动物生物化学第1章 生物化学导论课件

动物生物化学,课程内容及学时安排,1. 生物化学导论（2） 2. 蛋白质（6） 3. 酶（4） 4. 糖（2） 5. 脂类与生物膜（4） 6. 核酸（4） 7. 糖代谢（7） 8. 生物能学与生物氧化（4） 9. 脂类代谢（5）,10. 氨基酸与核苷酸代谢（4） 11. 光合作用 12. 分子生物学简介（2） 13. 复制DNA的生物合成（4） 14. 转录RNA的生物合成（4） 15. 翻译蛋白质的生物合成（4）,考核方式： 期末考试：60 期中考试：20 平时作业及考勤：20,第1章 生物化学导论 Chapter 1 Introduction to biochemistry,生物化学概述 生物化学研究内容 生物化学发展简史 与动物生产和动物健康的关系 生命的化学特征,本章主要内容,重点与难点：生物化学的定义、 研究内容和简史 生命的基本化学特征 生命化学的逻辑,1. 生物化学的概念： 传统定义：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构、物质代谢与能量转变，以及这些变化与生理机能之间关系的一门科学。 现代定义：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。,生命的化学,一 生物化学概述,2. 生物化学的分类,研究对象,动物生化,微 生 物 生 化,研究目的,医学生化,工 业 生 化,环境、营养生化,人体生化,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。 研究生物体内物质代谢（新陈代谢）、能量转变及其调控机理。 研究生物体遗传的物质基础，基因信息传递、表达及其调控规律。,二 生物化学研究内容,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。,生物体内新陈代谢,合成代谢 （同化作用）,分解代谢 （异化作用）,小分子合成大分子,需要能量,释放能量,大分子分解成小分子,能量代谢,物质代谢,物质代谢和能量代谢,1. 生物化学的萌芽 2. 生物化学的发展,三 生物化学发展简史,1. 生物化学的萌芽,生物化学产生前时期，最早可追溯到离现在4000多年前（经验观察阶段）： 公元前22世纪 夏禹时代 酿酒 公元前12世纪 商周时代 制酱、制醋 公元4世纪 葛洪 海藻治疗瘿病（地方性甲状腺肿） 唐代孙思邈 米糠熬粥治疗脚气病 猪肝治疗夜盲症 明代李时珍 本草纲目,2. 生物化学的发展,第一阶段：静态生物化学阶段,第三阶段：分子水平研究阶段,第二阶段：动态生物化学阶段,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，发现了生物体主要由糖、脂、蛋白质和核酸四大类有机物质组成。,静态生物化学阶段,生物科学的活力论：生命过程由一种神秘的 超物质的生命力所支配。 1777年：Lavoisier呼吸和燃烧实验首先对此提出了挑战,1828年： Wohlen用无机物氰酸铵人工合成了哺乳动物的代谢产物尿素，向“活力论”作出有力的冲击。 1896年：Buchner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，蔗糖也能发酵，说明没有生命力也能发酵，彻底地推翻了“活力论”。 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。,动态生物化学阶段,从二十世纪初到二十世纪中叶。此阶段以物质和能量代谢为主要研究内容，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质的代谢途径 。,德国化学家李比希（J.Liebig, 1803-1873）,19世纪末，首次提出了新陈代谢一词。,Krebs等1937发现尿素合成的鸟氨酸循环，提出了各种化学物质的中心环节发现三羧酸循环，1953年获得诺贝尔奖。,Krebs，英国生物学家,分子的或综合生物化学发展时期 （二十世纪中叶至今，分子水平阶段）,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系。如生命的本质和奥秘：运动、神经、内分泌、生长、发育、繁殖等分子机理。,1944年 Avery等人首次证明DNA是遗传物质 1945年 Sanger完成牛胰岛素序列分析 1950年 Chargaff发现碱基互补配对法则A=T G=C 1953年 Watson和Crick提出DNA的双螺旋结构 1958年 遗传中心法则（Crick) 1960年 Jacob和Monod创立操纵子学说 1966年 遗传密码破译 1982年 Palmiter 转基因技术 1990年 人类基因组计划开始实施,代表性的成就：,1953年Watson和Crick描绘出了DNA的双螺旋结构模型，这在生命科学发展历史上是一个具有里程碑意义的重大事件 。生命科学从此进入了分子生物学新时代。