2022年生物物理学重点总结考试复习资料.docx
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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 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剂,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
2、柔弱酸性蛋白质: 在水溶液中形成的颗粒具有胶体溶液的特点 不能透过半透膜、吸附才能等 ;按外形分类:球状蛋白质、纤维蛋白质按化学结构分:简洁蛋白质、结合蛋白质 布朗运动、丁道尔现象、依据溶解度分类: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;- 螺旋、 - 片层 、无规卷曲、回折;作用力:以肽链内或各肽间的氢键; 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
3、构的进一步卷曲和折叠,白质分子在二级结构的基础上进一步卷曲折叠,形成球形或椭圆形的结构, 它是蛋 构成一个很不规章的具有特定构象的蛋白质分子; 螺旋、 折叠、 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; 如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 维护蛋白质 四级结构 的结合力主要是疏水作用,其次是氢键和离子键;名师归纳总结 氨基酸链接的基本方式:肽键CONH第 1 页,共 21 页- - - - - - -
4、精选学习资料 - - - - - - - - - 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 所打算的;蛋白质的变性: 自然构象一旦发生变化, 必定会影响到它的活性; 如发生破坏性 的变化,蛋白质的生物活性就会丢失;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,一级结构储存完好;蛋白质的复性 :当去除变性因素时,变性蛋白质又复原原先的三维结构;别构效应 :当某种小分子物质特异地与某种蛋白质(或酶)结
5、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
6、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 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 21 页精选学习资料 - - - - - - - - - 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 :很多核苷酸缩合成核苷酸链, 各核苷
7、酸的残基沿多核苷酸链排 列的顺当;DNA的一级结构 :四种核苷酸依据肯定的排列次序,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 故又叫碱基次序 ;DNA中不同排列次序的 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,在生理状态下很稳固,维护这种稳固性的主要因素 是碱基积累力;碱基积累力 :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积累在一起相互吸引形成的作用力;DNA的二级结构 :双螺旋结构 弱键 包 DNA分子中其它的弱键在维护双螺旋结构的稳固也起肯定的作用;这些 括:互补碱基对之间的氢键、
8、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;氢键维护双链 横向 稳固性,碱基积累力维护双链 纵向稳固性;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、稳固性DNA的特异性 :表现在四种脱氧核苷酸的比例 同;DNA分子的 稳固性 :由氢键的多少打算的 即数目 和碱基对的排列次序不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固因素 :氢键和碱基积累力RNA的二级结
9、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 区域形成突环 称为环 ,被排斥在双螺旋结构之外; 称为茎 ,不能配对的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;名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 21 页精选学习资料 - - - - - - - - - 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次序;tRNA的二级结构: tRNA分子呈三叶草形 ;tRNA的三级级结构: 倒写
10、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、变成单链的无规章线团, 使核酸的某些性质发生转变, 部分或全部生物活性丢失;增色效应 :指变性后 DNA溶液的紫外吸取作用增强的效应;由温度上升引起的变性称 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打算,高级结构由弱相互作用打算;区分强弱的标准 是热运动瓦解相互作用的能量分子间的
11、弱相互作用包括氢键、范德华力、疏水作用等;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其物理本质: 永久偶极广义范德华力包括 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;盐键的稳固性影响因素 :上升温度时盐键的稳固性增加; 加入非极性溶剂而加强;加入盐类而减弱;其次章生物膜 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,环绕在细胞最外层;细胞膜 结构 3 层:内外两层电子致密带,中间透亮带名师归纳总
12、结 - - - - - - -第 4 页,共 21 页精选学习资料 - - - - - - - - - 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 年提出细胞膜的流淌镶嵌模型:膜的共同结构特点是以液的脂质双分子层为基架,理功能的蛋白质;其中镶嵌着具有不同分子结构、 而具有不同生膜脂 (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;磷脂分子
