農(nóng)學(xué)1 生物化學(xué)導(dǎo)論課件

環(huán)境優(yōu)美，風(fēng)景如畫(huà)的武漢大學(xué)環(huán)境優(yōu)美，風(fēng)景1生物化學(xué)課件張楚富武漢大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院生物化學(xué)課件2

本課件使用時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng)：1、本課件以《生物化學(xué)原理》(張楚富主編,高等教育出版社出版,2003,9)為藍(lán)本，根據(jù)綜合性大學(xué)理科教學(xué)大綱要求制作而成。2、本課件共分21章,打開(kāi)每章文件夾即可使用。3、文中的圖例及題例點(diǎn)擊即可顯出。4、如有圖例太小，可點(diǎn)擊該章文件夾所附相應(yīng)圖例，該圖可放大或縮小。本課件使用時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng)：3生

物

化

學(xué)

生命科學(xué)是自然科學(xué)領(lǐng)域中最神圣、最神秘的科學(xué)。

了解生命即是了解你自己。

生物化學(xué)即生命的化學(xué)，是運(yùn)用化學(xué)的原理解釋生命的科學(xué)，是認(rèn)識(shí)生命、了解生命的基礎(chǔ)。生物化學(xué)4學(xué)什么？●學(xué)習(xí)基礎(chǔ)知識(shí)和基本原理●學(xué)習(xí)科學(xué)思維●學(xué)習(xí)對(duì)知識(shí)的綜合與分析●學(xué)習(xí)運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)科學(xué)地解答問(wèn)題生物化學(xué)學(xué)什么？生物化學(xué)5如何學(xué)？1、把前行課程的基礎(chǔ)知識(shí)融合到生化學(xué)習(xí)中去；2、把握每一章的基本內(nèi)容，分析它們之間的關(guān)系是什么？3、學(xué)習(xí)如何分析章節(jié)與章節(jié)之間的關(guān)系，使學(xué)到的知識(shí)融合成為一個(gè)整體；4、學(xué)習(xí)如何提出問(wèn)題和解答問(wèn)題，而這些問(wèn)題又是如何把相關(guān)的書(shū)本知識(shí)串聯(lián)起來(lái)，用于解答科學(xué)問(wèn)題的；5、學(xué)習(xí)如何從實(shí)驗(yàn)結(jié)果出發(fā)，運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)進(jìn)行科學(xué)的分析與歸納，從而得出科學(xué)結(jié)論。如何學(xué)？6教學(xué)有書(shū)：張楚富：《生物化學(xué)原理》高等教育出版社，2003參考書(shū):1.D.Voetetal,FundamentalsofBiochemistry,19992.R.H.Garrett,etal.,Biochemistry,19993.H.R.Horton,etal.,PrinciplesofBiochemistry,20024.D.L.Nelson,M.M.Cox,LehningerPrinciplesofBiochemistry,2000,20065.R.H.Garrett,etal.,principlesofBiochemistry,20026.張楚富：《生物化學(xué)解題指導(dǎo)與測(cè)驗(yàn)》高等教育出版社，2004教學(xué)有書(shū)：7

Chapter1生物化學(xué)導(dǎo)論本章應(yīng)了解的主要內(nèi)容：1、生物化學(xué)研究的內(nèi)容是什么？2、生命是什么；3、生命是怎樣構(gòu)成的；4、生物大分子為什么是有活性的；5、生命存在的條件；6、生命為什選擇水。Chapter1生物化學(xué)導(dǎo)論8一、生物化學(xué)研究的內(nèi)容:生物化學(xué)是研究生命分子和生命化學(xué)反應(yīng)的科學(xué)，是運(yùn)用化學(xué)的原理在分子水平上解釋生命的科學(xué)。它的主要研究范圍包括這樣幾個(gè)方面：●生物分子的化學(xué)結(jié)構(gòu)和三維構(gòu)象；●生物分子的相互作用；●生物分子的合成與降解；●能量的保存與利用；●生物分子的組裝和協(xié)調(diào)；●遺傳信息的貯存、傳遞和表達(dá)。

