生物化学

大学生物中生物化学章节综合知识思维导图，生命是稳态，碳元素是生命的骨架元素。

生物化学

• 生命科学与生命现象
  • 化学组成规律
    • 概要
      • 生命是稳态
      • 组成与元素丰度相关
      • 形成共价键特征（键能、键数、键角）
      • 碳元素是生命的骨架元素
• 生命分子的互作规律
  • 概要
    • 共价键（广义）以外的相互作用
    • 氢键
      • 概要
        • 常见于水
        • 裸露的氢原子（弱正电）
        • 氧原子的电子云相对致
        • 密区（弱负电）
        • 非共价 静电吸引 作用
    • 离子作用
    • 疏水作用
    • 范德华力
• 烫发中的生物化学
  • 概要
    • 头发的主要成分是 α 角蛋白
    • 维持头发形态的是二硫键
    • 烫发的基本步骤就是
    • → 造型 → 恢复二硫键（错位）
      • 打开二硫键
• 糖和脂质
  • 标注
    • 第1 节 糖（单糖、二糖、多糖）
    • 第 2 节 脂质（脂肪酸、卵磷脂、血脂）
      • 油（植物性）
      • 脂肪（动物性）
        • 动物储存能量的主要脂质（三酰甘油）
      • • 卵磷脂：甘油磷脂酰胆碱
          • 概要
            • 生物膜的重要成分
            • 食用和药用价值
      • 胆固醇
        • 概要
          • 是细胞质膜的主要成分之一，
          • 调节质膜的流动性。
          • 过量则沉积在血管内壁，形成斑块，堵塞血管
• 核酸和蛋白质
• 蛋白质结构的层次体系 (structure hierarchy)  一级结构 (primary structure)  氨基酸的序列  二级结构 (Secondary structure)  螺旋、折叠及其它结构  三级结构 (Tertiary structure)  单个多肽链行成的三维空间排布  四级结构 (Quaternary structure)  多个多肽链形成的三级结构的组合（血红蛋白）  所有功能蛋白将具有至少 3 个（三级）层次水平的结构， 部分蛋白质则具有所有 4 个层次水平的结构（四级结构）
• 三级结构  所有原子的整体三维排列方式  三级结构通过较弱的相互作用稳定  二硫键（两个 Cys 残基之间）  具有单个亚基的蛋白质仅具有三级结构
• α螺旋与β折叠的异同点  相同点  都是极为常见的二级结构  局部有规律  相互邻近氨基酸的氨基与羧基之 间形成氢键  不同点  空间结构特点：线圈 vs.层  β折叠更为舒展
• β片层结构  是多肽的舒展形式  多个β折叠将多肽链组织 成层状  结构也通过氢键稳定，氢 键在相邻的折叠间形成
• α 螺旋特点  在蛋白质中很常见  氢键的形成充分利用了螺旋内部结构  每个肽键都参与氢键  螺旋结构提供了强大的稳定性
• α螺旋  右手螺旋  肽键上的氨基H 和空间临近的肽键 羰基O形成氢键
• 二级结构：α 螺旋和 β 折叠（片层）
• 一级结构给出的信息
  • 氨基酸组成
  • 它们的顺序（序列），总是从 N 端到 C 端
  • 由 肽键（共价键） 连接
  • 一级结构将决定蛋白质所有高级级别的结构
  • 第一个被测序的蛋白质： Frederick Sanger 的胰岛素
• 转录组学
  • 1转录组学 转录组学:是对转录水平上发生的事件及其相互关系和 意义进行整体研究的一门学科。  转录组是特定组织或细胞在某一发育阶段或功能状态下转录出 来的所有RNA的集合，主要包括mRNA和ncRNA。  转录组具有时间特异性、组织特异性、空间特异性等特点。  能够揭示特定生物学过程以及疾病发生过程中的分子机理。
• 基因组学
  • 基因组学 研究与解读生物基因组所蕴藏的生物全部性状的所有遗传信息的科学。  基因组是细胞中所有DNA，包括所有的基因和基因间区域。  不同生物含有不同生物信息的基因及其表达方式。  生命周期就是生物基因组遗传信息的复制与表达过程。
• DNA
  • 核苷与磷酸通过酯键结合构成核苷酸，而碱基与戊糖通过糖苷键相连。 两条DNA链间配对的碱基之间形成氢键，并且在DNA分子内部，出现一个疏水区而形成碱基堆积力。
• RNA分子核苷酸残基中2‘-OH非常靠近连接两个核苷酸的磷酸二脂键位置，使RNA的磷酸二脂键对碱性环境变得十分敏感，即使在正常细胞内略微偏碱的pH条件下RNA也很容易降解。这是RNA分子不稳定的原因。
• 蛋白质催化剂与核酶的不同特征
  • 概要
    • 与蛋白质不同，核酸磷酸二酯键构成的主链是带电的，RNA 带很强的静电 ，所以金属离子在其中起重要作用。
    • 核酶所能催化的化学反应有限，并且催化的反应速率更加温和。
    • 大部分核酶催化的反应是转酯反应，其他种类的催化作用也偶有发生
• 2
  • 蛋白质及其结构
    • 概要
      • 蛋白质可以自发 折叠
      • 折叠：由 无规则状态 变为天然活性结构的过程
      • 天然活性状态在能量上 最为稳定
      • 一级结构决定高级结构
• 1
  • RNA、DNA与基因组、转录组学
    • 核酶的作用特点
      • 概要
        • 化学本质是 RNA
        • 底物： RNA 、肽键、 α- 葡聚糖分支酶
        • 反应特异性 专一性 ：依据碱基配对
        • 催化效率低
• 血浆所含脂类统称血脂，包括：甘油三酯、磷脂、 胆固醇及其酯以及游离脂肪酸。
• 蔗糖为何没有还原性？
• 注：除 疏水作用 外，本质上都是电磁力
  • 概要
    • 
    • 电磁力是生命的基础作用之一
    • 基本粒子的正负电荷
    • 同种相斥 - 位阻效应；
    • 异种相吸