生物化学讲义

第一章绪论（2学时）

一、生物化学研究的主要内容

生物分子是生物体和生命现象的结构基础和功能基础，是生物化学研究的基本对象。

生物分子和结构与功能：探讨生物体的物质组成以及分子结构、性质和功能。

物质代谢及其调节：物质代谢的规律、能量转化及其调节控制。

二、生物化学的定义

简单地说生物化学就是研究生命现象的化学本质。

具体来说生物化学是用物理的、化学的原理与技术，从分子水平来研究生物体的化学组成、生命活动的基本规律及调节方式，从而阐述生命现象化学本质的一门科学。

三、生物化学的分类

根据研究对象不同，生物化学可分为：

植物生物化学

动物生物化学

微生物生物化学和病毒生物化学。

根据研究的目的不一样，生化又可分为：

农业生物化学

工业生物化学

医用生物化学和药物生物化学。

四、生物化学发展简史

起源于18世纪晚期、发展于19世纪、直到20世纪初始成独立学科。

依据发展过程及其特点可大致划分为：

起始阶段 -- 叙述生化 (descriptive)

快速发展阶段 -- 动态生化 (dynamic)

分子生物学崛起 -- 机能生化 (functional)

第二章蛋白质（10学时）

第一节通论

蛋白质（protein）在生物体内具有广泛和重要的生理功能，它不仅是各器官、组织的主要化学组成，且生命活动中各种生理功能的完成大多是通过蛋白质来实现的，而且蛋白质在其中还起着关键的作用，所以蛋白质是生物化学学科中传统、基础的内容，在分子生物学学科中又是发展最快、最重要的部分之一，

protein一词就是来自1938年Jons J Berzelius创造的希腊单词protios，意为第一或最重要的意思。

一、蛋白质的概念

蛋白质（protein，简写pro): 是由20种L-氨基酸按一定的序列通过酰胺键（肽键）缩合而成的，具有稳定构象和一定生物功能的生物大分子。

二、蛋白质的分类

三、蛋白质的元素组成

1.共有的元素有C、H、O、N，其次S、稀有P等

2.其中N元素的含量相对恒定，占13%～19%，平均为16%，因此通过样品中含氮量的测定，乘以6.25，即可推算出其中蛋白质的含量（凯氏定氮法）。

四、蛋白质的生物学功能

.蛋白质是生命的表征，哪里有生命活动哪里就有蛋白质

1.酶：作为酶的化学本质，温和、快速、专一，任何生命活动之必须，酶的另一化学本质是RNA，不过它比蛋白质差远了，种类、速度、数量。

2.免疫系统：防御系统，抗原（进入“体内”的生物大分子和有机体），发炎。

细胞免疫：T细胞本身，分化，脓细胞。

体液免疫：B细胞，释放抗体，导弹，免疫球蛋白（Ig）。

3.肌肉：肌肉的伸张和收缩靠的是肌动蛋白和肌球蛋白互动的结果。

4.运输和储存氧气：Hb和Mb。

5.激素：含氮类激素，固醇类激素。

6.基因表达调节：操纵子学说，阻遏蛋白。

7.生长因子：EGF（表皮生长因子），NGF（神经生长因子），促使细胞分裂。

8.信息接收：激素的受体，糖蛋白，G蛋白。

9.结构成分：胶原蛋白（肌腱、筋），角蛋白（头发、指甲），膜蛋白等。生物体就是蛋白质堆积而成，人的长相也是由蛋白质决定的。

10.精神、意识方面：记忆、痛苦、感情靠的是蛋白质的构象变化，蛋白质的构象分类是目前热门课题。

第二节氨基酸（amino acids）--------蛋白质组成单位

氨基酸（amino acid, aa)：蛋白质的基本组成单位，是含氨基的羧酸。是羧酸分子中Cα上的一个H被氨基取代而成的化合物。

一、氨基酸的一般结构特征

大分子蛋白质的基本组成单位或构件分子（building-block molecule）是氨基酸（amino acid，AA）。

在种类上，虽然自然界中存在着300多种氨基酸，但构成蛋白质的只有20种氨基酸，且都是L-α-氨基酸，在蛋白质生物合成时它们受遗传密码控制。另外,组成蛋白质的氨基酸，不存在种族差异和个体差异。

在20种氨基酸中，除甘氨酸不具有不对称碳原子和脯氨酸是亚氨基酸外，其余均为Ｌ-α-氨基酸。氨

基酸分子的结构通式为：R H |

C

|

COOH

N H 2--

氨基酸的构型：自然选择L-型，D-型氨基酸没有营养价值，仅存在于缬氨霉素、短杆菌肽等极少数寡肽之中，没有在蛋白质中发现。

二、氨基酸的分类和结构

1.按侧链R 基的极性

<1>极性氨基酸：亲水氨基酸：溶解性较好，酸性氨基酸、碱性氨基酸、含巯基、羟基、酰胺基的氨基酸，Glu 、Asp 、Arg 、Lys 、His 、Cys 、Ser 、Thr 、Tyr 、Gln 、Asn 。

<2>非极性氨基酸：疏水氨基酸：溶解性较差，具有烷烃链、甲硫基、吲哚基等的氨基酸，Gly 、Ala 、Leu 、Ile 、Val 、Pro 、Met 、Trp 、Phe 。

20种基本氨基酸的表示方法有下列几种：

（1）中文名：X （X ）氨酸，如甘氨酸、半胱氨酸。20种要会背。

（2）英文名：3字名，如Gly 、Cys 等，20种要会背。

（3）按顺序演示，记忆技巧。

Ala Arg Asp Asn Cys Glu Gln Gly His Ile

丙 精 天 天冬酰氨 半 谷 谷氨酰氨 甘 组 异亮

Leu Lys Met Phe Pro Ser Thr Trp Tyr Val

亮 赖 甲硫 苯丙 脯 丝 苏 色 酪 缬

氨基酸的具体结构：20种全部记住，仅注意R 。

讲解顺序：

甘Gly （最特殊，唯一无旋光性）、丙Ala （顾名思义）、苯丙Phe （顾名思义）。

酪Tyr （有β-苯酚基）、半胱Cys （β-巯基）、丝Ser （β-羟基）、苏Thr （β-羟基）、天冬Asp （酸性氨基酸，β-羧基）、天冬酰胺Asn （β-酰胺）、色Trp （β-吲哚基）、组His （β-咪唑基）。谷Glu （酸性氨基酸，γ-羧基）、谷氨酰胺Gln （γ-酰胺）、甲硫Met （γ-甲硫基）。精Arg （δ-胍基）。赖Lys （碱性氨基酸，ε-氨基）。缬Val 、亮Leu 、异亮Ile ：都是烷烃链。脯Pro （亚氨基）。