生化考研笔记
一、生物化学Biochemistry：研究生物体的物质基础及在生命过程中的化学变化；研究生命现象的化学本质。用化学的理论和方法研究生命现象，揭示生命的奥秘。
还原论：个体、器官、组织、细胞、细胞器、超分子、分子、结构域、结构单元、原子整体论：生命科学的飞跃
二、研究内容
1.生物大分子结构与性质：糖、脂、蛋白质、酶、维生素、核酸、激素、抗生素（序列分析、X射线衍射、波谱、质谱、圆二色散性）
2.生物大分子结构与功能：生物大分子分解、合成、转化、能量平衡
3.遗传信息传递及细胞代谢调控的分子机理
4.生物大分子的提取、改造及利用（生物工程）
三、生物化学的发展历史
1.静态生物化学时期（1920年前）
研究生物体内物质的化学组成和性质
2.动态生物化学时期（1950年前）
糖、脂、蛋白质、核酸等的代谢关系；物质代谢途径及动态平衡、生物氧化、能量转化
3.机能生物化学时期（1950年后）
功能：遗传、生殖、生长、发育、循环、呼吸、消化、运动、内分泌的分子机理
糖类
第一节糖类概述
一、糖类是地球上数量最多的化合物
贮藏性糖：低聚糖，淀粉（植物），糖原（动物）
结构多糖：纤维素，木质素，壳多糖,肽聚糖
二、糖的概念
多羟基的醛类或酮类以及它们的衍生物或聚合物。
元素组成：CH2O（碳水化合物是不科学但默认的称呼）
功能基团：醛糖，酮糖
碳链长短：丙糖(甘油醛和二羟丙酮)、丁糖、戊糖、己糖
三、糖的分类与命名
1、单糖：不能被水解为更小分子的糖。
2、寡糖：2-6个单糖分子脱水缩合而成
3、多糖：
均一性多糖：淀粉、糖原、纤维素、半纤维素、几丁质
不均一性多糖：糖胺多糖类(透明质酸、硫酸软骨素、硫酸皮肤素等)
4、结合糖(复合糖，糖缀合物,glycoconjugate)：糖脂、糖蛋白(蛋白聚糖)、糖-核苷酸等
5、糖的衍生物：糖醇、糖酸、糖胺、糖苷
四、糖类的生物学功能
1、能源
2、结构成分
3、物质代谢的碳骨架（碳源）。
4、细胞或生物大分子之间识别的信息：糖蛋白
第二节单糖
一、单糖的结构
1、单糖的链状结构Fisher投影式表示
确定链状结构的方法（葡萄糖）：
a.与Fehling试剂或其它醛试剂反应，含有醛基。
b.与乙酸酐反应，产生具有五个乙酰基的衍生物。
c.用钠、汞剂作用，生成山梨醇。
Fisher投影式表示方法：碳骨架、竖直写；氧化程度最高的碳原子在上方左旋异构体(levorotary,L)或L型异构体。
右旋型异构体(dextrorotary)，或D型异构体。
差向异构体(epimer)：又称表异构体，只有一个不对称碳原子上的基因排列方式不同的非对映异构体，如D-葡萄糖与D-半乳糖。
2、单糖的环状结构用Havorth结构式或构象式表示
Havorth结构式：
①画一个五员或六员环
②从氧原子右侧的端基碳(anomeriocarbon)开始，画上半缩醛羟基，在Fischer投影式中右侧的居环下，左侧居环上。
α-型头异构体：半缩醛羟基与羟甲基位于环平面两侧
β-型头异构体：半缩醛羟基与羟甲基位于环平面同侧
构象式：最能正确地反映糖的环状结构——折叠形结构。
3、几种重要的单糖的链状和环状结构式
(1)丙糖：D-甘油醛二羟丙酮（√）
(2)丁糖：D-赤鲜糖
(3)戊糖：D-核糖D-脱氧核糖
(4)己糖：D-葡萄糖(α-型及β型)
(5)庚糖：D-景天庚酮糖D-核酮糖（√）D-果糖（√）
4、构型与构象的概念
