大學生物化學教案 (5000字)

1、大學生物化學教案 (5000字)ok3w_ads(“s004”);ok3w_ads(“s005”); 生物化學教案 第一章 緒論 一、生物化學的含義 生物化學是云應(yīng)化學的理論、方法和技術(shù)研究生物體的化學組成、化學變化及其與生理功能相聯(lián)系的一門科學。 二、生物化學的內(nèi)容 有關(guān)營養(yǎng)專業(yè)的生物化學即不同于以研究生物體的化學組成、生命物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能、生命過程中物質(zhì)變化和能量變化的規(guī)律，以及一切生命現(xiàn)象的化學原理為基本內(nèi)容的普通生物化學，也不同于研究食品的組成、主要結(jié)構(gòu)、特性及其產(chǎn)生的化學變化為基本內(nèi)容的食品化學，而是將二者的基本原理有機的結(jié)合起來，應(yīng)由與食品、營養(yǎng)的一門交叉學科。 三、學習和研究生物

2、化學是應(yīng)注意以下幾個問題： 1、注意把握有關(guān)食品生物化學的基礎(chǔ)知識，注意食品的組成、特性、生理功用以及在加工、貯存、代謝構(gòu)成中所發(fā)生的化學變化。 2、正確處理好理解和記憶的關(guān)系。 3、注意知識的不斷總結(jié) 4、學會自學 第二章 蛋白質(zhì)的化學 第一節(jié) 概述 一、蛋白質(zhì)的概念 蛋白質(zhì)是由氨基酸構(gòu)成的具有特定空間結(jié)構(gòu)的構(gòu)分子有機化合物。 二、蛋白質(zhì)的生理功能 1、是構(gòu)成組織細胞的最基本物質(zhì) 蛋白質(zhì)含量占干重45% 2、是生命活動的物質(zhì)基礎(chǔ) A、酶的化學本質(zhì)是蛋白質(zhì) B、抗體是血清中的r球蛋白 C、既有的收縮則是肌球蛋白和肌動蛋白 E、激素也是蛋白質(zhì) 3、供給能量 每一克蛋白質(zhì)在體內(nèi)氧化分解提供的能量為

3、417kj 第二節(jié) 蛋白質(zhì)的化學組成 一、蛋白質(zhì)的元素組成 碳、氫、氧、氮，一些蛋白質(zhì)含有硫；有些含有磷 二、蛋白質(zhì)的基本組成單位氨基酸 （一）蛋白質(zhì)的基本單位是氨基酸 （二）氨基酸的結(jié)構(gòu)特點 氨基酸 天然氨基酸有300多種，但是組成蛋白質(zhì)的氨基酸只有二十種。 1、及有酸性的羧基（COOH），也有堿性的氨基（NH2），因此氨基酸是兩性電解質(zhì)，在溶液中的帶電情況，隨溶液的PH值而變化。等電點PH=PI時，氨基酸為中性，最易沉淀，帶電量為0。 2、除甘氨酸外，其他氨基酸都有旋光性，蛋白質(zhì)中為L型。 3、各種氨基酸的R集團結(jié)構(gòu)和性質(zhì)不同，他們決定蛋白質(zhì)性質(zhì)。 NH2 R COOH 結(jié)構(gòu)通式 4、色澤

4、與狀態(tài)：各種常見氨基酸均為無色結(jié)晶。 5、溶解度：氨基酸一般都溶于水，微溶于醇，不溶于乙醚。所有氨基酸都能溶于強酸、強堿溶液中。 6、氨基酸及其某些衍生物具有一定的味感，味感與氨基酸的種類和立體結(jié)構(gòu)有關(guān)。一般來講，D型氨基酸多數(shù)帶甜味，甜味最強的是D色氨酸，可達蔗糖的40倍；L型氨基酸具有天、苦、鮮、酸4種不同味感。 （二）氨基酸的分類。 1、營養(yǎng)學分類：必需氨基酸和非必需氨基酸，不能在體內(nèi)合成，必須由食物提供的氨基酸成為必需氨基酸。20種氨基酸中只有賴、色、苯丙、甲硫、蘇、亮、異亮、頡氨酸為必需氨基酸，對于嬰兒，組氨酸也是必須的。 2、根據(jù)R集團性質(zhì)分類 中性氨基酸 甘氨酸 甘 Gly 丙氨

