《生物化学讲义总纲》课件.pptx

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1、生物化学讲义总纲生物化学讲义总纲 制作人：时间：2024年X月CONTENTS目录目录第第1 1章章 生物化学概述生物化学概述第第2 2章章 生物大分子的结构与功能生物大分子的结构与功能第第3 3章章 生物化学方法生物化学方法第第4 4章章 生物能量转化生物能量转化 01010101第第1章章 简简介介 生物化学的定义和生物化学的定义和研究对象研究对象生物化学是研究生物体内化学成分、化学反应及生物化学是研究生物体内化学成分、化学反应及其调节机制的一门基础科学，主要涉及生物大分其调节机制的一门基础科学，主要涉及生物大分子的结构、功能及其与生命现象之间的关系。子的结构、功能及其与生命现象之间的关系

2、。生物化学在生物科学中的作用生物化学在生物科学中的作用如生物大分子的组成、生命活动过程背后的化学反应等阐明生命现象阐明生命现象的物理、化学的物理、化学本质本质如基因工程、制药等推动生物技术、推动生物技术、医药、食品工医药、食品工业等的发展业等的发展了解机体中分子的作用，探索治疗疾病的方法等为生物医学研为生物医学研究提供基础知究提供基础知识识 蛋白质的结构和功蛋白质的结构和功蛋白质的结构和功蛋白质的结构和功能能能能蛋白质是生物体中重要的大分子，包括蛋白质是生物体中重要的大分子，包括蛋白质是生物体中重要的大分子，包括蛋白质是生物体中重要的大分子，包括20202020个氨基酸残基，形成折叠后的三维结

3、个氨基酸残基，形成折叠后的三维结个氨基酸残基，形成折叠后的三维结个氨基酸残基，形成折叠后的三维结构。蛋白质在生物体内有着重要的功能，如酶催化、信号传递、结构支撑等。构。蛋白质在生物体内有着重要的功能，如酶催化、信号传递、结构支撑等。构。蛋白质在生物体内有着重要的功能，如酶催化、信号传递、结构支撑等。构。蛋白质在生物体内有着重要的功能，如酶催化、信号传递、结构支撑等。分子生物学技术分子生物学技术分子生物学技术分子生物学技术PCRPCR技术技术克隆技术克隆技术基因测序技术基因测序技术质谱分析技术质谱分析技术质谱分析技术质谱分析技术质谱分析质谱分析蛋白质组学蛋白质组学代谢组学代谢组学光谱学方法光谱学

4、方法光谱学方法光谱学方法核磁共振核磁共振拉曼光谱拉曼光谱红外光谱红外光谱生物化学方法生物化学方法X X X X射线衍射法射线衍射法射线衍射法射线衍射法利用利用X X射线对生物分子进行衍射射线对生物分子进行衍射确定晶体结构确定晶体结构030102通过细胞呼吸和光合作用生成ATPATP的合成的合成 供能给细胞代谢反应、肌肉收缩等过程ATP的利用的利用生物能量转化的重生物能量转化的重要意义要意义生物能量转化是生物体维持生命的必须条件之一，生物能量转化是生物体维持生命的必须条件之一，同时也是物质的转化和能量的转移过程。这些过同时也是物质的转化和能量的转移过程。这些过程对于人类的生产、生活以及环境保护等

5、都有重程对于人类的生产、生活以及环境保护等都有重要的应用价值。要的应用价值。02020202第第2章章 蛋白蛋白质质的的结结构与功能构与功能 蛋白质结构的层次蛋白质结构的层次描述一级结构一级结构描述二级结构二级结构描述三级结构三级结构描述四级结构四级结构蛋白质的功能蛋白质的功能描述酶的功能酶的功能描述转运蛋白的功转运蛋白的功能能描述免疫球蛋白的免疫球蛋白的功能功能描述肌纤维蛋白的肌纤维蛋白的功能功能030102描述溶液沉淀法溶液沉淀法描述柱柱层层析法析法描述薄薄层层层层析法析法X-X-X-X-射线晶体学射线晶体学射线晶体学射线晶体学描述描述1 1描述描述2 2描述描述3 3核磁共振技术核磁共振

