生物物理学重点总结考试复习资料

第一章

生物大分子：蛋白质、核酸、多糖和脂质。生物大分子特定的生物学功能取决于其特定的空间构象。

蛋白质的意义：是生命活动的物质基础，是细胞和生物体的主要组成成分。

蛋白质的化学组成：构成元素：碳C，氢H，氧O，氮N，硫S等。N的含量一般较恒定：平均为16%，每克样品中含氮克数×6.25×100即为100克样品中蛋白质含量

等电点：将氨基酸水溶液的酸碱度加以适当调节，使羧基与氨基的电离程度相等，即氨基酸所带正、负电荷数目正好相等，此时溶液的pH称为该氨基酸的等电点，用pI表示。

中性溶剂中，羟基的电离程度略大于氨基，溶液呈微弱酸性

蛋白质：在水溶液中形成的颗粒具有胶体溶液的特征(布朗运动、丁道尔现象、不能透过半透膜、吸附能力等)。

按形状分类：球状蛋白质、纤维蛋白质

按化学结构分：简单蛋白质、结合蛋白质

根据溶解度分类：可溶蛋白质、醇溶性蛋白质、不溶性蛋白质

蛋白质的一级结构：

由共价键结合在一起的氨基酸残基的排列序列。一级结构是蛋白质功能的基础蛋白质的二级结构：

指多肽链向单一方向卷曲而形成的有周期性重复的主体。α-螺旋、β-片层、无规卷曲、回折。作用力：以肽链内或各肽间的氢键。α螺旋：肽链骨架形成每周3.6个氨基酸的右手螺旋上升0.54nm，每个残基旋转100度。

蛋白质的三级结构：

是线状、螺旋片状结构的进一步卷曲和折叠，形成球形或椭圆形的结构，它是蛋白质分子在二级结构的基础上进一步卷曲折叠，构成一个很不规则的具有特定构象的蛋白质分子。α螺旋、β折叠、β卷曲及无规卷曲等二级结构的多肽链在三维空间的排列方式。作用力：疏水作用（主要）、氢键、离子键、偶极与偶极间的相互作用、二硫键。若蛋白质分子仅有一条多肽链组成，三级结构就是它的最高结构层次。

