生物化学复习题

1.  组成生物体的元素有多少种？第一类元素和第二类元素各包含哪些元素？

组成生物体的元素共28种

第一类元素包括C、H、O、N四中元素，是组成生命体的最基本元素。第二类元素包括S、P、Cl、Ca、Na、Mg，加上C、H、O、N是组成生命体的基本元素。

第二章 蛋白质

1. 名词解释

（1）蛋白质：蛋白质是由许多氨基酸通过肽键相连形成的高分子含氮化合物

（2）氨基酸等电点：当氨基酸溶液在某一定pH时，是某特定氨基酸分子上所带的正负电荷相等，称为两性离子，在电场中既不向阳极也不向阴极移动，此时溶液的pH即为该氨基酸的等电点

（3）蛋白质等电点：当蛋白质溶液处于某一pH时，蛋白质解离形成正负离子的趋势相等，即称为兼性离子，净电荷为0，此时溶液的pH称为蛋白质的等电点

（4）N端与C端：N端（也称N末端）指多肽链中含有游离α-氨基的一端，C端（也称C末端）指多肽链中含有α-羧基的一端

（5）肽与肽键：肽键是由一个氨基酸的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，许多氨基酸以肽键形成的氨基酸链称为肽

（6）氨基酸残基：肽链中的氨基酸不具有完整的氨基酸结构，每一个氨基酸的残余部分称为氨基酸残基

（7）肽单元（肽单位）：多肽链中从一个α-碳原子到相邻α-碳原子之间的结构，具有以下三个基本特征①肽单位是一个刚性的平面结构②肽平面中的羰基与氧大多处于相反位置③α-碳和-NH间的化学键与α-碳和羰基碳间的化学键是单键，可自由旋转

（8）结构域：多肽链的二级或超二级结构基础上进一步绕曲折叠而形成的相对独立的三维实体称为结构域。结构域具有以下特点①空间上彼此分隔，具有一定的生物学功能②结构域与分子整体以共价键相连，一般难以分离（区别于蛋白质亚基）③不同蛋白质分子中结构域数目不同，同一蛋白质分子中的几个结构域彼此相似或很不相同

（9）分子病：由于基因突变等原因导致蛋白质的一级结构发生变异，使蛋白质的生物学功能减退或丧失，甚至造成生理功能的变化而引起的疾病

（10）蛋白质的变构效应：蛋白质（或亚基）因与某小分子物质相互作用而发生构象变化，导致蛋白质（或亚基）功能的变化，称为蛋白质的变构效应（酶的变构效应称为别构效应）

（11）蛋白质的协同效应：一个寡聚体蛋白质的一个亚基与其配体结合后，能影响此寡聚体中另一个亚基与配体结合能力的现象，称为协同效应，其中具有促进作用的称为正协同效应，具有抑制作用的称为负协同效应

（12）蛋白质变性：在某些物理和化学因素作用下，蛋白质分子的特定空间构象被破坏，从而导致其理化性质改变和生物活性的丧失，变性的本质是非共价键和二硫键的破坏，但不改变蛋白质的一级结构。造成变性的因素有加热、乙醇等有机溶剂、强碱、强酸、重金属离子和生物碱等，变形后蛋白质的溶解度降低、粘度增加，结晶能力消失、生物活性丧失、易受蛋白酶水解

（14）蛋白质复性：若蛋白质的变性程度较轻，去除变性因素后，蛋白质仍可部分恢复其原有的构象和功能，称为复性

2. 问答题

（1）组成生物体的氨基酸数量是多少？氨基酸的结构通式、氨基酸的等电点及计算公式？

组成人体和大多数生物的为20种，结构通式如右图。氨基酸的等电点指当氨基酸溶液在某一定pH时，是某特定氨基酸分子上所带的正负电荷相等，称为两性离子，在电场中既不向阳极也不向阴极移动，此时溶液的pH即为该氨基酸的等电点，计算公式如下：

中性氨基酸

一氨基二羧基氨基酸

二氨基一羧基氨基酸

（2）氨基酸根据R基团的极性和在中性条件下带电荷的情况如何分类？并举例

（3）蛋白质中氮含量是多少，如何测定粗蛋白的氮含量？

各种蛋白质的氮含量很接近，平均为16%。生物样品中，每得得1g氮就相当于100/16=6.25g蛋白质。通常采用定氮法测量蛋白质含量，其中较为经典的是凯氏定氮法（粗蛋白测定的经典方法）

（4）蛋白质的二级结构有哪几种形式？其要点包括什么？

蛋白质的二级结构包括α-螺旋、β-折叠、β-转角和无规卷曲四种。

①α-螺旋要点：多肽链主链围绕中心轴形成右手螺旋，侧链伸向螺旋外侧；每圈螺旋含3.6个氨基酸，螺距为0.54nm；每个肽键的亚胺氢和第四个肽键的羰基氧形成的氢键保持螺旋稳定，氢键与螺旋长轴基本平行

②β-折叠要点：多肽链充分伸展，相邻肽单元之间折叠形成锯齿状结构，侧链位于锯齿的上下方；两段以上的β-折叠结构平行排列，两链间可以顺向平行，也可以反向平行；两链间肽键之间形成氢键，以稳固β-折叠，氢键与螺旋长轴垂直

③β-转角要点：肽链内形成180°回折；含4个氨基酸残基，第一个氨基酸残基与第四个氨基酸残基形成氢键；第二个氨基酸残基常为Pro（脯氨酸）

④无规卷曲要点：没有确定规律性的肽链结构；是蛋白质分子的一些没有规律的松散的肽链构象，对蛋白质分子的生物功能有重要作用，可使蛋白质在功能上具有可塑性

（5）一个螺旋片段含有180个氨基酸残基，该片段中共有多少圈螺旋？计算该片段的轴长

螺旋数为180/3.6=50，轴长为0.54×50=27nm

（6）维持蛋白质一级结构的作用力有哪些？维持空间结构的作用力有哪些？

维持蛋白质一级结构的作用力（主要的化学键）：肽键，有些蛋白质还包括二硫键

维持空间结构的作用力：氢键、疏水键、离子键、范德华力等（统称次级键）非化学键和二硫键

（7）简述蛋白质结构与功能的关系

蛋白质的一级结构：一级结构是空间构象的基础；同源蛋白质（在不同生物体内的作用相同或相似的蛋白质）的一级结构的种属差异揭示了进化的历程，如细胞色素C；一级结构的变化引起分子生物学功能的减退、丧失，造成生理功能的变化，甚至引起疾病；肽链的局部断裂是蛋白质的前体激活的重要步骤

蛋白质的空间结构：变构蛋白可以通过空间结构的变化使其能够更充分、更协调地发挥其功能，完成复杂的生物功能；蛋白质的变性与复性与其空间结构关系密切；蛋白质的构象改变可影响其功能，严重时导致疾病的发生（蛋白质构象病，如疯牛病）

（8）简述蛋白质的常见分类方式

根据分子形状分类：球状蛋白质、纤维状蛋白质、膜蛋白质

根据化学组成分类：简单蛋白质、结合蛋白质[结合蛋白质=简单蛋白质+非蛋白质组分（辅基）]

根据功能分类：酶、调节蛋白、贮存蛋白、转运蛋白、运动蛋白、防御蛋白和毒蛋白、受体蛋白、支架蛋白、结构蛋白、异常蛋白

（9）简述蛋白质的主要性质

①两性解离和等电点：蛋白质分子除两端的氨基和羧基可解离外，氨基酸残基侧链中某些基团在一定的溶液pH条件下都可解离成带负电荷或正电荷的基团。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，净电荷为0，此时溶液的pH为蛋白质的等电点

②蛋白质的胶体性质：蛋白质属生物大分子，其分子直径可达1-100nm之间，为胶粒范围之内，因而具有胶体的性质

③蛋白质的变性、沉淀和凝固：在某些物理和化学因素作用下，蛋白质分子的特定空间构象被破坏，从而导致其理化性质改变和生物活性的丧失，称为变性。若变性程度较轻，除去变性因素后蛋白质仍可恢复或部分恢复其原有的构象及功能，称为复性。在一定条件下，蛋白疏水侧链暴露在外，肽链因互相缠绕继而聚集，因而从溶液中析出，称为蛋白质的沉淀，变性的蛋白易于沉淀，有时蛋白质发生沉淀，但并不变性。蛋白质变性后的絮状物加热可变成比较坚固的凝块，此凝块不易溶解于强酸和强碱中，称为蛋白质的凝固作用

④蛋白质的紫外吸收：由于蛋白质分子中含有共轭双键的酪氨酸和色氨酸，因此在280nm处有波长的特征性吸收峰，其吸收率和蛋白质浓度成正比（用来测含量）

⑤蛋白质的显色反应：经水解产生的氨基酸可发生于茚三酮的反应；蛋白质和多肽分子中的肽键在稀碱溶液中与硫酸铜共热，呈现紫色或红色（称为双缩脲反应，用以检测水解程度）

第三章 核酸

1. 名词解释

（1）核苷：核苷是由戊糖与含氮碱基经脱水缩合而生成的化合物，在大多数情况下，核苷是由核糖或脱氧核糖的C₁β-羟基与嘧啶碱或嘌呤碱的N₁或N₉进行缩合（生成的化学键称为β，N糖苷键）

（2）核苷酸：核苷酸是由核苷与磷酸经脱水缩合后生成的磷酸酯类化合物，包括核糖核苷酸和脱氧核糖核苷酸两类，由于与磷酸基团羧基缩合的位置不同，分别生成2’-核苷酸、3’-核苷酸和5’-核苷酸（最常见为5’-核苷酸）

（3）核酸的一级结构：核苷酸通过3’,5’-磷酸二酯键连接成核酸（即多聚核苷酸），DNA的一级结构就是指DNA分值中脱氧核糖核苷酸的排列顺序及连接方式，RNA的一级结构就是指RNA分子中核糖核苷酸的排列顺序及连接方式

（4）DNA的复性与变性：核酸的变性指核酸双螺旋区的多聚核苷酸链间的氢键断裂，形成单链结构的过程，使之是失去部分或全部生物活性，但其变性并不涉及磷酸二酯键的断裂，所以其一级结构并不改变。能够引起核酸变性的因素很多，升温、酸碱度改变、甲醛和尿素都可引起核酸变性。注意，DNA的变性过程是突变性的。复性指变性核酸的互补链在适当的条件下重新地和成双螺旋结构的过程

（5）分子杂交：在退火条件下，不同来源的DNA互补链形成双链，或DNA单链和RNA单链的互补区域形成DNA-RNA杂合双链的过程称为分子杂交

（6）增色效应：核酸变性后，260nm处的紫外吸收明显增加，这种现象称为增色效应

（7）减色效应：核酸复性后，紫外吸收降低，这种现象称为减色效应

（8）基因与基因组：基因指遗传学中DNA分子中最小的功能单位，某物种所含有的全部遗传物质称为该生物体的基因组，基因组的大小与生物的复杂性有关

（9）T_m（熔解温度）：通常把加热变形使DNA的双螺旋结构失去一半时的温度或紫外光吸收值达到最大值的50%时的温度称为DNA的解链温度，又称熔解温度或熔点

（10）Chargaff定律：①所有的DNA分子中A=T，G=C，即A/T=G/C=1②嘌呤的总数等于嘧啶的总数相等即A+T=G+C③含氮基与含酮羰基的碱基总数相等A+C=G+T④同一种生物的所有体细胞DNA的碱基组成相同，与年龄、健康状况、外界环境无关，可作为该物种的特征，用不对称比率（A+T）/（G+C）衡量⑤亲缘越近的生物，其DNA碱基组成越相近，即不对称比率越相近

