生物化学原理(1)
生物化学原理
生物化学原理生物化学是研究生物体内分子结构、分子功能和分子相互作用的一门学科。
它涉及到生物体内的化学反应、代谢途径、遗传信息的传递和表达等方面，是生物学和化学的交叉学科。
生物化学原理是生物化学这门学科的基础，它对于我们理解生命现象、探索生物体内的分子机制具有重要意义。
首先，我们来谈谈生物大分子的结构和功能。
生物大分子主要包括蛋白质、核酸、多糖和脂类等，它们在生物体内扮演着重要的角色。
蛋白质是生命活动的基本物质，它们构成了细胞的骨架、参与了生物体内的代谢过程、传递了遗传信息等多种功能。
核酸是生物体内的遗传物质，它们携带了生物体的遗传信息，指导了生物体的生长发育和代谢活动。
多糖和脂类则在细胞膜的构建和维护、能量储存和释放等方面发挥着重要作用。
了解生物大分子的结构和功能，有助于我们理解生物体内的生命活动。
其次，我们要了解生物体内的代谢途径。
生物体内的代谢是一系列复杂的化学反应过程，包括物质的合成、分解和能量的转化等。
这些代谢途径对于维持生物体内稳定的内环境和提供生命活动所需的能量和物质具有重要意义。
例如，糖类代谢途径是维持生物体内能量平衡的重要途径，它包括糖原的合成和分解、糖类的氧化过程等；脂类代谢途径则涉及到脂肪的合成、分解和氧化等过程；蛋白质代谢途径包括蛋白质的合成、降解和氨基酸的转化等。
了解这些代谢途径，有助于我们理解生物体内的能量来源和物质转化过程。
最后，我们要了解生物体内的遗传信息的传递和表达。
生物体内的遗传信息是以DNA为载体的，它通过DNA复制、转录和翻译等过程进行传递和表达。
DNA复制是指DNA分子在细胞分裂过程中复制自身，确保每个细胞都能获得完整的遗传信息；转录是指DNA分子转录成mRNA分子，将遗传信息传递到细胞质中；翻译是指mRNA 分子在核糖体上被翻译成蛋白质，实现遗传信息的表达。
了解这些过程，有助于我们理解生物体内遗传信息的传递和表达机制。
综上所述，生物化学原理是生物化学这门学科的基础，它对于我们理解生命现象、探索生物体内的分子机制具有重要意义。
基础生物化学原理(一)
基础生物化学原理(一)基础生物化学1. 生物化学概述•生物化学的定义•生物化学的研究对象•生物化学在生物学中的作用2. 生物大分子•蛋白质–蛋白质的组成–蛋白质的结构层次–蛋白质的功能•碳水化合物–糖类的分类–糖类的结构–糖类的功能•脂类–脂类的分类–脂类的结构–脂类的功能•核酸–DNA和RNA的结构差异–DNA的双螺旋结构–DNA和RNA的功能3. 酶及其调控•酶的定义和特性•酶的命名规则•酶的作用机制•酶的调控方式4. 代谢途径•糖代谢–糖的吸收与分解–糖的储存与合成•脂代谢–脂类的消化与吸收–脂类的合成与降解•氨基酸代谢–氨基酸的降解与氨基酸转运–氨基酸的合成与转化5. 能量转化•ATP的生成与利用•基础代谢率与能量平衡•细胞色素系统与电子传递链6. 生物化学在生命科学中的应用•生物信息学与基因组学•蛋白质工程与酶工程•药物研发与化学生物学以上是对于基础生物化学的一个简要概括，可以帮助读者初步了解生物化学对于生命科学的重要性和应用。
随着科学技术的不断进步，对于生物化学的研究也在不断深入，为解开生命奥秘探索出更多未知提供了基础。
7. 生物化学研究的重要原理7.1 元素与化学键•生物体中的元素•化学键的类型•共价键的特点和形成•离子键和氢键的特点和形成7.2 pH和酸碱平衡•pH的定义和计算•酸碱反应的特点•pH在生物体内的重要性•缓冲溶液的作用7.3 酶动力学和速率常数•反应速率的定义•酶的特性对反应速率的影响•酶动力学方程的推导•酶催化过程中的速率常数7.4 自发反应和平衡常数•自发反应的定义和条件•平衡常数的定义和计算•平衡常数对反应方向的影响•平衡常数与酶催化反应的关系8. 生物化学实验方法8.1 蛋白质分析•SDS-PAGE凝胶电泳•Western blotting•质谱分析8.2 DNA和RNA分析•PCR反应•凝胶电泳•基因测序技术8.3 酶活性测定•颜色反应法•荧光法•放射性同位素法通过以上的文章结构，读者可以逐步了解基础生物化学的相关原理和实验方法。
2019生物竞赛-生物化学-15糖类-杨荣武《生物化学原理(一)》
生物竞赛-生物化学原理（结构生物化学）-南京大学杨荣武
单糖的环状结构与异头体
醇羟基很容易与醛或酮形成半缩醛或半缩酮。 直链的单糖分子在分子内也能够发生类似的反应，形成 环状结构，其中醛糖环化形成环式半缩醛，酮糖环化形 成环式半缩酮。 在单糖由直链变成环状结构以后，原来的羰基C便成为 一个新手性中心，从而产生α和β两种异构体。这种在半 缩醛C上形成的差向异构体称为异头体，新出现的手性C 称为异头体C。半缩醛羟基与编号最高的手性C原子上的 羟基具有相同取向的异头体称为α异头体，反之就称为β 异头体。由于β异头体比α异头体稳定，因此在葡萄糖溶 液之中，β-D-葡萄糖要比α-D-葡萄糖多。
生物竞赛-生物化学原理（结构生物化学）-南京大学杨荣武
生物竞赛-生物化学原理（结构生物化学）-南京大学杨荣武
单糖的构象
以葡萄糖为例，其半缩醛环上的C-O-C键角为 111º ，与环己烷的键角（109º ）相近，故葡萄糖 的吡喃环和环己烷环相似，也有椅式构象和船式 构象，其中椅式构象使各单键的扭张强度降低到 最小因而较稳定。在两种椅式结构之中，I型上的 -OH和-CH2OH这两种较大的基团均为平伏键，所 以在热力学上I型比II型稳定。
生物竞赛-生物化学原理（结构生物化学）-南京大学杨荣武
二羟丙酮和甘油醛的Fischer投影结构式
生物竞赛-生物化学原理（结构生物化学）-南京大学杨荣武
果糖的对应异构体
生物竞赛-生物化学原理（结构生物化学）-南京大学杨荣武
更多的立体化学
在各种旋光异构体之中，互为镜像的一对异构体称 为对映异构体； 一个或一个以上的手性C原子构型相反，但并不呈镜 像关系的一对异构体称为非对映异构体； 只有一个手性C原子的构型不同的一对异构体称为差 向异构体，如D-葡萄糖与D-甘露糖，D-葡萄糖与D半乳糖就互为差向异构体。
生物竞赛生物化学05核苷酸杨荣武《生物化学原理(一)》(17张PPT)
核苷
核苷是由戊糖和碱基通过β-N糖苷键形成的糖苷。核苷中的戊糖 有D-核糖和2-脱氧-D-核糖两种，它们都以呋喃型环状结构存在。 前者形成核糖核苷，后者形成脱氧核苷。核苷中的糖苷键由戊糖 的异头体C原子与嘧啶碱基的N1或嘌呤碱基N9形成。为了避免碱 基环上原子的编号与呋喃糖环上原子编号混淆，在呋喃环上各原 子编号的阿拉伯数字后需加“′”.
