总体安排：
第一章：有机化学基础——生物化学中的一些重要概念
第二章：静态生化
第三章：动态生化
第一节：糖类、脂类代谢及其调控
第二节：蛋白质代谢及其调控
第三节：核酸代谢及其调控
第一章有机化学基础——生物化学中的一些重要概念
一、如何用投影式观察一个分子的立体结构：通常都将碳链放在垂直线上，以垂直线相连的基团表示伸向纸后（即远离我们）；以水平线相连的基团表示伸出纸前（即伸向我们）。
二、有机化合物的分类：数以百万计的有机物，可以按照它们的结构分成许多类。一般的分类方法有两类：一是根据分子中碳原子的连接方式（碳的骨架）分类；二是根据决定分子主要化学性质的特殊原子或基团（官能团）分类。这两种方法经常是混合使用的。
1、根据碳的骨架可以把有机物分成三类：
（1）开链化合物（脂肪族化合物）：这类化合物中的碳架成直链（即不带有支链），或为带有支链的开链，由于长链状的化合物最初是在油脂中发现的，所以开链化合也叫脂肪族化合物。
（2）碳环化合物：这类化合物分子中含有完全由碳原子组成的环，又可分为：
①脂环族化合物：性质与脂肪族化合物相似，在结构上也可看作是由开链化合物关环而成。
②芳香族化合物：分子中都有一个或多个苯环，它们在性质上与脂肪族化合物有较大的区别。
（3）杂环化合物：这类化合物分子中的环是由碳原子与其它元素的原子共同组成的。
这里只是让大家有一个感性认识，以后涉及到这些化合物时不致太生疏。
①五元杂环：
举例：吡咯、叶绿素、血红素及维生素B12
吡咯的许多衍生物广泛分布于自然界，如叶绿素、血红素、它们都是有重要生理作用的细胞色素，叫做卟啉类化合物。
叶绿素和血红素具有相同的基本骨架——卟吩。卟吩是由四个吡咯环的α-碳原子通过次甲基（—CH=）相连而成的复杂体系，所以叶绿素、血红素等都有颜色。
②六元杂环：
举例1：嘧啶、核苷、核苷酸与核酸：烟酰胺腺嘌呤二核苷酸
核苷可以看作是糖分子中的半缩醛羟基（-OH）与杂环中氮原子上的氢（-H）去水形成。
举例2：吡啶、维生素PP与辅酶Ⅰ（CoⅠ、NAD＋：烟酰胺腺嘌呤二核苷酸）、辅酶Ⅱ（CoⅡ、NADP＋：烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸）
维生素PP是B族维生素之一，它参与机体的氧化-还原过程，能促进组织新陈代谢，降低血中的胆固醇，体内缺乏维生素PP时能引起糙皮病，所以维生素PP也叫抗糙皮病维生素。
维生素PP包括β-吡啶甲酸（烟酸、尼克酸）及β-吡啶甲酰胺（烟酰胺、尼克酰胺）两种物质。
β-吡啶甲酰胺是NAD+、NADP+中的一个重要组成，是生物体内氧化还原过程中传递氢和电子的辅酶之一，为极重要的化合物。
③稠杂环
举例1：吲哚与吲哚乙酸：一般认为吲哚乙酸是由色氨酸衍生而来。
举例2：花色素——苯并吡喃的衍生物。
花色素是一类重要的植物色素，花色素与糖结合成花色苷，存在于花和果实中。
花青（素）是花色苷的一种，它的颜色与介质的PH值密切相关：pH值介于7-8时，
它呈淡紫色；pH<3时，呈红色；pH>11时呈蓝色，其颜色的改变是由于其结构在不同介质中发生变化所致。同一种花青素在不同的PH值下能显示不同颜色，不仅如此，其颜色也能随环境中金属离子的存在而改变，所以同一种花青素在不同的花中，或是同一种花由于种植的土壤不同，都能显出不同的颜色。
举例3 ：嘌呤、核苷、核苷酸与核酸
举例4：蝶呤与叶酸、维生素B2 (核黄素)
叶酸参与嘌呤与嘧啶环的生物合成，体内缺乏叶酸则患恶性贫血症；
维生素B2是FAD（黄素腺嘌呤二核苷酸）、FMN（黄素单核苷酸）的组成成分，是生物体内氧化还原过程中传递氢和电子的辅酶之一，极重要。
举例5：生物碱
生物碱是指一类存在于生物体中的有机碱性物质，由于它们主要存在于植物中，所以也常叫植物碱，已发现数千种，氨基酸是生物碱合成的前身。
2、根据官能团分类：将含有同样官能团的化合物归为一类，因为一般来说，含有同样官能团的化合物在化学性质上是基本相同的。
有些较复杂的化合物经常含有多个官能团，如单糖分子、氨基酸分子、核苷酸分子等。
三、化合物的构型与构象
1、手性碳原子与手性分子
手性：实物与镜像不能重叠的特点叫做“手性”，某些化合物也有这种手性特征。
手性碳原子（不对称碳原子）：是连接四个不同原子或基团的碳原子（以*号表示）。
手性分子：一般指有手性碳原子的分子。
2、有机物的旋光活性。
偏振光：仅在某一平面上振动的光，叫平面偏振光。
旋光活性物质：有些有机物可将偏振光的振动平面旋转一定的角度，具有这种性质的物质，叫旋光活性物质。
3、构型：指一个分子由于其中各原子特有的、固定的空间排列，使该分子具有的特定的立体化学结构。当某一物质由一种构型转变为另一种构型时，要求共价键的断裂和重新形成。
4、构象：指一个分子中，不改变共价键结构，仅单键周围的原子旋转所产生的原子空间排布。一种构象改变为另一种构象时，不要求共价键的断裂和重新形成。
5．异构体：分子式相同（或组成相同），而结构不同的分子叫同分异构体。
生物化学中常见的异构现象：
（1）结构异构（碳架异构、位置异构、功能异构等）
（2）立体异构
①顺反异构体（几何异构）
产生顺反异构条件：分子中必须有C=C双键；以C=C双键相连的每个碳原子必须和两个不同的的原子或基团相连。
②旋光异构体（镜象对映体、对映异构体、光学异构体）
举例：某种细菌对人工合成的丙氨酸只能摄取一半，而全部摄取天然物中提取的丙氨酸。
若某分子中的手性碳为n个，则这种分子一般可有2n个光学异构体。
四、分子间的力
化学键是分子内部原子与原子之间的作用力，这是一种相当强的作用力，一般的键能每摩尔至少有一百多千焦（几十千卡）。主要是共价键和离子键（又称盐键）除了高度分散的气体分之外，分子间也存在一定的作用力，这种作用力较弱，要比键能小一个数量级，这对生物大分子而言，这种力是非常重要的，分子间的作用力本质上大都是静电作用力，主要有以几种：
1．偶极-偶极作用力。这种为产生于具有永久偶极的极性分子之间。
2．范德华力：非极性分子内由于电子运动的某一瞬间，分子内部的电荷分布可能不均匀，而产生一个很小的暂时偶极，这个暂时偶极又可影响周围分子也产生暂时偶极。暂时
偶极虽然会很快消失，但它又不断出现，因此总的结果是在非极性分子间产生一种极弱的引力，这种引力就是范德华力。
范德华力作用范围较小，只有分子间非常接近时，才起作用。
3．氢键：当氢原子与一个原子半径较小，而电负性又很强并带未共用电子对的原子Y （主要是F、O、N）结合时，由于Y原子有极强的拉电子作用，使得H-Y间电子云主要集中在Y一端，而使氢显部分正电，而Y显部分负电。结果，带部分正电荷的氢便可受另一分子中电负性强的Y的吸引以静电力相结合，这种分子间的作用力叫氢键。
氢键实际上也是偶极-偶极间作用力，这是分子间作用力最强的。
4.疏水相互作用：这种分子间的作用力并不是疏水基团之间有吸引力的缘故，而是疏水基团或疏水侧链要避开水而被迫接近引起的。
举例：碱基堆积力是稳定DNA双螺旋结构的一个重要因素。嘌呤与嘧啶形状扁平，呈疏水性，分布于DNA双螺旋的内部，大量碱基层层堆积，两相邻碱基平面又十分贴近，于是使双螺旋内部形成一个强大的疏水区，把介质中的水分子隔开，维持了碱基的稳定性。
第二章静态生化
一、糖类
1．糖类物质：是指含多个羟基的醛类或酮类化合物，或水解后能产生这些化合物的物质。
2．糖类物质的分类及生理作用：
（1）分类：单糖（醛糖、酮糖、衍生糖（如糖胺、糖酸、糖酯））、寡糖（2-6个单糖分子）、多糖（又分为同多糖、杂多糖）、复合糖（又叫结合糖，糖与非糖物质如脂类、蛋白质共价结合而成，如糖蛋白、糖脂、蛋白聚糖）。
（2）生理意义：主要为生物体的能量物质、结构物质；细胞识别的信息分子；其它分子的骨架分子（举例1、2）。
3．DL构型与RS构型
（1）DL构型
D-构型与L-构型单糖分子
单糖分子中存在不对称碳原子，因此存在旋光异构的现象。
单糖分子的D-构型或L-构型是以甘油醛为基准进行比较而确定（1951年前只对确定相对构型）：使平面偏振光发生右旋的甘油醛规定为D-构型甘油醛；使平面偏振光发生左旋的甘油醛规定为L-构型甘油醛。
D-、L-指构型，+、-指该物质的旋光方向，注意D-与+、L-与-并没有必然的关系。如D-葡萄糖和D-果糖的旋光方向分别为+和-，而L-葡萄糖和L-果糖的旋光方向均为- 在生物体内，主要含的是D-构型的糖。
（2）RS构型
DL构型的局限性
1951年以后，由于X射线衍射技术的发展，可测定某些光学异构体的真实构型（绝对构型）。RS构型命名系统（1956年）可以准确规定任何手性碳原子的绝对构型。
DL构型与RS构型不一定是对应的。
4．葡萄糖分子的环状结构
在葡萄糖的链状结构被证明存在后，发现葡萄糖的某些物理、化学性质不能用其链状结构来解释，从而提出葡萄糖还存在环状结构。
1891年，Fischer正式提出葡萄糖分子的环状结构学说（投影式表示）。
1926年，Haworth认为过长的氧桥是不合理的，他采用透视式表达葡萄的环状结构。
粗线表平面向前的边缘，细线表示向后的边缘。以D-构型为例：投影式中向右的羟基（-OH）在透视式中处于平面之下；直链形葡萄C5上的羟基（-OH）与C1上的醛基（-CHO）连成1—5型氧桥，形成环状结构时，为了使C5上的羟基（-OH）与C1上醛基（-CHO）接近，依照单键自由旋转不改变构型的原理，将C5旋转109。28，，所以D-葡萄糖的尾端羟甲基在平面之上。
透视式中，D、L决定于羟甲基位置：如果氧环上的碳原子按顺时针方向排列时，羟甲
基在平面之上为D，反之为L；α、β决定于半缩醛羟基（-OH）的位置，如果氧环上的碳原子按顺时针方向排列时，半缩醛羟基（-OH）在平面之下为α-型、反之为β-型，（α-型、与β-型互为异头体）
5．葡萄糖的构象
（1）环已烷的构象
（2）葡萄糖的构象
对D-葡萄糖构象来说，α型的半缩醛羟基（-OH）直立，而其余的羟基（-OH）和羟甲基（-CH2OH）为平伏的；而β型的半缩醛羟基（-OH）、其余的羟基（-OH）和羟甲基（-CH2OH）均为平伏的。因此，在水溶液中β型比型更稳定，其中α-D（+）-葡萄糖占36%、β-D（+）-葡萄糖占63%、直链葡萄糖仅1%。
6．重要的单糖：
（1）醛糖和酮糖简介
（2）重要的丙糖及其相关重要化合物
D-甘油醛、3-磷酸甘油醛、二羟基丙酮、磷酸二羟丙酮
D-甘油酸、3-磷酸甘油酸、1，3-二磷酸甘油酸
丙酮酸、PEP（磷酸烯醇式丙酮酸）
（3）重要的丁糖：赤藓糖、4-磷酸赤藓糖
（4）重要的戊糖：脱氧核糖、核糖、木酮糖（5-磷酸木酮糖）、核酮糖（1，5-二磷酸核酮糖（RUBP）、5-磷酸核酮糖）
（5）重要的己糖：葡萄糖、6-磷酸葡萄糖、1-磷酸葡萄糖）、、半乳糖、果糖（为酮糖，糖果类中最甜的）、6-磷酸果糖、1，6-二磷酸果糖。
（6）庚糖：景天庚酮糖（1，7-二磷酸景天庚酮糖、7-磷酸景天庚酮糖）
7．重要的寡糖：
糖苷：单糖的半缩醛羟基与醇或酚的羟基反应，失水而成，非糖部分为配糖体。如果配糖体也为单糖分子则形成双糖。糖苷也有α-、β-两种类型，以参与缩合的半缩醛羟基（-OH）是α-还是β-为准。
重要的糖苷键：麦芽糖α（1-4）糖苷键、异麦芽糖α（1-6）糖苷键、蔗糖α，β（1-2）糖苷键、乳糖β（1-4）糖苷键、纤维二糖β（1-4）糖苷键、棉子糖α（1-6）糖苷键、α，β（1-2）糖苷键
核苷：核糖或脱氧核糖分子中的半缩醛羟基与嘌呤或嘧啶中氮原子上的氢去水形成的糖苷。
8．重要的多糖：
（1）均一多糖：指由一种单糖缩合而成的多糖
A．淀粉：用热水溶解淀粉时，可溶的一部分为“直链淀粉”；不溶的一部分为“支链淀粉”。
直链淀粉相当于250-300年葡萄糖分子缩合而成，化学键为α（1-4）糖苷键，螺旋化，遇碘变紫蓝色。
支链淀粉相当于6000个或更多的葡萄糖分子，化学键同直链淀粉，5-6%为α（1-6）糖苷键形成分支短链，平均23-30个葡萄糖残基，遇碘变紫红色。
B．糖原（动物淀粉）
70kg 的人肝糖原为90g，骨胳肌中肌糖原为3350g。
糖原结构似支链淀粉，遇碘变棕红色。每个分支平均为12-18个葡萄糖残基。
C．纤维素：β（1-4）糖苷键，8000-10000个葡萄糖残基。
D．半纤维素：大量存在于植物木质化部位，为多聚戊糖和多聚己糖的混合物。
E．几丁质（壳多糖）：为N-乙酰-D葡萄糖胺（葡萄糖的衍生糖），以β（1-4）糖苷键缩合而成，结构和功能与纤维素均相似。
F．琼脂：在某些海藻（如石花菜属）所含的多糖物质，主要为多聚半乳糖、硫及钙。（2）不均一多糖：指由不同类型的单体缩合而的多糖。如透明质酸、硫酸软骨素等。
二、脂类
1．脂酰甘油类
脂酰甘油（脂酰甘油酯）：是脂肪酸和甘油通过酯键所形成的化合物。根据脂肪酸的数目，可分为单脂酰甘油、二脂酰甘油、三脂酰甘油（即甘油三酯、脂肪）。
油一般是常温下呈液态的脂肪；脂一般是常温下呈固态的脂肪
（1）脂肪酸：所有的脂肪酸都有一长的碳氢链（以线性为主，分枝或环状的很少），其一端为一个羧基。
在组织和细胞中，绝大多数的脂肪酸是以结合状态存在，从动、植物、微生物中已分离的脂肪酸已有上百种。
饱合脂肪酸：碳氢链中全部为单键的脂肪酸，如硬脂酸、软脂酸等。
不饱合脂肪酸：碳氢链中含有一个或和个双键，如油酸、亚油酸、亚麻酸等。
（2）高等动植物脂肪酸的共性：
A．脂肪酸链长多为14-20个碳原子，且都是偶数，以16或18最常见。
B．饱合脂肪酸中以软脂酸、硬脂酸最为常见；不饱合脂肪酸中以油酸最为常见。
C．不饱合脂肪酸的溶点低于饱合脂肪酸；多存在于高等植物和低温生活的动物中。
D．高等动、植物的单不饱合脂肪酸的双键位置一般在9-10碳原子之间，多不饱合脂肪酸中一个双键位置一般也在9-10碳原子之间，另一个双键位于第一个双键和碳氢链的末端甲基之间，且在两个双键之间常隔一个亚甲基（—CH2—），如亚油酸。
E．高等动、植物的不饱合脂肪酸，几乎都有相同的几何构型，且都属于顺式，极少数为反式（如反-11-十八碳烯酸）
