大二生物化学复习（第九版）

第一章 蛋白质的结构与功能

第一、二节 蛋白质的分子组成、蛋白质的分子结构

一．名词解释

1.等电点（amino acid isoelectric point）：在某一pH的溶液中，氨基酸解离成阳离子和阴离子的趋势及程度相等，成为兼性离子，呈电中性，此时溶液的pH称为该氨基酸的等电点（P11）

2.蛋白质二级结构（protein secondary structure）：是指蛋白质分子某一段肽链的局部空间结构，也就是该段肽链主链骨架原子的相对空间位置，并不涉及氨基酸残基侧链的构象，主要包括：α螺旋、β折叠、β转角、Ω环（P14）

3.模体（motif）：在许多蛋白质分子中，可发现二个或三个具有二级结构的肽段，在空间上相互接近，形成一个有规则的二级结构组合，被称为超二级结构 （supersecondary structure），又称折叠（fold）或模体（motif）（P18）

4.结构域（domain）：结构域是三级结构层次上的独立功能区。分子量较大的蛋白质常可折叠成多个结构较为紧密且稳定的区域，并各行其功能，称为结构域。（P18）

5.分子伴侣（chaperon）：通过提供一个保护环境从而加速蛋白质折叠成天然构象或形成四级结构的蛋白质。（P19）

二．问答

简述α螺旋、β折叠结构特征

答：α-螺旋是常见的蛋白质二级结构。①多个肽平面通过Cα的旋转，相互之间紧密盘曲成稳固的右手螺旋。②主链螺旋上升，每3.6个氨基酸残基上升一圈，螺距0.54nm。肽平面和螺旋长轴平行。③相邻两圈螺旋之间借肽键中羰基氧 (C＝O)和亚氨基氢(NH)形成许多链内氢键，即每一个氨基酸残基中的亚氨基氢和前面相隔三个残基的羰基氧之间形成氢键，这是稳定α-螺旋的主要化学键。④肽链中氨基酸残基侧链R基，分布在螺旋外侧，其形状、大小及电荷均会影响α-螺旋的形成。

β-折叠使多肽链形成片层结构。①是肽链相当伸展的结构，肽平面之间折叠成锯齿状，相邻肽平面间呈110°角。②依靠两条肽链或一条肽链内的两段肽链间的羰基氧与亚氨基氢形成氢键，使构象稳定。也就是说，氢键是稳定β-折叠的主要化学键。③两段肽链可以是平行的，也可以是反平行的。即前者两条链从N端到C端是同方向的，后者是反方向的。β-折叠结构的形式十分多样，正、反平行还可以相互交替。平行的β-折叠结构中，两个残基的间距为0.65nm；反平行的β-折叠结构，则间距为0.7nm。④氨基酸残基的侧链R基分布在片层的上方或下方。

2、简述谷胱甘肽的作用

(1)体内重要的还原剂 保护蛋白质和酶分子中的巯基免遭氧化，使蛋白质处于活性状态。    

(2)谷胱甘肽的巯基作用 可以与致癌剂或药物等结合,从而阻断这些化合物与DNA、RNA或蛋白质结合，保护机体免遭毒性损害。

第三、四节 蛋白质结构与功能的关系、理化性质

一．名词解释

1.分子病（molecular disease）：蛋白质分子发生变异所导致的疾病，其病因为基因突变。（例如镰刀型红细胞贫血症）（P27）

2.协同效应：一个亚基与其配体结合后，能影响此寡聚体中另一亚基与配体的结合能力。如果是促进作用，则为正协同效应；反之为负协同效应。（P28）

3.别构效应（allosteric effect）：一个亚基与配体结合后引起亚基构象改变，进而影响其功能的效应。（P28）

4.蛋白质构象疾病：若蛋白质的折叠发生错误，尽管一级结构不变，但蛋白质的构象改变，仍可影响其功能，严重时可导致疾病发生。（P29）

5.蛋白质的等电点（protein isoelectric）：当蛋白质溶液处于某一pH时，蛋白质解离成正负离子的趋势相等，即成为兼性离子，静电荷为零，此时溶液的pH成为蛋白质的等电点。 

