環(huán)境生物化學(xué)教案

第169頁(yè)緒論第一節(jié)概述一、生物化學(xué)的概念與涵義（幻燈PPt）概念：生物化學(xué)是生物學(xué)與化學(xué)交叉而產(chǎn)生的一個(gè)邊緣學(xué)科，它是利用化學(xué)的理論和方法作為主要手段（而不是唯一的手段）來(lái)研究生物的一門(mén)科學(xué)。因此，他又被稱為生命的化學(xué)。所以，要學(xué)好生物化學(xué)要有化學(xué)的各種基礎(chǔ)知識(shí)。

涵義：更具體來(lái)說(shuō)是以生物體為對(duì)象，研究生命化學(xué)本質(zhì)與其變化規(guī)律，通過(guò)對(duì)這些規(guī)律的了解來(lái)探索生長(zhǎng)、發(fā)育、衰老、遺傳、學(xué)習(xí)、記憶思維與其疾病的產(chǎn)生根源等復(fù)雜生命現(xiàn)象的本質(zhì)與其規(guī)律。并將這些知識(shí)應(yīng)用于工、農(nóng)、醫(yī)等實(shí)踐領(lǐng)域以期改造自然，改善自己，增強(qiáng)生命力，創(chuàng)造人與自然的和諧與發(fā)展的社會(huì)環(huán)境，造福于子孫萬(wàn)代。

分支：生物化學(xué)從不同角度研究，又產(chǎn)生出許多分支。（幻燈PPt）

因研究對(duì)象不同分為概括起來(lái)稱為普通生物化學(xué)。

我們所研究的就是普通生物化學(xué)的課程所涉與的問(wèn)題。

二、生物化學(xué)的研究?jī)?nèi)容：（幻燈ppt）

靜態(tài)生化：顧名思義，機(jī)體的化學(xué)組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、功能。

動(dòng)態(tài)生化：體內(nèi)各種物質(zhì)的化學(xué)變化與與外界進(jìn)行信息物質(zhì)和能量變換。

功能生化：重要生命物質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系，環(huán)境對(duì)機(jī)體的影響，從分子水平上闡明

生命現(xiàn)象的機(jī)制與規(guī)律。第二節(jié)生物化學(xué)與其他生命科學(xué)的關(guān)系一、生物化學(xué)是分子水平的生物學(xué)（幻燈ppt）從生物的發(fā)展歷史看，人們對(duì)生物體（生命現(xiàn)象）的認(rèn)識(shí)是從宏觀到微觀，從形態(tài)結(jié)構(gòu)到生理功能。從器官（如眼、心臟、腦）→組織（組成器官的細(xì)胞種類形態(tài)連接方式）→細(xì)胞（有機(jī)體基本的功能單位）→

細(xì)胞結(jié)構(gòu)→分子水平（細(xì)胞的物質(zhì)結(jié)構(gòu)）→元素

（超分子結(jié)構(gòu)、大分子、小分子）板書(shū)生物化學(xué)的發(fā)展歷程：19世紀(jì)末以前，人們主要是通過(guò)生物體內(nèi)的化學(xué)變化來(lái)認(rèn)識(shí)生物體的生理機(jī)能。到了19世紀(jì)末期至20世紀(jì)初期，生物化學(xué)才成為一門(mén)獨(dú)立的學(xué)科。

40年代末50年代初，隨著對(duì)量的質(zhì)、酶、核酸、糖類、脂類等生物大分子結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、功能和代謝的初步探明，越來(lái)越多的科學(xué)工作者被吸引著，起來(lái)越廣的學(xué)科向其靠攏，使生物化學(xué)跨入了突飛猛進(jìn)的發(fā)展時(shí)代。

生物化學(xué)的成就又帶動(dòng)了生命科學(xué)向分子水平的展。生物學(xué)的各分支學(xué)科又衍生出分子水平的新學(xué)科。如：

分子分類學(xué)——如細(xì)菌，過(guò)去主要由觀察形態(tài)，現(xiàn)在以rRNA的分子結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)。

分子遺傳學(xué)——遺傳物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)，如基因的分子結(jié)構(gòu)、染色體等。

人類基因組、動(dòng)物基因組被破譯、植物基因組被解讀，給醫(yī)藥衛(wèi)生、農(nóng)業(yè)等帶來(lái)革命性變化。

分子免疫學(xué)——免疫的分子結(jié)構(gòu)與作用原理。

對(duì)于人與動(dòng)物特殊病的診斷治療開(kāi)辟了新的前景。

分子生理學(xué)——生理過(guò)程的分子水平的變化，對(duì)研究疾病的發(fā)生機(jī)制。

分子病理學(xué)——引起疾病的分子水平的因素的變化過(guò)程。

分子細(xì)胞生物學(xué)——細(xì)胞的分子組成與其功能。

隨著這些新學(xué)科的出現(xiàn)，分子生物學(xué)也從生物化學(xué)的發(fā)展中獨(dú)立出來(lái)，成為一門(mén)新的學(xué)科，但有些部分依然不能與生物化學(xué)完全分開(kāi)，還有很多交叉。

那么分子生物學(xué)又與生物化學(xué)是什么關(guān)系呢？

二、生物化學(xué)是現(xiàn)代生物學(xué)科的基礎(chǔ)和前沿（幻燈）

1．為什么說(shuō)是現(xiàn)代生物學(xué)的基礎(chǔ)（板書(shū)）？

是由于生物科學(xué)發(fā)展到分子水平，必須借助于生物化學(xué)的理論和方法來(lái)探討各種生命現(xiàn)象，如：生長(zhǎng)繁殖衰老遺傳變異、生理、病理、生物起源和進(jìn)化等。因此它是各學(xué)科的共同語(yǔ)言；而現(xiàn)代生物學(xué)是指分子水平的生物學(xué)，現(xiàn)代生物技術(shù)是分子水平的工程學(xué)，是現(xiàn)代生物學(xué)的核心。

2．為什么說(shuō)它又是現(xiàn)代生物學(xué)的前沿（板書(shū)）？

是因?yàn)楦魃飳W(xué)科的進(jìn)展或突破很大程度上有賴于生物化學(xué)的研究進(jìn)展所取得的成就。如果沒(méi)有生物化學(xué)對(duì)生物大分子結(jié)構(gòu)與功能的闡明，沒(méi)有遺傳密碼與傳遞途徑的發(fā)現(xiàn)，就沒(méi)有今天的分子生物學(xué)和分子遺傳學(xué)。沒(méi)有生物化學(xué)對(duì)限制性核酸內(nèi)切酶的發(fā)現(xiàn)與純化，也就沒(méi)有今天的生物工程。

生物化學(xué)與各門(mén)生物學(xué)關(guān)系密切，在生物學(xué)科中占有舉足輕重的地位。

3．那么分子生物學(xué)又與生物化學(xué)是什么關(guān)系呢？

分子生物學(xué)是以生物化學(xué)、生物物理學(xué)、微生物學(xué)和遺傳學(xué)為基礎(chǔ)發(fā)展起來(lái)的。其主要任務(wù)是從分子水平上來(lái)闡明生命現(xiàn)象和生物學(xué)規(guī)律。

生物化學(xué)主要研究?jī)?nèi)容的蛋白質(zhì)、核酸、糖類等生物大分子的結(jié)構(gòu)與功能，與分子生物學(xué)的研究?jī)?nèi)容是交叉的，二者關(guān)系密切，密不可分，但各自有側(cè)重點(diǎn)。

因此，國(guó)際生物化學(xué)會(huì)（InternationalUnionofBiochemistry）改更名為（InternationalUnionofBiochemistryandMolecularBiology）國(guó)際生物化學(xué)與分子生物學(xué)協(xié)會(huì)。中國(guó)的生物化學(xué)學(xué)會(huì)也更名為中國(guó)生物化學(xué)與分子生物學(xué)會(huì)。

第三節(jié)生物化學(xué)與現(xiàn)代化學(xué)發(fā)展的關(guān)系（幻燈）因?yàn)槲覀兇蟛糠质菍W(xué)化學(xué)出身，化學(xué)基礎(chǔ)雄厚，所以這里必須特別提示一下，化學(xué)家對(duì)化學(xué)研究的進(jìn)展對(duì)生物化學(xué)有著積極的影響，而反過(guò)來(lái)，生物化學(xué)的發(fā)展又促進(jìn)化學(xué)的發(fā)展。這可為我們學(xué)化學(xué)的同學(xué)將來(lái)從事生物化學(xué)方向的研究提高成功的信心和自信。

實(shí)際上，生物化學(xué)是在不斷地研究闡明生命現(xiàn)象中的化學(xué)問(wèn)題過(guò)程中發(fā)展起來(lái)的。下面舉幾個(gè)例子：

如：第一個(gè)生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)是1897(板書(shū))年進(jìn)行的。是一位德國(guó)的化學(xué)家愛(ài)德沃德·布赫納（EdwardBuchrer板書(shū)）用不含細(xì)胞的酵母菌提取液成功地在體外實(shí)現(xiàn)了糖轉(zhuǎn)化為酒精的發(fā)酵過(guò)程。

再如：大分子這個(gè)術(shù)語(yǔ)是1922板書(shū)年由德國(guó)化學(xué)家赫爾曼斯托丁格（HermamStaudinger板書(shū)）引入的，它用于描述質(zhì)量很大的分子。在這些大分子里原子通過(guò)很強(qiáng)的化學(xué)鏈而組裝在一起。另一個(gè)極為重要的概念是“專一性”（specificity）?！皩Ｒ恍浴笔侵该副嬲J(rèn)出它們所作用的分子（底物）的化學(xué)結(jié)構(gòu)的能力。

專一性這個(gè)概念，首先是1890板書(shū)年德國(guó)化學(xué)家艾米爾·費(fèi)希爾（EmilFischer板書(shū)）清楚地提出的。費(fèi)希爾對(duì)蛋白質(zhì)進(jìn)行過(guò)深入的研究。為了說(shuō)清專一性這一概念的含義，費(fèi)希爾用鎖和鑰匙進(jìn)行比喻。（但現(xiàn)在這一概念在酶反應(yīng)過(guò)程中已經(jīng)過(guò)時(shí)。

這一概念也被用于免疫過(guò)程中抗原與抗體的關(guān)系。

1936—1940板書(shū)年專一性概念發(fā)生了實(shí)質(zhì)性的變化，從一個(gè)生物學(xué)的概念逐漸演化成了一個(gè)立體化學(xué)的概念。

這個(gè)迅速的轉(zhuǎn)變是奧地利免疫化學(xué)家卡爾蘭斯泰勒（納）（KarlLandsteiner）與美國(guó)化學(xué)家萊納斯·波林（LinusPauling）相遇的結(jié)果。

1935年溫德?tīng)枴に固估╓endellMeredithStanley）完成對(duì)煙草花葉病毒（TWY）（板書(shū)）的純化和結(jié)晶，構(gòu)成了革命性事件，1946年獲諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。

除了用化學(xué)的方法以外，近年來(lái)生物物理學(xué)的發(fā)展，或者說(shuō)物理學(xué)家對(duì)生物化學(xué)或分子生物學(xué)的進(jìn)展影響也是巨大的。如物理學(xué)家喬治蓋英（GeorgeGammon）宇宙起源“大爆炸”理論的奠基人之一，是另一位對(duì)分子生物學(xué)發(fā)展做出過(guò)重要貢獻(xiàn)的物理學(xué)家。

再者，生物化學(xué)測(cè)定中的一些物理化學(xué)方法，如：超速離心、電泳和同位素的使用、光譜學(xué)、電子顯微鏡，都是物理化學(xué)技術(shù)的應(yīng)用。

談到生物化學(xué)和分子生物學(xué)，大家都會(huì)立刻想到DNA的結(jié)構(gòu)。

正是在1953年，吉姆·沃森（JamesD。Watson（板書(shū)））和弗朗西斯。克里克（FrancisH。C。crick）（板書(shū)）發(fā)現(xiàn)了DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)之后，1955年Sanger第一個(gè)進(jìn)行了蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)的測(cè)定，測(cè)出了牛胰島素的一級(jí)結(jié)構(gòu)。Edman又在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)，發(fā)明了氨基酸自動(dòng)分析測(cè)序儀。目前的液相和固相測(cè)序儀，氣相序列儀已測(cè)出一千多種蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)，通過(guò)計(jì)算機(jī)建立了數(shù)據(jù)庫(kù)。近些年來(lái)用X光衍射和

核磁共振直接測(cè)定蛋白質(zhì)的二級(jí)、三級(jí)、四級(jí)結(jié)構(gòu)、為揭示生命現(xiàn)象和病癥的發(fā)生發(fā)展機(jī)理的本質(zhì)提供了重要的基礎(chǔ)。

第四節(jié)、生物化學(xué)與現(xiàn)化工業(yè)（應(yīng)用生物化學(xué)）幻燈分子生物學(xué)與基礎(chǔ)生化學(xué)主要是生化和分子水平生物學(xué)的理論研究。但他的理論與技術(shù)已廣泛的應(yīng)用于現(xiàn)代工農(nóng)業(yè)、現(xiàn)代醫(yī)學(xué)、食品醫(yī)藥等行業(yè)。

