生物化学
竞赛辅导370页
一、糖类的结构与功能
最初，糖类化合物用Cn(H2O)m表示，统称碳水化合物。
鼠李糖及岩藻糖（C6H12O5)、脱氧核糖（C5H10O4)
定义：
糖类是多羟基的醛或多羟基酮及其缩聚物和某些衍生物的总称。
糖类的生物学意义：1.是一切生物体维持生命活动所需能量的主要来源；2.是生物体合成其它化合物的基本原料；2.充当结构性物质；4.糖链是高密度的信息载体，是参与神经活动的基本物质；5.糖类是细胞膜上受体分子的重要组成成分，是细胞识别和信息传递等功能的参与者。
糖类概述
二、糖的分类
糖类化合物
单糖
寡糖
多糖
：不能水解的最简单糖类，是多羟基的醛或酮的衍生物（醛糖或酮糖）
：有2~20个分子单糖缩合而成，水解后产生单糖
：由多分子单糖或其衍生物所组成，水解后产生原来的单糖或其衍生物。
同多糖
杂多糖
糖缀合物
（二）寡糖
自然界中最常见的寡糖是双糖。麦芽糖、蔗糖、乳糖、纤维二糖
α-1,4-糖苷键
α-1,2-糖苷键
α-1,4-糖苷键
β-1,4-糖苷键
（三）多糖
多糖是由多个单糖基以糖苷键相连而形成的高聚物。
多糖没有还原性和变旋现象，无甜味，大多不溶于水。
多糖的结构包括单糖的组成、糖苷键的类型、单糖的排列顺序3个基本结构因素。
多糖的功能：
1.贮藏和结构支持物质。
2.抗原性（荚膜多糖）。
3.抗凝血作用（肝素）。
4.为细胞间粘合剂（透明质酸）。
5.携带生物信息（糖链）。
几种常见的多糖：
（一）淀粉与糖原
天然淀粉由直链淀粉（以α-(1,4)糖苷键连接）与支链淀粉（分支点为α-(1,6)糖苷键）组成。
淀粉与碘的呈色反应与淀粉糖苷链的长度有关：
链长小于6个葡萄糖基，不能呈色。
链长为20个葡萄糖基，呈红色。
链长大于60个葡萄糖基，呈蓝色。
糖原又称动物淀粉，与支链淀粉相似，与碘反应呈红紫色。
直链淀粉
支链淀粉或糖原
（二）纤维素与半纤维素
纤维素是自然界最丰富的有机化合物，是一种线性的由D-吡喃葡萄糖基借β-(1,4)糖苷键连接的没有分支的同多糖。微晶束相当牢固。
半纤维素是指碱溶性的植物细胞壁多糖（果胶质与淀粉除外）。
（三）壳多糖（几丁质）
由N-乙酰-D-氨基葡萄糖以β-(1,4)糖苷键缩合成的同多糖。比较坚硬，为甲壳动物等的机构材料。是天然多糖中唯一大量存在的带正电荷的氨基多糖。
N-乙酰-D-氨基葡萄糖
β-(1,4)糖苷键
壳多糖（几丁质）
三、糖复合物
——是糖类的还原端和其他非糖组分以共价键结合的 产物。
（一）糖蛋白与蛋白多糖
两种不同类型苷键： N-糖苷键（肽链上的天冬酰胺的氨基与糖基上的半缩醛羟基形成）；O-糖苷键（肽链上的丝氨酸或苏氨酸的羟基与糖基上的半缩醛羟基形成）
糖蛋白中寡糖链末端糖基组成的不同决定人体的血型。
O型：Fuc（岩藻糖）
A型：Fuc和GNAc（乙酰氨基葡萄糖）
B型：Fuc和Gal（半乳糖）
（二）糖脂与脂多糖
——脂类与糖（或低聚糖）结合的一类复合糖。
1.甘油醇糖脂：甘油二酯与己糖（半乳糖、甘露糖和脱氧葡萄糖）结合而成。
2.N-酰基神经醇糖脂：
（R′为糖基或糖链基；R为脂肪酸链。）
肽聚糖也称黏肽或胞壁质。可看成是由一种基本结构单位重复排列构成的（胞壁肽）其结构如下：
（三）肽聚糖
（06全国）37．蔗糖在常温下很稳定，这是因为：
A．蔗糖需要较高的活化能 B．蔗糖是天然防腐剂
C．蔗糖处于一种低能级状态 D． 葡萄糖不易同其他化合物反应
（06全国）8．淀粉同纤维素的差别：
A、淀粉由葡萄糖和果糖组成，纤维素仅含葡萄糖 B．淀粉可能分支，纤维素没有分支