（11）探针： 在核酸杂交的分析过程中，常将已知顺序的核苷酸片段用放射性同位素或荧光标记，这种带有一定标记的已知顺序的核酸片段称为探针

2. 问答题

（1）某DNA样品含腺嘌呤15.1%（按摩尔碱基计），计算其余碱基的百分含量

由已知A=15.1%，所以T=A=15.1%，因此G+C=69.8%，又G=C，所以G=C=34.9%

（2）DNA和RNA在化学组成、分子结构、细胞内分布和生理功能上的主要区别是什么？

①化学组成：DNA的基本单位是脱氧核糖核苷酸，每一分子脱氧核糖核苷酸包含一分子磷酸，一分子脱氧核糖和一分子含氮碱基，DNA的含氮碱基有腺嘌呤（A）、鸟嘌呤（G）、胞嘧啶（C）、胸腺嘧啶（T）四种；RNA的基本单位是核糖核苷酸，每一分子核糖核苷酸包含一分子磷酸、一分子核糖和一分子含氮碱基，RNA的含氮碱基有腺嘌呤（A）、鸟嘌呤（G）、胞嘧啶（C）、尿嘧啶（U）四种。②分子结构：DNA为双链分子，其中大多数是是链状结构大分子，也有少部分呈环状；RNA为单链分子。③细胞内分布：DNA90%以上分布于细胞核，其余分布于核外如线粒体、叶绿体、质粒等；RNA在细胞核和细胞液中都有分布。④生理功能：DNA分子包含有生物物种的所有遗传信息；RNA主要负责DNA遗传信息的翻译和表达，分子量要比DNA小得多，某些病毒RNA也可作为遗传信息的载体

（3）简述DNA双螺旋结构模型的要点及生物学意义

DNA双螺旋结构的要点：①DNA分子由两条多聚脱氧核糖核苷酸链（DNA单链）组成。两条链沿着同一根轴平行盘绕，形成右手双螺旋结构。螺旋中两条链的方向相反，其中一条链的方向为5’→3’ ，另一条链的方向3’→5’。②碱基位于螺旋的内侧，磷酸和脱氧核糖位于螺旋外侧，碱基环平面与轴垂直，糖基环平面与碱基环平面呈90°角。③螺旋横截面的直径为2nm，每条链相邻碱基平面之间的距离为0.34nm，每10个核酸形成一个螺旋，其螺距高度为3.4nm。④维持双螺旋的力是链间的碱基对所形成的氢键，碱基的互相结合具有严格的配对规律，嘌呤碱基的总数等于嘧啶碱基的总数

生物学意义：双螺旋结构模型提供了DNA复制的机理，解释了遗传物质自我复制的机制。模型是两条链，而且碱基互补。复制之前，氢键断裂，氢键断裂，两条链彼此分开，每条链作为一个模板复制除一条新的互补链，这样就得到了两对链，解决了遗传复制中样板的分子基础

（4）DNA的三级结构在原核生物和真核生物中各有什么特征？

绝大多数原核生物的DNA都是共价封闭的环状双螺旋，如果再进一步盘绕则形成麻花状的超螺旋三级结构。真核生物中，双螺旋的DNA分子围绕一蛋白质八聚体进行盘绕，从而形成特殊的串珠状结构，称为核小体，属于DNA的三级结构

（5）细胞内含哪几种主要的RNA？其结构和功能是什么？

细胞内的主要RNA是mRNA、tRNA和rRNA。

mRNA：单链RNA，功能是将DNA的遗传信息传递到蛋白质合成基地——核糖核蛋白体

tRNA：单链核酸，但在分子中的某些局部部位也可形成双螺旋结构，保守性最强。二级结构由于局部双螺旋的形成而呈现三叶草形，三级结构由三叶草形折叠而成，呈倒L型。功能是将氨基酸活化搬运到核糖体，参与蛋白质的合成

rRNA：细胞中含量最多（RNA总量的80%），与蛋白质组成核蛋白体，作为蛋白质生物合成的场所。在原核生物中，有5S、16S、23S，16S的rRNA参与构成蛋白体的小亚基，5S和23S的rRNA参与构成核蛋白体的大亚基；在真核生物中，rRNA有四种5S、5.8S、18S、28S，其中18S参与构成核蛋白体小亚基，其余参与构成核蛋白体大亚基.

（6）简述tRNA的二级结构要点

tRNA的二级结构呈三叶草形，包含以下区域：①氨基酸接受区：包含tRNA的3’-末端和5’-末端，3’-末端的最后三个核苷酸残基都是CCA，A为核苷，氨基酸可与之形成酯，该去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七个核苷酸残基的区域，中间的三个核苷酸残基称为反密码子③二氢尿嘧啶区：该区域含有二氢尿嘧啶④TψC区：该区与二氢尿嘧啶区相对，假尿嘧啶核苷-胸腺嘧啶核糖核苷组成环（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其余部分相连，除个别例外，几乎所有的tRNA在此环中都含有TψC⑤可变区：位于反密码去与TψC之间，不同的tRNA在该区域中变化较大

（7）简述核酸的主要性质

①一般理化性质：固体DNA为白色纤维状固体，RNA为白色粉末状固体，均溶于水，不溶于一般的有机溶剂，在70%乙醇中形成沉淀，具有很强的旋光性，DNA粘度较大，RNA粘度小得多②两性和等电点：由于核酸分子中既具有酸性基团，有具有碱性基团，因而核酸具有两性性质。DNA的等电点为4至4.5，RNA的等电点2至2.5（RNA存在核苷酸内的分子内氢键，促进电离）

③紫外吸收：核酸的吸收峰为260nm左右的紫外线

④核酸的水解：核酸的水解有碱水解和酶水解两种方式，前者通过在碱性条件下没有选择性地断裂磷酸二酯键完成，后者可采用DNA水解酶或RNA水解酶，可以有选择性地切断磷酸二酯键（限制性核酸内切酶）或者没有选择性地切断

⑤核酸的变性：核酸的变性本质上是氢键的断裂，变成单链结构。DNA的热变性过程是突变的，在很窄的温度区间内完成，其熔解温度满足2.44(T_m—69.3)=100(G+C)；RNA由于只有局部的双螺旋区，所以变性行为引起的性质变化不明显

⑥核酸的复性：在适当条件下，变性核酸的互补链能够重新结合成双螺旋结构，DNA的生物活性只能得到部分恢复，且出现减色效应，将热变性的DNA骤然冷却时，DNA不可能复性，缓慢冷却可以复性，分子量越大复性越困难，浓度越大，复性越困难

⑦核酸的分子杂交：在退火条件下，不同来源的DNA互补链能够形成双链或者DNA单链和RNA单链的互补区形成DNA-RNA杂合双链⑧含氮碱基的性质：存在酮式-烯醇式或氨式-亚胺式的互变异构，具有芳环、氨、酮、烯醇等相应的化学性质，并且具有弱碱性

第四章 糖

1. 名词解释

糖：糖指多羟基醛或者多羟基酮及其衍生物或缩聚物的总称，俗称碳水化合物

2. 问答题

（1）简述糖的功能及分类？并举例说明

糖的功能：糖是生物体的能源物质，是细胞的结构组分，具有细胞识别、机体免疫、信息传递的作用。

糖的分类：根据大小分为单糖（大约20种）、寡糖（2-10种）、多糖。单糖按照其中碳原子的数目分为丙糖（醛糖如甘油醛，酮糖如二羟丙酮）、丁糖（醛糖如赤藓糖，酮糖如赤藓酮糖）、戊糖（醛糖如核糖，酮糖如核酮糖）、己糖（醛糖如葡萄糖、半乳糖、甘露糖，酮糖如果糖、山梨糖）、庚糖（景天酮糖）。寡糖按照所含糖基多少分为二糖（蔗糖、麦芽糖、乳糖）、三糖（棉籽糖）。多糖分为均多糖（淀粉、糖原、甲壳素、纤维素）和杂多糖（半纤维素、粘多糖）。

（2）说明麦芽糖（组成淀粉的基本单位）、纤维二糖（组成纤维素的基本单位）所含单糖的种类、糖苷键的类型。

一分子麦芽糖中含有两分子α-葡萄糖（1-C和4-C上的羟基均在环平面下方），糖苷键为1-4糖苷键；一分子纤维二糖中含有两分子β-葡萄糖（1-C和4-C上的羟基均在环平面上方），糖苷键为1-4糖苷键

（3）列举出四种多糖的名称

均多糖（由一种单糖聚合而成）：淀粉（有直链淀粉和支链淀粉两种，后者存在1-6糖苷键，两者均是植物细胞的能源储存形式）、糖原（动物及细菌的储能物质，贮存于动物的肝脏和肌肉中，结构于支链淀粉类似，遇碘显红紫色）、纤维素[葡萄糖β（1-4）糖苷键连接而成的无分支的同多糖，形成植物细胞细胞壁]、甲壳素[2-N-乙酰-D-氨基葡萄糖β（1-4）糖苷，基本单位为β-葡萄糖的2-C上经过氨基修饰后的产物]

杂多糖（由几种不同的单糖聚合而成）：半纤维素（存在于植物细胞壁中的所有杂多糖的总称）、粘多糖（糖胺聚糖。是含氨基己糖的杂多糖的总称，表现为一定的粘性和酸性，如透明质酸和肝素）、药物多糖（中药的有效成分）、其他杂多糖如琼脂和果胶

（4）简述低聚糖的生物学功能。

低聚糖或称寡糖，是由2~10个单糖通过糖苷键连接形成直链或支链的低度聚合糖，分功能性低聚糖(functionaloligosaccharide)和普通低聚糖两大类。

促进双歧杆菌增殖,是双歧杆菌的增殖因子。这是因为双歧杆菌细胞表面具有寡糖的受体,而许多寡糖是有效的双歧因子。双歧杆菌是人类肠道菌群中唯一的一种既不产生内毒素又不产生外毒素,无致病性的具有许多生理功能的有益微生物。

低能量或零能量。由于人体不具备分解、消化功能性低聚糖的酶系统,因此功能性低聚糖很难被人体消化吸收或根本不能吸收,也就不给人提供能量，以满足那些喜爱甜食但又不能食用甜食的人(如糖尿病人、肥胖病患者等) 的需要。

低聚糖属于水溶性膳食纤维。由于低聚糖不能被人体消化吸收,属于低分子的水溶性膳食纤维,它的有些功能与膳食纤维相似但不具备膳食纤维的物理作用,如粘稠性、持水性和填充饱腹作用等。