蛋白质的四级结构：

具有三级结构的蛋白质亚单位通过非共价键缔合的结果。亚基之间(维持蛋白质四级结构)的结合力主要是疏水作用，其次是氢键和离子键。

氨基酸链接的基本方式：肽键—CO—NH—

结构域：是蛋白质构象中二级结构与三级结构之间的一个层次

蛋白质特定的构象和功能是由其一级结构所决定的。

蛋白质的变性：天然构象一旦发生变化，必然会影响到它的活性。如发生破坏性的变化，蛋白质的生物活性就会丧失。

使蛋白质变性的物理因素：加热、紫外线、高压等；使蛋白质变性的化学因素：有机溶剂、脲、胍等

变性后性质的变化：生物活性降低、溶解度降低、易被蛋白酶水解

变性的实质：蛋白质的空间构象被破坏，一级结构保存完好。

蛋白质的复性：当去除变性因素时，变性蛋白质又恢复原来的三维结构。

别构效应：当某种小分子物质特异地与某种蛋白质（或酶）结合后（结合部位多

在远离活性部位的另一部位，通常称为别位），能够引起该蛋白质（或酶）的构象发生微妙而有规律的变化，从而使其活性发生变化。

别构效应剂：具有这种特性的蛋白质或酶称为别构蛋白质或别构酶，引起这种效应的小分子物质称为别构效应剂。

别构效应取决于亚基的相互作用。亚基之间的信息传递是通过蛋白质构象的变化实现的。

核酸分为脱氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA)。

DNA存在于：细胞核内染色质中、线粒体和叶绿体中。是遗传信息的携带者。RNA在细胞核内产生，后进入细胞质，在蛋白质合成中起主要作用。

核酸的组成元素：C、H、O、N、P等

特点：1.核酸一般不含S元素；2.P元素的含量比较固定为9%~10%

核酸定量测定方法：测定P含量代表核酸量

核苷酸是核酸的基本组成单位

组成核酸的基本单元包括磷酸、戊糖、碱基。

A与T之间形成2个氢键，G和C之间形成3个氢键。

DNA：AGCT RNA：AGCU

核苷酸中的戊糖有两种：核糖和脱氧核糖

核苷中的戊糖上羟基与磷酸以磷酸酯键连接成核苷酸

核酸分子由核苷酸单体通过3’，5’-磷酸二脂键聚合成多核苷酸长链，核苷酸单体之间通过脱水缩合而成聚合物。

核酸的一级结构：许多核苷酸缩合成核苷酸链，各核苷酸的残基沿多核苷酸链排列的顺利。

DNA的一级结构：四种核苷酸按照一定的排列顺序，通过磷酸二酯键链接形成的多核苷酸，因核苷酸间的差异仅仅是碱基不同(故又叫碱基顺序)。

DNA中不同排列顺序的DNA区段构成特定的功能单元，基因。

DNA是右螺旋的双螺旋结构，在生理状态下很稳定，维持这种稳定性的主要因素是碱基堆积力。

碱基堆积力：指在DNA双螺旋结构中，碱基对平面垂直于中心轴，层叠于双螺旋的内侧，相邻疏水性碱基在旋进中彼此堆积在一起相互吸引形成的作用力。DNA的二级结构：双螺旋结构

DNA分子中其它的弱键在维持双螺旋结构的稳定也起一定的作用。这些弱键包括：互补碱基对之间的氢键、磷酸基团上的负电荷与介质中的阳离子之间形成的离子键、范德华引力。

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。

相邻碱基平面距离0.34nm，每10个碱基上升一个螺旋，34nm，螺旋直径2nm。DNA结构的特性：多样性、特异性、稳定性

DNA的特异性：表现在四种脱氧核苷酸的比例(即数目)和碱基对的排列顺序不同。

DNA分子的稳定性：由氢键的多少决定的

DNA的三级结构：线状DNA形成扭结、超螺旋和多重螺旋以及环状DNA形成的扭

结、超螺旋和连环等个多种类型。

RNA的一级结构：四种核苷酸以3’，5’-磷酸二脂键链接而成

稳定因素：氢键和碱基堆积力

RNA的二级结构：茎环结构：双链结构是由RNA单链分子通过自身回折使得互补的碱基对相遇，通过氢键结合形成反平行右手双螺旋结构(称为茎)，不能配对的区域形成突环(称为环)，被排斥在双螺旋结构之外。

RNA的三级结构：RNA分子进一步扭曲折叠形成更复杂的三级结构。

RNA的三种类型：rRNA（核糖体RNA）、mRNA（信使RNA）、tRNA（转运RNA）tRNA的一级结构：tRNA分子中核苷酸的排列顺序。

tRNA的二级结构：tRNA分子呈三叶草形。

tRNA的三级级结构：倒写的L字母。

电泳：用中性或偏碱性的缓冲液核酸解离成阴离子，置于电场中向阳极移动

核酸为两性电解质

核酸变性：核酸双螺旋的解链，变成单链的过程。即核酸的双螺旋区的氢键断裂、变成单链的无规则线团，使核酸的某些性质发生改变，部分或全部生物活性丧失。增色效应：指变性后DNA溶液的紫外吸收作用增强的效应。

由温度升高引起的变性称热变性。

生物大分子化学组成和特定结构构成了其生物功能多样性的基础。

自然界中的四种相互作用：引力相互作用、电磁相互作用、强相互作用、弱相互作用。

生物大分子一级结构由强相互作用决定，高级结构由弱相互作用决定。

区分强弱的标准是热运动瓦解相互作用的能量

分子间的弱相互作用包括氢键、范德华力、疏水作用等。其物理本质：永久偶极矩、瞬时偶极矩、诱导偶极矩三者之间的相互作用。

等量正负电荷相距很近所组成的系统——偶极子

广义范德华力包括3种弱作用力，即定向效应、诱导效应、分散效应

疏水作用最直观的表现：类脂等两亲性分子在水中形成稳态胶束以及蛋白质在水中的折叠。

盐键的稳定性影响因素：升高温度时盐键的稳定性增加；加入非极性溶剂而加强；加入盐类而减弱。

第二章

生物膜是对细胞膜及细胞内膜系统（包括内质网，高尔基体，溶酶体，线粒体，叶绿体等）的统称，又称质膜，是一层厚约5-10nm的膜，围绕在细胞最外层。细胞膜结构3层：内外两层电子致密带，中间透明带

生物膜结构：主要由脂质、蛋白质和糖类等物质组成。

Singer和Nicholson于1972年提出细胞膜的流动镶嵌模型：膜的共同结构特点是以液的脂质双分子层为基架，其中镶嵌着具有不同分子结构、而具有不同生理功能的蛋白质。

膜脂（磷脂50%以上糖脂5% 固醇<1/3）是生物膜基本组成成分

细胞膜脂双层的脂类主要包括磷脂、糖脂和固醇。

磷脂：(1)是一种兼性分子，头端具有极性，是亲水的，尾部脂肪酸链为非极性，是疏水的。 (2)约占整个膜脂总量50%以上，是构成膜脂的基本成分。