生物化学Ⅰ教案

1、生物化学（静态）教案 于建生课程编号014102 48课时参考书：1Keith E and Colin J Biological Chemistry ，lst ，Ed ，Cambridge University Press 19802Lippard ，S。J ，and Berg ，J。M ，Principles of Bioinorganic Chemistry ，University Science Books ，California 19943Nelson D L ，Cox M L .Lehninger Principles of Biochemistry .3rd ，Ed ，New Yo

2、rk ：Worth Publishers ，2000 4Biochemistry B.D.Hames, N.M.Hooper and J.D.Houghton 科学出版社 19995生物化学（第四版）顾天爵 人民卫生出版社 19986基础生物化学 D.沃伊特 J.G.沃伊特 C.W.普拉特 朱德熙 郑昌学 主译 科学出版社 19997郑集、陈钧辉：普通生物化学，第三版，北京高等教育出版社，19988王镜岩、朱圣庚、徐长法等：生物化学，第三版，北京高等教育出版社，20029沈同、王镜等：生物化学，第二版，北京高等教育出版社，1999习题集：1、生物化学习题解析（第二版） 陈均辉等 科学出版社 2

3、0012、生物化学考试500题解 I.D.K 哈尔克斯顿 四川大学出版社 19863、生物化学习题入门 姚仁杰等译 北京大学出版社 19874、生物化学习题集 张来群 谢丽涛 科学出版社 19985、中国科学院硕士研究生入学考试试题与解答 生物化学 王克夷 祁国荣 科学出版社1999课程目的与要求：通过本课程的学习，使学生能够：（1）掌握糖类及其衍生物、脂类及其衍生物、蛋白质、核酸等构成生物机体的基础物质的化学组成、结构和性质，以及它们在体内的分布；（2）掌握生物催化剂-酶的化学本质、组成、命名、分类、催化特性、作用专一性及作用机制、米氏方程式的应用；（3）掌握各种维生素、各种激素等生物机体的

4、重要物质的化学组成、结构、性质，以及它们各自的重要作用；（4）了解抗生素的概况以及几种重要抗生素的化学结构、来源、理化性质和作用。 第一章 绪 论 (preface)目的与要求：使学生对生物化学有一个全面的初步认识，熟悉生物化学在工农业生产中的实际存在与应用。重点讲解:生物化学的研究对象，任务和内容，与其他学科的关联和工农业生产的发展关系。对学生要求：掌握以上重点，同时要了解生物化学的发展。§1 生物化学的涵义及其研究对象一、生物化学的定义生物化学可以认为是生命的化学(chemistry of life)。 生物化学是用化学的理论和方法来研究生命现象并阐明其化学本质的学科。二、研究对

5、象及分类研究对象：一切生命有机体分类：根据研究对象可分为：植物生化、动物生化、人体生化、微生物生化根据研究目的可分为：临床生物化学、工业生物化学、病理生物化学、农业生物化学、生物物理化学等。§2 生物化学的任务和内容一、任务1、构成生物体的物质基础研究这些生物体的化学组成、结构和性质以及体内的分布2、生命物质在生物机体中的运动规律研究生命物质在体内的变化及其相互关系和能量转换和调节规律3、生命物质的结构、功能与生命现象的关系研究生命活动中各种生命物质的作用、运动规律和相互关系及它们构成的器官、组织、细胞在生命活动中的功能。二、 内 容1、糖类及其衍生物2、脂类及其衍生物3、由氨基酸组

6、成的蛋白质和多肽4、由核苷酸组成的核酸5、维生素、激素、抗生素等，其中生物酶基本属于蛋白质类。§3 生物化学的发展与工农业生产的关系1、历史背景2、生物化学的诞生：3、生物化学的建立：4、发展中的生物化学5、中国对生物化学的贡献：吴宪：曾与美国哈佛医学院Folin一起首次用比色定量方法测定血糖。吴宪与刘思职、万昕、陈同度、汪猷、张昌颖、杨恩孚、周启源等完成了蛋白质变性理论，血液的生物化学方法检查研究，免疫化学研究，素食营养研究，内分泌研究。王应睐，邹承鲁，钮经文，邢其毅，曹天钦，王德宝，汪猷1981年又人工合成了具有生物活性的酵母丙氨酸转移RNA，从而使我国在核酸人工合成方面处于国际

7、领先地位6生物化学与工农业生产的关系A工业领域的应用：B在农业领域的应用：C临床生化的诊断今天已经成为一种不可缺少的诊断的方法§4 生 化 发 展 的 趋 势今后我们要在基础理论研究方面特别注意: 生物大分子的结构与功能、生物大分子之间相互作用、分子遗传和遗传工程、生物膜的结构与功能、激素、活性多肽及其重要的活性小分子的结构与功能、代谢调节与调控方面的研究、另一方面我们应该注意研究工、医、农 、国防等各方面急需解决的问题。 思考题：1生物化学主要有哪些内容？2怎样学好生物化学？3学好生物化学，如何国家和人类服务？第二章 糖类化学目的与要求：使学生从生物化学的角度认识糖的本质意义和糖在

8、生物体中的作用等，使学生掌握糖化学的基本知识以及一些概念与有机化学方面的区别。重点讲解：糖的概念、分类以及单糖、二糖和多糖的化学结构和性质，使学生通过掌握典型单糖(葡萄糖和果糖)的结构和性质，再从单糖的基础上去理解二糖的结构和性质，从而使学生学会比较分析的方法去认识各种重要糖类的特征。几种主要多糖在讲解时要结合医学上的应用。在讲解单糖的结构和性质时，要联系有机化学醛、酮的化学性质和结构。对学生要求：掌握糖类及其衍生物化学组成、结构；掌握基本概念、构型和构象的区别环式单糖不同的书写方式、重要的化学反应。理解不同构型和构象造成的稳定性差别。了解不同的糖对生物体的用途以及它们在体内的分布。第一节 糖