生成营养物质。功能性低聚糖可以促进双歧杆菌增殖,而双歧杆菌可在肠道内合成维生素B1 、B2 、B6 、B12 、烟酸、叶酸等营养物质。

降低血清胆固醇,改善脂质代谢,降低血压。摄入功能性低聚糖后可降低血清胆固醇水平,改善脂质代谢。

增强机体免疫能力,抵抗肿瘤。双歧杆菌在肠道内大量繁殖具有提高机体免疫功能和抗癌的作用。

第五章 脂类及生物膜

1. 名词解释

脂：指由酸和醇发生脱水酯化反应形成的化合物，包括某些不溶于水的大分子脂肪酸和大分子的醇类，分为简单脂（不与脂肪酸结合的脂，如固醇类、萜类、前列腺素）和结合脂（与脂肪酸结合的脂，如三酰甘油酯、磷脂酰甘油酯、鞘脂、蜡和脂蛋白）

2. 问答题

（1）简述脂的功能。

①脂是生物细胞重要的储能物质，因为其具有热值高、不溶于水、易于聚集的特点②位于体表的脂类具有机械性的保护作用③脂类（磷脂酰甘油酯）是组成细胞膜的主要成分④简单的脂类在体内是维生素及激素的前体物质

（2）简述生物膜的流动镶嵌模型？

生物膜分为细胞膜和细胞器膜，其共同特点是单层的生物膜（细胞膜）是流动的磷脂双分子层构成的连续体，蛋白质无规则地分布在磷脂双分子层中。脂类的流动性使得生物膜具有一定的流动性，方便蛋白质的运动，也使得细胞可变形；膜的流动性与脂的种类和温度有关。蛋白质是选择性透过的运输通道，同时也是细胞间信息传递、识别的受体。细胞器膜的结构与细胞膜类似，但由于功能的分化而多为双层膜，内层膜出现扩大现象，成为新陈代谢的部位。

第6章 酶

1. 名词解释

（1）酶：酶是一类具有高效性和专一性的生物催化剂

（2）单酶（单纯蛋白酶）：除了蛋白质外，不含有其他物质的酶，如脲酶等一般水解酶

（3）全酶（结合蛋白酶）：含酶蛋白（脱辅酶，决定反应底物的种类，即酶的专一性）和非蛋白小分子物质（传递氢、电子、基团，决定反应的类型、性质）的酶。酶蛋白与辅助因子单独存在时，没有催化活力，两部分结合称为全酶

（4）辅酶：与酶蛋白结合较松、容易脱离酶蛋白、可用透析法除去的小分子有机物或金属离子等辅助因子，如辅酶I和辅酶II

（5）辅基：与酶蛋白结合较为紧密、不能通过透析除去，需要经过一定的化学处理才能与蛋白分开的小分子物质，如细胞色素氧化酶中的铁卟啉

※ 辅酶可辅基之间没有严格的界限，只是辅酶和辅基与酶蛋白结合的牢固程度不同

（6）单体酶：一般是由一条肽链组成，但有的也是由多条肽链组成的酶类（胰凝乳蛋白酶，3肽链，以二硫键连接），一般催化水解反应

（7）寡聚酶：寡聚酶是由两个或两个以上的亚基组成的酶，亚基可以相同也可以不同，亚基之间以次级键结合，彼此容易分开，多数寡聚酶在代谢中起调节作用

（8）多酶体系（多酶复合物）：由几种酶靠非共价键彼此嵌合而成，通常是系列反应中2-6个功能相关的酶组成，有利于一系列反应的连续进行，以提高酶的催化效率，同时便于机体对酶的调控

（9）酶的专一性：一种酶只能作用于一种物质物质或者结构相似的一类物质，促使其发生一定的化学反应，这种现象称为酶的专一性。酶的专一性包括结构专一性和立体异构专一性两类。结构专一性有相对专一性[包括键专一性（只能作用于一定的键，对键两边的基团没有要求）、基团专一性（除要求一定的键之外，对键一端的集团也有要求）]和绝对专一性（对于底物的化学结构要求非常严格，只作用于一种底物）两类。立体异构专一性（超专一）指当底物有立体异构体时，酶只能作用于其中的一种，对其对映体则没有作用

（10）诱导契合学说：酶的活性部位不是事先形成的，而是底物和酶相互作用后形成的，底物先引起酶构象的改变，使酶的催化和结合部位达到活性部位所需的方位，从而底物能与酶结合，进行酶催化下的化学反应

（11）中间产物学说：当酶催化某一化学反应时，酶首先与底物结合，形成中间符合产物（ES），然后生成产物（P），并释放酶，即E+S?ES→E+P

（12）酶的活性部位：酶分子中与底物直接结合，并催化底物发生化学反应的部位，有底物结合部位和催化部位组成，前者负责与底物的结合，后者负责催化底物键的断裂，决定酶促反应的类型，即酶的催化性质。酶活中心的体积占酶总体积的比例很小，是三维实体（即在一级结构上相距很远，但在空间结构上很近），通常处于分子表面的一个裂缝内，具有柔韧和可运动性

（13）必需基团：必需基团指参与构成酶活性中心和维持酶的特定构象所必需的基团，既包含活性中心的必需基团，也包括活性中心之外的必需基团

（14）酶促反应动力学：指研究酶促反应的速度以及影响此速度的各种因素的科学。前者体现酶的活力，后者体现影响酶的活力的因素。

（15）抗体酶：抗体酶是抗体的高度选择性和酶的高度催化作用结合的产物，本质上是一类具有催化活性的免疫球蛋白在可变区赋予了酶的属性，所以也称为催化性抗体。他是用事先设计好的抗原按照一般单克隆抗体制备的程序获得具有催化反应活性的抗体，一般情况下这些抗体具有酶反应的特征。

（16）核酶：指具有催化活性的RNA，按照作用底物分类，分为催化分子内反应的核酶（包括自我剪接核酶和自我剪切核酶）和催化分子间反应的核酶。所以说RNA是一种既能携带遗传信息，又具有生物催化功能的生物分子

（17）同工酶：指有机体内催化同一种化学反应，但其酶蛋白本身的分子结构组成有所不同的一组酶，这类酶通常由两个或以上的肽链聚合而成，它们的生理性质及理化性质不同

2. 问答题

（1）酶作为催化剂有哪些特点？

①酶作为催化剂的特点：酶的催化作用具有高效性、高度专一性，同时酶易失活、活性收到调节、控制，有些酶需要辅助因子，反应条件温和②酶和一般催化剂的共性：只能催化热力学上允许进行的反应，自身不参与反应，不能改变平衡常数

（2）阐述酶的化学本质

绝大多数酶的化学本质是蛋白质（只有有催化作用的蛋白质才成为酶），少数为RNA。单纯酶只含有蛋白质；结合酶含有蛋白质和非蛋白小分子物质，其蛋白质和辅助因子单独存在时没有催化作用。辅助因子可以是小分子有机化合物或金属离子，分为辅酶和辅基两类，辅酶可用物理方法除去，辅基只能通过化学处理除去，但二者间没有明显界限。通常一种酶蛋白只有与某一特定的辅酶结合才能成为有活性的全酶，并且一种辅酶可以与多种不同的酶蛋白结合，组成具有不同专一性的全酶

（3）酶的专一性有哪几类？如何解释酶的专一性？

酶的专一性分为结构专一性和立体异构专一性。结构专一性包括相对专一性和绝对专一性。相对专一性包括键专一性（只作用于一定的键，不对基团有要求）和基团专一性（不但对键有要求，也对基团有要求）；绝对专一性指酶只作用于一种底物，对其化学结构要求非常严格。立体异构专一性是当底物有立体异构体时，酶只对其中的一种有作用，对其对映体则没有作用

（4）辅基和辅酶有何不同？在酶催化反应中它们起什么作用？

辅酶与酶蛋白结合较松，容易脱离酶蛋白，可用透析法除去小分子有机物。辅基与酶蛋白结合较紧，不能通过透析除去，需要经过一定的化学处理才能分开酶蛋白和辅基。辅酶和辅基在酶促反应中起传递氢、电子、基团的作用，决定反应的类型和性质

（5）根据国际酶学委员会的建议，如何对酶进行统一分类和命名？

①根据国际酶学委员会的规定，按酶促反应的类型，将酶分为6大类：氧化还原酶（编号1）、转移酶（编号2）、水解酶（编号3）、裂合酶（编号4）、异构酶（编号5）、合成酶（编号6）②根据底物中被作用的基团或键的特点将每一大类分成若干个亚类，每个亚类按正整数顺序编号③每个亚类仍可分为亚亚类，按照正整数顺序编号④按照酶在亚亚类中的排号确定第四个数字⑤每个酶的分类编号由四个数字组成，中间用“.”隔开，并在编号之前冠以E.C.

（6）根据国际酶学委员会的建议，酶分为哪几大类？每一大类催化的化学反应的特点是什么？请指出以下几种酶分别属于那一大类酶：a.葡糖磷酸异构酶b.蛋白酶c.丙酮酸羧化酶、d.脂肪酶琥珀酸脱氢酶e.淀粉酶f.谷丙转氨酶g.多酚氧化酶h.胆碱转乙酰酶i.醇脱氢酶j.草酰乙酸脱羧酶k.天冬酰胺合成酶l.碳酸酐酶

（7）试述酶催化的作用机理

①酶是催化剂，因此遵循一般催化剂的规律，即能加速化学反应速率，具有微量高效性；只能加速热力学上可能的反应；只能缩短平衡达到的时间，不改变平衡点；对正反应和逆反应有同等的催化作用②酶加速反应的本质——降低活化能：反应体系中活化分子越多，化学反应速率越快。酶通过降低活化能，间接增加活化分子数，使得化学反应加速③酶的催化方式——过渡态理论：在酶促反应中，酶和底物首先生成不稳定的中间产物，之后分解成为产物和酶，反应中间产物具有比E+S更低的能量，因此活化能降低，反应加速

（8）阐述酶具有高效催化的分子机理（阐述与酶高催化效率有关的因素）

①底物和酶的临近效应和定向效应：临近效应是指底物与酶结合性成中间复合物以后，使底物之间和底物间、酶的催化基团与底物之间集合于同一分子而使有效浓度得以极大提高，使分子间的反应变成了近似分子内的反应，使反应速率大大增加

②促进底物过渡态形成的非共价作用：酶的的活性中心的某些基团或离子可以使反应底物分子内中的某些基团的电子云密度增加或降低，产生“电子张力”，使敏感的一端更加敏感，底物分子发生形变，底物比较接近它的过渡态，形成相互契合的酶-底物复合物，降低了反应活化能，使反应易于发生

③诱导契合学说：酶分子具有一定的柔韧性，其作用的专一性不仅取决于酶和底物的正确结合，也取决于酶的催化基团有正确的空间取位。当底物与酶的结合部位结合时，产生相互诱导，使得酶的构象发生变化，酶与底物完全契合，反应发生

④酶促反应的机理：酶促反应有酸碱催化、共价催化和金属离子催化三种机理。酸碱催化过程中，酶瞬间向反应物提供质子或者接受质子以稳定过渡态、加速反应。共价催化中，亲核或亲电子催化剂能放出电子或吸收电子并作用底物形成正电荷中心或负电荷中心，形成不稳定的共价中间络合物