F．细菌所含的脂肪酸种类比高等动、植物少得多，在12-18个碳原子之间，且多为饱合脂肪酸。
（3）必需脂肪酸：把维持哺乳动物正常生长所需的，而机体又不能合成脂肪酸称为必需脂肪酸，主要为亚油酸和亚麻酸，这两种脂肪酸在植物中含量非常丰富。
哺乳动物体内花生四烯酸可由亚油酸合成，而它是合成前列腺素的必需前体物质，植物中不含花生四烯酸。
（4）脂肪酸的物理、化学性质
A．皂化和皂化值
当将脂酰甘油与酸或碱共煮或经脂酶作用时可发生水解，形成甘油和3个脂肪酸。
皂化反应：当用碱水解脂酰甘油时，产生这一为脂肪酸的盐类，即肥皂，此过程为皂化反应。
皂化值：指完全皂化1g油或脂所消耗的KOH的毫克数。此值用以评估油脂质量，并可计算该油脂的分子量。
B．卤化和碘值：
卤化反应：油脂中的不饱合键可以与卤族元素发生加成反应，生成卤代脂肪酸，这一作用称为卤化反应。
碘值：100克油脂所能吸收的碘的克数。通过碘值计算油脂中不脂肪酸的双键数目。
酸值：中和1g油脂中的游离脂肪酸所消耗的KOH的毫克数，此值可反应酸败程度。
C．氢化：油脂中的不饱合键可以金属镍的催化下发生氢化反应，这样处理的油脂可防止酸败。
D．酸败和败值
酸败：油脂在空气中暴露过长时间会产生难闻的气味，这种现象叫油脂的酸败。
酸败的化学本质是由于油脂水解（日光下可加速此过程）放出低分子量游离脂肪酸（如丁酸），经氧化形成有臭味的醛或酮等物质。
不饱合脂肪酸的氧化产物（醛或酮）可聚合成胶膜状的化合物，如桐油等可用作油漆即根据此原理。
2．磷脂酰甘油类
（1）组成：
磷脂酸：是各类甘油磷脂的母体化合物，它是甘油C3的羟基（-OH）磷酸化；另外两个羟基（-OH）为脂肪酸所酯化而成的。
甘油磷脂：磷脂酸的磷酸再与氨基醇，如胆碱、乙醇胺、丝氨酸、肌醇缩合而成的化合物。天然存在甘油磷脂都属L-构型
甘油磷脂有极性的头部（含磷酸部分）和非极性尾部（脂肪酸部分），这种结构特点使
甘油磷脂溶于水时，除极少数形成真溶液外，绝大部分可自发形成微团。
（2）重要的甘油磷脂类化合物
磷脂酰胆碱（卵磷脂）、磷脂酰乙醇胺（脑磷脂）、磷脂酰丝氨酸、磷脂酰肌醇、二磷脂酰甘油（心磷脂）。
（3）生理功能：
A．维持正常生物膜的结构和功能，类脂（主要为磷脂）约占膜重量的一半。
B．胆固醇可以在体内转变成多种类固醇激素、维生素D3及胆汁酸等。
3．萜类化合物
（1）萜类：不含脂肪酸，为异戊二烯的衍生物。
萜类有的是线状，有的是环状。相连的异戊二烯有的是头尾相连，也有的是尾尾相连。多数直链萜类的双键为反式。
（2）萜的分类：主要根据异戊二烯的数目来分类。
（3）几种萜类化合物：
维生素A、E、K、胡萝卜素、叶绿醇、天然橡胶等都属于萜类；植物中多数萜类都具有特殊臭味，而是各类植物特有油类的主要成分。例如柠檬苦素、薄荷醇、樟脑依次是柠檬油、薄荷油、樟脑油的主要成分。
4．甾类（类固醇类）化合物
甾类（类固醇类）：也为异戊二烯的衍生物，基本结构为环戊烷多氢菲。
固醇类（甾醇类）：为甾类化合物，其特点为甾核的第3位上有一个羟基（-OH），在第17位上有一个分支的碳氢链。客观存在又可分为固醇和固醇衍生物两大类。
（1）固醇类：胆固醇
（2）固醇衍生物：
A．胆汁酸：肝脏合成，可从胆汁中分离得到。人的胆汁中有三种不同的胆汁酸。
大多数脊椎动物的胆汁中，胆酸与甘氨酸牛磺氨酸结合成甘氨胆酸或牛磺胆酸，这是胆汁苦的主要原因。胆酸可与脂肪或其它脂类（如胆固醇、胡萝卜素）形成盐类，因此它是很好的乳化剂，降低不和油脂的表面张力，使肠腔内油脂乳化成微粒，以增加油脂与消化液中的脂肪酶的接触面积，便于油脂消化吸收。
B．维生素D2、D3
C．各种甾醇类激素：性激素、肾上腺皮质激素等。
D．强心苷：有使心搏减慢，强度增加的作用。主要从玄参科及百合科的植物中提取，最常见强心苷是洋地黄毒素，它存在于洋地黄植物的叶子中；蟾蜍分泌蟾毒素也有类似的药用效果。
5．蜡：是不溶于水的固体，是高级脂肪酸（蜡酸）和长链、脂肪族一羟基醇（蜡醇）或固醇所形成的酯。
6．血脂：血浆中脂类总称为血脂。正常人空腹时含脂类情况为：总胆固醇：100-200mg%（每100ml血液中含100-200mg）；甘油三酯：20-110mg%；磷脂：110-210mg%。
血浆中的脂类不是以游离的状态存在，而是以与蛋白质结合成脂蛋白的形式存在的，由于脂蛋白具有亲水性，从而有利于脂类的转运。
用超速离心法可把不同的脂蛋白分离成五类：乳糜微粒（CM，转运外源性脂肪）、极低密度脂蛋白（VLDL，转运内源性脂肪）、低密度脂蛋白（LDL，转运胆固醇和磷脂）、高密度脂蛋白（HDL，转运磷脂和胆固醇）、极高密度脂蛋白（VHDL，转运游离脂肪酸）。
7．在生化反应中重要的酸：丙酮酸、柠檬酸、异柠檬酸、α-酮戊二酸、琥珀酸、延胡索酸（丁二酸）、L-苹果酸、草酰乙酸、乙醛酸等。
三、蛋白质、酶与维生素
（一）蛋白质
1．蛋白质的基本结构单位——氨基酸及其分类
从各种生物体中发现的氨基酸已有180种。
基本氨基酸：指20种直接参与蛋白质组成的氨基酸；
非蛋白质氨基酸：180多种天然氨基酸大多数是不参与蛋白质组成的，这些氨基酸被称为非蛋白质氨基酸。
（1）通式：从蛋白质水解物中分离出来的常见氨基酸有20种，除脯氨酸外，这些氨基酸在结构上的共同点是与羧基相邻的α-碳原子上都有一个氨基，因而称为α- 氨基酸。
α- 氨基酸除甘氨酸外，其α-碳原子都为一个不对称碳原子，因此都具有旋光性，且生物体内的α-氨基酸均为L-型。
（2）基本氨基酸的简写符号（三字符）
（3）基本氨基酸的R基
（4）基本氨基酸的分类
按基本氨基酸R基的化学结构分类：
①脂肪族氨基酸
A．含一氨基一羧基的中性氨基酸
B．含羟基氨基酸
C．含硫氨基酸
D ．含酰胺基氨基酸
E．含一氨基、二羧基的酸性氨基酸
F．含二氨基、一羧基的碱性氨基酸
②芳香族氨基酸
③杂环族氨基酸
按基本氨基酸R基的极性分类：
①非极性氨基酸
②不带电荷的氨基酸
③带正电荷的氨基酸
④带负电荷的氨基酸
（5）非蛋白质氨基酸：β-丙氨酸（辅酶A或HS-CoA）、γ-氨基丁酸（抑制性神经递质）、L-瓜氨酸、L-鸟氨酸（参与尿素循环）等。
2．氨基酸的理化性质：
（1）氨基酸的晶体为离子晶格
过去长期认为氨基酸的晶体或在水溶液中是以不解离的中性分子存在的。后来发现氨基酸晶体的熔点很高，一般在200摄氏度以上，此外还发现氨基酸能使水的介电常数增高，而一般的有机化合物如酒精、丙酮使水的介电常数降低的。如果氨基酸在晶体或水中主要是以兼性离子（偶极离子）存在，而不带电荷的分子为数极少，那么上述两个现象就易解释了。即：氨基酸晶体是以离子晶格组成，像氯化钠晶体一样，维持晶格中质点的作用力是异性电荷间的吸引，而不象分子晶格那样以范德华力来维系，这种静电引力要比范力强得多。
（2）氨基酸在水溶液中具两性解离
氨基酸完全质子化时，可以看成为多元酸：侧链不解离的中性氨基酸可看为二元酸；侧链解离的酸性氨基酸和碱性氨基酸可看为三元酸。
A．等电点（pI）：指水溶液中，氨基酸分子净电荷为0时的溶液PH值。
在等电点时，氨基酸在电场不向正极也不向负极移动，都处于兼性离子状态，少数解离为阳离子和阴离子，但解离成阳离子和阴离子的数目和趋势相等。
B．等电点的计算：
对侧链不解离的中性氨基酸，其等电点是它的pK，1（表观解离常数）和pK，2的算术平均值。
对侧链解离的酸性或碱性氨基酸，其等电点是其兼性离子两边的pK，值的算术平均值。
C．等电点对氨基酸分子电荷数的影响：
pH>pI 氨基酸带净负电荷，因此在电场中将向正极移动。
pH=pI 氨基酸带净电荷为0，因此在电场中将向不移动。
pH （3）氨基酸的紫外吸收能力 参与蛋白质组成的20种氨基酸，在可见光区都没有光吸收，但在远紫外光区（<220nm）均有光吸收。在近紫外光区（220-300nm）只有酪氨酸、苯丙氨酸和色氨酸有吸收光的能力。因为它们的R基含有苯环共轭双键系统。酪氨酸的最大光吸收波长为275nm（苯酚基）、苯 丙氨酸为257nm（苯基）、色氨酸为280nm（吲哚基）。 蛋白质由于含有这些氨基酸，所以也有紫外吸收能力，一般最大光吸收在280nm波长处，可利用蛋白质的这个特点方便地测定蛋白质的含量。 （4）与茚三酮反应 在弱酸性溶液中茚三酮与α-氨基酸共热，引起氨基酸氧化脱氨、脱羧反应，最后茚三酮与反应产物，即氨和还原茚三酮发生作用，生成紫色物质，利用这个反应可以定性或定量地测定各种氨基酸。 两个亚氨基酸，即脯氨酸和羟脯氨酸与茚三酮反不释放氨，而直接生成黄色化合物。 3．氨基酸混合物的分析分离简介 （1）分配层析的一般原理 层析的方法虽很多，但原理都有是一样的。 所有的层析系统通常都有由两个相组成，一个为固定相，一个为流动相。混合物在层析系统中的分离决定于该混合物的组分在这两相中的分配情况。物质分配在液相-液相系统、液相-气相系统、气相-气相系统中均可发生。 分配系数：当一种溶质在两种一定的互不相溶的溶剂中分配时，在一定温度下达到平衡后，溶质在两相中的浓度比值为一常数，即为分配系数。 利用层析分离混合物，如氨基酸时，其先决条件是各种氨基酸成分的分配系数要有差异哪怕是很小的差异也可。一般差异越大，越容易分开。 层析原理：以逆流分配为例 结论：在层析过程中，分配系数大的物质移动快；分配系数小的物质移动慢。 （2）举例： 柱层析 滤纸层析 离子交换层析：强酸型阳离子交换树脂，带正电的氨基酸与树脂交换而被“挂”在树脂上，从而使其移动得慢，氨基酸被洗出的顺序一般为：酸性氨基酸、中性氨基酸、碱性氨基酸。 4．蛋白质的化学结构组成及其分类 （1）蛋白质的化学结构 （2）蛋白质的分类： 生物界蛋白质的种类估计在1010-1012数量级。造成种类如此多的原因是20种参与蛋白质组成的氨基酸肽链中的排列顺序不同引起的。如20种氨基酸组成的20肽，其顺序异构体为20！=2×1018 ①按组成的化学成分为 A．简单蛋白质：完全由氨基酸构成的蛋白质，如核糖核酸酶、胰岛素等。 B．结合蛋白质：除了蛋白质部分外，还有非蛋白质成分，这种成分称辅基（或配基），这种蛋白质叫结合蛋白质，结合蛋白质按其辅基进行分类。 ②按蛋白质分子的形状分为 A．球状蛋白质：分子对称性佳，溶解度较好，能结晶，大多数蛋白质属此类型。 B．纤维状蛋白质：分子对称性差，溶解度较差，呈细棒状或纤维状，又可分为： 可溶性纤维状蛋白质，如肌球蛋白、血纤维蛋白原； 不可溶性纤维状蛋白质，主要生理功能是在生物体内作为结构成分存在，如胶原、弹性蛋白、角蛋白、丝心蛋白等。 ③按蛋白质的生物功能分为酶蛋白、结构蛋白、载体蛋白、受体蛋白、防御蛋白（免疫球蛋白）、营养和贮存蛋白、收缩蛋白、运动蛋白等。 5．蛋白质的大小与分子量 蛋白质的分子量变化很大，一般在6000-106道尔顿。 确定蛋白质的分子量的简单方法 （1）凯氏定氮法：蛋白质含量=蛋白氮×6.25 蛋白质元素组成特点：蛋白质的平均含氮量为16%，这是凯氏定氮法的计算基础，式中的6.25为16%的倒数，即为1g氮所代表的蛋白质量。 （2）含辅基的简单蛋白质，用110除它的分子量即可估计其氨基酸残基的数目。因为， 蛋白质中20种氨基酸的平均分子量为138，但在多数蛋白质中较小的氨基酸占优势，因此其平均分子量接近128，又因为每形成一个肽键将除去一分子水的分子量（18），所以氨基酸残基的平均分子量为110。 6．蛋白质的构象 蛋白质的生物学功能决定于它的高级结构，而蛋白质的高级结构由它的一级结构，即氨基酸的顺序决定。天然存在的蛋白质总是处于热力学最稳定的状态。 蛋白质的构象：每一种天然蛋白质都有自己特有的空间结构，这各空间结构通常称为蛋白质的构象。 为了表示蛋白质结构的不同组织层次，一般采用下列的专门术语： （1）一级结构：指多肽链共价主链中氨基酸的排列顺序。 ①共价主链：肽链是由规则单位重复排列而成，称为共价主链。各肽链中共价主链都是一样的，差异在于R基的顺序，即氨基酸的顺序。 ②肽键和肽平面： 肽键：由于肽键中氮原子的孤对电子对与相邻羰基之间的相互作用，表现出高稳定性。X-射线衍射分析证明，C—N单键有40%的双键性质，C=O双键有40%的单键性质。肽链中肽键都为反式构型。重要的特例是：含脯氨酸的肽键，其构型可以反式的，也可以是顺式的，因此脯氨酸侧链的四氢吡络环引起的空间位阻消去了反式构型的优势。 肽平面：多肽主链上的肽键C—N具有双键性质而不能自由旋转，结果肽键的所有4个碳原子和与之相连的两个α-碳原子（Cα）都处于同一个平面内，此刚性结构的平面称为肽平面。肽链主链上只有α-碳原子连接的两个键（如Cα——N1，Cα——C2）是单键，可以自由旋转。 ③氨基酸残基：多肽链中的每一个氨基酸单位叫做氨基酸残基，因为在形成肽键时丢失了一分子水。 ④多肽链顺序及命名：对直链多肽而言，规定从肽链的氨基末端（N-端）的氨基酸残基开始命名，书写时，也通常把氨基末端氨基酸写在左面，羧基末端（C-端）氨基酸写在右面。 ⑤肽的显色反应 肽的化学反应也和氨基酸一样，游离的α-氨基、α-羧基和R基可以发生与氨基酸中的相应的基团类似的反应。 A．与茚三酮的反应：NH2末端的氨基酸也能与茚三酮发生定量反应，生成紫色物质。这一反应广泛用于肽的定性和定量测定。 B．双缩脲反应：是肽和蛋白质所特有的，此反应氨基酸不能进行。一般含有两个或两个以上的肽键的化合物与碱性硫酸铜溶液都发生双缩脲反应而生成紫红色或蓝紫色复合物，利用这个反应借助分光光度计可以测定蛋白质的含量。 ⑥一级结构举例：天然存在的活性肽（如谷胱甘肽等）、牛胰岛素、胰岛素原的激活。（2）二级结构：指多肽链借氢键排列成沿一维方向具有周期性结构的构象，如α-螺旋、β-折叠片、β-转角等。 使多肽链发生折叠的主要动力：一是疏水相互作用，这种相互作用使暴露在溶剂中的疏水基团降低至最少程度；二是处于伸展状态的多肽链和周围水分子之间形成的氢键。 ①蛋白质的二级结构主要有以下方式： A．α-螺旋：蛋白质中最常见，含量最丰富的二级结构，且几乎都是右手的，因为右手螺旋比左手螺旋稳定。