动物生物化学-绪论课件.ppt

1、1. 生物化学导论（生物化学导论（2） 2. 蛋白质（蛋白质（6）3. 酶（酶（4） 4. 糖（糖（2）5. 脂类与生物膜（脂类与生物膜（4）6. 核酸（核酸（4）7. 糖代谢（糖代谢（7）8. 生物能学与生物氧化（生物能学与生物氧化（4） 9. 脂类代谢（脂类代谢（5）10. 氨基酸与核苷酸代谢（氨基酸与核苷酸代谢（4） 11. 光合作用光合作用12. 分子生物学简介（分子生物学简介（2）13. 复制复制DNA的生物合成（的生物合成（4）14. 转录转录RNA的生物合成（的生物合成（4）15. 翻译翻译蛋白质的生物合成（蛋白质的生物合成（4）考核方式：考核方式： 期末考试：期末考试：60 期

2、中考试：期中考试：20 平时作业及考勤：平时作业及考勤：20 生物化学概述生物化学概述生物化学研究内容生物化学研究内容生物化学发展简史生物化学发展简史与动物生产和动物健康的关系与动物生产和动物健康的关系生命的化学特征生命的化学特征 重点与难点重点与难点：生物化学的定义、生物化学的定义、 研究内容和简史研究内容和简史 生命的基本化学特征生命的基本化学特征 生命化学的逻辑生命化学的逻辑：运用化学、物理学和生物学的现：运用化学、物理学和生物学的现 代理论和技术，研究生物体的物质组成与结代理论和技术，研究生物体的物质组成与结构、物质代谢与能量转变，以及这些变化与构、物质代谢与能量转变，以及这些变化与生

3、理机能之间关系的一门科学。生理机能之间关系的一门科学。：在分子水平上研究生物体的化学：在分子水平上研究生物体的化学本质及生命活动过程中化学变化规律的科学。本质及生命活动过程中化学变化规律的科学。生命的化学生命的化学 一一 生物化学概述生物化学概述研究对象研究对象 动物生化动物生化 微微生生物物生生化化植物生化植物生化研究目的研究目的医学生化医学生化工工业业生生化化农业生化农业生化环境、营养生化环境、营养生化 人体生化人体生化 研究生命有机体的化学组成、生物分子，特研究生命有机体的化学组成、生物分子，特别是生物大分子的结构、相互关系及其功能。别是生物大分子的结构、相互关系及其功能。 研究生物体内

4、物质代谢（新陈代谢）、能量转研究生物体内物质代谢（新陈代谢）、能量转变及其调控机理。变及其调控机理。 研究生物体遗传的物质基础，基因信息传递、研究生物体遗传的物质基础，基因信息传递、表达及其调控规律。表达及其调控规律。二二 生物化学研究内容生物化学研究内容NH3CO2H2O 单体单体生物大分子生物大分子细胞器细胞器细胞细胞细细胞胞生命物质的结构包括：构成生命的元素、生物小分子、生物大生命物质的结构包括：构成生命的元素、生物小分子、生物大分子、亚细胞、细胞、组织、器官、生命有机体等个层次。分子、亚细胞、细胞、组织、器官、生命有机体等个层次。生物体内新陈代谢生物体内新陈代谢 合成代谢合成代谢（同化

5、作用同化作用） 分解代谢分解代谢（异化作用异化作用）小分子合成大分子小分子合成大分子 需要能量需要能量 释放能量释放能量大分子分解成小分子大分子分解成小分子能量代谢能量代谢物质代谢物质代谢物质代谢和能量代谢物质代谢和能量代谢三三 生物化学发展简史生物化学发展简史 生物化学产生前时期，最早可追溯到生物化学产生前时期，最早可追溯到离现在离现在4000多年前（多年前（经验观察阶段经验观察阶段）：）： 公元前公元前22世纪世纪 夏禹时代夏禹时代 酿酒酿酒 公元前公元前12世纪世纪 商周时代商周时代 制酱、制醋制酱、制醋 公元公元4世纪世纪 葛洪葛洪 海藻治疗瘿病（地方性甲状腺肿）海藻治疗瘿病（地方性甲

