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1、第 13 章 生物分子第 1 节 类脂化合物油脂、蜡、磷脂、惦类和淄族化合物等天然产物，不溶于水而溶于有机溶剂，这一性质与油脂相似，被称为类脂，但这些化合物在结构和性质上差异较大。许多生物化学家则倾向于认为:水解时能生成脂肪酸的天然产物力口油脂、蜡、磷脂等，称为类脂。类脂与碳水化合物和蛋白质相似，也是维持生命活动不可缺少的物质。13.1油脂油脂是油和脂肪的总称。常温下是固体或半固体的称为脂肪，有时简称脂，如可可脂。常温下是液体的称为油，如花生油、豆油等。这两个名词在使用时并无严格区别，例如，猪油、牛油和羊油是脂肪而不是油，鱼脂在常温下是液体而不是固体等。一般来自动物的多数是脂肪，而来自植物的多

2、数是油。油脂广泛存在于动植物中。13·1·1 油脂的组成油脂是由多种高级脂肪酸如硬脂酸、软脂酸或油酸等跟甘油生成的酯，叫做甘油三脂。 油酸甘油酯 硬脂酸甘油酯 软脂酸甘油酯油脂的结构（1）R1、R2、R3可以代表饱和烃基或不饱和烃基。（2）如果R1、R2、R3相同，这样的油脂称为单甘油酯；如果R1、R2、R3不相同，称为混甘油酯。（3）天然油脂大都为混甘油酯，且动、植物体内的油脂大都为多种混甘油酯的混合物，无固定熔沸点。 13·1·2 油脂的性质油脂的物理性质（1）、密度比水的密度小，为0.90.95g/cm3（2）、有明显的油腻感（3）、不溶于水，易溶

3、于有机溶剂（4）、是一种良好的有机溶剂（5）、当高级脂肪酸中烯烃基多时大多为液态的油；当高级脂肪酸中烷烃基多时，大多为固态的脂肪。油脂的化学性质（1）水解油脂与强碱的水溶液一起加热，则水解生成甘油和脂肪酸盐。（因高级脂肪酸的钠盐被用作肥皂，该反应也称为皂化反应简称皂化）。 检验油脂质量的一项指标是皂化值。皂化值是皂化19油脂所需氧氧化钾的质量(mg) ，一般说来，油脂中的游离脂肪酸多，或形成油脂的脂肪酸相对分子质量小，皂化值高。（2）酸败：油脂放置过久，受空气中的氧气或微生物的作用，经一系列变化，部分生成相对分子质量较小的脂肪酸、脂肪醛(如庚醛、壬醛等)，产生难闻的气味。这种现象称为酸败或发酣

4、，俗称哈喇。油脂分子中含有碳碳双键时，更易发生酸败，湿气、热和光对酸败都有促进作用。酸败的油脂不宜食用。（3）碘值油脂的不饱和程度通常可用碘值大小来衡量。碘值是指100g(或其他样品)所吸收碘的质量(g)。碘值越大，油脂的不饱和程度越大;反之，碘值越小，油脂的不饱和程度越小。例如，大豆油的碘值是124一136，奶油的碘值是26一45，说明大豆油的不饱和程度比奶油大。(4)干性油在空气中于室温下能干燥结成固体薄膜的油类，称为干性油。分子中含有较多的具有三个碳碳双键的脂肪酸，碘值一般在130以上，例如桐油、亚麻油等。它们用于制造油漆、油墨、油毡和油布等。在空气中加热后才能干燥形成固体薄膜的油脂，称

5、为半干性油。分子中主要含有两个碳碳双键的脂肪酸，碘值在100一130，例如豆油、棉子油等。它们可用作食用油，也用于制造肥皂、油漆等。在空气中即使在较高温度也不干燥形成固体薄膜的油类，称为非干性油。分子中脂肪酸的不饱和程度较低，只有少量双键数大于1，碘值在100以下，例如，蓖麻油、椰子油等。它们可用作食用油和润滑油，也用于肥皂和医药等工业中。5)氢化含有不饱和脂肪酸的油脂，可在镍或镍合金等催化剂作用下迸行加氢，使之转化成含有饱和脂肪酸的油脂。液态的油经催化加氢转化成固体或半固体的脂肪，称为油脂的硬化。形成的固体或半固体脂肪，称为硬化油或氢化油。 13.2 磷脂磷脂是含磷的类脂化合物，广泛存在于动

