小编推荐小说《生物知识笔记》,主角安凡安凡情绪饱满,该小说精彩片段非常火爆，一起看看这本小说吧：【绪论】简述生命的基本特征答：特定的组构；新陈代谢；稳态和应激性；生殖和遗传；生长和发育；进化和适应；简述生物的五界分类系统和三原界（域）学说答：惠特克提出的五界分类系统基于细胞结构和营养类型的不同将生物分为五界，即原核生物界、原生生物界、植物界、真菌界和动物界某些生物大分子是进化的时钟，根据同源大分子核苷酸序列的差别可以显示两个种的进化差别核糖体RNAs是古老的分子，功能稳定、分布广泛、而...
生物知识笔记 在线试读
生物化学
糖类：
天然单糖大多数是 D-型糖
链式结构和环式结构
椅式和船式子构象
单糖
--与强酸共热生成糖醛
--与酸成酯（磷酸酯）
--遇到碱分解成不同物质
--半缩醛羟基与醇、酚羟基脱水成苷
--氧化作用（羰基氧化、伯醇基氧化）
--还原作用（羰基还原成醇基）
--游离羰基与3分子苯肼成糖脎反应
四种重要的己糖
-葡萄糖
-甘露糖
-半乳糖
-果糖
D-核糖、D-脱氧核糖（戊糖）
单糖衍生物
-糖醇、糖醛酸（伯醇基氧化来的）、糖胺
寡糖--重要生物分子的组分、结构成分、信号分子
种类（麦芽糖、乳糖、蔗糖）
还原糖、非还原糖
多糖：由多个单糖以糖苷键相连而成的高分子聚合物。
--胶体溶液、无甜味、无还原性、有旋光性、无变旋现象
多糖结构：一级和二级结构
均一多糖和不均一多糖
多糖的功能：
1）作为动植物结构的骨架物质；
2）作为储存物质；
3）机体的防御功能；
4）抗凝作用等等。
淀粉：
1）直链淀粉
2）支链淀粉
糖原分布在动物的肝肌肉中，遇碘变红，合成与分解取决于血糖水平。
纤维素：
具亲水性；
游离-OH中的H可被其它基团取代
纤维素酶解成葡萄糖
壳聚糖
--N-乙酰D-氨基葡萄糖以β（1，4）糖苷键缩合而成。
结构与纤维素类似，但氢键比其多
右旋糖苷——人工合成的葡聚糖
--降低血粘度、抗血栓、改善微循环、利尿
糖与蛋白质结合（非糖物质）
糖蛋白（性质偏向蛋白）
蛋白多糖（性质偏向多糖）
连接方式：N -糖苷键，o-糖苷键
蛋白聚糖（透明质酸、硫酸软骨素、肝素、牛软骨中的蛋白聚糖、细菌细胞壁-肽聚糖）
--组成：
糖胺聚糖与核心蛋白以共价键连接而成。
--功能各异：
结缔组织的组分；
抗凝血作用；
保护作用 等。
糖脂类--主要在细胞膜表面，是细胞识别的分子基础。
脂类：
1.定义：脂肪酸（C4以上的）和醇（包括甘油醇、鞘氨醇或称神经醇、高级一元醇和固醇）等所组成的酯类及其衍生物。
2.特征：不溶于水而溶于脂溶剂，如乙醚氯仿
脂肪酸与醇组成的酯类
被生物体利用，作为构造、修补组织 或供给能量之用
3.类别：单纯脂质
复合脂质
衍生脂质
4.生物学作用：储存脂质：脂肪细胞；隔热保温；皮肤腺分泌蜡的保护作用。
结构脂质：生物膜的脂双层结构。磷脂和糖脂是构成生物膜脂质双层结构的基本物质和参加构成某些生物大分子化合物(如脂蛋白和脂多糖)的组分
活性脂质：数百种类固醇和萜类。类固醇激素包括雄性激素、雌性激素和肾上腺皮质激素；萜类包括各种脂溶性维生素和各种光合色素。其他一些活性脂质可作为辅酶或激活剂等
脂质为某些物质的良好溶剂，可以促进一切脂溶性物质，如维生素A、D、E、K及类胡萝卜素等物质的吸收
固醇类物质也有重要生物学意义。
麦角固醇可变为维生素D2，
[动物固醇功用]
①7-脱氢胆固醇经紫外光照射后，可得维生素D3，所以也称维生素D原。
②胆固醇可变为性激素和肾上腺皮质激素，胆汁酸也由胆固醇转变而来。
③胆固醇与某些疾病有关。胆管阻塞或胆石等都可因胆固醇结晶而成。
此外，动脉硬化也可能与固醇的代谢失常有关，因患动脉粥样硬化的病人，血管内壁上常有显著的胆固醇沉着。
脂肪酸的物化性质取决于链的长度和不饱和度
必需多不饱和脂肪酸
一切脂肪都能被酸、碱、蒸汽及脂酶所水解，产生甘油及脂酸。如果水解剂是碱，则得甘油和脂酸的盐类（皂），碱水解脂肪的作用为皂化作用。
【酸败原因】
①脂类因较长期经光和热或微生物的作用而被水解，放出自由脂酸，低分子脂酸即有臭味。
②因空气中的氧使不饱和脂酸氧化，产生的醛和酮，亦有臭味，故陈腐脂类酸败的原因，大概不外乎水解与氧化
【氢化】
不饱和脂肪在有催化剂如Ni的影响下，其脂酸的双键上可加入氢而成饱和脂
皂化价为皂化1g脂肪所需的KOH的mg数
酸价就是中和1g脂类的游离脂酸所需的KOHmg数
磷脂（phospholipid）分甘油醇磷脂及鞘氨醇磷脂两类
[糖脂]
构成双层脂膜的结构物质
细胞膜外侧的单分子层中
动物细胞膜所含的糖脂主要是脑苷脂
[脂蛋白]
由脂质和蛋白质以非共价键结合zj而成的复合物，其蛋白质部分叫载脂蛋白，脂蛋白广泛存在于血浆中，因此又称血浆脂蛋白，膜系统中的脂蛋白叫细胞脂蛋白
脂肪是三脂肪酸（C4以上）的甘油酯，即三酰甘油
α-氨基参与的反应
1.与甲醛发生羟甲基化反应
用途：可以用来直接测定氨基酸的浓度。
即氨基酸的甲醛滴定
2.与亚硝酸反应
用途：范斯来克法定量测定氨基酸的基本反应。
3.酰化反应
用途：用于保护氨基以及肽链的氨基端测定等。
4.烃基化反应
用途：是鉴定多肽N-端氨基酸的重要方法。
5.生成西佛碱的反应
用途：是多种酶促反应的中间过程。
6.脱氨基和转氨基反应
用途：酶催化的反应。
α-羧基参与的反应
1.成盐反应
2.形成酯的反应
用途：是合成氨基酸酰基衍生物的重要中间体。
3.形成酰卤的反应
用途：这是使氨基酸羧基活化的一个重要反应。
4.叠氮化反应
用途：常作为多肽合成活性中间体。
5.脱羧反应
用途：酶催化的反应。
α-氨基和羧基共同参与的反应
1.与茚三酮反应
用途：常用于氨基酸的定性或定量分析。
2.成肽反应
用途：是多肽和蛋白质生物合成的基本反应。
侧链基团的化学性质
一、巯基（-SH）的性质
u 这些反应可用于巯基的保护
u 与金属离子的螯合性质可用于体内解毒
u 氧化还原反应可使蛋白质分子中二硫键形成或端裂
u 可用于比色法定量测定半胱氨酸的含量
二、羟基的性质
u 可用于修饰蛋白质
氨基酸层析
分配柱层析：支持剂是一些具有亲水性的不溶性物质，如纤维素、淀粉、硅胶等。
滤纸层析：
薄层层析：
离子交换层析
目前氨基酸的合成方法有5种：
（1）直接发酵法；
（2）添加前体发酵法；
（3）酶法；
（4）化学合成法；
（5）蛋白质水解提取法。
通常将直接发酵法和添加前体发酵法统称为发酵法。
必需氨基酸：苏氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、赖氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、蛋氨酸
