生物堿:
生物堿(Alkaloid)為一類含氮的有機(jī)化合物,存在于自然界(一般指植物,但有的也存在于動(dòng)物)。有似堿的性質(zhì),所以過去又稱為贗堿。大多數(shù)生物堿均有復(fù)雜的環(huán)狀結(jié)構(gòu),氮素多包括在環(huán)內(nèi),具有光學(xué)活性。但也有少數(shù)生物堿例外。如麻黃堿是有機(jī)胺衍生物,氮原子不在環(huán)內(nèi);咖啡因雖為含氮的雜環(huán)衍生物,但堿性非常弱,或基本上沒有堿性;秋水仙堿幾乎完全沒有堿性,氮原子也不在環(huán)內(nèi)……等。由于它們均來(lái)源于植物的含氮有機(jī)化合物,而又有明顯的生物活性,故仍包括在生物堿的范圍內(nèi)。而有些來(lái)源于天然的含氮有機(jī)化合物,如某些維生素、氨基酸、肽類,習(xí)慣上又不屬?quot;生物堿",所以"生物堿"一詞到現(xiàn)在還未有嚴(yán)格而確切的定義。已知生物堿種類很多,約在2,000種以上,有一些結(jié)構(gòu)式還沒有完全確定。它們結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,可分為59種類型。隨著新的生物堿的發(fā)現(xiàn),分類也將隨之而更新。由于生物堿的種類很多,各具有不同的結(jié)構(gòu)式,因此彼此間的性質(zhì)會(huì)有所差異。但生物堿均為含氮的有機(jī)化合物,總有些相似的性質(zhì),如: 1) 1)形態(tài):大多數(shù)生物堿是結(jié)晶形固體;有些是非結(jié)晶形粉末;還有少數(shù)在常溫時(shí)為液體,如煙堿(Nicotine),毒芹堿(Coniine)等。 2)顏色:一般為無(wú)色。只有少數(shù)帶有顏色,例如小 堿(Berberine)、木蘭花堿(Magnoflorine)、蛇根堿(Serpentine)等均為黃色。 3)味感:不論生物堿本身或其鹽類,多具苦味,有些味極苦而辛辣,還有些刺激唇舌的焦灼感。 4)酸堿反應(yīng):大多呈堿性反應(yīng)。但也有呈中性反應(yīng)的,如秋水仙堿;也有呈酸性反應(yīng)的,如茶堿和可可豆堿;也有呈兩性反應(yīng)的,如嗎啡(Morphine)和檳榔堿(Arecaadine)。 5)溶解度:大多數(shù)生物堿均幾乎不溶或難溶于水。能溶于氯仿、乙醚、酒精、丙酮、苯等有機(jī)溶劑。也能溶于稀酸的的水溶液而成鹽類。生物堿的鹽類大多溶于水。但也有不少例外,如麻黃堿(Ephedrine)可溶于水,也能溶于有機(jī)溶劑。又如煙堿、麥角新堿(Ergonovine)等在水中也有較大的溶解度。 6)旋光性:大多數(shù)生物堿含有不對(duì)稱碳原子,有旋光性,多數(shù)呈左旋光性。只有少數(shù)生物堿,分子中沒有不對(duì)稱碳原子,如那碎因(Narceine)則無(wú)旋光性。還有少數(shù)生物堿,如煙堿,北美黃連堿(Hydrastine)等在中性溶液中呈左旋性,在酸性溶液中則變?yōu)橛倚浴?7)揮發(fā)性:在常壓時(shí)絕大多數(shù)生物堿均無(wú)揮發(fā)性。直接加熱先熔融,繼被分解;也可能熔融而同時(shí)分解。只有在高度真空下才能因加熱而有升華現(xiàn)象。但也有些例外,如麻黃堿,在常壓下也有揮發(fā)性;咖啡因在常壓時(shí)加熱至180。C以上,即升華而不分解。生物堿大都用于醫(yī)藥治療及研究。少數(shù)品種用于分析[如白路新(Brucine)測(cè)定硝酸鹽]或作為對(duì)比樣品。 生物堿一般性質(zhì)較穩(wěn)定,在貯存上除避光外,不需特殊貯存保管。
氨基酸:
氨基酸(Amino acid)為分子結(jié)構(gòu)中含有氨基(―NH2 )和羧基(―COOH)的有機(jī)化合物。通式是H2NRCOOH。 ω δ γ β α 根據(jù)氨基連結(jié)在羧酸中碳原子的位置,可分為α、β、γ、δ……的氨基酸( C……C―C―C―C―COOH)。
