生物化学基础讲义省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

生物化学基础李绍军第1页生命物质基础生命物质基础n n1、生物体元素和分子组成、生物体元素和分子组成n n2、生物大分子结构与功效、生物大分子结构与功效第2页n n 组成生物体元素组成生物体元素有有2030种，其中种，其中C、H、O、N、P、S、Ca 7 种元素约占生种元素约占生物体物体99.3%。1、生物体元素和分子组成、生物体元素和分子组成第3页 不一样生物体，不一样生物体，其分子组成大致相其分子组成大致相同，都是由蛋白质、同，都是由蛋白质、核酸、脂类、糖、核酸、脂类、糖、无机盐和水组成，无机盐和水组成，其中水百分比最大。其中水百分比最大。第4页 水母水母水母水母 95%99%95%99%；昆虫昆虫昆虫昆虫 46%92%46%92%；植物植物植物植物 60%85%60%85%；人体人体人体人体 65%72%;65%72%;生命诞生于原始海生命诞生于原始海洋中，水是生物体主洋中，水是生物体主要组成成份：要组成成份：除水之外，组成生物体干物质中，有机物质占除水之外，组成生物体干物质中，有机物质占95%以上，无机物不足以上，无机物不足5%，所以有时将生物体也，所以有时将生物体也称为有机体。称为有机体。组成生物体有机物种类热很多，但含量高且主组成生物体有机物种类热很多，但含量高且主要是要是蛋白质、核酸、脂类、糖类蛋白质、核酸、脂类、糖类四类物质四类物质。第5页 在组成生命元素中，碳元素含有尤在组成生命元素中，碳元素含有尤其主要作用。其主要作用。第6页n n 碳原子之间能够单键、双键或三键相碳原子之间能够单键、双键或三键相结合，形成不一样长度链状、分支状或环状结合，形成不一样长度链状、分支状或环状结构结构碳骨架碳骨架。现已发觉。现已发觉200多万种有机化合多万种有机化合物都是不一样碳骨架衍生物。物都是不一样碳骨架衍生物。第7页 蛋白质、核酸、多糖和脂类是组成蛋白质、核酸、多糖和脂类是组成生物体最主要生物体最主要生物大分子生物大分子。生物大分子是由。生物大分子是由单体单体(monomer)聚合成多聚体聚合成多聚体(polymer)。第8页2、糖类化合物、糖类化合物 糖是自然界存在一大类含有广谱化学结糖是自然界存在一大类含有广谱化学结构和生物功效有机化合物。主要是由绿色植构和生物功效有机化合物。主要是由绿色植物物光合作用光合作用形成。主要是由形成。主要是由C C、H H、O O三种元三种元素组成，分子通式可写为素组成，分子通式可写为 C Cn n(H(H2 2O)O)n n，习惯称，习惯称为碳水化合物（为碳水化合物（CarbhydrateCarbhydrate）。）。葡萄糖葡萄糖 C C6 6H H1212O O6 6；蔗糖蔗糖 C C1212H H2222O O1111；乙酸乙酸 C C2 2H H4 4O O2 2第9页 糖类是植物体内非常主要一类物质，糖类是植物体内非常主要一类物质，其主要功效是：其主要功效是：(1)(1)是生物体内能量贮存物质，经过生是生物体内能量贮存物质，经过生物氧化释放能量。物氧化释放能量。(2)(2)是合成其它主要生命物质原料。是合成其它主要生命物质原料。(3)(3)同时也是植物体结构物质（如纤维同时也是植物体结构物质（如纤维素、半纤维素、果胶等）。素、半纤维素、果胶等）。第10页糖糖类类物物质质单糖单糖：37碳糖。其中以己糖（葡萄糖、果糖）碳糖。其中以己糖（葡萄糖、果糖）和戊糖（核糖、脱氧核糖）最为主要和戊糖（核糖、脱氧核糖）最为主要。