清华大学生物化学 生物能学共66页文档共68页
生物化学讲义
第一章绪论一、生物化学的概念生物化学是从分子水平研究生物体中各种化学变化规律的科学;因此生物化学又称为生命的化学简称：生化,是研究生命分子基础的学科;生物化学是一门医学基础理论课;二、生物化学的主要内容1．研究生物体的物质组织、结构、特性及功能; 蛋白质、核酸2．研究物质代谢、能量代谢、代谢调节;研究糖、脂、蛋白质、核酸等物质代谢、代谢调节等规律,是本课程的主要内容;3．遗传信息的贮存、传递和表达,研究遗传信息的贮存、传递及表达、基因工程等,是当代生命科学发展的主流,是现代生化研究的重点;三、生物化学的发展史四、生物化学与健康的关系生化是医学的基础,并在医、药、卫生各学科中都有广泛的应用;本课程不仅是基础医学如生理学、药理学、微生物学、免疫学及组织学等的必要基础课,而且也是医学检验、护理等各医学专业的必修课程;五、学好生物化学的几点建议1．加强复习有关的基础学科课程,前、后期课程有机结合,融会贯通、熟练应用;2．仔细阅读、理解本课程的“绪论”,了解本课程重要性,激发起学习生物化学的兴趣和求知欲望;3．每次学习时,首先必须了解教学大纲的具体要求,预读教材,带着问题进入学习;4．学习后及时做好复习,整理好笔记;5．学生应充分利用所提供的相关网站,从因特网上查找学习资料,提高课外学习和主动学习的能力;6．实验实训课是完成本课程的重要环节;亲自动手,认真、仔细完成每步操作过程,观察各步反应的现象,详细、科学、实事求是地记录并分析实验结果,独立完成实验报告;第一章蛋白质的化学一、蛋白质的分子组成一蛋白质的元素组成蛋白质分子主要元素组成：C、H、O、N、S;特征元素：N元素含量比较恒定约为16%故所测样品中若含1克N,即可折算成克蛋白质;实例应用二组成蛋白质的基本单位——氨基酸AA一编码氨基酸的概念和种类：蛋白质合成时受遗传密码控制的氨基酸,共有20种二氨基酸的结构通式：L-α-氨基酸甘氨酸除外三氨基酸根据R基团所含的基团,可分为酸性氨基酸羧基、碱性氨基酸氨基及其衍生基团和极性的中性氨基酸羟基、巯基和酚羟基;二、蛋白质的结构与功能一蛋白质的基本结构1．肽键和肽1肽键：一个氨基酸的α-羧基与另一氨基酸的α-氨基脱水缩合而成的共价键称肽键,肽键是蛋白质分子中氨基酸之间相互连接的主键;2肽：氨基酸通过肽键而成的化合物称肽;3生物活性肽2．蛋白质的一级结构概念：蛋白质肽链中氨基酸残基的排列顺序,是蛋白质分子的基本结构;意义：是空间结构及其功能的基础;实例分析：胰岛素、分子病等二蛋白质的空间结构蛋白质在一级结构的基础上进一步折叠、盘曲而成的三维结构,又称构象;维系空间结构的化学键：氢键、盐键、疏水键和二硫键等空间结构可分下列层次：1．蛋白质的二级结构α-螺旋、β-折叠、β-转角和无规卷曲;2．蛋白质的三级结构特点是多肽链中疏水的氨基酸一般集中在分子内部;有些蛋白质仅有一条三级结构的多肽链,其表面可形成活性中心,具有活性;3．蛋白质的四级结构亚基的概念、数目、种类三、蛋白质的理化性质和分类一、蛋白质的理化性质1．两性电离与等电点蛋白质是两性离子,其分子所带电荷受环境pH的影响;蛋白质的等电点：蛋白质分子呈电中性时的溶液pH值称蛋白质的等电点pI;1蛋白质在pH小于其等电点的溶液中呈阳离子,2蛋白质在pH大于其等电点的溶液中呈阴离子,3蛋白质在pH和其等电点相同的溶液中不带电,此时溶解度最低,易于沉淀析出;临床应用：电泳技术电泳：带电颗粒在电场中朝与其所带电荷相反的方向泳动,称电泳electrophoresis;电泳技术是目前分离、提纯、鉴定蛋白质最常用的方法之一;2．蛋白质的亲水胶体性质临床应用：盐析salt precipitaion、有机溶剂沉淀法3．蛋白质的沉淀1盐析法2有机溶剂沉淀法3生物碱试剂法4重金属沉淀法4．蛋白质的变性：蛋白质在理化因素作用下,使蛋白质分子的空间结构破坏,理化性质及生物学活性丧失的过程;引起蛋白质变形的因素：举例：物理因素、化学因素和生物因素变性的本质：非共价键断裂,使蛋白质分子从严密有规则的空间结构变成松散紊乱的结构状态;蛋白质变性的实际应用举例：应用变性的实例、防止变性的实例5．紫外吸收性质及呈色反应在280 nm具有紫外吸收的特点临床应用：用280nm 吸收值测定对蛋白质进行定性和定量;二蛋白质的分类1．按分子形状分类球状蛋白质、纤维状蛋白质2．按组成分类单纯蛋白质、结合蛋白质第二章核酸的化学核酸的分类、分布与生物学功能一组成成份1．碱基 A G C U T2．戊糖3．磷酸比较两类核酸的化学组成组成成分DNA RNA磷酸磷酸磷酸戊糖2-脱氧核糖核糖碱基 A G C T A G C U二组成核酸的基本单位——核苷酸1．核苷2．核苷酸二、核酸的分子结构一核酸分子的一级结构二核酸分子的空间结构1．DNA的二级结构——双螺旋结构,其主要特点是：1两条链方向相反、相互平行、主链是磷酸戊糖链,处于螺旋外侧;2碱基在螺旋内侧并配对存在,A与T配对的G与C配对,A与T之间二个氢键相连A-T,G与C之间三个氢键相链G-C;3螺旋直径2nm,二个碱基对平面距,10bp为一螺距,距离为;4稳定因素主要是碱基之间的氢键和碱基对平面之间的堆积力;DNA的二级结构的生物学意义：1提出了遗传信息的贮存方式、DNA的复制机理2是DNA复制、转录和翻译的分子基础2．RNA的空间结构tRNA二级结构特点：呈三叶草形,有三环四臂;第三章酶一、酶的概述一酶的概念1．