重点8+2大学教授的生物化学笔记1Word文件下载.docx

1、*1860年巴斯德又对洒精发酵进行了研究首次提出发酵是由酵母菌或细菌引起的，此研究为后来的糖代谢和呼吸作用研究奠定了基础。1871年米切尔（Miescher霍佩的学生-瑞典人）发表文章分离出核素，即DNA。当时年仅24岁，是首次从脓细胞中分离出脱氧核糖核蛋白。实际分离在1868年完成，论文在1871年发表。1877年德国生理学家医生霍佩赛勒，首次提出生物化学一词Biochemie，英文为Biochemistry。并且首次提出蛋白质一词。1897年Buchner用酵母无细胞提取液发酵成功，证明酶的存在。许多人开始提取酶，但都未成功。二十世纪初，在维生素、激素、酶的研究方面发展较快。1902年艾贝

2、尔（Abel美国人）在德国学习七年，1903年制成肾上腺素晶体；后来又在1926年制成胰岛素晶体。1905年Knoop提出了脂肪酸的b-氧化作用。同年Starling提出激素（Hormere）一词。 1907年霍克（池延登的学生，美国人）发表实验生理化学一书，实际上就是生物化学的前身。这就标志着生物化学已经形成，已经从生理学中独立出来。1911年波兰科学家Funk结晶出抗神经炎维生素，并命名为Vitamine，意为生命的胺，实际是复合维生素B。1913年米利切斯和曼顿研究了酶的动力学提出了米曼方程。同年Wilstatter和Stoll分离出了叶绿素。1930年Northrop分离出胃蛋白酶，并

3、证明是蛋白质。1933年Krebs和Henselen发现尿素循环；同年Embdem和Meyerhof初步完成了糖酵解途径的中间产物研究。提出了糖酵解途径。1937年Krebs提出了三羧酸循环的假说；同年Lohmann和Selitser证明硫胺素是丙酮酸羧化酶辅基的组成成分；在此期间Kalcker及Belitser各自对氧化磷酸化作用进行了定量研究。1944年Avery，Maeleod和McCarty完成了肺炎球菌转化试验，证明DNA是遗传物质。1948年Calvin和Bessen发现磷酸甘油酸是光合作用中CO2固定的最初产物，并用了十年时间完成了卡尔文循环的整个代谢途径研究。同年Leloir等

4、人发现了尿苷酸在碳水化合物代谢中的作用。1953年Watson和Criek利用X射线衍射分析了DNA结构，提出了DNA结构的双螺旋结构模型。这一发现为生物的遗传研究奠定了分子基础。通常把这一年确定为分子生物学的诞生年。同年（1953年），Sanger和Trhompson完成了胰岛素A链及B链的氨基酸序列测定，二年后报道了胰岛素中二硫键位置。1956年A.Kornberg发现了DNA聚合酶。与此同年Ubarger发现了从苏氨酸合成异亮氨酸时终产物异亮氨酸能抑制合成链中的第一个酶，即发现了生物合成过程 的反馈作用。1958年S.B.Weiss和Hurwitz等人发现了DNA指导的RNA聚合酶；同在

5、此年Crik提出分子遗传的中心法则；Meselson和Stahl用同位素标记方法证明了DNA的半保留复制假说。1961年Jacob和Monod提出了操纵子学说，并指出了mRNA的功能；同年Weiss和Hurwitz从大肠杆菌中发现了DNA指导的RNA聚合酶；同年M.Nirenberg和H.Matthei发现了遗传密码（苯丙氨酸的）。为三连体核苷酸。1965中国首次人工全合成了牛胰岛素。从七十年代后，生物化学的发展主要集中在分子生物学方面。关于中国的生物化学发展，也做一简略回顾。【思考题】生物化学的研究对象是什么?生物化学的研究从什么时候开始,进入二十世纪生物化学的发展有什么特点?主要参考书1.