必需氨基酸：精氨酸、组氨酸是幼儿所必需的。
蛋白质的分类方法和功能多样性
【肽键】
一个氨基酸的氨基与另一个氨基酸的羧基之间失水形成的酰胺键称为，所形成的化合物称为肽。
生物体中，多肽最重要的存在形式是作为蛋白质的亚单位
【活性肽】
也有许多分子量比较小的多肽以游离状态存在。这类多肽通常都具有特殊的生理功能
【寡聚蛋白质】
某些蛋白质是由两个或更多个蛋白质亚基(多肽链)通过非共价结合而成的。
蛋白质的水解
l 酸水解 不易消旋 但色氨酸被破坏
l 碱水解 易消旋 色氨酸不被破坏
l 酶水解 不消旋 不破坏氨基酸 水解产物为较小的肽段
胰蛋白酶、糜蛋白酶、胃蛋白酶、嗜热菌蛋白酶、羧肽酶和氨肽酶
蛋白质氨基酸顺序的测定是蛋白质化学研究的基础
蛋白质一级结构的研究意义
1、从分子水平上研究蛋白质的结构和功能，为蛋白质的人工合成奠定了物质基础。
2、诊断遗传病、合成基因探针等高新技术的研究具有重要意义。
一级结构的测定步骤
l 多肽链的拆分
l 测定蛋白质分子中多肽链的数目
l 二硫键的断裂
l 测定每条多肽链的氨基酸组成，并计算出氨基酸成分的分子比
氨基酸自动分析仪和肽链氨基酸顺序自动测定仪，对蛋白质多肽氨基酸排列顺序的测定提供了极大的方便。
【蛋白质的三维结构】
二级结构
α—螺旋(α—helix)
β—折叠(β—sheet structure)
β—转角（ β— turn ;又叫β—回折或β—弯曲或发夹结构 ）
无规卷曲(random coil)
超二级结构
由若干个相邻的二级结构单元组合在一起，形成有规则，在空间上能辨认的二级结构组合体，用于充当三级结构的构件。在组织层次上介于二级和三级结构之间，但没有完整的结构域。已知的超二级结构有3种基本组合形式：α-螺旋的聚集体(αα)、α-螺旋和β-折叠的聚集体(βαβ◇)，β-折叠的聚集体(βββ和βcβ)。
三四级结构
三、四级结构的构象主要由次级键，包括氢键、离子键(盐键)、疏水键和范德华力等来维持
蛋白质分子多为右手α-螺旋
【酶与酶促反应】
酶（Enzyme）：活细胞产生的一类具有催化功能的生物分子，所以又称为生物催化剂Biocatalysts，绝大多数酶是蛋白质。
酶促反应（Enzymatic reaction）：酶催化的生物化学反应。
底物（substrate）：在酶的催化下发生化学变化的物质。
酶催化作用特性：高效率、专一性（特异性或选择性）、可调控性（酶活力）、反应条件温和，容易失活、某些酶催化活力与辅酶、辅基及金属离子有关。
酶和一般催化剂的共性：
少量、变速、高效、不破坏平衡、稳定底物过渡态，降低活化能。
简单蛋白质：如脲酶、蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶及核糖核酸酶等。
缀合蛋白质：蛋白质部分，又叫酶蛋白
非蛋白质部分又叫辅助因子
全酶 = 酶蛋白+辅助因子
【酶蛋白分子的特点分类】
u 单体酶：一条多肽链组成的酶，如溶菌酶、胰蛋白酶
u 寡聚酶：由两个或两个以上的亚基组成的酶，如磷酸化酶a
u 多酶复合体：由两个或两个以上的亚基组成的酶，如磷酸化酶a
【酶的辅助因子】
辅酶：与酶蛋白松弛结合的辅助因子，可用透析方法除去；
辅基：以共价键和酶蛋白较牢固地结合在一起，不容易用透析方法除去，如细胞色素氧化酶与铁卟啉辅基。
【酶的类别】
水解酶 hydrolase
氧化-还原酶 Oxidoreductase
转移酶 Transferase
裂合酶 Lyase
异构酶 Isomerase
合成酶 Ligase or Synthetase
核酸酶（催化核酸） ribozyme
【酶分子结构】（通常所讲的酶活性中心）
酶分子活性中心部位，一般都含有多个具有催化活性的手性中心，这些手性中心对底物分子构型取向起着诱导和定向的作用，使反应可以按单一方向进行。
结合部位 Binding site
u 酶分子中与底物结合的部位或区域一般称为结合部位
催化部位 catalytic site
u 酶分子中促使底物发生化学变化的部位称为催化部位
u 通常将酶的结合部位和催化部位总称为酶的活性部位或活性中
u 结合部位决定酶的专一性
u 催化部位决定酶所催化反应的性质
调控部位 Regulatory site
u 酶分子中存在着一些可以与其他分子发生某种程度的结合的部位，从而引起酶分子空间构象的变化，对酶起激活或抑制作用
【酶的分子组成】
(1)单纯酶：仅由氨基酸残基构成。
(2)结合酶：由蛋白质和非蛋白质组成，全酶=酶蛋白+辅助因子。辅助因子包括小分子有机化合物（维生素或维生素类物质）和金属离子。
①辅酶：与酶蛋白以非共价键 疏松结合，可用透析等简单方法分离。
②辅基：与酶蛋白以共价键 牢固结合，不能用透析等简单方法分离。主要作用：参与酶的催化过程，在反应中传递电子、质子或一些基团。金属离子多为酶的辅基。常见的有K+、Na+、Mg2+等。
【酶的活性中心】
酶分子中与酶活性密切相关的基团称作酶的必需基团，其组成特定空间结构区域，该区域称酶的活性中心。活性中心的必需基团有两种：结合基团(结合底物，形成底物——酶复合物)及催化基团(影响底物中某些化学键的稳定性，催化底物转化为产物)。对结合酶来说，辅酶或辅基也参与活性中心的组成。
酶的专一性
u 反应专一性
u 底物专一性
u 相对专一性
立体化学专一性
u 光学专一性
u 几何专一性
【 核酶(Ribozyme)】
意义：1、作为RNA的限制性内切酶
2、作为抗病因子
3、生命起源的探索
抗体酶
【酶促反应动力学(Kinetics of enzyme-catalyzed reaction )】
是研究酶促反应的速度以及影响此速度的各种因素的科学，是酶工程研究中的一个重要内容
Km、米氏学说、双倒数作图法
酶反应速度影响因素
u 底物浓度
u PH
u 温度
u 酶浓度
酶活性影响因素
u 抑制剂{能够引起酶的抑制作用（能够引起酶的抑制作用的化合物）的化合物}
u 激活剂（凡是能提高酶活性的物质）
Ø 无机离子
Ø 中等大小的分子
Ø 具有蛋白质性质的大分子物质，如酶原的激活中起作用的酶
酶抑制剂的特点
a.在化学结构上与被抑制的底物分子或底物的过渡状态相似。
b.能够与酶的活性中心以非共价或共价的方式形成比较稳定的复合体或结合物。
抑制剂的作用方式
u 不可逆抑制
u 可逆抑制（竞争型、非竞争型）
【研究酶活性部位（活性中心）的方法】