酶的定义：酶是由活细胞产生的生物催化剂,本质为蛋白质,具有高度专一性和高效的催化作用;2．酶促反应、底物和作用物二酶促反应的特点1．高度的催化效率在常温常压及中性pH条件下,酶比一般催化剂的催化效率高107 -1013 倍;2．高度催化专一性酶对所作用的底物有严格的选择性,从酶对底物分子结构要求不同,可分三种专一性：1对专一性：一种E只能催化一种S 脲酶2相对专一性：一种E只能催化一类S 一种化学键/水解酶类3立体异构专一性：一种E只能催化一种S的某一种特定构型LDH --- 乳酸脱氢酶3．高度的不稳定性易受变性因素影响而失活二、酶的结构与功能一酶的分子组成1．单纯蛋白酶如蛋白酶、淀粉酶、脂酶等水解酶;2．结合蛋白酶：酶蛋白+ 辅助因子结合成全酶才有活性1酶蛋白：决定催化反应的特异性选择E催化的S2辅助因子：决定催化反应的类型递电子、氢或一些基团主要有金属离子和有机小分子辅基/辅酶参与组成二酶的活性中心与必需基团1．活性中心：存在于酶分子表面的局部空间区域构象,由必需基团所组成功能：结合底物并催化底物进行反应2．必需基团：与酶活性中心有关的功能基团酶发挥催化作用所需要基团,一般指分布在酶分子表面的极性基团,包括-COOH、-NH2、-OH、 -SH、咪唑基等;功能：在活性中心内活性中心的组份——有结合基团和催化基团在活性中心外——维持构象稳定三酶原与酶原激活1．概念：在细胞内合成或初分泌时,只是酶的无活性前体——酶原2．酶原激活：在一定条件下,使酶原转化成活性的酶,称酶原的激活;酶原激活的过程通常是在酶原分子中切除部分肽段,从而有利于酶活性中心的形成或暴露;3．意义：在特定条件下被激活,可调节代谢、保护自体避免细胞自身消化,保持血流畅通许多蛋白水解酶如消化腺分泌的蛋白酶、参于血液凝固的酶和溶解纤维蛋白凝块的酶均以酶原形式存在,发挥作用前需先经过加工;实例：胰蛋白酶原激活四同工酶1．概念：催化功能相同,但酶蛋白的组成与结构等均不同的一组酶特点：a. 存在于同一种属或同一个体的不同组成或同一组织同一细胞中;b. 一级结构不同,理化性质包括带电性质不同,免疫学性质不同,但空间结构中的活性中心相同或相似;c. 往往是四级结构的酶类;d. 已发现一百多种酶具有同工酶性质;发现最早研究最多的是乳酸脱氢酶,它有五种同工酶;临床测定同工酶酶谱的变化,多用于疾病的诊断和鉴别诊断;2．组成、分型、分布、命名和医学应用以乳酸脱氢酶为例：LDH是由2种亚基组成的四聚体,共有5种分型;LDH同工酶在诊断中的意义：心肌炎：LDH1↑,肺梗塞：LDH3↑,肝炎：LDH5↑三、酶催化反应的动力学影响酶促反应的因素有酶浓度、底物浓度、pH、温度、激活剂等;必需采用测定反应初速度的条件;一底物浓度的影响——矩形双曲线二酶浓度的影响在底物浓度足够高时,酶促反应速度与酶浓度呈正比;三pH的影响酶活性最高时的pH值称酶的最适pH;大多数酶最适pH值在7左右,亦有偏酸和偏碱的例外;四温度的影响最适温度：最大酶促反应速度时的温度;五激活剂对反应速度的影响1．凡能提高酶活性的物质称激活剂activator;2．通常分必需激活剂和非必需激活剂两类,前者多为金属离子;六抑制剂对酶促反应速度的影响凡使酶活性降低或丧失的作用称抑制作用,使酶活性起抑制作用的物质称抑制剂;根据抑制剂与酶结合的方式不同,抑制作用可分为不可逆抑制和可逆抑制两大类;1．不可逆抑制：例子：重金属离子对巯基酶的抑制作用；有机磷农药对羟基酶如胆碱酯酶的抑制作用; 2．可逆抑制：1竞争性抑制：重要实例：丙二酸对琥珀酸脱氢酶的抑制作用；磺胺类药物的抑菌作用;2非竞争性抑制作用：抑制剂可逆地与酶的非活性中心区结合,由于抑制剂不与底物竞争酶的活性中心,故称非竞争性抑制作用;四、酶与医学的关系一酶与疾病发生酶的质、量异常可致疾病白化病/ 蚕豆黄二酶与疾病诊断酶活性高低可反映疾病主要是血浆中的细胞酶类三酶与疾病治疗多酶片：治疗消化不良尿激酶酶：治疗血栓、抢救心梗糜蛋白酶：治疗老慢支、清创溶酶片：治疗口腔溃疡维生素维生素是人体必需的小分子有机物,在体内不能合成或合成不足,必需由食物提供,一旦缺乏会导致缺乏症;维生素分为脂溶性和水溶性两种;脂溶性维生素包括A、D、K、E;缺乏维生素A易导致夜盲症和干眼病；缺乏维生素D会导致佝偻病及软骨病;维生素E是体内重要的抗氧化剂；维生素K促进多重凝血因子形成;水溶性维生素包括B族维生素和维生素C两大类;缺乏维生素B1会导致脚气病；缺乏维生素B2可引起口角炎等；缺乏维生素PP易导致癞皮病；维生素B6构成转氨酶的辅酶磷酸吡哆醛；生物素是羧化酶辅酶；泛酸构成的HSCoA 是酰基转移酶辅酶；叶酸是一碳单位的载体,维生素B12是甲基转移酶辅酶,缺乏叶酸和B12都会导致巨幼红细胞性贫血;维生素C是羟化酶辅酶,参与胶原蛋白形成及体内多种氧化还原反应,缺乏维生素C导致坏血病;维生素、辅酶与相关酶之间的关系维生素活性形式辅助因子形式相关酶B1焦磷酸硫胺素TPPα-酮酸脱氢酶复合体B2黄素单核苷酸FMN黄素腺嘌呤二核苷酸FAD黄素酶PP 尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸NAD+尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸NADP+不需氧脱氢酶B6磷酸吡哆醛、磷酸吡哆胺转氨酶、脱羧酶泛酸辅酶AHSCoA酰基转移酶生物素生物素羧化酶叶酸四氢叶酸FH4一碳单位转移酶B12甲基B12CH3- B12甲基转移酶C L-抗坏血酸羟化酶第四章糖代谢一、糖的分解代谢一糖的酵解1．