生物化学绪论课件

1、 食品与生物工程学院 冯紫慧生物化学生物化学生物化学古练权 主编 食品与生物工程学院 冯紫慧生物化学生物化学生物化学古练第一 章 绪 论第 二章 细胞和生物膜 第 三章 蛋白质第 四章 酶第 五章 核酸第 六章 生物氧化和生物能第 七章 代谢第一 章 绪 论 绪 论第 1 章 绪 论第 1 章生物化学的概念生命现象中的化学问题生物体的化学组成生物体的元素组成生物分子的相互作用生物体内的水概 述分 类理化性质生物功能分析分离内 容 提 要（第一讲）生物化学的概念生命现象中的化学问题生物体的化学组成生物体的元关于生命的化学或是关于生命的化学本质的科学生物体的化学组成研究对象生化学科分支独立分科蛋白

2、质生化生物物质的结构和功能生命过程中物质变化和能量变化的规律一切生命现象的生物化学原理动物生化人体生化植物生化普通生化糖生化核酸生化酶生化等静态生化动态生化1.1 生物化学的概念关于生命的化学或是关于生命的化学本质的科学生物体的化学组成研二十一世纪 生命科学的世纪 人口与粮食 健康与疾病 环境与生态 能源与资源人类面临问题与挑战二十一世纪 生命科学的世纪 1.2 生命现象中的化学问题与现代化学发展的关系生物化学化学生物分子生物学理论的突破生物技术的有效应用新旧技术的有机结合人口与粮食能源与资源健康与疾病更加主动 更为有效 利用生物技术 改造生物 创造生物 新兴产业 推动工、农，医 的 发 展

3、1.2 生命现象中的化学问题与现代化学发展的关系生化生分子生生物技术 诊断试剂 治疗药物植物品种 畜用制品 食品加工 环境工程废物处理 生物塑料民用制品 再生能源 生物化学生物技术 诊断试剂 治疗药物生物化学1.3 生物体的化学组成 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1.3 生物体的化学组成 自然界所有的生命物体都由三类化学成分质量分数/所含不同类型分子或离子大概数目水蛋白质核酸多糖脂氨基酸、核苷酸和维生素等2500无机离子120大肠杆菌的化学组成化学成分质量分数/所含不同类型分子或离子大概数目水1.3.1 生命体的元素组成 组成生命体的物质是极其复杂的。但在地球上存在

4、的92种天然元素中，只有28种元素在生物体内被发现 第一类元素：包括C、H、O、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S、P、Cl、Ca、K、Na和Mg。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和Zn。是生物体内存在的主要少量元素。 第四类元素：包括Al、As、B、Br、Cr、F、Ga、I、Mo、Se、Si等。属于微量元素。1.3.1 生命体的元素组成 组成生命体的物质是极其复杂的细胞膜纤维素染色体构成生命体的有机化合物细胞膜纤维素染色体构成生命体的有机化合物构成蛋白质的结构单元分子20种基本氨基酸1

5、.3.2 生物分子构成蛋白质的结构单元分子20种基本氨基酸1.3.2 构成核酸的结构单元分子核苷酸构成核酸的结构单元分子核苷酸构成脂的结构单元分子甘油、脂肪酸和胆碱构成糖的结构单元分子单糖重要的己糖包括：葡萄糖、果糖、半乳糖、甘露糖等。-D-吡喃葡萄糖-D-呋喃果糖-D-吡喃半乳糖-D-吡喃甘露糖胆碱甘油脂肪酸磷酸卵磷脂构成脂的结构单元分子甘油、脂肪酸和胆碱构成糖的结构单元有机小分子 维生素、辅酶、激素、有机酸、色素等。 生物复杂多样，但在分子水平具有简单同一性。由基本相同类型的分子单体组成研究 结构 功能 性质 1.生物分子中的主要基团生物大分子所含的基团和性质，是生物分子具有复杂的生理功能

6、的基础。2.生物大分子基本特征生物大分子都是由结构简单的小分子结构单元分子所组成 糖 G6（葡萄糖） F（果糖） 脂 FA（脂肪酸）甘油 核酸 5种含氮碱基（A、G、T、C、U） 蛋白质 20种氨基酸有机小分子由基本相同类型的分子单体组成研究 结构 生物大分子都具有非常复杂的结构一级结构立体结构结构单元的排列顺序空间的排列分布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。因此生物大分子中存在好多手性中心。生物大分子都具有非常复杂的结构一级结构立体结构结构单元的排COOHCH3NH2HCOOHHH2NCH3手性分子和前手性分子手性分子：（S）丙氨酸（R）丙氨酸L-丙氨酸D-丙氨酸

7、前手性分子：edbaa1a2dbdbea2dbea1RSCOOHCH3NH2HCOOHHH2NCH3手性分子和前手前手性碳原子、前手性氢原子和前手性面OHCH3HRHSCCCCH3CH3OHOHHSDHRD(pro-R-H）(pro-S-H）乙醇R-构型S-构型C前手性碳原子D前手性氢原子前手性面：re-面si-面前手性碳原子、前手性氢原子和前手性面OHCH3HRHSC生物 大分子的手性环境对前手性分子的影响bdPro-RPro-S酶生物分子之间的相互作用和识别特性酶活性中心的手性环境对手性底物的识别和结合抗原和抗体的结合底物抗原抗体生物 大分子的手性环境bdPro-RPro-S酶生物分子作用

8、力氢键正负离子之间的静电引力离域键间的电子重叠作用力疏水键范德华力离子键氢键范德华力疏水相互作用力1.4 生物分子的相互作用1.4.1 生物分子之间的作用力作用力氢键正负离子之间的静电引力离域键间的电子重叠作用力疏水1.4.2 分子识别和超分子 1.分子识别底物受体条件：受体空间大小、形状与底物分子相吻合受体内腔表面基团与底物表面基团之间存在互补关系2.生物超分子受体-底物相互作用和识别合成COHN形成有机化合物共价键相互识别、缔合非共价键底物受体超分子生物功能原子受体或底物分子超分子示意图复合物酶与底物抗体与抗原受体与激素1.4.2 分子识别和超分子 1.分子识别底物受体条件：受体1.5 生

9、物体内的水1.5.1 水的结构和特性1.水分子的结构sp2构型水分子的结构单个水分子的结构示意图1.5 生物体内的水1.5.1 水的结构和特性1.水分子的结2.水分子的特性形成氢键氢键氢键水化作用Na+Cl-H2ONal在水溶液中的溶解水化层水分子与极性分子之间的相互作用2.水分子的特性形成氢键氢键氢键水化作用Na+Cl-H2疏水缔合作用在水分子作用下，非极性分子与水溶液的作用。两亲性分子：既含有亲水性的极性基团，又含有疏水性的非极性基团。两亲性分子亲水区疏水区疏水端亲水端（极性头）卵磷脂非极性尾疏水缔合作用在水分子作用下，非极性分子与水溶液的作用。两亲磷脂分子构成双层脂膜双层微囊脂双层微团磷脂分子构成双层脂膜双层微囊脂双层微团亲核作用慢快+四面体中间物酶催化酯水解反应亲核作用慢快+四面体中间物酶催化酯水解反应总结生物体的元素组成：最基本元素：C、H、O、N 占99%基本元素：S、P、Cl、Ca、K、Na、Mg微量元素：Fe、Cu等生物大分子基本特征