α-螺旋中的氢键是由肽键上的N—H上的氢与它后面（N端）第四个残基上的C=O氧之间形成的。 α-螺旋由于它的构象具有规则结构，从而引起肽链折叠中的协同性，即一旦形成了一圈α-螺旋，随后逐个残基的加入就会变得更加容易而迅速，这是因为第一圈螺旋成为安装相继的螺旋残基所需的模板。 一条多肽链能否形成α-螺旋，以及这条多肽链是否稳定，与它的氨基酸的组成与排列顺序有极大的关系，如R基的大小（较小易）、R基是否带有电荷（不带电荷易）、多肽链中是否存在脯氨酸及羟脯氨酸（有则α-螺旋被中断，形成“结节”）等。 B．β-折叠：蛋白质中常见的二级结构。两条或多条几乎完全伸展的多肽链侧向聚集在一起，相邻肽链主链上的—NH和C=O之间形成有规则的氢键，这样的多肽构象就是β- 折叠。 β-折叠有两种类型，一种是平行式，即所有肽链的N端都在同一方向；另一种是反平行式，肽链的极性一顺一倒，N端间隔同向。 C．β-转角：又叫回折、β-弯曲等，多数位于球状蛋白分子的表面，因为在这里改变多肽链的方向阻力较小。有三种类型，共同特点为：每种类型都有4个氨基酸残基，且弯曲处的第一个残基的C=O和第四个残基的—NH之间形成氢键，从而形成不很稳定的环形结构。 二级结构的预测：二级结构决定于一级结构中相邻氨基酸残基的短程顺序及其种类。每种氨基酸形成各种二级结构时，它们的倾向性是不同的。 超二级结构：蛋白质中，特别是在球状蛋白中，由若干相邻的二级结构单元（即α-螺旋、β-折叠、β-转角）组合在一起，彼此相互作用，形成有规则、空间上能辨认的二级结构组合体，充当三级结构的构件，称为超二级结构。已知的超二级结构有三种组合形式：（αα）、（βαβ）、（βββ） ②纤维状蛋白质举例：角蛋白、胶原蛋白、弹性蛋白、肌球蛋白、肌动蛋白 （3）三级结构：指多肽链借助各种次级键（非共价键）盘绕成具有特定肽链走向、呈紧密球状构象，在三级结构中，除了属于二级结构的α-螺旋、β-折叠片等规则构象外，还有无规则的松散肽段。 ①三级结构决定于一级结构中氨基酸的长程顺序及其种类。 多肽链转弯的形成和这些转弯的方向、角度都决定于能产生特异转弯的氨基酸残基的精确位置。三级结构是多肽链上各个单键的旋转自由度受各种限制的总结果，这些限制包括肽键的平面性质、Cα——N，Cα——C旋转的许可角度、肽链中疏水基和亲水基的数目和位置、带正负电荷的R基数目位置、溶剂溶质的性质等等。 三级结构决定于它的氨基酸顺序这一结论最直接的证据是蛋白质的可逆变性实验，例如：60年代White等做的牛胰核糖核酸酶复性的经典实验 ②维系蛋白质三级结构的作用力 盐键、氢键、范德华力、疏水相互作用、二硫键等。 二硫键（—S—S—） 二硫键在维持蛋白质的空间构象及维持蛋白质的生物活性方面上起重要作用。 二硫键也叫二硫桥，存在同一条肽链中（链内二硫键），也可存在于不同的肽链间（链间二硫键），它多在β-转角附近。二硫键是由两个半胱氨酸中的两个巯基（-SH）相连而成。 从牛胰核糖核酸酶复性实验可知，在二硫键形成之前，蛋白质分子已产生了它特有的三级结构，即二硫键在三级结构的产生上不是必须的，但可起到稳定此三级结构的作用。 ③球状蛋白质的三级结构及结构域 结构域：又称辖区，它也是蛋白质三维折叠中的一个层次。多肽链首先是在相邻的氨基酸残基间形成有规则二级结构，然后相邻的二级结构片段形成超二级结构，在此基础上，多肽链折叠成近乎球状的、相对独立的三维实体，叫结构域。 对较大的蛋白质或亚基，多肽链往往两个或两个以上结构域构成其三级结构；对于较小的蛋白质分子或亚基而言，结构域与三级结构往往是同一结构。 从结构形成角度看，一条长的多肽链，先分别折叠成几个相对独立的区域，再缔合成三级结构要比整条多肽链直接折叠成三级结构更为合理，易行。 ④三级结构举例：肌红蛋白 D．寡聚蛋白质及其四级结构： ①四级结构：很多蛋白质以三级结构的球状蛋白通过非共价键彼此缔合在一起形成聚集体，这就是蛋白质的四级结构。 亚基：又称单体，四级结构的蛋白质中每个球状蛋白质称为亚基或亚单位，亚基一般中人是一条多肽链，但有的亚基由二条或多条肽链通过二硫键连接而成。 单体蛋白质：无四级结构的蛋白质，如肌红蛋白、溶菌酶等。 寡聚蛋白质：是由两条或更多条多肽链（亚基）组成的蛋白质，叫寡聚蛋白质。 ②别构蛋白质和别构效应 别构蛋白质：又叫调节蛋白质，为寡聚蛋白质，分子中每个亚基都有活性部位或者还有别构部位（调节部位）。如天冬氨酸转氨甲酰酶，活性部位与别构部位分属不同的亚基。 别构效应：别构蛋白质具有别构效应，指蛋白质与配基结合后，蛋白质通过改变构象，进而改变蛋白质（如血红蛋白、别构酶等）生物活性的现象。 ③四级结构举例：血红蛋白的结构、抗体 7．蛋白质的变性与复性 （1）蛋白质的变性作用：天然蛋白质分子受到某些物理、化学等因素的影响，引起蛋白质分子中次级键被破坏，使蛋白质分子从有序紧密的构象变为无序而松散的构象，即构象改变至解体的现象。 变性不涉及共价（肽键和二硫键等）的断裂，一级结构保持完好。 变性是一个协同过程，变性过程是在变性剂很窄浓度范围内；或很窄的PH范围内，或或很窄的温度间隔内突然发生的。 （2）引起蛋白质变性因素有： 物理因素：热、紫外线照射、高压和表面张力等； 化学因素：有机溶剂、脲、胍、酸、碱等。 （3）变性过程中蛋白质的变化： ①蛋白质内部一些侧链基团暴露，如疏水基团外露等。 ②蛋白质理化性质改变，如溶解度下降，蛋白质分伸展，不对称性增加等。 ③生物化学性质的改变：更易被蛋白水解酶分解等。 ④生物活性的丧失：生物活性丧失是蛋白质变性的主要特征。有时空间结构只有轻微的局部变化，甚至这些变还没有影响物理化学性质时，生物活性就已经丧失了。 蛋白质的复性：当变性因素除去后，有些变性的蛋白质又可重新回复到天然构象，这一现象称为复性。 8．蛋白质的性质及其分离方法 （1）蛋白质的酸碱性质 在蛋白质分子末端有游离的α-氨基和α-羧以及R基侧链上的各种功能基团，因此蛋白质的很多物理化学性质与氨基酸是相同的，如蛋白质也是一类两性化合物；也可把它看成多价离子，也有等电点（pI）等。 （2）蛋白质的胶体性质与沉淀 ①蛋白质溶液属于胶体溶液 根据分散程度可以把分散系统分成三类：分散相质点小于1nm的为真溶液；大于100nm 的为悬浊液；介于1-100nm的为胶体溶液。 分散相质点在胶体系统中保持稳定，需用要具备三个条件：一是分散相的质点在1-100nm间；二是分散相质点带有同种电荷互相排斥，不易产生沉淀；三是分散相质点能与溶剂形成溶剂化层，如水分层，质点有了水化层，相互不易靠近而沉淀。 蛋白质溶液属于胶体溶液，和一般的胶体系统一样也有布朗运动、丁达尔现象以及不能通过半透膜等特性。 ②蛋白质分子的质点大小、周围的双电层和水化层是稳定蛋白质胶体系统的主要因素。 任何影响这些条件的因素都有会影响蛋白质溶液的稳定性，而使蛋白质发生沉淀。 沉淀蛋白质有以下几种方法： A．盐析法：向蛋白质溶液中加入大量的中性盐（如氯经钠、硫酸钠等），使蛋白质脱去水化层而沉淀，这种方法一般会使蛋白质变性。 B．有机溶剂沉淀法：向蛋白质溶液中加入一定量的极性有机溶剂（如乙醇、丙酮），使蛋白质脱去水化层的同时也降低溶剂介电常数，从而使蛋白质沉淀。 C．重金属盐沉淀法：当溶液pH大于等电点时，蛋白质颗粒带负电，这样就易为重金属离子结成不溶性盐而沉淀。 D．生物碱试剂和某些酸类沉淀法：当溶液pH小于等电时，蛋白质颗粒带正电荷，易与生物碱试剂与酸根离子生成溶性盐而沉淀。 E．加热变性沉淀法：当蛋白质处于等电点，加热凝固最完全和最迅速。 （3）蛋白质混合物的分离方法简介 可根据蛋白质分子的大小、溶解度、电荷性质与数量、吸附性质及对其它分子的生物学亲和力的不同，对蛋白质混合物进行分离。 ①根据蛋白质的分子大小进行分离 A．透析：利用蛋白质分不能通过半透膜的性质进行分离，常用的半透膜是玻璃纸、火棉纸等。 B．超过滤：也是利用蛋白质分不能通过半透膜的性质，用压力或离心机，强行使水和其它小溶质分通过半透膜，而蛋白质留在膜上。 C．密度梯度离心：蛋白质颗粒的沉降不仅决定于它的大小，还决定于它的密度。如果蛋白质颗粒在具有密度梯度的介质中离心时，质量和密度大的颗粒比质量和密度小的颗粒沉降得快，并且每种蛋白质颗粒沉降到与自身密度相等的介质梯度时，即停止不前，最后各种蛋白质在离心管（常用塑料的）中被分离成各自独立的区带。分成区带的蛋白质可以在管底刺一小也放出，分部收集，每个组分进行小样分析以确定区带位置。常用的密度梯度有蔗糖梯度、聚蔗糖梯度等。 D．凝胶过滤（分子排阻法、分子筛层析） 这是根据分子大小分离蛋白质混合物最有效的方法之一，其原理实际上是一种层析法。 凝胶过滤所用的介质是凝胶珠，经常使用的凝胶有交联葡萄糖、聚丙烯酰胺凝胶和琼脂糖等，在凝胶珠的内部是多孔的网状结构。 分子大小不同的蛋白质混合物流经凝胶层析柱时，比凝胶网孔大的分子不能进入珠内网状结构，而被排阻在凝胶珠之外，而比凝胶网孔小的分子则能自由进出珠内网状结构，这样当蛋白质混合物随着溶剂在层析柱中下行时，分子越小蛋白质的在下行过程中所走的距离越长，下行的速度越慢。结果大分子物质先被洗脱下来，小分子物质后被洗脱下来。 ②根据蛋白质的溶解度进行分离 影响蛋白质溶解度的因素主要有：pH值、离子强度（盐浓度）、介电常数、温度。通过改变上述某些条件，使混合物中某种蛋白质的溶解度发生改变，从而达到分离的目的。 A、制蛋白质溶液的pH值等电点沉淀 当蛋白质处于等于其等电点的介质环境中时，蛋白质的净电荷数为0，由于相邻蛋白质分子之间的静电斥力消失而发生沉淀。 利用不同的蛋白质分子具有不同的等电点，且蛋白质在等电点时溶解度最小的原理，控制蛋白质溶液的pH值，使其等于某一蛋白质的等电点，从而实现对该蛋白质的沉淀及分离；这样沉淀下来的蛋白质保持了天然构象，在其非等电点的pH介质环境下能重新溶解。 B．蛋白质的盐溶和盐析 中性盐对球状蛋白的溶解度有明显的影响。 盐溶及其机理：低浓度时，中性盐可以增加蛋白质的溶解度，这种现象称为盐溶。 原因是:蛋白质分子与某种盐类离子结合后，带电表层使蛋白质分子间彼此排斥，同时蛋白质分子与水分子间的相互作用加强，从而溶解度增加。同样浓度的二价离子的中性盐与单价离子的中性盐相比，两价离子的盐溶效果要大得多。 盐析及其机理：当溶液的离子强度增加到一定数值时，蛋白质的溶解度开始下降。当离子强度增加到足够大时，如饱和或半饱和的程度，很多蛋白质可以从水溶液中沉淀出来。 原因是：大量中性盐的加入，使水的活度降低，自由水转变为盐离子的水化水，从而降低蛋白质的极性基团与水分子间的相互作用，破坏了蛋白质分子的水化层。 C．有机溶剂分级法：在一定的温度、pH值、离子强度条件下，可通过控制有机溶剂的浓度，达到分离蛋白质的目的。 有机溶剂不仅能引起蛋白质沉淀，同时使蛋白质变性，如果先将有机溶剂冷却到-40℃到-60℃，然后在不断搅拌下，一滴一滴加入有机溶剂以防局部浓度过高，便可以解决变性问题。 D．温度 在一定温度范围内（0-40℃），大部分球状蛋白质的溶解度随温度的升高而增加。也有例外，如人的血红蛋白。在40℃-50℃以上，大部分蛋白质开始变性。 ③根据蛋白质所带电荷数不同进行分离 A．电泳：在外电场的作用下，带电颗粒（如不处于等电点的蛋白质分子）将向与其电性相反的电极移动，这种现象为电泳。 带电颗粒在电场中的泳动速度主要决定于它所带的净电荷量以及颗粒的大小和形状。 B、离子交换层析：方法前已讲过。 （二）酶和维生素 人类已经发现的酶在3000种以上。 一．特点： 1．酶与一般化学催化剂的共同特点：改变化学反应速度、不改变化学反应的平衡点、可降低化学反应的活化能。 2．酶作为生物催化剂的特点：高效性、专一性、酶易失活、酶的催化活力与辅基、辅酶及金属离子密切相关、酶活力可调控（包括激活剂调节、抑制剂调节、共价修饰调节、反馈调节、酶原激活、激素控制等方式）。 二．酶的化学本质及分类 1．酶是具有催化能力的蛋白质。 2．酶的组成成分 （1）由简单蛋白质形成的酶：这类酶不含辅助因子，其活性仅仅决定于它的蛋白质结构，如脲酶、蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶及核糖核酸酶等。 （2）由结合蛋白质形成的酶：这类酶只有在结合了非蛋白质组分（辅助因子）后，才表现出酶的活性，其酶蛋白与辅助因子结合后所形成的复合物称为“全酶”，即全酶=酶蛋白+辅助因子。 辅助因子包括金属离子与或有机化合物，如： 辅酶：指与酶蛋白松弛结合的辅助因子，可用透析等方法将从全酶中除去。 辅基：指以共价键和酶蛋白较牢固地结合在一起的辅助因子，不易透析除去。如细胞色素氧化酶中的铁卟啉辅基。 蛋白辅酶：指以蛋白质作为酶的辅助因子，一般起传递电子、原子、某些基团作用。 在催化反应中，酶蛋白与辅助因子的作用不同，酶反应的专一性取决于酶蛋白本身，而辅助因子本身无催化作用，但可直接对电子、原子、或某些基团（如酰基等）起传递作用。 3．按酶蛋白分子的特点分类： （1）单体酶：只有一条多肽链，属于这一类的酶很少，一般为水解酶类，如溶菌酶、胰蛋白质酶等。 （2）寡聚酶：由几个甚至几十个亚基组成，有的酶其亚基都相同，有的酶则不同，如磷酸化酶a、3-磷酸甘油醛脱酶。 （3）多酶体系：是由几种酶彼此嵌合形成的复合体，常常在一个连续的反应链中起作用，连续的反应链是指前一个酶反应产物是后一个酶反应的底物，如脂肪酸合成酶复合体。 4．酶的辅助因子与B族维生素 （1）与B族维生素直接相关的辅助因子 A．维生素PP（烟酸、尼克酸、PP酸）与辅酶Ⅰ（CoⅠ、NAD＋：烟酰胺腺嘌呤二核苷酸）、辅酶Ⅱ（CoⅡ、NADP＋：烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸） B．维生素B2与FMN、FAD C．维生素B1与焦磷酸硫胺素 D．泛酸与辅酶A（CoA） E.硫辛酸 F．生物素 G．维生素B6与磷酸吡哆醛 H．叶酸与四氢叶酸辅酶 I．辅酶Q（CoQ） J．