6、物和植物体内，如存在动物的脑、肝和蛋黄片大豆等植物的种子中。其中最重要的有卵磷脂、脑磷脂等。卵磷脂主要存在于蛋黄中，脑磷脂主要存在于动物的脑中，盈磷脂中的脂肪酸主要是软脂酸、硬脂酸、亚油酸和油酸等。但磷脂与油脂不同，它是酸甘油磷酸醋，分子中既带正电荷，也带负电荷，是以偶极离子的形式存在，这一部分是亲分;另一部分则是长链的烃基，是疏水部分。磷脂的这种结构特点，使之成为生物膜的主分。生物膜在细胞吸收外界物质和分泌代谢产物的过程中起着重要的作用。13.3 蜡蜡广泛存在于自然界，按来源分类可分为:植物蜡，如米糠蜡、巴西棕悯蜡等;动物蜡，虫蜡、鲸脂等;矿物蜡，如石蜡。与前两者不同，石蜡是含20一30个碳

7、原子的高级烷烃的混篙植物蜡和动物蜡是一种脂。其主要成分是高级脂肪酸和高级一元醇形成的脂。例如，从米中提取到的米糠蜡，其主要成分是蜡酸蜂醋(蜡酸是正二十六酸，蜂花醇为正三十醇和正三十二醇的混合物)和蜡酸蜡软脂酸鲸蜡脂(醋醇是正二十六醇);从蜜蜂的蜂巢中得到的蜂蜡，主要含有六酸蜂脂(约75)，其次是正二十六酸蜂醋(约10)和石蜡(约15);从抹香鲸头部提鲸蜡，主要成分是软脂酸鲸蜡脂。它们的构造式为:蜡酸蜂醋软脂酸蜂醋软脂酸鲸蜡脂第二节 碳水化合物碳水化合物也称为糖，是由碳、氢、氧三种元素组成的。人们最初发现，这类化合物除碳原子外，氢原子数与氧原子数之比为2:1，与水相同，故将这类化合物统称为碳水化

8、合物。但后来发现:这类化合物不是由碳和水结合而成;这类化合物中有一些化合物(如鼠李糖，C6H1205)分子中的氢和氧原子数之比不是2:1;一些非碳水化合物(如醋酸)分子中的氢和氧原子数之比也是2:1，但结构和性质与碳水化合物不同。由于该名词应用已久，现仍在使用。从结构上看，碳水化合物是多烃基醛和多烃基酮，以及能水解生成多烃基醛或多烃基酮的一类化合物。碳水化合物广泛存在于自然界，是绿色植物光合作用的主要产物。它是生物的主要能量来源，植物细胞壁的"建筑材料"，也是工业原料之一。13.4 碳水化合物分类按分子的大小分类，碳水化合物可分为三大类。(1)单糖，不能水解成更小分子的多烃

9、基醛或多烃基酮，如葡萄糖和果糖。(2)低聚糖，能水解成二个、三个或儿个分子单糖的碳水化合物，也称为寡糖。其中最重要的是二糖，例如蔗糖、麦芽糖和纤维二糖等。(3)多糖，水解后能生成较多分子单糖的碳水化合物，如淀粉和纤维素等。13.5 单糖按分子中所含碳原子的数目，单糖可分为丙糖、丁糖、戊糖和己糖等。分子中含有醛基的叫醛糖，含有酮基的叫酮糖。自然界所发现的单糖，主要是戊糖和己糖。其申最重要的戊糖是核糖和脱氧核糖，己糖是葡萄糖和果糖。13.5.1 葡萄糖的结构1)开链式结构葡萄糖的分子式为C6H12O6，通过一系列实验证明，葡萄糖是一个五烃基己醛，属于己醛糖。 或 或 (+)-葡萄糖的构造式可用费歇

