生物化學(xué)講義

1、總體安排：第一章：有機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)生物化學(xué)中的一些重要概念第二章：靜態(tài)生化第三章：動態(tài)生化第一節(jié)：糖類、脂類代謝及其調(diào)控第二節(jié)：蛋白質(zhì)代謝及其調(diào)控第三節(jié)：核酸代謝及其調(diào)控第一章 有機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)生物化學(xué)中的一些重要概念一、如何用投影式觀察一個分子的立體結(jié)構(gòu)：通常都將碳鏈放在垂直線上，以垂直線相連的基團(tuán)表示伸向紙后（即遠(yuǎn)離我們）；以水平線相連的基團(tuán)表示伸出紙前（即伸向我們）。二、有機(jī)化合物的分類：數(shù)以百萬計的有機(jī)物，可以按照它們的結(jié)構(gòu)分成許多類。一般的分類方法有兩類：一是根據(jù)分子中碳原子的連接方式（碳的骨架）分類；二是根據(jù)決定分子主要化學(xué)性質(zhì)的特殊原子或基團(tuán)（官能團(tuán)）分類。這兩種方法經(jīng)常是混合使用的。1

2、、根據(jù)碳的骨架可以把有機(jī)物分成三類：（1）開鏈化合物（脂肪族化合物）：這類化合物中的碳架成直鏈（即不帶有支鏈），或為帶有支鏈的開鏈，由于長鏈狀的化合物最初是在油脂中發(fā)現(xiàn)的，所以開鏈化合也叫脂肪族化合物。（2）碳環(huán)化合物：這類化合物分子中含有完全由碳原子組成的環(huán)，又可分為：脂環(huán)族化合物：性質(zhì)與脂肪族化合物相似，在結(jié)構(gòu)上也可看作是由開鏈化合物關(guān)環(huán)而成。芳香族化合物：分子中都有一個或多個苯環(huán)，它們在性質(zhì)上與脂肪族化合物有較大的區(qū)別。（3）雜環(huán)化合物：這類化合物分子中的環(huán)是由碳原子與其它元素的原子共同組成的。這里只是讓大家有一個感性認(rèn)識，以后涉及到這些化合物時不致太生疏。五元雜環(huán)：舉例：吡咯、葉綠素、

3、血紅素及維生素B12吡咯的許多衍生物廣泛分布于自然界，如葉綠素、血紅素、它們都是有重要生理作用的細(xì)胞色素，叫做卟啉類化合物。葉綠素和血紅素具有相同的基本骨架卟吩。卟吩是由四個吡咯環(huán)的-碳原子通過次甲基（CH=）相連而成的復(fù)雜體系，所以葉綠素、血紅素等都有顏色。六元雜環(huán)：舉例1：嘧啶、核苷、核苷酸與核酸 ：煙酰胺腺嘌呤二核苷酸核苷可以看作是糖分子中的半縮醛羥基（-OH）與雜環(huán)中氮原子上的氫（-H）去水形成。舉例2：吡啶、維生素PP與輔酶（Co、NAD：煙酰胺腺嘌呤二核苷酸）、輔酶（Co、NADP：煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸）維生素PP是B族維生素之一，它參與機(jī)體的氧化-還原過程，能促進(jìn)組織新陳代謝

4、，降低血中的膽固醇，體內(nèi)缺乏維生素PP時能引起糙皮病，所以維生素PP也叫抗糙皮病維生素。維生素PP包括-吡啶甲酸（煙酸、尼克酸）及-吡啶甲酰胺（煙酰胺、尼克酰胺）兩種物質(zhì)。-吡啶甲酰胺是NAD+、NADP+中的一個重要組成，是生物體內(nèi)氧化還原過程中傳遞氫和電子的輔酶之一，為極重要的化合物。稠雜環(huán) 舉例1：吲哚與吲哚乙酸：一般認(rèn)為吲哚乙酸是由色氨酸衍生而來。舉例2：花色素苯并吡喃的衍生物?；ㄉ厥且活愔匾闹参锷兀ㄉ嘏c糖結(jié)合成花色苷，存在于花和果實(shí)中?；ㄇ啵ㄋ兀┦腔ㄉ盏囊环N，它的顏色與介質(zhì)的PH值密切相關(guān)：pH值介于7-8時，它呈淡紫色；pH<3時，呈紅色；pH>11時呈藍(lán)色

5、，其顏色的改變是由于其結(jié)構(gòu)在不同介質(zhì)中發(fā)生變化所致。同一種花青素在不同的PH值下能顯示不同顏色，不僅如此，其顏色也能隨環(huán)境中金屬離子的存在而改變，所以同一種花青素在不同的花中，或是同一種花由于種植的土壤不同，都能顯出不同的顏色。舉例3 ：嘌呤、核苷、核苷酸與核酸 舉例4：蝶呤與葉酸、維生素B2 (核黃素)葉酸參與嘌呤與嘧啶環(huán)的生物合成，體內(nèi)缺乏葉酸則患惡性貧血癥；維生素B2是FAD（黃素腺嘌呤二核苷酸）、FMN（黃素單核苷酸）的組成成分，是生物體內(nèi)氧化還原過程中傳遞氫和電子的輔酶之一，極重要。舉例5：生物堿 生物堿是指一類存在于生物體中的有機(jī)堿性物質(zhì)，由于它們主要存在于植物中，所以也常叫植物堿

6、，已發(fā)現(xiàn)數(shù)千種，氨基酸是生物堿合成的前身。 2、根據(jù)官能團(tuán)分類：將含有同樣官能團(tuán)的化合物歸為一類，因為一般來說，含有同樣官能團(tuán)的化合物在化學(xué)性質(zhì)上是基本相同的。有些較復(fù)雜的化合物經(jīng)常含有多個官能團(tuán)，如單糖分子、氨基酸分子、核苷酸分子等。三、化合物的構(gòu)型與構(gòu)象1、手性碳原子與手性分子手性：實(shí)物與鏡像不能重疊的特點(diǎn)叫做“手性”，某些化合物也有這種手性特征。手性碳原子（不對稱碳原子）：是連接四個不同原子或基團(tuán)的碳原子（以*號表示）。手性分子：一般指有手性碳原子的分子。2、有機(jī)物的旋光活性。偏振光：僅在某一平面上振動的光，叫平面偏振光。旋光活性物質(zhì)：有些有機(jī)物可將偏振光的振動平面旋轉(zhuǎn)一定的角度，具有這

7、種性質(zhì)的物質(zhì)，叫旋光活性物質(zhì)。3、構(gòu)型：指一個分子由于其中各原子特有的、固定的空間排列，使該分子具有的特定的立體化學(xué)結(jié)構(gòu)。當(dāng)某一物質(zhì)由一種構(gòu)型轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N構(gòu)型時，要求共價鍵的斷裂和重新形成。4、構(gòu)象：指一個分子中，不改變共價鍵結(jié)構(gòu)，僅單鍵周圍的原子旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的原子空間排布。一種構(gòu)象改變?yōu)榱硪环N構(gòu)象時，不要求共價鍵的斷裂和重新形成。5異構(gòu)體：分子式相同（或組成相同），而結(jié)構(gòu)不同的分子叫同分異構(gòu)體。生物化學(xué)中常見的異構(gòu)現(xiàn)象：（1）結(jié)構(gòu)異構(gòu)（碳架異構(gòu)、位置異構(gòu)、功能異構(gòu)等） （2）立體異構(gòu)順反異構(gòu)體（幾何異構(gòu)）產(chǎn)生順反異構(gòu)條件：分子中必須有C=C雙鍵；以C=C雙鍵相連的每個碳原子必須和兩個不同的的原

