生物化学课件资料

1、生,物,化,学,生命科学学院,Biochemistry,生物化学的概念及研究内容,生物化学的发展历史,生物化学与相关学科的关系,生物分子概述,第一章,绪,论,一、生物化学的概念及研究内容,我们所处在的地球生长着无数的生物,包括病毒、类病毒、菌、藻等微生物及各,种动物、植物,生命有机体的特征,化学成分复杂但条理性很强,生物用少数几种生物元素,C,H,O,N,S,P,构成很多种,生物小分子，如氨基酸、核苷酸、单糖等,再由生物小分子,构成复杂的生物大分子（合称生物分子,atoms molecules biopolymers organelles,cells tissues organs organ

2、systems,individuals populations the biosphere,能从环境中吸收、转化和利用能量（新陈代谢,能自我繁殖,生命有机体,的特征,生物化学是阐明,生物分子,是如何相互作用而形成,复杂而高效的生命现象的科学,生物化学是一门运用化学的原理和方法研究生命,现象的本质，揭示生命奥秘的科学,简单地说生物化学就是生命的化学,生物化学,的概念,研究构成生物体的分子基础,生物分子,的,化学组成、结构、性质和功能,研究,生物分子,在生命活动中的变化规律,物质代谢、能量代谢,生物化学的,研究内容,二、生物化学的发展历史,最早的自然科学就是数、理、化、天、地、生。生就,是生物学，

3、研究的是一些力所能及的形态观察、分类,等,随着各学科的发展，学科间在理论知识和技术上相互,渗透，尤其是化学、物理学的渗透，到,18,世纪一些从,事化学研究的科学家如拉瓦锡、舍勒等人和一些药剂,师转向生物领域，生物学逐渐分离成生理化学（生物,化学的萌芽）、遗传学、细胞学,1877,年，德国医生霍佩,赛勒,Ernst Felix Hoppe-Seyler,首次提出,Biochemistry,一词，并使之成为一门独立,的学科,生物化学的发展概括起来经历了,3,个阶段,Year,Proteins were thought to,carry genetic information,Miescher di

4、scovered DNA,Interweaving of the,historical traditions,of biochemistry,cell biology,and genetics,静,态,动,态,机,能,静态生物化学阶段,萌芽时期,18,世纪下半叶,20,世纪初,这一时期生物化学主要依附于有机化学，研究不深入，只,是对,生物体的物质组成、性质、含量,有所了解（比如从生,物体中分离到甘油、柠檬酸、苹果酸、乳酸、尿酸、酒石,酸等,动态生物化学阶段,奠基时期,20,世纪初,1950,年,由于分析鉴定技术的进步，尤其是放射性同位素示踪技术的,应用，生物化学进入深入发展时期,科学家对生物,

5、物质代谢,进行了广泛深入的研究，基本阐明,1,酶的化学本质,2,与能量代谢有关的物质代谢途径,机能生物化学阶段,大发展时期,1950,科学家对生物的研究已从整体水平逐步深入到细胞,亚细胞、分子水平。伴随实验手段、技术（电镜、超,离心、色谱、电泳等）的不断改进，使得对,生物大分,子结构及功能,的研究也更加深入,50,年代以后生物化学迅猛发展，每年的诺贝尔生理学,医学奖和化学奖的大部分奖项都是与生物化学领域,相关的,美国、法国、德国、英国在近代生物化学发展史贡献,突出,在,21,世纪，生物化学将在分子、细胞等水平上利用多,学科手段交叉渗透，对核酸、蛋白质和基因组,核,糖体、生物膜等大分子体系，以及

6、免疫、遗传、发,育、衰老、死亡等重大生命现象进行综合深入的研究,为社会的发展带来深刻的影响,三、生物化学与相关学科的关系,生物化学与许多学科有着密切联系和交叉,1,利用,化学、物理,学的原理和技术,研究生物分子的结构、性质,2,许多生物化学理论（代谢途径和,调控机制）是用,微生物,作为材料证实,的,3,生理学,是在生物体的组织和整,体水平研究生命进程，涉及生物体内,有机物的代谢，这也是生物化学的核,心之一,4,细胞生物学,研究生物细胞结构,功能，包括细胞内生物分子的作用,5,遗传学,研究核酸、蛋白质的生,物合成及调控，这也是生物化学必须,讨论的重要课题,有机化学,生物物理学,微生物学,生理学,

7、细胞生物学,遗传学,生,物,化,学,生物化学的应用,生物化学的原理和技术在生产实践中也得到,广泛的应用。如与农学、某些轻工业,如制药、酿,造、皮革、食品等,医学都有密切关系，很多问,题都需要从生化的角度、利用生化的方法才能了,解,应用生物农药对病虫害和杂草进行防治。减少,化学污染，保持生态平衡,如利用微生物做杀虫剂，应用最广的是用,苏云金杆菌,杀毛虫。当这种细菌在叶的表面形,成芽孢后，产生一种蛋白结晶，食用叶片后,幼虫肠中的蛋白酶把这些结晶转变成有毒的肽,类，使毛虫死亡。此法可将多种有害昆虫消灭,在幼虫阶段，效果好，且只专一作用于昆虫幼,虫，毒性小。但成本比化学杀虫剂高,生,物,防,治,四、生

