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1．生物体具有共同的物质基础和结构基础。细胞是一切动植物结构的基本单位。病毒没有细胞结构。细胞是生物体的结构和功能的基本单位。
2．新陈代谢是生物体进行一切生命活动的基础，是生物最基本的特征，是生物与非生物的最
本质的区别。
3．生物遗传和变异的特征，使各物种既能基本上保持稳定，又能不断地进化。生物的遗传特
性，使生物物种保持相对稳定。生物的变异特性，使生物物种能够产生新的性状，以致形
成新的物种，向前进化发展。
4．生物体具应激性，因而能适应周围环境。生物体都能适应一定的环境，也能影响环境。
5．组成生物体的化学元素，在无机自然界都可以找到，没有一种化学元素是生物界所特有的，这个事实说明生物界和非生物界具统一性。生物界与非生物界还具有差异性。组成生物体的化学元素和化合物是生物体生命活动的物质基础。
6．糖类是细胞的主要能源物质，葡萄糖是细胞的重要能源物质。淀粉和糖元是植物、动物细胞内的储能物质。蛋白质是一切生命活动的体现者。脂肪是生物体的储能物质。核酸是一切生物的遗传物质。
7．组成生物体的任何一种化合物都不能够单独地完成某一种生命活动，只有这些化合物按照一定的方式有机地组织起来，才能表现出细胞和生物体的生命现象。细胞就是这些物质最基本的结构形式。
8．细胞膜具一定的流动性这一结构特点，具选择透过性这一功能特性。
9．细胞壁对植物细胞有支持和保护作用。线粒体是活细胞进行有氧呼吸的主要场所。叶绿体是绿色植物光合作用的场所。核糖体是细胞内将氨基酸合成为蛋白质的场所。染色质和染色体是细胞中同一种物质在不同时期的两种形态。细胞核是遗传物质储存和复制的场所，是细胞遗传特性和细胞代谢活动的控制中心。
10．构成细胞的各部分结构并不是彼此孤立的，而是互相紧密联系、协调一致的，一个细胞是一个有机的统一整体，细胞只有保持完整性，才能够正常地完成各项生命活动。
11．原核细胞最主要的特点是没有由核膜包围的典型的细胞核。
12．细胞以分裂的方式进行增殖，细胞增殖是生物体生长、发育、繁殖和遗传的基础。
13．细胞有丝分裂的重要意义（特征），是将亲代细胞的染色体经过复制以后，精确地平均分配到两个子细胞中去，因而在生物的亲代和子代间保持了遗传性状的稳定性，对生物的遗传具重要意义。
14．高度分化的植物细胞仍然具有发育成完整植株的能力，也就是保持着细胞全能性。
15．酶的催化作用具有高效性和专一性，需要适宜的温度和pH值等条件。
16．ATP是新陈代谢所需要能量的直接来源。
17．光合作用释放的氧全部来自水。一部分氨基酸和脂肪也是光合作用的直接产物。所以确切地说，光合作用的产物是有机物和氧。光能在叶绿体中的转换，包括三个步骤：光能转换成电能；电能转换成活跃的化学能；活跃的化学能转换成稳定的化学能。
18．植物成熟区表皮细胞吸收矿质元素和渗透吸水是两个相对独立的过程。
19．C4植物的叶片中，围绕着维管束的是呈“花环型”的两圈细胞：里面的一圈是维管束鞘细胞，外面的一圈是一部分叶肉细胞。
20．高等的多细胞动物，它们的体细胞只有通过内环境，才能与外界环境进行物质交换。
21．糖类、脂类和蛋白质之间是可以转化的，并且是有条件的、互相制约着的。
22．植物生命活动调节的基本形式是激素调节。人和高等动物生命活动调节的基本形式包括神经调节和体液调节，其中神经调节的作用处于主导地位。激素调节是体液调节的主要内容。
23．向光性实验发现：感受光刺激的部位在胚芽鞘尖端，而向光弯曲的部位在尖端下面的一段，向光的一侧生长素分布的少，生长得慢；背光的一侧生长素分布的多，生长得快。生长素对植物生长的影响往往具有两重性。这与生长素的浓度高低和植物器官的种类等有关。一般说，低浓度促进生长，高浓度抑制生长。在没有受粉的番茄（黄瓜、辣椒等）雌蕊柱头上涂一定浓度的生长素溶液可获得无籽果实。
24．垂体除了分泌生长激素促进动物体的生长外，还能分泌促激素调节、管理其他内分泌腺的分泌活动。下丘脑是机体调节内分泌活动的枢纽。通过反馈调节作用，血液中的激素经常维持在正常的相对稳定的水平。相关激素间具有协同作用和拮抗作用。
25．（多细胞）动物神经活动的基本方式是反射，基本结构是反射弧（即：反射活动的结构基础是反射弧）。在中枢神经系统中，调节人和高等动物生理活动的高级中枢是大脑皮层。
26．神经冲动在神经纤维上的传导是双向的。在神经元之间的传递是单方向的，只能从一个神经元的轴突传递给另一个神经元的细胞体或树突，而不能向相反的方向传递。
27．有性生殖产生的后代具双亲的遗传特性，具有更大的生活能力和变异性，因此对生物的生存和进化具重要意义。营养生殖能使后代保持亲本的性状。
28．减数分裂的结果是，产生的生殖细胞中的染色体数目比精（卵）原细胞减少了一半。减数分裂过程中染色体数目的减半发生在减数第一次分裂中。减数分裂过程中联会的同源染色体彼此分开，说明染色体具一定的独立性；同源的两条染色体移向哪极是随机的，不同源的染色体（非同源染色体）间可进行自由组合。
