结构生物化学/代谢

一般信息

代谢通过一组化学反应来调节生命。化学反应通常相互协调，并按顺序发生，称为代谢途径，每一步都由一种特定的酶催化。这些途径根据反应导致物质分解还是合成进行分类。分解代谢反应导致分子分解成更小的分子。此类反应通常是放能反应。相比之下，合成代谢反应促进从更小的分子合成更大的分子。这个过程通常是吸能反应，在活细胞中必须与放能反应偶联。这些过程负责生物体的生长和繁殖，维持其结构，并对环境变化做出反应。酶的参与对于代谢至关重要，因为它们将生物体（在热力学上不利）与其他生物体（在热力学上有利）偶联，并将代谢驱动到理想的反应方向。酶不仅将生物体驱动到理想的反应方向，而且它们还调节代谢途径以响应细胞环境的变化以及来自其他细胞的信号。生物体的代谢也决定了进入生物体的哪些物质有营养和有益，哪些物质有害。此外，生物体的代谢速度或代谢率会影响生物体消耗的食物量。原核生物的代谢是多种多样的。换句话说，原核生物运行所有主要的营养循环。它们在地球地壳中矿物质氧化还原状态的影响中，在硫循环和生物过程中发挥着重要作用。此外，蓝藻既发明了光合作用，而且在今天仍然主导着这个星球上的碳固定。我们还可以通过一次释放所有能量或逐渐释放能量（化学键）来利用氧化还原对中的能量。^[1]

在代谢中，我们生命中需要一些东西。例如，我们需要 a) 能量/还原当量（ATP、NADH、NADPH）。我们还需要 b) 碳骨架（葡萄糖、甘氨酸等）。我们还需要 c) 其他少量物质（NPK、金属等）。

关于各种营养型：1) 化能营养型：能量来自氧化还原 2) 光能营养型：能量来自光 3) 异养型：碳来自有机分子 4) 自养型：碳从 CO2 固定

在代谢中，糖酵解和三羧酸循环可以用于产生用于生长的分子。关于无氧呼吸：它是使用除 O2 以外的末端电子受体。此外，该过程产生的能量通常比使用 O2 少。此外，它可以被认为是氧化还原塔。

同化代谢与异化代谢：1) 同化还原：化合物被还原并结合到生物体中。例如：NO3- 变成氨基 -NH2。2) 异化还原：化合物被还原作为电子受体并被丢弃。例如：NO3- 变成氨基 -NH2。

硝酸盐还原和反硝化作用：a) 亚硝酸盐是最常见的替代电子受体之一。b) 反硝化作用将氮气从系统中去除为气体。农业不好，污水好。

- 硝酸盐还原：硝酸盐还原酶是 NO3- 还原的关键蛋白。硝酸盐还原酶的产生受到 O2 的抑制，并被 NO3- 激活。质子泵出较少。- 反硝化作用：利用 4 种还原酶。它可以从硝酸盐还原中的亚硝酸盐开始。此外，该过程产生的能量比硝酸盐还原多。- 各种金属的还原：a) 嗜金属地杆菌是一种革兰氏阴性菌。它可以通过氧化有机化合物来还原多种金属。例如，对于铁：Fe3+ 到 Fe2+；对于锰：Mn4+ 到 Mn2+；对于铀：U6+ 到 U4+。Fe3+ 化合物比 Fe2+ 铁化合物溶解度低得多。U4+ 化合物比 U6+ 化合物溶解度低得多。

化能自养型：- 从无机化合物的氧化中产生能量 (ATP)。- CO2 的碳固定通过卡尔文循环 (与植物/蓝藻相同)。- 使用电子塔，我们可以预测代谢。

氢氧化：- 许多细菌会产生 H2 作为代谢副产物。- 关键酶是氢化酶。

光能营养型：a) 光能自养型：利用光作为能量，利用 CO2 作为碳源。1) 产氧型：氧化 H2O 用于产生 O2 的电子。2) 无氧型：氧化其他化合物用于电子 (例如：H2S)。b) 光能异养型：利用光作为能量，利用有机碳作为碳源。