糖酵解的概念：糖的无氧分解是指葡萄糖或糖原在无氧条件下,分解成乳酸的过程;因其反应过程与酵母的生酵发酵相似,故又称糖酵解;反应部位：在细胞浆内进行,因酵解过程中所有的酶均存于胞浆;2．反应过程：可分二个阶段：第一阶段：葡萄糖分解生成丙酮酸的过程第二阶段：丙酮酸还原成乳酸3．糖无氧氧化的生理意义1糖无氧氧化是机体在缺氧或无氧条件下迅速获得能量的有效方式;2有些组织细胞,如神经、白细胞、骨髓、成熟红细胞、肿瘤等,即使氧供充足,也主要依靠糖无氧氧化获得能量;3成熟红细胞因缺乏线粒体不能依靠糖的有氧氧化来获得能量,所需能量的90%——95%来自于糖酵解;二糖的有氧氧化1．糖的有氧氧化的概念：在有氧情况下,葡萄糖或糖原彻底氧化成C02和H20的过程;是糖氧化产能的主要方式;2．糖有氧氧化的过程：分为三个阶段：3．糖有氧氧化的生理意义 1在有氧条件下,人体内大多数组织细胞主要利用糖的有氧氧化获得能量 1分子葡萄糖经有氧氧化可净得38或36分子ATP,是无氧氧化的19或18倍 2三羧酸循环是糖、脂肪和蛋白质彻底氧化分解的共同途径3三羧酸循环是糖、脂肪和蛋白质三大物质代谢相互联系与转化的枢纽; 三磷酸戊糖途径二、糖原合成与分解一糖原的合成由单糖合成糖原的过程称为糖原合成; 二糖原的分解由糖原分解为葡萄糖的过程称为糖原分解,习惯上指肝糖原的分解;三、 糖异生作用糖异生作用是指非糖物质转变为葡萄糖或糖原的过程; 一糖异生途径糖异生途径基本上是糖无氧氧化的可逆过程, 二糖异生的生理意义1．维持空腹或饥饿情况下血糖浓度的相对恒定 2．有利于乳酸的利用 3．调节酸碱平衡;四、 血糖一血糖的来源与去路1．血糖：血液中的葡萄糖;空腹血糖浓度为～L 葡萄糖氧化酶法2．血糖恒定的意义：血糖浓度的相对稳定对保证组织器官,特别是对脑组织的正常生理活动具有重要意义; 二血糖浓度的调节1．组织器官的调节 肝 2．激素的调节调节血糖的激素有两大类,一类是降低血糖的激素,即胰岛素；另一类是升高血糖的激素,有胰高血糖素、肾上腺素、糖皮质激素和生长素等; 三高血糖和低血糖 1．高血糖和糖尿临床上将空腹血糖浓度高于L 称为高血糖;当血糖浓度超过肾糖阈～L 时,一部分葡萄糖从尿中排出,称之为糖尿;引起高血糖和糖尿的原因有生理性和病理性两种; 2．低血糖空腹血糖浓度低于L 称为低血糖;低血糖影响脑组织的功能,会出现头晕、心悸、倦怠无力等,严重时血糖浓度低于L 出现昏迷,称为低血糖休克;如不及时给病人静脉补充葡萄糖,可导致死亡;CO 2+H 2O+ATP葡萄糖或糖原丙酮酸丙酮酸乙酰辅酶A胞液 线粒体第一阶段第二阶段引起低血糖的病因有：①胰性胰岛β-细胞功能亢进、胰岛α-细胞功能低下等；②肝性肝癌、糖原累积病等；③内分泌异常垂体功能低下、肾上腺皮质功能低下等；④肿瘤胃癌等；⑤饥饿或不能进食者等;第六章脂类代谢脂类包括三脂酰甘油甘油三酯及类脂;一、概述一脂类的分布与含量二脂类的生理功能必需脂肪酸：亚油酸、亚麻酸、花生四烯酸;二、甘油三脂的中间代谢一三脂酰甘油的分解代谢1．三脂酰甘油动员2．脂肪酸的氧化产物：二氧化碳和水3．酮体的生成和利用：酮体是脂肪酸在肝内氧化不完全所产生的一类中间产物的统称,包括乙酰乙酸、β-羟丁酸和丙酸1．酮体的生成：生成部位：肝脏2．酮体的利用：利用部位：肝外组织意义：当糖供应不足时,酮体是脑组织的主要能源;饥饿、糖尿病等情况下,脂肪动员增加,肝内生酮增加,血中酮体增加,可产生酮血症、酮尿症甚至酮症酸中毒;二甘油三脂的合成代谢三、类脂代谢一甘油磷脂代谢二胆固醇代谢1. 胆固醇的合成合成部位肝脏合成原料乙酰辅酶A合成过程 1.二羟戊酸的合成 2.鲨烯的生成 3.胆固醇的生成2．胆固醇的转化与排泄转化为：胆汁酸；转化为类固醇激素；转化为维生素D3四、血脂与血浆脂蛋白一血脂的组成与含量血浆中的脂质,包括甘油三酯、磷脂、胆固醇及其酯以及游离脂肪酸;二血浆脂蛋白1．血浆脂蛋白的分类1电脉分类法α－脂蛋白、前β－脂蛋白、β－脂蛋白、乳糜微粒2超速离心法高密度脂蛋白、低密度脂蛋白、极低密度脂蛋白、乳糜微粒2．血浆脂蛋白的性质、组成、功能见表6－2三高脂血症又称高脂蛋白血症;标准：空腹12-14小时血甘油三酯>2;26mmol/L200mg/dl,血胆固醇>6;21mmol/L240mg/dl为标准;第七章氨基酸分解代谢一、蛋白质的营养作用一蛋白质的生理功能1．维持组织细胞的生长、更新和修复2．参与体内各种生理活动3．氧化供能二蛋白质的需要量1．氮平衡 16%2．蛋白质的需要量 80克/天二、氨基酸的一般代谢一氨基酸代谢概况血中氨基酸的来源和去路来源1食物蛋白质消化吸收2组织蛋白质降解3体内合成的非必需氨基酸去路：1合成组织蛋白质此为蛋白质的主要生理功能2分解成CO2 + H2O + 尿素 + 能量;3转变成其它含氮化合物;二氨基酸的脱氨基作用1．转氨基作用重要的转氨酶：谷丙转氨酶/ALT肝脏活性最强和谷草转氨酶/ASP心肌细胞活性最强,这两种酶均为细胞内酶,借此用于临床疾病的诊断;2．氧化脱氨基作用3．联合脱氨基作用——主要方式联合脱氨基作用是指转氨基作用由转氨酶催化和谷氨酸的氧化脱氨基作用由谷氨酸脱氢酶催化偶联的过程;这是体内主要的脱氨基方式;三氨的代谢1．体内氨的来源氨对机体有毒,因此机体必需及时消除氨的毒性作用;氨的来源有三：1氨基酸脱氨生成是NH3的主要来源,2肠道NH3的吸收,此途径的NH3由蛋白质的腐败作用及尿素的肠肝循环产生,酸性的肠道环境可减少NH3的吸收；3肾脏产NH3,部分可吸收入血;2．