29．一个卵原细胞经过减数分裂，只形成一个卵细胞（一种基因型）。一个精原细胞经过减数分裂，形成四个精子（两种基因型）。
30．对于有性生殖的生物来说，减数分裂和受精作用对于维持每种生物前后代体细胞染色体数目的恒定，对于生物的遗传和变异，都是十分重要的。
31．对于有性生殖的生物来说，个体发育的起点是受精卵。
32．很多双子叶植物成熟种子中无胚乳（如豆科植物、花生、油菜、荠菜等），是因为在胚和胚乳发育的过程中胚乳被子叶吸收了，营养贮藏在子叶里，供以后种子萌发时所需。单子叶植物一般有胚乳（如水稻、小麦、玉米等）。植物花芽的形成标志着生殖生长的开始。
33．高等动物的个体发育包括胚的发育和胚后发育。胚的发育包括：受精卵→卵裂→囊胚→原肠胚→三个胚层分化→组织、器官、系统的形成→动物幼体。
34．噬菌体侵染细菌实验中，在前后代之间保持一定的连续性的是DNA，而不是蛋白质，从而证明了DNA 是遗传物质。绝大多数生物的遗传物质是DNA，因此DNA是主要的遗传物质。
在真核细胞中，DNA是主要遗传物质，而DNA又主要分布在染色体上，所以染色体是遗传物质的主要载体。
35．在DNA分子中，碱基对的排列顺序千变万化，构成了DNA分子的多样性；而对某种特定的DNA分子来说，它的碱基对排列顺序却是特定的，又构成了每一个DNA分子的特异性。这从分子水平说明了生物体具有多样性和特异性的原因。
36．遗传信息是指基因上脱氧核苷酸的排列顺序。遗传密码是指信使RNA上的核糖核苷酸的排列顺序。密码子是指信使RNA上的决定一个氨基酸的三个相邻的碱基。信使RNA上四种碱基的组合方式有64种，其中，决定氨基酸的有61种，3种是终止密码子。反密码子是指转运RNA上能够和它所携带的氨基酸的密码子配对的三个碱基，由于决定氨基酸的密码子有61种，所以，反密码子也有61种。
37．遗传信息的传递是通过DNA分子的复制来完成的，从亲代DNA传到子代DNA，从亲代个体传到子代个体。子代与亲代在性状上相似是由于子代获得了亲代复制的一份DNA的缘故。由于不同基因的脱氧核苷酸的排列顺序（碱基顺序）不同，因此，不同的基因含有不同的遗传信息（即：基因的脱氧核苷酸的排列顺序就代表遗传信息）。
38．DNA分子独特的双螺旋结构为复制提供了精确的模板；通过碱基互补配对，保证了复制能够准确地进行。
39．基因是有遗传效应的DNA片段，基因在染色体上呈线性排列，染色体是基因的主要载体(叶绿体和线粒体中的DNA上也有基因存在)。一般情况下，一条染色体上有一个DNA分子，在一个DNA分子上有许多基因。
基因的表达是通过DNA控制蛋白质的合成来实现的，包括转录和翻译两个过程。
一些基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，从而控制生物的性状；一些基因通过控制蛋白质分子的结构来直接影响性状。
40．生物的遗传是细胞核和细胞质共同作用的结果。
细胞质遗传的特点：母系遗传；杂交后代性状不会出现一定的分离比。
线粒体和叶绿体中的DNA，都能进行自我复制，并通过转录和翻译控制某些蛋白质的合成。
41．生物个体基因型和表现型的关系是：基因型是性状表现的内在因素，而表现型则是基因
型的表现形式。在个体发育过程中，生物个体的表现型不仅要受到内在基因的控制，也要
受到环境条件的影响，表现型是基因型和环境相互作用的结果。
42．在杂种体内，等位基因虽然共同存在于一个细胞中，但是它们分别位于一对同源染色体
上，随着同源染色体的分离而分离，具有一定的独立性。在进行减数分裂的时候，等位基
因随着配子遗传给后代，这就是基因的分离规律。
具有两对（或更多对）相对性状的亲本进行杂交，在F1进行减数分裂形成配子时，
等位基因随着同源染色体的分离而分离的同时，非同源染色体上的基因则表现为自由组
合。这一规律就叫基因的自由组合规律，也叫独立分配规律。
43．由显性基因控制的遗传病的发病率是很高的，一般表现为代代遗传。
44．在近亲结婚的情况下，他们有可能从共同的祖先那里继承相同的隐性致病基因，而使其
后代出现病症的机会大大增加，因此，近亲结婚应该禁止。我国的婚姻法规定，直系血亲
和三代以内的旁系血亲禁止结婚。
45．一般地说，色盲这种遗传病是由男性通过他的女儿遗传给他的外甥的（交叉遗传）。
46．基因突变是生物变异的根本来源，也是生物进化的重要因素，它可以产生新基因。
基因突变是在一定的外界环境条件或生物内部因素作用下，由于基因中脱氧核苷酸的种
类、数量和排列顺序的改变而产生的。也就是说，基因突变是基因的分子结构发生了改变
的结果。
47．自然界中的多倍体植物，主要是受外界条件剧烈变化的影响而形成的。人工形成的多倍
体植物是用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗，使有丝分裂前期不能形成纺锤体。
48．利用单倍体植株培育新品种，可以明显地缩短育种年限。
所谓的利用单倍体进行秋水仙素处理可以得到纯合体，这里要有一个前提条件，那就是这个单倍体必须是针对二倍体而言，即是由二倍体的配子培育而成的单倍体。