维生素B12（钴胺素）与L-甲基丙二酸单酰变位酶（奇数脂肪酸β-氧化时的关键酶） （2）其它辅助因子，如：吡咯与铁卟啉 三．酶的命名 1．氧化还原酶类：催化氧化-还原反应（如乳酸脱氢酶等） 2．移换酶类：催化功能基团的转移反应（如：丙氨酸：酮戊二酸氨基移换酶，即：谷丙转氨酶） 3．水解酶类：催化水解反应（如淀粉酶、核酸酶、蛋白酶、脂肪酶等） 4．裂合酶类：催化从底物上移去一个基团而形成双键的反应或其逆反应（如醛缩酶、水化酶及脱氢酶等。 5．异构酶类：催化各种同分异构体的相互转化（如G-6-P异构酶，D、L型互变，α、β互变的酶等） 6．合成酶：催化一切必须与ATP分解相关联，并由两种物质合成一种物质的反应（如CTP合成酶、酪氨酸合成酶等） 四．酶活力测定 1．酶活力（酶活性）：指酶催化一定化学反应的能力。 酶反应速度：用单位时间、单位体积中底物的减少量或产物的增加量来表示，单位为：浓度/单位时间。 酶活力大小可用一定条件下，它所催化的某一反应的反应速度来表示，且呈正相关。 2．酶反应速度曲线：将产物浓度对反应时间作图，反应速度即为该曲线的斜率，研究酶反应速度应以酶促反应的初速度为准。 3．酶的活力单位：一个活力单位是指在特定条件（25℃，其它条件采用最适条件）下，1分钟转化1微摩尔底物所用的酶量。此值用来表示酶量的多少。 4．酶的比活力：每毫克酶蛋白所具有的酶活力，此值用来表示酶纯度大小，同一种酶的比活力越高，酶越纯。 五．酶促反应动力学简介 酶促反应动力学主要研究酶促反应速度以及影响此速度的各种因素 1．米氏方程 20世纪初，人们已经观察到当酶的浓度一定时，酶有被底物饱和的现象。为解释这种现象，曾提出很多假说，其中较为合理的是“中间产物”假说，即：底物+酶→底物-酶中间产物→产物+酶。 在此基础上，1913年Michaelis提出米氏方程：v=Vmax[S]/(Km+[S])，这个方程揭示了酶反应速度与底物浓度之间的定量关系.其中v为酶促反应速度；[S]为底物浓度； Vmax 为最大反应速度（即酶被底物饱和时的反应速度）； Km为米氏常数。 2．米氏常数（Km）的意义 Km值：当酶反应速度达到最大反应速度一半时的底物浓度，单位：摩尔/升，与底物浓度的单位一致。 对Km的几点分析： （1）Km值是酶的特征常数之一，一般只与酶的性质有关，而与酶浓度无关，不同的酶，同一酶在催化不同的底物时，都有不同的Km，在后一种情况中，Km最小的底物叫最适底物（天然底物）。 （2）1/km可近似地表示酶对底物的亲和力大小，1/Km与亲和力正相关。最适底物与酶的亲和力是最大的。 3．影响酶促反应速度的因素 影响酶促反应速度的因素包括：酶的Km、底物种类、底物浓度、酶的浓度、PH值、温度、激活剂、抑制剂等。其是前三项在米氏方程中已涉及。 （1）pH对酶促反应速度的影响 最适pH值：酶反应具在最大速度时的pH值。同一酶的最适PH值不一定为常数，它受底物种类、浓度、缓冲液成分不同而有变化，且常与酶的 pI不一致。 （2）温度对酶促反应速度的影响 最适温度 （3）酶浓度对酶促反应速度的影响 在酶促反应中，如果底物浓度足够大，足以使酶饱和，则反应速度与酶浓度成正比。 （4）激活剂、抑制剂对酶促反应速度的影响 ①激活剂对酶促反应速度的影响：指能提高酶活性的物质叫激活剂，多为离子或简单有机化合物。 激活剂可为在三类： A．无机离子： 金属离子：金属离子对酶的作用有两种：一是作为酶的辅基；二是作为酶的激活剂（如 Mg2+是多种激酶及合成酶的激活剂）。这些金属离子有K+、Na+、Mg2+ 、Zn2+、Fe2+、Ca2+等，这些金属离子的原子序数在11-55之间。 氢离子 阴离子：较突出的是动物唾液中的α-淀粉酶受Cl-、Br-激活，其中后一种作用较弱。 激活剂对酶的作用有选择性；有的离子之间可能出现拮抗现象。如Na+抑制K+的激活作用；Ca2+抑制Mg2+的激活作用等；有时金属离子间可能出现相互替代现象，如Mg2+、Mn2+都可作为激酶的激活剂，二者间可替代。 B．中等大小的有机分子 某些还原剂，如半胱氨酸、还原型谷胱甘肽能激活某些酶，使酶的二硫键还原成巯基（-SH），以提高酶的活性；另外EDTA（乙二胺四乙酸）是金属螯合剂，能除去酶中的重金属杂质，从而解除重金属离子对酶的抑制作用。 C．具有蛋白质性质的大分子物质：主要指可对某些无活性的酶原作用的酶，即：无活性的酶原→有活性的酶。 ②抑制剂对酶促反应速度的影响 失活作用：能使酶蛋白变性而引起酶活力丧失的作用。 抑制作用：能使酶活力下降，但并不引起酶蛋白变性的作用。 抑制剂：能引起抑制作用的物质，可分为： A．不可逆抑制作用：以比较牢固的共价键与酶蛋白中基团不可逆地结合，从而导致酶的失活，不能通过透析、超过滤等物理方法除去抑制剂的方法来恢复酶活性。如有机磷化合物、有机汞化合物、有机砷化物、氰化物、重金属、烷化剂等。 B．可逆抑制作用：抑制剂与酶蛋白的结合是可逆的，可用透析、超过滤等物理方法除去抑制剂，以恢复酶活性的作用。 a．竞争抑制:是最常见的可逆抑制作用，其原因是酶蛋白不能同时与抑制剂和底物结合，当抑制剂占据了酶蛋白活性中心与底物的结合位点，酶蛋白不能与底物结合，这类抑制剂与底物的结构是很相似的。最典型的例子是丙二酸对琥珀酸脱氢酶的抑制；如磺胺类药物等。 利用竞争性抑制剂是药物设计的根据之一，如抗癌药阿拉伯糖胞甘、5-氟尿嘧啶等。 b．非竞争抑制：酶蛋白同时可与底物和抑制剂结合，二者不存在竞争关系，当酶蛋白的活性中心底物结合后，抑制剂还可与酶蛋白活性中心以外的基团结合，但这样的中间产物不能进一步分解为产物，从而使酶的活性降低，这类抑制剂与底物的结构不一定相似。如亮氨酸是精氨酸酶的非竞争抑制剂。 c.反竞争抑制剂：这是最不重要的抑制剂，酶只有在与底物结合后，才能与抑制剂结合，但这样的中间产物同样不能进一步分解为产物。 d.可逆抑制作用的动力学 六．酶的专一性 1．酶的专一性分类 （1）结构专一性 ①绝对专一性：只作用于一种底物，如脲酶只作用于尿素，对尿素的各种衍生物不起作用；再如延胡索酸水化酶只作用于延胡索酸（反丁烯二酸）或苹果酸（β-羟基丁二酸），而不作用于结构类似的其它化合物；还有如麦芽糖酶、淀粉酶等。 ②相对专一性：作用对象不只是一种底物。 A．基团专一性：具有相对专一性的酶作用于底物时，对键两端的基团要求不同，对其中一个基团要求严格，对另一个基团则要求不严格，如α-D-葡萄糖苷酶不但要求α-D-葡萄糖苷键，而且要求该键的一端必须有葡萄糖才行。 B．键专一性：只要求作用于一定的化学键，对键两端的基团无严格要求，如酯酶催化酯键水解R1COOR2，对R1及R2无要求。 （2）立体异构专一性： ①旋光异构专一性：当底物具有旋光异构体时，酶只能作用于其中的一种。如L-氨基酸氧化酶只能催化L-氨基酸，不能催化D-氨基酸；再如β-葡萄糖氧化酶只能将β-D-葡萄糖氧化为葡萄糖酸，而对α-D-葡萄糖不起作用。 ②几何异构专一性：有的酶具有顺反（几何）异构专一性，如延胡索酸酶只能催化延 胡索酸（反-丁烯二酸）成为苹果酸，不能催化顺-丁烯二酸。 （3）关于酶专一性假说 ①刚性模板学说（钥匙与锁假说、三点附着假说）及其缺陷 钥匙与锁假说：Fisher认为，底物分子进行化学反应的部位与酶蛋白上具有催化能力的必需基团（活性中心）间在结构上是紧密互补的，就如同一把钥匙开一把锁一样。 三点附着假说：立体异构体虽然基团相同，但在空间排列不同，这就可能出现这些基团与酶蛋白的活性中心的必需基团能否正好重合的问题。只有各个基团全重合时，酶才能作用于底物，否则不能作用于底物。 刚性模板学说的缺陷：产物与底物的结构是不一样的，且酶的活性中心是要和这两类物质结合的。如果酶的活性中心是“钥匙和锁假说”中锁，这把锁就不可能既适合底物又能适合产物，这是刚性模板学说无法解释的现象。 ②诱导楔合假说 诱导楔合假说：Koshland认为，当酶分子与底物分子接近时，酶蛋白受底物分子的诱导，其构象发生有利于底结合的变化，酶与底物在此基础上互补楔合，发生反应。近年来的X-射线衍射分析已证明酶与底物结合时，确有显著的构象改变。 七．酶的活性中心 活性中心有以下几个要点： （1）活性中心是酶蛋白在三维结构上比较靠近的少数几个氨基酸残基或这些残基上的某些基团，它们在一级结构上可能相距很远，甚至在不同的肽链，通过肽链的盘绕、折叠而在空间构象上相互靠近； （2）当酶分子有辅酶时，辅酶上的某一部分结构往往就是活性中心的组成部分； （3）活性中心有两个功能部位：一是结合部位，是与底物结合的部位，二是催化部位，是打断底物的化学键或形成新的化学键的部位; （4）活性中心的形成要求酶蛋白具有一定的空间构象，因此酶蛋白中活性中心以外的部位对酶的催化可能是次要的。因此，当某些酶蛋白经微弱水解切去一部分肽链后，其残余的部分仍保留一定的活性。但酶蛋白的其它部位是不可缺少的，因为在形成活性中心特定的构象，及影响酶活力方面起着巨大的作用。 八．与酶的高效性有关的因素 1．底物与酶的“靠近”与“定向” 化学反应速度是与反应物浓度成正比的，因此提高酶促反应速度的最主要方式是使酶的活性中心区域的底物浓度极高，即在酶的活性中心区域底物与酶的催化基团之间极端地“靠近”。 如曾测到过某底物在溶液中的浓度为0.001mol/L，而在其酶活性中心区域的浓度为100mol/L，浓度相差10万倍；再如有机化学实验的例子。 除了底物与酶活性中心的催化基团“靠近”外，底物的反应基团与酶活性中心的催化基团之间还需严格地“定向”，反应物分子才能被利用，迅速形成过渡态。 2．酶使底生分子中的敏感键发生“变形”，使之更易断裂。 在酶与其专一性底物分子诱导楔合的过程中，酶与底物均发生形变。 3．共价催化：一些酶与其专一性底物形成反应活性很强的共价中间物，大大降低了反应的活化性（能阈）。 4．酸碱催化：酶反应的最适 pH一般接近中性，这种条件下，酶催化部位的氢离子与氢氧根离子的浓度均不高，起不到狭义的酸碱催化剂（即氢离子与氢氧根离子）的作用。这里所说的酸碱催化指的是广义的酸碱催化剂（即质子供体与质子受体）的催化作用。 5．酶活性中心介电常数很低 酶的活性中心可以说是非极性的，即酶的催化基团被低介电环境所包围，这是某些酶提高反应速度的原因之一。 上述五种因素均使酶促反应速度提高，其中前两个因素的作用是最大的；此外，不同的酶，起主要影响的因素可能是不同的，可以受一种或几种因素的共同作用。 九．酶活性的调节控制 1．别构效应调控 别构酶分子中除了有活性中心（负责酶对底物的结合和催化）外，还有别构中心（负 责调节酶的活性，进而调节酶的反应速度）。 当专一性底物与别构中心诱导楔合时，随着别构中心构象的改变，该酶的活性中心构象也会相应发生变化，从而引起酶催化活性的改变。 已知的别构酶在结构上的特点：多个亚基、有四级结构、活性中心与别构中心可处于不同的亚基或同一亚基不同的部位。 2．可逆共价修饰调控：由共价调节酶的活性变化引起的调控方式。共价高节酶的活性受一个小基团的共价修饰而发生显著变化，即在有活性的酶与无活性酶之间进行互变。 如磷酸化酶的共价修饰调控。 3．酶原的激活：有的酶在生物体内首先合成出来的是无活性前体，即酶原。这些酶原必须去掉一个或几个肽段后，才能产生具有催化能力的构象，才有酶的活性。要注意，无活性的酶原转变为有活性的酶的过程是不可逆的。 如血液凝固过程的级联作用中一系列酶原的激活，胰凝乳蛋白酶原的激活等。 4．激促蛋白质和抑制蛋白的调控 酶由于结合了专一性的某些特殊蛋白质，使该酶的活性受到调控；结合在酶上的这些特殊蛋白质被称为激促蛋白质或抑制蛋白质，如钙调蛋白、抗血友病因子等。 钙调蛋白是真核细胞中一种无处不在的调节蛋白，它可以感受细胞外钙离子浓度的变化，当胞外钙离子浓度升高时，钙离子与钙调蛋白结合，带有结合态钙离子的钙调蛋白再结合到许多酶上，激活这些酶。 5．调节酶：主要是指别构酶和共价调节酶，这两类酶对组织、细胞的代谢变可作出迅速的反应。 十．核酶：现已发现RNA分子也可以是高活性的酶。 1982年Cechv发现，原生动物四膜虫的26S rRNA前体在没有蛋白质的情况下进行内含子的自我拼接，最终形成L19RNA。当时因为只了现它有这种自我催化的活性，没有把它与酶等同。 1983年Atman和Pace分别报导了在RNA前体加工过程起催化作用的酶是由20%蛋白质和80%RNA组成的。如果除去蛋白质部分，并提高镁离子的浓度，则留下的RNA具有与全酶相同的催化活，这是说明RNA具有酶活性的第一例证。 1986年，T.Cech又发现L19RNA在一定条件下能够以高度专一性方式去催化寡聚核糖核苷酸底物的切割与连接。 （四）核酸 核酸的研究已有100多年的历史。1868年，瑞士的一位年青科学家Miescher从外科绷带上脓细胞的细胞核中分离出了一种有机物质，它的含磷量之高超过任何当时已经发现的有机化合物，并且有很强的酸性。由于这种物质是从细胞核分离出来的，当时就称它为核素，即现在我们所说的脱氧核糖核酸（DNA）。 1．核苷酸 核酸是一种线形多聚核苷酸。在核酸的早期研究工作中，曾把注意力集中在对核酸降解产物的研究上。 （1）碱基 核酸中碱基分为嘌呤碱与嘧啶碱两大类 ①嘌呤碱：常见的有腺嘌呤（A）和鸟嘌呤（G），均为嘌呤衍生物，其分子很接近平面。 ②嘧啶碱：核酸中常见的嘧啶有胞嘧啶（C）、胸腺嘧啶（T）和尿嘧啶（U），均为嘧啶衍生物，为平面分子。 ③稀有碱基：核酸中还有一些含量很少的碱基，其中tRNA中含有较多的稀有碱基。稀有碱基种类极多，且大多数是甲基化，如黄嘌呤、次黄嘌呤（I）、甲基次黄嘌呤（I m）、5-甲基胞嘧啶、5-羟甲基胞嘧啶等。 （2）核苷：由五碳糖环上的C1的半缩醛羟基与嘧啶碱N1的氢，或与嘌呤碱N9的氢之间缩合而成N-C键，称为N-糖苷键。由于C1的半缩醛羟基的位置有α、β两种构型（异头体）之分，因此N-糖苷键应有α-N-糖苷键或β-N-糖苷键之分，核酸分子中为β-N-糖苷键。 （3）核苷酸：核苷中五碳糖C5上的羟基被磷酸酯化，就形成核苷酸，生物体内游离的核苷酸多是5-核苷酸。