6、王镜岩等 生物化学 第三版 高教出版社2.罗继盛等 生物化学简明教程 第三版 高教出版社3.沈仁权 顾其敏主编 基础生物化学 第二版 高教出版社4.王希成编著 生物化学 清华大学出版社5.周爱儒主编 生物化学 第五版 人民卫生出版社6.宁正祥 赵谋明编著 食品生物化学 华南理工大学出版社生物化学习题集1.生物化学习题解析 陈钧辉等编 南京大学出版社1986年8月第一版 科学出版社 2001年9月第二版2.生物化学习题集 张来群 谢丽涛主编 科学出版社 1998年10月第二版糖类/单糖 1学时（上接序论1学时）【教学目的和要求】了解单糖的一般性质、化学结构、生物功能。【教学重点与难点】单糖的结构

7、特点。第一章 糖类糖类是指含有多羟基的醛类或酮类化合物，及其产生的缩聚物或衍生物（水解后产生多羟基醛或酮）。糖类也称为碳水化合物，因大多数单糖的元素比为C：H：O为1：2：1。有时写成Cn（H2O）n，所以称为碳水化合物。但个别单糖并不遵循这一比例。例如：鼠李糖为C6H12O5；岩藻糖为C6H12O5；脱氧核糖为C5H10O4等等，这样就不符合碳水化合物的通式。第一节 单糖一、糖类概述1糖的分类按照功能基团可把糖分为醛糖和酮糖。按照有无其他非糖成分又可分为单成分糖和复合糖。单成分糖习惯上分为单糖、寡糖和多糖三类。（1）单糖 单糖只含有一个羰基，不能再水解为更简单的糖。取简单的单糖是甘油醛和二羟

8、丙酮。最常见的单糖是葡萄糖和果糖。含有醛基的叫醛糖，如甘油醛、葡萄糖等；含的酮基的叫酮糖，如二羟丙酮、果糖等。单糖又根据C原子数分为三、四、五、六、七碳糖，习惯也称为丙、丁、戊、己、庚糖。例如六碳糖就称为己糖。（2）寡糖 也叫低聚糖。天然的寡糖一般由26个单糖聚合成。自然界中较多的是二糖和三糖，最常见的二糖是蔗糖和乳糖。（3）多糖 是由多个单糖通过糖苷键聚合成的高分子化合物。单糖数随机而不固定，所以多糖没有固定的分子量和确定的物理常数。如果多糖分子由同一种单糖聚合成，称为称同聚多糖或均一多糖，如淀粉、纤维素等；如多糖分子中有两种或多种单糖或其他非糖物质，称为杂聚多糖或简称杂多糖，如肽聚糖、果胶

9、、透明质酸、海藻酸等。2糖类的生物学作用糖类的生物学作用主要有以下几方面：能量物质；结构物质；信息及生理活性物质。（1）糖是生物能量的主要来源糖是人类的主要食物，人体能够代谢的糖类主要是葡萄糖和淀粉，撮入体内经胃酸分解为葡萄糖，经血液运输到各个细胞及组织微生物和低等动物除可以利用葡糖外，也能利用其它糖类，例如真菌可分解纤维素。（2）糖是细胞及组织的重要结构成分 如核酸中的核糖，细胞膜的糖蛋白、糖脂；结缔组织的透明质酸、硫酸软骨素等；低等生物的胞壁酸、几丁质等；植物细胞壁的主要成分是纤维素和半纤维素及果胶等多糖组成。（3）作为生理活性物质 例如肝素具有抗凝血作用。（4）作为生物信息载体 糖类有多

10、种异构体，结构变化丰富，再与蛋白结合形成糖蛋白，作为分子间识别及细胞间识别的重要信息物质。例如人体的免疫反应，植物花粉和柱头的识别等。二、单糖的分子结构1单糖的链式结构 所有单糖均可以链式结构存在。（1）分子构型的概念 构型是指一个分子中各原子或基团在空间的固定排列，使分子呈现特有的立体结构。构型发生转变时，共价键要发生断裂和重新形成。构型与构象不同，构象是由于单键旋转使分子中基团之间位置发生相对变化，构象可随时变化，但不发生共价键断裂。构造异构是分子中原子连接的次序不同，而构型异构是分子中原子连接的次序相同，但在空间排列方式不同。构型异构和构象异构又都叫立体异构。（2）单糖的立体异构表示法