生物化學(xué)對(duì)現(xiàn)代化工、輕工、食品、醫(yī)藥工業(yè)的滲透。

生物化學(xué)的發(fā)展，不僅在生命現(xiàn)象與生物進(jìn)化等理論問(wèn)題上成就卓著，而且隨著生物化學(xué)技術(shù)和設(shè)備的進(jìn)步，不斷應(yīng)用于工、農(nóng)、醫(yī)等領(lǐng)域的實(shí)踐，在現(xiàn)代工業(yè)、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)和現(xiàn)代醫(yī)學(xué)中起著越來(lái)越重要的作用。用生物化學(xué)和分子生物學(xué)的理論來(lái)指導(dǎo)現(xiàn)代生物技術(shù)，在工農(nóng)業(yè)與各行各業(yè)的應(yīng)用構(gòu)成了許多應(yīng)用生化的分支，在這里首先我們應(yīng)該討論一下什么是生物化學(xué)技術(shù)它與現(xiàn)代生物技術(shù)的關(guān)系。

生物化學(xué)技術(shù)包括：發(fā)酵、提取、純化、酶工程、生化工程。現(xiàn)代生物技術(shù)主要利用分子生物學(xué)的工程技術(shù)，生物體或其體系與它們的衍生物來(lái)創(chuàng)造人類所需要的各種產(chǎn)品的一門(mén)新型的跨學(xué)科技術(shù)體系。并牽涉到生物機(jī)能與其產(chǎn)物的控制，以達(dá)到工業(yè)化生產(chǎn)，其產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。

這個(gè)綜合性技術(shù)包括：基因工程、細(xì)胞工程、酶工程、發(fā)酵工程、生化工程。所以生物化學(xué)技術(shù)是現(xiàn)代生物技術(shù)的重要組成部分而不是全部。

第五節(jié)、生物化學(xué)與國(guó)民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域發(fā)展的關(guān)系（幻燈）當(dāng)闡述生物化學(xué)與國(guó)民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域發(fā)展的關(guān)系時(shí)，必然離不開(kāi)生物技術(shù)。生物化學(xué)的發(fā)展在很大程度上依賴于生物技術(shù)的發(fā)展，而生物化學(xué)與分子生物學(xué)的理論又為生物技術(shù)的發(fā)展奠定了理論基礎(chǔ)。糖類的化學(xué)目的與要求：使學(xué)生從生物化學(xué)的角度認(rèn)識(shí)糖的本質(zhì)意義和糖在生物體中的作用等，使學(xué)生掌握糖化學(xué)的基本知識(shí)以與一些概念與有機(jī)化學(xué)方面的區(qū)別。重點(diǎn)講解：糖的概念、分類以與單糖、二糖和多糖的化學(xué)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，使學(xué)生通過(guò)掌握典型單糖(葡萄糖和果糖)的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，再?gòu)膯翁堑幕A(chǔ)上去理解二糖的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，從而使學(xué)生學(xué)會(huì)比較分析的方法去認(rèn)識(shí)各種重要糖類的特征。幾種主要多糖在講解時(shí)要結(jié)合醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用。在講解單糖的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)時(shí)，要聯(lián)系有機(jī)化學(xué)醛、酮的化學(xué)性質(zhì)和結(jié)構(gòu)。對(duì)學(xué)生要求：掌握糖類與其衍生物化學(xué)組成、結(jié)構(gòu)；掌握基本概念、構(gòu)型和構(gòu)象的區(qū)別環(huán)式單糖不同的書(shū)寫(xiě)方式、重要的化學(xué)反應(yīng)。理解不同構(gòu)型和構(gòu)象造成的穩(wěn)定性差別。了解不同的糖對(duì)生物體的用途以與它們?cè)隗w內(nèi)的分布第一節(jié).糖的概念一.糖的種類和功能

1.糖的定義：曾用的概念：碳水化合物：通式Cn(H2O)m誤認(rèn)為是碳與水的化合物，故稱碳水化合物(carbohydrate)。糖類的現(xiàn)代概念：糖類：鼠李糖(rhamnase)C6H12O5和脫氧核糖(deoxyribose)C5H10O4非糖的物質(zhì)：甲醛CH2O、乳酸C3H6O3有些糖類化合物：除C、H、O外，還有N、S、P，多羥基的醛或酮與其縮聚物和某些衍生物的總稱

2.糖的功能：（1）是生物獲取能量的主要來(lái)源（2）具有特殊的生理功能（3）糖類也是結(jié)構(gòu)成分（4）生物體合成其它化合物的基本原料（5）糖作為信號(hào)識(shí)別的分子

3.糖的種類：

（1）單糖(monosaccharides)是最簡(jiǎn)單的糖，不能再被水解為最小的單位。根據(jù)其所含碳原子（C）數(shù)目：丙糖、丁糖、戊糖(pentose)和已糖(hexose)等根據(jù)其羥基（-OH）又可以分為醛糖和酮糖（2）寡糖(oligosaccharides)是有兩到十分子的單糖縮合而成的，水解后產(chǎn)生單糖。（3）多糖(polysaccharides)是由多個(gè)單糖分子縮和而成的如按其組成：同多糖：相同的單糖組成；雜多糖：不同的單糖基組成如按其分子有無(wú)支鏈：支鏈、直鏈多糖；如按其功能的不同：結(jié)構(gòu)多糖、儲(chǔ)存多糖、抗原多糖等；如按其分布：胞外多糖、胞內(nèi)多糖、胞壁多糖之分。（4）結(jié)合糖：如果糖類化合物尚有非糖物質(zhì)部分，則稱為糖綴物和復(fù)合糖例如，糖肽、糖脂、糖蛋白等。二.糖的構(gòu)型

1.幾個(gè)概念：

同分異構(gòu)體

結(jié)構(gòu)異構(gòu)

立體異構(gòu)

幾何異構(gòu)

旋光異構(gòu)

差向異構(gòu)

2.糖的構(gòu)型

不對(duì)稱碳原子旋光異構(gòu)體的性質(zhì)

甘油醛的構(gòu)型（D\L）意義

葡萄糖的構(gòu)型第二節(jié)單糖的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)