光合色素：- 所有光能营养型都含有叶绿素或细菌叶绿素。- 每种叶绿素变体都有不同的吸收光谱。- 不同的色素使细菌能够在一个环境中共存。- 所有叶绿素都具有不同的取代基的卟啉环。

辅助色素：a) 功能：扩展光谱和光保护。b) 主要色素：类胡萝卜素和藻胆蛋白。

光合结构：- 目的：a) 增加光吸收的表面积。b) 将蛋白质/色素聚集在一起进行电子转移。- 细菌没有叶绿体……它们就是叶绿体。- 膜折叠：高度折叠的膜内陷。- 叶绿体：存在于绿硫细菌和非硫细菌中。- 藻胆体：蓝藻所特有。

参考：Slonczewski, Joan L. 微生物学。第二版。纽约，2009 年。

热液喷口：- 化能自养型是这些群落的生产者。- 不需要光才能生存。- 可以不需要来自外部生物体的输入。

酸性矿山排水 (Fe2+ 氧化)：- Fe2+ 在酸性水中稳定 (不会自发氧化)。- Fe2+ 提供电子用于将细胞质中的 H+ 泵出。- 电子也被用于反向电子流以产生 NADH。

无氧光合作用：a) 代表门：- 变形菌门 (紫色细菌) - 绿硫细菌 - 绿非硫细菌 - 梭杆菌 - 酸杆菌门 b) 只发生单一光反应。c) 电子来自非 H2O。

紫色硫细菌：- 它们是革兰氏阴性菌，属于变形菌门。它们使用细菌叶绿素 a 和 b。它们会产生可见的硫颗粒。它们通常存在于缺氧环境中。它们在富含 H2S 的环境 (温泉) 中茁壮成长。

产氧光合作用：a) 代表门：- 蓝藻 - 植物 b) 电子流经两个光反应。c) 电子来自 H2O。

蓝藻：a) 需要氧气才能生长 b) 主要利用藻胆蛋白和叶绿素-a c) 生长在各种各样的环境中 (有些极端) d) 许多物种可以固定氮

氮固定：a) 类别：- 蓝藻 - 根瘤菌 - 绿硫细菌 - 固氮菌 b) 非常耗能的过程 (16-24 ATP) c) 固氮酶对 O2 敏感 d) 异形胞特异性属性：- 没有活跃的光合作用 - 通过谷氨酸转移 N - 糖脂和多糖的特殊细胞外基质 - 包含极性体以抑制气体交换

营养物质的储存：a) 细菌将营养物质储存在聚合物中 - 溶质浓度低 - 惰性 b) 氮储存 - 蓝藻多肽 c) 碳储存 - 糖原 (淀粉) - PHB - 油

蓝藻中的糖原代谢：a) 糖原作为蓝藻中主要的碳储存聚合物发挥作用。b) 基因 glgA 和 glgP 表现出转录调控的证据，而 GlgC 是别构调控的。c) 蓝藻中糖原的合成和降解是昼夜节律性的。

蓝藻作为生物燃料生产者：- 氮固定 - 氢气释放 - 浮力/运动 - 浓密垫生长 - 极端微生物 (温度、pH) - 多样的次级代谢产物 - 天然可转化

脂肪酸分泌：- 蓝藻没有硫酯酶，它们来自植物。- 糖原合成与脂类生产的途径竞争。

参考：Slonczewski, Joan L. 微生物学。第二版。纽约，2009 年。

ATP

在分解代谢过程中，有用的能量被暂时储存在 ATP - 三磷酸腺苷中。ATP 是生物系统中能量交换的通用标准，因为能量始终被转化并储存在 ATP 中。

NAD

NAD (烟酰胺腺嘌呤二核苷酸) 也参与代谢途径。代谢途径的化学性质通常涉及氧化/还原反应。为了使生物化学物质被氧化，必须通过氧化剂去除其电子。氧化剂是电子受体，在反应中被还原。在生物化学氧化还原反应中通常起电子载体作用的分子是 NAD 及其磷酸化衍生物 NADP。NAD 或 NADP 可以通过失去或获得两个电子而交替地被氧化或还原。NAD 的氧化形式用 NAD 表示；还原形式用 NADH₂ 表示。

