生物化學(xué)講義2007年第一

1、生物化學(xué)講義2007 年 第一章 緒論目的和要求：了解生物化學(xué)的涵義；生物化學(xué)研究內(nèi)容；生物化學(xué)發(fā)展簡史；生物化學(xué)與其它學(xué)科的關(guān)系、生物化學(xué)在整個生命科學(xué)中的重要地位；生物化學(xué)在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用；生物 化學(xué)的學(xué)習(xí)方法。 一、生物化學(xué)的含義 生物化學(xué)生命的化學(xué)(Chemistry of life)，生物化學(xué)是用化學(xué)理論和方法來命現(xiàn)象 生物體是有哪些物質(zhì)組成的？它們的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)如何？這些物質(zhì)在生物體內(nèi)發(fā)生什么變化？怎樣變 化的？變化過程中能量是怎樣轉(zhuǎn)換的？ 物質(zhì)結(jié)構(gòu)、代謝和生物功能及復(fù)雜的生命現(xiàn)象（如生長、生殖、遺傳、運動等）之間有什么關(guān)系？ 二、生物化學(xué)的分類 根據(jù)不同研究對象 如果以不同進化

2、階段的生物為研究對象 從不同的研究目的上分 三、生物化學(xué)的發(fā)展史 靜態(tài)生物化學(xué)時期（1920 年以前）生物化學(xué)誕生階段，研究內(nèi)容以分析生物體內(nèi)物質(zhì)的化學(xué)組質(zhì)和含量為主。 1、歷史背景：從十八世紀(jì)下半葉開始，化學(xué)、物 理學(xué)、生物學(xué)取得了一系列的重要的成果 化學(xué)方面 法國化學(xué)家拉瓦錫“燃素說”并認(rèn)為動物呼吸是像蠟燭一樣的燃燒，只是動物體內(nèi)燃燒是緩慢不 發(fā)光的燃燒生物有氧化理論的雛形 瑞典化學(xué)家舍勒發(fā)現(xiàn)了檸檬酸、蘋果酸是生物氧化的中間代謝產(chǎn)物，為三方面 原子論、x-射線的發(fā)現(xiàn) 生物學(xué)方面 物種的發(fā)現(xiàn)提供 了線索。 物理學(xué)，孟德爾遺傳定律發(fā)現(xiàn) 2、生物化學(xué)的誕生：在 19 世紀(jì)末 20 世紀(jì)初，生物化

3、學(xué)才成為一門的科學(xué) 德國化學(xué)家李比希（Justus von Liebig 1803-1873)，1842 年 有機化學(xué)在生理與病理學(xué)上的應(yīng)用 首次提出了新陳代謝名詞 德國醫(yī)生霍佩賽勒 (Ernst Felix Hoppe-Seyler 1825-1895)，1877 年第一次提出 Biochemie 名詞,英文譯 名 Biochemistry(or Biological chemistry)，生物化學(xué) 動態(tài)生物化學(xué)時期（1950 年以前）物質(zhì)代謝途徑及動態(tài)平衡、能量轉(zhuǎn)化，光合作用、生物氧化、糖的分解和代謝、蛋白質(zhì)、 核酸的遺能、酶、維生素、激素、抗生素等的代謝，從生物化學(xué)發(fā)展歷史來看，20 世

4、紀(jì)前半葉， 在蛋白質(zhì)、酶、維生素、激素、物質(zhì)代謝及生物氧化方面有了長足進步。成就主要集中于英、德、 美等國。英國:代表人物是霍普金斯(Hopkins F.G.)創(chuàng)立了普通生物化學(xué)學(xué)派，1929 年他和荷蘭的艾克曼甘肽。(Eijkman C.)因發(fā)現(xiàn)維生素而獲得生理和醫(yī)學(xué)獎。后來又發(fā)現(xiàn)了色氨酸和谷胱英籍德裔克雷布斯（ Krebs H.A.)發(fā)現(xiàn)三，與李普曼（ Lipmann F. A.)共獲1953 年生 理或醫(yī)學(xué)獎 德國：在以下幾個方面的成就 埃米爾.費歇爾（Fischer E.)研究糖和嘌呤類物質(zhì)； 漢斯.費歇爾(Fischer H.)研究血紅素、葉綠素； 威爾施泰特(Willstatter

5、 R.)研究葉綠素和其他色素； 埃姆登(Embden G.)研究糖、脂肪酸和氨基酸代謝； 邁爾霍夫(Meyerhof O.)研究糖原乳酸循環(huán)；溫道斯(Windaus A.)研究維生素 D； 瓦爾堡(Warbuig O.)研究細(xì)胞呼吸等 諸多方面榮獲了化學(xué)和生理學(xué)獎 美國：這一時期在留德的美國學(xué)者的推動下，他們在營養(yǎng)與衛(wèi)生工作方面的研究較為突出 門德爾（Mendel L.B.)發(fā)現(xiàn)維生素和蛋白質(zhì)的營養(yǎng)價值，建立現(xiàn)代營養(yǎng)學(xué)概念 1926 年 Sumner 第一次結(jié)晶了脲酶，隨后Northrup 制得了胃蛋白酶和胰蛋白酶結(jié)晶，開辟了酶 學(xué)研究的新領(lǐng)域 機能生物化學(xué)時期（1950 年以后）生命的本質(zhì)和

6、奧秘：運動、神經(jīng)、內(nèi)、生長、發(fā)育、繁殖等的機理 ，上世紀(jì) 50 年代至今，飛速發(fā)展階段 這個時期生物化學(xué)發(fā)展的幾個特征 首先是物理學(xué)家、化學(xué)家以及遺傳學(xué)家參加到生物化學(xué)的領(lǐng)域中來，研究性增大 其次是研究方法有性改進，儀器公司和試劑公司興起 通訊交流方面：各類科學(xué)期刊增多，以及計算機的、網(wǎng)絡(luò)的普遍使用,使信息的傳遞變得更為方 便快捷 主要成就 生物化學(xué)研究方法的改進 a. 分配色譜方法的建立： 馬?。∕artin A.J.）與辛格(Synge L.M.)發(fā)明了可用于核苷酸、氨基酸、糖、生物堿等多種混合物分 離的色譜方法,獲 1952 年化學(xué)獎，這種方法已在化學(xué)、醫(yī)學(xué)和生物學(xué)中得到了廣泛的應(yīng)用并取

7、得了 重要進展 b. 電泳法： 在糖、蛋白質(zhì)、核酸等物質(zhì)的分析分離方面取得廣泛應(yīng)用 c. 離心法：在蛋白質(zhì)、核酸的分離、量測定中有不可替代作用 d. 另外還有熒光分析法，同位素示蹤和電鏡等近年來新興的生化儀器層出不窮，如:高 效層析系統(tǒng)、多肽序列分析、2-D擴增儀，電泳、生物儀，序列分析儀、超過濾系統(tǒng)、生物傳感器等 蛋白質(zhì)研究 SangerF.開展蛋白質(zhì)序列，測定胰島素結(jié)構(gòu)序列，獲1958 年化學(xué)獎兩位英國物理學(xué)家將 x-射線應(yīng)用于蛋白質(zhì)的高級結(jié)構(gòu)研究，肯德魯(Kendrew J.C.) 測定肌紅蛋 白的結(jié)構(gòu)；佩魯茨(Perutz M.F.) 測定血紅蛋白的結(jié)構(gòu)，二人于 1962 年分別諾貝爾

