福州大学考研生物化学笔记知识讲解

绪论

一、生物化学的的概念： 生物化学（biochemistry)是利用化学的原理与方法去探讨生命的一门科学，它是介于化学、生物学及物理学之间的一门边缘学科。

二、生物化学的发展： 1．叙述生物化学阶段：是生物化学发展的萌芽阶段，其主要的工作是分析和研究生物体的组成成分以及生物体的分泌物和排泄物。 2．动态生物化学阶段：是生物化学蓬勃发展的时期。就在这一时期，人们基本上弄清了生物体内各种主要化学物质的代谢途径。 3．分子生物学阶段：这一阶段的主要研究工作就是探讨各种生物大分子的结构与其功能之间的关系。

三、生物化学研究的主要方面： 1．生物体的物质组成：高等生物体主要由蛋白质、核酸、糖类、脂类以及水、无机盐等组成，此外还含有一些低分子物质。 2．物质代谢：物质代谢的基本过程主要包括三大步骤：消化、吸收→中间代谢→排泄。其中，中间代谢过程是在细胞内进行的，最为复杂的化学变化过程，它包括合成代谢，分解代谢，物质互变，代谢调控，能量代谢几方面的内容。 3．细胞信号转导：细胞内存在多条信号转导途径，而这些途径之间通过一定的方式方式相互交织在一起，从而构成了非常复杂的信号转导网络，调控细胞的代谢、生理活动及生长分化。 4．生物分子的结构与功能：通过对生物大分子结构的理解，揭示结构与功能之间的关系。 5．遗传与繁殖：对生物体遗传与繁殖的分子机制的研究，也是现代生物化学与分子生物学研究的一个重要内容。

四、生物化学的应用 1.农业 2.医药 3.营养 4.临床化学 5.药理学 6.毒理学

第一章 糖 第一节概述 一、定义 糖类（carbohydrate）是一类多元醇的醛衍生物或酮衍生物，或者称为多羟醛或多羟酮的聚合物。实际上糖类包括多羟醛、多羟酮、它们的缩聚物及其衍生物。 二、糖的分类 糖类物质是一大类物质的总称。根据其能否水解和水解后的产物，将糖类分为单糖（monosaccharides）、寡糖（oligosaccharides）、多糖（polysaccharide）。

第二节单糖的化学结构 一、名词解释 不对称碳原子（手性碳原子）：连接四个不同原子或基团的碳原子。 镜象异构：两类彼此类似但不等同的，无论怎样放置，都无法叠和的物质，互为镜象。 非镜象异构体：有两个或两个以上不对称碳原子构型不同，它们之间就称为非镜象异构体。 差象异构体：仅一个不对称碳原子构型不同，两镜象非对映体异构物称为差象异构体。 端基异构体（异头物）：在构型上，仅头部不同的分子，互为端基异构体。 构型:一个分子由于其中各原子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。

构象：一个分子中，不改变共价键结构，仅单键周围的原子旋转所产生的原子的空间排布。 D-型：互为镜象异构体的两类化合物，能使平面偏振光发生右旋的，其构型称为D型。 L-型：互为镜象异构体的两类化合物，能使平面偏振光发生左旋的，其构型成为L型。 a异头物和b-异头物： 在环状结构中，半缩醛碳原子也称异头碳原子或异头中心。异头碳的羟基与最末的手性碳原子的羟基具有相同取向的异构体称a异头物，具有相反取向的称b异头物。

醛糖：含醛基的单糖 酮糖：含酮基的单糖 呋喃糖：以五元环形式存在的单糖。 吡喃糖：以六元环形式存在的单糖。 二、单糖的开链结构 单糖分为醛糖和酮糖: 三、 单糖的环状结构 单糖通过半缩醛和半缩酮结构形成环状结构——糖上的一些氢氧根与同一分子上的醛基（或酮基）反应成环。

2. 五个碳原子的D-核糖在40℃的水中形成α-呋喃核糖（6%），β-呋喃核糖（18%），α-吡喃核糖（20%）和β-吡喃核糖（56%）。（呋喃型为五元环；吡喃型为六元环。）