代谢途径通常以三种方式进行调控

1. 基因调控 由于每条代谢途径中的酶都由基因编码，因此细胞可以通过基因调控来控制化学反应。例如，如果一个细菌细胞没有暴露在其环境中的特定糖中，它将关闭编码分解该糖所需的酶的基因。或者，如果糖变得可用，则基因将被打开。

2. 细胞水平的调节 代谢也在细胞水平上进行协调。细胞整合来自环境的信号，并调整其化学反应以适应这些信号。细胞信号通路通常导致蛋白激酶的激活，蛋白激酶将磷酸基团共价连接到目标蛋白上。例如，当人们感到害怕时，他们会分泌一种叫做肾上腺素的激素进入血液。这种激素与肌肉细胞表面结合，刺激细胞内通路，导致细胞内蛋白（包括参与碳水化合物代谢的酶）发生磷酸化。这些激活的酶促进为惊恐的人提供能量。肾上腺素有时被称为“战或逃”激素，因为额外能量使个人能够选择停留战斗或逃跑。当一个人不再感到害怕时，激素水平下降，其他被称为磷酸酶的酶从酶中去除磷酸基团，从而恢复碳水化合物代谢的原始水平。

3. 生化水平的调节 代谢反应也可以通过生化水平上的反应来控制。在这种情况下，分子与酶的结合直接调节其功能。生化调节通常根据调节分子结合的位点进行分类。

参考资料：生物学。布鲁克。维德迈尔。格雷厄姆。斯蒂林。第七章，酶和细胞呼吸。

代谢途径示例

糖异生

这条代谢途径涉及从非碳水化合物碳底物（即乳酸、甘油和糖异生氨基酸）生成葡萄糖。这是人体用来防止血糖水平降至危险低水平（一种称为低血糖的状况）的两种主要机制之一（另一种是糖酵解）。这种机制并非人类独有，也存在于植物、动物、真菌和其他微生物中，在糖异生发生的位置上略有不同。这种机制在禁食、饥饿或剧烈运动期间启动，并且是吸能的。它也与酮症相关，并且一直是治疗 II 型糖尿病的靶点，以抑制葡萄糖形成并刺激细胞对葡萄糖的吸收。

该途径本身包括 11 个酶催化反应，这些反应可以在线粒体或细胞质中开始（取决于所使用的底物）。其中许多步骤是糖酵解中发现的可逆反应。

• 它在线粒体中开始，通过丙酮酸羧化生成草酰乙酸。这部分需要 ATP 和丙酮酸羧化酶的催化帮助，丙酮酸羧化酶受高水平的乙酰辅酶 A 刺激，并受高水平的 ADP 抑制。

• 然后，草酰乙酸使用 NADH 还原为苹果酸，这将使其准备好离开线粒体。之后，它在细胞质中再次使用 NAD+ 氧化为草酰乙酸，糖异生的剩余步骤将在其中进行。

• 下一步是草酰乙酸的脱羧和磷酸化，以产生磷酸烯醇丙酮酸，这是由磷酸烯醇丙酮酸羧激酶 (PEP 羧激酶) 催化的。这一步还会水解一个 GTP 分子生成 GDP。

• 反应的后续步骤基本上与逆糖酵解中涉及的步骤相同，唯一的区别是果糖-1,6-二磷酸酶将果糖-1,6-二磷酸转化为果糖-6-磷酸。请注意，这种转化是糖异生全过程中的限速步骤。

• 接下来，在磷酸葡萄糖异构酶的帮助下，由果糖 6-磷酸形成葡萄糖-6-磷酸。该产物可用于其他代谢途径，或可进一步脱磷酸化以生成游离葡萄糖。细胞对细胞内葡萄糖水平的控制是通过游离葡萄糖可以进出细胞，而磷酸化形式被锁定在细胞内这一事实实现的。葡萄糖的形成发生在内质网的腔中。在这里，葡萄糖-6-磷酸被葡萄糖-6-磷酸酶水解生成葡萄糖，然后通过位于内质网膜上的葡萄糖转运蛋白转运到细胞质中。

与肥胖的关系

随着富含能量的食物的供应量增加，人们开始通过将过量的能量转化为体内脂肪而增加体重。虽然这种环境因素在增加肥胖率方面起着重要作用，但体内以脂类为基础的代谢也部分负责这一现象。