8、子或基團(tuán)相連。旋光異構(gòu)體（鏡象對映體、對映異構(gòu)體、光學(xué)異構(gòu)體） 舉例：某種細(xì)菌對人工合成的丙氨酸只能攝取一半，而全部攝取天然物中提取的丙氨酸。若某分子中的手性碳為n個，則這種分子一般可有2n個光學(xué)異構(gòu)體。四、分子間的力化學(xué)鍵是分子內(nèi)部原子與原子之間的作用力，這是一種相當(dāng)強(qiáng)的作用力，一般的鍵能每摩爾至少有一百多千焦（幾十千卡）。主要是共價鍵和離子鍵（又稱鹽鍵）除了高度分散的氣體分之外，分子間也存在一定的作用力，這種作用力較弱，要比鍵能小一個數(shù)量級，這對生物大分子而言，這種力是非常重要的，分子間的作用力本質(zhì)上大都是靜電作用力，主要有以幾種：1偶極-偶極作用力。這種為產(chǎn)生于具有永久偶極的極性分子之間

9、。2范德華力：非極性分子內(nèi)由于電子運(yùn)動的某一瞬間，分子內(nèi)部的電荷分布可能不均勻，而產(chǎn)生一個很小的暫時偶極，這個暫時偶極又可影響周圍分子也產(chǎn)生暫時偶極。暫時偶極雖然會很快消失，但它又不斷出現(xiàn)，因此總的結(jié)果是在非極性分子間產(chǎn)生一種極弱的引力，這種引力就是范德華力。范德華力作用范圍較小，只有分子間非常接近時，才起作用。3氫鍵：當(dāng)氫原子與一個原子半徑較小，而電負(fù)性又很強(qiáng)并帶未共用電子對的原子Y（主要是F、O、N）結(jié)合時，由于Y原子有極強(qiáng)的拉電子作用，使得H-Y間電子云主要集中在Y一端，而使氫顯部分正電，而Y顯部分負(fù)電。結(jié)果，帶部分正電荷的氫便可受另一分子中電負(fù)性強(qiáng)的Y的吸引以靜電力相結(jié)合，這種分子間的

10、作用力叫氫鍵。氫鍵實(shí)際上也是偶極-偶極間作用力，這是分子間作用力最強(qiáng)的。4.疏水相互作用：這種分子間的作用力并不是疏水基團(tuán)之間有吸引力的緣故，而是疏水基團(tuán)或疏水側(cè)鏈要避開水而被迫接近引起的。舉例：堿基堆積力是穩(wěn)定DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的一個重要因素。嘌呤與嘧啶形狀扁平，呈疏水性，分布于DNA雙螺旋的內(nèi)部，大量堿基層層堆積，兩相鄰堿基平面又十分貼近，于是使雙螺旋內(nèi)部形成一個強(qiáng)大的疏水區(qū)，把介質(zhì)中的水分子隔開，維持了堿基的穩(wěn)定性。第二章 靜態(tài)生化一、糖類1糖類物質(zhì)：是指含多個羥基的醛類或酮類化合物，或水解后能產(chǎn)生這些化合物的物質(zhì)。2糖類物質(zhì)的分類及生理作用：（1）分類：單糖（醛糖、酮糖、衍生糖（如糖胺、

11、糖酸、糖酯）、寡糖（2-6個單糖分子）、多糖（又分為同多糖、雜多糖）、復(fù)合糖（又叫結(jié)合糖，糖與非糖物質(zhì)如脂類、蛋白質(zhì)共價結(jié)合而成，如糖蛋白、糖脂、蛋白聚糖）。（2）生理意義：主要為生物體的能量物質(zhì)、結(jié)構(gòu)物質(zhì)；細(xì)胞識別的信息分子；其它分子的骨架分子（舉例1、2）。 3DL構(gòu)型與RS構(gòu)型（1）DL構(gòu)型D-構(gòu)型與L-構(gòu)型單糖分子 單糖分子中存在不對稱碳原子，因此存在旋光異構(gòu)的現(xiàn)象。單糖分子的D-構(gòu)型或L-構(gòu)型是以甘油醛為基準(zhǔn)進(jìn)行比較而確定（1951年前只對確定相對構(gòu)型）：使平面偏振光發(fā)生右旋的甘油醛規(guī)定為D-構(gòu)型甘油醛；使平面偏振光發(fā)生左旋的甘油醛規(guī)定為L-構(gòu)型甘油醛。D-、L-指構(gòu)型，+、-指該物

12、質(zhì)的旋光方向，注意D-與+、L-與-并沒有必然的關(guān)系。如D-葡萄糖和D-果糖的旋光方向分別為+和-，而L-葡萄糖和L-果糖的旋光方向均為- 在生物體內(nèi)，主要含的是D-構(gòu)型的糖。（2）RS構(gòu)型DL構(gòu)型的局限性1951年以后，由于X射線衍射技術(shù)的發(fā)展，可測定某些光學(xué)異構(gòu)體的真實(shí)構(gòu)型（絕對構(gòu)型）。RS構(gòu)型命名系統(tǒng)（1956年）可以準(zhǔn)確規(guī)定任何手性碳原子的絕對構(gòu)型。DL構(gòu)型與RS構(gòu)型不一定是對應(yīng)的。4葡萄糖分子的環(huán)狀結(jié)構(gòu)在葡萄糖的鏈狀結(jié)構(gòu)被證明存在后，發(fā)現(xiàn)葡萄糖的某些物理、化學(xué)性質(zhì)不能用其鏈狀結(jié)構(gòu)來解釋，從而提出葡萄糖還存在環(huán)狀結(jié)構(gòu)。1891年，F(xiàn)ischer正式提出葡萄糖分子的環(huán)狀結(jié)構(gòu)學(xué)說（投影式表

13、示）。1926年，Haworth認(rèn)為過長的氧橋是不合理的，他采用透視式表達(dá)葡萄的環(huán)狀結(jié)構(gòu)。粗線表平面向前的邊緣，細(xì)線表示向后的邊緣。以D-構(gòu)型為例：投影式中向右的羥基（-OH）在透視式中處于平面之下；直鏈形葡萄C5上的羥基（-OH）與C1上的醛基（-CHO）連成15型氧橋，形成環(huán)狀結(jié)構(gòu)時，為了使C5上的羥基（-OH）與C1上醛基（-CHO）接近，依照單鍵自由旋轉(zhuǎn)不改變構(gòu)型的原理，將C5旋轉(zhuǎn)109。28，所以D-葡萄糖的尾端羥甲基在平面之上。透視式中，D、L決定于羥甲基位置：如果氧環(huán)上的碳原子按順時針方向排列時，羥甲基在平面之上為D，反之為L；、決定于半縮醛羥基（-OH）的位置，如果氧環(huán)上的碳原

14、子按順時針方向排列時，半縮醛羥基（-OH）在平面之下為-型、反之為-型，（-型、與-型互為異頭體）5葡萄糖的構(gòu)象（1）環(huán)已烷的構(gòu)象 （2）葡萄糖的構(gòu)象 對D-葡萄糖構(gòu)象來說，型的半縮醛羥基（-OH）直立，而其余的羥基（-OH）和羥甲基（-CH2OH）為平伏的；而型的半縮醛羥基（-OH）、其余的羥基（-OH）和羥甲基（-CH2OH）均為平伏的。因此，在水溶液中型比型更穩(wěn)定，其中-D（+）-葡萄糖占36%、-D（+）-葡萄糖占63%、直鏈葡萄糖僅1%。6重要的單糖：（1）醛糖和酮糖簡介（2）重要的丙糖及其相關(guān)重要化合物D-甘油醛、3-磷酸甘油醛、二羥基丙酮、磷酸二羥丙酮D-甘油酸、3-磷酸甘油酸、

15、1，3-二磷酸甘油酸丙酮酸、PEP（磷酸烯醇式丙酮酸）（3）重要的丁糖：赤蘚糖、4-磷酸赤蘚糖（4）重要的戊糖：脫氧核糖、核糖、木酮糖（5-磷酸木酮糖）、核酮糖（1，5-二磷酸核酮糖（RUBP）、5-磷酸核酮糖）（5）重要的己糖：葡萄糖、6-磷酸葡萄糖、1-磷酸葡萄糖）、半乳糖、果糖（為酮糖，糖果類中最甜的）、6-磷酸果糖、1，6-二磷酸果糖。（6）庚糖：景天庚酮糖（1，7-二磷酸景天庚酮糖、7-磷酸景天庚酮糖）7重要的寡糖：糖苷：單糖的半縮醛羥基與醇或酚的羥基反應(yīng)，失水而成，非糖部分為配糖體。如果配糖體也為單糖分子則形成雙糖。糖苷也有-、-兩種類型，以參與縮合的半縮醛羥基（-OH）是-還是-

