生物化学笔记整理版

1、精选优质文档-倾情为你奉上生物化学绪论生物化学可以认为是生命的化学，是研究微生物、植物、动物及人体等的化学组成和生命过程中的化学变化的一门科学 。生命是发展的，生命起源，生物进化，人类起源等，说明生命是在发展，因而人类对生命化学的认识也在发展之中。20世纪中叶直到80年代，生物化学领域中主要的事件：（一）生物化学研究方法的改进a. 分配色谱法的创立快捷、经济的分析技术由Martin.Synge创立。b. Tisellius用电泳方法分离血清中化学构造相似的蛋白质成分。吸附层析法分离蛋白质及其他物质。c. Svedberg第一台超离心机，测定了高度复杂的蛋白质。d. 荧光分析法，同位素示踪，电子

2、显微镜的应用，生物化学的分离、纯化、鉴定的方法向微量、快速、精确、简便、自动化的方向发展。（二）物理学家、化学家、遗传学家参加到生命化学领域中来1 Kendrew物理学家，测定了肌红蛋白的结构。2 Perutz对血红蛋白结构进行了X-射线衍射分析。3 Pauling化学家，氢键在蛋白质结构中以及大分子间相互作用的重要性，认为某些protein具有类似的螺旋结构，镰刀形红细胞贫血症。 （123都是诺贝尔获奖者）4 Sanger 生物化学家 1955年确定了牛胰岛素的结构，获1958年Nobel prize化学奖。1980年设计出一种测定DNA内核苷酸排列顺序的方法，获1980年诺贝尔化学奖。5

3、Berg 研究DNA重组技术，育成含有哺乳动物激素基因的菌株。 6 Mc clintock 遗传学家 发现可移动的遗传成分，获1958年诺贝尔生理奖。7 Krebs 生物化学家 1937年发现三羧酸循环，对细胞代谢及分生物的研究作出重要贡献，获1953年诺贝尔生理学或医学奖。8 Lipmann 发现了辅酶A。9 Ochoa发现了细菌内的多核苷酸磷酸化酶10Korberg生物化学家，发现DNA分子在细菌内及试管内的复制方式。 （910获1959年的诺贝尔生理医学奖）11Avery 加拿大细菌学家 与美国生物学家Macleod,Carty1944年美国纽约洛 克菲勒研究所著名实验。 肺炎球菌会产生

4、荚膜，其成分为多糖，若将具荚膜的肺炎球菌（光滑型）制成无细胞的物质，与活的无荚膜的肺炎球菌（粗糙型）细胞混合>粗糙型细胞也具有与之混合的光滑型的荚膜 >表明，引起这种遗传的物质是DNA12Wilkins 完成DNA的X-射线衍射研究，对Watson和Crick确定DNA分子的双螺旋结构是至关重要的。三人共获1962年诺贝尔生理医学奖。13Nirenberg 生物化学家 在破译遗传密码方面作出重要贡献。14Holly 阐明酵母丙氨酸tRNA的核苷酸的排列顺序，后来证明所有tRNA的结构均相似。15Khorana 生物化学家 首次人工复制成酵母基因 （131415获1969年诺贝尔奖）

5、 16法国巴黎的巴斯德研究所是著名的生物化学、分子生物学中心。 Lwoff在感染细菌后病毒DNA能连续传给细菌以后各代，这些细菌称为溶源性细菌，发现称为原噬菌体的病毒在一定条件下可产生一种感染型，它破坏细菌的细胞壁，而释放出的病毒又能感染其他细菌。 Jacob、Monod 阐明了基因控制酶的生物合成，从而调节细胞代谢的方式。1916年，提出信使RNA的存在。说明其碱基序列与染色体中DNA互补，并假定mRNA将编码在碱基序列上的遗传信息带到蛋白质的合成场所核糖体，在此翻译成氨基酸序列。1960年，发现操纵子基因，能影响mRNA的合成，从而调节其他基因的功能，在微生物界Operon普遍存在。 （以

6、上三人共获1965年诺贝尔生理或医学奖。）17在中国，著名的生物化学家：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。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。18王应睐，邹承鲁，钮经文，邢其毅，曹天钦，王德宝，汪猷： 1965年人工合成具有生物活性的protein-结晶牛胰岛素。1983年，用有机合成酶促合成的方法完成酵母丙氨酸转移核糖核酸的人工全合成。19生物化学在蛋白质，核酸，酶及代谢等方面有理论意义的成就，必将导致应用生物工程。第一章 糖类一 糖的分布及其重要性：分