6、技术核磁共振技术核磁共振技术描述描述1 1描述描述2 2描述描述3 3质谱分析技术质谱分析技术质谱分析技术质谱分析技术描述描述1 1描述描述2 2描述描述3 3蛋白质的结构分析蛋白质的结构分析氨基酸序列测定氨基酸序列测定氨基酸序列测定氨基酸序列测定描述描述1 1描述描述2 2描述描述3 3酶的功能酶的功能酶的功能酶的功能这里是关于酶的功能的详细描述这里是关于酶的功能的详细描述这里是关于酶的功能的详细描述这里是关于酶的功能的详细描述 转运蛋白的功能转运蛋白的功能描述功能功能1 1描述功能功能2 2描述功能功能3 3 免疫球蛋白的功能免疫球蛋白的功能这里是关于免疫球蛋白的功能的详细描述这里是关于免

7、疫球蛋白的功能的详细描述030102描述功能功能1 1描述功能功能3描述功能功能2蛋白质结构的层次蛋白质结构的层次蛋白质结构的层次蛋白质结构的层次这里是关于蛋白质结构的层次的详细描述这里是关于蛋白质结构的层次的详细描述这里是关于蛋白质结构的层次的详细描述这里是关于蛋白质结构的层次的详细描述 03030303第第3章章 核酸的核酸的结结构与功能构与功能 核酸的组成核酸的组成糖、氮碱基、磷酸基核苷酸的组成核苷酸的组成和结构和结构碱基配对规则，双螺旋结构RNARNA和和DNADNA的组的组成和结构成和结构遗传信息的传递和调控核酸的生物学核酸的生物学功能功能 DNADNA的复制的复制原模板链和新合成链

8、半保留复制模半保留复制模型型DNA聚合酶的作用DNADNA的合成的合成启动子、转录因子和复制蛋白DNADNA复制的调复制的调控控 RNARNA的合成和加工的合成和加工RNA聚合酶的作用转录的过程转录的过程剪接酶的作用剪接的过程剪接的过程甲基化、脱氧核糖化和核酸酶的作用RNARNA的修饰和的修饰和稳定稳定 RNARNA的功能的功能编码蛋白质mRNAmRNA的功能的功能转移氨基酸tRNAtRNA的功能的功能构成核糖体rRNArRNA的功能的功能基因调控和免疫防御RNARNA干扰的功干扰的功能能RNARNARNARNA的结构的结构的结构的结构RNARNARNARNA是由核糖核苷酸单元组成的，具有单链

9、结构。它与是由核糖核苷酸单元组成的，具有单链结构。它与是由核糖核苷酸单元组成的，具有单链结构。它与是由核糖核苷酸单元组成的，具有单链结构。它与DNADNADNADNA的基本组成相同，但的基本组成相同，但的基本组成相同，但的基本组成相同，但是其糖的羟基上有一个氧原子。是其糖的羟基上有一个氧原子。是其糖的羟基上有一个氧原子。是其糖的羟基上有一个氧原子。DNADNA和和RNARNA的比较的比较糖的类型、双/单链结构、碱基种类主要区别主要区别DNA储存遗传信息、RNA传递和执行遗传信息生物学功能不生物学功能不同同RNA能与DNA和蛋白质相互作用，参与多种生物学过程相互作用相互作用 miRNAmiRNA

10、miRNAmiRNAmiRNAmiRNA由单链由单链RNARNA分子构成分子构成与靶与靶mRNAmRNA的非特异性区域配对的非特异性区域配对导致翻译抑制或导致翻译抑制或mRNAmRNA降解降解其他其他其他其他RNARNARNARNA干扰干扰干扰干扰piRNApiRNA、lncRNAlncRNA等等具体机制有所差异具体机制有所差异广泛参与基因调控和免疫防御等生物学过程广泛参与基因调控和免疫防御等生物学过程应用应用应用应用基因沉默、药物靶向等基因沉默、药物靶向等在生物医学研究和临床治疗等领域有广泛应用在生物医学研究和临床治疗等领域有广泛应用RNARNA干扰的调控机制干扰的调控机制siRNAsiRN