构型：分子中由于各原子或基团间特有的固定的空间排列方式不同而使它呈现出不同的较定的立体结构
构象：由于分子中的某个原子(基团)绕C-C单键自由旋转而形成的不同的暂时性的易变的空间结构形式
5、构型与旋光性没有对应关系
构型不同旋光性就不同。但是构型与旋光性之间没有必然的对应规律，每一种物质的旋光性只能通过实验来确定。
二、单糖的物理化学性质
（一）物理性质
旋光性：是鉴定糖的一个重要指标
甜度：以蔗糖的甜度为标准
溶解性：易溶于水而难溶于乙醚、丙酮等有机溶剂
(二)化学性质
1、变旋现象（mutarotation）
在溶液中，糖的链状结构和环状结构(α、β)之间可以相互转变，最后达到一个动态平衡，称为变旋现象。
2、糠醛反应(HCL)
(1)Molish反应可以鉴定单糖的存在。
(2)Seliwannoff反应可以鉴别醛糖与酮糖
酮糖
醛糖
3、单糖具有还原性HCL、间苯二酚HCL、间苯二酚红色浅色
还原性糖：能被弱氧化剂(如Fehhing试剂、Benedict试剂)氧化的糖
醛基氧化：糖酸(aldonicacid)
伯醇基氧化：糖醛酸(uronicacid)
醛基、伯醇基同时氧化：糖二酸(alduricacid)
4、单糖的羰基可以被还原为羰醇
5、同分异构化
在弱碱性溶液中，D-葡萄糖、D-甘露糖和D-果糖，可以通过烯醇或而相互转化
6、羟基酯化
糖的磷酸酯及其衍生物是糖的代谢活性形式(糖代谢的中间产物)。
葡萄糖的核苷二磷酸酯，如UDPG参与多糖的生物合成。
7、糖苷化（半缩醛羟基发生取代）
8、糖脎反应(亲核加成)
糖脎反应发生在醛糖和酮糖的链状结构上。
四、重要的单糖衍生物
1、糖醇：山梨醇
2、糖醛酸
单糖的伯醇基被氧化成-COOH。α-D-葡萄醛酸和差向异构物β-L-艾杜糖醛酸
3、氨基糖(糖胺）aminosugar,glycosamine)
4、糖苷
Glc糖苷，Gal糖苷。
5、脱氧糖
6-脱氧D-甘露糖
第三节寡糖L-岩藻糖2-脱氧D-核糖
1、麦芽糖（meltose）
性质：①变旋现象②具有还原性③能成脎
2、蔗糖（sucrose）[葡萄糖-α，β(1-2)-果糖苷]
性质：①无变旋现象②无还原性③不能成脎
3、乳糖（α-Lactoseβ-lactose）:
β-半乳糖-----β(1-4)糖苷键----α(或β)-葡萄糖
性质：①有变旋现象②具有还原性③能成脎
4、纤维二糖(cellobiose)[葡萄糖-β(1，4)-葡萄糖苷]
性质：①具有变旋现象②具有还原性③能成脎
5、海藻糖trehalose（自补）
两分子α-D-Glc，在C1上的两个半缩醛羟基之间脱水，由α-1.1糖苷键构成。
第四节多糖
一、均一性多糖
1、淀粉
①直链淀粉：α-1,4糖苷键，长而紧密的螺旋管形。遇碘显兰色
②支链淀粉：α-1,4、α-1,6糖苷键，不能形成螺旋管，遇碘显紫色。
2、糖元
与支链淀粉类似，但分支程度更高，每隔4个葡萄糖残基便有一个分支，含有大量的非原性端，可以被迅速动员水解。遇碘显红褐色。
3、纤维素
β-D-葡萄糖分子以β-(1-4)糖苷键相连而成直链。
4、几丁质(壳多糖)：
N-乙酰-β-D-葡萄糖胺以β(1，4)糖苷链相连成的直链。
二、不均一性多糖
其中，糖胺聚糖类（也称粘多糖，mucopolysaceharides，、氨基多糖等）是蛋白聚糖的主要组分
1、透明质酸
5、肝素2、硫酸软骨素3、硫酸皮肤素