16、為準(zhǔn)。重要的糖苷鍵：麥芽糖 （1-4）糖苷鍵、異麥芽糖 （1-6）糖苷鍵、蔗糖 ，（1-2）糖苷鍵、乳糖 （1-4）糖苷鍵、纖維二糖 （1-4）糖苷鍵、棉子糖 （1-6）糖苷鍵、，（1-2）糖苷鍵核苷：核糖或脫氧核糖分子中的半縮醛羥基與嘌呤或嘧啶中氮原子上的氫去水形成的糖苷。8重要的多糖：（1）均一多糖：指由一種單糖縮合而成的多糖A淀粉：用熱水溶解淀粉時，可溶的一部分為“直鏈淀粉”；不溶的一部分為“支鏈淀粉”。直鏈淀粉相當(dāng)于250-300年葡萄糖分子縮合而成，化學(xué)鍵為（1-4）糖苷鍵，螺旋化，遇碘變紫藍(lán)色。支鏈淀粉相當(dāng)于6000個或更多的葡萄糖分子，化學(xué)鍵同直鏈淀粉，5-6%為（1-6）糖苷鍵

17、形成分支短鏈，平均23-30個葡萄糖殘基，遇碘變紫紅色。B糖原（動物淀粉）70kg 的人肝糖原為90g，骨胳肌中肌糖原為3350g。糖原結(jié)構(gòu)似支鏈淀粉，遇碘變棕紅色。每個分支平均為12-18個葡萄糖殘基。C纖維素：（1-4）糖苷鍵，8000-10000個葡萄糖殘基。D半纖維素：大量存在于植物木質(zhì)化部位，為多聚戊糖和多聚己糖的混合物。E幾丁質(zhì)（殼多糖）：為N-乙酰-D葡萄糖胺（葡萄糖的衍生糖），以（1-4）糖苷鍵縮合而成，結(jié)構(gòu)和功能與纖維素均相似。F瓊脂：在某些海藻（如石花菜屬）所含的多糖物質(zhì)，主要為多聚半乳糖、硫及鈣。（2）不均一多糖：指由不同類型的單體縮合而的多糖。如透明質(zhì)酸、硫酸軟骨素等。

18、二、脂類1脂酰甘油類脂酰甘油（脂酰甘油酯）：是脂肪酸和甘油通過酯鍵所形成的化合物。根據(jù)脂肪酸的數(shù)目，可分為單脂酰甘油、二脂酰甘油、三脂酰甘油（即甘油三酯、脂肪）。油一般是常溫下呈液態(tài)的脂肪；脂一般是常溫下呈固態(tài)的脂肪（1）脂肪酸：所有的脂肪酸都有一長的碳?xì)滏湥ㄒ跃€性為主，分枝或環(huán)狀的很少），其一端為一個羧基。在組織和細(xì)胞中，絕大多數(shù)的脂肪酸是以結(jié)合狀態(tài)存在，從動、植物、微生物中已分離的脂肪酸已有上百種。飽合脂肪酸：碳?xì)滏溨腥繛閱捂I的脂肪酸，如硬脂酸、軟脂酸等。不飽合脂肪酸：碳?xì)滏溨泻幸粋€或和個雙鍵，如油酸、亞油酸、亞麻酸等。（2）高等動植物脂肪酸的共性：A脂肪酸鏈長多為14-20個碳原子，

19、且都是偶數(shù)，以16或18最常見。B飽合脂肪酸中以軟脂酸、硬脂酸最為常見；不飽合脂肪酸中以油酸最為常見。C不飽合脂肪酸的溶點(diǎn)低于飽合脂肪酸；多存在于高等植物和低溫生活的動物中。 D高等動、植物的單不飽合脂肪酸的雙鍵位置一般在9-10碳原子之間，多不飽合脂肪酸中一個雙鍵位置一般也在9-10碳原子之間，另一個雙鍵位于第一個雙鍵和碳?xì)滏湹哪┒思谆g，且在兩個雙鍵之間常隔一個亞甲基（CH2），如亞油酸。E高等動、植物的不飽合脂肪酸，幾乎都有相同的幾何構(gòu)型，且都屬于順式，極少數(shù)為反式（如反-11-十八碳烯酸）F細(xì)菌所含的脂肪酸種類比高等動、植物少得多，在12-18個碳原子之間，且多為飽合脂肪酸。（3）必

20、需脂肪酸：把維持哺乳動物正常生長所需的，而機(jī)體又不能合成脂肪酸稱為必需脂肪酸，主要為亞油酸和亞麻酸，這兩種脂肪酸在植物中含量非常豐富。哺乳動物體內(nèi)花生四烯酸可由亞油酸合成，而它是合成前列腺素的必需前體物質(zhì)，植物中不含花生四烯酸。（4）脂肪酸的物理、化學(xué)性質(zhì)A皂化和皂化值當(dāng)將脂酰甘油與酸或堿共煮或經(jīng)脂酶作用時可發(fā)生水解，形成甘油和3個脂肪酸。皂化反應(yīng)：當(dāng)用堿水解脂酰甘油時，產(chǎn)生這一為脂肪酸的鹽類，即肥皂，此過程為皂化反應(yīng)。皂化值：指完全皂化1g油或脂所消耗的KOH的毫克數(shù)。此值用以評估油脂質(zhì)量，并可計算該油脂的分子量。B鹵化和碘值：鹵化反應(yīng)：油脂中的不飽合鍵可以與鹵族元素發(fā)生加成反應(yīng)，生成鹵代脂

21、肪酸，這一作用稱為鹵化反應(yīng)。碘值：100克油脂所能吸收的碘的克數(shù)。通過碘值計算油脂中不脂肪酸的雙鍵數(shù)目。酸值：中和1g油脂中的游離脂肪酸所消耗的KOH的毫克數(shù)，此值可反應(yīng)酸敗程度。C氫化：油脂中的不飽合鍵可以金屬鎳的催化下發(fā)生氫化反應(yīng)，這樣處理的油脂可防止酸敗。D酸敗和敗值酸敗：油脂在空氣中暴露過長時間會產(chǎn)生難聞的氣味，這種現(xiàn)象叫油脂的酸敗。酸敗的化學(xué)本質(zhì)是由于油脂水解（日光下可加速此過程）放出低分子量游離脂肪酸（如丁酸），經(jīng)氧化形成有臭味的醛或酮等物質(zhì)。不飽合脂肪酸的氧化產(chǎn)物（醛或酮）可聚合成膠膜狀的化合物，如桐油等可用作油漆即根據(jù)此原理。2磷脂酰甘油類（1）組成：磷脂酸：是各類甘油磷脂的母

22、體化合物，它是甘油C3的羥基（-OH）磷酸化；另外兩個羥基（-OH）為脂肪酸所酯化而成的。甘油磷脂：磷脂酸的磷酸再與氨基醇，如膽堿、乙醇胺、絲氨酸、肌醇縮合而成的化合物。天然存在甘油磷脂都屬L-構(gòu)型甘油磷脂有極性的頭部（含磷酸部分）和非極性尾部（脂肪酸部分），這種結(jié)構(gòu)特點(diǎn)使甘油磷脂溶于水時，除極少數(shù)形成真溶液外，絕大部分可自發(fā)形成微團(tuán)。（2）重要的甘油磷脂類化合物磷脂酰膽堿（卵磷脂）、磷脂酰乙醇胺（腦磷脂）、磷脂酰絲氨酸、磷脂酰肌醇、二磷脂酰甘油（心磷脂）。（3）生理功能：A維持正常生物膜的結(jié)構(gòu)和功能，類脂（主要為磷脂）約占膜重量的一半。B膽固醇可以在體內(nèi)轉(zhuǎn)變成多種類固醇激素、維生素D3及膽汁

