生物化学讲义总纲

第十二章蛋白质的分解代谢第十三章核酸的代谢第十四章DNA的复制与修复2020/1/19生物化学讲义谢宁昌制作2第一章绪论公共信箱关于生物化学课程一.如何学好生化课1.生物化学的特点2.师生合作二.生化课的重要性1.国际形势2.国内形势三.生物化学的任务及其发展1.生物化学的定义和历史：酒酿的制造2.生物化学的任务：总结7条3.生物化学的现状及其发展四.参考书五.我校生物化学课程被评为江苏省高校一类优秀课程2020/1/19生物化学讲义谢宁昌制作3第二章糖类§1.糖的概念一.糖的种类和功能1.糖的定义：多羟醛或多羟酮及其衍生物。分析之。结构最简单的糖：甘油醛＆二羟丙酮2.糖的功能：能源（最先动用）结构（支持，木质部、骨骼）信息传递（受体）2020/1/1943.糖的种类：单糖：定义：最简单的糖/不能水解为更简单的糖的糖类。醛糖、酮糖、丙、丁、戊、己、庚糖及其两者的组合。重要单糖的举例：葡萄糖（己醛糖）、果糖（己酮糖）、核糖和脱氧核糖（戊醛糖）寡糖：定义：由2-6个单糖通过糖苷键形成的糖类/能水解为2-6个单糖的糖类。举例：蔗糖（葡-果）、麦芽糖（葡-葡）、乳糖（葡-半）。多糖：定义：由6个以上单糖通过糖苷键形成的糖类/能水解为6个以上单糖的糖类。同多糖、杂多糖举例：淀粉、糖原、纤维素、肝素、硫酸软骨素结合糖：定义：含有其它成分（蛋白质、脂类等）的糖类举例：糖蛋白、糖脂。4.碳水化合物：carbohydrate葡糖糖C6（H2O）6将错就错。2020/1/19生物化学讲义谢宁昌制作51.几个概念：同分异构体结构异构：骨架的不同，丁烷和异丙烷立体异构：空间结构不同。几何异构：双键的顺式和反式（草图）。旋光异构：镜像对称。手性差向异构：仅一个碳原子的构型不同。二.糖的构型2020/1/19生物化学讲义谢宁昌制作62.糖的构型对称碳原子（只要有2个基团相同）和不对称碳原子（4个基团都不同），不对称碳原子的2种构型，旋光异构体的性质（旋光率）甘油醛的构型（D\L的规定，P6）意义：所有单糖构型的参照物。单糖的构型：倒数第一个不对称碳原子的构型，以甘油醛的构型为参照物，就是放置的位置相似。葡萄糖的构型没有构型的糖：二羟丙酮怎样书写旋光异构体：画一面镜子，所有碳原子的构型都相反。2020/1/19生物化学讲义谢宁昌制作7单糖举例一.葡萄糖的结构1.链式结构：条件（干燥），构型D/L，旋光异构体和自然选择（D）写法：简化结构式：△-CHO○-CH2OH－-OH，突出构型2.环状结构：条件（水溶液）吡喃型（六元环）和呋喃型（五元环）及自然选择（吡喃型），α型和β型，异头物3.投影式（Haworth式），环状简式，链式与环式的互变规则（仅对D型）：在骨架上添加-OH，把（βα）上下变左右，举例。§2.单糖的结构和性质2020/1/19生物化学讲义谢宁昌制作84.变旋现象：现象：具有某种旋光率的糖刚溶于水时，其旋光率会发生变化，最后恒定在某一旋光率处不变本质：糖在水溶液中要发生链式结构与环式结构的互变、吡喃环与呋喃环的互变以及α型与β型的互变，最后达到平衡。以葡萄糖为例：平衡处+52.50链式←→呋喃环←→α型吡喃环←→β型吡喃环0.03％1％36％63％+112.20+18.705.葡萄糖的构象：船式和椅式，用模型显示。6.几种重要单糖的结构式（默认为D-型）：甘油醛二羟丙酮核糖脱氧核糖葡萄糖甘露糖半乳糖果糖链式和环式都要，请大家自己在书上将其找到，作为家庭作业。2020/1/19生物化学讲义谢宁昌制作10二.单糖的性质1.物理性质：旋光性（特例）：甜度：标准以及顺序（果糖＞蔗糖＞葡萄糖）溶解性：可溶。2020/1/19生物化学讲义谢宁昌制作112.化学性质1.与强酸的作用*：形成糠醛及其衍生物反应式及其原理：分子内脱水成环，再脱水成双键。糖的鉴定：Molish反应：糠醛及其衍生物与α-萘酚反应生成紫色的化合物，原理是醛基于酚类进行了缩合，这样，将糖与浓酸作用后再与α-萘酚反应作用就能生成紫色的化合物，可鉴别糖。