6、硫酸乙酰肝素4、硫酸用层酸
第五节结合糖
糖+蛋白→糖蛋白（蛋白聚糖、肽聚糖）
糖+脂→糖脂
糖+核酸→糖—核酸
一、糖蛋白
短的寡糖链与蛋白质共价相连即形成糖蛋白。
糖蛋白的总体性质更接近蛋白质。
寡糖链常常是具分支的杂糖链，不呈现重复的双糖系列，一般由2-10个单体(少于15)组成，未端成员常常是唾液酸或L-岩藻糖。
1、糖链与蛋白的连接方式
①N-糖苷键型：寡糖链（GlcNAC的β-羟基）与Asn的酰胺基、N-未端的α-氨基、Lys或Arg的ω-氨基相连
②O-糖苷键型：寡糖链（GalNAC的α-羟基）与Ser、Thr和羟基赖氨酸、羟脯氨酸的羟基相连。
③S-糖苷键型：以半胱氨酸为连接点的糖肽键。
④酯糖苷键型：以天冬氨酸、谷氨酸的游离羧基为连接点。
2、糖蛋白中糖链的结构
（1）N-糖苷键型（N-连接）有五糖核心
①高甘露糖型：由GlcNAc和甘露糖组成；
②复合型：除了GlcNAc和甘露糖外，还有果糖、半乳糖、唾液酸；
③杂合型：包含①和②的特征。
（2）O-糖苷键型（O-连接）没有五糖核心。
例如人血纤维蛋白溶酶原和免疫球蛋白IgA:
GlcNac=N-acetylglucosamineMan=mannose
SA=sialicacidGal=galactose
3、糖蛋白的生物学功能NANA=N-aceytylneuraminicacid
寡糖链参与分子识别
糖链影响蛋白质的稳定性和生物活性
二、蛋白聚糖(Poroteoglycans)
由一条或多条糖胺聚糖与一个核心蛋白共价相连构成的分子
总体性质与多糖更为接近。
糖胺聚糖（glycosaminoglycan,GAG）,也称粘多糖，氨基多糖，是高等动物结缔组织中的一类结构多糖，长而不分支，呈现重复双糖系列结构。
1、蛋白聚糖中的糖肽键
①O-糖肽键：
D-木糖与Ser羟基之间形成的糖肽键。
N-乙酰半乳糖胺与Thr或Ser羟基之间形成的糖肽键。
②N-糖肽键：N-乙酰葡萄糖胺与Asn之间形成的糖肽键。
2、糖白聚糖的生物学功能
主要存在于软骨、键等结缔组织和各种腺体分泌的粘液中，构成组织间质、润滑剂、防护剂等。
三、肽聚糖peptidoglycan
细菌细胞壁的主要成分
由N-乙酰葡萄糖胺和N-乙酰胞壁酸通过β-1.4糖苷键连接而成。
四、脂多糖（糖脂）
脂多糖是革兰氏阴性细菌细胞壁的特有结构成分，构成外膜外表面的主要物质。
从繁殖或破裂细菌中释放出的脂多糖在哺乳动物宿主中会引起毒性效应，被称为内毒活性。
脂质（Lipids）Lipids）
第一节脂质概述（重点：三酯酰甘油；磷脂、糖脂的结构和功能）
一、脂质的概念
低溶或微溶于水而易溶于乙醚、氯仿、苯等非极性有机溶剂的化合物。一般都是由醇和脂肪酸组成的酯类或它们的衍生物。
二、分类
按化学组成分：
（1）单纯脂类：脂肪酸与醇类形成的酯。甘油酯、鞘酯、胆固醇酯、蜡（2）复合脂类：除脂肪酸和醇外，还有其他非脂分子的成分。
磷脂：甘油磷脂、鞘磷脂糖脂：甘油糖脂、鞘糖脂脂蛋白
（3）衍生脂类：由单纯脂质和复合脂质衍生而来的复合物，具有脂质的一般性质。脂肪酸及其衍生物；甘油、鞘氨醇、固醇类、高级醇等；萜类；脂溶性维生素
按脂质在水中和水界面上的行为分：
非极性脂质：不具有容积可溶性，不具有界面可溶性。
I类极性脂质：不具有容积可溶性，具有界面可溶性。能掺入膜，但自身不能形成膜。Ⅱ类极性脂质（磷脂和鞘磷脂）：成膜分子，能形成双分子层和微囊。
