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1、生物化学细胞的分子组成,生物化学部分（一）细胞的化学成分,水、无机盐、糖类、脂类、蛋白质、核酸、酶、维生素和辅酶,（一）水：结合水、自由水；自由水比例增加时，代谢活跃；结合水含量增加，代谢下降，细胞和生物体的抗寒、抗热、抗旱性则会提高。,（二）无机盐,3、参与调节生物体的代谢活动,1、构成组织或生物体某些复杂化合物的重要组成成分,2、对细胞的渗透压和pH值起着重要的调节作用,1、下列水的哪种特性有利于体内的化学反应？A、流动性大B、极性强C、比热大D、润滑作用,C,（三）糖类,单糖、寡糖、多糖、糖复合物,（1）单糖是最简单的糖，不能被水解为更小的单位。单糖通常含有3、4、5、6或7个碳原子，分
2、别称为丙糖、丁糖、戊糖、已糖和庚糖。天然存在的单糖一般都是D-构型。单糖分子既可以开链形式存在，也可以环式结构形式存在，在环式结构中如果第一位碳原子上的OH与第二位碳原子的-OH在环的同一面，称为-型；如果-OH是在环的两面，称-型。,1、单糖,（2）生物体中重要的单糖,丙糖 如甘油醛（醛糖）和二羟丙酮（酮糖）,戊糖 戊糖中最重要的有核糖（醛糖）、脱氧核糖（醛糖）和核酮糖（酮糖）,己糖 葡萄糖、果糖和半乳糖,2、寡糖：由26个单糖缩合而成的糖。最多的寡糖是双糖，如麦芽糖、蔗糖、纤维二糖、乳糖,人和哺乳动物的乳汁中特有的双糖水解后的产物是,（一分子半乳糖和一分子葡萄糖）,3、多糖,（1）淀粉 直
3、链淀粉和支链淀粉 直链淀粉是-D-葡萄糖基以-1,4-糖苷键连接的多糖链，支链淀粉分子中除有-1.4-糖苷键的糖链外，还有-1,6-糖苷键连接的分支处，淀粉有呈色反应，直链淀粉遇碘呈为蓝色，支链淀粉遇碘呈为紫红色。,（2）糖原-D-葡萄糖基以-1,4-糖苷键连接而成的，但糖原的分支比支链淀粉多，糖原遇碘变为红褐色。,（3）纤维素 由-D-葡萄糖基借-1,4-糖苷键连接的没有分支的同多糖。,（4）几丁质（甲壳素）昆虫和甲壳类外骨骼的主要成分为几丁质，是N-乙酰-D-氨基葡萄糖以-1,4-糖苷键缩合成的同多糖。,（5）糖胺聚糖（粘多糖）是一种由重复的二糖单位组成的线状多聚物。糖胺聚糖主要有透明质酸
4、、硫酸软骨素、硫酸皮肤素、硫酸角质素、肝素以及硫酸乙酰肝素。,习题,下列物质具有还原性糖的是（）A、蔗糖B、麦芽糖C、淀粉D、纤维素,B,（四）脂类,不溶于水，但能溶于非极性有机溶剂；O元素含量低，C、H元素含量高，彻底氧化后可以放出更多能量,1、三酰甘油（脂肪）,天然脂肪酸都是L-型；动物脂肪大多富含饱和脂肪酸，在室温下为固态，植物油含大量油酸和亚油酸，在室温下为液态；哺乳动物和人，亚油酸和亚麻酸为必需脂肪酸,2、磷脂（甘油磷脂）磷脂酸是最简单的磷脂，分子中的H为胆碱、胆胺、丝氨酸所取代，则分别成为卵磷脂、脑磷脂，丝氨酸磷脂等。通常磷脂分子中的2个脂肪酸总有一个是不饱和的，因此2个脂肪酸链不
5、是平行并列的，其中一个（不饱和脂肪酸）总是有折弯。,3、类固醇：基本结构是环戊烷多氢菲。最熟知的是胆固醇，胆固醇是动物膜和神经髓鞘的主要成份。性激素、维生素D和肾上腺皮质激素也都属于类固醇。,4、萜类：由不同数目的异戊二烯连接而成的分子。维生素A（视黄醇）、维生素E、维生素K、类胡萝卜素都是萜类。-类胡萝卜素裂解就成2个维生素A，维生素A可氧化成视黄醛，对动物感光活动有重要作用。,5、蜡：由高碳脂肪酸和高碳醇或固醇所形成的脂，它存在于皮肤、毛皮、羽毛、树叶、昆虫外骨骼中，起保护作用。,（五）蛋白质,1、蛋白质的原元素组成：氮的含量在多种的蛋白质比较接近，平均为16%，因此用凯氏（kjelahl
