環(huán)境生物化學(xué)

1、第一章 緒論第一節(jié)概述 一、生物化學(xué)的概念與涵義（幻燈PPt） 概念：生物化學(xué)是生物學(xué)與化學(xué)交叉而產(chǎn)生的一個(gè)邊緣學(xué)科，它是利用化學(xué)的理論和方法作為主要手段（而不是唯一的手段）來(lái)研究生物的一門(mén)科學(xué)。因此，他又被稱為生命的化學(xué)。所以，要學(xué)好生物化學(xué)要有化學(xué)的各種基礎(chǔ)知識(shí)。 涵義：更具體來(lái)說(shuō)是以生物體為對(duì)象，研究生命化學(xué)本質(zhì)及其變化規(guī)律，通過(guò)對(duì)這些規(guī)律的了解來(lái)探索生長(zhǎng)、發(fā)育、衰老、遺傳、學(xué)習(xí)、記憶思維及其疾病的產(chǎn)生根源等復(fù)雜生命現(xiàn)象的本質(zhì)及其規(guī)律。并將這些知識(shí)應(yīng)用于工、農(nóng)、醫(yī)等實(shí)踐領(lǐng)域以期改造自然，改善自己，增強(qiáng)生命力，創(chuàng)造人與自然的和諧與發(fā)展的社會(huì)環(huán)境，造福于子孫萬(wàn)代。分支：生物化學(xué)從不同角度研究

2、，又產(chǎn)生出許多分支。（幻燈PPt）因研究對(duì)象不同分為概括起來(lái)稱為普通生物化學(xué)。我們所研究的就是普通生物化學(xué)的課程所涉及的問(wèn)題。二、生物化學(xué)的研究?jī)?nèi)容：（幻燈ppt） 靜態(tài)生化：顧名思義，機(jī)體的化學(xué)組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、功能。動(dòng)態(tài)生化：體內(nèi)各種物質(zhì)的化學(xué)變化及與外界進(jìn)行信息物質(zhì)和能量變換。功能生化：重要生命物質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系，環(huán)境對(duì)機(jī)體的影響，從分子水平上闡明生命現(xiàn)象的機(jī)制與規(guī)律。第二節(jié) 生物化學(xué)與其他生命科學(xué)的關(guān)系 一、生物化學(xué)是分子水平的生物學(xué)（幻燈ppt） 從生物的發(fā)展歷史看，人們對(duì)生物體（生命現(xiàn)象）的認(rèn)識(shí)是從宏觀到微觀，從形態(tài)結(jié)構(gòu)到生理功能。從器官（如眼、心臟、腦）組織（組成器官的細(xì)胞種

3、類形態(tài)連接方式）細(xì)胞（有機(jī)體基本的功能單位）  細(xì)胞結(jié)構(gòu)分子水平（細(xì)胞的物質(zhì)結(jié)構(gòu)）元素（超分子結(jié)構(gòu)、大分子、小分子）板書(shū) 生物化學(xué)的發(fā)展歷程：19世紀(jì)末以前，人們主要是通過(guò)生物體內(nèi)的化學(xué)變化來(lái)認(rèn)識(shí)生物體的生理機(jī)能。到了19世紀(jì)末期至20世紀(jì)初期，生物化學(xué)才成為一門(mén)獨(dú)立的學(xué)科。40年代末50年代初，隨著對(duì)量的質(zhì)、酶、核酸、糖類、脂類等生物大分子結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、功能和代謝的初步探明，越來(lái)越多的科學(xué)工作者被吸引著，起來(lái)越廣的學(xué)科向其靠攏，使生物化學(xué)跨入了突飛猛進(jìn)的發(fā)展時(shí)代。 生物化學(xué)的成就又帶動(dòng)了生命科學(xué)向分子水平的展。生物學(xué)的各分支學(xué)科又衍生出分子水平的新學(xué)科。如： 分子分類學(xué)如細(xì)菌，過(guò)去主

4、要由觀察形態(tài)，現(xiàn)在以rRNA的分子結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)。 分子遺傳學(xué)遺傳物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)，如基因的分子結(jié)構(gòu)、染色體等。 人類基因組、動(dòng)物基因組被破譯、植物基因組被解讀，給醫(yī)藥衛(wèi)生、農(nóng)業(yè)等帶來(lái)革命性變化。 分子免疫學(xué)免疫的分子結(jié)構(gòu)及作用原理。 對(duì)于人及動(dòng)物特殊病的診斷治療開(kāi)辟了新的前景。 分子生理學(xué)生理過(guò)程的分子水平的變化，對(duì)研究疾病的發(fā)生機(jī)制。 分子病理學(xué)引起疾病的分子水平的因素的變化過(guò)程。 分子細(xì)胞生物學(xué)細(xì)胞的分子組成及其功能。 隨著這些新學(xué)科的出現(xiàn)，分子生物學(xué)也從生物化學(xué)的發(fā)展中獨(dú)立出來(lái)，成為一門(mén)新的學(xué)科，但有些部分依然不能與生物化學(xué)完全分開(kāi)，還有很多交叉。 那么分子生物學(xué)又與生物化學(xué)是什么關(guān)系呢？二

5、、生物化學(xué)是現(xiàn)代生物學(xué)科的基礎(chǔ)和前沿（幻燈）1為什么說(shuō)是現(xiàn)代生物學(xué)的基礎(chǔ)（板書(shū)）？ 是由于生物科學(xué)發(fā)展到分子水平，必須借助于生物化學(xué)的理論和方法來(lái)探討各種生命現(xiàn)象，如：生長(zhǎng)繁殖衰老遺傳變異、生理、病理、生物起源和進(jìn)化等。因此它是各學(xué)科的共同語(yǔ)言；而現(xiàn)代生物學(xué)是指分子水平的生物學(xué)，現(xiàn)代生物技術(shù)是分子水平的工程學(xué)，是現(xiàn)代生物學(xué)的核心。2為什么說(shuō)它又是現(xiàn)代生物學(xué)的前沿（板書(shū)）？ 是因?yàn)楦魃飳W(xué)科的進(jìn)展或突破很大程度上有賴于生物化學(xué)的研究進(jìn)展所取得的成就。如果沒(méi)有生物化學(xué)對(duì)生物大分子結(jié)構(gòu)與功能的闡明，沒(méi)有遺傳密碼及傳遞途徑的發(fā)現(xiàn)，就沒(méi)有今天的分子生物學(xué)和分子遺傳學(xué)。沒(méi)有生物化學(xué)對(duì)限制性核酸內(nèi)切酶的發(fā)現(xiàn)

6、及純化，也就沒(méi)有今天的生物工程。生物化學(xué)與各門(mén)生物學(xué)關(guān)系密切，在生物學(xué)科中占有舉足輕重的地位。3那么分子生物學(xué)又與生物化學(xué)是什么關(guān)系呢？ 分子生物學(xué)是以生物化學(xué)、生物物理學(xué)、微生物學(xué)和遺傳學(xué)為基礎(chǔ)發(fā)展起來(lái)的。其主要任務(wù)是從分子水平上來(lái)闡明生命現(xiàn)象和生物學(xué)規(guī)律。生物化學(xué)主要研究?jī)?nèi)容的蛋白質(zhì)、核酸、糖類等生物大分子的結(jié)構(gòu)與功能，與分子生物學(xué)的研究?jī)?nèi)容是交叉的，二者關(guān)系密切，密不可分，但各自有側(cè)重點(diǎn)。因此，國(guó)際生物化學(xué)會(huì)（International Union of Biochemistry）改更名為（International Union of Biochemistry and Molecular