5、酸 丙 Ala 頡氨酸 頡 Val 脂肪族氨基酸 亮氨酸 亮 Leu 異亮氨酸 異亮 Ile 絲氨酸 絲 Ser 含羥基 蘇氨酸 蘇 Thr 半胱氨酸 半 Cys 含硫基 甲硫氨酸 蛋 Met 脯氨酸 脯 Pro 苯丙氨酸 苯丙 Phe 芳雜環(huán) 酪氨酸 酪 Tyr 色氨酸 色 Trp 天冬酰胺 Asn 酰胺 谷酰胺 Gln 酸性氨基酸： 天冬氨酸 天冬 Asn 谷氨酸 谷 Glu 堿性氨基酸： 精氨酸 精 Arg 組氨酸 組 His 賴氨酸 賴 Lys （三）氨基酸的化學性質(zhì) 1、氨基的反應(yīng) 例：與甲醛反應(yīng)（中性PH值條件） NH2 R HOH2C COOH N CH2OHCOOH +2HCH

6、O R 反應(yīng)結(jié)果使其堿性減弱，氨基酸中的羧基就可以和普通脂肪酸一樣解離，充分顯示出它的酸性。 在食品檢測中常用這個性質(zhì)來定量測定食品中的氨基酸含量。如，醬油。 2、羧基的反應(yīng) NH2 R COOH R H2C NH2 +CO2 這是食品中胺的主要來源特別是腐胺、尸胺，使食品腐敗的標志。 3、羰氨反應(yīng)（美拉德反應(yīng)） 羰氨反應(yīng)制具有羰基的化合物與具有氨基的化合物發(fā)生一吸附在反應(yīng)，最后形成黑色素的過程。 （1）初級階段 還原糖中的羰基原基發(fā)生簡單的反應(yīng)。 N （2）高級階段 初級產(chǎn)物相互反應(yīng)，使高級階段的反應(yīng)變得更加復(fù)雜。成立含氮、氧、硫的有香氣的雜環(huán)化合物，使食品又陪烤香和焦香，是主要生香階段。

7、（3）最終階段 是主要的生色階段，高級階段的不飽和羰基化合物等失水，縮合，生成褐色素。含氮化合物的參與，生成黑褐色的含氮色素，食品外表形成一層堅硬的外殼。此聚合物的化學性質(zhì)穩(wěn)定，能使食品的貯存期延長。 4、成肽反應(yīng) 一個氨基酸分子中的氨基與另一個氨基酸分子中的羧基脫水縮合，形成的化合物成肽。 HOOC HNH2+HOOC HNH2 HOOC HHN CO HCH2 兩個氨基酸縮合形成二肽，多個較多臺，多肽通常呈線狀。有的低肽分子也有味感在食品中起著風味作用。 （四）氨基酸的合理營養(yǎng) 1、各種動物的生長和發(fā)育都需要一定的氨基酸，尤其是必需氨基酸。 2、必需氨基酸不但兩要充分，而且互相要有一定的比

8、例。只有當食品蛋白質(zhì)中的必需氨基酸的數(shù)量和比例與合成機體細胞所需的必需氨基酸的數(shù)量，比例一致時，才能最大限度的充分利用食品白質(zhì)。氨基酸（蛋白質(zhì)）的合理營養(yǎng)，這樣的蛋白質(zhì)稱為完全蛋白質(zhì)。 （五）氨基酸在食品加工的作用 調(diào)味劑 營養(yǎng)強化劑 增香作用 1、氨基酸的味 D色氨酸，甜度強，是有發(fā)展前途的甜味劑。 L谷氨酸，主要存在于植物蛋白中，具有酸味和鮮味兩種味，其中以酸味為主。加堿適當中和后生成谷氨酸鈉鹽，酸味消失，鮮味增強味精的主要成分。 味精+堿性溶液 谷氨酸二鈉（無鮮味） 味精+高酸度溶液 谷氨酸（鮮味減弱） 味精在高于120的溫度下或長時間加熱會產(chǎn)生焦谷氨酸鈉，無鮮味，對人體有害。 2、風味

9、前體物質(zhì) 羰氨反應(yīng) 產(chǎn)香、產(chǎn)色 氨基酸在加熱、或在細菌分解下產(chǎn)生某味風味物質(zhì)。 第三節(jié) 蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu) 蛋白質(zhì)的功能主要有其結(jié)構(gòu)所決定。蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，具有多層次結(jié)構(gòu)。 一、蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu) 構(gòu)成蛋白質(zhì)的各種氨基酸在多肽鏈中的排列順序，稱為蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)（Primary Structure）。多肽鏈氨基酸的順序是由基因上的遺傳信息，即DNA分子中的核苷酸排列順序所決定。 肽鍵與肽鏈：一個氨基酸的羧基與另一個氨基酸的氨基脫水縮合形成的共價鍵（CONH）稱為肽鍵，又稱酰胺鍵。 氨基酸通過肽鍵連接起來的化合物稱為胎。有兩個氨基酸形成的肽稱為二肽，三個氨基酸形成的叫三肽，十肽以下稱為寡肽，十肽以