（P30）

6.蛋白质的变性（denaturation）：在某些物理和化学因素作用下，其特定的空间构象被破坏，从而，也即有序的空间结构变成无序的空间结构，从而导致其理化性质的改变和生物学活性的丧失。（P30）

二．简答题

1.阐述什么是分子病，并举例说明。（P27）

分子病是蛋白质分子发生变异所导致的疾病，其病因为基因突变。例如镰刀型红细胞贫血症：β亚基N端的第6号氨基酸残基发生改变时，谷氨酸变成了缬氨酸，使原本水溶性的血红蛋白聚集成丝，相互黏着，导致红细胞变形成为镰刀状而极易破碎，产生贫血。 

2.什么是蛋白质的变性(protein denaturation)？哪些因素可引起蛋白质的变性？变性蛋白质的性质发生了哪些变化？有哪些应用？（P30-31）

答案：1.天然蛋白质在某些物理或化学因素作用下，其特定的空间结构被破坏，从而导致理化性质改变和生物学活性的丧失，称为蛋白质的变性作用。变性主要是二硫键及非共价键的断裂，并不涉及一级结构氨基酸序列的改变。

2.物理因素：加热，加压，脱水，搅拌，振荡，紫外线照射，超声波的作用等

化学因素：强酸，强碱，有机溶剂，尿素，重金属盐，生物碱试剂等

3.性质的改变：溶解度降低、溶液的粘滞度增高、不容易结晶、易被酶消化。蛋白质变性后，疏水基团暴露，相互之间容易聚集而发生沉淀。

4.蛋白质变性的应用：㈠高温、高压灭菌。㈡低温保存酶、疫苗等，防止蛋白质变性。

第二章 核酸的结构与功能

第一节 核酸的化学组成及一级结构

名词解释

1.核酸(nucleic acid)：是以核苷酸为基本组成单位的生物大分子，携带和传递遗传信息。P32

2.脱氧核糖核酸(deoxyribonucleic acid, DNA)： 存在于细胞核和线粒体，携带遗传信息，并通过复制传递给下一代。（P32）

3.核糖核酸(ribonucleic acid, RNA)：分布于细胞核、细胞质、线粒体，是DNA转录的产物，参与遗传信息的复制与表达。某些病毒RNA也可作为遗传信息的载体。（P32）

4.多聚脱氧核苷酸(polydeoxynucleotide)：多个脱氧核苷酸通过磷酸二酯键构成了具有方向性的线性分子，称为多聚脱氧核苷酸，即DNA链。（P35）

5.3’,5’-磷酸二酯键(phosphodiester bond)：由一个脱氧核苷酸3’的羟基与另一个游离的脱氧核苷酸5’的α-磷酸基团缩合形成。（P35）

6.核酸的一级结构(primary structure)：为核酸中核苷酸的排列顺序。由于核苷酸间的差异主要是碱基不同，所以也称为碱基序列(base sequence)。（P35）

二．问答

1.比较DNA和RNA分子组成的异同？（P32 34）

组成成分

DNA

RNA

磷 酸

磷酸P

磷酸P

戊 糖

2- 脱氧核糖（dR）

核糖（R）

碱 基

腺嘌呤A、鸟嘌呤G、

胞嘧啶C、胸腺嘧啶T

腺嘌呤A、鸟嘌呤G、

胞嘧啶C、尿嘧啶U

2.核苷酸的生物学功能（P33-34）

①化学能载体：ATP

②细胞信号转导的信使分子：cAMP

③辅酶的结构成分：CoA、FAD、NAD+  

④治疗肿瘤的化疗药物：5-FU

3.核酸和蛋白质的比较

Protein       Nucleic Acid

组成单位   氨基酸       核苷酸

组成单位的种类 20         4

连接方式   肽键       磷酸二酯键

一级结构   氨基酸序列     碱基序列

空间结构   二、三、四级结构 超螺旋

功能     执行功能     信息储存

 第二节DNA的空间结构与功能

一．名词解释

1.Chargaff规则（chargaff rule）：（1）不同的生物个体的DNA其碱基组成不同（2）同一个体的不同器官或不同组织的DNA具有相同的碱基组成（3）对于一个特定组织的DNA,其碱基组分不随其年龄、营养状态和环境而变化（4）对于一个特定的生物体，腺嘌呤(A)的摩尔数与胸腺嘧啶(T)的摩尔数相等，鸟嘌呤(G)的摩尔数与胞嘧啶(C)的摩尔数相等。（P36）