11、DL型表示法 以甘油醛作参照物，按Fischer投影式表示：把命名时编号最小的碳原子放在上面，基本碳链的碳原子放在下边，手性碳放在中间，上下的碳原子指向纸平面的背面，中心碳原子左右的基团指向纸平面的前面。根据分子手性碳上羟基位置排列确定构型：OH在左侧为L型；OH在右侧为D型。这是人为规定的。D型甘油醛和L型甘油醛是对映体，或叫旋光异构体（光学异构体），也就是通常所讲的立体异构体。而甘油醛和二羟丙酮之间就是同分异构体，或者称构造异构体（结构异构体），属官能团异构。其他单糖的构型都以甘油醛作参照。RS型表示法 这种表示法不用参照物，比较准确但麻烦。按手性碳上四个基团大小排列顺序，最小的基团远离眼

12、睛，余下三个基团排在眼前，由大小到小顺序排列为顺时针方向的为R构型；反时针方向的为S构型。按RS构型则D型甘油醛为R型；L型甘油醛为S型。（3）对映体的旋光性 对映体有旋光性。偏振光通过有旋光物质的溶液时，偏振光会发生旋转一定角度。沿顺时针方向旋转称右旋，用（+）表示；沿反时针方向旋转称左旋，用（）表示。旋方向和DL构型无关（无必然联系）。偏振光旋转的角度叫旋光度。是旋光物质的一种物理常数。在一定条件下测定是不变的。为了便于比较，常将温度、浓度、光波长、旋光管长度固定。这样测得结果称旋光率（过去叫比旋度）。（4）单糖的链式结构（略）2单糖的环式结构（1）缩合方式醛基同分子中哪一个羟基缩合，关键

13、看键角稳定性。C原子键角为109o28，六元环内角为120o，比较接近。再者由于不是在同一平面上，键角可能接近109o。相对讲，4元5元不如六元环稳定。六元环也叫吡喃型环。从实验得知，葡萄糖一般形成六元环，果糖一般形成五元环。单糖从链式转为环式结构，结构式也改为环式结构。但用费雪式投影式不方便，用哈沃斯投影式更接近实际。可从费雪式改成哈沃斯式。（2）、型异构体新形成的非对映异构体单糖成环后，由于环状分子键不能旋转，又多出一个手性碳。如葡萄糖1位碳和果糖的2位碳。新产生的手性碳衍生出两个异构体，分别称型和型。也叫异头物。两种类型异构体旋光度不同。例如葡萄糖，?-（D）型为112?，-（D）型为1

14、8.7?，所以配制的葡萄糖液会变旋，达到二者平均值52.7?。与型也达到平衡。环式结构更有利于分子的稳定性，因醛基没了，键的转动减小了，键角也可能张力更小些，所以在多聚糖中，大都是以环状结构存在，否则长链易乱。自然界中的单糖大多是D型，极少数为L型。人体及高等动植物，也只能利用D型糖，人只能利用D葡萄糖。3单糖分子的构象构象是构型相同，但由于单键的旋转产生的基团空间排列相对位置变化。以葡萄糖为例，六元环并不是处于同一平面，键角的存在使六元环有两种构象：椅式和船式。从热力学角度出发，能量越低越稳定。在室温下，以椅式占大多数，比船式更稳定。稳定的依据是环的张力大小和环上原子形成的键角。有两种，一种

15、为直立键，另一种为平伏键e，椅式中平伏健更多一些。三、单糖的理化性质1物理通性（1）除二羟丙酮外，都具有旋光性。（2）溶解性好，大多糖可在水中较大溶解度，易提取。（3）单糖均有不同程度甜味，一般以蔗糖为标准，果糖最甜，其次为蔗糖、葡萄糖。2主要的化学反应（1）氧化还原反应单糖的自由醛基或酮基在碱液中转为烯二醇，变得活泼，可还原一些金属离子如Cu+、Ag+、Hg+等。与裴林试剂反应生成砖红色沉淀（氧化亚铜）。单糖的还原反应要求强还原剂，如钠汞齐（Na2HgHCl）或锌汞齐（ZnHgHCl）。（2）缩合反应 一般是通过脱水缩合生成苷或酯。这也是生物体内经常发生的反应。成酯 糖在体内代谢时首先要磷酸

