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第一章 绪论（1-2节）
一. 如何学好生化课
1.生物化学的特点
<1>.内容分布：生物化学这门课，从教材上看，通常都分为上下两集，上集谈的是生物分子的结构、性质、功能，很少涉及它们的变化，这些生物分子包括糖、脂、蛋白质、核酸、酶、激素、维生素以及抗生素等，叫做静态生化，以DNA结构为例。而下集则讲的是这些生物分子的来龙去脉，即合成与分解，叫动态生化，以DNA的复制为例。
<2>.特点：概念性描述性的内容居多，很少有推导性或计算性的内容，因此，它不同于理科而更近似于文科，记忆的东西多，女生常常比男生学得好，巧妙记忆成为学好生化的一个重要方法，学完生化课后，你们应该有一种意外的惊喜，阿，我的脑子咋变得这样好使呢？这与记身份证号码和圆周率是异曲同工的，举例3.14159265358979323846264338327（山巅一寺一壶酒，尔乐苦煞吾，把酒吃，酒杀尔，杀不死，乐而乐，撕杀，杀爸杀尔妻），320106630817209（三儿拎衣拎肉，又拎酒，给我过生日）。
2.师生合作
<1>.老师备课：由于生物化学是我院最重要的课程（课时多以及研考跑不掉），所以我得竭尽全力准备，既要完成大纲规定的内容又不能照本宣科，注意理论和实践、经典与前沿的融合，使生化课变得兴趣盎然而不是枯燥无味，要做到这些，备课是相当辛苦的，且听我来表一表，我在四川大学上了320节生化课（200节理论，120节实验），上课笔记成了现在的讲课笔记的一部分，后来临时抱佛脚，又到南大进修了200学时的生化理论课（生化专业用）以及120学时的理论课（非生化专业用），讲课教师叫杨荣武，是个教书天才（合作文章（在我几十篇文章中，这是最得意的一篇）、同学的师弟、上海生化所），听课笔记真是一摞一摞，从中精炼出我们现在的6-70学时理论课（难呐），还要增补一些名人趣闻、科学前沿之类的味精，总的算来，我给你们讲一节课，自己要听7节课，再准备三小时，代价不菲，所以我常挂在嘴边的一句话就是，你们一定要学好这门课，学不好很对不起人，在你最对不起的人里面，我应该列在前三名。
<2>.学生学习：看小说似的预习几遍，尤其上课要用心听讲（省时省力），当场或课后整理笔记（重要性），择重记忆（注意方法），几个小窍门：早上多吃糖（原因，脑血糖），站立听课（肾上腺，恐怖电影，我讲课）。
二.生化课的重要性
1.国际形势
<1>.美国的著名大学（哈佛、麻省、斯坦佛、普林斯顿等）文理皆必修生化。
<2>.人体基因工程计划：上个世纪的三个计划：曼哈顿、阿波罗、人体基因工程：人类23对染色体（23对DNA分子）测序，几十万个基因，大肠杆菌8000个基因，基因改造（治病），WATSON和CRICK开玩笑，女儿赛过爱因斯坦和玛丽莲梦露，儿子聪明高飞低潜力大无穷的超人。
<3>.诺贝尔奖金（90多万美元，最高荣誉）的分布：化学，医学生理学领域不说独占鳌头也是多抢多占，如蛋白质的螺旋和折迭（化学）、G蛋白、第二信使学说的三代科学家三次获奖，光合作用机制，更不要说核酸领域了（复制、转录、逆转录、RNA复制等中心法则中的内容）
2.国内形势
有悲有喜，悲者，生物学越来越不受中学重视（高考的变迁30-50-70-0），在1994年广州中山大学召开的《生物科学前沿研讨会》上，北大教授、中科院院士瞿中和（电镜DNA照片）说得非常尖锐：取消生物考试，瞧不起人类本身，搞不好农业、计划生育、环保，是将我国教育事业引向歧途。在我国，生物化学还是一门非常专业的学科未能得到普及，，虽然，生化专业一直都是个重点大学的热门，但那是为了好出国（我的同学），另外，我国的生化工业远远落后于日本和欧美列强，给毕业生就业带来了困难。喜者是许多有识之士已经看到了生化的光辉前景，纷纷抢滩这块宝地，生化工业也在艰难的条件下起步并有蓬勃发展之势，以我们身边的人物为例，欧阳老师和我们的专业发展。
三.生物化学的任务及其发展
1.生物化学的定义和历史
酒酿的制造
2.生物化学的任务：总结7条
<1>.生物大分子及其复合物的结构与功能
<2>蛋白质是怎样工作的
<3>.遗传信息是怎样表达和传递的
<4>.生物大分子如何被合成
<5>.细胞内成千上万个生化反应如何协调
<6>.细胞生长与分化的机制
<7>.生命的起源
3.生物化学的现状及其发展
<1>.现状
<2>.发展方向