9、类化学概述研究简史：十八世纪后半叶德国化学家E,Fisher提出投影式十九世纪二十年代中期C.S.Hudson建立了表示糖的结构、立体构形与光学性质关系的法则W.N.Hworth提出的糖的环状结构七十年代以后 糖类化合物研究的新局面：通过糖类的研究发现了许多新的生物合成反应与酶调节机理；认识许多基本的生命过程：如细胞环境、细胞识别、细胞生长与分化、免疫、先天缺陷遗传病、药物的作用等等；生物信息的携带者糖类化合物（多糖、寡糖）是第三（核酸、蛋白质）大重要的生物高分子化合物。一、糖类的概念：1.曾用的概念： 碳水化合物：通式Cn(H2O)m误认为是碳与水的化合物，故称碳水化合物(carbohydr

10、ate)。2.糖类的现代概念：糖类：鼠李糖(rhamnase)C6H12O5和脱氧核糖(deoxyribose)C5H10O4非糖的物质：甲醛CH2O、乳酸C3H6O3有些糖类化合物：除C、H、O外，还有N、S、P，多羟基的醛或酮及其缩聚物和某些衍生物的总称。二、糖类分布及重要性（功能）1、分布所有生物细胞质和细胞核内，含有戊糖植物界最多：约占干重的8590%，动物：血液中含有葡萄糖、肝脏和肌肉中含有糖原、乳汁中含有乳糖微生物中：糖约占菌体干重的1013%。 2、重要性（1）是生物获取能量的主要来源（2）具有特殊的生理功能（3）糖类也是结构成分（4）生物体合成其它化合物的基本原料（5）糖作为信

11、号识别的分子糖蛋白在生命物质体内分布极广，它们的糖链可能起着信息分子作用，与机体免疫细胞识别包括细胞粘着、接触抑制等生理功能密切相关。第二节 糖的分类糖类的分类1、单糖(monosaccharides)是最简单的糖，不能再被水解为最小的单位。根据其所含碳原子（C）数目：丙糖、丁糖、戊糖(pentose)和已糖(hexose)等根据其羟基（-OH）又可以分为醛糖和酮糖2、寡糖(oligosaccharides)是有两到十分子的单糖缩合而成的，水解后产生单糖。3、多糖(polysaccharides)是由多个单糖分子缩和而成的如按其组成：同多糖：相同的单糖组成；杂多糖：不同的单糖基组成如按其分子有

12、无支链：支链、直链多糖；如按其功能的不同：结构多糖、储存多糖、抗原多糖等；如按其分布：胞外多糖、胞内多糖、胞壁多糖之分。4、结合糖：如果糖类化合物尚有非糖物质部分，则称为糖缀物和复合糖例如，糖肽、糖脂、糖蛋白等。第三节 单糖的化学结构单糖的种类很多，单糖在结构上、性质上差异不少，但也有许多共同之处。从数量上讲以葡萄糖(glucose)最多，分布也最广，其中葡萄糖结构具有代表性。一、定义及分类定义：具有1个自由醛基或酮基，以及两个以上的糖类物质称为单糖。分类：醛糖；酮糖丙糖、丁糖、戊糖、己糖 等二、单糖的分子结构（一）链状结构1、葡萄糖链状结构的确定：元素组成：经验式为CH2O测定分子量：180

13、1）葡萄糖能被纳汞齐作用还原成山梨醇，而山梨醇是右边结构从而证明了六个碳原子连成了一条直链。2）葡萄糖能和福林试剂（醛试剂）反应：证明其分子式中含有醛基。（-COH）3）葡萄糖和乙酸酐反应产生五个和乙酰基之的衍生物，证明糖分子中有五个羟基。（-OH）2、葡萄糖的构型(configuration)1）不对称碳原子的概念：一个碳原子和四个不同的原子或基团相连时，并因而失去对称性的四面体碳，也称手性碳原子、不对称中心或手性中心，常用C*表示。2）构型不对称碳原子的四个取代基在空间的相对取向。这种取向形成两种而且只有两种可能的四面体形式，即两种构型如甘油醛把羟基在左边规定为L-型，羟基在边右规定为D型

14、。甘油醛从糖的定义上判断是最简单的单糖凡在理论上由D-甘油醛衍生出的单糖为D-系单糖，由L-甘油醛衍生出的糖为L-系单糖。天然的单糖大多只存在一种构型，例如葡萄糖、果糖(fructose)、核糖(ribose)都是D-系单糖。3、与链式结构相关的概念：镜象对映体(antipode)：两类物质彼此类似但不同它们互为镜像但不能重叠这两类结构相化合物称为一对对映体。2）差向异构体(epimers)：仅一个对称碳原子构型不同，二镜向非对映体的异构物称为差向异构体。3）旋光异构现象和旋光度：当光波通过尼克梭镜时，由于尼克梭镜(nicolprism)的结构,通过的只是某一平面振动的光波，光波其他方向的都被

15、遮断这种称为平面偏振光。当它通过具有旋光性质某异构物溶液时，则偏振面会向左旋转或者向右偏转。旋光度是作是旋光物质的一种物理性质，它在一定的条件下是一个常数。（条件、温度、浓度、而波长、旋光管的长度加以固定）旋光度常用旋光率(specificrotation)表示。4）手性与旋光性旋光性与分子内部的结构有关分子内若存在对称元素如，对称面、对称中心或四重交替之一的，都可以和它的镜像重合，没有旋光性分子内若不存在对称元素，不能和它的镜像重合，都有旋光性。这种分子称手性分子。手性与旋光性是一对孪生子。5）构型与旋光方向的区别:虽然使平面偏振光右旋（+）和左旋（-）的甘油醛分别规定为D-型、L-型。在投