寡糖：寡糖：由由26单糖连结而成，常见是蔗糖单糖连结而成，常见是蔗糖 葡萄糖葡萄糖-果糖果糖；麦芽糖麦芽糖葡萄糖葡萄糖-葡萄糖葡萄糖；多糖多糖：由多个单糖失水缩合而成，其中最主要是由多个单糖失水缩合而成，其中最主要是 淀粉淀粉和和纤维素纤维素。淀粉（淀粉（starch）分直链淀粉分直链淀粉 和支链淀粉两种：和支链淀粉两种：第11页单糖单糖:分子式相同而结构式不一样两种有机化合物称为分子式相同而结构式不一样两种有机化合物称为同分异构体同分异构体第12页二糖：二糖：麦芽糖：麦芽糖：由两分子葡萄糖单体脱水缩合形成由两分子葡萄糖单体脱水缩合形成蔗糖：蔗糖：由一分子葡萄糖和一分子果糖缩合形成由一分子葡萄糖和一分子果糖缩合形成乳糖：乳糖：由一分子葡萄糖和一分子半乳糖缩合而成由一分子葡萄糖和一分子半乳糖缩合而成第13页多糖多糖：淀粉淀粉淀粉淀粉第14页第15页3、蛋白质、蛋白质 蛋白质是决定生物体结构和功效主要蛋白质是决定生物体结构和功效主要成份。蛋白质基本组成单位是成份。蛋白质基本组成单位是氨基酸氨基酸，蛋白，蛋白质就是由多个氨基酸单体连结而成多聚体。质就是由多个氨基酸单体连结而成多聚体。人体有成千上万种蛋白质，每一个蛋人体有成千上万种蛋白质，每一个蛋白质都有特定三维空间结构和生物学功效。白质都有特定三维空间结构和生物学功效。第16页3.1 蛋白质生物学功效：蛋白质生物学功效：1、蛋白质是生物体主要组分、蛋白质是生物体主要组分 2、生物催化剂、生物催化剂-酶作用酶作用 3、生物膜功效、生物膜功效 4、免疫作用、免疫作用 5、运载工具、运载工具 6、遗传信息传递与表示、遗传信息传递与表示 7、调整新陈代谢（激素）、调整新陈代谢（激素）第17页 3.2 蛋白质组成单位蛋白质组成单位氨基酸：氨基酸：n n 天然氨基酸有天然氨基酸有20种。其分子结构种。其分子结构通式通式如图。如图。n n R基团基团不一样，不一样，组成氨基酸就不一样。组成氨基酸就不一样。第18页20种氨基酸：种氨基酸：甘氨酸甘氨酸甘氨酸甘氨酸(GlyGlyGlyGly)、丙氨酸丙氨酸丙氨酸丙氨酸(AlaAlaAlaAla)、缬氨酸缬氨酸缬氨酸缬氨酸(Val)(Val)、亮氨酸亮氨酸亮氨酸亮氨酸(Leu)(Leu)、异亮氨酸异亮氨酸异亮氨酸异亮氨酸(Ile)(Ile)、甲硫氨酸甲硫氨酸甲硫氨酸甲硫氨酸(Met)(Met)、苯丙氨酸苯丙氨酸苯丙氨酸苯丙氨酸(Phe)(Phe)、色氨酸色氨酸色氨酸色氨酸(Trp)(Trp)、脯氨酸脯氨酸脯氨酸脯氨酸(Pro)(Pro)、丝氨酸丝氨酸丝氨酸丝氨酸(Ser)(Ser)、苏氨酸苏氨酸苏氨酸苏氨酸(Thr)(Thr)、半胱氨酸半胱氨酸半胱氨酸半胱氨酸(Cys)(Cys)、酪氨酸酪氨酸酪氨酸酪氨酸(Tyr)(Tyr)、天冬氨酸天冬氨酸天冬氨酸天冬氨酸(Asp)(Asp)、谷氨酸谷氨酸谷氨酸谷氨酸(Glu)(Glu)、天冬酰胺天冬酰胺天冬酰胺天冬酰胺(Asn)(Asn)、谷氨酰胺谷氨酰胺谷氨酰胺谷氨酰胺GlnGln、赖氨酸赖氨酸赖氨酸赖氨酸(Lys)(Lys)、精氨酸精氨酸精氨酸精氨酸(Arg)(Arg)、组氨酸组氨酸组氨酸组氨酸(His)(His)第19页n n 20种氨基酸中有种氨基酸中有8种种人体不能合成，人体不能合成，必须从外界摄取，称为必须从外界摄取，称为必需氨基酸。必需氨基酸。n n 8种必需氨基酸为：种必需氨基酸为：n n 苏氨酸、苏氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、n n 苯丙氨酸、色氨酸、赖氨酸、蛋氨酸苯丙氨酸、色氨酸、赖氨酸、蛋氨酸 第20页 3.3 蛋白质结构蛋白质结构 蛋白质蛋白质多肽链：多肽链：蛋白质是由多个氨基酸经过肽键连蛋白质是由多个氨基酸经过肽键连结而成长链大分子结而成长链大分子多肽链。