获1962年诺贝尔生理医学奖,Francis H Crick 英国,James D.Watson 美国,生长激素基因注入小鼠受精卵中培育出了“硕鼠”,畜產系 鄭登貴 教授,转基因抗虫烟草,转基因荧光鱼,抗老化转基因兰花,转基因羊,我国生物化学的开拓者-吴宪教授,1931第一个提出了蛋白质变性理论。64年后(1995)国际一流丛书Advances in Protein Chemistry重新刊登了吴宪教授前关于蛋白质变性的论文，是国际科学界的一件极为罕见的大事。,四 与动物生产和健康的关系, 阐明动物新陈代谢活动的规律 生理学、营养学 培养优质高产的畜禽品种 遗传育种 生物化学是动物生产学的发展源泉 畜禽养殖学,阐明疾病的发生和发展机理 病理学、免疫学、微生物学 动物疫病的诊疗与防治 临床病理与临床诊断学 药物的作用机理研究和新药的研发 药理学、毒理学,五 生命的化学特征,1. 生物体的化学组成,所有生命体都有3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 所有生物都是一个复杂和高度组织化的分子系统 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 所有生物的遗传信息都编码在基因中,2. 生命的基本化学特征,3. 生命化学的逻辑,（1）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 （3）细胞是生命的基本单位 （4）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,4. 生物分子的特征,主要的生物分子由轻元素组成 生物大分子是含碳的化合物 生物大分子由单体组成 非共价键在生物分子结构中的重要性,C、H、O、N四种元素是组成生命体最基本的元素，占生物体总质量的99%以上； S、P、Cl、Ca、K、Na和Mg是组成生命体的主要元素。 Fe、Cu、Co、Mn和Zn是生物体内存在的主要少量元素，另外还有Al、As、B、Br、Cr、F、Ga、I、Mo、Se、Si等。,组成生命体的元素：,适宜性和可获得性,生物体干重的90%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功能基础，是生物化学研究的基本对象。 生物大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。是表现生命特征的基本物质。最主要的是蛋白质、核酸、多糖和脂类四类物质。,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。 构件分子包括：20种氨基酸、2 种糖、脂肪酸、甘油、胆碱、 5 种碱基（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:,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。,氢键（hydrogen bonds） 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 离子键（ionic bonds） 正、负电荷之间的静电引力,范德华力（Van der Waals bonds） 一定距离内（0.30.4nm）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 力，分子距离处于范德华半径时吸引力最大 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、 聚集的作用力,4 种非共价作用力的示意图,5. 水生命的溶剂,水是生命有机体中含量最多的物质，一般占体重的70%以上； 水有自由水和结合水，前者流动性大，含量可变，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，没有水就没有生命。,学习生物化学的五个基本原则： 1. 学会抽象思维 2. 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 4. 在全面复习的基础上要抓住各章基本要求与 重点、难点 5. 生物化学与分子生物学内容的有机结合,参考书目,生物化学龙良启主编 科学出版社 动物生物化学（第四版）邹思湘主编 中国农业出版社 动物生物化学（第三版）周顺伍主编 中国农业出版社 王镜岩, 徐长法等生物化学第三版，高等教育出版社 动物生物化学精要.题解.测试 刘维全 主编 化学工业出版社 ,物种特征,细胞生命属性,生物功能需要,生物分子多样性及其结构复杂性,所有生物含有多种不同种类的生物分子,分子经济学原则,酶作为代谢反应催化剂,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化学变化和伴随的能量转移。 一个细胞内有数百种不同的酶促反应，通常它们以220个反应步骤连接成专一的反应序列，称之为代谢途径（metabolic pathways）。,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，这些分子经过装配、组织化、分子间相互作用而赋予细胞以活的生命形式。 细胞是生物体进行各种