生物化学导论绪论.ppt

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1、 欢迎学习欢迎学习基础生物化学课程基础生物化学课程v使用教材：使用教材：v 基础生物化学基础生物化学v 黄卓列黄卓列 朱利泉朱利泉 主编主编v 中国农业出版社中国农业出版社参考书目参考书目v参考书目参考书目：v基础生物化学基础生物化学 第二版第二版 主编主编 吴显荣吴显荣 中国农业出版社中国农业出版社 v生物化学生物化学 主编主编 沈同沈同 王镜岩王镜岩 高等教育出版社出版高等教育出版社出版电子教案：电子教案：v实验及答疑地点实验及答疑地点：实验大楼六楼东侧生化教：实验大楼六楼东侧生化教 研室研室 电话：电话：68250794 主讲教师：胡奎 电话：68250794 (o)68250857(h

2、)email:课程学时安排（课程学时安排（5454）第一章第一章 生物化学导论生物化学导论 2 第二章蛋白质化学第二章蛋白质化学 6第三章核酸的结构与功能第三章核酸的结构与功能 6第四章第四章 酶酶 6 第五章第五章 维生素与辅酶维生素与辅酶5 3 第六章第六章 糖类化合物代谢糖类化合物代谢 7第七章第七章 生物氧化和氧化磷酸化生物氧化和氧化磷酸化 3第八章第八章 脂类代谢脂类代谢 3第九章第九章 蛋白质的酶促降解及氨基酸代谢蛋白质的酶促降解及氨基酸代谢 3第十章第十章 核酸的酶促降解及核苷酸代谢核酸的酶促降解及核苷酸代谢 3 第十一章第十一章 核酸的生物合成核酸的生物合成 3第十二章第十二章

3、 蛋白质的生物合成蛋白质的生物合成 3 第十三章第十三章 代谢调控代谢调控 3 第十四章第十四章 DNA重组技术的基本原理重组技术的基本原理 3生命大分子生命大分子生物代谢能量的产生物代谢能量的产生和储藏及大分子生和储藏及大分子前体的生物合成前体的生物合成遗传信息的存遗传信息的存储传递和表达储传递和表达 主主要要内内容容:介介绍绍生生物物化化学学的的概概念念、研研究究内内容容、学学科科发发展展历历史史和和前前景景及及其其与与其其它它科科学学的的关关系系。对对本本课课程程的的内内容容、进进度度和和要要求求作作具体安排。具体安排。第一章第一章 生物化学导论（生物化学导论（绪论）绪论）化学化学生物学

4、生物学生生物物化化学学Biochemistry生物化学生命的化学生物化学生命的化学 一门边缘学科一门边缘学科What is BiochemistryBiochemistry Seeks to Explain Life in Chemical Terms Chemical processes associated with living things.Biochemistry may be defined as the study of the molecular basis of life.生物化学是运用化学原理和方法，研究生物生物化学是运用化学原理和方法，研究生物体的物质组成和遵循化学规律所

5、发生的一系体的物质组成和遵循化学规律所发生的一系列化学变化，进而深入揭示生命现象本质的列化学变化，进而深入揭示生命现象本质的一门科学，有生命的化学之称一门科学，有生命的化学之称Return生物化学的生物化学的研究范围大致可包括下列几个方面：1、生物体是由哪些物质组成的？它们的结构和性质如何？1903年提出Biochemistry，生物化学才成为一门独立的学科，在此之前，分别由有机化学和生理学分别研究。静态生物化学时期（二十世纪二十年代以前）静态生物化学时期（二十世纪二十年代以前）生物体的化学组成生物体的化学组成自然界自然界所有的所有的生命物生命物体都由体都由三类物三类物质组成质组成水、无水、无

6、机离子机离子和生物和生物分子分子生物分子生物分子/Biological Molecules生物分子是生物体和生命现象的结构基础和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。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：生物分子的主要类型包括：Saccharide(Saccharide(糖糖)、lipids(lipids(脂脂)、Nucleic Nucleic Acids(Acids(核酸核酸)、protein(protein(蛋白质蛋白质)维生素、辅酶、激素、核苷酸和氨基酸等。维生素、辅酶、激素、核苷酸和氨基酸等。生物分子中最重要的是生物分子中最重要