7、布 （1）所有生物的细胞质和细胞核含有核糖 （2）动物血液中含有葡萄糖 （3）肝脏中含有糖元 （4）植物细胞壁由纤维素所组成（5）粮食中含淀粉 （6）甘蔗，甜菜中含大量蔗糖光合作用重要性（1）水+CO2-碳水化合物 （2）动物直接或间接从植物获取能量 （3）糖类是人类最主要的能量来源（4）糖类也是结构成分 （5）纤维素是植物的结构糖二 糖的化学概念1定义 糖类是多羟基醛或多羟基酮及其缩聚物和某些衍生物的总称三 糖的分类第一节 单糖一 葡萄糖的分子结构（一） 葡萄糖的化学组成和链状结构1葡萄糖能与费林氏（Fehling）试剂或其他酸试剂反应。证明葡萄糖分子含有2葡萄糖能与乙酸酐结合，产生具有五个

8、已酰基的衍生物。证明葡萄糖分子含有五个 OH3葡萄糖经钠汞齐作用，被还原成一种具有六个羟基的山梨醇，而山梨醇是由六个碳原子构成的直链醇。证明了葡萄糖的六个碳原子是连成一直线的链式结构：差向异构体(epimers)相同点：(1)全含六个碳原子 (2)五个OH，一个CHO (3)四个不对称的碳原子 不同点：1.基团排列有所不同 2.除了一个不对称C原子不同外，其余结构部分相同 (二) 葡萄糖的构型 构型-指一个分子由于其中各原子特有的固定的空间排列， 而使该分子所具有的特定的立体化学形式。 1 单糖的D及 L型。 （1） 不对称碳原子-连接四个不同原子或基团的碳原子。 表示法：球棒模型，投影式，透

9、视式。 （2） D . L- 型的决定。 规定：OH在甘油醛的不对称碳原子的右边者即与- CH2OH基邻近的不对称碳原子（有*号）的右边。称为D-型，在左边者称L-型。 L-甘油醛 D-甘油醛水面键被视为垂直放置在纸平面之前，垂直键则在纸平面之后D-型及L-型甘油醛，是两类彼此相似但并不等同的物质，只要将它们重叠起来，即可证明它们并非等同而是互为镜像，不能重叠，这两类化合物称为一对"对映体"。2 旋光性。L-旋光管的长度。以分米表示。 C-浓度。即在100ml溶液中所含溶质的克数。 是在钠光灯（D线，：589.6与589.0nm）为光源，温度为t,管长为L，浓度为时所测得的

10、旋光度。 -为上述条件下所计得的旋光率。D.L-指构型"+"，"-"-旋光方向D与"+",与"-" 并无必然联系(三).葡萄糖的环状结构(1)葡萄糖的醛基不如一般醛基活泼,也不能象一般醛类那样与Schiff试剂起反应,即不能使被亚硫酸漂白了的品红呈现红色.(2)葡萄糖也不能与亚硫酸氢钠起加成反应.(3)一般醛类在水溶液中只有一个比旋度,但新配制的葡萄糖水溶液的比旋随时间而变化  a =+112° 称a-D-(+)葡萄糖 a =+18.7°称b-D-(+)葡萄糖变旋现象-将这两种葡萄糖分

11、别溶于水后,其旋光率都逐渐变为+52.7°,这一现象称变旋现象.原因-不同结构形式的葡萄糖可互变,各种形式最后达到一定的平衡所致. D.L -以C5上羟甲基在含氧环上的排布而决定的。羟甲基在平面之上为D-型，在平面之下为L-型.-以半缩醛羟基在含氧环上的定的。在D-型中，半缩醛羟基在平面之下为型，在平面之上为型 异头物-D(+)-与-D(+)-葡萄糖分子在构型上，仅头部不同，它们间互为异头物(四).葡萄糖的构象. 构象-指一分子中,不改变共价键结构,仅单键周围的原子旋转所产生的原子的空间排布. 构型-涉及共价键的断裂.构象-不涉及共价键的断裂和重新形成. 图3.1 葡萄糖分子的构象二