糖尿病是与肥胖相关的常见代谢疾病之一。糖尿病有两种类型

1 型糖尿病：1 型糖尿病是一种自身免疫性疾病，通常在 20 岁之前开始。它是由破坏胰腺中分泌胰岛素的 β 细胞引起的。因此，患有 1 型糖尿病的人需要胰岛素才能生存。

2 型糖尿病：大多数人患有 2 型糖尿病，他们血液中的胰岛素水平较高（与 1 型糖尿病患者不同）；然而，他们对激素反应不灵敏，即胰岛素抵抗。2 型糖尿病是目前最常见的代谢疾病。此外，肥胖是发展 2 型糖尿病的主要因素之一。

代谢综合征

肥胖是导致胰岛素抵抗（进而导致 2 型糖尿病）发展的主要因素之一。胰岛素抵抗、高血糖症、血脂异常的聚集被称为代谢综合征，被认为是 2 型糖尿病的前兆。

肥胖的原因之一是，一个人消耗的三酰甘油量将超过脂肪组织的容量。因此，其他组织将开始储存过量的脂肪（通常是肝脏和肌肉）。

肌肉中额外的脂肪酸会改变代谢

线粒体无法通过 β 氧化处理所有脂肪酸。因此，额外的脂肪酸会积累在线粒体中，最终进入细胞质。线粒体无法处理这些脂肪酸会导致脂肪酸形成三酰甘油，从而导致细胞质中的脂肪含量增加。

糖尿病和癌症之间的代谢联系

O-连接的 β-N-乙酰氨基葡萄糖 (O-GlcNAc) 是一种代谢信号糖分子。更具体地说，O-GlcNAc 是一种翻译后蛋白质修饰，由单个 N-乙酰氨基葡萄糖组成，该葡萄糖连接到核和胞质蛋白上的丝氨酸和苏氨酸羟基部分的 O-β-糖苷键上。含有 O-GlcNAc 的蛋白质参与细胞过程，如转录、翻译、信号转导和细胞骨架组装，以及其他功能。研究表明，糖尿病和癌症等疾病与代谢的主要改变密切相关，这些改变会影响 O-GlcNAc 糖基化的改变。这些对 O-GlcNAc 糖基化的改变会干扰细胞信号通路，并加重疾病状态。

O-GlcNAc 信号传导与细胞代谢密切相关，并且由于翻译后修饰会迅速响应内部和外部信号而发生，因此与磷酸化紧密联系在一起。此外，O-GlcNAc 和磷酸化的相似之处在于，该糖能够根据压力、激素或营养物质激活的细胞环境变化而动态连接或分离。由于 O-GlcNAc 与丝氨酸和苏氨酸残基连接，因此该糖与磷酸化严格竞争。当 o-GlcNAc 糖基化和磷酸化残基彼此靠近时，会遇到空间位阻。O-GlcNAc 糖基化是由一种称为尿苷二磷酸-N-乙酰氨基葡萄糖 (UDP-GlcNAc)：多肽 β-N-乙酰氨基葡萄糖基转移酶 (OGT) 的酶催化的。在大多数细胞中，OGT 酶动态地创建了许多特定的全酶蛋白复合物，这些复合物监测针对无数目标蛋白底物的特定活性。相反，磷酸化包括许多独特的独特激酶。就像存在去除磷酸化的蛋白磷酸酶一样，也存在一个单一的胞质或核 β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶 (OGA)，它通过形成瞬时全酶复合物来去除糖分量，从而靶向底物。