7、的是糖、糖、脂脂、核酸和蛋白、核酸和蛋白质质四类物质，分子量一般都很大，所以又称四类物质，分子量一般都很大，所以又称为生物大分子。为生物大分子。生命的物质组成生命的物质组成肽肽核苷核苷多聚糖多聚糖磷脂酸磷脂酸氨基酸氨基酸含含N N碱碱核糖核糖葡萄糖葡萄糖脂肪酸脂肪酸甘油甘油胆碱胆碱基本生物分子基本生物分子4种生物大分子蛋白质蛋白质核苷酸核苷酸多糖多糖脂类脂类多酶复合体多酶复合体染色体染色体生物膜生物膜细胞器细胞器细胞细胞组织组织器官器官生物体生物体动物植物微生物动物植物微生物4种生物高分子2、这些物质在生物体内发生什么变化？是怎样变化的？变化过程中能量是怎样转变 的？也就是说这些物质在生物体内

8、是怎样进行物质和能量代谢的?新新陈陈代代谢谢同化作用同化作用assimilation环境环境生物小分子生物小分子吸能反应吸能反应异化作用异化作用dissimilation环境环境小分子小分子分解代谢分解代谢体内体内生物大分子生物大分子放能反应放能反应合成代谢合成代谢大分子大分子机体机体能能量量代代谢谢物物质质代代谢谢动态生物化学时期（二十世纪前半叶）动态生物化学时期（二十世纪前半叶）3、这些物质的结构、代谢和生物功能及复杂的生命现象（如生长、生殖、遗传、运动等）之间有什么关系？复杂的生命现象是如何有条不紊进行？复杂的生命现象是如何有条不紊进行？v 是受到怎么样是受到怎么样 的精确调控的？的精确

9、调控的？v 物质代谢是如何相互联系物质代谢是如何相互联系的的?机能生物化学及分子生物学时期（二十世纪五十机能生物化学及分子生物学时期（二十世纪五十年代以后）年代以后）分子生物学概念及研究内容分子生物学概念及研究内容广广义义:研研究究蛋蛋白白质质及及核核酸酸等等生生物物大大分分子子结结构构、构构象象和和功功能能，也也就就是从分子水平阐明生命现象的规是从分子水平阐明生命现象的规律和本质的科学。律和本质的科学。狭狭义义:偏偏重重于于核核酸酸(或或基基因因)的的分分子子生生物物学学，主主要要研研究究基基因因或或DNA的的复复制制、转转录录、表表达达和和调调节节控控制制等等过过程程，也也涉涉及及这这些些

10、过过程程中中有关的蛋白质和酶的结构与功能的研究有关的蛋白质和酶的结构与功能的研究。生命的奥秘是什么？生命的奥秘是什么？生命的特征生命的特征l具有复制的能力具有复制的能力l具有催化的能力具有催化的能力l具有突变的能力具有突变的能力新新陈陈代代谢谢n n由由核核酸酸和和蛋蛋白白质质等等物物质质组组成成的的多多分分子子体体系系，它它具具有有不不断断自自我我更更新新、繁繁殖殖后后代代以以及及对对外外界界产生反应的能力。产生反应的能力。生命的基本单位：细胞生命的基本单位：细胞生命体必要的要素：生命体必要的要素：1 所有的独立的生命体都有一个界面与外界分隔；所有的独立的生命体都有一个界面与外界分隔；在地球

11、的生命体中这个界面就是生物膜在地球的生命体中这个界面就是生物膜原原核核生生物物的的简简单单质质膜膜和和真真核核生生物物的的内内膜膜系系统统都都是是由由脂脂质质双双分子层构成分子层构成 膜在生物体中的重要作用膜在生物体中的重要作用膜的研究膜的研究 膜生化膜生化生命是物质的实体！2 所有的的生命体都有一个遗传信息系统：所有的的生命体都有一个遗传信息系统：生物体能不断地繁殖下一代，使生命得以延续，遗传物质生物体能不断地繁殖下一代，使生命得以延续，遗传物质必须必须稳定稳定并能复制和传递；并能复制和传递；生物的某些性状会发生变异；没有变异，生物就不可能生物的某些性状会发生变异；没有变异，生物就不可能进化

