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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢。本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢,生 物 化 学,生命科学学院,Biochemistry,第1页,生物化学概念及研究内容,生物化学发展历史,生物化学与相关学科关系,生物分子概述,第一章 绪 论,第2页,一、生物化学概念及研究内容,我们所处于地球生长着无数生物，包含病毒、类病毒、菌、藻等微生物及各种动物、植物。,生命有机体特征？,第3页,化学成份复杂但条理性很强:,生物用少数几个生物元素(C、H、O、N、S、P)组成很各种生物小分子，如氨基酸、核苷酸、单糖等;再由生物小分子组成复杂生物大分子（合称生物分子）,atoms molecules biopolymers organelles cells tissues organs organ systems individuals populations the biosphere,能从环境中吸收、转化和利用能量（新陈代谢）,能自我繁殖,生命有机体,特征,第4页,生物化学是说明,生物分子,是怎样相互作用而形成复杂而高效生命现象科学。,生物化学是一门利用化学原理和方法硕士命现象本质，揭示生命奥秘科学。,简单地说生物化学就是生命化学。,生物化学概念,第5页,研究组成生物体分子基础,生物分子,化学组成、结构、性质和功效。,研究,生物分子,在生命活动中改变规律（物质代谢、能量代谢）,生物化学研究内容,第6页,二、生物化学发展历史,最早自然科学就是数、理、化、天、地、生。生就是生物学，研究是一些力所能及形态观察、分类等。,伴随各学科发展，学科间在理论知识和技术上相互渗透，尤其是化学、物理学渗透，到18世纪一些从事化学研究科学家如拉瓦锡、舍勒等人和一些药剂师转向生物领域，生物学逐步分离成生理化学（生物化学萌芽）、遗传学、细胞学。,1877年，德国医生霍佩-赛勒,Ernst Felix Hoppe-Seyler,首次提出“,Biochemistry,”一词，并使之成为一门独立学科。,生物化学发展概括起来经历了3个阶段：,第7页,Year,Proteins were thought to,carry genetic information,Miescher discovered DNA,Interweaving of the,historical traditions,of biochemistry,cell biology,and genetics.,静态,动态,机能,第8页,静态生物化学阶段：,萌芽时期(18世纪下半叶-20世纪初）,这一时期生物化学主要依附于有机化学，研究不深入，只是对,生物体物质组成、性质、含量,有所了解（比如从生物体中分离到,甘油、柠檬酸、苹果酸、乳酸、尿酸、酒石酸等）,。,动态生物化学阶段,：,奠基时期(20世纪初-1950年),因为分析判定技术进步，尤其是放射性同位素示踪技术应用，生物化学进入深入发展时期。,科学家对生物,物质代谢,进行了广泛深入研究，基本说明:,（1）酶化学本质,（2）与能量代谢相关物质代谢路径,第9页,机能生物化学阶段：,大发展时期（1950-）,科学家对生物研究已从整体水平逐步深入到细胞、亚细胞,、,分子水平。伴随试验伎俩、技术（电镜、超离心、色谱、电泳等）不停改进，使得对,生物大分子结构及功效,研究也愈加深入。,50年代以后生物化学迅猛发展，每年诺贝尔生理学/医学奖和化学奖大部分奖项都是与生物化学领域相关。,美国、法国、德国、英国在近代生物化学发展史贡献突出。,在21世纪，生物化学将在分子、细胞等水平上利用多学科伎俩交叉渗透，对核酸、蛋白质和基因组、核糖体、生物膜等大分子体系，以及免疫、遗传、发 育、衰老、死亡等重大生命现象进行综合深入研究，为社会发展带来深刻影响。,第10页,三、生物化学与相关学科关系,生物化学与许多学科有着亲密联络和交叉,1、利用,化学、物理,学原理和技术硕士物分子结构、性质。,2、许多生物化学理论（代谢路径和调控机制）是用,微生物,作为材料证实。,3、,生理学,是在生物体组织和整体水平硕士命进程，包括生物体内有机物代谢，这也是生物化学关键之一。