大学生物化学教案

　　课程名称：生物化学

　　任课教师：廖祥儒、蔡宇杰

　　上课班级：生物技术12011202

　　授课时数：56学时

　　第一章绪论（1学时）

　　第一节课：

　　一、生物化学的涵义及内容

　　1.化学的概念（共性和个性）

　　化学学科的共性都是研究：

　　1)化学组成

　　物质的本质，包括：物质的组成、结构和性质；

　　物质的转化即物质转化的条件和方法。

　　根据研究的方法和角度不同，可划分成各种不同的化学：

　　如：无机化学、有机化学、物理化学

　　我们由此可以引出生物化学的概念。

　　2）结构与功能：生物分子的结构、功能，结构与功能的内在关系。

　　3）物质和能量的转化：生物体内大分子、小分子之间的相互转化，以及伴随的能量变化。

　　4）一切生命现象的新陈代谢，包括：生长、分化、运动、思维等；和自我复制如：繁殖、遗传等。

　　3.生物化学的内容

　　1）生物体的化学组成

　　四类基本生物大分子

　　2）新陈代谢的研究

　　3）遗传的分子基础和代谢的调节控制

　　(a)以膜结构和膜功能为基础的细胞结构效应;

　　(b)以代谢途径和酶分子结构为基础的酶活调节;

　　(c)以酶的合成系统为基础的酶量调节。

　　二、生物化学的发展简史

　　1.史前期

　　2.18世纪（启蒙期）

　　3.19世纪（发展期）

　　4.20世纪上半叶

　　5.20世纪下半叶

　　6.我国生物化学的发展情况

　　三、本课程在生物科学中的地位及作用

　　1.微生物的代谢活动是工业发酵的基础。

　　2.菌种是发酵工业的基础

　　四、如何学好生物化学

　　1.框架式记忆

　　2.上课前预习

　　3.上课认真做笔记

　　4.下课后总结

　　5.结合实验来学习

　　6.充分利用网络资源

　　第二章糖类化学（4学时）

　　第一节课：

　　第一节概述

　　一、糖的概念及分布

　　1.糖的分布

　　2.糖的定义

　　二、糖类物质的生物学功能

　　1.作为生物能源

　　2.作为其他物质如蛋白质、核酸、脂类等生物合成的碳骨架

　　3.作为生物体的`结构物质

　　4.参与信号识别如糖蛋白、糖脂等具有细胞识别、免疫活性等多种生理活性功能

　　三、糖的种类

　　分为：单糖、寡糖、多糖和复合糖

　　1.单糖

　　2.寡糖

　　由2～6个相同或不同的单糖分子缩合而成，也叫低聚糖。

　　3.多糖

　　很多个单糖分子脱水缩合的生物大分子，按组成有同多糖和杂多糖之分。

　　糖和非糖物质共价结合成的。

　　复合物。如糖脂或脂多糖，糖蛋白或蛋白聚糖。

　　第二节单糖

　　一、单糖的分子结构及构型

　　1.链式结构

　　1）构型

　　指一个分子由于其不对称C原子上各原子和原子团特有的固定的空间排列，而使该分子所具有的特定的立体化学形式。其改变涉及共价键的破坏，划分以甘油醛为基准。

　　2）异构体

　　同分异构体：简称异构体，是具有相同分子式而分子中原子排列不同的化合物。分为结构异构和立体异构两大类。

　　结构异构体：具有相同分子式，而分子中原子或基团连接的顺序不同的，称为结构异构体。立体异构体：在分子中原子的结合顺序相同，而原子或原子团在空间的相对位置不同的，称为立体异构。立体异构又分为构象和构型异构，而构型异构还分为顺反异构和旋光异构。几何异构体：也称顺反异构体。指因在双键两侧的位置不同，而形成的异构体。

　　旋光异构体：凡能使“平面偏振光”发生旋转的物质，称为旋光活性物质，此现象称为旋光异构现象分子式和结构相同，而旋光作用不同的分子互为旋光异构体。

　　差向异构体：葡萄糖与甘露糖、葡萄糖与半乳糖，仅一个不对称C原子构型有所不同，这种非对映体异构物称为差向异构体（epimers）

　　对映异构体：互为镜像的两个分子叫对映异构体，如D型葡萄糖和L型葡萄糖。

　　2.环状结构（环状半缩醛）

　　异头物

　　3.透视式（Haworth）

　　4.葡萄糖的构象

　　第二节课：

　　二、单糖的理化性质㈠物理性质

　　1.旋光性:一切糖类都有不对称碳原子,都具旋光性

　　2.甜度:各种糖的甜度不一,蔗糖的甜度为标准.

　　3.溶解度

　　水溶性较好,但不溶于有机溶剂

　　㈡化学性质

　　1.氧化作用（还原性）所有的单糖（醛糖或酮糖）都是还原糖

　　葡糖

　　⑴弱氧化剂（如溴水）葡萄糖酸

　　⑵强氧化剂（稀硝酸）葡萄糖二酸

　　⑶专一酶葡萄糖醛酸

　　弱氧化剂溴水不能使酮糖氧化(与醛糖不同)

