生物化学讲义范本.doc

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1、生物化学讲义 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

2、一种意外的惊喜，阿，我的脑子咋变得这样好使呢？这与记身份证号码和圆周率是异曲同工的，举例 3.14159265358979323846264338327（山巅一寺一壶酒，尔乐苦煞吾，把酒吃，酒杀尔，杀不死，乐而乐，撕 杀，杀爸杀尔妻），320106630817209（三儿拎衣拎肉，又拎酒，给我过生日）。 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

3、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

4、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） 。 二.生化课的重要性 1.国际形势 .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。 .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。 .诺贝

5、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

6、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 酒酿的制造 2.生物化学的任务：总结 7 条 .生物大分子及其复合物的结构与功能 蛋白质是怎样工作的 .遗传信息是怎样表达和传递的 .生物大分子如何被合成 .细胞内成千上万个生化反应如何协调 .细胞生长与分化的机制 .生命的起源 3.生

7、物化学的现状及其发展 .现状.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。 2.生物化学原理-细胞的分子结构与功能 伦宁格，国际通用的最佳生化教材，全面，图多，有原文和中译 文 2 种版本，考专业 GRE 必读。 3.生物化学郑集，少而精，通俗易懂。 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. 第二章 糖类 1

8、.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（DL） 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

9、件 吡喃型和呋喃型及自然选择 ?型和?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?-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

10、，这样，将 糖与浓酸作用后再与?-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?-1,4-葡萄糖苷，?-葡萄糖出半缩醛羟基，另一葡萄糖（?、?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

11、 .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

12、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?-1,4-葡萄糖苷：是直链淀粉的形成方式 2.异麦芽糖：葡萄糖?-1,6-葡萄糖苷：是枝链淀粉分支处的的形成方式 3.蔗糖：?-葡萄糖?-2,1 果糖苷/?-果糖?-1,2 葡萄糖苷 4.乳糖：见 P22 葡萄糖?-1,4-半乳糖苷 5.纤维二糖：见 P22 葡萄糖?-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：?-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：?-1,4 糖苷键，枝链淀

13、粉?-1,6 糖苷键（仅出现在分支处）和?-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：?-D-葡萄糖 连接方式：?-1,

14、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：

15、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

16、 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 HP34 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?-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、1

17、2、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 18：19 3.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 18：29，12?-亚麻酸 18：39，12，15 ?-亚麻酸 18：36，9，12 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

18、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

19、 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 X X 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 P40 P40 P41 P41 名称 磷脂酰胆碱（卵磷脂

20、）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

21、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

22、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连或尾尾相连 P45+。 单萜（2 个异戊二烯单位）、倍半萜（3 个异戊二烯单位），?-胡罗卜素为 4 萜，天然橡胶为上千萜。霍乱病： 病征：上吐下泻，全是水，若不补充水，一天之内即死亡 病理：肠内大量失水，水压过高，排泄物中有大量的霍乱弧菌。 分子基础：小肠上皮细胞的外表面结构如图（讲义稿 P5），具有霍乱毒素的

23、受体，霍乱毒素的结构是个七聚 体蛋白，与受体结合后解离，穿过细胞膜，刺激腺苷酸环化酶，提高 cAMP，使钠/水泵失调，向肠内排水，又 向周围组织以及血管中抽水。第四章 蛋白质 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，

24、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

25、、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（实验四，修改预定表）。 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：P50 ?-碳原子，?-羧基，?-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

26、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。 Ala Arg Asp Asn Cys Glu Gln Gly His Ile 丙 精 天 天冬酰氨 半 谷 谷氨酰氨 甘 组 异亮 Leu Lys Met Phe Pro Ser Thr Trp Tyr Val 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。 P5153 讲解顺序： 甘 Gly（最