7、 Biology）國(guó)際生物化學(xué)與分子生物學(xué)協(xié)會(huì)。中國(guó)的生物化學(xué)學(xué)會(huì)也更名為中國(guó)生物化學(xué)與分子生物學(xué)會(huì)。第三節(jié) 生物化學(xué)與現(xiàn)代化學(xué)發(fā)展的關(guān)系（幻燈） 因?yàn)槲覀兇蟛糠质菍W(xué)化學(xué)出身，化學(xué)基礎(chǔ)雄厚，所以這里必須特別提示一下，化學(xué)家對(duì)化學(xué)研究的進(jìn)展對(duì)生物化學(xué)有著積極的影響，而反過(guò)來(lái)，生物化學(xué)的發(fā)展又促進(jìn)化學(xué)的發(fā)展。這可為我們學(xué)化學(xué)的同學(xué)將來(lái)從事生物化學(xué)方向的研究提高成功的信心和自信。 實(shí)際上，生物化學(xué)是在不斷地研究闡明生命現(xiàn)象中的化學(xué)問(wèn)題過(guò)程中發(fā)展起來(lái)的。下面舉幾個(gè)例子： 如：第一個(gè)生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)是1897(板書(shū))年進(jìn)行的。是一位德國(guó)的化學(xué)家愛(ài)德沃德·布赫納（Edward Buchrer板書(shū)）用

8、不含細(xì)胞的酵母菌提取液成功地在體外實(shí)現(xiàn)了糖轉(zhuǎn)化為酒精的發(fā)酵過(guò)程。 再如：大分子這個(gè)術(shù)語(yǔ)是1922板書(shū)年由德國(guó)化學(xué)家赫爾曼斯托丁格（Hermam Staudinger板書(shū)）引入的，它用于描述質(zhì)量很大的分子。在這些大分子里原子通過(guò)很強(qiáng)的化學(xué)鏈而組裝在一起。另一個(gè)極為重要的概念是“專一性”（specificity）?！皩Ｒ恍浴笔侵该副嬲J(rèn)出它們所作用的分子（底物）的化學(xué)結(jié)構(gòu)的能力。 專一性這個(gè)概念，首先是1890板書(shū)年德國(guó)化學(xué)家艾米爾·費(fèi)希爾（Emil Fischer板書(shū)）清楚地提出的。費(fèi)希爾對(duì)蛋白質(zhì)進(jìn)行過(guò)深入的研究。為了說(shuō)清專一性這一概念的含義，費(fèi)希爾用鎖和鑰匙進(jìn)行比喻。（但現(xiàn)在這一概念在

9、酶反應(yīng)過(guò)程中已經(jīng)過(guò)時(shí)。這一概念也被用于免疫過(guò)程中抗原與抗體的關(guān)系。 19361940板書(shū)年專一性概念發(fā)生了實(shí)質(zhì)性的變化，從一個(gè)生物學(xué)的概念逐漸演化成了一個(gè)立體化學(xué)的概念。這個(gè)迅速的轉(zhuǎn)變是奧地利免疫化學(xué)家卡爾蘭斯泰勒（納）（Karl Landsteiner）與美國(guó)化學(xué)家萊納斯·波林（Linus Pauling）相遇的結(jié)果。 1935年溫德?tīng)?#183;斯坦利（Wendell Meredith Stanley）完成對(duì)煙草花葉病毒（TWY）（板書(shū)）的純化和結(jié)晶，構(gòu)成了革命性事件，1946年獲諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。 除了用化學(xué)的方法以外，近年來(lái)生物物理學(xué)的發(fā)展，或者說(shuō)物理學(xué)家對(duì)生物化學(xué)或分子生物學(xué)的

10、進(jìn)展影響也是巨大的。如物理學(xué)家喬治蓋英（George Gammon）宇宙起源“大爆炸”理論的奠基人之一，是另一位對(duì)分子生物學(xué)發(fā)展做出過(guò)重要貢獻(xiàn)的物理學(xué)家。 再者，生物化學(xué)測(cè)定中的一些物理化學(xué)方法，如：超速離心、電泳和同位素的使用、光譜學(xué)、電子顯微鏡，都是物理化學(xué)技術(shù)的應(yīng)用。 談到生物化學(xué)和分子生物學(xué)，大家都會(huì)立刻想到DNA的結(jié)構(gòu)。正是在1953年，吉姆·沃森（James D。Watson（板書(shū)）和弗朗西斯。克里克（Francis H。C。crick）（板書(shū)）發(fā)現(xiàn)了DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)之后，1955年Sanger第一個(gè)進(jìn)行了蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)的測(cè)定，測(cè)出了牛胰島素的一級(jí)結(jié)構(gòu)。Edman又在此

11、基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)，發(fā)明了氨基酸自動(dòng)分析測(cè)序儀。目前的液相和固相測(cè)序儀，氣相序列儀已測(cè)出一千多種蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)，通過(guò)計(jì)算機(jī)建立了數(shù)據(jù)庫(kù)。近些年來(lái)用X光衍射和  核磁共振直接測(cè)定蛋白質(zhì)的二級(jí)、三級(jí)、四級(jí)結(jié)構(gòu)、為揭示生命現(xiàn)象和病癥的發(fā)生發(fā)展機(jī)理的本質(zhì)提供了重要的基礎(chǔ)。第四節(jié)、生物化學(xué)與現(xiàn)化工業(yè)（應(yīng)用生物化學(xué)）幻燈 分子生物學(xué)與基礎(chǔ)生化學(xué)主要是生化和分子水平生物學(xué)的理論研究。但他的理論與技術(shù)已廣泛的應(yīng)用于現(xiàn)代工農(nóng)業(yè)、現(xiàn)代醫(yī)學(xué)、食品醫(yī)藥等行業(yè)。 生物化學(xué)對(duì)現(xiàn)代化工、輕工、食品、醫(yī)藥工業(yè)的滲透。生物化學(xué)的發(fā)展，不僅在生命現(xiàn)象及生物進(jìn)化等理論問(wèn)題上成就卓著，而且隨著生物化學(xué)技術(shù)和設(shè)備的進(jìn)步，不斷

12、應(yīng)用于工、農(nóng)、醫(yī)等領(lǐng)域的實(shí)踐，在現(xiàn)代工業(yè)、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)和現(xiàn)代醫(yī)學(xué)中起著越來(lái)越重要的作用。用生物化學(xué)和分子生物學(xué)的理論來(lái)指導(dǎo)現(xiàn)代生物技術(shù)，在工農(nóng)業(yè)及各行各業(yè)的應(yīng)用構(gòu)成了許多應(yīng)用生化的分支，在這里首先我們應(yīng)該討論一下什么是生物化學(xué)技術(shù)它與現(xiàn)代生物技術(shù)的關(guān)系。 生物化學(xué)技術(shù)包括：發(fā)酵、提取、純化、酶工程、生化工程?，F(xiàn)代生物技術(shù)主要利用分子生物學(xué)的工程技術(shù)，生物體或其體系及它們的衍生物來(lái)創(chuàng)造人類所需要的各種產(chǎn)品的一門(mén)新型的跨學(xué)科技術(shù)體系。并牽涉到生物機(jī)能及其產(chǎn)物的控制，以達(dá)到工業(yè)化生產(chǎn)，其產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。 這個(gè)綜合性技術(shù)包括：基因工程、細(xì)胞工程、酶工程、發(fā)酵工程、生化工程。所以生物化學(xué)技術(shù)是現(xiàn)代生物技術(shù)的