16、化生成磷酸酯。成苷 糖的OH可以和配糖物的H或其他基团脱水成苷，如核苷等。严格说是糖的羟基与另一含有羟基化合物脱水形成糖苷键，如苦杏仁苷。糖与糖之间缩合形成二糖、三糖或多糖也是糖苷，但却不称为苷。（3）单糖的脱水作用及颜色反应单糖可与强酸作用脱水生成糖醛，再与蒽酮或酚类反应显色。例如用12%浓盐酸加热获得糠醛（也可用硫酸）。但已酮糖与HCl作用产生羟甲基糖醛反应速度快些。糖醛可与酚类或蒽酮产生颜色物质。（但结构不清楚）（4）氨基化反应生成糖胺 主要生物体内进行，一般在C2位或C3位OH被取代。在微生物中，主要产生N乙酰氨基糖。NAG和N乙酰胞壁酸是构成肽聚糖的成分，细菌细胞壁主要成分就是NAG

17、和NAM与短肽交织联接形成的肽聚糖。NAG也是壳多糖（几丁质）的单体成分，是甲壳类动物及昆虫外壳的结构成分。N乙酰半乳糖胺是软骨蛋白的成分。有些抗生素有氨基糖，如氨基糖苷类及大环内酯内抗生素。【教学内容与学时】第二讲：寡糖与多糖 34学时【教学目的和要求】了解寡糖与多糖的主要化学性质；掌握多糖的结构特点。【教学重点与难点】寡糖与多糖的化学结构。第二节 寡糖与多糖寡糖与多糖的共同点是都属于单糖的聚合物，只是聚合的程度不同。寡糖和多糖是人类重要的食物来源和工业原料。多糖是自然界存在量最大的一类有机物质。多糖又分为同聚多糖和杂聚多糖。尽管多糖种类变化多样，仍然存在一些共性，例如在物理性质上：都是高分

18、子化合物，分子量不固定，难溶于水或根本不溶于水，也不能形成晶体，没有甜味，旋光性不明显。在化学性质上：化学性质比较稳定，除了在一定条件下发生水解反应外，很难发生氧化、还原、成苷、成酯等反应，尤其是构成动植物骨架的多糖如纤维素、几丁质等，化学性质更为稳定。一、寡糖寡糖一般为26或28个单糖聚合物，以二糖和三糖多见，尤其是二糖在生物体内的作用更为重要。常见的二糖主要有蔗糖和乳糖。寡糖也属糖苷，习惯上不叫糖苷，称寡糖，糖苷多指糖与非糖（配糖物）的缩合物。1蔗糖 化学名称应为葡萄糖.（1?2）果糖苷。分子式为：蔗糖没有半缩醛羟基，在化学性质上没有还原性，叫非还原糖。物理上有变旋现象。因葡糖为D（52.

19、5?），果糖为D（92），蔗糖66.5?，水解后果糖葡糖各一半，取平均旋光约为20.2?度，旋光度从右旋66.6?转为左旋20.2?，称为变旋现象。故蔗糖又叫转化糖，蔗糖酶也叫转化酶。2麦芽糖 又叫饴糖，重要的制糖工业原料，一般由淀粉制取，是淀粉的水解产物。可以被麦芽糖酶水解为2分子葡萄糖。重点8+2大学教授的生物化学笔记2 2006-10-4 10:05:00 | By: 嘀嘀踏雪狼&SCI 如果是1?6糖苷键则为异麦芽糖，也是淀粉水解时产生，是支链处产物。麦芽糖保留了半缩醛羟基，仍是还原糖。3乳糖 也是还原糖，化学名为，分子式为：乳糖也是重要的二糖，大量存在于乳汁及乳制品中，不很甜，溶解性