氨的主要去路——合成尿素尿素生成部位：肝脏生成过程：鸟氨酸循环;尿素合成的意义：NH3有毒,尿素是中性无毒高度溶解的化合物,可随血由肾排出,故尿素的生成是体内解除氨毒的最主要方式,是NH3的主要去路;四α–酮酸的代谢1．合成非必需氨基酸2．转化为糖和脂质3．氧化供能三、个别氨基酸代谢一氨基酸脱羧基作用1．组胺来自于组胺酸组胺有扩血管降血压,促进胃液分泌等作用2．GABA 来自于谷氨酸γ-氨基丁酸为抑制性神经递质3．5-HT 来自于色氨酸 5-羟色胺与睡眠疼痛和体温调节有关二一碳单位的代谢：1．概念：指蛋白质代谢中所生成的含有一个碳原子的有机基团如：-CH3、-CH2-、-CH=、-CHO等;2．转运载体：四氢叶酸FH4;3．生理功用：参与嘌呤、嘧啶和某些重要物质的合成;三芳香族氨基酸的代谢1．苯丙氨酸代谢先天性缺乏苯丙氨酸羟化酶,引起苯丙酮酸尿症;2．酷氨酸代谢先天性缺乏酪氨酸酶,可导致白化病;肝脏生化肝是人体内最大的实质器官,成人约1500克,占体重的%左右;肝有“物质代谢中枢”之称,不仅影响食物的消化、吸收,而且在物质代谢、生物转化及排泄中均具有十分重要作用;溶血性黄疸、肝细胞性黄疸及阻塞性黄疸的鉴别指标正常 溶血性黄疸 肝细胞性黄疸 阻塞性黄疸 血清总胆红素浓度 <1mg/dl >1mg/dl>1mg/dl >1mg/dl 结合胆红素 极少 ↑ ↑↑ 未结合胆红素 0～dl ↑↑ ↑ 尿三胆尿胆红素 - - ++ ++ 尿胆素原 少量 ↑ 不一定 ↓ 尿胆素 少量 ↑ 不一定 ↓ 粪胆素原 40～280mg/24h↑ ↓或正常 ↓或-粪便颜色正常 深变浅或正常完全梗阻时白陶土色肝胆生化。
生物化学原理教学大纲(清华大学)
生物化学原理教学大纲（清华大学）王希成第一章氨基酸和蛋白质的一级结构（学时7）教学要求：（1）了解氨基酸的分类、结构和一些重要的化学反应以及一些分析方法，要注意氨基酸是个具有两性性质的分子，弄清楚氨基酸的pK值，以及会求pI（2）掌握肽键、蛋白质一级结构概念，蛋白质分离纯化的各种方法，几种主要蛋白酶的作用部位和蛋白质氨基酸序列确定的方法教学内容：（1）蛋白质是由二十种不同的氨基酸构成的（氨基酸分类，氨基酸的两性性质，氨基酸的化学反应，氨基酸的分离纯化）（2）蛋白质中的氨基酸是通过肽键连接的（肽键的形成，肽的化学合成，多肽的化学反应）（3）蛋白质可以通过各种生物化学技术纯化（凝胶过滤，电泳，离子交换以及亲和层析）（4）蛋白质的一级结构就是蛋白质的氨基酸序列（Edman降解测序方法，几种蛋白酶的作用部位，蛋白质一级结构与进化关系）第二章蛋白质的三维结构和功能（学时3）教学要求：（1）掌握a-螺旋、b-折叠和胶原的结构特征，二级、三级和四级结构概念，维持蛋白质空间结构的主要作用力（2）熟悉肌红蛋白和血红蛋白结构特征以及它们的氧饱和曲线和镰刀型细胞贫血病的起因教学内容：（1）蛋白质存在着四种水平的结构（蛋白质一级、二级、三级和四级结构）（2）肽链在构象上受到很大的限制（a-螺旋，b－折叠，胶原结构）（3）肌红蛋白是第一个被确定具有三级结构的蛋白（4）球蛋白的折叠依赖于各种相互作用，变性剂可引起蛋白质去折叠（5）伴娘蛋白（Chaperones）协助蛋白质折叠（6）具有四级结构的蛋白质是球状亚基的组装体（血红蛋白是个四聚体蛋白，血红蛋白和肌红蛋白的氧合曲线不同，血红蛋白是个别构蛋白，镰刀型细胞贫血病是一种分子病）第三章酶（学时6）教学要求：（1）了解酶的分类和命名，酶与一般催化剂的异同（2）掌握一些概念：活化能、活性中心、反应初速度、比活性、Km、酶原、别构酶、同功酶、竞争性抑制，非竞争性抑制、最适pH等（3）了解米式方程的推导过程和假设的前题条件（4）影响酶促反应的各种因素教学内容：（1）酶可以按催化的反应类型分类（2）米氏方程是表示酶促反应的速度方程（米氏方程，Km、Vmax、中间产物学说）（3）可逆抑制剂通过非共价键与酶结合（竞争性、反竞争性和非竞争性抑制作用）（4）丝氨酸蛋白酶可以说明酶活性的许多特征（5）调节酶一般都是寡聚体（别构调节作用，天冬氨酸转氨甲酰酶，磷酸化作用调控）（6）存在着几种解释酶催化作用的机制（酶的催化机制，酶的催化中心，酸碱催化机制，共价催化，靠近效应）（7）催化抗体具有许多酶的特性第四章辅酶（学时2）教学要求：（1）了解和掌握一些主要的水溶性维生素的名称、结构、生理作用和它们的辅酶形式。
《生物化学》习题&答案-----清华大学出版社
第二章氨基酸和蛋白质的一级结构习题2–1．图2—1的滴定曲线描述了谷氨酸的电离。
请回答下列问题：①指出三个pK’a的位置；②指出Glu－和Giu＝各一半时的pH；③指出谷氨酸总是带净正电荷的pH范围；④指出Glu±和Glu－能作为一种缓冲液的共轭酸碱对的pH范围.图2-1 谷氨酸的酸-碱滴定曲线2–2．为什么甘氨酸处在等电点时是以偶极离子的形式存在，而不是以完全不带电荷的形式存在？处在等电点时，其完全不带电荷的形式是多少?2–3．甘氨酸是乙酸甲基上的氢被氨基取代生成的，但是，甘氨酸羧基的p K’a 值比乙酸羧基p K’a低。
为什么?2–4．在pH9.0时，计算赖氨酸的两性离子、阳离子以及阴离子所占的比例。
已知赖氨酸三个可电离基团α-COOH，α–NH3+和ε- NH3+的p K’a值分别为2.18、8.95和10.53。