C．淀粉比较稳定 D．淀粉可以被降解，纤维素不能被降解 E．淀粉溶于水，纤维素不容于水
（07全国）110．碳水化合物被称为人体营养金字塔的塔基，是因为：      A.生命物质主体均为碳骨架    B．葡萄糖是体内物质与能量代谢的直接供体    C.葡萄糖是血红细胞能量来源的唯一供体  D．葡萄糖是大脑正常供能的唯一供体
A
BE
BCD
（08全国）68．糖蛋白和糖脂中的寡糖链，序列多变，结构信息丰富，甚至超过核酸和蛋白质。糖蛋白质中寡糖链的还原端残基与多肽链氨基酸残基之间的连接方式主要为：
A．N-糖肽键 B．O-糖肽键 C．S-糖肽键 D．C-糖肽键
（09安徽）11．糖原分子中葡萄糖单位之间存在哪个类型的键

A．只有β-1,4糖苷键 B．有β-1,4糖苷键与β-1，6糖苷键
C．有α-1，4糖苷键与α-1，6糖苷键 D．只有β-1，6糖苷键
B
C
（07安徽）5．下列哪些物质的组成中具有糖分子( )
A．木质素 B．DNA C．纤维素 D．类固醇 E．ATP
BCE
（13安徽）9．(单选)氨基酸和单糖都有D和L不同构型，组成大多数多肽和蛋白质的氨基酸以及多糖的大多数单糖构型分别是( )
A．D型和D型 B．L型和D型 C．D型和L型 D．L型和L型
（11安徽）17、组成核苷酸的糖是（ ）
A、葡萄糖 B、半乳糖 C、戊糖 D、蔗糖
B
（12全国）6．以下糖类中属于寡糖的有
A．甘露糖 B．麦芽糖 C．半乳糖 D．蔗糖 E．糖原
（10安徽）13、下列属于还原糖的是(     )。
  A．D－果糖    B．D－半乳糖    C．乳糖D．蔗糖
ABC
BD
C
脂类概述
是一类不溶于水，但能溶于非极性有机溶剂的生物有机分子。大多数脂质的化学本质是脂肪酸和醇所形成的酯类及其衍生物。
脂类
脂肪
可变脂
磷脂
糖脂
固醇
基本脂
（一）脂肪（三酰甘油）
1分子甘油和3分子脂肪酸结合而成的酯。
脂肪酸
饱和脂肪酸：软脂酸（16C）、硬脂酸（18C）。
不饱和脂肪酸
含1个双键（油酸）
含2个双键（亚油酸）
含3个双键（亚麻酸）
含4个双键（花生四烯酸）
非极性尾
非极性尾
极性头
磷脂在水相中自发形成脂质双分子层。
（二）甘油磷酸酯类
（三）鞘脂类
——由1分子脂肪酸，1分子鞘氨醇或其衍生物，以及1分子极性头基团组成。
鞘脂类
鞘磷脂类
脑苷脂类（糖鞘脂）
神经节苷脂类
（四）固醇（甾醇）类
固醇类都是环戊烷多氢菲的衍生物。
D
五、萜类：
由不同数目的异戊二烯连接而成的分子。维生素A（视黄醇）、维生素E、维生素K、类胡萝卜素都是萜类。β-类胡萝卜素裂解就成2个维生素A，维生素A可氧化成视黄醛，对动物感光活动有重要作用。
六、蜡：
由高碳脂肪酸和高碳醇或固醇所形成的脂，它存在于皮肤、毛皮、羽毛、树叶、昆虫外骨骼中，起保护作用。
（07全国）111．脂肪被作为动物体的能量储备是因为：
    A．完全的还原态    B．强疏水性
    C．在自然界含量丰富    D．易于消化
（07安徽）13．在下图所示的化学结构及生化分子中，表示脂质的是 ( )
AB
D
（08全国）114．人体主要以脂肪而不是糖原为能量储存物质的主要原因是：（ ）
A．脂肪的疏水性 B．脂肪酸氧化比碳水化合物氧化释放的能量多
C．碳水化合物氧化比脂肪酸氧化释放的能量多 D．脂肪比重轻
（09安徽）95．脂类的生理功能有
A．保持体温 B．调节酸碱平衡 C．固定内脏
D．氧化功能 E．脂溶性物质的溶剂
AB
ACDE
（13安徽）12．下列有关脂质的叙述，错误的是( )