單糖的種類很多，單糖在結(jié)構(gòu)上、性質(zhì)上差異不少，但也有許多共同之處。從數(shù)量上講以葡萄糖(glucose)最多，分布也最廣，其中葡萄糖結(jié)構(gòu)具有代表性。一、定義與分類定義：具有1個(gè)自由醛基或酮基，以與兩個(gè)以上的糖類物質(zhì)稱為單糖。分類：醛糖；酮糖丙糖、丁糖、戊糖、己糖等二、單糖的分子結(jié)構(gòu)（一）鏈狀結(jié)構(gòu)1、葡萄糖鏈狀結(jié)構(gòu)的確定：元素組成：經(jīng)驗(yàn)式為CH2O測(cè)定分子量：1801）葡萄糖能被納汞齊作用還原成山梨醇，而山梨醇是右邊結(jié)構(gòu)從而證明了六個(gè)碳原子連成了一條直鏈。2）葡萄糖能和福林試劑（醛試劑）反應(yīng)：證明其分子式中含有醛基。（-COH）3）葡萄糖和乙酸酐反應(yīng)產(chǎn)生五個(gè)和乙酰基之的衍生物，證明糖分子中有五個(gè)羥基。（-OH）2、葡萄糖的構(gòu)型(configuration)1）不對(duì)稱碳原子的概念：一個(gè)碳原子和四個(gè)不同的原子或基團(tuán)相連時(shí)，并因而失去對(duì)稱性的四面體碳，也稱手性碳原子、不對(duì)稱中心或手性中心，常用C*表示。2）構(gòu)型不對(duì)稱碳原子的四個(gè)取代基在空間的相對(duì)取向。這種取向形成兩種而且只有兩種可能的四面體形式，即兩種構(gòu)型如甘油醛把羥基在左邊規(guī)定為L(zhǎng)-型，羥基在邊右規(guī)定為D型。甘油醛從糖的定義上判斷是最簡(jiǎn)單的單糖凡在理論上由D-甘油醛衍生出的單糖為D-系單糖，由L-甘油醛衍生出的糖為L(zhǎng)-系單糖。天然的單糖大多只存在一種構(gòu)型，例如葡萄糖、果糖(fructose)、核糖(ribose)都是D-系單糖。3、與鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)相關(guān)的概念：鏡象對(duì)映體(antipode)：兩類物質(zhì)彼此類似但不同它們互為鏡像但不能重疊這兩類結(jié)構(gòu)相化合物稱為一對(duì)對(duì)映體。2）差向異構(gòu)體(epimers)：僅一個(gè)對(duì)稱碳原子構(gòu)型不同，二鏡向非對(duì)映體的異構(gòu)物稱為差向異構(gòu)體。3）旋光異構(gòu)現(xiàn)象和旋光度：當(dāng)光波通過(guò)尼克梭鏡時(shí)，由于尼克梭鏡(nicolprism)的結(jié)構(gòu),通過(guò)的只是某一平面振動(dòng)的光波，光波其他方向的都被遮斷這種稱為平面偏振光。當(dāng)它通過(guò)具有旋光性質(zhì)某異構(gòu)物溶液時(shí)，則偏振面會(huì)向左旋轉(zhuǎn)或者向右偏轉(zhuǎn)。旋光度是作是旋光物質(zhì)的一種物理性質(zhì)，它在一定的條件下是一個(gè)常數(shù)。（條件、溫度、濃度、而波長(zhǎng)、旋光管的長(zhǎng)度加以固定）旋光度常用旋光率(specificrotation)表示。4）手性與旋光性旋光性與分子內(nèi)部的結(jié)構(gòu)有關(guān)分子內(nèi)若存在對(duì)稱元素如，對(duì)稱面、對(duì)稱中心或四重交替之一的，都可以和它的鏡像重合，沒(méi)有旋光性分子內(nèi)若不存在對(duì)稱元素，不能和它的鏡像重合，都有旋光性。這種分子稱手性分子。手性與旋光性是一對(duì)孿生子。5）構(gòu)型與旋光方向的區(qū)別:雖然使平面偏振光右旋（+）和左旋（-）的甘油醛分別規(guī)定為D-型、L-型。在投影式中左邊為L(zhǎng)-型、右邊為D-型。但針對(duì)單糖結(jié)構(gòu)而言，D與+、L與-并無(wú)必然聯(lián)系。例如，D-葡萄糖和D果糖的旋光方向分別為+和-，而L-葡萄糖和L-果糖的旋光方向均為-。構(gòu)型與旋光方向是兩個(gè)概念（二）環(huán)狀結(jié)構(gòu)1、環(huán)狀結(jié)構(gòu)的提出：鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)無(wú)法解釋以下現(xiàn)象1）缺少希夫反應(yīng)，不能被漂白了的品紅出現(xiàn)紅色。2）醛類能和亞硫酸鈉加成反應(yīng)而葡萄糖不能。3）不能與兩分子醇反應(yīng)，形分子與一分子醇反應(yīng)形成半縮醛。4）存在變旋現(xiàn)象。鑒于此，1893年E.Fischer提出了葡萄糖的分子環(huán)狀結(jié)構(gòu)學(xué)說(shuō)：即C5-OH與C1CHO形成15氧橋1926年W.H.Hawworth修正后提出用透視式表達(dá)糖的結(jié)構(gòu)。2、單糖的α-型和β-型環(huán)狀結(jié)構(gòu)中由于鏈內(nèi)的縮醛反應(yīng)第一碳原子是不對(duì)稱狀態(tài)，與其相連的氫親和羥基的位置有兩種可能的排列方式，因而有兩種構(gòu)型。半縮醛羥基在平面以下為α-型，在平面以上為β-型。二者互為異頭體(anomer)。3、環(huán)狀結(jié)構(gòu)與鏈狀結(jié)構(gòu)的關(guān)系：二者是同分異構(gòu)體，而環(huán)狀結(jié)構(gòu)更為重要。在晶體狀態(tài)和水溶液中絕大部分是環(huán)狀結(jié)構(gòu)，在水溶液中而是可以互變（三）葡萄糖的構(gòu)象(conformation)：指一個(gè)分子中，不改變共價(jià)鍵的結(jié)構(gòu)，僅單鍵周圍的原子旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的原子間的空間排布。一種構(gòu)象的改變?yōu)榱硪环N構(gòu)象時(shí)不要求共價(jià)鍵的斷裂和重新形成。葡萄糖的環(huán)狀結(jié)構(gòu)中各原子不同在一個(gè)平面上而折成船式和椅式兩種無(wú)張力的環(huán)。其中以椅式主要，而船式極少。隨著溫度的升高船式比例相應(yīng)增加，建立兩種構(gòu)象間的平衡第三節(jié).寡糖的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)寡糖是由2-20個(gè)分子的單糖縮合而成的糖。一、二糖：與日常生活密切相關(guān)的二糖有蔗糖、麥芽糖和乳糖。1、麥芽糖(maltose)：淀粉的水解產(chǎn)物。谷類的種子發(fā)芽時(shí)與在消化道中被淀粉酶水解即產(chǎn)生麥芽糖。民間常用大麥芽其中含有淀粉酶使淀粉水解變成麥芽糖。二分子的葡萄糖α-D-G和α-D-G縮水按α（1-4）形成糖苷鍵2、蔗糖(sucrose)：日常食用的糖主要是蔗糖。甘蔗、甜菜、胡蘿卜和有甜味的果實(shí)（香蕉、菠蘿等）都含有蔗糖1）化學(xué)性質(zhì)：無(wú)游離醛基、不具還原性。2）物理性質(zhì)：溶于水、甜度高。3、乳糖(lactose)：由乳腺產(chǎn)生存在于人和動(dòng)物的乳汁內(nèi)。牛乳含有10%；人乳含有5-7%乳糖是由α-D-G和β-D-L各一分子按β（1-4）糖苷鍵縮合失水形成的。4、纖維二糖(cellobiose)：是纖維素的基本結(jié)構(gòu)單位。由兩分子的葡萄糖按β（1-4）鍵型相連而成。二、三糖：棉籽糖(raffinose)，見(jiàn)于多種植物，尤其是棉籽甜菜中。于酸性共熱時(shí)，棉子糖即水解生成葡萄糖和果糖各一分子。棉籽糖蔗糖酶果糖+蜜二糖棉籽糖半乳糖苷酶半乳糖+蔗糖第四節(jié)多糖的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)一、概述：多糖是多個(gè)的單糖分子縮合失水而成的，分子量很大在水中不能形成真溶液只能形成膠體有些不溶于水，如纖維素?zé)o甜味也無(wú)還原性，有旋光，無(wú)變旋現(xiàn)象。按功能分作為動(dòng)物植物骨架的原料，如食物的纖維素(cellulose)和動(dòng)物的幾丁質(zhì)(chitin)；作為貯藏多糖，如淀粉和糖元。在需要時(shí)可以通過(guò)生物體的酶系統(tǒng)的作用，分解放出多糖；具有復(fù)雜的生理功能:如粘多糖(mucopolysaccharides)、血型物質(zhì)等。按照組分的繁簡(jiǎn)：同多糖(homopolysaccharide)：某一種單一的多糖縮合而成，如淀粉、糖原、纖維素；雜多糖(heteropolysaccharide)：由不同類型的單體組成如結(jié)締組織中的透明質(zhì)酸等。二、同多糖：水解產(chǎn)生一種單糖或單糖衍生物1、淀粉(starch)：存在于所有綠色植物得到多數(shù)組織，在顯微鏡下我們觀察植物種子（如麥、玉米、大米、）、塊莖與干果（栗子、白果等），會(huì)看到大小不等的淀粉顆粒。1）結(jié)構(gòu)：有直鏈淀和支鏈淀粉之分。直鏈淀粉(amylose)：由葡萄糖單位組成，連接方式和麥芽糖分子中的葡萄糖單位間的相同，α（1-4）糖苷鍵一般鏈長(zhǎng)250-300個(gè)葡萄糖單位。支鏈淀粉(amylopectin)：由多個(gè)較短的α-1、4糖苷鍵直鏈組成。每?jī)蓚€(gè)糖的直鏈之間的連接為α-1、6糖苷鍵，較短的直鏈鏈端葡萄糖分子的第1個(gè)碳原子上羥基與鄰近的另一個(gè)鏈中的葡萄糖分子中的第6個(gè)碳原子上的羥基結(jié)合。一般淀粉都含有直鏈淀粉和支鏈淀粉，玉米和馬鈴薯．分別含有27%和20%的直鏈淀粉，其余部分為支鏈，糯米全部為支鏈淀粉，豆類全部是直鏈淀粉。2）性質(zhì)：直鏈淀粉冷水中不溶解，略溶于熱水，但支鏈淀粉吸收水分后成糊狀。淀粉在酸和淀粉酶解作用下可被降解，最終產(chǎn)物是葡萄糖，這種降解產(chǎn)物是逐步進(jìn)行的。淀粉紅色糊精無(wú)色糊精麥芽糖葡萄糖。2、糖原(glycogen)：動(dòng)物淀粉是動(dòng)物和細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)能源的儲(chǔ)存形式。結(jié)構(gòu)與淀粉相似性質(zhì)。遇碘成棕紅色。3、纖維素(cellulose)：地球表面天然起源的最豐富的有機(jī)化合物。來(lái)源主要是：棉花、麻、樹(shù)木、野生植物的；另外還有一大部分來(lái)源于作物的莖桿如麥桿、稻草、高粱稈、甘蔗渣等。1）結(jié)構(gòu)：葡萄糖借β-（1-4）糖苷鍵的連接成直鏈。直鏈鍵彼此平行，鏈間的葡萄糖羥基間極易形成氫鍵，再加上半纖維素、果膠、木質(zhì)素等的粘結(jié)作用，使完整的纖維素具有高度的不溶于水等特性。2）性質(zhì)：在酸的作用下發(fā)生解水，經(jīng)過(guò)一系列中間產(chǎn)物，最后形成葡萄糖。纖維素纖維素糊精纖維二糖葡萄糖4、幾丁質(zhì)(chitin)：由乙酰糖胺以糖苷鍵縮合失水而成的均一多糖。結(jié)構(gòu)與纖維素相似。三、雜多糖：水解產(chǎn)生一種以上的單糖或/和單糖衍生物有代表性的有以下幾種：1、透明質(zhì)酸(hyaluronicacid)：分布于結(jié)締組織、眼球的玻璃體、角膜、細(xì)胞間質(zhì)、關(guān)節(jié)液、惡性腫瘤組織和某些一細(xì)菌的細(xì)胞壁。是細(xì)胞間粘合物質(zhì)、油潤(rùn)滑作用、對(duì)組織起保護(hù)作用。結(jié)構(gòu)：葡萄糖醛酸同乙酰葡萄糖胺以糖苷鍵連成的二糖單位。后者糖苷鍵與另一兩個(gè)糖單位相連。2、硫酸軟骨素(chondroitin)：軟骨的主要成分，結(jié)締組織，筋腱山心瓣膜，唾液中也含有。其重復(fù)單位同透明質(zhì)酸類似，含有硫酸基。3、肝素(heparin)：肝中的肝素含量豐富。廣泛存在于哺乳動(dòng)物組織和體液中。豬胃粘膜中含有十分豐富，肺、脾、肌肉和動(dòng)脈壁、肥大細(xì)胞肝素含量較高糖與非糖物質(zhì)如脂類或蛋白質(zhì)共價(jià)結(jié)合，分別形成糖脂(glycolipids)、糖蛋白(glycoproteins)和蛋白聚糖(proteoglycans)總稱為結(jié)合糖和復(fù)合糖四、糖蛋白：（一）定義：糖與蛋白質(zhì)之間，以蛋白質(zhì)為主，一定部位以共價(jià)鍵與若干糖分子相連構(gòu)成的分子；總體性質(zhì)更接近蛋白質(zhì)，其上糖鏈不呈現(xiàn)雙鏈重復(fù)序列。（二）分布：糖蛋白在動(dòng)物植物中較為典型，微生物中不具糖蛋白。這類糖蛋白可被分泌進(jìn)入體液或作為膜蛋白。它包括許多酶、大分子蛋白質(zhì)激素，血漿蛋白、全體抗體、補(bǔ)體因子、血型物質(zhì)、粘液組份等。