生物化学1绪论.pptx
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1、课程概述课程概述共80学时,理论56学时,实验24学时。分17章:1绪论;绪论;2生命的化学特征;生命的化学特征;3蛋白质;蛋白质;4核酸;核酸;5糖类;糖类;6生物膜与物质运输;生物膜与物质运输;7生物催化剂生物催化剂-酶;酶;8糖代谢;糖代谢;9生物氧化;生物氧化;10脂类代谢;脂类代谢;11含氮小分子的代谢;含氮小分子的代谢;12物质代谢的联系与调节;物质代谢的联系与调节;13DNA的物质合成的物质合成-复制;复制;14RNA的物质合成的物质合成-转录转录15蛋白质的生物合成蛋白质的生物合成-翻译翻译16基因的表达调节;基因的表达调节;17核酸技术核酸技术第1页/共76页第第1 1章章
2、绪绪 论论第2页/共76页本章主要内容:本章主要内容:4 生物化学的意义生物化学的意义4生物化学的概述生物化学的概述4 生物化学研究的内容生物化学研究的内容4 生物化学的发展历史与现状生物化学的发展历史与现状4 与动物生产和动物健康的关系与动物生产和动物健康的关系 第3页/共76页(a)microscopiccomplexity(b)energy comsumption,food chain(c)reproduction第4页/共76页捕蝇草可以在捕蝇草可以在0.5秒的时间内捕获昆虫,秒的时间内捕获昆虫,并分泌消并分泌消化酶消化昆虫以获得营养。化酶消化昆虫以获得营养。第5页/共76页含羞草羽状
3、的叶片,轻触和摇动可使叶片很快合含羞草羽状的叶片,轻触和摇动可使叶片很快合拢和下垂。拢和下垂。第6页/共76页Garden of Eden(diversity and unity)第7页/共76页生物化学的意义 1.1.生物化学是各门生物科学的基础,也是揭开生物化学是各门生物科学的基础,也是揭开生命奥秘的重要基础。生命奥秘的重要基础。2.2.生物化学在工业上广泛应用生物化学在工业上广泛应用例如:食品工业中的酱油 大豆蛋白 曲霉水解 氨基酸 美拉德反应 酱油啤酒生产啤酒生产:大麦芽+大米 麦芽糖、葡萄糖+氨基酸 啤酒酵母(7天)乙醇、糖、双乙酰 低温发酵(20天)啤酒第8页/共76页生物有效物质
4、的提取生物有效物质的提取制药工业:链激酶、尿激酶、氨基酸、核甘酸(所谓基因营养物)、SOD、MT、紫杉醇等。生物制品:疫苗皮革工业:角质酶脱毛 生物化学不但为这些生产过程建立了科学基础生物化学不但为这些生产过程建立了科学基础并为其技术改造创造了条件。并为其技术改造创造了条件。第9页/共76页3.3.与农业方面有密切联系与农业方面有密切联系 举例举例作物病理研究作物病理研究 a.a.玉米大斑病(每年损失玉米大斑病(每年损失20-40%20-40%产量)产量)抗病蛋白抗病蛋白 b.b.水稻白叶枯病(损失水稻白叶枯病(损失20-30%20-30%产量)产量)奶牛产奶量与营养的关系奶牛产奶量与营养的关
5、系 中国奶牛中国奶牛 一般一般4-54-5吨吨/年产年产 国外奶牛国外奶牛 8-108-10吨吨/年产年产 食量自动化,营养个体化食量自动化,营养个体化第10页/共76页4.生物工程(生物工程(Biotechnology)作物防虫(转基因棉花、转基因西红柿)生物制药(转基因动物-人血白蛋白)作物育种(转基因水稻-抗除草剂)第11页/共76页苏云金杆菌苏云金杆菌BP基因基因 毒蛋白毒蛋白 PCR Plasmid 农杆菌侵入棉花 侵入西红柿基因重组 基因重组 在植株中产生毒蛋白第12页/共76页第13页/共76页Transfer of T-DNA from Agrobacterium into a
6、 plant cell第14页/共76页第15页/共76页A tobacco plant expressing the gene for firefly luciferase.Light was produced after the plant was watered with a solution containing luciferin,the substrate for the light-producing luciferase enzyme(see Box 132).Dont expect glow-in-the-dark ornamental plants at your loca
7、l plant nursery anytime soon.The light is actually quite weak;this photograph required a 24-hour exposure.The real pointthat this technology allows the introduction of new traits into plantsis neverthelesselegantly made.烟草表达萤火虫烟草表达萤火虫荧光素基因荧光素基因第16页/共76页表达抗虫基因的西表达抗虫基因的西红柿红柿第17页/共76页Glyphosate-resista
8、nt soybean plants.The photographs show two areas of a soybean field in Wisconsin.(a)Without glyphosate treatment,this part of the field is overrun with weeds.(b)Glyphosateresistant soybean plants thrive in the glyphosate-treated section of the field.Glyphosate breaks down rapidly in the environment.
