川大生物化学(张洪渊)笔记

《生物化学》（张洪渊）讲义-川大上册第一章绪论（1-2节）一.如何学好生化课1.生物化学的特点.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，上集谈的是生物分子的结构、性质、功能，很少涉及它们的变化，这些生物分子包括糖、脂、蛋白质、核酸、酶、激素、维生素以及抗生素等，叫做静态生化，以DNA结构为例。而下集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。.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，女生常常比男生学得好，巧妙记忆成为学好生化的一个重要方法，学完生化课后，你们应该有一种意外的惊喜，阿，我的脑子咋变得这样好使呢？2.师生合作.老师备课：由于生物化学是我院最重要的课程（课时多以及研考跑不掉），所以我得竭尽全力准备，既要完成大纲规定的内容又不能照本宣科，注意理论和实践、经典与前沿的融合，使生化课变得兴趣盎然而不是枯燥无味，要做到这些，备课是相当辛苦的，且听我来表一表，我在四川大学上了320节生化课（200节理论，120节实验），上课笔记成了现在的讲课笔记的一部分，后来临时抱佛脚，又到南大进修了200学时的生化理论课（生化专业用）以及120学时的理论课（非生化专业用），讲课教师叫杨荣武，是个教书天才（合作文章（在我几十篇文章中，这是最得意的一篇）、同学的师弟、上海生化所），听课笔记真是一摞一摞，从中精炼出我们现在的6-70学时理论课（难呐），还要增补一些名人趣闻、科学前沿之类的味精，总的算来，我给你们讲一节课，自己要听7节课，再准备三小时，代价不菲，所以我常挂在嘴边的一句话就是，你们一定要学好这门课，学不好很对不起人，在你最对不起的人里面，我应该列在前三名。.学生学习：看小说似的预习几遍，尤其上课要用心听讲（省时省力），当场或课后整理笔记（重要性），择重记忆（注意方法），几个小窍门：早上多吃糖（原因，脑血糖），站立听课（肾上腺，恐怖电影，我讲课）。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。第二章糖类§1.糖的概念一.糖的种类和功能1.糖的定义2.糖的功能：能源结构信息传递3.糖的种类：单糖：定义醛糖酮糖丙、丁、戊、己、庚糖及其两者的组合，重要单糖的举例寡糖：定义举例多糖：定义同多糖杂多糖举例结合糖：定义举例4.碳水化合物：carbohydrate二.糖的构型1.几个概念：同分异构体结构异构立体异构几何异构旋光异构差向异构2.糖的构型不对称碳原子旋光异构体的性质甘油醛的构型（D\L）意义葡萄糖的构型§2.单糖的结构和性质单糖举例一.葡萄糖的结构1.链式结构：条件结构式构型旋光异构体和自然选择简化结构式2.环状结构：条件吡喃型和呋喃型及自然选择α型和β型异头物3.投影式（Haworth式）链式与环式的互变规则4.变旋现象：现象本质5.葡萄糖的构象：船式和椅式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。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2.化学性质.与强酸的作用：形成糠醛及其衍生物反应式及其原理：书P16糖的鉴定：Molish反应：糠醛及其衍生物与α-萘酚反应作用生成紫色的化合物，原理是羰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。.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。举例：麦芽糖的结构式：见书P22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）全名：配体半缩醛羟基的构型-半缩醛羟基的位置,另一羟基的位置-主体苷.糖的还原性费林反应（Fehling）：见P15费林试剂反应式定量法与铁氰化钾的反应：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.形成糖脎糖与三分子苯肼的反应反应式：见P17用途：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、果糖、半乳糖、甘露糖哪几种可被糖脎反应所鉴别，哪些不能？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。§3.寡糖定义结构单位：环状的糖糖苷键主体和配体寡糖（以及淀粉）中的单糖叫残基一.几种重要的二糖1.麦芽糖：见P22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：见P22葡萄糖β-1,4-半乳糖苷5.纤维二糖：见P22葡萄糖β-1,4-葡萄糖苷：是纤维素的形成方式。§4.多糖定义一.同多糖即均一多糖：定义1.