《生物化学绪论》课件.ppt

1、生物化学生物化学BiochemistryBiochemistry生物科学、生物技术专业生物科学、生物技术专业生物化学？生物化学？生物化学从分子层面阐述生命体的化学组成、物生物化学从分子层面阐述生命体的化学组成、物质代谢和能量代谢规律的学科。质代谢和能量代谢规律的学科。讲授内容讲授内容 绪论绪论第一章第一章 糖类糖类 第第1 1章章第二章第二章 脂类脂类 第第2 2章章第三章第三章 蛋白质化学蛋白质化学 第第3 3、4 4、5 5、6 6、7 7 章章第四章第四章 酶酶 学学 第第8 8、9 9、10 10 章章第五章第五章 维生素与辅酶维生素与辅酶 第第11 11 章章第六章第六章 核酸化学核

2、酸化学 第第12 12、1313、1414、15 15 章章第七章第七章 激素激素 第第17 17 章章 章章 内内 容容 教教 材材第八章第八章 代谢总论代谢总论 第第19 19、2020章章第九章第九章 生物氧化生物氧化 第第24 24 章章第十章第十章 糖代谢糖代谢 第第2222、2323、2525、26 26 章章第十一章第十一章 脂类代谢脂类代谢 第第2828、29 29 章章第十二章第十二章 蛋白质降解和氨基酸的代谢蛋白质降解和氨基酸的代谢 第第3030、3131章章第十三章第十三章 核酸的降解和核苷酸代谢第核酸的降解和核苷酸代谢第3333章章 第十四章蛋白质和核酸的生物合成第十四

3、章蛋白质和核酸的生物合成 第第3434、3636、3737、3838章章第十五章第十五章 细胞代谢和基因表达的调节第细胞代谢和基因表达的调节第3939章章 章章 内容内容 教材教材能够系统深入了解有关生物分子的结构、性质和生物能够系统深入了解有关生物分子的结构、性质和生物学功能；学功能；掌握有关物质的主要代谢途径、调控及相互联系；掌握有关物质的主要代谢途径、调控及相互联系；掌握蛋白质、酶、核酸、糖等重要物质的分离、纯化掌握蛋白质、酶、核酸、糖等重要物质的分离、纯化和测定技术的原理及方法。和测定技术的原理及方法。目标目标课程特点及学习方课程特点及学习方法法内容多、复杂而繁琐；内容多、复杂而繁琐；

4、理论性强、概念多且前后交错；理论性强、概念多且前后交错；课程特点课程特点学习方法学习方法课上认真听讲，做好笔记，课上认真听讲，做好笔记，课下要先弄懂老师课上内容，随时消化课下要先弄懂老师课上内容，随时消化,千万不要堆积；千万不要堆积；课前要掌握上次课的思考题，理解的基础上必要的记忆课前要掌握上次课的思考题，理解的基础上必要的记忆及时总结归纳及时总结归纳理论课程的考核方式平时成绩平时成绩出勤率出勤率完成作业情况完成作业情况课堂提问课堂提问特殊表现特殊表现期末考试成绩期末考试成绩教学参考书目生物化学（第三版）生物化学（第三版）,王镜岩、朱圣庚等主编，王镜岩、朱圣庚等主编，北京：高等教育出版社，北京

5、：高等教育出版社，2002.92002.9生物化学简明教材，聂剑初，高等教育出版社生物化学简明教材，聂剑初，高等教育出版社生物化学辅导与习题集（第三版），戴余军等，生物化学辅导与习题集（第三版），戴余军等，湖北长江出版集团湖北长江出版集团生物化学习题集（修订第二版），张来群，李生物化学习题集（修订第二版），张来群，李宏，谢丽涛北京：科学出版社，宏，谢丽涛北京：科学出版社，2002.72002.7基础生物化学题解（第二版），郭静成，滕晓基础生物化学题解（第二版），郭静成，滕晓月月.北京：科学出版社，北京：科学出版社，2002.2.2002.2.相关书籍教学参考书绪论(Introduction)一

