生化复习大纲

第一章
1.现代生物技术包括：基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程
2.生物技术的特点：①多学科综合性的科学技术
②过程中需要生物催化剂的参与
③最终目的是建立工业生产过程或为社会服务
3.生物反应过程：
当采用活细胞(主要是整体的微生物细胞)为催化剂时，称为发酵过程；而利用从细胞中提取得到的酶为催化剂时，则称为酶反应过程。

4.生物反应过程特点
①利用生物催化剂生产②反应条件温和，生产设备简单、能耗少
③多以光合作用产物为原料（可再生资源）④废弃物的危害程度小，产品价值高
第二章
2.1 微生物的特点
1.微生物定义：存在于自然界中的一些个体微小，需借助显微镜才能看清其外形、构造简单
的低等生物。

2.微生物的特点
体积小、（比）表面大（最基本特点）：有利于与周围环境进行物质、能量和信息交换吸收快、转化快
种类多、分布广
生长旺、繁殖快
易变异、适应强
3.微生物具有惊人的繁殖速度，以二均分裂最突出。

2.2 工业生产中常见的微生物
1.微生物的分类
原核生物类：有核区，没有核膜、核仁，仅有一条DNA；如细菌、放线菌、蓝线菌等真核生物类：有细胞核、核膜、核仁、一至数条DNA构成的染色体；如酵母菌、霉菌非细胞生物类：无完整的细胞结构，仅含一种类型的核酸（DNA或RNA)；如病毒
2.细菌的结构
基本结构：细胞壁、细胞膜、细胞质、类核
特殊结构：荚膜、鞭毛（细菌的运动器官）、菌毛、芽胞
3.芽胞：
某些细菌在一定条件下，细胞质脱水浓缩，在菌体内形成的圆形或椭圆形的小体。

因含水量少，具有致密而不易渗透的芽孢壁，具有极强的抗热、抗辐射、抗化学药品能力。

芽孢是细菌的休眠状态。

由于芽胞抵抗力强，在临床上常以杀灭芽胞作为灭菌是否彻底的标准。

发酵工业中常用的细菌主要是杆菌。

4. 放线菌：广泛存在于偏碱土壤中，抗生素大约2/3由放线菌产生
酵母菌：主要生长在偏酸性的含糖环境中
霉菌：多在偏酸环境中生长
2.3 微生物菌种的分离选育与保藏
1.从自然界分离菌种的一般步骤：
采样、增殖培养、纯种分离（划线法、稀释法）、筛选较优菌株
2.诱变育种的实质：通过适当方法或途径使微生物的遗传物质（DNA）的分子结构发生改变，
从而形成异常的遗传信息。

物理诱变剂：紫外线（最方便、最有效）、X-射线、γ-射线，快中子、超声波
化学诱变剂：烷化剂（使用最多、最有效）、碱基类似物、5-氟尿嘧啶、
3.原生质体融合定义：通过人工的方法，使两个或多个遗传性状不同的细胞的原生质体（去
壁后的细胞）相互接触，发生融合，进而发生基因重组以产生带双亲性状的、遗传性稳定的杂种细胞的过程。

4.原生质体进行基因重组的优点
①遗传物质的交换没有细胞壁的障碍；
②两亲株的基因组之间有机会发生多次交换，产生各种各样的基因组合而得到多种类型的重组子；③重组频率特别高；
5.菌种保藏的原理：
通过保持培养基营养成分在最低水平缺氧状态，干燥和低温，使菌种处于“体眠”状态，抑制其繁殖能力。