23、酸等。3萜類化合物（1）萜類：不含脂肪酸，為異戊二烯的衍生物。萜類有的是線狀，有的是環(huán)狀。相連的異戊二烯有的是頭尾相連，也有的是尾尾相連。多數(shù)直鏈萜類的雙鍵為反式。（2）萜的分類：主要根據(jù)異戊二烯的數(shù)目來分類。（3）幾種萜類化合物：維生素A、E、K、胡蘿卜素、葉綠醇、天然橡膠等都屬于萜類；植物中多數(shù)萜類都具有特殊臭味，而是各類植物特有油類的主要成分。例如檸檬苦素、薄荷醇、樟腦依次是檸檬油、薄荷油、樟腦油的主要成分。4甾類（類固醇類）化合物甾類（類固醇類）：也為異戊二烯的衍生物，基本結(jié)構(gòu)為環(huán)戊烷多氫菲。固醇類（甾醇類）：為甾類化合物，其特點(diǎn)為甾核的第3位上有一個羥基（-OH），在第17位上有一個

24、分支的碳?xì)滏湣？陀^存在又可分為固醇和固醇衍生物兩大類。（1）固醇類：膽固醇（2）固醇衍生物：A膽汁酸：肝臟合成，可從膽汁中分離得到。人的膽汁中有三種不同的膽汁酸。大多數(shù)脊椎動物的膽汁中，膽酸與甘氨酸?；前彼峤Y(jié)合成甘氨膽酸或牛磺膽酸，這是膽汁苦的主要原因。膽酸可與脂肪或其它脂類（如膽固醇、胡蘿卜素）形成鹽類，因此它是很好的乳化劑，降低不和油脂的表面張力，使腸腔內(nèi)油脂乳化成微粒，以增加油脂與消化液中的脂肪酶的接觸面積，便于油脂消化吸收。B維生素D2、D3 C各種甾醇類激素：性激素、腎上腺皮質(zhì)激素等。D強(qiáng)心苷：有使心搏減慢，強(qiáng)度增加的作用。主要從玄參科及百合科的植物中提取，最常見強(qiáng)心苷是洋地黃毒素，

25、它存在于洋地黃植物的葉子中；蟾蜍分泌蟾毒素也有類似的藥用效果。5蠟：是不溶于水的固體，是高級脂肪酸（蠟酸）和長鏈、脂肪族一羥基醇（蠟醇）或固醇所形成的酯。6血脂：血漿中脂類總稱為血脂。正常人空腹時含脂類情況為：總膽固醇：100-200mg%（每100ml血液中含100-200mg）；甘油三酯：20-110mg%；磷脂：110-210mg%。血漿中的脂類不是以游離的狀態(tài)存在，而是以與蛋白質(zhì)結(jié)合成脂蛋白的形式存在的，由于脂蛋白具有親水性，從而有利于脂類的轉(zhuǎn)運(yùn)。用超速離心法可把不同的脂蛋白分離成五類：乳糜微粒（CM，轉(zhuǎn)運(yùn)外源性脂肪）、極低密度脂蛋白（VLDL，轉(zhuǎn)運(yùn)內(nèi)源性脂肪）、低密度脂蛋白（LDL，

26、轉(zhuǎn)運(yùn)膽固醇和磷脂）、高密度脂蛋白（HDL，轉(zhuǎn)運(yùn)磷脂和膽固醇）、極高密度脂蛋白（VHDL，轉(zhuǎn)運(yùn)游離脂肪酸）。7在生化反應(yīng)中重要的酸：丙酮酸、檸檬酸、異檸檬酸、-酮戊二酸、琥珀酸、延胡索酸（丁二酸）、L-蘋果酸、草酰乙酸、乙醛酸等。 三、蛋白質(zhì)、酶與維生素（一）蛋白質(zhì)1蛋白質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)單位氨基酸及其分類從各種生物體中發(fā)現(xiàn)的氨基酸已有180種?；景被幔褐?0種直接參與蛋白質(zhì)組成的氨基酸；非蛋白質(zhì)氨基酸：180多種天然氨基酸大多數(shù)是不參與蛋白質(zhì)組成的，這些氨基酸被稱為非蛋白質(zhì)氨基酸。（1）通式：從蛋白質(zhì)水解物中分離出來的常見氨基酸有20種，除脯氨酸外，這些氨基酸在結(jié)構(gòu)上的共同點(diǎn)是與羧基相鄰的-碳原

27、子上都有一個氨基，因而稱為- 氨基酸 。- 氨基酸除甘氨酸外，其-碳原子都為一個不對稱碳原子，因此都具有旋光性，且生物體內(nèi)的-氨基酸均為L-型。（2）基本氨基酸的簡寫符號（三字符）（3）基本氨基酸的R基（4）基本氨基酸的分類按基本氨基酸R基的化學(xué)結(jié)構(gòu)分類：脂肪族氨基酸A含一氨基一羧基的中性氨基酸B含羥基氨基酸C含硫氨基酸D 含酰胺基氨基酸E含一氨基、二羧基的酸性氨基酸F含二氨基、一羧基的堿性氨基酸芳香族氨基酸雜環(huán)族氨基酸按基本氨基酸R基的極性分類： 非極性氨基酸不帶電荷的氨基酸帶正電荷的氨基酸帶負(fù)電荷的氨基酸（5）非蛋白質(zhì)氨基酸：-丙氨酸（輔酶A或HS-CoA）、-氨基丁酸（抑制性神經(jīng)遞質(zhì)）、

28、L-瓜氨酸、L-鳥氨酸（參與尿素循環(huán)）等。2氨基酸的理化性質(zhì)：（1）氨基酸的晶體為離子晶格過去長期認(rèn)為氨基酸的晶體或在水溶液中是以不解離的中性分子存在的。后來發(fā)現(xiàn)氨基酸晶體的熔點(diǎn)很高，一般在200攝氏度以上，此外還發(fā)現(xiàn)氨基酸能使水的介電常數(shù)增高，而一般的有機(jī)化合物如酒精、丙酮使水的介電常數(shù)降低的。如果氨基酸在晶體或水中主要是以兼性離子（偶極離子）存在，而不帶電荷的分子為數(shù)極少，那么上述兩個現(xiàn)象就易解釋了。即：氨基酸晶體是以離子晶格組成，像氯化鈉晶體一樣，維持晶格中質(zhì)點(diǎn)的作用力是異性電荷間的吸引，而不象分子晶格那樣以范德華力來維系，這種靜電引力要比范力強(qiáng)得多。（2）氨基酸在水溶液中具兩性解離氨基

29、酸完全質(zhì)子化時，可以看成為多元酸：側(cè)鏈不解離的中性氨基酸可看為二元酸；側(cè)鏈解離的酸性氨基酸和堿性氨基酸可看為三元酸。A等電點(diǎn)（pI）：指水溶液中，氨基酸分子凈電荷為0時的溶液PH值。在等電點(diǎn)時，氨基酸在電場不向正極也不向負(fù)極移動，都處于兼性離子狀態(tài)，少數(shù)解離為陽離子和陰離子，但解離成陽離子和陰離子的數(shù)目和趨勢相等。B等電點(diǎn)的計算：對側(cè)鏈不解離的中性氨基酸，其等電點(diǎn)是它的pK，1（表觀解離常數(shù)）和pK，2的算術(shù)平均值。對側(cè)鏈解離的酸性或堿性氨基酸，其等電點(diǎn)是其兼性離子兩邊的pK，值的算術(shù)平均值。C等電點(diǎn)對氨基酸分子電荷數(shù)的影響：pH>pI 氨基酸帶凈負(fù)電荷，因此在電場中將向正極移動。pH=