8、化學(xué)獎。目前 x-射線衍射分析已成為蛋白質(zhì)與核酸高級結(jié)構(gòu)研究常規(guī)方法。 美國化學(xué)家鮑林（Pauling）確認(rèn)氫鍵在蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)以及大間的相互作用中的重要性； 鮑林認(rèn)為某些蛋白質(zhì)具有類似于螺旋的結(jié)構(gòu)， 這就是我們在蛋白質(zhì)一章中將要學(xué)到的-螺旋結(jié)構(gòu)。他還。 能，1968 程：利用研究了鐮刀形紅細(xì)胞貧血病，并提出了病的名稱，因此榮獲化學(xué)獎和及其功蛋白質(zhì)工Holley R.W., Khorana H.G.,Nirenberg M.W.闡明蛋白質(zhì)生物中遺傳年生理或醫(yī)學(xué)獎。目前，對蛋白質(zhì)的生物過程已基本清楚工程等現(xiàn)物技術(shù)對蛋白質(zhì)進行改造，以研究蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)、功能 和。 蛋白質(zhì)組：澳大利亞 Macquarze

9、 大蛋白質(zhì)的應(yīng)用開發(fā)，已經(jīng)成為蛋白質(zhì)研究的常用學(xué)的 Wilkins 和 Williams 在 1994 年提出，指一個細(xì)胞或組織表達 的所有蛋白質(zhì)。即一個組所編碼轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的一整套蛋白質(zhì)。 Proteomics（蛋白質(zhì)組學(xué)）: 以蛋白質(zhì)組為研究對象，在動態(tài)水平上通過對表達產(chǎn)物蛋白質(zhì)的研 究，闡明環(huán)境、疾病、對細(xì)胞代細(xì)菌遺謝的影響，并分析主要機理，解釋表達調(diào)節(jié)的主要方式。 核酸方面?zhèn)鲗W(xué)家艾弗里（Avery O.）與美國生物學(xué)家麥克勞德（Macleod）,麥卡蒂（Carty）1944 年在美國紐約洛克菲勒所做著名的轉(zhuǎn)化試驗，證明遺傳物質(zhì)是 DNA 1946 年，英國科學(xué)家威爾金斯（Wilkins M

10、.)完成 DNA 的 X-射線衍射研究 1953 年，沃森（Waston J.D.)和克里克(Crick F.H.C.)建立了 DNA 雙螺旋結(jié)構(gòu)模型；三人榮獲 1962 年生理或醫(yī)學(xué)生理獎 霍利獎 Ochoa 和 Korngerg 發(fā)現(xiàn) RNA 和 DNA 生物機制獲 1959 年（Holly R.W.)闡明 tRNA 的結(jié)構(gòu) 桑格（Sanger F.)設(shè)計出一種測定 DNA 內(nèi)核苷酸序列的方法，伯格（Berg P.)在重組 DNA 方面做出 杰出工作，1980 年，桑格、伯格和吉爾伯特（GilbertW)榮獲化學(xué)獎 1980s，美國科學(xué)家 Cech T.R.和 Altman S.以四膜蟲為

11、材料分別發(fā)現(xiàn)RNA 具有生物催化功能榮獲化學(xué)獎 1990-2003 人類組目前核糖和修飾及小 RNA 功能成為研究的熱點，對核酸結(jié)構(gòu)、功能有了較為詳 細(xì)核酸的剪切的了解，并建立了相應(yīng)的實驗操作，進行有目的、性的實驗研究 代謝方面 研究代謝細(xì)節(jié)，對代謝調(diào)控機理及其代謝紊亂引起的后果進行大量研究 Bloch K.,Lynen F.發(fā)現(xiàn)膽固醇和脂肪酸代謝機制，榮獲 1964 年獎 Brown M.S.,Godstein J.L.發(fā)現(xiàn)膽固醇代謝調(diào)節(jié)作用，獲 1985 年中的作用獲 1994 年獎 Gilman A.G.,Rodbell M.發(fā)現(xiàn) G 蛋白及其在細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)獎 ROLert F.furc

12、hgott（美國）等，發(fā)現(xiàn) NO 是心系統(tǒng)的信號1998 生理醫(yī)學(xué)獎目前，對代謝調(diào)控機制的研究是生物化學(xué)研究的熱點和難點 生物能研究的發(fā)現(xiàn)50 年代以來闡明了： ATP 是能量產(chǎn)生和利用的關(guān)鍵化合物“能量流通貨幣”； 提出了氧化磷酸化和呼吸鏈的理論，建立了生物能學(xué) Paul D. Boyer 和 John E. Walker 闡明 ATP機制，獲 1997 年酶促化學(xué)獎 生物化學(xué)在基礎(chǔ)理論方面的發(fā)展生物學(xué)的誕生 學(xué)術(shù)界普遍認(rèn)為 1953 年 DNA 雙螺旋結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)是生物學(xué)的開端，從此人們開始在水平上 分析紛繁復(fù)雜的生命現(xiàn)象，生物學(xué)在近十年的發(fā)展非常迅速，只有計算機科學(xué)的發(fā)展速度能與 之相比

13、生物化學(xué)在應(yīng)用方面的發(fā)展生物工程（生物技術(shù)） 1977 Boyer 將人工的生長激素因子(14 肽)在大腸桿菌中得到表達，標(biāo)志工程技術(shù) 成熟；目前工程技術(shù)已呈現(xiàn)出蓬勃發(fā)展之勢，已經(jīng)開始影響人們生活方方面面。如工程診斷等 80 年代在、工程、工程改良作物品種、轉(zhuǎn)動物、治療、工程技術(shù)得到長足發(fā)展的同時，又產(chǎn)生了蛋白質(zhì)工程技術(shù)，人們已經(jīng)能夠按照設(shè)想去 改造蛋白質(zhì)，得到人們所期望的蛋白質(zhì)，產(chǎn)生了如設(shè)計、計算機模擬設(shè)計的新型的技術(shù)。工程（遺傳工程）、蛋白質(zhì)工程、酶工程、細(xì)胞工程、生化工程 生化研究的新領(lǐng)域 糖類生物化學(xué)；蛋白質(zhì)化學(xué)：結(jié)構(gòu)、蛋白質(zhì)組學(xué)；信號傳導(dǎo)機制 四、中國對生物化學(xué)的貢獻 吳憲：曾與美國

14、哈佛醫(yī)學(xué)院 Folin 一起首次用比色定量方法測定血糖。 吳憲與劉思職、萬昕、陳同度、汪猷、張昌穎、楊恩孚、周啟源等完成了蛋白質(zhì)變性理論，血液的 生物化學(xué)方法檢查研究，免疫化學(xué)研究，素食營養(yǎng)研究，內(nèi)研究。 王應(yīng)睞，鄒承魯，鈕 ，邢其毅，曹天欽，王德寶，汪猷，1965 年結(jié)晶牛胰島素的人工工的完 成。這是世界上公認(rèn)的具有全生物活性的人工蛋白質(zhì)。 1987 年又人了具有生物活性的酵母丙胺酸轉(zhuǎn)移 RNA，從而使我國在核酸人工方面處于 國際領(lǐng)先地位 今后我們要在基礎(chǔ)理論研究方面特別注意：生物大之間相互作用；的結(jié)構(gòu)與功能；生物大遺傳和遺傳工程；生物膜的結(jié)構(gòu)與功能；激素、活性多肽及其重要的活性小的結(jié)構(gòu)與功

