普通生物学复习要点

普通生物学复习要点第一章生命与生物科学生物（生命）的特征：化学成分的同一性；严整有序的结构；应激性；内稳态；新陈代谢；生长发育；繁殖与遗传；适应与进化生物界是一个多层次的组构系统•生命是主要由核酸和蛋白质组成的具有不断自我更新能力的多分子体系的存在形式，是一种过程，是一种现象。第二章生命的化学基础组成生命的最重要的六种无机元素是：C、H、O、N、P、SH、O、N、C分别共用1，2，3，4个电子对，是可获得稳定构型的最小原子。O、N、C能形成多种化学价，如：H2O2（-1），O2（0），H2O（-2）O是次于F、Cl的第三个跟原子最有亲和力的原子。生物小分子与生物大分子之间的关系生物大分子主要有三大类：蛋白质核酸多糖它们都是由生物小分子单体通过特有的共价键联结而成。•（1）氨基酸通过肽键联成肽链•寡肽：含有10左右氨基酸残基（如二肽、五肽、八肽）•多肽：含10－20个氨基酸残基•蛋白质：含几十个氨基酸残基（固定空间结构+特定功能）•注意：肽链有方向性。肽链的两端具有不同结构和性质氨基端（N端），羧基端（C端）（2）单糖通过糖苷键联成多糖链。糖苷键不同导致多糖的立体结构差异。•淀粉和纤维素都由葡萄糖组成，它们之间主要区别在于α－糖苷键和β－糖苷键的区别•注意：多糖链也有方向性，有还原端和非还原端（3）核苷酸通过磷酸二酯键连成核酸DNA具有方向性：一端的核苷酸，其5’－C没有进入磷酸二酯键，称5’末端；另一端的核苷酸，其3’－C没有进入磷酸二酯键，称3’末端。组成蛋白质的氨基酸有20种。其共同特点是具有α碳原子，α碳原子上同时连有一个氨基和一个羧基。各种氨基酸的区别在侧链基团-R常见的氨基酸类型（亲水/疏水；酸/碱；含硫…）疏水氨基酸：亮氨酸亲水氨基酸：丝氨酸酸性氨基酸：天冬氨酸碱性氨基酸：精氨酸含硫氨基酸：半胱氨酸含羟基氨基酸：苏氨酸带环氨基酸：酪氨酸氨基酸的功能（1）作为组建蛋白质的元件（2）有的氨基酸或其衍生物具有生物活性（代谢调节、信号传递等）生命体中典型的单糖，二糖，多糖多羟基醛或多羟基酮称为糖蛋白质的一，二，三，四级结构蛋白质的一级结构是指肽链中氨基酸的排列顺序•蛋白质的二级结构邻近几个氨基酸残基形成的一定的结构形状包括：α—螺旋，β—折叠，β—转角，无规卷曲，无序结构蛋白质的三级结构：整条肽链盘绕折叠形成一定的空间结构形状。如:纤维蛋白和球状蛋白。•蛋白质的四级结构（部分蛋白）四级结构是各条肽链之间的位置和结构，只存在于由两条肽链以上组成的蛋白质核苷酸结构核苷酸分子由三个部分组成：碱基、五碳糖和磷酸碱基—糖之间是β—糖苷键；糖—磷酸之间是磷酸酯键DNA的双螺旋结构中碱基之间靠氢键连接，遵循碱基互补配对原则：A＝T，G≡C核酸的高级结构DNA双螺旋结构•（1）两条反向平行的核苷酸链共同盘绕形成双螺旋，糖－磷酸－糖构成螺旋主链。•（2）两条链的碱基都位于中间，碱基平面与螺旋轴垂直。•（3）两条链对应碱基呈配对关系：A＝T；G≡C•（4）螺旋直径2nm，螺距3.4nm，每一螺距中含10bp。•DNA双螺旋可以看作是DNA的二级结构，DNA的三级结构的形成需要蛋白质帮助。RNA单链结构•RNA局部形成碱基配对，形成高级结构。多糖链的高级结构•不同高级结构带来不同的生物学性能•淀粉形成螺旋状，能源贮存•纤维素呈长纤维状，结构支架脂类：生物体内不溶于水而溶于有机溶剂的各种小分子。脂类种类很多，分子结构相差较大A、中性脂肪或油：甘油三脂B、类脂：磷脂、鞘脂和固醇（1）磷脂分子可以看成是一个极性头，两条非极性尾巴。（2）鞘脂分子和磷脂不同。但总体看来，也可看成一个极性头，两条非极性尾巴。（1）固醇类的内核由4个环组成（2）一些人体重要维生素和激素是固醇（3）胆固醇是细胞的必要成份（4）血清中的胆固醇太多会促使形成动脉硬化和心脑血管疾病生物大分子的高级结构•由生物小分子到生物大分子，分子增大，出现新的性质。•其中最主要的特点是：生物大分子有独特的立体结构、空间构型和分子整体形状。