使菌种在保藏过程中不死、不衰、不乱，以便于研究、交换和使用。

2.4 微生物的营养
1.由碳素营养来源不同，微生物分为：
自养微生物异养微生物（至少一种有机物存在下生长）
由所需能源不同，微生物分为：
光能营养型（光）化能营养型（有机化合物分解——多数）
2.微生物需要的五大类营养要素物质：碳源、氮源、生长因子、无机盐、水
3.微生物培养基的不同分类
按物理状态分：固体培养基、半固体培养基、液体培养基
按营养物质的来源分：天然培养基、合成培养基、半合成培养基
2.5 影响微生物生长发育的因素
1.温度
根据微生物生长温度可分为：低温菌、中温菌、高温菌；工业上常用的菌株为中温菌 最适生长温度：分裂代时最短或生长速率最高时的培养温度。

最适生长温度≠发酵速度最高时的培养温度≠代谢产物量最高时的温度≠生长量最高时温度
2.pH值
微生物培养过程中调节pH值的措施：
过酸——加入碱或适量氮源（如尿素、蛋白质），提高通气量。

过碱——加入酸或适量碳源（如糖、乳酸、油脂），降低通气量。

3.通气与搅拌
好氧性微生物（也称好气微生物）、厌氧性微生物、兼性微生物
2.6 微生物的培养
1.微生物的培养方法：固体培养、液体深层培养、载体培养
2.微生物的分批培养是一种间歇培养方式
2.7 灭菌技术
1.干热灭菌：包括灼烧灭菌（最简单）和加热一定温度、保持一定时间杀死微生物。

2.湿热灭菌：用饱和蒸汽灭菌灭菌，120℃／压力1×105pa／20~30min。

发酵工业常用湿热灭菌，因为蒸汽穿透力强，在其冷凝时放出大量的冷凝热使蛋白质变性而杀死各种微生物。

且蒸汽价格低，来源方便，灭菌效果可靠。

第三章
3.1 概述
分解代谢：生物体内一切分子的分解作用。

合成代谢：一切物质的合成作用。

3.2 生物的能量代谢
在生物体新陈代谢中起着能量传递媒介作用的主要物质：腺嘌呤核苷三磷酸（ATP）、乙酰辅酶A、烟酰胺辅酶（烟酰胺腺嘌呤二核苷酸NAD、烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸NADP ）
3.3 糖类化学
1.糖的定义、分类（单糖、寡糖、多糖、复合糖）
蔗糖是非还原糖，乳糖、麦芽糖等是还原糖
2.淀粉、糖原、纤维素的基本构成单位、糖苷键
3.4 糖酵解与厌氧发酵
1.糖酵解途径（又称EMP途径）：产物为丙酮酸
2.以EMP途径为基础的厌氧发酵：酒精发酵、乳酸发酵、甘油发酵
3.5 三羟酸循环与好氧发酵
1.EMP-TCA之间的桥梁：丙酮酸的氧化脱羧
2.三羧酸循环：又称柠檬酸循环，简称为TCA循环。

3.TCA循环的唯一底物是：乙酰辅酶A
3.6 糖类、脂类和蛋白质代谢的相互关系
1.蛋白质、脂类和多糖代谢的共同中间物是：乙酰辅酶A
2.三类物质之间相互转化的枢纽和共同代谢途径是：TCA循环
第四章
4.1 概述
酶的定义：是由活细胞产生的一种具有特殊催化功能的蛋白质。

因为酶都来源于生物，和生命活动密切相关，所以又称之为生物催化剂。

4.2 酶的分类与命名
酶的分类：氧化还原酶类、转移酶类、水解酶类、裂解酶类、异构酶类、合成酶类
4.3 酶的化学本质
1.蛋白质的基本组成单位——氨基酸的基本结构特点
2.多肽：由肽键连接而成，其中多肽链中含游离α-氨基的一端，称为氨基端或N-末端；
含有游离α-羧基的一端，称为羧基端或C-末端。