u 侧链基团化学修饰
u 动力学参数测定法
u X射线晶体结构分析法
【酶活性中心】
在酶蛋白中只有少数特异的氨基酸残基参与底物结合及催化作用，这些特异的氨基酸残基比较集中的区域，即与酶活力直接相关的区域称为酶的活性部位或活性中心（通常将酶的结合部位和催化部位总称为酶的活性部位或活性中心）
【酶原的激活】
有些酶在生物体内首先合成的是酶的无活性前体形式，称为酶原，这些酶原在一定的条件下，去掉一个或几个特殊的肽键，从而使酶的构象发生一定的变化，成为有活性的酶的过程。
【寡聚酶】
酶蛋白由二个以上的亚基组成，有四级结构。大部分别构酶是寡聚酶
【同工酶】
催化同一种化学反应，但其酶蛋白本身的分子结构和组成却有所不同的一组酶（如LDH）
【结构酶】
细胞中天然存在的酶，它的含量较为稳定，受外界的影响很小
【诱导酶】
当细胞中加入特定诱导物后诱导产生的酶，它的含量在诱导物存在下显著增高，这种诱导物往往是该酶底物的类似物或底物本身
【非编码RNA(Non-coding RNA)】
是指不编码蛋白质的RNA。包括rRNA，tRNA，snRNA，snoRNA 和microRNA 等多种已知功能的 RNA，还包括未知功能的RNA。
【非编码RNA的共同特点】
都能从基因组上转录而来，但是不翻译成蛋白，在RNA 水平上就能行使各自的生物学功能了。
【非编码RNA 分类（从长度）】
u 小于50 nt，包括microRNA，siRNA，piRNA
u 50 nt到500 nt，包括rRNA，tRNA，snRNA，snoRNA，SLRNA，SRPRNA 等等
u 大于500 nt，包括长的mRNA-like 的非编码RNA，长的不带polyA 尾巴的非编码RNA等等
【rRNA (核糖体RNA)】
约占全部RNA的80%，是核糖核蛋白体的主要组成部分，功能与蛋白质生物合成相关
【tRNA (转移RNA)】
约占总RNA的10-15%，在蛋白质生物合成中起翻译氨基酸信息，并将相应的氨基酸转运到核糖核蛋白体的作用，已知每一个氨基酸至少有一个相应的tRNA，链长一般在73-78个核苷酸之间。
[tRNA的二级结构]
² 三叶草形状
² 分为五臂四环（氨基酸接受区、反密码区、二氢尿嘧啶区、TψC区和可变区。都有一个突环和一个臂，氨基酸接受区没有）
{tRNA的三级结构]
三叶草型二级结构的基础上，突环上未配对的碱基由于整个分子的扭曲而配成对
目前已知的tRNA的三级结构均为倒L型
(1)氨基酸接受区
包含有tRNA的3’-末端和5’-末端， 3’-末端的最后3个核苷酸残基都是CCA，A为核苷。氨基酸可与其成酯，该区在蛋白质合成中起携带氨基酸的作用
(2)反密码区
与氨基酸接受区相对的一般含有7个核苷酸残基的区域，其中正中的3个核苷酸残基称为反密码
(3)二氢尿嘧啶区
该区含有二氢尿嘧啶
(4) TψC区
该区与二氢尿嘧啶区相对， 假尿嘧啶核苷—胸腺嘧啶核糖核苷环(TψC)由7个核苷酸组成，通过由5对碱基组成的双螺旋区(TψC臂)与tRNA的其余部分相连。除个别例外，几乎所有tBNA在此环中都含有TψC
(5) 可变区
位于反密码区与TψC区之间，不同的tRNA该区变化较大
【RNA的生物学功能】--参与蛋白的生物合成
1、控制蛋白质的合成；
2、作用于RNA转录后加工与修饰；
3、基因表达与细胞功能的调节；
4、生物催化与其他细胞持家功能；
5、遗传信息的加工与进化.
增色效应：核酸发生变性时，摩尔磷消光系数增加的现象
减色效应：复性后，摩尔磷消光系数又降低的效应
【核酸的变性】
维系核酸三维结构的碱基堆积力和氢键如果受到某些理化因素破坏，其三维结构就要改变，从而引起理化性质及生物学功能的改变
【核酸的复性】
变性DNA在适当的条件下，两条彼此分开的单链可以重新缔合成为双螺旋结构（DNA复性后，一系列性质将得到恢复，但是生物活性一般只能得到部分的恢复）
温度升高、酸碱度改变、甲醛和尿素等的存在均可引起核酸的变性
变性与降解的区别：是否涉及共价键的断裂和分子量的改变
Tm（将引起DNA变性的温度称为融点），dna的变性过程是突变性的，在很窄的区间完成，一般在70-85度之间。
G和C的含量高，Tm值高
【影响DNA Tm大小的因素】
u DNA的均一性
u G—C的含量
u 介质中的离子强度。
DNA复性的程度、速率与复性过程的条件有关。
热变性的DNA骤然冷却至低温时，DNA不可能复性。
变性的DNA缓慢冷却时，可以复性。
1. 分子量越大复性越难
2. 浓度越大，复性越容易
3. DNA的复性也与它本身的组成和结构有关
Southern blotting （Southern印迹法）：DNA-DNA杂交
Northern blotting （Northern印迹法）：DNA-RNA杂交
Western blotting （Western印迹法）：抗原-抗体结合
【核酸杂交】
热变性的DNA单链，在复性时并不一定与同源DNA互补链形成双螺旋结构，它也可以与在某些区域有互补序列的异源DNA单链形成双螺旋结构，这样形成的新分子称为杂交DNA分子。DNA单链与互补的RNA链之间也可以发生杂交。
超速离心法纯化核酸
分离DNA常用氯化铯密度梯度
分离RNA常用蔗糖密度梯度
【限制性内切酶】
来源于细菌，高度专一地识别外源DNA上的特定位点，并将其切断，形成形成粘性末端或平齐末端。不降解自身细胞的DNA。因为在自身相应位点上经甲基化修饰而受到保护
【DNA的限制性内切酶图谱】
即对某DNA上所有的限制性酶切位点的确定
【抗生素】
微生物在代谢过程中产生的，在低浓度下就能抑制它种微生物的生长和活动，甚至杀死它种微生物的化学物质。如青霉素、链霉素和金霉素等
[抗菌作用机制]
u 抑制核酸的合成
u 抑制蛋白质的合成
u 改变细胞膜的通透性
u 干扰细胞壁的形成
u 作用于能量代谢系统和作为抗代谢物
【激素】
激素是生物体内特殊组织或腺体产生的对某些靶细胞具有刺激作用，从而引起特殊的激动效应的一群微量的有机化合物，化学讯息。
（机体的代谢过程或生理过程起调控作用，内分泌和外分泌激素）
[特点]
1.含量少；在生物体某特定组织细胞产生；
2，通过体液的运动被输送到其他组织中发挥作用；
3，作用很大，效率高，在新陈代谢中起调节控制作用。
{分类}
u 含氮激素
u 类固醇激素
u 脂肪酸衍生物激素
【构成生物膜的主要物质】
u 脂质
u 磷脂
u 胆固醇
u 糖脂
u 膜蛋白membrane protein
u 糖类carbohydrate