（9）阐述酶活性部位的组成与特点

酶的活性中心由结合部位和催化部位组成，结合部位负责与底物的结合，决定酶的专一性，催化部位负责催化底物键的断裂形成新键，决定酶的催化性质。活性部位的共同特点：①活性部位只占酶分子总体积相当小的一部分②酶的活性部位具有三维实体，在一级结构上可能相距很远，但在空间结构上可能很接近③底物和酶的活性部位有诱导契合作用④酶的活性部位是位于酶分子表面的一个裂缝内⑤底物通过次级键较弱的力结合到酶上⑥酶的活性部位具有柔韧性和可运动性，酶变性过程中，活性部位最先被破坏

（10）影响酶催化反应速度的因素有哪些？这些因素如何影响酶促反应速度？

第一，抑制剂的影响作用。抑制剂指能够使酶的必需基团的化学性质改变而降低酶活性甚至使酶完全丧失活性的物质。抑制剂的影响作用可分为失活作用和变性作用，失活作用指使酶蛋白变性而引起活性丧失的作用；抑制作用指使酶的必需基团的化学性质改变，但酶未变性，而引起酶活力的降低或丧失，分为可逆抑制作用（包括竞争性抑制作用、非竞争性抑制作用、反竞争性抑制作用）和不可逆抑制作用，两者可以用能否使用透析、超滤等物理方法除去抑制剂使酶复性区别，可逆抑制可以用物理方法除去抑制剂，不可逆抑制不能物理方法除去抑制剂。

第二，温度对酶作用的影响。每种酶有自身的酶反应最适温度，温度的影响具有两面性，即反应速率随着温度升高而加快，但酶的蛋白质结构在高温下出现热变性现象。

第三，pH对酶作用的影响。酶的活力受pH的影响，在一定pH下，酶表现出最大活力，高于或低于该pH，酶的活性均受到影响。过酸或过碱的环境使酶的空间结构破坏，引起酶构象的改变，酶活性丧失；当pH改变不是很剧烈时，酶的活性受到影响，但未变性；pH影响维持酶空间结构的有关基团的解离

第四，激活剂的影响。激活剂能够提高酶活性，大部分是无机离子或简单的有机物

第五，酶浓度的影响。在底物足够过量而其他条件固定的条件下，若反应系统中不含有抑制酶活性的物质及其他不利于酶发挥作用的因素，酶促反应的反应速率与酶的浓度成正比

（11）试写出米氏方程并加以讨论

米氏方程：，双倒数形式：，抑制作用讨论如下表：

（12）试讨论米氏常数的定义及其意义

米氏常数，其中k₁、k₂、k₃分别为酶与底物生成复合物的平衡常数，复合物分解为酶与底物的平衡常数和复合物转化为酶与产物的平衡常数。米氏常数是酶的特征物理常数，只与酶的性质与底物种类有关，而与酶浓度无关，可以鉴定酶。通过米氏常数的大小可以判断酶与底物亲和力的大小，米氏常数越大，亲和力越小，米氏常数越小，亲和力越大。同时当反应速率为最大速率的一半时，米氏常数为此时的底物浓度

（13）当一酶促反应进行的速率为V_max的80%时，K_m和[S]之间有何关系？

将V₀=0.8V_max带入米氏方程，有，即，[S]=4K_m

（14）如何区别竞争性抑制剂、非竞争性抑制剂和反竞争性抑制剂？并分别简述它们的动力学特点

竞争性抑制：抑制剂（I）与底物（S）竞争酶的结合部位，从而影响了底物与酶的正常结合，抑制剂的结构与底物类似，抑制程度取决于底物及抑制剂的相对浓度，抑制作用可以通过增加底物浓度解除。其动力学特点是V_max不变，但达到V_max时所需的底物浓度增大，K_m变大并随[I]的增加而增加，双倒数作图直线交于纵轴。

非竞争性抑制：底物和抑制剂同时和酶结合，两者没有竞争作用，但中间的三元复合物不能分解为产物，酶活性降低，抑制剂结构与底物没有共同之处，抑制剂与酶活性部位以外的基团结合，抑制作用不能通过增加底物浓度解除。动力学特点：V_max减小，K_m不变，双倒数作图交于横轴。

反竞争性抑制：抑制剂与ES复合物结合，形成EIS，不能与酶直接结合，但三元复合物不能转换为产物，从而抑制酶的活性。动力学特点：V_max减小K_m减小双倒数作图呈一组平行线

第7章 维生素和辅酶

1. 名词解释

维生素：维生素是参与生物生长发育和代谢必须的一类微量有机物质，这类物质由于体内不能合成或合成量不足，所以必须由食物供给。已知绝大多数维生素为酶的辅酶或者辅基的组成成分，在物质代谢中起重要作用

2. 问答题

（1）根据溶解性，维生素分为几类？各类维生素的生物学功能？每类分别包括哪些？

（2）试总结维生素B1、B2、B3、B5、B11与辅酶的关系

维生素B1即硫胺素，在体内以硫胺素磷酸（TP）或硫胺素焦磷酸（TPP）的形式存在，是体内脱羧酶的的辅酶，涉及糖代谢中的醛和酮的合成与裂解反应。TPP是催化丙酮酸或α-酮戊二酸反应的辅酶，又称羧化辅酶

维生素B2即核黄素，在体内以黄素单核苷酸（FMN）和黄素腺嘌呤二核苷酸（FAD）的形式存在，是脱氢酶的辅酶，通过氧化态和还原态的互变，起促进底物脱氢或传递氢的作用

微生物B3包括烟酰胺和尼克酰胺，也称为维生素PP，在体内以辅酶I（NAD）和辅酶II（NADP）的形式存在，NAD⁺和NADP⁺是脱氢酶的辅酶，在体内通过氧化态和还原态的互变实现氢传递，NAD⁺是呼吸链中氢传递过程中的重要环节，通常代谢物上脱下的氢先交给NAD⁺使之成为NADH和H⁺，再通过呼吸链的传递，最后交给氧。NAD⁺也是DNA连接酶的辅酶。维生素PP同时具有维持神经组织健康的作用

维生素B5也称为泛酸、遍多酸，在体内以辅酶A（CoA，因含有巯基常写成CoA~SH）的形式存在，是酰化反应的辅酶，通过自身的巯基接受和释放酰基，起转移酰基的作用，泛酸以辅酶的形式参与糖、脂和蛋白质的代谢

维生素B11又称为叶酸，其辅酶形式是四氢叶酸（即为FH₄或THFA），是一碳基团转移酶系的辅酶，以一碳基团（甲基、甲酰基、甲烯基、羟甲基等）的载体参与一些生物活性物质如嘌呤、嘧啶、肌酸、胆碱、蛋白质等的合成

（3）分别缺乏维生素B1、B2、B3、B11、B12、维生素C、维生素A、维生素D、维生素E，会导致什么病症？

维生素B1缺乏症：①B缺乏造成糖代谢受阻，丙酮酸积累，出现血、尿、脑组织中的丙酮酸含量升高，出现神经炎、皮肤麻木、心理衰竭、四肢无力、肌肉萎缩、下肢浮肿等症状（脚气病）②缺乏造成肠胃蠕动缓慢，消化液分泌减少、食欲不振消化不良

维生素B2缺乏症：唇炎、舌炎、口角炎、眼角膜炎等症状

维生素B3缺乏症：维生素PP的缺乏症称为癞皮病，主要症状为皮炎、腹泻、痴呆等

维生素B11缺乏症：巨母红血球性贫血症

维生素B12缺乏症：巨幼性大红细胞贫血症，同时由于神经组织出现代谢异常，造成神经髓鞘的退行性变。尿中出现甲基丙二酸，即甲基丙二酸尿症

维生素C缺乏症：①胶原和细胞间质的合成出现障碍，毛细管壁的脆性增加、通透性增强、轻微创伤或压力即可使毛细血管破裂引起出血现象，严重时肌肉、内脏出血死亡，称为坏血病②胆固醇强化过程受阻，肝脏中胆固醇堆积，血液中胆固醇升高③芳香族氨基酸羟化受阻，造成神经递质的合成异常④有机药物或毒物的羟化受影响，代谢显著减慢，机体的解毒作用受到影响

维生素A缺乏症：夜盲症；影响发育（生长发育受阻）；上皮组织干燥（上皮细胞角质化）及抵抗病菌能力降低，因而易于感染病

维生素D缺乏症： 佝偻病、严重的蛀牙、软骨病、老年性骨质疏松症

维生素E缺乏症：造成死胎；红细胞寿命缩短；某些酶的活性下降；血液中凝血抗原含量下降，凝血机能受到影响；氧化磷酸化过程中电子传递受到影响

第8章生物氧化

1. 名词解释

（1）高能化合物：在生化反应中，某些化合物随水解反应或集团基团转移反应可释放出大量的自由能，称为高能化合物，其水解反应ΔG⁰＜5kcal/mol

（2）生物氧化：营养物质在生物体内经过氧化分解最终生成CO₂和H₂O，并释放能量的过程。与体外氧化具有如下相同点：生物氧化中底物的加氧、脱氢、失电子，遵循氧化还原，反应的一般规律；物质在体内氧化的需氧量、最终产物和释放的能量总量相同。不同点：生物氧化在体内温和环境经酶催化逐步释放能量，体外氧化能量一次性突然释放；生物氧化中代谢物脱下的氢与氧结合形成水，有机酸脱羧产生二氧化碳；体外氧化氧直接与碳和氢结合生成CO₂和H₂O

（3）呼吸链：代谢物脱下的成对氢原子通过多种酶和辅酶所催化的连锁反应逐步传递，最终与氧结合生成水，这一系列酶和辅酶称为呼吸链，又称电子传递链，由递氢体和电子传递体组成

（4）氧化磷酸化：氧化磷酸化是体内ATP生成的一种方式，是指在呼吸链电子传递过程中偶联的ADP磷酸化，形成ATP，又称为偶联磷酸化

（5）底物磷酸化：底物磷酸化是体内ATP生成的一种方式，是底物分子内部能量的重新排布，生成高能键，使ADP磷酸化形成ATP的过程

（6）磷氧比：指物质氧化时，每消耗1mol氧原子所对应消耗的无机磷酸摩尔数，即生成ATP的摩尔数

2. 问答题

（1）简述生物氧化的特点。

生物氧化体外氧化具有如下相同点：生物氧化中底物的加氧、脱氢、失电子，遵循氧化还原，反应的一般规律；物质在体内氧化的需氧量、最终产物和释放的能量总量相同。不同点：生物氧化在体内温和环境经酶催化逐步释放能量，体外氧化能量一次性突然释放；生物氧化中代谢物脱下的氢与氧结合形成水，有机酸脱羧产生二氧化碳；体外氧化氧直接与碳和氢结合生成CO₂和H₂O

（3）呼吸链中如何确定传递体的顺序？请写出呼吸链中复合体Ⅰ、辅酶Q、复合体Ⅱ、复合体Ⅲ、细胞色素c、复合体Ⅳ传递氢原子和电子的顺序。

传递体的顺序由下列实验确定：①标准氧化和还原电位②拆开和重组③特异抑制剂阻断④还原状态呼吸链缓慢给氧。

电子、氢传递顺序：

 