（多羟、醛基）Seliwanoff反应：同样的原理，将糖与浓酸作用后再与间苯二酚反应，若是酮糖就显鲜红色，若是醛糖就显淡红色，由此可鉴别酮糖和醛糖。2020/1/19生物化学讲义谢宁昌制作122.形成糖苷*：糖的半缩醛羟基与其它物质的羟基或氨基脱水缩合形成的化合物。掌握糖苷键型和名称。举例：麦芽糖的结构式葡萄糖-α-1,4-葡萄糖苷，α-葡萄糖出半缩醛羟基，另一葡萄糖（α、β可互变）出4位上的羟基。反应部位主体、配体、糖苷键的键型（半缩醛羟基的构型-半缩醛羟基的位置，另一羟基的位置，如：α-1,4）全名：配体-糖苷键型-主体苷2020/1/19生物化学讲义谢宁昌制作133.糖的还原性费林反应（Fehling）：费林试剂（碱性的铜络合物）反应式定量法（Cu2O）还原糖：能使Cu2+还原的糖类，醛糖和酮糖都是还原糖。与铁氰化钾的反应：这是生化实验之一，将葡萄糖与铁氰化钾（K3Fe（CN）6）溶液共热时，铁氰化钾被还原成亚铁氰化钾（K4Fe（CN）6）。反应式：K3Fe（CN）6+葡萄糖→K4Fe（CN）6+葡萄糖酸多余的K3Fe（CN）6用KI氧化，而产生的I2用硫代硫酸钠滴定。因此，硫代硫酸钠→I2→剩余铁氰化钾→亚铁氰化钾→葡萄糖2020/1/19生物化学讲义谢宁昌制作144.形成糖脎*糖与三分子苯肼的反应反应式：第一步，第二步，第三步。特点：抹煞了第一、第二位C原子的构型。用途：可以鉴定单糖的种类：糖脎为黄色的不溶于水的晶体，不同的糖脎其晶型和熔点均不同，由此可鉴别单糖的种类。思考题：葡萄糖、半乳糖、甘露糖、果糖，哪几种可被糖脎反应所鉴别，哪些不能？作为家庭作业。其余的反应如酯化作用、对碱的作用、糖的氧化性等，请大家自己看看。2020/1/19生物化学讲义谢宁昌制作15§3.寡糖定义结构单位：环状的单糖糖苷键、主体和配体寡糖（以及淀粉）中的单糖叫残基几种重要的二糖1.麦芽糖：葡萄糖α-1,4-葡萄糖苷：是直链淀粉的形成方式2.异麦芽糖：葡萄糖α-1,6-葡萄糖苷：是枝链淀粉分支处的的形成方式3.蔗糖：α-葡萄糖β-2,1果糖苷/β-果糖α-1,2葡萄糖苷。4.乳糖：葡萄糖β-1,4-半乳糖苷5.纤维二糖：葡萄糖β-1,4-葡萄糖苷：是纤维素的形成方式。2020/1/19生物化学讲义谢宁昌制作16§4.多糖定义一.同多糖：即均一多糖：定义1.淀粉结构单位：环式的α-D-葡萄糖（在淀粉和寡糖中叫做葡萄糖残基）连接方式（即糖苷键型）：α-1,4糖苷键和α-1,6糖苷键。直链淀粉的结构：只有α-1,4糖苷键，还原端和非还原端各一枝链淀粉的结构：既有α-1,4糖苷键又有α-1,6糖苷键。还原端一个，非还原端多个淀粉的二级结构（空间结构）：右手螺旋（像个弹簧，模型表示），每一圈含有6个葡萄糖残基碘显色机理：钻圈，圈越多（分子量越大即葡萄糖残基越多）色越深。淀粉水解碘显色的变化：淀粉（蓝色或紫色）→红色糊精→无色糊精→寡糖→葡萄糖性质：与葡萄糖相比，它没有还原性、有旋光性但无变旋现象、溶解度降低2020/1/19生物化学讲义谢宁昌制作172.糖原：结构上完全同枝链淀粉，只是分子量要大得多3.纤维素：结构单位：β-D-葡萄糖连接方式：β-1,4糖苷键分子量：上万个葡萄糖残基二级结构：锯齿带状，交织在一起，强度很大。性质：不溶于水，仅能被高温的强酸和少数几种纤维素酶所水解4.其余多糖：半纤维素和几丁质等，请大家自己回去看看。2020/1/19生物化学讲义谢宁昌制作18二.杂多糖通常与蛋白质形成具有粘性的物质，故称粘多糖，在体内起润滑作用（胃部以及关节处的粘夜，鼻涕等）例如：透明质酸、硫酸软骨素和肝素等三.结合糖：糖脂、糖蛋白、蛋白多糖等，自己看。布置作业：1.1.重要糖的结构（链式和环式）：甘油醛、二羟丙酮、核糖、脱氧核糖、葡萄糖、果糖、甘露糖、半乳糖、蔗糖、麦芽糖、乳糖、纤维二糖。