生物化學Ⅰ(靜態(tài))教案

生物化學I（靜態(tài)）教案于建生

課程編號01410248課時

參考書：

[1]KeithEandColinJBiologicalChemistry,Ist,Ed,CambridgeUniversityPress1980

[2]Lippard,S。J,andBerg,J。M,PrinciplesofBioinorganicChemistry,University

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[3]NeIsonDL,CoxML.LehningerPrinciplesofBiochemistry.3rd,Ed,NewYork：

WorthPubIishers,2000

[4]BiochemistryB.D.Hames,N.M.HooperandJ.D.Houghton科學出版社1999*

[5]《生物化學》（第四版）顧天爵人民衛(wèi)生出版社1998

[6]《基礎(chǔ)生物化學》D.沃伊特J.G.沃伊特C.W.普拉特朱德熙鄭昌學主譯科學出版社

1999

[刀鄭集、陳鈞輝：普通生物化學，第三版，北京高等教育出版社，1998

[8]王鏡巖、朱圣庚、徐長法等：生物化學，第三版，北京高等教育出版社，2002

[9]沈同、王鏡等：生物化學，第二版，北京高等教育出版社，1999

習題集：

1、生物化學習題解析（第二版）陳均輝等科學出版社2001

2、生物化學考試500題解I.D.K哈爾克斯頓四川大學出版社1986

3、生物化學習題入門姚仁杰等譯北京大學出版社1987

4、生物化學習題集張來群謝麗濤科學出版社1998

5、中國科學院碩士研究生入學考試試題與解答生物化學王克夷祁國榮科學出版社1999

課程目的與要求：

通過本課程的學習，使學生能夠：（1）掌握糖類及其衍生物、脂類及其衍生物、蛋白質(zhì)、核酸等構(gòu)

成生物機體的基礎(chǔ)物質(zhì)的化學組成、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，以及它們在體內(nèi)的分布；（2）掌握生物催化劑一一酶

的化學本質(zhì)、組成、命名、分類、催化特性、作用專一性及作用機制、米氏方程式的應(yīng)用；（3）掌握各

種維生素、各種激素等生物機體的重要物質(zhì)的化學組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)，以及它們各自的重要作用；（4）

了解抗生素的概況以及幾種重要抗生素的化學結(jié)構(gòu)、來源、理化性質(zhì)和作用。

第一章緒論（preface）

目的與要求：

使學生對生物化學有一個全面的初步認識，熟悉生物化學在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的實際存在與應(yīng)用。

重點講解：

生而化學的研究對象，任務(wù)和內(nèi)容，與其他學科的關(guān)聯(lián)和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展關(guān)系。

對學生要求：掌握以上重點，同時要了解生物化學的發(fā)展。

§1生物化學的涵義及其研究對象

一、生物化學的定義

生物化學可以認為是生命的化學（chemistryoflife）。

生物化學是用化學的理論利方法來研究生命現(xiàn)象并闡明其化學本質(zhì)的學科。

二、研究對象及分類

研究對象：一切生命有機體

分類：根據(jù)研究對象可分為：植物生化、動物生化、人體生化、微生物生化

根據(jù)研究目的可分為：

臨床生物化學、工業(yè)生物化學、病理生物化學、農(nóng)業(yè)生物化學、生物物理化學等。

§2生物化學的任務(wù)和內(nèi)容

一、任務(wù)

1、構(gòu)成生物體的物質(zhì)基礎(chǔ)

研究這些生物體的化學組成、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)以及體內(nèi)的分布

2^生命物質(zhì)在生物機體中的運動規(guī)律

研究生命物質(zhì)在體內(nèi)的變化及其相互關(guān)系和能量轉(zhuǎn)換和調(diào)節(jié)規(guī)律

3、生命物質(zhì)的結(jié)構(gòu)、功能與生命現(xiàn)象的關(guān)系

研究生命活動中各種生命物質(zhì)的作用、運動規(guī)律和相互關(guān)系及它們構(gòu)成的器官、組織、細胞在生命

活動中的功能。

二、內(nèi)容

1、糖類及其衍生物

2、脂類及其衍生物

3、由氨基酸組成的蛋白質(zhì)和多肽

4、由核甘酸組成的核酸

5、維生素、激素、抗生素等，其中生物酶基本屬于蛋白質(zhì)類。

§3生物化學的發(fā)展與工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的關(guān)系

1、歷史背景

2、生物化學的誕生：

3、生物化學的建立：

4、發(fā)展中的生物化學

5、中國對生物化學的貢獻：

吳憲：曾與美國哈佛醫(yī)學院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

生物化學方法檢查研究，免疫化學研究，素食營養(yǎng)研究，內(nèi)分泌研究。

王應(yīng)睞，鄒承魯，鈕經(jīng)文，邢其毅，曹天欽，王德寶，汪猷

1981年又人工合成了具有生物活性的酵母丙氨酸轉(zhuǎn)移RNA,從而使我國在核酸人工合成方面處于國

際領(lǐng)先地位

6.生物化學與工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的關(guān)系

A.工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用：

B.在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用：

C.臨床生化的診斷今天已經(jīng)成為一種不可缺少的診斷的方法

§4生化發(fā)展的趨勢

今后我們要在基礎(chǔ)理論研究方面特別注意：

生物大分子的結(jié)構(gòu)與功能、生物大分子之間相互作用、分子遺傳和遺傳工程、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分子的結(jié)構(gòu)與功能、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。