11、AsiRNAsiRNAsiRNAsiRNA由双链由双链RNARNA分子构成分子构成与靶与靶mRNAmRNA的特定序列互补配对的特定序列互补配对导致导致mRNAmRNA降解或翻译抑制降解或翻译抑制030102每个DNA分子有一个原模板链和一个新合成链半保留复制模型半保留复制模型分离、引导、合成、连接DNA的复制关的复制关键键步步骤骤DNA聚合酶在5-3方向上合成新链DNA的合成的合成RNARNA聚合酶的作用聚合酶的作用RNARNA聚合酶在聚合酶在DNADNA模板上的模板上的33端后向端后向55端方向移动，端方向移动，同步合成同步合成mRNAmRNA链（链（5-35-3方向），以成对的碱方向），以

12、成对的碱基配对为模板按照基配对为模板按照A A、C C、G G、U U的顺序加入新合成的顺序加入新合成的核苷酸链中。的核苷酸链中。04040404第第4章章 碳水化合物的碳水化合物的结结构与构与功能功能 碳水化合物的分类碳水化合物的分类碳水化合物的分类碳水化合物的分类碳水化合物是生物体内重要的有机物质，按结构可以分为单糖、双糖、多糖。碳水化合物是生物体内重要的有机物质，按结构可以分为单糖、双糖、多糖。碳水化合物是生物体内重要的有机物质，按结构可以分为单糖、双糖、多糖。碳水化合物是生物体内重要的有机物质，按结构可以分为单糖、双糖、多糖。单糖是最基本的碳水化合物单元，比如葡萄糖、果糖等。双糖是两个

13、单糖分子单糖是最基本的碳水化合物单元，比如葡萄糖、果糖等。双糖是两个单糖分子单糖是最基本的碳水化合物单元，比如葡萄糖、果糖等。双糖是两个单糖分子单糖是最基本的碳水化合物单元，比如葡萄糖、果糖等。双糖是两个单糖分子通过酯键连接而成，比如蔗糖、乳糖等。多糖是多个单糖分子通过糖苷键连接通过酯键连接而成，比如蔗糖、乳糖等。多糖是多个单糖分子通过糖苷键连接通过酯键连接而成，比如蔗糖、乳糖等。多糖是多个单糖分子通过糖苷键连接通过酯键连接而成，比如蔗糖、乳糖等。多糖是多个单糖分子通过糖苷键连接而成，比如淀粉、纤维素等。果糖和葡萄糖虽然有着相近的分子式，但是结构而成，比如淀粉、纤维素等。果糖和葡萄糖虽然有着相

14、近的分子式，但是结构而成，比如淀粉、纤维素等。果糖和葡萄糖虽然有着相近的分子式，但是结构而成，比如淀粉、纤维素等。果糖和葡萄糖虽然有着相近的分子式，但是结构迥异，不同的结构决定了它们在人体中的代谢方式不同。迥异，不同的结构决定了它们在人体中的代谢方式不同。迥异，不同的结构决定了它们在人体中的代谢方式不同。迥异，不同的结构决定了它们在人体中的代谢方式不同。糖原的合成和分解糖原的合成和分解从乳酸、丙酮酸、氨基酸等转化而来糖原的合成糖原的合成通过糖原磷酸酶水解为葡萄糖糖原的分解糖原的分解通过激素调节完成糖原合成与分糖原合成与分解的调节解的调节 糖蛋白的结构和功能糖蛋白的结构和功能糖基化指糖分子与蛋白

15、质分子之间的化学结合糖基化的定义糖基化的定义和种类和种类糖蛋白是由蛋白质和糖分子共同组成的复合物糖蛋白的结构糖蛋白的结构糖蛋白在细胞识别、信号转导、细胞黏附等方面发挥着重要作用糖蛋白的功能糖蛋白的功能如糖尿病、癌症等糖蛋白和疾病糖蛋白和疾病气相色谱法气相色谱法气相色谱法气相色谱法气相色谱法是一种分离和鉴定糖类的方法。将样品溶于挥发性液体中，通过气气相色谱法是一种分离和鉴定糖类的方法。将样品溶于挥发性液体中，通过气气相色谱法是一种分离和鉴定糖类的方法。将样品溶于挥发性液体中，通过气气相色谱法是一种分离和鉴定糖类的方法。将样品溶于挥发性液体中，通过气相色谱柱的分离作用，分离出各种糖类，然后经过检测

