电离及等电点**：蛋白质在不同pH条件下可以带正电或负电。 - **胶体性质**：蛋白质在水中形成稳定的分散体系。 - **紫外吸收特征**：蛋白质含有色氨酸和酪氨酸等氨基酸，在280nm处有较强的紫外吸收。 - **变性及复性**：在极端条件下蛋白质的三维结构会发生改变，有时可通过温和条件恢复原状。 - **蛋白质的分离与纯化**： - **抽提原理及方法**：通常采用盐溶液或缓冲液来溶解蛋白质。 - **主要方法**： - **电泳**：基于蛋白质的电荷和大小差异进行分离； - **层析**：包括凝胶过滤层析、离子交换层析等多种技术； - **离心**：利用离心力分离不同密度的组分。 - **定量方法**：如Bradford法、Lowry法等。 #### 三、核酸化学 - **核酸的种类和组成单位**： - **DNA**：双链螺旋结构，由脱氧核糖、磷酸基团和四种碱基组成。 - **RNA**：单链结构，由核糖、磷酸基团和四种碱基组成。 - **核酸的分子结构**： - **DNA**： - **一级结构**：碱基序列； - **二级结构**：双螺旋模型； - **三级结构**：环状DNA、超螺旋等。 - **RNA**： - **tRNA**：三叶草结构，含有反密码子； - **mRNA**：携带遗传信息的信使RNA； - **rRNA**：构成核糖体的主要成分。 - **核酸的理化性质**： - **一般性质**：如溶解度、稳定性等。 - **紫外吸收特征**：DNA和RNA在260nm处有最大吸收峰。 - **变性及复性**：加热等条件下结构发生改变，冷却后可部分恢复。 - **核酸的分离纯化**： - 使用酚/氯仿提取、乙醇沉淀等方法从细胞中提取DNA和RNA。 #### 四、酶 - **酶的基本概念和作用特点**： - 酶是具有催化活性的蛋白质，能显著降低化学反应所需的活化能。 - 特点包括高度专一性、高效性、受多种因素影响等。 - **酶的国际分类和命名**： - 根据催化反应类型的不同，将酶分为六大类，并给予相应编号。 - **酶的作用机制**： - **活性中心**：酶分子中与底物结合并催化反应的部分。 - **专一性和高效性机制**：通过特定的结合位点和过渡态稳定化实现。 - **影响酶促反应速度的主要因素**： - 温度、pH值、底物浓度、酶浓度等。 - **别构酶和共价修饰酶**： - **别构酶**：酶的活性受到调节物的影响。 - **共价修饰酶**：通过共价修饰改变酶的活性状态。 - **同工酶**：具有相同催化功能但结构不同的酶。 - **维生素和辅酶**： - 许多酶需要维生素衍生物作为辅因子才能发挥功能。 - **酶的分离纯化**： - 使用层析、离心等技术从细胞或组织中提取纯化酶。 #### 五、糖类代谢 - **生物体内的糖类**： - 葡萄糖、果糖、蔗糖等简单糖类以及淀粉、纤维素等复杂糖类。 - **单糖的分解作用**： - **糖酵解**：无氧条件下葡萄糖分解为乳酸的过程。 - **三羧酸循环**：有氧条件下进一步分解中间产物为二氧化碳和水。 - **磷酸戊糖途径**：产生NADPH和磷酸核糖。 - **糖异生**：非糖物质转化为葡萄糖的过程。 #### 六、生物氧化 - **生物氧化的基本概念**：生物体中有机物被氧化分解为二氧化碳和水的过程。 - **电子传递链**： - **组成**：由复合物I、III、IV等组成，位于线粒体内膜上。 - **抑制剂**：如鱼藤酮、抗霉素A等可特异性阻断电子传递链的不同位置。 - **氧化磷酸化**： - **类型**：包括底物水平磷酸化和氧化磷酸化。 - **机制**：ATP合酶通过质子梯度驱动ATP合成。 - **线粒体穿梭系统**：用于运输电子载体进入线粒体。 #### 七、脂质代谢 - **生物体内的脂质**： - 包括脂肪酸、甘油、磷脂等。 - **脂肪的分解代谢**： - **酶促水解**：脂肪酶将脂肪水解为甘油和脂肪酸。 - **甘油的降解和转化**：甘油可通过糖异生途径转化为葡萄糖。 - **脂肪酸的β一氧化分解**：脂肪酸在线粒体中通过β氧化产生乙酰CoA。 - **脂肪的生物合成**： - **甘油的生物合成**：通过甘油激酶等酶催化生成。 - **饱和脂肪酸的从头合成**：利用丙二酸单酰CoA作为前体合成。 - **三酰甘油的生物合成**：通过甘油和脂肪酸缩合形成。 - **甘油磷脂代谢**： - 甘油磷脂在细胞膜中占主要地位，参与细胞信号传导等多种生理过程。 #### 八、氨基酸和核苷酸的代谢 - **氨基酸的代谢**： - **分解代谢**：包括脱氨基作用、转氨作用等。 - **合成代谢**：通过转氨作用、还原氨基化等途径合成新的氨基酸。 - **核苷酸的代谢**： - **分解代谢**：核苷酸通过酶的作用分解为核苷和磷酸。 - **合成代谢**：通过从头合成和补救合成两种途径生成。 #### 九、核酸的生物合成 - **中心法则**：DNA→RNA→蛋白质的信息传递路径。 - **DNA的生物合成**： - **原核生物DNA的复制**：半保留复制模式。 - **原核与真核生物DNA复制的差异**：如复制起点的数量、复制酶的种类等。 - **逆转录**：由逆转录酶催化RNA到DNA的反转录过程。 - **DNA的损伤与修复**：包括碱基切除修复、错配修复等机制。 - **DNA一级结构分析与PCR技术**：PCR技术可用于扩增特定DNA片段。 - **RNA的生物合成**： - **RNA的转录及加工**：RNA聚合酶负责转录DNA为RNA。 - **RNA的复制**：某些病毒中RNA可以直接复制。 - **RNA的转录调控**：涉及启动子、增强子等元件。 #### 十、蛋白质的生物合成 - **遗传密码**：三联体密码子与特定氨基酸之间的对应关系。 - **多肽链的合成体系**： - 涉及mRNA、tRNA、rRNA、核糖体等多种成分。 - **原核生物多肽链生物合成的过程**： - 包括起始、延伸、终止三个阶段。 - **原核与真核生物多肽链合成的差异**： - 如启动子、核糖体大小等不同。 - **肽链合成后的折叠、加工与转运**： - 蛋白质合成后还需经过复杂的折叠、修饰过程才能成为成熟的功能蛋白。 - 转运过程涉及到内质网、高尔基体等多个细胞器。 生物化学不仅涵盖了从分子层面到细胞层面的生命过程，还深入探讨了这些过程背后的机理。通过对生物化学的学习，不仅可以深入了解生命科学的基础知识，还能为后续的研究工作打下坚实的基础。