16、影式中左边为L-型、右边为D-型。但针对单糖结构而言，D与+、L与-并无必然联系。例如，D-葡萄糖和D果糖的旋光方向分别为+和-，而L-葡萄糖和L-果糖的旋光方向均为-。构型与旋光方向是两个概念（二）环状结构1、环状结构的提出：链式结构无法解释以下现象1）缺少希夫反应，不能被漂白了的品红出现红色。2）醛类能和亚硫酸钠加成反应而葡萄糖不能。3）不能与两分子醇反应，形分子与一分子醇反应形成半缩醛。4）存在变旋现象。鉴于此，1893年 E.Fischer提出了葡萄糖的分子环状结构学说：即C5-OH与C1CHO形成1 5氧桥1926年W.H.Hawworth修正后提出用透视式表达糖的结构。2、单糖的-

17、型和-型环状结构中由于链内的缩醛反应第一碳原子是不对称状态，与其相连的氢亲和羟基的位置有两种可能的排列方式，因而有两种构型。半缩醛羟基在平面以下为-型，在平面以上为-型。二者互为异头体(anomer)。3、环状结构与链状结构的关系：二者是同分异构体，而环状结构更为重要。在晶体状态和水溶液中绝大部分是环状结构，在水溶液中而是可以互变（三）葡萄糖的构象(conformation)：指一个分子中，不改变共价键的结构，仅单键周围的原子旋转所产生的原子间的空间排布。一种构象的改变为另一种构象时不要求共价键的断裂和重新形成。葡萄糖的环状结构中各原子不同在一个平面上而折成船式和椅式两种无张力的环。其中以椅式

18、主要，而船式极少。随着温度的升高船式比例相应增加，建立两种构象间的平衡第 四 节 单 糖 的 理 化 性 质一、物理性质：1、旋光性：一切糖内都有不对称碳原子，都具有旋光性。旋光性是鉴定糖的一个重要指标。2、甜度：各种糖的甜度不一，常以蔗糖的甜度为标准进行比较3、溶解度：单糖分子有多个羟基，增加了他的水溶性，尤其在热水中的溶解度极大。但不溶于乙醚、丙酮等有机溶剂。二、单糖的化学性质：单糖是多羟基的醛或者酮，以上三种基团均能参加反应。1、醛基或酮基参加的反应：1）单糖氧化：碱性溶液中，醛基或者酮基变成非常活泼的烯二醇，具有还原性，能还原金属离子如 Cu2等离子。同时糖本身得以氧化成糖酸及其他产物

19、。例如血糖的定量测定计根据此原理。血液中的还原糖与解已经硫酸铜共热，产生氧化亚铜糖酸于酸性的钼酸盐反应产生蓝色化合物。蓝色的深浅同糖含量成正比2）单糖还原：醛基和酮基被还原成醇，如：在纳汞齐的作用下生成山梨醇3）成脎作用：醛基和酮基与苯肼、HCN、羟胺等起加合作用。4）异构化作用：葡萄糖、果糖和甘露糖山者通过烯醇式可以互相转化。2、由羟基产生的性质：单糖有半缩醛羟基和醇性醛基两类可以发生以下几类反应。1）酯化反应：生物化学上重要的糖脂是磷酸酯、是糖代谢的中间产物.活性形式2）成苷作用：单糖半缩醛羟基很容易与醇或酚的羟基反应失水而形成缩醛式衍生物，通称糖苷。由于单糖有两种形式型、型，故有两种糖苷

20、和3）脱水作用：单糖与盐酸作用即产生脱水作用糖醛能与酚类化合物产生结构尚不明了的各种有色物质。4）氨基化作用：单糖分之中的羟基被氨基取代称为糖胺。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如5)脱氧作用：单糖羟基之一失去氧即成脱氧核糖如使藻类糖蛋白的成分。第五节 寡 糖(oligosaccharides)寡糖是由2-20个分子的单糖缩合而成的糖。一、二糖：与日常生活密切相关的二糖有蔗糖、麦芽糖和乳糖。1、麦芽糖(maltose)：淀粉的水解产物。谷类的种子发芽时及在消化道中被淀粉酶水解即产生麦芽糖。民间常用大麦芽其中含有淀粉酶使淀粉水解变成麦芽糖。二分子的葡萄糖-D-G和-D-G缩水

21、按 （1-4）形成糖苷键2、蔗糖(sucrose)：日常食用的糖主要是蔗糖。甘蔗、甜菜、胡萝卜和有甜味的果实（香蕉、菠萝等）都含有蔗糖1）化学性质：无游离醛基、不具还原性。2）物理性质：溶于水、甜度高。3、乳糖(lactose)：由乳腺产生存在于人和动物的乳汁内。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）糖苷键缩合失水形成的。4、纤维二糖(cellobiose)：是纤维素的基本结构单位。由两分子的葡萄糖按（1-4）键型相连而成。二、三糖：棉籽糖(raffinose)，见于多种植物，尤其是棉籽甜菜中。于酸性共热时，棉子糖即水解生成葡萄糖和果糖各一分子。棉籽糖蔗

22、糖酶果糖+蜜二糖棉籽糖半乳糖苷酶半乳糖+蔗糖第六节 多 糖(polysaccharides)一、概述：多糖是多个的单糖分子缩合失水而成的，分子量很大在水中不能形成真溶液只能形成胶体有些不溶于水，如纤维素无甜味也无还原性，有旋光，无变旋现象。按功能分作为动物植物骨架的原料，如食物的纤维素(cellulose)和动物的几丁质(chitin)；作为贮藏多糖，如淀粉和糖元。在需要时可以通过生物体的酶系统的作用，分解放出多糖；具有复杂的生理功能:如粘多糖(mucopolysaccharides)、血型物质等。按照组分的繁简：同多糖(homopolysaccharide)：某一种单一的多糖缩合而成，如淀粉