6、）法定N，受检物质中含蛋白质量为N含量的6.25倍。,2、蛋白质的氨基酸组成,（1）氨基酸的结构天然蛋白质中存在的氨基酸（除脯氨酸）都是L-a-氨基酸,COOH|NH2 C H|R L-a-氨基酸,（2）氨基酸的分类：根据R基因极性不同，氨基酸可分为：非极性氨基酸和极性氨基酸,必需氨基酸和非必需氨基酸：必需氨基酸包括亮氨酸、异亮氨酸、缬氨酸、苏氨酸、蛋氨酸、色氨酸、赖氨酸、苯丙氨酸等8种。精氨酸和组氨酸为半必需氨基酸。,（3）氨基酸的主要理化性质,一般的物理性质：-氨基酸呈无色结晶，熔点高，一般在2000C以上。易溶于酸、碱，但不溶于有机溶剂。,调节溶液的pH值，使氨基酸的氨基和羧基的解离度相
7、等，即氨基酸的电荷为O，氨基酸在电场中不移动，此时溶液的pH值为氨基酸的等电点，用pI表示。在等电点时，氨基酸溶解度最小，容易沉淀。,两性解离和等电点,紫外吸收光谱：在远紫外光区有光吸收，在近紫外光区有色氨酸最大吸收波长为279nm，酪氨酸最大吸收波长278nm，苯丙氨酸最大吸收波长为259nm。,重要的化学反应：a-氨基能与茚三酮反应产生蓝紫色沉淀（脯氨酸和羟脯氨酸则产生黄色沉淀）；a-氨基可与亚硝酸反应产生氮气，计算出氨基酸的量；一些氨基酸的R基团能与特殊的试剂发生呈色反应。,3、蛋白质的结构,（1）一级结构：又称为初级结构或化学结构，指蛋白质分子内氨基酸的排列顺序,（2）二级结构：指多肽
8、链本身绕曲折叠成有规律的结构或构象。这种结构是以肽链内或肽链间的氢键来维持的。,-螺旋,-折叠,-转角,自由回转,（4）三级结构：维持三级结构的作用力主要是一些次级键，包括氢键、盐键、疏水键和范德华力等。,（5）四级结构：具有三级结构的亚单位通过氢键、盐键、疏水键和范德华力等弱作用力聚合而成的特定构象。,维系蛋白质分子的一级结构：肽键、二硫键维系蛋白质分子的二级结构：氢键维系蛋白质分子的三级结构：疏水相互作用力、氢键、范德华力、盐键维系蛋白质分子的四级结构：范德华力、盐键,3、蛋白质的理化性质,（1）胶体性质：布朗运动、丁达尔现象、不能通过半透膜；蛋白质颗粒比较稳定，不易沉淀,（2）两性电解质
9、,（3）沉淀反应：破坏蛋白质的水膜及中和蛋白质的电荷出现沉淀现象。高浓度盐类（如硫酸铵、硫酸钠、氯化钠等，称为盐析），有机溶剂（如酒精、丙酮），重金属盐（如硝酸银、醋酸铅、三氯化铁等），某些酸类（如苦味酸、单宁酸等）。,（4）变性：使其分子的空间结构改变，导致其理化性质、生物活性都发生改变。不发生一级结构的破坏；而主要发生氢键、疏水键的破坏。生物活性丧失，溶解度降低。化学因素有强酸、强碱、重金属离子、尿素、酒精、丙酮等；物理因素有加热震荡或搅拌、超声波、紫外线及X射线照射等。,（5）紫外吸收：280nm的紫外光下，有最大吸收峰。是由于肽链中酪氨酸和色氨酸的R-基团引起的。,（6）变构作用：四级
10、结构的变化,（7）呈色反应,4、蛋白质的分类,（1）蛋白质的化学分类：简单蛋白质和结合蛋白质（1）色蛋白：由简单蛋白与色素物质结合而成。如血红蛋白、叶绿蛋白和细胞色素等。（2）糖蛋白：由简单蛋白与糖类物质组成。如细胞膜中的糖蛋白等。（3）脂蛋白：由简单蛋白与脂类结合而成。如血清-，-脂蛋白等。（4）核蛋白：由简单蛋白与核酸结合而成。如细胞核中的核糖核蛋白等。（5）色蛋白：由简单蛋白与色素结合而成。如血红素、过氧化氢酶、细胞色素c等。（6）磷蛋白：由简单蛋白质和磷酸组成。如胃蛋白酶、酪蛋白、角蛋白、弹性蛋白、丝心蛋白等,（2）蛋白质的功能分类：结构蛋白和酶,（六）酶,2、酶的化学组成：单纯酶和结