生物竞赛-生物化学原理（结构生物化学）-南京大学杨荣武
常见的核糖核苷酸的化学结构
生物竞赛-生物化学原理（结构生物化学）-南京大学杨荣武
AMP、ADP和ATP
生物竞赛-生物化学原理（结构生物化学）-南京大学杨荣武
环核苷酸的化学结构
生物竞赛-生物化学原理（结构生物化学）-南京大学杨荣武
核苷酸的生物功能
n You have to believe in yourself. That's the secret of success. 人必须相信自己，这是成功的秘诀。
n
生物竞赛-生物化学原理（结构生物化学）-南京大学杨荣武
碱基的性质
碱基几乎不溶于水，这与其芳香族的杂 环结构有关。
互变异构 酸碱解离 强烈的紫外吸收，其最大吸收值在
在核苷中，碱基在糖苷键上的旋转受到空间位阻的限制。结果核 苷和核苷酸能以顺式和反式两种构象存在。顺式核苷的碱基与戊 糖环在同一个方向，反式核苷的碱基与戊糖环在相反的方向。
由于嘧啶环O2和戊糖环C5′之间的空间位阻，嘧啶核苷通常为反 式构象。嘌呤核苷可采取两种构象。自由的嘌呤核苷（特别是鸟 苷）更容易形成顺式构象，但是，DNA和RNA螺旋中的嘌呤核苷 主要为反式构象。
① 能量货币，通常是ATP，有时使用UTP（糖原合成）、 CTP（磷脂合成）和GTP（蛋白质合成）；
生物化学的基本原理和概念
生物化学的基本原理和概念生物化学作为一门重要的学科，研究生物体内发生的化学反应以及与生命现象相关的化学物质。
本文将介绍生物化学的基本原理和概念，帮助读者了解生物化学的核心内容。
一、1. 生物分子：生物体内的化学物质主要由生物分子构成，包括碳水化合物、脂质、蛋白质和核酸等。
这些生物分子在细胞内发挥关键作用，参与能量代谢、信号传导、遗传信息传递等生命过程。
2. 元素组成：生物体内的化学物质主要由碳、氢、氧、氮、磷和硫组成，其中碳是构成生物分子的主要元素，氢和氧则构成了水分子，是维持生命活动所必需的。
3. 酶的作用：酶是生物体内催化化学反应的蛋白质。
通过调节反应速度和降低反应能垒，酶能高效地促进生物体内的代谢反应，保持生命活动的正常进行。
4. 代谢过程：生物体内的代谢包括两个基本过程，即合成代谢和分解代谢。
合成代谢将小分子合成为大分子，储存能量和构建细胞结构；分解代谢将大分子分解成小分子，释放能量和废物。
5. 能量转化：能量是维持生命活动所必需的，生物体内主要通过化学反应将化学能转化为细胞能。
最常见的能量转化过程是通过细胞呼吸将葡萄糖氧化生成二氧化碳和水，并释放出大量能量。
6. 遗传信息传递：遗传信息是通过生物分子的序列编码的，主要是由DNA分子储存。
生物体内的核酸（DNA和RNA）通过基因组成的方式传递和维持遗传信息，同时参与蛋白质的合成过程。
7. 蛋白质的结构和功能：蛋白质是生物体内功能最为多样的生物分子，具有催化反应、传递信号、提供结构支持等多种功能。
蛋白质的活性和功能主要由其三维结构决定，同时受到体内环境的调控。
8. 线粒体和叶绿体：线粒体是细胞内的能量工厂，通过细胞呼吸产生ATP等能量物质。
叶绿体是植物细胞中的特殊细胞器，通过光合作用将光能转化为化学能，合成有机物和释放氧气。
9. pH值和缓冲系统：生物体内的酸碱平衡是维持正常生命活动的重要因素。
pH值表示溶液的酸碱程度，缓冲系统则能够稳定细胞内外的pH值，保持适宜的生化环境。
生物化学的基本原理与研究方法
生物化学的基本原理与研究方法生物化学是研究生物体内化学成分和化学过程的一门学科。
它融合了生物学和化学的理论和技术，通过揭示生物体内的化学反应和分子相互作用来深化对生命本质的理解。
在这篇文章中，我们将探讨生物化学的基本原理和研究方法。
一、生物化学的基本原理生物体内的化学过程受到各种生物分子的参与和调控。
这些分子包括蛋白质、核酸、糖类和脂类等。
生物化学的基本原理主要涉及以下几个方面：1. 生物大分子的结构和功能：蛋白质是生物体内最重要的大分子之一，它在生物体内担任多种功能，如酶的催化活性、结构支持和信号传导等。
核酸是遗传信息的存储和传递介质，它们通过DNA和RNA 的序列编码着生物体内的遗传信息。
糖类和脂类则在细胞膜的结构和能量代谢中发挥重要作用。
2. 生物体内化学反应的动力学：生物体内的化学反应受到温度、酸碱度和化学平衡等因素的影响。
生物体内的化学反应速率往往由酶的催化作用决定。
酶是一类具有高度专一性和效率的蛋白质，它们通过降低反应的活化能来加速化学反应的进行。
3. 生物体内的能量转化：生物体内的能量转化涉及到各种能量分子的生成和利用。
在细胞呼吸过程中，有机物被氧化释放能量，并最终转化为三磷酸腺苷（ATP）。
ATP是细胞内最重要的能量储存和传递分子，它能够供给细胞进行各种活动，如肌肉收缩、物质运输和细胞分裂等。
二、生物化学的研究方法生物化学的研究方法主要包括以下几个方面：1. 分离与纯化：通过分离与纯化方法，可以从生物体内提取目标分子，并去除其他干扰物质。
常用的技术包括离心、电泳和层析等。
2. 光谱学方法：光谱学方法可以研究生物大分子的结构和特性。
例如，红外光谱可以用来分析蛋白质的二级结构，核磁共振可以用来解析分子之间的相互作用。
3. 活体实验：活体实验可以在活体系统中研究生物分子的功能和相互作用。
常用的实验方法包括酶动力学、荧光标记和免疫共沉淀等。
4. 基因工程技术：通过基因工程技术，可以对生物分子进行基因操作和蛋白质表达。
2019生物竞赛-生物化学-15糖类-杨荣武《生物化学原理(一)》(59张PPT)全文