23、、糖原、纤维素；杂多糖(heteropolysaccharide)：由不同类型的单体组成如结缔组织中的透明质酸等。二、同多糖：水解产生一种单糖或单糖衍生物1、淀粉(starch)：存在于所有绿色植物得到多数组织，在显微镜下我们观察植物种子（如麦、玉米、大米、）、块茎及干果（栗子、白果等），会看到大小不等的淀粉颗粒。1）结构：有直链淀和支链淀粉之分。直链淀粉(amylose)：由葡萄糖单位组成，连接方式和麦芽糖分子中的葡萄糖单位间的相同，（1-4）糖苷键一般链长250-300个葡萄糖单位。支链淀粉(amylopectin)：由多个较短的-1、4糖苷键直链组成。每两个糖的直链之间的连接为-1、6糖

24、苷键，较短的直链链端葡萄糖分子的第1个碳原子上羟基与邻近的另一个链中的葡萄糖分子中的第6个碳原子上的羟基结合。一般淀粉都含有直链淀粉和支链淀粉，玉米和马铃薯分别含有27%和20%的直链淀粉，其余部分为支链，糯米全部为支链淀粉，豆类全部是直链淀粉。2）性质：直链淀粉冷水中不溶解，略溶于热水，但支链淀粉吸收水分后成糊状。淀粉在酸和淀粉酶解作用下可被降解，最终产物是葡萄糖，这种降解产物是逐步进行的。淀粉 红色糊精 无色糊精 麦芽糖 葡萄糖。2、糖原(glycogen)：动物淀粉是动物和细菌细胞内能源的储存形式。结构与淀粉相似性质。遇碘成棕红色。3、纤维素(cellulose)：地球表面天然起源的最丰

25、富的有机化合物。来源主要是：棉花、麻、树木、野生植物的；另外还有一大部分来源于作物的茎杆如麦杆、稻草、高粱秆、甘蔗渣等。1）结构：葡萄糖借-（1-4）糖苷键的连接成直链。直链键彼此平行，链间的葡萄糖羟基间极易形成氢键，再加上半纤维素、果胶、木质素等的粘结作用，使完整的纤维素具有高度的不溶于水等特性。2）性质：在酸的作用下发生解水，经过一系列中间产物，最后形成葡萄糖。纤维素纤维素糊精纤维二糖葡萄糖4、几丁质(chitin)：由乙酰糖胺以糖苷键缩合失水而成的均一多糖。结构与纤维素相似。三、杂多糖：水解产生一种以上的单糖或/和单糖衍生物有代表性的有以下几种：1、透明质酸(hyaluronicacid

26、)：分布于结缔组织、眼球的玻璃体、角膜、细胞间质、关节液、恶性肿瘤组织和某些一细菌的细胞壁。是细胞间粘合物质、油润滑作用、对组织起保护作用。结构：葡萄糖醛酸同乙酰葡萄糖胺以糖苷键连成的二糖单位。后者糖苷键与另一两个糖单位相连。2、硫酸软骨素(chondroitin)：软骨的主要成分，结缔组织，筋腱山心瓣膜，唾液中也含有。其重复单位同透明质酸类似，含有硫酸基。3、肝素(heparin)：肝中的肝素含量丰富。广泛存在于哺乳动物组织和体液中。猪胃粘膜中含有十分丰富，肺、脾、肌肉和动脉壁、肥大细胞肝素含量较高第七节 结 合 糖糖与非糖物质如脂类或蛋白质共价结合，分别形成糖脂(glycolipids)、

27、糖蛋白(glycoproteins)和蛋白聚糖(proteoglycans)总称为结合糖和复合糖一、糖蛋白：（一）定义：糖与蛋白质之间，以蛋白质为主，一定部位以共价键与若干糖分子相连构成的分子；总体性质更接近蛋白质，其上糖链不呈现双链重复序列。（二）分布：糖蛋白在动物植物中较为典型，微生物中不具糖蛋白。这类糖蛋白可被分泌进入体液或作为膜蛋白。它包括许多酶、大分子蛋白质激素，血浆蛋白、全体抗体、补体因子、血型物质、粘液组份等。（三）糖蛋白的作用：1、由于糖蛋白的高粘度特性，机体用它作为润滑剂2、防护蛋白水解酶的水解作用3、防止细菌、病毒侵袭。4、在组织培养时对细胞粘着和细胞接触抑制作用。5、对外

28、来组织的细胞识别也有一定作用6、与肿瘤特异性抗原活性的鉴定有关二、蛋白聚糖：是一种长而不分枝的多糖链，既糖胺聚糖，其一定部位上与若干肽链相连，多糖呈双糖的系列的重复结构，其总体性质与多糖更相近。（一）蛋白聚糖的种类与组成核心蛋白-在蛋白聚糖的分子结构中，蛋白质分子居于中间，构成一条主链。单体-糖胺聚糖分子排列在蛋白分子的两侧，这种结构成蛋白聚糖的单体.。单体的糖胺聚糖链的分布是不均匀的（二）蛋白聚糖的功能 构成细胞间基质，分布于任何组织中 蛋白聚糖中糖胺聚糖是多阴离子化合物，结合Na+ 、K+，从而吸收水分，糖的OH也是亲水的，所以基质内的蛋白聚糖可以吸引、保留水而成凝胶 起筛子作用，容许小分

29、子化合物自由扩散，而阻止细菌通过，起保护作用 蛋白聚糖也有一些特殊的作用：肝素抗凝剂透明质酸吸引大量水分子，使组织.疏松.，细胞易于移动，促进创伤愈合硫酸软骨素软骨中丰实、维持软骨的机械性能细胞膜表面的一些蛋白聚糖，与细胞间相互识别、生长有关蛋白聚糖是生物化学中近二十年来取得突破性进展的领域，有关其结构和功能的研究吸引了越来越多的科学家。思考题：参见教材P30本章附习题以及本章涉及的概念以及单糖两种环式结构的转换。第三章 脂 类 化 学目的与要求：通过本章的学习，使学生对脂类及其衍生物有比较全面的认识。重点讲解：单脂和复脂的组分、结构和性质，对固醇亦给予必要的介绍。使学生对脂肪的结构和性质以及