【外周蛋白peripheral protein】
【内在蛋白integral protein】
生物膜中分子间作用力：静电力、疏水力、范德华力
膜脂的运动性：旋转、摆动、侧向扩散、翻转、异构化等
膜蛋白的运动性：侧向扩散和旋转扩散
【生物代谢】
生物代谢是指生物活体与外界环境不断进行的物质（包括气体、液体和固体）交换过程。其本质是活细胞中发生一系列化学变化，每一变化均由酶催化
【同化作用】
【异化作用】
【生物膜的功能】
保护、转运、能量转换、信息传递、运动和免疫等生物功能
被动运输（passive transport）
u 不需供能，自发进行（自由能减少，熵增加）
u 物质的运送速率即依赖于膜两侧运送物质的浓度差，又与被运送物质的分子大小、电荷和在脂双层中的溶解性有关
主动运送（active transport）
u 需要供给能量，不能自发进行（自由能增加，熵减少）
u （1）专一性(膜转运蛋白)；（2）运送速度可以达到饱和状态；（3）方向性；（4）选择性抑制
[胞吞和胞吐作用]
作用：完成大分子与颗粒性物质的跨膜运输，又称膜泡运输或批量运输（bulk transport）。属于主动运输
【转运通道】
载体蛋白和通道蛋白
运送蛋白；单向运送和协同运送（同向运送和反向运送）
【糖代谢】
u 分解代谢
u 合成代谢
u 中间代谢
神经、激素及别构物的调节控制
酵解(glycolysis)
是酶将葡萄糖降解成丙酮酸并伴随着生成ATP的过程。 是好氧动物、植物和微生物细胞分解产生能量的共同代谢途径
发酵 (fermentation)
厌氧有机体（如酵母）把酵解产生的NADH中的H交给丙酮酸脱羧生成的乙醛，乙醛还原形成乙醇。这个过程叫酒精发酵。若将H交给丙酮酸生成乳酸，则是乳酸发酵
第一阶段：酵解准备阶段
葡萄糖 ® 1, 6-二磷酸果糖¾® 3-磷酸甘油醛
第二阶段：放能阶段
3-磷酸甘油醛 ¾® 2-磷酸甘油酸® 丙酮酸
【糖的有氧呼吸】--柠檬酸循环（氧化供能）
u 葡萄糖或糖原氧化分解成丙酮酸（即糖酵解，胞液中进行）
u 丙酮酸氧化脱羧生成乙酰COA （线粒体基质中进行）
u 乙酰COA进入TCA循环 （线粒体中进行）
【TCA循环】
特点：一次循环、二次脱羧、三次加水、四次脱氢
u 糖代谢的重要途径，也是甘油、脂肪酸和氨基酸氧化分解的必经途径，是体内糖、脂肪和蛋白质三大营养物质分解代谢的最终共同途径
u 糖、脂肪和氨基酸代谢联系的枢纽
u 【双重作用】：不仅是产生ATP的途径，其产生的中间物也是生物合成的前体，具有分解代谢和合成代谢双重性
u 【回补反应】：对柠檬酸循环中间产物有补充作用的反应
u 【不对称反应】：用同位素标记乙酰COA碳原子，发现乙酰COA从碳骨架的一端掺入，而从另一端发生脱羧反应
【三羧酸循环节点】
u 第一个调节点是草酰乙酸与乙酰CoA结合成柠檬酸的反应
u 第二个调节点是异柠檬酸转变为α-酮戊二酸的反应
u 第三个调节点是α-酮戊二酸转变为琥珀酰CoA的反应
【生物氧化】
有机分子在机体内氧化分解成CO2和H2O并释放出能量的过程（细胞氧化或细胞呼吸）
氧化的意义：在近中性和约37°C的水溶液中逐步进行的一系列酶促反应；逐步释放的能量，一部分用于维持体温，另一部分用来合成ATP供机体利用。
【氧化方式】
u 加氧
u 脱氢
u 失电子
需要递氢体和递电子体
电子传递过程
u 还原型辅酶通过电子传递再氧化的过程
氧化磷酸化作用
u 电子传递和ATP形成的偶联机制
全过程又称氧化呼吸链或呼吸代谢
【呼吸链（电子传递链）概念】
u 指代谢物上脱下的氢经一系列递氢体或电子传递体的依次传递，最后传给分子氧从而生成水的全部体系
【呼吸链成员】
² NADH：还原型辅酶（NAD+接受多种代谢产物脱氢得到的产物，NADH所携带的高能电子是线粒体呼吸链主要电子供体之一）
² 铁硫蛋白：一种与电子传递有关的蛋白质，它与NADH-Q还原酶的其它蛋白质组分结合成复合物形式存在（铁硫蛋白通过Fe3+-Fe2+ 变化起传递电子的作用）
² NADH-泛醌还原酶（NADH-Q还原酶, 即复合物I）作用是催化NADH的氧化脱氢以及Q的还原。所以它既是一种脱氢酶，也是一种还原酶。NADH-Q还原酶最少含有16个多肽亚基。它的活性部分含有辅基FMN和铁硫蛋白
² 泛醌【辅酶-Q（CoQ）】：它是电子传递链中唯一的非蛋白电子载体。为一种脂溶性醌类化合物。在线粒体呼吸链中作为电子和质子的传递体
² 泛醌-细胞色素c还原酶（QH2-cyt. c还原酶, 即复合物III）：是线粒体内膜上的一种跨膜蛋白复合物，其作用是催化还原型QH2的氧化和细胞色素c（cyt.c）的还原
² 细胞色素:铁的电子传递体，辅基为铁卟啉的衍生物，铁原子处于卟啉环的中心，构成血红素。各种细胞色素的辅基结构略有不同。线粒体呼吸链中主要含有细胞色素a, b, c 和c1等，组成它们的辅基分别为血红素A、B和C
主要是通过Fe3+ « Fe2+ 的互变起传递电子的作用
琥珀酸-Q还原酶
细胞色素c氧化酶
细胞色素c氧化酶
FMN作用
² 是接受脱氢酶脱下来的电子和质子，形成还原型FMNH2。还原型FMNH2可以进一步将电子转移给Q
【生物氧化体系】--依据细胞定位和功能的不同划分
Ø 线粒体氧化体系：发生在细胞线粒体内，以提供能量（产生ATP）为主要功能的生物氧化体系。—“发电站”
Ø 非线粒体氧化体系：发生在细胞线粒体外，行使特殊作用（如清除代谢有害物）为主要功能的生物氧化体系
【参与生物氧化的酶类】
1. 氧化酶类：如细胞色素氧化酶类，易被CO、氰化物等抑制
2. 需氧脱氢酶类：该类酶都是以FMN或FAD为辅基作为递氢体的结合酶类，不易被CO、氰化物等抑制。
3. 不需氧脱氢酶类：该类酶都是以NAD+（或NADP+）为辅酶、以FMN（或FAD）为辅基作为递氢体的结合酶类
目前普遍认为生物体有两条典型的呼吸链即NADH呼吸链和FADH2呼吸链
【呼吸链作用】
（1）代谢水的生成；（2）能量的生成。
NADH呼吸链：是人和动物细胞内的主要呼吸链。因为NAD+（又叫辅酶I）是生物体内大多数脱氢酶的辅酶。每传递一对电子释放的自由能可产生2.5分子ATP
FADH2呼吸链：以FADH2起始而得名。每传递一对电子释放的自由能可产生1.5分子ATP
【电子传递抑制剂】
能够阻断呼吸链中某一部位电子传递的物质（鱼藤酮、抗霉素A、氰化物）
1、鱼藤酮等：阻断电子由DANH向CoQ的传递。
2、抗霉素A：抑制电子从还原型CoQ（QH2）到细胞色素的传递作用。
