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主管药师考试基础知识生物化学知识点
生物化学
第一节 蛋白质结构和功能
重点章节
考试大纲及考分预测
氨基酸的分类
蛋白质的分子结构
蛋白质的变性
一、氨基酸与多肽
(一)蛋白质的元素组成及特点
蛋白质主要由碳、氢、氧、氮等元素组成。
氮最恒定平均为16%。
(二)蛋白质的基本结构
蛋白质的基本结构:
L-α-氨基酸(甘氨酸除外,其无D、L之分)
(三)氨基酸的分类
非极性疏水性氨基酸8(脯亮亮苯蛋丙缬色)
极性中性氨基酸7(冬天谷苏丝酪半光甘)
酸性氨基酸2
碱性氨基酸3
记忆方法:
冬天(天冬氨酸)的谷(谷氨酸)子是酸的,
捡(碱性氨基酸)来(赖氨酸)精(精氨酸)煮(组氨酸)。
(四)肽键和肽链
1.肽键:
概念:
是由一个氨基酸的α-羧基与另一个氨基酸的α-氨基脱水缩合而形成的化学键。
肽键特点:
不能自由旋转,具有部分双键性质。
2.肽链:
有两个或两个以上的氨基酸以肽健相连的化合物。
(寡肽和多肽)
二、蛋白质的分子结构
(一)蛋白质的一级结构
1.定义:
是指多肽链中氨基酸的排列顺序。
(一条线)
2.主要的化学键:
肽键。
3.意义:
一级结构非空间结构,但它决定着蛋白质空间结构。
(二)蛋白质的二级结构
1.定义:
某一段肽链的局部空间结构。
(弹簧)
2.主要的化学键:
氢键。
3.蛋白质二级结构的主要形式:
α-螺旋、β-折叠、β-转角、无规则卷曲。
α-螺旋
特点:
①主链围绕中心轴旋转,每隔3.6个氨基酸残基上升一个螺距。
②每个氨基酸残基与第四个氨基酸残基形成氢键。
氢键维持了α-螺旋结构的稳定。
③α-螺旋为右手螺旋,氨基酸侧链基团伸向螺旋外侧。
(三)蛋白质的三级结构
概念:
是指整条肽链中所有原子在三维空间结构。
(整条肽)
主要的化学键:
疏水作用力、离子键、氢键、范德华力等。
(四)蛋白质的四级结构
概念:
蛋白质分子中各亚基的空间排布。
(多条链)
主要化学键:
疏水作用力、离子键、氢键、范德华力。
成人血红蛋白由2条α链和2条β链组成,各亚基分别含一个血红素。
(五)蛋白质的空间构象
蛋白质的空间构象由一级结构决定,常需分子伴侣(帮助多肽链正确折叠)的参与。
其作用:
①可逆地与未折叠肽段结合防止错误的聚集发生,使肽链正确折叠;
②与错误聚集的肽段结合,使之解聚后,再诱导其正确折叠;
③促进对蛋白质分子中二硫键的正确形成。
(1)肽单元:
参与肽键的6个原子——Cα1、C、0、N、H、Cα2位于同一平面,Cα1和Cα2在平面上所处的位置为反式构型,此同一平面上的6个原子构成肽单元。
(2)模体
在许多蛋白质分子中,2个或3个具有二级结构的肽段,在空间上相互接近,形成一个具有特殊功能的空间结构,称为模体。
(3)结构域
分子量大的蛋白质三级结构常可分割成1个和数个球状或纤维状的区域,折叠得较为紧密,具有独立的生物学功能,称为结构域。
三、蛋白质结构与功能的关系
(一)蛋白质一级结构与功能的关系
空间结构决定着蛋白质的生物学功能,蛋白水解酶可破坏一级结构
亚基谷氨酸序列变为缬氨酸就会患镰刀型贫血。
称分子病。
(二)蛋白质高级结构与功能的关系
蛋白质构象改变可引起疾病,如蛋白的二级结构α螺旋变为β折叠就会患疯牛病。
四、蛋白质的理化性质
(一)蛋白质的变性
1.概念:
在某些物理和化学因素作用下,其特定的空间构象被破坏,导致其理化性质改变和生物活性的丧失。
2.本质:
破坏非共价键和二硫键,不改变蛋白质的一级结构。
3.意义:
如在医学上利用高温、高压、紫外线消毒灭菌;疫苗、酶制品、血液制品及菌种等放在冰箱中保存以防止变性失活等。
4.特点:
(1)化学性质改变:
生物活性的丧失。
(2)物理性质的改变:
溶解度降低、粘度增加、结晶能力降低、生物活性丧失、易沉淀、易被蛋白酶水解。
(二)两性电离
蛋白质是两性电解质,既可以解离成带正电的阳离子,也可解离成带负电的阴离子。
在某一pH溶液中,蛋白质解离成正、负离子的趋势相等,所带的正、负电荷相同,净电荷为零,即成为兼性离子,此时溶液的pH称为该蛋白质的等电点(pI)。
(三)蛋白质的亲水胶体性质
(四)蛋白质的紫外吸收
很多蛋白质分子中含有色氨酸和酪氨酸,因此在280nm波长处有特征性吸收峰,利用这个特点,可对蛋白质溶液进行定量测定。
(五)蛋白质的呈色反应
有茚三酮反应,双缩脲反应等。
例题
下列氨基酸属于酸性氨基酸的是( )
A.丙氨酸
B.赖氨酸
C.丝氨酸
D.谷氨酸
E.苯丙氨酸
『正确答案』D
『答案解析』冬天(天冬氨酸)的谷(谷氨酸)子是酸的。
第二节 核酸的结构和功能
考试大纲及考分预测
核酸的分子组成
DNA的双螺旋结构
RNA的分类和结构特点
一、核酸的化学组成及一级结构
一、核酸基本单位-核苷酸
(一)核苷酸分子组成:
(二)核酸(DNA和RNA)组成的异同
两种核酸有异同。
腺胞鸟磷能共用;RNA中独含尿,DNA中仅含胸。
RNA所含碱基:
AUCG。
DNA所含碱基:
ATCG。
二、DNA的空间结构与功能
(一)DNA碱基组成的规律
DNA分子中A与T摩尔数相等,C与G摩尔数相等,即A=T,C≡G。
所以A+G=T+C,A/T=G/C。
一级结构:
核苷酸的排列顺序(碱基的序列)
二级结构:
双螺旋结构(弹簧)
三级结构:
超螺旋结构(电话线)
(二)DNA的一级结构
1.定义:
核苷酸在核酸长链上的排列顺序。
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。
2.化学键:
脂键。
2.骨架:
戊糖和磷酸。
3.最恒定的元素:
P。
(三)DNA双螺旋结构(二级结构)
氢键配对(A=T;G≡C)相互平行,但走向相反,右手螺旋。
螺旋直径为2nm,形成大沟及小沟。
相邻碱基螺距3.4nm,一圈10对碱基。
氢键维持双链横向稳定性,碱基堆积力维持双链纵向稳定性。
(四)DNA的高级(超螺旋)结构
DNA双螺旋链再盘绕即形成超螺旋结构。
真核生物染色体由DNA和蛋白质构成,其基本单位是核小体。
(五)DNA的功能
DNA的基本功能是以基因的形式荷载遗传信息,并作为基因复制和转录的模板。
它是生命遗传的物质基础,也是个体生命活动的信息基础。
基因从结构上定义:
是指DNA分子中的特定区段,其中的核苷酸排列顺序决定了基因的功能。
三、RNA的分类及特点
mRNA(信使)
tRNA(搬运)
rRNA(核糖体)
功能
蛋白质合成模板
氨基酸转运的载体
蛋白质合成的场所
含量
占RNA的3%
占RNA的15%
占RNA的80%
分子量
分子较小
分子量最小
差异较大
分布
细胞核细胞质
细胞质
细胞质
二级结构
三叶草
三级结构
倒L型
结构特点
5′端帽子结构3′端多聚A尾带有遗传信息密码
含有稀有碱基、反密码子。
3′端为-CCA
核糖体大、小亚基
(一)mRNA结构特点与功能
1.结构特点
5′末端:
帽子结构:
m7GpppNm-。
3′末端:
多聚核苷酸结构,多聚A尾。
共同维持mRNA的稳定性。
2.结构功能:
是蛋白质合成模板。
(二)tRNA的结构与功能
1.结构特点:
①含10-20%稀有碱基,如DHU(双氢尿嘧啶);②3′末端为-CCA-OH,结合氨基酸;③反密码环,识别mRNA上的密码;④分子量最小。
一级结构:
核苷酸的排列序列。
二级结构:
三叶草形。
三级结构:
倒L形。
2.结构功能:
活化、搬运氨基酸到核糖体的载体。
(三)rRNA的结构与功能
1.结构特点
核糖体大、小亚基
2.结构功能
参与组成核蛋白体,作为蛋白质合成的场所。
四、核酸的理化性质
1.DNA变性
双螺旋DNA经加热及化学处理(如有机溶剂、酸、碱等),使互补碱基对间的氢键断裂,双螺旋结构松散,变成单链的过程。
DNA变性后,生物活性丧失,但共价键不被破坏,一级结构没有改变。
热变性的DNA经缓慢冷却后,两条互补链可重新恢复天然的双螺旋构象,称为复性,也称退火。
2.增色效应
DNA和RNA溶液均具有260nm紫外吸收峰,这是DNA和RNA定量最常用的方法。
变性时双螺旋松解,碱基暴露,对260nm紫外吸收将增加,OD260值增高称之为增色效应;复性后,OD260值减小称为减色效应。
3.Tm值
紫外光吸收值达到最大值的50%时的温度称为DNA的融解温度(解链温度)(Tm)。
GC含量越高,Tm值越大;另外核酸分子越大,Tm值也越大。
4.探针
一小段已知序列的单链核苷酸用放射性核素(如32P、35S)或生物素标记其末端或全链,可依碱基配对规律与具有互补序列的待测核酸进行杂交,以探测它们的同源程度,这段核苷酸链称为探针。
例题
DNA碱基组成的规律( )
A.[A]=[C];[T]=[G]
B.[A]+[T]=[C]+[G]
C.[A]=[T];[C]=[G]
D.[A]+[T]/[C]+[G]=1
E.[A]=[G];[T]=[C]
『正确答案』C
『答案解析』A=T;G≡C
第三节 酶
考试大纲及考分预测
酶的概念
酶的活性中心
同工酶
酶促反应动力学
一、酶的分子结构与功能
(一)酶的概念:
酶是一类由活细胞产生的,对其特异底物具有高效催化作用的有机生物催化剂。
(二)酶的分子组成
(三)酶的催化作用
酶的活性中心:
指酶分子能与底物结合并发生催化作用的局部空间结构。
凡具有活性的酶都具有活性中心。
1.活性中心内的必需基团:
它包含两个基团(结合基团和催化基团),其特点是与催化作用直接相关,是酶发挥催化作用的关键部位。
2.活性中心外的必需基团:
在活性中心外的区域,还有一些不与底物直接作用的必需基团,这些基团与维持整个酶分子的空间构象有关。
二、酶促反应的特点
酶不仅催化体内化学反应,而且在体外也能发挥催化作用。
1.有效地降低反应的活化能(台阶),具有极高的催化能力。
2.高度的特异性(专一性)。
3.可调节性(这是与无机催化反应的不同点)。
4.不稳定性。
三、酶促反应动力学
(一)底物浓度对反应速度的影响
米-曼氏方程式
[S]:
底物浓度。
V:
反应速度。
Vmax:
最大反应速度。
Km:
等于酶促反应速度为最大反应速度一半时的底物浓度。
(二)影响酶促反应速度的因素
1.酶浓度
在一定温度、pH条件下,当底物浓度》酶浓度时,酶促反应速度与酶浓度成正比例关系。
2.底物浓度
在一定温度、pH条件下,酶浓度一定时,酶促反应速度与底物浓度的关系呈矩形双曲线。
3.温度
酶促反应速度达到最大时的环境温度称为酶的最适温度。
高于或低于最适温度,酶促反应速度均降低。
人体内各种酶的最适温度在37℃左右。
4.pH
酶促反应速度达到最大时的反应体系的pH称为酶的最适pH。
pH低于或高于最适值,酶促反应速度均降低。
人体内多数酶的最适pH接近于7,但也有例外,如胃蛋白质酶的最适pH为1.8;肝精氨酸酶的最适pH为9.8等。
四、抑制剂
1.不可逆性抑制:
以共价键与酶活性中心的必需基团牢固结合,使酶失活(有机磷农药)
2.可逆性抑制:
非共价键结合
定义
Vmax
Km
①竞争性抑制
(磺胺抗菌素)
抑制剂与底物竞争性结合酶的活化中心
不变
变大
②反竞争性抑制
抑制剂与酶-底物复合物结合阻止产物的生成.
