生物有机化学简介有机化合物

1、生物有机化学简介有机化合物来源来源: :每固定每固定mol的的CO2就储存了能量。就储存了能量。6CO2 +6H2OC6H12O6 + 6O2 绿色植物既是一个庞大而复杂的有机化合绿色植物既是一个庞大而复杂的有机化合物制造厂，又是一个巨大而又灵巧的能量转物制造厂，又是一个巨大而又灵巧的能量转化站。化站。17.10.1 17.10.1 糖类糖类 （1 1）单糖的结构）单糖的结构 开链结构开链结构：甘油醛甘油醛丁醛糖丁醛糖戊醛糖戊醛糖己醛糖己醛糖CHOCHOHCHOHCH2OHCHOCHOHCH2OHCHOCHOHCHOHCHOHCHOHCH2OHCHOCHOHCHOHCHOHCH2OHCH2OH

2、C=OHOCHHCOHHCOHCH2OH17.10.1 糖类糖类 己酮糖己酮糖己醛糖己醛糖 C H OC H O HC H O HC H O HC H O HC H2O HHCHOOHCH2OHCHOOHHOOHOHCH2OHCH2OHOHOOHOHCH2OHD-D-甘油醛甘油醛 D-D-葡萄糖葡萄糖 D-D-果糖果糖 D D-Fructose 糖分子中编号最大的手性碳原子，糖分子中编号最大的手性碳原子，如与如与D-甘油醛的甘油醛的构型相同，则记为构型相同，则记为D-构型，反之记为构型，反之记为L-构型。构型。自然界的糖大多数是自然界的糖大多数是型糖。型糖。（1 1）单糖的结构）单糖的结构HC

3、HOOHHOHHOHHOHCH2OHCHOOHHOOHOHCH2OHCHOCH2OH葡萄糖是一种己醛糖：葡萄糖是一种己醛糖：（1 1）单糖的结构）单糖的结构己醛糖分子中有己醛糖分子中有4个手性碳，个手性碳，8对对映异构体，葡对对映异构体，葡萄糖是其中的一对。萄糖是其中的一对。D-D-葡萄糖葡萄糖C=OCH2OHHOHOHHHHOCH2OHC=OCH2OHCH2OHC=O或或果糖是一种己酮糖：果糖是一种己酮糖：己酮糖分子中有己酮糖分子中有3个手性碳，个手性碳，4对对映异构体，果对对映异构体，果糖是其中的一对。糖是其中的一对。D-D-果糖果糖HOHHHOOHHHCH2OHOHHOHCHOOHHHO

4、OHHOHHCH2OHHOHHHOOHHHCH2OHHOHO-型型-型型半缩醛羟基半缩醛羟基半缩醛羟基半缩醛羟基D-型型将半缩醛将半缩醛( (酮酮) )羟基与确定构型的羟基在同侧为羟基与确定构型的羟基在同侧为构型，构型，在异侧为在异侧为构型。构型。 单糖的环状结构：单糖的环状结构：（1 1）单糖的结构）单糖的结构游离单糖常以环状和开链形式的平衡混合物存在，游离单糖常以环状和开链形式的平衡混合物存在，例如，例如，D D葡萄糖在水溶液中有以下存在形式：葡萄糖在水溶液中有以下存在形式： CHOHCOHHOCHHCOHHCOHCH2OHOOHHHHOHOHHOHHOHOHHHHOHOHHOHOHOH-

5、葡萄糖葡萄糖-葡萄糖葡萄糖 0.003% 0.003% 36%36%64%64%单糖的环状结构：单糖的环状结构：（1 1）单糖的结构）单糖的结构OC=HOHOHCH2OHOHOH124356 -D-D-吡喃葡萄糖吡喃葡萄糖 -D-D-吡喃葡萄糖吡喃葡萄糖OOHOHOHCH2OHHOHOOHOHOHOHCH2OH（1 1）单糖的结构）单糖的结构 -D-D-呋喃果糖呋喃果糖-D-D-呋喃果糖呋喃果糖123456CH2OHOOHOHOHCH2OHHOH2COHCH2OHOHOHO123456CH2OHOHCH2OHOHOHO123456 果糖的环状结构：果糖的环状结构：（1 1）单糖的结构）单糖的结