6、状腺肿） 唐代孙思邈唐代孙思邈 米糠熬粥治疗脚气病米糠熬粥治疗脚气病 猪肝治疗夜盲症猪肝治疗夜盲症 明代李时珍明代李时珍 本草纲目本草纲目第一阶段：静态生物化学阶段第一阶段：静态生物化学阶段第三阶段：分子水平研究阶段第三阶段：分子水平研究阶段第二阶段：动态生物化学阶段第二阶段：动态生物化学阶段p大约从十九世纪到二十世纪初，主要完成了各种大约从十九世纪到二十世纪初，主要完成了各种生物体化学组成的分析研究，发现了生物体主要生物体化学组成的分析研究，发现了生物体主要由由糖、脂、蛋白质和核酸糖、脂、蛋白质和核酸四大类有机物质组成。四大类有机物质组成。 静态生物化学阶段静态生物化学阶段l生物科学的生物科

7、学的活力论活力论：生命过程由一种神秘的：生命过程由一种神秘的 超物质的生命力所支配。超物质的生命力所支配。l1777年：年：Lavoisier呼吸和燃烧实验首先对此提出了挑战呼吸和燃烧实验首先对此提出了挑战l1828年：年： Wohlen用无机物氰酸铵人工合用无机物氰酸铵人工合成了哺乳动物的代谢产物尿素，向成了哺乳动物的代谢产物尿素，向“活活力论力论”作出有力的冲击。作出有力的冲击。l1896年：年：Buchner兄弟发现将蔗糖放入酵兄弟发现将蔗糖放入酵母细胞汁液中，没有完整的酵母细胞，蔗母细胞汁液中，没有完整的酵母细胞，蔗糖也能发酵，说明没有生命力也能发酵，糖也能发酵，说明没有生命力也能发酵

8、，彻底地推翻了彻底地推翻了“活力论活力论”。 生命的新陈代谢反应过程也能在体外生命的新陈代谢反应过程也能在体外进行研究，生物化学进入发展的新时代。进行研究，生物化学进入发展的新时代。 动态生物化学阶段动态生物化学阶段 从二十世纪初到二十世纪中叶。此阶从二十世纪初到二十世纪中叶。此阶段以段以物质和能量代谢物质和能量代谢为主要研究内容，研为主要研究内容，研究生物组成物质的代谢变化、生物活性物究生物组成物质的代谢变化、生物活性物质在代谢中的作用，以及代谢过程中的能质在代谢中的作用，以及代谢过程中的能量变化。弄清了生物体内各种主要化学物量变化。弄清了生物体内各种主要化学物质的代谢途径质的代谢途径 。

9、德国化学家李比希德国化学家李比希（J.Liebig, 1803-1873）19世纪末，首世纪末，首次提出了次提出了新陈新陈代谢代谢一词。一词。Krebs等等1937发现尿素合发现尿素合成的成的鸟氨酸循环鸟氨酸循环，提出了，提出了各种化学物质的中心环节各种化学物质的中心环节发现发现三羧酸循环，三羧酸循环，1953年年获得诺贝尔奖。获得诺贝尔奖。Krebs，英国生物学家，英国生物学家 分子的或综合生物化学发展时期分子的或综合生物化学发展时期 （二十世纪中叶（二十世纪中叶至今，分子水平阶段）至今，分子水平阶段） 主要研究工作就是探讨各种生物大分主要研究工作就是探讨各种生物大分子的结构与其功能之间的关

10、系。如生命的子的结构与其功能之间的关系。如生命的本质和奥秘：运动、神经、内分泌、生长、本质和奥秘：运动、神经、内分泌、生长、发育、繁殖等分子机理。发育、繁殖等分子机理。 1944年年 Avery等人首次证明等人首次证明DNA是遗传物质是遗传物质 1945年年Sanger完成牛胰岛素序列分析完成牛胰岛素序列分析 1950年年 Chargaff发现碱基互补配对法则发现碱基互补配对法则A=T G=C 1953年年 Watson和和Crick提出提出DNA的双螺旋结构的双螺旋结构 1958年年 遗传中心法则（遗传中心法则（Crick) 1960年年 Jacob和和Monod创立操纵子学说创立操纵子学说

