生物化学教案

江南大学生物工程学院教案

课程名称：生物化学 任课教师：廖祥儒

上课班级：生工0402，生工0403 授课时数：72学时

第一章 绪论（1学时） 第一节课：

一、生物化学的涵义及内容 1. 化学的概念（共性和个性） 化学学科的共性都是研究： 1)化学组成

物质的本质，包括：物质的组成、结构和性质； 物质的转化即物质转化的条件和方法。

根据研究的方法和角度不同，可划分成各种不同的化学： 如：无机化学、有机化学、物理化学 我们由此可以引出生物化学的概念。

2）结构与功能：生物分子的结构、功能，结构与功能的内在关系。

3）物质和能量的转化：生物体内大分子、小分子之间的相互转化，以及伴随的能量变化。 4）一切生命现象的新陈代谢，包括：生长、分化、运动、思维等；和自我复制如： 繁殖、遗传等。

3. 生物化学的内容 1）生物体的化学组成 四类基本生物大分子 2）新陈代谢的研究

3）遗传的分子基础和代谢的调节控制

(a)以膜结构和膜功能为基础的细胞结构效应; (b)以代谢途径和酶分子结构为基础的酶活调节; (c)以酶的合成系统为基础的酶量调节。

二、生物化学的发展简史 1.史前期

2. 18世纪（启蒙期） 3. 19世纪（发展期） 4.20世纪上半叶 5.20世纪下半叶

6.我国生物化学的发展情况

三、本课程在生物科学中的地位及作用 1. 微生物的代谢活动是工业发酵的基础。 2. 菌种是发酵工业的基础

四、如何学好生物化学1.框架式记忆 2.上课前预习 3.上课认真做笔记 4.下课后总结

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5.结合实验来学习 6.充分利用网络资源

第二章 糖类化学（4学时）

第一节课： 第一节 概述

一、糖的概念及分布 1.糖的分布 2.糖的定义

二、糖类物质的生物学功能 1.作为生物能源

2.作为其他物质如蛋白质、核酸、脂类等生物合成的碳骨架 3.作为生物体的结构物质

4.参与信号识别如糖蛋白、糖脂等具有细胞识别、免疫活性等多种生理活性功能 三、糖的种类

分为：单糖、寡糖、多糖和复合糖 1.单糖 2.寡糖

由2～6个相同或不同的单糖分子缩合而成，也叫低聚糖。 3.多糖

很多个单糖分子脱水缩合的生物大分子，按组成有同多糖和杂多糖之分。 糖和非糖物质共价结合成的。

复合物。如糖脂或脂多糖，糖蛋白或蛋白聚糖。

第二节 单糖

一、单糖的分子结构及构型 1.链式结构 1）构型

指一个分子由于其不对称C原子上各原子和原子团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。其改变涉及共价键的破坏，划分以甘油醛为基准。 2）异构体

同分异构体：简称异构体，是具有相同分子式而分子中原子排列不同的化合物。分为结构异构和立体异构两大类。

结构异构体：具有相同分子式，而分子中原子或基团连接的顺序不同的，称为结构异构体。 立体异构体：在分子中原子的结合顺序相同，而原子或原子团在空间的相对位置不同的，称为立体异构。立体异构又分为构象和构型异构，而构型异构还分为顺反异构和旋光异构。 几何异构体：也称顺反异构体。指因在双键两侧的位置不同，而形成的异构体。

旋光异构体：凡能使“平面偏振光”发生旋转的物质，称为旋光活性物质，此现象称为旋光异构现象分子式和结构相同，而旋光作用不同的分子互为旋光异构体。

差向异构体：葡萄糖与甘露糖、葡萄糖与半乳糖，仅一个不对称C原子构型有所不同，这种非对映体异构物称为差向异构体（epimers）

对映异构体：互为镜像的两个分子叫对映异构体，如D型葡萄糖和L型葡萄糖。 2. 环状结构（环状半缩醛） 异头物

3. 透视式（Haworth）

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4. 葡萄糖的构象 第二节课：

二、单糖的理化性质㈠ 物理性质

1.旋光性: 一切糖类都有不对称碳原子,都具旋光性 2.甜度: 各种糖的甜度不一,蔗糖的甜度为标准. 3.溶解度

水溶性较好,但不溶于有机溶剂 ㈡ 化学性质

1. 氧化作用（还原性）所有的单糖（醛糖或酮糖）都是还原糖

葡糖

⑴弱氧化剂（如溴水） 葡萄糖酸 ⑵强氧化剂（稀硝酸） 葡萄糖二酸 ⑶专一酶 葡萄糖醛酸 弱氧化剂溴水不能使酮糖氧化(与醛糖不同)