30、对固体类物质的基本结构作彻底的了解；引导学生联系脂肪的结构学习复脂的结构。在固醇核心结构的基础上学习类固醇物质，在萜类学习的过程中了解异戊二烯结构的不同变化。讲解时，要对磷脂与糖脂的区别、各种磷脂、糖脂彼此间的异同进行分析比较。磷脂不仅要对其结构和性质进行比较系统的讲述外，还要对其生理功能进行介绍。生物膜化学要结合膜功能谈化学物质。对学生要求：掌握脂类及其衍生物化学组成、结构和性质，以及它们在体内的分布。理解脂肪以及脂肪酸的不同指标的含义和用途。了解各种不同的脂肪以及脂肪酸对人体的重要性。第一节 脂类的概念和类别一、脂类（lipids）的概念及生物学功能：（一）概念：脂类共同的物理性质，不溶于

31、水，但是能溶于非极性的有机溶剂（氯仿、乙醚、丙酮、苯等）中。化学组成和化学结构上有很大的差异一般是由脂肪酸和醇组成、也有不含脂肪酸的如萜类、固醇类及其衍生物。（二） 脂类的生物功能也是多种多样，主要有以下几个方面：1、膜功能：构成生物膜的重要物质。2、能量来源：燃料的贮存形式和运输形式。3、对动物来讲，是必需脂肪酸和脂溶性的维生素的溶剂。4、参与信号的传导和识别5、另外此类物质有防止机械损伤和热量散发等保护作用二、脂类的分类：根据组成脂类的不同组份可以将脂类分为三大类：1、单纯脂质：1）甘油三脂是3分子脂肪酸和1分子甘油所组成的酯。2）蜡由长链脂肪酸和长链醇或固醇组成。2、复合脂质：除醇类和脂

32、肪酸外尚有其他物质。1）磷脂如甘油磷酸类含有甘油、脂肪酸、磷酸和其他含氮的碱（胆碱、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称为鞘脂类3、衍生脂质，上述脂类物质衍生而来，或关系密切。1）取代烃：脂肪酸及其碱性盐和高级醇2）固醇类3）萜4）其他脂质如维生素A、D、E、K，糖脂和脂蛋白。第二节 脂 酰 甘 油 类（单 脂）脂酰甘油（acyl glycerols），即脂肪酸和甘油所形成的脂。脂类中最丰富的一大类是三酯酰甘油，其结构如图所示。一、脂肪酸(fatty acids)：在自然界中游离的脂肪酸较为少见，绝大部分脂肪酸是以结合形式存在的。按照其饱和程度脂肪酸可分成：饱

33、和脂肪酸不饱和脂肪酸。1、它们之中大部分是不分枝和无环无羟基单羧酸。2、自然界中分子中的碳原子数目绝大多数是偶数。3、饱和脂肪酸中最普遍的软脂酸（16酸）和硬脂酸（18酸）。不饱和脂肪酸中最普遍的是油酸（18碳1烯酸）。4、不饱和脂肪酸的熔点比同等链长的饱和脂肪酸低。5、细菌中所含的脂肪酸比植物动物少得多，绝大多数为饱和脂肪酸。高等植物和低温生活的动物中不饱和脂肪酸含量高于饱和脂肪酸含量。6、高等动物的不饱和脂肪酸从结构上说部分是顺式结构7、必需脂肪酸：我们把维持哺乳动物正常生长所需要的而体内又不能合成的脂肪酸成为必需脂肪酸(亚油酸和亚麻酸)。哺乳动物中的亚油酸（18碳2烯酸）和亚麻酸（18碳

34、3烯酸）是从植物中获得的。如亚油酸在红花油、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，比重为1.26。和水与乙醇可以任何比例互溶，但不溶于乙醚、氯份等。甘油是许多化合物的良好溶剂，广泛地用于化妆品和医药工业。甘油能保持水分，可以作为润湿剂。三、甘油三酯的类型：甘油三酯有许多不同的类型简单三脂酰甘油(simple triacylglycerides)：三个脂肪酸都是相同的。混合三酯酰甘油(mixed triacylglycerides)：含有两个或两个以上不同的脂肪酸的甘油三酯。多数天然的油物质都是简单的甘油三酯和混合的甘油三酯的复杂的混合物。四、甘油三

35、酯的物理与化学性质：1、溶解度：不容易水，也没有形成高度分散的倾向。2、熔点：其熔点随着不饱和脂肪酸的数目和链长的增加而升高。三软酯酰甘油和三硬酯酰甘油在体温以下为固态，三油酰甘油和三亚油酰甘油在体内呈液态。猪的脂肪中油酸占50%。猪油的固化点30.5，人的脂肪中油酸占70%，人油的固化点15。植物中含有大量的不饱和脂肪酸，因此成液态。3、皂化和皂化值：将脂酰甘油与酸或碱共煮或经脂酶作用时都可以发生水解当用碱水解酯酰甘油时，可产生脂肪酸的盐类即肥皂，故称之为皂化反应。完全皂化一克油或脂所消耗的氢氧化钾的毫克数称为皂化值。4、酸败和酸值：油脂是在空气中暴露过久即产生难闻的臭味这种现象称为酸败。酸