第十五章 糖类
提纲
一、单糖 单糖的命名和缩写 单糖的旋光异构 单糖的环状结构和异头物 单糖的构象 单糖的衍生物 单糖的性质 几种生化上重要的单糖 二、寡糖 三、多糖 贮能多糖 结构多糖 糖缀合物
糖类的命名
糖类也称为碳水化合物，是指多羟基醛或多羟基酮以及它们的缩合物和某些衍生物。含有醛基的糖称为醛糖，含有酮基的糖称为酮糖。根据聚合度的不同，糖类可以分为单糖、寡糖和多糖。
葡萄糖的椅式构象和船式构象
单糖的衍生物
在特定的酶催化下，单糖在体内可进行各种修饰反应而形成一系列衍生物。常见的衍生物包括：氨基糖；氧化糖；脱氧糖；糖醇；糖苷。
单糖的反应性质
D-葡萄糖和D-半乳糖的变旋
酮糖和醛糖的互变
葡萄糖的还原
碱性条件的弱氧化
强酸对糖类的氧化
葡萄糖在酶催化下的氧化
直链淀粉和支链淀粉的化学结构
淀粉的碘反应
右旋糖酐
是一种主要以α-1,6糖苷键相连的分支多糖，通常存在于酵母和细菌中，其重复的二糖单位主要是异麦芽糖，分支点可能是1→2,1→3或1→4糖苷键。生长在牙齿表面的细菌产生的右旋糖酐是牙菌斑或菌斑的重要成分。细菌产生的右旋糖酐经常在实验室中被用作层析柱的支持介质.
常见二糖的名称和结构
多糖
由多个单糖分子缩合而成，其中由相同的单糖分子组成的多糖称为同多糖，含有不同种单糖单位的多糖称为杂多糖。多糖中最常见的单糖是D-葡萄糖，某些单糖的衍生物也出现在某些多糖分子之中。 单糖单位之间的连接方式即糖苷键的类型直接与多糖的机械强度和溶解性质有关。往往以α-1,4糖苷键相连的多糖比较软，在水里有一定的溶解度，而以β-1,4糖苷键相连的多糖比较硬，不溶于水。 与蛋白质不同，组成多糖的单糖单位的数目不是固定的，因此，多糖无确定的相对分子质量。与单糖相比，多糖无变旋现象和还原性，无甜味。 按照功能的不同，多糖可分为贮能多糖和结构多糖
举例说明生物化学在日常生活和临床工作中的应用及原理(一)
举例说明生物化学在日常生活和临床工作中的应用及原理(一)生物化学在日常生活和临床工作中的应用及原理解释概述生物化学是研究生物系统中化学反应和生物分子的结构与功能之间关系的学科。
在日常生活和临床工作中，生物化学发挥着重要的作用，以下将逐步解释其应用及相关原理。
食物消化与代谢•生物化学原理：食物中的大分子(如碳水化合物、脂类和蛋白质)需要通过消化酶分解为小分子以被人体吸收和利用。
•应用举例：饮食中的蛋白质被胃酶和胰酶分解成氨基酸进行吸收，之后通过生物化学反应，在身体中转化为能量或合成新的蛋白质。
DNA与基因表达•生物化学原理：DNA是生物体内遗传信息的基础，基因在DNA序列中编码着特定的功能蛋白质，基因表达则是基因信息被转录和翻译为蛋白质的过程。
•应用举例：生物化学技术如PCR可以扩增特定基因片段，而基因工程技术应用于转基因植物和基因治疗则是利用生物化学原理实现对基因的操作和调控。
药物代谢与药效•生物化学原理：药物在体内需要经历代谢过程，包括药物的吸收、分布、代谢和排泄，药物代谢的相关酶作用是影响药物疗效和副作用的重要因素。
•应用举例：临床上通过研究药物的代谢途径和代谢产物，可以评估药物的安全性、剂量和副作用风险，并根据患者个体差异进行个体化用药。
诊断与检测•生物化学原理：生物标志物可以在体液和组织中检测出来，其变化可以作为疾病的诊断和监测依据。
生物化学技术如酶联免疫吸附测定（ELISA）和聚合酶链反应（PCR）在诊断和检测中得到广泛应用。
•应用举例：例如，通过检测血液中乳酸脱氢酶（LDH）的水平，可以判断组织损伤或某些癌症的存在，这是通过观察特定生物标志物的生物化学变化来进行诊断的。
蛋白质与酶的研究•生物化学原理：蛋白质是生物体内最重要的分子之一，它们参与几乎所有的生命过程。
酶作为生物催化剂对生物化学反应起关键作用。
•应用举例：对于新药的开发和酶的研究，可以利用生物化学技术如质谱分析和晶体学研究蛋白质的结构和功能，以及针对特定酶的抑制剂的设计与筛选。
生物化学技术的原理和应用
生物化学技术的原理和应用生物化学技术是一种利用生物学和化学的知识，通过生物体的化学反应实现的技术。
在研究、生产和医学等诸多领域都有广泛的应用。
本篇文章将会围绕着生物化学技术的原理和相关应用进行讨论。
一、基本原理1.1 生物化学反应的基本原理生物化学反应指的是在生物体内发生的化学反应，其基本原理是利用生物体内的分子，通过不同的化学反应进行转化。
其中，主要包括蛋白质、核酸和糖类等关键分子。
在此过程中，许多关键的酶类和辅因子等也起着重要作用。
1.2 分子生物学的基本原理分子生物学是生物化学技术的基础，其基本原理是研究生物体内分子的结构、功能和相互关系。
其主要研究对象包括DNA、RNA、蛋白质等。
在此过程中，分子生物学的很多技术，如PCR、基因克隆等技术，也在生物化学技术中得到了广泛的应用。
1.3 细胞生物学的基本原理细胞生物学是生物化学技术的另一个基础领域，其研究对象是生物体内的细胞结构、功能和相互关系。
在此过程中，许多关键技术，如细胞培养、细胞分离等也得到了广泛应用。
二、常用生物化学技术2.1 PCR技术PCR技术是一种基于DNA分子生物学原理的检验技术，其主要应用于DNA分子的复制和扩增。
在此过程中，利用适当的DNA引物和合适反应条件，能够扩增目标DNA方法，其应用广泛，并成为现今分子生物学和基因工程领域不可或缺的技术。
2.2 基因克隆技术基因克隆技术是利用分子生物学的技术，将外源基因克隆到目标系统中，从而实现基因的表达或研究。
