生物化学基础第一节有机化合物【知识精讲】在组成生物体的物质中，除了水和无机盐外，绝大多数属于有机化合物，如糖类、脂类、蛋白质、酶、维生素、核酸等，因此了解一些有机物方面的知识是必要的。有机化合物的本质特点是它们都含有碳原子（CO、CO2、碳酸盐、金属氰化物等仍属无机物）有机物的另一特点是数目繁多,例如，。已知的由氧和氢两种元素组成的化合物至今只发现H2O和H2O2两种，而仅由碳和氢两种元素组成的有机物已知的就至少有3000种。一、有机化合物的分类数以百万计的有机物，可以按照它们的结构分成许多类。一般的分类方法有两种：一是根据分子中碳原子的连接方式（碳的骨架）分类；二是根据决定分子主要化学性质的特殊原子或基团（官能团）分类，这两种方法经常是混合使用的。1、根据碳的骨架可以把有机物分成三类：（1）开链化合物（脂肪族化合物）：这类化合物中的碳骨架成直链（即不带支链），或为带有支链的开链，由于长链状的化合物最初是在油脂中发现的，所以开链化合物也叫脂肪族化合物。（2）碳环化合物：这类化合物分子中含有完全由碳原子组成的环，又可分为：①脂环族化合物：性质与脂肪族化合物相似，在结构上也可看作是由开链化合物关环而成，如乙烷、戊烷等。②芳香族化合物：分子中都有一个或多个苯环，它们在性质上与脂肪族化合物有较大的区别。（3）杂环化合物：这类化合物分子中的环是由碳原子与其它元素的原子共同组成的，如嘧啶、嘌呤、吡啶、吡咯、吲哚等。2、根据官能团分类：将含有相同官能团的化合物归为一类。一般来说，含有同样官能团的化合物在化学性质上是基本相同的，具体见下表：1有些较复杂的化合物经常含有多个官能团，如单糖分子、氨基酸分子、核苷酸分子等。二、有机化合物的构型与构象1、构型：一个分子中由于其各个原子特有的、固定的空间排列，使该分子具有特定的立体化学结构。当某一物质由一种构型转变为另一种构型时，要求共价键的断裂和重新形成。2、异构体：分子式相同（或组成相同），构型不同的分子叫同分异构体。生物大分子中常见的异构现象有：（1）碳链异构：直链分子和支链分子之间产生的异构。图1：碳链异构示意图《有机》P12（2）官能团异构：由于官能团不同而产生的异构，如脂肪醚与含相同碳原子数的醇互为异构体图2：官能团异构示意图《有机》P111（2）立体异构①顺反异构（几何异构）：由于基团在双键两侧的排列方式不同而引起的异构现象。图3：顺反异构图《生化上》P140产生顺反异构条件：分子中必须有C=C双键；C=C双键相连的每个碳原子必须和两个与不同的的原子或基团相连。②光学异构体（旋光异构体）这个问题较复杂，不作深入的讲解，仅以下面的例子加以说明。自然界的微生物可以利用许多不同的化学物质作为它们的“食物”，并在这种环境中生长，繁殖。人们曾发现一种奇怪的现象：某种菌可利用丙氨酸为“食物”，如在培养基中加入人工合成的丙氨酸，则当丙氨酸的量用去一半后，虽然培养基中还有一半丙氨酸未被利用，但该菌却不再利用剩余的丙氨酸，结果它的生长停止。然而，如果给该菌供给的不是人工合成的丙氨酸，而是由生物体内提取的丙氨酸，则该菌把这种丙氨酸全部消耗光后才停止生长，这说明什么呢？原来，人工合成的丙氨酸中只有一半是可被这种菌利用的，而生物体内的丙氨酸则全能被该菌利用。经物理、化学分析证明：人工合成的丙氨酸和生物体内的丙氨酸都可用结构式CH3—CH—COOH来表示，但人工合成的丙氨酸中有50%的异构体对生物是没有用处的，即人∣NH2图4：光学异构图《生化上》P140工合成的丙氨酸是两种异构体的混合物，其中一种丙氨酸可被生物体利用，另一种丙氨酸不能被生物体利用；而生物体内的丙氨酸是全能被生物体利用的那种异构体。丙氨酸中存在的这两种异构体，因其在光学活性是不同的，因此互称为旋光异构体或光学异构体，一般用D-构型和L-构型来表示不同的光学异构体。3、构象：指一个分子中，不改变共价键结构，仅单键周围的原子或基团旋转所产生的不同空间排布，当一种构象改变为另一种构象时，不要求共价键的断裂和重新形成。图5：乙烷的构象图《生化上》P141三、化学键和分子间力化学键是分子内部原子与原子之间的作用力，如共价键和离子键（又称盐键），这是一种相当强的作用力，键能一般在每摩尔一百多千焦（几十千卡）以上。2除了高度分散的气体分子之外，分子间也存在一定的作用力，这种作用力较弱，要比键能小一个数量级。对生物大分子而言，分子间力是非常重要的，分子间的作用力本质上大都是静电作用力，主要有以下几种：1．偶极-偶极作用力。这种力产生于具有永久偶极的极性分子之间。2．范德华力：非极性分子内由于电子运动的某一瞬间，分子内部的电荷分布可能不均匀，从而产生一个很小的暂时偶极，这个暂时偶极又可影响其周围分子也产生暂时偶极。暂时偶极虽然会很快消失，但它又不断出