第1章-生物化学(上)-绪论(1).ppt

生物化学（上）,Biochemistry,第1章绪论,生命物质的化学组成生物分子的三维结构生物结构中的非共价力水和生命细胞的分子组织层次生物分子的起源与进化,一.生命物质的化学组成,自然界所有的生命物体都由三类物质组成：水、无机离子和生物分子,生物体的元素组成,组成生命体的物质是极其复杂的。但在地球上存在的90多种天然元素中，约有30种是活生物所必需的。第一类元素：包括C、H、O和N四种元素，是组成生命体最基本的元素。这四种元素约占了生物体总质量的99%以上。第二类元素：包括Ca、P、K、Mg、Cl、S、Na。这类元素也是组成生命体的基本元素。第三类元素：包括Fe、Cu、Co、Mn、Zn等，是生物体内存在的痕量元素。,生物分子,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。生物分子的主要类型包括：糖、脂、核酸和蛋白质等生物大分子维生素、辅酶、激素、核苷酸和氨基酸等构件分子和代谢中间物。,生物分子是碳的化合物,碳在成键方面的多能性是生物起源和进化过程中选择碳化合物作为细胞分子机器的主要因素。,生物大分子及其构件,生物分子中最重要的是糖、脂、核酸和蛋白质四类物质，分子量一般都很大，所以又称为生物大分子。许多生物大分子由小的、相对简单的有机构件分子聚合而成。,蛋白质由氨基酸通过肽键聚合而成，在生物体内起动态功能和结构元件作用。核酸由核苷酸经磷酸二酯键连接而成，起贮存和传递遗传信息的作用。多糖由单糖借糖苷键聚合而成，可作为燃料贮库和细胞外结构成分，及特异的细胞信号起作用。脂质可聚合成生物膜，还可作为燃料贮库、色素和胞内信号等。,二、生物分子的三维结构,一些重要的概念：立体异构体和立体异构现象、构型、几何异构体、旋光异构体、旋光度(p6)、DL命名系统和RS命名系统(p7)立体专一性(p7)构象(P8),三、生物结构中的非共价力,生物结构中的非共价力有静电相互作用(盐键、离子键)、氢键（氢核与电负性大的原子间的静电吸引）、范德华力（瞬时偶极与诱导偶极间的相互作用）和疏水相互作用（介质水中的疏水基团倾向于聚集在一起，以避开与水的接触）。,水是生命之介质。生物体内的全部化学反应都是在水中进行的。结构的不等性杂化使水具有极性，适于形成氢键，有很大的内聚力，表现出高沸点、高熔点、高蒸发热、高介电常数、高表面张力及密度大于冰等物理特性。由于水能形成氢键和具有偶极，水具有显著的溶解能力，从而成为胞内和胞外的通用介质。亲水、疏水和两亲化合物。,四、水和生命,五、细胞的分子组织层次,小分子前体经代谢反应形成代谢中间物代谢中间物转变为构件分子构件分子聚合成生物大分子生物大分子缔合成超分子复合体或集装体，进而装配成细胞器、细胞原核细胞与真核细胞的区别是什么？,六、生物分子的起源与进化,化学进化理论30种原始生物分子是生物体内各种有机化合物的生物学祖先,本课程若干问题,总评成绩：平时成绩（考勤、上课回答问题、按时完成作业）占30%，期中考试成绩占30%，期末考试成绩占40%。学习方法：本课程知识点零散、烦琐，需在平时加强理解、记忆、总结，在熟悉的基础上融会贯通。要求：课前预习，有问题及时提出。欢迎提宝贵意见。,构成糖的结构单元分子,单糖,构成脂的结构单元分子,甘油、脂肪酸和胆碱,构成蛋白质的结构单元分子,20种基本氨基酸,构成核酸的结构单元分子,(2)具有非常复杂的结构,生物大分子的结构可分为两种：生物大分子的一级结构：构成生物分子的结构单元分子按不同的排列组合，形成数量庞大，结构复杂的线性分子或环状分子。通常将只涉及结构单元的排列顺序的结构类型称为一级结构。,生物大分子的高级结构：生物大分子在线性或环状结构基础上，通过分子内或分子之间的基团（包括极性、非极性和带电荷基团）相互作用，可以进一步形成非常复杂的立体结构。例如盘绕成螺旋形，折叠成片层状。有的以线状存在，而有的则形成球状等。,木瓜蛋白酶,组织蛋白酶B,(3)生物分子的手性,构成生物大分子的结构单元分子大多数都是手性分子。例如，构成蛋白质的氨基酸（除甘氨酸外）都是L型，构成多糖的葡萄糖都是D型。,1840-1900德国的生物化学和其它领域的科学一样，处于开拓和领先的地位1.拉瓦锡研究燃烧和呼吸2.舍勒开始研究生物的代谢产物3.德国李比希与李比希实验室李比希是农业化学的奠基人，也是生物化学和碳水化合物化学的创始人之一。4.德国霍佩赛勒（Hoppe-Seyler）与斯特拉斯堡研究所霍佩赛勒将生物化学建成为一门独立的科学。,二、生物化学的发展过程,20世纪后，生物化学有了很大发展，德美英法等国都有生物化学的学术中心：英国剑桥生物化学中心（霍普金斯）法国巴斯德研究所哈佛医学院等,20世纪中叶至20世纪80年代，生物化学向纵深发展：研究方法改进色谱法、电泳法、超速离心法、荧光分析法、同位素示踪法、电子显微镜等。物理、化学、遗传学家加入生物化学领域中,生物工程包括遗传工程（基因工程）、蛋白质工程、酶工程、组织细胞的体外培养、工业微生物学等，在人类健康、动物疾病治疗和预防、污水废物处理、生物电子学等领域得到应用。,三、生物化学的应用,四、本课程的主要内容,蛋白质化学酶化学核酸化学脂质与生物膜,生物化学教程，王镜岩等编著，高等教育出版社生物化学原理，张楚富主编，高等教育出版社生物化学（第二、三版），沈同、王镜岩等编著，高等教育出版社出版P