3. D- 果糖，通过半缩酮结构，形成五元和六元环。在溶液中57%是β-D-吡喃果糖，31%是β-D-呋喃果糖，9%是α-D-呋喃果糖，3%是α-D-吡喃果糖，只有一小部分（<<1%）仍保持开链状态。

第三节单糖的理化性质 一、物理性质 1、旋光性一切糖类都有不对称碳原子，都具有旋光性。旋光性是鉴定糖的一个重要指标。 2、甜度各种糖的甜度不一，常以蔗糖的甜度为标准进行比较。 3、溶解度单糖分子中有多个羟基，增加了它的水溶性，尤其在热水中溶解度极大。但不溶于乙醚、丙酮等有机溶剂。

二、化学性质 （1）氧化作用及还原性 单糖含有醛基或酮基，因此具有醛或酮的特性。醛基具有还原性质，能还原许多金属化合物，单糖也具有此特性。

（2）与碱的作用 单糖在碱性溶液种极不稳定，很容易分解。分解的产物常因所用碱的强弱以及浓度的大小而不同。

（3）还原作用 单糖的碳基在一些还原剂（如钠汞齐、硼氢化钠等）的作用下，易被还原成羟基，醛糖被还原成一种糖醇，而酮糖可被还原成两种同分异构的糖醇。

（4）成酯作用 单糖分子具有多个醇性烃基，故具有醇的特性。醇的典型性质是能与酸缩和生成酯。 （5）成苷作用 单糖半缩醛结构上的羟基可与其它含羟基的化合物（如醇、酚等）发生缩和反应而生成缩醛式衍生物，称为糖苷（glycoside）。糖的半缩醛烃基与醇性烃基缩合后所生成的化学键称为糖苷键（glycosidic bond)。

第四节寡糖 一、二糖 1. 蔗糖（α-Ｄ-葡萄糖-［1→2］-β-D-果糖） 2. 乳糖，主要存在于各种动物的乳汁中（半乳糖-β[1→4]-葡萄糖） 3. 麦芽糖，麦芽糖的糖苷键是葡萄糖-α[1→4]-葡萄糖。 第五节多糖 可以将多糖分为均一多糖（一种类型单体的聚合物）和不均一多糖（两种或两种以上的糖类单体的聚合物）。

一、均一多糖 （一）糖原 糖原主要存在于动物体内的肝脏（肝糖原）和肌肉（肌糖原）中，以肝中含量多，所以有动物淀粉之称。在动物体中，糖原是储存葡萄糖的主要多糖。糖原是由葡萄糖分子通过以下化学键连接成长链而形成的：1) α-[1→4] 键 2) α-[1→6] 分支，大约一个分支含有8-12个葡萄糖。糖原与碘作用呈现红色，无还原性，没有成脎作用；糖原能溶于水及三氯醋酸，但不溶于乙醇及其其它有机溶剂。

（二）淀粉 淀粉广泛分布于自然界，尤其是在植物的种子（大米、小麦、玉米等）、根茎（马铃薯、红薯）及果实（花生、白果、板栗等）内储存甚多。在植物体中，葡萄糖以淀粉的形式储存。 a. 淀粉有两种形式：直链淀粉和支链淀粉。b.直链淀粉是没有分支的长链，由3000个葡萄糖分子通过α[1→4]糖苷键连接而成。c.支链淀粉的结构与动物的糖原十分相似。由葡萄糖分子通过以下结构连接成长链构成：1) a-[1→4] 键 2)α-[1→6]分支，大约每个分支含有24-30个葡萄糖。3) 典型的就是每个分子中有成百上千的葡萄糖残基存在。3、淀粉的一个重要的性质是与碘的反应，糖淀粉（直链）遇碘产生蓝色，胶淀粉（枝链）遇碘产生紫红色。利用这种颜色反应可以鉴别淀粉。

（三）纤维素 纤维素是构成植物细胞壁和支撑组织的重要成分。纤维素是由一个没有分支的以β[1→4]键相结合的葡萄糖聚合物构成。每个葡萄糖单体之间相应地旋转180°使得氢键在链中连接。链与链之间也有氢键形成。纤维素被纤维素酶水解，纤维素酶由原生动物，细菌（在反刍动物的胃肠道内）和真菌产生。纤维素在性质上与其它糖类的主要区别是在大部分普通溶剂中极其难溶解。例如纤维素不溶于水、稀酸和碱，也不溶于一般的有机溶剂。能与酸成酯。

