生物化学7265719883

生物化学序言（1学时）主要内容：了解生物化学这门课的特点，生物化学的研究对象，发展状况及发展方向，认识生物化学在现代生物学中的重要作用。1.生物化学的特点1.内容分布：生物化学这门课，从教材上看，通常都分为上下两集，我们所用的这本教材是生物化学简明教程，不分上下集，但从内容上看上部分主要谈的是生物分子的结构、性质、功能，很少涉及它们的变化，这些生物分子包括蛋白质、核酸、糖、脂、酶、维生素和辅酶等，叫做静态生化，以DNA结构为例。而从第七章开始则讲的是这些生物分子的来龙去脉，即合成与分解，叫动态生化，以DNA的复制为例。2.特点：概念性描述性的内容居多，很少有推导性或计算性的内容，因此，它不同于理科而更近似于文科，记忆的东西多，巧妙记忆成为学好生化的一个重要方法。3生物化学是一门发展的学科，并且发展速度越来越快。二.生化课的重要性1.国际形势1.美国的著名大学（哈佛、麻省、斯坦佛、普林斯顿等）文理皆必修生化。2.人体基因工程计划：上个世纪的三个计划：曼哈顿、阿波罗、人体基因工程：人类23对染色体（23对DNA分子）测序，几十万个基因，大肠杆菌8000个基因，基因改造（治病），WATSON和CRICK开玩笑，女儿赛过爱因斯坦和玛丽莲梦露，儿子聪明高飞低潜力大无穷的超人。3.诺贝尔奖金（90多万美元，最高荣誉）的分布：化学，医学生理学领域不说独占鳌头也是多抢多占，如蛋白质的螺旋和折迭（化学）、G蛋白、第二信使学说的三代科学家三次获奖，光合作用机制，更不要说核酸领域了（复制、转录、逆转录、RNA复制等中心法则中的内容）2.国内形势有悲有喜，悲者，生物学越来越不受中学重视（高考的变迁30-50-70-0），在1994年广州中山大学召开的《生物科学前沿研讨会》上，北大教授、中科院院士瞿中和（电镜DNA照片）说得非常尖锐：取消生物考试，瞧不起人类本身，搞不好农业、计划生育、环保，是将我国教育事业引向歧途。在我国，生物化学还是一门非常专业的学科未能得到普及，，虽然，生化专业一直都是个重点大学的热门，但那是为了好出国（我的同学），另外，我国的生化工业远远落后于日本和欧美列强，给毕业生就业带来了困难。喜者是许多有识之士已经看到了生化的光辉前景，纷纷抢滩这块宝地，生化工业也在艰难的条件下起步并有蓬勃发展之势，以我们身边的人物为例，欧阳老师和我们的专业发展。三.生物化学的任务及其发展1.生物化学的定义和历史生物化学是利用化学的理论和方法研究生物的一门科学。它不仅研究生物的物质组成、结构、性质、作用和变化（物质代谢），还要研究能量的变化（能量代谢），乃至信息变化。2.生物化学的任务：生物化学是研究生命的化学问题，研究组成生物体物质的结构及其功能、生命物质的合成与分解代谢及其中的能量代谢、信号物质的信号传导、生命遗传物质的遗传及变异和表达调控、以及疾病发生和治疗相关的生物化学问题等。学科研究领域广泛，研究的最大特点是学科的前沿性及极强的交叉性，并能为相关学科的研究提供必需的生物化学技术，是现代医药生物技术及农业生物技术等不可或缺的支撑学科。总结7条1.生物大分子及其复合物的结构与功能2蛋白质是怎样工作的3.遗传信息是怎样表达和传递的4.生物大分子如何被合成5.细胞内成千上万个生化反应如何协调6.细胞生长与分化的机制7.生命的起源3.生物化学的现状及其发展1.现状2.发展方向四.参考书1.《生物化学》沈同，全面，繁多，不易懂，有错处。4.《生物化学系列丛书》上海生化所，专题，扩展知识面。5.《Nature》英国，月刊，国际最高学术刊物，每期都有生化内容。6.《Science》美国，月刊，国际最高学术刊物，每期都有生化内容。7.《Cell》美国，月刊，国际著名学术刊物，每期都有生化内容。8.《Biochemistry》美国，月刊，国际著名学术刊物.蛋白质的化学（8学时）第一章：蛋白质化学（8学时）了解蛋白质和氨基酸的分类，掌握蛋白质和氨基酸的结构、主要理化性质，掌握蛋白质和氨基酸的组成成分。