生物合成都是从N-末端开始的。

3.二硫键：由两个半胱氨酸侧链上的巯基-SH脱氢相连而成的。

二硫键越多，蛋白质结构越稳定、对抗外界因素作用越强，如生物体内起保护作用的皮肤、毛、角、爪、鳞等。

4.蛋白质的结构
一级：决定了多肽链中氨基酸的种类、顺序
二级：肽链的主链在链内或链间形成氢键，有α-螺旋、β-折叠（两条肽链间）、β-转角三级：肽链的侧链基团相互作用在空间进一步盘绕、折叠
四级：多个三级结构（亚基）再通过非共价键连接
维系蛋白质高级结构的作用力主要有：氢键、疏水键、离子键和范德华力
5.蛋白质的元素组成
碳50％；氢7％；氧23％；氮16%；硫0-3％；其他微量。

蛋白质含量（克%）=每克生物样品中含氮的克数⨯ 6.25
6.蛋白质的分类
按蛋白质的外形可分为：球形蛋白、纤维状蛋白
按照蛋白质的组成分为：简单蛋白、结合蛋白
4.4 酶的催化作用
1. 全酶 = 酶蛋白 + 辅助因子
（结合酶） （辅酶、辅基、金属离子）
2.酶的催化作用特点：
催化效率极高、具有高度的专一性、反应条件温和、酶的催化活性是受协调和控制的
3.酶的活性中心（直接将底物转化为产物的部位）
结合部位决定底物的专一性；
催化部位决定酶所催化反应的专一性；
调控部位决定酶的活性。

酶活性不是整个酶分子，而是有限部分。

4.酶活性的表征
酶活单位：在规定条件下，每分钟催化1μmol 底物转化为产物的酶量为一个酶活力单位(IU or U)。

比活力：指每毫克酶制品所具有的酶活力单位 (U/mg protein )
5.米氏(M-M)方程
当底物浓度较低时（[S] <<Km ）：V ＝(Vmax/Km)[S]，一级反应
当底物浓度达到一定值（[S] >>Km ）,几乎所有的酶都与底物结合后，V ＝Vmax ，零级反应
Km 的意义：表示酶与底物之间的亲和程度：
Km 值大表示亲和程度小，酶的催化活性低;
Km 值小表示亲和程度大，酶的催化活性高。

酶的最适底物或天然底物：同一种酶的多个底物中Km 值最小的底物
6.酶促反应的速度和影响因素
①底物浓度对酶促反应速度的影响； ②温度的影响； ③pH 的影响
④激活剂的影响； ⑤抑制剂对酶活性的影响
不可逆抑制：抑制剂与酶反应中心的活性基团以共价形式结合，引起酶的永久性失活。

可逆抑制：抑制剂与酶蛋白以非共价方式结合，引起酶活性暂时性丧失。

抑制剂可以通
过透析等方法被除去,并且能部分或全部恢复酶的活性。

竟争性抑制：通常可以通过增大底物浓度，即提高底物的竞争能力来消除。

4.5 酶的发酵生产、分离提取
1.酶的提取分离的原则
①防止酶蛋白的变性；②随时测定酶活力；③酶制剂的纯度与使用目的应相适应。

2.酶的提取分离注意事项：
①温度：尽可能低温（因为低温情况下蛋白质水解酶活性降低）
②pH 值：用缓冲溶液。

③盐浓度：因为常用盐析法（因为中性盐的亲水性大于酶/蛋白质，所以可破坏其水化膜而沉淀出酶/蛋白质）。

④搅拌：避免剧烈搅拌。

⑤防菌：因为酶液是微生物生长的良好培养基。

3.酶制剂保存的原则
V=Vmax [S]
Km + [S]
第五章
5.1 遗传变异的物质基础
1.核酸的分类
脱氧核糖核酸（DNA）、核糖核酸（RNA）
根据RNA的功能可分为三种：
信使核糖核酸mRNA：翻译、转录DNA上的全部遗传信息
转移核糖核酸tRNA：氨基分子的“搬运工”
核糖体核糖核酸rRNA：合成蛋白质的“装配机”
2.核酸的组成
核酸（DNA和RNA）是线性多聚核苷酸，是由磷酸二酯键将核苷酸连接，所以它
的基本结构单元是核苷酸。