2.强酸脱水在强酸条件下戊糖转变为糠醛，己糖转变为羟甲基糠醛，产物均能与酚类反应生成有色化合物。 3.还原作用

单糖游离的羰基在还原剂作用下易被还原成多羟基醇：如醛糖还原成糖醇。酮糖则被还原成两种具有同分异构的糖醇。4. 形成糖苷

单糖的半缩醛羟基很易与醇及酚的羟基反应，失水形成缩醛式衍生物，统称糖苷。5. 酯化作用

单糖与弱酸作用可形成酯(如磷酸酯)。6. 与苯肼成脎反应

常温下，糖与一分子苯肼缩合成苯腙；加热则与三分子苯肼作用生成糖脎。 7.氨基化

?单糖分子中的OH基（主要C-2、C-3）可被NH2取代而产生氨基糖，也称糖胺。

?自然界的氨基糖多以乙酰氨基糖的形式存在，其中较重要的有N-乙酰D-葡糖胺（NAG）与N-乙酰胞壁酸（NAM）。

三、重要的单糖

?单糖根据碳原子数多少，分别称为丙糖、丁糖、戊糖、己糖 1. 丙糖：D-甘油醛、二羟基丙酮

2.丁糖： D-赤藓糖、 D-赤藓酮糖3.戊糖

戊醛糖：D-核糖、D-2-脱氧核糖、D-木糖、L-阿拉伯糖 戊酮糖： D-核酮糖、D-木酮糖 4.己糖

己醛糖：D-葡萄糖、D-半乳糖、D-甘露糖 己酮糖：D-果糖、D-山梨糖 5.庚糖：景天庚酮糖

四、单糖的分析测定（自习）

第三节课：

第三节 重要的寡糖自然界以游离态存在的低聚糖,主要是二糖三糖一、常见二糖（disaccharide）1.麦芽糖 [α-葡糖(1, 4)α-葡糖] 2.异麦芽糖 [α-葡糖(1, 6)α-葡糖] 3.龙胆二糖 [β-葡糖(1, 6)α-葡糖] 4.纤维二糖 [β-葡糖(1, 4)α-葡糖]

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4.蔗糖[α-葡糖( 1,,2)β-果糖]5.乳糖[β-半乳糖(1, 4)葡糖]6.海藻二糖[α-葡糖(1, 1) α-葡糖]低聚糖的结构主要包括1）单糖组成，2）糖苷类型：α-糖苷还是β糖苷，3）糖苷键连接的位置二、常见三糖种类(trisaccharide)1.龙胆糖 [β-葡糖（1, 6）α-葡糖（1, 2）β-果糖] 2.松三糖

[α-葡糖（1, 2）β-果糖（3, 1）α-葡糖]3.棉籽糖[α-半乳糖（1, 6）α-葡糖（1, 2）β-果糖]第四节 几种重要的多糖(polysaccharide)

一、均一多糖（同多糖）一） 淀粉 (starch) 1. 结构特点1） 直链淀粉

单体：α-D吡喃葡萄糖连接键：α-1，4糖苷键

末端：非还原性末端和还原性末端空间构象：左手螺旋 （每圈含6个葡萄糖残基）2）支链淀粉 单体：α-D吡喃葡萄糖连接键：主链为α-1，4糖苷键；分支处为α-1，6糖苷键 末端：仅主链有一个 还原性末端；其余是非还原性末端 分支间隔： 8～9个葡萄糖残基

2. 典型性质

1）糊化 2）老化3）碘的呈色反应4）淀粉的水解（常用方法：酸法、双酶法） 二、糖原(glycogen)动物和细菌中能量的一种储存形式 1. 结构特点

与支链淀粉相似，但分支密度较大，主链中平均每隔3个葡萄糖单位即有一个支链。 2. 性质

溶于沸水、遇碘呈红色、无还原性、不能与苯肼成糖脎。 三、纤维素1. 结构特点 2. 性质

四、几丁质（壳多糖）1. 结构特点

（二）不均一多糖（杂多糖）

1. 果胶质果胶酸——半乳糖醛酸聚糖（PGA）

果胶——甲氧基半乳糖醛酸聚糖（PMGA）2. 半纤维素3. 透明质酸1）结构单位：

β-D-葡萄糖醛酸-1，3-N-乙酰氨基葡萄糖 2）连接键：β-1，4糖苷键

3）分子形状：链形大分子4. 黄原胶 一种细菌胞外多糖 1）结构特点 2）性质 5.细菌多糖 1）肽聚糖 ?结构 ?功能

第五节 多糖的提取、纯化及鉴定（自习）

第三章 蛋白质化学（12学时）

蛋白质存在于所有的生物细胞中，是构成生物体最基本的结构物质和功能物质。 蛋白质是生命活动的物质基础，它参与了几乎所有的生命活动过程。

第一节课：

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