四.参考书
1.《生物化学》沈同，全面，繁多，不易懂，有错处。
2.《生物化学原理》-细胞的分子结构与功能 伦宁格，国际通用的最佳生化教材，全面，图多，有原文和中译文2种版本，考专业GRE必读。
3.《生物化学》郑集，少而精，通俗易懂。
4.《生物化学系列丛书》上海生化所，专题，扩展知识面。
5.《Nature》英国，月刊，国际最高学术刊物，每期都有生化内容。
6.《Science》美国，月刊，国际最高学术刊物，每期都有生化内容。
7.《Cell》美国，月刊，国际著名学术刊物，每期都有生化内容。
8.《Biochemistry》美国，月刊，国际著名学术刊物.
第二章 糖类
§1.糖的概念
一.糖的种类和功能
1.糖的定义
2.糖的功能：能源 结构 信息传递
3.糖的种类：
单糖：定义 醛糖 酮糖 丙、丁、戊、己、庚糖及其两者的组合，重要单糖的举例
寡糖：定义 举例
多糖：定义 同多糖 杂多糖 举例
结合糖：定义 举例
4.碳水化合物：carbohydrate
二.糖的构型
1.几个概念：
同分异构体
结构异构
立体异构
几何异构
旋光异构
差向异构
2.糖的构型
不对称碳原子 旋光异构体的性质
甘油醛的构型（D\L） 意义
葡萄糖的构型

§2.单糖的结构和性质
单糖举例
一.葡萄糖的结构
1.链式结构：条件 结构式 构型 旋光异构体和自然选择 简化结构式
2.环状结构：条件 吡喃型和呋喃型及自然选择 α型和β型 异头物
3.投影式（Haworth式） 链式与环式的互变规则
4.变旋现象：现象 本质
5.葡萄糖的构象：船式和椅式
6.几种重要单糖的结构式（默认为D-型）：甘油醛 二羟丙酮 核糖！ 脱氧核糖！ 葡萄糖 甘露糖 半乳糖 果糖！链式和环式都要，请大家自己在书上将其找到。
二.单糖的性质
1.物理性质：
旋光性（特例）
甜度：标准以及顺序（果糖＞蔗糖＞葡萄糖）
溶解性
2.化学性质
<1>.与强酸的作用：形成糠醛及其衍生物
反应式及其原理：书P16
糖的鉴定：
Molish反应：糠醛及其衍生物与α-萘酚反应作用生成紫色的化合物，原理是羰基于酚类进行了缩合，这样，将糖与浓酸作用后再与α-萘酚反应作用就能生成紫色的化合物，可鉴别糖。（多羟、醛基）
Seliwanoff反应：同样的原理，将糖与浓酸作用后再与间苯二酚反应，若是酮糖就显鲜红色，若是醛糖就显淡红色，由此可鉴别酮糖和醛糖。
<2>.形成糖苷：糖的半缩醛羟基与其它物质的羟基或氨基脱水缩合形成的化合物。
举例：麦芽糖的结构式：见书P22
葡萄糖α-1,4-葡萄糖苷，α-葡萄糖出半缩醛羟基，另一葡萄糖（α、β可互变）出4位上的羟基。
反应部位
主体、配体、糖苷键的键型（半缩醛羟基的构型-半缩醛羟基的位置，另一羟基的位置）
全名：配体 半缩醛羟基的构型-半缩醛羟基的位置,另一羟基的位置-主体苷
<3>.糖的还原性
费林反应（Fehling）：见P15 费林试剂 反应式 定量法
与铁氰化钾的反应：
将葡萄糖与铁氰化钾（K3Fe（CN）6）溶液共热时，铁氰化钾被还原成亚铁氰化钾（K4Fe（CN）6）。
反应式：K3Fe（CN）6 + 葡萄糖 → K4Fe（CN）6 + 葡萄糖酸
<4>.形成糖脎
糖与三分子苯肼的反应
反应式：见P17
用途：鉴定单糖的种类：糖脎为黄色的不溶于水的晶体，不同的糖脎其晶型和熔点均不同，由此可鉴别单糖的种类。
思考题：葡萄糖、果糖、半乳糖、甘露糖哪几种可被糖脎反应所鉴别，哪些不能？
其余的反应如酯化作用、对碱的作用、糖的氧化性等，请大家自己看看。

§3.寡糖
定义
结构单位：环状的糖
糖苷键
主体和配体
寡糖（以及淀粉）中的单糖叫残基
一.几种重要的二糖
1.麦芽糖：见P22 葡萄糖α-1,4-葡萄糖苷：是直链淀粉的形成方式
2.异麦芽糖：葡萄糖α-1,6-葡萄糖苷：是枝链淀粉分支处的的形成方式
3.蔗糖：α-葡萄糖β-2,1果糖苷/β-果糖α-1,2葡萄糖苷
4.乳糖：见P22 葡萄糖β-1,4-半乳糖苷
5.纤维二糖：见P22 葡萄糖β-1,4-葡萄糖苷：是纤维素的形成方式。