（4）分别写出鱼藤酮、抗霉素A、氰化物（CN）、叠氮化物（NaN₃）、一氧化碳（CO）和硫化氢（H₂S）对呼吸链传递体的抑制部位。

鱼藤酮：CoQ与复合体I的结合；抗霉素A：Cyt b与Cyt c1间；氰化物（CN）、叠氮化物（NaN3）、一氧化碳（CO）和硫化氢（H2S）：Cyt aa₃与O₂间

（5）简述氧化磷酸化作用机制。

氧化磷酸化中，对NADH链，有三个偶联部位（ATP生成部位），P/O比为2.5，即产生2.5molATP；对琥珀酸链中，有两个偶联部位P/O比为1.5，即产生1.5molATP。当电子经过呼吸链传递时，可将质子从线粒体内膜的基质侧泵到内膜胞浆侧，产生膜内外电化学梯度储存能量，当质子顺浓度梯度回流时，驱动ADP与Pi形成ATP

第9章 糖代谢

1. 名词解释

（1）糖酵解：1mol葡萄糖变成2mol丙酮酸并伴随ATP生成的过程称为糖酵解，有时也称1mol葡萄糖到2mol乳酸的过程为糖酵解，分为糖裂解阶段、醛氧化成酸阶段和丙酮酸的继续氧化阶段

（2）三羧酸循环：由乙酰CoA与草酰乙酸缩合形成柠檬酸开始，经反复脱氢、脱羧再生成草酰乙酸循环反应称为三羧酸循环，也称为柠檬酸循环和Kerbs循环

（3）磷酸戊糖途径：磷酸己糖经过以磷酸戊糖为代表的中间产物形成磷酸核糖和NADPH的过程称为磷酸戊糖途径，主要存在于细胞质中

（4）糖异生作用：对于植物来说指光合作用，即在植物的叶绿体重在光能驱动下二氧化碳和水合成葡萄糖，放出氧气的过程；对于动物来说，指由非糖物质转变成葡萄糖或糖原的过程，原料为乳酸、甘油、丙酮酸、生糖氨基酸等，部位为肝脏和肾脏

（5）糖原的合成作用：由葡萄糖合成糖原的过程称为糖原合成作用，包括活化、缩合和分支三个阶段，为需能过程

（6）糖原异生：由非糖物质转变为糖原的过程称为糖原异生过程

2. 问答题

（1）写出糖酵解的产能步骤，并进行能量计算。

产能过程：①葡萄糖经过活化产生6-磷酸葡萄糖②6-磷酸葡萄糖变构成为6-磷酸果糖③6-磷酸果糖活化为1,6-二磷酸果糖④1,6-二磷酸葡萄糖裂解形成两分子磷酸二羟丙酮⑤磷酸二羟丙酮异构成为3-磷酸甘油醛⑥3-磷酸甘油醛脱氢加磷酸形成1,3-二磷酸甘油酸⑦1,3-二磷酸甘油酸脱去Pi产能形成3-磷酸甘油酸⑧3-磷酸甘油酸异构生成2-磷酸甘油酸⑨2-磷酸甘油酸脱水形成磷酸烯醇式丙酮⑩磷酸烯醇式丙酮脱去Pi产能得到丙酮酸

能量计算：当以葡萄糖为起始物时，⑦、⑩各得到2分子ATP，在①和③各消耗1分子ATP，共产生2分子ATP；当以细胞内多糖为起始物时，在⑦、⑩各得到2分子ATP，在①消耗1分子ATP，共产生3分子ATP

（2）写出三羧酸酸循环产能步骤，并进行能量计算。

三羧酸循环的第一阶段为糖酵解，一分子葡萄糖产生2分子ATP，2分子NADH，2分子H⁺，2分子丙酮酸，等价于7分子ATP。

第二阶段为脱碳脱氢阶段，由丙酮酸形成乙酰CoA，同时1分子丙酮酸生成1分子NADH和1分子CO₂。

第三阶段包括10步反应，实现草酰乙酸的循环，过程为：草酰乙酸和乙酰CoA形成柠檬酸→柠檬酸变构为异柠檬酸→异柠檬酸脱氢（有1分子NADH和1分子H⁺形成）生成草酰琥珀酸→草酰琥珀酸脱羧（生成CO₂）生成α-酮戊二酸→α-酮戊二酸脱氢（有1分子NADH和1分子H⁺形成）脱羧（生成CO₂）形成琥珀酰CoA→琥珀酰CoA形成琥珀酸（有1分子GTP生成，等价于1分子ATP）→琥珀酸脱氢（有FADH₂形成）形成延胡索酸→延胡索酸加水形成苹果酸→苹果酸脱氢生成（有1分子NADH和1分子H⁺形成）草酰乙酸。

1分子葡萄糖生成的2分子丙酮酸经三羧酸循环生成20分子ATP，葡萄糖生成丙酮酸的过程中产生7分子ATP，丙酮酸转化成乙酰辅酶A生成5分子ATP，整个彻底氧化过程产生32分子ATP。

（3）淀粉是通过什么途径可以一步一步降解为CO₂和水，及其反应部位。

淀粉在细胞外经过胞外水解酶的作用得到单糖，再经胞内降解的作用生成1-磷酸葡萄糖，参与到糖酵解和三羧酸循环中。其中胞外分解中三种酶的作用部位是：α-淀粉酶在淀粉分子内部任意水解α-1,4糖苷键；β-淀粉酶从非还原端开始，水解α-1,4糖苷键，依次水解下一个β-麦芽糖单位；脱支酶水解α-淀粉酶和β-淀粉酶作用后剩下的极限糊精中的α-1,6糖苷键。

（4）简述糖酵解的生物学意义

①糖酵解是机体缺氧时的主要供能方式，如剧烈运动和在高原环境中时②糖酵解是某些厌氧生物或机体供氧充足情况下少数组织的能量来源，如成熟红细胞、神经组织、白细胞、骨髓、肿瘤细胞等③肝脏的糖酵解途径的主要功能是为其他代谢提供合成原料

（5）简述三羧酸循环的生物学意义

①三羧酸循环是糖类、脂肪和蛋白质的共同氧化途径②三羧酸循环是三大物质代谢联系的枢纽，其中间酸是合成其他化合物的碳骨架

（6）磷酸戊糖途径分为哪两个阶段，并简述其生物学意义。

磷酸戊糖途径分为氧化阶段（脱碳产能）和非氧化阶段（重组）。氧化阶段过程为：6-磷酸葡萄糖脱氢（有1分子NADH和1分子H⁺形成）形成6-磷酸葡萄糖酸，6-磷酸葡萄糖酸脱氢脱碳（有1分子NADH、1分子H⁺、1分子CO₂形成）5-磷酸核酮糖。非氧化阶段过程为：5-磷酸核酮糖异构化形成5-磷酸核糖，5-磷酸核酮糖差向异构为5-磷酸木酮糖，5-磷酸核糖与5-磷酸木酮糖反应得到7-磷酸景天酮糖和3-磷酸甘油醛，7-磷酸景天酮糖和3-磷酸甘油醛反应得到6-磷酸果糖和4-磷酸赤藓糖

意义：①产物磷酸核糖用于DNA、RNA的合成，木酮糖参与光合作用固定CO₂，各种单糖用于合成各类多糖②提供NADPH作为供氢体参与多种代谢反应，为体内代谢反应提供还原力

（7）简述乙醛酸循环的生物学意义

乙醛酸循环的意义不在于产能，而在于使得油料作物种子能够利用自身的油脂产生能量和维持以乙酸为食的原始细菌的生存

（8）简述糖原的合成过程

①活化阶段（由葡萄糖生成UDPG的过程，耗能）：葡萄糖与ATP反应形成6-磷酸葡萄糖和ADP，6-磷酸葡萄糖异构为1-磷酸葡萄糖，1-磷酸葡萄糖转变为尿苷二磷酸葡萄糖（UDPG）②缩合阶段：UDPG与引物（麦芽糖等）在糖原合酶的催化下生成比引物多一个糖单位的分子和UDP③当直链长度达到12葡萄糖残基以上时，在分支酶的催化下，将距离链末端6~7个葡萄糖残基组成的寡糖链由α-1,4-糖苷键转变为α-1,6-糖苷键，使糖原出现分支

第10章 脂代谢

1. 名词解释：

（1）脂肪动员：贮存于脂肪细胞中的甘油三酯在激素敏感脂肪酶（HSL）的催化下水解并释放出脂肪酸，供给全身各组织细胞摄取利用的过程称为脂肪动员

（2）脂肪酸的β氧化：在原核生物细胞质和真核生物线粒体基质中，脂肪酸的β-C原子的共价键断开，C原子被氧化形成羰基，分解出一个乙酰CoA的过程称为脂肪酸的氧化

（3）酮体：脂肪酸在肝脏中氧化分解所生成的乙酰乙酸、β-羟丁酸和丙酮三种中间产物统称为酮体

2. 问答题

（1）简述三脂酰甘油的水解及甘油的氧化

三脂酰甘油的水解过程即脂肪动员过程，甘油三酯在激素敏感脂肪酶（HSL）的催化下水解并释放出脂肪酸，甘油只能在肝脏中异生为糖或参与糖代谢氧化，脂肪酸则可以提供给各处细胞降解产能。甘油经甘油激酶的催化，在ATP的供能下形成3-磷酸甘油，经脱氢酶的催化形成磷酸二羟丙酮，参与到糖酵解过程形成丙酮酸，最终经三羧酸循环彻底氧化分解为CO₂和H₂O，此为氧化途径之一。或者3-磷酸甘油逆向进行糖酵解过程，得到葡萄糖参与到糖的氧化分解过程中，此为另一条氧化途径

（2）1mol硬脂酸彻底氧化可产生多少mol ATP（写出计算过程）？

硬脂酸含有18个C原子，可以进行8次β氧化，得到9分子乙酰辅酶A（等价于27分子ATP），9分子乙酰CoA（经三羧酸循环得到90分子ATP），去掉活化消耗2分子ATP，每一次β氧化中产生1分子FADH₂（相当于1.5分子ATP）和1分子NADH，共8次，有8×（1.5+2.5）=32分子ATP产生。因而共计产生90+32-2=120分子ATP

（3）脂肪酸除β-氧化外，还有哪些氧化途径？

除β-氧化外，还有对于带支链的脂肪酸或奇数C脂肪酸、过长脂肪酸的α-氧化和特殊微生物具备的ω-氧化（快速双向的β-氧化）

（4）比较脂肪酸的β-氧化与从头合成的不同

（5）酮体的代谢主要的生理意义是什么？

①在正常情况下，酮体是肝脏输出能源的一种形式，由于酮体的分子较小，故被肝外组织氧化利用，成为肝脏向肝外输出能源的一种形式②在饥饿或疾病情况下为重要器官提供必要的能源。在长期饥饿或者某些疾病的情况下，由于葡萄糖的供应不足，心、脑等器官也可转变来利用酮体氧化分解供能