49．自然选择学说包括：过度繁殖、生存斗争、遗传和变异、适者生存。遗传和变异是生物进
化的内在因素；生存斗争推动着生物的进化，它是生物进化的动力；适应是自然选择的结果。生物的变异一般是不定向的，而自然选择则是定向的(定在与生存环境相适应的方向上)。定向的自然选择决定着生物进化的方向。凡是生存下来的生物都是对环境能适应的，而被淘汰的生物都是对环境不适应的。这就是适者生存，不适者被淘汰，称为自然选择。当生物产生了变异以后，由自然选择来决定其生存或淘汰。
50．种群是生物进化的单位，突变(包括基因突变和染色体变异)和基因重组产生进化的原材
自然选择决定生物进化的方向，隔离导致物种的形成。生物进化的实质是种群基因频率的改变。突变和基因重组、自然选择、隔离是物种形成的三个基本环节。
51．环境中的各种生态因素，对生物体是同时共同其作用的。生物的生存和繁衍受各种生态因素的综合影响，这些生态因素共同构成了生物的生存环境。
生物与生存环境的关系是：适应环境，受到环境因素的影响，同时也在改变环境。
生物与环境之间是相互作用的，它们是一个不可分割的统一整体。所有的生态系统都有一个共同的特点就是既有大量的生物，还有赖以生存的无机环境，二者是缺一不可的。
52．森林是生物圈中能量流动和物质循环的主体。由于森林生态系统面积广阔，结构复杂，光合效率高，因此是地球上生产力最高的生态系统，是生物圈的能量基地。
53．生产者所固定的太阳能的总量便是流经这个生态系统的总能量。
54．食物链是通过食物关系而构成生态系统中的物质和能量的流动渠道。它既是能量转换链，也是物质传递链。在生态农业中还是价值增殖链。
55．在食物链和食物网中，越是位于能量金字塔顶端的生物，得到的能量越少，而通过生物
富集作用，体内的有害成分却越多。
人们研究生态系统中能量流动的主要目的，就是设法调整生态系统的能量流动关系，使能量流向对人类最有益的部分。
能量流动和物质循环之间互为因果、相辅相成，具有不可分割的联系。
56．生态系统的稳定性包括抵抗力稳定性和恢复力稳定性。一般情况下，二者的关系是相反
的，即抵抗力稳定性大，则恢复力稳定性就小，反之亦是。
生态系统之所以具有抵抗力稳定性，是因为生态系统内部具有一定的自动调节能力。一般地说，生态系统的成分越单纯，营养结构越简单，自动调节能力就越小，抵抗力稳定性就越低。相反，生态系统的成分越多样，营养结构越复杂，自动调节能力就越大，抵抗力稳定性就越高。
57．生物多样性包括遗传多样性、物种多样性和生态系统多样性。生物多样性是人类赖以生存和发展的基础。
我们强调自然保护，并不意味着禁止开发和利用。而是反对无计划地开发和利用。
58．可持续发展的生态农业的生产模式由传统的“原料-产品-废料”改变为现代的“原料-
产品-原料-产品”。
生态学的原理是发展生态农业的主要理论基础：生态系统中能量多级利用和物质循环再生；生态系统中的各种生物之间存在着相互依存、相互制约的关系。
59．生物圈的形成是地球的理化环境与生物长期相互作用的结果，是地球上生物与环境共同进
化的产物，是生物与无机环境相互作用而形成的统一整体。
生物圈可以说在物质上是一个自给自足的系统。
60．稳态是人体进行正常生命活动的必要条件，是通过人体自身的条件来实现的。
人体内水和无机盐的平衡，是在神经和激素共同作用下，主要通过肾脏来完成的。
61．人体的营养物质具有三方面的功能：提供能量；提供构建和修复机体组织的物质；提供调节机体生理功能的物质。
62．免疫可以分为非特异性免疫和特异性免疫。
在特异性免疫中发挥免疫作用的主要是淋巴细胞。免疫器官、免疫细胞、免疫物质共同组成人体的免疫系统，这是特异性免疫的物质基础。
特异性免疫反应大体上都可以分为三个阶段：感应阶段是抗原处理、呈递和识别阶段；反应阶段是B细胞、T细胞增殖分化，以及记忆细胞形成的阶段；效应阶段是效应T细胞、抗体和淋巴因子发挥免疫效应的阶段。
63.真核细胞的基因结构要比原核细胞的基因结构复杂。真核细胞的基因结构的主要特点是：编码区是间隔的，不连续的。也就是说：能够编码蛋白质的序列（外显子）被不能够编码蛋白质的序列（内含子）分割开来，成为一种断裂的形式。
64．人类基因组是指人体DNA分子所携带的全部遗传信息。人类基因组计划就是分析测定人类基因组的核苷酸序列，其主要内容包括绘制人类基因组的四张图：遗传图、物理图、序列图、转录图。
65．细胞内的各种生物膜不仅在结构上有一定的联系，在功能上也是既有明确的分工，又有紧密的联系。各种生物膜相互配合、协同工作，才使得细胞这台高度精密的生命机器能够持续、高效地运转。
66．植物细胞工程通常采用的技术手段有植物组织培养和植物体细胞杂交等。这些技术的理论基础是植物细胞的全能性。
高度分化的植物细胞只有脱离了植物体，在一定的外部因素作用下，经过细胞分裂形成愈伤组织，才表现出全能性。
植物体细胞杂交能克服远缘杂交不亲和的障碍，从而培育出作物新品种。
67．动物细胞工程常用的技术手段有：动物细胞培养、动物细胞融合、单克隆抗体、胚胎移植、核移植等。