2–5．用强酸型阳离子交换树脂分离下述每对氨基酸，当用pH7.0的缓冲液洗脱时，下述每对中先从柱上洗脱下来的是哪种氨基酸?①天冬氨酸和赖氨酸；②精氨酸和甲硫氨酸；⑧谷氨酸和缬氨酸;④甘氨酸和亮氨酸；⑤丝氨酸和丙氨酸。
2–6．计算出由Ala、Gly、His、 Lys和Val所构成的可能的五肽数目。
2–7．在大多数氨基酸中，α–COOH的p K’a值都接近2.0，α–NH3＋的p K’a 值都接近9.0。
但是，在肽中，α–COOH的p K’a值为3.8，而α–NH3＋的p K’a 比值为7.8。
你能解释这种差别吗?2–8．某蛋白质用凝胶过滤法测定的表观分子量是90kD；用SDS-PAGE测定时，它的表观分子量是60kD，无论2-巯基乙醇是否存在。
哪种测定方法更准确？为什么？2–9．一种分子量为24,000、p I为5.5的酶被一种分子量类似、但p I为7.0的蛋白质和另外一种分子量为100,000、p I为5.4的蛋白质污染。
提出一种纯化该酶的方案。
2–10．下面的数据是从一个八肽降解和分析得到的，其组成是：Ala、Gly2、Lys、Met、Ser，Thr、Tyr。
生物化学(PDF)版
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生物化学是研究生物体内化学过程和物质转化的分支学科。
它涉及了生物学和化学两个领域，主要关注生物体内的分子结构、生物体内化学反应的动力学和机制，以及生物体内的代谢过程。
以下是生物化学的主要内容：
1.生物分子结构：生物化学研究生物体内多种生物分子的结构、组成和性质，包括蛋白质、核酸、碳水化合物和脂质等。
2.酶和酶动力学：酶是生物体内的催化剂，生物化学研究酶的结构和功能，以及酶对生物化学反应速率的影响。
3.代谢途径：生物体内的代谢途径是生物化学的重要研究内容，包括碳水化合物的糖酵解、脂肪酸的氧化和合成、蛋白质的合成和降解等。
4.能量代谢：生物体内的能量转化是生命活动的重要过程，生物化学研究生物体内能量产生和转化的机制，如细胞呼吸和光合作用等。
5.信号转导：生物体内的信号分子参与了各种生物过程的调控，生物化学研究信号分子的合成、传递和识别机制。
6.生物化学技术：生物化学也涉及了多种实验和技术方法，包括蛋白质纯化、基因克隆、核酸测序和基因组学等。
总之，生物化学研究了生物体内的化学反应、分子结构和代谢过程，对于理解生物体的功能和调控机制是至关重要的。
清华大学普通生物学笔记第一章第二三节
第一章第二节细胞结构基础线粒体和叶绿体（能量转换器）6.18光——>光合作用——>化学能——>氧化——>ATP（一）线粒体1. 结构椭球/短线形状双层膜结构：外膜、内嵴、膜间质、基质、环状DNA、核糖体2. 功能有机分子储存的化学能——>ATP半自主细胞器，可以合成蛋白质3. 特性（1）高度动态变化。
大小数目形状随细胞生命活动的变化而变化（2）内部线粒体分布与胞内能量需求密切相关Eg.肝细胞1000-2000个（二）叶绿体1. 植物细胞特有，高等植物叶片中含量最多2. 功能光能——>有机分子储存的化学能类囊体、基粒、独立双层膜·线粒体、叶绿体都有完整的遗传系统细胞的内膜系统一、包括内质网、高尔基体、溶酶体、胞内体、分泌泡二、各区室通过生物合成、蛋白质修饰与分选、膜泡运输机制维持动态平衡（一）内质网1. 结构由膜形成的小管与小囊状的潴泡组成2. 分类粗面内质网（含核糖体）：合成分泌性蛋白、多种膜蛋白光面内质网：脂类合成、糖类代谢、药物或毒物解毒（原理：给毒物戴上羟基，增其水溶性，利于从体内排除）3. 作用内质网是细胞内重要生物大分子合成基地（核酸除外）（二）高尔基复合器1. 结构扁平膜囊堆叠在一起，有极性内质网-顺面（接受面）-反面（成熟面）-细胞膜生物大分子只能顺面进，反面出保障细胞内物质运输的有序性（1）蛋白质、脂类的分选运输（共翻译、后翻译）（2）蛋白质糖基化及其修饰（3）多糖合成（三）溶酶体1. 结构单层膜围绕囊状细胞器，高尔基体产生2. 功能细胞内消化（pH~5酸性水解酶）质子泵3. 标志酶：酸性磷酸酶——免疫组化鉴定（四）液泡植物体的溶酶体过氧化物酶体1. 结构单层膜围绕囊状细胞器，主要含氧化酶（依赖于黄素FAD）2. 标志酶：过氧化氢酶3. 特点·单层膜包裹，不属于内膜系统·直接利用分子氧·异质性（不同细胞中酶不同）氧化酶氧化大分子：RH2+O2——>R+ H2O2过氧化氢酶：（1）分解有毒的H2O2（2）使H2O2氧化有毒的大分子，使之无毒肝脏解酒4. 功能·脂肪酸氧化：动物组织中20%脂肪酸在过氧化物酶体中氧化（剩下在线粒体）·解毒作用·保护作用：氧化酶、过氧化氢酶偶联保护细胞5. 过氧化物酶体在植物细胞中作用（1）绿色植物细胞中参与光呼吸乙醇酸——>乙醛酸+ H2O2（2）在萌发的种子中氧化脂肪酸得到糖——乙醛酸循环体细胞骨架-微丝（存在于所有真核细胞）细胞骨架的组成：微丝（肌动蛋白丝）、微管、中间纤维丝一、微丝的成分——肌动蛋白，实心链条二、分布1. 微绒毛小肠上皮细胞游离面微绒毛作用：扩大小肠上皮细胞吸收面积，提高消化吸收效率维斯作用：维持、支撑微绒毛形态2. 细胞皮层（大多数微丝）3. 细胞质基质4. 胞质分裂环三、功能1. 维持细胞形态2. 改变细胞形态与细胞迁移3. 细胞质分裂4. 胞内物质运输5. 肌纤维收缩细胞骨架-微管（存在于几乎所有真核细胞，动态变化结构）一、结构：中空管状结构，由微管蛋白组成Eg. 纺锤体二、作用1. 细胞器定位2. 细胞内运输3. 细胞分裂4. 细胞运动细胞内使微管成核作用的结构，如中心体、基体微管的快速组装/去组装五、微管参与形成的细胞器、结构1. 基体（粒）、中心体2. 纺锤体成束的微管、微管结合蛋白组成，两端为星体动粒微管、极微管、星体微管3. 纤毛鞭毛、纤毛功能：·细胞运动·细胞信号转导·细胞增殖分化·组织、个体发育鞭毛、纤毛组成：微管、马达蛋白4. 鞭毛5. 轴突细胞骨架-中间丝一、结构绳索样；八条原先中间丝纤维扭成圆柱结构动态变化，不是所有细胞都需要功能1.细胞质中：连接桥粒、半桥粒，机械支撑2.核被膜中：核纤层（正交网络形式）马达蛋白一、马达蛋白利用水解ATP产生的能量沿微丝微管等细胞骨架进行胞内运输三、结构域马达结构域：与微丝微管结合货物结构域：与膜性细胞器、大分子复合物特异性结合四、动力水解ATP供能。