（四）几丁质 几丁质是构成昆虫和甲壳纲外骨骼的糖类；也构成大部分真菌和藻类的细胞壁。由N-乙酰氨基葡糖的聚合物构成；乙酰基位于葡萄糖环的第二个碳上。相邻线间形成的氢键产生巨大的金属力。

二、不均一多糖 不均一多糖可分为三类：蛋白多糖，肽聚糖和糖蛋白。 1.蛋白多糖是多糖（称为糖胺聚糖）和核蛋白的络合物。糖胺聚糖是没有分支的，重复的二糖单元的聚合物。

2. 肽聚糖由不均一多糖链连上肽形成。存在于细菌的细胞壁中。不均一多糖由N-乙酰胞壁酸和N-乙酰氨基葡糖通过β[1→4]键连接构成。肽的部分是由D型和L型的氨基酸构成的四或五肽。

3.糖蛋白由蛋白质以共价键连接成的低聚糖构成。低聚糖蛋白通常含有1-30个残基，占分子质量的80%或者更多。糖蛋白按化学键类型的分为O-糖蛋白，N-糖蛋白。

第二章脂类 第一节概述 一、定义 脂是一类低溶于水而高溶于非极性溶剂的生物有机分子。对大多数脂质而言，其化学本质是脂肪酸和醇所形成的酯类及其衍生物。

二、分类脂可分成五类： i. 单纯脂 ii. 复合脂 iii. 萜类和类固醇及其衍生物 iv. 衍生脂系 v. 结合脂类 三、生物功能 脂类具有重要的生物功能 ① 供能贮能 ② 构成生物膜 ③ 协助脂溶性维生素的吸收，提供必需脂肪酸 ④ 保护和保温作用。

第二节甘油三酯 一、油和脂的定义 甘油三酯 ( 三脂酰甘油 ) 是植物和动物细胞贮脂 ( depotlipids ) 的主要部分。一般在室温下为液态的称为油（ oils ），在室温下为固态的称为脂 ( fats ) ，有时也称为油脂或中性脂。

二、甘油 即 丙三醇 ，因具有甜味而得名。 三、脂肪酸 在高等动植物体内主要存在 12 碳以上的高级脂肪酸；绝大多数含有偶数碳原子，极少含有奇数碳原子。烃链有饱和的，有不饱和的，有的还有取代基（如羟脂酸）。不饱和脂肪酸钟有含 1 个双键的（称为单烯酸），有含 2 个以上双键的（称为多烯酸）。亚油酸（ linoleic acid ） 亚麻酸（ linolenic acid ）是 . 必需脂肪酸。

脂肪酸的简写表示法是先写出碳原子数，再写双键数，最后表明双键的位置。 四、理化性质 油脂的理化性质主要决定于脂肪酸 。脂肪的一个主要的特性是一般不溶于水，而溶于乙醚、 丙酮 、 氯仿 、 石油醚及 四氯化碳 等非极性溶剂。脂肪的熔点取决于所含脂肪酸的成分，脂肪酸都由固定的熔点。动物脂肪 通常含软脂酸和硬脂酸较多，因此在常温下皆呈固态。植物油含有大量的油酸、亚油酸以及其它在常温下为液体的不饱和脂肪酸，因此，植物油在常温下为液体。脂肪虽不溶于水，但在乳化剂作用下，可变成很细小的颗粒，均匀地分散在水里面而形成稳定的乳状液，这个过程叫乳化作用（ emulsification ）。一切油脂都能被酸、碱和脂肪酶（ lipase ）所水解，水解的产物是甘油和各种高级脂肪酸。水解作用如在碱性溶液 ( NaOH 或 KOH ) 中进行（为不可逆反应），则产物是甘油和各种高级脂肪酸的盐（钠盐或钾盐），这个过程称为皂化作用（ saponification ）。不饱和脂肪酸中的双键在适当的温度和催化剂的作用下，可与氢或卤素起加成作用。与卤素的加成作用，称卤化作用（ halogenation ） , 与氢加成，称氢化作用（ hydrogenation ）。天然油脂暴露在空气中相当时间后，就会产生一种刺鼻臭味，称为酸败（ rancidity ）。 光 、 热 、湿气 会加速油脂的酸败。