在此过程中，需要利用大量的技术手段，如PCR扩增、限制性酶切、连接等，互相配合，最终实现基因的克隆。
其应用涉及生物工程、医学、农业等多个领域。
2.3 蛋白质工程技术蛋白质工程技术是利用生物化学反应和基因工程的技术，通过改变方法的结构或序列，用于生产一些新的或具有特殊功能的蛋白质。
在此过程中，利用合适的基因序列、关键辅因子等条件，能够将基因转化为蛋白质，并实现蛋白质的改变。
其应用范围广泛，如药物、饲料、工业等。
生物化学的基本原理
生物化学的基本原理生物化学是生物科学中的一个重要分支，它研究生物体内发生的化学反应和生物分子的组成、结构及功能。
生物化学的基本原理包括生物分子的组成、化学反应和生物分子的功能。
本文将详细介绍生物化学的基本原理。
1. 生物分子的组成生物分子是构成生物体的基本单位，主要包括蛋白质、核酸、碳水化合物和脂类等。
蛋白质是生物体内最重要的分子，由氨基酸组成，可通过肽键形成多肽链或蛋白质。
核酸是DNA和RNA的主要组成部分，由核苷酸构成。
碳水化合物包括单糖、双糖和多糖，是生物体内的重要能量来源。
脂类主要包括甘油三酯、磷脂和固醇，是构成生物膜的重要成分。
2. 化学反应生物体内的化学反应主要包括代谢反应和能量转化反应。
代谢反应是生物体内物质的合成、降解和转化过程，一般分为合成代谢（合成复杂分子）和降解代谢（分解复杂分子释放能量）。
能量转化反应是指生物体内能量的转化过程，主要通过细胞呼吸和光合作用实现。
细胞呼吸将有机物氧化为二氧化碳和水，释放能量；光合作用利用光能将二氧化碳和水转化为有机物，同时释放氧气。
3. 生物分子的功能生物分子的功能多种多样，蛋白质是最为重要的功能分子。
蛋白质可以作为酶催化生物体内的化学反应，参与代谢过程；还可以作为结构蛋白构成细胞和组织的骨架。
核酸是存储和传递遗传信息的分子，DNA携带个体的遗传信息，RNA在蛋白质合成中起到中转的作用。
碳水化合物是生物体内的能量来源，同时也参与细胞信号传导和细胞识别。
脂类主要构成细胞膜，维持细胞结构的完整性。
总结：生物化学的基本原理涉及生物分子的组成、化学反应和生物分子的功能。
通过研究生物化学的基本原理，我们可以更好地理解生物体内化学反应的发生和生物分子的功能。
生物化学的研究对于推动生物科学的发展和人类健康具有重要意义。
以上就是生物化学的基本原理的文章内容，希望对您有所帮助。
《生物化学原理》张洪渊主编 课后习题及答案(一)
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1、如何理解水在生命世界中的重要性？ 解答：
总体说来，水起着生命的介质和连续统一体的作用：水分子本身参于了许多生物化学过 程；水在生物体内的存在影响着生物分子之间的相互关系，包括物质的溶解性以及与水分子 间的行为关系。其中重要的一点是，由水分子解离产生的H＋和OH－是生物化学反应的基础： 生物分子具有众多的可作为酸或碱的功能基团（例如氨基和羧基），这些分子影响液态（水） 介质的pH，同时，它们的结构特点以及反应性质也会受到环境pH的影响。
化学结构式。
10. 一种纯的含钼蛋白质，用 1cm 的比色杯测定其消光系数ε0.1%280。该蛋白质每毫升浓溶液
含有 10.56ugMo。1：50 稀释该浓溶液后 A280 为 0.375，计算该蛋白质的最小相对分子量
（Mo 的相对原子质量为 95.94）。
11. 1.0mg 某蛋白质样品进行氨基酸分析后得到 58.1ug 的亮氨酸和 36.2ug 的色氨酸计算该
2.每个氨基酸可解离基团的 pKa 在生化书中可以查到（也可根据酸碱滴定曲线确定）， 氨基酸的净电荷为零时溶液的 pH（即等电点，pI）在滴定曲线上位于两个相应基团 pKa 之 间的中点，在这两个 pKa 点上，它们的净电荷分别是+0.5 和-0.5。因此：（1）根据谷氨酸
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当然，自然界中也存在非水相的生命过程，但这些过程往往同水相的生命过程相互依存。 相对而言，完全脱离水而进行的自然发生的生物化学过程是非常少的。
2、如何理解细胞是生命活动的基本单位？ 解答：
细胞是生命的单位，是唯一能展现生命特征的最小实体。细胞分为真核生物细胞和原核 生物细胞两种类型。细胞之所以是生命活动的基本单位，是由于其具有四个性质：（1）细胞 是构成有机体的基本单位；（2）细胞是代谢和功能的基本单位；（3）细胞是有机体生长、发 育的基础（基本要素）；（4）细胞是遗传的基本单位。病毒虽然是无细胞生命，但其只有寄 居在宿主（细胞形态的生命）中才能进行生命活动。细胞的这种性质对于我们学习生物化学 很重要，在以后的学习中，我们会越来越深刻地认识到，生命的化学便是生活着的细胞中的 动态的事件集合，正如著名细胞生物学家 E. B. Wilson 的论断——“每一个生命科学的关键 都必需在细胞中寻找”。
生物化学原理
生物化学原理
生物化学原理是研究生物体内化学反应和分子机制的科学领域。
它涉及了生命活动的各个方面，包括代谢、能量转化、蛋白质合成和折叠、酶催化、核酸复制和修复等等。
在生物化学中，有许多重要的原理和概念。
其中之一是中心法则，也被称为中心法则。
该原理指出，在绝大多数生物体内，能量的转化是通过氧化还原反应来实现的。
这是因为氧分子是最好的氧化剂，可以从有机化合物中获得电子，并与还原剂反应，产生水和二氧化碳。