六糖胺生物合成途径（HBP）是一种重要的葡萄糖胺，是糖基化蛋白质合成中的主要前体，包含一组与尿苷二磷酸-N-乙酰葡糖胺（UDP-GlcNAc）形成相关的代谢成分。为此，HBP 整合了各种代谢输入，这些输入本质上会提供 UDP-GlcNAc 的合成，而 UDP-GlcNAc 是 OGT 的供体底物。显然，细胞葡萄糖的升高和通过 HBP 达到特定浓度水平的通量将使 UDP-GlcNAc 水平在一定程度上增加。UDP-GlcNAc 浓度的轻微增加足以使 O-GlcNAc 充当营养传感器。这是由于 O-GlcNAc 转移酶对 UDP-GlcNAc 浓度的独特响应特性。通过 HBP 的通量升高导致对胰岛素的抵抗。通过 HBP 的通量，最终导致 UDP-GLcNAc 的产生和 O-GlcNAc 化，受到糖尿病和癌症等疾病的代谢影响。研究证明，O-GlcNAc 化在胰岛素信号传导中起着严格的作用。当 O-GlcNAc 和 OGT 扰乱胰岛素信号传导时，O-GlcNAc 化和 O-GlcNAc 酶的降低会刺激适当的胰岛素信号传导。在特定的糖尿病条件下，这种低水平的 O-GlcNAc 化是有利的，因为它可以缓解肝脏胰岛素抵抗并保存糖尿病心肌细胞的功能。

要更好地理解 O-GlcNAc 信号传导，需要更多的清晰度。例如，关于 OGT 和 OGA 如何靶向其底物的途径的不确定性，仍然是完全掌握这种特定代谢信号分子的机制能力的障碍。此类研究的发展可以解开糖尿病和癌症等代谢疾病的谜团。

生化物质

氨基酸、碳水化合物和脂类对生命至关重要；因此，代谢侧重于在细胞和组织的创建过程中产生这些分子，以及在它们被分解并用作能量提供者时消化和利用它们。

氨基酸/蛋白质

当氨基酸排列成由肽键连接在一起的线性链时，就会形成蛋白质。许多蛋白质是催化代谢中涉及的化学反应的酶。

蛋白质这个名称来源于希腊语 proteios，意思是“第一位”。在细菌细胞中，几乎 50% 的干物质是由蛋白质组成的。^[2] 几乎所有生物都含有蛋白质。活生物体的所有功能都与蛋白质及其各自的特定功能有关。^[3]

蛋白质可以根据其在细胞中的功能进行分类

 1. Enzymatic proteins
      a. Specifically speed up reactions that are endogenic.
      b. This is the largest group of proteins.
      c. Enzymatic proteins are responsible for metabolic related reactions in cells.
      d. Examples:
          1) Digestive enzymes catalyze the hydrolysis of foods. 
          2)  DNA- and RNA-polymerases
          3)  Dehydrogenases
 2. Structual proteins
      a. Support the shape of the cell.
      b. Maintain the structure in tissues.
      c. Examples:
          1) Collagen is a type of fibrous framework that makes up the connective tissues in animals.
          2) Keratin is a type of fibrous proteins that supplements hair, horns, feathers, and skin.
 3. Storage proteins
      a. Store amino acids.
      b. Contain energy that can be released in metabolic reactions
      c. Examples:
          1) Ovalbumin is a protein used as an amino acid source for the developing embryo in egg whites.
          2) The casein protein is a major source of amino acid for baby mammals in milk.
 4. Transport proteins
      a. Transport substances.
      b. Examples:
          1) Hemoglobin is a protein of verberate blood that carries oxygen from the lungs to other parts of the body.
          2) Membrane protein attaches to the membrane of the cell, transporting substances that are unable to cross the membrane themselves.
 5. Hormonal proteins
      a. Regulate an organism's activities.
      b. Can be classified as peptides because they are usually small
      b. Examples: 
          1) Insulin is a hormone secreted by the pancreas that sends signals to the cells to regulate the concentration of sugar in the blood steam for vertebrates.
 6. Receptor proteins
      a. Response of cell to stimuli from chemicals, neighboring cells, etc.
      b. Examples:
          1) Receptors that are attached to cell membranes detect signals from hormonal proteins.
 7. Contractile and motor proteins
      a. Involved in the movement of organelles
      b. Examples:
          1) Actin regulates the contraction of muscles
          2) Cilia is responsible for the movement of organelles
 8. Defensive proteins
      a. Protect against foreign substances in the body.
      b. Examples:
          1) Antibodies.
 9. Motor Proteins
      a. Convert chemical energy to mechanical energy to facilitate movement
      b. Examples:
           1) Actin and myosin are the proteins within muscles that help in movement.
           2) Microtubules help move organelles within the cell, and chromosomes ^[4]