（6）不饱和脂肪酸与饱和脂肪酸氧化途径的区别？

不饱和脂肪酸的氧化途径与饱和脂肪酸的氧化途径基本相同，所不同的是，含一个双键的不饱和脂肪酸，还需要一个顺反-烯酯酰CoA异构酶将不饱和脂肪酸分解产物中的顺式结构中间产物变为反式结构，使其成为β-氧化中烯酯酰CoA水合酶的正常底物。含一个以上双键的脂肪酸除需要顺-反-烯酯酰CoA异构酶外，还需要β-羟脂酰CoA差向异构酶将中间产物中的D-β-羟脂酰CoA转变成L（+）-β-羟脂酰CoA才能按照正常β-氧化途径氧化分解

（7）脂肪酸是如何生物合成？

从无到有途径（脂肪酸的从头合成）：①转运：由于脂酰CoA溶解性差，难以通过线粒体膜，因此以脂肪或糖类分解产生的乙酰CoA的形式穿过线粒体膜进入细胞质中。②羧化：乙酰CoA在乙酰CoA羧化酶的催化下转化为丙二酸单酰CoA③连接载体蛋白：丙二酸单酰CoA与脂酰基载体蛋白（ACP）的氨基酸臂连接④碳原子数的增加（合成脂酰乙酰ACP）：a.乙酰CoA在ACP转酰基酶的催化下，将其酰基转移到ACP上生成乙酰ACP，接着乙酰基转移到β-酮脂酰ACP合成酶上。丙二酸单酰CoA在丙二酸单酰CoA-ACP转酰基酶催化下，将其丙二酰基转移到ACP上形成丙二酸单酰ACP。b.乙酰化的β-酮脂酰ACP合成酶与丙二酸单酰ACP反应，将其乙酰基转移到丙二酸单酰ACP上，得到乙酰乙酰ACP，同时丙二酸单酰-ACP自由羧基发生脱羧，释放CO₂。c.乙酰乙酰ACP在β-酮脂酰ACP还原酶的催化下被NADPH+H⁺还原生成β-羟丁酰ACP，β-羟丁酰ACP在β-羟丁酰ACP脱水酶的催化下脱水形成α,β-丁烯酰ACP。d. 丁烯酰ACP在烯脂酰-ACP还原酶的催化下被NADPH+H⁺还原为丁酰ACP，完成一轮合成，C原子数增加2个。

第11章 蛋白质水解及氨基酸代谢

1. 名词解释

（1）氮平衡：比较一个人或动物每日摄入氮量和排出氮量之间的关系叫氮平衡。正常时每日摄入量和排出量处于动态平衡中，称为氮总平衡；当摄入量多于排出量时，称为氮正平衡；当摄入量少于排出量时称为氮负平衡

（2）氨基酸代谢库：食物蛋白质经消化吸收产生的氨基酸（外源性氨基酸）与体内组织蛋白降解产生的氨基酸以及其他物质经代谢转变而来的氨基酸（内源性氨基酸）混在一起，分布于体内各处，参与代谢，称为氨基酸代谢库

（3）氨中毒：若外界环境NH₃大量进入细胞或细胞内NH₃大量积累，造成α-酮戊二酸的大量转化和NADPH的大量消耗，使得三羧酸循环中断，能量供应受阻，某些敏感器官的功能障碍，表现出语言障碍、视力模糊、昏迷直至死亡的现象称为氨中毒

（4）生糖氨基酸：能通过代谢转变成糖的氨基酸，按照糖代谢途径进行代谢。包括丙氨酸、精氨酸、天冬酰胺、天冬氨酸、半胱氨酸、谷氨酸、谷氨酰胺、甘氨酸、组氨酸、甲硫氨酸、脯氨酸、丝氨酸、苏氨酸、异亮氨酸、缬氨酸等15种。可代谢转变成丙酮酸、α-酮戊二酸、琥珀乙酰CoA等，再通过这些中间产物变成葡萄糖和糖原

（5）生酮氨基酸：分解代谢过程中能转变成酮体的氨基酸，按照脂肪酸的代谢途径进行代谢，共有异亮氨酸、亮氨酸、赖氨酸、色氨酸、苯丙氨酸和酪氨酸6种，这些氨基酸能在肝中产生酮体或乙酰乙酸

（6）氨基酸的脱氨作用：α-氨基酸脱去氨基生成α-酮酸的过程称为脱氨作用，是氨基酸分解代谢的最主要途径，包括氧化脱氨作用、转氨基作用、联合脱氨作用和非氧化脱氨作用等几种形式

（7）尿素循环（鸟氨酸循环）：哺乳、两栖类动物通过排出尿素排出氨的过程，由于反应从鸟氨酸开始，最终回到鸟氨酸，称为鸟氨酸循环，由于氨的最终排出形式为尿素，又称为尿素循环

2. 问答题

（1）简述蛋白质的酶促水解？

蛋白质水解为氨基酸的过程需要蛋白酶和肽酶的共同作用，同时涉及到胃液的酸性对蛋白质空间结构的破坏。蛋白质进入胃之后，在酸性胃液和胃蛋白酶原的作用下结构变松散，在胃蛋白酶的催化下，水解为多肽、寡肽和少量氨基酸。多肽片段进入小肠后，在肽链外切酶（羧肽酶A、羧肽酶B、氨基肽酶、二肽酶）和肽链内切酶（胰蛋白酶、糜蛋白酶、弹性蛋白酶等）的作用下，被完全水解为氨基酸，由肠道粘膜上皮细胞吸收进入机体，以游离氨基酸的形式有血液循环送到肝脏。

（2）简述体内有哪些氨基酸脱氨方式

①氧化脱氨作用：α-氨基酸在脱氨酶的催化下氧化生成α-酮酸，消耗氧并产生氨的过程，首先氨基酸脱氢生成亚氨基酸，之后水解加氢生成α-酮酸

②转氨基作用：在转氨酶的催化下，α-氨基酸的α-氨基转移到α-酮酸的羰基上，使酮酸形成相应的氨基酸，而原来的酮酸失去氨基变为相应的α-酮酸。多数转氨酶优先利用α-酮戊二酸为氨基的受体，这一过程是一个可逆的平衡过程

③联合脱氨作用：联合脱氨有两种反应途径：a.转氨酶和L-谷氨酸脱氢酶联合催化的联合脱氨基作用，这一过程中首先进行转氨基作用，氨基酸在转氨酶的催化下将α-氨基转移到α-酮戊二酸生成谷氨酸，而后进行氧化脱氨作用。b.转氨酶和腺苷酸脱氢酶催化的联合脱氨作用：氨基酸通过连续的转氨基作用将α-氨基转移到草酰乙酸生成天冬氨酸，天冬氨酸将此氨基转移给次黄嘌呤核苷酸（IMP）生成腺嘌呤核苷酸（AMP），AMP在腺苷酸脱氨酶的作用下脱去氨基生成氨和IMP，IMP可以继续参加前面的反应。

（3）简述尿素循环的过程

①鸟氨酸与二氧化碳和氨作用，合成瓜氨酸②瓜氨酸与氨作用合成精氨酸③精氨酸被肝脏中的精氨酸水解酶水解产生尿素和重新释放出鸟氨酸。反应从鸟氨酸开始，结果又重新回到了鸟氨酸，形成了一个闭路循环，称为鸟氨酸循环（又称为尿素循环）

（4）简述不同生物类型排氨的方式

各种生物根据连接、安全的原则进行排氨。直接排氨不消耗能量但是毒性大，对于体内水循环迅速的水生生物来说，氨浓度低，扩散流失快，毒性小。转化排氨中，最终产物形式越复杂，排氨越安全，但能量消耗越大，对于体内水循环慢的哺乳、两栖动物，氨浓度较高，需要消耗能量使其转化为较简单、低毒的尿素形式。对于需水更少的鸟类和爬行类，则需要将氨转变为尿酸排出体外。对于高等植物，以谷氨酰胺或天冬酰胺的形式储存氨，不排氨

（5）简述α-酮酸的代谢去路

①当合成代谢占优势时，α-酮酸参与合成氨基酸②以中间产物的形式进入三羧酸循环被彻底氧化分解③通过糖异生作用转化为糖，或者通过脂肪酸的合成过程转化为脂肪酸。

遗传信息的传递与表达

第12章   遗传信息的传递与表达

一、遗传学的中心法则
DNA通过复制将遗传信息由亲代传递给子代；通过转录和翻译，将遗传信息传递给蛋白质分子，从而决定生物的表现型。DNA的复制、转录和翻译过程就构成了遗传学的中心法则。但在少数RNA病毒中，其遗传信息贮存在RNA中。因此，在这些生物体中，遗传信息的流向是RNA通过复制，将遗传信息由亲代传递给子代；通过反转录将遗传信息传递给DNA，再由DNA通过转录和翻译传递给蛋白质。