6、、生物化学的定义一、生物化学的定义二、研究内容、种类二、研究内容、种类三、生物体的化学组成三、生物体的化学组成四、生物分子的相互作用四、生物分子的相互作用五、生物化学研究的重大成就与发展趋势五、生物化学研究的重大成就与发展趋势一、生物化学的定义生物化学（生物化学（biochemistry biochemistry 或或 biologicalbiologicalchemistry chemistry）即生命的化学，是一门研究生物体的化学组成、物质结构即生命的化学，是一门研究生物体的化学组成、物质结构和功能、新陈代谢和调节的机理与规律、物质分析与制备和功能、新陈代谢和调节的机理与规律、物质分析与制

7、备方法的一门科学。方法的一门科学。生物化学是应用化学的理论和方法作为主要手段来研究生生物化学是应用化学的理论和方法作为主要手段来研究生命现象，从而揭示生命的奥秘。命现象，从而揭示生命的奥秘。核心：生命现象的化学本质核心：生命现象的化学本质19031903年年二、研究内容、种类二、研究内容、种类（一）研究内容（一）研究内容静态生物化学静态生物化学 研究构成生物体的基本物质（糖类、脂类、研究构成生物体的基本物质（糖类、脂类、蛋白质蛋白质、核酸）及对体、核酸）及对体内的生物化学反应起催化和调节作用的酶、维生素和激素的结构、内的生物化学反应起催化和调节作用的酶、维生素和激素的结构、性质和功能。性质和功

8、能。动态生物化学动态生物化学 研究构成生物体的基本物质在生命活动过程中进行的化学变化，也研究构成生物体的基本物质在生命活动过程中进行的化学变化，也就是新陈代谢及在代谢过程中能量的转换和调节规律。就是新陈代谢及在代谢过程中能量的转换和调节规律。功能生物化学（机能生物化学）功能生物化学（机能生物化学）研究重要生命物质的结构与功能的关系，以及环境对机体代谢的影响，从研究重要生命物质的结构与功能的关系，以及环境对机体代谢的影响，从分子水平来阐明生命现象的机制和规律。分子水平来阐明生命现象的机制和规律。生物化学技术（应用于整个生物化学研究及生化工业生产实践中各生物化学技术（应用于整个生物化学研究及生化工

9、业生产实践中各种技术总称）种技术总称）研究生物体内物质的化学组成、结构以及在生命活动中各种化学物研究生物体内物质的化学组成、结构以及在生命活动中各种化学物质代谢变化和调节、控制的实验原理方法。质代谢变化和调节、控制的实验原理方法。（二）研究种类植物生物化学、动物生物化学普通生物化学进化生物化学或比较生物化学生理化学微生物生化、医学生化、农业生化和工业生化等等(一）元素组成1 1 主要生物元素：主要生物元素：C C、H H、O O、N N、S S、P P碳氢是生物分子的主体元素碳氢是生物分子的主体元素氧氮硫磷构成官能团氧氮硫磷构成官能团2.2.常量元素：常量元素：K K、NaNa、CaCa、Mg

10、Mg、ClCl、主要生物元素、主要生物元素3.3.少量元素：少量元素：FeFe、MnMn、CoCo、CuCu、ZnZn4.4.微量元素：微量元素：AlAl、AsAs、B B、BrBr、F F、I I、GaGa、SeSe动物、植物、微生物的元素组成差别甚小。动物、植物、微生物的元素组成差别甚小。三、生物体的化学组成l 水水l 无机盐无机盐l 生物分子生物分子:泛指生物体特有的各类分子，均为有机物。泛指生物体特有的各类分子，均为有机物。小分子：小分子：氨基酸、单糖、核苷酸、维生素、激素、辅酶等氨基酸、单糖、核苷酸、维生素、激素、辅酶等大分子：大分子：蛋白质、多糖、核酸、部分脂类蛋白质、多糖、核酸、