（三）糖蛋白的作用：1、由于糖蛋白的高粘度特性，機(jī)體用它作為潤(rùn)滑劑2、防護(hù)蛋白水解酶的水解作用3、防止細(xì)菌、病毒侵襲。4、在組織培養(yǎng)時(shí)對(duì)細(xì)胞粘著和細(xì)胞接觸抑制作用。5、對(duì)外來(lái)組織的細(xì)胞識(shí)別也有一定作用6、與腫瘤特異性抗原活性的鑒定有關(guān)五、蛋白聚糖：是一種長(zhǎng)而不分枝的多糖鏈，既糖胺聚糖，其一定部位上與若干肽鏈相連，多糖呈雙糖的系列的重復(fù)結(jié)構(gòu)，其總體性質(zhì)與多糖更相近。（一）蛋白聚糖的種類與組成核心蛋白在蛋白聚糖的分子結(jié)構(gòu)中，蛋白質(zhì)分子居于中間，構(gòu)成一條主鏈。單體糖胺聚糖分子排列在蛋白分子的兩側(cè)，這種結(jié)構(gòu)成蛋白聚糖的單體.。單體的糖胺聚糖鏈的分布是不均勻的（二）蛋白聚糖的功能①構(gòu)成細(xì)胞間基質(zhì)，分布于任何組織中②蛋白聚糖中糖胺聚糖是多陰離子化合物，結(jié)合Na+、K+，從而吸收水分，糖的－OH也是親水的，所以基質(zhì)內(nèi)的蛋白聚糖可以吸引、保留水而成凝膠③起篩子作用，容許小分子化合物自由擴(kuò)散，而阻止細(xì)菌通過(guò)，起保護(hù)作用④蛋白聚糖也有一些特殊的作用：肝素――抗凝劑透明質(zhì)酸――吸引大量水分子，使組織.疏松.，細(xì)胞易于移動(dòng)，促進(jìn)創(chuàng)傷愈合硫酸軟骨素――軟骨中豐實(shí)、維持軟骨的機(jī)械性能細(xì)胞膜表面的一些蛋白聚糖，與細(xì)胞間相互識(shí)別、生長(zhǎng)有關(guān)蛋白聚糖是生物化學(xué)中近二十年來(lái)取得突破性進(jìn)展的領(lǐng)域，有關(guān)其結(jié)構(gòu)和功能的研究吸引了越來(lái)越多的科學(xué)家。第三章脂類化學(xué)目的與要求：通過(guò)本章的學(xué)習(xí)，使學(xué)生對(duì)脂類與其衍生物有比較全面的認(rèn)識(shí)。重點(diǎn)講解：?jiǎn)沃蛷?fù)脂的組分、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，對(duì)固醇亦給予必要的介紹。使學(xué)生對(duì)脂肪的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)以與對(duì)固體類物質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)作徹底的了解；引導(dǎo)學(xué)生聯(lián)系脂肪的結(jié)構(gòu)學(xué)習(xí)復(fù)脂的結(jié)構(gòu)。在固醇核心結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上學(xué)習(xí)類固醇物質(zhì)，在萜類學(xué)習(xí)的過(guò)程中了解異戊二烯結(jié)構(gòu)的不同變化。講解時(shí)，要對(duì)磷脂與糖脂的區(qū)別、各種磷脂、糖脂彼此間的異同進(jìn)行分析比較。磷脂不僅要對(duì)其結(jié)構(gòu)和性質(zhì)進(jìn)行比較系統(tǒng)的講述外，還要對(duì)其生理功能進(jìn)行介紹。生物膜化學(xué)要結(jié)合膜功能談化學(xué)物質(zhì)。對(duì)學(xué)生要求：掌握脂類與其衍生物化學(xué)組成、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，以與它們?cè)隗w內(nèi)的分布。理解脂肪以與脂肪酸的不同指標(biāo)的含義和用途。了解各種不同的脂肪以與脂肪酸對(duì)人體的重要性。第一節(jié)概述一、脂類（lipids）的概念與生物學(xué)功能：（一）概念：脂類共同的物理性質(zhì)，不溶于水，但是能溶于非極性的有機(jī)溶劑（氯仿、乙醚、丙酮、苯等）中?；瘜W(xué)組成和化學(xué)結(jié)構(gòu)上有很大的差異一般是由脂肪酸和醇組成、也有不含脂肪酸的如萜類、固醇類與其衍生物。（二）脂類的生物功能也是多種多樣，主要有以下幾個(gè)方面：1、膜功能：構(gòu)成生物膜的重要物質(zhì)。2、能量來(lái)源：燃料的貯存形式和運(yùn)輸形式。3、對(duì)動(dòng)物來(lái)講，是必需脂肪酸和脂溶性的維生素的溶劑。4、參與信號(hào)的傳導(dǎo)和識(shí)別5、另外此類物質(zhì)有防止機(jī)械損傷和熱量散發(fā)等保護(hù)作用二、脂類的分類：根據(jù)組成脂類的不同組份可以將脂類分為三大類：1、單純脂質(zhì)：1）甘油三脂是3分子脂肪酸和1分子甘油所組成的酯。2）蠟由長(zhǎng)鏈脂肪酸和長(zhǎng)鏈醇或固醇組成。2、復(fù)合脂質(zhì)：除醇類和脂肪酸外尚有其他物質(zhì)。1）磷脂如甘油磷酸類含有甘油、脂肪酸、磷酸和其他含氮的堿（膽堿、乙醇胺）；鞘胺醇磷脂2）糖脂鞘糖脂和甘油糖脂3）鞘胺醇磷脂和鞘糖脂合稱為鞘脂類3、衍生脂質(zhì)，上述脂類物質(zhì)衍生而來(lái)，或關(guān)系密切。1）取代烴：脂肪酸與其堿性鹽和高級(jí)醇2）固醇類3）萜4）其他脂質(zhì)如維生素A、D、E、K，糖脂和脂蛋白。第二節(jié)油脂的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)脂酰甘油（acylglycerols），即脂肪酸和甘油所形成的脂。脂類中最豐富的一大類是三酯酰甘油，其結(jié)構(gòu)如圖所示。一、脂肪酸(fattyacids)：在自然界中游離的脂肪酸較為少見(jiàn)，絕大部分脂肪酸是以結(jié)合形式存在的。按照其飽和程度脂肪酸可分成：飽和脂肪酸不飽和脂肪酸。1、它們之中大部分是不分枝和無(wú)環(huán)無(wú)羥基單羧酸。2、自然界中分子中的碳原子數(shù)目絕大多數(shù)是偶數(shù)。3、飽和脂肪酸中最普遍的軟脂酸（16酸）和硬脂酸（18酸）。不飽和脂肪酸中最普遍的是油酸（18碳1烯酸）。4、不飽和脂肪酸的熔點(diǎn)比同等鏈長(zhǎng)的飽和脂肪酸低。5、細(xì)菌中所含的脂肪酸比植物動(dòng)物少得多，絕大多數(shù)為飽和脂肪酸。高等植物和低溫生活的動(dòng)物中不飽和脂肪酸含量高于飽和脂肪酸含量。6、高等動(dòng)物的不飽和脂肪酸從結(jié)構(gòu)上說(shuō)部分是順式結(jié)構(gòu)7、必需脂肪酸：我們把維持哺乳動(dòng)物正常生長(zhǎng)所需要的而體內(nèi)又不能合成的脂肪酸成為必需脂肪酸(亞油酸和亞麻酸)。哺乳動(dòng)物中的亞油酸（18碳2烯酸）和亞麻酸（18碳3烯酸）是從植物中獲得的。如亞油酸在紅花油、玉米油、棉籽油、大豆油中含量均在50%以上。二、甘油(glycerol)甘油味道甜，比重為1.26。和水與乙醇可以任何比例互溶，但不溶于乙醚、氯份等。甘油是許多化合物的良好溶劑，廣泛地用于化妝品和醫(yī)藥工業(yè)。甘油能保持水分，可以作為潤(rùn)濕劑。三、甘油三酯的類型：甘油三酯有許多不同的類型簡(jiǎn)單三脂酰甘油(simpletriacylglycerides)：三個(gè)脂肪酸都是相同的?；旌先ヵ８视?mixedtriacylglycerides)：含有兩個(gè)或兩個(gè)以上不同的脂肪酸的甘油三酯。多數(shù)天然的油物質(zhì)都是簡(jiǎn)單的甘油三酯和混合的甘油三酯的復(fù)雜的混合物。四、甘油三酯的物理與化學(xué)性質(zhì)：1、溶解度：不容易水，也沒(méi)有形成高度分散的傾向。2、熔點(diǎn)：其熔點(diǎn)隨著不飽和脂肪酸的數(shù)目和鏈長(zhǎng)的增加而升高。三軟酯酰甘油和三硬酯酰甘油在體溫以下為固態(tài)，三油酰甘油和三亞油酰甘油在體內(nèi)呈液態(tài)。豬的脂肪中油酸占50%。豬油的固化點(diǎn)30.5℃，人的脂肪中油酸占70%，人油的固化點(diǎn)15℃。植物中含有大量的不飽和脂肪酸，因此成液態(tài)。3、皂化和皂化值：將脂酰甘油與酸或堿共煮或經(jīng)脂酶作用時(shí)都可以發(fā)生水解當(dāng)用堿水解酯酰甘油時(shí)，可產(chǎn)生脂肪酸的鹽類即肥皂，故稱之為皂化反應(yīng)。完全皂化一克油或脂所消耗的氫氧化鉀的毫克數(shù)稱為皂化值。4、酸敗和酸值：油脂是在空氣中暴露過(guò)久即產(chǎn)生難聞的臭味這種現(xiàn)象稱為酸敗。酸敗的化學(xué)本質(zhì)：由于脂水解釋放游離的脂肪酸氧化為醛或酮低分子的脂肪酸(如丁酸)的氧化產(chǎn)物有臭味。5、氫化，油脂中的不飽和鍵可以在金屬鎳催化下發(fā)生氫化反應(yīng)6、鹵化和碘值：油脂可以與鹵素發(fā)生加成作用。生成鹵代脂肪酸，這一作用稱為鹵化作用。碘值指一百克油所能吸收的碘的克數(shù)。7、乙?；担河椭泻辛u基的脂肪酸可以與乙酸酐和其他?；噭┳饔眯纬上鄳?yīng)的酯。乙酰化值：指一克乙?；挠椭纸獬龅囊宜嵊脷溲趸浿泻蜁r(shí)所需要的氫氧化鉀的毫克數(shù)。第三節(jié)磷脂和固醇類磷脂是分子中含有磷酸的復(fù)合脂。甘油磷脂類甘油（丙三醇）鞘氨醇磷脂鞘氨醇一、甘油磷脂的結(jié)構(gòu)二、常見(jiàn)的甘油磷脂1、磷脂酰膽堿俗稱卵磷脂(lecithin)卵磷脂的結(jié)構(gòu)中極性部分是膽堿。卵磷脂的功能：1）是生物膜的主要成分之一；2）在生物控制有機(jī)體代謝中，脂肪的代謝中起重要作用。3）防止脂肪肝的形成，臨床上是一種很好的乳化劑。2、磷脂酰乙醇胺（腦磷脂cphalin）：動(dòng)物中植物中含量豐富，參與血液的凝固過(guò)程3、磷脂酰絲氨酸(phosphatidylserine)：也參與血液凝固過(guò)程4、肌醇磷脂(phosphainositol)：肌醇替代膽堿主要存在于肝臟和心肌中5、雙磷脂酰甘油（心磷脂cardiolipin）：含有二個(gè)磷脂酸分子，磷酸基團(tuán)分別與一個(gè)甘油分子的碳原子上的羥基以酯鍵相連。主要存在于細(xì)菌細(xì)胞膜、真核細(xì)胞線粒體內(nèi)膜等三、醚甘油磷脂1、縮醛磷脂(plasmalogens)：以一個(gè)長(zhǎng)碳?xì)滏溔〈舅嵋悦焰I與甘油羥基相連，存在于細(xì)胞膜，特別是肌肉和神經(jīng)細(xì)胞的膜中。2、血小板趨化因子（PAF）嗜堿性粒細(xì)胞釋放，能引起血小板凝集和血管擴(kuò)張四、鞘磷脂(sphingomyelins)1、鞘氨醇(sphingenine)：有60多種，動(dòng)物中常見(jiàn)的是D-鞘氨醇；植物中二氫鞘氨醇和4-羥二氫鞘氨醇2、神經(jīng)酰胺(ceramide)脂肪酸通過(guò)酰胺鍵與鞘氨醇的-NH4相連，形成神經(jīng)酰胺鞘磷脂(sphingophospholipid)（鞘氨醇磷脂類）：神經(jīng)酰胺被膽堿或磷酰乙醇氨酯化形成的化合物。鞘氨醇是長(zhǎng)鏈的不飽和的氨基醇，其結(jié)構(gòu)式如下：鞘磷脂極性頭部是磷酯酰膽堿或磷酰乙醇氨。鞘磷脂是高等動(dòng)物組織中含量最豐富的鞘酯類。總結(jié)：磷脂類從結(jié)構(gòu)上講其共性是都含有磷酸基團(tuán)，都含有極性的基團(tuán)。其結(jié)構(gòu)骨架是醇，可分成兩類甘油醇與鞘氨醇以其極性頭部的種類可將甘油磷酯分成幾大類鞘氨醇亦然。第四節(jié)生物膜一、細(xì)胞中的膜系統(tǒng)：膜系統(tǒng)=質(zhì)膜(plasmmembranes)+內(nèi)膜系統(tǒng)（真核細(xì)胞）細(xì)胞核、線粒體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、溶酶體、高爾基體、過(guò)氧化物酶體、葉綠體（植物）。電子顯微鏡下表現(xiàn)出大體相同的厚度與結(jié)構(gòu)通稱為生物膜的衍生物。二、膜的化學(xué)組成：生物膜都是由脂和蛋白質(zhì)兩大類物質(zhì)組成的。此外糖+金屬離子+水分，占12.5%1、膜脂磷脂：磷脂酰膽堿、磷脂酰乙醇氨、磷脂酰絲氨酸、磷脂酰肌醇、神經(jīng)鞘磷脂、心磷脂（細(xì)菌和線粒體）。固醇：膽固醇（動(dòng)物細(xì)胞）豆固醇（植物）。2、膜蛋白：外周蛋白(extrinsicproteins)：分布于膜的外表，通過(guò)靜電作用與時(shí)離子鍵作用等較弱非共價(jià)鍵與膜外表面結(jié)合。內(nèi)嵌蛋白(intrinsicproteins)：分布在磷脂雙分子層中；有時(shí)還橫跨全膜或者以多酶復(fù)合體形式由內(nèi)嵌和外周蛋白結(jié)合；以疏水和親水二部分分別與磷脂的疏水和親水的兩部分結(jié)合。