27、特殊，唯一无旋光性）、丙 Ala（顾名思义）、苯丙 Phe（顾名思义）。 酪 Tyr（有?-苯酚基）、半胱 Cys（?-巯基）、丝 Ser（?-羟基）、苏 Thr（?-羟基）、天冬 Asp（酸性氨基酸， ?-羧基）、天冬酰氨 Asn（?-酰氨）、色 Trp（?-吲哚基 P66）、组 His（?-咪唑基 P66）。 谷 Glu（酸性氨基酸，?-羧基）、谷氨酰氨 Gln（?-酰氨）、甲硫 Met（?-甲硫基）。 金 Arg（?-胍基 P66）。 赖 Lys（碱性氨基酸，?-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 脂肪族氨基酸

28、：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） 芳香族氨基酸：含苯环：Phe、Tyr 杂环氨基酸： His（也是碱性氨基酸）、Pro、Trp 2.R 基的极性 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、Asn 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 3.营养价值 必需氨基酸：人

29、和哺乳动物不可缺少但又不能合成的氨基酸，只能从食物中补充，共有 8 种： Leu、Lys、Met、Phe、Ile、Trp、Thr、Val 半必需氨基酸：人和哺乳动物虽然能够合成，但数量远远达不到机体的需求，尤其是在胚胎发育以及婴幼 儿期间，基本上也是由食物中补充，只有 2 种：Arg、His。有时也不分必需和半必需，统称必需氨基酸，这样 就共有 10 种。记法：Tip MTV Hall 非必需氨基酸：人和哺乳动物能够合成，能满足机体需求的氨基酸，其余 10 种 从营养价值上看，必需半必需非必需 五.非基本氨基酸 1. 氨基酸的衍生物：蛋白质化学修饰造成的，有 P-Ser、P-Thr、P-Tyr

30、、OH-Pro、OH-Lys，最为重要的是 Cyss 胱氨酸，是由 2 分子 Cys 通过二硫建连接起来的，P54 2. 非蛋白氨基酸：仅游离存在，瓜氨酸、鸟氨酸、?-丙氨酸 3. D-氨基酸：缬氨霉素、短杆菌肽中含有。六.氨基酸的性质 1. 物理性质 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

31、下： Aa（氨基酸） ?m（最大吸收波长：nM） E（消光系数：A/Mol/L） Phe 257 2*102 Tyr 275 1.4*103 Trp 280 5.6*103 旋光性：仅 Gly 不具旋光性，其它 19 种都有，且自然选择为 L-型。 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。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 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，用解离方程式表示就

32、是：见 P57，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=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?-羧基和?-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，

33、这个公式就不好用了，比如 Lys、Glu、Cys 等。 aa Cys Asp Glu Lys His Arg PK?-羧基 1.71 2.69 2.19 2.18 1.82 2.19 PK?-氨基 8.33 9.82 9.67 8.95 9.17 9.04 PK-R-基团 10.78（-SH） 3.86（?-COOH） 4.25（?- COOH） 10.53（?-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：由 PK值判断解离顺序，总是 PK1 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。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

34、电点： PI（PK 左+PK 右）/2 以 Lys 为例：在黑板上用简式演示 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 值氨基酸的重要化学反应 反应基团 试剂 主要产物 应用 P ?-NH2 茚三酮 紫色、红色物 对氨基酸显色 63 ?NH2 茚三酮 黄色物 Pro 的鉴定 ?-NH2 HNO2 N2 等 游离 aa 定量，蛋白质水解程度 59 ?-NH2 DNFB 二硝基氟苯 Sanger 试剂 DNP-aa 二硝基苯黄色物 蛋白质

35、 N 端测定一级结构分析标准图谱 6181 ?-NH2 PITC 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 82 ?-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 Arg 的胍基 ?-萘酚次溴酸钠坂口试剂 桃红色物 鉴定 Arg Met 的-S-CH3 H2O2 过氧化物 吸烟有害，烟中的过氧化物，弹性蛋白酶，抑制剂 Met，肺气肿。 Cys 的-SH 碘代乙酸 ICH2COOH 过甲酸 HCOOOH 乙酸硫基 HOOC-CH2-S-磺基 HS3O- 肽链