多肽链。蛋白质结构可分为一级结构和空间蛋白质结构可分为一级结构和空间结构（二结构（二 四级结构）。四级结构）。第21页 蛋白质一级结构：蛋白质一级结构：氨基酸组成、连键、数量和排列次序。氨基酸组成、连键、数量和排列次序。第22页第23页 蛋白质二级结构：螺螺旋旋结结构构第24页 折叠结构折叠结构第25页 蛋白质三、四级结构：蛋白质三、四级结构：亚基亚基第26页蛋白质各级结构示意图蛋白质各级结构示意图第27页 蛋白质结构与功效关系蛋白质三维空间结构（构象）和形态对于蛋白蛋白质三维空间结构（构象）和形态对于蛋白质功效起决定性作用。蛋白质变性（构象发生改变）质功效起决定性作用。蛋白质变性（构象发生改变）使得其特定功效便马上丧失。使得其特定功效便马上丧失。第28页 4、核、核 酸酸 核酸是生物体内最主要生物大分子，任何核酸是生物体内最主要生物大分子，任何生物体，甚至无细胞结构病毒和噬菌体都生物体，甚至无细胞结构病毒和噬菌体都无一例外地含有核酸。核酸在生物个体发无一例外地含有核酸。核酸在生物个体发育、生长繁殖、遗传变异等生命过程中起育、生长繁殖、遗传变异等生命过程中起着极为主要作用。着极为主要作用。第29页 依据核酸化学组成和生物学功效，将核酸依据核酸化学组成和生物学功效，将核酸分为两类：分为两类：核糖核酸核糖核酸（ribonucleic acid RNA）脱氧核糖核酸脱氧核糖核酸（deoxyribonucleic acid DNA）DNA：遗传信息贮存者，控制生物遗传性状；遗传信息贮存者，控制生物遗传性状；遗传信息贮存者，控制生物遗传性状；遗传信息贮存者，控制生物遗传性状；RNA：遗传信息传递者，遗传信息传递者，遗传信息传递者，遗传信息传递者，DNADNARNA RNA 蛋白质；蛋白质；蛋白质；蛋白质；蛋白质蛋白质蛋白质蛋白质：遗传信息表示者，表现生物形态特征：遗传信息表示者，表现生物形态特征：遗传信息表示者，表现生物形态特征：遗传信息表示者，表现生物形态特征 和代谢类型和代谢类型和代谢类型和代谢类型遗传性状；遗传性状；遗传性状；遗传性状；第30页 4.1 核酸化学组成核酸化学组成 核酸核酸是许多是许多核苷酸核苷酸聚合而成生物大分子，聚合而成生物大分子，故也称为多聚核苷酸故也称为多聚核苷酸(polynucleotide)。核苷。核苷酸又可分解为酸又可分解为磷酸磷酸、戊糖戊糖和和碱基碱基：核酸核酸 n核苷酸核苷酸 n核苷核苷+n磷酸磷酸 n碱基碱基 n戊糖戊糖 嘌呤，嘧啶嘌呤，嘧啶嘌呤，嘧啶嘌呤，嘧啶 核糖，脱氧核糖核糖，脱氧核糖核糖，脱氧核糖核糖，脱氧核糖第31页 DNA：脱氧核糖脱氧核糖 磷酸磷酸 A、G、C、T RNA：核核 糖糖 磷酸磷酸 A、G、C、U嘌呤嘌呤鸟鸟嘌呤嘌呤腺嘌呤腺嘌呤第32页嘧啶嘧啶胞胞嘧啶嘧啶胸腺嘧啶胸腺嘧啶尿尿嘧啶嘧啶第33页 核苷核苷酸核苷酸第34页 4.2 核酸一级结构核酸一级结构 核酸是是由许多核苷酸经过核酸是是由许多核苷酸经过3，5磷磷酸二酯键酸二酯键连结而成长链生物大分子（多聚核连结而成长链生物大分子（多聚核苷酸链）。苷酸链）。一级结构中主要是核苷酸组成（数量）一级结构中主要是核苷酸组成（数量）和其排列次序（碱基序列）。不一样和其排列次序（碱基序列）。不一样DNA有有不一样碱基组成和排列次序，这是组成不一样碱基组成和排列次序，这是组成DNA作为遗传物质关键原因。