用碱水解RNA时，可得到2-或3-核糖核苷酸。 2．脱氧核糖核酸（DNA） DNA主要的遗传物质，是遗传信息的载体。 （1）DNA碱基组成规律：所有双链DNA中A=T、C=G；DNA的碱基组成具有种的特异性；对同一个体而言，DNA的碱基组成没有组织和器官的特异性，不随生长发育阶段、营养状况和环境的改变而改变。 （2）DNA的一级结构：DNA分子的一级结构是由数量极其庞大的四种脱氧核糖核苷酸通过3-5磷酸二酯键连接起来的直线形或环形多聚体，没有侧链。遗传信息贮存于DNA 的核苷酸序列中，现在测定DNA序列已成为分子实验室的常规方法。 脱氧核苷酸链的两端是不同的，一端为3-羟基端，另一端为5-磷酸端。 DNA的书写方法 （3）DNA的空间结构 目前公认的DNA双螺旋结构模型的建立，主要有两方面的根据：一是DNA碱基组成的定量分析；二是对DNA纤维和DNA晶体的X-射线衍射图象分析。由于当时还不能得到DNA分子的结晶，Watson和Crick所用的资料来自于相对湿度为92%时所得到的DNA钠盐纤维。这种DNA称为B-DNA，生物体内的DNA几乎都有以B-DNA存在。 ①B-DNA A．B-DNA的结构： a·两条反向平行的多核苷酸链围绕同一中心轴相互缠绕成的右手螺旋（简单地说，当一条脱氧核苷酸链从左下方走向右上方时，总位于另一脱氧核苷酸链的上面）； b·嘌呤与嘧啶碱位于双螺旋的内侧，并以A=T（两个氢键）、C=G（三个氢键）碱基对的形式存； c．磷酸与脱氧核糖在外侧，彼此通过3，5-磷酸二酯键相连接，形成DNA的骨架；多脱氧核苷酸链的走向由磷酸二酯键的方向决定，习惯上以3→5为正向； d．双螺旋结构上有二条螺旋形凹沟，较深的为大沟，较浅的为小沟； e．双螺旋平均直径2nm，两个碱基对之间相距的高度，即碱基堆积距离为0.34nm，两个脱氧核苷酸之间的夹角为36度，因此B-DNA的螺距（每转一周的高度）为3.4nm，每个螺距上有10个碱基对； f．碱基互补配结原则是DNA复制、转录、逆转录、翻译等过程的分子基础。 B．B-DNA的重要特性： a．DNA的长度。DNA往往是很长的，如大肠杆菌染色体DNA由4х106碱基对（bp）组成，其长度为 1.4х106nm。这是一种极其不对称的分子，因此一般方法所制备的DNA 样品往往是降解了的DNA片段。 b．DNA分子上的碱基产生互变异构体的机率不大。氢原子在碱基上具有较固定的位置，即一般只存在异构体中的一种类型，这是使DNA稳定的重要因素之一。另外，当氢原子也偶尔会在碱基间移动而产生异构体，这是DNA复制时引起突变的原因之一。 c．维持DNA稳定性的因素：碱基堆积力、氢键、盐键（磷酸基团上的负电荷与介质中的阳离子之间）、范德华力等。 d．DNA分子的可塑性：在溶液中DNA分子有较大的可塑性，即DNA分子常发生弯曲、缠绕或伸展等现象，这是由于多核苷酸链骨架上共价键的转角引起的。 e．染色质形成染色体 染色质是DNA分子与蛋白质共同组成的合物。 核小体是染色质的基本结构单位（染色质的一级结构）：核小体的核心是由四种组蛋白（H2A、H2B、H3、H4）各两个分子构成的扁球状体，DNA双螺旋在组蛋白八聚体分子的表现上盘绕1.75圈，其长度相当于140至168个碱基对，这种组蛋白的核心大小约为11ⅹ11ⅹ5.7nm的扁球形粒子。在相邻的两个核小体之间，由长约50-60个碱基对的DNA连接，称为连接线，在连接线部结合一个组蛋白质分子H1，这一结构使DNA的长度大约压缩了8倍。 螺线体（染色质的二级结构）：螺线体是由核小体连接起来的线（状结构），经螺旋化形成的中空线状体结构，它的外径约为30nm，相邻螺旋间距为11nm，螺线体的每一周螺旋 包括6个核小体，因此DNA的长度在这个等级又压缩了6倍。 超螺线体（染色质的三级结构）：在螺线体的基础上，染色质进一步螺旋化形成中空的线状体结构，外径为400nm，，其长度在这一级别又压缩了40倍。 染色体（染色质的四级结构）：在超螺线体的基础上，再一次螺旋化，长度压缩了5倍。 人的一条染色体中DNA的长度平均为几个厘米，而一条染色体只有几个微米长，所以DNA在染色体内压缩程度为八千至一万倍。 ②A-DNA：相对湿度为75%以下所获得的DNA钠盐纤维，与B-DNA一样也为右手螺旋，但螺旋体较宽而短。RNA分子的双螺旋区及RNA-DNA杂交双链与A-DNA相似。 ③Z-DNA左手螺旋：为左手螺旋，只有一条大沟，无小沟。天然DNA的局部可出现Z-DNA 说明B-DNA与Z-DNA之间是可以互变的，有人认为这种互变可能正是基因有无活性及活性变化的基础。 ④环形DNA：生物体内有些DNA是以双链环形DNA形式存在的，如某此病毒DNA、细菌质粒DNA、真核细胞听线粒体DNA和叶绿体DNA、许多细胞的染色体DNA也是环形的。 3．核糖核酸（RNA） （1）RNA的结构 RNA分子也是无分支的线形分子，与DNA主要差异为：一般为单链、五碳糖为核糖、没有T，有U、有一些稀有碱基等。 （2）RNA的类型：mRNA、rRNA、tRNA ①tRNA的生物学功能：在蛋白质合成过程中具有转运氨基酸的作用；参与蛋白质合成的起始、参与DNA的逆转录合成等。 tRNA特点： A．70-90个核苷酸组成，沉降系数为4S（s为沉降系数，表示单位离心场中某物质的沉降速度，单位为秒。蛋白质、核酸、核糖体的沉降系数介于1х1013到200х1013之间；为方便起见，把10-13秒作为一个单位，叫斯维得贝格单位，用S表示） B．碱基组成中有较多的稀有碱基 C．3-末端为都为CCA，用来接受活化的氨基酸 D．5-末端大多为pG，也有pC的。 E．tRNA的二级结构都呈三叶草形，由氨基酸臂、二氢尿嘧啶环、反密码环（环中部为3个碱基组成，次黄嘌呤核苷酸常出现在反密码子第一个碱基位置上）、额外环TψC 环等五个部分组成。 F．tRNA的三级结构形状象一个倒写的L字母。 ②mRNA A．绝大多数真核细胞和某些病毒的mRNA的3-端为一段由200个A组成的polyA，是在mRNA转录后经polyA聚合酶的作用下添加上去的，与mRNA从细胞核到细胞质的转移有关；也与mRNA的半衰期有关（新合成的mRNA，其polyA 长，而衰老的mRNA，其polyA缩短。原核细胞的mRNA一般无polyA. B．真核细胞的mRNA的5-端还有一个结构，叫G-帽，5-端的鸟嘌呤的N7被甲基化，其作用是抗5-核酸外切酶对mRNA的降解，同时还可能与蛋白质合成的正确起始作用有关。 ③rRNA ：含量大，约占RNA总量的80%，是构成核糖体的骨架。大肠杆菌中的核糖体中有三类rRNA：5S、16S、23S；动物细胞核糖体中有四类rRNA：5S、5.8S、18S、28S。 4．核酸的性质 （1）紫外吸收：嘌呤碱与嘧啶碱具有共轭双键，使碱基、核苷、核苷酸、核酸在260nm 处有最大吸收值。不同的核苷酸有不同的吸收特性，可用分光光度计加以定量及定性的测定。 （2）核酸的变性 ①降解：指多核苷酸链骨架上的共价键（3，5-磷酸二酯键）的断裂。 ②变性：指核酸双螺旋区的氢键断裂，变成单链，不涉及共价键的断裂。 A．热变性与酸碱变性：引起核酸变性的因素很多，其中由温度升高引起的变性，叫热变性；由酸碱度改变引起的变性，叫酸碱变性。 B．DNA熔点（熔解温度、Tm）：DNA的热变性是爆发式的，变性作用发生在很窄 的温度范围内，通常把DNA的双螺旋结构失去一半时的温度称为该DNA的熔点。 影响Tm 值大小的因素：均一性越高，Tm越窄；G-C的含量越高，Tm越高；离子强度（中性盐的浓度）越高，Tm越高；RNA也会发生变性，但Tm较低，变性曲线比DNA 缓和。 C．增色效应：DNA变性后，紫外吸收增加的现象． （3）核酸的复性 复性：变性的DNA在适当的条件下，又可使两条彼此分开的链重新缔合成为双螺旋结构的过程。复性后的DNA，其生物活性能基本恢复。 退火：指热变性后的DNA溶液慢慢冷却至室温，其理化性质和双螺旋结构得以复原的过程。 减色效应：DNA单链重组后，紫外吸收下降的现象． （4）核酸杂交 将不同来源的DNA放在试管中，经热变性后，慢慢冷却。若这些异源DNA之间在某些区域有相同的序列，则DNA复性过程中，会形成杂交DNA分子；DNA与互补的RNA 之间也可以发生杂交。 目前实验室中应用最广的是用硝酸纤维素膜作支持物进行的杂交。 Southern 印迹法：为DNA-DNA分子杂交技术。 Nouthern印迹法：为DNA-RNA分子杂交技术。 Western 印迹法：利用抗原-抗体反应，分析蛋白质的技术。 6．DNA的限制性内切酶 DNA的限制性内切酶：已发现100多种，主要在细菌中。这类酶具有高度的专一性，能识别DNA上的特定位点，将两条链都切断，形成粘性末端（末端为单链）或平末端（末端为双链） 生物学功能：DNA的限制性内切酶可降解外源性DNA，对自身DNA不起作用，因为在自身DNA的酶切位点有甲基化修饰而受到保护。 第三章动态生化 第一节糖类、脂类代谢及其调控 一．化学反应自由能（ΔG ）的意义 1．生物能学所涉及的几个重要概念。 内能：体系内部质点能量的总和，通常用符号U（或E）表示。 热：热是由温差产生的能量传递方式，常伴随着质点的无序运动。 功：功是体系与环境间另外一种能量交换方式，任何一种功都伴随着质点的定向有序的移动。 自由能（ΔG ）：可用来判断机体内某一过程能否自发进行；生物体能用来做功的能也正是生物化学反应释放出的自由能。 2．化学反应中自由能的变化及其意义 ΔG=0 该过程（反应）为可逆的。 ΔG>0 该过程（反应）不能自发进行，需提供能量才能进行。 ΔG<0 该过程释（反应）释放自由能，反应能自发进行。 3．自由能变化的可加性在生物化学反应的重要意义 在偶联（连锁进行）的几个化学反应中，自由能的总变化等于每一步反应自由能变化的总和。这就意味着，一个在热力学上不能进行的反应，可以由与它偶联的，热力学上容易进行的反应驱动，这在生物化学反应中是很常见的。 二．高能化合物 1．高能化合物：一般将水解时释放5000卡/mol（20.92千焦）以上自由能的化合物称为高能化合物，如ATP磷酸酐键水解时释放7300卡/mol（30.54千焦）的能量。 注意与化学上的键能相区别：键能是指断裂一个键所需的能量，而生物化学所说的高能化合物是指水解该键过程中释放的自由能，而不是指断裂该键所需要的能量。 2．高能化合物举例 第二章糖类化学 1.糖的概念：糖类物质是多羟基的醇类或醛累化合物及其他们的衍生物或聚合 物。 2.糖的种类可以分为：单糖寡糖多糖结合唐糖的衍生物。 3.根据旋光性分类，可以将自然界中的糖分为D型和L型。规定，已距醛基或 酮基最远的的不对称性碳原子为准，羟基在右的为D型，羟基在左的为L型. 4.还原性二糖：由一分子糖的的半缩醛羟基与另一分子的糖的醇羟基缩合而 成。 5.非还原性二糖：由二分子糖的半缩醛羟基脱水而成。 6.淀粉、糖原、和纤维素的基本结构单元是葡萄糖。 7.凡是能被费林试剂还原的糖都称为还原糖。 8.糖类的生物学功能：提供能量，细胞间的碳骨架，细胞间的的骨架，细胞间 识别和生物分子识别。 第三章蛋白质 1.蛋白质的基本结构单元是氨基酸。 2.大多数蛋白质的含氮量接近16% 3.蛋白质的一级结构是多肽链中氨基酸的排列顺序。 4.氨基酸：分子中含有氨基的羧酸称为氨基酸。 5.氨基酸为两性电解质，当PH等于PI时，氨基酸为兼性离子。 6.肽键是蛋白质中的主要共价键，也称为主键。 7.必需氨基酸：人体中不能合成的，必须从食物中摄取的氨基酸称为必须氨基 酸。 8.必需氨基酸包括：赖氨酸、蛋氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、苏氨酸、缬氨酸、 色氨酸、苯丙氨酸。 9.极中性氨基酸包括：丝氨酸、酪氨酸、苏氨酸、谷氨酰胺、半胱氨酸、天冬 酰胺。 10.酸性氨基酸包括：天冬氨酸、谷氨酸 11.碱性氨基酸包括：组氨酸、赖氨酸、精氨酸 12.氨基酸的等电点（PI）：在一定PH值得溶液中，氨基酸所带的正负电荷相等， 净电荷为零，此时溶液的PH值称为氨基酸的等电点。（当PH＞PI,氨基酸带净负电荷，在电场中向正极移动；当PH＜PI，氨基酸带净正电荷，在电场中 实验一 蛋白质及氨基酸的颜色反应 一、目的意义 1、学习几种鉴定氨基酸与蛋白质的一般方法及其原理。 2、学习和了解一些鉴定蛋白质的特殊颜色反应及其原理。 二、实验原理 1、双缩脲反应 当尿素加热到180℃左右时，2分子尿素发生缩合放出1分子氨而形成双缩脲。双缩脲在碱性溶液中与铜离子结合生成复杂的紫红色化合物，这一呈色反应称为双缩脲反应。 蛋白质分子中含有多个与双缩脲相似的键，因此也具有双缩脲的颜色反应。借此可以鉴定蛋白质的存在或测定其含量。应当指出，双缩脲反应并非蛋白质的特异颜色反应，因为凡含有肽键的物质并不都是蛋白质。 2、茚三酮反应 蛋白质与茚三酮共热，产生蓝紫色化合物，此反应为一切蛋白质及α-氨基酸（除脯氨酸 和羟脯氨酸）所共有。含有氨基酸的其他化合物也呈此反应。 该反应十分灵敏，1:浓度的氨基酸水溶液就能呈现反应。因此，此反应广泛用于氨基酸的定量测定。 3、黄色反应 含有苯环侧链的（特别是含酪氨酸）蛋白质溶液与硝酸共热时，呈黄色（硝基化合物），再加碱则变为橙黄色，此反应也称为黄蛋白反应。 OH + HNO 3 HO NO 2 + H 2O HO NO 2 + O N OH OH 三、仪器与试剂 1、试剂 (1) 蛋白质溶液：取10mL鸡蛋清，用蒸馏水稀释至100mL，搅拌均匀后用纱布过滤得上清液。 (2) 0.3%色氨酸溶液、0.3%酪氨酸溶液、0.3%脯氨酸溶液、0.5%甘氨酸溶液、0.5%苯酚溶液。 (3) 0.1％茚三酮－乙醇溶液：称取0.1g茚三酮，溶于100mL 95％乙醇。 (4) 10％NaOH溶液、1％硫酸铜溶液、尿素、浓硝酸。 2、仪器：试管及试管夹、酒精灯。 