河南工业大学生物化学考研-第01章-绪论.ppt

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1、河南工业大学生物化学考研-第01章-绪论参考书目参考书目v参考书目：参考书目：v生物化学教程生物化学教程 主编主编 王镜岩等王镜岩等 高等教育出版社出版高等教育出版社出版v生物化学原理生物化学原理 主编主编 张楚富张楚富 高等教育出版社高等教育出版社v生物化学教程生物化学教程 主编主编 张洪渊张洪渊 四川大学出版社出版四川大学出版社出版v生物化学生物化学 主编主编 古练权等，高等教育出版社出版古练权等，高等教育出版社出版,2000年年v工具书工具书:英汉英汉/汉英生物化学词汇汉英生物化学词汇沈昭文沈昭文,沈仁权等沈仁权等2021/5/222Chapter1 Chapter1 绪论绪论1.1.生

2、物化学的概念生物化学的概念2.2.生物化学研究的对象和目的生物化学研究的对象和目的3.3.生物化学研究的主要内容生物化学研究的主要内容4.4.生物体的化学组成生物体的化学组成5.5.生物化学的应用生物化学的应用6.6.生物化学中的关键技术生物化学中的关键技术7.7.生物化学重大发展年代表生物化学重大发展年代表2021/5/2231.1.生物化学的概念生物化学的概念（Biochemistry or Biological ChemistryBiochemistry or Biological Chemistry）生物化学的基本概念：生物化学是用化学的原理和生物化学的基本概念：生物化学是用化学的原理

3、和方法，从分子水平来研究生物体的化学组成，及其方法，从分子水平来研究生物体的化学组成，及其在体内的代谢转变规律从而阐明生命现象本质的一在体内的代谢转变规律从而阐明生命现象本质的一门科学。门科学。2021/5/224细胞的结构和层次细胞的结构和层次环环境境前前体体代代谢谢中中间间物物构构件件分分子子生生物物大大分分子子元元素素细细胞胞器器细细胞胞C CH HO ON NH H2 2O OCOCO2 2NHNH3 3丙酮酸丙酮酸草酰乙酸草酰乙酸苹果酸苹果酸柠檬酸柠檬酸单糖单糖氨基酸氨基酸核苷酸核苷酸脂肪酸脂肪酸多糖多糖蛋白质蛋白质核酸核酸酶复合体酶复合体核蛋白体核蛋白体细胞核细胞核线粒体线粒体高尔

4、基体高尔基体超超分分子子复复合合体体2021/5/225细胞细胞 活的有机体由无生命的分子所组成活的有机体由无生命的分子所组成.19 19世纪世纪3030年代，德国植物学家年代，德国植物学家施莱登施莱登：植物体都是：植物体都是由细胞构成的。由细胞构成的。德国动物学家德国动物学家施旺施旺：动物：动物也是由细胞构成的。由细胞构成的。施旺指出：施旺指出：“细胞是有机体，整个动物或植物体乃细胞是有机体，整个动物或植物体乃是细胞的集合体。它们依照一定的规律排列在动物体内是细胞的集合体。它们依照一定的规律排列在动物体内”2021/5/2261.3.4 1.3.4 细胞的分类细胞的分类 根据生物的进化程度，

5、细胞可以分为两大类：根据生物的进化程度，细胞可以分为两大类：原核细胞原核细胞(Prokaryote cell)(Prokaryote cell)真核细胞真核细胞(Eukaryote cell)(Eukaryote cell)2021/5/2271.1.原核细胞原核细胞进化程度低进化程度低结构最简单。结构最简单。细菌细菌和和蓝藻蓝藻等。等。原核细胞的结构原核细胞的结构原核细胞的结构原核细胞的结构荚膜（鞭毛）（鞭毛）2021/5/228原核细胞的特点原核细胞的特点外层是细胞壁和细胞膜（质膜），外层是细胞壁和细胞膜（质膜），内部为细胞质。内部为细胞质。细胞质的结构简单，无明显的细胞器细胞质的结构简单

