生物化學部分（一）細胞的化學成分 水、無機鹽、糖類、脂類、蛋白質、核酸、酶、維生素和輔酶（一）水：結合水、自由水 ；自由水比例增加時，代謝活躍；結合水含量增加，代謝下降，細胞和生物體的抗寒、抗熱、抗旱性則會提高。（二） 無機鹽1、構成組織或生物體某些復雜化合物的重要組成成分2、對細胞的滲透壓和pH值起著重要的調節作用3、參與調節生物體的代謝活動 （三）糖類（單糖、寡糖、多糖、糖復合物） 1、單糖1） 單糖是最簡單的糖，不能被水解為更小的單位。單糖通常含有3、4、5、6或7個碳原子，分別稱為丙糖、丁糖、戊糖、已糖和庚糖。天然存在的單糖一般都是D-構型。單糖分子既可以開連形式存在，也可以環式結構形式存在，在環式結構中如果第一位碳原子上的OH與第二位碳原子的-OH在環的同一面，稱為-型；如果-OH是在環的兩面，稱-型。（2）生物體中重要的單糖 丙糖 如甘油醛（醛糖）和二羥丙酮（酮糖） 戊糖 戊糖中最重要的有核糖（醛糖）、脫氧核糖（醛糖）和核酮糖（酮糖） 己糖 葡萄糖、果糖和半乳糖 2、寡糖：最多的寡糖是雙糖，如麥芽糖、蔗糖、纖維二糖、乳糖 3、多糖（1）淀粉 直鏈淀粉是-D-葡萄糖基以-1,4-苷連接的多糖鏈，其空間構象卷曲成螺旋形，每一回轉為6個葡萄糖基。支鏈淀粉分子中除有-1.4-糖苷鍵的糖鏈外，還有-1,6-糖苷鍵連接的分支處，每個分支平均含2030個葡萄糖基。淀粉有呈色反應，直鏈淀粉遇碘呈為藍色，支鏈淀粉遇碘呈為紫紅色。 （2）糖原 -D-葡萄糖基以-1,4-糖苷鍵連接而成的，但糖原的分支比支鏈淀粉多，糖原遇碘變為紅褐色（3）纖維素 由-D-葡萄糖基借-1,4-糖苷鍵連接的沒有分支的同多糖。 （4）幾丁質（甲殼素） 昆蟲和甲殼類外骨骼的主要成分為幾丁質，是N-乙酰-D-氨基葡萄糖以-1,4-糖苷鍵縮合成的同多糖。（5）糖胺聚糖（粘多糖） 是一種由重復的二糖單位組成的線狀多聚物。二糖重復單位中，一種為N-乙酰-D-葡糖胺或N-乙酰-D-半乳糖胺，而另一種是D-葡萄糖醛酸。一些糖胺聚糖中，一個或多個羥基被硫酸酯化。糖胺聚糖主要有透明質酸、硫酸軟骨素、硫酸皮膚素、硫酸角質素、肝素以及硫酸乙酰肝素。（四）脂類不溶于水，但能溶于非極性有機溶劑； O元素含量低，C、H元素含量高 ，徹底氧化后可以放出更多能量 1、三酰甘油（脂肪） 天然脂肪酸都是L-型 ；動物脂肪大多富含飽和脂肪酸，在室溫下為固態，植物油含大量油酸和亞油酸，在室溫下為液態 ；哺乳動物和人，亞油酸和亞麻酸為必需脂肪酸 (不飽和脂肪酸）2、磷脂（甘油磷脂） 磷脂酸是最簡單的磷脂，分子中的H為膽堿、膽胺、絲氨酸所取代，則分別成為卵磷脂、腦磷脂，絲氨酸磷脂等。通常磷脂分子中的2個脂肪酸總有一個是不飽和的，因此2個脂肪酸鏈不是平行并列的，其中一個（不飽和脂肪酸）總是有折彎。 3、類固醇：基本結構是環戊烷多氫菲。最熟知的是膽固醇，膽固醇是動物膜和神經髓鞘的主要成份。性激素、維生素D和腎上腺皮質激素也都屬于類固醇。 4、萜類：由不同數目的異戊二烯連接而成的分子。維生素A（視黃醇）、維生素E、維生素K、類胡蘿卜素都是萜類。