16、器检测，可以得到糖类相色谱柱的分离作用，分离出各种糖类，然后经过检测器检测，可以得到糖类相色谱柱的分离作用，分离出各种糖类，然后经过检测器检测，可以得到糖类相色谱柱的分离作用，分离出各种糖类，然后经过检测器检测，可以得到糖类的含量和种类。的含量和种类。的含量和种类。的含量和种类。质谱分析法质谱分析法质谱分析法质谱分析法原理：通过质谱检测分析样品中的糖类原理：通过质谱检测分析样品中的糖类优点：高灵敏度、高准确性优点：高灵敏度、高准确性缺点：设备和技术较为复杂缺点：设备和技术较为复杂糖酶联免疫吸附测定法糖酶联免疫吸附测定法糖酶联免疫吸附测定法糖酶联免疫吸附测定法原理：利用特异性糖类酶结合糖分子检测

17、糖类含量原理：利用特异性糖类酶结合糖分子检测糖类含量优点：操作简便、准确度高、重现性好优点：操作简便、准确度高、重现性好缺点：受样品干扰较大缺点：受样品干扰较大糖类分离鉴定的意义糖类分离鉴定的意义糖类分离鉴定的意义糖类分离鉴定的意义能够鉴别不同种类的糖类能够鉴别不同种类的糖类为糖类的生物功能研究提供了技术支持为糖类的生物功能研究提供了技术支持为生物体内糖代谢的调控提供了重要依据为生物体内糖代谢的调控提供了重要依据液相色谱法、质谱分析法和糖酶联免疫吸附测定液相色谱法、质谱分析法和糖酶联免疫吸附测定法法液相色谱法液相色谱法液相色谱法液相色谱法原理：采用液相色谱柱将糖类分离原理：采用液相色谱柱将糖类

18、分离优点：高分辨率、高敏感度优点：高分辨率、高敏感度缺点：分离时间较长、操作复杂缺点：分离时间较长、操作复杂030102肝脏是糖原的主要合成和分解场所，同时也是血糖水平的调节中枢肝脏糖原的合成和分解肝脏糖原的合成和分解糖酵解是一种产生ATP的过程，而糖异生则是利用非糖类物质来合成葡萄糖的过程糖酵解和糖异生糖酵解和糖异生胰岛素是体内的主要降血糖激素，糖尿病是胰岛素分泌或作用异常导致的疾病胰胰岛岛素和糖尿病素和糖尿病总结总结碳水化合物是生物体内重要的有机物质，参与了碳水化合物是生物体内重要的有机物质，参与了多种生物学过程，其结构和代谢具有重要的生物多种生物学过程，其结构和代谢具有重要的生物学意义。

19、糖蛋白与疾病的关系密切，糖类分离鉴学意义。糖蛋白与疾病的关系密切，糖类分离鉴定技术的发展推动了糖类的生物功能研究。定技术的发展推动了糖类的生物功能研究。05050505第第5章章 脂脂质质的的结结构与功能构与功能 脂质的分类和结构脂质的分类和结构包括三酰甘油、磷酸甘油酰、棕榈酸酰、硬脂酸酰等中性脂质中性脂质包括磷脂酰胆碱、磷脂酰肌醇、磷脂酰乙醇胺等磷脂磷脂包括单糖脂、黄酮糖脂、甾糖脂等糖脂糖脂一种非极性固醇化合物，广泛存在于动物细胞膜中胆固醇胆固醇脂质的生物学功能脂质的生物学功能脂质是细胞膜的主要组成成分，参与细胞的物质运输和信号传递等功能细胞膜的组成细胞膜的组成和功能和功能脂质可以形成细胞膜

20、屏障，稳定细胞内外环境和离子浓度平衡维持细胞内外维持细胞内外环境稳定环境稳定脂质在身体中可以储存大量的能量，供给人体生理活动和代谢需要能量储存和供能量储存和供应应脂质可以作为激素的前身物质，参与体内激素的合成和代谢过程激素合成激素合成030102胰脂肪酶和胆盐参与脂肪的消化和吸收脂肪吸收和消化脂肪吸收和消化胆固醇是心血管疾病的重要危险因素，膳食控制和药物干预可以降低血脂水平高胆固醇和心血管疾病高胆固醇和心血管疾病脂肪合成受胰岛素和葡萄糖影响，脂肪分解受胃素和肾上腺素影响脂肪合成和分解脂肪合成和分解气相色谱法气相色谱法气相色谱法气相色谱法分离效率高，灵敏度高分离效率高，灵敏度高适用于脂质组分的分