清华大学-生物化学
1996年清华大学硕士入学生化试题一．写出下列各化学物的结构式（20分）⑴β-D-葡萄糖(β-D-Glucose) ⑵乳糖(Lactose) ⑶5’-腺苷三磷酸(5’-Adenosine triphosphate) ⑷磷脂酰胆碱(Phosphatidylcholine) ⑸4-羟基脯氨酸(4-Hydroxyproline) ⑹丹磺酰氯(Dansyl chloride) ⑺丝氨酸-甘氨酸-酪氨酸-丙氨酸-亮氨酸(Ser-Gly-Tyr-Ala-Leu) ⑻7-脱氢胆固醇(7-Dehydrocholesteol) ⑼烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(辅酶I,NAD+)(Nicotinamide adenine dinucleotide) ⑽鸟苷酸(Ornithine) ⑾1，3-二磷酸甘油酸(1,3-Bisphosphoglycerate) ⑿磷酸烯醇式丙酮酸(Phosphoenolpyruvate) ⒀琥珀酰辅酶A (Succinyl-CoA) ⒁延胡索酸(Fumarate) ⒂异柠檬酸(Isocitrate) ⒃氨甲酰磷酸(Carbamyl phosphate) ⒄S-腺苷蛋氨酸(S-Adenosylmethionine) ⒅核酮糖-1，5-二磷酸(Ribulose-1,5-bisphosphate) ⒆肾上腺素(Epinephrine) ⒇生物素(Biotin)二．名词解释（10分）⑴蛋白质的等电点⑵DNA熔点⑶蛋白质的去折叠和再折叠⑷碱基互补⑸酶的共价调节和别构调节⑹流体镶嵌模型⑺中心法则⑻酮体⑼氧化磷酸化和底物水平的磷酸化⑽内含子和外显子三．完成下列酶催化的反应方程式（20分）⑴葡萄糖激酶(Glucose kinase) ⑵丙酮酸脱氢酶复合物体系(Pyruvate dehydrogenase complex) ⑶乳酸脱氢酶(Lactate dehydrogenase) ⑷α-酮戊二酸脱氢酶(α-Ketoglutarate dehydrogenase) ⑸谷丙转氨酶(Glutamate:pyruvate transaminase) ⑹丙酮酸羧化酶(Pyruvate carboxylase) ⑺苯丙氨酸羟化酶(Phenylalanine hydroxylase) ⑻甘油激酶(Glycerol kinase) ⑼顺乌头酸酶(Aconitase) ⑽核酮糖1，5-二磷酸羧化酶(Ribulose-1,5-diphosphate carboxylase)四．判断下列是非题（是标“+”，非标“－”），如果命题是错的，请指出错误之处（10分）（）⑴组成蛋白质的常见的20种氨基酸均有旋光性，并且均为L-氨基酸。
清华大学 生物化学课件第一章 糖
CH2OH
D-ribitol
CH2OH
COOH
D-gluconic acid
D-glucuronic acid
D-核醣醇
醛糖酸
糖醛酸
Sugar derivatives
CH2OH H H OH OH H NH2 O H OH OH H N H H H H OH CH2OH O H O OH C CH3 H
蔗糖（葡萄糖-α, β (1-2)-
蔗糖的性质 物理性质：白色结晶，易溶于水，很甜。
有旋光性，无变旋现象。 化学性质：无还原性，不能成脎。
B、乳糖
主要存在于哺乳动物的乳汁中
乳糖（半乳糖- β-(1-4)-葡萄 糖苷）
主要是作为淀粉和其它葡聚糖的酶 促降解产物（次生寡糖）存在，在自然界中少 量存在天然的麦芽糖（初生寡糖）。
纤维素。它们都是由葡萄糖组成。
A、淀粉
是植物生长期间以淀粉粒形 式贮存于细胞中的贮存多糖，也是植物 性食物中重要的营养成分。
天然淀粉一般含有两种组分：直链淀粉
（amylose）和支链淀粉（amylopectin）。
淀粉链倾向形成有规
则的螺旋构象。
由于α
–1，4连接，淀粉分子中每一个残 基与下一个残基都成一定角度，因此淀 粉链倾向于形成有规则的螺旋构象。通 过X射线衍射分析发现，直链淀粉的二级 结构是一个左手螺旋，每圈螺旋含6个葡 萄糖残基。碘分子正好可以嵌入到螺旋 的中心空道，与面向圈内的羟基氧相互 作用，形成稳定的淀粉-碘络合物。产生 特征性的蓝色需要36个残基，也就是6个 螺旋。支链淀粉中的短串碘分子比直链 淀粉中的长串碘分子吸收更短波长的光， 因此支链淀粉遇碘呈紫色。
糖含量测定反应
清华大学生物化学,三羧酸循环
• Malonate inhibits pyruvate oxidation regardless of which active organic acid is added!