核苷酸由核苷和磷酸组成；核苷则由戊糖和碱基形成。

4.核苷酸衍生物
ADP、AMP、A TP、GMP、UMP、CDP
5.DNA分子双螺旋结构的特点：
①两条单链沿着同一根轴反方向平行盘绕，形成右手双螺旋结构；
②两条DNA单链通过碱基互补原则在链间形成氢键。

即A和T之间形成两个氢键，G 与C之间形成三个氢键，且嘌呤碱基的总数与嘧啶碱基的总数相等。

③磷酸和脱氧核糖基位于螺旋外侧，碱基位于螺旋的内侧；碱基环平面与螺旋轴垂直，糖基环平面与碱基环平面垂直
④螺旋横截面的直径约为2.0nm，每条链相邻两个碱基平面之间的距离为0.34nm，每10个核苷酸形成一个螺旋，其螺矩（即螺旋旋转一圈）高度为3.4nm。

5.2 基因与基因的表达功能
1.基因：DNA中能表现出遗传功能的最小单位。

基因是生物的遗传信息，其存在于DNA分子中，即DNA分子是基因的载体，DNA 分子中有无数个基因。

2.基因表达的基本过程：包括RNA的转录、蛋白质的生物合成两个过程。

即：DNA——转录——RNA——翻译——蛋白质
3.DNA的功能：携带遗传信息、半保留复制功能
4.遗传密码：
起始密码子（AUG），三个是终止密码子（UAA、UGA、UAG）
DNA...TAT CGA CCG TCT GTG ACG GGT CGT ...
RNA...AUA GCU GGC AGA CAC UGC CCA GCA
5.基因突变包括：DNA碱基对的增加、DNA碱基对的缺失、DNA碱基对的改变
5.3 DNA重组技术的基本过程
DNA重组技术步骤：
①目的基因的制取：用内切酶从供体细胞的DNA大分子中，将所需的基因切割下来
②基因载体的选择：常用的基因载体有质粒(最常用)、噬茵体、病毒
③DNA的体外重组：用连接酶将目的基因与载体（如质粒）连接
④DNA重组体导入受体细胞：基因工程中常用大肠杆菌、枯草杆菌、酵母菌作为受体菌（宿主）
第六章
1.传统生物技术发酵：氨基酸发酵、有机酸发酵、酒精发酵、味精发酵
2.单细胞蛋白（SCP）发酵
单细胞蛋白定义：采用增殖的方法，通过培养单细胞生物而获得的微生物菌体蛋白质。

单细胞蛋白生产的特点：
①营养丰富；②资源广泛；③生产速率高；④单细胞生物易诱变
单细胞蛋生产的微生物种类：
酵母（应用最早、最广）、细菌、真菌、藻类
3.抗生素发酵的微生物来源
放线菌、真菌、细菌、植物或动物
4.单克隆抗体：只针对某一抗原决定簇的抗体分子称为单克隆抗体。

单克隆抗体的优点：高度纯一、高度专一
5.污水的生化处理
（1）污水的好氧处理
在有氧条件下，有机污染物作为好氧微生物的营养基质而被氧化分解，使水中污染物浓度下降。

活性污泥法：用悬浮生长的好氧微生物絮体处理有机废水的一类好氧生物处理方法。

注：微生物絮体由好气性微生物（细菌、真菌、原生动物和后生动物）及其代谢和吸附的有机物、无机物组成。

生物膜法：利用微生物在固体表面的附着生长对废水进行生物处理的技术方法。

（2）废水的厌氧生物处理
在厌氧条件下，利用厌氧微生物分解废水中的有机物并产生甲烷、二氧化碳的过程，又称厌氧发酵。

与好氧生物处理的区别：不以分子氧为受氢体（最终电子受体），以无机物、化合态盐、碳、硫、氮为受氢体，如CO、CO2、SO42－、NO3－等。

厌氧生物处理三个阶段：水解阶段、酸化阶段、甲烷化阶段。