生物化学Ⅰ教案讲解

生物化学Ⅰ（静态）教案——于建生课程编号014102 48课时参考书：[1]Keith E and Colin J Biological Chemistry ，lst ，Ed ，Cambridge University Press 1980[2]Lippard ，S。

J ，and Berg ，J。

M ，Principles of Bioinorganic Chemistry ，University Science Books ，California 1994[3]Nelson D L ，Cox M L .Lehninger Principles of Biochemistry .3rd，Ed ，New York ：Worth Publishers ，2000[4]Biochemistry B.D.Hames, N.M.Hooper and J.D.Houghton科学出版社1999•[5]《生物化学》（第四版）顾天爵人民卫生出版社1998[6]《基础生物化学》 D.沃伊特 J.G.沃伊特 C.W.普拉特朱德熙郑昌学主译科学出版社1999[7]郑集、陈钧辉：普通生物化学，第三版，北京高等教育出版社，1998[8]王镜岩、朱圣庚、徐长法等：生物化学，第三版，北京高等教育出版社，2002[9]沈同、王镜等：生物化学，第二版，北京高等教育出版社，1999习题集：1、生物化学习题解析（第二版）陈均辉等科学出版社 20012、生物化学考试500题解I.D.K哈尔克斯顿四川大学出版社 19863、生物化学习题入门姚仁杰等译北京大学出版社19874、生物化学习题集张来群谢丽涛科学出版社19985、中国科学院硕士研究生入学考试试题与解答生物化学王克夷祁国荣科学出版社1999课程目的与要求：通过本课程的学习，使学生能够：（1）掌握糖类及其衍生物、脂类及其衍生物、蛋白质、核酸等构成生物机体的基础物质的化学组成、结构和性质，以及它们在体内的分布；（2）掌握生物催化剂----酶的化学本质、组成、命名、分类、催化特性、作用专一性及作用机制、米氏方程式的应用；（3）掌握各种维生素、各种激素等生物机体的重要物质的化学组成、结构、性质，以及它们各自的重要作用；（4）了解抗生素的概况以及几种重要抗生素的化学结构、来源、理化性质和作用。

第一章绪论(preface)目的与要求：使学生对生物化学有一个全面的初步认识，熟悉生物化学在工农业生产中的实际存在与应用。

重点讲解:生物化学的研究对象，任务和内容，与其他学科的关联和工农业生产的发展关系。

对学生要求：掌握以上重点，同时要了解生物化学的发展。

§1 生物化学的涵义及其研究对象一、生物化学的定义生物化学可以认为是生命的化学(chemistry of life)。

生物化学是用化学的理论和方法来研究生命现象并阐明其化学本质的学科。

二、研究对象及分类研究对象：一切生命有机体分类：根据研究对象可分为：植物生化、动物生化、人体生化、微生物生化根据研究目的可分为：临床生物化学、工业生物化学、病理生物化学、农业生物化学、生物物理化学等。

§2 生物化学的任务和内容一、任务1、构成生物体的物质基础研究这些生物体的化学组成、结构和性质以及体内的分布2、生命物质在生物机体中的运动规律研究生命物质在体内的变化及其相互关系和能量转换和调节规律3、生命物质的结构、功能与生命现象的关系研究生命活动中各种生命物质的作用、运动规律和相互关系及它们构成的器官、组织、细胞在生命活动中的功能。

二、内容1、糖类及其衍生物2、脂类及其衍生物3、由氨基酸组成的蛋白质和多肽4、由核苷酸组成的核酸5、维生素、激素、抗生素等，其中生物酶基本属于蛋白质类。

§3 生物化学的发展与工农业生产的关系1、历史背景2、生物化学的诞生：3、生物化学的建立：4、发展中的生物化学5、中国对生物化学的贡献：吴宪：曾与美国哈佛医学院Folin一起首次用比色定量方法测定血糖。

吴宪与刘思职、万昕、陈同度、汪猷、张昌颖、杨恩孚、周启源等完成了蛋白质变性理论，血液的生物化学方法检查研究，免疫化学研究，素食营养研究，内分泌研究。

王应睐，邹承鲁，钮经文，邢其毅，曹天钦，王德宝，汪猷1981年又人工合成了具有生物活性的酵母丙氨酸转移RNA，从而使我国在核酸人工合成方面处于国际领先地位6．生物化学与工农业生产的关系A．工业领域的应用：B．在农业领域的应用：C．临床生化的诊断今天已经成为一种不可缺少的诊断的方法§4 生化发展的趋势今后我们要在基础理论研究方面特别注意:生物大分子的结构与功能、生物大分子之间相互作用、分子遗传和遗传工程、生物膜的结构与功能、激素、活性多肽及其重要的活性小分子的结构与功能、代谢调节与调控方面的研究、另一方面我们应该注意研究工、医、农、国防等各方面急需解决的问题。

思考题：1．生物化学主要有哪些内容？2．怎样学好生物化学？3．学好生物化学，如何国家和人类服务？第二章糖类化学目的与要求：使学生从生物化学的角度认识糖的本质意义和糖在生物体中的作用等，使学生掌握糖化学的基本知识以及一些概念与有机化学方面的区别。

重点讲解：糖的概念、分类以及单糖、二糖和多糖的化学结构和性质，使学生通过掌握典型单糖(葡萄糖和果糖)的结构和性质，再从单糖的基础上去理解二糖的结构和性质，从而使学生学会比较分析的方法去认识各种重要糖类的特征。