　　2.强酸脱水在强酸条件下戊糖转变为糠醛，己糖转变为羟甲基糠醛，产物均能与酚类反应生成有色化合物。

　　3.还原作用

　　单糖游离的羰基在还原剂作用下易被还原成多羟基醇：如醛糖还原成糖醇。酮糖则被还原成两种具有同分异构的糖醇。4.形成糖苷

　　单糖的半缩醛羟基很易与醇及酚的羟基反应，失水形成缩醛式衍生物，统称糖苷。5.酯化作用

　　单糖与弱酸作用可形成酯(如磷酸酯)。6.与苯肼成脎反应

　　常温下，糖与一分子苯肼缩合成苯腙；加热则与三分子苯肼作用生成糖脎。

　　7.氨基化

　　单糖分子中的OH基（主要C-2、C-3）可被NH2取代而产生氨基糖，也称糖胺。

　　自然界的氨基糖多以乙酰氨基糖的形式存在，其中较重要的有N-乙酰D-葡糖胺（NAG）与N-乙酰胞壁酸（NAM）。

　　三、重要的单糖

　　单糖根据碳原子数多少，分别称为丙糖、丁糖、戊糖、己糖

　　1.丙糖：D-甘油醛、二羟基丙酮

　　2.丁糖：D-赤藓糖、D-赤藓酮糖3.戊糖

　　戊醛糖：D-核糖、D-2-脱氧核糖、D-木糖、L-阿拉伯糖

　　戊酮糖：D-核酮糖、D-木酮糖

　　4.己糖

　　己醛糖：D-葡萄糖、D-半乳糖、D-甘露糖

　　己酮糖：D-果糖、D-山梨糖

　　5.庚糖：景天庚酮糖

　　四、单糖的分析测定（自习）

　　第三节课：

　　第三节重要的寡糖自然界以游离态存在的低聚糖,主要是二糖三糖一、常见二糖（disaccharide）

　　1.麦芽糖[α-葡糖(1,4)α-葡糖]

　　2.异麦芽糖[α-葡糖(1,6)α-葡糖]

　　3.龙胆二糖[β-葡糖(1,6)α-葡糖]

　　4.纤维二糖[β-葡糖(1,4)α-葡糖]

　　4.蔗糖[α-葡糖(1,,2)β-果糖]5.乳糖[β-半乳糖(1,4)葡糖]6.海藻二糖[α-葡糖(1,1)α-葡糖]低聚糖的结构主要包括1）单糖组成，2）糖苷类型：α-糖苷还是β糖苷，3）糖苷键连接的位置

　　二

　　1.龙胆糖

　　[β-葡糖（1,6）α-葡糖（1,2）β-果糖]

　　2.松三糖

　　[α-葡糖（1,2）β-果糖（3,1）α-葡糖]3.棉籽糖[α-半乳糖（1,6）α-葡糖（1,2）β-果糖]第四节几种重要的多糖(polysaccharide)

　　一、均一多糖（同多糖）一）淀粉(starch)

　　1.结构特点1）直链淀粉

　　单体：α-D吡喃葡萄糖连接键：α-1，4糖苷键

　　末端：非还原性末端和还原性末端空间构象：左手螺旋（每圈含6个葡萄糖残基）2）支链淀粉单体：α-D吡喃葡萄糖连接键：主链为α-1，4糖苷键；分支处为α-1，6糖苷键末端：仅主链有一个还原性末端；其余是非还原性末端

　　分支间隔：8～9个葡萄糖残基

　　2.典型性质

　　1）糊化2）老化3）碘的呈色反应4）淀粉的水解（常用方法：酸法、双酶法）

　　二、糖原(glycogen)动物和细菌中能量的一种储存形式

　　1.结构特点

　　与支链淀粉相似，但分支密度较大，主链中平均每隔3个葡萄糖单位即有一个支链。

　　2.性质

　　溶于沸水、遇碘呈红色、无还原性、不能与苯肼成糖脎。

　　三、纤维素1.结构特点

　　2.性质

　　四、几丁质（壳多糖）

　　1.结构特点

　　（二）不均一多糖（杂多糖）

　　1.果胶质果胶酸——半乳糖醛酸聚糖（PGA）

　　果胶——甲氧基半乳糖醛酸聚糖（PMGA）2.半纤维素3.透明质酸1）结构单位：

　　β-D-葡萄糖醛酸-1，3-N-乙酰氨基葡萄糖

　　2）连接键：β-1，4糖苷键

　　3）分子形状：链形大分子4.黄原胶

　　一种细菌胞外多糖

　　1）结构特点

　　2）性质

　　5.细菌多糖

　　1）肽聚糖

　　结构

　　功能

　　第五节多糖的提取、纯化及鉴定（自习）

　　第三章蛋白质化学（12学时）

　　蛋白质存在于所有的生物细胞中，是构成生物体最基本的结构物质和功能物质。蛋白质是生命活动的物质基础，它参与了几乎所有的生命活动过程。

　　第一节课：

　　第一节概述

　　一、蛋白质的概念及生物学意义

　　1.什么是蛋白质

　　蛋白质(Protein)是由许多不同的氨基酸，按照一定的顺序，通过肽键连接而成的一条或多条肽链构成的生物大分子。

　　2.蛋白质的生物学意义

　　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核酸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）。

　　凝血：

　　3）运动：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，原生质环流。

　　4）物质运输：运输氧的Hb，Mb，NGB。

　　5）激素：胰岛素。

　　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）贮存物质：N、C来源。

　　11）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。

　　12）蛋白质是遗传物质？只有不确切的少量证据。如库鲁病毒，怕蛋白酶而不怕核酸酶。因此：

　　二、蛋白质的化学组成

　　1.蛋白质的元素组成

　　大多数蛋白质含氮量较恒定，平均16%，即1g氮相当于6.25g蛋白质。6.25称为蛋白质系数。

　　样品中蛋白质含量=样品中的含氮量?6.25

　　2.蛋白质的分子组成

　　由50个以上氨基酸残基组成。

　　3.蛋白质的其他组分

　　1）简单蛋白质

　　全部由氨基酸组成。

　　2）结合蛋白质

　　含有氨基酸部分和非氨基酸部分。

　　非氨基酸部分：糖、脂、核酸、辅因子

　　三、蛋白质的分类

　　根据蛋白质的分子形状分类。