11、合酶,3、酶的结构特点：必需基团、活性中心（结合部位、催化部位）,1、化学本质：,（1）酶的催化作用降低活化能,（2）中间产物学说,S+E ES E+P底物 酶 中间产物 酶 产物,酶的作用机制,（3）“钥匙锁”学说和“诱导契合”学说,（4）使酶具有高催化效率的因素：邻近定向效应、“张力”和“形变”、酸碱催化、共价催化,5、影响酶催化反应的因素（1）酶浓度的影响,（2）底物浓度的影响,（3）pH值的影响,（4）温度的影响,（5）激活剂的影响能提高酶活性的物质即称为激活剂。按分子大小可分为3类：第一类为无机离子，如Mg2+是各种激酶的激活剂，Cl-能激活唾液-淀粉酶；第二类为中等大小的有机化学物
12、，一种是还原剂，如半胱氨酸、还原型谷胱甘肽等，另一种是金属螯合剂，能除去酶中重金属杂质，从而解除重金属对酶的抑制，如乙二氨四乙酸（EDAT）；第三类为具有蛋白质性的大分子化合物，这类激活剂用于酶原激活，使无活性酶原变成有活性的酶。,(6)抑制剂的影响 某些物质，不引起酶蛋白变性，但能使酶分子上某些必需基团发生变化，因而引起酶活力下降，甚至丧失。这种作用称为抑制作用，起抑制作用的物质称为抑制剂。,1酶的国际系统分类法（1）国际系统分类法分类原则 国际生物化学联合会酶学委员会提出的酶的国际系统分类法的分类原则是：将所有已知顺按其催化的反应类型分为六大类，即氧化还原酶类、转移酶类、水解酶类、裂解酶类
13、、异构酶类、合成酶类，分别用1，2，3，4，5，6的编号来表示；根据底物分子中被作用的基团或键的性质，再将每一大类分为若干亚类，每一亚类又分为若干亚亚类；然后再把属于这一亚亚类的酶按顺序排好。这样就把已知的酶分门别类地排成一个表，称为酶表。每一种酶在这个表中的位置可用一个统一的编号来表示。每个编号由四个数字组成：如催化乳酸脱氢转变为丙酮酸的乳酸脱氢酶，编号为。EC指国际酶学委员会的缩写；第一个1，代表该酶属于氧化还原酶类；第二个1，代表该酶属于氧化还原酶类中的第一亚类，催化醇的氧化；第三个1，代表该酶属于氧化还原酶类中第一亚类的第一亚亚类；第四个数字表明该酶在一定的亚亚类中的排号,（2）六大酶
14、类的特征 氧化还原酶：催化氧化还原反应的酶。反应通式:AH2+B A+BH2 如琥珀酸脱氢酶、醇脱氢酶、多酚氧化酶等。转移酶：催化分子间基团转移的酶。反应通式:AR+B A+BR 如谷丙转氨酶、胆碱转乙酰酶等。水解酶：催化水解反应的酶。反应通式:AB+H20 A0H+BH 如蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶等。裂解酶：催化非水解地除去底物分子中的基团及其逆反应的酶。反应通式:AB A+B 如草酰乙酸脱竣酶、碳酸酐酶等。异构酶：催化分子异构反应的酶。反应通式:A B 如葡糖磷酸异构酶、磷酸甘油酸磷酸变位酶等。,合成酶：与ATP的一个焦磷酸键断裂相偶联,催化两个分子合成一个分子的酶。反应通式:A+B+ATP
15、 AB+ADP+Pi。如天冬酰氨合成酶、丙酮酸羧化酶等。,2酶的命名根据酶学委员会的建议,每一种酶都给以两个名称。一个是系统名,一个是惯用名。（1）系统命名法：包括两部分，即底物名称及反应类型。若酶反应中有两种底物起反应，则这两种底物均需表明，当中用“:”分开。例如,草酸氧化酶其系统名称为草酸:氧氧化酶。（2）习惯命名法：通常依据酶作用的底物及反应类型来命名。如催化乳酸脱氢变成丙酮酸的酶称为乳酸脱氢酶。催化草酰乙酸脱去C02变为丙酮酸的酶称草酸乙酸脱羧酶。对于催化水解作用的酶。一般在酶的名字上省去反应类型，如水解蛋白的酶称蛋白酶,水解淀粉的酶称淀粉酶。有时为了区别同一类酶，还可以在酶的名称前面
16、标上来源。如胃蛋白酶、胰蛋白酶、木瓜蛋白酶等。,1.下列关于酶的活性中心的叙述哪些是正确的 A所有的酶都有活性中心 B所有酶的活性中心都含有辅酶 C酶的必需基团都位于活性中心之内 D所有抑制剂都作用于酶的活性中心 E所有酶的活性中心都含有金属离子,2.表示酶活性是温度的函数。在温度t1时：A底物能量太高不能与酶形成稳定的复合物 B反应自发进行，不需要酶的参加C反应产物变得不稳定 D酶的热变性发生。,A,D,3.蛋白质变性是由于A.氢键被破坏 B.肽键断裂C.蛋白质降解 D.水化层被破坏及电荷被中和E.亚基的解聚,4.盐析法沉淀蛋白质的原理是 A.中和电荷、破坏水化膜 B.与蛋白质结合成不溶性蛋