α-氨基酸是組成蛋白質(zhì)的基本單位。蛋白質(zhì)經(jīng)水解,即生成20多種α-氨基酸,如甘氨酸、丙氨酸、天冬氨酸、谷氨酸等。根據(jù)其結(jié)合基團(tuán)不同?煞譃橹咀灏被、芳香族氨基酸、雜環(huán)氨基酸、含硫氨基酸、含碘氨基酸等,
其理化特性大致有:
1)都是無(wú)色結(jié)晶。熔點(diǎn)約在230。C以上,大多沒有確切的熔點(diǎn),熔融時(shí)分解并放出CO2;都能溶于強(qiáng)酸和強(qiáng)堿溶液中,除胱氨酸、酪氨酸、二碘甲狀腺素外,均溶于水;除脯氨酸和羥脯氨酸外,均難溶于乙醇和乙醚。
2)有堿性[二元氨基一元羧酸,例如賴氨酸(lysine)];酸性[一元氨基二元羧酸,例如谷氨酸(Glutamic acid)];中性[一元氨基一元羧酸,例如丙氨酸(Alanine)]三種類型。大多數(shù)氨基酸都呈顯不同程度的酸性或堿性,呈顯中性的較少。所以既能與酸結(jié)合成鹽,也能與堿結(jié)合成鹽。
3)由于有不對(duì)稱的碳原子,呈旋光性。同時(shí)由于空間的排列位置不同,又有兩種構(gòu)型:D型和L型,組成蛋白質(zhì)的氨基酸,都屬L型。 由于以前氨基酸來(lái)源于蛋白質(zhì)水解(現(xiàn)在大多為人工合成),而蛋白質(zhì)水解所得的氨基酸均為α-氨基酸,所以在生化研究方面氨基酸通常指α-氨基酸。至于β、γ、δ……ω等的氨基酸在生化研究中用途較小,大都用于有機(jī)合成、石油化工、醫(yī)療等方面。氨基酸及其 衍生物品種很多,大多性質(zhì)穩(wěn)定,要避光、干燥貯存。
抗菌素:
抗菌素(Antibiotic),又名抗生素,是各種生物體(植物、動(dòng)物和微生物,特別是土壤微生物)生命代謝活動(dòng)的產(chǎn)物,具有在低濃度時(shí)也能選擇性地抑制它種微生物、病毒以及組織細(xì)胞的性能。目前抗菌素已發(fā)展到2,000多種,但實(shí)際廣泛應(yīng)用的尚不多?咕氐幕瘜W(xué)結(jié)構(gòu)各異、性質(zhì)不一,按其化學(xué)結(jié)構(gòu)可分為32類,如肽類、核苷類、蛋白質(zhì)類、大環(huán)類、多稀大環(huán)內(nèi)酯類等等。 目前對(duì)抗菌素的研究和應(yīng)用日益擴(kuò)大。在醫(yī)藥上可防治各種傳染病;在畜牧方面,可防治禽獸的疾病,促進(jìn)幼齡禽獸的發(fā)育,節(jié)約飼料和提高肉產(chǎn)量等;在農(nóng)業(yè)方面可防治植物病害、刺激植物生長(zhǎng)、提高作物產(chǎn)量;在工業(yè)上可用作魚、肉、蔬菜和水果等食品的保鮮劑。 由于抗菌素來(lái)源于生物體,長(zhǎng)期受潮受熱易于變質(zhì)失效,故對(duì)大多數(shù)抗菌素應(yīng)防潮,以及陰涼處保存。對(duì)有些抗菌素還應(yīng)放在低溫處。
糖類(Saccharide):
又稱碳水化合物(Carbohydrate),舊稱醣,廣泛存在于動(dòng)植物中,是多羥基醛或多羥基酮以及它們的縮合物和某些衍生物的總稱。按縮合結(jié)構(gòu)的不同可分為:
1.單糖(Monosaccharide),其通式為(CH2O)n的多羥基醛或酮的化合物。天然單糖n=5~7,即五碳糖(Pentose)如阿拉伯糖、木糖等,六碳糖(Hexose)如葡萄糖、甘露糖等,七碳糖(Heptose)如景天庚糖等。單糖多為白色結(jié)晶。有甜味。易溶于水,難溶于乙醇,不溶于乙醚等極性小的有機(jī)溶劑。由于有不對(duì)稱碳原子,故具旋光性,而且有D及L立體異構(gòu)體。天然的單糖多為D型。)
2.低糖類(Oligosaccharide),又稱寡糖類、或低聚糖類,是由2~10分子單糖所組成(單糖之間以縮醛鏈方式結(jié)合)。如蔗糖(Saccharose),乳糖(Lactose),棉子糖(Raffinose)等。低糖類均是無(wú)色結(jié)晶,易溶于水,難溶于或不溶于有機(jī)溶劑,有甜味。