36、败的化学本质：由于脂水解释放游离的脂肪酸氧化为醛或酮低分子的脂肪酸(如丁酸)的氧化产物有臭味。5、氢化，油脂中的不饱和键可以在金属镍催化下发生氢化反应6、卤化和碘值：油脂可以与卤素发生加成作用。生成卤代脂肪酸，这一作用称为卤化作用。碘值指一百克油所能吸收的碘的克数。7、乙酰化值：油脂中含有羟基的脂肪酸可以与乙酸酐和其他酰化试剂作用形成相应的酯。乙酰化值：指一克乙酰化的油脂分解出的乙酸用氢氧化钾中和时所需要的氢氧化钾的毫克数。第三节 磷 脂 类（复 脂）磷脂是分子中含有磷酸的复合脂。甘油磷脂类 甘油（丙三醇）鞘氨醇磷脂 鞘氨醇一、甘油磷脂的结构二、常见的甘油磷脂1、磷脂酰胆碱俗称卵磷脂(leci

37、thin)卵磷脂的结构中极性部分是胆碱。卵磷脂的功能：1）是生物膜的主要成分之一；2）在生物控制有机体代谢中，脂肪的代谢中起重要作用。3）防止脂肪肝的形成，临床上是一种很好的乳化剂。2、磷脂酰乙醇胺（脑磷脂cphalin）：动物中植物中含量丰富，参与血液的凝固过程3、磷脂酰丝氨酸(phosphatidyl serine)：也参与血液凝固过程4、肌醇磷脂(phosphainositol)：肌醇替代胆碱主要存在于肝脏和心肌中5、双磷脂酰甘油（心磷脂cardiolipin）：含有二个磷脂酸分子，磷酸基团分别与一个甘油分子的碳原子上的羟基以酯键相连。主要存在于细菌细胞膜、真核细胞线粒体内膜等三、醚甘油

38、磷脂1、缩醛磷脂(plasmalogens)：以一个长碳氢链取代脂肪酸以醚键与甘油羟基相连，存在于细胞膜，特别是肌肉和神经细胞的膜中。2、血小板趋化因子（PAF）嗜碱性粒细胞释放，能引起血小板凝集和血管扩张四、鞘磷脂(sphingomyelins)1、鞘氨醇(sphingenine)： 有60多种，动物中常见的是D-鞘氨醇；植物中二氢鞘氨醇和4-羟二氢鞘氨醇2、神经酰胺(ceramide)脂肪酸通过酰胺键与鞘氨醇的-NH4相连，形成神经酰胺鞘磷脂(sphingophospholipid)（鞘氨醇磷脂类）：神经酰胺被胆碱或磷酰乙醇氨酯化形成的化合物。鞘氨醇是长链的不饱和的氨基醇，其结构式如下：鞘

39、磷脂极性头部是磷酯酰胆碱或磷酰乙醇氨。鞘磷脂是高等动物组织中含量最丰富的鞘酯类。总结：磷脂类从结构上讲其共性是都含有磷酸基团，都含有极性的基团。其结构骨架是醇，可分成两类甘油醇与鞘氨醇以其极性头部的种类可将甘油磷酯分成几大类鞘氨醇亦然。第四节 萜类、类固醇类这类物质特点是不含脂肪酸、在组织中含量较少，但是有极其重要的生物学功能一、萜类(terpenes)：是异戊二烯的衍生物含有二个异戊二烯单位的萜称单萜，三个称倍半萜，四个称二萜。植物中如柠檬油中，含有的柠檬苦素、薄荷中含有的薄荷、樟脑油中含有的樟脑二、类固醇(steroids)概述：类固醇类化合物广泛分布于生物界。生物功能：作为激素起某种代谢

40、调节作用；作为乳化剂有助于脂肪的消化和吸收；有抗炎症的作用。固醇类可分为固醇(sterols)和固醇衍生物两大类。（一）固醇的结构特点1、甾核上的C3常为羟基或酮基2、C17上可以是羟基或酮基或其它形式的侧链3、C4-C5和C5-C6之间常是双键4、A环在某些化合物上常是苯环，而且无C19-角甲基。（二）胆固醇和非动物固醇1、胆固醇(cholesterol)细胞膜的成分之一，与膜的通透性有关胆固醇是神经髓鞘的绝缘物质；可以解除某种 毒素对细胞的毒害作用。2、非动物固醇：植物细胞的重要组分，不能为动物吸收；主要为豆固醇、麦角固醇、菜油固醇、谷固醇。麦角固醇经日光或UV照射可以转化为维生素D2（三

41、）固醇衍生物1、胆汁酸在肝中合成，可以从胆汁中分离到。胆汁中有三种不同的胆汁酸，胆酸脱氧胆酸和鹅脱氧胆酸2、性激素：孕酮、睾丸激素第五节 生 物 膜 化 学一、细胞中的膜系统：膜系统=质膜(plasm membranes)+内膜系统（真核细胞）细胞核、线粒体、内质网、溶酶体、高尔基体、过氧化物酶体、叶绿体（植物）。电子显微镜下表现出大体相同的厚度与结构通称为生物膜的衍生物。二、膜的化学组成：生物膜都是由脂和蛋白质两大类物质组成的。此外糖+金属离子+水分，占12.5%1、膜脂磷脂：磷脂酰胆碱、磷脂酰乙醇氨、磷脂酰丝氨酸、磷脂酰肌醇、神经鞘磷脂、心磷脂（细菌和线粒体）。固醇： 胆固醇（动物细胞）豆

42、固醇（植物）。2、膜蛋白：外周蛋白(extrinsic proteins)：分布于膜的外表，通过静电作用及时离子键作用等较弱非共价键与膜外表面结合。内嵌蛋白(intrinsic proteins)：分布在磷脂双分子层中；有时还横跨全膜或者以多酶复合体形式由内嵌和外周蛋白结合；以疏水和亲水二部分分别与磷脂的疏水和亲水的两部分结合。膜蛋白对物质代谢、物质传递、细胞运动、信息的接受与传递、支持与保护均有重要意义。3、膜糖类：主要以糖蛋白(glycoprotein)和糖脂(glycolipid)的形式存在。在细胞质膜的表面分布较多，糖蛋白主要为中性氨基糖和唾液酸。糖酯主要为神经糖脂。与细胞的抗原结构、