• Also called the tricarboxylic acid cycle (TCA) or the Krebs cycle
• Pyruvate completely oxidized to CO2 and H2O in the presence of O2---cellular respiration
Production of acetyl-CoA
Oxidative decarboxylation
Thiamine pyrophosphate (TPP, 硫胺焦磷酸, derived from vitamin B1) acts as the coenzyme of the decarboxylase.
Reactions of the citric acid cycle
Step 1: condensation
Structure of citrate synthase
Citrate synthase ---induced fit
Step 2: dehydration & hydration
大Байду номын сангаас好
TheCitricAcidCycl e
Thecommonpathwayleadingtothe completeoxidationofcarbohydrates,
《生物化学》20 生物能学
-1.36 - 2.73 -4.09 -5.46 - 6.82
△G0’ kJ/mol 0 - 5.69 -11.42 -17.11 -22.85 -28.54
（三）标准生成自由能及其应用
每一种有机化合物都有特定的标准生成自由能，用符号 △G0f表示。 标准生成自由能的定义是：在标准状态下，由稳定单质生 成1mol纯化合物的△G0就等于该化合物的标准生成自由能。
(一)体系的概念、性质和状态
一个体系的性质包括压力、体积、温度、 组成、比热及表面张力等。当体系的各种性 质确定后，体系就有了确定的状态。反之， 体系的状态确定后，体系的各种性质就有了 确定的数值。
（二）能的两种形式---热与功
能的表现形式可有多种多样。其中热与功是能的两种主 要形式。热与功是一个体系的状态在发生变化时与环境 交换能量的两种形式。 热是由于温差而产生的能量传递方式。热的传递总是伴 随着质点的无序运动。 功是体系与环境间另外一种能量交换方式。任何一种功 都伴随着体系质点的定向移动。这是一种有序的运动。
△G0= ∑ △G0f产物- ∑ △G0f反应物
利用标准生成自由能既可求出一个反应的标准自由能变化 △G0，还可进一步利用△G0=-RTlnKeq的公式，计算求得 反应的平衡常数。
（五）化学反应和自由能关系的进一步说明
K=1时， △ Go = 0 K<1时， △ Go > 0 K>1时， △Go < 0
生物化学知识点总结
生物化学知识点总结第二章一、名词解释1.生物化学：生物化学是研究生物体的化学组成以及生物体内发生的各种化学变化的学科2.肽键：一个氨基酸的α–羧基与另一个氨基酸的α–氨基脱水缩合而成的酰胺键（–CO–NH–）称为肽键3.蛋白质的等电点：当蛋白质溶液处于某一PH时，蛋白质分子解离成阴阳离子的趋势相等，净电荷为零，呈兼性离子状态，此时溶液的PH称为该蛋白质的等电点4.蛋白质的一级结构：蛋白质分子中氨基酸的排列顺序称为蛋白质的一级结构5.二级结构：蛋白质的二级结构是指多肽链中主链原子的局部空间排布，不涉及侧链原子的构象6.亚基：四级结构中每一条具有独立三级结构的多肽链称为亚基（本章考的最多的名词解释）二、问答1.蛋白质的基本组成单位是什么？其结构特点是什么？基本组成单位：氨基酸结构特点：组成蛋白质的20种氨基酸都属于α–氨基酸（脯氨酸除外）组成蛋白质的20种氨基酸都属于L–氨基酸（甘氨酸除外）2.什么是蛋白质的变性？在某些物理或化学因素作用下，蛋白质分子中的次级键断，特定的空间结构被破坏，从而导致蛋白质理化性质改变和生物学活性丧失的现象，称为蛋白质的变性3.什么是蛋白质的二级结构？它主要有哪几种？维持二级结构稳定的化学键是什么？蛋白质的二级结构是指多肽链中主链原子的局部空间排布，不涉及侧链原子的构象种类：α–螺旋、β–折叠、β–转角、无规卷曲维持蛋白质二级结构稳定的化学键是氢键重点：蛋白质的基本组成单位：氨基酸氨基酸的结构通式维持蛋白质一级结构稳定的是肽键二级结构稳定的化学键是氢键三级结构稳定的是疏水键α–螺旋是蛋白质中最常见最典型含量最丰富的二级结构形式由一条多肽链构成的蛋白质，只有具有三级结构才能发挥生物活性。
如果蛋白质只由一条多肽链构成，则三级结构为其最高级结构只有完整的四级结构才具有生物学功能，亚基单独存在一般不具有生物学功能胰岛素虽然由两条多肽链组成，但肽链间通过共价键（二硫键）相连，这种结构不属于四级结构蛋白质的变构现象例子：老年痴呆症、舞蹈病、疯牛病蛋白质分子表面的水化膜和同种电荷是维持蛋白质亲水胶体稳定的两个因素（填空题）凝固的前提是发生变性，凝固的蛋白质一定发生变性加热使蛋白质变性并凝聚成块状称为凝固第三章一、名词解释1.核苷酸:2.增色效应:由于DNA变性后波长260nm的吸光度值会增加，这种现象称为增色效应3.DNA的变性: DNA的变性是指在某些理化因素作用下，DNA分子中碱基对之间的氢键断裂，使DNA双链结构解开变成单链的过程。
生物化学 (清华大学)
生物化学 (清华大学).txt男人应该感谢20多岁陪在自己身边的女人。
因为20岁是男人人生的最低谷，没钱，没事业；而20岁，却是女人一生中最灿烂的季节。
只要锄头舞得好，哪有墙角挖不到？生物化学（清华大学）傅建富第一章1,氨基酸（amino acid）：是含有一个碱性氨基和一个酸性羧基的有机化合物，氨基一般连在α-碳上。