30、pI 氨基酸帶凈電荷為0，因此在電場中將向不移動。pH<pI 氨基酸帶凈正電荷，因此在電場中將向負(fù)極移動。（3）氨基酸的紫外吸收能力參與蛋白質(zhì)組成的20種氨基酸，在可見光區(qū)都沒有光吸收，但在遠(yuǎn)紫外光區(qū)（<220nm）均有光吸收。在近紫外光區(qū)（220-300nm）只有酪氨酸、苯丙氨酸和色氨酸有吸收光的能力。因為它們的R基含有苯環(huán)共軛雙鍵系統(tǒng)。酪氨酸的最大光吸收波長為275nm（苯酚基）、苯丙氨酸為257nm（苯基）、色氨酸為280nm（吲哚基）。蛋白質(zhì)由于含有這些氨基酸，所以也有紫外吸收能力，一般最大光吸收在280nm波長處，可利用蛋白質(zhì)的這個特點(diǎn)方便地測定蛋白質(zhì)的含量。（4）與茚三

31、酮反應(yīng)在弱酸性溶液中茚三酮與-氨基酸共熱，引起氨基酸氧化脫氨、脫羧反應(yīng)，最后茚三酮與反應(yīng)產(chǎn)物，即氨和還原茚三酮發(fā)生作用，生成紫色物質(zhì)，利用這個反應(yīng)可以定性或定量地測定各種氨基酸。兩個亞氨基酸，即脯氨酸和羥脯氨酸與茚三酮反不釋放氨，而直接生成黃色化合物。3氨基酸混合物的分析分離簡介（1）分配層析的一般原理層析的方法雖很多，但原理都有是一樣的。所有的層析系統(tǒng)通常都有由兩個相組成，一個為固定相，一個為流動相?；旌衔镌趯游鱿到y(tǒng)中的分離決定于該混合物的組分在這兩相中的分配情況。物質(zhì)分配在液相-液相系統(tǒng)、液相-氣相系統(tǒng)、氣相-氣相系統(tǒng)中均可發(fā)生。分配系數(shù)：當(dāng)一種溶質(zhì)在兩種一定的互不相溶的溶劑中分配時，在一

32、定溫度下達(dá)到平衡后，溶質(zhì)在兩相中的濃度比值為一常數(shù)，即為分配系數(shù)。利用層析分離混合物，如氨基酸時，其先決條件是各種氨基酸成分的分配系數(shù)要有差異哪怕是很小的差異也可。一般差異越大，越容易分開。層析原理：以逆流分配為例結(jié)論：在層析過程中，分配系數(shù)大的物質(zhì)移動快；分配系數(shù)小的物質(zhì)移動慢。（2）舉例：柱層析濾紙層析離子交換層析：強(qiáng)酸型陽離子交換樹脂，帶正電的氨基酸與樹脂交換而被“掛”在樹脂上，從而使其移動得慢，氨基酸被洗出的順序一般為：酸性氨基酸、中性氨基酸、堿性氨基酸。4蛋白質(zhì)的化學(xué)結(jié)構(gòu)組成及其分類（1）蛋白質(zhì)的化學(xué)結(jié)構(gòu)（2）蛋白質(zhì)的分類：生物界蛋白質(zhì)的種類估計在1010-1012數(shù)量級。造成種類如

33、此多的原因是20種參與蛋白質(zhì)組成的氨基酸肽鏈中的排列順序不同引起的。如20種氨基酸組成的20肽，其順序異構(gòu)體為20！=2×1018按組成的化學(xué)成分為A簡單蛋白質(zhì)：完全由氨基酸構(gòu)成的蛋白質(zhì)，如核糖核酸酶、胰島素等。B結(jié)合蛋白質(zhì)：除了蛋白質(zhì)部分外，還有非蛋白質(zhì)成分，這種成分稱輔基（或配基），這種蛋白質(zhì)叫結(jié)合蛋白質(zhì)，結(jié)合蛋白質(zhì)按其輔基進(jìn)行分類。按蛋白質(zhì)分子的形狀分為A球狀蛋白質(zhì)：分子對稱性佳，溶解度較好，能結(jié)晶，大多數(shù)蛋白質(zhì)屬此類型。B纖維狀蛋白質(zhì)：分子對稱性差，溶解度較差，呈細(xì)棒狀或纖維狀，又可分為：可溶性纖維狀蛋白質(zhì)，如肌球蛋白、血纖維蛋白原；不可溶性纖維狀蛋白質(zhì)，主要生理功能是在生物

34、體內(nèi)作為結(jié)構(gòu)成分存在，如膠原、彈性蛋白、角蛋白、絲心蛋白等。按蛋白質(zhì)的生物功能分為酶蛋白、結(jié)構(gòu)蛋白、載體蛋白、受體蛋白、防御蛋白（免疫球蛋白）、營養(yǎng)和貯存蛋白、收縮蛋白、運(yùn)動蛋白等。5蛋白質(zhì)的大小與分子量蛋白質(zhì)的分子量變化很大，一般在6000-106道爾頓。確定蛋白質(zhì)的分子量的簡單方法（1）凱氏定氮法：蛋白質(zhì)含量=蛋白氮×6.25蛋白質(zhì)元素組成特點(diǎn)：蛋白質(zhì)的平均含氮量為16%，這是凱氏定氮法的計算基礎(chǔ)，式中的6.25為16%的倒數(shù)，即為1g氮所代表的蛋白質(zhì)量。（2）含輔基的簡單蛋白質(zhì)，用110除它的分子量即可估計其氨基酸殘基的數(shù)目。因為，蛋白質(zhì)中20種氨基酸的平均分子量為138，但在

35、多數(shù)蛋白質(zhì)中較小的氨基酸占優(yōu)勢，因此其平均分子量接近128，又因為每形成一個肽鍵將除去一分子水的分子量（18），所以氨基酸殘基的平均分子量為110。6蛋白質(zhì)的構(gòu)象 蛋白質(zhì)的生物學(xué)功能決定于它的高級結(jié)構(gòu)，而蛋白質(zhì)的高級結(jié)構(gòu)由它的一級結(jié)構(gòu)，即氨基酸的順序決定。天然存在的蛋白質(zhì)總是處于熱力學(xué)最穩(wěn)定的狀態(tài)。蛋白質(zhì)的構(gòu)象：每一種天然蛋白質(zhì)都有自己特有的空間結(jié)構(gòu)，這各空間結(jié)構(gòu)通常稱為蛋白質(zhì)的構(gòu)象。為了表示蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的不同組織層次，一般采用下列的專門術(shù)語：（1）一級結(jié)構(gòu)：指多肽鏈共價主鏈中氨基酸的排列順序。共價主鏈：肽鏈?zhǔn)怯梢?guī)則單位重復(fù)排列而成，稱為共價主鏈。各肽鏈中共價主鏈都是一樣的，差異在于R基的順序，

36、即氨基酸的順序。肽鍵和肽平面：肽鍵：由于肽鍵中氮原子的孤對電子對與相鄰羰基之間的相互作用，表現(xiàn)出高穩(wěn)定性。X-射線衍射分析證明，CN單鍵有40%的雙鍵性質(zhì)，C=O雙鍵有40%的單鍵性質(zhì)。肽鏈中肽鍵都為反式構(gòu)型。重要的特例是：含脯氨酸的肽鍵，其構(gòu)型可以反式的，也可以是順式的，因此脯氨酸側(cè)鏈的四氫吡絡(luò)環(huán)引起的空間位阻消去了反式構(gòu)型的優(yōu)勢。肽平面：多肽主鏈上的肽鍵CN具有雙鍵性質(zhì)而不能自由旋轉(zhuǎn)，結(jié)果肽鍵的所有4個碳原子和與之相連的兩個-碳原子（C）都處于同一個平面內(nèi)，此剛性結(jié)構(gòu)的平面稱為肽平面。肽鏈主鏈上只有-碳原子連接的兩個鍵（如CN1，CC2）是單鍵，可以自由旋轉(zhuǎn)。氨基酸殘基：多肽鏈中的每一個氨