10、尔投影式己醛糖分子申含有四个手性碳原子，因此，它具有24=16个立体异构体。从自然界得到的葡萄糖是右旋的，它只是这16个异构体中之一。与其他单糖分子构型的命名一样，(十)-葡萄糖分子的构型通常仍采用D，L命名法(标记法):葡萄糖分子中距碳基最远的手性碳原子(第5个碳原子)与D-(十)-甘油醛构型相同时，称为D型;与L-(-)-甘油醛构型相同时，称为L型。(十)-葡萄糖分子的构型属于D型，称为D(十)-葡萄糖。D-(+)-甘油醛 L-(-)-甘油醛D-(+)-甘油醛 D-(-)-乳酸2)氧环式结构(+)-葡萄糖在水中于不同温度下结晶，或在不同溶剂中结晶，能得到两种晶体:一种熔点为146OC，比旋

11、光度为+112 O。;另一种熔点为15O OC，比旋光度为+19 O。其中任何一种溶于水后，比旋光度都逐渐变成+52.5 O。像葡萄糖这样新配制的糖溶液，随着时间变化，比旋光度逐渐减小或增大，最后达到恒定值的现象，称为变旋光现象。葡萄糖的开链式结构不能解释D-(+)-葡萄糖具有变旋光现象。实际上D-(+)-葡萄糖主要是以-氧环式存在，即-碳原子(第5个碳原子)上的烃基与醛基作用生成了环状半缩醛。对比开链式和氧环式可以看出，氧环式比开链式多一个手性碳原子，因此有两个异构体存在。这个手性碳原子(半缩醛的碳原子)叫苷原子，它所连接的烃基(半缩醛的烃基)叫苷烃基。其中苷烃基与C5上的烃甲基处在坏的异侧

12、者，称为-D-(+)-葡萄糖;处于同侧者称为-D(+)-葡萄糖。两者的差别，只是第一个手性碳原子的构型不同，而其他手性碳原子的构型笼全相同，它们是差向异构体(在具有两个或两个以上手性碳原子的立体异构体中，只有一性碳原子的构型相反而其他手性碳原子的构型相同者，称为差向异构体)。在糖类中，这种向异构体称为异头物，甘原子称为异头碳。-氧环式的骨架和吡喃环相似，因此把具有六元环的糖类称为吡喃糖。同理，具有五元环结构的糖类称为呋喃糖。式:新生成的手性碳原子上的羟基与C5上的羟基在同侧的为式。式:新生成的手性碳原子上的羟基与C5上的羟基在反侧的为式。吡喃糖：半缩醛式的糖分子中环上有5个C，1个O组成，与杂

13、环化合物吡喃环相当，也叫吡喃糖。呋喃糖：半缩醛式的糖分子中环上有4个C，1个O组成，与杂环化合物呋喃环相当，也叫呋喃糖。吡喃糖大于99%，其中式占36.4%，式占63.7%。呋喃糖存在小于1%，几种形式共同存在，为一个动态的平衡体系。葡萄糖的济氧环式是六元环，与环己烷相似，最稳定的构象是椅式：-D-(+)-葡萄糖 D-(+)-葡萄糖 -D- (+)-葡萄糖13.5.2 果糖的结构果糖的分子式与葡萄糖一样，也是C5H12O6，但果糖属于己酮糖。己酮糖分子中有三个手性碳原子，因此有23=8个立体异构体，D-(-)-果糖是其中之一。D(-)-果糖具有开链式和氧环式结构。果糖的开链式以及吡喃果糖和呋喃

14、果糖的结构式(哈沃斯式)如下所示:化学性质1 氧化： 土伦试剂、费林试剂、本尼地溶液与醛糖酮糖均可作用。此反应可用于鉴别。反应的产物：醛糖中的醛基被氧化成羧基，酮糖中的羟基被氧化成羰基。即： HNO2氧化： 溴氧化（不氧化醛糖）：可用于鉴别。 HIO4氧化：邻二醇结构，对研究糖的结构有用。 生物氧化：2 还原成脎反应：与苯肼作用生成黄色结晶。可用于鉴别。成脎反应发生在C1、C2上，不再继续反应，原因是由于脎可形成六元环结构。13.5.4 核糖和2-脱氧核糖13.5.5 氨基糖13.6 二糖二糖是一个单糖分子申的背烃基和另一个单糖分子的背烃基或醇烃基之间脱水后的缩物。最常见的二糖有蔗糖和麦芽糖等