13、重要組成部分而不是全部。第五節(jié)、生物化學(xué)與國(guó)民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域發(fā)展的關(guān)系（幻燈） 當(dāng)闡述生物化學(xué)與國(guó)民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域發(fā)展的關(guān)系時(shí)，必然離不開(kāi)生物技術(shù)。生物化學(xué)的發(fā)展在很大程度上依賴于生物技術(shù)的發(fā)展，而生物化學(xué)與分子生物學(xué)的理論又為生物技術(shù)的發(fā)展奠定了理論基礎(chǔ)。第二章 糖類的化學(xué)目的與要求：使學(xué)生從生物化學(xué)的角度認(rèn)識(shí)糖的本質(zhì)意義和糖在生物體中的作用等，使學(xué)生掌握糖化學(xué)的基本知識(shí)以及一些概念與有機(jī)化學(xué)方面的區(qū)別。重點(diǎn)講解：糖的概念、分類以及單糖、二糖和多糖的化學(xué)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，使學(xué)生通過(guò)掌握典型單糖(葡萄糖和果糖)的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，再?gòu)膯翁堑幕A(chǔ)上去理解二糖的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，從而使學(xué)生學(xué)會(huì)比較分析的方法去認(rèn)識(shí)各種重要糖

14、類的特征。幾種主要多糖在講解時(shí)要結(jié)合醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用。在講解單糖的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)時(shí)，要聯(lián)系有機(jī)化學(xué)醛、酮的化學(xué)性質(zhì)和結(jié)構(gòu)。對(duì)學(xué)生要求：掌握糖類及其衍生物化學(xué)組成、結(jié)構(gòu)；掌握基本概念、構(gòu)型和構(gòu)象的區(qū)別環(huán)式單糖不同的書(shū)寫(xiě)方式、重要的化學(xué)反應(yīng)。理解不同構(gòu)型和構(gòu)象造成的穩(wěn)定性差別。了解不同的糖對(duì)生物體的用途以及它們?cè)隗w內(nèi)的分布第一節(jié) .糖的概念一.糖的種類和功能 1.糖的定義：曾用的概念： 碳水化合物：通式Cn(H2O)m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：糖類：鼠李糖(rhamnase)C6H12O5和脫氧核糖(deoxyribose)C5H10O4非糖的物質(zhì)

15、：甲醛CH2O、乳酸C3H6O3有些糖類化合物：除C、H、O外，還有N、S、P，多羥基的醛或酮及其縮聚物和某些衍生物的總稱2.糖的功能： （1）是生物獲取能量的主要來(lái)源（2）具有特殊的生理功能（3）糖類也是結(jié)構(gòu)成分（4）生物體合成其它化合物的基本原料（5）糖作為信號(hào)識(shí)別的分子3.糖的種類： （1）單糖(monosaccharides)是最簡(jiǎn)單的糖，不能再被水解為最小的單位。根據(jù)其所含碳原子（C）數(shù)目：丙糖、丁糖、戊糖(pentose)和已糖(hexose)等根據(jù)其羥基（-OH）又可以分為醛糖和酮糖（2）寡糖(oligosaccharides)是有兩到十分子的單糖縮合而成的，水解后產(chǎn)生單糖。（3

16、）多糖(polysaccharides)是由多個(gè)單糖分子縮和而成的如按其組成：同多糖：相同的單糖組成；雜多糖：不同的單糖基組成如按其分子有無(wú)支鏈：支鏈、直鏈多糖；如按其功能的不同：結(jié)構(gòu)多糖、儲(chǔ)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。（4）結(jié)合糖：如果糖類化合物尚有非糖物質(zhì)部分，則稱為糖綴物和復(fù)合糖例如，糖肽、糖脂、糖蛋白等。二.糖的構(gòu)型1.幾個(gè)概念： 同分異構(gòu)體 結(jié)構(gòu)異構(gòu) 立體異構(gòu) 幾何異構(gòu) 旋光異構(gòu) 差向異構(gòu)2.糖的構(gòu)型 不對(duì)稱碳原子 旋光異構(gòu)體的性質(zhì) 甘油醛的構(gòu)型（DL） 意義 葡萄糖的構(gòu)型第二節(jié) 單糖的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)單糖的種類很多，單糖在結(jié)構(gòu)上、性質(zhì)上差異不少，但也

17、有許多共同之處。從數(shù)量上講以葡萄糖(glucose)最多，分布也最廣，其中葡萄糖結(jié)構(gòu)具有代表性。一、定義及分類定義：具有1個(gè)自由醛基或酮基，以及兩個(gè)以上的糖類物質(zhì)稱為單糖。分類：醛糖；酮糖丙糖、丁糖、戊糖、己糖 等二、單糖的分子結(jié)構(gòu)（一）鏈狀結(jié)構(gòu)1、葡萄糖鏈狀結(jié)構(gòu)的確定：元素組成：經(jīng)驗(yàn)式為CH2O測(cè)定分子量：1801）葡萄糖能被納汞齊作用還原成山梨醇，而山梨醇是右邊結(jié)構(gòu)從而證明了六個(gè)碳原子連成了一條直鏈。2）葡萄糖能和福林試劑（醛試劑）反應(yīng)：證明其分子式中含有醛基。（-COH）3）葡萄糖和乙酸酐反應(yīng)產(chǎn)生五個(gè)和乙?；难苌?，證明糖分子中有五個(gè)羥基。（-OH）2、葡萄糖的構(gòu)型(configur

18、ation)1）不對(duì)稱碳原子的概念：一個(gè)碳原子和四個(gè)不同的原子或基團(tuán)相連時(shí)，并因而失去對(duì)稱性的四面體碳，也稱手性碳原子、不對(duì)稱中心或手性中心，常用C*表示。2）構(gòu)型不對(duì)稱碳原子的四個(gè)取代基在空間的相對(duì)取向。這種取向形成兩種而且只有兩種可能的四面體形式，即兩種構(gòu)型如甘油醛把羥基在左邊規(guī)定為L(zhǎng)-型，羥基在邊右規(guī)定為D型。甘油醛從糖的定義上判斷是最簡(jiǎn)單的單糖凡在理論上由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(zhǎng)-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。3、與鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)相關(guān)的概念：鏡象對(duì)映體(antipode)：

19、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(duì)對(duì)映體。2）差向異構(gòu)體(epimers)：僅一個(gè)對(duì)稱碳原子構(gòu)型不同，二鏡向非對(duì)映體的異構(gòu)物稱為差向異構(gòu)體。3）旋光異構(gòu)現(xiàn)象和旋光度：當(dāng)光波通過(guò)尼克梭鏡時(shí)，由于尼克梭鏡(nicolprism)的結(jié)構(gòu),通過(guò)的只是某一平面振動(dòng)的光波，光波其他方向的都被遮斷這種稱為平面偏振光。當(dāng)它通過(guò)具有旋光性質(zhì)某異構(gòu)物溶液時(shí)，則偏振面會(huì)向左旋轉(zhuǎn)或者向右偏轉(zhuǎn)。旋光度是作是旋光物質(zhì)的一種物理性質(zhì)，它在一定的條件下是一個(gè)常數(shù)。（條件、溫度、濃度、而波長(zhǎng)、旋光管的長(zhǎng)度加以固定）旋光度常用旋光率(specificrotation)表示。4）手性與旋光性旋光