§4.多糖
定义
一.同多糖
即均一多糖：定义
1.淀粉
结构单位：α-D-葡萄糖（在淀粉和寡糖中叫做葡萄糖残基）
连接方式（即糖苷键型）：直链淀粉：α-1,4糖苷键，枝链淀粉α-1,6糖苷键（仅出现在分支处）和α-1,4糖苷键（除了分支处以外的地方）
直链淀粉的结构：见P24 还原端和非还原端各一
枝链淀粉的结构：见P25 还原端一个，非还原端多个
淀粉的二级结构（空间结构）：见P24 右手螺旋（像个弹簧），每一圈含有6个葡萄糖残基
碘显色机理：钻圈，圈越多（分子量越大即葡萄糖残基越多）色越深
淀粉水解碘显色的变化：淀粉（蓝色或紫色）→红色糊精→无色糊精→寡糖→葡萄糖
性质：与葡萄糖相比，它没有还原性、有旋光性但无变旋现象、溶解度降低
2.糖原：结构上完全同枝链淀粉，只是分子量要大得多
3.纤维素：见P27
结构单位：β-D-葡萄糖
连接方式：β-1,4糖苷键
分子量：上万个葡萄糖残基
二级结构：锯齿带状，交织在一起，强度很大。
4.其余多糖：半纤维素和几丁质等，请大家自己回去看看。
二级结构：锯齿的链状，由于它们互相缠绕和交织，因此，强度很大。
性质：不溶于水，仅能被高温的强酸和少数几种纤维素酶所水解
二.杂多糖
通常与蛋白质形成具有粘性的物质，故称粘多糖，在体内起润滑作用（胃部以及关节处的粘夜，鼻涕等）
例如：透明质酸、硫酸软骨素和肝素等
三.结合糖：糖脂、糖蛋白、蛋白多糖等，自己看。
布置作业：重要单糖的结构，糖脎反应的思考题。抽查
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第十七章 基因工程、基因表达、核酸测序
一.基因工程
上个世纪七十年代发展起来的一项新技术，将成为本世纪最具前途的工业。
把不同来源的基因按照设计蓝图重新整合成一个新的基因组（即DNA分子），再把它引入细胞中，构成具有新的遗传特性的生物，为人类服务。
它的意义在于，借用工程设计的思想，克服了生物种间限制，定向创造新的物种。
基因工程的一般步骤如下：见讲义草图P72，整理如下
1. 根据需要提出设计
2. 分离带有所需基因的DNA片段
3. 改造作为载体的DNA
4. 把2、3体外重组
5. 把重组的DNA分子引入受体细胞
6. 分离这些纯系增殖细胞
7. 使外来基因在受体细胞内表达
一. 基因表达调控
基因表达：基因如果进行了转录进而翻译，就叫基因表达，否则就叫基因不表达。基因表不表达，什么时候表达，都受到严格的调控。真核生物细胞的分化就是因为基因表达不同造成的。
基因表达的调控可以分为DNA水平（拓扑异构和启动子的结构）、转录水平（操纵子模型、基因重排）、翻译水平三种水平。
1. 操纵子学说之一-------乳糖操纵子
提出者：法国人，Jacob和Monod，诺贝尔奖金得主。
乳糖操纵子的现象：E.coli中与乳糖利用有关的酶是半乳糖苷酶（LactZ）、透性酶（LactY）、转乙酰酶（LactX）三种，当培养基中不含有乳糖时，细胞基本上不产生这三种酶（5个/细胞），当培养基中加了乳糖时，细胞产生很多这三种酶（5000个/细胞）。符合经济原则。
乳糖操纵子模型：
<1>E.coli的DNA上有关乳糖操纵子的结构包括：见讲义草图P55
调节基因I或R 产生有活性的阻遏蛋白，它能结合操纵基因（O），阻止RNA聚合酶的通过，不能转录。诱导物乳糖可以跟它结合，使其失活，不能结合操纵基因（或从操纵基因上掉下来），转录得以正常进行。
控制元件 启动子（P）：RNA聚合酶的驻地
操纵基因（O）：能被有活性的阻遏蛋白结合，阻止RNA聚合酶的通过，不能转录。
结构基因 Z：产生半乳糖苷酶（LactZ）
Y：产生透性酶（LactY）
X：产生转乙酰酶（LactX）
<2> 乳糖操纵子模型的作用机理：培养基中不含有乳糖时，调节基因产生的阻遏蛋白有活性，它能结合操纵基因（O），阻止RNA聚合酶的通过，不能转录。培养基中加了乳糖时，乳糖作为诱导物与阻遏蛋白结合，使其失活，不能结合操纵基因（或从操纵基因上掉下来），转录得以正常进行。见讲义草图P55
2. 操纵子学说之二-------组氨酸操纵子
现象：当培养基中不含有His时，细胞产生很多的His合成酶。当培养基中加了His时，细胞基本上不产生His合成酶。也符合经济原则。
His操纵子模型：
它与乳糖操纵子模型不同的地方在于，调节基因产生的阻遏蛋白是没有活性的，它需要结合His后才具有活性，这里His不是诱导物而是辅阻遏物。
三. 核酸测序
1. RNA的测序
<1>一般过程：目的RNA的分离提纯→3’,5’末端分析→目的RNA降解为2套小片段，并分离各片段→片段测序→拼凑
<2>RNA的水解
碱水解：高温稀氨水可以将RNA彻底水解，水解位置在…Np↓Np↓…，产物为3’-NMP。
酶水解：
酶 类别 底物 特异性 产物
磷酸单酯酶PMase 外切酶 DNA、RNA ，见P141p↓N……N↓p 端点有游离的-OH