15、。13.6.1蔗糖由一分子-D-葡萄糖和-D-果糖缩水形成由两分子单糖的半缩醛羟基失水而成。特点：两分子单糖均成苷。性质：无变旋现象，无还原性，不与苯肼反应。13.6.2 麦芽糖淀粉经麦芽或唾液酶作用，部分水解生成麦芽糖，故咀嚼淀粉食物会感到有些甜味。麦芽糖也可作为甜味食物，但没有蔗糖甜。麦芽糖是无色晶体，易溶于水，是右旋的。麦芽糖的分子式也是C12H22011，其分子中还含有一个苷烃基，可以转变成开式，因此具有还原性，是还原糖，也能与苯肼作用生成脎，有变旋光现象。结构由-D-吡喃葡萄糖和-D-吡喃葡萄糖组成，其中成苷部分为式。-1，4-糖苷键。13.6.3纤维二糖：纤维二糖是白色晶体，熔点2

16、25OC，溶于水，由纤维素部分水解而得。 由两分子-D-吡喃葡萄糖组成，以-1，4-糖苷键相连。13.7为天然的高分子化合物，由成千上万个单糖通过糖苷键相连形成。特点：由糖苷键相连。性质：无还原性，无变旋现象，无甜味。1 13.7.1 淀粉：（10%30%）麦芽糖的高聚体，酸性条件下，可以水解为葡萄糖。直链淀粉：形状为螺旋状（氢键作用），遇碘变蓝，加热后蓝色腿去形成络合物，溶于热水。支链淀粉：（70%90%）不溶于水，遇热水成糊状。由1，4-糖苷键和1，6-糖苷键组成。淀粉 红糊精 无色糊精 麦芽糖 葡萄糖13.7.2 纤维素植物细胞壁的主要成分，是纤维二糖的高聚体。彻底水解后得到D-葡萄糖纤

17、维素与淀粉的区别：前者由-1，4-糖苷键连接，后者由-1，4-糖苷键连接。半纤维素：不是纤维素，由D-木糖和D-葡萄糖组成，分布最广的为木聚糖。第 3节 氨基酸和蛋白质13.8 氨基酸羧酸分子中烃基上的氢原子被氨基取代后的化合物，称为氨基酸。分子中同时含有氨基和梭基两种官能团。13.8.1 氨基酸的分类和命名氨基酸可按其分子中氨基和竣基相对位次的不同分为-，-，-氨基酸；还可以分为芳香族氨基酸和脂肪族氨基酸。此外，在-氨基酸分子中，若氨基和羧基数目相等时，称为中性氨基酸;若羧基多于氨性氨基酸;若氨基多于羧基，称为碱性氨基酸。中性氨基酸：-NH2与-COOH数目相等酸性氨基酸：-NH2比-COO

18、H数目少碱性氨基酸：-NH2比-COOH数目多13.8.2 氨基酸的性质一、 物理性质：无色结晶，易溶于水，难溶于非极性有机溶剂。加热到熔点（200）分解。二、 化学性质1.两性与等电点 结构与平衡：分子中有氨基和羧基，可形成分子内盐。 存在：主要以两性分子存在。中性氨基酸中-COO-与-NH2+解离的能力不同，因此中性氨基酸的pH不等于7，一般略小于7，即负离子多一些。 平衡改变：加入酸，平衡左移，正离子增加。加入碱，平衡右移，负离子增加。 等电点：当正离子数目等于负离子数目时的pH值。用pI表示。酸性氨基酸：pI7，即pH7，碱性氨基酸：pI7 ，即pH7中性氨基酸：pI7，即pH7 电场