3.多糖類(Polysaccharide),是指10個(gè)分子以上的或更多單糖縮合而成的化合物,如纖維素(Cellulose),淀粉(Starch),菊粉(Inulin)等。多糖類已失去一般糖的性質(zhì),大多為無(wú)定形化合物,無(wú)甜味,難溶于水,不溶于有機(jī)溶劑,有的與水共同加熱能生成糊狀化合物。 糖類可產(chǎn)生多種衍生物。多糖的衍生物有樹膠(Gum)、果膠(Pectin)、瓊脂(Agar)、肝素(Heparin)等,苷也可算為糖的衍生物。糖類可用于配制培養(yǎng)基以及醫(yī)藥研究和治療等。 糖類的物理化學(xué)性質(zhì)比較穩(wěn)定,一般不需特殊貯存保管,但長(zhǎng)期貯藏應(yīng)防止受潮、發(fā)霉、變質(zhì)。
酶(Enzyme):
舊稱酵素。為具有特殊催化能力的蛋白質(zhì)。它由生物體(動(dòng)物、植物、微生物)產(chǎn)生,也可說(shuō)酶是一種生物催化劑。它在生物體內(nèi)持續(xù)地促進(jìn)大量復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)。如淀粉酶催化劑淀粉和糖原水解成糊精和麥芽糖;蛋白酶催化蛋白質(zhì)水解成肽;脂肪酶催化油脂水解成脂肪酸和甘油。酶作為生物催化劑的特點(diǎn)有:
1.催化作用的專一性很高,一種酶往往只能作用于一類物質(zhì),甚至只有對(duì)某一物質(zhì)有催化作用;
2.催化效力高,如在0。C時(shí),一個(gè)分子的過氧化氫酶一分鐘能催化分解500萬(wàn)個(gè)過氧化氫分子;
3.大多數(shù)酶的催化反應(yīng)都在常溫常壓下進(jìn)行。高溫反要引起酶的破壞;
4.酶的催化作用易受環(huán)境中PH值的影響。至今已發(fā)展一、二千種的酶,它們的催化反應(yīng)過程多種多樣。根據(jù)催化反應(yīng)的過程大致可分為六類:1)氧化還原酶(Oxido-reductase);2)轉(zhuǎn)移酶(Transferase);3)水解酶(Hydrolase);4)裂合酶(Lyase);5)異構(gòu)酶(Isomerase);6)連接酶(Ligase)。酶在生理學(xué)、醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)、工業(yè)等方面都有重大意義。酶制劑的品種日新月異,應(yīng)用也日益廣泛。 酶的性質(zhì)不很穩(wěn)定,易受各種因素的影響而被破壞,喪失活力。要較好地保存,關(guān)鍵在于水分和溫度,水分越高,越不穩(wěn)定;溫度越高,越易被破壞。一般需在低溫處(+4。C以下,有的要求在-20。C以下)保存,但即使干燥冷藏,長(zhǎng)期貯存后仍能逐漸降低或喪失其活性而變質(zhì)。所以酶制劑大多規(guī)定一定的貯存期。
甘油酯及磷脂:
1)甘油酯(Glyceride)通常是指甘油和脂肪酸(飽和的和不飽和的)經(jīng)酯化所生成的酯類,根據(jù)結(jié)合脂肪酸的分子數(shù)目可分為甘油一脂肪酸酯C3H5(OH)2(OCOR),甘油二脂肪酸酯C3H5(OH)(OCOR)2和甘油三脂肪酸酯C3H5(OCOR)3。高碳數(shù)的脂肪酸甘油酯廣泛存在于動(dòng)植物的組織中。甘油酯是中性物質(zhì),不溶于水,能溶于有機(jī)溶劑,能被氫氧化鈉水解,水解后生成脂肪酸的鈉鹽和甘油。 多數(shù)甘油酯性質(zhì)穩(wěn)定,在正常貯存中不易發(fā)生變質(zhì)。
