生物化學(xué)緒論課件

1、 食品與生物工程學(xué)院 馮紫慧生物化學(xué)生物化學(xué)生物化學(xué)古練權(quán) 主編 食品與生物工程學(xué)院 馮紫慧生物化學(xué)生物化學(xué)生物化學(xué)古練第一 章 緒 論第 二章 細(xì)胞和生物膜 第 三章 蛋白質(zhì)第 四章 酶第 五章 核酸第 六章 生物氧化和生物能第 七章 代謝第一 章 緒 論 緒 論第 1 章 緒 論第 1 章生物化學(xué)的概念生命現(xiàn)象中的化學(xué)問題生物體的化學(xué)組成生物體的元素組成生物分子的相互作用生物體內(nèi)的水概 述分 類理化性質(zhì)生物功能分析分離內(nèi) 容 提 要（第一講）生物化學(xué)的概念生命現(xiàn)象中的化學(xué)問題生物體的化學(xué)組成生物體的元關(guān)于生命的化學(xué)或是關(guān)于生命的化學(xué)本質(zhì)的科學(xué)生物體的化學(xué)組成研究對(duì)象生化學(xué)科分支獨(dú)立分科蛋白

2、質(zhì)生化生物物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能生命過程中物質(zhì)變化和能量變化的規(guī)律一切生命現(xiàn)象的生物化學(xué)原理動(dòng)物生化人體生化植物生化普通生化糖生化核酸生化酶生化等靜態(tài)生化動(dòng)態(tài)生化1.1 生物化學(xué)的概念關(guān)于生命的化學(xué)或是關(guān)于生命的化學(xué)本質(zhì)的科學(xué)生物體的化學(xué)組成研二十一世紀(jì) 生命科學(xué)的世紀(jì) 人口與糧食 健康與疾病 環(huán)境與生態(tài) 能源與資源人類面臨問題與挑戰(zhàn)二十一世紀(jì) 生命科學(xué)的世紀(jì) 1.2 生命現(xiàn)象中的化學(xué)問題與現(xiàn)代化學(xué)發(fā)展的關(guān)系生物化學(xué)化學(xué)生物分子生物學(xué)理論的突破生物技術(shù)的有效應(yīng)用新舊技術(shù)的有機(jī)結(jié)合人口與糧食能源與資源健康與疾病更加主動(dòng) 更為有效 利用生物技術(shù) 改造生物 創(chuàng)造生物 新興產(chǎn)業(yè) 推動(dòng)工、農(nóng)，醫(yī) 的 發(fā) 展

3、1.2 生命現(xiàn)象中的化學(xué)問題與現(xiàn)代化學(xué)發(fā)展的關(guān)系生化生分子生生物技術(shù) 診斷試劑 治療藥物植物品種 畜用制品 食品加工 環(huán)境工程廢物處理 生物塑料民用制品 再生能源 生物化學(xué)生物技術(shù) 診斷試劑 治療藥物生物化學(xué)1.3 生物體的化學(xué)組成 自然界所有的生命物體都由三類物質(zhì)組成水、無機(jī)離子和生物分子1.3 生物體的化學(xué)組成 自然界所有的生命物體都由三類化學(xué)成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)/所含不同類型分子或離子大概數(shù)目水蛋白質(zhì)核酸多糖脂氨基酸、核苷酸和維生素等2500無機(jī)離子120大腸桿菌的化學(xué)組成化學(xué)成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)/所含不同類型分子或離子大概數(shù)目水1.3.1 生命體的元素組成 組成生命體的物質(zhì)是極其復(fù)雜的。但在地球上存在

4、的92種天然元素中，只有28種元素在生物體內(nèi)被發(fā)現(xiàn) 第一類元素：包括C、H、O、N四種元素，是組成生命體最基本的元素。這四種元素約占了生物體總質(zhì)量的99%以上。 第二類元素：包括S、P、Cl、Ca、K、Na和Mg。這類元素也是組成生命體的基本元素。 第三類元素：包括Fe、Cu、Co、Mn和Zn。是生物體內(nèi)存在的主要少量元素。 第四類元素：包括Al、As、B、Br、Cr、F、Ga、I、Mo、Se、Si等。屬于微量元素。1.3.1 生命體的元素組成 組成生命體的物質(zhì)是極其復(fù)雜的細(xì)胞膜纖維素染色體構(gòu)成生命體的有機(jī)化合物細(xì)胞膜纖維素染色體構(gòu)成生命體的有機(jī)化合物構(gòu)成蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)單元分子20種基本氨基酸1

5、.3.2 生物分子構(gòu)成蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)單元分子20種基本氨基酸1.3.2 構(gòu)成核酸的結(jié)構(gòu)單元分子核苷酸構(gòu)成核酸的結(jié)構(gòu)單元分子核苷酸構(gòu)成脂的結(jié)構(gòu)單元分子甘油、脂肪酸和膽堿構(gòu)成糖的結(jié)構(gòu)單元分子單糖重要的己糖包括：葡萄糖、果糖、半乳糖、甘露糖等。-D-吡喃葡萄糖-D-呋喃果糖-D-吡喃半乳糖-D-吡喃甘露糖膽堿甘油脂肪酸磷酸卵磷脂構(gòu)成脂的結(jié)構(gòu)單元分子甘油、脂肪酸和膽堿構(gòu)成糖的結(jié)構(gòu)單元有機(jī)小分子 維生素、輔酶、激素、有機(jī)酸、色素等。 生物復(fù)雜多樣，但在分子水平具有簡單同一性。由基本相同類型的分子單體組成研究 結(jié)構(gòu) 功能 性質(zhì) 1.生物分子中的主要基團(tuán)生物大分子所含的基團(tuán)和性質(zhì)，是生物分子具有復(fù)雜的生理功能