6、，无明显的细胞器有原始的细胞核（无核膜和核仁）有原始的细胞核（无核膜和核仁）有核糖核蛋白体。有核糖核蛋白体。2021/5/2292.2.真核细胞真核细胞高等植物和动物的基本组织单位。高等植物和动物的基本组织单位。外层为细胞膜（植物有细胞壁）外层为细胞膜（植物有细胞壁）内部为细胞质和细胞核。内部为细胞质和细胞核。动动物物细细胞胞的的结结构构溶酶体溶酶体细胞溶质细胞溶质2021/5/2210植物细胞的结构植物细胞的结构液泡液泡线粒体线粒体叶绿体叶绿体粗面内质网粗面内质网高尔基体高尔基体2021/5/2211细胞的三维结构图形细胞的三维结构图形内质网内质网线粒体线粒体2021/5/2212真核细胞的

7、构成真核细胞的构成细胞质复杂，有许多细胞器：细胞核、线粒体、细胞质复杂，有许多细胞器：细胞核、线粒体、核糖核蛋白体、高尔基体和溶酶体等。核糖核蛋白体、高尔基体和溶酶体等。植物细胞有叶绿体和液泡。植物细胞有叶绿体和液泡。细胞器具有不同的生物功能，彼此协调运作，细胞器具有不同的生物功能，彼此协调运作，使细胞内的代谢和各种生理活动能够有条不紊使细胞内的代谢和各种生理活动能够有条不紊地进行。地进行。2021/5/22132.2.生物化学研究的对象和目的生物化学研究的对象和目的生物化学研究的对象是生物有机体生物化学研究的对象是生物有机体生物化学的目的是在分子水平上阐明生物的结生物化学的目的是在分子水平上

8、阐明生物的结构与功能，揭示生命现象的本质，即无生命的构与功能，揭示生命现象的本质，即无生命的生物分子如何相互作用而形成活的有机体生物分子如何相互作用而形成活的有机体2021/5/22143.3.生物化学研究的内容生物化学研究的内容生物分子的化学结构和空间构象生物分子的化学结构和空间构象生物分子的相互作用生物分子的相互作用生物分子的合成与降解生物分子的合成与降解能量的保存与利用能量的保存与利用生物分子的组装和协调生物分子的组装和协调遗传信息的贮存、传递和表达遗传信息的贮存、传递和表达 2021/5/2215自然界所自然界所有的生命有的生命物体都由物体都由三类物质三类物质组成：组成：水水、无机离子

9、无机离子和和生物分生物分子子。4.4.生物体的化学组成生物体的化学组成2021/5/22164.14.1水，生命之母水，生命之母1.1.生物体中生物体中7070以上为水。以上为水。2.2.水分子的水分子的极性极性使它成为不寻常的溶剂，与使它成为不寻常的溶剂，与非极性物质非极性物质的相遇产生了细胞的相遇产生了细胞生命的基本单位生命的基本单位。3.3.水分子与生物大分子之间形成水分子与生物大分子之间形成氢键氢键，维护它们的，维护它们的稳定稳定性性。4.4.生物中的生物中的化学反应化学反应绝大部分在水中进行，因为有了水，绝大部分在水中进行，因为有了水，才有了才有了酸酸和和碱碱。2021/5/2217

10、水水分分子子的的极极性性2021/5/2218 融点融点 沸点沸点 蒸发热蒸发热 mp bp v.h.H2O 0 100 540 cal/g CH3OH -98 65 263 cal/g水分子氢键键能水分子氢键键能 水分子水分子O-HO-H键能键能 4.5 kcal/mol 110 kcal/mol水分子的极性对其理化性质的影响水分子的极性对其理化性质的影响2021/5/2219极性水分子作为溶剂的作用极性水分子作为溶剂的作用2021/5/2220有有了了水水和和油油，才才有有了了细细胞胞2021/5/22214.24.2生物体的元素组成生物体的元素组成 1.1.组成生命体的物质是极其复杂的。

11、但在地球上存在的组成生命体的物质是极其复杂的。但在地球上存在的9292种种天然元素中，只有天然元素中，只有2828种元素在生物体内被发现种元素在生物体内被发现2.2.第一类元素：包括第一类元素：包括C C、H H、O O和和N N四种元素，是组成生命体最四种元素，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基本的元素。这四种元素约占了生物体总质量的99%99%以上。以上。3.3.第二类元素：包括第二类元素：包括S S、P P、ClCl、CaCa、K K、NaNa和和MgMg。这类元素这类元素也是组成生命体的基本元素。也是组成生命体的基本元素。4.4.第三类元素：包括第三类元素：包括