这种氧化还原反应可以产生大量的能量，用于维持生命活动。
另一个重要的概念是酶的作用。
酶是生物体内参与化学反应的蛋白质分子。
它们具有催化作用，可以加速化学反应的速率，而不改变反应的热力学性质。
酶的催化作用是通过降低反应的活化能来实现的，从而使反应更容易发生。
酶与底物之间的相互作用是高度特异的，这意味着酶能够选择性地与特定的底物结合，并催化其转化为产物。
生物体内的许多化学反应也依赖于维生素和矿物质等辅助因子。
这些辅助因子可以作为酶的辅助剂或辅酶，与酶一起协同催化化学反应。
维生素和矿物质的缺乏会导致许多代谢障碍和疾病。
此外，生物化学研究还涉及到蛋白质的合成和折叠机制，以及核酸的复制和修复等过程。
这些过程是维持生命活动所必需的，并且与遗传信息的传递和维持密切相关。
总的来说，生物化学原理的研究对于理解生命的起源、发展和功能具有重要意义。
通过对生物体内化学反应和分子机制的深入研究，我们可以揭示生命活动的奥秘，并为健康和医学领域提供新的治疗方法和策略。
2019生物竞赛-生物化学-13酶的应用及研究方法-杨荣武《生物化学原理(一)》
生物竞赛-生物化学原理（结构生物化学）-南京大学杨荣武
酶的活力
酶活力（enzyme activity）也称为酶活性，是指酶的催化 能力。 酶活力单位的定义：1个U是指在最适条件下每分钟催化1 微摩尔底物转化的酶量,或者1个katal（kat）被定义为每秒 钟催化1分子底物转化的酶量（1 kat = 6×107U， 1U=16.67×10-9kat）。 比活性或比活力（specific activity）来表示，它是指单位 重量（通常是每毫克）酶所含有的活力单位数
酶纯化表示例
生物竞赛-生物化学原理（结构生物化学）-南京大学杨荣武
固定化酶
是指将一种可溶性酶与不溶性的有机或无机基质结 合，或者将其包埋到特殊的具有选择透过性的膜内， 从而提高酶的稳定性、便于重复和持续使用。与可 溶性酶相比，固定化酶具有方便、经济和稳定等优 点。
生物竞赛-生物化学原理（结构生物化学）-南京大学杨原理（结构生物化学）-南京大学杨荣武
酶纯化表（purification table）
① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ 酶溶液体积（ml） 酶溶液蛋白质含量（mg/ml） 酶溶液活性（U/ml） 酶总量或酶总活性（U）=酶活力（U/ml）×体积（ml） 比活性（U/mg）=酶活力（U/ml）/蛋白质量（mg/ml） 总蛋白（mg）=酶溶液蛋白质含量（mg/ml）×体积（ml） 得率（%）=每一步纯化后的酶总量/每一步纯化之前的酶总 量×100%； ⑧ 纯化倍数（purification factor）=每一步纯化后的酶比活性/每 一步纯化之前的酶比活性。
衍生于葡萄球菌核酸酶的蛋白质/核酸杂交酶
生物竞赛-生物化学原理（结构生物化学）-南京大学杨荣武
生物竞赛-生物化学原理（结构生物化学）-南京大学杨荣武
举例说明生物化学在日常生活中的应用及原理(一)
举例说明生物化学在日常生活中的应用及原理(一)生物化学在日常生活中的应用1. 食物的味道和颜色•生物化学原理：食物中的化学物质会与味蕾相互作用，产生不同的味道。
同时，食物中的色素也会通过生物化学反应影响食物的颜色。
•应用示例：–糖分解产生的焦糖味道，如糖和面粉烘烤时产生的香气。
–氨基酸的酸碱性质和结构可导致苦味、酸味等不同的食物口感。
–蔬菜中的叶绿素在烹饪过程中发生反应，使蔬菜变色。
2. 药物的作用机制•生物化学原理：药物通过与生物体内的分子相互作用，影响生物系统的功能。
•应用示例：–抗生素通过干扰细菌生物化学过程，如抑制细菌合成细胞壁的酶，达到杀菌的作用。
–镇痛药通过影响神经细胞中的生物化学反应，减轻疼痛感觉。
3. 遗传疾病的诊断与治疗•生物化学原理：遗传疾病是由基因突变引起的，这些突变会导致生物化学反应异常。
•应用示例：–通过检测DNA序列中的突变，可以确定某些遗传疾病的诊断。
例如，基因突变导致的先天性代谢病。
–针对特定遗传疾病，可以设计药物或基因治疗，修复或替代异常的生物化学反应。
4. 环境保护与污染处理•生物化学原理：生物体通过代谢产物分解和再利用，从而参与环境的生物化学循环。
•应用示例：–污水处理中利用微生物的生物化学反应将有机污染物转化为无害的物质。
–生物菌剂通过生物化学反应分解有害物质，促进土壤修复。
5. 蛋白质在食品加工中的应用•生物化学原理：蛋白质是食物中重要的营养成分，在食品加工中起到多种功能。
•应用示例：–蛋白质的凝固作用用于制作豆腐、奶酪等食品。
–酶是一种特殊的蛋白质，在面包、酒等食品发酵过程中起到催化作用。
6. 植物的生长与光合作用•生物化学原理：植物通过光合作用将光能转化为化学能，并利用生物化学反应合成有机物质。
•应用示例：–光合作用是植物生长的基础，通过提供光线和二氧化碳，可以促进植物生长。
–植物的光合作用可以吸收空气中的二氧化碳，起到净化空气的作用。
通过以上例子，我们可以看到生物化学在日常生活中的广泛应用。
2019生物竞赛生物化学09酶动力学杨荣武《生物化学原理(一)》(39张PPT)
几种酶的动力学参数
米氏方程的双重性
当底物浓度很低的情况下，即[S]<<Km，米氏方程可转 变为：
这时反应速率与底物浓度成正比，符合一级动力学； 当底物浓度很高的情况下，即[S]>>Km，米氏方程可转
四、别构酶的动力学