19、下的离子的迁移： 强酸性溶液中，主要以正离子存在，向阴极移动。 强碱性溶液中，主要以负离子存在，向阳极移动， 等电点时，负离子向阳极移动，正离子向阴极移动。2.与亚硝酸反应用于定量分析中测定分子中的氨基的含量。称为范斯莱克（Van Slyke）氨基测定法3.与甲醛作用用于封闭氨基，滴定羧基。4.与茚三酮反应：-氨基酸的性质，现象：加热后，可生成蓝紫色物质。13.9 多肽一、 肽：分子间氨基与羧基失水，以酰胺键相连，形成的化合物。肽键：一分子氨基酸的氨基与另一分子氨基酸的羧基失水形成的酰胺键。二肽：由两分子氨基酸缩合而成。三肽：由三分子氨基酸缩合而成。多肽：由多分子氨基酸缩合而成。例如：命名：1

20、 保留游离氨基部分，以“N”端表示。保留游离羧基部分，以“C”端表示。2 以含“C”端的氨基酸为母体，将“酸”改为“酰”。3 将“N”端氨基酸写在最前，依次写出。4 简写：只写头一个字。一些肽以游离状态存在于自然界，它们在生物体中起着不同的作用，有些是生物化学反应化剂，有些具有抗菌素的性质，有些则是激素。例如胰脏中分泌的胰岛素是一种多肽类激是控制碳水化合物等正常代谢必需的物质，是治疗糖尿病的最主要药物。13.10 蛋白质高等动物体内有几百万种蛋白质，结构复杂。根据形状分为： 纤维蛋白：丝蛋白、角蛋白球蛋白： 酪蛋白，蛋清蛋白等根据组成分为： 简单蛋白：水解后仅生成-氨基酸的蛋白质。结合蛋白：由

21、简单蛋白与非蛋白质所组成的。例如：糖蛋白，脂蛋白，核蛋白。根据溶解性能分为：清蛋白： 可溶与水，例如麦清蛋白，豆蛋白球蛋白：不溶与水，可溶与稀的中性盐溶液中。例如：黄豆中的球蛋白醇溶蛋白：不溶与水及稀盐溶液，可溶于60%80%乙醇溶液。例如：麦胶蛋白 谷蛋白：不溶与水、稀盐、乙醇溶液中，可溶于0.2%稀酸或稀碱中。例如：稻谷蛋白 精蛋白：加热不凝固，由80%的碱性氨基酸组成，可溶与水。 硬蛋白：不溶与水、稀酸、稀碱的纤维蛋白质，仅存在于动物界。例如：丝蛋白，角蛋白13.10.1 蛋白质的性质1)两性和等电点与氨基酸相似，蛋白质也是两性物质，与强酸强碱都能生成盐。在酸性溶液中带正电，在碱性溶液中

22、带负电。调节溶液的pH值，使蛋白质的净电荷为零，在电场中不移动，此时溶液的PH值就是该蛋白质的等电点。不同的蛋白质等电点不同，如卵清蛋白的等电点是4.9而血红蛋白则是6.8。与氨基酸相似，在等电点时，氨基酸的溶解度也最小，利用这一性质，可将蛋白质从溶液中分离出来。2)盐析在蛋白质溶液中加大无机盐(如硫酸镀、硫酸镁、氯化钠等)溶液，蛋白质则从溶液中析出，这种作用称为盐析。盐析出来的蛋白质还可以溶于水，不影响其性质。3)变性在热、酸、碱、紫外线、X射线或重金属盐等的作用下，蛋白质的溶解度降低，甚至凝固泄质发生变化，这种现象称为蛋白质的变性。变性的蛋白质不仅丧失了原有的可溶性，也失去了许多生理活性。4)变色反应在蛋白质水溶液中加人碱和硫酸铜，则溶液显红紫色(此反应称为缩二脉反应);蛋白质与茚三酮反应，生成蓝紫色物质;某些含有苯环的-氨基酸构成蛋白质后，仍保持苯环的性质与硝酸作用，能生成硝基化合物而显黄色。13.10.2 蛋白质的结构是由酰胺键形成的高分子，一般分子量在10000以上。初级结构：（一级结构）蛋白质分子中氨基酸连接顺序。高级结构：包括二、三、四级结构，决定蛋白质的专一的生理作用。二级结构：a. -螺旋型结构 ：一条肽链通过氢键饶成螺旋型。b. -折叠片：肽链伸直（呈锯齿形状），与相邻碳链形成链间的氢键