36、拆分，作用与 CYSS 上的 二硫键 65 His 的咪唑基 重氮苯磺酸 Pauly 试剂 樱红色物（1His 连 2 重） 鉴定 His 65-66 Tyr 的酚基 重氮苯磺酸 Pauly 试剂 桔黄色物 鉴定 Tyr Tyr 的酚基 磷钼酸、磷钨酸 Folin 试剂 兰色物质 定量测定蛋白质、Tyr Trp 的吲哚基 对二甲基氨基苯甲醛 兰色物质 鉴定 Trp -OHSer、Thr、Tyr 激酶、ATP P-aa 调节酶的活性，测定酶的活性中心 652.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

37、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，有特定的构象，胰岛素是 51 肽 三.肽的表示法 1. N 端、C 端的概念：肽链的两个端点，N 端的氨基酸残基的?-氨基未参与肽键的形成，C 端的氨基酸残基的? -羧基未参与肽键的形成。 2. 写法和读法：规定书写方法为 N 端C 端，例如：Ala-Gly-Phe，读作：丙氨酰甘氨酰苯丙氨酸。 注意有时会看到一些奇怪的写法，比如：NH2-Ala-Gly-Phe-COOH，或 H-Ala-Gly-

38、Phe-OH，均属于画蛇添足， 但 Ala-Gly-Phe- NH2 则表示 C 端被酰胺化了。 若有必要从 C 端N 端写，则必须标明，如（C）Phe- Gly Ala（N） 四.肽的性质 1.酸碱性：肽至少有一个游离的氨基和游离的羧基，也是两性化合物，至少有 2 级解离，通常都有多级解离。 因此，肽在水溶液中也能够带电，也有自己的等电点 PI，其计算与测定完全同氨基酸的。 例如：谷胱甘肽，Glu-Cys-Gly，其结构见 P72，注意 Glu-Cys 之间的肽键（?-，而不是正常的?-），各解离基 团的 PK值见 P72，PI（2.13+2.34）/22.235，很酸。 2.双缩脲反应：见

39、笔记 P33，双缩脲（相似于三肽，即 2 个肽键）、碱性铜离子、紫红色化合物。凡大于三肽 的肽都能发生此反应，2 肽不行。 3.水解反应：肽可以被酸、碱、酶所水解，其优劣性如下： 酸水解：浓酸（6N 以上，解释一下 NM/价），高温（110以上），长时（24-36 小时），污染，Trp 遭 到破坏，不消旋，水解彻底 碱水解：浓碱（6N 以上），高温（100以上），6 小时，污染，含-OH 和-SH 的氨基酸均遭到破坏， Ser、Thr、Tyr、Cys，消旋，水解彻底。 酶水解：胰酶，常温常压，常 PH，不消旋、不破坏、不彻底。 常用的蛋白酶，即工具酶： 外切酶：氨肽酶：从 N 端开始一个个水解

40、肽键 羧肽酶：从 C 端开始一个个水解肽键： 羧肽酶 A：Arg、Lys、Pro 除外的氨基酸残基 羧肽酶 B：仅 Arg、Lys 羧肽酶 C：所有的氨基酸残基 内切酶：胰蛋白酶：仅作用于 Arg、Lys 的羧基与别的氨基酸的氨基之间形成的肽键。产物为 C 端 Arg、Lys 的 肽链。 糜蛋白酶：仅作用于含苯环的氨基酸的羧基与别的氨基酸的氨基之间形成的肽键。 Trp、Tyr、Phe，产物为 C 端 Trp、Tyr、Phe 的肽链。 五.肽的实例 1.谷胱甘肽：其结构见 P72，注意 Glu 与 Cys 的连接（?-，而不是正常的?-），还原型 GSH 和氧化型 GSSG，多 种酶的激活剂，参