12、.单糖的物理性质和化学性质 .(一).物理性质1.旋光性2.甜度3.溶解度(二).化学性质 由醛基或酮基.醇基决定的1. 由醛基或酮基产生的性质单糖氧化还原.成刹.异构化.(1)单糖的氧化(即单糖的还原性)(2)单糖的还原(3)单糖的成脎作用(4)单糖的异构化作用2.由羟基(半缩醛羟基和醇性羟基)产生的性质 (1)成脂作用(2)成苷作用(3)脱水作用 糖酸(4)氨基化(5)脱氧   Fehling试剂-CuSO4溶液与KOH和酒石酸钾钠 Benedict试剂-CuSO4溶液+Na2CO3+柠檬酸钠 酒石酸钾钠-防止反应产生Cu(OH)2或CuCO3沉淀，使之变为可溶性的而又

13、能离解的复合物，从而保证继续供给Cu离子以氢化糖 碱的作用-使糖起烯醇化变为强还原剂，同时使CuSO4变为Cu(OH)2  成脎作用-单糖的第1、2碳与苯肼结合后，成晶体糖脎（1）一分子葡萄糖与一分子苯肼缩合成苯腙（phenylhydrazone）。（2）葡萄糖苯腙(Glucose phenylhydrazone)再被一分子苯肼氧化成葡萄糖酮苯肼（3）葡萄糖酮苯腙再与另一分子苯肼缩合，生成葡萄糖脎(glucosazone)糖脎黄色结晶，难溶于水形成同一种糖脎，为什么？异构化 成酯作用 成苷作用脱水作用 Molisch试验-醛糖及其衍生物与-萘酚生成紫色物质Seliwanof

14、f试验-间苯二酚与盐酸遇酮糖呈红色，遇醛糖呈很浅的颜色 氨基化 脱氧单糖的化学性质化学性质反应重要性由醛酮产生的化学性质氧化（还原性）还原金属离子，氧化成糖酸为鉴定还原糖的基础还原成醇醛酮基可被还原成醇某些植物中所含醇如山梨醇；甘露糖醇可能是由此反应生成成脎和苯肼作用成脎可作为鉴定单糖的基础异构化（在弱碱溶液中）在弱碱溶液中单糖的醛酮基；通过稀醇化作用起分子重排为单糖转化的基础发酵酵母使糖产生乙醇为酿酒的依据，亦可用来鉴别单糖及制造化学品由羟 化基产生的化学性质成酯形成磷酸糖酯及乙酰糖酯磷酸糖酯是糖代谢的中间产物；细胞膜吸收糖也要将糖先转化为磷酸糖酯成苷单糖C-1的OH基H可被烷基；或其他基团

15、取代产生糖苷有些糖苷是药物脱水经加浓HCl与加热，成糖产生醛己糖 产生羟甲基糠醛可用此反应鉴别醛糖酮糖氨基化C-2，C-3上的OH可被NH2；取代成氨基糖氨基糖是糖蛋白的组分脱氨经脱氨酶作用产生脱氨糖脱氨糖是核酸的成分三单糖的分类及某些重要的单糖 丙糖 丁糖 戊糖 己糖 庚糖 四单糖的重要衍生物1、 糖醇：山梨醇、甘露醇 2、 糖醛酸：葡萄醛酸 3、 糖胺：D葡萄糖胺、D半乳糖胺 4、 糖苷：皂角苷、毛地黄苷、苦杏仁苷、根皮苷 表1-1常见单糖醛糖酮糖丙糖（3C）丁糖（4C）戊糖（5C）己糖（6C）庚糖（7C）辛糖（8C）D-甘油醛D-赤藓糖D-核糖D-脱氧核糖D-半乳糖D-甘露糖二羟丙酮D-

16、木酮糖D-核酮糖D-果糖D-葡萄糖D-景天庚酮糖D-辛酮糖 醛糖的构型      酮糖的构型大多以多聚戊糖或糖苷形式存在己糖许多糖的组成成分 半纤维素乳糖的组成成分植物粘质和半纤维素的组成成分是糖类中最甜的糖抗坏血酸合成的重要中间产物第二节 寡糖一、 双糖1、 蔗糖 （1） 来源：甘蔗、菠萝 （2） 结构： 蔗糖水解葡萄糖+果糖 （3） 物理性质：白色结晶 （4） 化学性质： A、 无还原作用，不能与苯肼作用产生糖脎B、 转化作用 2、麦芽糖 （1） 来源：麦芽 （2） 结构： 两分子葡萄糖缩合：失水而成 A（14）糖苷键 B（16）