12、FeFe、CuCu、CoCo、MnMn和和ZnZn。是生物体内存在是生物体内存在的主要少量元素。的主要少量元素。5.5.第四类元素：包括第四类元素：包括AlAl、AsAs、B B、BrBr、CrCr、F F、GaGa、I I、MoMo、SeSe、SiSi等。等。2021/5/22224.34.3生物分子生物分子v生物分子是生物分子是生物体生物体和和生命现象生命现象的结构基础的结构基础和功能基础，是生物化学研究的基本对象。和功能基础，是生物化学研究的基本对象。v生物分子的主要类型包括：生物分子的主要类型包括：v糖、脂、核酸和蛋白质糖、脂、核酸和蛋白质等生物大分子以及等生物大分子以及它们的构件分子

13、和代谢中间物。它们的构件分子和代谢中间物。2021/5/2223生物体干重的生物体干重的90%90%以上由生物大分子构成以上由生物大分子构成生物大分子是由生物大分子是由其构件分子脱水后聚合在一起其构件分子脱水后聚合在一起而形成的而形成的 核苷酸核苷酸氨基酸氨基酸 单单 糖糖核酸核酸蛋白质蛋白质 多糖多糖2021/5/22244.3.1.4.3.1.构件分子构件分子五种碱基：五种碱基：腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶、胸腺嘧啶、腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶、胸腺嘧啶、尿嘧啶尿嘧啶二十种二十种 氨基酸氨基酸 两种糖：两种糖：葡萄糖、核糖葡萄糖、核糖软脂酸、甘油、胆碱软脂酸、甘油、胆碱2021/5/22254.3.

14、2.生物大分子基本特征生物大分子基本特征l生物分子中最重要的是糖、脂、核酸和蛋白质生物分子中最重要的是糖、脂、核酸和蛋白质四类物质，分子量一般都很大，所以又称为生物四类物质，分子量一般都很大，所以又称为生物大分子。大分子。l生物大分子具有如下特征：生物大分子具有如下特征：2021/5/2226（1 1）由结构比较简单的小分）由结构比较简单的小分子子结构单元分子所组成结构单元分子所组成.l最重要的结构单元分子主要有以下几类:2021/5/2227构成蛋白质的结构单元分子构成蛋白质的结构单元分子l220220种基本氨基酸种基本氨基酸2021/5/2228疏水性氨基酸疏水性氨基酸2021/5/222

15、92021/5/2230极极性性氨氨基基酸酸2021/5/2231构成核酸的结构单元分子构成核酸的结构单元分子2021/5/2232构成脂的结构单元分子构成脂的结构单元分子 甘甘油、油、脂脂肪肪酸酸和和胆胆碱碱2021/5/2233构成糖的结构单元分子构成糖的结构单元分子l单糖单糖2021/5/2234（2 2）具有非常复杂的结构）具有非常复杂的结构l生生物大分子的结构可分为两型种类：生生物大分子的结构可分为两型种类：l生生物大分子的一级结构：构成生物分子的结生生物大分子的一级结构：构成生物分子的结构单元分子按不同的排列组合，形成数量庞大，构单元分子按不同的排列组合，形成数量庞大，结构复杂的线

16、性分子或环状分子。通常将只涉及结构复杂的线性分子或环状分子。通常将只涉及结构单元的排列顺序的结构类型称为一级结构。结构单元的排列顺序的结构类型称为一级结构。2021/5/2235生物大分子的立体结构生物大分子的立体结构l生生物大分子在线性生生物大分子在线性或环状结构基础上，通或环状结构基础上，通过分子内或分子之间的过分子内或分子之间的基团（包括极性、非极基团（包括极性、非极性和带电荷基团）相互性和带电荷基团）相互作用，可以进一步形成作用，可以进一步形成非常复杂的立体结构。非常复杂的立体结构。例如盘绕成螺旋形，折例如盘绕成螺旋形，折叠成片层状。有的以线叠成片层状。有的以线状存在，而有的则形成状存