68．微生物包括病毒界、原核生物界、真菌界、原生生物界的生物。
69.人类几种遗传病及显隐性关系：
类别 名称
常染色体单基因遗传病
隐性：白化病、先天性聋哑、苯丙酮尿症
显性：多指、软骨发育不全
王镜岩生物化学考研第三版笔记
第一章 概 述
第一节 概 述
一、生物分子是生物特有的有机化合物
生物分子泛指生物体特有的各类分子，它们都是有机物。典型的细胞含有一万到十万种生物分子，其中近半数是小分子，分子量一般在500以下。其余都是生物小分子的聚合物，分子量很大，一般在一万以上，有的高达1012，因而称为生物大分子。构成生物大分子的小分子单元，称为构件。氨基酸、核苷酸和单糖分别是组成蛋白质、核酸和多糖的构件。
二、生物分子具有复杂有序的结构
生物分子都有自己特有的结构。生物大分子的分子量大，构件种类多，数量大，排列顺序千变万化，因而其结构十分复杂。估计仅蛋白质就有1010-1012种。生物分子又是有序的，每种生物分子都有自己的结构特点，所有的生物分子都以一定的有序性(组织性)存在于生命体系中。
三、生物结构具有特殊的层次
生物用少数几种生物元素(C、H、O、N、S、P)构成小分子构件，如氨基酸、核苷酸、单糖等;再用简单的构件构成复杂的生物大分子;由生物大分子构成超分子集合体;进而形成细胞器，细胞，组织，器官，系统和生物体。生物的不同结构层次有着质的区别:低层次结构简单，没有种属专一性，结合力强;高层次结构复杂，有种属专一性，结合力弱。生物大分子是生命的物质基础，生命是生物大分子的存在形式。生物大分子的特殊运动体现着生命现象。
四、生物分子都行使专一的功能
每种生物分子都具有专一的生物功能。核酸能储存和携带遗传信息，酶能催化化学反应，糖能提供能量。任何生物分子的存在，都有其特殊的生物学意义。人们研究某种生物分子，就是为了了解和利用它的功能。
五、代谢是生物分子存在的条件
代谢不仅产生了生物分子，而且使生物分子以一定的有序性处于稳定的状态中，并不断得到自我更新。一旦代谢停止，稳定的生物分子体系就要向无序发展，在变化中解体，进入非生命世界。
六、生物分子体系有自我复制的能力
遗传物质DNA能自我复制，其他生物分子在DNA的直接或间接指导下合成。生物分子的复制合成，是生物体繁殖的基础。
七、生物分子能够人工合成和改造
生物分子是通过漫长的进化产生的。随着生命科学的发展，人们已能在体外人工合成各类生物分子，以合成和改造生物大分子为目标的生物技术方兴未艾。
第二节 生物元素
在已知的百余种元素中，生命过程所必需的有27种，称为生物元素。生物体所采用的构成自身的元素，是经过长期的选择确定的。生物元素都是在自然界丰度较高，容易得到，又能满足生命过程需要的元素。
一、主要生物元素都是轻元素
主要生物元素C、H、O、N占生物元素总量的95%以上，其原子序数均在8以内。它们和S、P、K、Na、Ca、Mg、Cl共11种元素，构成生物体全部质量的99%以上，称为常量元素，原子序数均在20以内。另外16种元素称为微量元素，包括B,F,Si,Se,As,I,V,Cr,Mn,Fe,Co,Ni,Cu,Zn,Sn,Mo，原子序数在53以内。
二、碳氢氧氮硫磷是生物分子的基本素材
(一)碳氢是生物分子的主体元素
碳原子既难得到电子，又难失去电子，最适于形成共价键。碳原子非凡的成键能力和它的四面体构型，使它可以自相结合，形成结构各异的生物分子骨架。碳原子又可通过共价键与其它元素结合，形成化学性质活泼的官能团。
氢原子能以稳定的共价键于碳原子结合，构成生物分子的骨架。生物分子的某些氢原子被称为还原能力，它们被氧化时可放出能量。生物分子含氢量的多少(以H/C表示)与它们的供能价值直接相关。氢原子还参与许多官能团的构成。与电负性强的氧氮等原子结合的氢原子还参与氢键的构成。氢键是维持生物大分子的高级结构的重要作用力。
(二)氧氮硫磷构成官能团
它们是除碳以外仅有的能形成多价共价键的元素，可形成各种官能团和杂环结构，对决定生物分子的性质和功能具有重要意义。
此外，硫磷还与能量交换直接相关。生物体内重要的能量转换反应，常与硫磷的某些化学键的形成及断裂有关。一些高能分子中的磷酸苷键和硫酯键是高能键。
三、无机生物元素
(一)、利用过渡元素的配位能力
过渡元素具有空轨道，能与具有孤对电子的原子以配位键结合。不同过渡元素有不同的配位数，可形成各种配位结构，如三角形，四面体，六面体等。过渡元素的络和效应在形成并稳定生物分子的构象中，具有特别重要的意义。
过渡元素对电子的吸引作用，还可导致配体分子的共价键发生极化，这对酶的催化很有用。已发现三分之一以上的酶含有金属元素，其中仅含锌酶就有百余种。
铁和铜等多价金属离子还可作为氧化还原载体，担负传递电子的作用。在光系统II中，四个锰原子构成一个电荷累积器，可以累积失去四个电子，从而一次氧化两分子水，释放出一分子氧，避免有害中间产物的形成。细胞色素氧化酶中的铁-铜中心也有类似功能。
(二)、利用常量离子的电化学效应