A．脂肪酸为细胞能量来源之一
B．动物性脂肪含饱和脂肪酸之量较高
C．脂肪具有保持体温及减轻内脏受撞击之功能
D．多食用不饱和脂肪酸之脂肪，将会提高罹患冠状动脉心脏病的概率
（13全国）10.下面关于脂质分子性质的描述中，错误的是
A.大多数脂质分子不宜溶于水
B.胆固醇是两亲脂质
C.甘油三酯具有储存能量的作用
D.由膜质分子形成的微团具有双分子层结构
D
D
蛋白质化学
蛋白质 是由许多不同的α-氨基酸按一定的序列通过酰胺键（肽键）缩合而成的，具有较稳定的构象并具有一定生物功能的大分子。
用于鉴定多肽或蛋白质的N端氨基酸
（05全国）12.组成蛋白质的氨基酸的a—碳原子是不对称的，但_______除外。
A．丙氨酸 B．组氨酸 C.甘氨酸 D.谷氨酸
（06全国）40．赖氨酸有3个pK值，pKl=2.1；pK2=9.0；pK3=10.5；赖氨酸的pI为：
A．2.2 B．5.55 C．6.3 D．9.75 E．10.5
（06全国）6．下面哪(种)些蛋白质上的氨基酸残基可能被修饰?
A．丙氨酸 B．丝氨酸 C．苯丙氨酸 D．甘氨酸 E．赖氨酸
C
D
BE
（07全国）72．大多数蛋白质易溶于水。基于这一点，你认为像亮氨酸这样的疏水氨基酸最有可能存在于天然蛋白质的哪个部位：    A．内部    B．表面  C.肽链的末端  D．完全随机存在
（07安徽）15．组成谷胱甘肽的氨基酸不包括( )
A．谷氨酸 B．半胱氨酸 C．甘氨酸 D．谷氨酰胺
（10安徽）14、能出现在蛋白质分子中的下列氨基酸，哪一种没有遗传密码(     )。
  A．酪氨酸    B．苯丙氨酸    C．异亮氨酸D．羟赖氨酸
（11全国）12．双缩脲反应主要用来定性或定量测定下列哪些项?
A．氨基酸 B．多肽 　 C．糖 　 D．脂 　 E．蛋白质
A
D
D
BE
（11安徽）14、在氨基酸的分类中，属于芳香族氨基酸的是（ ）
A、苯丙氨酸 B、酪氨酸 C、色氨酸 D、丙氨酸
（12安徽）14．(单选)下列属于碱性氨基酸的是( )
A．精氨酸 B．甘氨酸 C．苯丙氨酸 D．谷氨酸
（12安徽）15．(单选)人体内不能合成而必须从食物获得的是( )
A．嘌呤 B．嘧啶 C．果糖 D．芳香族氨基酸
ABC
A
D
（06全国）23．当蛋白质溶液的pH值与蛋白质等电点相同时，蛋白质的
A．溶解度最大 B．溶解度最小
C．溶解度与溶液pH无关 D．蛋白质变性
（07全国）73．关于蛋白质变性特征叙述正确的是：    A．由于一级结构的改变，导致蛋白质活性丧失    B．由于空间结构的改变，导致蛋白质活性丧失    C．由于物理因素的作用，使蛋白质失去必需基团，导致蛋白质活性丧失    D．由于化学因素的作用，使蛋白质失去必需基团，导致蛋白质活性丧失
（07安徽）14．对于蛋白质变性过程的描述，下列说法中正确的是( )
A．它使二级结构和三级结构破坏，一级结构也遭破坏
B．它使二级结构和三级结构破坏，而一级结构不被破坏
C．只使四级结构破坏
D．使聚合物的化学反应性(生物活性)减小
B
B
B
（08全国）69．分子识别常表现在受体与配体的相互作用，受体是指位于细胞膜上、细胞质、或细胞核中能与来自细胞外的生物活性分子专一结合，并将其带来的信息传递给效应器，，从而引起相应的生物学效应。这些大分子大多是：（ ）
A．蛋白质 B．核酸 C．糖类 D．脂质
（11安徽）15、某蛋白质有A、B两条肽链，A链有24个氨基酸，B链有32个氨基酸，那么，该蛋白质的肽键数目是（ ）
A、53 B、54 C、55 D、56