膜蛋白對(duì)物質(zhì)代謝、物質(zhì)傳遞、細(xì)胞運(yùn)動(dòng)、信息的接受與傳遞、支持與保護(hù)均有重要意義。3、膜糖類：主要以糖蛋白(glycoprotein)和糖脂(glycolipid)的形式存在。在細(xì)胞質(zhì)膜的表面分布較多，糖蛋白主要為中性氨基糖和唾液酸。糖酯主要為神經(jīng)糖脂。與細(xì)胞的抗原結(jié)構(gòu)、受體、細(xì)胞免疫反應(yīng)、細(xì)胞識(shí)別、血型與細(xì)胞癌變等均有密切關(guān)系三、生物膜的流動(dòng)性主要特征（一）膜脂的流動(dòng)性磷脂液晶態(tài)→→→類似晶態(tài)的凝膠狀態(tài)→→→→液晶態(tài)（生理?xiàng)l件）"1、相變溫度以上膜脂運(yùn)動(dòng)的幾種方式（1）磷脂烴鏈圍繞C-C鍵旋轉(zhuǎn)而導(dǎo)致異構(gòu)化運(yùn)動(dòng)（2）磷脂分子圍繞與膜平面相垂直的軸左右擺動(dòng)：.梯度現(xiàn)象極性部分快；甘油骨架慢；脂肪酸烴鏈較快（3）磷脂分子圍繞與膜平面相垂直的軸作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)（4）磷脂分子在膜內(nèi)作側(cè)向擴(kuò)散或側(cè)向移動(dòng)（5）磷脂分子在脂雙層中作翻轉(zhuǎn)（flip-flop）運(yùn)動(dòng)2、膜脂的分相混合磷脂相變(phasetransition)溫度不同。溫度下降至某一值事，處于凝膠態(tài)液晶態(tài)磷脂分子各自匯集。（二）膜蛋白：可以作橫向移動(dòng)，外周蛋白飄浮在雙分子層的表面，而內(nèi)在蛋白完全系于烴基核心。四、生物膜的分子結(jié)構(gòu)（一）生物膜分子間作用力的類型1、靜電引力：存在于一切極性和帶電荷基團(tuán)之間吸引or排斥2、疏水作用力：維持膜結(jié)構(gòu)的主要作用力3、范德華引力：使膜中分子盡可能彼此靠近與疏水力相互補(bǔ)充（二）生物膜的結(jié)構(gòu)：（Danielli與Davson三夾板模型）1、膜結(jié)構(gòu)的連續(xù)主體是極性的脂質(zhì)雙分子層；兩層磷脂分子的脂肪酸烴鏈伸向膜中心。極性端則面向膜兩側(cè)水相。2、在脂雙層的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步解釋蛋白質(zhì)定位的問(wèn)題，即蛋白質(zhì)分子以單層覆蓋兩側(cè)，形成蛋白質(zhì)--脂質(zhì)--蛋白質(zhì)的三明治or三夾板結(jié)構(gòu)（1）膜的內(nèi)嵌蛋白溶解于雙分子的中心疏水部分；（2）外周蛋白與帶電荷的脂質(zhì)雙分子層的極性頭部連接；（3）雙分子層中的脂質(zhì)分子之間或者蛋白質(zhì)分子與脂質(zhì)分子之間無(wú)共價(jià)的結(jié)合；五、膜功能：1、代謝調(diào)控：代謝途徑的分隔；進(jìn)行氧化磷酸化(oxidativephosphorylation)（線粒體內(nèi)膜）和光合磷酸化(photosyntheticphosphorylation)（葉綠體類囊體膜）的場(chǎng)所。2、物質(zhì)運(yùn)輸：不帶電荷的脂溶性的物質(zhì)較容易通過(guò)；親水性物質(zhì)、離子大多數(shù)具有專一性的傳送載體酶系和通道。膜的傳送作用能調(diào)節(jié)物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞的流量從而保證細(xì)胞內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定狀態(tài)。3、神經(jīng)傳導(dǎo)：細(xì)胞膜還含有電荷的表面物質(zhì)構(gòu)成跨膜電位差。細(xì)胞膜還具有自我封閉的特點(diǎn)，細(xì)胞若被刺傷可以迅速的自動(dòng)再封閉。4、具有識(shí)別某些分子信號(hào)的功能。一些細(xì)菌.趨化作用：膜能夠感受出營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的微小差別，刺激細(xì)胞泳向營(yíng)養(yǎng)源。促進(jìn)同種細(xì)胞有規(guī)則的締合：動(dòng)物細(xì)胞膜的外表面含有識(shí)別同種細(xì)胞受體。細(xì)胞表面還具有受體(receptor)部位能特異地結(jié)合激素分子。如肝臟與肌肉細(xì)胞的表面含有識(shí)別并結(jié)合胰島素、胰高血糖素、腎上腺素的特異受體。這些受體部位與激素(hormone)結(jié)合，就可以將信號(hào)(signal)從膜傳向細(xì)胞內(nèi)的酶，調(diào)節(jié)它們的活力。第四章蛋白質(zhì)化學(xué)目的與要求：通過(guò)本章的學(xué)習(xí)，使學(xué)生對(duì)蛋白質(zhì)與其組成成分氨基酸有比較全面的認(rèn)識(shí)。重點(diǎn)講解：較全面地介紹蛋白質(zhì)化學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)。重點(diǎn)講解氨基酸和蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和功能間的依存關(guān)系。對(duì)個(gè)別重要蛋白質(zhì)的化學(xué)以與蛋白質(zhì)的分離、純化和鑒定亦作相應(yīng)講解。講解氨基酸結(jié)構(gòu)時(shí)，要聯(lián)系有機(jī)化學(xué)的羧酸、胺類結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)，與蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和特性聯(lián)系。另外，提醒學(xué)生注意氨基酸的某些特殊反應(yīng)、在人類合成肽工作中的實(shí)踐性以與蛋白質(zhì)的重要生物學(xué)意義和生產(chǎn)實(shí)踐意義。對(duì)學(xué)生要求：掌握蛋白質(zhì)化學(xué)組成、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，以與它們的各種分類方式；掌握蛋白質(zhì)氨基酸的分類、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)。理解蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)和高級(jí)結(jié)構(gòu)，理解蛋白質(zhì)、氨基酸的分離純化的方法。了解蛋白質(zhì)、多肽、氨基酸的顏色反應(yīng)以與用途。第一節(jié)概述一、蛋白質(zhì)的概念：許多α-氨基酸按一定的序列通過(guò)酰胺鍵（肽鍵）縮合而成的，具穩(wěn)定構(gòu)象并具有一定生物功能的大分子。二、蛋白質(zhì)的分類：根據(jù)組成可分為單純蛋白質(zhì)（simpleprotein)和綴合蛋白質(zhì)(conjugatedprotein)根據(jù)分子的形狀：球狀(globularprotein)、纖維狀(fibrousprotein)根據(jù)功能：酶、調(diào)節(jié)蛋白、轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白、營(yíng)養(yǎng)和儲(chǔ)存蛋白、收縮蛋白、結(jié)構(gòu)蛋白和防御蛋白等⑴單純蛋白質(zhì)清蛋白(albumin)：溶于水、稀酸、稀堿、稀鹽，為半飽和硫酸銨沉淀,血清清蛋白、乳清蛋白球蛋白(globulin)：溶于水和不容易水兩類，為半飽和硫酸氨所沉淀，血清球蛋白、肌球蛋白、植物種子球蛋白谷蛋白(glutelin)：不溶于水、醇與中性鹽，但易溶于稀酸和稀堿，米谷蛋白、麥谷蛋白谷醇溶蛋白（prolamine):不溶于水和無(wú)水乙醇，溶于70%-80%乙醇,脯氨酸和酰氨較多，非極性側(cè)鏈遠(yuǎn)多于極性側(cè)鏈，玉米醇溶蛋白、麥醇溶蛋白組蛋白(histone)：溶于水與稀酸，可被氨水沉淀,分子中組氨酸、賴氨酸較多，分子呈堿性，小牛胸腺組蛋白魚(yú)精蛋白(protamine)：溶于水和稀酸，不溶于氨水,堿性氨基酸較多，分子呈堿性，鮭精蛋白硬蛋白(scleroprotein)：不溶于水，稀酸和稀堿，作為結(jié)綈與保護(hù)功能的蛋白質(zhì)，角蛋白、膠原、彈性蛋白⑵結(jié)合蛋白質(zhì)糖蛋白(glucoprotein)和粘蛋白(mucprotein)：輔基成分為半乳糖、甘露糖、已糖胺脂蛋白(lipoprotein)：與脂結(jié)合的蛋白質(zhì)核蛋白(nucleoprotein)：輔基是核酸如脫氧核蛋白質(zhì)、核糖體磷蛋白(phosphoprotein)：磷酸基通過(guò)酯鍵與蛋白質(zhì)中的絲氨酸或蘇氨酸殘基連相連色蛋白：血紅素蛋白(hemoprotein)：輔基為血紅素，它是卟啉化合物，卟啉環(huán)中心含有金屬黃素蛋白(flavprotein)：輔基為黃素嘌呤二核苷酸金屬蛋白(metalloprotein)：與金屬之間結(jié)合的蛋白質(zhì)醇脫氫酶含鋅、鐵蛋白含有鐵三、蛋白質(zhì)的生物學(xué)功能1、酶—某些蛋白質(zhì)是酶，催化生物界體內(nèi)的代謝反應(yīng)2、調(diào)節(jié)蛋白，某些蛋白是激素，具有一定的調(diào)節(jié)功能如調(diào)節(jié)蛋白，糖代謝的胰島素，能降低血液中葡萄糖的含量；鈣調(diào)素參與調(diào)節(jié)多種蛋白激酶的活性3、轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白某些蛋白質(zhì)具有運(yùn)輸功能，他們攜帶小分子從一處到另一處，通過(guò)細(xì)胞膜，在血液循環(huán)中不同的組織間運(yùn)載代謝物。4、營(yíng)養(yǎng)和存儲(chǔ)蛋白卵清蛋白和牛奶中的酪蛋白是提供氨基酸儲(chǔ)存的蛋白。在某些植物、細(xì)菌與動(dòng)物組織中發(fā)現(xiàn)的鐵蛋白可以貯存鐵。5、收縮和運(yùn)動(dòng)蛋白：某些蛋白質(zhì)賦予細(xì)胞和器官收縮能力可使其改變形狀和運(yùn)動(dòng)，肌肉，鞭毛、微管、微絲等。6、結(jié)構(gòu)蛋白：許多蛋白質(zhì)起支持細(xì)絲、薄片或者纜繩的作用，給生物結(jié)構(gòu)以強(qiáng)度和保護(hù),絲蛋白、角蛋白肌腱和軟骨的主要成分是膠原蛋白，它具有很高的抗張強(qiáng)度，韌帶在含有彈性蛋白，形成了蛋白質(zhì)的纜繩，具有雙向的抗拉強(qiáng)度。７、防御蛋白：高等動(dòng)物的免疫反應(yīng)是有機(jī)體的一種防御機(jī)能免疫反應(yīng)主要是通過(guò)蛋白質(zhì)來(lái)實(shí)現(xiàn)的８、受體蛋白：動(dòng)物、植物、微生物對(duì)外界刺激的反應(yīng)均涉與受體蛋白。如視質(zhì)紅質(zhì)，味覺(jué)蛋白第二節(jié)蛋白質(zhì)分子的基本單位-氨基酸一蛋白質(zhì)的元素組成1、組成:碳50-55%,氫6-8%,氧19-24%,氮13-19%,硫0-4%各種蛋白質(zhì)含氮量很接近，蛋白質(zhì)中的氮含量一般為15～17.6%，平均為16%克氏定氮法的基礎(chǔ)：100克有機(jī)物中蛋白質(zhì)大體含量=一克樣品中含氮的克數(shù)×6.25×100乳制品為6.38，面粉為5.70，玉米、高粱為6.24，花生為5.46，米為5.95，大豆與其制品為5.71，肉與肉制品為6.25，大麥、小米、燕麥、裸麥為5.83，芝麻、向日葵為5.30二、蛋白質(zhì)的水解1、酸水解：6M,HCI或4M,H2SO4回流煮沸20h優(yōu)點(diǎn)：不起消旋作用缺點(diǎn)：色氨酸被破壞，羥基氨基酸部分分解，酰氨基水解。2、堿水解：5MNaOH共煮10-20h缺點(diǎn)：多數(shù)氨基酸遭到不同程度的破壞，產(chǎn)生消旋現(xiàn)象，得D，L混合物，精氨酸脫氨優(yōu)點(diǎn)：色氨酸穩(wěn)定3、酶水解：缺點(diǎn)：持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，部份水解優(yōu)點(diǎn)：不產(chǎn)生消旋，也不破壞氨基酸工業(yè)上開(kāi)發(fā)大量復(fù)合酶，用于蛋白質(zhì)加工三、蛋白質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)單位———氨基酸（一）氨基酸的結(jié)構(gòu)：含氨基和羧基，氨基可位于α、β、γ等位置α-氨基酸（除脯氨酸）可用下式表示熔點(diǎn)高、絕大多數(shù)具旋光性（除甘氨酸），除胱氨酸和酪氨酸外，一般能溶于水，脯氨酸和羥脯氨酸溶于乙醇和乙醚。