2) 磷脂(Phoxpholipid)為含一分子或多分子磷酸基團(tuán)的類酯狀物質(zhì),是生物體內(nèi)主要成分,存在于腦、肝、蛋黃和大豆等組織中參加生化活動(dòng),磷脂中主要有卵磷脂和腦磷脂。磷脂極易溶于有機(jī)溶劑(乙醚、苯、三氯甲烷等),部分溶于乙醇,極難溶于丙酮和乙酸乙酯。所有磷脂有親水膠體的特性,接觸水時(shí)就膨脹。易被堿性甚至被酸性的水溶液所水解。磷脂在工業(yè)上廣泛的用于乳化劑,腦磷脂可用于肝功能試驗(yàn)?茖W(xué)上主要用于生化研究。 磷脂的理化性質(zhì)不穩(wěn)定,受潮受熱易分解變質(zhì)。大多數(shù)磷脂應(yīng)防潮、冷凍保存。
堿基、核苷及核苷酸:
堿基(Base)是核酸水解所產(chǎn)生的含氮雜環(huán)化合物。主要是嘧啶或嘌呤的衍生物。
核苷(Nucleoside)是由堿基、戊糖(D-核糖或2-脫氧-D-核糖)組成的化合物。通常為無(wú)色結(jié)晶,熔點(diǎn)較高,大多易溶于熱水,在冷水中較難溶解。
核苷酸(Nucleotide),是由核苷、磷酸組成的化合物,是核算的組成單位,可有核酸水解而得,也可以單體形式存在于生物體內(nèi)。通常為無(wú)色結(jié)晶,熔點(diǎn)甚高,熔化前就可能分解。溶于水,但不溶于有機(jī)溶劑。除5‘-鳥嘌呤核苷酸和肌苷酸有鮮味外,其它核苷酸均有酸味。核苷及核苷酸少數(shù)品種用于食品工業(yè)及醫(yī)藥外,大多品種用于生化合成及研究。 核苷及核苷酸品種繁多,要求不一,穩(wěn)定性各異,一般以防潮、陰涼或冷凍處保存為宜。
多肽物質(zhì):
多肽(Polypeptide)是由很多分子的氨基酸通過酰胺鍵(即肽鍵)縮合而成的化合物,一般以10個(gè)以上氨基酸分子縮合的稱為多肽(也有3個(gè)以上氨基酸分子縮合稱為多肽的)。由蛋白質(zhì)水解制得,也可人工合成。多肽大多性質(zhì)不穩(wěn)定,長(zhǎng)期貯存宜防潮,放在4。C以下的地方。
蛋白質(zhì):
蛋白質(zhì)(Protein)是細(xì)胞組成的基本物質(zhì),為各種α-氨基酸借酰胺鍵(即肽鍵)連接起來(lái),形成一類高分子量多肽(蛋白質(zhì)與多肽至今還沒有明確的界線)。分子量很大可以達(dá)到數(shù)百萬(wàn),甚至在千萬(wàn)以上,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,官能團(tuán)性質(zhì)多樣。少數(shù)蛋白質(zhì)已可以制成結(jié)晶狀態(tài)。多數(shù)蛋白質(zhì)可溶于水,而生成膠體溶液。不過,各種蛋白質(zhì)的性質(zhì)不同,在溶劑中溶解度也會(huì)不同。蛋白質(zhì)的水溶液,振搖后能產(chǎn)生肥皂樣的泡沫。一般煮沸蛋白質(zhì)的水溶液,蛋白質(zhì)即被凝固,濃乙醇也會(huì)使蛋白質(zhì)凝固。蛋白質(zhì)一般不溶于有機(jī)溶劑。蛋白質(zhì)可以酶解或水解成為氨基酸。蛋白質(zhì)易受潮受熱而分解、發(fā)霉、變質(zhì),一般均應(yīng)防潮,對(duì)一些極易受溫度影響而變質(zhì)的蛋白質(zhì)制品,需貯存于4。C的冷凍處。
激素及甾族化合物:
激素(Hormone)前稱荷爾蒙,此詞來(lái)源于希臘語(yǔ),有刺激興奮的意義。激素具有能維持動(dòng)物體內(nèi)各種生理機(jī)能活動(dòng)和代謝過程的協(xié)調(diào),以及促進(jìn)生長(zhǎng)和繁殖等作用。激素在化學(xué)結(jié)構(gòu)上可分為三大類:1)含氮激素,包括氨基酸衍生物(如甲狀腺素等),蛋白質(zhì)類化合物(如胰島素等),胺類衍生物(如腎上腺素等);2)在族化合物,主要是性激素和腎上腺皮質(zhì)激素;3)前列腺素,是不飽和脂肪酸類。最初,激素都由生物體內(nèi)提取,現(xiàn)在大多數(shù)激素的化學(xué)結(jié)構(gòu)都已知道,而且還可以人工合成。對(duì)激素原來(lái)只限于動(dòng)物,目前已發(fā)展到植物,稱為植物激素(Plant hormone),也有稱為植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑(Plant growth regulator),如脫落酸、赤霉素等。植物激素絕大部分是從微生物或動(dòng)物的尿中分離出來(lái),而其結(jié)構(gòu)及化學(xué)活性也簡(jiǎn)單得多。