20、性與分子內(nèi)部的結(jié)構(gòu)有關(guān)分子內(nèi)若存在對(duì)稱元素如，對(duì)稱面、對(duì)稱中心或四重交替之一的，都可以和它的鏡像重合，沒(méi)有旋光性分子內(nèi)若不存在對(duì)稱元素，不能和它的鏡像重合，都有旋光性。這種分子稱手性分子。手性與旋光性是一對(duì)孿生子。5）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(zhǎng)-型、右邊為D-型。但針對(duì)單糖結(jié)構(gòu)而言，D與+、L與-并無(wú)必然聯(lián)系。例如，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-。構(gòu)型與旋光方向是兩個(gè)概念（二）環(huán)狀結(jié)構(gòu)1、環(huán)狀結(jié)構(gòu)的提出：鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)無(wú)法解釋以下現(xiàn)象1）缺少希夫反應(yīng)，不能被漂白了的

21、品紅出現(xiàn)紅色。2）醛類能和亞硫酸鈉加成反應(yīng)而葡萄糖不能。3）不能與兩分子醇反應(yīng)，形分子與一分子醇反應(yīng)形成半縮醛。4）存在變旋現(xiàn)象。鑒于此，1893年 E.Fischer提出了葡萄糖的分子環(huán)狀結(jié)構(gòu)學(xué)說(shuō)：即C5-OH與C1CHO形成1 5氧橋1926年修正后提出用透視式表達(dá)糖的結(jié)構(gòu)。2、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(duì)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。半縮醛羥基在平面以下為-型，在平面以上為-型。二者互為異頭體(anomer)。3、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)

22、，在水溶液中而是可以互變（三）葡萄糖的構(gòu)象(conformation)：指一個(gè)分子中，不改變共價(jià)鍵的結(jié)構(gòu)，僅單鍵周?chē)脑有D(zhuǎn)所產(chǎn)生的原子間的空間排布。一種構(gòu)象的改變?yōu)榱硪环N構(gòu)象時(shí)不要求共價(jià)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(gè)平面上而折成船式和椅式兩種無(wú)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)象間的平衡第三節(jié) .寡糖的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)寡糖是由2-20個(gè)分子的單糖縮合而成的糖。一、二糖：與日常生活密切相關(guān)的二糖有蔗糖、麥芽糖和乳糖。1、麥芽糖(maltose)：淀粉的水解產(chǎn)物。谷類的種子發(fā)芽時(shí)及在消化道中被淀粉酶水解即產(chǎn)生麥芽糖。民間常用大麥芽

23、其中含有淀粉酶使淀粉水解變成麥芽糖。二分子的葡萄糖-D-G和-D-G縮水按 （1-4）形成糖苷鍵2、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(shí)（香蕉、菠蘿等）都含有蔗糖1）化學(xué)性質(zhì)：無(wú)游離醛基、不具還原性。2）物理性質(zhì)：溶于水、甜度高。3、乳糖(lactose)：由乳腺產(chǎn)生存在于人和動(dòng)物的乳汁內(nèi)。牛乳含有10%；人乳含有5-7%乳糖是由-D-G和-D-L各一分子按（1-4）糖苷鍵縮合失水形成的。4、纖維二糖(cellobiose)：是纖維素的基本結(jié)構(gòu)單位。由兩分子的葡萄糖按（1-4）鍵型相連而成。二、三糖：棉籽糖(raffinose)，見(jiàn)于多種植物，尤其是

24、棉籽甜菜中。于酸性共熱時(shí)，棉子糖即水解生成葡萄糖和果糖各一分子。棉籽糖蔗糖酶果糖+蜜二糖棉籽糖半乳糖苷酶半乳糖+蔗糖第四節(jié) 多糖的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)一、概述：多糖是多個(gè)的單糖分子縮合失水而成的，分子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，如纖維素?zé)o甜味也無(wú)還原性，有旋光，無(wú)變旋現(xiàn)象。按功能分作為動(dòng)物植物骨架的原料，如食物的纖維素(cellulose)和動(dòng)物的幾丁質(zhì)(chitin)；作為貯藏多糖，如淀粉和糖元。在需要時(shí)可以通過(guò)生物體的酶系統(tǒng)的作用，分解放出多糖；具有復(fù)雜的生理功能:如粘多糖(mucopolysaccharides)、血型物質(zhì)等。按照組分的繁簡(jiǎn)：同多糖(homopolysacc

25、haride)：某一種單一的多糖縮合而成，如淀粉、糖原、纖維素；雜多糖(heteropolysaccharide)：由不同類型的單體組成如結(jié)締組織中的透明質(zhì)酸等。二、同多糖：水解產(chǎn)生一種單糖或單糖衍生物1、淀粉(starch)：存在于所有綠色植物得到多數(shù)組織，在顯微鏡下我們觀察植物種子（如麥、玉米、大米、）、塊莖及干果（栗子、白果等），會(huì)看到大小不等的淀粉顆粒。1）結(jié)構(gòu)：有直鏈淀和支鏈淀粉之分。直鏈淀粉(amylose)：由葡萄糖單位組成，連接方式和麥芽糖分子中的葡萄糖單位間的相同，（1-4）糖苷鍵一般鏈長(zhǎng)250-300個(gè)葡萄糖單位。支鏈淀粉(amylopectin)：由多個(gè)較短的-1、4糖苷

26、鍵直鏈組成。每?jī)蓚€(gè)糖的直鏈之間的連接為-1、6糖苷鍵，較短的直鏈鏈端葡萄糖分子的第1個(gè)碳原子上羥基與鄰近的另一個(gè)鏈中的葡萄糖分子中的第6個(gè)碳原子上的羥基結(jié)合。一般淀粉都含有直鏈淀粉和支鏈淀粉，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。2）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后成糊狀。淀粉在酸和淀粉酶解作用下可被降解，最終產(chǎn)物是葡萄糖，這種降解產(chǎn)物是逐步進(jìn)行的。淀粉 紅色糊精 無(wú)色糊精 麥芽糖 葡萄糖。2、糖原(glycogen)：動(dòng)物淀粉是動(dòng)物和細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)能源的儲(chǔ)存形式。結(jié)構(gòu)與淀粉相似性質(zhì)。遇碘成棕紅色。3、纖維

27、素(cellulose)：地球表面天然起源的最豐富的有機(jī)化合物。來(lái)源主要是：棉花、麻、樹(shù)木、野生植物的；另外還有一大部分來(lái)源于作物的莖桿如麥桿、稻草、高粱稈、甘蔗渣等。1）結(jié)構(gòu)：葡萄糖借-（1-4）糖苷鍵的連接成直鏈。直鏈鍵彼此平行，鏈間的葡萄糖羥基間極易形成氫鍵，再加上半纖維素、果膠、木質(zhì)素等的粘結(jié)作用，使完整的纖維素具有高度的不溶于水等特性。2）性質(zhì)：在酸的作用下發(fā)生解水，經(jīng)過(guò)一系列中間產(chǎn)物，最后形成葡萄糖。纖維素纖維素糊精纖維二糖葡萄糖4、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)與纖維素相似。三、雜多糖：水解產(chǎn)生一種以上的單糖或/和單糖衍生物有代表性的有以下

28、幾種：1、透明質(zhì)酸(hyaluronicacid)：分布于結(jié)締組織、眼球的玻璃體、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。是細(xì)胞間粘合物質(zhì)、油潤(rùn)滑作用、對(duì)組織起保護(hù)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單位。后者糖苷鍵與另一兩個(gè)糖單位相連。2、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)單位同透明質(zhì)酸類似，含有硫酸基。3、肝素(heparin)：肝中的肝素含量豐富。廣泛存在于哺乳動(dòng)物組織和體液中。豬胃粘膜中含有十分豐富，肺、脾、肌肉和動(dòng)脈壁、肥大細(xì)胞肝素含量較高糖與非糖物質(zhì)如脂類或蛋白質(zhì)共價(jià)結(jié)合，分別形成糖