,4、,细胞生物学,硕士物细胞结构、功效，包含细胞内生物分子作用。,5、,遗传学,，研究核酸、蛋白质生物合成及调控，这也是生物化学必须讨论主要课题。,有机化学,生物物理学,微生物学,生理学,细胞生物学,遗传学,生,物,化,学,第11页,生物化学应用,生物化学原理和技术在生产实践中也得到广泛应用。如与农学、一些轻工业(如制药、酿造、皮革、食品等)、医学都有亲密关系，很多问题都需要从生化角度、利用生化方法才能了解。,第12页,应用生物农药对病虫害和杂草进行防治。降低化学污染，保持生态平衡。,如利用微生物做杀虫剂，应用最广是用,苏云金杆菌,杀毛虫。当这种细菌在叶表面形成芽孢后，产生一个蛋白结晶，食用叶片后，幼虫肠中蛋白酶把这些结晶转变成有毒肽类，使毛虫死亡。此法可将各种有害昆虫毁灭在幼虫阶段，效果好，且只专一作用于昆虫幼虫，毒性小。但成本比化学杀虫剂高。,生 物 防 治,第13页,四、生物分子概述,碳架是生物分子结构基础,生物分子有复杂异构现象,生物分子中作用力,第14页,自然界全部生物体都由三类物质组成：,水、无机离子、生物分子,生物分子泛指生物体特有各类分子，它们都是有机物。生物分子是生物体和生命现象物质基础。,第15页,经典细胞含有一万到十万种生物分子。,其中近半数是小分子，分子量普通在500以下,如,维生素、辅酶、激素、核苷酸和氨基酸等,。,其余都是一些生物小分子聚合物，分子量很大，普通在一万以上，有高达10,12,，因而称为,生物大分子,，如,多糖、脂、核酸和蛋白质,。,第16页,1、碳架是生物分子结构基础,碳元素普通占细胞干重50以上。,碳原子既难得到电子，又难失去电子，最适于形成,共价键,。,碳原子成键能力很强，且是四面体构型，所以它自相结合能够形成结构各异生物分子骨架（碳架）。,碳原子又可经过共价键与其它元素结合，形成化学性质活泼官能团。,第17页,生物分子碳架大小组成不一，几何形状结构多样（线形、分支形、环形、饱和、不饱和）。,改变多端碳架与种类有限官能团，共同组成形形色色生物分子低层次结构-生物小分子。,第18页,2、生物分子有复杂异构现象,异构体(isomer)：是原子组成相同而结构或构型不一样分子。,异构现象可分为:结构异构、立体异构,第19页,结 构 异 构,结构异构：因为原子之间连接方式不一样所引发异构现象。,结构异构包含:,由碳架不一样产生碳架异构，如丙基和异丙基;,丙基,异丙基,第20页,由官能团位置不一样产生位置异构，如,-丙氨酸和,-丙氨酸;,由官能团不一样而产生官能团异构。如丙醛糖和丙酮糖。,第21页,立 体 异 构,立体异构：,同一结构异构体,，因为原子或基团在三维空间排布方式不一样所引发异构现象。,立体异构可分为构型异构和构象异构。,通常将分子中原子或基团在空间位置上一定排布方式称为构型。构型异构是结构相同而构型不一样异构现象。构型异构又包含顺反异构和光学异构。,构型相同分子，可因为单键旋转产生很多不一样立体异构体，这种现象称为构象异构。,第22页,顺 反 异 构,Much input of energy,Is needed for their,interconversion(via,breakage/formation,of covalent bonds.,(顺丁烯二酸，马来酸）,（反丁烯二酸，富马酸）,各自含有不一样化学性质和生物学作用,由C=C引发,第23页,手性碳原子引发。,1个手性碳原子上相连各原子或基团空间排布有两种,，互为镜像，称为,对映体,。,光 学 异 构,第24页,对映异构体化学性质几乎完全相同，但使偏振光平面旋转相反地方向，但角度相同。,第25页,含有n个手性碳原子分子，有2,n,个立体异构体,第26页,构 象 异 构,因为C,C单键旋转，使分子中其余原子或基团空间取向发生改变，从而产生种种可能有差异立体形象，这种现象称为构象异构。,构象异构赋予生物大分子构象柔顺性。与构型相比，构象是对分子中各原子空间排布情况更深入探讨，以说明同一构型分子在非键合原子间相互作用影响下，所发生立体结构改变。,第27页,生物大分子在众多可能构象中通常表现有限数量稳定构象.,一个生物分子功效通常依赖于它特异三维结构，即构象和构型。,第28页,e.g.,不一样立体异构体能够引发人不一样味觉和嗅觉反应,The human taste receptors distinguish these,two stereoisomers as sweet and bitter!,生物分子之间互作通常是立体异构,天门冬氨酰苯丙氨酸甲酯,第29页,3、生物分子中作用力,生物体系存在两类不一样水平作用力：,一类是生物元素借以结合成为生物分子强作用力-,共价键。