11、 1966年年 遗传密码破译遗传密码破译 1982年年 Palmiter 转基因技术转基因技术 1990年年 人类基因组计划开始实施人类基因组计划开始实施代表性的成就：代表性的成就： 1953年年Watson和和Crick描绘出了描绘出了DNA的双螺旋结构模型的双螺旋结构模型，这在生命科学，这在生命科学发展历史上是一个具有里程碑意义的重发展历史上是一个具有里程碑意义的重大事件大事件 。生命科学从此进入了分子生物。生命科学从此进入了分子生物学新时代。学新时代。获获1962年诺贝尔生理医学奖年诺贝尔生理医学奖 Francis H Crick 英国英国 James D.Watson 美国美国 注重生

12、命注重生命有机体的有机体的化学过程化学过程强调生物分子的强调生物分子的结构与功能，尤结构与功能，尤其是在遗传分子其是在遗传分子核酸方面核酸方面生长激素基因注入小鼠受精卵中培育出了生长激素基因注入小鼠受精卵中培育出了“硕鼠硕鼠”畜產系 鄭登貴 教授转基因抗虫烟草转基因抗虫烟草转基因荧光鱼转基因荧光鱼抗老化转基因兰花抗老化转基因兰花转基因羊转基因羊我国生物化学的开拓者我国生物化学的开拓者- -吴宪教授吴宪教授 1931第一个提出了第一个提出了蛋白蛋白质变性理论质变性理论。64年后年后(1995)国际一流丛书国际一流丛书Advances in Protein Chemistry重新刊重新刊登了吴宪教

13、授前关于蛋白质登了吴宪教授前关于蛋白质变性的论文，是国际科学界变性的论文，是国际科学界的一件极为罕见的大事。的一件极为罕见的大事。四四 与动物生产和健康的关系与动物生产和健康的关系 阐明动物新陈代谢活动的规律阐明动物新陈代谢活动的规律 生理学、营养学生理学、营养学 培养优质高产的畜禽品种培养优质高产的畜禽品种 遗传育种遗传育种 生物化学是动物生产学的发展源泉生物化学是动物生产学的发展源泉 畜禽养殖学畜禽养殖学 阐明疾病的发生和发展机理阐明疾病的发生和发展机理 病理学、免疫学、微生物学病理学、免疫学、微生物学 动物疫病的诊疗与防治动物疫病的诊疗与防治 临床病理与临床诊断学临床病理与临床诊断学 药

14、物的作用机理研究和新药的研发药物的作用机理研究和新药的研发 药理学、毒理学药理学、毒理学五五 生命的化学特征生命的化学特征1. 生物体的化学组成生物体的化学组成所有生命体都有所有生命体都有3中物质组成：水、无机盐离子、生物大分子中物质组成：水、无机盐离子、生物大分子 所有生物含有多种不同种类的生物分子所有生物含有多种不同种类的生物分子 所有生物都是一个复杂和高度组织化的所有生物都是一个复杂和高度组织化的分子系统分子系统 所有生物要求酶作为代谢反应催化剂所有生物要求酶作为代谢反应催化剂 所有生物都需要能量供应所有生物都需要能量供应 所有生物的遗传信息都编码在基因中所有生物的遗传信息都编码在基因中

15、 （1）生物体内的化学反应遵循普通物理化学规律）生物体内的化学反应遵循普通物理化学规律（2）结构与功能的高度统一）结构与功能的高度统一（3）细胞是生命的基本单位）细胞是生命的基本单位（4）生命在分子水平表现出相似性）生命在分子水平表现出相似性（5）蛋白质与核酸在生命系统中的中心地位）蛋白质与核酸在生命系统中的中心地位4. 生物分子的特征生物分子的特征u 主要的生物分子由轻元素组成主要的生物分子由轻元素组成u 生物大分子是含碳的化合物生物大分子是含碳的化合物u 生物大分子由单体组成生物大分子由单体组成u 非共价键在生物分子结构中的重要性非共价键在生物分子结构中的重要性 C、H、O、N四种元素是组