17、在，而有的则形成球状等。球状等。2021/5/2236（3 3）生物分子的手性）生物分子的手性l构组成生物大分子的结构单元分子大多构组成生物大分子的结构单元分子大多数都是手性分子。数都是手性分子。例如，构成蛋白质的氨例如，构成蛋白质的氨基酸除了甘氨酸外都是基酸除了甘氨酸外都是 L L型，型，l 构成多糖的葡萄糖都是构成多糖的葡萄糖都是 D D型。型。甘油醛甘油醛2021/5/22375.生物化学的应用生物化学的应用(1)战胜生理疾病战胜生理疾病疾病的诊断与病理分析疾病的诊断与病理分析、新药物的开发设计、新药物的开发设计、各类保健品开发、基因疗法、各类保健品开发、基因疗法、器官克隆器官克隆等。等

18、。(2)农业丰产农业丰产转基因技术转基因技术进行育种、生物病虫害防止、利用进行育种、生物病虫害防止、利用代谢调控技术保证产品储存等、高级动植物品种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。的克隆技术。2021/5/2238(3)生物工程技术与产品生物工程技术与产品生物化学中酶、代谢调控等手段被广泛用于食生物化学中酶、代谢调控等手段被广泛用于食品加工、酿造、新材料、新能源的开发与研制等品加工、酿造、新材料、新能源的开发与研制等工业领域，同时应用生化技术进行工业污染的治工业领域，同时应用生化技术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理也以其成本低、效率高、无毒害等优

19、势越来越得到大家的重视。得到大家的重视。(4)其他其他如如DNA指纹技术指纹技术,控制生命过程为人类的健康控制生命过程为人类的健康与工农业生产服务。与工农业生产服务。(用之不慎后患无穷用之不慎后患无穷)2021/5/22396.6.生物化学中的关键技术生物化学中的关键技术电泳电泳（19231923）生物大分子的分离、分析生物大分子的分离、分析超离心超离心（19251925）蛋白质、细胞亚器官的分离；分子量的确定）蛋白质、细胞亚器官的分离；分子量的确定同位素标记同位素标记（19341934）物质代谢途径、生物大分子结构测定）物质代谢途径、生物大分子结构测定层析层析（1944 1944）生物大分子

20、的分离纯化生物大分子的分离纯化X-X-光衍射、光衍射、NMRNMR（核磁共振）核磁共振）：生物大分子结构测定生物大分子结构测定2021/5/224018971897年年 Buchner Buchner 发现酵母发现酵母细胞质细胞质能使糖能使糖发酵发酵19021902年年 Fischer Fischer 肽键理论肽键理论19261926年年 SumnerSumner结晶得到了结晶得到了脲酶脲酶,证明酶就是证明酶就是蛋白质蛋白质19351935年年 SchneiderSchneider将将同位素同位素应用于代谢的研究应用于代谢的研究 19441944年年 AveryAvery等人证明等人证明遗传信

21、息遗传信息在在核酸核酸上上 19531953年年 SangerSanger的胰岛素的胰岛素氨基酸序列测定氨基酸序列测定 Waston-ClickWaston-Click提出提出DNA DNA 双螺旋模型双螺旋模型 19581958年年 PerutzPerutz等解明等解明肌红蛋白肌红蛋白的的立体结构立体结构 19701970年年 Smith 发现了发现了DNADNA限制性内切酶限制性内切酶 19721972年年 DNADNA重组技术重组技术的建立的建立 19781978年年 DNADNA双脱氧测序法双脱氧测序法的成功的成功19901990年年 人类基因组计划人类基因组计划的实施的实施,2001

22、,2001年完成年完成,进入进入后基因组时代后基因组时代7.7.生物化学重大发展年代表生物化学重大发展年代表2021/5/22411.生物化学的概念生物化学的概念2.生物化学研究的对象和目的生物化学研究的对象和目的3.生命体的元素组成生命体的元素组成4.生物化学研究的主要内容生物化学研究的主要内容5.真核细胞和原核细胞的组成及特点真核细胞和原核细胞的组成及特点6.生物分子生物分子2021/5/2242人有了知识，就会具备各种分析能力，明辨是非的能力。所以我们要勤恳读书，广泛阅读，古人说“书中自有黄金屋。”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识，培养逻辑思维能力；通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平，培养文学情趣；通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。有许多书籍还能培养我们的道德情操，给我们巨大的精神力量，鼓舞我们前进。