K等常量离子，在生物体的体液中含量较高，具有电化学效应。它们在保持体液的渗透压，酸碱平衡，形成膜电位及稳定生物大分子的胶体状态等方面有重要意义。
各种生物元素对生命过程都有不可替代的作用，必需保持其代谢平衡。
氟是骨骼和牙釉的成分，以氟磷灰石的形式存在，可使骨晶体变大，坚硬并抗酸腐蚀。所以在饮食中添加氟可以预防龋齿。氟还可以治疗骨质疏松症。但当水中氟含量达到每升2毫克时，会引起斑齿，牙釉无光，粉白色，严重时可产生洞穴。氟是烯醇化酶的抑制剂，又是腺苷酸环化酶的激活剂。
硒缺乏是克山病的病因之一，而硒过多也可引起疾病，如亚硒酸盐可引起白内障。
糖耐受因子（GTF）可以促使胰岛素与受体结合，而铬可以使烟酸、甘氨酸、谷氨酸、半胱氨酸等与GTF络合。
某些非生物元素进入体内，能干扰生物元素的正常功能，从而表现出毒性作用。如镉能置换锌，使含锌酶失活，从而使人中毒。某些非生物元素对人体有益，如有机锗可激活小鼠腹腔巨嗜细胞，后者介导肿瘤细胞毒和抗原提呈作用，从而发挥免疫监视、防御和抗肿瘤作用。
第三节 生物分子中的作用力
一、两类不同水平的作用力
生物体系有两类不同的作用力，一类是生物元素借以结合称为生物分子的强作用力--共价键，另一类是决定生物分子高层次结构和生物分子之间借以相互识别，结合，作用的弱作用力--非共价相互作用。
二、共价键是生物分子的基本形成力
共价键(covalent bond)的属性由键能，键长，键角和极性等参数来描述，它们决定分子的基本结构和性质。
(一)键能
键能等于破坏某一共价键所需的能量。键能越大，键越稳定。生物分子中常见的共价键的键能一般在300--800kj/mol之间。
(二)键长
键长越长，键能越弱，容易受外界电场的影响发生极化，稳定性也越差。生物分子中键长多在0.1到0.18nm之间。
(三)键角
共价键具有方向性，一个原子和另外两个原子所形成的键之间的夹角即为键角。根据键长和键角，可了解分子中各个原子的排列情况和分子的极性。
(四)键的极性
共价键的极性是指两原子间电子云的不对称分布。极性大小取决于成键原子电负性的差。多原子分子的极性状态是各原子电负性的矢量和。在外界电场的影响下，共价键的极性会发生改变。这种由于外界电场作用引起共价键极性改变的现象称为键的极化。键的极性与极化，同化学键的反应性有密切关系。
(五)配位键对生物分子有特殊意义
配位键(coordinate bond)是特殊的共价键，它的共用电子对是由一个原子提供的。在生物分子中，常以过渡元素为电子受体，以化学基团中的O、N、S、P等为电子供体，形成多配位络和物。过渡元素都有固定的配位数和配位结构。
在生物体系中，形成的多配位体，对稳定生物大分子的构象，形成特定的生物分子复合物具有重要意义。由多配位体所产生的立体异构现象，甚至比手性碳所引起的立体异构现象更为复杂。金属元素的络和效应，因能导致配体生物分子内键发生极化，增强其反应性，而与酶的催化作用有关。
三、非共价相互作用
(一)、非共价作用力对生物体系意义重大
非共价相互作用是生物高层次结构的主要作用力。
非共价作用力包括氢键，静电作用力，范德华力和疏水作用力。这些力属于弱作用力，其强度比共价键低一两个数量级。这些力单独作用时，的确很弱，极不稳定，但在生物高层次结构中，许多弱作用力协同作用，往往起到决定生物大分子构象的作用。可以毫不夸张地说，没有对非共价相互作用的理解，就不可能对生命现象有深刻的认识。
各种非共价相互作用结合能的大小也有差别，在不同级别生物结构中的地位也有不同。结合能较大的氢键，在较低的结构级别(如蛋白质的二级结构)，较小的尺度间，把氢受体基团与氢供体基团结合起来。结合能较小的范德华力则主要在更高的结构级别，较大的尺度间，把分子的局部结构或不同分子结合起来。
(二)、氢键
氢键(hydrogen bond)是一种弱作用力，键能只相当于共价键的1/30-1/20(12-30 kj/mol)，容易被破坏，并具有一定的柔性，容易弯曲。氢原子与两侧的电负性强的原子呈直线排列时，键能最大，当键角发生20度偏转时，键能降低20%。氢键的键长比共价键长，比范德华距离短，约为0.26-0.31nm。
氢键对生物体系有重大意义，特别是在稳定生物大分子的二级结构中起主导作用。
(三)、范德华力
范德华力是普遍存在于原子和分子间的弱作用力，是范德华引力与范德华斥力的统一。引力和斥力分别和原子间距离的6次方和12次方成反比。二者达到平衡时，两原子或原子团间保持一定的距离，即范德华距离，它等于两原子范德华半径的和。每个原子或基团都有各自的范德华半径。
范德华力的本质是偶极子之间的作用力，包括定向力、诱导力和色散力。极性基团或分子是永久偶极，它们之间的作用力称为定向力。非极性基团或分子在永久偶极子的诱导下可以形成诱导偶极子，这两种偶极子之间的作用力称为诱导力。非极性基团或分子，由于电子相对于原子核的波动，而形成的瞬间偶极子之间的作用力称为色散力。