Ⅲ类极性脂质（去污剂）：可溶性脂质，具有界面可溶性，但形成的单分子层不稳定。
三、脂质的生物学功能
贮存脂质：三酰甘油、蜡
脂质
①
②
③
④
⑤结构脂质（生物膜的组成成分）：磷脂、胆固醇、糖脂活性脂质：萜（脂溶性维生素、光和色素）、类固醇（激素）、酶的辅助因子生物膜的结构组分：磷脂（甘油磷脂和鞘磷脂），胆固醇，糖脂能量贮存形式：动物、油料种子的甘油三酯激素、维生素和色素的前体：萜类、固醇类、二十碳四稀酸化学信号：PIP2（磷脂酰肌醇二磷酸），前列腺素等保护功能：动物的脂肪组织，植物的蜡质
脂肪酸及其衍生物第二节
一、脂肪酸的结构特点
线形不分支
脂肪酸：具有长碳氢碳（尾）和一个羧基末端（头）的有机化合物总称。
二、脂肪酸的种类
饱和脂肪酸
软脂酸（棕榈酸）
硬脂酸
花生酸
不饱和脂肪酸（1-6个双键）n-十六酸n-十八酸n-二十酸16:018:020:0
油酸：顺-十八碳-9-稀酸，18：1△9c，
亚油酸（ω-6）：顺，顺-十八碳-9，12-二稀酸，18：2△9c，12c
α-亚麻酸（ω-3）：全顺-十八碳-9，12，15-三稀酸，18：3△9c，12c，15c
花生四稀酸（ω-6）：全顺-二十碳-5，8，11，14四稀酸，20：4△5c，8c，11c，14c二十二碳六稀酸（DHA）（ω-3）：
全顺-二十二碳-4-7-10-13-16-19六稀酸，22：6△4c，7c，10c，13c，16c，19c
三、脂肪酸的理化性质
烃链越长，溶解度越低；双键越多，熔点越低
四、脂肪酸盐与乳化作用
脂肪酸盐具有亲水基（电离的羧基）和和疏水基（长的烃链），是典型的两亲化合物，是离子型去污剂。
五、多不饱和脂肪酸
1、生物膜中多是顺式不饱和脂肪酸
增加膜流动性；降低膜相变温度，抗寒冷
2、多不饱和脂肪酸降低血脂
生物膜中多是顺式不饱和脂肪酸：顺式不饱和脂肪酸增加膜流动性,降低膜相变温度，抗寒冷
3、必需脂肪酸（essentialfattyacids）
亚油酸和α-亚麻酸
4、皂化值（评估油的质量）
完全皂化1克油脂所需KOH的毫克数
5、酸值（酸败程度）
中和1克油脂中的游离脂肪酸所消耗的KOH毫克数6、碘值（不饱和键的多少）
100克油脂吸收碘的克数。
六、类二十碳烷
是花生四烯酸的衍生物
前列腺素、凝血恶烷、白三烯
第三节脂酰甘油和蜡
简单三脂酰甘油
三酰甘油（甘油三脂）
酰基甘油二酰甘油（甘油二脂）混合三脂酰甘油
单酰甘油（甘油单脂）
蜡长链脂肪酸+长链一元醇（或固醇）
CH2OH
HO─C─HCH2OH
HO─C─H
CH2OH甘油甘油-3-磷酸CH2O─PO32-
CH2O─CO─R1
R2─CO─O─CH三酰甘油
H2C─O─CO─R3
第四节磷脂
甘油磷脂：甘油、脂肪酸、磷酸和一分子氨基醇(如胆碱、乙醇胺、丝氨酸或肌醇)
组成
磷脂
鞘氨醇磷脂：以鞘氨醇代替了甘油。
一、甘油磷脂
1、结构与种类
（1）磷脂酰胆碱（卵磷脂）（PC）
（2）磷脂酰乙醇胺（脑磷脂）（PE）
（3）磷脂酰丝氨酸（PS）
HO—CH2CH—COO-（丝氨酸）
N+H3
（4）磷脂酰肌醇（PI）
（5）磷脂酰甘油（PG）
（6）二磷脂酰甘油
2、甘油磷脂的基本结构
3、甘油磷脂的一般性质
纯的甘油磷脂为白色蜡状固体
溶于大多数含少量水的非极性溶剂，但难溶于无水丙酮。
在水中能形成双分子层的微囊。
二、鞘磷脂（见第五节鞘脂类）