10、上稱為多肽。 P.11 牛胰島素的一級結(jié)構(gòu) 肽鍵中存在的其他公家間也包括在一級結(jié)構(gòu)中，這些是半胱氨酸殘基之間的一級二硫鍵， 它們在不同多肽鏈之間，或同一條鏈不同部位之間。 二、蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu) （一）蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu) 蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)是指多肽鏈主鏈盤旋、折疊形成的主鏈構(gòu)象。 形成蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)是基礎(chǔ)是肽鍵平面，肽鍵中的C、O、N、H四個原子和兩個碳原子都在同一個平面上。 蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)的形成有螺旋、折疊、轉(zhuǎn)角和不規(guī)則卷曲等幾種。維持二級結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的化學鍵是氫鍵。 （二）蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu) 蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu)是指整條多肽鏈所有原子的排列方式，包括多肽分子主鏈及側(cè)鏈的構(gòu)象。具有三級結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)才有生物學

11、活性。 蛋白質(zhì)三級結(jié)構(gòu)中各種次級鍵包括 1、氫鍵 2、二硫鍵 3、離子鍵 4、疏水基互相作用（疏水鍵） （三）蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu) 蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu)是指兩個或兩個以上獨立三級結(jié)構(gòu)的多肽鏈借次級鍵（氫鍵、疏水鍵、鹽鍵）結(jié)合而形成的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，四級結(jié)構(gòu)中的每條具有獨立三級結(jié)構(gòu)的多肽鏈稱為亞基。 第三節(jié) 蛋白質(zhì)的理化性質(zhì) 一、蛋白質(zhì)的兩性解離和等電點 當?shù)鞍踪|(zhì)處于某一PH溶液時，蛋白質(zhì)分子上正、負電荷相等，凈電荷為零，蛋白質(zhì)為兼性離子，此時PH之稱為該蛋白質(zhì)的等電點。含堿性氨基酸，PI高；含酸性氨基酸PI低。 二、蛋白質(zhì)的高分子性質(zhì) 蛋白質(zhì)分子量從一萬到十萬。蛋白質(zhì)親水膠體溶液的穩(wěn)定是分子表面水化層和電荷

12、層。 三、蛋白質(zhì)的變性與凝固 1、蛋白質(zhì)的變性 蛋白質(zhì)在某些理化因素影響下，其特定空間結(jié)構(gòu)破壞而導(dǎo)致理化性質(zhì)改變和生物活性喪失稱為蛋白質(zhì)的變性。 （1）物理因素與變性 熱變性 提高溫度對天然蛋白質(zhì)最重要的影響是促使它們的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。 輻射變性 如果射線的能量足夠高，也會導(dǎo)致蛋白質(zhì)構(gòu)象的轉(zhuǎn)變。 運動變性 由振動、捏合、打擦產(chǎn)生的機械運動會破壞蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)，從而使蛋白質(zhì)變性。（例如：打雞蛋） 高壓變性 高壓變形發(fā)生的原因主要是蛋白質(zhì)的柔性及可壓縮性。 （2）化學因素與變性 PH值與變性 極端PH 腫脹、展開 PI 易聚集、沉淀 表面活性劑與變性 有機溶質(zhì)與變性 有機溶質(zhì)（尿素等）誘導(dǎo)蛋白質(zhì)變

13、性 有機溶劑與變性 大多數(shù)有機溶劑被認為是蛋白質(zhì)的變形劑 金屬離子與變性 2、蛋白質(zhì)的膠體性質(zhì) （1）蛋白質(zhì)膠體 溶于水的蛋白質(zhì)能形成穩(wěn)定的親水膠體，統(tǒng)稱為蛋白質(zhì)溶膠。常見的豆?jié){、雞蛋清、牛奶、肉凍 蛋白質(zhì)的體積很大，而且由于水化作用是蛋白質(zhì)分子表面帶有水化層，更增大了分子體積，粘度比一般小分子溶液大得多。如果蛋白質(zhì)分子帶有電荷，增加了水化層的厚度，則溶膠粘度變得更大。 蛋白質(zhì)溶膠有較大吸附能力。 （2）蛋白質(zhì)凝膠 食品中許多蛋白質(zhì)以您膠狀態(tài)存在，如新鮮的魚肉，禽肉、皮、筋、水產(chǎn)動物、豆腐制品及面筋制品等，可以看成水分子散在蛋白質(zhì)凝膠的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，他們有一定的彈性、韌性和可加工性。 （3）溶膠