（12全国）7．以下关于蛋白质变性后所产生现象的描述不正确的是：
A．溶解度降低 B．疏水侧链基团被包裹在分子内部
C．形成沉淀 D．失去结晶能力
A
B
B
（12全国）12．在等电聚焦电泳过程中，随着蛋白质样品的迁移，电流的变化为
A．越变越大，当样品到达其等电点位置时，电流达到最大值
B．越变越小，当样品到达其等电点位置时，电流达到最小值，接近于零
C．基本不变，为一恒定值
D．不确定
（12安徽）13．(单选)蛋白质在在等电点时，( )
A．溶解度最大 B．电泳迁移率最大
C．导电性最大 D．以上都不正确
B
D
一、酶的概念
酶是生物细胞产生的、具有催化能力的生物催化剂。
定义：酶是生物体内进行新陈代谢不可缺少的受多种因素调节控制的具有催化能力的生物催化剂。
酶具有一般催化剂的特征：1.只能进行热力学上允许进行的反应；2.可以缩短化学反应到达平衡的时间，而不改变反应的平衡点；3.通过降低活化能加快化学反应速度。
酶
二、酶的催化特点
1.高效性：通常要高出非生物催化剂催化活性的106~1013倍。
1mol过氧化氢酶 5×106molH2O2
1mol离子铁 6×10-4molH2O2
2.专一性：酶对底物具有严格的选择性。
3.敏感性：对环境条件极为敏感。
4.可调性：酶活性的调节和酶合成速度的调节。
三、酶的分类
酶
单纯酶
结合酶
（全酶）= 酶蛋白 + 辅因子
辅因子
辅酶
：与酶蛋白结合得比较松的小分子有机物。
辅基
：与膜蛋白结合得紧密的小分子有机物。
金属激活剂
：金属离子作为辅助因子。
酶的催化专一性主要决定于膜蛋白部分，辅因子通常是作为电子、原子或某些化学基团的载体。
（三）单体酶、寡聚酶和多酶复合物
1.单体酶（monomeric enzyme)：仅有一条具有活性部位的多肽链，全部参与水解反应。
2.寡聚酶 (oligomeric enzyme)：由几个或多个亚基组成，亚基牢固地联在一起，单个亚基没有催化活性。亚基之间以非共价键结合。
3.多酶复合物 (multienzyme system)：几个酶镶嵌而成的复合物。这些酶催化将底物转化为产物的一系列顺序反应。
四、酶的结构与功能的关系
（一）活性部位和必需基团
必需基团：这些基团若经化学修饰使其改变，则酶的活性丧失。
活性部位：酶分子中直接与底物结合，并和酶催化作用直接有关的部位。
必需基团
活性部位
维持酶的空间结构
结合基团
催化基团
专一性
催化性质
（二）酶原的激活
没有活性的酶的前体称为酶原。酶原转变成有活性的酶的过程称为酶原的激活。这个过程实质上是酶活性部位形成和暴露的过程。
在组织细胞中，某些酶以酶原的形式存在，可保护分泌这种酶的组织细胞不被水解破坏。
（三）同工酶(isoenzyme)
——能催化相同的化学反应，但在蛋白质分子的结构、理化性质和免疫性能等方面都存在明显差异的一组酶。
五、酶的作用机理
（一）酶的催化作用与分子活化能
化学反应自由能方程式ΔG =ΔH -TΔS
（ ΔG是总自由能的变化， ΔH 是总热能的变化，ΔS是熵的变化）
当ΔG＞0，反应不能自发进行。
当ΔG＜0，反应能自发进行。
活化能：分子由常态转变为活化状态所需的能量。是指在一定温度下，1mol 反应物全部进入活化状态所需的自由能。
促使化学反应进行的途径：
用加热或光照给反应体系提供能量。
使用催化剂降低反应活化能。
酶和一般催化剂的作用就是降低化学反应所需的活化能，从而使活化分子数增多，反应速度加快。
（二）中间产物学说
E + S
ES
E +P