1、组成：HO—CH2CH2N+（CH3）3（胆碱）HO—CH2CH2—N+H3（乙醇胺）
鞘氨醇脂肪酸
第五节糖脂glycolipid磷酸胆碱或乙醇胺
一、甘油糖脂
甘油糖脂是二酰甘油分子的羟基与糖基以糖苷键连接而成。
植物的叶绿体和微生物的质膜富含甘油糖脂
单（二）半乳糖基甘油二酯6—磺基Glc甘油二酯
二、鞘糖脂（神经酰胺糖脂）
单糖、双糖或寡糖通过O-糖苷键与神经酰胺相连而形成
1、脑苷脂：半乳糖苷神经酰胺、葡萄糖苷神经酰胺
2、硫脑苷脂：脑苷脂被硫酸化，在生理pH下带负电荷。
3、神经节苷脂：寡糖链(带有一个或多个唾液酸残基)与神经酰胺形成的鞘糖脂。
三、糖脂的生物学功能
1、细胞结构的刚性
2、抗原的化学标记血型抗原
3、细胞分化阶段可鉴定的化学标记
4、调节细胞的正常生长
5、授予细胞与其它生物活性物质的反应性倾向。
第六节鞘脂类
一、鞘氨醇
二、神经酰胺
鞘脂类的核心结构，由鞘氨醇氨基以酰胺键与长链（18—26C）脂肪酸的羟基相连。
三、鞘磷脂（见第四节磷脂）
四、鞘糖脂（见第五节糖脂）
第七节血浆脂蛋白Lipoprotein
血浆脂蛋白可以把脂类(三酰甘油、磷脂、胆固醇)从一个器官运输到另一个器官。
一、乳糜微粒（chylomicronCM）
颗粒大小约为500nm，脂类含量高达98％，蛋白质含量少于2％，密度极低。
CM由小肠粘膜细胞在吸收食物脂类（主要是甘油三酯）时合成，经乳糜导管，胸导管到血液。主要功能为转运外源性甘油三酯及胆固醇脂，从小肠到组织肌肉和adipose组织。
二、极低密度脂蛋白(verylowdensitylipoproteinVLDL)
极低密度脂蛋白VLDL中TG主要在肝脏利用脂肪酸和葡萄糖合成。若食物摄取过量糖或体内脂肪动用过多，均可导致血VLDL增高。VLDL中脂类占85％-90％，其中TG占55％，其密度也很低。
VLDL是运输内源性甘油三酯TG及胆固醇的主要形式。将脂类运输到组织中。
三、低密度脂蛋白(lowdensitylipoproteinLDL)
转运内源性胆固醇，把胆固醇运输到组织。
四、高密度脂蛋白(highdensitylipoproteinHDL）
1.063-1.210g/cm3，主要由肝合成，小肠也可合成，逆向转运胆固醇，清除细胞膜上过量的胆固醇。将胆固醇从肝外组织转运到肝进行代谢。
HDL按密度大小又可分为HDL1、HDL2和HDL3。HDL1又称为HDLc，仅在摄取高胆固醇膳食后才在血中出现，健康人血浆中主要含HDL2和HDL3。
载脂蛋白：脂质的增溶剂，脂蛋白受体的识别部位（细胞导向）
第八节萜类和固醇类化合物
统称为类异戊二烯类(isoprenoid)
一、萜类
萜分子的碳架可以看成是由两个或多个异戊二烯单位连接而成。是重要的活性物质。
二、类固醇（甾类）
含有环戊烷多氢菲母核的一类醇、酸及其衍生物。
1、胆固醇（二氢胆固醇、7—脱氢胆酸、胆固醇酯）
（2）性质
物理性质：白色、斜方晶体。
化学性质：a.醇基可与脂酸成酯（棕榈酸、硬脂酸、油酸）b.双键可加氢（3）分布及功能
脑及神经组织中，肝、肾、肾上腺、卵巢等合成固醇激素的腺体
胆固醇是生物膜的重要成分，羟基极性端分布于膜的亲水界面，母核及侧链深入膜双层，控制膜的流动性，阻止磷脂在相变温度以下时转变成结晶状态，保证膜在低温时的流动性及正常功能。
胆固醇是合成胆汁酸、类固醇激素、维生素D等生理活性物质的前体。
肾上腺皮质激素、雌激素、雄激素
2、植物甾醇