四、操作方法 1、双缩脲反应 (1) 取一支干燥试管，加入少量尿素，用微火加热使之熔化，待熔化的尿素开始变硬时停止加 热。此时，尿素已缩合为双缩脲并放出氨气（可由气味辨别）。待试管冷却，加入约1mL10％NaOH溶液，振荡使其溶解，再加入1滴1％硫酸铜溶液。混匀后观察出现的粉红色。(2) 另取1支试管，加入1mL蛋白质溶液，再加入2mL 10％NaOH溶液摇匀，然后再加入2 滴1％的硫酸铜溶液。摇匀观察其颜色变化。 (3) 注意事项 加入的硫酸铜不可过量，否则会产生蓝色的氢氧化铜，从而掩盖了双缩脲反应的粉红色。 (4) 记载上述实验过程和结果，并解释现象。 2、茚三酮反应 (1) 取3支试管，分别加入蛋白质溶液、0.3%脯氨酸溶液、0.5%甘氨酸溶液各1mL，再加0.5mL 0.1％茚三酮－乙醇溶液，混匀后在小火上加热煮沸1－2min，放置冷却，观察颜色变化。 (2) 在滤纸的不同部位分别滴上一滴0.3%脯氨酸溶液、0.5%甘氨酸溶液，风干后再在原处滴 一滴0.1％茚三酮－乙醇溶液，在微火旁烘干显色，观察斑点出现及其颜色。 (3) 记载上述实验过程和结果，并解释现象。 3、黄色反应 向6个试管中按下表加试剂，观察现象并记录。 什么是蛋白质的变性作用？引起蛋白质变性的因素有哪些？有何临床意义？在某些理化因素作用下, 使蛋白质严格的空间结构破坏，引起蛋白质理化性质改变和生物学活性丧失的现象称为蛋白质变性。引起蛋白质变性的因素有：物理因素，如紫外线照射、加热煮沸等；化学因素，如强酸、强碱、重金属盐、有机溶剂等。临床上常常利用加热或某些化学士及使病原微生物的蛋白质变性，从而达到消毒的目的，在分离、纯化或保存活性蛋白质制剂时，应采取防止蛋白质变性的措施。 比较蛋白质的沉淀与变性 蛋白质的变性与沉淀的区别是：变性强调构象破坏，活性丧失，但不一定沉淀；沉淀强调胶体溶液稳定因素破坏，构象不一定改变，活性也不一定丧失，所以不一定变性。 试述维生素B1的缺乏可患脚气病的可能机理 在体内Vit B1 转化成TPP，TPP 是α-酮酸氧化脱羧酶系的辅酶之一，该酶系是糖代谢过程的关键酶。维生素B1 缺乏则TPP 减少，必然α-酮酸氧化脱羧酶系活性下降，有关代谢反应受抑制，导致ATP 产生减少，同时α-酮酸如丙酮酸堆积，使神经细胞、心肌细胞供能不足、功能障碍，出现手足麻木、肌肉萎缩、心力衰竭、下肢水肿、神经功能退化等症状，被通称为“脚气病”。 简述体内、外物质氧化的共性和区别 共性①耗氧量相同。②终产物相同。③释放的能量相同。 区别：体外燃烧是有机物的C 和H 在高温下直接与O2 化合生成CO2 和H2O，并以光和热的形式瞬间放能；而生物氧化过程中能量逐步释放并可用于生成高能化合物，供生命活动利用。 简述生物体内二氧化碳和水的生成方式 ⑴CO2 的生成：体内CO2 的生成，都是由有机酸在酶的作用下经脱羧反应而生成的。根据释放CO2 的羧基在有机酸分子中的位置不同，将脱羧反应分为: α-单纯脱羧、α-氧化脱羧、β-单纯脱羧、β-氧化脱羧四种方式。 ⑵水的生成：生物氧化中的H2O 极大部分是由代谢物脱下的成对氢原子(2H)，经一系列中间传递体(酶和辅酶)逐步传递，最终与氧结合产生的。 试述体内两条重要呼吸链的排练顺序，并分别各举两种代谢物氧化脱氢 NADH 氧化呼吸链：顺序：NADH→FMN/（Fe-S）→CoQ→Cytb→c1→c→aa3 如异柠檬酸、苹果酸等物质氧化脱氢，生成的NADH+H+均分别进入NADH 氧化呼吸链进一步氧化，生成2.5 分子ATP。 琥珀酸氧化呼吸链：FAD·2H/（Fe-S）→CoQ→Cytb→c1→c→aa3 如琥珀酸、脂酰CoA 等物质氧化脱氢，生成的FAD·2H 均分别进入琥珀酸氧化呼吸链进一步氧化，生成1.5 分子ATP。 试述生物体内ATP的生成方式 生物体内生成ATP 的方式有两种：底物水平磷酸化和氧化磷酸化。 生物化学实验讲义 赵 国 芬 2010年9月 实验之前说明 1.各班学习委员将成员分成10个大组,每个大组中2人一小组,大组采用循环实 验的方法,同时开出不同的10个实验. 2.共开出10个不同的实验 实验一温度、pH及酶的激活剂、抑制剂对酶活性的影响 实验二牛奶中蛋白质的提取与鉴定 实验三血液葡萄糖的测定-福林（Folin）-吴宪氏法 实验四双缩脲测定蛋白质的含量 实验五血清蛋白质醋酸纤维薄膜电泳 实验六植物组织中还原糖和总糖的含量测定 实验七应用纸层析法鉴定动物组织中转氨基作用 实验八植物组织中维生素C的定量测定 实验九琥珀酸脱氢酶的作用及其竞争性抑制的观察 实验十植物组织中DNA的提取和鉴定 3.穿着要利索,做好实验记录 4.注意实验室卫生和安全. 一. 实验室规则:按照实验室的规则给学生讲解. 二. 生物化学所用的实验技术 1.样品: :血液、血浆、血清、组织 植物样品：果实、花蕾、茎等 无论用什么做材料，为了提取物质，需匀浆 2．移液管的使用： 移液管吸管 移液管 奥氏吸管 读数时视线与凹面相平，取液时要用吸管嘴吸，放出液体时注意嘴部液体的残留问题。 3．离心机的使用： 平衡（管平衡、机器平衡）缓起和慢停 4．分光光度计 机器原理和测定原理（比尔定律） 5．水浴锅的使用 三、实验报告的书写（用教务处统一印刷的报告纸写） 目的、原理、仪器、药品、步骤、结果及结论、讨论 实验一、温度、pH及酶的激活剂、抑制剂对酶活性的影响 一、实验目的 通过本实验了解酶催化的特异性以及pH、温度、抑制剂和激活剂对酶活力的影响，对于进一步掌握代谢反应及其调控机理具有十分重要的意义。 二、实验原理 酶的化学本质是蛋白质。凡是能够引起蛋白质变性的因素，都可以使酶丧失活性。此外，温度、pH和抑制剂、激活剂对酶的活性都有显著的影响。酶的活性通常是用测定酶作用底物在酶作用前后的变化来进行观察的。 本实验用唾液淀粉酶作用的底物—淀粉，被唾液淀粉酶分解成各种糊精、麦芽糖等水解产物的变化来观察该酶在各种环境条件下的活性。 淀粉被酶水解的变化，可以用遇碘呈不同颜色来观察。淀粉遇碘呈蓝色;糊精按分子从大到小的顺序，遇碘可呈蓝色、紫色、暗褐色和红色;最小的糊精和麦芽糖遇碘不呈现颜色反应。 三、试剂 1.0.5%淀粉溶液 2.碘化钾－碘溶液 3.1%尿素溶液。 4.1%CuSO4溶液 5.磷酸氢二钠－柠檬酸缓冲液pH5.0-8.0: 6.0.5%NaCl溶液。 7.唾液淀粉酶制备每人用自来水漱口3次，然后取20m1蒸馏水含于口中，半分钟后吐入烧杯中，纱布过滤，取滤液lOml，稀释至2Oml为稀释唾液，供实验用。 四、操作步骤 一、温度对酶活性的影响 （一）淀粉酶的观察 1、取3支大试管，编号后按表操作 2、在白色比色板上，置碘液2滴于各孔中，每隔1分钟，从第二管中取出反应 生化处理站简介 庆华循环经济工业园生化污水处理站总投资4200万元，于2008年4月开工建设，2009年7月试车调试，2009年10月达标运行，2010年4月通过环保验收。 该工艺采用国家环保部2006年130号文件推荐的A∕O内循环生物脱氮工艺。每小时处理生产、生活污废水130吨，该工艺最大特点具有流程简单、运行费用低、容积负荷高、抗冲击能力强等，特别适合煤炭，焦化行业污废水的处理。 废水来源为焦化一期生产废水、焦化二期生产废水、甲醇生产废水、生活污水。具体工艺流程走向为，工业园区生产生活污废水，汇总后进隔油均和池，进行重力除油和均衡水质。由泵提升至缺氧池，在缺氧性菌团作用下进行反硝化脱氮反应。出水自流至好氧池，通过微生物的生物化学作用去除污水中可生物降解的有机物和将氨氮氧化成硝态氮。在缺氧、好养的生化段中使废水中的酚、氰等污染物质得以去除。至二次沉淀池，在二沉池内进行泥水分离。上清液至混凝沉淀池，投加复合混凝剂，进一步降低出水中的悬浮物及COD。出水至处理后吸水井。废水经预处理、生化处理、物化处理。废水经处理后达到国家污废水综合排放一级标准。达标后的废水全部回用于熄焦，煤场喷淋除尘，洁净煤生产用水。产生的剩余活性污泥，在重力脱水后，由槽车送至煤场与原煤拌合，进行炼焦。 在整个污水处理过程中，产生的氮气逸至大气中，对大气无影响。中水全部回用于生产环节中，污泥至原料堆场，进行再生产。真正的 实现了无污染和零排放。 我公司是一个负责任的企业，也是一个追求社会效益的企业，始终坚持“节能减排，清洁生产”的生产理念。污水处理站的投入使用，实现了环保效益、经济效益、社会效益的有机结合，为我公司建设成资源节约型，环境友好型企业做出了应有的贡献。 生化复习资料 第一章 一、蛋白质的生理功能 蛋白质是生物体的基本组成成分之一，约占人体固体成分的45%左右。蛋白质在生物体内分布广泛，几乎存在于所有的组织器官中。蛋白质是一切生命活动的物质基础，是各种生命功能的直接执行者，在物质运输与代谢、机体防御、肌肉收缩、信号传递、个体发育、组织生长与修复等方面发挥着不可替代的作用。 二、蛋白质的分子组成特点 蛋白质的基本组成单位是氨基酸 ?编码氨基酸:自然界存在的氨基酸有300余种，构成人体蛋白质的氨基酸只有20种，且具有自己的遗传密码。各种蛋白质的含氮量很接近，平均为16％。 ?每100mg样品中蛋白质含量（mg%）：每克样品含氮质量（mg）×6.25×100。 氨基酸的分类 ?所有的氨基酸均为L型氨基酸（甘氨酸）除外。 ?根据侧链基团的结构和理化性质，20种氨基酸分为四类。 1．非极性疏水性氨基酸：甘氨酸（Gly）、丙氨酸（Ala）、缬氨酸（Val）、亮氨酸（Leu）、异亮氨酸（Ile）、苯丙氨酸（Phe）、脯氨酸（Pro）。 2．极性中性氨基酸：色氨酸（Trp）、丝氨酸（Ser）、酪氨酸（Tyr）、半胱氨酸（Cys）、蛋氨酸（Met）、天冬酰胺（Asn）、谷胺酰胺（gln）、苏氨酸（Thr）。 3．酸性氨基酸：天冬氨酸（Asp）、谷氨酸（Glu）。 4．碱性氨基酸：赖氨酸（Lys）、精氨酸（Arg）、组氨酸（His）。 ?含有硫原子的氨基酸：蛋氨酸（又称为甲硫氨酸）、半胱氨酸（含有由硫原子构成的巯基－SH）、胱氨酸（由两个半胱氨酸通过二硫键连接而成）。 ?芳香族氨基酸：色氨酸、酪氨酸、苯丙氨酸。 ?唯一的亚氨基酸：脯氨酸，其存在影响α-螺旋的形成。 ?营养必需氨基酸：八种，即异亮氨酸、甲硫氨酸、缬氨酸、亮氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、苏氨酸、赖氨酸。可用一句话概括为“一家写两三本书来”，与之谐音。 氨基酸的理化性质 ?氨基酸的两性解离性质：所有的氨基酸都含有能与质子结合成NH4＋的氨基；含有能与羟基结合成为COO－的羧基，因此，在水溶液中，它具有两性解离的特性。在某一pH环境溶液中，氨基酸解离生成的阳郭子及阴离子的趋势相同，成为兼性离子。此时环境的pH值称为该氨基酸的等电点（pI）， 氨基酸带有的净电荷为零，在电场中不泳动。pI值的计算如下：pI＝1/2（pK 1 + pK 2 ）,(pK 1 和pK 2 分 别为α-羧基和α-氨基的解离常数的负对数值)。 ?氨基酸的紫外吸收性质 ?吸收波长：280nm ?结构特点：分子中含有共轭双键 ?光谱吸收能力：色氨酸＞酪氨酸＞苯丙氨酸 ?呈色反应：氨基酸与茚三酮水合物共加热，生成的蓝紫色化合物在570nm波长处有最大吸收峰；蓝紫色化合物＝（氨基酸加热分解的氨）＋（茚三酮的还原产物）＋（一分子茚三酮）。 肽的相关概念 ?寡肽：小于10分子氨基酸组成的肽链。 ?多肽：大于10分子氨基酸组成的肽链。 ?氨基酸残基：肽链中因脱水缩合而基团不全的氨基酸分子。 ?肽键：连接两个氨基酸分子的酰胺键。 ?肽单元：参与肽键的6个原子Cα1、C、O、N、H、Cα2位于同一平面，组成肽单元。 生物化学实验报告 姓名： 专业： 院系： 学号： 实验一蛋白质分子量测定------凝胶层析法 一、实验原理 凝胶层析法是利用凝胶把分子大小不同的物质分开的一种方法，又叫做分子筛层析法，排阻层析法。凝胶本身是一种分子筛，它可以把分子按大小不同进行分离，如同过筛可以把大颗粒与小颗粒分开一样。但这种“过筛”与普通的过筛不一样。将凝胶颗粒放在适宜溶剂中浸泡，使其充分戏液膨胀，然后装入层析柱中，加入欲分离的混合物后，再以同一溶剂洗脱，在洗脱过程中，大分子不能进入凝胶内部而沿凝胶颗粒间的缝隙最先流出柱外，而小分子可以进入凝胶内部，流速缓慢，以致最后流出柱外，从而使样品中分子大小不同的物质得到分离。 凝胶是由胶体溶液凝结而成的固体物质，无论是天然凝胶还是人工凝胶，它们的内部都具有很微细的多孔网状结构。凝胶层析法常用的天然凝胶是琼脂糖凝胶，人工合成的凝胶是聚丙烯酰胺凝胶和葡聚糖凝胶，后者的商品名为Sephadex型的各种交联葡聚糖凝胶，它具有不同孔隙度的立体网状结构的凝胶，不溶于水。 这种聚合物的立体网状结构，其孔隙大小与被分离物质分子的大小有相应的数量级。在凝胶充分溶胀后，交联度高的，孔隙小，只有相应的小分子可以通过，适于分离小分子物质。相反，交联度低得孔隙大，适于分离大分子物质。利用这种性质可分离不同分子量的物质。 以下进一步来说明凝胶层析的原理。将凝胶装载柱后，柱床总体 积称为“总体积”，以Vt表示。实质上Vt是由Vo，Vi与Vg三部分组成，即Vt=Vi+Vg+Vo。Vo称为“孔隙体积”或“外体积”又称“外水体积”，即存在于柱床内凝胶颗粒外面孔隙之间的水相体积，相应于一般层析柱法中内流动相体积；Vi为内体积，即凝胶颗粒内部所含水相的体积，Vg为凝胶本身的体积，因此Vt-Vo等于Vi+Vg。 洗脱体积与Vo及Vi之间的关系可用下式表示： Ve=Vo+KdVi 式中Ve为洗脱体积，自加入样品时算起，到组分最大浓度（峰）出现时所流出的体积；Kd为样品组分在二相间的分配系数，也可以说Kd是分子量不同的溶质在凝胶内部和外部的分配系数。它只与被分离物质分子的大小和凝胶颗粒孔隙的大小分布有关，而与柱的长短粗细无光，也就是说它对每一物质为常数，与柱的物理条件无关。Kd 可通过实验求得，上式可改写成： Kd=(Ve-Vo)/Vi 上式中Ve为实际测得的洗脱体积；Vo可用不被凝胶滞留的大分子物质的溶液通过实际测量求出；Vi可由g.Wr求得。