9、Agricultural use of engineered plants such as these proceeds only after considerable deliberation,balancing the extraordinary promise of the technology with the need to select new traits with care.Both science and society as a whole have a stake in ensuring that the use of the resultant plants has n
10、o adverse impact on the environment or on human health.转草甘膦基因大豆第18页/共76页Cloning in mice.The gene for human growth hormone was introduced into the genome of the mouse on the right.Expressionof the gene resulted in the unusually large size of this mouse.表达人生长激素表达人生长激素的老鼠的老鼠第19页/共76页5.生化与司法鉴定生化与司法鉴定司法鉴
11、定是健全法制中的一个必需的工作环节,它包含了法律上要鉴定的一切事、屋和人。受伤与死亡现象中的生化 a.DNA含量随死亡时间而下降 b.心肌丁二酸脱氢酶、细胞色素氧化酶 随死亡时间而上升 c.精子DNA第20页/共76页5.生化与司法鉴定生化与司法鉴定刑事侦察中的生化刑事侦察中的生化 a.a.指纹指纹 摄取犯罪嫌疑人的指纹是公安人员常用的刑侦技术摄取犯罪嫌疑人的指纹是公安人员常用的刑侦技术 维生素维生素B2B2、B6 B6 激光激光手指排泄物手指排泄物 产生荧光产生荧光 潜在指纹潜在指纹 氨基酸、蛋白质氨基酸、蛋白质 彩色激光照相彩色激光照相 印三酮印三酮 彩色拍摄彩色拍摄 黑白相纸黑白相纸 b
12、.b.血迹血迹-Luminol-Luminol-发光发光第21页/共76页司法鉴定司法鉴定1-1-血样鉴定血样鉴定 杀人嫌疑人杀人嫌疑人3 3与现场采集与现场采集血样测试结果吻合血样测试结果吻合第22页/共76页司法鉴定司法鉴定2-2-亲子鉴定亲子鉴定 一起亲子鉴定案的DNA指纹图谱可判定父亲2为孩子生父第23页/共76页生物化学的概念、研究对象和内容用化学、物理的理论和方法研究生物用化学、物理的理论和方法研究生物体的化学组成、结构、功能和生命活体的化学组成、结构、功能和生命活动过程中物质及能量变化规律的学科动过程中物质及能量变化规律的学科。生物体,包括病毒、微生物、生物体,包括病毒、微生物、
13、动植物和人体。动植物和人体。生物体的化学组成、结构、性质和功能。生物体的化学组成、结构、性质和功能。研究物质代谢、能量转换和代谢调控研究物质代谢、能量转换和代谢调控研究遗传信息的传递和表达研究遗传信息的传递和表达生物生物化学化学 概概 念念对对象象内内容容第24页/共76页1.1.生物化学概述生物化学概述1.1 1.1 生物化学的定义:生物化学的定义:生物化学(生物化学(biochemistry):):是从分子水平上阐明生命是从分子水平上阐明生命有机体化学本质的一门学科。有机体化学本质的一门学科。1.2 1.2 生物化学的分类:生物化学的分类:根据研究对象分为:动物生物化学、植物生物化学、微根
14、据研究对象分为:动物生物化学、植物生物化学、微生物生物化学、人体生物化学、基因生物化学、微生物生物生物生物化学、人体生物化学、基因生物化学、微生物生物化学、衰老生物化学、病理生物化学化学、衰老生物化学、病理生物化学、食品生物化学、临、食品生物化学、临床生物化学、运动生物化学等。床生物化学、运动生物化学等。根据研究目的分为:医学生化、农业生化、工业生化、根据研究目的分为:医学生化、农业生化、工业生化、环境生化和营养生化等。环境生化和营养生化等。第25页/共76页生物化学的概念化学组成化学组成物质代谢物质代谢能量代谢能量代谢功能功能结构结构生生物物体体核苷酸核苷酸氨基酸氨基酸脂肪酸脂肪酸葡萄糖葡萄
15、糖运输运输储存储存保护保护供能供能分泌分泌运动运动C、H、O、N等等合成代谢合成代谢分解代谢分解代谢合成代谢合成代谢分解代谢分解代谢第26页/共76页2.2.生物化学研究内容生物化学研究内容2.1 2.1 关于生命有机体的化学组成、生物分子,特关于生命有机体的化学组成、生物分子,特别是生物大分子(别是生物大分子(biological macromolecule)的结)的结构、相互关系及其功能。构、相互关系及其功能。生物大分子是由小分子单体聚合而成的多聚体。如生物大分子是由小分子单体聚合而成的多聚体。如氨基酸氨基酸蛋白质、核苷酸蛋白质、核苷酸核酸、葡萄糖核酸、葡萄糖淀粉等。生淀粉等。生物大分子执
