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6.25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

分类 分布生物学功能

核糖核酸（RNA） 细胞质参与蛋白质的生物合成mRNA （信使RNA ） 5 % Pr合成的直接模板

tRNA （转运RNA ） 15 % 活化与转运AA

rRNA（核蛋白体RNA） 80 % 充当装配机，提供场所

脱氧核糖核酸（DNA）　核内染色质 遗传的物质基础*

一、核酸的分子组成

（一）组成成份

1．碱基 A G C U T

2．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0.34mm，10bp为一螺距，距离为3.4nm。

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