,另一类是决定生物分子高层次结构和生物分子之间借以相互识别、结合及作用弱作用力-,非共价相互作用（次级键）,。,第30页,非共价作用力,包含氢键、静电作用力、范德华力和疏水作用力。,这些力属于弱作用力，其强度比共价键低一两个数量级。这些力单独作用时很弱，极不稳定，但在生物高层次结构中，许多弱作用力协同作用，往往起到决定生物大分子构象作用。,第31页,氢 键,氢键形成：供氢体X原子及氢受体Y原子必须半径较小，电负性较大；Y原子还必须含有孤对电子（普通X,Y为N,O,F,Cl)。带正电荷H原子核与Y原子孤对电子相互静电吸引，产生氢键。,氢键是一个弱作用力，键能只相当于共价键1/30-1/20(12-30kj/mol)，轻易被破坏。氢键键长比共价键长，比范德华距离短。,氢键对生物体系有重大意义，尤其是在稳定生物大分子二级结构中起主导作用。,供氢体,氢受体,X-HY,第32页,范 德 华 力,范德华力是普遍存在于原子和分子间弱作用力，是范德华引力与范德华斥力统一。,引力和斥力分别和原子间距离6次方和12次方成反比。二者到达平衡时，两原子或原子团间保持一定距离，即,范德华距离,。,第33页,范德华力本质是偶极子之间静电相互作用力，包含定向力、诱导力和色散力。,极性基团或分子是永久偶极，它们之间作用力称为,定向力,。,非极性基团或分子在永久偶极子诱导下能够形成诱导偶极子，这两种偶极子之间作用力称为,诱导力,。,非极性基团或分子，因为电子相对于原子核波动，而形成瞬间偶极子之间作用力称为,色散力,。,范德华力比氢键弱得多，但假如两个分子表面几何形态互补，因为许多原子协同作用，范德华力就能成为分子间有效引力。范德华力对生物多层次结构形成和分子相互识别与结合有主要意义。,第34页,静电作用力,包含正负荷电基团间引力，常称为盐键(salt bond)和同性荷电基团间斥力。,力大小与荷电量成正比，与荷电基团间距离平方成反比，还与介质极性相关。介质极性对荷电基团相互作用有屏蔽效应，介质极性越小，荷电基团相互作用越强。,比如，-COO-与-NH3+间在极性介质水中相互作用力，仅为在蛋白质分子内部非极性环境中1/20，在真空中1/80。,第35页,疏水相互作用,疏水相互作用比范德华力强得多。,生物分子有许多结构部分含有疏水性质，如蛋白质疏水氨基酸侧链、核酸碱基、脂肪酸烃链等。它们之间疏水相互作用在稳定蛋白质、核酸高层次结构和形成生物膜中发挥着主导作用。,第36页,生物化学概念及研究内容,生物化学发展历史,生物化学与相关学科关系,生物分子概述,绪论完,第37页,教学安排（72课时）,第38页,1.理论部分(48课时),第一章 绪 论（1课时）,第二章 蛋白质（6课时）,第三章 核酸（4课时）,第四章 酶（6课时）,第五章 大分子复合物-生物膜（2课时）,第六章 糖类与糖类代谢（6课时）,第七章 生物氧化与氧化磷酸化（4课时）,第八章 脂类与脂类代谢（4课时,）,第九章 含氮化合物代谢（4课时）,第十章 核酸生物合成与降解（4课时）,第十一章 蛋白质生物合成与降解（4课时）,第十二章 代谢调整（3课时）,静态生化,生物分子结构、性质、功效,，极少包括它们改变，包含糖、脂、蛋白质、核酸、酶、维生素等。,动态生化：,这些生物分子来龙去脉，即,合成与分解,。,内容分布,2.试验部分(24课时）,试验(共6个试验),第39页,课程特点：,概念性、描述性内容居多，推导性或计算性内容较少，所以，它不一样于理科而更近似于文科，记忆东西多，,巧妙记忆,成为学好生化一个主要方法。,要求：,认真听讲，做好笔记。课后复习，及时消化。,最好能预习一下,第40页,参考书目,1.生物化学王镜岩，全方面，繁多，不易懂。2.,Lehninger,：Principles of Biochemistry,3.,Stryer,：Biochemistry,国际通用最正确生化教材，全方面，图多。,4.Nature 英国，国际最高学术刊物，每期都有生化内容。5.Science 美国，国际最高学术刊物，每期都有生化内容。6.Cell 美国，国际著名学术刊物，每期都有生化内容。7.Biochemistry 美国，月刊，国际著名学术刊物。,第41页,