二、DNA复制的特点：
1．半保留复制：DNA在复制时，以亲代DNA的每一股作模板，合成完全相同的两个双链子代DNA，每个子代DNA中都含有一股亲代DNA链，这种现象称为DNA的半保留复制(semiconservative replication)。DNA以半保留方式进行复制，是在1958年由M. Meselson 和 F. Stahl 所完成的实验所证明。
2．有一定的复制起始点：DNA在复制时，需在特定的位点起始，这是一些具有特定核苷酸排列顺序的片段，即复制起始点（复制子）。在原核生物中，复制起始点通常为一个，而在真核生物中则为多个。
3．需要引物(primer)：DNA聚合酶必须以一段具有3'端自由羟基（3'-OH）的RNA作为引物，才能开始聚合子代DNA链。RNA引物的大小，在原核生物中通常为50～100个核苷酸，而在真核生物中约为10个核苷酸。
4．双向复制：DNA复制时，以复制起始点为中心，向两个方向进行复制。但在低等生物中，也可进行单向复制。
5．半不连续复制：由于DNA聚合酶只能以5'→3'方向聚合子代DNA链，因此两条亲代DNA链作为模板聚合子代DNA链时的方式是不同的。以3'→5'方向的亲代DNA链作模板的子代链在聚合时基本上是连续进行的，这一条链被称为领头链(leading strand)。而以5'→3'方向的亲代DNA链为模板的子代链在聚合时则是不连续的，这条链被称为随从链(lagging strand)。DNA在复制时，由随从链所形成的一些子代DNA短链称为冈崎片段(Okazaki fragment)。冈崎片段的大小，在原核生物中约为1000～2000个核苷酸，而在真核生物中约为100个核苷酸。
三、DNA复制的条件：
1．底物：以四种脱氧核糖核酸(deoxynucleotide triphosphate)为底物，即dATP，dGTP，dCTP，dTTP。
2．模板(template)：以亲代DNA的两股链解开后，分别作为模板进行复制。
3．引发体(primosome)和RNA引物(primer)：引发体由引发前体与引物酶（primase）组装而成。引发前体是由若干蛋白因子聚合而成的复合体；引物酶本质上是一种依赖DNA的RNA聚合酶（DDRP）。
4．DNA聚合酶（DNA dependent DNA polymerase, DDDP）：
⑴种类和生理功能：在原核生物中，目前发现的DNA聚合酶有三种，分别命名为DNA聚合酶Ⅰ（pol Ⅰ），DNA聚合酶Ⅱ（pol Ⅱ），DNA聚合酶Ⅲ（pol Ⅲ），这三种酶都属于具有多种酶活性的多功能酶。pol Ⅰ为单一肽链的大分子蛋白质，具有5'→3'聚合酶活性、3'→5'外切酶活性和5'→3'外切酶的活性；其功能主要是去除引物、填补缺口以及修复损伤。pol Ⅱ具有5'→3'聚合酶活性和3'→5'外切酶活性，其功能 不明。pol Ⅲ是由十种亚基组成的不对称二聚体，具有5'→3'聚合酶活性和3'→5'外切酶活性，与DNA复制功能有关。
在真核生物中，目前发现的DNA聚合酶有五种。其中，参与染色体DNA复制的是pol α（延长随从链）和pol δ（延长领头链），参与线粒体DNA复制的是pol γ，polε与DNA损伤修复、校读和填补缺口有关，pol β只在其他聚合酶无活性时才发挥作用。
⑵DNA复制的保真性：为了保证遗传的稳定，DNA的复制必须具有高保真性。DNA复制时的保真性主要与下列因素有关：①遵守严格的碱基配对规律；②在复制时对碱基的正确选择；③对复制过程中出现的错误及时进行校正。
5．DNA连接酶(DNA ligase)：DNA连接酶可催化两段DNA片段之间磷酸二酯键的形成，而使两段DNA连接起来。该酶催化的条件是：① 需一段DNA片段具有3'-OH，而另一段DNA片段具有5'-Pi基；② 未封闭的缺口位于双链DNA中，即其中有一条链是完整的；③ 需要消耗能量，在原核生物中由NAD+供能，在真核生物中由ATP供能。
6．单链DNA结合蛋白（single strand binding protein, SSB）：又称螺旋反稳蛋白（HDP）。这是一些能够与单链DNA结合的蛋白质因子。其作用为：①稳定单链DNA，便于以其为模板复制子代DNA；② 保护单链DNA，避免核酸酶的降解。
7．解螺旋酶（unwinding enzyme）：又称解链酶或rep蛋白，是用于解开DNA双链的酶蛋白，每解开一对碱基，需消耗两分子ATP。
8．拓扑异构酶(topoisomerase)：拓扑异构酶可将DNA双链中的一条链或两条链切断，松开超螺旋后再将DNA链连接起来，从而避免出现链的缠绕。
四、DNA生物合成过程：
1．复制的起始：
      ⑴预引发：①解旋解链，形成复制叉：由拓扑异构酶和解链酶作用，使DNA的超螺旋及双螺旋结构解开，形成两条单链DNA。单链DNA结合蛋白（SSB）结合在单链DNA上，形成复制叉。DNA复制时，局部双螺旋解开形成两条单链，这种叉状结构称为复制叉。②引发体组装：由引发前体蛋白因子识别复制起始点，并与引发酶一起组装形成引发体。
     ⑵引发：在引发酶的催化下，以DNA链为模板，合成一段短的RNA引物。
2．复制的延长：
    ⑴聚合子代DNA：由DNA聚合酶催化，以亲代DNA链为模板，从5'→3'方向聚合子代DNA链。
    ⑵引发体移动：引发体向前移动，解开新的局部双螺旋，形成新的复制叉，随从链重新合成RNA引物，继续进行链的延长。
3．复制的终止：
     ⑴去除引物，填补缺口： RNA引物被水解，缺口由DNA链填补，直到剩下最后一个磷酸酯键的缺口。
     ⑵连接冈崎片段：在DNA连接酶的催化下，将冈崎片段连接起来，形成完整的DNA长链。
     ⑶真核生物端粒（telomere）的形成：端粒是指真核生物染色体线性DNA分子末端的结构部分，通常膨大成粒状。线性DNA在复制完成后，其末端由于引物RNA的水解而可能出现缩短。故需要在端粒酶（telomerase）的催化下，进行延长反应。端粒酶是一种RNA-蛋白质复合体，它可以其RNA为模板，通过逆转录过程对末端DNA链进行延长。
五、DNA的损伤：
由自发的或环境的因素引起DNA一级结构的任何异常的改变称为DNA的损伤。常见的DNA的损伤包括碱基脱落、碱基修饰、交联，链的断裂，重组等。引起DNA损伤的因素有：
1．自发因素：
(1)自发脱碱基：由于N-糖苷键的自发断裂，引起嘌呤或嘧啶碱基的脱落。
(2)自发脱氨基：C自发脱氨基可生成U，A自发脱氨基可生成I。
(3)复制错配：由于复制时碱基配对错误引起的损伤。
2．物理因素：由紫外线、电离辐射、X射线等引起的DNA损伤。其中，X射线和电离辐射常常引起DNA链的断裂，而紫外线常常引起嘧啶二聚体的形成，如TT，TC，CC等二聚体。
3．化学因素：
(1)脱氨剂：如亚硝酸与亚硝酸盐，可加速C脱氨基生成U，A脱氨基生成I。
(2)烷基化剂：这是一类带有活性烷基的化合物，可提供甲基或其他烷基，引起碱基或磷酸基的烷基化，甚至可引起邻近碱基的交联。
(3)DNA加合剂：如苯并芘，在体内代谢后生成四羟苯并芘，与嘌呤共价结合引起损伤。
(4)碱基类似物：如5-FU，6-MP等，可掺入到DNA分子中引起损伤或突变。
(5)断链剂：如过氧化物，含巯基化合物等，可引起DNA链的断裂。
六、DNA突变的类型：
1．点突变：转换——相同类型碱基的取代。颠换——不同类型碱基的取代。插入——增加一个碱基。缺失——减少一个碱基。
2．复突变：插入—— 增加一段顺序。缺失—— 减少一段顺序。倒位—— 一段碱基顺序发生颠倒。易位—— 一段碱基顺序的位置发生改变。重组—— 一段碱基顺序与另一段碱基顺序发生交换。
七、DNA突变的效应：
1．同义突变：基因突变导致mRNA密码子第三位碱基的改变但不引起密码子意义的改变，其翻译产物中的氨基酸残基顺序不变。
2．误义突变：基因突变导致mRNA密码子碱基被置换，其意义发生改变，翻译产物中的氨基酸残基顺序发生改变。
3．无义突变：基因突变导致mRNA密码子碱基被置换而改变成终止暗码子，引起多肽链合成的终止。
4．移码突变：基因突变导致mRNA密码子碱基被置换，引起突变点之后的氨基酸残基顺序全部发生改变。
八、DNA损伤的修复：
DNA损伤的修复方式可分为直接修复和取代修复两大类。直接修复包括光复活、转甲基作用和直接连接作用，均属于无差错修复。取代修复包括切除修复、重组修复和SOS修复，后二者属于有差错倾向修复。
1．光复活：由光复活酶识别嘧啶二聚体并与之结合形成复合物，在可见光照射下，酶获得能量，将嘧啶二聚体的丁酰环打开，使之完全修复。
2．转甲基作用：在转甲基酶的催化下，将DNA上的被修饰的甲基去除。此时，转甲基酶自身被甲基化而失活。
3．直接连接：DNA断裂形成的缺口，可以在DNA连接酶的催化下，直接进行连接而封闭缺口。
4．切除修复：这种修复机制可适用于多种DNA损伤的修复。该修复机制可以分别由两种不同的酶来发动，一种是核酸内切酶，另一种是DNA糖苷酶。①特异性的核酸内切酶（如原核中的UvrA、UvrB和UvrC）或DNA糖苷酶识别DNA受损伤的部位，并在该部位的5'端作一切口；②由核酸外切酶（或DNA聚合酶Ⅰ）从5'→3'端逐一切除损伤的单链；③在DNA聚合酶的催化下，以互补链为模板，合成新的单链片段以填补缺口；④由DNA连接酶催化连接片段，封闭缺口。
5．重组修复：①DNA复制时，损伤部位导致子链DNA合成障碍，形成空缺；②此空缺诱导产生重组酶（重组蛋白RecA），该酶与空缺区结合，并催化子链空缺与对侧亲链进行重组交换；③对侧亲链产生的空缺以互补的子链为模板，在DNA聚合酶和连接酶的催化下，重新修复缺口；④亲链上的损伤部位继续保留或以切除修复方式加以修复。
6．SOS修复：这是一种在DNA分子受到较大范围损伤并且使复制受到抑制时出现的修复机制，以SOS借喻细胞处于危急状态。

RNA的生物合成
一、RNA转录合成的特点：
在RNA聚合酶的催化下，以一段DNA链为模板合成RNA，从而将DNA所携带的遗传信息传递给RNA的过程称为转录。经转录生成的RNA有多种，主要的是rRNA，tRNA，mRNA，snRNA和HnRNA。
1．转录的不对称性：指以双链DNA中的一条链作为模板进行转录，从而将遗传信息由DNA传递给RNA。对于不同的基因来说，其转录信息可以存在于两条不同的DNA链上。能够转录RNA的那条DNA链称为有意义链（模板链），而与之互补的另一条DNA链称为反意义链（编码链）。
2．转录的连续性：RNA转录合成时，在RNA聚合酶的催化下，连续合成一段RNA链，各条RNA链之间无需再进行连接。
3．转录的单向性：RNA转录合成时，只能向一个方向进行聚合，RNA链的合成方向为5'→3'。
4．有特定的起始和终止位点：RNA转录合成时，只能以DNA分子中的某一段作为模板，故存在特定的起始位点和特定的终止位点。
二、RNA转录合成的条件：
1．底物：四种核糖核苷酸，即ATP，GTP，CTP，UTP。
2．模板：以一段单链DNA作为模板。
3．RNA聚合酶（DDRP）： RNA聚合酶在单链DNA模板以及四种核糖核苷酸存在的条件下，不需要引物，即可从5'→3'聚合RNA。
原核生物中的RNA聚合酶全酶由五个亚基构成，即α2ββ'σ。σ亚基与转录起始点的识别有关，而在转录合成开始后被释放，余下的部分（α2ββ'）被称为核心酶，与RNA链的聚合有关。
真核生物中的RNA聚合酶分为三种：RNA polⅠ存在于核仁，对α-鹅膏蕈碱不敏感，用于合成rRNA前体；RNA polⅡ存在于核基质，对α-鹅膏蕈碱极敏感，用于合成HnRNA；RNA polⅢ存在于核基质，对α-鹅膏蕈碱敏感，用于合成tRNA前体、snRNA及5S rRNA。
4．终止因子ρ蛋白：这是一种六聚体的蛋白质，能识别终止信号，并能与RNA紧密结合，导致RNA的释放。
5．激活因子：降解产物基因激活蛋白（CAP），又称为cAMP受体蛋白（CRP），是一种二聚体蛋白质。该蛋白与cAMP结合后，刺激RNA聚合酶与起始部位结合，从而起始转录过程。
三、RNA转录合成的基本过程：
1．识别：RNA聚合酶中的σ因子识别转录起始点，并促使核心酶结合形成全酶复合物。
位于基因上游，与RNA聚合酶识别、结合并起始转录有关的一些DNA顺序称为启动子。在原核生物中的启动子通常长约60bp，存在两段带共性的顺序，即5'-TTGACA-3'和5'-TATAATG-3'，其中富含TA的顺序被称为Pribnow盒。真核生物的启动子中也存在一段富含TA的顺序，被称为Hogness盒或TATA盒。
2．起始：RNA聚合酶全酶促使局部双链解开，并催化ATP或GTP与另外一个三磷酸核苷聚合，形成第一个3',5'-磷酸二酯键。
3．延长：σ因子从全酶上脱离，余下的核心酶继续沿DNA链移动，按照碱基互补原则，不断聚合RNA。
4．终止：RNA转录合成的终止机制有两种。
⑴自动终止：模板DNA链在接近转录终止点处存在相连的富含GC和AT的区域，使RNA转录产物形成寡聚U及发夹形的二级结构，引起RNA聚合酶变构及移动停止，导致RNA转录的终止。
⑵依赖辅助因子的终止：由终止因子（ρ蛋白）识别特异的终止信号，并促使RNA的释放。
四、真核生物RNA转录后的加工修饰：
1．mRNA的转录后加工：
⑴加帽：即在mRNA的5'-端加上m7GTP的结构。此过程发生在细胞核内，即对HnRNA进行加帽。加工过程首先是在磷酸酶的作用下，将5'-端的磷酸基水解，然后再加上鸟苷三磷酸，形成GpppN的结构，再对G进行甲基化。
⑵加尾：这一过程也是细胞核内完成，首先由核酸外切酶切去3'-端一些过剩的核苷酸，然后再加入polyA。
⑶剪接：真核生物中的结构基因基本上都是断裂基因。结构基因中能够指导多肽链合成的编码顺序被称为外显子，而不能指导多肽链合成的非编码顺序就被称为内含子。真核生物HnRNA的剪接一般需snRNA参与构成的核蛋白体参加，通过形成套索状结构而将内含子切除掉。
⑷内部甲基化：由甲基化酶催化，对某些碱基进行甲基化处理。
2．tRNA的转录后加工： 主要加工方式是切断和碱基修饰。
3．rRNA的转录后加工： 主要加工方式是切断。