3、氰化物、CO等：阻断电子在细胞色素氧化酶中的传递作用。
【氧化磷酸化作用】
与生物氧化作用相伴而发生的电子沿呼吸链传递的氧化作用和释放的自由能转移给ADP，使ADP磷酸化生成高能ATP相偶联的过程
P比值
每消耗1 mol 原子氧时，ADP磷酸化摄取无机磷（酸）的mol 数（也即生成ATP的mol 数）
NADH P = 3 FADH2 P = 2
偶联机制--化学渗透学说
化学渗透学说 构象学说（氧化磷酸化机制的解释）
【底物水平磷酸化作用】
指代谢物在分解代谢过程中由于脱氢或脱水等作用使能量在分子内部重新分配，形成高能磷酸化合物，然后将高能磷酸基团转移到ADP形成ATP的过程
【两者的区别】
氧化磷酸化作用ATP的生成基于与呼吸链电子传递相偶联的磷酸化作用；而底物水平磷酸化作用则基于酶的催化将高能磷酸基团直接转移生成ATP
解偶联剂：使电子传递和ATP形成两个过程分离，特点是抑制ATP形成，但不抑制电子传递过程，结果造成过分地利用氧和燃料底物，能量得不到储存（2，4—二硝基苯酚）
氧化磷酸化抑制剂：既抑制氧的利用又抑制ATP的形成，但不直接抑制电子传递链上载体的作用（寡霉素）
离子载体抑制剂：增加一价阳离子的通透性而破坏氧化磷酸化过程（短杆菌肽）
转酮反应：
酮糖上的二碳单位经转酮酶的催化转移到醛糖的第一碳上，条件是供体C3为L-型
转醛反应：
由转醛酶催化使磷酸酮糖上的三碳单位转移到另一个磷酸醛的C1上
糖酵解及三羧酸循环无疑是葡萄糖氧化的重要途径，但许多实验指出：生物体中除三羧酸循环外，尚有其他糖代谢途径，其中戊糖磷酸途径为较重要的一种
【磷酸戊糖途径】
分为氧化和非氧化阶段
第一阶段（氧化阶段）--脱碳产能
6-磷酸葡萄糖脱氢脱羧生成5-磷酸 核酮糖。C1脱羧释出CO2。
【6-磷酸葡萄糖脱氢酶是关键酶，NADPH反馈抑制该酶活性】
第二阶段（非氧化阶段）--重组
磷酸戊糖（即 5-磷酸 核酮糖）分子重排，产生不同碳链长度的磷酸单糖，进入酵解途径（EMP途径）
【该途径的意义】--相关酶均在细胞质中
l 产能·不通过糖酵解
l 产生NADPH·为生物合成提供还原力
l 产物·磷酸核糖用于DNA、RNA的合成；木酮糖是植物光合作用从CO2合成葡萄糖的部分途径；各种单糖用于合成各类多糖
【NADPH作用】
NADPH使红细胞中还原性谷胱甘肽再生，对维持红细胞的还原性有重要作用
【糖异生】-又叫生糖作用
由非糖物质转变成葡萄糖或糖原的过程。肝脏是其主要器官
过程：糖酵解7步可逆步骤 + 3特异反应
基本上是糖酵解的逆过程，要越过己糖激酶、果糖磷酸激酶和丙酮酸激酶催化的三步反应。
【前体】
能生成丙酮酸的物质都可以进入糖异生途径，生成葡萄糖
大多数氨基酸是生糖氨基酸
反刍动物体内产生的乙酸、丙酸、丁酸主要进入糖异生途径合成葡萄糖
Cori循环：肌肉运动产生的乳酸，可迅速进入肝脏，转化成丙酮酸进入糖异生途径，变成葡萄糖，再进入血液运送到肌肉中去利用的过程
糖酵解和糖异生相互制约协调，通过控制关键酶的活性。
【糖异生意义】
（1）糖异生作用是重要的葡萄糖合成途径，在饥饿情况下保证血糖浓度的相对恒定。
（2）糖异生作用与乳酸的利用有密切的关系，预防乳酸性酸中毒和应急反应等。
（3）糖异生作用有利于协助氨基酸代谢。
果糖在小肠粘膜和肝脏磷酸化成果糖-6-磷酸或果糖-1，6-二磷酸。后二者可进入糖的分解代谢途径氧化成CO2和H2O或合成糖原，或转为血葡萄糖。
半乳糖主要来自食物。为形成糖脂、糖蛋白和乳糖的成分。在机体中半乳糖可转变为α-D-葡糖-6-磷酸再照葡糖-6-磷酸分解途径分解
甘露糖 从食物中所得的甘露糖不多，但机体能利用甘露糖。唯须先转变为甘露糖-6-磷酸，再经甘露糖磷酸异构酶催化变为D-果糖-6-磷酸，然后再照糖酵解（EMP）途径分解
乙醛酸循环--三羧酸循环支路
【糖原的特点】
合成和分解速度受激素和别构酶的精细调节，直接影响血糖水平
α-1，4糖苷键和α-1，6糖苷键（分支点）
肝脏和肌肉中都有糖原分解的作用
磷酸化酶--磷酸化酶a和磷酸化酶b
糖原的合成不是分解途径的逆转，而是另有途径。合成与分解采用不同途径更易满足代谢调节和反应所需能量的要求。
G-1-P在 UDP葡萄糖在焦磷酸化酶催化下生成 UDP葡萄糖
UDP葡萄糖在糖原合成酶催化下合成新糖原。
分枝酶合成具有1，6-糖苷键的有分枝的糖原
！！！！糖原代谢的调节
脂蛋白是由疏水脂类为核心围绕着极性脂类，外面包被一层载脂蛋白，有7种主要的载脂蛋白
【脂肪酸的β-氧化作用】
脂肪酸在氧化分解时，碳链的断裂发生在脂肪酸的b-位，即脂肪酸碳链的断裂方式是每次切除2个碳原子，注意发生场所在线粒体。
脂肪酸在线粒体外或者胞浆中被活化形成脂酰CoA（需要脂酰CoA合成酶催化和ATP能量），然后才进去线粒体被氧化。
[四个步骤--β氧化]
l 脱氢
l 水化
l 再脱氢
l 硫解
以上都是饱和的偶碳脂肪酸！！！
不饱和偶碳脂肪酸也是ß—氧化作用，但需要异构酶和还原酶的作用。
l 单不饱和脂肪酸的氧化还需要反烯脂酰COA异构酶
l 多不饱和脂肪酸的氧化还需要反烯脂酰COA异构酶和差向酶（D型和L型的转变）
【脂肪酸的其他氧化方式】
ü ω-氧化（ 细菌对石油的氧化作用，首先生成二羧酸，然后从两端同时进行β—氧化）
ü α-氧化
【脂肪肝】
过度的脂肪动员导致发展成脂肪肝，这时肝脏被脂肪组织所浸渗，变成了非功能的脂肪组织
【储存脂肪】
动物的体脂分两大类
一类是细胞结构的组成成分称组织脂
另一类是储存备用的，称储脂。
动物储存脂肪的组织主要为：①皮下组织，②腹腔大网膜、③肌间结缔组织等。
机体的脂肪可转变为糖类，糖类和蛋白质的生糖氨基酸也可变为脂肪
共价修饰调控和级联放大机制
【氮平衡】
机体摄入蛋白质的量和排出量在正常情况下处于平衡状态
【肽酶】
动物的蛋白水解酶，作用在于使肽键破坏。
肽酶有3类:
肽链内切酶（endopeptid ase）
肽链外切酶（exopeptidase）
二肽酶
这些肽酶对不同氨基酸形成的肽键有专一性
抗菌素可抑制氨基酸的吸收
[氨基酸代谢去路]
（1）经生物合成形成蛋白质；
（2）进行分解代谢：先脱去氨基，形成的碳骨架 ——α-酮戊二酸进入糖代谢途径，彻底氧化或转变为糖和脂肪；
（3）以酰胺形式储存起来，或转变为其他含氮物质。
[脱氨基作用]
氨基酸失去氨基的作用,分为氧化脱氨基作用（动、植物）和非氧化脱氨基作用（微生物)
氨基酸的分解第一步为脱氨，脱氨后产生酮酸和氨。
在代谢中有的酮酸具有产生糖，有的具有产生酮的潜力.