6、构CH2OHOHOHOHOCH2OHOHOHOHOCHOOHOHCH2OHOH- D-ribofuranose - D-ribofuranose -D-呋喃核糖呋喃核糖 -D-呋喃核糖呋喃核糖（1 1）单糖的结构）单糖的结构与另一含活泼氢的化合与另一含活泼氢的化合物物生成糖苷。生成糖苷。半缩醛（酮）羟基又称半缩醛（酮）羟基又称。例如：例如：-D-D-葡萄糖在干燥氯化氢催化下，与无水甲醇作葡萄糖在干燥氯化氢催化下，与无水甲醇作用生成甲基用生成甲基-D-D-葡萄糖苷；葡萄糖苷；-D-D-葡萄糖在同样条件下形成甲基葡萄糖在同样条件下形成甲基-D-D-葡萄糖苷。葡萄糖苷。（）单糖成苷反应（）单糖成苷反

7、应OHHH CH2OHOH OH OH HHOHOHHH CH2OHOH OH OH HHOH糖苷的名称由三部分组成：配基糖苷的名称由三部分组成：配基+ +糖的残基糖的残基+ +（糖）苷（糖）苷OHHH CH2OHOH OH OH HHOCH3甲基甲基 - -D-吡喃葡萄糖苷吡喃葡萄糖苷OHHH CH2OHOH OH OH HHOCH3甲基甲基 - -D-吡喃葡萄糖苷吡喃葡萄糖苷CH3OHH+CH3OHH+ -苷键苷键 -苷键苷键配基配基（）单糖成苷反应（）单糖成苷反应NHNOOOHOOHHOCNHNOOOHOOHHOOOHHOSOOHN OSO2KCH2CH CH2H氮苷（尿苷）氮苷（尿苷）

8、 碳苷（伪尿苷）碳苷（伪尿苷） 硫苷（黑芥子苷）硫苷（黑芥子苷）它们酸性水解的产物分别是什么？它们酸性水解的产物分别是什么？糖苷广泛存在于自然界，很多具有生理活性，是许多糖苷广泛存在于自然界，很多具有生理活性，是许多中草药的主要成份。低聚糖和多糖也都是糖苷存在的中草药的主要成份。低聚糖和多糖也都是糖苷存在的一种形式。一种形式。（）单糖成苷反应（）单糖成苷反应（）单糖成苷反应（）单糖成苷反应（1）麦芽糖是由两分子葡萄糖通过）麦芽糖是由两分子葡萄糖通过-1,4-糖苷键相连而成。糖苷键相连而成。 （2） 麦芽糖分子中保留了一个半缩醛羟基，是还原糖。麦芽糖分子中保留了一个半缩醛羟基，是还原糖。O CH

9、2OHOH OH HOO CH2OHOH OH OOH成苷部分成苷部分未成苷部分未成苷部分17.10.2 氨基酸氨基酸.蛋白质和蛋白质和核酸核酸 蛋白质和核酸是生命体中最重要的物质，蛋白质蛋白质和核酸是生命体中最重要的物质，蛋白质是与生命起源和生命活动密切相关的最重要物质；是与生命起源和生命活动密切相关的最重要物质；核酸则是遗传的物质基础。核酸则是遗传的物质基础。 生命体内用于合成蛋白质的氨基酸共有生命体内用于合成蛋白质的氨基酸共有2020种。氨基种。氨基酸是分子中既有羧基，又有氨基的双官能团化合物。酸是分子中既有羧基，又有氨基的双官能团化合物。 根据化学结构的差异，氨基酸可分为链状根据化学结