-類胡蘿卜素裂解就成2個維生素A，維生素A可氧化成視黃醛，對動物感光活動有重要作用。5、蠟：由高碳脂肪酸和高碳醇或固醇所形成的脂，它存在于皮膚、毛皮、羽毛、樹葉、昆蟲外骨骼中，起保護作用。（五）蛋白質1、蛋白質的原元素組成：氮的含量在多種的蛋白質比較接近，平均為16%，因此用凱氏（kjelahl）法定N，受檢物質中含蛋白質量為N含量的6。25倍 。 2、蛋白質的氨基酸組成（1）氨基酸的結構天然蛋白質中存在的氨基酸都是L-a-氨基酸 （2）氨基酸的分類：根據R基因極性不同，氨基酸可分為：非極性氨基酸（9種）；極性不帶電荷氨基酸（6種）；極性帶負電荷氨基酸（2種）；極性帶正電荷氨基酸（3種） 必需氨基酸和非必需氨基酸：必需氨基酸包括亮氨酸、異亮氨酸、纈氨酸、蘇氨酸、蛋氨酸、色氨酸、賴氨酸、苯丙氨酸等8種。精氨酸和組氨酸為半必需氨基酸（3）氨基酸的主要理化性質一般的物理性質：-氨基酸呈無色結晶，熔點高，一般在2000C以上。易溶于酸、堿，但不溶于有機溶劑。 兩性解離和等電點等電點某一氨基酸處于凈電荷為零的兼性離子狀態時的介質pH，用pl表示中性氨基酸的羧基解離程度大于氨基，故其pI偏酸，pI值略小于7.0；酸性氨基酸的羧基解離程度更大，pI明顯小于7.0；堿性氨基酸的氨基解離程度明顯大于羧基等，故其pI大于7.0；在一定的pH條件下，氨基與羧基的解離程度相等，靜電荷為零，此時溶液的pH即為其等電點。紫外吸收光譜：色氨酸最大吸收波長為279nm，酪氨酸最大吸收波長278nm，苯丙氨酸最大吸收波長為259nm重要的化學反應：a-氨基能與茚三酮反應產生藍紫色沉淀（脯氨酸和羥脯氨酸則產生黃色沉淀）；a-氨基可與亞硝酸反應產生氮氣，計算出氨基酸的量；a-氨基還很容易與2，4-二硝基氟苯（DNFB）生成2，4-二硝基氟苯氨基酸（DNP-氨基酸），a-氨基還可以與異硫氰酸苯脂（PITC）反應最后產生苯硫乙內酰硫脲衍生物（PTH）。一些氨基酸的R基團能與特殊的試劑發生呈色反應。3、蛋白質的結構 3、蛋白質的結構 1）一級結構：蛋白質的一級結構又稱為初級結構或化學結構，是指蛋白質分子內氨基酸的排列順序 （2）二級結構：指多肽鏈本身繞曲折疊成有規律的結構或構象。這種結構是以肽鏈內或肽鏈間的氫鍵來維持的。-螺旋 ：多肽鏈中氨基酸殘基以1000的角度圍繞螺旋軸心盤旋上升，每3.6個殘基就旋轉一圈，螺距為0.54nm；右手旋轉；多肽鏈內的氫鍵由肽鏈中一個肽鍵的-CO的氧原子與第四個肽鍵的-NH的氫原子組成，每個氫鍵所形成的環內共有13個原子，這種螺旋稱為3.613（角、羊毛等成分都是此螺旋的 纖維蛋白）-折疊 ：平行式、反平行式。鄰近兩鏈以相反或相同方向平行排列成片層狀。兩個氨基酸殘基之間的軸心距離為0.35nm，-折疊結構的氫鍵是由兩條肽鏈中的一條的-CO基與另一條-NH基之間所形成。（蠶絲、蛛絲）-轉角 蛋白質分子的多肽鏈上經常出現1800的回折，在這種肽鏈的回折角上就是轉角結構，它是由第一個氨基酸殘基的-CO與第四個氨基酸殘基的-NH之間形成氫鍵。自由回轉 是指沒有一定規律的松散結構，酶的功能部位常常處于這種構象區域里。