1. 别构酶的性质 2. S 形曲线和Hill 方程 3. Hill 作图 4. 协同性的优点
影响酶促反应的因素
酶促反应速率和反应类型 酶反应速率与非酶促反应一样，一般都是以单位时间 内，底物或产物浓度的变化值来表示。
影响酶促反应速率的因素 影响酶促反应速率的主要因素包括：酶浓度、底物浓 度、反应温度、反应介质的pH和离子强度以及有无抑 制剂的存在等。
最后，米氏方程可重写成：
解读米氏方程
1. 解读米氏常数Km
Km是酶反应初速率为Vmax一半时底物的浓度。在一定条件下，可以使用 它来表示酶与底物的亲和力。一个酶的Km越大，意味着该酶与底物的亲 和力越低；反之，Km越小，该酶与底物的亲和力越高。 Km可以帮助判断体内一个可逆反应进行的方向。如果酶对底物的Km值小 于对产物的Km值，则反应有利于正反应。否则，有利于逆反应。
正比关系，避免了反应产物以及其它因素的干扰 ② 酶底物复合物处于稳态即ES浓度不发生变化 ③ 符合质量作用定律
Leonor Michaelis (1875-1949)
Maud Menten (1879-1960)
米氏方程的推导
对于一个单底物-单产物反应：
假定νf表示ES形成的速率，νd为ES解离的速率，那么νf＝ k1[E][S]， 即νd＝k-1[ES]+k2[ES]=(k-1+k2)[ES]
生物化学的基本原理
生物化学的基本原理生物化学是研究生物体内化学反应和分子结构的学科，是生物学与化学的交叉学科。
它探索了生命的基本原理和机制，从分子水平揭示了生命的奥秘。
本文将介绍生物化学的基本原理，包括生物大分子的组成和结构，生物化学反应的类型，以及生物体内的能量转换和代谢过程。
1. 生物大分子的组成和结构生物大分子是构成生物体的重要组成部分，包括蛋白质、核酸、多糖和脂类。
蛋白质是由氨基酸组成的，氨基酸通过肽键连接形成多肽链，并进一步折叠成具有特定功能和结构的蛋白质。
核酸包括DNA和RNA，它们由核苷酸组成，核苷酸通过磷酸二酯键连接形成链状结构。
多糖是由单糖单元组成的，根据单糖的种类和连接方式不同，可以形成不同种类的多糖，如淀粉、纤维素和糖原。
脂类则主要由甘油和脂肪酸组成，根据脂肪酸的不饱和度和链长度的不同，可以形成不同种类的脂类分子。
2. 生物化学反应的类型生物化学反应包括水解反应、合成反应、氧化还原反应等。
水解反应是分解大分子为小分子的反应，如消化过程中食物的水解。
合成反应是小分子合成为大分子的反应，如蛋白质的合成。
氧化还原反应是电子在反应中的转移过程，存在氧化剂和还原剂，如细胞呼吸过程中产生的能量。
3. 生物体内的能量转换生物体内的能量转换主要通过细胞呼吸来实现。
细胞呼吸包括三个主要阶段：糖酵解、三羧酸循环和氧化磷酸化。
糖酵解将葡萄糖分解成丙酮酸，并产生一部分ATP分子和还原剂NADH。
三羧酸循环将丙酮酸氧化为二氧化碳，同时生成更多的ATP和NADH。
氧化磷酸化是将NADH和FADH2中的电子转移到氧气上，并产生更多的ATP。
这个过程中产生的ATP是细胞内能量的主要来源。
4. 代谢过程代谢是生物体内化学反应的总称，包括合成代谢和降解代谢。
合成代谢是通过化学反应合成新的分子，如蛋白质的合成和核酸的合成。
降解代谢是将大分子分解成小分子，产生能量和废物，如糖酵解和脂肪酸氧化。
代谢的过程受到调节机制的控制，保持生物体内稳定的内环境。
生物化学的基础原理和应用
生物化学的基础原理和应用生物化学是研究生命体内化学过程的科学，它涵盖了许多基础原理和应用。
本文将简要介绍生物化学的基础原理以及一些广泛应用的领域。
一、生物化学的基础原理1. 生物大分子：生物化学研究的核心是生物大分子，包括核酸、蛋白质和多糖。
核酸是遗传信息的储存和传递的重要分子，如DNA和RNA。
蛋白质是生物体内的主要功能分子，参与几乎所有的生命过程。
多糖则具有结构支持和能量储存的功能。
2. 生物催化作用：生物化学研究了生物体内的催化反应，即酶催化作用。
酶能降低活化能，加速反应速率，使生物体内的化学反应具有高效性和特定性。
酶的机制与底物结合、底物转化及产物释放等过程密切相关。
3. 代谢途径：代谢是生物化学的一个重要方面，包括有氧呼吸、糖酵解、脂肪酸代谢等。
这些途径涉及到物质的分解、合成和能量转化，维持了生物体内的能量平衡和物质平衡。
4. 信号传递：生物体内的信号传递是通过生物化学反应来实现的。
包括细胞内的信号分子生成、转导途径的激活和下游反应的调节等。
这些信号传递过程参与了细胞生长、分化和调节等生命活性。
二、生物化学的应用1. 药物研发：生物化学在药物研发中起到了重要作用。
通过研究生物大分子和代谢途径，可以发现新的药物靶点及相应的药物设计策略。
同时，生物化学能够评估药物的代谢途径、毒性和副作用，为药物研发提供重要依据。
2. 生物技术：生物化学的基础原理被广泛应用于生物技术领域。
例如，基因工程、蛋白质工程和酶工程等都依赖于对生物大分子性质和功能的理解，并通过基因克隆、遗传转化和蛋白质表达等技术实现对生物分子的定向改造和应用。
3. 临床诊断：生物化学在临床诊断中起着重要角色。
血液、尿液和其他生物体液中的生化指标可以提供疾病的诊断、治疗反应和预后判断等重要信息。
临床化验技术的快速发展，使得生物化学在临床实践中的应用更加准确和便捷。
4. 农业科技：生物化学在农业科技领域也有广泛应用。
例如，通过改良植物的代谢途径，可以提高农作物的产量和抗病虫害能力。
生物化学原理
生物化学原理生物化学是一门研究生物体化学组成和生命过程中化学变化的科学。