10、构的差异，氨基酸可分为链状. .碳环和杂环碳环和杂环三类氨基酸；根据氨基和羧基相对数目的多少，又可三类氨基酸；根据氨基和羧基相对数目的多少，又可分为酸性分为酸性. .中性和碱性氨基酸中性和碱性氨基酸 。常见氨基酸则多用俗。常见氨基酸则多用俗称。蛋白质水解得到的称。蛋白质水解得到的2020种氨基酸均为种氨基酸均为-氨基酸，除氨基酸，除甘氨酸外，全部为左旋氨基酸（甘氨酸外，全部为左旋氨基酸（L L表示）表示） （）（）氨基酸的氨基酸的构型和存在形式构型和存在形式构型（用表示）构型（用表示） - -氨基酸通式氨基酸通式 L L型型 - -氨基酸氨基酸 D D型型 - -氨基酸氨基酸 L-L-甘油醛甘

11、油醛R-CH-COOHNH2除甘氨酸，天然除甘氨酸，天然 - -氨基酸都是有旋光的，氨基酸都是有旋光的，而且都是而且都是L L型的。型的。COOHNH2HRCOOHH2NHRCHOHOHCH31.氨基酸氨基酸存在形式：氨基酸都以偶极离子的形式存在。存在形式：氨基酸都以偶极离子的形式存在。 组氨酸组氨酸CH3-CH-COO-NH3+HO2C(CH2)2-CH-COO-NH3+CH2-CH-COO-NH3+NNH谷氨酸谷氨酸丙氨酸丙氨酸（）（）氨基酸的氨基酸的构型和存在形式构型和存在形式 氨基酸既含有氨基，又含有羧基，他们的性氨基酸既含有氨基，又含有羧基，他们的性质集中地表现在这两个官能团上质集中

12、地表现在这两个官能团上 。RCHCOOH NH2 酯化酯化成盐成盐脱羧脱羧与亚硝酸反应与亚硝酸反应与醛酮反应与醛酮反应烃基化反应烃基化反应成盐成盐（）氨基酸的两性电离和等电点（）氨基酸的两性电离和等电点 氨基酸既含有氨基，又含有羧基，显示出酸和氨基酸既含有氨基，又含有羧基，显示出酸和碱的两重性质，它既可以跟酸反应生成成盐，又碱的两重性质，它既可以跟酸反应生成成盐，又可以跟碱反应生成盐，可以跟碱反应生成盐，R-CH-COOHNH2 + HClR-CH-COOHNH3 + Cl-+ NaOHR-CH-COO- NH2 + Na+R-CH-COOHNH2 （3 3）氨基酸的两性电离和等电点）氨基酸的

13、两性电离和等电点当没有外界酸碱介质存在时，它还可以当没有外界酸碱介质存在时，它还可以 发生分子内电离，以两性离子的形式存在。发生分子内电离，以两性离子的形式存在。H2N-CH-COOH H3N+-CH-COO- RR内盐内盐（）氨基酸的两性电离和等电点（）氨基酸的两性电离和等电点CH3CH COONH3+H2OH2O+ H3O+NH2COOCHCH3+ OHNH3+COOHCHCH3（）氨基酸的两性电离和等电点（）氨基酸的两性电离和等电点（）氨基酸的两性电离和等电点（）氨基酸的两性电离和等电点（3 3）氨基酸的两性电离和等电点）氨基酸的两性电离和等电点（3 3）氨基酸的两性电离和等电点）氨基酸

14、的两性电离和等电点 正离子正离子 两性离子两性离子 负离子负离子pHpI N N H H3 3+ +C C O O O O- -O O H H- -H H+ +O O H H- -H H+ +N N H H3 3+ +C C O O O O H HC CH HR RN N H H2 2C C O O O O- -C CH HR RC CH HR R（3 3）氨基酸的两性电离和等电点）氨基酸的两性电离和等电点（3 3）氨基酸的两性电离和等电点）氨基酸的两性电离和等电点纸电泳纸电泳: pH pI, 样品带负电荷，样品点向阳极移动样品带负电荷，样品点向阳极移动 pH = pI, 样品不带电荷，样品点