37、基酸單位叫做氨基酸殘基，因為在形成肽鍵時丟失了一分子水。多肽鏈順序及命名：對直鏈多肽而言，規(guī)定從肽鏈的氨基末端（N-端）的氨基酸殘基開始命名，書寫時，也通常把氨基末端氨基酸寫在左面，羧基末端（C-端）氨基酸寫在右面。肽的顯色反應(yīng)肽的化學(xué)反應(yīng)也和氨基酸一樣，游離的-氨基、-羧基和R基可以發(fā)生與氨基酸中的相應(yīng)的基團(tuán)類似的反應(yīng)。A與茚三酮的反應(yīng)：NH2末端的氨基酸也能與茚三酮發(fā)生定量反應(yīng)，生成紫色物質(zhì)。這一反應(yīng)廣泛用于肽的定性和定量測定。B雙縮脲反應(yīng)：是肽和蛋白質(zhì)所特有的，此反應(yīng)氨基酸不能進(jìn)行。一般含有兩個或兩個以上的肽鍵的化合物與堿性硫酸銅溶液都發(fā)生雙縮脲反應(yīng)而生成紫紅色或藍(lán)紫色復(fù)合物，利用這個反

38、應(yīng)借助分光光度計可以測定蛋白質(zhì)的含量。一級結(jié)構(gòu)舉例：天然存在的活性肽（如谷胱甘肽等）、牛胰島素、胰島素原的激活。（2）二級結(jié)構(gòu)：指多肽鏈借氫鍵排列成沿一維方向具有周期性結(jié)構(gòu)的構(gòu)象，如-螺旋、-折疊片、-轉(zhuǎn)角等。使多肽鏈發(fā)生折疊的主要動力：一是疏水相互作用，這種相互作用使暴露在溶劑中的疏水基團(tuán)降低至最少程度；二是處于伸展?fàn)顟B(tài)的多肽鏈和周圍水分子之間形成的氫鍵。蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)主要有以下方式：A-螺旋：蛋白質(zhì)中最常見，含量最豐富的二級結(jié)構(gòu)，且?guī)缀醵际怯沂值?，因為右手螺旋比左手螺旋穩(wěn)定。-螺旋中的氫鍵是由肽鍵上的NH上的氫與它后面（N端）第四個殘基上的C=O氧之間形成的。-螺旋由于它的構(gòu)象具有規(guī)則結(jié)

39、構(gòu)，從而引起肽鏈折疊中的協(xié)同性，即一旦形成了一圈-螺旋，隨后逐個殘基的加入就會變得更加容易而迅速，這是因為第一圈螺旋成為安裝相繼的螺旋殘基所需的模板。一條多肽鏈能否形成-螺旋，以及這條多肽鏈?zhǔn)欠穹€(wěn)定，與它的氨基酸的組成與排列順序有極大的關(guān)系，如R基的大?。ㄝ^小易）、R基是否帶有電荷（不帶電荷易）、多肽鏈中是否存在脯氨酸及羥脯氨酸（有則-螺旋被中斷，形成“結(jié)節(jié)”）等。B-折疊：蛋白質(zhì)中常見的二級結(jié)構(gòu)。兩條或多條幾乎完全伸展的多肽鏈側(cè)向聚集在一起，相鄰肽鏈主鏈上的NH和C=O之間形成有規(guī)則的氫鍵，這樣的多肽構(gòu)象就是-折疊。-折疊有兩種類型，一種是平行式，即所有肽鏈的N端都在同一方向；另一種是反平行

40、式，肽鏈的極性一順一倒，N端間隔同向。C-轉(zhuǎn)角：又叫回折、-彎曲等，多數(shù)位于球狀蛋白分子的表面，因為在這里改變多肽鏈的方向阻力較小。有三種類型，共同特點(diǎn)為：每種類型都有4個氨基酸殘基，且彎曲處的第一個殘基的C=O和第四個殘基的NH之間形成氫鍵，從而形成不很穩(wěn)定的環(huán)形結(jié)構(gòu)。 二級結(jié)構(gòu)的預(yù)測：二級結(jié)構(gòu)決定于一級結(jié)構(gòu)中相鄰氨基酸殘基的短程順序及其種類。每種氨基酸形成各種二級結(jié)構(gòu)時，它們的傾向性是不同的。超二級結(jié)構(gòu)：蛋白質(zhì)中，特別是在球狀蛋白中，由若干相鄰的二級結(jié)構(gòu)單元（即-螺旋、-折疊、-轉(zhuǎn)角）組合在一起，彼此相互作用，形成有規(guī)則、空間上能辨認(rèn)的二級結(jié)構(gòu)組合體，充當(dāng)三級結(jié)構(gòu)的構(gòu)件，稱為超二級結(jié)構(gòu)。已

41、知的超二級結(jié)構(gòu)有三種組合形式：（）、（）、（）纖維狀蛋白質(zhì)舉例：角蛋白、膠原蛋白、彈性蛋白、肌球蛋白、肌動蛋白（3）三級結(jié)構(gòu)：指多肽鏈借助各種次級鍵（非共價鍵）盤繞成具有特定肽鏈走向、呈緊密球狀構(gòu)象，在三級結(jié)構(gòu)中，除了屬于二級結(jié)構(gòu)的-螺旋、-折疊片等規(guī)則構(gòu)象外，還有無規(guī)則的松散肽段。三級結(jié)構(gòu)決定于一級結(jié)構(gòu)中氨基酸的長程順序及其種類。多肽鏈轉(zhuǎn)彎的形成和這些轉(zhuǎn)彎的方向、角度都決定于能產(chǎn)生特異轉(zhuǎn)彎的氨基酸殘基的精確位置。三級結(jié)構(gòu)是多肽鏈上各個單鍵的旋轉(zhuǎn)自由度受各種限制的總結(jié)果，這些限制包括肽鍵的平面性質(zhì)、CN，CC旋轉(zhuǎn)的許可角度、肽鏈中疏水基和親水基的數(shù)目和位置、帶正負(fù)電荷的R基數(shù)目位置、溶劑溶質(zhì)的

42、性質(zhì)等等。三級結(jié)構(gòu)決定于它的氨基酸順序這一結(jié)論最直接的證據(jù)是蛋白質(zhì)的可逆變性實(shí)驗，例如：60年代White等做的牛胰核糖核酸酶復(fù)性的經(jīng)典實(shí)驗維系蛋白質(zhì)三級結(jié)構(gòu)的作用力鹽鍵、氫鍵、范德華力、疏水相互作用、二硫鍵等。二硫鍵（SS）二硫鍵在維持蛋白質(zhì)的空間構(gòu)象及維持蛋白質(zhì)的生物活性方面上起重要作用。二硫鍵也叫二硫橋，存在同一條肽鏈中（鏈內(nèi)二硫鍵），也可存在于不同的肽鏈間（鏈間二硫鍵），它多在-轉(zhuǎn)角附近。二硫鍵是由兩個半胱氨酸中的兩個巰基（-SH）相連而成。從牛胰核糖核酸酶復(fù)性實(shí)驗可知，在二硫鍵形成之前，蛋白質(zhì)分子已產(chǎn)生了它特有的三級結(jié)構(gòu)，即二硫鍵在三級結(jié)構(gòu)的產(chǎn)生上不是必須的，但可起到穩(wěn)定此三級結(jié)構(gòu)的

43、作用。球狀蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu)及結(jié)構(gòu)域結(jié)構(gòu)域：又稱轄區(qū)，它也是蛋白質(zhì)三維折疊中的一個層次。多肽鏈?zhǔn)紫仁窃谙噜彽陌被釟埢g形成有規(guī)則二級結(jié)構(gòu)，然后相鄰的二級結(jié)構(gòu)片段形成超二級結(jié)構(gòu)，在此基礎(chǔ)上，多肽鏈折疊成近乎球狀的、相對獨(dú)立的三維實(shí)體，叫結(jié)構(gòu)域。對較大的蛋白質(zhì)或亞基，多肽鏈往往兩個或兩個以上結(jié)構(gòu)域構(gòu)成其三級結(jié)構(gòu)；對于較小的蛋白質(zhì)分子或亞基而言，結(jié)構(gòu)域與三級結(jié)構(gòu)往往是同一結(jié)構(gòu)。從結(jié)構(gòu)形成角度看，一條長的多肽鏈，先分別折疊成幾個相對獨(dú)立的區(qū)域，再締合成三級結(jié)構(gòu)要比整條多肽鏈直接折疊成三級結(jié)構(gòu)更為合理，易行。三級結(jié)構(gòu)舉例：肌紅蛋白D寡聚蛋白質(zhì)及其四級結(jié)構(gòu)：四級結(jié)構(gòu)：很多蛋白質(zhì)以三級結(jié)構(gòu)的球狀蛋白通過非共