17、白盐C.降低蛋白质溶液的介电常数 D.使蛋白质溶液成为PI,A,A,（六）核酸,1、核酸的组成成分,（1）戊糖：-D-核糖和-D-2-脱氧核糖。,（2）碱基：一：嘌呤，为双环分子，一般有腺嘌呤（A）、鸟嘌呤（G）；二：嘧啶，为单环分子，一般有胞嘧啶（C）、胸腺嘧啶（T）、尿嘧啶（U）。,（3）核苷：戊糖+碱基。,(4)核苷酸:核苷的磷酸酯。生物体内的游离核苷酸多为5-核苷酸。,(5)体内重要的游离核苷酸及其衍生物,1、腺苷一磷酸（AMP）；腺苷二磷酸（ADP）；腺苷三磷酸（ATP）；,2、NAD+、NADP+：NAD+是辅酶I，全称是烟碱胺腺嘌呤二核苷酸NADP+是辅酶II，全称烟碱胺腺嘌呤二
18、核苷酸磷酸是很多脱氢酶的辅酶，递氢体,2、核酸的结构,（1）DNA的结构,一级结构：3,5-磷酸二酯键 长链从5-向3-端延伸。,二级结构,A、分子由两条多脱氧核苷酸链反向平行(一条链是3,5,，另一条链为5,3,)，围绕着同一个轴，右手盘旋成一个右平行螺旋结构，螺旋的直径为2nm；B、磷酸和脱氧核糖在螺旋体的外侧，通过磷酸二酯键连结形成DNA分子的骨架；C、碱基对位于螺旋体内侧，按A与T，C与G配对，A-T对有2个氢键，C-G对有3个氢键，D、螺旋表面有一条大沟和一条小沟，这两条沟对 DNA和蛋白质的相互识别是很重要的。,DAN双螺旋结构很稳定，有3种化学键维持：互补碱基之间的氢键，碱基对之
19、间的碱基堆集力，以及主链上带负电的磷酸溶液阳离子之间的离子键，其中碱基堆集力起主要作用。,三级结构：DNA的三级结构是指双螺旋DNA的扭曲或再螺旋。超螺旋是DNA三级结构的基本形式。,（2）RNARNA分为三大类：核糖体RNA、信使RNA、转运RNA,一级结构,二级结构,tRNA的二级结构是三叶草型的，一般由四臂四环组成,三级结构 tRNA的三叶形的二级结构变成三级结构为倒L型，tRNA发挥生物功能以其倒L型三级结构为基础。,3、核酸的性质,（1）一般理化性质：核酸既有磷酸基，又有碱性基团，是两性电解质，因磷酸的酸性强，通常表现为酸性。DNA为白色纤维状固体，RNA为白色粉末，都微溶于水，不溶
20、于一般有机溶剂，常用乙醇从溶液中沉淀核酸。D-核糖与浓盐酸和苔黑酚（甲基间苯二酚）共热产生绿色，D-2-脱氧核糖 与酸和二苯胺一同加热产生蓝紫色。,（2）核酸的紫外吸收性质：核酸中的嘌呤和嘧啶环的共轭体系强烈吸收260290nm波段紫外光，最大吸收值在260nm处。,（3）核酸的变性和复性 核酸的变性是双螺旋区氢键断裂，不涉及磷酸二酯键的断裂，不破坏一级结构。核酸变性后，紫外吸收值明显增高，粘度下降，生物功能部分或全部消失。影响因素：温度、有机溶剂、酸碱度、尿素等DNA的热变性是爆发性的。引起热变性的温度称之为熔点或解链温度，用Tm表示。DNA的Tm指增色效应达到最高值一半时的温度。组成DNA的碱基中的G-C的值越高，Tm越高。(G-C)%=(Tm-69.3)2.44,DNA复性：变性的核酸在一定条件下可以重新缔合成双螺旋的过程。变性核酸复性时需要缓慢冷却，故称退火。,1 下列关于DNA双螺旋结构模型的叙述哪一项是错误的 A.两条链方向相反 B.两股链通过碱基之间的氢键相连 C.为右手螺旋，每个螺旋为10个碱基对 D.嘌呤碱和嘧啶碱位于螺旋外侧,D,2.DNA的热变性特征是：A碱基间的磷酸二酯键断裂 B一种三股螺旋的形成C粘度增高 D熔解温度因GC对的含量而异E在260nrn处的光吸收降低,D,