6、的基礎(chǔ)。2.生物大分子基本特征生物大分子都是由結(jié)構(gòu)簡單的小分子結(jié)構(gòu)單元分子所組成 糖 G6（葡萄糖） F（果糖） 脂 FA（脂肪酸）甘油 核酸 5種含氮堿基（A、G、T、C、U） 蛋白質(zhì) 20種氨基酸有機(jī)小分子由基本相同類型的分子單體組成研究 結(jié)構(gòu) 生物大分子都具有非常復(fù)雜的結(jié)構(gòu)一級(jí)結(jié)構(gòu)立體結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)單元的排列順序空間的排列分布生物分子的手性構(gòu)成生物大分子的結(jié)構(gòu)單元分子大多數(shù)都是手性分子。因此生物大分子中存在好多手性中心。生物大分子都具有非常復(fù)雜的結(jié)構(gòu)一級(jí)結(jié)構(gòu)立體結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)單元的排COOHCH3NH2HCOOHHH2NCH3手性分子和前手性分子手性分子：（S）丙氨酸（R）丙氨酸L-丙氨酸D-丙氨酸

7、前手性分子：edbaa1a2dbdbea2dbea1RSCOOHCH3NH2HCOOHHH2NCH3手性分子和前手前手性碳原子、前手性氫原子和前手性面OHCH3HRHSCCCCH3CH3OHOHHSDHRD(pro-R-H）(pro-S-H）乙醇R-構(gòu)型S-構(gòu)型C前手性碳原子D前手性氫原子前手性面：re-面si-面前手性碳原子、前手性氫原子和前手性面OHCH3HRHSC生物 大分子的手性環(huán)境對(duì)前手性分子的影響bdPro-RPro-S酶生物分子之間的相互作用和識(shí)別特性酶活性中心的手性環(huán)境對(duì)手性底物的識(shí)別和結(jié)合抗原和抗體的結(jié)合底物抗原抗體生物 大分子的手性環(huán)境bdPro-RPro-S酶生物分子作用

8、力氫鍵正負(fù)離子之間的靜電引力離域鍵間的電子重疊作用力疏水鍵范德華力離子鍵氫鍵范德華力疏水相互作用力1.4 生物分子的相互作用1.4.1 生物分子之間的作用力作用力氫鍵正負(fù)離子之間的靜電引力離域鍵間的電子重疊作用力疏水1.4.2 分子識(shí)別和超分子 1.分子識(shí)別底物受體條件：受體空間大小、形狀與底物分子相吻合受體內(nèi)腔表面基團(tuán)與底物表面基團(tuán)之間存在互補(bǔ)關(guān)系2.生物超分子受體-底物相互作用和識(shí)別合成COHN形成有機(jī)化合物共價(jià)鍵相互識(shí)別、締合非共價(jià)鍵底物受體超分子生物功能原子受體或底物分子超分子示意圖復(fù)合物酶與底物抗體與抗原受體與激素1.4.2 分子識(shí)別和超分子 1.分子識(shí)別底物受體條件：受體1.5 生

9、物體內(nèi)的水1.5.1 水的結(jié)構(gòu)和特性1.水分子的結(jié)構(gòu)sp2構(gòu)型水分子的結(jié)構(gòu)單個(gè)水分子的結(jié)構(gòu)示意圖1.5 生物體內(nèi)的水1.5.1 水的結(jié)構(gòu)和特性1.水分子的結(jié)2.水分子的特性形成氫鍵氫鍵氫鍵水化作用Na+Cl-H2ONal在水溶液中的溶解水化層水分子與極性分子之間的相互作用2.水分子的特性形成氫鍵氫鍵氫鍵水化作用Na+Cl-H2疏水締合作用在水分子作用下，非極性分子與水溶液的作用。兩親性分子：既含有親水性的極性基團(tuán)，又含有疏水性的非極性基團(tuán)。兩親性分子親水區(qū)疏水區(qū)疏水端親水端（極性頭）卵磷脂非極性尾疏水締合作用在水分子作用下，非極性分子與水溶液的作用。兩親磷脂分子構(gòu)成雙層脂膜雙層微囊脂雙層微團(tuán)磷脂分子構(gòu)成雙層脂膜雙層微囊脂雙層微團(tuán)親核作用慢快+四面體中間物酶催化酯水解反應(yīng)親核作用慢快+四面體中間物酶催化酯水解反應(yīng)總結(jié)生物體的元素組成：最基本元素：C、H、O、N 占99%基本元素：S、P、Cl、Ca、K、Na、Mg微量元素：Fe、Cu等生物大分子基本特征