新陈代谢 食品生化绪论学习课件

主讲：杜希华山东师范大学·生命科学学院Tel:82573转805(O)E-mail:duxihua@163.com食品生物化学与分子生物学

Food

Biochemistry&

MolecularBiology绪论某些建议或要求课堂上关闭手机或调到静音状态！课堂上集中听讲和理解！学会做笔记！准时上课，不要迟到！学习本课程过程中遇到问题，及时与老师联系。欲取得理想考核成绩，需平时学习积累，不要临近停课考试才“抱佛脚”！使用教材

生物化学原理

（第2版）

杨荣武主编

高等教育出版社2012主要参考书目

生物化学

杨荣武主编

科学出版社2013

食品生物化学

王淼吕晓玲主编

中国轻工业出版社2012生物化学简明教程（第4版）张丽萍杨建雄主编高等教出版社出版

2009生物化学(第三版)

王镜岩,朱圣庚,徐长法主编

高等教育出版社2002Lehninger

生物化学原理

(第3版)(中文版)

周海梦/昌增益等译

高等教育出版社

2005Lehninger

PrinciplesofBiochemistry

（5thedition)(生物化学原理)

DavidL.NelsonMichaelM.Cox

PressofW.H.Freeman2008现代分子生物学

(第3版)

朱玉贤李毅郑晓峰编著

高等教育出版社

2007推荐几个生物网站1.生物引擎：2.医网琴声：3.中国生物论坛：4.21世纪生物论坛：5.基因潮：6.生物技术专业网7.生物软件网推荐一些免费的英文网络资源/lehninger/mathews//MoBio//nobel

/thcme/mwking/home.html/college/voetfundamentals要有强烈的求知欲望，积极培养学习兴趣，并尝试用学过的知识解释身边的现象；选择好教材和参考书；做好预习和复习，注重阅读，由表及里，循序渐进；学会做笔记；懂得助记法，善于归纳和总结，理解与记忆相结合；勤于动手，联系实际，多做题目，多问老师；充分利用网络资源。本课程学习方法：一、概念

生物化学(biochemistry)是研究生物分子和生命的化学反应的科学,是利用化学的理论和方法在分子水平上解释生命现象的科学。

简言之，生物化学是研究生命的化学。生物（Bio）+化学（Chemistry）=生物化学（Biochemistry）食品生物化学(food

biochemistry)是应用生物化学之一，以人和食物的关系为中心，概述生物化学的基本内容和与人类食物质量密切相关的色、香、味的化学与生物化学知识。

概括讲，食品生物化学所研究的主要内容是:1）食品的化学组成及其性质、生理功能以及人体对它们的需求；

2）生物体系中的动态化学过程；

3）作为食品的生物物质在加工过程中的变化及其对营养质量及感官质量的影响。食品生物化学目录第一章绪论第一篇食品中各组分的特征

第二章食品中的水分与矿物质第一节食品中水的存在方式及其对食品品质的影响第二节水分活度及其对食品品质的影响第三节食品中矿物质第三章糖的化学第一节概述第二节单糖及其衍生物第三节寡糖的结构及性质第四节多糖第五节糖复合物及生物功能

第六节功能性多糖与功能性低聚糖第四章脂类化学第一节脂类概论第二节简单脂质第三节复杂脂质第四节分离与分析方法第五节油脂在食品加工和贮藏过程中的变化

第六节功能性脂质与人类健康第五章蛋白质化学第一节蛋白质的概述第二节蛋白质的基本结构——氨基酸第三节肽第四节蛋白质的分子结构第五节蛋白质的结构与功能第六节蛋白质的性质第七节蛋白质分离与纯化的基本原理

第八节蛋白质在食品加工中的变化第九节食物体系中的蛋白质第六章核酸化学第一节概述第二节核酸的结构第三节核酸及核苷酸的性质与研究技术第四节核酸类物质制备

第七章功能性有机小分子第一节维生素第二节生物活性肽类第三节生物类黄酮第四节萜类化合物第五节皂苷类化合物第六节胆碱第七节有机硫化合物第八节生物碱第九节其它功能因子第八章酶第一节概述第二节酶的命名和分类第三节酶的结构与功能第四节酶的作用机制第五节酶促反应的动力学第六节酶的活力测定和分离纯化第七节酶工程简介

第八节酶与食品生产第二篇生物大分子在体内的代谢及调节第九章生物氧化第一节概述第二节呼吸链及氧化磷酸化第十章糖代谢第一节新陈代谢概述第二节糖类物质在体内的消化吸收第三节糖的分解代谢第四节糖的异生作用第五节糖原的合成与分解第六节糖代谢各途径之间的联系第十一章脂代谢第一节生物膜与物质运输第二节脂质的主要生理功能第三节脂肪的消化、吸收、转运和贮存第四节甘油三酯的分解和脂肪酸代谢第五节脂肪酸和甘油三酯的生物合成第六节磷脂的代谢第七节胆固醇的代谢第八节脂代谢紊乱第九节脂代谢调节第十节脂代谢与糖代谢之间的关系