在代谢上氨基酸可分为生糖与生酮分类。
生酮氨基酸主要有leu、LIe、Phe、Tyr、Trp。
①【氨基酸的氧化脱氨基】(两步)--是由L-氨基酸氧化酶催化
第一步脱氢
第二步加水和脱氨。
此种氧化脱氨方法不适用于甘氨酸和羟基氨基酸
甘氨酸的脱氨需要专一性的甘氨酸氧化酶（辅酶为FAD）
L-谷氨酸的脱氨需要L-谷氨酸脱氢酶（以NAD或NADP为辅酶的不需氧脱氢酶）
L-丝氨酸和L-苏氨酸的脱氨是由脱水酶来完成。
②【氨基酸的非氧化脱氨基】--常见于某些微生物中
还原脱氨：RCHNH2COOH+2H→RCH2COOH+NH3
水解脱氨：RCHNH2COOH+H2O→RCHOH—COOH+NH3
Ps：天冬酰胺和谷氨酰胺的脱酰胺基也可视为脱氨的一种类型。这是酰胺酶（amidase）催化的水解脱酰胺作用。
【转氨基作用】
种氨基酸的氨基经转氨酶催化转移给α-酮酸的作用，结果原来的氨基酸生成相应的酮酸，而原来的酮酸则形成相应的氨基酸。
【转氨酶特点】
1）大多数转氨酶需要α-酮戊二酸作为氨基的受体，而对另一个底物则无严格的专一性；
2）一般只催化L-氨基酸和α-酮戊二酸的转氨作用；
3）转氨酶催化的反应都是可逆的。
4）转氨酶的辅酶 ——磷酸吡哆醛
【联合脱氨基作用】
生物体采用转氨作用和氧化脱氨作用联合进行的方法，即可迅速地使各种不同的氨基酸脱掉氨基。
（间接脱氨，其过程是α-氨基酸先与α-酮戊二酸起转氨基作用，形成谷氨酸，谷氨酸再脱氨。鉴于体内一般L-氨基酸氧化酶的分布不广，活性弱，而转氨酶活性强，L-谷氨酸脱氢酶的分布广）
【两种形式】
l 以谷氨酸脱氢酶为中心的联合脱氨基作用、
l 以嘌呤核苷酸循环的联合脱氨基作用
【氨的代谢去路】
谷氨酰胺是氨运输的主要形式
氨的毒性：损害中枢神经系统
高等植物则将氨基氮以谷氨酰胺和天冬酰胺形式储存于体内
尿素的形成主要在肝细胞中进行,尿素循环(urea cycle鸟氨酸循环)是最早发现的代谢循环。
参加鸟氨酸循环反应的酶类：氨甲酰磷酸合成酶；鸟氨酸氨甲酰移换酶；精氨琥珀酸合成酶；精氨琥珀酸裂解酶；精氨酸酶
尿素循环总结
（1）形成1分子尿素可清除两分子氨基氮及1分子CO2
（2）形成1分子尿素需消耗4个高能磷酸键
（3）前两步骤是在肝细胞的线粒体中完成的，而后三个步骤都是在胞液中完成
（4）产生二个非蛋白质氨基酸：鸟氨酸、瓜氨酸
延胡索酸是鸟氨酸循环与三羧酸循环之间的连接物
[氨基酸脱氨后产生的酮酸可有下列3种代谢途径]
①合成新氨基酸
②转变成糖及脂肪
③直接氧化成水及CO2
20种氨基酸分解途径各异，但它们都集中形成5种产物（乙酰COA、α-酮戊二酸、琥珀酰COA、延胡索酸和草酰乙酸）而进入TCA循环，最后氧化成CO2和H2O
【代谢缺陷症】
氨基酸代谢中由于缺乏某一种酶所引起的疾病叫代谢缺陷症。属于分子疾病，其病因和DNA分子突变有关，又称先天性遗传代谢病
【一个碳单位的生理意义】
（1）与氨基酸代谢密切相关
（2）参与嘌呤和嘧啶的生物合成以及S—腺苷甲硫氨酸的生物合成
（3）是生物体各种化合物甲基化的甲基来源
（4）四氢叶酸（FH4）是一个碳单位的转移载体。
【氨基酸的生物合成】
l 由α-酮酸经还原性氨基化作用而成（即α-酮酸与NH3作用生成亚氨基酸，亚氨基酸被还原即成α-氨基酸）
l α-酮酸经氨基转移作用可产生氨基酸（天冬氨酸和谷氨酸最易同α-酮酸起氨基转移，合成新氨基酸。但苏氨酸和赖氨酸不参加转氨作用）
l 由氨基酸的相互转化 （一种氨基酸，在某些情况下，可以转变成另一种氨基酸，例如由苏氨酸或丝氨酸可生成甘氨酸，由苏氨酸可变成异亮氨酸，由色氨酸或胱氨酸可生成丙氨酸，由谷氨酸可生成脯氨酸，由苯丙氨酸可生成酪氨酸，由甲硫氨酸可生成半胱氨酸。有些氨基酸是人体及动物机体中不能合成的。动物不能合成的如赖氨酸、色氨酸、组氨酸、苯丙氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、苏氨酸、甲硫氨酸、缬氨酸和精氨酸等必需从食物中摄取，称必需氨基酸。（婴幼儿能合成部分组氨酸和精氨酸））
NH3的来源
1．利用生物固氮作用合成氨 ；
2．由硝酸盐、亚硝酸盐还原成氨 ；
3．由含氮有机物质分解而来。
人体的转氨作用主要在肝脏中进行，心肌中的转氨作用也很强。转氨酶的活力可作为检查肝功能的指标。
【氨基酸的生物合成的调节】
1．酶的调节
2．激素的调节
3．反义核酸的调节
4．神经的调节
通过这4种调节机构的协作、机体的代谢才可能正常运行
【酶的调节】
u 酶含量的调控--通过控制酶的生物合成调节代谢
直接参加代谢调节的关键性酶类统称调节酶。
机体必须保存调节酶的一定含量，防止过剩和不足，才能维持其代谢机能的正常运行。
通常是用诱导物（inducer）以促进酶的合成，用阻遏物（repressor）以降低酶的合成。
u 酶活性的调控--通过控制酶的活性调节代谢
--有简单抑制、共价修饰调控和别构调控三种机制
【抑制作用】：机体控制酶活力的抑制有简单抑制与反馈抑制两类。
①简单抑制：这种抑制是指一种代谢产物在细胞内累积多时，由于物质作用定律的关系，可抑制其本身的形成。
这种抑制作用仅仅是物理化学作用，而未牵涉到酶本身结构上的变化。
②反馈抑制：这是指酶促反应终产物对酶活力的抑制，细胞利用反馈抑制控制酶活力的情况较为普遍。这种抑制是在多酶系反应中产生，一系列酶促反应的终产物对第一个酶起抑制作用。
X对酶a的作用机制是使酶a起别构而降低活力
两种需要掌握的非特异的磷酸二酯酶
蛇毒磷酸二酯酶：从游离的3‘-羟基端逐个解下5‘-核苷酸
牛脾磷酸二酯酶：从游离的5‘-羟基端逐个解下3‘-核苷酸
【嘌呤核糖核苷酸】
从头合成：以CO2、甲酸盐、Gln、Asp和Gly作为合成嘌呤环的前体，从5-磷酸核糖焦磷酸(PRPP)开始，经10步反应生成次黄嘌呤（IMP），再生成腺嘌呤核苷酸（AMP）
补救途径——当从头合成途径由于某种原因受阻时，就可利用“补救” 途径，即利用体内已有的嘌呤碱或嘌呤核苷合成嘌呤核苷酸，这对生物体来说就更为经济。
意义：代谢再利用，减少代谢物阻遏和积累。
【嘧啶核糖核苷酸】
从头合成：以氨甲酰磷酸和Asp作为合成嘧啶环的前体，首先合成嘧啶环，再与磷酸核糖结合成为乳清苷酸，然后生成尿嘧啶核苷酸。其它嘧啶核苷酸则由尿嘧啶核苷酸转变而成。
补救途径 除了上面的从头合成途径外，还有利用体内已有的嘧啶或嘧啶核苷来合成嘧啶核苷酸的补救途径。在嘧啶核苷激酶作用下，外源性的或核苷酸代谢产生的嘧啶碱和核苷可以通过下列途径合成嘧啶核苷酸。
意义：代谢再利用，减少代谢物阻遏和积累。