作为遗传物质关键原因。第35页第36页DNA二级结构二级结构双螺旋结构模型双螺旋结构模型第37页DNA两条链间碱基形成氢键时有严格配对规两条链间碱基形成氢键时有严格配对规律律碱基互补：碱基互补：A=T；G 三三三三 C；第38页第39页 依据依据碱基互补标碱基互补标准准，当一条，当一条DNADNA链碱链碱基次序确定之后，就基次序确定之后，就能够推知另一条链能够推知另一条链（互补链）碱基次序。（互补链）碱基次序。碱基互补标准含有主碱基互补标准含有主要生物学意义，要生物学意义，DNADNA复制、复制、RNARNA转录、反转录、反转录蛋白质生物合成转录蛋白质生物合成等分子基础都是碱基等分子基础都是碱基互补。互补。第40页 RNA结构与功效：结构与功效：n n mRNA 信使信使RNAn n r RNA 核糖体核糖体RNAn n t RNA 转运转运RNA第41页mRNA（messenger RNA）单链线状分子。单链线状分子。mRNA是蛋白质生物是蛋白质生物合成模板合成模板，它携带着从，它携带着从DNA分子中抄录而来指分子中抄录而来指令多肽链中令多肽链中Aa排列次序信息，是遗传信息传递排列次序信息，是遗传信息传递者，故称之为信使者，故称之为信使RNA。n n 每一个蛋白质都是由一个特定每一个蛋白质都是由一个特定mRNAmRNA编码，编码，故细胞内故细胞内mRNAmRNA种类很多，但每一个种类很多，但每一个mRNAmRNA数量却数量却极少。极少。第42页rRNA（ribosomal RNA）n n 呈单链存在，单链本身回折时按呈单链存在，单链本身回折时按A-T，G-C base配对标准形成部分螺旋区（或配对标准形成部分螺旋区（或“发夹发夹”结构）。结构）。n n rRNA是核糖体主要组分是核糖体主要组分。核糖体中。核糖体中有有60%是是rRNA，其余，其余40%是蛋白质。所是蛋白质。所以以rRNA生物学功效就是经过参加核糖体组生物学功效就是经过参加核糖体组成为成为蛋白质生物合成提供场所蛋白质生物合成提供场所。第43页tRNA（trassfer RNA）tRNAtRNA二级结构二级结构呈三叶草形；呈三叶草形；tRNAtRNA功效是在蛋功效是在蛋白质生物合成中白质生物合成中起转运起转运AaAa作用作用。第44页第45页第46页 4、脂类化合物、脂类化合物 脂类分子含脂类分子含C、H、O三种元素，是一三种元素，是一类非极性化合物，不溶于水。类非极性化合物，不溶于水。脂类物质可分为：脂类物质可分为：中性脂肪、磷脂、胆固醇类三类中性脂肪、磷脂、胆固醇类三类第47页 脂肪：脂肪：中性脂肪是由中性脂肪是由甘油甘油和和脂肪酸脂肪酸结合结合而成脂类，对动物称脂肪，对植物称油。而成脂类，对动物称脂肪，对植物称油。甘甘油油脂脂 肪肪 酸酸 1脂脂 肪肪 酸酸 2脂脂 肪肪 酸酸 3 脂肪也称甘油三酯，脂肪也称甘油三酯，是生物体内主要能量贮是生物体内主要能量贮藏物质。藏物质。第48页第49页第50页 磷脂磷脂：由由由由甘油、脂肪酸、磷酸甘油、脂肪酸、磷酸甘油、脂肪酸、磷酸甘油、脂肪酸、磷酸和和和和含氮有机碱含氮有机碱含氮有机碱含氮有机碱组成，含有极性（亲水）组成，含有极性（亲水）组成，含有极性（亲水）组成，含有极性（亲水）“头部头部头部头部”和非极性（疏和非极性（疏和非极性（疏和非极性（疏水）水）水）水）“尾部尾部尾部尾部”。含含氮氮有有机机碱碱磷磷酸酸甘油脂脂 肪肪 酸酸 1脂脂 肪肪 酸酸 2亲水头部亲水头部疏水尾部疏水尾部磷脂是组成磷脂是组成生物膜主要生物膜主要组分组分第51页磷脂磷脂第52页胆固醇胆固醇第53页