因此，对一层析柱凝胶床来说，只要通过实际实验得知某一物质的洗脱体积Ve就可算出它的Kd值。 Vo表示外体积；Vi内体积；Ve II、Ve III分别代表组分II和III的洗脱体积。Kd可以有下列几种情况： 1、当Kd=0时，则Ve=Vo。即对于根本不能进入凝胶内部的大分子物质，洗脱体积等于空隙体积。 生物化学复习资料 第一章蛋白质化学 第一节蛋白质的基本结构单位——氨基酸 凯氏定氮法：每克样品蛋白质含量（g）=每克样品中含氮量x 6.25 氨基酸结构通式： 蛋白质是由许多不同的α-氨基酸按一定的序列通过肽键缩合而成的具有生物学功能的生物大分子。 氨基酸分类：（1）脂肪族基团：丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、甘氨酸、脯氨酸（2）芳香族基团：苯丙氨酸、色氨酸、酪氨酸（3）含硫基团：蛋氨酸（甲硫氨酸）、半胱氨酸（4）含醇基基团：丝氨酸、苏氨酸（5）碱性基团：赖氨酸、精氨酸、组氨酸（6）酸性基团：天冬氨酸、谷氨酸（7）含酰胺基团：天冬酰胺、谷氨酰胺 必需氨基酸（8种）：人体必不可少，而机体内又不能合成，必需从食物中补充的氨基酸。蛋氨酸（甲硫氨酸）、缬氨酸、赖氨酸、异亮氨酸、苯丙氨酸、亮氨酸、色氨酸、苏氨酸 氨基酸的两性性质：氨基酸可接受质子而形成NH3+，具有碱性；羧基可释放质子而解离成COO-，具有酸性。这就是氨基酸的两性性质。 氨基酸等电点：指氨基酸的正离子浓度和负离子浓度相等时的pH值。 蛋白质中的色氨酸和酪氨酸两种氨基酸具有紫外吸收特性，在波长280nm处有最大吸收值。镰刀形细胞贫血：血红蛋白β链第六位上的Glu→Val替换。 第二节肽 肽键：一个氨基酸的α-羧基与另一个氨基酸的α-氨基脱水综合而形成的酰胺键叫肽键。肽键是蛋白质分子中氨基酸之间的主要连接方式，它是由一个氨基酸的α-羧基与另一个氨基酸的α-氨基缩合脱水而形成的酰胺键。 少于10个氨基酸的肽称为寡肽，由10个以上氨基酸形成的肽叫多肽。 谷胱甘肽（GSH）是一种存在于动植物和微生物细胞中的重要三肽，含有一个活泼的巯基。参与细胞内的氧化还原作用，是一种抗氧化剂，对许多酶具有保护作用。 化学性质：（1）茚三酮反应：生产蓝紫色物质（2）桑格反应 第三节蛋白质的分子结构 蛋白质的一级结构：是指氨基酸在肽链中的排列顺序。 蛋白质的二级结构：是指蛋白质分子中多肽链本身的折叠方式。二级结构有α-螺旋、β-折叠、β-转角和无规则卷曲。 蛋白质的三级结构：指蛋白质在二级结构的基础上借助各种次级键卷曲折叠成特定的球状分子结构的构象。 蛋白质的四级结构：指数条具有独立的三级结构的多肽链通过非共价键相互连接而成的聚合体结构。 维持蛋白质一级结构的化学键有肽键和二硫键，维持二级结构靠氢键，维持三级结构和四级结构靠次级键，其中包括氢键、疏水键、离子键和范德华力。 第四节蛋白质的重要性质书P16 蛋白质的等电点：当蛋白质解离的阴阳离子浓度相等即净电荷为零，此时介质的pH即为蛋白质的等电点。 生物化学实验讲义 化学工程与技术学院 基础部 实验一酪蛋白的制备 一、目的 学习从牛乳中制备酪蛋白的原理和方法。 二、原理． 牛乳中主要的蛋白质是酪蛋白，含量约为35g/L。酪蛋白是一些含磷蛋白质的混合物，等电点为4.7。利用等电点时溶解度最低的原理，将牛乳的pH调至4.7时，酪蛋白就沉淀出来。用乙醇洗涤沉淀物，除去脂类杂质后便可得到纯的酪蛋白。 三、器材 1 、离心机2、．抽滤装置 3、精密pH试纸或酸度计 4、电炉 5、烧杯 6、温度计． 四、试剂与材料 1、牛奶2500mL 2、95％乙醇1200mL 3、无水乙醚1200mL 4、0.2mol／L pH 4.7醋酸—醋酸钠缓冲液3000mL 5、．乙醇—乙醚混合液2000mL 五、操作 1、将100mL牛奶加热至40℃。在搅拌下慢慢加入 预热至40℃、pH 4.7的醋酸缓冲液100 mL。用精密pH试纸或酸度计调pH至4.7。将上述悬浮液冷却至室温。离心15分钟(3 000r／min)。弃去清液，得酪蛋白粗制品。 2、用水洗沉淀3次，离心10分钟(3000r／min)， 弃去上清液。 3、在沉淀中加入30mL乙醇，搅拌片刻，将全部悬 浊液转移至布氏漏斗中抽滤。用乙醇—乙醚混合液洗沉淀2次。最后用乙醚洗沉淀2次，抽干。 4、将沉淀摊开在表面皿上，风干；得酪蛋白纯晶。 5、准确称重，计算含量和得率。 含量：酪蛋白g／100mL牛乳(g％) 得率： 测得含量 100 % 理论含量 思考题 1、制备高产率纯酪蛋白的关键是什么？ 实验二小麦萌发前 后淀粉酶活力的比较 一、目的 1.学习分光光度计的原理和使用方法。 2.学习测定淀粉酶活力的方法。 3.了解小麦萌发前后淀粉酶活力的变化。 二、原理 种子中贮藏的糖类主要以淀粉的形式存在。淀粉酶能使淀粉分解为麦芽糖。 2（C6H10O5）n +nH2O nC12H22O11 麦芽糖有还原性，能使3，5---二硝基水杨酸还原成棕色的3-氨基-5-硝基水扬酸。后者可用分光光度计测定。 第一章绪论 生物化学：简单来讲，研究生物体内物质组成(化学本质）和化学变化规律的学科。生物化学的研究内容：生物分子的结构与功能（静态生化）； 物质代谢及其调节（动态生化）； 生命物质的结构与功能的关系及环境对机体代谢的影响（功能生化）。 第二章糖类化学 一、糖的定义及分类 糖类是一类多羟基醛（或酮），或通过水解能产生这些多羟基醛或多羟基酮的物质。糖类分类：（大体分为简单糖和复合糖） 单糖：基本单位，自身不能被水解成更简单的糖类物质。最简单的多羟基醛或多羟基酮的化合物。Eg:半乳糖 寡糖：2～10个单糖分子缩合而成，水解后可得到几分子单糖。Eg:乳糖 多糖：由许多单糖分子缩合而成。如果单糖分子相同就称为同聚多糖或均一多糖；由不同种类单糖缩合而成的多糖为杂多糖或不均一多糖。 复合糖：是指糖和非糖物质共价结合而成的复合物，分布广泛，功能多样，具有代表性的有糖蛋白或蛋白聚糖，糖脂或脂多糖。 二单糖 1、单糖的构型：在糖的化学中，采用D/L法标记单糖的构型。单糖构型的确定以甘油醛为标准。距羰基最远的手性碳与D-(+)-甘油醛的手性碳构型相同时，为D型；与L-(-)-甘油醛构型相同时，为L型。 2、对映异构体：互为镜像的旋光异构体。如：D-Glu与L-Glu 3、旋光异构现象：不对称分子中原子或原子团在空间的不同排布对平面偏振光的偏正面发生不同影响所引起的异构现象。 4、差向异构体：具有两个以上不对称碳原子的的分子中仅一个不对称碳原子上的羟基排布方式不同。如：葡萄糖与甘露糖；葡萄糖与半乳糖。 5、环状结构异构体的规定：根据半缩醛羟基与决定直链DL构型的手性碳上羟基处于同侧为α，异侧为β。（只在羰基碳原子上构型不同的同分异构体） 6、还原糖：能还原Fehling试剂或Tollens试剂的糖叫还原糖。分子结构中含有还原性基团（如游离醛基半缩醛羟基或游离羰基）的糖，还原糖是指具有还原性的糖类，叫还原糖。 1)单糖和寡糖的游离羰基，有还原性。 2)以开链结构存在的单糖中除了二羟丙酮外均具有游离羰基。 3)环式结构可通过与开链结构之间的平衡转化为后者，有半缩醛羟基的为还原糖。 4)非还原性双糖相当于由两个单糖的半缩醛羟基失水而成的，两个单糖都成为苷， 这样的双糖没有变旋现象和还原性。如：蔗糖） 7、糖含量的测定：蒽酮测糖。 三寡糖 麦芽糖：两分子葡萄糖通过α-1，4-糖苷键连接而成 纤维二糖：两分子葡糖糖通过β-1，4-糖苷键连接 乳糖：一分子葡萄糖和一分子β半乳糖通过β-1，4-糖苷键连接而成 蔗糖：一分子葡糖糖和一分子果糖通过脱水缩合而成 蛋白质结构与功能的关系解答一 （1）蛋白质一级结构与功能的关系 ①一级结构是空间构象的基础 蛋白质一级结构决定空间构象，即一级结构是高级结构形成的基础。只有具有高级结构的蛋白质才能表现生物学功能。实际上很多蛋白质的一级结构并不是决定蛋白质空间构象的惟一因素。除一级结构、溶液环境外，大多数蛋白质的正确折叠还需要其他分子的帮助。这些参与新生肽折叠的分子，一类是分子伴侣，另一类是折叠酶。 ②一级结构是功能的基础 一级结构相似的多肽或蛋白质，其空间构象和功能也相似。相似的一级结构具有相似的功能，不同的结构具有不同的功能，即一级结构决定生物学功能。 ③蛋白质一级结构的种属差异与分子进化 对于不同种属来源的同种蛋白质进行一级结构测定和比较，发现存在种属差异。蛋白质一定的结构执行一定的功能，功能不同的蛋白质总是有不同的序列。如果一级结构发生变化，其蛋白质的功能可能发生变化。 ④蛋白质的一级结构与分子病 蛋白质的氨基酸序列改变可以引起疾病，人类有很多种分子病已被查明是某种蛋白质缺乏或异常。这些缺损的蛋白质可能仅仅有一个氨基酸发生异常所造成的，即所为的分子病。如镰状红细胞贫血症（HbS）。 （2）蛋白质高级结构与功能的关系 ①高级结构是表现功能的形式蛋白质一级结构决定空间构象，只有具有高级结构的蛋白质才能表现出生物学功能。 ②血红蛋白的空间构象变化与结合氧 血红蛋白（Hb）是由α2β2组成的四聚体。每个亚基的三级结构与肌红蛋白（Mb）相似，中间有一个疏水“口袋”，亚铁血红素位于“口袋”中间，血红素上的Fe2+能够与氧进行可逆结合。当第一个O2与Hb结合成氧合血红蛋白（HbO2）后，发生构象改变犹如松开了整个Hb分子构象的“扳机”，导致第二、第三和第四个O2很快的结合。这种带O2的Hb亚基协助不带O2亚基结合氧的现象，称为协同效应。O2与Hb结合后引起Hb构象变化，进而引起蛋白质分子功能改变的现象，称为别构效应。小分子的O2称为别构剂或协同效应剂。Hb则称为别构蛋白。 ③构象病因蛋白质空间构象异常变化——相应蛋白质的有害折叠、折叠不能，或错误折叠导致错误定位引起的疾病，称为蛋白质构象病。其中朊病毒病就是蛋白质构象病中的一种。 蛋白质结构与功能的关系解答二 (一)蛋白质一级结构与功能的关系要明白三点： 1.一级结构是空间构象和功能的基础，空间构象遭破坏的多肽链只要其肽键未断，一级结构未被破坏，就能恢复到原来的三级结构，功能依然存在。 2.即使是不同物种之间的多肽和蛋白质，只要其一级结构相似，其空间构象及功能也越相似。 3.物种越接近，其同类蛋白质一级结构越相似，功能也相似。 但一级结构中有些氨基酸的作用却是非常重要的，若蛋白质分子中起关键作用的氨基酸残基缺失或被替代，都会严重影响其空间构象或生理功能，产生某种疾病，这种由蛋白质分 生物化学 1、生物化学的主要内容是什么？ 答：（一）生物体的化学组成、分子结构及功能 （二）物质代谢及其调控 （三）遗传信息的贮存、传递与表达 2、氨基酸的两性电离、等电点是什么？ 答：氨基酸两性电离和等电点，氨基酸的结构特征为含有氨基和羧基。氨基可以接受质子而形成NH4+，具有碱性。羧基可释放质子而解成COO—，具有酸性。因此氨基酸具有两性解离的性质。在酸性溶液中，氨基酸易解离成带正电荷的阳离子，在碱性溶液中，易解成带负电的阴离子，因此氨基酸是两性电解质。当氨基酸解离成阴、阳离子趋势相等，净电荷为零时，此时溶液和PH值为氨基酸的等电点。 3、什么是肽键、蛋白质的一级结构？ 答：在蛋白质分子中，一个氨基酸的a羧基与另一个氨基酸的a氨基，通过脱去一分子的H2O所形成化学键（---CO—NH--- ）称为肽键。蛋白质肽链中的氨基酸排列顺序称为蛋白质一级结构。 4、维持蛋白质空间结构的化学键是什么？ 答：维持蛋白质高级结构的化学键主要是次级键，有氢键、离子键、疏水键、二硫键以及范德华引力。 5、蛋白质的功能有哪些？ 答：蛋白质在体内的多种生理功能可归纳为三方面： 1.构成和修补人体组织蛋白质是构成细胞、组织和器官的主要材料。 2.调节身体功能 3. 供给能量 6、蛋白质变性的概念及其本质是什么？ 答：天然蛋白质的严密结构在某些物理或化学因素作用下，其特定的空间结构被破坏，从而导致理化性质改变和生物学活性的丧失，如酶失去催化活力，激素丧失活性称之为蛋白质的变性作用。变性蛋白质只有空间构象的破坏，一般认为蛋白质变性本质是次级键，二硫键的破坏，并不涉及一级结构的变化。 7、酶的特点有哪些？ 答：1、酶具有极高的催化效率 2、酶对其底物具有较严格的选择性。 3、酶是蛋白质，酶促反应要求一定的PH、温度等温和的条件。 4、酶是生物体的组成部分，在体内不断进行新陈代谢。 8、名词解释：酶活性中心、必需基团、结合基团、催化基团 答：酶活性中心：对于不需要辅酶的酶来说，活性中心就是酶分子在三维结构上比较靠近的少数几个氨基酸残基或是这些残基上的某些基团，它们在一级结构上可能相距甚远，甚至位于不同的肽链上，通过肽链的盘绕、折叠而在空间构象上相互靠近；对于需要辅酶的酶来说，辅酶分子，或辅酶分子上的某一部分结构往往就是活性中心的组成部分。一般还认为活性中心有两个功能部位：第一个是结合部位，一定的底物靠此部位结合到酶分子上，第二个是催化部位，底物的键在此处被打断或形成新的键，从而发生一定的化学变化。 酶的分子中存在有许多功能基团例如，-nh2、-cooh、-sh、-oh等，活性中心是酶分子中能与底物特性异结合，并将底物转化为产物的部位。酶分子的功能团基团中，那些与酶活性密切相关的基团称做酶的必需基团。有些必需基团虽然在一级结构上可能相距很远，但在窨结构上彼此靠近，集中在一起形成且定窨构象的区域，能与底物特异的结合，并将底物转化为产物。这一区域称为酶的活性中心。但并不是这些基团都与酶活性有关。一般将与酶活性有关的基团称为酶的必需基团 构成酶活性中心的必需基团可分为两种，与底物结合的必需基团称为结合基团，促进底物发生化学变化的基团称为催化基团。活性中心中有的必需基团可同时具有这两方面的功能。还有些必需基团虽然不参加酶的活性中心的组成，但为维持酶活性中心应有的空间构象所必需，这些基团是酶的活性中心以外的必需基团 9、酶共价最常见的形式是什么？ 答：酶的共价修饰包括磷酸化与脱磷酸化、乙酰化与脱乙酰化、甲基化甩脱甲化、腺苷化与脱腺苷化，以及—SH与—S—S—的互变等。 