2，必需氨基酸（essential amino acid）：指人（或其它脊椎动物）（赖氨酸，苏氨酸等）自己不能合成，需要从食物中获得的氨基酸。
3，非必需氨基酸（nonessential amino acid）：指人（或其它脊椎动物）自己能由简单的前体合成不需要从食物中获得的氨基酸。
4，等电点（pI,isoelectric point）：使分子处于兼性分子状态，在电场中不迁移（分子的静电荷为零）的pH值。
5，茚三酮反应（ninhydrin reaction）：在加热条件下，氨基酸或肽与茚三酮反应生成紫色（与脯氨酸反应生成黄色）化合物的反应。
6，肽键（peptide bond）:一个氨基酸的羧基与另一个的氨基的氨基缩合，除去一分子水形成的酰氨键。
7，肽（peptide）:两个或两个以上氨基通过肽键共价连接形成的聚合物。
8，蛋白质一级结构（primary structure）：指蛋白质中共价连接的氨基酸残基的排列顺序。
9，层析（chromatography）:按照在移动相和固定相（可以是气体或液体）之间的分配比例将混合成分分开的技术。
10，离子交换层析（ion-exchange column）使用带有固定的带电基团的聚合树脂或凝胶层析柱11，透析（dialysis）：通过小分子经过半透膜扩散到水（或缓冲液）的原理，将小分子与生物大分子分开的一种分离纯化技术。
12，凝胶过滤层析（gel filtration chromatography）：也叫做分子排阻层析。
一种利用带孔凝胶珠作基质，按照分子大小分离蛋白质或其它分子混合物的层析技术。
生物化学PPT课件
生物化学的应用领域
01
02
03
04
医学研究
生物化学在医学领域中发挥着 重要作用，如疾病诊断、药物
研发和生理机制研究等。
农业生产
通过生物化学手段改良作物品 质、提高产量，以及研发新型
肥料和农药。
环境保护
利用生物化学方法处理环境污 染问题，如水体净化、土壤修
复等。
生物技术产业
生物化学在生物技术产业中具 有广泛应用，如基因工程、蛋
合成生物学
合成生物学是新兴的交叉学科，旨在设计和构建人工生物系统，实现新功能或 优化现有功能。通过合成生物学，科学家可以创建定制化的微生物，用于生产 燃料、药物和其他有用物质。
纳米技术与生物医学应用
纳米药物
纳米药物利用纳米技术将药物包裹在 纳米载体中，以提高药物的靶向性、 稳定性和生物利用度，降低副作用。 纳米药物在癌症治疗、疫苗开发等领 域具有广泛应用前景。
生物合成与分解代谢
生物合成
生物合成是指生物体利用简单无机物和单糖等合成复杂有机 物的过程。生物合成包括脂肪酸、蛋白质、核酸等物质的合 成。这些合成过程需要经过一系列酶促反应的完成。
分解代谢
分解代谢是指生物体将大分子有机物分解成小分子有机物和 无机物的过程。这些分解过程包括糖酵解、柠檬酸循环和氧 化磷酸化等。分解代谢是生物体获取能量和合成物质的重要 途径。
结论总结
根据实验结果和讨论，总结实验的结论，指 出研究的局限性和未来研究方向。
结果讨论
对实验结果进行深入分析和讨论，探讨结果 的合理性和科学性。
结论应用
探讨实验结论在实际生产和科研中的应用价 值和意义。
05
生物化学前沿研究
基因编辑与合成生物学
清华大学生物化学 生物能学共66页文档共68页
1、纪律是管理关系的形式。——阿法 纳西耶 夫 2、改革如果不讲纪律，就难以成功。
3、道德行为训练，不是通过语言影响 ，而是 让儿童 练习良 好道德 行为， 克服懒 惰、轻 率、不 守纪律 、颓废 等不良 行为。 4、学校没有纪律便如磨房里没有水。 ——夸 美ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ斯
5、教导儿童服从真理、服从集体，养 成儿童 自觉的 纪律性 ，这是 儿童道 德教育 最重要 的部分 。—— 陈鹤琴
61、奢侈是舒适的，否则就不是奢侈 。——CocoCha nel 62、少而好学，如日出之阳；壮而好学 ，如日 中之光 ；志而 好学， 如炳烛 之光。 ——刘 向 63、三军可夺帅也，匹夫不可夺志也。 ——孔 丘 64、人生就是学校。在那里，与其说好 的教师 是幸福 ，不如 说好的 教师是 不幸。 ——海 贝尔 65、接受挑战，就可以享受胜利的喜悦 。——杰纳勒 尔·乔治·S·巴顿
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25、学习是劳动，是充满思想的劳共66页文
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26、我们像鹰一样，生来就是自由的 ，但是 为了生 存，我 们不得 不为自 己编织 一个笼 子，然 后把自 己关在 里面。 ——博 莱索
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27、法律如果不讲道理，即使延续时 间再长 ，也还 是没有 制约力 的。— —爱·科 克
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28、好法律是由坏风俗创造出来的。 ——马 克罗维 乌斯
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29、在一切能够接受法律支配的人类 的状态 中，哪 里没有 法律， 那里就 没有自 由。— —洛克
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30、风俗可以造就法律，也可以废除 法律。 ——塞·约翰逊
档
21、要知道对好事的称颂过于夸大，也会招来人们的反感轻蔑和嫉妒。——培根 22、业精于勤，荒于嬉；行成于思，毁于随。——韩愈