重点：（1）蛋白质和氨基酸的结构、主要理化性质。（2）蛋白质和氨基酸的组成成分和分类。难点：（1）蛋白质的一级、二级、三级、四级结构利用模型和挂图进行讲授。（2）蛋白质结构与功能的关系讲课内容一.蛋白质是生命的表征，哪里有生命活动哪里就有蛋白质1.酶：作为酶的化学本质，温和、快速、专一，任何生命活动之必须，酶的另一化学本质是RNA，不过它比蛋白质差远了，种类、速度、数量。2.免疫系统：防御系统，抗原（进入“体内”的生物大分子和有机体），发炎。细胞免疫：T细胞本身，分化，脓细胞。体液免疫：B细胞，释放抗体，导弹，免疫球蛋白（Ig）。3.肌肉：肌肉的伸张和收缩靠的是肌动蛋白和肌球蛋白互动的结果，体育生化。4.运输和储存氧气：Hb和Mb。5.激素：含氮类激素，固醇类激素。6.基因表达调节：操纵子学说，阻遏蛋白。7.生长因子：EGF（表皮生长因子），NGF（神经生长因子），促使细胞分裂。8.信息接收：激素的受体，糖蛋白，G蛋白。9.结构成分：胶原蛋白（肌腱、筋），角蛋白（头发、指甲），膜蛋白等。生物体就是蛋白质堆积而成，人的长相也是由蛋白质决定的。10.精神、意识方面：记忆、痛苦、感情靠的是蛋白质的构象变化，蛋白质的构象分类是目前热门课题。11.蛋白质是遗传物质？只有不确切的少量证据。如库鲁病毒，怕蛋白酶而不怕核酸酶。二.构成蛋白质的元素1.共有的元素有C、H、O、N，其次S、稀有P等2.其中N元素的含量很稳定，16％，因此，测N量就能算出蛋白质的量(克氏定氮法)。三.结构层次1.一级结构：AA顺序2.二级结构：主干的空间走向3.三级结构：肽链在空间的折叠和卷曲形成的形状，所有原子在空间的排布。4.四级结构：多条肽链之间的作用。§1.氨基酸蛋白质的结构单位、水解产物一.氨基酸的结构通式：α-碳原子，α-羧基，α-氨基氨基酸的构型：自然选择L型，D型氨基酸没有营养价值，仅存在于缬氨霉素、短杆菌肽等极少数寡肽之中，没有在蛋白质中发现。二.氨基酸的表示法生物体中有20种基本氨基酸（合成蛋白质的原料），还有其它非基本氨基酸，20种基本氨基酸的表示方法有下列几种：1.中文名：X（X）氨酸，如甘氨酸、半胱氨酸。20种要会背。2.英文名：3字名，如Gly、Cys等，20种要会背。3.按顺序演示，记忆技巧。AlaArgAspAsnCysGluGlnGlyHisIle丙精天天冬酰氨半谷谷氨酰氨甘组异亮LeuLysMetPheProSerThrTrpTyrVal亮赖甲硫苯丙脯丝苏色酪缬三.氨基酸的具体结构：20种全部记住，仅注意R。讲解顺序：甘Gly（最特殊，唯一无旋光性）、丙Ala（顾名思义）、苯丙Phe（顾名思义）。酪Tyr（有β-苯酚基）、半胱Cys（β-巯基）、丝Ser（β-羟基）、苏Thr（β-羟基）、天冬Asp（酸性氨基酸，β-羧基）、天冬酰氨Asn（β-酰氨）、色Trp（β-吲哚基）、组His（β-咪唑基）。谷Glu（酸性氨基酸，γ-羧基）、谷氨酰氨Gln（γ-酰氨）、甲硫Met（γ-甲硫基）。金Arg（δ-胍基）。赖Lys（碱性氨基酸，ε-氨基）。缬Val、亮Leu、异亮Ile：都是烷烃链。脯Pro（亚氨基）。四.氨基酸的分类1.结构上1脂肪族氨基酸：酸性氨基酸（2羧基1氨基：Glu、Asp），碱性氨基酸（2氨基1羧基：Arg、Lys），中性氨基酸（氨基羧基各一：很多）2芳香族氨基酸：含苯环：Phe、Tyr3杂环氨基酸：His（也是碱性氨基酸）、Pro、Trp2.R基的极性1极性氨基酸：亲水氨基酸：溶解性较好，酸性氨基酸、碱性氨基酸、含巯基、羟基、酰胺基的氨基酸，Glu、Asp、Arg、Lys、His、Cys、Ser、Thr、Tyr、Gln、Asn2非极性氨基酸：疏水氨基酸：溶解性较差，具有烷烃链、甲硫基、吲哚基等的氨基酸，Gly、Ala、Leu、Ile、Val、Pro、Met、Trp六.