16、行着各种各样的生物学功能,如生物催化、物大分子执行着各种各样的生物学功能,如生物催化、物质运输、代谢调节、贮存、传递与表达遗传信息等。物质运输、代谢调节、贮存、传递与表达遗传信息等。它们复杂的空间结构是其功能的化学基础。它们复杂的空间结构是其功能的化学基础。第27页/共76页第28页/共76页第29页/共76页细胞内4种大分子糖类糖类核酸核酸蛋白质蛋白质脂类脂类大分子大分子第30页/共76页细胞内4种大分子的功能蛋白质蛋白质核酸核酸核酸核酸糖类糖类脂类脂类DNARNA肌肉肌肉酶酶细胞壁细胞壁葡聚糖葡聚糖细胞膜细胞膜 遗传信息传递 蛋白质合成 细胞构造 生理功能 细胞构造 能量 细胞构造第31页
17、/共76页第32页/共76页N2CO2H2O 单单 体体生物大生物大分分 子子细胞细胞器器细胞细胞细细胞胞第33页/共76页第34页/共76页第35页/共76页第36页/共76页第37页/共76页生命物质的化学特征生命物质是少数几类有机物组成的生命物质从分子水平上来说结构复杂生物大分子以简单小分子为结构单元在所有的生物体系中,结构单元相同非共价键在生物学中占有重要地位第38页/共76页第39页/共76页第40页/共76页第41页/共76页植物病毒动物病毒噬菌体第42页/共76页第43页/共76页2.2 2.2 细胞中的物质代谢与能量代谢,或称中间代谢细胞中的物质代谢与能量代谢,或称中间代谢(i
18、ntermediary metabolism),即细胞中进行的化学过程即细胞中进行的化学过程 合成代谢(合成代谢(anabolism):):将小分子的前体(将小分子的前体(precursor)经过特定的代谢途径构建成较大的分子,并且消耗能量。经过特定的代谢途径构建成较大的分子,并且消耗能量。分解代谢(分解代谢(catabolism):):将较大的分子经过特定的代谢将较大的分子经过特定的代谢途径,分解成小的分子并且释放出能量。途径,分解成小的分子并且释放出能量。物质代谢与能量代谢相伴随。在这个过程中,物质代谢与能量代谢相伴随。在这个过程中,ATP(三磷(三磷酸腺苷)酸腺苷)是能量转换和传递的中间
19、体。是能量转换和传递的中间体。第44页/共76页2.3 2.3 组织和器官机能的生物化学组织和器官机能的生物化学 生命有机体是一个统一协调的整体。生命有机体是一个统一协调的整体。任何组织器官的形态结构、代谢方式都是以其任何组织器官的形态结构、代谢方式都是以其化学组成和分子结构为基础的。化学组成和分子结构为基础的。在分子水平、细胞和组织水平以及整体水平上全面、系在分子水平、细胞和组织水平以及整体水平上全面、系统地认识动物组织器官的生理机能,认识它们之间的联系、统地认识动物组织器官的生理机能,认识它们之间的联系、认识它们与环境互作的机制,也是动物生物化学的研究目的认识它们与环境互作的机制,也是动物
20、生物化学的研究目的之一。之一。第45页/共76页生物化学的发展简史机能机能生化生化时期时期动态生动态生化时期化时期静态生静态生化时期化时期?1920年以前年以前1950年以前年以前19501950年以后年以后分析物质分析物质的组成、的组成、性质及含性质及含量量物质代谢物质代谢途径、动途径、动态平衡、态平衡、能量转化能量转化生命的本质和生命的本质和奥秘:分子生奥秘:分子生物学,分子遗物学,分子遗传学传学基因组学、结构基因组学、结构基因组学、功能基因组学、功能基因组学、蛋白基因组学、蛋白质组学质组学现在。将来。现在。将来。第46页/共76页生物化学重大发现年代表1897年年1902年年1926年年
21、1935年年1944年年BuchnerBuchner发现酵母细胞质发现酵母细胞质能使糖发酵能使糖发酵 Fischer肽键理论肽键理论Sumner得到脲酶结晶,得到脲酶结晶,证明酶是蛋白质证明酶是蛋白质chneider将同位素应将同位素应用于代谢研究用于代谢研究 Avery等人证明遗传等人证明遗传信息在核酸上信息在核酸上第47页/共76页生物化学重大发现年代表1951年年1953年年1958年年1970年年1972年年 Sunger胰岛素氨基酸胰岛素氨基酸序列测定序列测定Perutz等解明肌红蛋等解明肌红蛋白的立体结构白的立体结构 发现发现DNA限制性限制性内切酶内切酶 DNA重组技术建立重组技
22、术建立 Wadton-Click提出提出DNA双螺旋模型双螺旋模型第48页/共76页生物化学重大发现年代表1978年年1990年年2003年年20世纪末世纪末21世纪初世纪初 DNA双脱氧测序发双脱氧测序发的成功的成功 人类基因组计人类基因组计划的实施划的实施 人类基因组计人类基因组计划完成划完成后基因组时代后基因组时代功能基因组学,蛋白质组学,功能基因组学,蛋白质组学,结构基因组学等结构基因组学等第49页/共76页3.3.生物化学的发展历史和现状生物化学的发展历史和现状3.1 3.1 历史回顾历史回顾 我国古代对于生物化学的发展有重要的贡献。我国古代对于生物化学的发展有重要的贡献。科学发展的
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