44、價鍵彼此締合在一起形成聚集體，這就是蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu)。亞基：又稱單體，四級結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)中每個球狀蛋白質(zhì)稱為亞基或亞單位，亞基一般中人是一條多肽鏈，但有的亞基由二條或多條肽鏈通過二硫鍵連接而成。單體蛋白質(zhì)：無四級結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)，如肌紅蛋白、溶菌酶等。寡聚蛋白質(zhì)：是由兩條或更多條多肽鏈（亞基）組成的蛋白質(zhì)，叫寡聚蛋白質(zhì)。別構(gòu)蛋白質(zhì)和別構(gòu)效應(yīng)別構(gòu)蛋白質(zhì)：又叫調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)，為寡聚蛋白質(zhì)，分子中每個亞基都有活性部位或者還有別構(gòu)部位（調(diào)節(jié)部位）。如天冬氨酸轉(zhuǎn)氨甲酰酶，活性部位與別構(gòu)部位分屬不同的亞基。別構(gòu)效應(yīng)：別構(gòu)蛋白質(zhì)具有別構(gòu)效應(yīng)，指蛋白質(zhì)與配基結(jié)合后，蛋白質(zhì)通過改變構(gòu)象，進(jìn)而改變蛋白質(zhì)（如血紅蛋白、別構(gòu)酶

45、等）生物活性的現(xiàn)象。四級結(jié)構(gòu)舉例：血紅蛋白的結(jié)構(gòu)、抗體7蛋白質(zhì)的變性與復(fù)性（1）蛋白質(zhì)的變性作用：天然蛋白質(zhì)分子受到某些物理、化學(xué)等因素的影響，引起蛋白質(zhì)分子中次級鍵被破壞，使蛋白質(zhì)分子從有序緊密的構(gòu)象變?yōu)闊o序而松散的構(gòu)象，即構(gòu)象改變至解體的現(xiàn)象。變性不涉及共價（肽鍵和二硫鍵等）的斷裂，一級結(jié)構(gòu)保持完好。變性是一個協(xié)同過程，變性過程是在變性劑很窄濃度范圍內(nèi)；或很窄的PH范圍內(nèi)，或或很窄的溫度間隔內(nèi)突然發(fā)生的。（2）引起蛋白質(zhì)變性因素有：物理因素：熱、紫外線照射、高壓和表面張力等；化學(xué)因素：有機(jī)溶劑、脲、胍、酸、堿等。（3）變性過程中蛋白質(zhì)的變化：蛋白質(zhì)內(nèi)部一些側(cè)鏈基團(tuán)暴露，如疏水基團(tuán)外露等。蛋

46、白質(zhì)理化性質(zhì)改變，如溶解度下降，蛋白質(zhì)分伸展，不對稱性增加等。生物化學(xué)性質(zhì)的改變：更易被蛋白水解酶分解等。生物活性的喪失：生物活性喪失是蛋白質(zhì)變性的主要特征。有時空間結(jié)構(gòu)只有輕微的局部變化，甚至這些變還沒有影響物理化學(xué)性質(zhì)時，生物活性就已經(jīng)喪失了。蛋白質(zhì)的復(fù)性：當(dāng)變性因素除去后，有些變性的蛋白質(zhì)又可重新回復(fù)到天然構(gòu)象，這一現(xiàn)象稱為復(fù)性。8蛋白質(zhì)的性質(zhì)及其分離方法（1）蛋白質(zhì)的酸堿性質(zhì)在蛋白質(zhì)分子末端有游離的-氨基和-羧以及R基側(cè)鏈上的各種功能基團(tuán)，因此蛋白質(zhì)的很多物理化學(xué)性質(zhì)與氨基酸是相同的，如蛋白質(zhì)也是一類兩性化合物；也可把它看成多價離子，也有等電點(diǎn)（pI）等。（2）蛋白質(zhì)的膠體性質(zhì)與沉淀蛋

47、白質(zhì)溶液屬于膠體溶液根據(jù)分散程度可以把分散系統(tǒng)分成三類：分散相質(zhì)點(diǎn)小于1nm的為真溶液；大于100nm的為懸濁液；介于1-100nm的為膠體溶液。分散相質(zhì)點(diǎn)在膠體系統(tǒng)中保持穩(wěn)定，需用要具備三個條件：一是分散相的質(zhì)點(diǎn)在1-100nm間；二是分散相質(zhì)點(diǎn)帶有同種電荷互相排斥，不易產(chǎn)生沉淀；三是分散相質(zhì)點(diǎn)能與溶劑形成溶劑化層，如水分層，質(zhì)點(diǎn)有了水化層，相互不易靠近而沉淀。蛋白質(zhì)溶液屬于膠體溶液，和一般的膠體系統(tǒng)一樣也有布朗運(yùn)動、丁達(dá)爾現(xiàn)象以及不能通過半透膜等特性。蛋白質(zhì)分子的質(zhì)點(diǎn)大小、周圍的雙電層和水化層是穩(wěn)定蛋白質(zhì)膠體系統(tǒng)的主要因素。任何影響這些條件的因素都有會影響蛋白質(zhì)溶液的穩(wěn)定性，而使蛋白質(zhì)發(fā)生

48、沉淀。沉淀蛋白質(zhì)有以下幾種方法：A鹽析法：向蛋白質(zhì)溶液中加入大量的中性鹽（如氯經(jīng)鈉、硫酸鈉等），使蛋白質(zhì)脫去水化層而沉淀，這種方法一般會使蛋白質(zhì)變性。B有機(jī)溶劑沉淀法：向蛋白質(zhì)溶液中加入一定量的極性有機(jī)溶劑（如乙醇、丙酮），使蛋白質(zhì)脫去水化層的同時也降低溶劑介電常數(shù)，從而使蛋白質(zhì)沉淀。C重金屬鹽沉淀法：當(dāng)溶液pH大于等電點(diǎn)時，蛋白質(zhì)顆粒帶負(fù)電，這樣就易為重金屬離子結(jié)成不溶性鹽而沉淀。D生物堿試劑和某些酸類沉淀法：當(dāng)溶液pH小于等電時，蛋白質(zhì)顆粒帶正電荷，易與生物堿試劑與酸根離子生成溶性鹽而沉淀 。E加熱變性沉淀法：當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)處于等電點(diǎn)，加熱凝固最完全和最迅速。（3）蛋白質(zhì)混合物的分離方法簡介可根

49、據(jù)蛋白質(zhì)分子的大小、溶解度、電荷性質(zhì)與數(shù)量、吸附性質(zhì)及對其它分子的生物學(xué)親和力的不同，對蛋白質(zhì)混合物進(jìn)行分離。根據(jù)蛋白質(zhì)的分子大小進(jìn)行分離A透析：利用蛋白質(zhì)分不能通過半透膜的性質(zhì)進(jìn)行分離，常用的半透膜是玻璃紙、火棉紙等。B超過濾：也是利用蛋白質(zhì)分不能通過半透膜的性質(zhì)，用壓力或離心機(jī)，強(qiáng)行使水和其它小溶質(zhì)分通過半透膜，而蛋白質(zhì)留在膜上。C密度梯度離心：蛋白質(zhì)顆粒的沉降不僅決定于它的大小，還決定于它的密度。如果蛋白質(zhì)顆粒在具有密度梯度的介質(zhì)中離心時，質(zhì)量和密度大的顆粒比質(zhì)量和密度小的顆粒沉降得快，并且每種蛋白質(zhì)顆粒沉降到與自身密度相等的介質(zhì)梯度時，即停止不前，最后各種蛋白質(zhì)在離心管（常用塑料的）中