2.2.变旋现象及其本质3.3.糖的几个鉴定反应、糖脎反应的思考题。4.4.淀粉和纤维素的结构特点。2020/1/19生物化学讲义谢宁昌制作19第三章脂类§1.概述定义：由脂肪酸和醇作用生成的酯及其衍生物统称为脂类，这是一类一般不溶于水而溶于脂溶性溶剂的化合物。2020/1/19生物化学讲义谢宁昌制作20一.脂类的类别1.单纯脂：定义：脂肪酸与醇脱水缩合形成的化合物蜡：高级脂肪酸与高级一元醇脱水缩合形成的化合物，幼植物体表覆盖物，叶面，动物体表覆盖物，蜂蜡。甘油脂：高级脂肪酸与甘油脱水缩合形成的化合物，最多的脂类。2.复合脂：定义：单纯脂加上磷酸等基团产生的衍生物磷脂：甘油磷脂（卵、脑磷脂）、鞘磷脂（神经细胞丰富）3.脂的前体及衍生物高级脂肪酸甘油固醇萜类前列腺素4.结合脂：定义：脂与其它生物分子形成的复合物糖脂：糖与脂类以糖苷键连接起来的化合物（共价键），如霍乱毒素脂蛋白：脂类与蛋白质非共价结合的产物，如血中的几种脂蛋白，VLDL、LDL、HDL、VHDL是脂类的运输方式。2020/1/19生物化学讲义谢宁昌制作21二.脂类的功能1.最佳的能量储存方式体内的两种能源物质比较单位重量的供能：糖4.1千卡/克，脂9.3千卡/克。储存体积：1糖元或淀粉：2水，脂则是纯的，体积小得多。动用先后：糖优先，关于减肥和辟谷2.生物膜的骨架：细胞膜的液态镶嵌模型：磷脂双酯层，胆固醇，蛋白质。3.电与热的绝缘体电绝缘：神经细胞的鞘细胞，电线的包皮，神经短路热绝缘：冬天保暖，企鹅、北极熊4.信号传递：固醇类激素5.酶的激活剂：卵磷脂激活β-羟丁酸脱氢酶6.糖基载体：合成糖蛋白时，磷酸多萜醇作为羰基的载体2020/1/19生物化学讲义谢宁昌制作22§2.甘油脂定义：高级脂肪酸与甘油，其中甘油三脂就是油脂。一.脂肪酸：结合态、游离态（FFA）1.性质偶数：16，18，20，22，24顺式双键的位置：9、12、15溶点与结构的关系：链长（长-高），饱和度（饱-高）2.简单表达式：简单结构式：波浪形，注意双键的构型简单表达式：链长：双键数△双键位置举例：油酸18：1△92020/1/19生物化学讲义谢宁昌制作233.常见脂肪酸和必需脂肪酸常见：软脂酸16：0硬脂酸18：0必须脂肪酸：（Vf）：人和哺乳动物不可缺少但又不能合成的脂肪酸，必须从食物（尤其是植物）中摄取。包括：亚油酸18：2△9，12α-亚麻酸18：3△9，12，15γ-亚麻酸18：3△6，9，12素油比荤油营养价值大2020/1/19生物化学讲义谢宁昌制作24二.甘油脂（脂酰甘油）甘油的写法和性质：写成L型，而与构型无关。甘油脂的通式：MG、DG、TG，注意写成L型。油脂为三酰甘油（甘油三脂TG）：油（植物）+脂肪（动物），脂肪酸的饱和性决定了它们的状态1.油脂的物理性质1.溶解度：不溶于水，而溶于乙醇、乙醚、氯仿、表面活性剂（双亲性物质）等，对比MG和DG2.熔点：植物的油与动物的脂肪的溶点，由脂肪酸的饱和性决定3.旋光性：前题，书写方式（L）与构型无关，这是规定。2020/1/19生物化学讲义谢宁昌制作252.化学性质1.皂化与皂化值定义：油脂与碱共热时，产生甘油和脂肪酸盐（肥皂），实际上是碱催化的水解反应。日常生活中的应用：脏抹布的碱煮和梳子的热碱洗涤。反应式皂化值：加热，KOH（mg）/油脂（g），可以反映油脂的量（摩尔数）2.酸败与酸值油脂长期搁置时会产生酸臭味就是酸败原因是油脂受空气和光照作用，不饱和脂肪酸的双键处被氧化成为醛或酮以及羧酸，产生酸臭味，脂肪酸经过酶的氧化后也可以形成酮。桐油的应用：高度不饱和脂肪酸（有多个双键）被氧化成为醛或酮后，再彼此交联成高分子化合物，形成膜。酸值：不加热，KOH（mg）/油脂（g），可以反映油脂的新鲜程度。3.加成反应与碘值油脂中的不饱和双键可以与H2、I2、HCl、Cl2等发生加成反应卤化作用：与卤族元素发生的加