29、脂(glycolipids)、糖蛋白(glycoproteins)和蛋白聚糖(proteoglycans)總稱為結(jié)合糖和復(fù)合糖四、糖蛋白：（一）定義：糖與蛋白質(zhì)之間，以蛋白質(zhì)為主，一定部位以共價(jià)鍵與若干糖分子相連構(gòu)成的分子；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。（二）分布：糖蛋白在動(dòng)物植物中較為典型，微生物中不具糖蛋白。這類糖蛋白可被分泌進(jìn)入體液或作為膜蛋白。它包括許多酶、大分子蛋白質(zhì)激素，血漿蛋白、全體抗體、補(bǔ)體因子、血型物質(zhì)、粘液組份等。（三）糖蛋白的作用：1、由于糖蛋白的高粘度特性，機(jī)體用它作為潤(rùn)滑劑2、防護(hù)蛋白水解酶的水解作用3、防止細(xì)菌、病毒侵襲。4、在組織培養(yǎng)時(shí)對(duì)細(xì)胞粘

30、著和細(xì)胞接觸抑制作用。5、對(duì)外來(lái)組織的細(xì)胞識(shí)別也有一定作用6、與腫瘤特異性抗原活性的鑒定有關(guān)五、蛋白聚糖：是一種長(zhǎng)而不分枝的多糖鏈，既糖胺聚糖，其一定部位上與若干肽鏈相連，多糖呈雙糖的系列的重復(fù)結(jié)構(gòu)，其總體性質(zhì)與多糖更相近。（一）蛋白聚糖的種類與組成核心蛋白-在蛋白聚糖的分子結(jié)構(gòu)中，蛋白質(zhì)分子居于中間，構(gòu)成一條主鏈。單體-糖胺聚糖分子排列在蛋白分子的兩側(cè)，這種結(jié)構(gòu)成蛋白聚糖的單體.。單體的糖胺聚糖鏈的分布是不均勻的（二）蛋白聚糖的功能 構(gòu)成細(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，所以基質(zhì)內(nèi)的蛋白聚糖可以吸引、保留水

31、而成凝膠 起篩子作用，容許小分子化合物自由擴(kuò)散，而阻止細(xì)菌通過(guò)，起保護(hù)作用 蛋白聚糖也有一些特殊的作用：肝素抗凝劑透明質(zhì)酸吸引大量水分子，使組織.疏松.，細(xì)胞易于移動(dòng)，促進(jìn)創(chuàng)傷愈合硫酸軟骨素軟骨中豐實(shí)、維持軟骨的機(jī)械性能細(xì)胞膜表面的一些蛋白聚糖，與細(xì)胞間相互識(shí)別、生長(zhǎng)有關(guān)蛋白聚糖是生物化學(xué)中近二十年來(lái)取得突破性進(jìn)展的領(lǐng)域，有關(guān)其結(jié)構(gòu)和功能的研究吸引了越來(lái)越多的科學(xué)家。第三章 脂 類 化 學(xué)目的與要求：通過(guò)本章的學(xué)習(xí)，使學(xué)生對(duì)脂類及其衍生物有比較全面的認(rèn)識(shí)。重點(diǎn)講解：?jiǎn)沃蛷?fù)脂的組分、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，對(duì)固醇亦給予必要的介紹。使學(xué)生對(duì)脂肪的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)以及對(duì)固體類物質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)作徹底的了解；引導(dǎo)學(xué)生聯(lián)系

32、脂肪的結(jié)構(gòu)學(xué)習(xí)復(fù)脂的結(jié)構(gòu)。在固醇核心結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上學(xué)習(xí)類固醇物質(zhì)，在萜類學(xué)習(xí)的過(guò)程中了解異戊二烯結(jié)構(gòu)的不同變化。講解時(shí)，要對(duì)磷脂與糖脂的區(qū)別、各種磷脂、糖脂彼此間的異同進(jìn)行分析比較。磷脂不僅要對(duì)其結(jié)構(gòu)和性質(zhì)進(jìn)行比較系統(tǒng)的講述外，還要對(duì)其生理功能進(jìn)行介紹。生物膜化學(xué)要結(jié)合膜功能談化學(xué)物質(zhì)。對(duì)學(xué)生要求：掌握脂類及其衍生物化學(xué)組成、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，以及它們?cè)隗w內(nèi)的分布。理解脂肪以及脂肪酸的不同指標(biāo)的含義和用途。了解各種不同的脂肪以及脂肪酸對(duì)人體的重要性。第一節(jié) 概述一、脂類（lipids）的概念及生物學(xué)功能：（一）概念：脂類共同的物理性質(zhì)，不溶于水，但是能溶于非極性的有機(jī)溶劑（氯仿、乙醚、丙酮、苯等）中。

33、化學(xué)組成和化學(xué)結(jié)構(gòu)上有很大的差異一般是由脂肪酸和醇組成、也有不含脂肪酸的如萜類、固醇類及其衍生物。（二） 脂類的生物功能也是多種多樣，主要有以下幾個(gè)方面：1、膜功能：構(gòu)成生物膜的重要物質(zhì)。2、能量來(lái)源：燃料的貯存形式和運(yùn)輸形式。3、對(duì)動(dòng)物來(lái)講，是必需脂肪酸和脂溶性的維生素的溶劑。4、參與信號(hào)的傳導(dǎo)和識(shí)別5、另外此類物質(zhì)有防止機(jī)械損傷和熱量散發(fā)等保護(hù)作用二、脂類的分類：根據(jù)組成脂類的不同組份可以將脂類分為三大類：1、單純脂質(zhì)：1）甘油三脂是3分子脂肪酸和1分子甘油所組成的酯。2）蠟由長(zhǎng)鏈脂肪酸和長(zhǎng)鏈醇或固醇組成。2、復(fù)合脂質(zhì)：除醇類和脂肪酸外尚有其他物質(zhì)。1）磷脂如甘油磷酸類含有甘油、脂肪酸、磷

34、酸和其他含氮的堿（膽堿、乙醇胺）；鞘胺醇磷脂2）糖脂鞘糖脂和甘油糖脂3）鞘胺醇磷脂和鞘糖脂合稱為鞘脂類3、衍生脂質(zhì)，上述脂類物質(zhì)衍生而來(lái)，或關(guān)系密切。1）取代烴：脂肪酸及其堿性鹽和高級(jí)醇2）固醇類3）萜4）其他脂質(zhì)如維生素A、D、E、K，糖脂和脂蛋白。第二節(jié) 油脂的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)脂酰甘油（acyl glycerols），即脂肪酸和甘油所形成的脂。脂類中最豐富的一大類是三酯酰甘油，其結(jié)構(gòu)如圖所示。一、脂肪酸(fatty acids)：在自然界中游離的脂肪酸較為少見(jiàn)，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：飽和脂肪酸不飽和脂肪酸。1、它們之中大部分是不分枝和無(wú)環(huán)無(wú)羥基單羧酸。2、

35、自然界中分子中的碳原子數(shù)目絕大多數(shù)是偶數(shù)。3、飽和脂肪酸中最普遍的軟脂酸（16酸）和硬脂酸（18酸）。不飽和脂肪酸中最普遍的是油酸（18碳1烯酸）。4、不飽和脂肪酸的熔點(diǎn)比同等鏈長(zhǎng)的飽和脂肪酸低。5、細(xì)菌中所含的脂肪酸比植物動(dòng)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(dòng)物中不飽和脂肪酸含量高于飽和脂肪酸含量。6、高等動(dòng)物的不飽和脂肪酸從結(jié)構(gòu)上說(shuō)部分是順式結(jié)構(gòu)7、必需脂肪酸：我們把維持哺乳動(dòng)物正常生長(zhǎng)所需要的而體內(nèi)又不能合成的脂肪酸成為必需脂肪酸(亞油酸和亞麻酸)。哺乳動(dòng)物中的亞油酸（18碳2烯酸）和亞麻酸（18碳3烯酸）是從植物中獲得的。如亞油酸在紅花油、玉米油、棉籽油、大豆油中含量

