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生物化学核心知识点系统整理

生物化学作为生命科学的基础学科，其核心在于揭示生命现象的化学本质，从分子水平阐释生物体的组成、结构、功能及其代谢规律。掌握这些核心知识点，对于理解生命活动的内在机制、疾病的发生发展以及相关生物技术的应用都具有至关重要的意义。本文旨在对生物化学的核心知识点进行一次系统性的梳理，力求逻辑清晰、重点突出，为学习和复习提供有益的参考。

一、生物分子的结构与功能

生物体是由各种生物分子构成的复杂体系。这些分子种类繁多，功能各异，但它们的结构与功能之间存在着高度的统一性和适应性。

（一）糖类化学

糖类是生物体主要的能源物质，也是构成细胞结构的重要成分，并参与细胞识别、信号传递等多种生命活动。

*结构特点：多羟基醛或多羟基酮及其缩聚物和衍生物。根据能否水解及水解产物的多少，可分为单糖、寡糖和多糖。

*重要单糖：葡萄糖、果糖、半乳糖、核糖、脱氧核糖等。它们的构型（D/L型）和构象对其功能有重要影响。

*重要寡糖：蔗糖（葡萄糖+果糖）、乳糖（葡萄糖+半乳糖）、麦芽糖（葡萄糖+葡萄糖），以及作为糖蛋白和糖脂组成部分的寡糖链。

*重要多糖：淀粉（植物储能）、糖原（动物储能）、纤维素（植物细胞壁主要成分）、几丁质（昆虫外骨骼等）。其结构中的糖苷键类型和分支程度决定了其理化性质和功能。

（二）脂质化学

脂质是一类不溶于水而易溶于有机溶剂的生物分子，具有储能、结构组成、信号传递等多种功能。

*结构特点：通常具有很长的疏水烃链，这是其脂溶性的基础。

*分类与功能：

*脂肪（甘油三酯）：由甘油和三分子脂肪酸酯化而成，是体内主要的储能物质，也具有保温和缓冲作用。脂肪酸的饱和度（饱和脂肪酸、不饱和脂肪酸）对脂肪的物理性质影响显著。

*磷脂：含有磷酸基团的脂质，是生物膜的主要结构成分。如甘油磷脂（磷脂酰胆碱、磷脂酰乙醇胺等）和鞘磷脂。具有亲水头部和疏水尾部，构成双分子层结构。

*固醇类：如胆固醇，是细胞膜的重要组分，也是类固醇激素、胆汁酸等生物活性物质的前体。

*其他脂质：如糖脂（参与细胞识别）、类二十碳烷酸（如前列腺素、白三烯，作为信号分子）。

（三）蛋白质化学

蛋白质是生命活动的主要承担者，具有催化、运输、运动、防御、调节、结构等多种功能，是生物体内含量最丰富、功能最复杂的生物大分子。

*氨基酸：是蛋白质的基本组成单位。组成蛋白质的基本氨基酸有二十种，均为L-α-氨基酸（甘氨酸除外）。其结构通式、根据侧链基团（R基）的结构和性质进行的分类（非极性脂肪族、极性中性、芳香族、酸性、碱性氨基酸）是理解蛋白质结构与功能的基础。氨基酸的等电点（pI）及其在不同pH环境下的带电状态是重要的理化性质。

*肽与肽键：一个氨基酸的α-羧基与另一个氨基酸的α-氨基脱水缩合形成的酰胺键称为肽键。由多个氨基酸通过肽键连接而成的化合物称为肽。

*蛋白质的分子结构：

*一级结构：指多肽链中氨基酸的排列顺序，维系键主要是肽键，有些还包含二硫键。一级结构是蛋白质空间结构和功能的基础。

*二级结构：指多肽链主链原子的局部空间排布，不涉及侧链。主要形式有α-螺旋、β-折叠、β-转角和无规卷曲。维系键主要是氢键。

*三级结构：指整条多肽链中全部氨基酸残基的相对空间位置，即多肽链的整体构象。其形成和稳定主要依赖于侧链基团之间的相互作用，包括疏水键、离子键（盐键）、氢键、范德华力，以及二硫键等。

*四级结构：指由两条或两条以上具有独立三级结构的多肽链（亚基）通过非共价键相互结合而成的结构。亚基之间的相互作用与三级结构类似。

*蛋白质结构与功能的关系：蛋白质的功能取决于其特定的空间结构。一级结构决定空间结构，空间结构决定功能。结构的改变（如变性、变构）会导致功能的改变或丧失。

*蛋白质的理化性质：两性电离与等电点、胶体性质、变性与复性、紫外吸收（280nm）、呈色反应等。

（四）核酸化学

核酸是遗传信息的携带者和传递者，分为脱氧核糖核酸（DNA）和核糖核酸（RNA）两大类。

*核苷酸：是核酸的基本组成单位，由磷酸、戊糖（核糖或脱氧核糖）和含氮碱基（嘌呤碱：腺嘌呤A、鸟嘌呤G；嘧啶碱：胞嘧啶C、尿嘧啶U（RNA特有）、胸腺嘧啶T（DNA特有））组成。核苷酸之间通过3,5-磷酸二酯键连接形成多核苷酸链。

*DNA的结构：

*一级结构：指DNA链中脱氧核苷酸的排列顺序。

*二级结构：双螺旋结构模型是其特征。主要特点包括：两条反向平行的多核苷酸链围绕同一中心轴右手螺旋；磷酸和脱氧核糖构成基本骨架位于外侧，碱基位于内侧；碱基之间通过氢键互补配对（A与T配对，形成两个氢键；G与C配对，形成三个氢键）；螺旋的稳定因素包括碱基堆积力和氢键。

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