第章生物分子導(dǎo)論

第1章生物分子導(dǎo)論目前一頁\總數(shù)二十九頁\編于十七點(diǎn)

我們所處在的地球充滿著無數(shù)的生物，從最簡單的病毒、類病毒到菌藻樹草，從魚蟲鳥獸到最復(fù)雜的人類，處處都可以發(fā)現(xiàn)它們的蹤跡，覺察到生命的活動。地球上的生物形形色色，千姿百態(tài)。不同的生物，其形態(tài)、生理特征和對環(huán)境的適應(yīng)能力各不相同，都經(jīng)歷著生長、發(fā)育、衰老、死亡的變化，都具有繁殖后代的能力。目前二頁\總數(shù)二十九頁\編于十七點(diǎn)自然界所有的生命物體都由三類物質(zhì)組成：水、無機(jī)離子和生物分子。一、生命物質(zhì)的化學(xué)組成目前三頁\總數(shù)二十九頁\編于十七點(diǎn)

泛指構(gòu)成生物的蛋白質(zhì)、核酸、多糖、脂質(zhì)以及它們的構(gòu)件分子和代謝中間物等。生物分子基本特征1.生物分子是碳的化合物生物分子目前四頁\總數(shù)二十九頁\編于十七點(diǎn)生物分子中最重要的蛋白質(zhì)、糖和核酸幾類物質(zhì)，分子量一般都很大，所以又稱為生物大分子。構(gòu)件(構(gòu)件分子、單體）蛋白質(zhì)：核酸：多糖：2.生物大分子及其構(gòu)件目前五頁\總數(shù)二十九頁\編于十七點(diǎn)二、生物分子的三維結(jié)構(gòu)立體異構(gòu)與構(gòu)型目前六頁\總數(shù)二十九頁\編于十七點(diǎn)幾個重要概念

1、偏振光

光是一種電磁波，光振動的方向與它前進(jìn)的方向垂直。普通光由不同波長的光組成，這些不同波長的光在無數(shù)個垂直于其傳播路線的平面內(nèi)振動。目前七頁\總數(shù)二十九頁\編于十七點(diǎn)

當(dāng)普通光通過尼可爾（Nicol）棱鏡時，只有振動方向和棱鏡晶軸平行的光才能通過，所得到的光就只在一個平面上振動。這種只在某一平面上振動的光叫做平面偏振光，簡稱偏振光。

（a）普通光

普通光尼可爾棱鏡偏振光（b）偏振光的產(chǎn)生目前八頁\總數(shù)二十九頁\編于十七點(diǎn)

2.旋光性:物質(zhì)能使偏振光的振動平面發(fā)生旋轉(zhuǎn)的性質(zhì)。

具有旋光性的物質(zhì)叫做旋光性物質(zhì)。如乳酸、甘油醛、葡萄糖等。而水、乙醇、乙酸等稱非旋光性物質(zhì)。

偏振光

旋光性物質(zhì)

旋轉(zhuǎn)后的偏振光目前九頁\總數(shù)二十九頁\編于十七點(diǎn)

當(dāng)偏振光通過某一旋光性物質(zhì)時，其振動平面會向著某一方向旋轉(zhuǎn)一定的角度，這一角度叫做旋光度，通常用“α”表示。

光源起偏鏡偏振光盛液管旋轉(zhuǎn)后的檢偏鏡通過檢偏鏡偏振光的偏振光3、旋光度

目前十頁\總數(shù)二十九頁\編于十七點(diǎn)

在盛液管中放入旋光性物質(zhì)后，偏振光將發(fā)生偏轉(zhuǎn)。使偏振光振動平面按逆時針方向旋轉(zhuǎn)的物質(zhì)稱左旋體，用“－”表示；使偏振光振動平面按順時針方向旋轉(zhuǎn)的物質(zhì)稱右旋體，用“＋”表示。

肌肉分解出來的乳酸是右旋體，稱為右旋乳酸?？杀硎緸椋海?)-2-羥基丙酸。目前十一頁\總數(shù)二十九頁\編于十七點(diǎn)比旋光度公式如下：α:

測得的旋光度；c：

質(zhì)量濃度，g/ml；

l:

盛液管的長度，dm;

t:測定時的溫度;

λ:

光源的波長.通常用比旋光度[α]來表示物質(zhì)的旋光屬性。4、比旋光度在一定條件下,某物質(zhì)的旋光性為一常數(shù),稱為比旋光度。目前十二頁\總數(shù)二十九頁\編于十七點(diǎn)

任何物體都有它的鏡像。一個有機(jī)分子在鏡子內(nèi)也會出現(xiàn)相應(yīng)的鏡像。實(shí)物與鏡像相應(yīng)部位與鏡面具有相等的距離。實(shí)物與鏡像的關(guān)系叫對映關(guān)系。目前十三頁\總數(shù)二十九頁\編于十七點(diǎn)5、手性分子化合物分子中的一個碳原子與四個不同的原子相連時，這個化合物在空間有兩種不同排列，即兩種構(gòu)型。這兩種不同構(gòu)型的化合物相互不能重疊,像人的兩只手。2-丁醇目前十四頁\總數(shù)二十九頁\編于十七點(diǎn)左手 鏡 右手左手的鏡像是右手——對映關(guān)系左、右手對映而不能重合，這種實(shí)物和鏡像不能重合的現(xiàn)象稱為—“手性”。具有手性的分子叫手性分子目前十五頁\總數(shù)二十九頁\編于十七點(diǎn)構(gòu)成生物大分子的結(jié)構(gòu)單元分子大多數(shù)都是手性分子。例如，構(gòu)成蛋白質(zhì)的氨基酸都是L－型，構(gòu)成多糖的葡萄糖都是D－型。目前十六頁\總數(shù)二十九頁\編于十七點(diǎn)

在絕大多數(shù)情況下，分子有無手性往往與分子中是否含有手性碳原子有關(guān)。

6.