36、均在50%以上。二、甘油(glycerol)甘油味道甜，比重為1.26。和水與乙醇可以任何比例互溶，但不溶于乙醚、氯份等。甘油是許多化合物的良好溶劑，廣泛地用于化妝品和醫(yī)藥工業(yè)。甘油能保持水分，可以作為潤(rùn)濕劑。三、甘油三酯的類型：甘油三酯有許多不同的類型簡(jiǎn)單三脂酰甘油(simple triacylglycerides)：三個(gè)脂肪酸都是相同的?；旌先ヵ８视?mixed triacylglycerides)：含有兩個(gè)或兩個(gè)以上不同的脂肪酸的甘油三酯。多數(shù)天然的油物質(zhì)都是簡(jiǎn)單的甘油三酯和混合的甘油三酯的復(fù)雜的混合物。四、甘油三酯的物理與化學(xué)性質(zhì)：1、溶解度：不容易水，也沒(méi)有形成高度分散的傾向。2、

37、熔點(diǎn)：其熔點(diǎn)隨著不飽和脂肪酸的數(shù)目和鏈長(zhǎng)的增加而升高。三軟酯酰甘油和三硬酯酰甘油在體溫以下為固態(tài)，三油酰甘油和三亞油酰甘油在體內(nèi)呈液態(tài)。豬的脂肪中油酸占50%。豬油的固化點(diǎn)30.5，人的脂肪中油酸占70%，人油的固化點(diǎn)15。植物中含有大量的不飽和脂肪酸，因此成液態(tài)。3、皂化和皂化值：將脂酰甘油與酸或堿共煮或經(jīng)脂酶作用時(shí)都可以發(fā)生水解當(dāng)用堿水解酯酰甘油時(shí)，可產(chǎn)生脂肪酸的鹽類即肥皂，故稱之為皂化反應(yīng)。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。4、酸敗和酸值：油脂是在空氣中暴露過(guò)久即產(chǎn)生難聞的臭味這種現(xiàn)象稱為酸敗。酸敗的化學(xué)本質(zhì)：由于脂水解釋放游離的脂肪酸氧化為醛或酮低分子的脂肪酸(如丁

38、酸)的氧化產(chǎn)物有臭味。5、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)6、鹵化和碘值：油脂可以與鹵素發(fā)生加成作用。生成鹵代脂肪酸，這一作用稱為鹵化作用。碘值指一百克油所能吸收的碘的克數(shù)。7、乙酰化值：油脂中含有羥基的脂肪酸可以與乙酸酐和其他?；噭┳饔眯纬上鄳?yīng)的酯。乙酰化值：指一克乙酰化的油脂分解出的乙酸用氫氧化鉀中和時(shí)所需要的氫氧化鉀的毫克數(shù)。第三節(jié) 磷脂和固醇類磷脂是分子中含有磷酸的復(fù)合脂。甘油磷脂類 甘油（丙三醇）鞘氨醇磷脂 鞘氨醇一、甘油磷脂的結(jié)構(gòu)二、常見(jiàn)的甘油磷脂1、磷脂酰膽堿俗稱卵磷脂(lecithin)卵磷脂的結(jié)構(gòu)中極性部分是膽堿。卵磷脂的功能：1）是生物膜的主要成分之一

39、；2）在生物控制有機(jī)體代謝中，脂肪的代謝中起重要作用。3）防止脂肪肝的形成，臨床上是一種很好的乳化劑。2、磷脂酰乙醇胺（腦磷脂cphalin）：動(dòng)物中植物中含量豐富，參與血液的凝固過(guò)程3、磷脂酰絲氨酸(phosphatidyl serine)：也參與血液凝固過(guò)程4、肌醇磷脂(phosphainositol)：肌醇替代膽堿主要存在于肝臟和心肌中5、雙磷脂酰甘油（心磷脂cardiolipin）：含有二個(gè)磷脂酸分子，磷酸基團(tuán)分別與一個(gè)甘油分子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)膜等三、醚甘油磷脂1、縮醛磷脂(plasmalogens)：以一個(gè)長(zhǎng)碳?xì)滏溔〈舅嵋悦焰I與甘

40、油羥基相連，存在于細(xì)胞膜，特別是肌肉和神經(jīng)細(xì)胞的膜中。2、血小板趨化因子（PAF）嗜堿性粒細(xì)胞釋放，能引起血小板凝集和血管擴(kuò)張四、鞘磷脂(sphingomyelins)1、鞘氨醇(sphingenine)： 有60多種，動(dòng)物中常見(jiàn)的是D-鞘氨醇；植物中二氫鞘氨醇和4-羥二氫鞘氨醇2、神經(jīng)酰胺(ceramide)脂肪酸通過(guò)酰胺鍵與鞘氨醇的-NH4相連，形成神經(jīng)酰胺鞘磷脂(sphingophospholipid)（鞘氨醇磷脂類）：神經(jīng)酰胺被膽堿或磷酰乙醇氨酯化形成的化合物。鞘氨醇是長(zhǎng)鏈的不飽和的氨基醇，其結(jié)構(gòu)式如下：鞘磷脂極性頭部是磷酯酰膽堿或磷酰乙醇氨。鞘磷脂是高等動(dòng)物組織中含量最豐富的鞘酯類。

41、總結(jié)：磷脂類從結(jié)構(gòu)上講其共性是都含有磷酸基團(tuán)，都含有極性的基團(tuán)。其結(jié)構(gòu)骨架是醇，可分成兩類甘油醇與鞘氨醇以其極性頭部的種類可將甘油磷酯分成幾大類鞘氨醇亦然。第四節(jié) 生 物 膜 一、細(xì)胞中的膜系統(tǒng)：膜系統(tǒng)=質(zhì)膜(plasm membranes)+內(nèi)膜系統(tǒng)（真核細(xì)胞）細(xì)胞核、線粒體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、溶酶體、高爾基體、過(guò)氧化物酶體、葉綠體（植物）。電子顯微鏡下表現(xiàn)出大體相同的厚度與結(jié)構(gòu)通稱為生物膜的衍生物。二、膜的化學(xué)組成：生物膜都是由脂和蛋白質(zhì)兩大類物質(zhì)組成的。此外糖+金屬離子+水分，占12.5%1、膜脂磷脂：磷脂酰膽堿、磷脂酰乙醇氨、磷脂酰絲氨酸、磷脂酰肌醇、神經(jīng)鞘磷脂、心磷脂（細(xì)菌和線粒體）。固醇：

42、膽固醇（動(dòng)物細(xì)胞）豆固醇（植物）。2、膜蛋白：外周蛋白(extrinsic proteins)：分布于膜的外表，通過(guò)靜電作用及時(shí)離子鍵作用等較弱非共價(jià)鍵與膜外表面結(jié)合。內(nèi)嵌蛋白(intrinsic proteins)：分布在磷脂雙分子層中；有時(shí)還橫跨全膜或者以多酶復(fù)合體形式由內(nèi)嵌和外周蛋白結(jié)合；以疏水和親水二部分分別與磷脂的疏水和親水的兩部分結(jié)合。膜蛋白對(duì)物質(zhì)代謝、物質(zhì)傳遞、細(xì)胞運(yùn)動(dòng)、信息的接受與傳遞、支持與保護(hù)均有重要意義。3、膜糖類：主要以糖蛋白(glycoprotein)和糖脂(glycolipid)的形式存在。在細(xì)胞質(zhì)膜的表面分布較多，糖蛋白主要為中性氨基糖和唾液酸。糖酯主要為神經(jīng)糖脂