思考題：

1.生物化學主要有哪些內(nèi)容？

2.怎樣學好生物化學？

3.學好生物化學，如何國家利人類服務(wù)？

第二章糖類化學

目的與要求：

使學生從生物化學的角度認識糖的本質(zhì)意義和糖在生物體中的作用等，使學生掌握糖化學的基本知

識以及一些概念與有機化學方面的區(qū)別。

重點講解：

糖而概念、分類以及單糖、二糖和多糖的化學結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，使學生通過掌握典型單糖(葡萄糖和果

糖)的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，再從單糖的基礎(chǔ)上去理解二糖的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，從而使學生學會比較分析的方法去認識

各種重要糖類的特征。幾種主要多糖在講解時要結(jié)合醫(yī)學上的應(yīng)用。在講解單糖的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)時，要聯(lián)

系有機化學醛、酮的化學性質(zhì)和結(jié)構(gòu)。

對學生要求：

掌握糖類及其衍生物化學組成、結(jié)構(gòu)；掌握基本概念、構(gòu)型和構(gòu)象的區(qū)別環(huán)式單糖不同的書寫方式、

重要的化學反應(yīng)。

理解不同構(gòu)型和構(gòu)象造成的穩(wěn)定性差別。

了解不同的糖對生物體的用途以及它們在體內(nèi)的分布。

第一節(jié)糖類化學概述

研究簡史：

十八世紀后半葉德國化學家E,Fisher提出投影式

十九世紀二十年代中期C.S.Hudson建立了表示糖的結(jié)構(gòu)、立體構(gòu)形與光學性質(zhì)關(guān)系的法則

W.N.Hworth提出的糖的環(huán)狀結(jié)構(gòu)

七十年代以后糖類化合物研究的新局面：

通過糖類的研究發(fā)現(xiàn)了許多新的生物合成反應(yīng)與酶調(diào)節(jié)機理；

認識許多基本的生命過程：如細胞環(huán)境、細胞識別、細胞生長與分化、免疫、先天缺陷遺傳病、藥

物的作用等等；

生物信息的攜帶者糖類化合物(多糖、寡糖)是第三(核酸、蛋白質(zhì))大重要的生物高分子化合物。

一、糖類的概念：

1.曾用的概念：碳水化合物：

通式Cn(HQ)m

誤認為是碳與?水的化合物，故稱碳水化合物(carbohydrate)。

2.糖類的現(xiàn)代概念：

糖類:鼠李糖(rhamnase)CMO和脫氧核糖(deoxyribose)CsHioCh

非糖的物質(zhì)：甲醛CHQ、乳酸CaHQj

有些糖類化合物：除C、H、0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。

二、糖類分布及重要性(功能)

1、分布

所有生物細胞質(zhì)和細胞核內(nèi)，含有戊糖

植物界最多：約占干重的85~90%,

動物：血液中含有葡萄糖、肝臟和肌肉中含有糖原、乳汁中含有乳糖

微生物中：糖約占菌體干重的10~13%。

2、重要性

(1)是生物獲取能量的主要來源

(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)糖作為信號識別的分子

糖蛋白在生命物質(zhì)體內(nèi)分布極廣，它們的糖鏈可能起著信息分子作用，與機體免疫細胞識別包括細

胞粘著、接觸抑制等生理功能密切相關(guān)。

第二節(jié)糖的分類

糖類的分類

1、單糖(monosaccharides)是最簡單的糖，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(-0H)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、多糖(polysaccharides)是由多個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。

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。

第三節(jié)單糖的化學結(jié)構(gòu)

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個自由醛基或酮基，以及兩個以上的糖類物質(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)

(-)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)驗式為CHQ

測定分子量：180

1)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)葡萄糖和乙酸醉反應(yīng)產(chǎn)生五個和乙?；难苌?，證明糖分子中有五個羥基。(-OH)

2、葡萄糖的構(gòu)型(configuration)

1)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。

2）構(gòu)型

不對稱碳原子的四個取代基在空間的相對取向。

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-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-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（fmctose）、核糖（ribose）都是D-系單糖。

3、與鏈式結(jié)構(gòu)相關(guān)的概念：

鏡象對映體（antipode）：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。

2）差向異構(gòu)體（epimers）：僅一個對稱碳原子構(gòu)型不同，二鏡向非對映體的異構(gòu)物稱為差向異構(gòu)體。

3）旋光異構(gòu)現(xiàn)象和旋光度：當光波通過尼克梭鏡時，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，光波其他方向的都被遮斷這種稱為平面偏振光。

當它通過具有旋光性質(zhì)某異構(gòu)物溶液時，則偏振面會向左旋轉(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（specificrotation）表示。

4）手性與旋光性

旋光性與分子內(nèi)部的結(jié)構(gòu)有關(guān)

分子內(nèi)若存在對稱元素如，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

分子內(nèi)若不存在對稱元素，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李生子.

