周晶一、課程概況
生物化學是研究生命化學的科學，它在分子水平上**生命的本質，即研究生物體的化學組成及化學變化規律的科學。醫學生物化學主要研究人體的生物化學，它是一門重要的醫學基礎課程。近年來，生物學、微生物學、免疫學、生理學和病理學等基礎醫學學科的研究均深入到分子水平，並應用生物化學的理論和技術解決各個學科的問題。
同樣，生物化學與臨床醫學的關係也很密切。近代醫學的發展經常運用生物化學的理論和方法來診斷、**和預防疾病，而且許多疾病的機理也需要從分子水平上加以**。生物化學課程為其它醫學基礎課程和臨床醫學課程提供必要的理論基礎，是醫學各專業的必修課。
本課程適應醫科類各專業的學生學習。學生必須具備化學的基礎知識。通過本課程的學習，使學生理解生物分子的結構與生理功能，以及兩者之間的關係；理解生物體重要物質代謝的基本途徑、主要生理意義、調節以及代謝異常與疾病的關係；理解基因資訊傳遞的基本過程、基因表達調控的概念；理解各組織器官的代謝特點及它們在醫學上的意義。
根據課程的分工，有關血液凝固、纖維蛋白溶解、氣體運輸、各種激素的結構與功能，及腎臟的有關內容歸入生理學課程。本課程的同期及後續課為醫學免疫學與微生物學、病理學、藥理學等。
第一部分為生物分子的結構與功能，包括第1~4章，內容為蛋白質化學、核酸化學和酶。
第二部分為物質代謝與調節，包括第5~10章，內容為糖代謝、脂代謝、生物氧化、氨基酸代謝、核苷酸代謝、物質代謝的聯絡與調節。
第三部分為遺傳資訊的傳遞，包括第11~14章，內容為dna的生物合成——複製、rna的生物合成——轉錄、蛋白質的生物合成——翻譯、基因表達調控與基因工程。
第四部分為重要組織器官代謝，包括第15~20章，內容為肝膽生化、血液生化、骨骼與磷鈣代謝、水、電解質和酸鹼平衡、營養生化。
第一部分生物分子的結構與功能
第一章蛋白質化學
要求掌握
1．蛋白質的重要生理功能；
2．掌握蛋白質的含氮量及與蛋白質定量關係；
3．蛋白質的基本結構單位；
4．掌握蛋白質
一、二、
三、四級結構的概念；
5．掌握結構與功能的關係。
熟悉1． 氨基酸的酸性、鹼性、含硫、含羥基及芳香族氨基酸；
2． 熟悉蛋白質的重要理化性質及其在醫學中的應用。
提要：本章著重從蛋白質的基本化學組成、分子結構以及結構與功能的關係、理化性質和分類等方面進行講述。
一、 蛋白質的元素組成
蛋白質是各種生命現象的主要物質基礎，是各種組織的基本組成成分。人體內蛋白質含量約佔人體乾重的45％。其主要元素有碳、氫、氧、氮、硫等，其中氮的含量比較恆定，平均為16％左右。
這是蛋白質元素組成的重要特點，也是蛋白質定量測定的依據。通常只要測定出生物樣品中的含氮量，就可用樣品中含氮的克數乘以6.25=樣品中蛋白質的克數來計算蛋白質的含量。
二、蛋白質分子的基本結構單位—氨基酸
氨基酸是蛋白質的基本組成單位。組成蛋白質的氨基酸有20種，它們在結構上都有乙個共同點，即在α-碳原子上都結合有氨基或亞氨基，都為l型α-氨基酸。所有的氨基酸都含有鹼性的氨基，又含有酸性的羧基，因此是兩性電解質，在不同的ph值溶液中，可帶不同的電荷。
當氨基酸處在某一ph值溶液中時，氨基酸所帶的正、負電荷數相等，此時溶液的ph值為該氨基酸的等電點(pi)。不同的氨基酸有各自特定的等電點。氨基酸由於和茚三酮反應發生顏色變化，故可用於氨基酸的定性和定量測定。
三、蛋白質的分子結構