15、能； 代謝調(diào)節(jié)與調(diào)控方面的研究 另一方面我們應(yīng)該注意研究工、醫(yī)、農(nóng) 、國防等各方面急需解決的問題 五、生物化學(xué)的應(yīng)用 工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用：食品工業(yè)；發(fā)酵工業(yè)及其抗生素制造業(yè)；酶制劑工業(yè)；飼料工業(yè)；生物制品工業(yè) 皮革工業(yè)等 在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用：如研究植物的新陳代謝的各種過程，便能夠植物的發(fā)育；明確糖類、脂類、蛋白質(zhì)、維生素、生物堿、芳香油以其他的化合物在植物體內(nèi)的規(guī)律，可獲得大量優(yōu)質(zhì)的各種作物；植物新品種的培育，許多作物的遺傳性狀如：抗寒性、耐水性、抗病性的可以利用生化技術(shù)鑒定；對合理貯藏原料、谷物、果實、蔬菜有很大意義；提高肉類蛋白質(zhì)的產(chǎn)量、牛乳量、牛乳脂肪含量等方面有實際意義臨床生化的診斷今天已經(jīng)

16、成為一種不可缺少的診斷的方法：肝功能各項化驗檢查參考值；如確定血糖濃度和糖韌量曲線才能確定的診斷是否正確；血清中酸性磷酸酶的活力的測定可以診斷癌；堿性磷酸酶的活力可以診斷骨癌；血清和尿中淀粉酶的活力測定可以診斷急性胰腺炎；生 物化學(xué)對一般預(yù)防醫(yī)學(xué)也很重要。 增進的健康是預(yù)防疾病的一種積極的因素。如何給以適當(dāng)營養(yǎng)從而增進健康是生化的 另一個重要問題。適當(dāng)營養(yǎng)不僅可以預(yù)防，而且還可以治療疾病。 六、 學(xué)習(xí)方法 注重以下原則：物理和化學(xué)的原理在生命現(xiàn)象的具體；理解+記憶；結(jié)構(gòu)和功能相適應(yīng)；物質(zhì)間相互；動態(tài)變化。 z 參考 書 «生物化學(xué)»，第三版，王鏡巖等，2002 Bioche

17、mistry,2nd Edition, Garrett RH,Grisham CM,1999 Lehninger Principle of Biochemistry, 3th Edition, Nelson DL, CoxMM,2000 «普通生物化學(xué)»，第三版，鄭集等，1998 «生物化學(xué)習(xí)題» 第二版，陳鈞輝等，2001 入學(xué)試題和-生物化學(xué)» 2001 版 «生物化學(xué)習(xí)題及實驗技術(shù)» ，于自然等，2003 第二章 糖類生物化學(xué)目的和要求：了解糖的現(xiàn)代概念、分類及生物功能；掌握單糖的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和幾種重要單糖的結(jié)構(gòu)；了解常

18、見寡糖的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)；掌握幾種常見多糖的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和生物功能；重點掌握糖蛋白、蛋白聚糖的概念、結(jié)構(gòu)、類型，寡糖鏈的類型、結(jié)構(gòu)及生物學(xué)特性和功能； 了 解糖肽的結(jié)構(gòu)、作用。 一、糖類的化學(xué)概論 、糖類的概念與分類 1、糖類的概念 曾用的概念碳水化合物 通式 Cn(H2O)m，符合通式不一定為糖，糖并非均符合該式 誤認(rèn)為是碳與水的化合物，故稱碳水化 合物(carbohydrate) 糖類的現(xiàn)代概念 多羥基的醛、酮及其縮聚物和某些衍生物的總稱 2、糖類分類 單糖(monosaccharides)是簡單的糖，不根據(jù)其所含碳原子(C)數(shù)目:丙糖(Triose)丁糖(Tetrose) 戊糖(Pentose)

19、能再被水解為小的已糖(Hexose)和庚糖(Heptose)等根據(jù)其所含醛基或酮基又可以分為醛糖(Aldose)和酮糖(Ketose) 寡糖(oligosaccharides)是有兩到十的單糖縮合而成的，水解后產(chǎn)生單糖 多糖(polysaccharides) 由多個單糖雜多糖，不同單糖基組成 如按其縮和而成的 如按其組成：同多糖，相同單糖組成；有無支鏈：支鏈、直鏈多糖 如按其功能的不同：結(jié)構(gòu)多糖、儲存多糖、抗原多糖等 如按其分布：胞外多糖、胞內(nèi)多糖、胞壁多糖之分 結(jié)合糖：如果糖類化合物尚有非糖物質(zhì)部分，則稱為糖物和復(fù)合糖例如，糖脂、糖肽、糖蛋白、蛋白聚糖等 、糖類的分布和生物功能 作為生物體的

20、結(jié)分；作為生物體內(nèi)的主要能源物質(zhì)；生物體內(nèi)碳源物質(zhì)；生物活性物質(zhì) 二、單 糖(monosaccharides) 單糖的種類很多，結(jié)構(gòu)、性質(zhì)上存在差異不少，但有許多共性，葡萄糖數(shù)量多，分布廣，其結(jié) 構(gòu)具有代表性，以葡萄糖為例講述 、單糖的結(jié)構(gòu) 鏈狀結(jié)構(gòu) 葡萄糖鏈狀結(jié)構(gòu) 元素組成：經(jīng)驗式為 CH2O，測定量：180，C6H12O6 葡萄糖的構(gòu)型(configuration) 不對稱碳原子的概念 一個碳原子和四個不同的原子或基團相連時，并因而失去對稱性的四面體碳，也稱手性碳原子、不 對稱中心或手性中心，常用 C*表示 旋光異構(gòu)現(xiàn)象和旋光度 旋光異構(gòu)：由于中存在手性而造成的異構(gòu)現(xiàn)象 當(dāng)光波通過尼克梭鏡

21、時，由于尼克梭鏡(nicolprism)的結(jié)構(gòu),通過的只是某一平面振動的光波，其他方 向的光波都被遮斷這種稱為平面偏振光，當(dāng)它通過某種旋光物質(zhì)溶液時，則偏振面可能會向左旋轉(zhuǎn) 或向右偏轉(zhuǎn) 旋光度是旋光物質(zhì)的一種物理性質(zhì)，它在一定的條件下是一個常數(shù)（條件、溫度、濃度、而波長、 旋光管的長度加以固定），旋光度常用旋光率(specific rotation)表示 手性與旋光性內(nèi)若不存內(nèi)若存 在對在對稱元素，不能和它的鏡像重合，都有旋光性，這種稱手性；稱元素：對稱面、對稱中心或四重交替之一的，都可以和它的鏡像重合，沒有旋光性。 手性與旋光性是孿生子 構(gòu)型 原子在空間的相對分布或排列稱為的構(gòu)型 不對稱碳原