20、略差，所以奶粉呈乳状。体外可被稀盐酸水解，体内可被乳糖酶水解。4其它寡糖 其它一些寡糖，对人类不重要。纤维二糖为二分子D葡萄糖，人不能消化；密二糖是D半乳（1.6）D葡糖苷，再接（1.2）D果糖构成棉子糖：还有海藻二糖（在海藻中多）、龙胆二糖等。二、多糖1淀粉及糖原 直链均为D葡糖以1.4苷键聚成，支链1.6苷键形成。淀粉由植物合成，有的是直链，分子量在15万，有的有支链，分子量在510万，天然淀粉中为直链和支链淀粉的混合物。淀粉可在淀粉酶下水解或经酸水解：淀粉红色糊精无色糊精麦芽糖葡糖糖原是由动物合成，特点是全部分枝，并且支链分支多而短，支链一般2030葡糖。支链还可再分支。糖原也可在淀粉酶

21、作用下水解形成糊精和麦芽糖，再水解为葡萄糖。在性质上，直链淀粉微溶于水，溶于热水，支链不溶于水，但遇水吸收膨胀或糊状。糖原可溶于沸水。淀粉遇碘显紫色（直链）或紫红色（枝链），糖原遇碘显棕红色。在淀粉链的螺旋圈里，每圈可容纳一个碘分子。2纤维素 全由D葡萄糖以1.4苷键聚成。纤维素和淀粉相似但无分支，不溶于水，对稀酸碱稳定，可被纤维素酶水解为纤维二糖。真菌等一些微生物可分泌纤维素酶分解纤维素。纤维素可溶于浓硝酸及磷酸，浓硫酸也可以，但易炭化。浓碱也使其溶解。3几丁质（壳多糖） 是N甲酰葡糖胺的聚合物，也是1.4苷键。分子片段为：几丁质是甲壳动物及昆虫体壁物质，称无脊椎动物外骨骼。现在经过开发研究

22、，已经能够大量应用于工业或其他方面。4琼胶 也叫琼脂，存在于海藻的石花菜尾石莼中，是由-D半乳糖以1.3糖苷键缩合，但在链的末端不是半乳糖，而是一个L半乳糖的硫酸酯，SO3H接在半乳糖的6位OH上。琼胶可溶于热水，吸水膨胀，冷却后凝胶状，微生物不能使其液化，故多用于培养基。是生物实验室必备试剂，也用于电泳，负疫扩散等等。以上几种多糖均由同一种单糖聚成,称为同聚多糖,否则称为杂聚多糖.自然界中杂聚多糖存在非常广泛，种类也不知有多少。但有一些已为人们所熟悉。5肽聚糖 是细菌细胞壁主要成分。分子中有短肽链，结构片段如下：构成细菌细胞壁时以肽链进行交织成网状，单体以NAG、NAM和五肽为主，有一些不常

23、见的氨基酸连在侧链上。有些和高等动物透明质酸相似，也有N乙酰葡糖胺单体。6透明质酸 由-D葡萄糖醛酸和-D葡糖胺重复交替联接聚成，以13苷键连接，属糖胺聚糖，结构片段如下：透明质酸主要存在于动物的结缔组织中，以及关节腔，滑膜腔等。在某些细菌中也有此成分，如甲型链球菌，是唯一的人菌同源成分，所以易侵染。现在透明质酸是药用和工业用品，医药用于眼科手术，工业用于化妆品用作保湿因子，应用逐渐增多。三、复合糖（结合糖）糖与非糖物质结合，如脂类及蛋白质，共价结合形成糖脂或糖蛋白，或蛋白多糖。前述的肽聚糖实际就属结合多糖。在杂聚多糖和结合糖之间也没有明显界线，如糖蛋白和蛋白多糖，这里就是说，非糖组分较大则看