16、成生命体最基本的四种元素是组成生命体最基本的元素，占生物体总质量的元素，占生物体总质量的99%以上；以上； S、P、Cl、Ca、K、Na和和Mg是组成生命体的是组成生命体的主要元素。主要元素。 Fe、Cu、Co、Mn和和Zn是生物体内存在的主是生物体内存在的主要少量元素，另外还有要少量元素，另外还有Al、As、B、Br、Cr、F、Ga、I、Mo、Se、Si等。等。组成生命体的元素：组成生命体的元素：适宜性和可获得性适宜性和可获得性p 生物体干重的生物体干重的90%以上由生物大分子构成，以上由生物大分子构成，生物分子是生物体和生命现象的结构基础和生物分子是生物体和生命现象的结构基础和功能基础，是

17、生物化学研究的基本对象。功能基础，是生物化学研究的基本对象。p 生物大分子生物大分子由相对简单的单体（构件分子）由相对简单的单体（构件分子）通过聚合形成的高分子量的聚合物。是表现通过聚合形成的高分子量的聚合物。是表现生命特征的基本物质。最主要的是生命特征的基本物质。最主要的是蛋白质、蛋白质、核酸、多糖和脂类核酸、多糖和脂类四类物质。四类物质。组成生命体的生物大分子组成生命体的生物大分子: : 生物大分子是由其构件分子（单体）聚合形成的多聚物。生物大分子是由其构件分子（单体）聚合形成的多聚物。构件分子包括：构件分子包括：20种氨基酸、种氨基酸、2 种糖、脂肪酸、甘油、胆碱、种糖、脂肪酸、甘油、胆

18、碱、 5 种碱基种碱基（腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶、胸腺嘧啶、尿嘧啶）（腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶、胸腺嘧啶、尿嘧啶）生物分子中的化学键生物分子中的化学键: : 在生物大分子之间主要存在的非共价相互作用在生物大分子之间主要存在的非共价相互作用力包括氢键、离子键、范德华力、疏水作用力。力包括氢键、离子键、范德华力、疏水作用力。 k 氢键（氢键（hydrogen bonds） 由两个原子来分享一个氢原子，具有高度定由两个原子来分享一个氢原子，具有高度定 向性，一个是氢供体，另一个是氢受体向性，一个是氢供体，另一个是氢受体 k 离子键（离子键（ionic bonds） 正、负电荷之间的静电引力正、负电荷之间

19、的静电引力 k 范德华力（范德华力（Van der Waals bonds） 一定距离内（一定距离内（0.30.4nm）的一类原子之间通）的一类原子之间通 过偶极发生的相互作用，本质上也是静电引过偶极发生的相互作用，本质上也是静电引 力，分子距离处于范德华半径时吸引力最大力，分子距离处于范德华半径时吸引力最大k 疏水作用力（疏水作用力（hydrophobic interaction） 非极性分子或基团在水相环境中相互吸引、非极性分子或基团在水相环境中相互吸引、 聚集的作用力聚集的作用力 4 种非共价作用力的示意图种非共价作用力的示意图 5. 水水生命的溶剂生命的溶剂 水是生命有机体中含量最多的

20、物质，一般占体水是生命有机体中含量最多的物质，一般占体重的重的70%以上；以上； 水有水有自由水和结合水自由水和结合水，前者流动性大，含量可，前者流动性大，含量可变，后者主要存在在胶体中，相对稳定；变，后者主要存在在胶体中，相对稳定； 水分子是极性分子，既是氢键的受体，又是氢水分子是极性分子，既是氢键的受体，又是氢键的供体。水分子的极性和形成氢键的能力使键的供体。水分子的极性和形成氢键的能力使其具有高度反应性，直接参与许多的代谢反应，其具有高度反应性，直接参与许多的代谢反应，没有水就没有生命。没有水就没有生命。 学习生物化学的五个基本原则：学习生物化学的五个基本原则：1. 学会抽象思维学会抽象