17、糖苷键 （3） 物理性质：白色晶体 （4） 化学性质： A 有半缩醛OH，故有还原作用B 与苯肼作用产生糖脎  3、乳糖 （1） 来源：乳汁 （2） 结构：-D-葡萄糖 -D半乳糖 以（14）键型缩合 （3） 物理性质：不甜 （4） 化学性质：A、 还原性、成脎B、 与HNO3共同煮产生粘酸表3-1 三种二糖的比较种类存在组成物理性质化学性质蔗糖甘蔗甜菜一分子葡萄糖和一分子果糖白色结晶，果甜。易溶于水，有旋光作用，无变旋作用（无，型）无还原性，不能形成糖脎。不被酵母发酵，水解后形成一分子葡萄糖与一分子果糖。加热至200以上变成棕黑色焦糖麦芽糖五谷麦芽二分子葡萄糖白色结晶，甜仅次于蔗糖

18、。有旋光作用，易溶于水，有变旋作用（有，型）有还原性，可形成糖脎，可被酵母发酵，水解后生成二分子葡萄糖乳糖乳类一分子葡萄糖和一分子半乳糖白色结晶，微甜，不易溶于水。有旋光作用及变旋作用（有，型）有还原性，可形成糖脎，不被酵母发酵，水解后产生葡萄糖和半乳糖二、三糖第三节 多糖多糖 1.均一多糖：由一种单糖缩合而成 2.不均一多糖：由不同类型的单体缩合而成 一 均一多糖 1、 淀粉 （1）来源 （2）结构（见图） （3）性质：直链淀粉-在冷水中不溶解，略溶于热水 支链淀粉-吸收水分，吸水后膨胀成糊状 直链淀粉：以（14）糖苷键型缩合而成的 遇碘紫兰色  支链淀粉分支短链的长度平均为243

19、0个葡萄糖残基2 糖元 (1) 来源：广泛存在于动物体中 (2) 结构：由D-葡萄糖构成，（14）糖苷键型缩合、失水而成，另有一部分去链可通过(16)糖苷键连接。 (3) 性质：无定形粉末，遇碘显棕红色，无还原性，不能与苯肼作用成脎，水解后产生D-葡萄糖 3 纤维素 （1）来源：植物纤维部分 （2）结构：由葡萄糖构成，由-D-葡萄糖以（14）糖苷键相连接，不含支链。 纤维素结构单位是平行排列的，链间的葡萄糖OH之间极易形成氢键 （3）性质：A 极不溶于水 B 在酸作用下水解，最后形成葡萄糖C 无色无臭无味的物质 D 与I2无颜色反应 纤维素 纤维素糊精 纤维二糖 葡萄糖 4.几丁质(壳多糖）5

20、.其他半纤维，葡萄糖，琼脂，多聚木糖 均一多糖的性质比较  直链淀粉支链淀粉糖原纤维素几丁质单体单位-D-葡萄糖-D-葡萄糖-2-N-乙酰葡萄糖胺糖苷键型（14）（14）和（16）（14）分支无49无溶解度融于热水热水不溶溶于水水不溶绝大部分溶剂不溶与碘反应紫兰色紫红色棕红色主要功能食物贮存参与结构建成存在形式各种白色微粒白色粉末白色微晶形等不定形固体自然界分布整个植物界特别是玉米土豆和米动物肝肌肉和细菌整个植物界低等动植物外骨骼，植物二、不均一多糖：（糖胺多糖、粘多糖、氨基多糖、酸性糖胺聚糖） 糖胺聚糖：通过共价键与蛋白质相连接构成蛋白聚糖 1. 透明质酸 2. 硫酸软骨素 软骨素