【DNA半保留复制】
u 证据：氮同位素示踪试验和放射自显影法
u 意义：保持DNA在代谢上的稳定性
复制子(replicon)：基因组能独立进行复制的单位叫复制子，每个复制子都含有控制复制起始的origin和终止复制的terminus。
双向复制(bi-directional)、单向复制(unidirectional)；
复制叉(replication fork)或生长点(growing point)
多复制子(multi-replication)
这种能催化DNA合成的酶称DNA聚合酶（DNA polymerase）
具有 5′至3′的聚合活性，需要引物链的存在
具有核酸外切酶活性
① 3′→5′外切酶活性
② 5′→3′外切酶活性
大肠杆菌有三种DNA 聚合酶，即DNA聚合酶I、II 和III
【DNA聚合酶I是一种多功能酶】
（1）沿5’→3’方向延长DNA链（DNA聚合酶活力）
（2）由3’端水解DNA链（ 3’ → 5’核酸外切酶活力）
（3）由5’端水解DNA链（ 5’ → 3’核酸外切酶活力）等功能
【DNA聚合酶II】--只具有3’ → 5’核酸外切酶活力
【DNA聚合酶III】--真正起复制作用的酶，对温度敏感（看414页）
【复制准确性的保证】
DNA复制过程中碱基的配对受到双重核对，即DNA聚合酶的选择作用和3’ → 5’ 外切酶的校正作用。
解螺旋酶
DNA拓扑异构酶(解旋酶）
引物酶和引发体
引物酶 RNA聚合酶 Dna G（RNA聚合酶）
引发体 Dna A辨认复制启始点，再结合Dna B, Dna C及其他复制因子形成复合体
【DNA的损伤】
[定义]某些理化因子，如紫外线、电离辐射和化学诱变剂等，作用于DNA，造成其结构和功能的破坏，从而引起生物突变和致死的效应。
[常见的损伤方式]嘧啶二聚体的形成
[DNA损伤的修复是生物在长期进化过程中获得的一种能使DNA的损伤得到恢复的保护功能]
【DNA的损伤修复】
u 光修复--紫外光照射可使相邻的两个T 形成二聚体，光修复酶可使二聚体解聚为单体状态，DNA完全恢复正常。光修复酶的激活需300-600μm波长的光，可见光激活了光复活酶，消除由于紫外线照射而形成的嘧啶二聚体。
u 暗修复（切除修复、重组修复和SOS修复）
ü 切除修复参与的酶--核酸内切酶，polⅠ,DNA连接酶
ü 重组修复--重组蛋白RecA，polⅠ，连接酶参与，损伤会保留下去
ü 诱导修复和应急反应（SOS）：包括避免差错的修复和倾向差错的修复
ü
ü 两个方面
【突变】-----DNA分子上碱基的改变，分为自发突变、人工诱变
【意义】
1. 突变是进化、分化的分子基础
2. 只有基因型改变的突变
3. 致死性的突变
4. 突变是某些疾病的发病基础
【突变分子改变的类型】
（1）碱基对的置换——如错配（点突变），一个碱基改变
（2）移码突变——如缺失、插入和框移突变，片段插入或缺失
（3）重排——较大片段重组或重排
基因重组(genetic recombination)——整段DNA在细胞内或细胞间,甚至不同物种间进行交换,并能在新的位置上复制,转录和翻译
DNA克隆
克隆（clone） 无性繁殖
分子克隆(DNA克隆)—应用酶学的方法，在体外将目的基因与载体DNA结合成一具有自我复制能力的DNA分子（复制子、重组体），继而通过转化或转染宿主细胞、筛选出含有目的基因的转化子细胞，再进行扩增、提取获得大量同一DNA分子拷贝，或其表达产物。
基因克隆、DNA重组、
基因工程 (genetic engineering)
外源基因与载体的连接（DNA连接酶）
连接方式
1. 粘性末端连接 连接效率高
相同酶切末端
配伍末端
2.平端连接 连接效率低
3.同聚物接尾法
4.人工接头法
重组体的筛选 screening
1. 直接选择法
抗药性标志选择
标志补救 表达产物与营养缺陷互补
α—互补 蓝白斑筛选
分子杂交 探针
原位杂交 印迹法
限制性酶切图谱
2.非直接选择法 免疫学方法
基因治疗—就是向有功能缺陷的细胞补充相应功能基因，以纠正或补偿其基因缺陷，从而达到治疗的目的。
1、基因置换
2、基因修正
3、基因修饰 产物补偿缺陷细胞
4、基因失活 反义技术封闭基因,抑制有害基因
对象 体细胞 生殖细胞
【RNA聚合酶】
生物体以DNA为模板合成RNA的过程，转录所需的酶（依赖DNA的RNA聚合酶）
【复制和转录的异同点】
相同点：1.都以DNA为模板
2.原料为核苷酸
3.合成方向均为5′→3′方向
4.都需要依赖DNA的聚合酶
5.遵守碱基互补配对规律
6.产物为多聚核苷酸链
不同点： 复制 转录
模板 两股链均作为模板 模板链作为模板
原料 dNTP NTP
聚合酶 DNA聚合酶 RNA聚合酶
产物 子代DNA双链 mRNA;tRNA;rRNA
配对 A-T；G-C A-U；T-A；G-C
引物 需RNA引物 不需要引物
方式(特点) 半保留复制 不对称转录
【转录单位】
RNA链的转录起始于DNA模板的一个特定位点（启动子promoter），并在另一位点处终止（终止子terminator），此转录区域称为转录单位。
【不对称转录】
DNA分子上一股可转录,另一股不转录;模板链并非永远在同一单链上。
两股DNA单链中只有一股可转录,可作为模板转录成RNA的一股称为模板链,对应的一股互补链称为编码链.能转录出mRNA然后指导蛋白质合成的部分称为结构基因.
原核生物的RNA聚合酶 大肠杆菌
分子量为480kD，由四个亚基组成α2ββ′σ(全酶)
去掉σ亚基称为核心酶
Rna聚合酶
【真核生物的rna聚合酶】
原核生物的RNA聚合酶是结合到DNA的启动区开始转录的,靠其σ亚基辨认启动区。
启动区具有共有的序列称为保守序列或一致性序列.
【σ亚基的作用】
识别启动子
启动RNA的合成
【核心酶的作用】
是只能使已开始合成的RNA链延长（456页表36-1）
【σ因子】
识别不同启动子的能力不同，体现在不同基因具有不同的转录效率。
【启动子】--（promoter，也称启动基因）
指RNA聚合酶能识别、结合和开始转录的一段DNA序列
《RNA聚合酶催化的转录过程可分为起始、延长和终止三个步骤》
【转录起始】
RNA聚合酶与模板DNA的特定部位，即启动子的某一部位结合.
RNA酶结合到DNA链上，DNA双链部分解开形成转录空泡.
原核生物由σ因子辨认转录起始位点,真核生物在-35区有5′-TTGACA，在-10区有TATAAT盒
转录起始不需引物,第一个磷酸二酯键形成后, σ亚单位即脱落下来.