8、物分子概述,碳架是生物分子结构的基础,生物分子有复杂的异构现象,生物分子中的作用力,自然界所有的生物体都由三类物质组成,水、无机离子、生物分子,生物分子泛指生物体特有的各类分子，它,们都是有机物。生物分子是生物体和生命,现象的物质基础,典型的细胞含有一万到十万种生物分子,其中近半数是小分子，分子量一般在,500,以下,如,维生,素、辅酶、激素、核苷酸和氨基酸等,其余都是某些生物小分子的聚合物，分子量很大，一,般在一万以上，有的高达,10,12,因而称为,生物大分子,如,多糖、脂、核酸和蛋白质,1,碳架是生物分子结构的基础,碳元素一般占细胞干重的,50,以,上,碳原子既难得到电子，又难失去,电子

9、，最适于形成,共价键,碳原子成键能力很强，且是四面,体构型，因此它自相结合可以形,成结构各异的生物分子骨架（碳,架,碳原子又可通过共价键与其它元,素结合，形成化学性质活泼的官,能团,生物分子碳架的大小组成,不一，几何形状结构多样,线形、分支形、环形,饱和、不饱和,变化多端的碳架与种类有,限的官能团，共同组成形,形色色的生物分子的低层,次结构,生物小分子,2,生物分子有复杂的异构现象,异构体,isomer,是原子组成相同而结构或,构型不同的分子,异构现象可分为,结构异构、立体异构,结,构,异,构,结构异构：由于原子之间连接方式不同所引起的,异构现象,结构异构包括,由碳架不同产生的碳架异构，如丙基

10、和异丙基,丙基,异丙基,由官能团位置不同产生的位置异构，如,丙氨酸,和,丙氨酸,由官能团不同而产生的官能团异构。如丙醛糖和,丙酮糖,立,体,异,构,立体异构,同一结构异构体,由于原子或基团在,三维空间的排布方式不同所引起的异构现象,立体异构可分为构型异构和构象异构,通常将分子中原子或基团在空间位置上一定的排,布方式称为构型。构型异构是结构相同而构型不,同的异构现象。构型异构又包括顺反异构和光学,异构,构型相同的分子，可由于单键旋转产生很多不同,立体异构体，这种现象称为构象异构,顺,反,异,构,Much input of energy,Is needed for their,interconve

11、rsion (via,breakage/formation,of covalent bonds,顺丁烯二酸，马来酸,反丁烯二酸，富马酸,各自具有不同的化学性,质和生物学作用,由,C=C,引起的,手性碳原子引起,1,个手性碳原子上,相连的各原子或基团,的空间排布有两种,互为镜像，称为,对映,体,光,学,异,构,对映异构体化学性质几乎完全相同，但使,偏振光的平面旋转相反地方向，但角度相,同,具有,n,个手性碳原子的分子，有,2,n,个立体异构体,构,象,异,构,由于,C,C,单键的旋转，使分子中其余原子或基团,的空间取向发生改变，从而产生种种可能的有差,别的立体形象，这种现象称为构象异构,构象异构

12、赋予生物大分子,的构象柔顺性。与构型相,比，构象是对分子中各原,子空间排布情况的更深入,的探讨，以阐明同一构型,分子在非键合原子间相互,作用的影响下，所发生的,立体结构的变化,生物大分子在众多可能构象中通常表现,有限数量的稳定构象,一个生物分子的,功能通常依赖于,它特异的三维结,构，即构象和构,型,e.g,不同的立体异构体可以引起人不同的味觉和嗅觉反应,The human taste receptors distinguish these,two stereoisomers as sweet and bitter,生物分子之间的互作通常是立体异构的,天门冬氨酰苯丙氨酸甲酯,3,生物分子中的作用

13、力,生物体系存在两类不同水平的作用力,一类是生物元素借以结合成为生物分子的,强作用力,共价键,另一类是决定生物分子高层次结构和生物,分子之间借以相互识别、结合及作用的弱,作用力,非共价相互作用（次级键,非共价作用力,包括氢键、静电作用力、范德华力和疏水,作用力,这些力属于弱作用力，其强度比共价键低,一两个数量级。这些力单独作用时很弱,极不稳定，但在生物高层次结构中，许多,弱作用力协同作用，往往起到决定生物大,分子构象的作用,生物化学的概念及研究内容,生物化学的发展历史,生物化学与相关学科的关系,生物分子概述,绪论完,教学安排,72,学时,1,理论部分,48,学时,第一章,绪,论,1,学时,第二

14、章,蛋白质,6,学时,第三章,核酸,4,学时,第四章,酶,6,学时,第五章,大分子复合物,生物膜,2,学时,第六章,糖类与糖类代谢,6,学时,第七章,生物氧化与氧化磷酸化,4,学时,第八章,脂类与脂类代谢,4,学时,第九章,含氮化合物代谢,4,学时,第十章,核酸的生物合成与降解,4,学时,第十一章,蛋白质的生物合成与降解,4,学时,第十二章,代谢调节,3,学时,静态生化,生物分,子的结构、性质、功,能,很少涉及它们的,变化，包括糖、脂,蛋白质、核酸、酶,维生素等,动态生化,这些生,物分子的来龙去脉,即,合成与分解,内容分布,2,实验部分,24,学时,实验,共,6,个实验,课程特点,概念性、描述性的内容居多,推导性或计算性的内容较少，因此，它不同于,理科而更近似于文科，记忆的东西多,巧妙记,忆,成为学好生化的一个重要方法,要求,认真听讲，做好笔记,课后复习，及时消化,最好能预习一下,