【正文】 第 1 章、 緒論 本章是《生物化學》課程的第一章，主要目的是要讓學生了解生物化學的定義、發(fā)展歷史、總體內涵、在生命科學中所其的作用、以及目前所取得的最新進展，重點介紹思想發(fā)展以及我國科學家在生物化學發(fā)展中的作用。也要介紹很多諾貝爾獎獲得者的工作所起的歷史性作用，爭取體起學生學習《生物化學》的興趣，介紹重要雜志和國內外的教材。第二節(jié)結束前課介紹一點氨基酸的種類結構和功能。 一、發(fā)展中的生物化學 ?生物化學的基本定義。 ?生物化學隨物理學、化學、生物學的發(fā)展而創(chuàng)生和發(fā)展。 ?著名生物化學家的作用。 ?生物化學技術的改進。 二、我國科學家對生物化學的貢獻 思考題： 生物化學為什么依賴于 各種技術的發(fā)展？ 生物化學和分子生物學、 遺傳學的關系是什么？ 生物化學和生物工程、 食品科學與工程的關系是 什么？ 生物化學和生理、醫(yī)學 的關系是什么？ 第 3 章 氨基酸 上冊 P123 本章的重點和難點：按基酸的兩性電解 質性質、兩性解離、等電點，尤其是氨基酸的極性、非極性、特殊氨基酸的特性、和兩羧基一氨基、兩氨基一羧集氨基酸的等電點。 1. 1 氨基酸 （一） 蛋白質水解最后成為氨基酸混合物 酸水解 得 19 種 LAA，色氨酸破壞。 堿水解 得色氨酸，其余氨基酸消旋破壞。 酶水解 不消旋破壞，但水解不徹底。 （二） α 氨基酸的一般結構 生物體內已發(fā)現(xiàn)氨基酸 180 種，常見氨基酸 20 種 1. 2 氨基酸的分類：常見蛋白質氨基酸，不常見蛋白質氨基酸，非蛋白氨基酸 （一） 常見蛋白質氨基酸，或稱基本氨基酸。每個氨基酸可用 三個字母或單字母簡寫表示。按側鏈 R 基不同進行分類。 （ 1） 按 R 基化學結構分類 1. 脂肪族氨基酸 15 個 ① . 中性氨基酸 5 個 甘氨酸 Glycine 氨基乙酸 Gly G 無旋光 丙氨酸 Alanine α 氨基丙酸 Ala A 纈氨酸 Valine α 氨基 β 甲基丁酸 Val V 亮氨酸 Leusine α 氨基 γ 甲基戊酸 Leu L 異亮氨酸 Isoleucine α 氨基 β 甲基戊酸 Ile I ② . 含羥 基或硫氨基酸 4 個 絲氨酸 Serine α 氨基 β 羥基丙酸 Ser S 蘇氨酸 Threonine α 氨基 β 羥基丁酸 Thr T 半胱氨酸 Cysteine α 氨基 β 基丙酸 Cys C 甲硫氨酸 Methionine α 氨基 γ 甲硫基丁酸 Met M ③ ． 酸性氨基酸及其酰胺 4 個 天冬氨酸 Aspartic acid α 氨基丁二酸 Asp D 谷氨酸 Glutamic acid α 氨基戊二酸 Glu E 天冬酰胺 Asparagine α 氨基丁二酸一酰胺 Asn N 谷氨酸胺 Glutamine α 氨基戊二酸一酰胺 Gln Q ④ . 堿性氨基酸 2 個 賴氨酸 Lysine α ， ε 二氨基已酸 Lys K 精氨酸 Arginine α 氨基 δ 胍基戊酸 Arg R 2. 芳香族氨基酸 3 個 苯丙氨酸 Phenylalanine α 氨基 β 苯 基丙酸 Phe F 酪氨酸 Tyrosine α 氨基 β 對羥苯基丙酸 Tyr Y 色氨酸 Tryptophan α 氨基 β 吲哚基丙酸 Trp W 3. 雜環(huán)族氨基酸 2 個 組氨酸 Histidine α 氨基 β 咪唑基丙酸 His H 脯氨酸 Proline α 吡咯烷羧酸 Pro P （ 2） 按 R 基極性性質分類 1. 非極性 R 基 8 個 Ala(A) Val(V) Leu(L) Ile(I) Pro(P) Phe(F) Trp(W) Met(M) 2. 