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-型、

右邊為D-型。

但針對單糖結(jié)構(gòu)而言，D與+、L與-并無必然聯(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

光方向是兩個概念

（-）環(huán)狀結(jié)構(gòu)

1、環(huán)狀結(jié)構(gòu)的提出：鏈式結(jié)構(gòu)無法解釋以下現(xiàn)象

1）缺少希夫反應(yīng)，不能被漂白了的品紅出現(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EFischer提出了葡萄糖的分子環(huán)狀結(jié)構(gòu)學說：

即Cs-OH與CCHO形成15氧橋

1926年W.H.Hawworth修正后提出用透視式表達糖的結(jié)構(gòu)。

2、單糖的a-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。

半縮醛羥基在平面以下為a-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)，在水溶液中而是可以互變

（三）葡萄糖的構(gòu)象（conformation）：

指一個分子中，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)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

第四節(jié)單糖的理化性質(zhì)

一、物理性質(zhì)：

1、旋光性：一切糖內(nèi)都有不對稱碳原子，都具有旋光性。旋光性是鑒定糖的個重要指標。

2、甜度：各種糖的甜度不常以蔗糖的甜度為標準進行比較

3、溶解度：單糖分子有多個羥基，增加了他的水溶性，尤其在熱水中的溶解度極大。但不溶于乙醛、

丙酮等有機溶劑。

二、單糖的化學性質(zhì)：

單糖是多羥基的醛或者酮，以上三種基團均能參加反應(yīng)。

1、醛基或酮基參加的反應(yīng)：

1）單糖氧化：

堿性溶液中，醛基或者酮基變成非?；顫姷南┒?，具有還原性，能還原金屬離子如CE'等離子。

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。

血液中的還原糖與解已經(jīng)硫酸銅共熱，產(chǎn)生氧化亞銅糖酸于酸性的鋁酸鹽反應(yīng)產(chǎn)生藍色化合物。

藍色的深淺同糖含量成正比

2）單糖還原：醛基和酮基被還原成醇，如：在納汞齊的作用下生成山梨醇

3）成豚作用：醛基和酮基與苯肺、HCN、羥胺等起加合作用。

4）異構(gòu)化作用：葡萄糖、果糖利甘露糖山者通過烯醇式可以互相轉(zhuǎn)化。

2、由羥基產(chǎn)生的性質(zhì)：單糖有半縮醛羥基和醇性醛基兩類可以發(fā)生以下幾類反應(yīng)。

1）酯化反應(yīng)：

生物化學上重要的糖脂是磷酸酯、是糖代謝的中間產(chǎn)物.活性形式

2）成昔作用:

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，通稱糖昔。

由于單糖有兩種形式a型、。型，故有兩種糖昔a和B

3）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)。

4)氨基化作用：單糖分之中的羥基被氨基取代稱為糖胺。

自然界存在的自然界的氨基糖多以以乙酰氨基糖的形式存在圳

5)脫氧作用：單糖羥基之一失去氧即成脫氧核糖如使藻類糖蛋白的成分。

第五節(jié)寡糖(oligosaccharides)

寡糖是由2-20個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。

民間常用大麥芽其中含有淀粉酶使淀粉水解變成麥芽糖。

二分子的葡萄糖a-D-G和a-D-G縮水按a(1-4)形成糖甘鍵

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(香蕉、菠蘿等)都含有蔗糖

1)化學性質(zhì)：無游離醛基、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)生存在于人和動物的乳汁內(nèi)。牛乳含有10%；人乳含有5-7%

乳糖是由a-D-G和P-D-L各一分子按(3(1-4)糖汁鍵縮合失水形成的。

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),見于多種植物，尤其是棉籽甜菜中。于酸性共熱時，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

棉籽糖半乳糖甘酶半乳糖+蔗糖

第六節(jié)多糖(polysaccharides)

一、概述：

多糖是多個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，如纖維素無甜味也無還原性，有旋光，無變旋現(xiàn)象。

按功能分

作為動物植物骨架的原料，如食物的纖維素(cellulose)和動物的凡丁質(zhì)(chitin)；

作為貯臧多糖，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，分解放出多糖；

具有復(fù)雜的生理功能:如粘多糖(muc叩olysaccharides)、血型物質(zhì)等。

按照組分的繁簡：

同多糖(hom叩olysaccharide)：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

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，a(1-4)糖背鍵

一般鏈長250-300個葡萄糖單位。

支鏈淀粉(amylopectin)：

由多個較短的a-1、4糖昔鍵直鏈組成。

每兩個糖的直鏈之間的連接為a-1、6糖背鍵，較短的直鏈鏈端

葡萄糖分子的第1個碳原子上羥基與鄰近的另一個鏈中的葡萄糖分子中的第6個碳原子上的羥基

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)物是逐步進行的。

淀粉紅色糊精無色糊精麥芽糖葡萄糖。

2、糖原(glycogen)：

動物淀粉是動物和細菌細胞內(nèi)能源的儲存形式。結(jié)構(gòu)與淀粉相似性質(zhì)。

遇碘成棕紅色。

3、纖維素(cellulose)：地球表面天然起源的最豐富的有機化合物。

來源主要是：棉花、麻、樹木、野生植物的；

另外還有一大部分來源于作物的莖桿如麥桿、稻草、高粱稈、甘蔗渣等。

1)結(jié)構(gòu)：葡萄糖借快(1-4)糖昔鍵的連接成直鏈。

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)：由乙酰糖胺以糖甘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、細胞間質(zhì)、關(guān)節(jié)液、惡性

腫瘤組織和某些一細菌的細胞壁。

是細胞間粘合物質(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甘鍵連成的二糖單位。后者糖背鍵與另一兩個糖單位相連。

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。

廣泛存在于哺乳動物組織和體液中。

豬胃粘膜中含有十分豐富，肺、脾、肌肉和動脈壁、肥大細胞肝素含量較高

第七節(jié)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

聚糖(proteoglycans)總稱為結(jié)合糖和復(fù)合糖

一、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，機體用它作為潤滑劑

2、防護蛋白水解酶的水解作用

3、防止細菌、病毒侵襲。

4、在組織培養(yǎng)時對細胞粘著和細胞接觸抑制作用。

5、對外來組織的細胞識別也有一定作用

6、與腫瘤特異性抗原活性的鑒定有關(guān)

二、蛋白聚糖：

是一種長而不分枝的多糖鏈，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.