13、的分类 :甘油磷脂和神经鞘磷脂; 3 甘油磷脂以甘油为骨架; 神经鞘 磷脂以鞘氨醇为骨架;糖脂 : 是一种兼性分子,普遍存在于原核和真核细胞的细胞膜中;其含量约占膜 脂总量的 5%,在神经细胞膜上的含量较高约占 5%10%;固醇: 1 固醇类也属兼性分子,含量一般不超过膜脂的1/3 2 胆固醇主要存在于高等动物的细胞膜上;大肠杆菌质膜的脂双分子层主要只含一种磷脂;膜蛋白从功能上分: 运输蛋白、膜受体蛋白;膜蛋白从分别的难易及其在膜脂双分子层上的定位分为:白;膜周边蛋白、 膜内在蛋膜糖类 :细胞膜所含糖类甚少, 糖类大多与膜蛋白结合, 膜糖类的多样性或非均 一性,是造成膜不对称性的重要缘由之一;
14、膜的不对称性 :膜的主要成分是蛋白、 脂和糖, 膜的不对称性主要是指这些成分 分布的不对称以及这些分子在 方向 上的不对称;膜不对称性的意义 :膜脂、膜蛋白及膜糖分布的不对称性导致了膜功能的不对称 性和方向性;保证了生命活动的高度有序性;细胞间的识别、运动、物质运输、信号传递等都具有方向性;这种不对称性打算了生物膜内外表面功能的特异性;生物膜的结构模型 :脂质双分子层模型,蛋白质 - 脂质 - 蛋白质,单位膜模型,流 动镶嵌模型;流淌镶嵌模型 :突出了膜的流淌性和不对称性 膜脂的流淌性: 膜脂分子的运动, 脂质的流淌性主要指侧向运动,由脂分子本身 的性质打算;是细胞完成多种生理功能所必需的;脂
15、质分子流淌性的影响因素:脂肪酸链的长短:脂肪酸越短,膜的流淌性越小;温度:生理状态下多呈液晶态; 温度降低某一点时由液晶态变为晶态;温度上升到某一点时晶态又会变为液晶态;这一临界温度 值称为相变温度;名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 21 页精选学习资料 - - - - - - - - - 膜脂的状态转变称为相变;膜脂分子的运动 :侧向扩散旋转运动摇摆运动伸缩震荡翻转运动旋 转异构 膜蛋白的运动方式: 侧向扩散和旋转扩散 膜流淌性的生理意义:细胞质膜相宜的流淌性是生物膜正常功能的必要条件;膜的流淌性大有利于酶分子侧向扩散和旋转运动,使酶活性增加;假如没有膜的流淌性, 细胞
16、外的养分物质无法进入, 细胞内合成的胞外物质及 细胞废物也不能运到细胞外,这样细胞就要停止新陈代谢而死亡;膜流淌性与信息传递有着极大的关系;假如没有流淌性,能量转换是不行能的;膜的流淌性与发育和衰老过程都有相当大的关系 生物膜的功能 :1. 区间 2. 物质的跨膜运输 3. 信号传递 4. 能量传递 5. 细胞间的相 互作用 6. 生化活性的定位 脂质体:是依据磷脂分子可在水相中自发组装成稳固的脂双层膜而制备的人工 膜;第三章:电流密度 :单位时间通过单位面积的电荷电荷密度:功率密度:设膜的双分子层厚度为d,就 Rm膜的横向电阻或单位面积 膜电阻对面积为 Scm2的细胞膜,其内外实际 输入电阻
17、 为等效电容为 Cm为:膜的介电常数名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 21 页精选学习资料 - - - - - - - - - 到达电化学平稳时,此扩散该离子的平稳电位静息时的膜电位 :依据氨基酸在水中的状态可分为三种类型:酸性,氨基酸侧链在水中解离为羧基-COO- 碱性,在水中解离为氨基NH3+ 极性 中性 ,氨基在水中不解离成离子基团,而是极性基团-OH、-NH、-SH 等 由于氨基酸以极性离子 两性离子 形式存在,故氨基酸的中性溶液具有高介电常 数;水在生物体中的作用: 供应细胞的生活环境影响和打算生物大分子的构象和 功能影响和打算生物生命活动中的物质运输、能量传递
18、和信息传递 生物水的电特性: 很强的偶极性; 能与其他水分子、 离子或生物大分子的极性基 团形成氢键 结构水: 水分子也可与其他离子或生物大分子之间以氢键相联系形成某种结构;使离子接近的水 水合作用: 在离子盐溶液中, 离子和水分子的偶极矩相互作用,分子发生重新取向,水分子的再取向作用称为水合作用;处于离子四周的水表现为三种状态:最内层 极化区 、中间层区、远外层区各类电介质电极化的基本过程:原子核外电子云的畸变极化 快 、分子中正、 负 离子的位移极化 中 、分子固有电矩的转向极化 慢 三个主要的色散区:低频: 色散, 与细胞膜的放松行为有关, 由细胞膜中或四周的电荷位移极化引 起;中频:
19、色散,细胞膜的电容所致,仍与膜电荷、细胞壁材料中的偶极子放松、贯穿壁的电导及细胞外介质中的电导有关;高频 : 色散 , 组织中的水分子的偶极转动造成;电压钳技术: 是通过插入细胞内的一根微电极向胞内补充电流,补充的电流量正 好等于跨膜流出的反向离子流, 这样即使膜通透性发生转变时, 也能掌握膜电位 数值在某一固定水平; 基本思想 :用负反馈的电子线路将膜电位固定在期望的标 定值上,同时测量膜电流的变化; 再以电压与电流之比求出膜电导的变化,用离 子通道电导特性的变化描述生物膜电导的变化;名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 21 页精选学习资料 - - - - - - - -
20、 - 常用的电压钳位方法有三种: 1 空间钳位具有空间间隙 2 吸附电极小细胞3 双微电极 大细胞膜片钳技术: 用尖端直径 0.51 m的玻璃微电极吸附细胞膜表面,通过负压使电极尖开口处相接的细胞膜小片区域与细胞膜四周在电学上绝缘再此基础上固定膜电位,然后对电极尖端下仅为几 的电流,用一个极为敏锐的电流监视器 离子通道电流;m2 的细胞膜片上的一个或几个离子通道 膜片钳放大器 测量此电流强度单一膜片钳的记录方式及基本操作:细胞吸附式、全细胞记录方式、外膜向外式、内膜向外式细胞膜电位取决于两个因素:膜的挑选通透性和膜内外的离子浓度差;极化电位: 静息电位在细胞和组织中发生的相对于空间和时间快速变
21、化的电位;兴奋:生物组织可以对外界刺激发生反应,生反应;当刺激达到肯定阈值时, 生物组织发动作电位 4 个时相: 去极化、反极化、复极化、超极化;动作电位:可兴奋细胞受到刺激时在静息电位的基础上产生的可扩布的电位变化 过程 静息电位: 是指细胞未受刺激时,存在于细胞膜内外两侧的外正内负的电位差 第五章电离 :原子由于失去电子或获得电子而成为离子的过程;电离辐射 辐射 :能够通过初级过程或次级过程引起电离大事的带电粒子或不带 电粒子 分类 :直接电离辐射 带电粒子导致 、间接电离辐射 中性粒子导致 放射性活度 :放射性核素在单位时间内发生衰变的数目即衰变率;照耀量 X 定义:单位质量的空气体积中
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