甾族化合物(Steroid),又稱類固醇,范圍很廣,如膽甾醇、麥角甾醇,膽酸、維生素D、雄性激素、雌性激素、腎上腺皮質(zhì)激素、皂素等均為甾族化合物,廣泛分布于動(dòng)植物中。激素與甾族化合物品種很多,在貯存上,一般需防潮避光。對(duì)有些激素,特別對(duì)蛋白質(zhì)一類的激素,還需在4。C以下冷凍保存。
維生素及輔酶:
維生素(Vitamin),舊稱維他命(一般在"維生素"后另加拉丁字母A、B、C、D……等字母,這僅表明是被發(fā)現(xiàn)的先后,與其結(jié)構(gòu)無(wú)關(guān),目前有些已改用化學(xué)名)。維生素為生物生長(zhǎng)和代謝所必需的微量有機(jī)物。大致可分為脂溶性維生素和水溶性維生素,前者能溶于脂肪,如A、D、E、K維生素等,后者能溶于水,如B族維生素和維生素C。B族維生素包括B1、B2、B6、B12、煙酸、葉酸、泛酸、膽堿等,它們大多數(shù)是某些輔酶的組成部分,F(xiàn)在許多維生素都可人工合成。
輔酶(Coenzyme),是某些酶催化作用中所必需的非蛋白質(zhì)小分子有機(jī)物質(zhì)。同輔基的區(qū)別是,通常與酶蛋白沒有緊密結(jié)合。許多輔酶是維生素的衍生物,有些輔酶(如輔酶Ⅰ、Ⅱ等)可改用化學(xué)名。維生素及輔酶,化學(xué)結(jié)構(gòu)各異、物理性狀不一。有些純的維生素及輔酶需要避光冷藏。
培養(yǎng)基:
培養(yǎng)基(Medium)是供微生物、植物和動(dòng)物組織生長(zhǎng)和維持用的人工配制的養(yǎng)料,一般都含有碳水化合物、含氮物質(zhì)、無(wú)機(jī)鹽(包括微量元素)以及維生素和水等。有的培養(yǎng)基還含有抗菌素和色素。按所用原料不同,可分為兩類:應(yīng)用肉湯、馬鈴薯汁等天然成分配制的,稱為天然培養(yǎng)基;應(yīng)用化學(xué)藥品配成并標(biāo)明成分的,稱為合成培養(yǎng)基或綜合培養(yǎng)基;瘜W(xué)試劑中的培養(yǎng)基,大多為合成培養(yǎng)基。由于液體培養(yǎng)基不易長(zhǎng)期保管,現(xiàn)在均改制成粉末。培養(yǎng)基由于配制的原料不同,使用要求不同,而貯存保管方面也稍有不同。一般培養(yǎng)基在受熱、吸潮后,易被細(xì)菌污染或分解變質(zhì),因此一般培養(yǎng)基必須防潮、避光、陰涼處保存。對(duì)一些需嚴(yán)格滅菌的培養(yǎng)基(如組織培養(yǎng)基),較長(zhǎng)時(shí)間的貯存,必須放在2~6。C的冰箱內(nèi)。
生物緩沖物質(zhì):
生物緩沖物質(zhì)(Biological buffer substance),或稱為生物緩沖劑(Biological buffer),為供生物學(xué)和生化學(xué)方面在分離、分析、合成等研究中調(diào)節(jié)、控制以及減少在其它化學(xué)反應(yīng)中發(fā)生的氫離子濃度的變化用。生物緩沖物質(zhì)的質(zhì)量要求嚴(yán)格,如pKa值約在6~8之間;在水系中要有較好的溶解性,在有機(jī)溶劑中要有極小的溶解性;對(duì)生物膜要較無(wú)滲透性;受濃度、溫度,以及介質(zhì)中離子的影響要極;能與陽(yáng)離子形成可溶性絡(luò)合物;干燥或溶液狀態(tài)有極好的穩(wěn)定性,能抗酶或非酶的降解;對(duì)可見光和紫外光有極小的吸收值等。生物緩沖物質(zhì)大多為固體粉末,在貯存上一般無(wú)特別要求。