(-)蛋白聚糖的種類與組成

核心蛋白-一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

①構(gòu)成細胞間基質(zhì)，分布于任何組織中

②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，糖的一0H也是親水

的，所以基質(zhì)內(nèi)的蛋白聚糖可以吸引、保留水而成凝膠

③起篩子作用，容許小分子化合物自由擴散，而阻止細菌通過，起保護作用

④蛋白聚糖也有一些特殊的作用：

肝素一一抗凝劑

透明質(zhì)酸一一吸引大量水分子，使組織.疏松.，細胞易于移動，促進創(chuàng)傷愈合

硫酸軟骨素一一軟骨中豐實、維持軟骨的機械性能

細胞膜表面的一些蛋白聚糖，與細胞間相互識別、生長有關(guān)

蛋白聚糖是生物化學中近二十年來取得突破性進展的領(lǐng)域，有關(guān)其結(jié)構(gòu)和功能的研究吸引了越來

越多的科學家。

思考題：參見教材P30本章附習題以及本章涉及的概念以及單糖兩種環(huán)式結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換。

第三章脂類化學

目的與要求：

通過本章的學習，使學生對脂類及其衍生物有比較全面的認識。

重點講解：

單脂和復(fù)脂的組分、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，對固醇亦給予必要的介紹。使學生對脂肪的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)以及對

固體類物質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)作徹底的了解：引導學生聯(lián)系脂肪的結(jié)構(gòu)學習復(fù)脂的結(jié)構(gòu)。在固醇核心結(jié)構(gòu)的基

礎(chǔ)上學習類固醇物質(zhì)，在菇類學習的過程中了解異戊二烯結(jié)構(gòu)的不同變化。講解時，要對磷脂與糖脂的

區(qū)別、各種磷脂、糖脂彼此間的異同進行分析比較。磷脂不僅要對其結(jié)構(gòu)和性質(zhì)進行比較系統(tǒng)的講述外,

還要對其生理功能進行介紹。生物膜化學要結(jié)合膜功能談化學物質(zhì)。

對學生要求：

掌握脂類及其衍生物化學組成、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，以及它們在體內(nèi)的分布。

理解脂肪以及脂肪酸的不同指標的含義和用途。

了解各種不同的脂肪以及脂肪酸對人體的重要性。

第一節(jié)脂類的概念和類別

一、脂類（lipids）的概念及生物學功能：

（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溶劑（氯仿、乙醛、丙酮、苯等）中。

化學組成和化學結(jié)構(gòu)上有很大的差異一般是由脂肪酸和醉組成、也有不含脂肪酸的如拓類、固醉

類及其衍生物。

（-）脂類的生物功能也是多種多樣，主要有以下幾個方面：

1、膜功能：構(gòu)成生物膜的重要物質(zhì)。

2、能量來源：燃料的貯存形式和運輸形式。

3、對動物來講，是必需脂肪酸和脂溶性的維生素的溶劑。

4、參與信號的傳導和識別

5、另外此類物質(zhì)有防止機械損傷和熱量散發(fā)等保護作用

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)：

I）甘油三脂是3分子脂肪酸和1分子甘油所組成的酯。

2）蠟由長鏈脂肪酸和長鏈醇或固醇組成。

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，或關(guān)系密切。

1）取代燒：脂肪酸及其堿性鹽和高級醇

2）固醇類

3）幫

4）其他脂質(zhì)如維生素A、D、E、K,糖脂和脂蛋白。

第二節(jié)脂酰甘油類（單脂）

脂酰廿油（acylglycerols）,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廿油，

其結(jié)構(gòu)如圖所示。

—■、脂肪酸（fattyacids）：

在自然界中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

不飽和脂肪酸。

1、它們之中大部分是不分枝和無環(huán)無羥基單竣酸。

2、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比同等鏈長的飽和脂肪酸低。

5、細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。

6、高等動物的不飽和脂肪酸從結(jié)構(gòu)上說部分是順式結(jié)構(gòu)

7、必需脂肪酸：我們把維持哺乳動物正常生長所需要的而體內(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，但不溶于乙醛、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，可以作為潤濕劑。

三、甘油三酯的類型：

甘油三酯有許多不同的類型

簡單三脂酰甘油（simpletriacylglycerides）：三個脂肪酸都是相同的。

混合三酯酰甘油（mixedtriacylglycerides）：含有兩個或兩個以上不同的脂肪酸的甘油三酯。

多數(shù)天然的汕物質(zhì)都是簡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性質(zhì)：

1、溶解度：不容易水，也沒有形成高度分散的傾向。

2、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。

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30.5C,人的脂肪中油酸占70%,人油的固化點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)脂酶作用時都可以發(fā)生水解

當用堿水解酯酰甘油時，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久即產(chǎn)生難聞的臭味這種現(xiàn)象稱為酸敗。