氨基酸是有机分子，含有羧基和氨基，连接到以 α 碳为中心的中心。α 碳还含有其他各种基团，用 R 和氢表示。R 基团通常被称为侧链，每个氨基酸的侧链都不同。

氨基酸包括以下内容

 1.  Glycine (Gly or G)
      - Nonpolar
      - Smallest R group with only a hydrogen atom
      - evolutionary conserves because most other R group cannot fit into the small space
      - alpha carbon is achiral
 2.  Alanine (Ala or A)
      - Nonpolar/aliphatic
      - R group is a methyl
      - alpha carbon is chiral
 3.  Valine (Val or V)
      - Nonpolar/aliphatic
      - alpha carbon is chiral
 4.  Leucine (Leu or L)
      - Nonpolar/aliphatic
      - alpha carbon is chiral
 5.  Isoleucine (Ile or I)
      - Nonpolar/aliphatic
      - alpha carbon is chiral
 6.  Methionine (Met or M)
      - Nonpolar
      - Sulfur containing
      - alpha carbon is chiral
      - First amino acid of proteins
 7.  Phenylalanine (PHe or F)
      - Nonpolar
      - Aromatic
      - alpha carbon is chiral
 8.  Tryptophan (Trp or W)
      - Nonpolar
      - Aromatic
      - alpha carbon is chiral
 9.  Proline (Pro or P)
      - Nonpolar
      - Cyclic
      - alpha carbon is achiral
 10. Serine (Ser or S)
      - Polar
      - Hydroxy containing
      - alpha carbon is chiral
 11. Threonine (Thr or T)
      - Polar    
      - Hydroxy containing
      - alpha carbon is chiral
 12. Cysteine (Cys or C)
      - Polar
      - Thiol containing
      - alpha carbon is chiral
 13. Tyrosine (Tyr or Y)
      - Polar
      - Aromatic
      - Hydroxy containing
      - alpha carbon is chiral
 14. Asparagine (Asn or N)
      - Polar
      - Amide
      - alpha carbon is chiral
 15. Glutamine (Gln or Q)      
      - Polar
      - Amide
      - alpha carbon is chiral
 16. Aspartic acid (Asp or D)
      - Electrically charged (Acidic)
      - alpha carbon is chiral
 17. Glutamic acid (Glu or E)
      - Electrically charged (Acidic)
      - alpha carbon is chiral
 18. Lysine (Lys or K)
      - Electrically charged (Basic)
      - alpha carbon is chiral
 19. Arginine (Arg or R)
      - Electrically charged (Basic)
      - alpha carbon is chiral
 20. Histidine (His or H)
      - Electrically charged (Basic)
      - alpha carbon is chiral

蛋白质由一个或多个多肽组成。多肽包含不同级别的结构。

 1) Primary structure
     - the unique sequence of an amino acid
 2) Secondary structure
     - hydrogen bonds interact between polypeptide backbones.
     - polypeptides can fold into structures such as alpha helix, beta pleated sheet, etc.
 3) Tertiary structure
     - hydrophobic interaction and disulfide bridges formed between side chains of polypeptides
 4) Quaternary structure
     - overall protein stuctures consist of two or more polypeptide chains that combine into one functional macromolecule.

碳水化合物

碳水化合物是生物体中最丰富的生物分子，负责能量的储存和运输，例如淀粉和糖原，以及结构成分，例如植物中的纤维素或动物中的几丁质。

碳水化合物是大型聚合物（由单体构建）的宏观分子类。碳水化合物包括糖和糖的聚合物。最简单的碳水化合物是单糖，也称为单糖。另一组碳水化合物是二糖，它们是由两个单糖通过共价键连接在一起形成的。多糖由许多用作构建基块的单糖组成。^[5]