41、与体内多项代谢，主要作用是还原剂，消除体内的自由基（过氧化物，抽烟，黑坳）。 2.催产素和加压素：9 肽或环 8 肽，都是脑垂体后叶激素，结构见生化制药工艺P？都有升血压、抗利尿、 刺激子宫收缩、排乳的作用，催产素促进遗忘，加压素增强记忆。 3.短杆菌肽和缬氨霉素 4.促甲状腺素释放因子：TRF，是个三肽，TRF促甲状腺素甲状腺素 5.胰高血糖素：29 肽，存在，见生化制药工艺P？，升高血糖，作用同肾上腺素。3.蛋白质 一.种类和性质 1.种类 组成上分：简单蛋白：仅由 aa 构成 结合蛋白：简单蛋白与其它生物分子的结合物，糖蛋白（共价）、脂蛋白（非共价） 形态上分：球蛋白：长/宽34，血红蛋

42、白 纤维蛋白：长/宽10，血纤蛋白、丝蛋白 功能上分：酶、抗体、运输蛋白、激素等 理化性质上分：HDL、VHDL、LDL、VLDL构象上分：国际上有蛋白质构象库。 2.性质 紫外吸收：280nm，贡献者是 Trp、Tyr、Phe，最主要的是 Trp，核酸的紫外吸收峰在 260nm。 两性解离：有 PI，不能计算，只能测定（等电聚焦）。 等电点沉淀法：PI 处蛋白质的溶解度最低。 胶体性质：大分子，多于 51 个 aa 残基，最小平均分子量为 5000D；在水中能两性解离故而带电，又亲水， 所以是胶体，分散好。有电泳、布朗运动、丁达尔现象、不能通过半透膜等等典型的胶体性质。 沉淀反应：凡是能破坏

43、水化膜以及能中和电荷的物质均可使蛋白质沉淀 等电点沉淀：PH 值，中和电荷 盐析：高浓度的盐溶液使蛋白质沉淀，离子中和电荷，如(NH4)2SO4 盐溶：低浓度的盐溶液使蛋白质溶解，蛋清的溶解。 有机溶剂沉淀：降低溶液的介电常数。 蛋白质变性：蛋白质在某些外界因素的影响下，理化性质改变、生物活性丧失的现象。这些因素包括热、 酸、碱、有机剂等。 蛋白质变性理论：吴宪，1931 年提出。蛋白质的功能直接由蛋白质的构象来决定，某些外界因素改变了蛋白 质的独特构象，因而使生物活性丧失。但不改变蛋白质的一级结构（即共价结构）。蛋白质的变性与水解是不 同的。 当环境条件恢复时，蛋白质的生物活性有可能也恢复，

44、这就是蛋白质的复性。 这一理论在实践中有很重要的指导意义，能够解释酶为什么有最适的 PH 和最适的温度。 蛋白质的颜色反应：可以用来定量定性测定蛋白质 双缩脲反应：红色，?m540nm 黄色反应：与 HNO3 的反应，生成硝基苯，呈黄色。皮肤遇到 HNO3 的情况，白黄橙黄。 米伦氏反应：与 HgNO3 或 HgNO2 的反应，呈黄色，原理同上。 与乙醛酸的反应：红色，Trp 的吲哚基的特定反应。 坂口反应：红色，Arg 的胍基的反应。 福林反应：蓝色，是 Tyr 的酚基与磷钼酸和磷钨酸的反应。 印三酮反应：紫红色 Pauly 反应：樱红色，His 的咪唑基。 二.蛋白质的一级结构及其测定 1

45、.蛋白质的结构层次：1、2、超 2、结构域、3、4 2.一级结构：即蛋白质的共价结构或平面结构，核心内容就是 aa 的排列顺序，它的改变涉及到蛋白质共价键 的破坏和重建。 一级结构的全部内容包括：肽链的个数、aa 的顺序、二硫键的位置、非 aa 成分。 3.蛋白质一级结构的测定 间接法：通过测定蛋白质之基因的核苷酸顺序，用遗传密码来推断 aa 的顺序。这是因为核苷酸的测序比蛋白 质的测序工作要更方便、更准确。 直接法：用酶和特异性试剂直接作用于蛋白质而测定出 aa 顺序。 第一步：前期准备 分离纯化蛋白质：纯度要达到 97以上才能分析准确。 蛋白质分子量的测定：渗透压法、凝胶电泳法（聚丙烯酰胺