第十一节脂质代谢在工业上的应用第十二章蛋白质的降解与氨基酸的代谢第十三章核酸的降解和核苷酸代谢第十四章物质代谢的联系与代谢调节综述第十五章基因信息的传递参考文献

分子生物学(molecular

biology)是研究核酸、蛋白质等生物大分子的形态、结构特征及其重要性、规律性和相互关系的科学；是人类从分子水平上真正揭示生物世界的奥秘,由被动地适应自然界转向主动地改造和重组自然界的基础学科。狭义分子生物学主要研究基因或DNA结构与功能、复制、转录、翻译和调节控制等过程，也涉及与这些过程相关的蛋白质和酶的结构与功能的研究。目前一般采用的是狭义上的概念。二、生物化学的研究内容（学习生化的目的）在分子水平上研究细胞的结构、组织和功能（一）结构生物化学—生物分子的结构与功能（二）代谢生物化学—物质代谢及调节（三）分子生物学—遗传信息传递及调控－－着眼于弄清生物机体的物质组成，维持生命活动的各种化学变化及其联系。活的有机体（活生物）的四种重要共同特征◆化学成分的同一性大体相同的元素组成和分子组成◆严整有序的结构高度的结构组织性（图a）◆新陈代谢能从其所生活的周围环境中摄取、转化并利用能量（能量来自物质）（图b）◆自我复制能力具有精确自我复制和自我组装的能力（图c）----由基因（主要是DNA）决定遗传与变异图活的有机体的部分特征(a)脊椎动物肌肉组织的染色电镜照片，可见明显的微观复杂性和组织性；(b)草原隼捕食小鸟以获取营养；(c)生物以近乎完美的精确度进行复制。abc生物化学用统一的化学术语解释生命的多种形式

生物化学研究表明，所有生物在细胞和化学水平都极为相像。生物化学用分子术语来描述适合所有生物的结构、机制以及化学过程，并提供多种多样生命形式所共有的组织原理----这些原理的集合称为生命的分子逻辑（“生化逻辑”）。

用统一的化学术语解释生命的多种形式图多样的生物享有共同的化学特征：相同的基本结构单位－－细胞，相同类型的大分子－－DNA、RNA、蛋白质，利用相同的途径合成细胞组分、共享相同的遗传密码、衍生自相同的祖先。（一）生物分子的结构与功能（结构生物化学）

自然界所有的生命机体都由水、无机离子和生物分子三类物质组成

1.生命体的元素组成地球上存在的天然元素中，只有约30种在生物体内被发现--第一类元素：C、H、O、N四种元素是组成生命体最基本的元素，约占生物体总质量的99%以上。第二类元素：S、P、Cl、Ca、K、Na、Mg

也是组成生命体的基本元素。第三类元素：Fe、Cu、Co、Mn、Zn

是生物体内存在的主要少量元素。第四类元素：Al、As、B、Br、Cr、F、Ga、I、Mo、Se、Si、Ni等2.生物分子两大类是生物体和生命现象的结构与功能的基础，是生物化学研究的基本对象。大分子:多糖脂质复合物核酸蛋白质小分子:维生素、辅酶、激素、核苷酸、氨基酸、糖、脂肪酸和甘油等。次生代谢物:如萜类、生物碱、毒素、抗生素等除了各种无机物和水之外，大多数生物的化学组成是以下30种有机小分子前体物质。（有人将它们称为生物化学的字母表）

（1）20种基本氨基酸；

（2）5种芳香族碱基：2种嘌呤和3种嘧啶；

（3）2种单糖：葡萄糖和核糖；

（4）脂肪酸,甘油和胆碱。

以上前体组成了多糖、蛋白质、核酸和脂类四大类生物体的基本物质（简称四大物质）。构成蛋白质的结构单元分子－－20种基本氨基酸除此之外，氨基酸也参与许多其他结构物质和活性物质的组成。构成核酸的结构单元分子构成脂质的结构单元分子脂肪酸、甘油和胆碱构成多糖的结构单元分子3.生物的不同结构层次4.生物分子结构与功能的关系

●

分子结构是功能的基础,功能则是结构的体现。

●

生物大分子的功能还通过分子之间的相互识别和相互作用而实现。（二）物质代谢及调节（代谢生物化学）新陈代谢既包含着生物体的物质改变，又包含着生物体在生命活动中的能量变化－－不断地进行自我更新。各种代谢变化与复杂的生命现象之间的关系：

其中还包含各种代谢途径之间、代谢途径与功能之间的相互依赖、相互制约及相互影响等复杂的联系规律。生命过程的调节机制：生物体内存在着精密细致、完善而绝妙的调节机制，是由一些分子及其有关化学反应组成的，调节机制的任何环节失调，就会表现为病态，因此调节机制也是生物化学研究的重要内容。（三）遗传信息传递及其调控(分子生物学)

生物性状之所以能够代代相传，是以核酸与蛋白质为物质基础的。在细胞分裂过程中，通过DNA复制把亲代细胞所含的遗传信息传递给子代细胞。在子代细胞的生长发育过程中,遗传信息通过转录传递给RNA，再由RNA通过翻译转变成相应的蛋白质多肽链上的氨基酸序列，由蛋白质执行各种各样的生物学功能，使后代表现出与亲代极其相似的遗传特征。