（二）氨基酸的分類生物體發(fā)現(xiàn)氨基酸180多種，常見(jiàn)蛋白質(zhì)氨基酸；不常見(jiàn)蛋白質(zhì)氨基酸；非蛋白質(zhì)氨基酸參與蛋白質(zhì)組成的常見(jiàn)氨基酸或基本氨基酸20種，均為L(zhǎng)型氨基酸Ⅰ、常見(jiàn)蛋白質(zhì)氨基酸根據(jù)R基的結(jié)構(gòu)特性分為：脂肪族；芳香族和雜環(huán)1、脂肪族：⑴中性氨基酸，包括：甘氨酸（不含手性碳原子，無(wú)旋光性）、丙氨酸、纈氨酸、亮氨酸、異亮氨酸和甲硫氨酸；⑵極性氨基酸：①含羥基的氨基酸；絲氨酸（絲蛋白中得到，酪蛋白、卵黃磷脂蛋白以磷酯酸形式存在，酶催化和調(diào)節(jié)作用中發(fā)揮作用）、蘇氨酸（發(fā)現(xiàn)最晚的一種氨基酸）；②含巰基氨基酸（半胱氨酸首先在膀胱積石中發(fā)現(xiàn)，1899年在蛋白質(zhì)中發(fā)現(xiàn)，多以胱氨酸形式存在，可形成分子內(nèi)或分子間二硫鍵，維持蛋白質(zhì)高級(jí)結(jié)構(gòu)的作用力，對(duì)蛋白質(zhì)高級(jí)結(jié)構(gòu)形成具重要作用，同時(shí)是某些酶的活性基團(tuán)）；③含酰氨基氨基酸：天冬酰氨，谷氨酰氨，參與氨代謝，植物體內(nèi)重要的氨的轉(zhuǎn)運(yùn)者；⑶酸性氨基酸：天冬氨酸和谷氨酸，參與氨代謝，谷氨酸為某些酶活性中心的催化基團(tuán)⑷堿性氨基酸：賴氨酸、精氨酸存在于活性部位，參與酶催化，精氨酸是蛋白質(zhì)代謝中尿素形成的中間產(chǎn)物2、芳香族氨基酸：酪氨酸、苯丙氨酸，苯丙氨酸濃度測(cè)定被用于苯丙酮尿癥的診斷，酪氨酸在奶酪中含量豐富。3、雜環(huán)氨基酸：色氨酸，在植物和某些動(dòng)物體轉(zhuǎn)化成泛酸，有時(shí)歸入芳香族組氨酸，堿性氨基酸，大量存在于珠蛋白，某些酶活性部位的催化基團(tuán)脯氨酸，無(wú)自由α-氨基，在肽鏈轉(zhuǎn)角處豐富。根據(jù)R極性分為：非極性氨基酸、不帶電荷的極性氨基酸、帶正電荷的氨基酸和帶負(fù)電荷的氨基酸。Ⅱ、不常見(jiàn)的蛋白質(zhì)氨基酸Ⅲ、非蛋白質(zhì)氨基酸四、氨基酸的重要理化性質(zhì)一般物理性質(zhì)無(wú)色晶體，熔點(diǎn)極高（200℃（一）氨基酸的酸堿化學(xué)Ⅰ、氨基酸的兼性離子形式⒈有關(guān)氨基酸的兼性離子形式推測(cè)的基礎(chǔ)有機(jī)物分子：如以中性分子形式存在，熔點(diǎn)較低，如二苯氨是53℃，原因：晶體分子間維系力是靠范德華力作用，作用較弱；如以離子狀態(tài)存在熔點(diǎn)較高，如氯化鈉是200℃，原因：分子間靠離子鍵來(lái)維持，作用較強(qiáng)。在溶液中非極性分子使溶液介電常數(shù)降低，而極性分子使溶液介電常數(shù)升高，而離子態(tài)是強(qiáng)的極性分子。氨基酸分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)：其晶體熔點(diǎn)高200℃以上，其溶液介電常數(shù)升高，說(shuō)明氨基酸是以離子狀態(tài)存在，氨基酸是兩性電解質(zhì)(ampholytes)，氨基酸完全質(zhì)子化時(shí)是多元酸，側(cè)鏈不解離的中性氨基酸是二元酸、酸性和堿性氨基酸可視為三元酸。既可以被酸滴定又可以被堿滴定，Ⅱ、氨基酸的解離Ⅲ、氨基酸的等電點(diǎn)：曲線可知氨基酸可以帶上正電或者負(fù)電荷，也可以帶電荷為零。靜電荷為0時(shí)的pH稱為氨基酸的等電點(diǎn)（pI），對(duì)于不解離的中性氨基酸來(lái)說(shuō)其等當(dāng)點(diǎn)等于pK1，pK2算術(shù)平均值；對(duì)側(cè)鏈基團(tuán)解離的氨基酸，等電點(diǎn)為其兩側(cè)pK的算術(shù)平均值；等電點(diǎn)與離子濃度無(wú)關(guān)，只決定于兼性離子兩側(cè)pK值。當(dāng)pH＞pI，帶負(fù)電；當(dāng)pH＝pI，不帶電；當(dāng)pH＜pI，帶正點(diǎn)Ⅳ、氨基酸的甲醛滴定(formoltitration)氨基酸既是酸又是堿，但卻不能為酸或堿直接滴定；等當(dāng)離子點(diǎn)時(shí)pH過(guò)高或過(guò)低，滴定終點(diǎn)過(guò)高和過(guò)低，無(wú)適當(dāng)?shù)闹甘緞?。加入甲醛后，甲醛與氨基反應(yīng)，通過(guò)這個(gè)反應(yīng)降低了氨基的堿性，相對(duì)的增加了氨基的酸性解離，滴定終點(diǎn)移動(dòng)到pH9附近，此時(shí)用酚酞作指示劑用標(biāo)準(zhǔn)的氫氧化鈉加以滴定。（二）氨基酸的化學(xué)性質(zhì)Ⅰα-氨基參加的反應(yīng)⒈與亞硝酸的反應(yīng)：標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下測(cè)定氮?dú)怏w積計(jì)算出氨基酸的含量α-氨基反應(yīng)快，賴氨酸ε-氨基可發(fā)生此反應(yīng)，速度慢2、與酰化試劑的反應(yīng)：氨基酸氨基上氫可以被?；〈?，取代后對(duì)氨基有保護(hù)作用3、烴基化反應(yīng)：⑴2、4-二硝基氟苯（DNFB）可生成黃色二硝基苯基氨基酸，曾被英國(guó)的Sanger用來(lái)鑒定多肽和蛋白質(zhì)的氨基末端⑵苯異硫氰酸酯（PITC）：氨基酸與PITC生成PTH-AA是EDMAN降解法的原理，在多肽蛋白質(zhì)氨末端測(cè)定和氨基酸順序分析中占有重要地位4.西佛堿(Schiff’sbase)反應(yīng)：具氨基基團(tuán)和羰基基團(tuán)物質(zhì)反應(yīng)過(guò)程的中間物5、脫氨基反應(yīng)：氨基酸在體內(nèi)經(jīng)氧化酶脫去氨基變成酮酸Ⅱα-羧基參加的反應(yīng)1、成鹽和成酯反應(yīng)：氨基酸在鹽酸氣體的條件下與無(wú)水乙醇作用即產(chǎn)生氨基酸的乙酯，羧基在變成甲酯、乙酯或成鹽后羧基的化學(xué)反應(yīng)即能被掩蓋（羧基保護(hù)）2、成酰氯反應(yīng)氨基酸的氨基加保護(hù)基以后，其羧基可以與二氯亞砜或五氯化磷反應(yīng)生成酰氯，這個(gè)反應(yīng)使羧基活化，使它容易與另一氨基酸的氨基結(jié)合是人工合成多肽種常用的反應(yīng)。3、疊氮反應(yīng)氨基酸的氨基通過(guò)?；右员Ｗo(hù)；羧基經(jīng)酯化變成甲酯，然后與肼和亞硝酸反應(yīng)變成疊氮化合物（羧基活化反應(yīng)）4、脫羧基作用氨基酸經(jīng)脫羧酶(decarboxylase)作用后可以放出二氧化碳生成相應(yīng)的一級(jí)胺(amine)Ⅲα-氨基和α-羧基共同參加的反應(yīng)⒈與茚三酮(ninhydrin)反應(yīng)：氨基酸分析化學(xué)中最常用反應(yīng)之一，在弱酸環(huán)境中，加熱氨基酸脫羧脫氨以后與茚三酮、還原茚三酮和氨反應(yīng)后生成紫色化合物，紙層析、柱層析常用的定量測(cè)定方法。羥脯氨酸和脯氨酸不釋放氨氣生成黃色化合物2．成肽反應(yīng)：一個(gè)氨基酸的氨基與另一個(gè)氨基酸的羧基縮合失水形成肽鍵。Ⅳ側(cè)鏈基團(tuán)參加的反應(yīng)側(cè)鏈基團(tuán)參加的反應(yīng)苯環(huán)：色氨酸、苯丙氨酸；羥基：絲氨酸、蘇氨酸；巰基：半胱氨酸；吲哚基：色氨酸；胍基：精氨酸；咪唑基：組氨酸；非α-氨基：賴氨酸；非α-羧基：谷氨酸、天冬氨酸側(cè)鏈基團(tuán)可與特異試劑發(fā)生特定反應(yīng)，用于氨基酸的鑒定，氨基酸的修飾。蛋白質(zhì)化學(xué)修飾：在較溫和的條件下，以可控制的方式使蛋白質(zhì)某些試劑起特異反應(yīng)，以引起蛋白質(zhì)中個(gè)別氨基酸側(cè)鏈或功能基團(tuán)發(fā)生共價(jià)化學(xué)改變。1、酪氨酸（酚基）：與重氮化合物（重氮苯磺酸）反應(yīng)生成桔黃色化合物，Pauly反應(yīng)，用于酪氨酸檢測(cè)。2、組氨酸：咪唑基與重氮化合物生成棕紅色化合物。3、色氨酸：吲哚基被溴代琥珀酰亞胺氧化，分光光度法測(cè)定蛋白質(zhì)中色氨酸含量。4、半胱氨酸：巰基間形成二硫鍵，巰基同?；噭┤纾罕郊柞Ｂ?、芐氧酰氯、碘乙酸結(jié)合是保護(hù)巰基的反應(yīng)，應(yīng)用于人工合成肽；氧化劑過(guò)甲酸或還原劑巰基化合物均可打開(kāi)二硫鍵生成物質(zhì)，對(duì)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)測(cè)定和性質(zhì)鑒定廣泛應(yīng)用5、精氨酸：胍基與萘酚在堿性次氯酸鈉中反應(yīng)產(chǎn)生紅色物質(zhì)。6、苯核：濃硝酸反應(yīng)黃色。五、氨基酸的光學(xué)活性和光譜性質(zhì)Ⅰ旋光性1、構(gòu)型：除甘氨酸以外，α-碳原子是一個(gè)不對(duì)稱的碳原子。D型和L型，取決于α-碳原子上的氨基的位置,不對(duì)稱碳原子經(jīng)過(guò)對(duì)稱狀態(tài)的中間階段，可以發(fā)生消旋作用，即D、L互變（外消旋），Thr和Ser有兩個(gè)不對(duì)稱中心存在四種光學(xué)異構(gòu)體；胱氨酸是一種特殊情況；兩個(gè)相同的不對(duì)稱中心，相同時(shí)產(chǎn)生D型或L型兩個(gè)異構(gòu)體；不同時(shí)產(chǎn)生內(nèi)消旋胱氨酸。旋光與旋光度：多數(shù)氨基酸具有旋光性，能使偏振光面向左或向右旋轉(zhuǎn)，用-或+表示；氨基酸具有的這種性質(zhì)稱為旋光性也稱為分子手性(chirality)，比旋光度是L-氨基酸特征物理常數(shù)Ⅱ光譜性質(zhì)可見(jiàn)光全無(wú)吸收，遠(yuǎn)紫外光全有吸收，紫外光區(qū)酪氨酸、苯丙氨酸和色氨酸有光吸收蛋白質(zhì)中由于含有這些氨基酸、280nm有最大的光吸收。利用分光光度計(jì)可以很方便地測(cè)定分光光度法的原理：Lambert-Beer定律：液體吸收光的量同濃度成正比關(guān)系第三節(jié)肽定義：一個(gè)氨基酸的α-羧基和另一個(gè)氨基酸的α-氨基脫水縮合而成的化合物稱之為肽(peptide)。氨基酸之間脫水后形成的鍵稱肽鍵(peptidebond)（酰胺鍵）。一、肽和肽鍵的結(jié)構(gòu)含有兩個(gè)氨基酸的稱二肽(dipeptide)，三個(gè)氨基酸的稱三肽(tripeptide)以此類推。參加多肽形成的已不是完整的氨基酸分子稱氨基酸殘基(residue)。肽的命名是根據(jù)參與氨基酸殘基來(lái)確定的從N端開(kāi)始稱某氨酰某氨酰氨基酸二、肽鍵的特點(diǎn)肽鍵具有部分雙鍵的性質(zhì)。結(jié)構(gòu)a處于同一平面錐形結(jié)構(gòu)而且單鍵可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)；結(jié)構(gòu)b雙鍵不能轉(zhuǎn)動(dòng)處于同一平面；結(jié)構(gòu)c鍵長(zhǎng)介于以上二結(jié)構(gòu)之間肽鍵具有雙鍵的性質(zhì)決定了六個(gè)原子位于同一平面即肽平面，肽平面內(nèi)，兩個(gè)碳原子一般處于反式結(jié)構(gòu)，脯氨酸特殊可以是順式或者反式這種肽鍵存在，比較靈活這一點(diǎn)在三維構(gòu)象中有獨(dú)特的作用。三、肽的物理和化學(xué)性質(zhì)⒈物理性質(zhì)短肽是離子晶格，水中是偶極離子存在有一定的旋光性，短肽是各氨基酸的總和。⒉酸堿性決定于游離末端氨基、羧基與側(cè)鏈可解離的基團(tuán),長(zhǎng)肽或蛋白質(zhì)中，可解離的基團(tuán)主要是側(cè)鏈。⒊化學(xué)性質(zhì)特征反應(yīng)是雙縮脲反應(yīng)(biuretreaction)，氨基酸沒(méi)有此反應(yīng)：含有兩個(gè)或兩個(gè)以上肽鍵的化合物加上硫酸銅的堿性溶液形成紫色復(fù)合物，復(fù)合物的濃度與蛋白質(zhì)濃度成正比，借助分光光度計(jì)可以進(jìn)行蛋白質(zhì)定量測(cè)定。