22、子的四個取代基在空間的相對取向，兩種可能的四面體形式，即兩種構(gòu)型：如甘油醛把 左旋（-），羥基在左邊規(guī)定為 L-型；右旋（+），羥基在右邊規(guī)定為 D 型 凡在理論上由 D-甘油醛衍生出的單糖為 D-系單糖，由 L-甘油醛衍生出的糖為 L-系單糖 天然的單糖大多只存在一種構(gòu)型，例如葡萄糖、果糖(fructose)、核糖(ribose)都是 D-系單糖 構(gòu)型與旋光方向的區(qū)別 雖然使平面偏振光右旋（+）和左旋（-）的甘油醛分別規(guī)定為 D-型、L-型，在投影式中左邊為 L- 型、右邊為 D-型。但單糖結(jié)構(gòu)而言，D 與+、L 與-并無必然，旋光性是內(nèi)多個手性表現(xiàn)的旋光性的綜合 例如，D-葡萄糖和 D果糖

23、的旋光方向分別為+和-，而 L-葡萄糖和 L-果糖的旋光方向均為-。構(gòu)型與 旋光方向是兩個概念 鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)相關(guān)的概念 鏡象對映體(enanthiomer)：兩類物質(zhì)彼此類似但不同，它們互為鏡像但不能重疊這兩類結(jié)構(gòu)相化合物 稱為一對對映體。如：D-葡萄糖和 L- 葡萄糖 差向異構(gòu)體(epimers)：僅一個不對稱碳原子構(gòu)型不同，非鏡象對映體的異構(gòu)物稱為差向異構(gòu)體。如： 葡萄糖和阿洛糖 環(huán)狀結(jié)構(gòu) 環(huán)狀結(jié)構(gòu)的提出 缺少希夫反應(yīng)，不能與 Schiff(品紅-亞硫酸)試劑發(fā)生紫紅色反應(yīng) 醛類能和亞硫酸氫鈉加成反應(yīng)而葡萄糖不能 不能與兩醇反應(yīng)，與一醇反應(yīng)形成半縮醛 存在變旋現(xiàn)象 鑒于此，1893E.Fisc

24、her 提出了葡萄糖的環(huán)狀結(jié)構(gòu)學(xué)說： 即 C5-OH 與 C1CHO 形成 1 5 氧橋 單糖的-型和-型 環(huán)狀結(jié)構(gòu)中由于鏈內(nèi)的縮醛反應(yīng)第一碳原子是不對稱狀態(tài)，與其相連的氫親和羥基的位置有兩種可 能的排列方式，因而有兩種構(gòu)型。二者互為異頭體(anomer) 環(huán)狀結(jié)構(gòu)與鏈狀結(jié)構(gòu)的關(guān)系 二者是同分異構(gòu)體，而環(huán)狀結(jié)構(gòu)更為重要。在晶體狀態(tài)和水溶液中絕大部分是環(huán)狀結(jié)構(gòu)，在水溶液 中而是可以互變。如葡萄糖在水溶液中旋光度改變現(xiàn)象是、-環(huán)狀結(jié)構(gòu)葡萄糖通過鏈狀結(jié)構(gòu)葡萄 糖互變的結(jié)果。 葡萄糖的構(gòu)象(Conformation) 指一個 中，不改變共價鍵的結(jié)構(gòu)，僅單鍵周圍的原子旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的原子間的空間排布。一種構(gòu)

25、 象的改變?yōu)榱硪环N構(gòu)象時不要求共價鍵的斷裂和重新形成。 葡萄糖的環(huán)狀結(jié)構(gòu)中各原子不同在一個平面上而折成船式和椅式兩種無張力的環(huán)。其中以椅式主要， 而船式極少。隨著溫度的升高船式比例相應(yīng)增加，建立兩種構(gòu)象間的平衡 單糖的性質(zhì) 物理性質(zhì) 旋光性：一切糖內(nèi)都有不對稱碳原子，都具有旋光性，旋光性是鑒定糖的一個重要指標(biāo) 甜度：各種糖的甜度不一，常以蔗糖的甜度為標(biāo)準(zhǔn)進行比較 溶解度：單糖酮等有多個羥基，增加了他的水溶性，尤其在熱水中的溶解度極大，但不溶于乙醚、 丙 單糖的化學(xué)性質(zhì) 醛基或酮基參加的反應(yīng) 單糖氧化 堿性溶液中，醛基或者酮基變成非常活潑的烯二醇，具有還原性，能還原金屬離子如 Cu2+等離子，

26、同時糖本身得以氧化成糖酸及其他產(chǎn)物例如血糖的定量測定計根據(jù)此原理 單糖還原：醛基和酮基被還原成醇 成脎作用：醛基和酮基與苯肼、HCN、羥胺等起加合作用 異構(gòu)化作用：葡萄糖、果糖和甘露糖山者通過烯醇式可以互相轉(zhuǎn)化。 由羥基產(chǎn)生的性質(zhì)：單糖有半縮醛羥基和醇性醛基 酯化反應(yīng)：生物化學(xué)上重要的糖脂是磷酸酯、是糖代謝的中間產(chǎn)物活性形式 成苷作用 單糖半縮醛羥基很容易與醇或酚的羥基反應(yīng)失水而形成縮醛式衍生物，通稱糖苷，由于單糖有兩種 形式型、型，故有兩種糖苷和 脫水作用：單糖與鹽酸作用即產(chǎn)生脫水作用糖醛能與酚類化合物產(chǎn)生結(jié)構(gòu)尚不明了的各種有色物質(zhì) 氨基化作用：單糖分之中的羥基被氨基取代稱為糖胺。 自然界存

27、在的氨基糖多以以乙酰氨基糖的形式存在，如：N-乙酰氨基葡萄糖、N-乙酰氨基半乳糖 脫氧作用：單糖羥基之一失去氧即成脫氧核糖，如：脫氧核糖、L-巖藻糖等。 、單糖衍生物 磷酸化合物； 糖醇； 糖酸； 糖胺 三、寡糖 (oligosaccharides) 由 220 個單糖縮合而成的糖 、二糖 蔗糖、麥芽糖和乳糖 麥芽糖(maltose) 淀粉的水解產(chǎn)物，谷類的發(fā)芽時及在消化道中被淀粉D-酶水解即產(chǎn)生麥芽糖，民間常用大麥芽其 中含有淀粉酶使淀粉水解變成麥芽糖 二葡萄糖按 (1-4)形成糖苷鍵，有和兩種構(gòu)型 化學(xué)性質(zhì)：還原性、成脎作用 物理性質(zhì)：溶于水白色晶體、甜度僅次于 蔗糖，有旋光度與變旋作用

28、蔗糖(sucrose) 日常食用的糖主要是蔗 糖。甘蔗、甜菜、胡蘿卜和有甜味的果實（香蕉、菠蘿等）都含有蔗糖 蔗糖是由-D-G 和-D-F 各一按、（1-2）糖苷鍵縮合失水形成的 化學(xué)性質(zhì)：無游離醛基、不具還原性 物理性質(zhì)：溶于水、甜度高 乳糖(lactose) 牛乳含有10%；人乳含有 57% -D-L 和（）D-G 按（1-4）糖苷鍵形成，有和型 化學(xué)性質(zhì)：有還原性，能與苯肼成脎 物理性質(zhì)：白色晶體、有變旋現(xiàn)象。 二糖(cellobiose)：是素的基本結(jié)構(gòu)。兩的葡萄糖按(1-4)鍵型相連而成，有和 型之分。 、三糖 棉籽糖(raffinose)，見于多種植物，尤其是棉籽、甜菜中。于酸性共