43、受体、细胞免疫反应、细胞识别、血型及细胞癌变等均有密切关系三、生物膜的流动性主要特征（一）膜脂的流动性磷脂液晶态类似晶态的凝胶状态液晶态（生理条件）"1、相变温度以上膜脂运动的几种方式（1）磷脂烃链围绕C-C键旋转而导致异构化运动（2）磷脂分子围绕与膜平面相垂直的轴左右摆动：.梯度现象 极性部分快；甘油骨架慢；脂肪酸烃链 较快（3）磷脂分子围绕与膜平面相垂直的轴作旋转运动（4）磷脂分子在膜内作侧向扩散或侧向移动（5）磷脂分子在脂双层中作翻转（flip-flop）运动2、膜脂的分相混合磷脂相变(phase transition)温度不同。温度下降至某一值事，处于凝胶态液晶态磷脂分子各自

44、汇集。（二）膜蛋白：可以作横向移动，外周蛋白飘浮在双分子层的表面，而内在蛋白完全系于烃基核心。四、生物膜的分子结构（一）生物膜分子间作用力的类型1、静电引力：存在于一切极性和带电荷基团之间吸引or排斥2、疏水作用力：维持膜结构的主要作用力3、范德华引力：使膜中分子尽可能彼此靠近与疏水力相互补充（二）生物膜的结构：（Danielli与Davson三夹板模型）1、膜结构的连续主体是极性的脂质双分子层；两层磷脂分子的脂肪酸烃链伸向膜中心。极性端则面向膜两侧水相。2、在脂双层的基础上，进一步解释蛋白质定位的问题，即蛋白质分子以单层覆盖两侧，形成蛋白质-脂质-蛋白质的 三明治 or 三夹板 结构（1）膜

45、的内嵌蛋白溶解于双分子的中心疏水部分；（2）外周蛋白与带电荷的脂质双分子层的极性头部连接；（3）双分子层中的脂质分子之间或者蛋白质分子与脂质分子之间无共价的结合；五、膜功能：1、代谢调控：代谢途径的分隔；进行氧化磷酸化(oxidative phosphorylation)（线粒体内膜）和光合磷酸化(photosynthetic phosphorylation)（叶绿体类囊体膜）的场所。2、物质运输：不带电荷的脂溶性的物质较容易通过；亲水性物质、离子大多数具有专一性的传送载体酶系和通道。膜的传送作用能调节物质进出细胞的流量从而保证细胞内环境的稳定状态。3、神经传导：细胞膜还含有电荷的表面物质构成

46、跨膜电位差。细胞膜还具有自我封闭的特点，细胞若被刺伤可以迅速的自动再封闭。4、具有识别某些分子信号的功能。一些细菌.趋化作用：膜能够感受出营养物质的微小差别，刺激细胞泳向营养源。促进同种细胞有规则的缔合：动物细胞膜的外表面含有识别同种细胞受体。细胞表面还具有受体(receptor)部位能特异地结合激素分子。如肝脏及肌肉细胞的表面含有识别并结合胰岛素、胰高血糖素、肾上腺素的特异受体。这些受体部位与激素(hormone)结合，就可以将信号(signal)从膜传向细胞内的酶，调节它们的活力。思考题：参见教材P48附习题及本章所涉及的概念第四章 蛋白质化学目的与要求：通过本章的学习，使学生对蛋白质及其

47、组成成分氨基酸有比较全面的认识。重点讲解：较全面地介绍蛋白质化学的基础知识。重点讲解氨基酸和蛋白质的结构、性质和功能间的依存关系。对个别重要蛋白质的化学以及蛋白质的分离、纯化和鉴定亦作相应讲解。讲解氨基酸结构时，要联系有机化学的羧酸、胺类结构和特点，与蛋白质的结构和特性联系。另外，提醒学生注意氨基酸的某些特殊反应、在人类合成肽工作中的实践性以及蛋白质的重要生物学意义和生产实践意义。对学生要求：掌握蛋白质化学组成、结构和性质，以及它们的各种分类方式；掌握蛋白质氨基酸的分类、结构、性质。理解蛋白质的一级结构和高级结构，理解蛋白质、氨基酸的分离纯化的方法。了解蛋白质、多肽、氨基酸的颜色反应以及用途。

48、第一节 蛋白质(protein)化学概念、分类与生物功能一、蛋白质的定义：许多-氨基酸按一定的序列通过酰胺键（肽键）缩合而成的，具稳定构象并具有一定生物功能的大分子。二、蛋白质的分类：根据组成可分为单纯蛋白质（simple protein)和缀合蛋白质(conjugated protein)根据分子的形状：球状(globular protein)、纤维状(fibrous protein)根据功能：酶、调节蛋白、转运蛋白、营养和储存蛋白、收缩蛋白、结构蛋白和防御蛋白等 单纯蛋白质清蛋白(albumin)：溶于水、稀酸、稀碱、稀盐，为半饱和硫酸铵沉淀,血清清蛋白、乳清蛋白球蛋白(globulin)

49、：溶于水和不容易水两类，为半饱和硫酸氨所沉淀，血清球蛋白、肌球蛋白、植物种子球蛋白谷蛋白(glutelin)：不溶于水、醇及中性盐，但易溶于稀酸和稀碱，米谷蛋白、麦谷蛋白谷醇溶蛋白（prolamine):不溶于水和无水乙醇，溶于70%-80%乙醇,脯氨酸和酰氨较多，非极性侧链远多于极性侧链，玉米醇溶蛋白、麦醇溶蛋白组蛋白(histone)：溶于水及稀酸，可被氨水沉淀,分子中组氨酸、赖氨酸较多，分子呈碱性，小牛胸腺组蛋白鱼精蛋白(protamine)：溶于水和稀酸，不溶于氨水,碱性氨基酸较多，分子呈碱性，鲑精蛋白硬蛋白(scleroprotein)：不溶于水，稀酸和稀碱，作为结绨及保护功能的蛋白