酸敗的化學本質(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銀催化下發(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?；担?/p>

油脂中含有羥基的脂肪酸可以與乙酸酊和其他酰化試劑作用形成相應(yīng)的酯。

乙酰化值：指一克乙?；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)。

第三節(jié)磷脂類(復(fù)脂)

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；

2)在生物控制有機體代謝中，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)：動物中植物中含量豐富，參與血液的凝固過程

3、磷脂酰絲氨酸(phosphatidylserine)：也參與血液凝固過程

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)：

含有二個磷脂酸分子，磷酸基團分別與一個甘油分子的碳原子上的羥基以酯鍵相連。

主要存在于細菌細胞膜、真核細胞線粒體內(nèi)膜等

三、酸甘油磷脂

1、縮醛磷脂(plasmalogens)：以一個長碳氫鏈取代脂肪酸以酸鍵與甘油羥基相連，存在于細胞膜，

特別是肌肉和神經(jīng)細胞的膜中.

2、血小板趨化因子(PAF)

嗜堿性粒細胞釋放，能引起血小板凝集和血管擴張

四、鞘磷脂(sphingomyelins)

1、鞘氨醉(sphingenine)：

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

2、神經(jīng)酰胺(ceramide)

脂肪酸通過酰胺鍵與鞘氨醇的-NH,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。

鞘磷脂是高等動物組織中含量最豐富的鞘酯類。

總結(jié)：磷脂類從結(jié)構(gòu)上.講其共性是都含有磷酸基團，都含有極性的基團。

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)菇類、類固醇類

這類物質(zhì)特點是不含脂肪酸、在組織中含量較少，但是有極其重要的生物學功能

一、菇類(terpenes)：是異戊二烯的衍生物

含有二個異戊二烯單位的葩稱單幫，三個稱倍半葩，四個稱二幫。

植物中如檸檬汕中，含有的檸檬苦素、薄荷中含有的薄荷、樟腦油中含有的樟腦

二、類固醇(steroids)

概述：

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。

固醉類可分為固醇(sterols)和固醉衍生物兩大類。

(一)固醇的結(jié)構(gòu)特點

I、備核上的C3常為羥基或酮基

2,C17上可以是羥基或酮基或其它形式的側(cè)鏈

3、C4C5和C5-C6之間常是雙鍵

4、A環(huán)在某些化合物上常是苯環(huán)，而且無C19-角甲基。

(二)膽固醇和非動物固醇

1、膽固0(cholesterol)

細胞膜的成分之一，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

毒素對細胞的毒害作用。

2、非動物固醇：

植物細胞的重要組分，不能為動物吸收；主要為豆固醇、麥角固醇、菜油固醇、谷固醇。

麥角固醇經(jīng)日光或UV照射可以轉(zhuǎn)化為維生素D?

(三)固醇衍生物

1、膽汁酸在肝中合成，可以從膽汁中分離到。膽汁中有三種不同的膽汁酸，膽酸脫氧膽酸和鵝脫

氧膽酸

2、性激素：孕酮、睪丸激素

第五節(jié)生物膜化學

一、細胞中的膜系統(tǒng)：

膜系統(tǒng)=質(zhì)膜(plasmmembranes)+內(nèi)膜系統(tǒng)(真核細胞)

細胞核、線粒體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、溶酶體、高爾基體、過氧化物酶體、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(細菌和線粒體)。

固醉：膽固醉(動物細胞)

豆固醇(植物)。

2、膜蛋白：

外周蛋白(extrinsicproteins)：分布于膜的外表，通過靜電作用及時離子鍵作用等較弱非共價鍵與膜

外表面結(jié)合。

內(nèi)嵌蛋白(intrinsicproteins)：分布在磷脂雙分子層中；有時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。

膜蛋白對物質(zhì)代謝、物質(zhì)傳遞、細胞運動、信息的接受與傳遞、支持與保護均有重要意義。

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。

與細胞的抗原結(jié)構(gòu)、受體、細胞免疫反應(yīng)、細胞識別、血型及細胞癌變等均有密切關(guān)系

三、生物膜的流動性

主要特征

(-)膜脂的流動性

磷脂液晶態(tài)—類似晶態(tài)的凝膠狀態(tài)--TT液晶態(tài)(生理條件)”

1、相變溫度以上膜脂運動的幾種方式

(1)磷脂燒鏈圍繞C-C鍵旋轉(zhuǎn)而導致異構(gòu)化運動

(2)磷脂分子圍繞與膜平面相垂直的軸左右擺動：

.梯度現(xiàn)象極性部分快；甘油骨架慢；脂肪酸燒鏈較快

(3)磷脂分子圍繞與膜平面相垂直的軸作旋轉(zhuǎn)運動

(4)磷脂分子在膜內(nèi)作側(cè)向擴散或側(cè)向移動

(5)磷脂分子在脂雙層中作翻轉(zhuǎn)(flip-flop)運動

2、膜脂的分相

混合磷脂相變(phasetransition)溫度不同。溫度下降至某一值事，處于凝膠態(tài)液晶態(tài)磷脂分子各自

匯集。

(二)膜蛋白：

可以作橫向移動，外周蛋白飄浮在雙分子層的表面，而內(nèi)在蛋白完全系于燃基核心。

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燒鏈伸向膜中心。極性端則

面向膜兩側(cè)水相。

2、在脂雙層的基礎(chǔ)上，進一步解釋蛋白質(zhì)定位的問題，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)分子之間無共價的結(jié)合；

五、膜功能：

1、代謝調(diào)控：

代謝途徑的分隔；

進行氧化磷酸化(oxidativephosphorylation)(線粒體內(nèi)膜)和光合磷酸化(photosynthetic

phosphorylation)(葉綠體類囊體膜)的場所。

2、物質(zhì)運輸：

不帶電荷的脂溶性的物質(zhì)較容易通過；

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)進出細胞的流量從而保證細胞內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定狀態(tài)。

3、神經(jīng)傳導：

細胞膜還含有電荷的表面物質(zhì)構(gòu)成跨膜電位差.