12、。遗传物质必须允许发生变化。进化。遗传物质必须允许发生变化。DNA（和和 RNA）担担当当了了地地球球生生命命体体的的遗遗传传物物质质，这这和和它它的的理理化化性性质质分分不不开开，核核酸酸的的研研究究成成为为现现代代分分子子生生物物学学研究的主要内容。研究的主要内容。DNA的双螺旋结构双螺旋结构1953年，年，Watson 和和 Crick 提出的提出的DNA双双螺旋结构。螺旋结构。细胞中的细胞中的DNADNA分子几乎分子几乎都是由两条多聚脱氧都是由两条多聚脱氧核苷酸链构成的。核苷酸链构成的。DNADNA的二级结构就是指的二级结构就是指两条多核苷酸链反向两条多核苷酸链反向平行盘绕所生成的双平

13、行盘绕所生成的双螺旋结构。螺旋结构。划时代的里程碑，现代生物科学的奠基石。划时代的里程碑，现代生物科学的奠基石。3所有的独立的生命体都有蛋白质的合成系统：所有的独立的生命体都有蛋白质的合成系统：蛋白质是生物体生物功能的执行者。没有蛋白质也就没有生命蛋白质是生物体生物功能的执行者。没有蛋白质也就没有生命4 所有的的生命体都有能量的获得方式（系统）所有的的生命体都有能量的获得方式（系统）类病毒-病毒-枝原体、衣原体-立克次氏体 细菌 原核生物-酵母 真核生物苔蘚原生动物-植物 动物 哪些可以称为独立的生命体？哪些可以称为独立的生命体？研究领域的细化研究领域的细化 动物生化（动物生化（zoic）、植

14、物生化（）、植物生化（botanic）、微）、微生物生化（生物生化（microbial）、普通生化（）、普通生化（general）进化生化（进化生化（Evolutional）或比较生化）或比较生化（Comparative）生理化学（生理化学（physiological）医学生化（医学生化（medicinal）、农业生化）、农业生化（agricultural）、工业生化（）、工业生化（industrial）、）、Cellular 细胞生物化学、细胞生物化学、Functional 机能生化机能生化,功功能生化、能生化、Marine 海洋生物化学、海洋生物化学、Molecular 分分子生物化学、子

15、生物化学、Radiation 辐射生物化学。辐射生物化学。Return生物化学与有关科学的关系生物化学与有关科学的关系包含、交叉、基础、延伸包含、交叉、基础、延伸化学（化学（chemistry）生理学生理学(physiology)遗传学遗传学(genetics)生态学生态学(ecology)细胞生物学细胞生物学(cytobiology)微生物学微生物学(microbiology)分类学分类学(taxolgy)Return 其它其它物物理理学学、数数学学及及信信息息学学等等学学科科在在现现代代的的生生物物化化学学研研究究中中发发挥挥着着重重要作用要作用 “生化是在生理学的基础上发展起来的一门科学

16、。生化的研究工作离不开生理学，生理学的研究也不能脱离生物化学。生物化学在以上学科的基础上于20世纪诞生和成熟，它的成熟以及从中所衍生出来的分子生物学，导致了生物学在20世纪的分子革命。生物化学的日新月异，不仅促使细胞生物学、遗传学、发育生物学、神经生物学等生命科学分支进入分子水平，冠以“分子”之姓，而且使动物、植物、微生物、人体、医学、工、农业等生物相关的领域也附以“生物化学”之名使之显示了切实的作用；同时为物理学化学、数学、计算机科学、信息科学、材料科学、国防科学等其它学科的发展带来发勃勃生机，大有促进整个自然科学发展、技术进步之势、乃至科学家们预测：21世纪将是生物科学的世纪。这些使得“生

17、物化学”术语成为了现代生命科学的共同语言，并使得生物化学成为了生物专业学生最为重要的必修课程之一。这就决定了生物化学是一门生命科学有关专业（包括生物学、医学和农学等）学生的必修性主干专业基础课，在校期间打下良好的生物化学基础对这些专业学生的未来学习和工作将影响深远，所以是一门必须学好的生命科学关键课程。”生物化学发展历程生物化学发展历程Roots of BiochemistryWohlers synthesis of ureaBuchners fermentation of sugar from yeast extractsSumners crystallization of ureaseWa