（4）三級結構：維持三級結構的作用力主要是一些次級鍵，包括氫鍵、鹽鍵、疏水鍵和范德華力等。 （5）四級結構：具有三級結構的亞單位通過氫鍵、鹽鍵、疏水鍵和范德華力等弱作用力聚合而成的特定構象。 維系蛋白質分子的一級結構：肽鍵、二硫鍵 維系蛋白質分子的二級結構：氫鍵 維系蛋白質分子的三級結構：疏水相互作用力、氫鍵、范德華力、鹽鍵 維系蛋白質分子的四級結構：范德華力、鹽鍵a鹽鍵（離子鍵 ） b氫鍵 c疏水相互作用力 d 范德華力 e二硫鍵 f 酯鍵3、蛋白質的理化性質（1）膠體性質 ：布朗運動、丁達爾現象、不能通過半透膜；蛋白質顆粒比較穩定，不易沉淀 （2）兩性電解質 （3）沉淀反應：破壞蛋白質的水膜及中和蛋白質的電荷出現沉淀現象。高濃度鹽類（如硫酸銨、硫酸鈉、氯化鈉等，稱為鹽析），有機溶劑（如酒精、丙酮），重金屬鹽（如硝酸銀、醋酸鉛、三氯化鐵等），某些酸類（如苦味酸、單寧酸等）。（4）變性 ：使其分子的空間結構改變，導致其理化性質、生物活性都發生改變。不發生一級結構的破壞；而主要發生氫鍵、疏水鍵的破壞。生物活性喪失，溶解度降低。化學因素有強酸、強堿、重金屬離子、尿素、酒精、丙酮等；物理因素有加熱震蕩或攪拌、超聲波、紫外線及X射線照射等。（5）紫外吸收： 280nm的紫外光下，有最大吸收峰。是由于肽鏈中酪氨酸和色氨酸的R-基團引起的。 4、蛋白質的分類 （1）蛋白質的化學分類 ： 簡單蛋白質和結合蛋白質 （1）色蛋白：由簡單蛋白與色素物質結合而成。如血紅蛋白、葉綠蛋白和細胞色素等。（2）糖蛋白：由簡單蛋白與糖類物質組成。如細胞膜中的糖蛋白等。（3）脂蛋白：由簡單蛋白與脂類結合而成。 如血清a-，b-脂蛋白等。（4）核蛋白：由簡單蛋白與核酸結合而成。如細胞核中的核糖核蛋白等。（5）色蛋白：由簡單蛋白與色素結合而成。如血紅素、過氧化氫酶、細胞色素c等。（6）磷蛋白：由簡單蛋白質和磷酸組成。如胃蛋白酶、酪蛋白、角蛋白、彈性蛋白、絲心蛋白等（2）蛋白質的功能分類 結構蛋白、收縮蛋白、貯藏蛋白、防御蛋白、轉運蛋白、信號蛋白和酶 （五）核酸1、核酸的組成成分（1）戊糖：-D-核糖和 -D-2-脫氧核糖，都是-呋喃型的。（3）核苷：戊糖C-1的羥基與嘧啶堿N-1或嘌呤堿N-9上的氫縮合連接成共價的-N-糖苷鍵。5-核糖尿嘧啶，是C-1是與尿嘧啶的第5個碳原子相連，假尿苷，用符號 表示。(為C-C連接）4)核苷酸:核苷酸是核苷的磷酸酯。2-、3-和5-核苷酸。3-和5-脫氧核苷酸。生物體內的游離核苷酸多為5-核苷酸5)體內重要的游離核苷酸及其衍生物5-核苷二磷酸類及5-核苷三磷酸類:ATP供能，GTP是蛋白質合成過程中所需要的，而dATP、dGTP、dTTP和dCTP則是DNA合成所需要的原材料 環狀核苷酸：5環狀腺苷酸（cAMP） 2、核酸的結構（1）DNA的結構一級結構：3,5-磷酸二酯鍵 二級結構 A、分子由兩條多脫氧核苷酸鏈反向平行(一條鏈是3,5,，另一條鏈為5,3,)， 圍繞著同一個軸，右手盤旋成一個右平行螺旋結構，螺旋的直徑為2nm；B、磷酸和脫氧核糖在螺旋體的外側，通過磷酸二酯鍵連結形成DNA分子的骨架；C、堿基對位于螺旋體內側，按A與T，C與G配對，A-T對有2個氫鍵，C-G對有3個氫鍵，堿基平面與縱軸垂直，每個堿基對間相隔0.34nm旋轉方向相差360，因此繞中心軸每旋轉一圈有10個核苷酸，每隔3.4nm重復出現同一結構；D、螺旋表面有一條大溝和一條小溝，這兩條溝對 DNA和蛋白質的相互識別是很重要的。