四、天然存在的活性肽短鏈且具有生物功能的多肽不算蛋白質(zhì)，通常稱為活性肽！1、激素類：催產(chǎn)素、加壓素、舒緩激肽、干擾素、胸腺肽、腦啡肽(enkephalin)、睡眠肽等。2、抗生素：短桿菌肽(gramicidin)、粘菌素、放線菌素3、劇毒物質(zhì)鵝膏蕈堿、蝎毒素4、谷胱甘肽(glutathione)：谷氨酰半胱酰甘氨酰，紅細(xì)胞中作為巰基緩沖劑維持血紅蛋白和其他紅細(xì)胞蛋白質(zhì)的半胱氨酸殘基處于還原態(tài)第四節(jié)蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)化學(xué)概念：蛋白質(zhì)中以肽鍵連接而成的肽鏈中氨基酸的排列順序。蛋白質(zhì)不是一條簡(jiǎn)單的多肽，是一條或一條以上的多肽鏈按各自特殊方式組合成具有完整生物活性的分子。蛋白質(zhì)分子構(gòu)象的概念：每種蛋白質(zhì)都有自己特有的空間結(jié)構(gòu)或稱三維結(jié)構(gòu)，這種三維結(jié)構(gòu)通常被稱為蛋白質(zhì)的構(gòu)象一、蛋白質(zhì)分子中的化學(xué)鍵1）肽鍵(peptidebond)：特殊的共價(jià)鍵，鍵長(zhǎng)0.132nm，維持蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)的主要化學(xué)鍵。2）二硫鍵(disulfidebond)：比較穩(wěn)定的共價(jià)鍵，2個(gè)半胱氨酸的巰基之間形成鍵長(zhǎng)0.4~0.9nm。穩(wěn)定肽鏈空間結(jié)構(gòu)的作用。3）酯鍵(esterbond)：Thr、Ser的羥基與氨基酸的羧基縮合成酯，生成酯鍵。4）離子鍵(ionicbond)：相反電荷的吸引力。5）配位鍵(dativebond)：2個(gè)原子間形成的共價(jià)鍵。6）氫鍵(hydrogenbond)：氫原子與2個(gè)電負(fù)性強(qiáng)的原子相結(jié)合而形成。7）范德華作用力(Vanderwaal’s)：一種弱的非專一性的吸引力。8）疏水作用（hydrophobicbond）：疏水基團(tuán)為避開(kāi)水相而相互靠近的的一種作用力。二、蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)(primarystructure)舉例——胰島素(insulin)Sanger1953年完成了牛胰島素的全部化學(xué)結(jié)構(gòu)測(cè)定。二鏈通過(guò)鏈間二硫鍵連接，鏈上含有鏈內(nèi)二硫鍵。不同種屬來(lái)源的胰島素只是A8、A9、A10、B30有差異（P95表3-8）。三、蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)的測(cè)定（一）測(cè)定蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)的要求1樣品必需純（>97%以上）；2知道蛋白質(zhì)的分子量；3知道蛋白質(zhì)由幾個(gè)亞基組成；4測(cè)定蛋白質(zhì)的氨基酸組成；并根據(jù)分子量計(jì)算每種氨基酸的個(gè)數(shù)。5測(cè)定水解液中的氨量，計(jì)算酰胺的含量。（二）蛋白質(zhì)測(cè)序策略測(cè)定蛋白質(zhì)分子中多肽鏈的數(shù)目斷裂二硫鍵拆分蛋白質(zhì)分子得多肽鏈，并分離純化每一條多肽鏈測(cè)定每一肽鏈的氨基酸組成：完全水解，計(jì)算出氨基酸成分比分析多肽鏈的N-末端和C-末端裂解多肽鏈成較小的片段：用兩種或幾種不同的斷裂方式斷裂成幾套肽段，并分離、純化肽段測(cè)定各肽段的氨基酸順序片段重疊法確定各肽段的順序二硫鍵位置的確定（三）測(cè)定步驟1、多肽鏈的拆分由多條多肽鏈組成的蛋白質(zhì)分子，必須先進(jìn)行拆分，非共價(jià)相互作用、二硫橋交聯(lián)幾條多肽鏈借助非共價(jià)鍵連接在一起，稱為寡聚蛋白質(zhì)，如，血紅蛋白為四聚體，烯醇化酶為二聚體；可用8mol/L尿素或6mol/L鹽酸胍處理，即可分開(kāi)多肽鏈(亞基)；幾條多肽鏈通過(guò)二硫鍵交聯(lián)在一起?？稍?mol/L尿素或6mol/L鹽酸胍存在下，應(yīng)用過(guò)甲酸氧化法或巰基還原法拆分多肽鏈間的二硫鍵，然后用烷基化試劑保護(hù)生成的巰基，以防止它重新被氧化巰基（-SH）的保護(hù)2、測(cè)定蛋白質(zhì)分子中多肽鏈的數(shù)目通過(guò)測(cè)定末端氨基酸殘基的摩爾數(shù)與蛋白質(zhì)分子量之間的關(guān)系，即可確定多肽鏈的數(shù)目3、測(cè)定每條多肽鏈的氨基酸組成，并計(jì)算出氨基酸成分的分子比4、分析多肽鏈的N-末端和C-末端多肽鏈端基氨基酸分為兩類：N-端氨基酸(amino-terminal)和C-端氨基酸，在肽鏈氨基酸順序分析中，最重要的是N-端氨基酸分析法。①Sanger法在堿性條件下，2,4-二硝基氟苯(DNFB)與肽鏈N-端的游離氨基作用，生成二硝基苯衍生物（DNP）在酸性條件下水解，得到黃色DNP-氨基酸(DNP-AA)。該產(chǎn)物能夠用乙醚抽提分離。不同的DNP-氨基酸可以用色譜法進(jìn)行鑒定。②在堿性條件下，丹磺酰氯(DNS)（二甲氨基萘磺酰氯）可以與N-端氨基酸的游離氨基作用，得到丹磺酰-氨基酸此法的優(yōu)點(diǎn)是丹磺酰-氨基酸有很強(qiáng)的熒光性質(zhì)，檢測(cè)靈敏度可以達(dá)到1×10－9mol③Edman氨基酸順序分析法實(shí)際上也是一種N-端分析法。此法的特點(diǎn)是能夠不斷重復(fù)循環(huán)，將肽鏈N-端氨基酸殘基逐一進(jìn)行標(biāo)記和解離。④氨肽酶是一種肽鏈外切酶，它能從多肽鏈的N-端逐個(gè)的向里水解。根基不同的反應(yīng)時(shí)間測(cè)出酶水解所釋放出的氨基酸種類和數(shù)量，按反應(yīng)時(shí)間和氨基酸殘基釋放量作動(dòng)力學(xué)曲線，從而知道蛋白質(zhì)的N-末端殘基順序。最常用的氨肽酶是亮氨酸氨肽酶，水解以亮氨酸殘基為N-末端的肽鍵速度最大。⑤羧肽酶(carboxypeptidase)是一種肽鏈外切酶，它能從多肽鏈的C-端逐個(gè)的水解。根基不同的反應(yīng)時(shí)間測(cè)出酶水解所釋放出的氨基酸種類和數(shù)量，從而知道蛋白質(zhì)的C-末端殘基順序。目前常用的羧肽酶有四種：A、B、C和Y；A和B來(lái)自胰臟；C來(lái)自柑桔葉；Y來(lái)自面包酵母。羧肽酶A能水解除Pro、Arg和Lys以外的所有C-末端氨基酸殘基；B只能水解Arg和Lys為C-末端殘基的肽鍵。⑥多肽與肼(hydrazine)反應(yīng)生成氨基酸酰肼；C-端氨基酸不參加反應(yīng)，氨基酸酰肼與苯甲醛作用生成二苯基衍生物沉淀；上清液C-端游離的氨基酸借助FDNB或DNS與層析鑒定，肼解過(guò)程中谷氨酰氨、天冬氨酸、半胱氨酸被破壞⑦C-末端氨基酸硼氫化鋰還原成相應(yīng)的氨基醇，完全水解后肽段C-端氨基醇用層析法鑒定5、多肽鏈斷裂成多個(gè)肽段，可采用兩種或多種不同的斷裂方法將多肽樣品斷裂成兩套或多套肽段或肽碎片，并將其分離開(kāi)來(lái)。①酶解法:胰蛋白酶：常用的蛋白質(zhì)水解酶，專一性強(qiáng)，R1賴氨酸或精氨酸糜蛋白酶或胰凝乳蛋白酶：R1=苯丙氨酸Phe,色氨酸Trp,酪氨酸Tyr;亮氨酸Leu，蛋氨酸Met和組氨酸His水解稍慢胃蛋白酶：R1和R2：苯丙氨酸Phe,色氨酸Trp,酪氨酸Tyr;亮氨酸Leu以與其它疏水性氨基酸水解速度較快嗜熱菌蛋白酶：R2=苯丙氨酸Phe,色氨酸Trp,酪氨酸Tyr;亮氨酸Leu，異亮氨酸Ileu,蛋氨酸Met以與其它疏水性強(qiáng)的氨基酸水解速度較快。羧肽酶和氨肽酶：分別從肽鏈羧基端和氨基端水解木瓜蛋白酶：專一性差，R1為賴氨酸、精氨酸葡萄球菌蛋白酶(Glu酶）和梭菌蛋白酶（Arg酶）：專一性強(qiáng)，Glu酶水解Glu，Asp羧端參加的肽鍵，改變pH只水解Glu羧端參加的肽鍵，Arg酶水解Arg羧基端參加的肽鍵。②化學(xué)法：(Cyanogenbromide)溴化氰(cyanogenbromide)水解法：它能選擇性地切割由甲硫氨酸的羧基所形成的肽鍵。羥胺：專一斷裂-Asn-Gly-，部分?jǐn)嗔?Asn-Leu，Asn-Ala6、測(cè)定每個(gè)肽段的氨基酸順序①Edman化學(xué)降解法：Edman(苯異硫氰酸酯法)氨基酸順序分析法實(shí)際上也是一種N-端分析法。此法的特點(diǎn)是能夠不斷重復(fù)循環(huán)，將肽鏈N-端氨基酸殘基逐一進(jìn)行標(biāo)記和解離②酶降解法：氨肽酶法或羧肽酶法，理論上從N或C-端逐個(gè)切下氨基酸，被釋放的氨基酸的數(shù)目的種類隨反應(yīng)時(shí)間而變化，根據(jù)釋放的氨基酸的量與反應(yīng)時(shí)間的關(guān)系，可知道氨基酸序列，實(shí)際應(yīng)用很難判斷氨基酸釋放的先后，如遇上N-端是環(huán)化可需將環(huán)化端裂解后在測(cè)序，如焦谷氨酸可由焦谷氨酸氨肽酶裂解。③質(zhì)譜法原理：試樣（蒸汽或氣體分子）在真空中被電子轟擊產(chǎn)生斷裂或電離，形成帶正電的分子離子，在幾千伏電壓下被加速，進(jìn)入磁分析器，在2萬(wàn)高斯磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，其曲率半徑?jīng)Q定于質(zhì)荷比，可用照片記錄質(zhì)譜圖，不同化合物的質(zhì)譜圖有一定規(guī)律，可推斷出原來(lái)的分子結(jié)構(gòu)。優(yōu)點(diǎn)是測(cè)定速度快，適于小肽的序列測(cè)定，特別是能測(cè)定混合肽的序列局限是樣品必須氣化，質(zhì)譜圖的解析需要相當(dāng)?shù)募记珊徒?jīng)驗(yàn)。雙聚高分辨儀和高能PC可自動(dòng)解釋質(zhì)譜圖質(zhì)譜-氣相色譜聯(lián)用儀質(zhì)譜-液相色譜聯(lián)用儀④根據(jù)核苷酸序列推定法根據(jù)蛋白質(zhì)的氨基酸是次序是由核酸的序列來(lái)決定的原理設(shè)計(jì)，已發(fā)展成熟，對(duì)含量低的蛋白質(zhì)極為有效。僅靠cDNA序列無(wú)法搞清起點(diǎn)和終點(diǎn)ORF必須直接由氨基酸序列分析來(lái)控制內(nèi)含子需由氨基酸序列分析來(lái)控制新生肽常發(fā)生翻譯后修飾作用因此，把核苷酸序列分析法和蛋白質(zhì)序列測(cè)定技術(shù)有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，是蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)研究的最佳途徑7、確定肽段在多肽鏈中的次序利用兩套或多套肽段的氨基酸順序彼此間的交錯(cuò)重疊，拼湊出整條多肽鏈的氨基酸順序。8、確定原多肽鏈中二硫鍵的位置一般采用胃蛋白酶處理沒(méi)有斷開(kāi)二硫鍵的多肽鏈，利用雙向電泳技術(shù)分離出各個(gè)肽段，用過(guò)甲酸處理后，將每個(gè)肽段進(jìn)行組成與順序分析，然后同其它方法分析的肽段進(jìn)行比較，確定二硫鍵的位置。四、蛋白質(zhì)測(cè)序舉例胰島素Sanger1953年完成了牛胰島素的全部化學(xué)結(jié)構(gòu)測(cè)定。二鏈通過(guò)鏈接二硫鍵連接，鏈上含有鏈內(nèi)二硫鍵核糖核酸酶，用５年的時(shí)間完成了牛胰核糖核酸酶的全順序分析。是第一個(gè)酶分子有120個(gè)氨基酸殘基是個(gè)鏈內(nèi)的二硫鍵五、蛋白質(zhì)序列數(shù)據(jù)庫(kù)(一)簡(jiǎn)介：已建立了一些大型專門(mén)化的數(shù)據(jù)庫(kù)，可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)向數(shù)據(jù)庫(kù)查找和索取有關(guān)信息。1、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)信息的檢索2、蛋白質(zhì)序列檢索3、生物進(jìn)化研究4、蛋白質(zhì)折疊研究。（二）典型數(shù)據(jù)庫(kù)1、PIR美國(guó)國(guó)家醫(yī)學(xué)基金會(huì)主持2、GenBank美國(guó)政府支持3、EMBL歐洲分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)庫(kù)蛋白質(zhì)的高級(jí)結(jié)構(gòu)一、基本概念蛋白質(zhì)的高級(jí)結(jié)構(gòu)又稱空間結(jié)構(gòu)、三維結(jié)構(gòu)。