范德华力比氢键弱得多。两个原子相距范德华距离时的结合能约为4kj/mol，仅略高于室温时平均热运动能(2.5kj/mol)。如果两个分子表面几何形态互补，由于许多原子协同作用，范德华力就能成为分子间有效引力。范德华力对生物多层次结构的形成和分子的相互识别与结合有重要意义。
(四)、荷电基团相互作用
荷电基团相互作用，包括正负荷电基团间的引力，常称为盐键(salt bond)和同性荷电基团间的斥力。力的大小与荷电量成正比，与荷电基团间的距离平方成反比，还与介质的极性有关。介质的极性对荷电基团相互作用有屏蔽效应，介质的极性越小，荷电基团相互作用越强。例如，-COO-与-NH3+间在极性介质水中的相互作用力，仅为在蛋白质分子内部非极性环境中的1/20，在真空中的1/80。
(五)、疏水相互作用
疏水相互作用(hydrophobic interaction)比范德华力强得多。例如，一个苯丙氨酸侧链由水相转入疏水相时，体系的能量降低约40kj/mol。
生物分子有许多结构部分具有疏水性质，如蛋白质的疏水氨基酸侧链，核酸的碱基，脂肪酸的烃链等。它们之间的疏水相互作用，在稳定蛋白质，核酸的高层次结构和形成生物膜中发挥着主导作用。top
第四节 生物分子低层次结构的同一性
一、碳架是生物分子结构的基础
碳架是生物分子的基本骨架，由碳，氢构成。生物分子碳架的大小组成不一，几何形状结构各异，具有丰富的多样性。生物小分子的分子量一般在500以下，包括2-30个碳原子。碳架结构有线形的，有分支形的，也有环形的;有饱和的，也有不饱和的。变化多端的碳架与种类有限的官能团，共同组成形形色色的生物分子的低层次结构--生物小分子。
二、官能团限定分子的性质
(一)官能团是易反应基团
官能团是生物分子中化学性质比较活泼，容易发生化学反应的原子或基团。含有相同官能团的分子，具有类似的性质。官能团限定生物分子的主要性质。然而，在整个分子中，某一官能团的性质总要受到分子其它部分电荷效应和立体效应的影响。任何一种分子的具体性质，都是其整体结构的反应。
(二)主要的官能团
生物分子中的主要官能团和有关的化学键有:
羟基(hydroxyl group) 有极性，一般不解离，能与酸生成酯，可作为氢键供体。
羰基(carbonyl group) 有极性，可作为氢键受体。
羧基(carboxyl group) 有极性，能解离，一般显弱酸性。
氨基(amino group) 有极性，可结合质子生成铵阳离子。
酰胺基(amido group) 由羧基与氨基缩合而成，有极性，其中的氧和氮都可作为氢键供体。肽链中联接氨基酸的酰胺键称为肽键。
巯基(sulfhydryl group) 有极性，在中性条件下不解离。易氧化成二硫键-S-S。
胍基(guanidino group) 强碱性基团，可结合质子。胍基磷酸键是高能键。
双键(double bond) 由一个σ键和一个π键构成，其中π键键能小，电子流动性很大，易发生极化断裂而产生反应。双键不能旋转，有顺反异构现象。规定用"顺"(cis)表示两个相同或相近的原子或基团在双键同侧的异构体，用"反"(trans)表示相同原子位于双键两侧的异构体。
焦磷酸键(pyrophosphate bond) 由磷酸缩合而成，是高能键。一摩尔ATP水解成ADP可放出7.3千卡能量，而葡萄糖-6-磷酸只有3.3千卡。
氧酯键(ester bond)和硫酯键(thioester bond) 分别由羧基与羟基和巯基缩水而成。硫酯键是高能键。
磷酸酯键(phosphoester bond) 由磷酸与羟基缩水而成。磷酸与两个羟基结合时，称为磷酸二酯键。这两种键中的磷酸羟基可解离成阴离子。
生物小分子大多是双官能团或多官能团分子，如糖是多羟基醛(酮)，氨基酸是含有氨基的羧酸。官能团在碳链中的位置和在碳原子四周的空间排布的不同，进一步丰富了生物分子的异构现象。
三、杂环集碳架和官能团于一体
(一)大部分生物分子含有杂环
杂环(heterocycle)是碳环中有一个或多个碳原子被氮氧硫等杂原子取代所形成的结构。由于杂原子的存在，杂环体系有了独特的性质。生物分子大多有杂环结构，如氨基酸中有咪唑，吲哚;核苷酸中有嘧啶，嘌呤，糖结构中有吡喃和呋喃。
(二)分类命名和原子标位
1.分类 根据成环原子数目分为五元杂环和六元杂环等。根据环的数目分为单杂环和稠杂环。
2.命名 杂环的命名法有两种，即俗名与系统名。我国常用外文俗名译音用带"口"旁的汉字表示。
(三)常见杂环
五元杂环:呋喃，吡咯，噻吩，咪唑等
六元杂环:吡喃，吡啶，嘧啶等
稠杂环:吲哚，嘌呤等
四、异构现象丰富了分子结构的多样性
(一)生物分子有复杂的异构现象
异构体(isomer)是原子组成相同而结构或构型不同的分子。异构现象分类如下:
1.结构异构 由于原子之间连接方式不同所引起的异构现象称为结构异构。结构异构包括:(1)由碳架不同产生的碳架异构;(2)由官能团位置不同产生的位置异构;(3)由官能团不同而产生的官能团异构。如丙基和异丙基互为碳架异构体，a-丙氨酸和b-丙氨酸互为位置异构体，丙醛糖和丙酮糖互为官能团异构体。