21、思维2. 理解与记忆并重，更着重对生化内容的理解理解与记忆并重，更着重对生化内容的理解3. 加强各章内容的前后联系与综合思考加强各章内容的前后联系与综合思考4. 在全面复习的基础上要抓住各章基本要求与在全面复习的基础上要抓住各章基本要求与 重点、难点重点、难点5. 生物化学与分子生物学内容的有机结合生物化学与分子生物学内容的有机结合参考书目参考书目v 生物化学生物化学龙良启主编龙良启主编 科学出版社科学出版社v 动物生物化学动物生物化学（第四版）邹思湘主编（第四版）邹思湘主编 中国农业出版社中国农业出版社v 动物生物化学动物生物化学（第三版）周顺伍主编（第三版）周顺伍主编 中国农业出版社中国农

22、业出版社v 王镜岩王镜岩, 徐长法等徐长法等生物化学生物化学第三版，高等教育出版社第三版，高等教育出版社v 动物生物化学精要动物生物化学精要.题解题解.测试测试 刘维全刘维全 主编主编 化学工业出版社化学工业出版社v www.ncbi.nlm.nih.govv www.expasy.org生物的多样性生物的多样性物种特征物种特征细胞生命属性细胞生命属性生物功能需要生物功能需要生物分子多生物分子多样性及其结样性及其结构复杂性构复杂性 所有生物含有多种不同所有生物含有多种不同种类的生物分子种类的生物分子分子经济学原则分子经济学原则 酶作为代谢反应催化剂酶作为代谢反应催化剂p 酶是催化细胞内大多数代

23、谢反应的蛋白质。酶酶是催化细胞内大多数代谢反应的蛋白质。酶催化的反应类型包含有生物分子的催化的反应类型包含有生物分子的化学变化化学变化和和伴随的伴随的能量转移能量转移。p一个细胞内有数百种不同的酶促反应，通常它一个细胞内有数百种不同的酶促反应，通常它们以们以220个反应步骤连接成专一的反应序列，个反应步骤连接成专一的反应序列，称之为称之为代谢途径（代谢途径（metabolic pathways）。）。 p 细胞是生物生命的结构与功能单位。活细胞细胞是生物生命的结构与功能单位。活细胞是由无生命的分子组成的，这些分子经过装是由无生命的分子组成的，这些分子经过装配、组织化、分子间相互作用而赋予细胞以

24、配、组织化、分子间相互作用而赋予细胞以活的生命形式。活的生命形式。p 细胞是生物体进行各种生化反应、物质与能细胞是生物体进行各种生化反应、物质与能量代谢、遗传等生理活动的场所。量代谢、遗传等生理活动的场所。（3）细胞是生命的基本单位）细胞是生命的基本单位元素（元素（C、H、O、N、P、S）生物大分子生物大分子 (核酸、蛋白质、多糖、脂类等核酸、蛋白质、多糖、脂类等)超分子复合物超分子复合物 (核糖体、染色体、膜、微管等核糖体、染色体、膜、微管等)前体（水、氨气、二氧化碳等）前体（水、氨气、二氧化碳等）细胞器细胞器 (真核真核: 核、线粒体、叶绿体、高尔基体等核、线粒体、叶绿体、高尔基体等)细细

25、 胞胞构件分子构件分子 (核苷酸、氨基酸、单糖、脂肪酸等核苷酸、氨基酸、单糖、脂肪酸等)相似性相似性所有生物都使用相同构件去构造大分子所有生物都使用相同构件去构造大分子相同种类重要的生物分子在功能上是一致的相同种类重要的生物分子在功能上是一致的相同功能生物分子精细结构的类似性相同功能生物分子精细结构的类似性基本代谢过程的类似性基本代谢过程的类似性生物使用相同的能量物质生物使用相同的能量物质ATP所有生物的信息传递方式是一样的所有生物的信息传递方式是一样的编码基因的遗传密码也基本上是通用的编码基因的遗传密码也基本上是通用的（4）生命在分子水平表现出相似性）生命在分子水平表现出相似性 整体水平差异和生物化学类似性的辩证整体水平差异和生物化学类似性的辩证统一是生物的特征。统一是生物的特征。