46、、SDS）、凝胶过滤法、超离心法等 aa 组成的测定：氨基酸自动分析仪 肽链拆分：非共价键的如氢键、离子键、疏水键、范德华力 4 种，可用尿素或盐酸胍等有机溶液来拆分。共价 键的仅二硫键 1 种，可用巯基乙醇、碘代乙酸、过甲酸来拆分。 第二步：肽链的端点测定 N 端测定：Sanger 法，DNFBDNP-肽水解乙醚萃取层析鉴定 Edman 法，PITCPTC-肽PTH-aa层析鉴定 C 端测定：肼解法，P83，唯有 C 端 aa 与众不同，酰肼化合物与游离 aa，再通过 Sanger 法来鉴定。 Asn、Gln、Cys、Arg 将被肼破坏，不能分析。 羧肽酶法：配合动力学控制。 羧肽酶 A：A

47、rg、Lys、Pro 除外的氨基酸残基 羧肽酶 B：仅 Arg、Lys 羧肽酶 C：所有的氨基酸残基 每条肽链 aa 顺序的测定：aa 顺序自动分析仪只能准确测定 50aa 以下的肽链，而一般的蛋白质都含有 100 以上的 aa 残基，所以，事先要将蛋白质打断成多肽甚至寡肽，再上机分析，而且要 2 套以上，便于以后拼接。常用的工具酶和特异性试剂有： 胰蛋白酶：仅作用于 Arg、Lys 的羧基与别的氨基酸的氨基之间形成的肽键。糜蛋白酶：仅作用于含苯环的氨基酸的羧基与别的氨基酸的氨基之间形成的肽键。 Trp、Tyr、Phe CNBr：仅作用于 Met 的羧基与别的氨基酸的氨基之间形成的肽键。 拼接

48、：将 2 套多肽的 aa 顺序对照拼接，举例： 15698735125698452315 698735 125 69845 23 1569 873512569 84523 第四步：二硫键位置的确定：包括链内和链间二硫键的位置，用对角线电泳来测。在肽链未拆分的情况下 用胃蛋白酶水解之，可以得到被二硫键连着的多肽产物。先进行第一向电泳，将产物分开。再用过甲酸、碘代 乙酸、巯基乙醇处理，将二硫键打断。最后进行第二向电泳，条件与第一向电泳完全相同。选取偏离对角线的 样品（多肽或寡肽），它们就是含二硫键的片段，上机测 aa 顺序，根据已测出的蛋白质的 aa 顺序，把这些片 段进行定位，就能找到二硫键的位

49、置。如下图 4.蛋白质一级结构测定的意义 分子进化：将不同生物的同源蛋白质的一级结构进行比较，以人的为最高级，从而确定其它物种的进化程 度，也可以制成进化树，由于这是由数据决定的，因此比形态上确定的进化更加科学和精确。 证明了一个理论，即蛋白质的一级结构决定高级结构，最终决定蛋白质的功能。 疾病的分子生物学：镰刀型贫血症的内因是血红蛋白的?6Val，正常的血红蛋白的?6Glu 三.蛋白质的二级结构 1.二级结构概论 二级结构的定义：肽链主干在空间的走向。主干指的是肽平面与?-C 构成的链子，见 P95。 二级结构的内容：空间走向以及维持这种走向的力量：氢键和 R 基团的影响（离子键、疏水键、空间障碍 等） 二级结构的数学描述：?角：肽平面绕 N-C?单键旋转的角度 ?角：肽平面绕 C?-C 羧基单键旋转的角度，见 P95。 至于+-方向的规定，0 度角的规定太复杂，不作要求。 这样，一个肽平面的空间位置可以被 2 个二面角来确定，如果每个肽链的两个二面角（?,?）都相同，则构成 了规则的空间走向，所以可以用（?,?）来描述肽链的二级结构。 2.二级结构的常见类