21、离和定量适用于脂质组分的分离和定量液相色谱法液相色谱法液相色谱法液相色谱法分离效率高，分离速度快分离效率高，分离速度快适用于脂质的结构分析和组分分离适用于脂质的结构分析和组分分离质谱分析法质谱分析法质谱分析法质谱分析法分析灵敏度高，分辨率高分析灵敏度高，分辨率高适用于脂质的结构和组分分析适用于脂质的结构和组分分析脂质分析技术脂质分析技术超临界流体色谱法超临界流体色谱法超临界流体色谱法超临界流体色谱法使用超临界流体作为流动相使用超临界流体作为流动相分离效率高，分离速度快分离效率高，分离速度快适用于脂质的结构分析适用于脂质的结构分析总结总结本章介绍了脂质的分类和结构、生物学功能、代本章介绍了脂质的

22、分类和结构、生物学功能、代谢与疾病、分析技术等方面的知识。脂质在人体谢与疾病、分析技术等方面的知识。脂质在人体代谢中发挥重要作用，同时也与多种疾病有关。代谢中发挥重要作用，同时也与多种疾病有关。了解脂质的相关知识，可以有助于我们更好地预了解脂质的相关知识，可以有助于我们更好地预防和治疗相关疾病。防和治疗相关疾病。脂质图谱分析脂质图谱分析脂质图谱分析脂质图谱分析脂质图谱是一种通过质谱技术对脂质的结构和组分进行分析的方法。通过脂质脂质图谱是一种通过质谱技术对脂质的结构和组分进行分析的方法。通过脂质脂质图谱是一种通过质谱技术对脂质的结构和组分进行分析的方法。通过脂质脂质图谱是一种通过质谱技术对脂质的

23、结构和组分进行分析的方法。通过脂质图谱，可以快速、准确地了解脂质的组成和结构。同时，脂质图谱还可以用于图谱，可以快速、准确地了解脂质的组成和结构。同时，脂质图谱还可以用于图谱，可以快速、准确地了解脂质的组成和结构。同时，脂质图谱还可以用于图谱，可以快速、准确地了解脂质的组成和结构。同时，脂质图谱还可以用于研究脂质代谢和相关疾病的机制，具有广泛的应用前景。研究脂质代谢和相关疾病的机制，具有广泛的应用前景。研究脂质代谢和相关疾病的机制，具有广泛的应用前景。研究脂质代谢和相关疾病的机制，具有广泛的应用前景。脂质的生理和病理作用脂质的生理和病理作用参与细胞膜组成和功能、维持细胞内外环境稳定、能量储存和

24、供应、激素合成等生理作用生理作用脂质代谢紊乱和心血管疾病、肥胖症和代谢综合征、脂肪肝和胆结石等病理作用病理作用膳食控制和药物干预、定期体检和预防性检查等治疗和预防治疗和预防 脂质和人体健康脂质和人体健康脂质和人体健康脂质和人体健康脂质不仅是人体必需的营养物质，同时也是许多疾病的危险因素。如何科学地脂质不仅是人体必需的营养物质，同时也是许多疾病的危险因素。如何科学地脂质不仅是人体必需的营养物质，同时也是许多疾病的危险因素。如何科学地脂质不仅是人体必需的营养物质，同时也是许多疾病的危险因素。如何科学地控制脂质的摄入和代谢，可以有助于维护人体的健康和预防相关疾病的发生。控制脂质的摄入和代谢，可以有助