21、-4-硫酸：SO4根在乙酰半乳糖胺的C-4位上 软骨素-6-硫酸：SO4根在乙酰半乳糖胺的C-6位上 为软骨的主要成分。3、硫酸皮肤素 4、硫酸角质素 5、肝素 为细胞间的粘合物，又有润滑作用，对组织起保护作用 透明质酸结构单位为软骨的主要成分，结缔组织、筋健、皮肤软骨素-4-硫酸几种粘多糖的组分 粘多糖己糖胺糖醛酸SO4存在透明质酸N-乙酰葡萄糖胺（1-3）D-葡萄糖醛酸结缔组织 角膜硫酸软骨素N-乙酰半乳糖胺（1-3）D-葡萄糖醛酸+软骨 骨 角膜硫酸皮肤素N-乙酰半乳糖胺（1-3）L-艾杜糖醛酸+肌腱 巩膜硫酸角质素N-乙酰葡萄糖胺（1-4）半乳糖+主动脉 人牛髓核肝素葡萄糖胺（二硫酸葡

22、萄糖胺硫酸D-2-葡萄糖胺基）D-葡萄糖醛酸（硫酸艾杜糖醛酸基D-葡萄糖醛酸）+动物组织某些重要的多糖多糖主要来源生物功能残基及其连接方式淀粉植物食物贮存D-葡萄糖,（14）带有（16）分枝糖原动物纤维素植物和昆虫结构和支持物D-葡萄糖，（14）几丁质昆虫、菌类N乙酰基D葡萄糖胺，（14）果胶植物D半乳糖醛酸及其甲基酯（14）菊粉食物贮存D果糖，（21）葡聚糖细菌细菌在细胞外生成D葡萄糖，（16），有些分枝木聚糖植物结构支持物D木糖，（14），常为其他戊糖所取代粘多糖透明质酸高等动物机体结缔组织和粘液组分D葡萄糖醛酸，N乙酰基D葡萄糖胺（13），（14）硫酸软骨素软骨、腱和皮肤组分D葡萄糖醛酸

23、，L艾杜糖和4或6硫酸，N乙酰基D半乳糖胺肝素肥大细胞抗凝血物质L艾杜糖酸和D葡萄糖醛酸及其2硫酸酯，N硫酸D葡萄糖胺6硫酸，（14）第四节 结合糖一、糖蛋白 糖与蛋白质之间，以蛋白质为主，其一定部位以共价键与若干糖分子链相连所构成的分子，称为糖蛋白。 其总体性质更接近蛋白质，通常包括N-乙酰己糖胺 该链末端成员常常是唾液酸或-岩藻糖 糖肽键寡糖链与多肽链（蛋白质）中的氨基酸以多种形式共价连接，构成糖蛋白的糖肽连接键，称糖肽键。糖肽连接键类型如下：1、 以丝氨酸、苏氨酸和羟赖氨酸的羟基为连接点，形成糖苷键型。2、 以天冬酰胺的酰胺基，末端氨基酸的-氨基以及赖氨酸或精氨酸的氨基为连接点，形成糖苷

24、键型。3、 以天冬氨酸或谷氨酸的游离羧基为连接点，形成酯糖苷键型。4、 以羟脯氨酸的羟基为连接点的糖肽键。5、 以半胱氨酸为连接点的糖肽键。 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 粘液糖蛋白存在于消化道分泌物（唾液，胃液）和呼吸道分泌物中，粘稠性,这些粘液全部含高浓缩的糖蛋白 糖旦白的功能： 糖旦白的功能广泛，许多不同功能的旦白质是糖旦白 功能： 定向 溶酶体的不少酶是糖旦白，溶酶体的酶在内质网合

25、成后需转移到溶酶体。在这种定向转移过程中寡糖链起着标记作用 识别 寡糖链中包含的许多生物学信息可起识别作用，免疫反应许多是糖链识别的血浆旦白的寡糖链末端为唾液酸，例如铜蓝旦白，有神经酰胺酶除去其末端唾液酸，暴露出半乳基后，就可被肝脏的受体识别，铜蓝旦白迅速从血浆中消失  二蛋白聚糖是一种长而不分支的糖链，即糖胺聚糖，其一定部位上与若干肽链连结，糖含量可超过95%。多糖呈现系列重复，双糖结构其总体性质与多糖更接近 有三种不同类型的糖肽键 D-木糖与丝氨酸糖之间形成的-O-糖肽键 N-乙酰葡萄糖胺与天冬胺酰胺之间形成的-N-糖肽键 N-乙酰半乳糖胺与苏氨酸或丝氨酸羟基之间所形成的-O-糖肽键 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