29、熱時，棉子糖即水解生成葡萄糖、 半乳糖和果糖各一。 、寡糖鏈 糖蛋白、糖脂等的寡糖鏈 四、多糖(polysaccharides) 概述：多糖是多個的單糖縮合失 水而成的，量很大；在水中不能形成真溶液只能形成膠體，有些 不溶于水，如素?zé)o甜味也無還原性，有旋光，無變旋現(xiàn)象 按功能分 作為動物植物骨架的原料，如的素(cellulose)和動物的幾丁質(zhì)(chitin)； 作為貯藏多糖，如淀粉和糖元，在需要時可以通過生物體的酶系統(tǒng)的作用，分出多糖； 具有復(fù)雜的生理功能的活性多糖：如粘多糖(mucopolysaccharides)、血型物質(zhì)等。 按照組分的繁簡 同多糖(Homopolysaccharide

30、)：某一種單一的單糖或衍生物縮合而成，如淀粉、糖原、素 雜多糖(Heteropolysaccharide)：由不同類型的單糖或衍生物組成如結(jié)締組織中的透明質(zhì)酸等 、同多糖 淀粉(starch)和糖原(glycogen) 淀粉結(jié)構(gòu)： （1-4）糖苷鍵，有直鏈淀和支鏈淀粉之分 直鏈淀粉(amylose) ，直鏈淀粉并不是完全伸直的，而是卷曲成螺旋每圈 6 個葡萄糖。 支鏈淀粉(amylopectin)，（1-6）糖苷鍵 玉米和馬鈴薯分別含有 27%和 20%的直鏈淀粉，其余部分為支鏈；糯米，全部為支鏈淀粉；豆類 全部是直鏈淀粉。 性質(zhì)：直鏈淀粉冷水中不溶解，略溶于熱水，但支鏈淀粉吸收水分吸收水份后

31、成糊狀；淀粉在酸和 淀粉酶解作用下可被降解，終產(chǎn)物葡萄糖，這種降解產(chǎn)物是逐步進行。 淀粉紅色糊精無色糊精麥芽糖葡萄糖 素(cellulose)：地球表面天然的豐富的有機化合物。棉花、麻、樹木、野生植物的；麥桿、 稻草、高粱稈、甘蔗渣等。 結(jié)構(gòu)：葡萄糖借-（1-4）糖苷鍵的連接成直鏈。 性質(zhì)：在酸的作用下發(fā)生解水，經(jīng)過一系列中間產(chǎn)物，后形成葡萄糖。素素糊精二糖葡萄糖 幾丁質(zhì)(chitin)：由乙酰糖胺以糖苷鍵縮合失水而成的均一多糖。 結(jié)構(gòu)與素相似，N-乙酰氨基葡萄糖以-（1-4）糖苷鍵連接 性質(zhì)：不容易水，在濃的堿處理后脫去乙?；纬蓺ぞ厶牵梢匀苡谙∷崛芤?、雜多糖 水解產(chǎn)生一種以上的單糖或/

32、和單糖衍生物 糖氨聚糖、果膠物質(zhì)、半素、瓊脂、角叉聚糖、藻酸和樹膠等 糖氨聚糖（glycosaminoglycan）,粘多糖，氨基多糖和酸性多糖 透明質(zhì)酸(hyaluronic acid)分布于結(jié)締組織、眼球的體、角膜、細(xì)胞間質(zhì)、關(guān)節(jié)液、惡性腫瘤組織和某些一細(xì)菌的細(xì)胞壁。 細(xì)胞間粘合物質(zhì)、油潤滑作用、對組織起保護作用。 結(jié)構(gòu)：葡萄糖醛酸同乙酰葡萄糖胺以糖苷鍵連成的二糖。后者糖苷鍵與另一兩個糖相連 硫酸軟骨素(chondroitin)軟骨的主要成分，結(jié)締組織，筋腱山心瓣膜，唾液中也含有。其重復(fù)同透明質(zhì)酸類似，含有硫酸基。 肝素(heparin) 肝中的肝素含量豐富，廣泛存在于哺乳動物組織和體液中

33、。豬胃粘膜中含有十分豐富，肺、脾、肌 肉和動脈壁、肥大細(xì)胞肝素含量較高 肝素的生物學(xué)意義在于它具有血液凝固的特性，目前輸血也廣泛以肝素為抗凝劑，臨以用 于防止血栓的形成 瓊脂 紅藻門石花菜屬或其他屬海藻中提取，瓊脂糖和瓊脂膠。 瓊脂糖（agarose):D-吡喃半乳糖和 3，6-脫水-L-吡喃半乳糖通過（1，4）糖苷鍵形成二糖單元， （1，3）聚合而成， 瓊脂膠（agaropectin）：瓊脂糖的單糖殘基被硫酸化酸化、甲氧基化取代 食品，生化制品等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用 五、結(jié) 合 糖糖與非糖物質(zhì)如脂類或蛋白質(zhì)共價結(jié)合，分別形成糖脂(glycolipids)、糖蛋白(glycoproteins)和蛋白聚

34、 糖(proteoglycans) 總稱為結(jié)合糖和復(fù)合糖 、糖蛋白 定義 糖與蛋白質(zhì)之間，以蛋白質(zhì)為主，一定部位以共價鍵與若干糖相連的；總體性質(zhì)更接 近蛋白質(zhì)，其上糖鏈不呈現(xiàn)雙鏈重復(fù)序列。 分布：糖蛋白在動物植物中較為典型，微生物中不具糖蛋白。 這類糖蛋白可被進入體液或作為膜蛋白。它包括許多酶、大蛋白質(zhì)激素，血漿蛋白、全體 抗體、補體因子、血型物質(zhì)、粘液組份等。 糖肽鍵 N-糖肽鍵：多指-構(gòu)型的 N-乙酰葡糖胺一位碳與天冬酰胺的-酰胺 N-原子共價連接而成的 N-糖苷鍵；Asn 多處于 Asn-X-Thr/Ser 序列弱堿穩(wěn)定，強堿水解；細(xì)菌中存在 GalNAc-Asn；Glc-Asn連接 形

35、式。 o-糖肽鍵：單糖的異頭碳與羥基氨基酸的羥基 O 原子結(jié)合而成的糖苷鍵。 Ser/Thr 共價形成：堿不穩(wěn)定；GalNAc-、GlcNAc-、Gal-、Man-、Xyl-、Ara 羥賴氨酸共價形成：堿穩(wěn)定；-Gal-Hyl 和-Araf（糖）-Hyl 半胱氨酸（Gal-Cys,Glc-Cys）；Asp 羧基形成糖肽鍵 糖蛋白糖鏈 N-聚糖：10-15 糖，五糖 復(fù)雜型：外鏈連接方式多樣、外鏈糖鏈結(jié)構(gòu)多樣，種類多的一類糖蛋白鏈 高甘露糖型：外鏈為甘露糖 雜和型：外鏈既有上述兼有 O-聚糖：糖鏈結(jié)構(gòu)簡單，連接形式多樣 糖蛋白糖鏈作用 參與糖蛋白肽鏈折疊和締合 糖鏈影響 IgG 等特殊蛋白的活性