2.立体异构 同一结构异构体，由于原子或基团在三维空间的排布方式不同所引起的异构现象称为立体异构现象。立体异构可分为构型异构和构象异构。通常将分子中原子或原子团在空间位置上一定的排布方式称为构型。构型异构是结构相同而构型不同的异构现象。构型异构又包括顺反异构和光学异构。构型相同的分子，可由于单键旋转产生很多不同立体异构体，这种现象称为构象异构。
互变异构指两种异构体互相转变，并可达到平衡的异构现象。
各种异构现象丰富了生物分子的多样性，扩充了生命过程对分子结构的选择范围。
(二)手性碳原子引起的光学异构
左手与右手互为实物与镜像的关系，不能相互重合。分子与其镜像不能相互重合的特性称为手性(chirality)，生物分子大多具有手性。结合4个不同原子或基团的碳原子，与其镜像不能重合，称为手性碳原子，又称不对称碳原子。手性碳原子具有左手与右手两种构型。
具有手性碳原子的分子，称为手性分子。具有n个手性碳原子的分子，有2n个立体异构体。两两互有实物与镜像关系的异构体，称为对映体(enantiomer)。彼此没有实物与镜像关系的，称为非对映体。对映体不论有几个手性碳原子，每个手性碳原子的构型都对应相反。非对映体有两个或两个以上手性碳原子，其中只有部分手性碳原子构型相反。其中只有一个手性碳原子构型相反的，又称为差向异构体(epimer)。手性分子具有旋光性，所以又称为光学异构体。
手性分子构型表示法:有L-D系统和R-S系统两种。生物化学中习惯采用前者，按系统命名原则，将分子的主链竖向排列，氧化度高的碳原子或序号为1的碳原子放在上方，氧化度低的碳原子放在下方，写出费歇尔投影式。规定:分子的手性碳处于纸面，手性碳的四个价键和所结合的原子或基团，两个指向纸面前方，用横线表示，两个指向纸面后方，用竖线表示。例如，甘油醛有以下两个构型异构体:
人为规定羟基在右侧的为D-构型，在左侧是L-构型。括号中的+，-分别表示右旋和左旋。构型与旋光方向没有对应关系。具有多个手性碳原子的分子，按碳链最下端手性碳的构型，将它们分为D，L-两种构型系列。在糖和氨基酸等的命名中，普遍采用L，D-构型表示法。
(三)单键旋转引起构象异构
结合两个多价原子的单键的旋转，可使分子中的其余原子或基团的空间取向发生改变，从而产生种种可能的有差别的立体形象，这种现象称为构象异构。
构象异构赋予生物大分子的构象柔顺性。与构型相比，构象是对分子中各原子空间排布情况的更深入的探讨，以阐明同一构型分子在非键合原子间相互作用的影响下，所发生的立体结构的变化。
（四）互变异构
由氢原子转移引起，如酮和烯醇的互变异构。DNA中碱基的互变异构与自发突变有关，酶的互变异构与催化有关，在代谢过程中也常发生代谢物的互变异构。
第五节 生物大分子
一、定义
生物大分子都是由小分子构件聚合而成的，称为生物多聚物。其中的构件在聚合时发生脱水，所以称为残基。由相同残基构成的称为同聚物，由不同残基构成的称为杂聚物。
二、结构层次
生物大分子具有多级结构层次，如一级结构、二级结构、三级结构和四级结构。
三、组装
一级结构的组装是模板指导组装，
高级结构的组装是自我组装，一级结构不仅提供组装的信息，而且提供组装的能量，使其自发进行。
四、互补结合
生物大分子之间的结合是互补结合。这种互补，可以是几何形状上的互补，也可以是疏水区之间的互补、氢键供体与氢键受体的互补、相反电荷之间的互补。互补结合可以最大限度地降低体系能量，使复合物稳定。互补结合是一个诱导契合的过程
注：本笔记第一章为生物分子的概述，介绍了生物分子的的特征及部分有机化学的基本内容，本章为提取各章节生物化学相关基础（有机化学知识），主要来源于第一章内容。掌握该部分知识有助于生物化学的学习。
本章只作基础内容添加入本笔记，本章考点少。
第一章 糖
一、 糖的概念
糖类物质是多羟基(2个或以上)的醛类(aldehyde)或酮类(Ketone)化合物，以及它们的衍生物或聚合物。
据此可分为醛糖(aldose)和酮糖(ketose)。
还可根据碳层子数分为丙糖(triose)，丁糖(terose)，戊糖(pentose)、己糖(hexose)。
最简单的糖类就是丙糖(甘油醛和二羟丙酮)
由于绝大多数的糖类化合物都可以用通式Cn (H2O)n表示，所以过去人们一直认为糖类是碳与水的化合物，称为碳水化合物。现在已经这种称呼并恰当，只是沿用已久，仍有许多人称之为碳水化合物。
二、 糖的种类
根据糖的结构单元数目多少分为：
（1）单糖：不能被水解称更小分子的糖。
（2）寡糖：2-6个单糖分子脱水缩合而成，以双糖最为普遍，意义也较大。
（3）多糖：
均一性多糖：淀粉、糖原、纤维素、半纤维素、几丁质(壳多糖)
不均一性多糖：糖胺多糖类(透明质酸、硫酸软骨素、硫酸皮肤素等)
（4）结合糖(复合糖，糖缀合物，glycoconjugate)：糖脂、糖蛋白(蛋白聚糖)、糖-核苷酸等
（5）糖的衍生物：糖醇、糖酸、糖胺、糖苷
三、 糖类的生物学功能
(1) 提供能量。植物的淀粉和动物的糖原都是能量的储存形式。
(2) 物质代谢的碳骨架，为蛋白质、核酸、脂类的合成提供碳骨架。
