第章生物分子导论

第1章生物分子导论当前1页，总共29页。

我们所处在的地球充满着无数的生物，从最简单的病毒、类病毒到菌藻树草，从鱼虫鸟兽到最复杂的人类，处处都可以发现它们的踪迹，觉察到生命的活动。地球上的生物形形色色，千姿百态。不同的生物，其形态、生理特征和对环境的适应能力各不相同，都经历着生长、发育、衰老、死亡的变化，都具有繁殖后代的能力。当前2页，总共29页。自然界所有的生命物体都由三类物质组成：水、无机离子和生物分子。一、生命物质的化学组成当前3页，总共29页。

泛指构成生物的蛋白质、核酸、多糖、脂质以及它们的构件分子和代谢中间物等。生物分子基本特征1.生物分子是碳的化合物生物分子当前4页，总共29页。生物分子中最重要的蛋白质、糖和核酸几类物质，分子量一般都很大，所以又称为生物大分子。构件(构件分子、单体）蛋白质：核酸：多糖：2.生物大分子及其构件当前5页，总共29页。二、生物分子的三维结构立体异构与构型当前6页，总共29页。几个重要概念

1、偏振光

光是一种电磁波，光振动的方向与它前进的方向垂直。普通光由不同波长的光组成，这些不同波长的光在无数个垂直于其传播路线的平面内振动。当前7页，总共29页。

当普通光通过尼可尔（Nicol）棱镜时，只有振动方向和棱镜晶轴平行的光才能通过，所得到的光就只在一个平面上振动。这种只在某一平面上振动的光叫做平面偏振光，简称偏振光。

（a）普通光

普通光尼可尔棱镜偏振光（b）偏振光的产生

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2.旋光性:物质能使偏振光的振动平面发生旋转的性质。

具有旋光性的物质叫做旋光性物质。如乳酸、甘油醛、葡萄糖等。而水、乙醇、乙酸等称非旋光性物质。

偏振光

旋光性物质

旋转后的偏振光当前9页，总共29页。

当偏振光通过某一旋光性物质时，其振动平面会向着某一方向旋转一定的角度，这一角度叫做旋光度，通常用“α”表示。

光源起偏镜偏振光盛液管旋转后的检偏镜通过检偏镜偏振光的偏振光3、旋光度

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在盛液管中放入旋光性物质后，偏振光将发生偏转。使偏振光振动平面按逆时针方向旋转的物质称左旋体，用“－”表示；使偏振光振动平面按顺时针方向旋转的物质称右旋体，用“＋”表示。

肌肉分解出来的乳酸是右旋体，称为右旋乳酸。可表示为：（+)-2-羟基丙酸。当前11页，总共29页。比旋光度公式如下：α:

测得的旋光度；c：质量浓度，g/ml；

l:

盛液管的长度，dm;

t:

测定时的温度;

λ:

光源的波长.通常用比旋光度[α]来表示物质的旋光属性。4、比旋光度在一定条件下,某物质的旋光性为一常数,称为比旋光度。当前12页，总共29页。

任何物体都有它的镜像。一个有机分子在镜子内也会出现相应的镜像。实物与镜像相应部位与镜面具有相等的距离。实物与镜像的关系叫对映关系。当前13页，总共29页。5、手性分子化合物分子中的一个碳原子与四个不同的原子相连时，这个化合物在空间有两种不同排列，即两种构型。这两种不同构型的化合物相互不能重叠,像人的两只手。2-丁醇当前14页，总共29页。左手 镜 右手左手的镜像是右手——对映关系左、右手对映而不能重合，这种实物和镜像不能重合的现象称为—“手性”。具有手性的分子叫手性分子当前15页，总共29页。构成生物大分子的结构单元分子大多数都是手性分子。例如，构成蛋白质的氨基酸都是L－型，构成多糖的葡萄糖都是D－型。当前16页，总共29页。

在绝大多数情况下，分子有无手性往往与分子中是否含有手性碳原子有关。

6.

手性碳原子:与四个不同的原子或基团相连的碳原子称为手性碳原子，也称为不对称碳原子，用C*表示。例如：

当前17页，总共29页。。

7.对映体：互为实物和镜像关系的异构体叫做对映异构体，简称对映体。

观察如下乙酸模型:这两个模型化合物互为实物和镜像,但它们不能重合。因此他们是一对异构体,互为对映,为对映异构体。当前18页，总共29页。注意：任何化合物都有镜像，但多数实物和它的镜像都能重合。如果实物和它的镜像能重合，它们就是同一物质，是非手性的，无对映体。当前19页，总共29页。8.立体异构体：具有相同的结构式，但原子在空间的排列方向不同而引起的异构体。9.构型：指在立体结构体中,立体结构体具有相同的结构式,但原子在空间的分布不同。原子在空间的相对分布或排列称为分子的构型。构型的改变必须有共价键的断裂。当前20页，总共29页。构型的标记D,L标记法人为规定，确定对映体的相对构型.人为规定：以甘油醛为标准，分子中的第二个碳原子是不对称碳原子，这个碳上的羟基有两种安排，羟基在右面的指定其构型为Ｄ型。凡可以从D-甘油醛通过化学反应而得到的化合物，或可以转变成D-甘油醛的化合物，都具有与D-甘油醛相同的构型，即D型。人为规定：指定羟基在左面的甘油醛的构型为Ｌ型。凡可以从L-甘油醛通过化学反应而得到的化合物，或可以转变成L-甘油醛的化合物，都具有与L-甘油醛相同的构型，即L型。D-(+)甘油醛L-(-)甘油醛当前21页，总共29页。注意！！构型DL和旋光方向(+)(-)是两套不相干的符号；D、L表示分子中原子在空间的排列方式；(+)(-)表示使平面偏振光扭转的方向.当前22页，总共29页。

D、L标记法一般适用于含一个手性碳原子的化合物。在标记氨基酸和糖类化合物的构型时。仍普遍采用。当前23页，总共29页。

R、S标记法:（B）然后把排在最后的原子或基团放在距观察者最远的地方，再看其它三个基团的排列走向，如果由大到小是顺时针排列的，是R型，逆时针方向是S型。（A）首先把与手性碳原子相连的四个原子或基团按优先性顺序规则来排列次序，较优的原子或原子团排在前面。顺序规则是原子序数高的比序数低的原子优先性大。步骤：当前24页，总共29页。观察者2-丁醇举例：(R)-当前25页，总共29页。

几何异构体（也叫顺反异构体）立体异构体旋光异构体几何异构体（也叫顺反异构体）：由于分子中双键或环的存在，限制了原子或基团绕键轴的自由旋转所产生的立体异构体。旋光异构体（也叫光学异构体）：由于手性碳原子的存在，绕手性碳原子的取代基团以特定的顺序排列形成的立体异构体。（α-碳原子上的四个基团不同,只可能取两种不同的空间排布,这两种不同的空间排布称为不同的构型。）当前26页，总共29页。生物分子间相互作用的立体专一性外消旋物立体异构专一性（1）旋光异构专一性:L-氨基酸氧化酶只能催化L-氨基酸氧化，而对D-氨基酸无作用。（2）几何异构专一性:反丁烯二酸水化酶只催化反丁烯二酸生成苹果酸当前27页，总共29页。构象与三维结构构象：在有机