18、tson and Cricks structure of DNA1835Jons Berzelius writes a paper on chemical catalysis,uses amylase as an example.1859Charles Darwin publishes On the Origin of Species.1860 Louis Pasteur recognizes that fermation was catalyzed by enzymes,but he believes they are part of the essence of yeast.1865 Gr

19、egor Mendel publishes his theory of genetics.1869 Fredrick meischer discoverse DNA in cell nuclei.1897 Eduard and Hans Buchner extracts materiel fom yeast that catalyzes the conversion of glucose to alcohol.1900 Gregor Mendels work on genetics is rediscovered.1914 Fritz Lipmann elucidates the role o

20、f ATP in energy metabolism.1926 James Sumner obtains crystalline jack bean urease and demostrates that it is a protein.1926 Thomas Hunt Morgan writes The Theory of the Gene.1934 Arnold Beckman developes the first pH meter.1937 Hans Krebs discovers the citric acid cycle(TCA cycle).1941 George Beadle&

21、Edward tatum propose the one-gene,one-enzyme hypothesis.1944 Oswald Avery,Colin MacLeod,and Maclyn McCarthy use chemical methods to establish that DNA is the genetic material.1950 Edwin Chargaff publishes observation that A=T,G=C(Chargaff s rules).1952 Linus Pauling and Robert Corey propose the a-he

22、lix and the b-pleated sheet structures for proteins.1952 Alfred Hershey and Martha Chase provide additional support for DNA as genetic material.1953 James Watson and Frances Crick put forth the double helix model DNA.1953 Fredrick Sanger determines the first amino acid sequence of a protein(insulin)

23、.1956 Earl Sutherland isolates cyclic AMP.1957 Matthew Meselson and Franklin Stahl carry out experiment to demonstrate semiconservative DNA replication.1960 John Kendrew and Max Pertuz obtain the first three dimensionalstructure of proteins(hemoglobin and myoglobin).1960Jerald Huritz and Samuel Weis

24、s discover RNA polymerase.1961Francois Jacob andJaques Monod propound the operon model of gene control.1963 Allosteric model for inhibition of enzymes(Jean-pierrre Changuex,F.jacob,and J.Monod).1964 Acrylamide gel electrophoresis of proteins is developed.1965 Marshal Nirenberg,H.Gobind Khorana,and s

25、evero Ochoa complete the elucidation of the genetic code.1965 3-D model of first enzyme(lysozyme by David Phillips.1965 Robert Holley determines the structure of a transfer-RNA.1965 Jerome Vinograd discovers superhelical twisting.1968Mark Ptashne and Walter Gilbert identify the first repressor genes

26、.1969Paula DeLucia and John Cairns isolate a mutant of E.coli called pol A1.1969 First synthesis of an enzyme(ribonuclease).1970 Hamilton Smith discovers restriction endonucleases.1970 Howard temin and David Baltimore discover reverse transcriptase.1973 Stanley Cohen and Herbert Boyer prepare recomb

27、inant DNA.1974 Sung-Hou Kim,et al.produce the first X-ray structure of transfer RNA.1977 Cesar Milstein discovers how to produce monoclonal antibodies.1977 Allan Maxam and Walter gibert develop a chemistry for sequencing DNA.1977 Fredrick Sanger,S.Nicklen and A.R.Coulson develop a chemistry for sequ

28、encing DNA.1977 Phillip Sharp and Richard Roberts discover intons(intervening sequences).1982 First x-ray structure of a membrane proteinReturn生物化学的应用简介生物化学的应用简介1.作为其它生命科学的理论基础作为其它生命科学的理论基础 对各种生命现象和生物生产过程进行对各种生命现象和生物生产过程进行机理和本质解释机理和本质解释2.作为方法与工具直接应用于生产作为方法与工具直接应用于生产过程过程 生物产品生产制备提取加工等生物产品生产制备提取加工等3 生

29、物操作技术进行创造和改造生物操作技术进行创造和改造生物生物生物化学的最终目的是了解、生物化学的最终目的是了解、控制生控制生命过程，为人类的健康与工农业生产命过程，为人类的健康与工农业生产服务服务。The Uses of Biochemistry:AgricultureMedicineNutritionClinical ChemistryPharmacologyToxicologyIndustryA.战胜生理疾病战胜生理疾病疾病的诊断与病理分析、新药物的开发设计、疾病的诊断与病理分析、新药物的开发设计、各类保健品开发、基因疗法、器官克隆等各类保健品开发、基因疗法、器官克隆等临床生化诊断：血糖浓度