由乙個氨基酸的羧基予另乙個氨基酸的氨基脫去一分子水形成的鍵稱為肽鍵。肽鍵是蛋白質結構中的基本鍵。根據多肽鏈中氨基酸的殘基數分別稱為二肽、三肽、寡肽或多肽。
多肽鏈是蛋白質分子的最基本結構形式。蛋白質多肽鏈中氨基酸按一定排列順序以肽鍵相連形成蛋白質的一級結構。蛋白質的一級結構是其高階結構的基礎。
蛋白質分子中的多肽鏈經摺疊盤曲而具有一定的構象稱為蛋白質的高階結構。高階結構又可分為二級、**和四級結構。維持蛋白質高階結構的化學鍵主要是次級鍵，有氫鍵、離子鍵、疏水鍵、二硫鍵以及范德華引力。
蛋白質的二級結構是指在一級結構基礎上多肽鏈本身摺疊或盤曲所形成的區域性空間構象，主要的有α-螺旋和β-片層結構。蛋白質的**結構是多肽鏈在二級結構的基礎上進一步盤曲、摺疊而形成的整體構象。某些蛋白質具有**結構即可表現生物學活性，**結構是其分子結構的最高形式。
許多蛋白質分子是由兩條或兩條以上具有**結構的多肽鏈相互聚合而成的蛋白質分子稱為蛋白質的四級結構，其中每乙個具有**結構的多肽鏈稱為亞基或亞單位。亞基之間借次級鍵締合在一起，形成寡聚體或多聚體。其中每個亞基單獨存在時無生物學活性。
但並非所有蛋白質分子均具有四級結構形式。
蛋白質的功能與其特異的構象有密切關係，而一級結構對空間結構有決定作用。即蛋白質的一級結構是其生物學功能的基礎。蛋白質一級結構不同，其生物學功能不同，各種蛋白質的特定功能是由其特殊的結構決定的。
蛋白質的一級結構改變而使生物學功能發生很大的變化。蛋白質的空間結構直接與其生物活性相關，空間結構發生改變，其生物學活性也隨之改變。
四、蛋白質的理化性質
1．兩性游離和等電點：蛋白質的部分理化性質與氨基酸相同，如某些呈色反應等。根據蛋白質的兩性游離性質，採用電泳方法可對蛋白質進行分離、純化鑑定和分子量的測定。
2．高分子化合物的性質：如膠體性質，易沉澱，不易透過半透膜。根據蛋白質這些性質可用透析法分離蛋白質，利用超速離心法既能分離、純化蛋白質，又能測定蛋白質分子量。
天然蛋白質常以穩定的親水膠體溶液形式存在，這是由於蛋白質顆粒表面存在水化膜和表面電荷。如除去這兩個穩定因素，蛋白質就可發生沉澱。例如調節蛋白質溶液的ph到等電點，加入脫水劑去除水化膜。
常採用鹽析、有機溶劑和某些酸類或重金屬離子等都可使蛋白質沉澱。
3．蛋白質的沉澱：蛋白質的沉澱和變性反應是不同的兩個概念。蛋白質在某些理化條件下，空間結構發生變化而喪失其生物活性稱為變性。
分散在溶液中的蛋白質分子發生凝聚，並從溶液中沉澱、析出的現象，成為蛋白質的沉澱。根據沉澱的方法和條件不同，蛋白質的沉澱可能是變性的，也可能是未變性。
第二章核酸化學
要求掌握
1． dna和rna分子組成的異同；
2． 掌握多核苷酸鏈中單核苷酸之間的連線方式及多核苷酸鏈的方向性；
3． 掌握dna雙螺旋結構模型要點、鹼基配對規律；
4． 掌握核酸的紫外吸收特性、dna變性、tm、復性及雜交的概念。
熟悉1． 核酸的分類、細胞分布及生物學功能；
2． 熟悉核酸的平均磷含量與核酸定量之間的關係；
3． 熟悉核苷酸、核苷和鹼基的基本概念；
4． 熟記常見的核苷酸的縮寫符號；
5． 熟悉體內重要的環核苷酸camp和cgmp；
6． 熟悉rrna、mrna、trna的結構特點及功能。
提要：1．核苷酸的分子組成