36、 糖鏈影響酶生物活性和糖蛋白類激素的活性 糖鏈影響糖蛋白的 和穩(wěn)定 糖鏈參與廣泛的識別作用和細(xì)胞黏附 、蛋白聚糖 結(jié)構(gòu)和類型 糖含量高，分布在細(xì)胞外基質(zhì)、細(xì)胞表面和細(xì)胞內(nèi)顆粒。蛋白以 N-連接和 O-連接的方式連 接大量多糖鏈形體結(jié)構(gòu)：透明質(zhì)酸、連接蛋白、蛋白、N-糖鏈、O-糖鏈、氨基成的結(jié)構(gòu) 蛋白聚糖聚糖鏈；大量蛋白 聚糖以連接蛋白連在透明質(zhì)酸上形成的羽毛狀或刷狀結(jié)構(gòu) 類型 大型胞外基質(zhì)蛋白聚糖 跨膜胞內(nèi)蛋白聚糖 小富含亮氨酸胞外基質(zhì)蛋白聚糖 蛋白聚糖的功能 細(xì)胞間基質(zhì)，分布于任何組織中 蛋白聚糖中糖胺聚糖是多陰離子化合物，結(jié)合 Na+ 、 K+，從而吸收水分，糖的OH 也是親水的， 所以基

37、質(zhì)內(nèi)的蛋白聚糖可以吸引、保留水而成凝膠 起篩子作用，容許小化合物自由擴散，而 細(xì)菌通過，起保護作用 細(xì)胞膜表面的一些蛋白聚糖，與細(xì)胞間相互識別、生長有關(guān) 、肽聚糖 細(xì)菌細(xì)胞壁的成分 六、糖鏈結(jié)構(gòu)分析（略） 了解分析思路第三章 脂類生物化學(xué)目的和要求：了解脂類的概念、分類和生物學(xué)功能；了解脂酰甘油類的概念、類型，甘油三酯的類型和性質(zhì)；掌握磷脂的基本結(jié)構(gòu)、常見磷脂的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和生物功能；了解萜類、類固醇 的結(jié)構(gòu)和功能；掌握糖脂、脂多糖的概念、性質(zhì)和功能，了解脂蛋白的類型和功能。一、概論 、脂類的概念及生物學(xué)功能 概念 不溶于水，但是能溶于非極性的有機溶劑（氯仿、乙醚、苯等）中一大類物質(zhì)；化學(xué)組成和

38、 化學(xué)結(jié)構(gòu)上有很大的差異；脂肪酸和醇組成、也有不含脂肪酸的如萜類、固醇類及其衍生物 脂類的生物學(xué)功能 膜功能：生物膜的重要物質(zhì)。 能量來源：的貯存形式和形式。 溶劑功能：對動物來講，是必需脂肪酸和脂溶性的維生素的溶劑。 保護作用：另外此類物質(zhì)有防止機械損傷和熱量散發(fā)等 信號功能：參與信號的傳導(dǎo)和識別，IP3，DAG、脂類的分類 根據(jù)組成脂類組份 單純脂質(zhì) 甘油三脂：3脂肪酸和 1甘油 蠟：由長鏈脂肪酸和長鏈醇或固醇組成 復(fù)合脂質(zhì)：除醇類和脂肪酸外尚有其他物質(zhì)。 磷脂：甘油磷酸類；鞘胺醇磷脂 糖脂：甘油糖脂和鞘糖脂 衍生脂質(zhì)：脂類物質(zhì)衍生物， 或關(guān)系密切。 取代烴：脂肪酸及其堿性鹽和高級醇 固醇

39、類 萜 其他脂質(zhì)： 如維生素 A、D、E、K 二、脂酰甘油類 脂酰甘油，即脂肪酸和甘油所形成的脂，脂類中豐富的一大類是三酯酰甘油 簡單三脂酰甘油：三個相同脂肪酸 混合三酯酰甘油：兩個或兩個以上不同的脂肪酸 多數(shù)天然的油物質(zhì)：簡單和混合的甘油三酯的復(fù)雜混合物 、脂肪酸 自然界游離的脂肪酸較為少見，絕大部分脂肪酸是以結(jié)合形式存在的，按照其飽和程度脂肪酸可分 成：飽和脂肪酸和不飽和脂肪酸 它們之中大部分是不分枝和無環(huán)無羥基單羧酸。 自然界中中的碳原子數(shù)目絕大多數(shù)是偶數(shù)。 飽和脂肪酸中普遍的軟脂酸（16 碳）和硬脂酸（18 碳）；不飽和脂肪酸中普遍的是油酸 必需脂肪酸：哺乳動物正常生長所需要的而體內(nèi)又

40、不能的脂肪酸為必需脂肪酸(亞油酸、亞麻酸 和花生四烯酸)。植物中獲得，如亞油酸在紅花油、玉米油、棉籽油、大豆油中含量均在 50%以上。 不飽和脂肪酸的熔點比同等鏈長的飽和脂肪酸低。 細(xì)菌中所含的脂肪酸比植物動物少得多，絕大多數(shù)為飽和脂肪酸。高等植物和低溫生活的動物中不 飽和脂肪酸含量高于飽和脂肪酸含量。 高等動物的不飽和脂肪酸從結(jié)構(gòu)上講部分是順式結(jié)構(gòu) 、甘油三酯的理化性質(zhì) 溶解度：不容易水，也沒有形成高度分散的傾向。 熔點：其熔點隨著不飽和脂肪酸的數(shù)目和鏈長的增加而升高。 皂化和皂化值：完全皂化一克油或脂所消耗的氫氧化鉀的毫克數(shù)稱為皂化值，脂肪酸鏈長度的指標(biāo) 酸敗：油脂是在空氣中過久即產(chǎn)生難聞

41、的臭味這種現(xiàn)象稱為酸敗。酸敗化學(xué)本質(zhì)：由于脂水解游離的不飽和脂肪酸氧分解，低的脂肪酸(如丁酸)的氧化產(chǎn)物有臭味，用酸值表示 氫化：油脂中的不飽和鍵可以在金屬鎳催化下發(fā)生 氫化反應(yīng) 鹵化和碘值：油物可以與囪素發(fā)生加成作用；碘值指一百克油所能吸收的碘克數(shù)，飽和度指標(biāo) 乙?；担河椭泻辛u基的脂肪酸可以與乙酸酐和其他酰化試劑作用； 乙?；担褐敢豢艘阴；挠椭纸獬龅囊宜嵊脷溲趸浿泻蜁r所需要的氫氧化鉀的毫克數(shù) 三、磷 脂 類 磷脂是中含有磷酸的復(fù)合脂。甘油磷脂類、鞘氨醇磷脂 、甘油磷脂的結(jié)構(gòu) 簡單的磷酸甘油脂是由 sn-甘油-3-磷酸衍生物，磷脂酸的磷酸基進一步被極性醇酯化形成各種甘 油醇磷脂

42、、常見的甘油磷脂腎上腺和紅細(xì)胞中豐富 的代謝中起重要作用； 1、磷脂酰膽堿俗稱卵磷脂卵黃、植物、動物的腦、是生物膜的主要成分之一； 在生物有機體代謝中，脂肪防止脂肪肝的形成，臨是一種很好的乳化劑。 二軟脂酰磷酸膽堿：肺活劑主要成分 磷脂酰乙醇胺（腦磷脂）動物、植物中含量豐富，參與血液的凝固過程。 磷脂酰絲氨酸：參與血液凝固過程 肌醇磷脂：肌醇替代膽堿主要存在于肝臟和心肌中。 雙磷脂酰甘油（心磷脂） 含有二個磷脂酸，磷酸基團分別與一個甘油的碳原子上的羥基以酯鍵相連。主要存在于細(xì)菌細(xì)胞膜、真核細(xì)胞線粒體內(nèi)膜等 、醚甘油磷脂 縮醛磷脂：以一個長碳?xì)滏溔〈舅嵋悦焰I與甘油羥基相連，存在于細(xì)胞膜，特別