生物化學(xué)的發(fā)展離不開(kāi)研究生物分子及其反應(yīng)的方法和技術(shù)。這些方法和技術(shù)的建立涉及化學(xué)、物理學(xué)以及生物學(xué)的原理；要學(xué)會(huì)科學(xué)的分析所獲得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，從而得出正確的結(jié)論。一、生物化學(xué)研究的內(nèi)容:9二、生命是什么？●生命是由分子以適當(dāng)?shù)臄?shù)目和方式構(gòu)成的。

●它們能生長(zhǎng)、運(yùn)動(dòng)，能完成難以置信的代謝反應(yīng)，能對(duì)環(huán)境的刺激作出應(yīng)答以及能準(zhǔn)確地進(jìn)行自我復(fù)制，繁衍后代。

●生命系統(tǒng)能是一個(gè)開(kāi)放的系統(tǒng)，能活躍地與環(huán)境進(jìn)行物質(zhì)交換和能量交換。

●盡管生物存在著多樣性，生物的結(jié)構(gòu)和維持生命所必需的機(jī)制極其復(fù)雜，但是生命的活動(dòng)最終是可以用化學(xué)的原理來(lái)解釋的。

二、生命是什么？10三、生命是怎樣構(gòu)成的？1、生物分子是含碳的化合物（圖1-1）。碳的共價(jià)鍵有兩個(gè)特別值得注意的性質(zhì)：一是碳與自身形成共價(jià)鍵的能力，另一個(gè)是被鍵合碳原子周圍的四個(gè)共價(jià)鍵的四面體性質(zhì)。這兩種性質(zhì)對(duì)于碳所形成的線性、分支以及環(huán)狀的化合物的多樣性是極為重要的。這種多樣性可因N、O和H原子的參與而進(jìn)一步擴(kuò)大。三、生命是怎樣構(gòu)成的？112、生物分子是分級(jí)的▲代謝物和大分子（圖1-2）▲細(xì)胞器：(圖)▲膜(圖)▲細(xì)胞是生命的基本單位（圖）2、生物分子是分級(jí)的12四、生物分子為什么是有活性的？

1、生物大分子和它們的構(gòu)件具有方向性（圖1－3）。2、生物大分子是信息分子生物大分子和它的組成元件具有感應(yīng)，只要構(gòu)件單位具有多樣性以及它們的次序不是過(guò)分重復(fù)，它們的線性序列就應(yīng)含有潛在的特定信息(圖)。

四、生物分子為什么是有活性的？133、生物大分子具有特征性的三維結(jié)構(gòu)

任何一種分子結(jié)構(gòu)都是獨(dú)特的，并具有可區(qū)別的特有性質(zhì)。生物大分子，尤其是蛋白質(zhì)，分子結(jié)構(gòu)已經(jīng)達(dá)到了其復(fù)雜性的極點(diǎn)(圖)。

4、非共價(jià)作用力維持生物大分子的結(jié)構(gòu)

共價(jià)鍵把原子結(jié)合在一起形成分子，非共價(jià)作用力是分子內(nèi)或分子間的原子之間的吸引，是維持生物大分子特有結(jié)構(gòu)的主要作用力。非共價(jià)作用力是弱的作用力，包括氫鍵、離子鍵(圖)、范德華力和疏水相互作用。3、生物大分子具有特征性的三維結(jié)構(gòu)4、非共價(jià)作用力維持生物大145、結(jié)構(gòu)互補(bǔ)性決定生物分子的相互作用

結(jié)構(gòu)互補(bǔ)性是生物分子間識(shí)別的手段。如果一種分子的結(jié)構(gòu)與另一種分子的結(jié)構(gòu)是互補(bǔ)的，例如某種酶與它的專一性底物分子，那么這兩種分子之間的相互作用就能準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)。結(jié)構(gòu)互補(bǔ)性的原理是生物分子識(shí)別的基本要素（圖）.5、結(jié)構(gòu)互補(bǔ)性決定生物分子的相互作用15五、生命存在的條件