極性不帶電 R 基 7 個 Gly(G) Ser(S) Thr(T) Cys(C) Tyr(Y) Asn(N) Gln(Q) 3. 帶正電荷 R 基 3 個 Lys(K) Arg(R) His(H) 4． 帶負電荷 R 基 2 個 Asp(D) Glu(E) 另外 Asx(B)： Asp(D)， Asn(N) Glx(Z)： Glu(E)， Gln(Q) 兩個 Cys 常氧化形成胱氨酸 Cystie （ 二 ） 不常見蛋白質氨基酸 P128 為相應常見氨基酸修飾而來 ， 如 ： 5羥賴氨酸 ， 4羥哺氨酸 ， γ 羧基谷氨酸 ， 焦谷氨酸 ， 磷酸絲氨酸 ， 甲狀腺素等。 （三）非蛋白氨基酸 P129 1. L 型 α 氨基酸衍生物 P128 2. β、γ或δ 氨基酸 3. D氨基酸，如 DGlu 和 DAla 常見有： 肌氨酸（ N甲基甘氨酸），β 丙氨酸，γ 氨基丁酸，瓜氨酸，鳥氨酸，高半胱氨酸。 1． 3 氨基酸的酸堿化學 （一） 氨基酸兩性解離 H+ H+ A+ A0 A （ 質子供體 ） +H+ +H+ （ 質子受體 ） Ka1 = [A0] [H+]/ [A+] pH=pKa1+lg[A0]/ [A+] Ka2=[A][H+]/[A0] pH=pKa2+lg[A]/[A0] 綜合 pH=pHa+lg[質子受體 ]/ [質子供體 ] 由此 pH 值 、 AO/A+或 A/A0測 pKa 為常數(shù) ， 由 pH 計算 A0/A+或 A/A0 [質子受體 ]/ [質子供體 ]可計算 pH (1) 氨解酸的 pKa測定 甘氨酸解離曲線 P131 圖 39 1 mol Gly 溶于水，溶液 pH= 用 1 mol NaoH溶液滴定得曲線 B，消耗 ，在 處有一拐點，此時 [A0]= [A] pH=pKa2 測出 pKa2= 用 1 mol Hcl 滴定得曲線 A，當消耗 mol HCl 時得一拐點， pH=pKa1 測出 pKa1= 帶有可解離 R 基的氨基酸相當于三元酸，有三個 pKa值， Glu和 Lys 滴定曲線見 P132 圖 310 （二） 等電點 氨基酸或其它帶電顆粒處于凈電荷為零的兼性離子狀態(tài)時介質的 pH 值，用 pI 表示，又稱等電 pH。 對于 Gly ， pI=，為曲線 A 和曲線 B 之間的拐點， Gly 為兼性離子，凈電荷為零。 等電點 pH 值計算： pI=1/2(pKa+173。)+pKa) Gly pI=1/2(+)= 對于帶可解離 R 基的氨基酸 如 Asp 的 pKa， pKa1= pKa2= pKa3= 等電點 pIP=1/2( pKa+pKa2)=1/2(+)= 同理推出 Lys pI= P133 表 33列出 20種氨基酸的 pKa值和 pI可做常數(shù)用，其中七個氨基酸 R基有 pKa值。 1. 4 氨基酸的光學性質 （一）旋光性 一個無旋光 Gly 17 個含一個不對稱碳原子，兩個含兩個不對稱碳原子 Thr 和 Ile，有四種光學異構體。 胱氨酸分子內部對稱有內消旋體，有三種異構體。 比旋光為氨基酸物理常數(shù)之一，但隨 pH 值變化常見氨基酸比旋光度可用來鑒 別氨基酸， P144 表 34 （三） 氨基酸的紫外吸收 λ max(nm) ε （摩爾消光系數(shù)） Phe 257 102 Tyr 275 103 Tvp 280 103 蛋白質在 280nm 波長下測光吸收，光吸收值越大，相對純度越高，常用在蛋白質提純過程。 