几种主要多糖在讲解时要结合医学上的应用。

在讲解单糖的结构和性质时，要联系有机化学醛、酮的化学性质和结构。

对学生要求：掌握糖类及其衍生物化学组成、结构；掌握基本概念、构型和构象的区别环式单糖不同的书写方式、重要的化学反应。

理解不同构型和构象造成的稳定性差别。

了解不同的糖对生物体的用途以及它们在体内的分布。

第一节糖类化学概述研究简史：十八世纪后半叶德国化学家E,Fisher提出投影式十九世纪二十年代中期C.S.Hudson建立了表示糖的结构、立体构形与光学性质关系的法则W.N.Hworth提出的糖的环状结构七十年代以后糖类化合物研究的新局面：通过糖类的研究发现了许多新的生物合成反应与酶调节机理；认识许多基本的生命过程：如细胞环境、细胞识别、细胞生长与分化、免疫、先天缺陷遗传病、药物的作用等等；生物信息的携带者糖类化合物（多糖、寡糖）是第三（核酸、蛋白质）大重要的生物高分子化合物。

一、糖类的概念：1.曾用的概念：碳水化合物：通式Cn(H2O)m误认为是碳与水的化合物，故称碳水化合物(carbohydrate)。

2.糖类的现代概念：糖类：鼠李糖(rhamnase)C6H12O5和脱氧核糖(deoxyribose)C5H10O4非糖的物质：甲醛CH2O、乳酸C3H6O3有些糖类化合物：除C、H、O外，还有N、S、P，多羟基的醛或酮及其缩聚物和某些衍生物的总称。

二、糖类分布及重要性（功能）1、分布所有生物细胞质和细胞核内，含有戊糖植物界最多：约占干重的85~90%，动物：血液中含有葡萄糖、肝脏和肌肉中含有糖原、乳汁中含有乳糖微生物中：糖约占菌体干重的10~13%。

2、重要性（1）是生物获取能量的主要来源（2）具有特殊的生理功能（3）糖类也是结构成分（4）生物体合成其它化合物的基本原料（5）糖作为信号识别的分子糖蛋白在生命物质体内分布极广，它们的糖链可能起着信息分子作用，与机体免疫细胞识别包括细胞粘着、接触抑制等生理功能密切相关。

第二节糖的分类糖类的分类1、单糖(monosaccharides)是最简单的糖，不能再被水解为最小的单位。

根据其所含碳原子（C）数目：丙糖、丁糖、戊糖(pentose)和已糖(hexose)等根据其羟基（-OH）又可以分为醛糖和酮糖2、寡糖(oligosaccharides)是有两到十分子的单糖缩合而成的，水解后产生单糖。

3、多糖(polysaccharides)是由多个单糖分子缩和而成的如按其组成：同多糖：相同的单糖组成；杂多糖：不同的单糖基组成如按其分子有无支链：支链、直链多糖；如按其功能的不同：结构多糖、储存多糖、抗原多糖等；如按其分布：胞外多糖、胞内多糖、胞壁多糖之分。

4、结合糖：如果糖类化合物尚有非糖物质部分，则称为糖缀物和复合糖例如，糖肽、糖脂、糖蛋白等。

第三节单糖的化学结构单糖的种类很多，单糖在结构上、性质上差异不少，但也有许多共同之处。

从数量上讲以葡萄糖(glucose)最多，分布也最广，其中葡萄糖结构具有代表性。

一、定义及分类定义：具有1个自由醛基或酮基，以及两个以上的糖类物质称为单糖。

分类：醛糖；酮糖丙糖、丁糖、戊糖、己糖等二、单糖的分子结构（一）链状结构1、葡萄糖链状结构的确定：元素组成：经验式为CH2O测定分子量：1801）葡萄糖能被纳汞齐作用还原成山梨醇，而山梨醇是右边结构从而证明了六个碳原子连成了一条直链。

2）葡萄糖能和福林试剂（醛试剂）反应：证明其分子式中含有醛基。

（-COH）3）葡萄糖和乙酸酐反应产生五个和乙酰基之的衍生物，证明糖分子中有五个羟基。

（-OH）2、葡萄糖的构型(configuration)1）不对称碳原子的概念：一个碳原子和四个不同的原子或基团相连时，并因而失去对称性的四面体碳，也称手性碳原子、不对称中心或手性中心，常用C*表示。

2）构型不对称碳原子的四个取代基在空间的相对取向。

这种取向形成两种而且只有两种可能的四面体形式，即两种构型如甘油醛把羟基在左边规定为L-型，羟基在边右规定为D型。

甘油醛从糖的定义上判断是最简单的单糖凡在理论上由D-甘油醛衍生出的单糖为D-系单糖，由L-甘油醛衍生出的糖为L-系单糖。

天然的单糖大多只存在一种构型，例如葡萄糖、果糖(fructose)、核糖(ribose)都是D-系单糖。

3、与链式结构相关的概念：镜象对映体(antipode)：两类物质彼此类似但不同它们互为镜像但不能重叠这两类结构相化合物称为一对对映体。

2）差向异构体(epimers)：仅一个对称碳原子构型不同，二镜向非对映体的异构物称为差向异构体。

3）旋光异构现象和旋光度：当光波通过尼克梭镜时，由于尼克梭镜(nicolprism)的结构,通过的只是某一平面振动的光波，光波其他方向的都被遮断这种称为平面偏振光。

当它通过具有旋光性质某异构物溶液时，则偏振面会向左旋转或者向右偏转。

旋光度是作是旋光物质的一种物理性质，它在一定的条件下是一个常数。

（条件、温度、浓度、而波长、旋光管的长度加以固定）旋光度常用旋光率(specificrotation)表示。

4）手性与旋光性旋光性与分子内部的结构有关分子内若存在对称元素如，对称面、对称中心或四重交替之一的，都可以和它的镜像重合，没有旋光性分子内若不存在对称元素，不能和它的镜像重合，都有旋光性。