氨基酸的性质1.物理性质1紫外吸收：有共轭双键的物质都具有紫外吸收，在20种基本aa中，有4种是具有共轭双键的，Trp、Tyr、Phe、His，其中His只有2个双键共轭，紫外吸收比较弱，Trp、Tyr、Phe均有3个双键共轭，紫外吸收较强，其中Trp的紫外吸收最厉害，是蛋白质紫外吸收特性的最大贡献者，此3种氨基酸的紫外吸收特点如下：Aa（氨基酸）Λm（最大吸收波长：nM）E（消光系数：A/Mol/L）Phe2572*102Tyr2751.4*103Trp2805.6*1032旋光性：仅Gly不具旋光性，其它19种都有，且自然选择为L-型。3溶解性：溶解于水，特别是稀酸稀碱溶液，不溶于乙醚、氯仿等有机溶剂。4熔点：均大于200℃，也就是说氨基酸都是固态，而同等分子量的其它有机物则是液态，这说明了氨基酸与氨基酸之间的结合力很强，是离子键，即氨基酸是以离子状态存在的，而不是以中性分子存在的。2.化学性质1解离和等电点：氨基酸是个两性电解质，既可进行酸解离也可进行碱解离，这样，氨基酸在水溶液中就可能带电，+或-，以及呈电中性，到底是什么情况，完全由溶液的PH值来决定。等电点：如果调节溶液的PH值使得其中的氨基酸呈电中性，我们把这个PH值称为氨基酸的等电点：PI。PI是氨基酸的重要常数之一，它的意义在于，物质在PI处的溶解度最小，是分离纯化物质的重要手段。思考题：当溶液的PH值PI时，aa带电为+/-？当溶液的PH值PI时，aa带电为+/-？aa溶于蒸馏水中后，溶液的PH值变为6，此aa的PI=6?aa溶于蒸馏水中后，溶液的PH值变为8，此aa的PI=8?2等电点的计算：对于所有的R基团不解离的氨基酸而言（即解离只发生在α-羧基和α-氨基上），计算起来非常简单：PI＝（PK1’+PK2’）/2若是碰到R基团也解离的，氨基酸就有了多级解离，这个公式就不好用了，比如Lys、Glu、Cys等。AaCysAspGluLysHisArgPK’α-羧基1.712.692.192.181.822.19PK’α-氨基8.339.829.678.959.179.04PK’-R-基团10.78（-SH）3.86（β-COOH）4.25（γ-COOH）10.53（ε-NH2）6（咪唑基）12.48（胍基）在这种情况下可以按下面的步骤来计算：1由PK’值判断解离顺序，总是PK1’PK2’PK3’…，即谁的PK’值小，谁就先解离。2按照解离顺序正确写出解离方程式：简式，注意解离基团的正确写法。3找出呈电中性的物质，其左右PK’值的平均值就是氨基酸的等电点：PI＝（PK左’+PK右’）/2以Lys为例：在黑板上用简式演示3等电点的测定：等电聚焦法：这是一种特殊的电泳，其载体上铺有连续的PH梯度的缓冲液，然后将氨基酸点样，只要该处的PH与氨基酸的PI不同，则氨基酸就会带电，PH值PI时，aa带-电；PH值PI时，aa带+电。通电后，氨基酸就会移动，直到某处的PH＝PI，氨基酸才呈电中性，不再移动，因此，可以测出PI。4氨基酸的重要化学反应反应基团试剂主要产物应用Pα-NH2茚三酮蓝紫色化合物对氨基酸显色63α＝NH2茚三酮黄色物Pro的鉴定α-NH2DNFB二硝基氟苯Sanger试剂DNP-aa二硝基苯黄色物蛋白质N端测定一级结构分析标准图谱6181α-NH2PITC苯异硫氰酸酯Edman试剂PTC-aa在无水的酸中环化成PTH-aa蛋白质N端测定一级结构分析aa顺序自动分析仪标准图谱82α-NH2甲醛羟甲基-aa和二羟甲基-aa甲醛滴定aa含量（封闭氨基）60§2.肽一.肽与肽键氨基酸的羧基与另一氨基酸氨基脱水缩合形成的化合物就是肽，其实就是一种酰胺化合物，其酰胺键就是肽键，它的特点是刚性平面、反式构型。见补页。肽中的氨基酸叫氨基酸残基，几个氨基酸残基就叫几肽。二.肽的种类寡肽：2-10，无构象，谷胱甘肽是3肽多肽：10-50，介于之间，胰高血糖素是29肽蛋白质：50以上，