中间产物存在的证据：1.同位素32P标记底物法（磷酸化酶与葡萄糖结合）；2.吸收光谱法（过氧化物酶与过氧化氢结合）。
（三）诱导嵌合学说
“锁钥学说”（Fischer，1890）：酶的活性中心结构与底物的结构互相吻合，紧密结合成中间络合物。
诱导嵌合学说（Koshland，1958）：酶活性中心的结构有一定的灵活性，当底物（激活剂或抑制剂）与酶分子结合时，酶蛋白的构象发生了有利于与底物结合的变化，使反应所需的催化基团和结合基团正确地排列和定向，转入有效的作用位置，这样才能使酶与底物完全吻合，结合成中间产物。
（四）使酶具有高催化效率的因素
酶分子为酶的催化提供各种功能基团和形成特定的活性中心，酶与底物结合成中间产物，使分子间的催化反应转变为分子内的催化反应。
1. 邻近定向效应：酶与底物结合成中间产物过程中，底物分子从稀溶液中密集到活性中心区，并使活性中心的催化基团与底物的反应基团之间正确定向排列所产生的效应。
2. “张力”与“形变”：酶与底物的结合，不仅酶分子发生构象变化，同样底物分子也会发生扭曲变形，使底物分子的某些键的键能减弱，产生键扭曲，降低了反应活化能。
3. 酸碱催化：通过想反应物（作为碱）提供质子或从反应物（作为酸）夺取质子来达到加速反应的一类催化。（广义酸碱催化）
蛋白质中起酸或碱催化的功能基团有氨基、羧基、咪唑基、巯基和酚基。
4. 共价催化：底物分子的一部分与酶分子上的活性基团间通过共价结合而形成的中间物，快速完成反应。
六、酶促反应的速度和影响酶促
反应速度的因素
（一）酶反应速度的测量
用一定时间内底物减少或产物生成的量来表示酶促反应速度。测定反应的初速度。
（二）酶浓度对酶作用的影响
在有足够底物和其他条件不变的情况下：
v = k [E]
（三）底物浓度对酶作用的影响
1. 底物浓度对酶反应速度的影响
一级反应
v = k [S]
零级反应
v = k [E]
用中间产物学说解释底物浓度与反应速度关系曲线的二相现象：
当底物浓度很低时，有多余的酶没与底物结合，随着底物浓度的增加，中间络合物的浓度不断增高。
当底物浓度较高时，溶液中的酶全部与底物结合成中间产物，虽增加底物浓度也不会有更多的中间产物生成。
2. 米氏方程式（Michaelis-Menten equation）
k1
k2
k3
（km＞＞[S]，v = k[S]； km ＜＜[S]，v = Vmax）
3. 米氏常数的意义及测定
v = Vmax/2，
则： km= [S]
意义：
（1） km是酶的一个基本的特征常数。其大小与酶的浓度无关，而与具体的底物有关，且随着温度、pH和离子强度而改变。
（2）从km可判断酶的专一性和天然底物。 Km最小的底物，通常就是该酶的最适底物，也就是天然底物。
（3）当k2＞＞k3时， km的大小可以表示酶与底物的亲和性。
（四）pH对酶作用的影响
pH
最适pH（optimum pH）
1.最适pH
2.pH稳定性
表现出酶最大活力的pH值
在一定的pH范围内酶是稳定的
pH对酶作用的影响机制：1.环境过酸、过碱使酶变性失活；2.影响酶活性基团的解离；3.影响底物的解离。
（五）温度对酶作用的影响
两种不同影响：1.温度升高，反应速度加快；2.温度升高，热变性速度加快。
最适温度
（六）激活剂对酶作用的影响
——凡能提高酶活力的物质都是酶的激活剂。如Cl-是唾液淀粉酶的激活剂。
（七）抑制剂对酶作用的影响
——使酶的必需基团或活性部位中的基团的化学性质改变而降低酶活力甚至使酶失活的物质，称为抑制剂（I）。
1. 不可逆抑制作用：抑制剂与酶的结合（共价键）是不可逆的。
+
I
↓
EI