50、质，角蛋白、胶原、弹性蛋白 缀合蛋白质糖蛋白(glucoprotein)和粘蛋白(mucprotein)：辅基成分为半乳糖、甘露糖、已糖胺脂蛋白(lipoprotein)：与脂结合的蛋白质核蛋白(nucleoprotein)：辅基是核酸如脱氧核蛋白质、核糖体磷蛋白(phosphoprotein)：磷酸基通过酯键与蛋白质中的丝氨酸或苏氨酸残基连相连色蛋白：血红素蛋白(hemoprotein)：辅基为血红素，它是卟啉化合物，卟啉环中心含有金属黄素蛋白(flavprotein)：辅基为黄素嘌呤二核苷酸金属蛋白(metalloprotein)：与金属之间结合的蛋白质醇脱氢酶含锌、铁蛋白含有铁三、蛋白质

51、的生物学功能1、酶某些蛋白质是酶，催化生物界体内的代谢反应2、调节蛋白，某些蛋白是激素，具有一定的调节功能如调节蛋白，糖代谢的胰岛素，能降低血液中葡萄糖的含量；钙调素参与调节多种蛋白激酶的活性3、转运蛋白某些蛋白质具有运输功能，他们携带小分子从一处到另一处，通过细胞膜，在血液循环中不同的组织间运载代谢物。4、营养和存储蛋白卵清蛋白和牛奶中的酪蛋白是提供氨基酸储存的蛋白。在某些植物、细菌及动物组织中发现的铁蛋白可以贮存铁。5、收缩和运动蛋白：某些蛋白质赋予细胞和器官收缩能力可使其改变形状和运动，肌肉，鞭毛、微管、微丝等。6、结构蛋白：许多蛋白质起支持细丝、薄片或者缆绳的作用，给生物结构以强度和保

52、护,丝蛋白、角蛋白肌腱和软骨的主要成分是胶原蛋白，它具有很高的抗张强度，韧带在含有弹性蛋白，形成了蛋白质的缆绳，具有双向的抗拉强度。、防御蛋白：高等动物的免疫反应是有机体的一种防御机能免疫反应主要是通过蛋白质来实现的、受体蛋白：动物、植物、微生物对外界刺激的反应均涉及受体蛋白。如视质红质，味觉蛋白第二节 蛋白质分子的组成成分一 蛋白质的元素组成1、组成: 碳50-55%,氢6-8%,氧19-24%,氮13-19%,硫0-4%各种蛋白质含氮量很接近，蛋白质中的氮含量一般为1517.6%，平均为16%克氏定氮法的基础：100 克有机物中蛋白质大体含量=一克样品中含氮的克数×6.25

53、15;100乳制品为6.38，面粉为5.70，玉米、高粱为6.24，花生为5.46，米为5.95，大豆及其制品为5.71，肉与肉制品为6.25，大麦、小米、燕麦、裸麦为5.83，芝麻、向日葵为5.30二、蛋白质的水解1、酸水解：6M, HCI 或4M, H2SO4 回流煮沸20h优点：不起消旋作用缺点：色氨酸被破坏，羟基氨基酸部分分解，酰氨基水解。2、碱水解：5M NaOH 共煮10-20h缺点：多数氨基酸遭到不同程度的破坏，产生消旋现象，得D，L 混合物，精氨酸脱氨优点：色氨酸稳定3、酶水解：缺点：持续时间较长，部份水解优点：不产生消旋，也不破坏氨基酸工业上开发大量复合酶，用于蛋白质加工三、

54、蛋白质的基本结构单位氨基酸（一）氨基酸的结构：含氨基和羧基，氨基可位于、等位置-氨基酸（除脯氨酸）可用下式表示熔点高、绝大多数具旋光性（除甘氨酸），除胱氨酸和酪氨酸外，一般能溶于水，脯氨酸和羟脯氨酸溶于乙醇和乙醚。（二）氨基酸的分类生物体发现氨基酸180 多种，常见蛋白质氨基酸；不常见蛋白质氨基酸；非蛋白质氨基酸参与蛋白质组成的常见氨基酸或基本氨基酸20 种，均为L 型氨基酸、常见蛋白质氨基酸根据R 基的结构特性分为：脂肪族；芳香族和杂环1、脂肪族： 中性氨基酸，包括：甘氨酸（不含手性碳原子，无旋光性）、丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸和甲硫氨酸； 极性氨基酸： 含羟基的氨基酸；丝氨酸（丝蛋白

55、中得到，酪蛋白、卵黄磷脂蛋白以磷酯酸形式存在，酶催化和调节作用中发挥作用）、苏氨酸（发现最晚的一种氨基酸）； 含巯基氨基酸（半胱氨酸首先在膀胱积石中发现，1899 年在蛋白质中发现，多以胱氨酸形式存在，可形成分子内或分子间二硫键，维持蛋白质高级结构的作用力，对蛋白质高级结构形成具重要作用，同时是某些酶的活性基团）； 含酰氨基氨基酸：天冬酰氨，谷氨酰氨，参与氨代谢，植物体内重要的氨的转运者； 酸性氨基酸：天冬氨酸和谷氨酸，参与氨代谢，谷氨酸为某些酶活性中心的催化基团 碱性氨基酸：赖氨酸、精氨酸存在于活性部位，参与酶催化，精氨酸是蛋白质代谢中尿素形成的中间产物2、芳香族氨基酸：酪氨酸、苯丙氨酸，苯丙氨酸浓度测定被用于苯丙酮尿症的诊断，酪氨酸在奶酪中含量丰富。3、杂环氨基酸：色氨酸