指的是蛋白質(zhì)分子中原子和基團(tuán)在三維空間上的排列、分布與肽鏈的走向。實(shí)際上就是蛋白質(zhì)的構(gòu)象（構(gòu)象和構(gòu)型不同），分為二、三、四級(jí)結(jié)構(gòu)。二級(jí)結(jié)構(gòu)(secondarystructure)是多肽鏈按照一定方式有規(guī)則地旋轉(zhuǎn)或折疊，三級(jí)結(jié)構(gòu)(tertiarystructure)是在二級(jí)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上進(jìn)一步折疊或卷曲，四級(jí)結(jié)構(gòu)(quaternarystructure)是含有亞基或亞單位(subunit)的蛋白質(zhì)亞基與亞基之間的結(jié)合方式。二、研究蛋白質(zhì)構(gòu)象(conformation)的方法㈠X(qián)-衍射法：推算出分子的形狀，原理，步驟㈡研究溶液中蛋白質(zhì)構(gòu)象的光譜學(xué)方法1、紫外差光譜：推斷蛋白質(zhì)分子的大體構(gòu)象2、熒光和熒光偏振：測(cè)定疏水區(qū)形成的微區(qū)3、圓二色性:測(cè)定-螺旋,-折疊片含量4、核磁共振:蛋白質(zhì)分子的三維構(gòu)象5、拉曼光譜:測(cè)定主鏈構(gòu)象。三、穩(wěn)定蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)的作用力鍵能肽鍵二硫鍵兩者共90kcal/mol離子鍵3kcal/mol氫鍵1kcal/mol疏水鍵1kcal/mol范德華力0.1kcal/mol這四種鍵能遠(yuǎn)小于共價(jià)鍵，稱次級(jí)鍵提問(wèn)：次級(jí)鍵微弱但卻是維持蛋白質(zhì)三級(jí)結(jié)構(gòu)中主要的作用力,原因何在?，數(shù)量巨大四、多肽主鏈折疊的空間限制㈠酰胺平面與α-碳原子的二面角（ψ和Φ）肽鍵具有雙鍵的性質(zhì)不能自由轉(zhuǎn)動(dòng)結(jié)果肽鍵上的四個(gè)碳原子和與之相連的兩個(gè)碳原子共處于一個(gè)平面稱肽平面，繞Cα-N鍵軸的二面角（C-N-Cα-C）稱為Φ，繞Cα-C鍵軸的二面角（N-Cα-C-N）稱為ψ。㈡可允許的ψ和Φ值：拉氏構(gòu)象圖1、二面角的變動(dòng)受下列因素的限制⑴側(cè)鏈基團(tuán)的影響：α-碳原子側(cè)鏈基團(tuán)有大有小或互相排斥或相互吸引，其影響度取決于R側(cè)鏈的性質(zhì)⑵在相鄰的二個(gè)肽平面上，二個(gè)羰基氧之間，或者二個(gè)亞氨基氫原子之間，羰基氧與亞氨基氫原子之間發(fā)生空間障礙2、拉氏構(gòu)象圖用Φ作橫坐標(biāo)，Ψ做縱坐標(biāo)，作出ΦΨ圖此構(gòu)象圖通常稱為Ramachandran圖（簡(jiǎn)稱拉氏圖），根據(jù)此圖確定哪些成對(duì)二面角（ΦΨ）所決定的相鄰二肽單位的構(gòu)象是允許的，那些是不允許的。五、二級(jí)結(jié)構(gòu)：多肽鏈折疊的規(guī)則方式有四種基本類型㈠螺旋1、α螺旋(α-helix)的結(jié)構(gòu)每隔3.6個(gè)氨基酸殘基，螺旋上升一圈，螺旋沿螺旋體的中心軸每上升一圈相當(dāng)于向上移動(dòng)0.54nm,即每一個(gè)氨基酸殘基沿軸上升0.15nm，螺旋上升時(shí)每個(gè)殘基沿軸旋轉(zhuǎn)；螺旋體中氨基酸殘基側(cè)鏈伸向外側(cè)，相鄰的螺圈之間形成鏈內(nèi)氫鍵，氫鍵的取向幾乎和中心軸平行；氫鍵是由每個(gè)氨基酸殘基與其前面第三個(gè)氨基酸殘基形成的，即二者間間隔3個(gè)氨基酸殘基。偶極矩和帽化2、α螺旋的手性⑴旋轉(zhuǎn)方向：天然蛋白質(zhì)的螺旋絕大多數(shù)是右手的螺旋，右手比左手穩(wěn)定，從端作起點(diǎn)，圍繞螺旋中心軸向右盤(pán)旋，近來(lái)也現(xiàn)少數(shù)的左手螺旋的結(jié)構(gòu)。⑵α螺旋旋光性：碳原子的不對(duì)稱因素和構(gòu)象本身不對(duì)稱因素的總反映即構(gòu)成螺旋的旋光性，天然螺旋引起平面偏振光向右偏，利用這一點(diǎn)可以用來(lái)研究蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)。⑶協(xié)同性指一旦形成了一圈α螺旋，隨后逐個(gè)殘基加入就會(huì)變得更加容易而迅速，這是因?yàn)榈谝蝗β菪蔀榘惭b其系殘基的模板。3、影響螺旋形成的因素⑴側(cè)鏈基團(tuán)的電荷性質(zhì)：例如：多聚丙氨酸側(cè)鏈基團(tuán)pH7不帶電荷可在水中自發(fā)卷曲成螺旋；多聚賴氨酸則不然，此時(shí)賴氨酸帶正電荷，斥力使之不能卷曲。在pH12時(shí)自發(fā)聚集成螺旋⑵側(cè)鏈基團(tuán)的大小：多聚異亮氨酸有大的側(cè)鏈基團(tuán)，造成空間位阻，不能形成螺旋；多聚脯氨酸具亞氨基不能形成氫鍵，脯氨酸存在即在多肽鏈形成一個(gè)結(jié)節(jié)。㈡折疊片一種相當(dāng)伸展的結(jié)構(gòu)⑴定義：兩條或多條幾乎完全伸展的多肽鏈側(cè)向聚集在一起，相鄰主鏈上氨基和羰基間形成氫鍵，這樣的多肽構(gòu)型就是β-折疊(β-pleatedsheet)⑵結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：所有肽鍵都參與鏈間氫鍵的形成，氫鍵與肽鏈的長(zhǎng)軸接近垂直，有重復(fù)單位⑶平行(parallel)β折疊片和反平行(antiparallel)β折疊片㈢轉(zhuǎn)角和凸起β-轉(zhuǎn)角(β-turn)1、一種非重復(fù)性結(jié)構(gòu)2、4個(gè)連續(xù)的氨基酸殘基組成3、主鏈骨架以180返回折疊4、C1羰基氧與C4亞氨基氫形成氫鍵；C1與C4之間距離小于0.7nm凸起一種小片段的非重復(fù)性結(jié)構(gòu)；大多數(shù)經(jīng)常作為反平行折疊中的一種不規(guī)則情況；額外的氨基酸殘基被規(guī)則的氫鍵網(wǎng)所容納。㈣無(wú)規(guī)則卷曲沒(méi)有明顯規(guī)律的多肽主鏈骨架的構(gòu)象；在螺旋構(gòu)象、-轉(zhuǎn)角、-折疊以與三股螺旋中，所有殘基的成對(duì)二面角都存在于拉氏構(gòu)象圖的固定點(diǎn)上；無(wú)規(guī)卷曲許多殘基的成對(duì)二面角存在于拉氏構(gòu)象圖允許區(qū)的不同點(diǎn)上；無(wú)規(guī)卷曲與生物活性有關(guān)，對(duì)外界理化性質(zhì)敏感六、纖維狀蛋白質(zhì)（Fibrousprotein）㈠角蛋白(keratin)：來(lái)源于外胚層，毛發(fā)、鱗片、羽毛、蹄、角、甲、啄、爪等；分為α-角蛋白和β-角蛋白；α-角蛋白根據(jù)含硫量的多少將其分為：軟蛋白、硬蛋白1、毛發(fā)的結(jié)構(gòu)：外呈鱗狀細(xì)胞，中層皮層細(xì)胞，大纖維沿軸排列；三股螺旋向左纏繞形成超二級(jí)結(jié)構(gòu)稱原纖維(protofibril)，原纖維埋在含硫很多的基質(zhì)中組成微纖維(microfibril)；每四個(gè)螺旋有一個(gè)二硫鍵交聯(lián)，其結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性主要由二硫鍵維持。2、燙發(fā)原理：毛發(fā)濕熱時(shí)伸展轉(zhuǎn)變?yōu)?折疊，冷卻恢復(fù)原狀：①α-角蛋白側(cè)鏈基團(tuán)比較大不適合處在-折疊；②由于二硫鍵的存在，使外界力解除后恢復(fù)原狀；首先頭發(fā)卷成一定的形狀＋還原劑（巰基化合物）打開(kāi)二硫鍵，加熱時(shí)螺旋伸展＋氧化劑在已改變位置的半胱氨酸殘基外建立新的二硫鍵。冷卻時(shí)-螺旋恢復(fù)，新生成的二硫鍵使頭發(fā)纖維雙螺旋發(fā)生曲折㈡絲心蛋白(sericin)：蠶絲、蜘蛛絲的絲心蛋白為例?？箯埑潭雀?、質(zhì)地柔軟，但不能拉伸。絲心蛋白的這一特點(diǎn)同其結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。一級(jí)結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)主要是丙氨酸、甘氨酸和絲氨酸構(gòu)成。反平行的折疊片以平行的方式堆積成多層結(jié)構(gòu)。每一片層結(jié)構(gòu)中鏈間以范德華力結(jié)合；若干片層按甘氨酸對(duì)甘氨酸，丙氨酸對(duì)丙氨酸的方式彼此連鎖起來(lái)㈢膠原蛋白(collagen)1、膠原蛋白的組織分布與類型膠原蛋白是生物體內(nèi)含量最豐富的蛋白質(zhì)分子，占有機(jī)體蛋白質(zhì)總量的1/3，是皮膚、肌腱、韌帶、軟骨、鞏膜、角膜中的主要成分。膠原蛋白有多種類型如Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ型等，不同類型的膠原由于氨基酸組成和含糖量不同物理性能不同。2、膠原蛋白的氨基酸組成：含有很高量的Gly（30%）和Pro（13%），并含有3個(gè)不常見(jiàn)的氨基酸；膠原蛋白是糖蛋白，糖是在肽鏈合成以后，折疊前發(fā)生的。八、球狀蛋白質(zhì)(globularproteins)與三級(jí)結(jié)構(gòu)㈠球狀蛋白質(zhì)的分類1、全α-結(jié)構(gòu)（反平行α螺旋）蛋白質(zhì)主要由α-螺旋組成，這些α-螺旋由結(jié)構(gòu)域表面的環(huán)區(qū)域相連接。在已知的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)中，有兩種最常見(jiàn)的螺旋排列方式。其一是四螺旋束,如細(xì)胞色素b562，非血卟啉含氧轉(zhuǎn)移蛋白。其二是球狀折疊,如肌紅蛋白和血紅蛋白(hemoglobin)。2、α/β結(jié)構(gòu)(平行或混合型β折疊片)蛋白質(zhì)含有一個(gè)由α-螺旋包圍著的平行或混合β-回折的核。所有的糖酵解酶都是α/β型結(jié)構(gòu)，許多其他的酶以與結(jié)合運(yùn)輸?shù)鞍滓彩沁@種結(jié)構(gòu)。在α/β型結(jié)構(gòu)中，由環(huán)區(qū)域形成結(jié)合裂縫，這些區(qū)域雖對(duì)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定無(wú)作用，但通常參與結(jié)合和催化活性。分為單繞平行桶或稱平行β桶和雙繞平行β片和稱馬鞍型扭曲片。3、β型結(jié)構(gòu)域結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)域的內(nèi)核由四到十幾個(gè)β-鏈所構(gòu)成，這些β-鏈主要以反平行的方式排列，并形成兩個(gè)交聯(lián)在一起并互相堆積的β-回折。常見(jiàn)的有三種類型：上下β-回折型、希臘圖案型和果凍卷餅桶型4、富含金屬或二硫鍵（小的不規(guī)則）蛋白質(zhì)小于100個(gè)殘基的蛋白質(zhì)或結(jié)構(gòu)域只有很少的二級(jí)結(jié)構(gòu)但富含金屬或二硫鍵；金屬或二硫鍵對(duì)蛋白質(zhì)的構(gòu)象起穩(wěn)定作用㈡球狀白分子三維結(jié)構(gòu)的特征1、球狀蛋白分子含有多種二級(jí)結(jié)構(gòu)元件。2、球狀蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)具有明顯的折疊層次3、球狀蛋白分子是緊密的球形或橢球狀實(shí)體。如酶、抗體、蛋白激素等。4、球狀蛋白質(zhì)疏水側(cè)鏈埋藏在分子內(nèi)部，親水側(cè)鏈暴露在分子表面5、球蛋白分子或亞基表面上，通常有一個(gè)疏水裂隙。裂隙周圍分布許多疏水側(cè)鏈，常是結(jié)合底物、效應(yīng)物等配體并行使生物功能的活性部位。九、蛋白質(zhì)折疊和結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)㈠蛋白質(zhì)的變性(denaturation)1、概念：天然蛋白質(zhì)分子受到某些物理因素（熱、紫外線、高壓、表面張力）和化學(xué)目素（有機(jī)溶劑、尿素、胍、酸、堿等）影響時(shí)，生物活性喪失、溶解度降低、不對(duì)稱性增高，