E—SH +ICH2COOH →E—S—CH2COOH + HI
（2）可逆抑制作用：抑制剂与酶的结合是可逆的。
抑制程度是由酶与抑制剂之间的亲和力大小、抑制剂的浓度以及底物的浓度决定。
[E]
v
1
2
3
1. 反应体系中不加I。
2.反应体系中加入一定量的不可逆抑制剂。
3.反应体系中加入一定量的可逆抑制剂。
[I ]→
[I ]
①竞争性抑制作用：抑制剂和底物竞争与酶结合。
特点：1）抑制剂和底物竞争酶的结合部位
+
I
↑↓
EI
V/2
km
2）抑制程度取决于I和S的浓度以及与酶结合的亲和力大小。
km
′
无 I
有 I
3）竞争性抑制剂的结构与底物结构十分相似。
②非竞争性抑制作用：底物和抑制剂同时与酶结合，但形成的EIS不能进一步转变为产物。
无 I
V/2
km
有 I
(′)
③反竞争性抑制作用：抑制剂必须在酶与底物结合后才能进一步形成ESI复合物。
km
′
km
无 I
有 I
反馈抑制：在代谢过程中局部反应产物对催化该反应的酶所起的抑制作用。
抑制
反馈抑制可认为是可逆抑制。
别构抑制：酶的别构位与变构剂结合即会引起酶活性位的构象改变从而改变酶的活性。凡因负变构剂与酶的别构位结合而引起的酶活性下降称为别构抑制。
抑制作用的机制：
1. 抑制剂与酶结合成极稳定的络合物，从而减低或破坏酶的活性。
2. 破坏酶或辅基的活性基团或改变活性位的构象。（如重金属（Ag+、Hg2+）和类金属（As3+）破坏SH）
3. 夺取酶与底物结合的机会，从而减少酶的作用。（竞争性抑制剂）
八、酶的制备与活力的测定
——酶活力是指酶催化某一化学反应的能力。
酶（活力）单位：在一定条件下，一定时间内将一定量的底物转化为产物所需的酶量。（U/g，U/ml）
在最适的反应条件（25℃）下，每分钟内催化一微摩尔底物转化为产物的酶量定为一个酶活力单位，即
1IU=1μmol/min
在最适条件下，每秒钟内使一摩尔底物转化为产物所需的酶量定为1kat单位，即
1kat=1mol/s
1kat = 6×107IU
工业上大多采用微生物发酵的方法来获得大量酶制剂。
优点：不受气候、地理条件的限制，动、植物体内的酶大多可从微生物体内找到，微生物繁殖快，产酶量由丰富。还可以通过选育菌种来提高酶的产量和用廉价原料大量生产。
酶分离纯化的三个基本步骤：抽提，纯化，结晶或制剂。
方法：1.根据溶解度不同（盐析法、有机溶剂沉淀法、等电点沉淀法、选择性沉淀法）； 2.根据酶与杂蛋白分子大小的差别（凝胶过滤法、超离心法）；3.根据酶和杂蛋白与吸附剂之间吸附与解吸附性质的不同（吸附分离法）；4.根据带电性质（离子交换层析法、电泳分离法、等电聚焦层析法）；5.根据酶与杂蛋白的稳定性差别（选择性变性法）；6.根据酶与底物、辅因子或抑制剂之间的专一性亲和作用（亲和层析法）。
酶的纯度：
比活力 = 活力单位数/ 毫克蛋白（氮）
酶的纯化鉴定：聚丙烯酰胺凝胶电泳法、等电聚焦电泳法
酶的保存：1.低温（0~4℃，-20℃）；2.高浓度较稳定；3.加入稳定剂；4.固定化。
酶的固定化就是把水溶性酶经物理（吸附法与包埋法）或化学方法（共价偶联法与交联法）处理后，使酶与惰性载体结合或将酶包埋起来成为一种不溶于水的状态。
吸附法：使酶被吸附于惰性固体的表面，或吸附于离子交换剂上。
包埋法：使酶包埋在凝胶的格子中或聚合物半透膜小胶囊中。
偶联法：使酶通过共价键连接于适当的不溶于水的载体上。
交联法：使酶分子依靠双功能基团试剂交联聚合成“网状”结构。
（06全国）39．下面哪种有关酶的描述是错的：
A．所有酶都是蛋白