它是生命科学的重要基础学科，为我们理解生命现象、疾病发生机制以及开发新的治疗方法提供了关键的理论和技术支持。
让我们从最基本的层面开始，了解一下生物体内的主要化学物质。
首先是水，它在生物体内的含量极高，是大多数生物化学反应的介质。
水的独特性质，如良好的溶解性和高比热，使其成为维持生命活动的理想溶剂。
接着是蛋白质，它们是生命活动的执行者。
蛋白质由氨基酸组成，其结构和功能的多样性令人惊叹。
有的蛋白质像酶一样，能够催化生物体内的化学反应，大大提高反应的效率；有的则构成了细胞的结构成分，如细胞膜中的蛋白质；还有的作为信号分子，在细胞间传递信息。
核酸也是生物化学中的重要角色，包括脱氧核糖核酸（DNA）和核糖核酸（RNA）。
DNA 承载着遗传信息，通过复制将遗传信息传递给下一代。
RNA 则在基因表达过程中发挥着重要作用，如信使 RNA （mRNA）将 DNA 中的信息传递到核糖体，指导蛋白质的合成。
糖类是生物体内的能量来源之一，葡萄糖就是最常见的一种单糖。
多糖如淀粉和糖原分别是植物和动物储存能量的重要形式。
脂质在生物体内也具有多种重要功能。
例如，磷脂构成了细胞膜的基本结构；胆固醇在调节细胞膜的流动性和激素合成中起着关键作用；脂肪则是一种高效的能量储存物质。
生物体内的化学反应无时无刻不在进行，而这些反应都遵循着一定的原理和规律。
酶是生物化学反应的催化剂，它们能够降低反应的活化能，使反应在温和的条件下迅速进行。
酶的催化作用具有高度的特异性和高效性。
酶的活性受到多种因素的调节，包括温度、pH 值、底物浓度以及抑制剂和激活剂等。
生物氧化是生物体获取能量的重要过程。
在细胞呼吸中，有机物通过一系列的氧化还原反应逐步释放能量，并将其转化为 ATP 这种能够直接被细胞利用的能量形式。
新陈代谢是生命的基本特征之一，包括物质代谢和能量代谢。
合成代谢将小分子物质合成大分子物质，同时消耗能量；分解代谢则将大分子物质分解为小分子物质，释放能量。
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是某些代谢途径的中间产物 是“标准”氨基酸的代谢产物：组胺，多巴胺， γ-氨基丁酸
必需氨基酸：有些氨基酸在生物体内不能 合成，需从食物中吸取，以保证正常的生 命活动的需要。这些氨基酸称为必需氨基 酸。
对人体而言，必需氨基酸为：Ser, Val, Leu, Ile, Phe, Trp, Lys, Met
•第七章 糖类化合物代谢 •第八章 生物氧化和能量转换 •第九章 脂类物质的合成与分解
•第十章 蛋白质的降解和氨基酸代谢
•第十二章 核酸的生物合成 •第十三章 蛋白质的生物合成 •第十四章 代谢调节
•第十一章 核酸的降解与核苷酸的代谢
生物化学的发展简史
1897年 Buchner 发现酵母细胞质能使糖发酵
O C N H
Asp H C CH2
O C N H
Gln H C COO
-
C CH2 OH
N-端
CH2 C-端 CH2 CONH2
CH3 CH3 肽键 OH
CO2H
在肽链中，氨基酸残基按一定的顺序排列，这种排列顺 序称为氨基酸顺序。 通常在多肽链的一端含有一个游离的-氨基，称为氨基 端或N-端；在另一端含有一个游离的-羧基，称为羧基 端或C-端。 氨基酸的顺序是从N-端的氨基酸残基开始，以C-端氨基 酸残基为终点的排列顺序。如上述五肽可表示为： Ser-Val-Tyr-Asp-Gln
生物化学的主要内容：
研究生物体物质的种类
研究组成生物体物质的结构及其化学性质和物
理性质
研究生物体物质在体内进行物质代谢和能量代
谢的过程和原理 研究生物体物质与复杂的生命现象之间的关系
第一章 导论 第二章 蛋白质化学 第三章 核酸化学 第四章 酶
第五章 维生素与辅酶
第六章 糖类 第七章 生物膜的结构与功能
丙氨酸 精氨酸 天冬酰胺 天冬氨酸 半胱氨酸 谷氨酸 谷氨酰胺 甘氨酸 组氨酸 异亮氨酸 亮氨酸 赖氨酸 甲硫氨酸 苯丙氨酸 脯氨酸 丝氨酸 苏氨酸 色氨酸 酪氨酸 缬氨酸
Classification of Amino Acids
Very Small Amino Acid
Lipoamino Acid
蛋白质的分子组成
蛋白质的元素组成：C，H，O，N，S等
各种蛋白质的氮含量比较恒定，平均为16％。
试样中蛋白质含量＝试样中含氮量×6.25
凯氏定氮法 :
1.有机物中的氮在强热和CuSO4，浓H2SO4 作用下，消化生成 （NH4）2SO4
反应式为： H2SO4==SO2+H2O+[O]
生物分子的特性：
方向性
信息分子
特征性结构
生命的活动限制在一个窄小的范围内
水是生命的介质
水对生命的作用 水分子的结构特点
水分子的物理性质
水分子的溶剂特性
细胞的缓冲系统
缓冲系统：生物体内重要的缓冲系统
磷酸盐系统：HPO42-/H2 PO4-，维持细胞内pH
的恒定
碳酸盐系统：HCO3-/ H2 CO3，维持细胞外液的 pH恒定
苏氨酸 Thr
S
T C Y N
半胱氨酸 Cys 酪氨酸 Tyr
天冬酰胺 Asp
谷氨酰胺 Gln
Q
半胱氨酸 半胱氨酸
胱氨酸 胱氨酸
侧链极性带电荷的氨基酸
带正电荷的氨基 酸： 赖氨酸 Lys K
精氨酸 Arg A 组氨酸 His H
H
侧链极性带电荷的氨基酸
带负电荷的氨基酸： 天冬氨酸 Asp 谷氨酸 Glu D E
肽链的水解：