减小
减小
③非竞争性抑制
抑制剂与酶、酶-底物复合物结合使酶丧失活性
减小
不变
口诀:
竞K大,非V小,反竞K,V都变小。
五、酶原与酶原激活
酶原与酶原激活 在初合成或初分泌时没有活性的酶的前体称为酶原。
酶原在一定条件下,转变成有活性的酶的过程称为酶原的激活。
酶原激活的实质是酶的活性中心形成或暴露的过程。
酶原激活意义如胰蛋白质酶原、凝血酶原等的激活,一方面防止了自身消化,起到保护作用;另一方面保证特定的酶在特定的时间和部位发挥作用。
六、同工酶
1.概念:
是指催化相同的化学反应,而酶蛋白的分子结构、理化性质乃至免疫学性质不同的一组酶。
2.举例:
乳酸脱氢酶(LDH1~LDH5共5种同工酶)心、肾以LDH1为主;肺以LDH3和LDH4为主;骨骼肌以LDH5为主;肝以LDH5为主。
血清中LDH含量的顺序是LDH2>LDH1>LDH3>LDH4>LDH5。
第四节 糖代谢
重点章节
考试大纲及考分预测
糖酵解
三羧酸循环
磷酸戊糖途径
糖异生原料和关键酶
糖代谢的概况
一、糖(无氧)酵解
概念:
在缺氧情况下,葡萄糖生成乳酸的过程称之为糖酵解。
1.反应部位:
胞浆
2.生理意义:
①迅速提供能量,如骨骼肌在剧烈运动时的相对缺氧;②为红细胞供能;③乳酸还可以被利用。
4.糖酵解的代谢途径
二、糖的有氧氧化
1.概念:
有氧情况下,葡萄糖彻底氧化成H2O和CO2,并释放出能量的过程。
2.部位:
胞浆及线粒体
3.生理意义(三羧酸循环):
(1)供能,是机体产生能量的主要方式
(2)三大营养物质分解代谢的共同途径
(3)三大营养物质相互转换的枢纽、为呼吸链供H。
4.基本途径
第一阶段:
酵解途径
第二阶段:
丙酮酸的氧化脱羧
第三阶段:
三羧酸循环和氧化磷酸化
三羧酸循环
1.概念:
指乙酰CoA和草酰乙酸缩合生成含三个羧基的柠檬酸,反复的进行脱氢脱羧,又生成草酰乙酸,再重复循环反应的过程。
2.反应部位:
是线粒体。
3.反应步骤:
乙酰草酰成柠檬,柠檬又生α-酮,琥酰琥酸延胡索,苹果落在草丛中。
4.考试要点:
经过一次三羧酸循环,①消耗一分子乙酰CoA,②经四次脱氢,二次脱羧,一次底物水平磷酸化。
生成1分子FADH2,3分子NADH+H+。
2分子CO2,1分子GTP。
(一共生成10个ATP)。
③不可逆步骤(第1、3、4个步骤)其关键酶有:
柠檬酸合成酶、α-酮戊二酸脱氢酶、异柠檬酸脱氢酶④整个循环反应为不可逆反应。
5.生理意义
①氧化供能,1mol葡萄糖经有氧氧化全过程,通过上述三个阶段,彻底氧化成CO2和H2O,总共生成36mol或38molATP;
②是三大营养物质彻底氧化分解的共同途径,又是三大物质代谢的互相联系的枢纽;
③为其他合成代谢提供小分子前体。
三、磷酸戊糖途径
1.概念:
磷酸戊糖途径是指由葡萄糖生成磷酸戊糖及NADPH+H+(NADPH),前者再进一步转变成3-磷酸甘油醛和6-磷酸果糖的反应过程。
2.细胞定位:
胞液。
3.生理意义:
生成NADPH和5-磷酸核酮糖。
4.反应过程可分为二个阶段:
第一阶段:
氧化反应生成磷酸戊糖,NADPH+H+及CO2,
第二阶段:
则是非氧化反应包括一系列基团转移。
5.关键酶:
6-磷酸葡萄糖脱氢酶
6.蚕豆病:
红细胞内缺乏6-磷酸葡萄糖脱氢酶
四、糖原的合成与分解
五、糖异生
1.概念:
是指从非糖化合物转变为葡萄糖或糖原的过程。
部位:
主要在肝、肾皮质的胞液及线粒体
2.原料:
乳酸、甘油、丙酮酸及生糖氨基酸等。
(三酸一甘油)
3.生理意义
(1)空腹或饥饿时维持血糖浓度相对恒定。
(2)有利于乳酸的再利用。
(3)有利于维持酸碱平衡。
(4)协助氨基酸的代谢。
4.关键酶:
丙酮酸羧化酶、磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶、果糖二磷酸酶、葡萄糖-6-磷酸酶。
(俩羧俩磷酸)
5.乳酸循环
剧烈运动时肌肉通过糖酵解生成乳酸,后者扩散入血,并随血流进入肝细胞异生为葡萄糖,葡萄糖释放入血后又可被肌肉氧化利用,这样构成了一个循环,称为乳酸循环。
循环过程:
2分子乳酸异生生成葡萄糖,消耗6个ATP。
生理意义:
在于避免乳酸的损失以及防止因乳酸堆积引起酸中毒。
六、血糖及其调节
(一)血糖浓度
3.9~6.1lmmol/L。
(二)血糖的来源和去路
血糖有三个来源,三条正常去路及一条非正常去路。
1.血糖的来源 ①食物中淀粉的消化吸收;②肝糖原的分解;③糖异生。
2.血糖的去路 ①氧化供能(血糖的主要去路);②合成糖原;③转变成脂肪、氨基酸等其他物质。
当血糖浓度超过肾糖阈(8.9mmol/L)时,血中葡萄糖可能被肾小球滤至尿中。
随尿排出是葡萄糖的非正常去路。
(三)调节血糖的激素
参与的激素
特点
调节的机制
胰岛素
体内唯一降低血糖水平的激素
促进葡萄糖向细胞内转运、加速糖原合成、抑制糖原分解、加快糖的有氧氧化、抑制肝内糖异生以及减缓脂肪动员的速率
胰高血糖素
体内升高血糖水平的主要激素
使肝糖原分解增加、抑制糖酵解而加速糖异生、加速氨基酸的摄取从而增强糖异生、加速脂肪动员
肾上腺素
引起血糖升高
抑制糖原合成;促进肝糖原分解产生葡萄糖;促进肌糖原酵解为乳酸后通过乳酸循环间接升高血糖。
下列属于糖酵解途径关键酶( )
A.6-磷酸葡萄糖酶
B.丙酮酸激酶
C.柠檬酸合酶
D.苹果酸脱氢酶
E.6-磷酸葡萄糖脱氢酶
『正确答案』B
『答案解析』丙酮酸激酶、己糖激酶、6-磷酸果糖激酶-1。
(丙己磷是有6个果糖做成的)
第五节 脂类代谢
考试大纲及考分预测
脂肪酸的合成部位、原料
酮体的生成和利用
脂肪酸的β氧化
胆固醇的合成和转化
血脂的分类和功能
一、甘油三酯的分解代谢
(一)脂肪动员
1.概念:
储存在脂肪细胞中的脂肪,被肪脂酶逐步水解为FFA(脂肪酸)及甘油,并释放入血以供其他组织氧化利用的过程。
2.关键酶:
激素敏感性甘油三酯脂肪酶(HSL)
脂解激素:
肾上腺素、胰高血糖素、促肾上腺皮质激素及促甲状腺激素等。
抗脂解激素:
胰岛素、前列腺素E2、烟酸等。
(二)甘油代谢和脂肪酸β氧化
1.甘油:
经血运到肝肾肠,彻底氧化和糖异生。
2.FFA:
和白蛋白结合运输经β氧化供能(心肝肾,骨骼肌)。
β-氧化记忆口诀
β-氧化是重点,氧化对象是脂酰,
脱氢加水再脱氢,硫解切掉两个碳,
产物乙酰CoA,最后进入三羧酸。
(三)酮体的生成、利用和生理意义
1.酮体:
在肝细胞线粒体中,β-氧化生成的乙酰CoA经一系列酶促反应生成乙酰乙酸、β-羟丁酸和丙酮,这三者合称为酮体。
乙酰乙酸、β-羟丁酸、丙酮三者总称(酮体三兄弟)
2.生成原料:
乙酰CoA
3.代谢定位:
(肝内合成,肝外用)
(1)生成:
肝细胞线粒体
(2)利用:
肝外组织(心、肾、脑、骨骼肌等)线粒体
4.关键酶:
HMG-CoA合成酶。
5.意义:
饥饿时脑组织供能。
二、脂肪酸的合成代谢
1.合成部位:
肝脏(主要)胞液
2.合成原料:
主要是乙酰CoA、NADPH。
(1)乙酰CoA的来源:
全部在线粒体内产生,通过柠檬酸-丙酮酸循环出线粒体。
(2)NADPH的来源:
磷酸戊糖途径(主要来源)
三、胆固醇的代谢
(一)胆固醇的合成部位、原料及酶:
(二)关键酶:
HMG-CoA还原酶
(三)胆固醇的转化和去路
1.转变为胆汁酸(肝脏,主要去路)
2.转化为类固醇激素(肾上腺皮质、睾丸、卵巢等内分泌腺)
3.转化为7-脱氢胆固醇(皮肤)→维生素D3
四、血浆脂蛋白的代谢
(一)血浆脂蛋白组成
血浆所含脂类统称血脂,包括:
甘油三酯、磷脂、胆固醇及其酯以及载脂蛋白。
(二)血浆脂蛋白的分类
1.电泳法
2.超速离心法CM、VLDL、LDL、HDL
(三)血浆脂蛋白的合成部位及功能
CM(乳糜微粒)
VLDL(极低)
LDL(低)
HDL(高)
密度
<0.95
0.95~1.006
1.006~1.063
1.063~1.210
组成
脂类
含TG最多,80~95%
含TG(甘油三脂)
50~70%
含胆固醇及其酯最多,40~50%
含磷脂25%,胆固醇20%
蛋白质
最少,0.5~2%
5~10%
20~25%
最多,约50%
合成部位
小肠黏膜细胞
肝细胞
血浆
肝、肠、血浆
功能
运输外源性TG及胆固醇
运输内源性TG及胆固醇
转运内源性胆固醇
肝外胆固醇转运到肝→抗动脉粥样硬化
五、磷脂的代谢
1.根据碳骨架的不同,可分为甘油磷脂和鞘磷脂。
(1)甘油磷脂以甘油为骨架,在体内作为构成生物膜脂双层的基本组分,参与促进脂类的消化吸收及转运,在细胞信息传递中起作用。
(2)鞘磷脂以鞘氨醇为骨架,含磷酸者为鞘磷脂,它们是生物膜的重要组分,参与细胞识别及信息传递。
2.全身各组织细胞内质网均可利用脂酸、甘油、磷酸盐、胆碱、丝氨酸、肌醇、ATP、CTP等合成甘油磷脂。
多种磷脂酶作用于甘油磷脂分子中不同的酯键,使甘油磷脂水解。
酮体是指( )
A.草酰乙酸,β羟丁酸,丙酮
B.乙酰乙酸,β羟丁酸,丙酮酸
C.乙酰乙酸,β氨基丁酸,丙酮酸
D.乙酰乙酸,β羟丁酸,丙酮
E.乙酰乙酸,β氨基丁酸,丙酮
『正确答案』D
『答案解析』酮体三兄弟:
乙酰乙酸、β-羟丁酸、丙酮三者总称。
第六节 氨基酸代谢
考试大纲及考分预测
营养必需氨基酸概念和种类
生成尿素-鸟氨酸循环
一、蛋白质的营养作用
(一)氮平衡
食物中的含氮物质绝大多数是蛋白质,因此可根据氮平衡实验,即测定尿与粪中的含氮量(排出氮)及摄入食物的含氮量(摄入氮)来判断体内蛋白质代谢的概况。
根据氮平衡试验,人体氮平衡存在三种情况:
1.氮的总平衡 摄入氮=排出氮,反映正常成人的蛋白质代谢情况。
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