二．问答

1.DNA双螺旋结构有些什么基本特点？

DNA由两条多聚脱氧核苷酸组成：反向平行，右手螺旋，直径2.37nm，螺距3.54nm。

DNA的两条多聚脱氧核苷酸链之间形成了互补碱基对：不同链的AT之间两对氢键，CG之间三对氢键。

两条多聚脱氧核苷酸链的亲水性骨架将互补碱基对包埋在DNA双螺旋结构内部：碱基对与磷酸骨架呈现非对称性，产生大沟小沟。

两个碱基对平面重叠产生了碱基堆积作用。（P37）

2.DNA的生物学特性？

DNA是生物体遗传信息的载体,并为基因复制和转录提供了模板。它是生命遗传的物质基础，

也是个体生命活动的信息基础。DNA具有高度稳定性的特点，用来保持生物体系遗传特征的相对稳定性。同时,DNA又表现出高度复杂性的特点，它可以发生各种重组和突变,适应环境的变迁,为自然选择提供机会。（P43）

 第三节 RNA的空间结构和功能

一．名词解释

1.编码RNA（coding RNA）:从基因组上转录而来、其核苷酸序列可以翻译成蛋白质的RNA。（p43）

2.可读框（open reading frame,ORF）:由起始密码子和终止密码子所限定的区域，该区域是编码蛋白质多肽链的核苷酸序列。（p45）

问答

1.简述直接参与蛋白质合成的各种核酸的功能及相应的结构特点。

答:①mRNA是蛋白质生物合成的模板；

  大部分真核细胞mRNA的5’-端都有一个反式-7-甲基鸟嘌呤-三磷酸核苷的起始结构，被称为5’-帽结构。原核生物mRNA没有这种特殊的5’-帽结构。真核生物和有些原核生物mRNA的3’-端有多聚腺苷酸尾的结构。这两个结构共同负责mRNA从细胞核向细胞质的转运、维持mRNA的稳定性以及翻译起始的调控。（p44-45）

②tRNA是蛋白质合成中氨基酸的载体；

tRNA含有多种稀有碱基。tRNA含茎环结构，tRNA的二级结构呈现出三叶草的形状。所有的tRNA都具有相似的倒“L”形的空间结构。（p46-47）

③以rRNA为主要成分的核糖体是蛋白质合成的场所

rRNA的二级结构有许多茎环结构，这些茎环结构为核糖体蛋白结合和组装在rRNA上提供了结构基础。（p48）

 第四节 核酸的理化性质

一．名词解释

1.DNA的变性和复性（DNA denaturation and renaturation）：某些极端的理化条件可以断裂DNA双链互补碱基对之间的氢键以及破坏碱基堆积力，使一条DNA双链解离成为两条单链，这种现象称为变性。把变性条件缓慢地去除后，两条解离的DNA互补链可以重新互补配对行成DNA双链，恢复原来的双螺旋结构，这一现象称为复性。（P52-53）

2.核酸分子杂交（hybridization）：如果将不同种类的DNA单链或RNA单链混合在同一溶液中，只要这两种核酸单链之间存在着一定程度的碱基互补关系,它们就有可能形成杂化双链。这种双链可以在两条不同的DNA单链之间形成，也可以在两条RNA单链之间形成,甚至还可以在一条DNA单链和-条RNA单链之间形成，这种现象称为核酸分子杂交。（P53）

3,。增色效应（hyperchromic effect）：在DNA解链过程中，有更多的包埋在双螺旋结构内部的碱基得以暴露，因此含有DNA的溶液在260nm处的吸光度随之增加，这种现象称为DNA的增色效应。（P52）

4.DNA的解链温度（Tm）：在解链曲线上，紫外吸光度的变化(ΔA260 )达到最大变化值的一半时所对应的温度被定义为DNA的解链温度。在此温度，50%的DNA双链解离成为了单链。DNA的Tm值与DNA长短和碱基的GC含量有关。GC含量越高，离子强度越高，Tm值也越高。（P52）

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