【转录的延伸】
² 原核生物和真核生物基本相同
² σ亚基脱落，核心酶构象改变
² RNA的5′ 端伸展再转录空泡之外
² 模板为A,转录产物相应为U
原核生物的转录和翻译同时进行
【转录的终止】
（1）原核生物转录终止的模式：
² ρ依赖因子(ρ因子能与RNA结合,还具有ATP酶和解链酶的活性)
² 不依赖ρ因子(终止区的碱基可形成特殊的结,RNA 3′形成茎环结构和一串寡聚U)
（2）真核生物的转录终止
² 编码链上存在转录终止的修饰点AATAAA
² 真核生物 mRNA带有polyA尾巴
【真核生物mRNA的转录后加工】
（一）首、尾的修饰
u 5′--端 帽子结构的形(m7GpppG)--0型帽子、Ⅰ型帽子
u 3′--端 poly A尾巴的生成
（二）真核生物mRNA前体的剪接
①hnRNA和snRNA
--hnRNA →mRNA
--snRNA U族 300个核苷酸组成
Ø 与核内蛋白质组成snRNP
Ø 与内含子的剪切有关
②断裂基因(split gene)
Ø 外显子(exon)
Ø 内含子(intron)
③mRNA的剪接—套索剪切模式
【真核生物tRNA的转录后加工】
【真核生物rRNA转录后加工】
[高度重复序列]
真核细胞的rRNA基因(rDNA)属于称为丰富基因族的DNA序列
【启动子】是指RNA聚合酶识别、结合和开始转录的一段DNA序列
【转录因子】RNA聚合酶在进行转录时常需要一些辅助因子（蛋白质）参与作用
【终止子】提供转录停止信号的一段DNA序列
【终止因子】协助RNA聚合酶识别终止信号的辅助因子（蛋白质）
【核酶（ribozyme）】具有催化活性的RNA
【通读(readthrough)】
有些终止子的作用可被特异的因子所阻止，使RNA聚合酶得以越过终止子继续转录的这种现象，这类引起抗终止作用的蛋白质称为抗终止因子。
所有原核生物的终止子在终止点之前均有一个回文结构
转录的RNA可形成“发夹结构”，NusA识别终止子。
以RNA为模板合成RNA ，是病毒RNA的特殊繁殖方式，RNA复制酶需要专一性的RNA模板（例如Qβ噬菌体的RNA复制酶只能用Qβ病毒RNA为模板，它不用寄主的RNA为模板）--复制酶不存在于正常大肠杆菌细胞中，只有受感染时，寄主细胞才产生复制酶
【逆转录】
以RNA为模板，按RNA中的核苷酸顺序合成DNA，这与通常转录过程中遗传信息流从DNA到RNA的方向相反（如劳氏病毒则以RNA为模板反转录为DNA，然后再从DNA转录为RNA）
逆转录酶：RNA指导的DNA聚合酶
【RNA的信息加工】是指RNA在传递遗传信息过程中进行信息抽提、信号转换、消除差错、调节信息流等作用
应用生物化学和遗传学研究技术，已经证明三个碱基编码一个氨基酸，所以称它为三联体密码(triplet code)或密码子(codon)。
【阅读框架(reading frame)】
从起点至终止信号之间所阅读的碱基对，称为一个读码框架。
【移码和移码突变】
插入或去掉一个碱基，就会使以后的读码发生错误，这称移码，由于移码引起的突变称移码突变
【遗传密码的简并性】
大多数氨基酸有几组不同的密码子，这一现象称密码的简并，可以编码相同氨基酸的密码子称同义密码子，仅Trp和Met只有一个密码子。
生物学意义：可以减少有害突变，对物种稳定起一定作用
密码子中第三位碱基具有较小的专一性
称“摆动性”或“变偶性”，512页
有三组不编码任何氨基酸，而是多肽合成终止密码子：UAA；UAG；UGA。 此外AUG既是甲硫氨酸的密码子，又是肽链合成的起始密码子。
遗传密码是近于通用的，线粒体DNA的编码方式与通常遗传密码有所不同，称变异性
变异性
简并性
专一性
不重叠
无标点符号
分子生物学
蛋白质三级结构预测非常困难（同源建模是目前唯一有效的方法）
但是二级结构（局部结构，不同氨基酸对其不同结构具有明显倾向性）预测可行
双螺旋稳定的因素
l 氢键
l 碱基堆积力
l 离子键
DNA标准二级结构：
ABZ和三螺旋
DNA三级结构：
超螺旋
RNA的二级结构主要取决于它的碱基组成，其二级结构的多样性可以和蛋白质相媲美
tRNA则可形成倒L型三级结构
构成tRNA二级结构的要素有：环、茎和臂
tRNA三级结构形成的原因是D环上的碱基与不变碱基以及TψC环上的碱基之间的发生的氢键作用
构成RNA三级结构的主要元件
原核生物多为多顺反子
真核生物多为单顺反子，5′端具有帽子，3′端具有多聚腺苷酸尾巴。
出现在mRNA分子上最多的二级结构部件也是茎环结构。mRNA分子的二级结构，特别是两端的二级结构对于翻译有影响，而某些mRNA借助于末端特殊的二级结构对基因的表达进行调控。
【核酸的理化性质】
紫外吸收
酸碱解离
沉淀（无水乙醇）
变性、复性和杂交
水解
变性、复性、增色效应、Tm、减色效应、退火
【DNA的Tm值影响因素】
DNA的均一性
G-C含量
H-离子强度和特殊的化学试剂的影响
【DNA复性的影响因素】
温度、离子强度、DNA浓度和DNA序列的复杂度
【核酸水解】
酸水解
碱水解
酶促水解
核酸的分离、纯化和定量
核酸的抽取
l 两种核蛋白的分离
l 蛋白质的去除
l 核酸的沉淀
电泳
离心
层析
核酸的纯度的检测和定量
【冈崎片段】
u 在复制叉中不连续合成的DNA片段
【前导链】
u 连续合成的DNA子链
【后随链】
u 不连续合成的DNA子链，也叫滞后链
【单链DNA结合蛋白（SSB）】
本身没有酶活性，通过与DNA单链区段的结合在DNA复制、修复和重组中发挥以下作用:
l 暂时维持DNA的单链状态，防止互补的单链在作为复制模板之前重新退火成双螺旋；
l 防止DNA的单链区域自发形成链内二级结构，以消除它们对DNA聚合酶进行性的影响；
l 包被DNA的单链区段，防止核酸酶对DNA单链区域的水解；
l 刺激某些酶的活性。
【DNA拓扑异构酶】
Ø 一类通过催化DNA链的断裂、旋转和重新连接而直接改变DNA拓扑学性质的酶。
Ø 解决在DNA复制、转录、重组和染色质重塑过程中遇到的拓扑学障碍
Ø 能够细调细胞内DNA的超螺旋程度，以促进DNA与蛋白质的相互作用，同时防止DNA形成有害的过度超螺旋
Ø 按照DNA链的断裂方式，拓扑异构酶被分为I型和II型
Ø II型拓扑异构酶主要参与DNA复制，既可以在DNA分子中引入有利于复制的负超螺旋，又可以及时清除复制叉前进中形成的正超螺旋，还能分开复制结束后缠绕在一起的两个子代DNA分子，其催化的反应依赖于ATP
【DNA引发酶】
是一种专门用来起动或引发DNA合成的酶，是DNA复制所必须的，前导链引发一次，后随链引发多次
原核细胞内切除RNA的酶是DNA聚合酶I或核糖核酸酶H。
真核细胞负责切除RNA引物的酶是RNase HⅠ1或FEN12。
【DNA连接酶】
作用：DNA复制过程中的作用是“缝合”后随链上相邻的冈崎片段，使不连续合成的后随链成为一条连续的链
定义：是一类催化一个双螺旋DNA内相邻核苷酸3′-羟基和5′-磷酸甚至两个双螺旋DNA两端的3′-羟基和5′-磷酸发生连接反应形成3′,5′-磷酸二酯键的酶。
分类：第一类使用 NAD+，第二类使用ATP。细菌的DNA连接酶属于第一类，真核细胞、古菌、病毒和噬菌体的连接酶属于第二类（消耗能量）
【端粒酶】--端聚酶
蛋白质和RNA两种成分组成，其中蛋白质具有逆转录酶的活性，而RNA含有1.5拷贝的端粒DNA重复序列，这一部分序列作为逆转录酶的模板
形成特定的二级结构，作为模板的那一部分序列处于单链状态，以方便它与端粒区的重复序列结合，并有效地充当逆转录的模板
滚环复制(某些噬菌体（如M13和ФX174）DNA和一些小的质粒（如枯草杆菌内的pIM13质粒）在宿主细胞内通过滚环复制方式扩增DNA)
D环复制（线粒体和叶绿体DNA的复制方式）
催化线粒体DNA复制的酶是DNA聚合酶γ
【线粒体末端复制问题的解决】
使用端聚酶；
将线形DNA暂时转变为环形DNA；
经重组形成串联体；
滚环复制；
使用蛋白质作为引物。
【DNA复制的高度忠实性】
四种dNTPs浓度的平衡
DNA聚合酶的高度选择性
DNA聚合酶的自我校对
错配修复
使用RNA作为引物
逆转录酶具有三个酶活性：
（1）5→3 的依赖于RNA的DNA聚合酶活性，该活性用来催化负链DNA的合成；
（2）核糖核酸酶H活性，该活性用来水解tRNA引物和基因组RNA；（
（3）5 →3 的依赖于DNA的DNA聚合酶活性，该活性用来合成正链DNA。
逆转录酶的聚合酶活性与其他聚合酶一样位于由三个结构域折叠成的“手掌-手指-拇指” 模体之中，但核糖核酸酶H活性位于另外一个结构域之中。
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