 1. Monosaccharides
     a. simple sugar with general formulas, (CH2O)n
     b. the most common monosaccharide is glucose
     c. the molecule contains a carbonyl group and many hydroxyl groups attached to the carbon atom
     d. a monosaccharide can either be an aldose (sugar with an aldehyde) or a ketose (sugar with a ketone) depending on the location of the carbonyl group
     e. monosaccharide can be categorized by the number of carbon on the chain starting with carbon 3
 2. Disaccharide
     a. two monosaccharides join together through a glycosidic linkage - a covalent bond that can be formed by a dehydration reaction
     b. examples:
          1) maltose - two molecules of glucose joined together
          2) sucrose - a molecule of glucose joined with a molecule of fructose
 3. Polysaccharides
     a. polysaccharides are polymers of multiple monosaccharides joined by glycosidic linkages
     b. some polysaccharides are storage materials and some are structural

储存多糖

 1. storage polysaccharides store sugar for later use
 2. usually joined by 1-4 linkages of alpha glucose monomers
 3. usually form a helical shape
 4. starch
     a. a storage polysaccharide found  in plants that is joined by glucose monomers
     b. the simplest form of starch is unbranched amylose
     c. a more complex form of starch is branched amylopectin
 5. glycogen
     a. a storage polysaccharide in animals that is joined by glucose monomers
     b. an amylopectin-like polymer but contains more branches
     c. mainly stored in the liver and muscle cells

结构多糖

 1. structural polysaccharides usually give protection to the cell as a form of membrane
 2. usually joined by 1-4 linkages of beta glucose monomers
 3. usually form beta sheets
 4. cellulose
     a. major components of cell walls in plants
     b. cellulose is unbranched
     c. hydroxyl groups on the glucose are able to interact with other hydroxyl groups on other molecules to form hydrogen bonds
     d. cellulose molecules are grouped into units called microfibrils. 
     e. humans are unable to digest cellulose

脂类

脂类是生物化学中最多样化的群体。从结构上来说，脂类的主要功能是成为生物膜的一部分，例如细胞膜，或作为生物体中的能量来源。细胞中产生的另一类主要脂类是类固醇，例如胆固醇。

脂类因其疏水特性而被归为一类 - 意味着它们与水混合不良。脂类主要由碳氢化合物组成。

不同类型的脂类包括以下内容

1. Fats
a. fats consist of a glycerol and three fatty acids, which are constructed from hydrocarbons and the carbon at one end containing a carboxyl group.
b. the fatty acids are joined to the glycerol by an ester linkage.
c. saturated fats are fats that do not contain any double bond on the hydrocarbon chain
d. unsaturated fats are fats that contain double bonds on different positions of the hydrocarbon chain
1) most double bonds in the hydrocarbon chain are cis- double bonds
2) trans fats contain trans-double bonds
2. Phospholipids
a. phospholipids consist of a glycerol, two fatty acids and a phosphate group attached to an alcohol group
b. phospholipids consist of a hydrophilic head and a hydrophobic tail
c. phospholipids make up the lipid bilayer in the cell membranes
1) hydrophobic tails dislike water and try to get away from water by getting as close as possible to other hydrophobic tails
2) hydrophilic heads like contact with water and act as protection for the hydrophobic tails in the bilayer
3. Steroids
a. steroids consist of four fused ring skeletons
b. different steroids consist of the steroid skeleton and other chemical groups attached to it
c. example
1) cholesterol
a) common component of animal cell membranes
4. Glycolipid
a. glycolipids consist of a fatty acid unit and a sugar unit
b. derive from sphingosine
c. simplest glycolipid is cerebroside
d. a more complex glycolipid is ganglioside

参考文献

↑ 生物化学第六版。Berg, Jeremy M; Tymoczko, John L; Stryer, Lubert。W.H. Freeman 公司，纽约
↑ http://www.proteincrystallography.org/protein/
↑ http://www.proteincrystallography.org/protein/
↑ http://www.cytochemistry.net/cell-biology/microtub.htm
↑ 微生物学。Spencer（助教）。微生物学 120 讲座。11/6/12。

Slonczewski, Joan L. 微生物学。第二版。纽约，2009 年。

[1] 生物化学第六版。Berg, Jeremy M; Tymoczko, John L; Stryer, Lubert。W.H. Freeman 公司，纽约

[2] ttp://www.proteincrystallography.org/protein/

[3] ttp://www.proteincrystallography.org/protein/

[4] ttp://www.cytochemistry.net/cell-biology/microtub.htm

[5] 微生物学。Spencer（助教）。微生物学 120 讲座。11/6/12。

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