細胞膜還具有自我封閉的特點，細胞若被刺傷可以迅速的自動再封閉。

4、具有識別某些分子信號的功能。

一些細菌.趨化作用：膜能夠感受出營養(yǎng)物質(zhì)的微小差別，刺激細胞泳向營養(yǎng)源。

促進同種細胞有規(guī)則的締合：動物細胞膜的外表面含有識別同種細胞受體。

細胞表面還具有受體(receptor)部位能特異地結(jié)合激素分子。

如肝臟及肌肉細胞的表面含有識別并結(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(signal)從膜傳向細胞內(nèi)的酶，調(diào)節(jié)它們的活力。

思考題：參見教材P48附習題及本章所涉及的概念

第四章蛋白質(zhì)化學

目的與要求：

通過本章的學習，使學生對蛋白質(zhì)及其組成成分氨基酸有比較全面的認識。

重點講解：

較方面地介紹蛋白質(zhì)化學的基礎(chǔ)知識。重點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

個別重要蛋白質(zhì)的化學以及蛋白質(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，要聯(lián)系有機化學的

較酸、胺類結(jié)構(gòu)和特點，與蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和特性聯(lián)系。另外，提醒學生注意氨基酸的某些特殊反應(yīng)、在人類合

成肽工作中的實踐性以及蛋白質(zhì)的重要生物學意義和生產(chǎn)實踐意義。

對學生要求：

掌握蛋白質(zhì)化學組成、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)的一級結(jié)構(gòu)和高級結(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)蛋白質(zhì)(protein)化學概念、分類與生物功能

一、蛋白質(zhì)的定義：

許多a-氨基酸按一定的序列通過酰胺鍵(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)(simpleprotein)和綴合蛋白質(zhì)(conjugatedprotein)

根據(jù)分子的形狀：球狀(globularprotein)、纖維狀(fibrousprotein)

根據(jù)功能：酶、調(diào)節(jié)蛋白、轉(zhuǎn)運蛋白、營養(yǎng)和儲存蛋白、收縮蛋白、結(jié)構(gòu)蛋白和防御蛋白等

(1)單純蛋白質(zhì)

清蛋白(albumin)：溶于水、稀酸、稀堿、稀鹽，為半飽和硫酸鉉沉淀，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):不溶于水和無水乙醇，溶于70%-80%乙醇,脯氨酸和酰氨較多，非極性側(cè)鏈遠多

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，蛇精蛋白

硬蛋白(selenoprotein)：不溶于水，稀酸和稀堿，作為結(jié)緯及保護功能的蛋白質(zhì)，角蛋白、膠原、彈性蛋

白

⑵綴合蛋白質(zhì)

糖蛋白(glucoprotein)和粘蛋白(mueprotein)：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，它是嚇咻化合物，口卜咻環(huán)中心含有金屬

黃素蛋白(flavprotein)：輔基為黃素喋吟二核甘酸

金屬蛋白(metalloprotein)：與金屬之間結(jié)合的蛋白質(zhì)醉脫氫能含鋅、鐵蛋白含有鐵

三、蛋白質(zhì)的生物學功能

1、酶一某些蛋白質(zhì)是酶，催化生物界體內(nèi)的代謝反應(yīng)

2、調(diào)節(jié)蛋白，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)運蛋白

某些蛋白質(zhì)具有運輸功能，他們攜帶小分子從一處到另一處，通過細胞膜，在血液循環(huán)中不同的組織間

運載代謝物。

4、營養(yǎng)和存儲蛋白

卵清蛋白和牛奶中的酪蛋白是提供氨基酸儲存的蛋白。

在某些植物、細菌及動物組織中發(fā)現(xiàn)的鐵蛋白可以貯存鐵。

5、收縮和運動蛋白：某些蛋白質(zhì)賦予細胞和器官收縮能力可使其改變形狀和運動，肌肉，鞭毛、微管、

微絲等。

6、結(jié)構(gòu)蛋白：許多蛋白質(zhì)起支持細絲、薄片或者纜繩的作用，給生物結(jié)構(gòu)以強度和保護，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度，韌帶在含有彈性蛋白，形成了蛋白質(zhì)的纜繩，具

有雙向的抗拉強度。

7、防御蛋白：高等動物的免疫反應(yīng)是有機體的一種防御機能免疫反應(yīng)主要是通過蛋白質(zhì)來實現(xiàn)的

8、受體蛋白：動物、植物、微生物對外界刺激的反應(yīng)均涉及受體蛋白。如視質(zhì)紅質(zhì)，味覺蛋白

第二節(jié)蛋白質(zhì)分子的組成成分

-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15?17.6%,平均為16%

克氏定氮法的基礎(chǔ)：100克有機物中蛋白質(zhì)大體含量=一克樣品中含氮的克數(shù)x6.25x100

乳制品為6.38,面粉為5.70,玉米、高粱為6.24,花生為5.制,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,H2s04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：5MNaOH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：