43、。與細(xì)胞的抗原結(jié)構(gòu)、受體、細(xì)胞免疫反應(yīng)、細(xì)胞識(shí)別、血型及細(xì)胞癌變等均有密切關(guān)系三、生物膜的流動(dòng)性主要特征（一）膜脂的流動(dòng)性磷脂液晶態(tài)類似晶態(tài)的凝膠狀態(tài)液晶態(tài)（生理?xiàng)l件）"1、相變溫度以上膜脂運(yùn)動(dòng)的幾種方式（1）磷脂烴鏈圍繞C-C鍵旋轉(zhuǎn)而導(dǎo)致異構(gòu)化運(yùn)動(dòng)（2）磷脂分子圍繞與膜平面相垂直的軸左右擺動(dòng)：.梯度現(xiàn)象 極性部分快；甘油骨架慢；脂肪酸烴鏈 較快（3）磷脂分子圍繞與膜平面相垂直的軸作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)（4）磷脂分子在膜內(nèi)作側(cè)向擴(kuò)散或側(cè)向移動(dòng)（5）磷脂分子在脂雙層中作翻轉(zhuǎn)（flip-flop）運(yùn)動(dòng)2、膜脂的分相混合磷脂相變(phase transition)溫度不同。溫度下降至某一值事，處于凝膠

44、態(tài)液晶態(tài)磷脂分子各自匯集。（二）膜蛋白：可以作橫向移動(dòng)，外周蛋白飄浮在雙分子層的表面，而內(nèi)在蛋白完全系于烴基核心。四、生物膜的分子結(jié)構(gòu)（一）生物膜分子間作用力的類型1、靜電引力：存在于一切極性和帶電荷基團(tuán)之間吸引or排斥2、疏水作用力：維持膜結(jié)構(gòu)的主要作用力3、范德華引力：使膜中分子盡可能彼此靠近與疏水力相互補(bǔ)充（二）生物膜的結(jié)構(gòu)：（Danielli與Davson三夾板模型）1、膜結(jié)構(gòu)的連續(xù)主體是極性的脂質(zhì)雙分子層；兩層磷脂分子的脂肪酸烴鏈伸向膜中心。極性端則面向膜兩側(cè)水相。2、在脂雙層的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步解釋蛋白質(zhì)定位的問(wèn)題，即蛋白質(zhì)分子以單層覆蓋兩側(cè)，形成蛋白質(zhì)-脂質(zhì)-蛋白質(zhì)的 三明治 or

45、三夾板 結(jié)構(gòu)（1）膜的內(nèi)嵌蛋白溶解于雙分子的中心疏水部分；（2）外周蛋白與帶電荷的脂質(zhì)雙分子層的極性頭部連接；（3）雙分子層中的脂質(zhì)分子之間或者蛋白質(zhì)分子與脂質(zhì)分子之間無(wú)共價(jià)的結(jié)合；五、膜功能：1、代謝調(diào)控：代謝途徑的分隔；進(jìn)行氧化磷酸化(oxidative phosphorylation)（線粒體內(nèi)膜）和光合磷酸化(photosynthetic phosphorylation)（葉綠體類囊體膜）的場(chǎng)所。2、物質(zhì)運(yùn)輸：不帶電荷的脂溶性的物質(zhì)較容易通過(guò)；親水性物質(zhì)、離子大多數(shù)具有專一性的傳送載體酶系和通道。膜的傳送作用能調(diào)節(jié)物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞的流量從而保證細(xì)胞內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定狀態(tài)。3、神經(jīng)傳導(dǎo)：細(xì)胞膜還含

46、有電荷的表面物質(zhì)構(gòu)成跨膜電位差。細(xì)胞膜還具有自我封閉的特點(diǎn)，細(xì)胞若被刺傷可以迅速的自動(dòng)再封閉。4、具有識(shí)別某些分子信號(hào)的功能。一些細(xì)菌.趨化作用：膜能夠感受出營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的微小差別，刺激細(xì)胞泳向營(yíng)養(yǎng)源。促進(jìn)同種細(xì)胞有規(guī)則的締合：動(dòng)物細(xì)胞膜的外表面含有識(shí)別同種細(xì)胞受體。細(xì)胞表面還具有受體(receptor)部位能特異地結(jié)合激素分子。如肝臟及肌肉細(xì)胞的表面含有識(shí)別并結(jié)合胰島素、胰高血糖素、腎上腺素的特異受體。這些受體部位與激素(hormone)結(jié)合，就可以將信號(hào)(signal)從膜傳向細(xì)胞內(nèi)的酶，調(diào)節(jié)它們的活力。第四章 蛋白質(zhì)化學(xué)目的與要求：通過(guò)本章的學(xué)習(xí)，使學(xué)生對(duì)蛋白質(zhì)及其組成成分氨基酸有比較全面的

47、認(rèn)識(shí)。重點(diǎn)講解：較全面地介紹蛋白質(zhì)化學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)。重點(diǎn)講解氨基酸和蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和功能間的依存關(guān)系。對(duì)個(gè)別重要蛋白質(zhì)的化學(xué)以及蛋白質(zhì)的分離、純化和鑒定亦作相應(yīng)講解。講解氨基酸結(jié)構(gòu)時(shí)，要聯(lián)系有機(jī)化學(xué)的羧酸、胺類結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)，與蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和特性聯(lián)系。另外，提醒學(xué)生注意氨基酸的某些特殊反應(yīng)、在人類合成肽工作中的實(shí)踐性以及蛋白質(zhì)的重要生物學(xué)意義和生產(chǎn)實(shí)踐意義。對(duì)學(xué)生要求：掌握蛋白質(zhì)化學(xué)組成、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，以及它們的各種分類方式；掌握蛋白質(zhì)氨基酸的分類、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)。理解蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)和高級(jí)結(jié)構(gòu)，理解蛋白質(zhì)、氨基酸的分離純化的方法。了解蛋白質(zhì)、多肽、氨基酸的顏色反應(yīng)以及用途。第一節(jié) 概述一、蛋白質(zhì)的概

48、念：許多-氨基酸按一定的序列通過(guò)酰胺鍵（肽鍵）縮合而成的，具穩(wěn)定構(gòu)象并具有一定生物功能的大分子。二、蛋白質(zhì)的分類：根據(jù)組成可分為單純蛋白質(zhì)（simple protein)和綴合蛋白質(zhì)(conjugated protein)根據(jù)分子的形狀：球狀(globular protein)、纖維狀(fibrous protein)根據(jù)功能：酶、調(diào)節(jié)蛋白、轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白、營(yíng)養(yǎng)和儲(chǔ)存蛋白、收縮蛋白、結(jié)構(gòu)蛋白和防御蛋白等 單純蛋白質(zhì)清蛋白(albumin)：溶于水、稀酸、稀堿、稀鹽，為半飽和硫酸銨沉淀,血清清蛋白、乳清蛋白球蛋白(globulin)：溶于水和不容易水兩類，為半飽和硫酸氨所沉淀，血清球蛋白、肌球蛋白、植