手性碳原子:與四個不同的原子或基團(tuán)相連的碳原子稱為手性碳原子，也稱為不對稱碳原子，用C*表示。例如：

目前十七頁\總數(shù)二十九頁\編于十七點(diǎn)。

7.對映體：互為實(shí)物和鏡像關(guān)系的異構(gòu)體叫做對映異構(gòu)體，簡稱對映體。

觀察如下乙酸模型:這兩個模型化合物互為實(shí)物和鏡像,但它們不能重合。因此他們是一對異構(gòu)體,互為對映,為對映異構(gòu)體。目前十八頁\總數(shù)二十九頁\編于十七點(diǎn)注意：任何化合物都有鏡像，但多數(shù)實(shí)物和它的鏡像都能重合。如果實(shí)物和它的鏡像能重合，它們就是同一物質(zhì)，是非手性的，無對映體。目前十九頁\總數(shù)二十九頁\編于十七點(diǎn)8.立體異構(gòu)體：具有相同的結(jié)構(gòu)式，但原子在空間的排列方向不同而引起的異構(gòu)體。9.構(gòu)型：指在立體結(jié)構(gòu)體中,立體結(jié)構(gòu)體具有相同的結(jié)構(gòu)式,但原子在空間的分布不同。原子在空間的相對分布或排列稱為分子的構(gòu)型。構(gòu)型的改變必須有共價鍵的斷裂。目前二十頁\總數(shù)二十九頁\編于十七點(diǎn)構(gòu)型的標(biāo)記D,L標(biāo)記法人為規(guī)定，確定對映體的相對構(gòu)型.人為規(guī)定：以甘油醛為標(biāo)準(zhǔn)，分子中的第二個碳原子是不對稱碳原子，這個碳上的羥基有兩種安排，羥基在右面的指定其構(gòu)型為Ｄ型。凡可以從D-甘油醛通過化學(xué)反應(yīng)而得到的化合物，或可以轉(zhuǎn)變成D-甘油醛的化合物，都具有與D-甘油醛相同的構(gòu)型，即D型。人為規(guī)定：指定羥基在左面的甘油醛的構(gòu)型為Ｌ型。凡可以從L-甘油醛通過化學(xué)反應(yīng)而得到的化合物，或可以轉(zhuǎn)變成L-甘油醛的化合物，都具有與L-甘油醛相同的構(gòu)型，即L型。D-(+)甘油醛L-(-)甘油醛目前二十一頁\總數(shù)二十九頁\編于十七點(diǎn)注意！！構(gòu)型DL和旋光方向(+)(-)是兩套不相干的符號；D、L表示分子中原子在空間的排列方式；(+)(-)表示使平面偏振光扭轉(zhuǎn)的方向.目前二十二頁\總數(shù)二十九頁\編于十七點(diǎn)

D、L標(biāo)記法一般適用于含一個手性碳原子的化合物。在標(biāo)記氨基酸和糖類化合物的構(gòu)型時。仍普遍采用。目前二十三頁\總數(shù)二十九頁\編于十七點(diǎn)

R、S標(biāo)記法:（B）然后把排在最后的原子或基團(tuán)放在距觀察者最遠(yuǎn)的地方，再看其它三個基團(tuán)的排列走向，如果由大到小是順時針排列的，是R型，逆時針方向是S型。（A）首先把與手性碳原子相連的四個原子或基團(tuán)按優(yōu)先性順序規(guī)則來排列次序，較優(yōu)的原子或原子團(tuán)排在前面。順序規(guī)則是原子序數(shù)高的比序數(shù)低的原子優(yōu)先性大。步驟：目前二十四頁\總數(shù)二十九頁\編于十七點(diǎn)觀察者2-丁醇舉例：(R)-目前二十五頁\總數(shù)二十九頁\編于十七點(diǎn)

幾何異構(gòu)體（也叫順反異構(gòu)體）立體異構(gòu)體旋光異構(gòu)體幾何異構(gòu)體（也叫順反異構(gòu)體）：由于分子中雙鍵或環(huán)的存在，限制了原子或基團(tuán)繞鍵軸的自由旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的立體異構(gòu)體。旋光異構(gòu)體（也叫光學(xué)異構(gòu)體）：由于手性碳原子的存在，繞手性碳原子的取代基團(tuán)以特定的順序排列形成的立體異構(gòu)體。（α-碳原子上的四個基團(tuán)不同,只可能取兩種不同的空間排布,這兩種不同的空間排布稱為不同的構(gòu)型。）目前二十六頁\總數(shù)二十九頁\編于十七點(diǎn)生物分子間相互作用的立體專一性外消旋物立體異構(gòu)專一性（1）旋光異構(gòu)專一性:L-氨基酸氧化酶只能催化L-氨基酸氧化，而對D-氨基酸無作用。（2）幾何異構(gòu)專一性:反丁烯二酸水化酶只催化反丁烯二酸生成蘋果酸目前二十七頁\總數(shù)二十九頁\編于十七點(diǎn)構(gòu)象與三維結(jié)構(gòu)構(gòu)象：在有機(jī)化合物分子