缺點：持續(xù)時間較長，部份水解

優(yōu)點：不產(chǎn)生消旋，也不破壞氨基酸

工業(yè)上開發(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

（-）氨基酸的結(jié)構(gòu)：含氨基和竣基，氨基可位于a、仇丫等位置

a-氨基酸（除肺氨酸）可用下式表示

熔點高、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

于乙醇和乙醛。

（-）氨基酸的分類

生物體發(fā)現(xiàn)氨基酸180多種，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

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

I、常見蛋白質(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：

⑴中性氨基酸，包括：甘氨酸（不含手性碳原子，無旋光性）、丙氨酸、綴氨酸、亮氨酸、異亮氨酸和

甲硫氨酸；

⑵極性氨基酸：

①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)最晚的一種氨基酸）；

②含筑基氨基酸（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）；

③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；

⑶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

（4）堿性氨基酸：賴氨酸、精氨酸存在于活性部位，參與能催化，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a-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電荷的氨基酸。

II、不常見的蛋白質(zhì)氨基酸

m、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)

無色晶體，熔點極高（200℃以上），不同味道；水中溶解度差別較大（極性和非極性），不溶于有機溶

劑。

（-）氨基酸的酸堿化學

I、氨基酸的兼性離子形式

1.有關(guān)氨基酸的兼性離子形式推測的基礎(chǔ)

有機物分子：如以中性分子形式存在，熔點較低，如二苯氨是53℃,原因：晶體分子間維系力是靠范德

華力作用，作用較弱；如以離子狀態(tài)存在熔點較高，如氯化鈉是200℃,原因：分子間靠離子鍵來維持，作用

較強。

在溶液中非極性分子使溶液介電常數(shù)降低，而極性分子使溶液介電常數(shù)升高，而離子態(tài)是強的極性分子。

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，說明氨基酸是以離子狀態(tài)存在，

氨基酸是兩性電解質(zhì)(ampholytes),氨基酸完全質(zhì)子化時是多元酸，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。既可以被酸滴定又可以被堿滴定，

II、氨基酸的解離

m、氨基酸的等電點：曲線可知氨基酸可以帶上正電或者負電荷，也可以帶電荷為零。靜電荷為o時的

pH稱為氨基酸的等電點(pl),對于不解離的中性氨基酸來說其等當點等于pKI,pK2算術(shù)平均值；對側(cè)鏈

基團解離的氨基酸，等電點為其兩側(cè)pK的算術(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。

當pH>pL帶負電；當pH=pL不帶電；當pH<pL帶正點

IV、氨基酸的甲醛滴定(formoltitration)

氨基酸既是酸又是堿，但卻不能為酸或堿直接滴定；等當離子點時pH過高或過低，滴定終點過高和過低,

無適當?shù)闹甘緞?。加入甲醛后，甲醛與氨基反應(yīng)，通過這個反應(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，此時用酚陸作指示劑用標準的氫氧化鈉加以滴定。

(二)氨基酸的化學性質(zhì)

Ia-氨基參加的反應(yīng)

1.與亞硝酸的反應(yīng)：標準狀態(tài)下測定氮氣體積計算出氨基酸的含量a-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酰基取代，取代后對氨基有保護作用

3,炫基化反應(yīng)：

⑴2、4-二硝基氟苯(DNFB)可生成黃色二硝基苯基氨基酸，曾被英國的Sanger用來鑒定多肽和蛋白質(zhì)

的氨基末端

⑵苯異硫氟酸酯(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(Schiff'sbase)反應(yīng)：具氨基基團和跋基基團物質(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

na-竣基參加的反應(yīng)

1、成鹽和成酯反應(yīng)：

氨基酸在鹽酸氣體的條件下與無水乙醇作用即產(chǎn)生氨基酸的乙醋，竣基在變成甲酯、乙酯或成鹽后竣基

的化學反應(yīng)即能被掩蓋(竣基保護)

2、成酰氯反應(yīng)

氨基酸的氨基加保護基以后，其竣基可以與二氯亞飆或五氯化磷反應(yīng)生成酰氯，這個反應(yīng)使竣基活化，

使它容易與另一氨基酸的氨基結(jié)合是人工合成多肽種常用的反應(yīng)。

3、疊氮反應(yīng)

氨基酸的氨基通過酰化加以保護；粉基經(jīng)酯化變成甲酯，然后與腓和亞硝酸反應(yīng)變成疊氮化合物(竣基

活化反應(yīng))

4、脫竣基作用

氨基酸經(jīng)脫段酶(decarboxylase)作用后可以放出二氧化碳生成相應(yīng)的一級胺(amine)

ma-氨基和a-竣基共同參加的反應(yīng)

1.與前三酮(ninhydrin)反應(yīng)：氨基酸分析化學中最常用反應(yīng)之一，在弱酸環(huán)境中，加熱氨基酸脫竣脫氨

以后與茍三酮、還原苗三酮和氨反應(yīng)后生成紫色化合物，紙層析、柱層析常用的定量測定方法。

羥脯氨酸和脯氨酸不釋放氨氣生成黃色化合物

2.成肽反應(yīng)：一個氨基酸的氨基與另一個氨基酸的竣基縮合失水形成肽鍵。

IV側(cè)鏈基團參加的反應(yīng)