高级结构的破坏蛋白质的变性RNase的变性和复性•注意：二硫键也在维持蛋白质高级结构中起重要作用。生物大分子具有高级结构，即独特的立体结构、空间构型和分子整体形状等，在生物体的生理功能上起着重要作用。第三章细胞细胞学说细胞是所有动、植物的基本结构单位；每个细胞相对独立，一个生物体内各细胞之间协同配合；新细胞由老细胞繁殖产生。植物细胞与动物细胞的异同植物细胞有细胞壁有叶绿体有中央液泡原核细胞与真核细胞的差异细菌（bacteria）和古菌(archaea)细胞结构与动、植物细胞不同，要简单的多。最主要的差别是它们没有细胞核结构，核物质－DNA还是有的，形成类核区(又称拟核)。并且细胞也没有其它各种细胞器。典型细胞器的结构与功能：细胞核由两层生物膜围成，遗传信息贮藏在核内，是DNA复制和RNA合成场所。内质网由单层生物膜围成。是蛋白质合成、修饰和分泌；脂类合成的场所。核糖体由RNA和蛋白质形成的大颗粒，是蛋白质合成的场所。高尔基体由单层生物膜围成，与蛋白质修饰和分泌有关。溶酶体由单层生物膜围成，是生物大分子分解的场所。细胞骨架由蛋白质亚基组装成，和细胞形状、迁移、信息传导等有关。细胞质有多种蛋白质和酶，是糖酶解和糖元合成等反应的场所。线粒体由双层生物膜围成，是生物氧化、产生能量的场所。生物膜结构细胞有丝分裂周期表面积/体积比值的下降，意味着代谢速率的受限和下降。所以，细胞分裂是细胞生长过程中保持足够表面积，维持一定的生长速率的重要措施。原核生物的细胞分裂细胞生长增大到一定程度，DNA复制，形成两个DNA分子，分别移到拉长了的细胞两端，中间形成新的细胞间隔，进而形成细胞壁，成为两个细胞。这个过程称为二分分裂。细胞凋亡与细胞坏死有两种细胞死亡：因环境因素突变或病原物入侵而死亡，称为病理死亡，或细胞坏死。因个体正常生命活动的需要，一部分细胞必定在一定阶段死去，称细胞凋亡。物质进入细胞的方式和特点细胞分化的定义：发育过程中细胞后代在形态、结构和功能上发生差异的过程。形态不同功能不同基因表达不同代谢活动也不同细胞分化的内涵1.一部分基因关闭，另一部分基因打开，也包括基因表达强度的改变；2.分化细胞之间的差异归根到底在于不同蛋白质的表达；3.分化过程通常不可逆；4.分化大多出现在成年阶段以前的发育过程中细胞分化的意义：个体发育通过细胞分化来实现不同细胞功能的差异。1.全能性：受精卵2.多能性：骨髓、脐血中的生血干细胞3.单能性：单能生血干细胞细胞分化的调控：管家基因与组织特异性基因组合调控方式第四章细胞代谢新陈代谢生物最基本的生命活动，最重要特征之一细胞：新陈代谢的基本单位细胞代谢细胞从环境汲取能量、物质，在内部进行各种化学变化,维持自身高度复杂的有序结构，保证生命活动的正常进行生物利用的能量几乎全都直接、间接来自太阳光；◆光合作用：唯一直接利用太阳光的过程；◆细胞呼吸：间接利用太阳光的过程；非细胞条件下也能发挥作用酶催化作用的原因降低反应活化能，加速化学反应进行酶的活性部位：球蛋白表面的小凹或沟状部分。其精确结构决定酶的特异性酶促反应的特点：（1）高效性：提高速度106~1012倍（2）特异性或专一性（3）可调节性（共价调节/非共价调节）共价调节：由其它酶对其结构进行可逆共价修饰,使其处于活性和非活性的互变状态,从而调节酶活性（如，糖原磷酸化酶的失活与活化—磷酸化酶，激酶）；非共价调节：非可逆修饰（4）不稳定性影响酶活性的因素多种环境因素影响：①温度；②pH③盐浓度；④非蛋白辅助因子：无机物（铁、铜、镁离子）、有机物（又称辅酶）⑤抑制剂：停止或减慢酶作用酶的竞争抑制与非竞争抑制剂竞争性抑制剂：与底物分子构象相似，竞争酶活性部位，酶不能与底物结合，降低酶活性非竞争性抑制剂：结构与底物不同，与酶的其它部位结合，酶分子形状变化，活性部位不再与底物结合，抑制酶活性竞争性抑制剂的作用可逆不可逆抑制剂：与酶分子结合，使之永久失活，甚至使酶分子受到破坏。