核酸分子主要由碳、氫、氧、氮和磷等元素組成，含磷量為9％～10％，可通過測定磷含量來估計樣品中核酸含量。核酸的基本組成單位是核苷酸，核酸是由數十個到數十萬個核苷酸連線而成的，故也稱為多核苷酸。核苷酸由鹼基、戊糖和磷酸組成。
鹼基又分為嘌呤鹼和嘧啶鹼兩類。戊糖可分為核醣和脫氧核醣。dna中的鹼基和戊糖與rna的有所不同。
dna分子中主要有a(腺嘌呤)、t(胸腺嘧啶)、g(鳥嘌呤)和c(胞嘧啶)四種鹼基，戊糖為脫氧核醣；rna分子中鹼基成分多為a、u(尿嘧啶)、g和c，戊糖為核醣。此外，dna和rna還含有少量稀有鹼基。
鹼基和戊糖縮合後的生成物稱核苷。嘌呤和嘧啶可分別與核醣以糖苷鍵相連，形成嘌呤核苷或嘧啶核苷。嘌呤和嘧啶同樣也可與脫氧核醣以糖苷鍵相連，形成各種脫氧核苷。
核苷與磷酸以磷酯鍵相連，可形成2』-，3』-或5』-核醣核苷酸。脫氧核苷與磷酸借助磷酯鍵相連可形成3』-或5』-脫氧核醣核苷酸。
在生物體內大量游離存在的多是5』-核苷酸(nmp)。5』-核苷酸的磷酸基上往往可以再連線一分子磷酸或二分子磷酸，形成二磷酸核苷(ndp)或三磷酸核苷(ntp)。脫氧核苷酸(dnmp)也可以再連線一分子或二分子磷酸，形成脫氧二磷酸核苷(dndp)或脫氧三磷酸核苷(dntp)。
在體內有一些游離的核苷酸及其衍生物在代謝中起重要作用。如多種三磷酸核苷特別是atp是重要的直接供能物質。4種ntp和dntp是合成rna和dna的原料。
camp(環化腺苷酸)和cgmp(環化鳥苷酸)是多種激素作用的第二信使，調節細胞內多種物質代謝。一些游離核苷酸的衍生物是體內一些重要酶的輔酶，參與生物氧化和各種物質代謝過程。
2．dna分子的空間結構
核酸是遺傳的物質基礎。各種生物都含有兩類核酸，即核糖核酸(rna)和脫氧核糖核酸(dna)。病毒只含有dna或rna。
dna是遺傳資訊的載體，其絕大部分存在於細胞核內。rna與蛋白質的合成密切相關，主要分布在細胞質中。
在多核苷酸鏈中，脫氧核苷酸的連線方式、數量和排列順序稱為dna的一級結構。組成核酸的核苷酸按一定順序排列，以 3』，5』-磷酸二酯鍵相連的鏈式結構。首尾分別為5』-磷酸基及3』-羥基，即按5』3』方向書寫。
二級及**結構統稱高階結構，dna和rna各有特點。dna的二級結構特點是雙鏈雙螺旋、兩條鏈反向平行、鹼基向內互補(a-t，g-c)。每個鹼基對的兩鹼基處於同一平面，該平面垂直與雙螺旋的中心軸。
配對鹼基之間的氫鍵和范德華引力使該結構穩定。無論dna 雙螺旋結構形式如何，dna分子中兩條多核苷酸聯的鹼基排列順序總遵循鹼基互補規律的。只要其中一條鏈排列順序確定，另一條也隨確定。
dna的**結構是在二級結構基礎上進一步形成的超螺旋結構。如真核細胞dna的雙鏈纏繞在組蛋白上構成核小體，它是染色體的基本單位。
3．rna的分子結構
rna為單鏈結構，區域性可因鹼基互補配對(a-u，c-g)以氫鍵相連形成雙螺旋結構。不參加配對的鹼基所形成的單鏈則被排斥在雙鏈外，形成環狀突起。這就是rna的二級結構。
rna按功能不同分為三類，即信使rna(mrna)、轉運rna(trna)及核蛋白體rna(rrna)。每三個鹼基對應一種氨基酸，因此其鹼基排列順序決定了由它指導合成的蛋白質多肽鏈的氨基酸排列順序。
mrna攜帶了dna的遺傳資訊，在蛋白質合成中作為合成蛋白質的模板起傳遞遺傳資訊的作用。
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