牛胰核糖核酸酶RNaseⅠ 内切酶 RNA 左边为Py，切点见P140-Pyp↓N- 3’端Py核苷酸具有游离的3’-○P
CMCT保护的RNaseⅠ 内切酶 RNA 左边为C，切点见-Cp↓N- 3’端C核苷酸具有游离的3’-○P
核糖核酸酶T1RNase T1 内切酶 RNA 左边为G，切点见P140-Gp↓N- 3’端G核苷酸具有游离的3’-○P
核糖核酸酶U2RNase U2 内切酶 RNA 左边为Pu，切点见P140-Pup↓N- 3’端Pu核苷酸具有游离的3’-○P
<3>RNA的末端分析，判断3’,5’末端核苷酸是什么。
5’末端分析：先用PMase去掉RNA端点核苷酸的游离磷酸根，露出-OH，再用多核苷酸激酶和放射性同位素P32（简记为γ- P32）标记过的ATP，将RNA5’末端核苷酸的5’位上
接上γ- P32，这样就把5’端核苷酸标记了。稀氨水彻底水解RNA，电泳，放射自显影，标准图谱，可知该核苷酸的种类。
3’末端分析：操作同上，在电泳图谱上找出核苷的位置。对照标准图谱，可知该核苷酸的种类。
<4>RNA片段测序：
将这个RNA片段的5’端进行标记（见<3>）
↓
4种RNA内切酶进行不同步的作用（解释:每个分子的作用位点都不同）
↓
电泳分离各产物
↓
放射自显影
↓
直读核酸序列

例如：
*AGCUAGCU…
5’-*多聚核苷酸长度 RNaseⅠ CMCT+ RNaseⅠ RNase T1 RNase U2 直读5’-
1 *A A
2 *AG *AG G
3 *AGC *AGC C
4 *AGCU U
5 *AGCUA A
6 *AGCUAG *AGCUAG G
7 *AGCUAGC *AGCUAGC C
8 *AGCUAGCU U
… … … … … …

思考题：
？
5’-*多聚核苷酸长度 RNaseⅠ CMCT+ RNaseⅠ RNase T1 RNase U2 直读5’-
1 *
2 *
3 * *
4 * *
5 * *
6 * *
7 *
8 *
… … … … …

2. DNA的测序
<1> DNA测序的一般程序：
DNA 限制性内切酶-----→ DNA片段(2套) 变性、电泳-----→ DNA单链 加减法、化学裂解法-----→ 片段定序 片段重叠法-----→ 拼凑DNA序列
<2>化学裂解法进行DNA单链片段定序
将这个DNA单链片段的5’端进行标记（同上）
↓
用4种特异性化学试剂进行不同步断裂（解释）
↓
电泳分离各产物
↓
放射自显影
↓
直读DNA序列

4种特异性化学试剂：断裂是通过破坏核苷酸来实现的。
硫酸二甲酯（DMS）：断裂对象是G，…G…
甲酸：断裂对象是嘌啉，A和G，…G…A…
肼：断裂对象是嘧啶，C和T，…C…T…
NaCl+肼：断裂对象是C，…C…
例如：
*AGCUAGCU…
5’-*多聚脱氧核苷酸长度 硫酸二甲酯（DMS） 甲酸 肼 NaCl+肼 直读5’-
0 * A
1 *A *A G
2 *AG *AG C
3 *AGC U
4 *AGCU A
5 *AGCUA *AGCUA G
6 *AGCUAG *AGCUAG C
7 *AGCUAGC U
… … … … … …

思考题：
？
5’-*多聚脱氧核苷酸长度 硫酸二甲酯（DMS） 甲酸 肼 NaCl+肼 直读5’-