24、作结合糖，二者共价结合在一起，而不是作为基团存在。糖蛋白的功能较多，结构也不清，如血浆糖蛋白、免疫球蛋白，粘液粘蛋白、及在消化道和唾液中的糖蛋白等。糖脂是糖与脂之间通过糖苷键连接的，如脑苷脂类，神经节苷脂类等，还有脂多糖。糖类是一类什么物质，对生物有什么作用?单糖的同分异构体是怎样产生的？如何用简便方法鉴别糖类？单糖怎样聚合成多糖，同聚多糖和杂聚多糖在结构上有何区别？教学内容与学时】第15讲：多糖的分解；葡萄糖的分解途径；第2930学时。【教学目的和要求】了解淀粉、糖原、麦芽糖等在动植物体内的降解过程。【教学重点与难点】代谢的概念；淀粉与糖原的降解。第十章 糖代谢第一节 多糖与寡糖的分解和转运

25、一、代谢的概念1代谢（metabolism）概念 是指活细胞内发生的所有化学反应（包括能量变化）的总称。和生物化学反应是同义语。但现在很多生化反应可以在体外模拟进行，所以代谢就是指生物体内的化学反应。化学反应的类型很多，按有机化学反应类型有取代反应、消去反应、加成反应、重排反应、氧化还原反应等，按反应历程分离子型反应和自由基反应，按酶促反应有氧化还原反应、基团转移反应（相当取代反应）、水解反应（也是取代反应）、异构反应（相当重排反应）、合成反应（相当加成反应）、缩合反应（相当消去反应）等。代谢除上述化学反应导致的物质转化外，还包括能量和信息的代谢。能量代谢离不开物质变化，物质代谢也离不开能量变

26、化。根据物质的变化，一般将代谢反应分为两类，分解代谢与合成代谢。分解代谢反应又叫异化作用。是大分子降解为小分子，同时释放能量，例如糖酵解中葡萄糖生成小分子丙酮酸或乙醇。合成代谢反应也叫同化作用。多是由小分子物质合成大分子或聚合成高分子化合物。小分子可以是简单的无机物，也可以是有机物。在合成代谢反应中，常需要供给能量。2生物代谢的一般特点生物体内的代谢反应与自然界中其它化学反应相比，有以下一些特点（特征）（1）生物体内的代谢反应全部由酶催化完成。（2）代谢反应条件和缓稳定。（3）代谢受生物自身的调节代谢可调节性。（4）代谢反应的区域化。（5）代谢反应的有序性。生物体内的很多代谢反应并不是单一的，

27、往往是很多反应连在一起，形成一个反应序列。可以是直链式的，也可以是分枝的，还有是循环圈式的。很多代谢反应的序列比较固定，通常称这样一个有序的反应序列为一个代谢途径。二、动物对糖类的消化与吸收糖类在动物体内的水解称为消化，消化后由肠细胞转运到血液中称吸收，然后由血液运往周身。1多糖的消化人类摄入体内的糖类中可消化的多糖主要有植物淀粉和动物糖元可以消化，消化的酶为淀粉酶。产生淀粉酶主要是唾液腺和胰腺。唾液中淀粉酶很少，淀粉在口腔中只消化一小部分。胃中不分泌淀粉酶，但胃酸可少量水解淀粉。胰腺是淀粉酶分泌主要场所。淀粉酶水解淀粉是水解1.4苷键，从中间内切作用，全打断淀粉生成麦芽糖、异麦芽糖及4 9个葡糖的糊精。水解产物是极限糊精、麦芽糖和葡糖的混合物。2寡糖及双糖的消化人类可以消化水解的二糖主要是麦芽糖、蔗糖、乳糖及小分子糊精，小肠含有麦芽糖酶、蔗糖酶、乳糖酶，可将上述二糖水解为单糖，即葡糖、果糖、半乳糖而被吸收。食入的纤维素及多聚戊糖不能消化吸收。3糖在肠内吸收单糖容易在肠腔中被吸收，但吸收速度不同。速度为半乳糖葡糖果糖甘露糖木糖阿拉伯糖。糖的吸收是一种协同转运，即随Na+吸收而进入的，即不