11、部分脂类复合大分子：复合大分子：（二）（二）物质组成物质组成生物小分子和生物大分子的关生物小分子和生物大分子的关系系小分子小分子 大分子大分子 复合大分子复合大分子 单糖 多糖 糖蛋白 氨基酸 蛋白质 糖脂 核苷酸 核酸 脂蛋白 脂类 构件构件 生物多聚物生物多聚物 残基残基 同聚物同聚物 杂聚物杂聚物(三）生物大分子的基本特征1.1.由构件分子（结构简单的小分子）聚合而成。由构件分子（结构简单的小分子）聚合而成。2.2.都具有非常复杂的结构。都具有非常复杂的结构。3.3.作为信息分子的基础。作为信息分子的基础。4.4.生物分子之间的相互作用和识别特性。生物分子之间的相互作用和识别特性。四、生

12、物分子的相互作用和识别四、生物分子的相互作用和识别四、生物分子的相互作用和识别1.1.生物分子之间的作用力生物分子之间的作用力:（1 1）氢键氢键 (hydrogen bond)(hydrogen bond)（2 2）正负离子之间的静电引力）正负离子之间的静电引力 (salt bond)(salt bond)（3 3）疏水键（疏水作用力）：）疏水键（疏水作用力）：水介质中，球状蛋白质总是倾向于把疏水残基埋藏在分子内部，水介质中，球状蛋白质总是倾向于把疏水残基埋藏在分子内部，这一现象为疏水作用这一现象为疏水作用(hydrophobic interaction)(hydrophobic inter

13、action)疏水作用力是由于疏水基团或者疏水侧链出自避开水的需要而疏水作用力是由于疏水基团或者疏水侧链出自避开水的需要而被迫接近。被迫接近。在稳定蛋白质、核酸的高层次结构以及形成生物膜中发挥着主导在稳定蛋白质、核酸的高层次结构以及形成生物膜中发挥着主导作用。作用。（4 4）范德华力）范德华力非特异性原子间作用力，非特异性原子间作用力，对生物多层次结构的形成和分子的相互识别与对生物多层次结构的形成和分子的相互识别与结合有重要意义。结合有重要意义。2.2.分子识别和超分子分子识别和超分子（1 1）分子识别：是指生物分子的选择性相互作用。）分子识别：是指生物分子的选择性相互作用。（2 2）超分子：

14、又称复合物，是生物分子相互作用和识别的一种特殊的）超分子：又称复合物，是生物分子相互作用和识别的一种特殊的中间过程，是许多生命现象的必需阶段。中间过程，是许多生命现象的必需阶段。三、生物化学研究的重大成就与发展趋势三、生物化学研究的重大成就与发展趋势 19531953年，年，DNADNA双螺旋结构模式双螺旋结构模式 19581958年，分子遗传的中心法则年，分子遗传的中心法则 19701970年，基因工程方法的建立年，基因工程方法的建立(限制性内切酶）限制性内切酶）19811981年，发现有催化功能的年，发现有催化功能的RNARNA（RibozymeRibozyme）19901990年，国际人

15、类基因组计划启动年，国际人类基因组计划启动 19931993年，年，P53P53被被“Science”Science”评为年度分子明星评为年度分子明星 19961996年，第一只克隆羊诞生年，第一只克隆羊诞生 19991999年，干细胞的研究位列当年科技重大突破首位年，干细胞的研究位列当年科技重大突破首位 20022002年，年，RNAi(RNARNAi(RNA interference)interference)荣登重大科技突破榜荣登重大科技突破榜首首（一）重大成就（一）重大成就DNA双螺旋结构模式2.0 nm小小沟沟大大沟沟BDNA分子生物学中的中心法则限制性内切酶限制性内切酶基因工程方法