50、被分離成各自獨(dú)立的區(qū)帶。分成區(qū)帶的蛋白質(zhì)可以在管底刺一小也放出，分部收集，每個組分進(jìn)行小樣分析以確定區(qū)帶位置。常用的密度梯度有蔗糖梯度、聚蔗糖梯度等。D凝膠過濾（分子排阻法、分子篩層析）這是根據(jù)分子大小分離蛋白質(zhì)混合物最有效的方法之一，其原理實(shí)際上是一種層析法。凝膠過濾所用的介質(zhì)是凝膠珠，經(jīng)常使用的凝膠有交聯(lián)葡萄糖、聚丙烯酰胺凝膠和瓊脂糖等，在凝膠珠的內(nèi)部是多孔的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。分子大小不同的蛋白質(zhì)混合物流經(jīng)凝膠層析柱時，比凝膠網(wǎng)孔大的分子不能進(jìn)入珠內(nèi)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，而被排阻在凝膠珠之外，而比凝膠網(wǎng)孔小的分子則能自由進(jìn)出珠內(nèi)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，這樣當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)混合物隨著溶劑在層析柱中下行時，分子越小蛋白質(zhì)的在下行過程中

51、所走的距離越長，下行的速度越慢。結(jié)果大分子物質(zhì)先被洗脫下來，小分子物質(zhì)后被洗脫下來。根據(jù)蛋白質(zhì)的溶解度進(jìn)行分離影響蛋白質(zhì)溶解度的因素主要有：pH值、離子強(qiáng)度（鹽濃度）、介電常數(shù)、溫度。通過改變上述某些條件，使混合物中某種蛋白質(zhì)的溶解度發(fā)生改變，從而達(dá)到分離的目的。A、 制蛋白質(zhì)溶液的pH值等電點(diǎn)沉淀當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)處于等于其等電點(diǎn)的介質(zhì)環(huán)境中時，蛋白質(zhì)的凈電荷數(shù)為0，由于相鄰蛋白質(zhì)分子之間的靜電斥力消失而發(fā)生沉淀。利用不同的蛋白質(zhì)分子具有不同的等電點(diǎn)，且蛋白質(zhì)在等電點(diǎn)時溶解度最小的原理，控制蛋白質(zhì)溶液的pH值，使其等于某一蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)對該蛋白質(zhì)的沉淀及分離；這樣沉淀下來的蛋白質(zhì)保持了天然構(gòu)

52、象，在其非等電點(diǎn)的pH介質(zhì)環(huán)境下能重新溶解。B蛋白質(zhì)的鹽溶和鹽析中性鹽對球狀蛋白的溶解度有明顯的影響。鹽溶及其機(jī)理：低濃度時，中性鹽可以增加蛋白質(zhì)的溶解度，這種現(xiàn)象稱為鹽溶。原因是:蛋白質(zhì)分子與某種鹽類離子結(jié)合后，帶電表層使蛋白質(zhì)分子間彼此排斥，同時蛋白質(zhì)分子與水分子間的相互作用加強(qiáng)，從而溶解度增加。同樣濃度的二價離子的中性鹽與單價離子的中性鹽相比，兩價離子的鹽溶效果要大得多。鹽析及其機(jī)理：當(dāng)溶液的離子強(qiáng)度增加到一定數(shù)值時，蛋白質(zhì)的溶解度開始下降。當(dāng)離子強(qiáng)度增加到足夠大時，如飽和或半飽和的程度，很多蛋白質(zhì)可以從水溶液中沉淀出來。原因是：大量中性鹽的加入，使水的活度降低，自由水轉(zhuǎn)變?yōu)辂}離子的水化

53、水，從而降低蛋白質(zhì)的極性基團(tuán)與水分子間的相互作用，破壞了蛋白質(zhì)分子的水化層。C有機(jī)溶劑分級法：在一定的溫度、pH值、離子強(qiáng)度條件下，可通過控制有機(jī)溶劑的濃度，達(dá)到分離蛋白質(zhì)的目的。有機(jī)溶劑不僅能引起蛋白質(zhì)沉淀，同時使蛋白質(zhì)變性，如果先將有機(jī)溶劑冷卻到-40到-60，然后在不斷攪拌下，一滴一滴加入有機(jī)溶劑以防局部濃度過高，便可以解決變性問題。D溫度在一定溫度范圍內(nèi)（0-40），大部分球狀蛋白質(zhì)的溶解度隨溫度的升高而增加。也有例外，如人的血紅蛋白。在40-50以上，大部分蛋白質(zhì)開始變性。根據(jù)蛋白質(zhì)所帶電荷數(shù)不同進(jìn)行分離A電泳：在外電場的作用下，帶電顆粒（如不處于等電點(diǎn)的蛋白質(zhì)分子）將向與其電性相反

54、的電極移動，這種現(xiàn)象為電泳。帶電顆粒在電場中的泳動速度主要決定于它所帶的凈電荷量以及顆粒的大小和形狀。B、離子交換層析：方法前已講過。（二）酶和維生素人類已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的酶在3000種以上。一特點(diǎn)：1酶與一般化學(xué)催化劑的共同特點(diǎn)：改變化學(xué)反應(yīng)速度、不改變化學(xué)反應(yīng)的平衡點(diǎn)、可降低化學(xué)反應(yīng)的活化能。2酶作為生物催化劑的特點(diǎn)：高效性、專一性、酶易失活、酶的催化活力與輔基、輔酶及金屬離子密切相關(guān)、酶活力可調(diào)控（包括激活劑調(diào)節(jié)、抑制劑調(diào)節(jié)、共價修飾調(diào)節(jié)、反饋調(diào)節(jié)、酶原激活、激素控制等方式）。二酶的化學(xué)本質(zhì)及分類1酶是具有催化能力的蛋白質(zhì)。2酶的組成成分（1）由簡單蛋白質(zhì)形成的酶：這類酶不含輔助因子，其活性僅僅

55、決定于它的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，如脲酶、蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶及核糖核酸酶等。（2）由結(jié)合蛋白質(zhì)形成的酶：這類酶只有在結(jié)合了非蛋白質(zhì)組分（輔助因子）后，才表現(xiàn)出酶的活性，其酶蛋白與輔助因子結(jié)合后所形成的復(fù)合物稱為“全酶”，即全酶=酶蛋白+輔助因子。輔助因子包括金屬離子與或有機(jī)化合物，如：輔酶：指與酶蛋白松弛結(jié)合的輔助因子，可用透析等方法將從全酶中除去。輔基：指以共價鍵和酶蛋白較牢固地結(jié)合在一起的輔助因子，不易透析除去。如細(xì)胞色素氧化酶中的鐵卟啉輔基。蛋白輔酶：指以蛋白質(zhì)作為酶的輔助因子，一般起傳遞電子、原子、某些基團(tuán)作用。 在催化反應(yīng)中，酶蛋白與輔助因子的作用不同，酶反應(yīng)的專一性取決于酶蛋白本身，而輔助

56、因子本身無催化作用，但可直接對電子、原子、或某些基團(tuán)（如酰基等）起傳遞作用。3按酶蛋白分子的特點(diǎn)分類：（1）單體酶：只有一條多肽鏈，屬于這一類的酶很少，一般為水解酶類，如溶菌酶、胰蛋白質(zhì)酶等。（2）寡聚酶：由幾個甚至幾十個亞基組成，有的酶其亞基都相同，有的酶則不同，如磷酸化酶a、3-磷酸甘油醛脫酶。（3）多酶體系：是由幾種酶彼此嵌合形成的復(fù)合體，常常在一個連續(xù)的反應(yīng)鏈中起作用，連續(xù)的反應(yīng)鏈?zhǔn)侵盖耙粋€酶反應(yīng)產(chǎn)物是后一個酶反應(yīng)的底物，如脂肪酸合成酶復(fù)合體。4酶的輔助因子與B族維生素（1）與B族維生素直接相關(guān)的輔助因子A維生素PP（煙酸、尼克酸、PP酸）與輔酶（Co、NAD：煙酰胺腺嘌呤二核苷酸）、輔酶（Co、NADP：煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸）B維生素B2與FMN、FADC維生素B1與焦磷酸硫胺素D泛酸與輔酶A（CoA）E.硫辛酸F生物素G維生素B6與磷酸吡哆醛H葉酸與四氫葉酸輔酶I輔酶Q（CoQ）J維生