DAN雙螺旋結構很穩定，有3種化學鍵維持：互補堿基之間的氫鍵，堿基對之間的堿基堆集力，以及主鏈上帶負電的磷酸溶液陽離子之間的離子鍵，其中堿基堆集力起主要作用。三級結構：DNA的三級結構是指雙螺旋DNA的扭曲或再螺旋。超螺旋是DNA三級結構的基本形式（2）RNA的結構一級結構二級結構三級結構 tRNA的三葉形的二級結構變成三級結構為倒L型，tRNA發揮生物功能以其倒L型三級結構為基礎。3、核酸的性質1）一般理化性質：核酸既有磷酸基，又有堿性基團，是兩性電解質，因磷酸的酸性強，通常表現為酸性。DNA為白色纖維狀固體，RNA為白色粉末，都微溶于水，不溶于一般有機溶劑，常用乙醇從溶液中沉淀核酸。D-核糖與濃鹽酸和苔黑酚（甲基間苯二酚）共熱產生綠色，D-2-脫氧核糖 與酸和二苯胺一同加熱產生藍紫色。（2）核酸的紫外吸收性質：核酸中的嘌呤和嘧啶環的共軛體系強烈吸收260290nm波段紫外光，最大吸收值在260nm處（3）核酸的變性和復性 分子雜交：在退火條件下，不同來源的DNA互補區形成氫鍵，或DNA單鏈和RNA鏈的互補區形成DNA-RNA雜合雙鏈的過程。探針：用放射性同位素或熒光標記的DNA或RNA片段原位雜交技術：直接用探針與菌落或組織細胞中的核酸雜交，未改變核酸所在的位置。點雜交：將核酸直接點在膜上，再與核酸雜交。Southern印跡法：將電泳分離后的DNA片段從凝膠轉移到硝酸纖維素膜上，再進行雜交Northern印跡法：將電泳分離后的RNA吸印到纖維素膜上再進行分子雜交。（六）酶1、酶促反應的特點 2、酶的化學組成：單純酶和結合酶 3、酶的結構特點：必需基團 、活性中心 （結合部位、催化部位 ）（3）“鑰匙鎖”學說和“誘導契合”學說（4）使酶具有高催化效率的因素：鄰近定向效應、 “張力”和“形變” 、酸堿催化 、共價催化 米氏方程 1913年，德國化學家Michaelis和Menten根據中間產物學說對酶促反映的動力學進行研究，推導出了表示整個反應中底物濃度和反應速度關系的著名公式，稱為米氏方程。Km 米氏常數Vmax 最大反應速度 米氏常數Km的意義: 由米氏方程可知，當反應速度等于最大反應速度一半時,即V = 1/2 Vmax, Km = S 上式表示,米氏常數是反應速度為最大值的一半時的底物濃度。 因此,米氏常數的單位為mol/L。 不同的酶具有不同Km值，它是酶的一個重要的特征物理常數。 Km值只是在固定的底物，一定的溫度和pH條件下，一定的緩沖體系中測定的，不同條件下具有不同的Km值。 Km值表示酶與底物之間的親和程度：Km值大表示親和程度小，酶的催化活性低; Km值小表示親和程度大,酶的催化活性高。 2）六大酶類的特征 氧化還原酶：催化氧化還原反應的酶。 反應通式:AH2+B A+BH2 如琥珀酸脫氫酶、醇脫氫酶、多酚氧化酶