这部分内容包括各类核酸、蛋白质的生物合成及其调控机理。基因工程、蛋白质工程、酶工程等高科技工程可造福人类，是现今生物化学及相关应用生命科学研究的热点。

三、生物化学的发展历史作为一门新兴的边缘学科，仅有200余年历史，但发展很快。生物化学重大发展年代表1897年Buchner发现酵母细胞质能使糖发酵1902年Fischer肽键理论1926年Sumner得到了脲酶晶体,证明酶就是蛋白质1935年Schneider将同位素应用于代谢的研究1944年Avery等人证明遗传信息在核酸上1953年Sanger的胰岛素氨基酸序列测定

Waston-Crick提出DNA双螺旋模型1958年Perutz等解明肌红蛋白的立体结构1970年发现了DNA限制性内切酶1972年DNA重组技术的建立1978年DNA双脱氧终止法测序的成功建立

…1990年人类基因组计划的实施,2003年完成,进入后基因组时代2012年诺贝尔医学或生理学奖英国的约翰·戈登（JohnB.Gurdon）和日本的山中伸弥（ShinyaYamanaka）因在诱导多功能干细胞领域的贡献共同分享这一奖项。

2012年诺贝尔化学奖两位美国科学家罗伯特·莱夫科维茨（RobertJ.Lefkowitz）和布莱恩·克比尔卡（BrianK.Kobilka）因“G蛋白偶联受体研究”获奖。

生物化学的发展可分为四个时期：1.生物化学发生前期－－生物化学发生前的准备时期。2.静态生物化学时期（1770-1903）－－描述的或有机生物化学发展时期：更多地依附于有机化学，大量工作是围绕着生命的存在方式－－蛋白体进行的。

1903年，有人首先使用“biochemistry”一词，标志着生物化学的诞生。3.动态生物化学时期（1903-1950）－－或生理生化发展时期：开始探索生理功能的化学过程，从而派生出了生理生物化学。主要成就：

1）分离制备出多种结晶酶，在酶的蛋白质的化学本质的确立上有了新的突破。酶促动力学发展起来。

2）细胞氧化受到广泛的注意，发现了脱氢酶、细胞色素，弄清了呼吸酶的化学本质。脱氢与ATP形成偶联，从而基本上阐明了细胞氧化的全过程。

3）有关维生素分离、制备、生理功能的研究有了良好的开端。

4）对酵解、发酵过程作了大量探索工作，提出了发酵途径的完整的化学概念。脂肪酸β-氧化作用机理、排尿素动物肝尿素形成机理及三羧酸循环等也都得到了较完整、清晰的阐明，生理生物化学得到了全面、深入的发展。我国科学工作者创立了血滤液制备与血糖测定等方法，提出了蛋白质变性等学说，对生物化学发展做出了多方面的贡献。4.机能生物化学及分子生物学时期(1950年以后)

－－得益于各种现代化技术和设备，如电镜技术、层析和电泳技术、超离心技术、X-射线衍射分析技术等的发明和发展。

这期间，生物化学的发展集中反映在蛋白质、酶和核酸等生物大分子研究上。同时，开始应用生物化学方法改变遗传性状，创立了遗传工程学。1953年，美国科学家沃森（J.D.Watson,1928-)和英国科学家克里克(F.Crick,1916-2004)共同提出了DNA分子双螺旋结构模型,这是20世纪生物科学最伟大的成就。我国科学工作者作出了优异成绩：1931年，吴宪提出蛋白质变性学说1965年，人工合成具有全部活性的结晶牛胰岛素1981年，人工合成了具有生物活性的酵母丙氨酸转移核糖核酸

四、生物化学与其他学科的关系

1、与化学、物理学和数学的关系

●化学，特别是有机化学和物理化学，是学习生物化学不可缺少的基础课程。

●物理学技术在现代生物化学的研究中扮演着越来越重要的角色。●数学及计算机技术在生物学或生物化学研究中的地位日渐重要。2、与生物学其他学科的关系

近50年来，随着蛋白质和核酸结构与功能的研究进展，尤其是20世纪70年代DNA重组技术的进步，生物化学进入到一个崭新的发展时期。

生物化学的巨大进步对生物学其他学科例如细胞生物学、遗传学、发育生物学和免疫学起到很大的推动作用；也为农学、医学和食品科学提供理论依据和研究手段。

由于生物化学对生物学各领域的渗透，现代生物学已进入分子生物学时代。

生物化学与分子生物学是生物学的最深层次；生物化学与分子生物学是化学的最高层次。因此说，生物化学既是生命科学中最基础的学科，也是最前沿的学科。对于学习生命科学和与其密切有关学科，如医药、农林、食品、发酵等领域的学生来说，学好生物化学可为学习和掌握其他课程打下坚实的基础。五、生物化学的应用与前景

（一）生物化学的应用1、生化知识的应用用于医疗保健和工农业生产－－