側(cè)鏈基團參加的反應(yīng)

苯環(huán)：色氨酸、苯丙氨酸；羥基：絲氨酸、蘇氨酸；疏基：半胱氨酸；口引跺基：色氨酸；

胭基：精氨酸；咪哇基：組氨酸；邪a-氨基：賴氨酸；非a-竣基：谷氨酸、天冬氨酸

側(cè)鏈基團可與特異試劑發(fā)生特定反應(yīng)，用于氨基酸的鑒定，氨基酸的修飾。

蛋白質(zhì)化學修飾：在較溫和的條件下，以可控制的方式使蛋白質(zhì)某些試劑起特異反應(yīng)，以引起蛋白質(zhì)中

個別氨基酸側(cè)鏈或功能基團發(fā)生共價化學改變。

1、酪氨酸(酚基)：與重氮化合物(重氮苯磺酸)反應(yīng)生成桔黃色化合物，Pauly反應(yīng)，用于酪氨酸檢

測。

2、組氨酸：咪嚏基與重氮化合物生成棕紅色化合物。

3、色氨酸：口引咻基被溟代琥珀酰亞胺氧化，分光光度法測定蛋白質(zhì)中色氨酸含量。

4、半胱氨酸：筑基間形成二硫鍵，筑基同酰化試劑如：苯甲酰氯、革氧酰氯、碘乙酸結(jié)合是保護筑基的

反應(yīng)，應(yīng)用于人工合成肽；氧化劑過甲酸或還原劑毓基化合物均可打開二硫鍵生成物質(zhì)，對蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)測定和

性質(zhì)鑒定廣泛應(yīng)用

5、精氨酸：灰基與蔡酚在堿性次氯酸鈉中反應(yīng)產(chǎn)生紅色物質(zhì)。

6、苯核：濃硝酸反應(yīng)黃色。

五、氨基酸的光學活性和光譜性質(zhì)

I旋光性

1、構(gòu)型：除甘氨酸以外，叫碳原子是一個不對稱的碳原子。

D型和L型，取決于a一碳原子上的氨基的位置,不對稱碳原子經(jīng)過對稱狀態(tài)的中間階段，可以發(fā)

生消旋作用，即D、L互變(外消旋)，Thr利Ser有兩個不對稱中心存在四種光學異構(gòu)體；胱氨酸是一種特

殊情況；兩個相同的不對稱中心，相同時產(chǎn)生D型或L型兩個異構(gòu)體；不同時產(chǎn)生內(nèi)消旋胱氨酸。

旋光與旋光度：多數(shù)氨基酸具有旋光性，能使偏振光面向左或向右旋轉(zhuǎn)，用-或+表示；氨基酸具有的這

種性質(zhì)稱為旋光性也稱為分子手性(chirality),比旋光度是L-氨基酸特征物理常數(shù)

n光譜性質(zhì)

可見光全無吸收，遠紫外光全有吸收，紫外光區(qū)酪氨酸、苯丙氨酸和色氨酸有光吸收

蛋白質(zhì)中由于含有這些氨基酸、280nm有最大的光吸收。利用分光光度計可以很方便地測定分光光度法

的原理：Lambert-Beer定律：液體吸收光的量同濃度成正比關(guān)系

六、氨基酸混合物的分析分離

可利用混合物中各組份的物理、化學性質(zhì)的差別，使各組分以不同程度分布在不相溶的兩相中；其中一

個相為固定的稱為固定相，另一相流動的稱為流動相；使各組份以不同的速度移動，從而達到分離；可以分離

氨基酸、核甘酸、糖、蛋白質(zhì)

㈠分配層析的一般原理

1、分配定律

層析系統(tǒng)已有兩相組成：固定相(staionaryphase)、流動相(mobilphase)。

分配定律：當一種溶質(zhì)在兩個互不相溶的溶劑中分配時，在一定的溫度下達到平衡后，溶質(zhì)在二相的濃

度比值為一常數(shù)即為分配系數(shù)(partitioncoefficient),

混合物在層析系統(tǒng)中的分離決定于該混合物組份在兩相中的分配情況，可用分配系數(shù)來描述，分配系數(shù)

差異越大越容易分離。

2、逆流分配的原理

取一系列試管，向1號管加入互不相容的兩種溶劑A和B,體積相等；加入物質(zhì)的混合物，二物質(zhì)按自

身分配系數(shù)在上下兩相中進行分配；達到平衡后上相轉(zhuǎn)移到2號管中，其中含相同體積的新的下相；從1號管

轉(zhuǎn)移來的樣品將在第2號管的上下再分配；同時，向第1號管加入新上相，樣品再分配。這樣即完成了第一次轉(zhuǎn)

移。

同樣可以做N次轉(zhuǎn)移

通過數(shù)學歸納法我們知道，轉(zhuǎn)移后物質(zhì)在一個管中的分布分數(shù)含量是展開式的相應(yīng)含量。

分配系數(shù)大的物質(zhì)沿一系列分溶管的移動速度比分配系數(shù)小的物質(zhì)快。

一定量的某一物質(zhì)在一定量的溶劑系統(tǒng)中分配，轉(zhuǎn)移次數(shù)越多其分配分溶曲線越集中，峰形窄而高，有

利于混合物中各物質(zhì)的分離。