14、與凝膠的相互關(guān)系 蛋白質(zhì)在生物體內(nèi)常以溶膠和凝膠兩種狀態(tài)存在，入蛋清和蛋白，肉醬內(nèi)的蛋白質(zhì)和肌肉纖維。 蛋白質(zhì)溶膠能發(fā)生膠凝作用形成凝膠，形成凝膠的過程中，蛋白質(zhì)分子的多肽鏈之間各集團以副鍵相互交聯(lián)，形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，水份充滿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)之間不析出。 氧 血液 凝膠 酶 鹽 豆?jié){ 凝膠 四、蛋白質(zhì)的沉淀 蛋白質(zhì)分子聚集從溶液中析出的現(xiàn)象稱為蛋白質(zhì)的沉淀。 （一）鹽析（不變性） 在蛋白質(zhì)溶液中加入高濃度的中性鹽，使蛋白質(zhì)從溶液中析出的現(xiàn)象。 鹽濃度稀蛋白質(zhì)溶解度增加（鹽溶）蛋白質(zhì)表面電荷吸附鹽離子之后，增強親水能力。 鹽濃度高鹽與蛋白質(zhì)爭奪與水結(jié)合，破壞蛋白質(zhì)的水化層中和蛋白質(zhì)電荷，破壞蛋白質(zhì)電荷層。

15、（二）有機溶劑沉淀法（變性） 乙醇、甲醇、丙酮等能破壞蛋白質(zhì)水化膜是蛋白質(zhì)沉淀。乙醇消毒就是這個道理。 （三）重金屬鹽沉淀法（變性） 重金屬離子如Cu2+、Hg2+、Pb2+、Ag+等可以與蛋白質(zhì)結(jié)合形成不溶于水的蛋白質(zhì)沉淀， 引起蛋白質(zhì)變性。（在PH>PI時） （四）生物堿試劑沉淀法 生物堿可以蛋白質(zhì)正離子結(jié)合，形成不溶性鹽而沉淀。（PH<PI時） (五)熱凝固沉淀 蛋白質(zhì)受熱變形后，再加少量鹽類或?qū)H值調(diào)至等電點，則很容易沉淀。 點入鹽鹵or石膏 豆腐工藝：豆?jié){煮沸 點入酸漿或葡萄糖酸內(nèi)酯（調(diào)等電點） 五、蛋白質(zhì)的呈色反應(yīng) 蛋白質(zhì)分子中，肽鍵及某些氨基酸殘基的化學基團，可與某

16、些化學試劑反應(yīng)顯色，稱為蛋白質(zhì)顯色反應(yīng)。 六、蛋白質(zhì)的水解與分解 蛋白質(zhì)在酸、堿、酶的作用下發(fā)生水解作用。 水解 單純蛋白質(zhì) 氨基酸 水解 結(jié)合蛋白質(zhì) 氨基酸+非蛋白物質(zhì)（糖、色素、脂肪） 產(chǎn)生小分子肽、低肽 低肽增加風味 過度加熱產(chǎn)生有害物質(zhì) 在腐敗菌作用下分解，產(chǎn)生有害物質(zhì)。 第四節(jié) 蛋白質(zhì)的功能性質(zhì)和營養(yǎng)性質(zhì) 1、蛋白質(zhì)的水化性和持水性 蛋白質(zhì)的許多功能性質(zhì)，都取決于蛋白質(zhì)和水的作用。 （1）蛋白質(zhì)的水化 蛋白質(zhì)在水中存在的方式直接影響著食物的質(zhì)構(gòu)和口感。干燥的蛋白質(zhì)原料并不能直接加工，需先將其水化。蛋白質(zhì)水化過程。 干蛋白質(zhì) 水分子通過與極性部分結(jié)合而被吸附 多層水吸附液態(tài)水凝聚 溶脹 溶劑分散 溶液 溶脹的不溶性離子或塊 影響蛋白質(zhì)水化的因素首先是蛋白質(zhì)自身的情況。蛋白質(zhì)比表面