蛋白质的生物合成
一、蛋白质生物合成体系：
生物体内的各种蛋白质都是生物体利用约20种氨基酸为原料自行合成的。蛋白质的生物合成过程，就是将DNA传递给mRNA的遗传信息，再具体的解译为蛋白质中氨基酸排列顺序的过程，这一过程被称为翻译（translation)。参与蛋白质生物合成的各种因素构成了蛋白质合成体系，该体系包括：
1.mRNA：作为指导蛋白质生物合成的模板。
mRNA中每三个相邻的核苷酸组成三联体，代表一个氨基酸的信息，此三联体就称为密码。共有64种不同的密码。遗传密码具有以下特点：① 连续性；② 简并性；③ 通用性；④ 方向性；⑤ 摆动性；⑥ 起始密码：AUG；终止密码：UAA、UAG、UGA。
2.tRNA：在氨基酸tRNA合成酶催化下，特定的tRNA可与相应的氨基酸结合，生成氨基酰tRNA，从而携带氨基酸参与蛋白质的生物合成。
tRNA反密码环中部的三个核苷酸构成三联体，可以识别mRNA上相应的密码，此三联体就称为反密码。 反密码对密码的识别，通常也是根据碱基互补原则，即A—U，G—C配对。但反密码的第一个核苷酸与第三核苷酸之间的配对，并不严格遵循碱基互补原则，这种配对称为不稳定配对。
能够识别mRNA中5′端起动密码AUG的tRNA称为起动tRNA。在原核生物中，起动tRNA是tRNAfmet；而在真核生物中，起动tRNA是tRNAmet。
3．rRNA和核蛋白体：原核生物中的核蛋白体大小为70S，可分为30S小亚基和50S大亚基。真核生物中的核蛋白体大小为80S，也分为40S小亚基和60S大亚基。核蛋白体的大、小亚基分别有不同的功能：
⑴小亚基：可与mRNA、GTP和起动tRNA结合。
⑵大亚基：①具有两个不同的tRNA结合点。A位—— 受位或氨酰基位，可与新进入的氨基酰tRNA结合；P位——给位或肽酰基位，可与延伸中的肽酰基tRNA结合。②具有转肽酶活性。
在蛋白质生物合成过程中，常常由若干核蛋白体结合在同一mRNA分子上，同时进行翻译。由若干核蛋白体结合在一条mRNA上同时进行多肽链的翻译所形成的念球状结构称为多核蛋白体。
4．起动因子（IF）：这是一些与多肽链合成起动有关的蛋白因子。原核生物中存在3种起动因子，分别称为IF1-3。在真核生物中存在9种起动因子（eIF）。其作用主要是促进核蛋白体小亚基与起动tRNA及模板mRNA结合。
5．延长因子（EF）：原核生物中存在3种延长因子（EFTU，EFTS，EFG），真核生物中存在2种（EF1，EF2）。其作用主要促使氨基酰tRNA进入核蛋白的受体，并可促进移位过程。
6．释放因子（RF）：原核生物中有4种，在真核生物中只有1种。其主要作用是识别终止密码，协助多肽链的释放。
7．氨基酰tRNA合成酶：该酶存在于胞液中，与特异氨基酸的活化以及氨基酰tRNA的合成有关。每种氨基酰tRNA合成酶对相应氨基酸以及携带氨基酸的数种tRNA具有高度特异性。
二、蛋白质生物合成过程：
1．氨基酸的活化与搬运：氨基酸的活化以及活化氨基酸与tRNA的结合，均由氨基酰tRNA合成酶催化完成。反应完成后，特异的tRNA3’端CCA上的2’或3’位自由羟基与相应的活化氨基酸以酯键相连接，形成氨基酰tRNA。
2．活化氨基酸的缩合——核蛋白体循环：活化氨基酸在核蛋白体上反复翻译mRNA上的密码并缩合生成多肽链的循环反应过程，称为核蛋白体循环。核蛋白体循环过程可分为三个阶段：
⑴起动阶段：①30S起动复合物的形成。在IF促进下，30S小亚基与mRNA的起动部位，起动tRNA（tRNAfmet），和GTP结合，形成复合体。②70S起动前复合体的形成。IF3从30S起动复合体上脱落，50S大亚基与复合体结合，形成70S起动前复合体。③70S起动复合体的形成。GTP被水解，IF1和IF2从复合物上脱落。
⑵肽链延长阶段：①进位：与mRNA下一个密码相对应的氨基酰tRNA进入核蛋白体的受位。此步骤需GTP，Mg2+，和EF参与。②成肽：在转肽酶的催化下，将给位上的tRNA所携带的甲酰蛋氨酰基或肽酰基转移到受位上的氨基酰tRNA上，与其α-氨基缩合形成肽键。给位上已失去蛋氨酰基或肽酰基的tRNA从核蛋白上脱落。③移位：核蛋白体向mRNA的3'- 端滑动相当于一个密码的距离，同时使肽酰基tRNA从受体移到给位。此步骤需EF（EFG）、GTP和Mg2+参与。 此时，核蛋白体的受位留空，与下一个密码相对应的氨基酰tRNA即可再进入，重复以上循环过程，使多肽链不断延长。
⑶肽链终止阶段：核蛋白体沿mRNA链滑动，不断使多肽链延长，直到终止信号进入受位。①识别：RF识别终止密码，进入核蛋白体的受位。②水解：RF使转肽酶变为水解酶，多肽链与tRNA之间的酯键被水解，多肽链释放。③解离：通过水解GTP，使核蛋白体与mRNA分离，tRNA、RF脱落，核蛋白体解离为大、小亚基。
三、多肽链合成后的加工修饰：
1．一级结构的加工修饰：
⑴N端甲酰蛋氨酸或蛋氨酸的切除：N端甲酰蛋氨酸是多肽链合成的起始氨基酸，必须在多肽链折迭成一定的空间结构之前被切除。其过程是：① 去甲酰化；② 去蛋氨酰基。
⑵氨基酸的修饰：由专一性的酶催化进行修饰，包括糖基化、羟基化、磷酸化、甲酰化等。
⑶二硫键的形成：由专一性的氧化酶催化，将-SH氧化为-S-S-。
⑷肽段的切除：由专一性的蛋白酶催化，将部分肽段切除。
2．高级结构的形成：
⑴构象的形成：在分子内伴侣、辅助酶及分子伴侣的协助下，形成特定的空间构象。
⑵亚基的聚合。
⑶辅基的连接。
3．靶向输送：蛋白质合成后，定向地被输送到其执行功能的场所称为靶向输送。大多数情况下，被输送的蛋白质分子需穿过膜性结构，才能到达特定的地点。因此，在这些蛋白质分子的氨基端，一般都带有一段疏水的肽段，称为信号肽。分泌型蛋白质的定向输送，就是靠信号肽与胞浆中的信号肽识别粒子（SRP）识别并特异结合，然后再通过SRP与膜上的对接蛋白（DP）识别并结合后，将所携带的蛋白质送出细胞。

四、操纵子的结构与功能：
在原核生物中，若干结构基因可串联在一起，其表达受到同一调控系统的调控，这种基因的组织形式称为操纵子。典型的操纵子可分为控制区和信息区两部分。信息区由一个或数个结构基因串联在一起组成；控制区通常由调节基因（阻抑蛋白编码基因）、启动基因（CRP和RNA聚合酶结合区）和操纵基因（阻抑蛋白结合位点）构成。
（1）原核生物乳糖操纵子：
原核生物乳糖操纵子(Lac operon)的控制区包括调节基因，启动基因（其CRP结合位点位于RNA聚合酶结合位点上游）和操纵基因；其信息区由β-半乳糖苷酶基因（lacZ），通透酶基因（lacY）和乙酰化酶基因（lacA）串联在一起构成。当培养基中乳糖浓度升高而葡萄糖浓度降低时，乳糖作为诱导剂与阻抑蛋白结合，促使阻抑蛋白与操纵基因分离；另一方面，细胞中cAMP浓度升高，cAMP与CRP结合并使之激活，CRP与启动基因结合并促使RNA聚合酶与启动基因结合，基因转录激活。
（2）原核生物色氨酸操纵子：
色氨酸操纵子（trp operon）属于阻遏型操纵子，主要调控一系列用于色氨酸合成代谢的酶蛋白的转录合成。色氨酸操纵子通常处于开放状态，其辅阻遏蛋白不能与操纵基因结合而阻遏转录。而当色氨酸合成过多时，色氨酸作为辅阻遏物与辅阻遏蛋白结合而形成阻遏蛋白，后者与操纵基因结合而使基因转录关闭。色氨酸操纵子的调控还涉及转录衰减(attenuation)机制。即在色氨酸操纵子第一个结构基因与启动基因之间存在有一衰减区域，当细胞内色氨酸酸浓度很高时，通过与转录相偶联的翻译过程，形成一个衰减子结构，使RNA聚合酶从DNA上脱落，导致转录终止。

PCR扩增：多聚酶链式反应扩增dna片聚合酶链式反应简称PCR（Polymerase Chain Reaction） (又称：多聚酶链式反应) PCR是体外酶促合成特异DNA片段的一种方法,由高温变性、低温退火（复性）及适温延伸等反应组成一个周期,循环进行,使目的DNA得以迅速扩增,具有特异性强、灵敏度高、操作简便、省时等特点。它不仅可用于基因分离、克隆和核酸序列分析等基础研究,还可用于疾病的诊断或任何有DNA,RNA的地方.PCR又称无细胞分子克隆或特异性DNA序列体外引物定向酶促扩增技术。