淀粉结构单位：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）：直链淀粉：α-1,4糖苷键，枝链淀粉α-1,6糖苷键（仅出现在分支处）和α-1,4糖苷键（除了分支处以外的地方）直链淀粉的结构：见P24还原端和非还原端各一枝链淀粉的结构：见P25还原端一个，非还原端多个淀粉的二级结构（空间结构）：见P24右手螺旋（像个弹簧），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：见P27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。4.其余多糖：半纤维素和几丁质等，请大家自己回去看看。二级结构：锯齿的链状，由于它们互相缠绕和交织，因此，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：重要单糖的结构，糖脎反应的思考题。抽查第三章脂类§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。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，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，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。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。见HP343.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§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.性质偶数顺式双键的位置9、12、15溶点与结构的关系：链长（长-高），饱不饱和（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△93.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二.甘油脂（脂酰甘油）甘油的写法和性质：P33甘油脂的通式：MG、DG、TG：P33油脂：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.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DG.溶点：植物的油与动物的脂肪的溶点，由脂肪酸的饱和性决定.旋光性：前题，书写方式（L）与构型无关，这是规定，P33。2.化学性质.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反应式：P36皂化值：加热，KOH（mg）/油脂（g），可以反映油脂的量（摩尔数）.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，部分发生分解，不饱和脂肪酸被氧化成为醛或酮以及羧酸，产生酸臭味。P37桐油的应用酸值：不加热，KOH（mg）/油脂（g），可以反映油脂的新鲜程度。.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：P36碘值：I2（g）/油脂（百克）反映油脂的不饱和程度§3.磷脂复合脂中最重要的一族组成基团：脂肪酸、醇（甘油、鞘氨醇等）、磷酸根、X（醇类）一.甘油磷脂（磷脂酰甘油）1.结构通式：P39命名：磷脂酰XX为其它的醇类，通过磷酸二酯键与甘油连接。天然磷脂均为L型构型2.几种重要的磷脂X胆碱乙醇胺（胆胺）丝氨酸肌醇H结构式P40P40P41P41名称磷脂酰胆碱（卵磷脂）生物膜、卵黄中的重要成分，良性的脂溶性溶剂，常用于治疗心脑血管疾病P40磷脂酰乙醇胺（脑磷脂）P40磷脂酰丝氨酸P41磷脂酰肌醇P41磷脂酸3.几种重要的磷脂酶及其作用特点：PLA1、PLA2（PLB）、PLC、PLD作用位点：P397或P39+溶血磷脂蛇毒与磷脂酶二.神经鞘磷脂：神经鞘氨醇P42、脂肪酸、磷酸、胆碱神经鞘氨醇P42（+脂肪酸）-神经酰胺P42（+磷酸+胆碱）-神经鞘磷脂P42三.磷脂的特性1.溶解性：表面活性剂，双亲化合物（亲油亲水）氯仿+甲醇是提取磷脂的有效溶剂2.解离：两性电解质，解离后磷酸基团带负电，X基团带正电（见X的结构）3.水解反应：碱解（皂化）、酶解§4.其它脂类一.结合脂1.糖脂.甘油糖脂：甘油磷脂的磷酸X被糖所取代的产物，即第三个羟基与糖的半缩醛羟基脱水缩合的产物（P39），因此，也属于糖苷。.糖鞘脂：鞘磷脂的磷酸+胆碱被糖所取代的产物，糖也是出的半缩醛羟基，也属于糖苷。例如：脑苷脂和神经节苷脂P47（霍乱毒素受体GMI）等。2.脂蛋白：血液中的四种脂蛋白。二.固醇类：环戊烷多氢菲的衍生物P42。编号功过是非：癌症（黄曲霉素），心血管疾病（高血压），结石；脑细胞、胆汁酸、激素、VD。固醇（甾醇）：环戊烷多氢菲上3位接-OH，10、13位上接-CH3，17位上接一烷链P42。.胆固醇：固醇上的17位上接一异辛烷P43。游离胆固醇和胆固醇脂均不溶于水。胆固醇在紫外线的作用下可以转化成VD，VD的作用，婴儿晒太阳。.胆汁酸：胆固醇衍生的一类固醇酸。胆酸：P43略三.萜类：异戊二烯的衍生物P45，衍生方式为异戊二烯首尾相