25、于维护人体的健康和预防相关疾病的发生。控制脂质的摄入和代谢，可以有助于维护人体的健康和预防相关疾病的发生。控制脂质的摄入和代谢，可以有助于维护人体的健康和预防相关疾病的发生。06060606第第6章章 总结总结 生物化学的应用生物化学的应用药物研发、生物诊断、基因工程等领域生物化学在医生物化学在医学上的应用学上的应用肥料、农药、转基因作物等领域生物化学在农生物化学在农业上的应用业上的应用生态修复、垃圾处理、废水处理等领域生物化学在环生物化学在环境保护上的应境保护上的应用用生物燃料、生物降解、生物制氢等领域生物化学在能生物化学在能源利用上的应源利用上的应用用生物化学学科的未来发展生物化学学科的未

26、来发展新药研发、生物制造、生物安全等领域生物化学学科生物化学学科的前景的前景蛋白质结构、基因表达调控、代谢网络等领域生物化学领域生物化学领域的热点和难点的热点和难点单细胞技术、大数据分析、人工智能等领域生物化学研究生物化学研究手段和技术的手段和技术的发展方向发展方向国际合作、产学研合作、跨学科合作等领域生物化学学科生物化学学科的国际交流与的国际交流与合作合作030102研究生物分子结构、功能及相互作用分子生物学分子生物学研究基因结构、组织、表达和调控基因基因组组学学研究生物代谢途径、代谢产物和代谢调控代代谢谢学学生物化学在医学上生物化学在医学上生物化学在医学上生物化学在医学上的应用的应用的应用

27、的应用生物化学在医学领域中具有广泛应用。药物研发是其中最重要的应用之一，研生物化学在医学领域中具有广泛应用。药物研发是其中最重要的应用之一，研生物化学在医学领域中具有广泛应用。药物研发是其中最重要的应用之一，研生物化学在医学领域中具有广泛应用。药物研发是其中最重要的应用之一，研究人员通过对生物大分子的结构和功能的了解，设计和合成出了许多新型药物。究人员通过对生物大分子的结构和功能的了解，设计和合成出了许多新型药物。究人员通过对生物大分子的结构和功能的了解，设计和合成出了许多新型药物。究人员通过对生物大分子的结构和功能的了解，设计和合成出了许多新型药物。此外，生物化学还可以应用于生物诊断、基因工

28、程等领域。此外，生物化学还可以应用于生物诊断、基因工程等领域。此外，生物化学还可以应用于生物诊断、基因工程等领域。此外，生物化学还可以应用于生物诊断、基因工程等领域。生物化学研究的历生物化学研究的历史史生物化学作为一门学科，其研究历史可以追溯到生物化学作为一门学科，其研究历史可以追溯到十九世纪末期。当时，人们已经开始探究生物分十九世纪末期。当时，人们已经开始探究生物分子的组成和性质，但是由于研究手段和技术的限子的组成和性质，但是由于研究手段和技术的限制，生物化学发展缓慢。随着现代生物学和化学制，生物化学发展缓慢。随着现代生物学和化学的发展，生物化学的研究手段和技术得到了极大的发展，生物化学的研

29、究手段和技术得到了极大的发展，从而推动了生物化学的发展。的发展，从而推动了生物化学的发展。功能功能功能功能核酸是遗传物质，储存和传递遗传信息核酸是遗传物质，储存和传递遗传信息蛋白质具有多种功能，如酶催化、结构支撑等蛋白质具有多种功能，如酶催化、结构支撑等合成合成合成合成核酸由核酸由DNADNA复制和复制和RNARNA转录合成转录合成蛋白质由核糖体翻译合成蛋白质由核糖体翻译合成分解分解分解分解核酸由核酸酶水解分解核酸由核酸酶水解分解蛋白质由蛋白酶水解分解蛋白质由蛋白酶水解分解核酸和蛋白质的比较核酸和蛋白质的比较结构结构结构结构核酸具有双螺旋结构，由核苷酸单元组成核酸具有双螺旋结构，由核苷酸单元组成蛋白质具有多种结构，由氨基酸单元组成蛋白质具有多种结构，由氨基酸单元组成生物化学在环保中的应用生物化学在环保中的应用利用生物化学的原理和技术修复环境污染生态修复生态修复利用生物化学的原理和技术处理生活垃圾和工业垃圾垃圾处理垃圾处理利用生物化学的原理和技术处理生活污水和工业废水废水处理废水处理利用生物化学的原理和技术改良或培育土壤土壤改良土壤改良 谢谢观看！