(3) 细胞的骨架。纤维素、半纤维素、木质素是植物细胞壁的主要成分，肽聚糖是细胞壁的主要成分。
(4) 细胞间识别和生物分子间的识别。
细胞膜表面糖蛋白的寡糖链参与细胞间的识别。一些细胞的细胞膜表面含有糖分子或寡糖链，构成细胞的天线，参与细胞通信。
红细胞表面ABO血型决定簇就含有岩藻糖。
第一节 单糖
一、 单糖的结构
1、 单糖的链状结构
确定链状结构的方法（葡萄糖）：
a. 与Fehling试剂或其它醛试剂反应，含有醛基。
b. 与乙酸酐反应，产生具有五个乙酰基的衍生物。
c. 用钠、汞剂作用，生成山梨醇。
图2
最简单的单糖之一是甘油醛(glyceraldehydes)，它有两种立体异构形式(Stereoismeric form)，图7.3。
这两种立体异构体在旋光性上刚好相反，一种异构体使平面偏振光(Plane polarized liyot)的偏振面沿顺时针方向偏转，称为右旋型异构体(dextrorotary)，或D型异构体。另一种异构体则使平面偏振不的编振机逆时针编转，称左旋异构体(levorotary,L)或L型异构体。
像甘油醛这样具有旋光性差异的立体异构体又称为光学异构体(Cptical lsmer)，常用D，L表示。
以甘油醛的两种光学异构体作对照，其他单糖的光学异构构与之比较而规定为D型或L型。
差向异构体(epimer)：又称表异构体，只有一个不对称碳原子上的基因排列方式不同的非对映异构体，如D-等等糖与D-半乳糖。
链状结构一般用Fisher投影式表示：碳骨架、竖直写；氧化程度最高的碳原子在上方，
2、 单糖的环状结构
在溶液中，含有4个以上碳原子的单糖主要以环状结构。
单糖分子中的羟基能与醛基或酮基可逆缩合成环状的半缩醛(emiacetal)。环化后，羰基C就成为一个手性C原子称为端异构性碳原子(anomeric carbon -型头异构体。?-型及?atom)，环化后形成的两种非对映异构体称为端基异构体，或头异构体(anomer)，分别称为
环状结构一般用Havorth结构式表示：
用FisCher投影式表示环状结构很不方便。Haworth结构式比Fischer投影式更能正确反映糖分子中的键角和键长度。转化方法：
① 画一个五员或六员环
② 从氧原子右侧的端基碳(anomerio carbon)开始，画上半缩醛羟基，在Fischer投影式中右侧的居环下，左侧居环上。
构象式：
Haworth结构式虽能正确反映糖的环状结构，但还是过于简单，构象式最能正确地反映糖的环状结构，它反映出了糖环的折叠形结构。
3、 几种重要的单糖的链状结构和环状结构
(1) 丙糖：D-甘油醛 二羟丙酮
(2) 丁糖：D-赤鲜糖 D-赤鲜酮糖
(3) 戊糖：D-核糖 D-脱氧核糖 D-核酮糖 D-木糖 D-木酮糖
型) D-果糖?-型及?(4) 己糖：D-葡萄糖(
(5) 庚糖：D-景天庚酮糖
4、 变旋现象
)之间可以相互转变，最后达到一个动态平衡，称为变旋现象。?、?在溶液中，糖的链状结构和环状结构(
型占63%，链式占1%。?型占36%，?C。原因就是葡萄糖的不同结构形式相互转变，最后，各种结构形式达到一定的平衡，其中?-D-(+)葡萄糖分别溶于水中，放置一段时间后，其旋光率都逐渐转变为+52.7?-D-(+)葡萄糖与?从乙醇水溶液中结晶出的D—glucose称为α-D-（+）Glucose（[α]20D=+113°），从吡啶溶液中结晶出的D—glucose称为β-D-（+）glucose（[α]20D=+18.7°）。将
图5 葡萄糖的变旋
5、 构型与构象
构型：分子中由于各原子或基团间特有的固定的空间排列方式不同而使它呈现出不同的较定的立体结构，如D-甘油醛与 -D-葡萄糖是环状葡萄糖的两种构型。?-D-葡萄糖和?L-甘油醛，D-葡萄糖和L葡萄糖是链状葡萄糖的两种构型，
一般情况下，构型都比较稳定，一种构型转变另一种构型则要求共价键的断裂、原子(基团)间的重排和新共价键的重新形成。
图3甘油醛的构型：
构象：由于分子中的某个原子(基团)绕C-C单键自由旋转而形成的不同的暂时性的易变的空间结构形式，不同的构象之间可以相互转变，在各种构象形式中，势能最低、最稳定的构象是优势对象。
图1-3 吡喃型己糖构象
6、 构型与旋光性
旋光性是分子中具有不对称结构的物质的一种物理性质。
显然，构型不同旋光性就不同。
构型是人为规定的，旋光性是实验测出的。
因此，构型与旋光性之间没有必然的对应规律，每一种物质的旋光性只能通过实验来确定。
二、 单糖的物理化学性质
（一） 物理性质
旋光性：是鉴定糖的一个重要指标
甜度：以蔗糖的甜度为标准
溶解性：易溶于水而难溶于乙醚、丙酮等有面溶剂
（二） 化学性质
1、 变旋
图7-11
)之间可以相互转变，最后达到一个动态平衡，称为变旋现象。三者间的比例因糖种类而异。?、?在溶液中，糖的链状结构和环状结构(
只有链状结构才具有下述的氧化还原反应。
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