30、临床生化诊断：血糖浓度糖尿病，血清酸糖尿病，血清酸 性磷酸酶性磷酸酶 前列腺癌，碱性磷酸酶前列腺癌，碱性磷酸酶骨癌骨癌 治疗：口服胃蛋白酶、胰蛋白酶等治疗消化治疗：口服胃蛋白酶、胰蛋白酶等治疗消化不良，抗癌治疗：利用氨甲蝶呤抑制癌细胞不良，抗癌治疗：利用氨甲蝶呤抑制癌细胞的二氢叶酸还原酶，的二氢叶酸还原酶，B.农业丰产农业丰产转基因技术进行育种、生物病虫害防止、利转基因技术进行育种、生物病虫害防止、利用代谢调控技术保证产品储存等、高级动植用代谢调控技术保证产品储存等、高级动植物品种的克隆技术物品种的克隆技术研究植物新陈代谢本质以控制其发育，用生研究植物新陈代谢本质以控制其发育，用生物化学技术测

31、定新品种的特性，抗菌素、杀物化学技术测定新品种的特性，抗菌素、杀虫剂、除草剂的研制及激素的应用等均离不虫剂、除草剂的研制及激素的应用等均离不开生物化学。开生物化学。C.在水产、畜牧业上的应用在水产、畜牧业上的应用利用生物化学知识提高禽兽肉质、乳质、利用生物化学知识提高禽兽肉质、乳质、蛋质营养，提高水产加工水平。蛋质营养，提高水产加工水平。D.在工业上的应用在工业上的应用生物化学中酶、代谢调控等手段被广泛用于生物化学中酶、代谢调控等手段被广泛用于食品加工、酿造、制革、新材料、新能源的食品加工、酿造、制革、新材料、新能源的开发与研制等工业领域，同时应用生化技术开发与研制等工业领域，同时应用生化技术

32、进行工业污染的治理也以其成本低、效率高、进行工业污染的治理也以其成本低、效率高、无毒害等优势越来越得到大家的重视。无毒害等优势越来越得到大家的重视。生物工程技术与产品生物工程技术与产品生物化学的特点：生物化学的特点：生物化学的特点：生物化学的特点：1 1、生生物物化化学学是是一一门门归归纳纳性性很很强强的的学学科科，以以文文字字描描述为主，内容多，因而要求多阅读多积累。述为主，内容多，因而要求多阅读多积累。2 2、该该课课程程的的理理论论教教学学工工作作同同时时需需要要辅辅高高强强度度的的实实验课程作为支持。验课程作为支持。3 3、生生物物化化学学是是一一门门既既具具有有很很强强基基础础性性，

33、同同时时有有兼兼具具很很强强前前沿沿性性（即即还还处处于于活活跃跃发发展展状状态态）的的学学科科，许许多多问题还没有明确答案，假设多，因而可讨论的问题也多。问题还没有明确答案，假设多，因而可讨论的问题也多。4 4、该学科交叉性极强。、该学科交叉性极强。学学习习的的难难点点：内内容容多多而而平平时时接接触触少少，名名词词术术语语生生疏疏，英文缩写、结构式多英文缩写、结构式多和以文字描述为主的自然科学和以文字描述为主的自然科学和以文字描述为主的自然科学和以文字描述为主的自然科学生物化学的学习方法生物化学的学习方法要求：要求：v多记多看反复活用多记多看反复活用v注意系统性联系性注意系统性联系性v作笔作笔 记记主要内容、题目，课后予以完善记记主要内容、题目，课后予以完善v利用利用 参考书参考书 习题集习题集 网上思考题网上思考题v抓重点、普遍的的规律，一些细节，个别的抓重点、普遍的的规律，一些细节，个别的东西可以缓一缓。认清东西可以缓一缓。认清哪些规律对于所有生物都是适用的。Return考试安排考试安排平时占平时占30（点名、提问、随堂测验、（点名、提问、随堂测验、期中），期末占期中），期末占70。Enjoy your exams,but not suffer.