核酶：RNA生物催化剂①催化分子内反应RNA的一段在该分子内改换位置，此RNA分子既是底物又是催化剂②催化分子间反应催化别的分子反应，RNA核酶分子本身无变化，如催化促进线粒体内DNA复制的反应葡萄糖的氧化分解：C6H12O6+6O2→6CO2+6H2O+能细胞呼吸（有氧呼吸）的三阶段1）糖酵解：一系列反应，细胞质中，不需氧•总反应：葡萄糖+2ADP+2Pi+2NAD+→2丙酮酸+2ATP+2NADH+2H++2H2O•底物水平磷酸化：底物上的高能磷酸键转移到ADP，生成ATP的磷酸化2）柠檬酸循环丙酮酸氧化脱羧•丙酮酸扩散进入线粒体，继续氧化•丙酮酸氧化脱羧，与辅酶A结合成活化的乙酰辅酶A(乙酰CoA)，进入三羧酸循环•释放1分子CO2，生成1分子NADH•丙酮酸氧化脱羧、柠檬酸循环在线粒体基质中进行。柠檬酸循环•又称三羧酸循环或Krebs循环•琥珀酸脱氢酶位于线粒体内膜，其余在线粒体基质中。•1分子葡萄糖在柠檬酸循环中产生4个CO2分子，6个NADH分子，2个FADH2（黄素腺嘌呤二核苷酸）分子和2个ATP分子•各种细胞的呼吸作用都有柠檬酸循环柠檬酸循环是最经济和最有效率的氧化系统3）电子传递链：存在于线粒体内膜上的一系列电子传递体。•糖酵解、柠檬酸循环产生的NADH和FADH2中的高能电子，沿着呼吸链上各电子传递体的氧化还原反应而从高能水平向低能水平顺序传递，最后到达分子氧•氧化磷酸化：电子传递过程中高能电子释放的能，通过磷酸化被储存到ATP中。这里发生的磷酸化作用和氧化过程的电子传递紧密相关，称氧化磷酸化。发酵作用发酵：厌氧细菌和酵母菌在无氧条件下获取能量的过程（1）酒精发酵：葡萄糖经糖酵解成丙酮酸，丙酮酸脱羧，放出CO2而成乙醛，乙醛接受H＋还原成酒精。2）乳酸发酵：某些微生物（乳酸菌）、高等动物（人）葡萄糖酵解产生的丙酮酸不经过脱羧，直接接受H＋还原成乳酸。无氧呼吸的效率远比有氧呼吸低(1/20)，但可作为O2供应不及时的应急措施。各种分子的分解和合成氨基酸、脂肪酸的氧化，都首先转化为某种中间代谢物，再进入糖酵解或柠檬羧酸循环氨基酸氧化：先脱氨，再进入呼吸代谢途径脂肪酸氧化：转化为乙酰CoA，再进入柠檬酸循环甘油：转变为磷酸甘油醛，进入糖酵解过程发酵与呼吸的区别联系底物磷酸化，氧化磷酸化，光合磷酸化：光合作用中，质子穿过类囊体膜上的ATP合成酶复合体上的管道从类囊体腔流向叶绿体基质，同时将能量通过磷酸化而贮存在ATP中，这一磷酸化过程在光合作用过程中发生，称为光合磷酸化光合磷酸化与氧化磷酸化的异同04-p68光合作用：绿色自养植物将光能转换为有机分子的化学能的过程。•光合作用为异养生物提供食物和氧气，是地球上绝大多数生物赖以生存的基础6CO2+12H2OC6H12O6+6H2O+6O2光合作用的两阶段aq1】光反应：将光能变成化学能并产生氧气。在叶绿体类囊体膜中，发生水的光解、O2的释放、ATP及NADPH的生成，需要光1.叶绿素对光的吸收在高等植物中，光合色素位于类囊体膜中。作用：吸收日光吸收光谱：光合色素对不同波长光的吸收率。吸收高峰在红光区、蓝光区，绿光被大量反射或透射过叶片，故植物叶片显示为绿色。主要作用的色素是叶绿素—叶绿素a、叶绿素b，叶绿体中还有类胡萝卜素—胡萝卜素、叶黄素☺直接参与光合作用的色素只有叶绿素a；叶绿素b和类胡萝卜素吸收的光传递给叶绿素a后才能被光合作用利用，称为辅助色素☺色素吸收光的实质是色素分子中的一个电子得到光子中的能量，从基态进入激发态，成为激发电子。2.光系统•光系统：叶绿体中的光合色素有规律地组成的许多特殊的功能单位•每一系统包含250-400个叶绿素和其他色素分子•反应中心：光系统中1－2个高度特化的叶绿素a分子，在红光区的吸收高峰略远于一般叶绿素a分子•天线色素：光系统中作用中心以外的所有各种色素分子作用——将吸收的光能传递给作用中心的叶绿素a分子叶绿体中有两种光系统：PSI：反应中心叶绿素吸收