酸水解：常用6 mol/L的盐酸或4 mol/L的硫酸在105110℃条件下进行水解，反应时间约20小时。此法的优 点是不容易引起水解产物的消旋化。缺点是色氨酸被 完全破坏；含有羟基的氨基酸如丝氨酸或苏氨酸有一 小部分被分解；门冬酰胺和谷氨酰胺侧链的酰胺基被 水解成了羧基。 碱水解：一般用5 mol/L氢氧化钠煮沸10-20小时。由 于水解过程中许多氨基酸都受到不同程度的破坏，产 率不高。部分的水解产物发生消旋化。该法的优点是 色氨酸在水解中不受破坏。 酶解：应用酶水解多肽不会破坏氨基酸，也不会发生 消旋化。水解的产物为较小的肽段。
生 物 化 学 原 理 Principles of Biochemistry
第一章 生物化学导论
生物化学的概念和研究内容 生物化学发展简史
生物分子的作用力体系
水是生命的基本介质 细胞的缓冲系统
生物化学的概念和研究内容
生物化学：是研究生命现象的化学本质的 科学，它运用化学的原理在分子水平上解 释生命现象。
寡肽oligopeptide 多肽polypeptide
蛋白质protein
生物活性肽：加压素，催产素，抗菌肽等
谷胱甘肽glutathione
还原型谷胱甘肽
Glu
Cys
Gly
氧化型谷胱甘肽：
还原型谷胱甘肽（GSH）是人类细胞质中自然合成的一种肽，分布广泛。 它是甘油醛磷酸脱氢酶的辅基，又是乙二醛酶及丙糖脱氢酶的辅酶，参 与体内三羧酸循环及糖代谢。本品能激活多种酶[如巯基(-SH)酶等]，从 而促进糖、脂肪及蛋白质代谢，并能影响细胞的代谢过程；它可通过巯 基与体内的自由基结合，可以转化成容易代谢的酸类物质从而加速自由 基的排泄，有助于减轻化疗、放疗的毒副作用，对化疗、放疗的疗效无 明显影响，如保护肾小管免受顺铂损害的主要机制为肾小管细胞内含谷 胱肽解毒时所需的r-谷酰氨转肽酶，而癌细胞却无此酶，故在不影响本 品的细胞毒效应同时保护了正常组织但器官。 且对放射性肠炎治疗效果 较明显；对于贫血、中毒或组织炎症造成的全身或局部低氧血症患者应 用，可减轻组织损伤，促进修复。通过转甲基及转丙氨基反应，GSH还 能保护肝脏的合成、解毒、灭活激素等功能，并促进胆酸代谢，有利于 消化道吸收脂肪及脂溶性维生素（A、D、E、K）。 用于：①化疗患者：包括用顺氯铵铂、环磷酰胺、阿霉素、红比霉素、 博来霉素化疗，尤其是大剂量化疗时；②放射治疗患者；③各种低氧血 症：如急性贫血，成人呼吸窘迫综合症，败血症等；④肝脏疾病：包括 病毒性、药物毒性、酒精毒性及其它化学物质毒性引起的肝脏损害。⑤ 亦可用于有机磷、胺基或硝基化合物中毒的辅助治疗。
1828年，Friedrich Wohler首次在体外合成了尿素 1897年，Eduard Buchner首次发现生物反应的催化剂-酶
1902年，Fischer 肽键理论
1944年，Oswald Avery、Colin Macleod and Maclyn McCarty首 次证明DNA是遗传信息的携带者 1953年，James D.Watson and Francis H.C.Crick首次提出DNA 的双螺旋结构。 Sanger的胰岛素氨基酸序列测定 1970年，发现了DNA限制性内切酶 1978年， DNA双脱氧测序法成功 1990年，人类基因组计划开始实施
-
+
HO Hg
-
+
COO
-
+
OOC CHCH2 S NH3
+
Hg
+
COO
-
与金属离子的螯合性质可用于体内解毒。
咪 唑 基 的 性 质
组氨酸含有咪唑基，它的pK值为6.0，在生 理条件下具有缓冲作用。
组氨酸中的咪唑基能够发生多种化学反应。 可以与ATP发生磷酰化反应，形成磷酸组氨 酸，从而使酶活化。
R. CH.COOH+[O]==R.CO.COOH+NH3 NH3
R.CO.COOH+[O]==nCO2+mH2O
2NH3+H2SO4==(NH4)2SO4 2. 在凯氏定氮器中与碱作用，通过蒸馏释放出NH3 ，收集于 H3BO3 溶液中。 反应式为: 2NH4++OH-==NH3+H2O
NH3+H3BO3==NH4++H2BO3-
肽的性质
肽的酸碱性质主要取决于肽键中游离的α-氨基、 游离的α-羧基以及侧链R基上的可解离基团。 肽的两性电离性质
肽的化学性质：
双缩脲反应：肽和蛋白质的特有反应。一般含有两 个或两个以上的肽键的化合物与CuSO4碱性溶液发 生反应生成紫红色或蓝紫色物质。利用这个反应借 助分光光度计可以测定蛋白质的含量。
3. 再用已知浓度的HCI标准溶液滴定，根据HCl消耗的量计算 出氮的含量，然后乘以相应的换算因子，既得蛋白质的含量。
反应式为： H2BO3-+H+==H3BO3
1 2
5 4
3 10
6
9 8
7
1.安全管 2.导管 3.汽水分离管 4.样品入口 5.塞子 6.冷凝管 7.吸收瓶 8.隔热液套 9.反应管 10.蒸汽发生瓶
氨基酸的两性电离性质 ：在生理状态下， -氨基酸既可以作为一种酸释放H＋，又可 以作为碱接受H＋。
两性电解质
非离子形式
两性离子形式
在不同的pH条件下，氨基酸两性离子的形式会 发生变化。
COOH
H+
COO H3N
+
-
H3N
+
OH-
COO R
-
C H R
C H R
H2N C H
等电点（isoelectric point, pI)：氨基酸分 子所带净电荷为0时的溶液的pH。
Small Amino Acid Hydrophobic Amino Acid
Polar Amino Acid
Charged
Aromatic
Amino Acid
Amino Acid