15、不移动样品不带电荷，样品点不移动（3 3）氨基酸的两性电离和等电点）氨基酸的两性电离和等电点RCH + HCCOOHNH2R HOOCH2N CHHNCCHNHCRROO+ 2H2OCHHNCCHNHCRROO浓盐酸100。CH3+NCHCNROCHCOOHCl-RHCONHH3N+CH CONH CH CONH CHCH3CH2SHCH2CH(CH3)2COO-H3N+CH CONH CH CONH CHCH3CH2SHCH2CH(CH3)2COO-C C NC OH肽键的结构肽键的结构:具有双键性质，不具有双键性质，不能自由旋转能自由旋转 6个原子都在同一平面上，两个个原子都在同一平面上，

16、两个-碳处于反碳处于反式，式，O和和H原子处于反式。原子处于反式。CCNCCNCCNCCNCHHHHOOOOHRHRRH酰胺键的平面关系酰胺键的平面关系肽单元的空间结构特征：肽单元的空间结构特征：1.肽单元是平面结构，组成肽单元的六个原子共平面。肽单元是平面结构，组成肽单元的六个原子共平面。2.肽键具有部分双键性质，使肽键具有部分双键性质，使C-N之间的旋转受到阻碍。之间的旋转受到阻碍。3.肽键一般呈反式构型。肽键一般呈反式构型。3. 核核 酸酸核酸核酸(nucleic acid)：是一类含磷的酸性生物高分子化合物，是一类含磷的酸性生物高分子化合物，由于最早发现于细胞核，故称为核酸。由于最早发

17、现于细胞核，故称为核酸。根据其组成，核酸可分为两大类：根据其组成，核酸可分为两大类：核糖核酸核糖核酸(ribonucleic acid 简称简称RNA)脱氧核糖核酸脱氧核糖核酸(deoxyribonucleic acid 简称简称DNA)。前者前者90存在于细胞质，存在于细胞质，10存在于细胞核中，存在于细胞核中，而后者而后者98以上存在于细胞核中。以上存在于细胞核中。D-2-脱氧核脱氧核糖的核苷糖的核苷+磷酸磷酸D-核糖核糖+碱基碱基核糖核苷酸核糖核苷酸核糖核酸核糖核酸D-核糖的核苷核糖的核苷+磷酸磷酸核核酸酸脱氧核糖核酸脱氧核糖核酸脱氧核糖脱氧核糖核甘酸核甘酸D-2-脱氧核糖脱氧核糖+碱基

18、碱基聚合聚合聚合聚合核核酸酸 核 糖 核 酸核 糖 核 酸(RNA)(RNA)脱氧核糖核脱氧核糖核酸酸(DNA) (DNA) 水水解解产产 物物磷酸磷酸 磷磷 酸酸磷磷 酸酸戊糖戊糖 D-D-核糖核糖D-2-D-2-脱氧核脱氧核糖糖杂杂环环碱碱嘌碱嘌碱呤呤腺嘌呤腺嘌呤(A)(A)，鸟嘌呤鸟嘌呤(G)(G)腺嘌呤腺嘌呤(A)(A)，鸟嘌呤鸟嘌呤(G)(G) 嘧啶嘧啶碱碱胞嘧啶胞嘧啶(C)(C)，尿嘧啶尿嘧啶(U)(U)胞嘧啶胞嘧啶(C)(C)，胸腺嘧啶胸腺嘧啶(T)(T)(1) (1) 核酸的组成核酸的组成戊糖戊糖: 有有D-核糖和核糖和D-2-脱氧核糖脱氧核糖OOHHHOH2CHHHOH OHOOHHHOH2CHHHOH H -D-核糖 -D-2-脱氧核糖(1) (1) 核酸的组成核酸的组成 碱基碱基: 主要有嘧啶碱和嘌呤碱两类。主要有嘧啶碱和嘌呤碱两类。 NNHNNHOONNHONH2HNNHOOCH3嘧啶 尿嘧啶(U) 胞嘧啶(C) 胸腺嘧啶(T)NNNHNNNNHNNH2HNNOH2NNHN嘌呤 腺嘌呤(A) 鸟嘌呤(G)(1) (1) 核酸的组成核酸的组成核苷核苷: : 核苷是由核糖或脱氧核糖以核苷是由核糖或脱氧核糖以C C1 1上的羟基与上的羟