10、酶促反应动力学中，温度对反应速度的影响是什么？ 一、名词解释 1、血液：血液中的葡萄糖称为血糖。 2、糖原合成与分解：由单糖合成糖原的过程称为糖原合成。 糖原分解成葡萄糖的过程称为糖原的分解。 3、糖异生：由非糖物质合成葡萄糖的过程叫糖异生。 4、有氧氧化：指糖、脂肪、蛋白质在氧的参与下分解为二氧化碳和水，同时释放大量能量，供二磷酸腺苷(ADP)再合成三磷酸腺苷（ATP）。 5、三羧酸循环（TAC循环）：由乙酰CoA和草酰乙酸缩合成有三个羧基的柠檬酸, 柠檬酸经一系列反应, 一再氧化脱羧, 经α酮戊二酸、琥珀酸, 再降解成草酰乙酸。而参与这一循环的丙酮酸的三个碳原子, 每循环一次, 仅用去一分子乙酰基中的二碳单位, 最后生成两 分子的CO2 , 并释放出大量的能量。反应部位在线粒体基质。 6、糖酵解：是指细胞在细胞质中分解葡萄糖生成丙酮酸的过程。（在供氧不足时，葡萄糖在胞液中分解成丙酮酸，丙酮酸再进一步还原乳酸。） 7、血脂：血中的脂类物质称为血脂。 8、血浆脂蛋白：指哺乳动物血浆(尤其是人)中的脂-蛋白质复合物。（脂类在血浆中的存在形式和转运形式） 9、脂肪动员：指在病理或饥饿条件下，储存在脂肪细胞中的脂肪，被脂肪酶逐步水解为游离脂酸（FFA）及甘油并释放入血以供其他组织氧化利用，该过程称为脂肪动员。 （补充知识：脂肪酶—催化甘油三酯水解的酶的统称。甘油三酯脂肪酶—脂肪分解的限速酶。）10、酮体：在肝脏中，脂肪酸的氧化很不完全，因而经常出现一些脂肪酸氧化分解的中间产物，这些中间产物是乙酰乙酸、β-羟基丁酸及丙酮，三者统称为酮体。（知识补充：酮体是脂肪分解的产物，而不是高血糖的产物。进食糖类物质也不会导致酮体增多。） 《生物化学》说课稿 各位领导、老师们，你们好！ 今天我要进行说课的内容是生物化学这门课程，首先，我对本门课程内容将从四个方面进行分析，说大纲、教材；说学情；说教学计划；说教法与教学手段。 1.说大纲和教材 1.1说大纲：本门课程以护理学为例子，大纲要求护理学的学习要求为掌握一定的生化基础知识，基本能应用基础生化知识解释常见的遗传疾病、能看懂简单的检验术语及缩写词等作为教学的要求，培养的是高职高专技术型专门人才。 1.2说教材的地位 本门课程现在教材存在种类繁多，版本较多，良莠不齐，教师难以选择好教材，有的教材质量差，水平低等问题，给教学工作带来了很大不便。因此选择陈明雄主编，我校教师参编的国家高职高专规划教材为教学用书，以王镜岩主编的《生物化学》；贾宏褆主编的八年制临床教材《生物化学》等用书为教师参考的材料，作为总的用书。 1.3说教材的作用 生物化学是研究人体化学组成及其代谢以及化学成分之间相互作用的学科，为重要的基础学科，是所有医药类专业必修的课程之一，因此地位比较突出，该课程的作用表现在：阐明人体物质组成、分子结构及其功能，为临床实践操作提供理论指导依据，提高医药卫生人才理论和实践水平，为学生持续发展打牢基础。 1.4说培养目标 知识目标：课程内容分掌握、熟悉和了解三个层次。要求学生重点掌握各生物大分子的结构及主要的代谢过程，相关的的基本理论知识及能够解释常见的遗传病机制。 能力目标：掌握重要的临床生化指标，具有生物化学实验的基本技能，能运用生化基础理论知识分析和解释各种实验现象及运用所学的知识在分子水平上探讨病因和发病机制。 素质目标：培养实事求是的工作作风，树立牢固专业素养，具有良好的思想品质、职业道德和为人类健康服务的奉献精神，具有健康的体魄和良好的心理素质 1.5说教材设计 《生物化学》，中国医药科技出版社出版，系我校教师参编的国家规划教材。编写思路以多年实践教学经验为指导，根据我校实际情况选择的符合高职高专学生学习。结构特点：继承并体现基本内容，具有适用性，重点难点分明，每章节增加趣味知识故事。 1.6课程时数时间分配与考核 理论教学时数为32学时，实验学时16学时，理论与实验比为2:1，理论考试占60%，实验占30%，平时成绩占10%。 2、说学情 2.1学生情况分析 我校3年制大专招收高中起点的学生，其中文科生缺乏化学知识，加之有些学生学习方法欠佳等，这些因素都制约着学习。总体情况欠佳，学生绝大多数勤奋好学,但护理专业在课程设计时缺乏部分医学基础学科学习,导致本学科的学习难度增大。此外学科与专业的联系紧密度也影响了学生的学习态度. 2.2心理状态分析 部分学生心理承受能力差，对应激刺激不知所措，新到一所大学从各方面都不太适应，独立学习和生活能力还存在一些问题。而医学本身涉及生理卫生知识，故对学生应进行科学全面的分析与引导，培养其形成健康、良好的心理素质。 2.2护理专业学生特点 学生以女生为主，课堂纪律好，学习积极性高，态度端正，因此整体学习氛围好 3．说教学计划 3.1生物化学与其他专业课程关系 生物化学等基础课程是专业核心课程的基础，对学生以后的可持续发展至关重要。 3.2教学设计理念 第一章核酸 名词解释 1.增色效应；DNA变性后，其紫外吸收值升高的现象。 2.分子杂交；在一定条件下，不同来源的单链核酸分子按碱基互补配对原则结 合在一起。 3.DNA变性；在一定的物理或化学因素作用下，核酸双螺旋结构中碱基之间的 氢键断裂，变成单链的过程。 4.DNA复性；在适当的条件下，两天彼此分开的单链重新缔合成为双螺旋结构 的过程。 5.Tm；热变性过程中光吸收达到最大吸收的一半时的温度。 填空题： 1. 核酸分子中糖环与碱基之间为核苷键，核苷与核苷之间通过 3ˋ-5ˋ磷酸二 脂键连接成多聚体。 2. DNA变性后，紫外吸收增加，粘度下降，浮力密度升高，生物活性丧失。 3. DNA双螺旋直径为2nm，每隔3.4nm上升一圈，相当于10个碱基对。 4. Z－DNA为左手螺旋。 5．维系DNA双螺旋结构稳定的力主要有氢键和碱基堆积力。 6．DNA双螺旋结构模型是Watson和Crick于1953年提出的。 选择题（在备选答案中选出1个或多个正确答案） 1、有关核酸的杂交A A．DNA变性的方法常用加热变性 B．相同来源的核酸才能通过变性而杂交 C．不同来源的核酸复性时，若全部或部分碱基互补就可以杂交 D．杂交可以发生在DNA与DNA之间，RNA与DNA，RNA与RNA之间 E．把待测DNA标记成探针进行杂交 2．DNA的复性速度与以下哪些有关ABCD A．温度B．分子内的重复序列C．变性DNA的起始浓度 D．以上全部3．某DNA分子中腺嘌呤的含量为15%，则胞嘧啶的含量应为D A．15% B．30% C．40% D．35% E．70% 4．DNA变性是指D A．分子中磷酸二酯键断裂B．多核苷酸链解聚 C．DNA分子由超螺旋→双螺旋D．互补碱基之间氢键断裂 E．DNA分子中碱基丢失 5．关于双螺旋结构学说的叙述哪一项是错误的BCD A．由两条反向平行的脱氧多核苷酸链组成 B．碱基在螺旋两侧，磷酸与脱氧核糖在外围 C．两条链间的碱基配对非常严格，A与T间形成三个氢键，G与C间形成两个氢键 D．碱基对平面垂直于中心轴，碱基对之间的作用力为范德华力 E．螺旋每转一圈包含10个碱基对 6．下列关于双链DNA碱基含量关系，哪一个是错误的AB A．A＝T，G＝C B．A＋T＝G＋C C．A＋G＝C＋T D．A＋C＝G ＋T 7．下列是几种DNA分子的碱基组成比例。哪一种的Tm值最高C A．A＋T＝15% B．G＋C＝25% C．G＋C＝40% D．A＋T＝80% 8．ATP分子中各组分的连接方式是：B A．R-A-P-P-P B．A-R-P-P-P C．P-A-R-P-P D．P-R-A-P-P 9．决定tRNA携带氨基酸特异性的关键部位是：E A．–XCCA3`末端 B．TψC环； C．DHU环 D．额外环 E．反密码子环 10．根据Watson-Crick模型，求得每一微米DNA双螺旋含核苷酸对的平均数为：D A．25400 B．2540 C．29411 D．2941 E．3505 11．构成多核苷酸链骨架的关键是：E A．2′3′-磷酸二酯键 B．2′4′-磷酸二酯键 C．2′5′-磷酸二酯键 D．3′4′-磷酸二酯键 E．3′5′-磷酸二酯键 12．真核细胞mRNA帽子结构最多见的是：B A．m7APPPNmPNmP B． m7GPPPNmPNmP C．m7UPPPNmPNmP D．m7CPPPNmPNmP E． m7TPPPNmPNmP 实验一蛋白质和氨基酸的呈色反应 一、目的要求 (1)学习几种常用的鉴定蛋白质和氨基酸的方法及其原理。 (2)学习几种鉴定特定氨基酸的特殊颜色反应及其原理。 二、原理 ㈠蛋白质和氨基酸鉴定常用方法 蛋白质所含有的某些氨基酸及其特殊结构，可以与某些试剂反应、生成有色物质。 1．双缩眠反应 当脲(即尿素)加热至l80℃时．两分子脲缩合，放出一分子氨而形成双缩脲(biuret)。 然后在碱性溶液中与铜离子(cu2+)结合生成复杂的紫红色化合物。这一呈色反应称为双缩脲反应。 紫红色铜双缩服复合物分子结构见下页图。 蛋白质或二肽以上的多肽分子中，含有多个与双缩脲结构相似的肽键，因此也有双缩脲反应。应当指出，含有—个CS—NH2、一CH2一NH2，一CRH—NH2，一CH2一NH2—CHNH2一CHOH-CH2NH2，-CHOH—CH2NH2等基团的物质，甚至过量的铵盐也干扰本实验。 2．Salkowski(1888)蛋白黄色反应 它是芳香族氨基酸，特别是有酪氨酸和色氨酸蛋白质所特有的呈色反应。苯丙氨酸和苯 反应很困难。皮肤、指甲和毛发等遇浓硝酸变黄，原因在此。 硝基苯衍生物呈黄色，在碱性溶液中，它进一步形成深橙色的硝醌酸钠。参考反应是： 3．茚三酮反应 蛋白质、多糖和各种氨基酸具有茚三酮反应。除无α—氨基的脯氨酸和羟脯氨酸呈黄色 外．其他氨基酸生成紫红色．最终为蓝色化合物。 三、器材与试剂 ㈠器材 ⒈试管及试管架⒉水浴锅⒊量筒⒋滴管⒌滤纸片⒍移液管 ㈡试剂和材料 ⒈10％NaOH溶液⒉1％CuSO4溶液⒊0.5％苯酚溶液⒋浓HNO3 ⒌卵清蛋白溶液（蛋清：水＝1︰20）⒍尿素⒎0.1％茚三酮乙醇溶液 四、操作步骤 1.双缩脲反应 （1）取一支干燥的试管，加入少量尿素，用微火加热使尿素熔化，待融化的尿素重又开始硬化时停止加热，此时尿素已缩合成双缩脲并放出氨（可由其嗅味辨别或见红色石蕊试纸变色）。试管冷却后，加入约1毫升10％氢氧化钠溶液，振荡使双缩脲溶解，再加入2滴1％硫酸铜溶液，混匀后观察有无紫色出现。 生物化学基本内容 学习方法 生物化学是是在分子水平上研究生物体的组成与结构、代谢及其调节的一门科学。其发展快、信息量丰富，有大量需要记忆的内容，因此学好它不是一件容易的事情。下面就如何学好生物化学这门课程谈一谈自己的浅见，希望能对学生们有所帮助。 1、选择好教材和参考书 目前市场上有各种各样的生物化学教材和一些参考书，如何选择适合自己的教材和参考书对于培养自己的学习兴趣，学好本学科十分重要。我个人认为应该准备三本教材和一本习题集：一本是简单的版本，便于理解和自学。如南京大学由郑集等编写的《普通生物化学》；一本是高级的版本，如北京大学王镜岩等编著的《生物化学》，阅读此类教科书便于对各章内容全面和深入的掌握；第三本应该是一本英文的原版教材，如DonaldVoet编著的《FundamentalsofBiochemistry》和ChristopheK.Mathews编写的《Biochemistry》。英文版教材的特点是新、印刷精美，图表多为彩图，通常还有配套的多媒体光盘，方便你自学。阅读一本好的英文生化教材，不仅对提高自己的专业英语水平，而且对理解各章节的内容，学好本学科是非常有帮助。 2、由表及里，循序渐进，课前预习，课后复习 根据研究内容，本课程可分为以下几部分：①重要生物分子的结构和功能：着重介绍蛋白质、核酸、酶、维生素等的组成、结构与功能。重点阐述生物分子具有哪些基本的结构?哪些重要的理化性质?以及结构与功能有什么关系等问题，同时要随时将它们进行比较。这样既便于理解，也有利于记忆。②物质代谢及其调节：主要介绍糖代谢、脂类代谢、能量代谢、氨基酸代谢、核昔酸代谢、以及各种物质代谢的联系和调节规律。此部分内容是传统生物化学的核心内容。学习这部分内容时，应注重学习各种物质代谢的基本途径，特别是糖代谢途径、三羧酸循环途径、糖异生途径和酮体代谢途径；各代谢途径的关键酶及生理意义；各代谢途径的主要调节环节及相互联系；代谢异常与临床疾病的关系等问题。③分子遗传学基础：重点介绍了DNA复制，DNA转录和翻译。学习这部分内容时，应重点学习复制、转录和翻译的基本过程，并从必要条件、所需酶蛋白和特点等方面对三个过程进行比较，在理顺本课程的基本框架后，就应全面、系统、准确地掌握教材的基本内容，并且找出共性，抓住规律。 3、学会做笔记 首先有一点必须强调，上课时学生的主要任务时是听老师讲课而不是做笔记，因此在课堂上要集中精力听讲，一些不清楚的内容和重要的内容可以笔录下来，以便课后复习和向老师求教。当然，条件好的同学可以买来录音设备，将老师的上课内容录下来，以供课后消化。另外，老师的讲稿大都做成了幻灯片，学生可从老师那里得到拷贝。 4、懂得记忆法 学习生物化学时，学生反映最多的问题是记不住学过的内容。关于此问题我的建议是：首先分清楚那些需要记忆，那些根本就不需要记忆。如氨基酸的三字母和单字母符号是需要记的，而许多生物分子的结构式并不需要记；其次明白理解是记忆之母，因此对各章内容，必须先对有关原理理解透，然后再去记忆；第三，记忆要讲究技巧，多想想方法。如关于必需氨基酸的记忆，可以将高等动物10种必需氨基酸的首写字母拼写成一句话：Tip MTV hall(需付小费的MTV厅)。 5、勤于动手，联系实际 这是由“学懂”通向“会做”的桥梁和提高考生在考试中的实践能力的重要保证。平时多做习题，多做实验，是你掌握本学科，取得比较理想的考试成绩的一个很重要的保证。 5、充分利用网络资源生物化学复习资料
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