第 4 章、蛋白質的共價結構（ P158） 本章重點和難點：本章是上策中最重要的部分，學生必須重點學習，重點掌握： 蛋白質的多樣性，蛋白質的概況、組成和測定方法； 蛋白質的生物化學特性，包括等電點、穩(wěn)定性、兩性解離、基本分類等。 蛋白質的一、二、三、四級結構一解結構和功能的關系等； 蛋白質測序的基本思路； 蛋白質的變性和復興； 蛋白質以及結構和高級結構的關系。 1．蛋白質的共價結構 （一） 蛋白質 氨基酸首尾相連形成蛋白質。 平均 含氮量為 16% 蛋白質含量 = 蛋白氮 從細菌到人類所有物種的蛋白質都由這一組 20 種氨基酸構成。 1. 單純蛋白質：僅由氨基酸組成，如核糖核酸酶，肌動蛋白等。見 P158 表 41。 2. 綴合蛋白質：除氨基酸外，還有非蛋白部分，稱為輔基或配基，如血紅蛋白、核蛋白、糖蛋白、脂蛋白等，見 P158 表 42。 （二） 蛋白質功能 生物界蛋白質種類估計有 1010~1012種， 20 種氨基酸全排列為 Anm=2020。 1. 催化（酶）：生物體內化學反應幾乎都是在酶催化下進行的。 2. 調節(jié)：基因表達調 控中的蛋白因子，阻遏蛋白和激素中許多為蛋白質，如胰島素等。 3. 轉運：血紅蛋白輸氧氣，細胞色素 C 傳遞電子。 4. 貯存：如種子中谷蛋白，蛋中卵清蛋白。 5. 運動：肌動蛋白，驅動蛋白。 6. 結構：膠原蛋白， α 角蛋白。 7. 信息傳遞：受體蛋白。 8. 防御和進攻：免疫球蛋白，毒蛋白如蛇毒。 9. 異常蛋白：膠質蛋白。 （三） 蛋白質的構象 為蛋白質具有的特有空間結構或稱三維結構。在生理條件下，蛋白質只有一種或很少幾種構象在能量上是有利的。 功能來自構象： 為表達蛋白質結構上不同組織層次，一般采用下列專門術語： 1. 一級結構：又稱化 學結構，指蛋白質多肽鏈氨基酸連接在一起的順序，包括二硫鍵位置，為共價鍵連接的全部情況。 2. 二級結構：多肽鏈借助氫鍵排列成自己特有的 α 螺旋和 β 折迭片段（ P161 圖 41），這些片段構成規(guī)則結構，并沿一維方向伸展。 3. 三級結構：由二級結構組件（ α 螺旋， β 折迭等）構造成的總三維結構，包括一級結構中相距遠的肽段之間的幾何相互關系和側鏈在三維空間中彼此間相互關系。 4. 四級結構：寡聚蛋白質中各亞基之間在空間上的相互關系和結合方式。 寡聚蛋白是由兩條或多條多肽鏈構成，其中每條多肽鏈稱為亞基或亞單位。 2. 肽 ： P162 肽為氨基酸的線性聚合物，蛋白質是由一條或多條多肽鏈構成。 （一） 肽和肽鍵結構 肽的命名從 N 端開始到 COOH 端，氨基酸殘基按順序從左向右寫， NH2 末端在左， COOH 端在右。如 SerGlyPhe，稱為：絲氨酰甘氨酰苯丙氨酸。 一般氨基酸數(shù)目 12~20 的肽為寡肽（小肽）； 20 的肽為多肽。 （二） 肽的物理化學性質 （ 1） 與氨基酸同，為離子晶格，熔點高，在水溶液中以偶極離子存在。多肽中酰胺的氫不易解離，肽的酸堿性質主要取決于游離末端的 α 氨基和 α 羧基，以及側鏈 R 基上的可解離基團，如 Glu 的 γ COOH、 Lys 的 ε NH2。 （ 2） 滴定曲線：也有等電點，為多價離子等電點。以 GlyGluLysAla 四肽為例 (P166表 46)： ① 當 pH ，末端可解離基團全部質子化， 2 個 +NH 2 個 COOH，凈電荷 +2； ② pH ， C末端 COOH 解離（ pKa =），為 2 個 +NH一個 COOH、一個COO，凈電荷 +1； ③ pH ~， Glu 的 γ COOH 解離， 2 個 +NH 2 個 COO(pKa=)，為等電點，凈電荷為 0； ④ ~， N 末端 +NH3 解離（ pKa=），一個 +NH 一個 NH2 、 2 個 COO、凈電荷 1； ⑤ pH， ε +NH