49、物種子球蛋白谷蛋白(glutelin)：不溶于水、醇及中性鹽，但易溶于稀酸和稀堿，米谷蛋白、麥谷蛋白谷醇溶蛋白（prolamine):不溶于水和無(wú)水乙醇，溶于70%-80%乙醇,脯氨酸和酰氨較多，非極性側(cè)鏈遠(yuǎn)多于極性側(cè)鏈，玉米醇溶蛋白、麥醇溶蛋白組蛋白(histone)：溶于水及稀酸，可被氨水沉淀,分子中組氨酸、賴氨酸較多，分子呈堿性，小牛胸腺組蛋白魚(yú)精蛋白(protamine)：溶于水和稀酸，不溶于氨水,堿性氨基酸較多，分子呈堿性，鮭精蛋白硬蛋白(scleroprotein)：不溶于水，稀酸和稀堿，作為結(jié)綈及保護(hù)功能的蛋白質(zhì)，角蛋白、膠原、彈性蛋白 結(jié)合蛋白質(zhì)糖蛋白(glucoprotein

50、)和粘蛋白(mucprotein)：輔基成分為半乳糖、甘露糖、已糖胺脂蛋白(lipoprotein)：與脂結(jié)合的蛋白質(zhì)核蛋白(nucleoprotein)：輔基是核酸如脫氧核蛋白質(zhì)、核糖體磷蛋白(phosphoprotein)：磷酸基通過(guò)酯鍵與蛋白質(zhì)中的絲氨酸或蘇氨酸殘基連相連色蛋白：血紅素蛋白(hemoprotein)：輔基為血紅素，它是卟啉化合物，卟啉環(huán)中心含有金屬黃素蛋白(flavprotein)：輔基為黃素嘌呤二核苷酸金屬蛋白(metalloprotein)：與金屬之間結(jié)合的蛋白質(zhì)醇脫氫酶含鋅、鐵蛋白含有鐵三、蛋白質(zhì)的生物學(xué)功能1、酶某些蛋白質(zhì)是酶，催化生物界體內(nèi)的代謝反應(yīng)2、調(diào)節(jié)蛋白

51、，某些蛋白是激素，具有一定的調(diào)節(jié)功能如調(diào)節(jié)蛋白，糖代謝的胰島素，能降低血液中葡萄糖的含量；鈣調(diào)素參與調(diào)節(jié)多種蛋白激酶的活性3、轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白某些蛋白質(zhì)具有運(yùn)輸功能，他們攜帶小分子從一處到另一處，通過(guò)細(xì)胞膜，在血液循環(huán)中不同的組織間運(yùn)載代謝物。4、營(yíng)養(yǎng)和存儲(chǔ)蛋白卵清蛋白和牛奶中的酪蛋白是提供氨基酸儲(chǔ)存的蛋白。在某些植物、細(xì)菌及動(dòng)物組織中發(fā)現(xiàn)的鐵蛋白可以貯存鐵。5、收縮和運(yùn)動(dòng)蛋白：某些蛋白質(zhì)賦予細(xì)胞和器官收縮能力可使其改變形狀和運(yùn)動(dòng)，肌肉，鞭毛、微管、微絲等。6、結(jié)構(gòu)蛋白：許多蛋白質(zhì)起支持細(xì)絲、薄片或者纜繩的作用，給生物結(jié)構(gòu)以強(qiáng)度和保護(hù),絲蛋白、角蛋白肌腱和軟骨的主要成分是膠原蛋白，它具有很高的抗張強(qiáng)度

52、，韌帶在含有彈性蛋白，形成了蛋白質(zhì)的纜繩，具有雙向的抗拉強(qiáng)度。、防御蛋白：高等動(dòng)物的免疫反應(yīng)是有機(jī)體的一種防御機(jī)能免疫反應(yīng)主要是通過(guò)蛋白質(zhì)來(lái)實(shí)現(xiàn)的、受體蛋白：動(dòng)物、植物、微生物對(duì)外界刺激的反應(yīng)均涉及受體蛋白。如視質(zhì)紅質(zhì)，味覺(jué)蛋白第二節(jié) 蛋白質(zhì)分子的基本單位-氨基酸一 蛋白質(zhì)的元素組成1、組成: 碳50-55%,氫6-8%,氧19-24%,氮13-19%,硫0-4%各種蛋白質(zhì)含氮量很接近，蛋白質(zhì)中的氮含量一般為1517.6%，平均為16%克氏定氮法的基礎(chǔ)：100 克有機(jī)物中蛋白質(zhì)大體含量=一克樣品中含氮的克數(shù)×6.25×100乳制品為6.38，面粉為5.70，玉米、高粱為6.

53、24，花生為5.46，米為5.95，大豆及其制品為5.71，肉與肉制品為6.25，大麥、小米、燕麥、裸麥為5.83，芝麻、向日葵為5.30二、蛋白質(zhì)的水解1、酸水解：6M, HCI 或4M, H2SO4 回流煮沸20h優(yōu)點(diǎn)：不起消旋作用缺點(diǎn)：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(diǎn)：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(diǎn)：色氨酸穩(wěn)定3、酶水解：缺點(diǎn)：持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，部份水解優(yōu)點(diǎn)：不產(chǎn)生消旋，也不破壞氨基酸工業(yè)上開(kāi)發(fā)大量復(fù)合酶，用于蛋白質(zhì)加工三、蛋白質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)單位氨基酸（一）氨基酸的結(jié)構(gòu)：含氨基和羧基，氨

54、基可位于、等位置-氨基酸（除脯氨酸）可用下式表示熔點(diǎn)高、絕大多數(shù)具旋光性（除甘氨酸），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，常見(jiàn)蛋白質(zhì)氨基酸；不常見(jiàn)蛋白質(zhì)氨基酸；非蛋白質(zhì)氨基酸參與蛋白質(zhì)組成的常見(jiàn)氨基酸或基本氨基酸20 種，均為L(zhǎng) 型氨基酸、常見(jiàn)蛋白質(zhì)氨基酸根據(jù)R 基的結(jié)構(gòu)特性分為：脂肪族；芳香族和雜環(huán)1、脂肪族： 中性氨基酸，包括：甘氨酸（不含手性碳原子，無(wú)旋光性）、丙氨酸、纈氨酸、亮氨酸、異亮氨酸和甲硫氨酸； 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

55、中發(fā)揮作用）、蘇氨酸（發(fā)現(xiàn)最晚的一種氨基酸）； 含巰基氨基酸（半胱氨酸首先在膀胱積石中發(fā)現(xiàn)，1899 年在蛋白質(zhì)中發(fā)現(xiàn)，多以胱氨酸形式存在，可形成分子內(nèi)或分子間二硫鍵，維持蛋白質(zhì)高級(jí)結(jié)構(gòu)的作用力，對(duì)蛋白質(zhì)高級(jí)結(jié)構(gòu)形成具重要作用，同時(shí)是某些酶的活性基團(tuán)）； 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(yùn)者； 酸性氨基酸：天冬氨酸和谷氨酸，參與氨代謝，谷氨酸為某些酶活性中心的催化基團(tuán) 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(cè)定被用于苯丙酮尿癥的診斷，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(dòng)物體轉(zhuǎn)化成泛酸，有時(shí)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(tuán)脯氨酸，無(wú)自由-氨基，在肽鏈轉(zhuǎn)角處豐富。根據(jù)R 極性分為：非極性氨基酸、不帶電荷的極性氨基酸、帶正電荷的氨基酸和帶負(fù)電荷的氨基酸。、不常見(jiàn)的蛋白質(zhì)氨基酸、非蛋白質(zhì)氨基酸四、氨基酸的重要理化性質(zhì)一般物理性質(zhì)無(wú)色晶體，熔點(diǎn)極高（200以上），不同味道；水中溶解度差別較大（極性和非極