43、是肌肉和神經(jīng) 細(xì)胞的膜中。 2、血小板活化因子（PAF）：嗜堿性粒細(xì)胞，引起血小板凝集和擴張 、鞘磷脂 鞘氨醇：有 60 多種，動物中常見的是 D-鞘氨醇；植物中二氫鞘氨醇和 4-羥二氫鞘氨醇 神經(jīng)酰胺： 脂肪酸通過酰胺鍵與鞘氨醇的-NH4 相連，形成神經(jīng)酰胺 鞘磷脂（鞘氨醇磷脂類） 神經(jīng)酰胺被磷酰膽堿或乙醇氨等酯化形成，鞘磷脂極性頭部是磷酯酰膽堿或磷酰乙醇氨等，鞘 磷脂是高等動物組織中含量豐富的鞘酯類 四、萜和固醇類化合物 無脂肪酸、組織含量較少，有極其重要的生物學(xué)功能 、萜類 異戊二烯的衍生物，含有二個異戊二烯的萜稱單萜，三個稱倍半萜，四個稱二萜。 植物中如檸檬油中，含有的檸檬苦素、薄荷中

44、含有的薄荷、樟腦油中含有的樟腦 、類固醇 類固醇類化合物廣泛分布于生物界。 生物功能：作為激素起某種代謝調(diào)節(jié)作用；作為乳化劑有助于脂肪的消化和吸收；有抗炎癥的作用。 類固醇可分為固醇和固醇衍生物兩大類。 固醇的結(jié)構(gòu)特點 甾核上的 C3 常為羥基或酮基；C17 上可以是羥基、酮基或其它形式的側(cè)鏈；C4-C5 或 C5-C6 之間 常是雙鍵；A 環(huán)在某些化合物上常是苯環(huán)，而且無 C19-角甲基 膽固醇和非動物固醇 膽固醇：細(xì)胞膜的成分之一，與膜的通透性有關(guān)；膽固醇是神經(jīng)髓鞘的絕緣物質(zhì)；可以解除某種毒 素對細(xì)胞的毒害作用 非動物固醇 植物細(xì)胞的重要組分，不能為動物吸收，主要為豆固醇、麥角固醇、菜油固

45、醇、谷固醇 麥角固醇和 7-脫氫固醇經(jīng)日光或 UV 照射分別可以轉(zhuǎn)化為維生素 D2 和 D3 、固醇衍生物 1、膽汁酸 肝中，可以從膽汁中分離 膽汁中有三種不同的膽汁酸：膽酸、脫氧膽酸、鵝脫氧膽酸 膽汁酸是一種乳化劑，增加油物質(zhì)與消化液中的脂肪酶的接觸面積，便于油脂消化和吸收 激素：孕酮、激素、腎上腺皮質(zhì)激素、鹽皮質(zhì)激素 五、二十烷類化合物素、前列環(huán)素、凝血噁烷和白三烯等是二十烷類化合物，原位低濃度產(chǎn)生疼痛、發(fā)熱參與調(diào) 節(jié)血壓，血液凝聚和再生；花生四烯酸為重要二十烷類前體物質(zhì) 六、脂復(fù)合物 、脂多糖 革蘭氏菌細(xì)胞壁的特有結(jié)分，外膜的主要物質(zhì)，表面親水，該脂多糖后能引起哺 乳動物宿主產(chǎn)生多種生物

46、學(xué)效應(yīng)，多是毒性效應(yīng)。 、糖脂糖通過其半縮羥基以糖苷鍵與脂質(zhì)連接的化合物 鞘糖脂：以神經(jīng)酰胺為母體與糖形成的糖脂；糖基：D-葡萄糖、D-半乳糖、N-乙酰葡糖胺、-乙酰半 乳糖胺、巖藻糖和唾液酸 中性鞘糖脂：糖基：半乳糖基神經(jīng)酰胺、葡糖糖基神經(jīng)酰胺、乳糖基神經(jīng)酰胺等 酸性鞘糖脂：硫酸鞘糖脂，糖基部分被硫酸化；唾液酸鞘糖脂，糖基部分含有唾液酸，神經(jīng)節(jié)苷脂 甘油糖脂，存在與植物和微生物中 糖脂的生物學(xué)功能 細(xì)胞結(jié)構(gòu)的剛性 抗原的化學(xué)標(biāo)記 血型抗原 細(xì)胞分化階段可鑒定的化學(xué)標(biāo)記 調(diào)節(jié)細(xì)胞的正常生長 授予細(xì)胞與其它生物活性物質(zhì)的反應(yīng)性傾向 舉例說明糖脂的上述生物學(xué)功能？ 六、脂蛋白血漿脂蛋白可以把脂類(

47、三脂類和蛋白質(zhì)的復(fù)合物，細(xì)胞膜結(jié)合蛋白，血漿脂蛋白等酰甘油、磷脂、膽固醇)從一個到另一個。 乳糜微粒，甘油三酯和膽固醇脂，從小腸到組織肌肉等組織，密度小，不帶電荷。 極低密度脂蛋白 VLDL 在肝臟中生成，將脂類從肝臟到特定組織中 中間密度脂蛋白 IDL，甘油三酯和膽固醇脂 低密度脂蛋白 LDL，把膽固醇從肝臟到組織， 高密度脂蛋白(HDL，1.063-1.210g/cm3)，也是在肝臟中生成，清除細(xì)胞膜上過量的膽固醇。 脂蛋白密度和電泳行為 七、脂類分析方法（略） 了解分析步驟和思路第四章 氨基酸(amino acid)目的和要求：掌握氨基酸的結(jié)構(gòu)特點，從各氨基酸的結(jié)構(gòu)特點上理解氨基酸的分類

48、和各自的生 物特性;了解不常見蛋白質(zhì)氨基酸和非蛋白質(zhì)氨基酸；掌握氨基酸的理化性質(zhì)，重點掌握兩性電 離與等電點含義，氨基酸參加的化學(xué)反應(yīng)，特別是測鏈基團的反應(yīng)，是多肽和蛋白質(zhì)、修 飾的基礎(chǔ)。了解氨基酸的光譜學(xué)性質(zhì) 一、氨基酸蛋白質(zhì)的構(gòu)件 蛋白質(zhì)的水解 1、酸水解：6M,HCI 或 4M,H2SO4 回流煮沸 20h優(yōu)點：不起消旋作用缺點：色氨酸被破壞，羥基氨基酸部分分解，酰氨基水解。 2、堿水解：5M NaOH 共煮 10-20h缺點：多數(shù)氨基酸遭到不同程度的破壞，產(chǎn)生消 旋現(xiàn)象，得 D，L 混合物，精氨酸脫氨優(yōu)點：色氨酸穩(wěn)定 3、酶水解：旋，也不破壞氨基酸缺點：持續(xù)時間較長，部份水解工業(yè)上開發(fā)

