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###### tags: `College Notes`,'Biology'
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# 楊健志
solvent: 溶劑

==化學分子記起來==

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[TOC]

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## 1. Biology and its Themes
emergent properties：只有系統有，而單體沒有的屬性

蛋白質錯誤折疊，沈澱，造成疾病
(阿茲海默症、狂牛症)

genomics 基因組學
proteomics 蛋白質組學

負回饋較常見

insulin 胰島素

genus 屬
genus name & species name

protist 原生生物

bacteria, archaea, protist, fungi, plant, animal

inductive reasoning 歸納法
deductive reasoning 演繹法

## 2. Atoms and Molecules
parasite 寄生蟲

trace element 稀有元素

isotopes 同位素

electron shell 電子殼層
valence electrons 價電子
valence 價數

covalent bound 共價鍵
single bond
double bond

electronegativity 電負度

cation 陽離子
anion 陰離子
ionic bond 離子鍵

gecko 壁虎

opiate 鴉片

reactant 反應物

hormone 激素

holistic 整體的

Neanderthal 尼安德塔人

## 3. The Chemistry of Water

water
- 唯一一個三態皆存在自然中的物質
- H~2~O 的結構 allows it to interact with other molecules

#### ==水為什麼跟生命的存在有關==
- Cohesive (內聚的) behavior
- 極性讓水分子之間形成氫鍵互相結合
- 植物反重力運輸水
- 水有強表面張力: 因 air-water & water-water 氫鍵
- Ability to moderate (緩和) temperature
- 比熱大
- 蒸發吸熱
- Expansion upon freezing (冰浮於水)
- hydrogen bonds in ice more structured
- 若冰沉，則所有水體最終都將冰凍
- Versatility as a solvent (溶劑)
- 極性 → 可溶很多東西

adhesion 附著力

specific heat 比熱
- Heat is absorbed when hydrogen bonds break
- Heat is released when hydrogen bonds form

solution 液體溶液
solvent 溶劑
solute 溶質
aqueous solution 水溶液
hydration shell 溶劑殼
<img src="https://i.imgur.com/lMPAG3C.png" height="180">

hydrophilic 親水的
hydrophobic 疏水的

6.02×10²³ daltons (道爾頓) = 1g

hydrogen ion (H⁺)
hydroxide ion (OH^–)
hydronium ion (H₃O⁺) = H⁺

水在水分子的溶解平衡

base 鹼

buffer 緩衝


## 4. Carbon: The Basis of Molecular Diversity
carbon 能組 4 個鍵的能力
造成多樣性

electron configuration 電子組態

碳能有 4 共價鍵
碳鏈很多樣
→ makes large, complex molecules possible

#### isomers 同分異構物
- structural isomers 結構異構物
- cis-trans isomers 順反異構物 (geometric isomers 幾何異購物)
- cis 順式
- trans 反式
- enantiomers 鏡像異物構
- 製藥業常用
- 異購物效果可能不同
- 通常只有一個 biologically active

steroids 類固醇

### functional groups 官能基 <font color="#FF5C35">[101 有考]</font>
- Hydro++xyl++ group (OH) 羥基
- Carbonyl group (C=O) 羰基
- Carbo++xyl++ group (COOH) 羧基
- Amino group (NH₂) 胺基
- Sulfhydryl group (SH)
<img src="https://i.imgur.com/wQi5F3T.png" height="80">
- Phosphate group (OPO₃²⁻) 磷酸基
<img src="https://i.imgur.com/PHAXfcm.png" height="80">
- Methyl group (CH₃) 甲基

#### ATP, adenosine triphosphate
#### ==ATP 結構==

#### ==why ATP 是高能的==
磷酸酐鍵為高能磷酸鍵
水解時放出高能 (30.54kJ/mol)

>Variation at the molecular level lies at the foundation of all biological diversity.

## 5. Biological Macromolecules and Lipids cellulose
lipid 脂類
nucleic acid 核酸

polymer 聚合物
monomer 單體

dehydration reaction → 脫水化合
hydrolysis → 加水解離

### 醣類
#### ==考題== :arrow_down_small:

ribose, glucose
記結構
OH 位置
無 free OH → 溶於水

glucose 立體
OH 擺放方式 → polymer 時穩定網狀結構(氫鍵)

monosaccharides 單醣
polysaccharide 多醣

Aldehyde 醛
Ketone 酮

ribose 核糖 & ribulose 核酮糖

- Aldehyde Sugars
- glucose 葡萄糖
- galactose 半乳糖
- Ketone Sugars
- fructose 果糖


glucose


disaccharide 雙醣
glycosidic linkage 糖苷鍵: 連接兩個單醣(脫水)
maltose 麥芽糖
sucrose 蔗糖

starch 澱粉

glycogen 肝醣

cellulose 纖維素
glycosidic linkages 與澱粉不同
starch, glycogen: α glucose ; cellulose: β glucose
starch: helical
cellulose: straight & unbranched, can 氫鍵 with 平行 cellulose

enzyme 對 α, β linkages 分別具專一性

herbivore 食草動物

chitin 幾丁質
- antropod 外骨骼
- 支撐 fungi cell wall

### lipids 脂類
- [脂肪](#fats)
- [磷脂質](#phospholipids-磷脂質)
- [類固醇](#steroids-類固醇)

#### fats
- glycerol (甘油) + fatty acids (脂肪酸)
ester linkage 酯鍵
triacylglycerol 三酸甘油脂
- saturated
常溫固態
- unsaturated
順式 (自然界不飽和脂肪酸皆為順式) 可 bend
反式 → 可緊密排列 → enzyme 偵測分解不到
常溫液態

cardiovascular 心血管

#### phospholipids 磷脂質
- 1 磷酸根 － 1 甘油 － 2 脂肪酸
phosphate hydrophilic (親水) ; fatty acid hydrophobic (疏水)
- 放到水裡 :arrow_down:

#### steroids 類固醇
- cholesterol 膽固醇

### 胺基酸
polypeptides 多肽


==20 胺基酸背起來==
[胺基酸列表 | Wikipedia](https://zh.wikipedia.org/wiki/氨基酸#构成天然蛋白质的20种常见胺基酸列表)

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#### ==胺基酸吸光==
具共振結構的會吸光
- 苯環(芳香基團)有共軛雙鍵 (-C=C-C=C-) 的共振
→ Tryptophan & Tyrosine (& Phenylalanine) (Trp>Tyr>Phe) 在 280nm (UV) 有吸收峰 (Histidine 不會)
- -C=O 基團在 200 nm 附近有吸光，因此所有蛋白質都在 200nm 有強吸光 (但易受氧分子干擾)
- peptide bond 210nm

ref: http://juang.bst.ntu.edu.tw/ECX/AnaX.htm

#### ==蛋白質功能==

sequence of amino acids → structure of protein → function of protein (ability to recognize and bond other molecules)

#### ==蛋白質各級結構==
1. primary structure 一級結構：胺基酸序列
<img src="https://i.imgur.com/Eeva7kd.png" height="180">
2. secondary structure 二級結構：氫鍵 → coils & folds in polypeptide chain
<img src="https://i.imgur.com/jcwBHZF.png" height="260">
3. tertiary structure 三級結構：results from interactions among side chains (R基)
(rather than between back bone 如下下圖)
<img src="https://i.imgur.com/rrzw06L.png" height="250">
4. Quaternary structure：has multiple polypeptide chains
<img src="https://i.imgur.com/hMw2Bj5.png" height="250">

sickle-cell disease 鐮刀型紅血球疾病 <font color="#FF5C35">[101 有考]</font>

denaturation (蛋白質)變性

nucleic acid 核酸 (polynucleotides) = ++nucleotide 核苷酸++ 聚合物
nucleotide
= ++nucleoside 核苷++ + 磷酸根
= ++含氮鹼基 + 五碳醣++ + 磷酸根

#### nucleic acid 核酸 / polynucleotides
phosphodiester linkage

#### nitrogenous bases 含氮鹼基
- Pyrimidines 嘧啶
- cytosine 胞嘧啶
- thymine 胸腺嘧啶
- uracil 尿嘧啶
- Purines 嘌呤
- adenine 腺嘌呤
- guanine 鳥糞嘌呤

#### sugar
- deoxyribose 去氧核醣
- ribose 核醣

### 總整理
醣類
脂類
蛋白質
核酸

## 必考題
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:notes:
contribute modern
- 質譜儀
- 影像學 (螢光顯微鏡，共軛焦顯微鏡)
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- drug discovery foundations (不知道答案)
- bioinformatics
- 顯微鏡
- [ATP 結構](#ATP-結構)
- [why ATP 是高能的](#why-ATP-是高能的)
- [醣類考題](#考題-)

    ribose, glucose
    記結構
    OH 位置
    無 free OH → 溶於水

    glucose 立體
    OH 擺放方式 → polymer 時穩定網狀結構(氫鍵)

- [說明蛋白質功能(用圖)](#蛋白質功能)
- [一二三級結構定義](#蛋白質各級結構)

申論題
1. [水為什麼跟生命的存在有關(4 ans.)](#水為什麼跟生命的存在有關)
2. [胺基酸吸收波長](#胺基酸吸光)

exam:
問答為主
<30% 選擇

## 101 期考
1. 水的特性和如何支持生命
2. 有機化合物(organic compound)是啥 它為什麼如此多樣(diversity)
e.g. chain length(鏈的長度)
3. enantiomer 光學異構物是啥 為什麼它可以用來區分生化(?)合成(chemical synthetic)和生物(?)合成(biochemical synthetic)的化合物
++<font color="006AC5">這這次應該沒教</font>++
4. 生物化學上 鏈刀型貧血症(sickle-cell disease)是什麼呢
5. 寫出下列聚合物(polymers)的單體(building blocks 或 monomers)

1. glycogen
2. cellulose
3. starch
4. DNA double helix
5. protein

6. hydrophilic 和 hydrophobic 是啥？他對脂肪(lipid) 蛋白質(proteins) 醣類(carbohydrate)有什麼影響？
7. cis and trans isomers(順反異構物)是什麼 他們對脂肪酸(fatty acid)的影響是什麼？
8. 描述下列 functional group(基?)的結構和特性

1. hydroxyl
2. carboxyl
3. sulfhydryl
4. phosphate
5. methyl

9. 從二十個重要胺基酸中挑三個舉例並且描述結構和特性
10. 把所有蛋白質可能的功能列出(八種)
11. starch(澱粉)和 cellulose(~~細胞壁~~ 纖維素)的相似(similarity)和相異(difference)之處
12. 描述蛋白質的 primary structure ,secondary structure, tertiary structure(一二三級結構)