16、的建立基因工程方法的建立人类基因组计划大事记人类基因组计划大事记19901990年年1010月，被誉为生命科学月，被誉为生命科学“阿波罗登月计划阿波罗登月计划”的国际人类基因的国际人类基因组计划启动。组计划启动。19981998年年5 5月，一批科学家在美国罗克威尔组建月，一批科学家在美国罗克威尔组建CeleraCelera遗传公司，与遗传公司，与国际人类基因组计划展开竞争。国际人类基因组计划展开竞争。1010月月2323日，美国国家人类基因组研究所在美国日，美国国家人类基因组研究所在美国ScienceScience杂志上杂志上发表声明说，人类基因组计划的全部测序工作将比原计划提前两年，发表声

17、明说，人类基因组计划的全部测序工作将比原计划提前两年，即在即在20032003年完成。年完成。19991999年年9 9月月 ，中国获准加入人类基因组计划，负责测定人类基因组，中国获准加入人类基因组计划，负责测定人类基因组全部序列的全部序列的1%1%，也就是，也就是3 3号染色体上的号染色体上的30003000万个碱基对。万个碱基对。20002000年年4 4月末，我国科学家按照国际人类基因组计划的部署，完成月末，我国科学家按照国际人类基因组计划的部署，完成了了1%1%人类基因组的工作框架图。人类基因组的工作框架图。20002000年年6 6月月2626日，各国科学家公布了人类基因组工作草图。

18、日，各国科学家公布了人类基因组工作草图。P53P53p53p53基因是一种肿瘤抑制基因，定位于人类基因是一种肿瘤抑制基因，定位于人类1717号染色体短臂，编码号染色体短臂，编码p53p53磷蛋白磷蛋白p53p53磷蛋白的正常功能是调控细胞增殖，在白磷蛋白的正常功能是调控细胞增殖，在白血病、骨肉瘤、肺癌和结直肠癌中有血病、骨肉瘤、肺癌和结直肠癌中有p53p53蛋白蛋白的突变和缺失的突变和缺失大量实验表明，人体内约大量实验表明，人体内约50%50%的肿瘤发生与的肿瘤发生与P53P53的缺失，突变有关，也与的缺失，突变有关，也与P53P53蛋白与病毒蛋白蛋白与病毒蛋白的结合，导致的结合，导致P53P

19、53蛋白失活有关。蛋白失活有关。干细胞干细胞（干细胞（stem cell）是一类既有自我更新能力，又有多分化潜能的细胞。）是一类既有自我更新能力，又有多分化潜能的细胞。干细胞的研究一方面可以揭示许多有关细胞生长和发育的基础理论难干细胞的研究一方面可以揭示许多有关细胞生长和发育的基础理论难题；另一方面可望将其用于创伤修复，神经再生和抗衰老等临床医学题；另一方面可望将其用于创伤修复，神经再生和抗衰老等临床医学研究研究（二）我国科学家对生物化学的贡献吴宪教授在世界上首先提出蛋白质变性理论。吴宪教授在世界上首先提出蛋白质变性理论。生物物理所的邹承鲁、梁栋才院士与上海生化所的王应生物物理所的邹承鲁、梁栋

20、才院士与上海生化所的王应莱、曹天钦等院士、北京大学化学系的刑其毅等教授莱、曹天钦等院士、北京大学化学系的刑其毅等教授19651965年率先用化学方法合成了结晶牛胰岛素。年率先用化学方法合成了结晶牛胰岛素。19811981年又采用有机合成和酶促合成相结合的方法，完成年又采用有机合成和酶促合成相结合的方法，完成酵母丙氨酸转移核糖核酸的人工合成。酵母丙氨酸转移核糖核酸的人工合成。（三）21世纪的生物化学发展趋势首要任务:生物大分子结构与功能的关系核心内容:机体自身调控的分子机理必要方面:生化技术的创新与发明作业：生物化学的发展经历了几个阶段，都有哪些研究内生物化学的发展经历了几个阶段，都有哪些研究内容？容？生物大分子的特性？生物大分子的特性？生物分子之间的相互作用力有哪些生物分子之间的相互作用力有哪些什么是分子识别？什么是超分子？什么是分子识别？什么是超分子？我国科学家对生物化学的贡献？我国科学家对生物化学的贡献？