49、大量復(fù)合酶，用于蛋白質(zhì)優(yōu)點：不產(chǎn)生消 氨基酸的一般結(jié)構(gòu) 氨基酸的結(jié)構(gòu)：含氨基和羧基，氨基可位于、等位置；-氨基酸（除脯氨酸）可用下式表 示；絕大多數(shù)具旋光性（除甘氨酸） 、熔點高 ，除胱氨酸和酪氨酸外，一般能溶于水，脯氨酸和 羥脯氨酸溶于乙醇和乙醚。 二、氨基酸的分類 生物體發(fā)現(xiàn)氨基酸 180 多種，參與蛋白質(zhì)組成的常見氨基酸或基本氨基酸 20 種，均為 L 型氨基酸 根據(jù)組成蛋白質(zhì)的情況分為：常見蛋白質(zhì)氨基酸；不常見蛋白質(zhì)氨基酸；非蛋白質(zhì)氨基酸 常見的蛋白質(zhì)氨基酸 R 基的不同分為： 脂肪族氨基酸； 芳香族氨基酸和雜環(huán)氨基酸1、脂肪族 中性氨基酸（6 種）：甘氨酸、丙氨酸、纈氨酸、亮氨酸、異

50、亮氨酸和蛋氨酸 極性氨基酸 含羥基的氨基酸 絲氨酸：絲蛋白中得到，酪蛋白、卵黃磷脂蛋白以磷酯酸形式存在，酶催化和調(diào)節(jié)作用中發(fā)揮作用。 蘇氨酸: 發(fā)現(xiàn)晚的一種氨基酸 含巰基氨基酸 半胱氨酸：首先在積石中發(fā)現(xiàn)，1899 年在蛋白質(zhì)中發(fā)現(xiàn)，多以胱氨酸形式存在，可形成內(nèi) 或間二硫鍵，維持蛋白質(zhì)高級結(jié)構(gòu)的作用力，對蛋白質(zhì)高級結(jié)構(gòu)形成具重要作用，同時是某些 酶的活性基團 含酰氨基氨基酸：天冬酰氨、谷氨酰氨；參與氨代謝，植物體內(nèi)重要的氨的轉(zhuǎn)運者。 酸性氨基酸：天冬氨酸、谷氨酸；參與氨代謝，谷氨酸為某些酶活性中心的催化基團 堿性氨基酸：賴氨酸、精氨酸；存在于活性部位，參與酶催化，精氨酸是蛋白質(zhì)代謝中尿素形成的

51、 中間產(chǎn)物 2、芳香族氨基酸：酪氨酸、苯丙氨酸；苯丙氨酸濃度測定被用于苯尿癥的診斷，酪氨酸在奶酪中含量豐富。 3、雜環(huán)氨基酸 色氨酸：在植物和某些動物體轉(zhuǎn)化成泛酸，有時歸入芳香族 組氨酸：堿性氨基酸，大量存在于珠蛋白，某些酶活性部位的催化基團 脯氨酸：無自由-氨基，在肽鏈轉(zhuǎn)角處豐富。4、常見蛋白質(zhì)氨基酸 R 極性（根據(jù) R 極性分類） 非極性 R 基氨基酸：亮氨酸、脯氨酸、丙氨酸和纈氨酸 不帶電荷的極性 R 基氨基酸：甘氨酸、絲氨酸、蘇氨酸、天冬酰胺、谷氨酰胺和半胱氨酸 帶正電荷的 R 基氨基酸：賴氨酸、精氨酸和組氨酸 帶負(fù)電荷的 R 基氨基酸：天冬氨酸、谷氨酸 不常見的蛋白質(zhì)氨基酸焦谷氨酸、

52、磷酸絲氨酸、磷酸蘇氨酸、磷酸酪氨酸、3-甲基-組氨酸、N-甲基精氨酸、-羧基谷氨酸、 4-羥脯氨酸、5-羥賴氨酸、-甲基賴氨酸、-N，N，N-三甲基賴氨酸和 N-乙酰賴氨酸等 非蛋白質(zhì)氨基酸 肌氨酸、甜菜堿、-丙氨酸、-氨基丁酸、環(huán)絲氨酸、高半胱氨酸、鳥氨酸、瓜氨酸等 三、氨基酸的酸堿化學(xué) 氨基酸的兼性離子形式 有關(guān)氨基酸的兼形式存在，熔點較低。如二苯氨是 53；性離子形式推測的基礎(chǔ) 有機物：如以中性如以離子狀態(tài)存在熔點較高， 如氯化鈉是 200。 氨基酸分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)：其晶體熔點高200以上，其溶液介電常數(shù)升高，氨基酸是以離子狀態(tài)存在。 氨基酸的解離 氨基酸是兩性電解質(zhì)，氨基酸完全質(zhì)子化時是多

53、元酸，側(cè)鏈不解離的中性氨基酸是二元酸、酸性和 堿性氨基酸可視為三元酸。pK 值可以計算任一 pH既可以被酸滴定又可以被堿滴定 根據(jù)解離方程，利用下公式和下的氨基酸各種離子的比例 質(zhì)子供體 質(zhì)子受體 log=+apKpH 氨基酸的等電點 曲線可知氨基酸可以帶上正電或者負(fù)電荷，也可以帶電荷為零。靜電荷為 0 時的 pH 稱為氨基酸的 等電點（PI） 對于不解離的中性氨基酸來說其等當(dāng)點等于 pK1，pK2 算術(shù)平均值，等電點與離子濃度無關(guān)，只決 定于兼性離子兩側(cè) pK 值；同樣對于有三個可解離基團的氨基酸只要寫出它的解離公式，然后取兼 性離子兩邊的 pK值的平均值即可以得出等電點值。 當(dāng) pHpI，

54、帶負(fù)電；當(dāng) pHpI，不帶電；當(dāng) pHpI，帶正點 氨基酸的滴定 氨基酸既是酸又是堿，但卻不能為酸或堿直接滴定；滴定終點過高和過低，無適當(dāng)?shù)闹甘緞?通過與的反應(yīng)降低了氨基的堿性，相對的增加了氨基的酸性解離，滴定終點移動到 pH9 附近，此時用酚酞作指示劑用標(biāo)準(zhǔn)的氫氧化鈉加以滴定。 四、氨基酸的化學(xué)反應(yīng) a-氨基參加的反應(yīng)；羧基參加的反應(yīng)；二者共同參加的反應(yīng)； 側(cè)鏈 R 參加的反應(yīng) 、-氨基參加的反應(yīng) 與亞硝酸的反應(yīng) 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下測定氮氣體積計算出氨基酸的含量，其中氮氣中的 N 原子只有一個來源于氨基酸。 -氨基反應(yīng)快，賴氨酸-氨基可發(fā)生此反應(yīng)，速度慢。 2、與?；噭┑姆磻?yīng)： 氨基酸氨基上氫可以被?；〈?，取代后對氨基有保護作用；芐氧酰氯、丹磺酰氯等。 3、烴基化反應(yīng)： 2、4-二硝基氟苯（DNFB）：可生成黃色二基氨基酸 曾被英國的 Sanger 用來鑒定多肽和蛋白質(zhì)的氨基末端 苯異硫酸酯（PITC）：氨基酸與 PITC 生成 PTH-AA 是 EDMAN 降解法的原理，在多肽蛋白質(zhì)氨 末端測定和氨基酸順序分析中占有重要地位 4、西佛堿反應(yīng)具氨團和羰團物質(zhì)反應(yīng)過程的中間物 5、脫氨基反應(yīng)：氨基酸在體內(nèi)經(jīng)氧化酶脫去氨基變成酮酸 -羧基參加的反應(yīng) 1、