生物分子的識(shí)別（即生命的活動(dòng)或相互作用）是由非共價(jià)的相互作用力介導(dǎo)的，而這種力是很弱的。弱的作用力把生物的生存限制在一個(gè)窄小范圍的環(huán)境條件中，這就要求有適當(dāng)?shù)臏囟?、離子強(qiáng)度以及酸-堿度等才有功能上的活性。極端條件將破壞維持大分子復(fù)雜結(jié)構(gòu)所必需的弱的作用力。這些復(fù)雜大分子的有序結(jié)構(gòu)的喪失(也就是變性)伴隨著功能的消失。

五、生命存在的條件16六、生命為什么選擇水？

水是生命所必需的。生物之所以選擇水，是因?yàn)樗钠毡榇嬖谝约八哂性S多特有的性質(zhì)。水起著生命的介質(zhì)和連續(xù)統(tǒng)一體的作用。一般說(shuō)來(lái)，生物體重量的70–90%是水。實(shí)際上，正常的代謝活動(dòng)只有當(dāng)細(xì)胞含有65%以上的水時(shí)才能進(jìn)行。

六、生命為什么選擇水？171、水的特殊結(jié)構(gòu)與氫鍵的產(chǎn)生單個(gè)水分子的兩個(gè)氫原子共價(jià)地與氧原子結(jié)合，呈現(xiàn)一種非線性排列（圖1-4）。水分子的這種“彎曲”結(jié)構(gòu)對(duì)于它的性質(zhì)是極為重要的。在這種彎曲構(gòu)型中，具有電負(fù)性的氧原子和兩個(gè)氫原子形成偶極，從而使分子呈現(xiàn)不同的極，而且這種結(jié)構(gòu)非常適合氫鍵的形成(圖1-4’)。1、水的特殊結(jié)構(gòu)與氫鍵的產(chǎn)生182、水在生物化學(xué)中的重要性在生物化學(xué)中，水存在的意義是：①幾乎所有生物分子隨環(huán)境中水的物理和化學(xué)性質(zhì)的改變而呈現(xiàn)它們的形態(tài)。②大多數(shù)生物化學(xué)反應(yīng)的介質(zhì)是水，代謝反應(yīng)的反應(yīng)物和產(chǎn)物在細(xì)胞范圍內(nèi)和細(xì)胞間運(yùn)輸都依賴于水。③水本身活躍地參與許多化學(xué)反應(yīng)，水的離子化組分（H＋和OH－）往往作為真正的反應(yīng)物參與反應(yīng)；生物分子的許多功能基團(tuán)的反應(yīng)性取決于環(huán)境介質(zhì)中的H＋和OH－的相對(duì)濃度。2、水在生物化學(xué)中的重要性19④水的氧化產(chǎn)生的分子氧（O2）是通過(guò)光合作用完成的。⑤水的離子化產(chǎn)物（H＋和OH－）是蛋白質(zhì)、核酸以及膜的結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)鍵決定者。⑥在膜的內(nèi)外兩側(cè)的氫離子濃度的差異代表了能量轉(zhuǎn)化的生物學(xué)機(jī)制（光合磷酸化和氧化磷酸化）所必需的能化狀態(tài)。

④水的氧化產(chǎn)生的分子氧（O2）是通過(guò)光合作用20七、水的溶劑特性

▲疏水相互作用▲中極兩性分子與水的關(guān)系（膜的形成）▲溶質(zhì)對(duì)水的性質(zhì)的影響▲水的離子化和pH▲酸-堿化學(xué)▲緩沖系統(tǒng)七、水的溶劑特性21返回返回22返回返回23返回返回24返回返回25返回返回26返回返回27返回返回28返回返回29返回返回30返回返回31返回返回32返回返回33返回返回34返回(a)Theantigenontheright(green)isasmallprotein,lysozyme,fromheneggwhite.Thepartoftheantibodymolecule(IgG)shownontheleftinblueandyellowincludes

theantigen-bindingdomain.(b)Thisdomainhasapocketthatisstructurallycomplementarytoasurfaceprotuberance(Gln121,showninredbetweenantigenandantigen-bindingdomain)ontheantigen.返回(a)Theantigenontheright35

環(huán)境優(yōu)美，風(fēng)景如畫(huà)的武漢大學(xué)環(huán)境優(yōu)美，風(fēng)景36生物化學(xué)課件張楚富武漢大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院生物化學(xué)課件37

本課件使用時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng)：1、本課件以《生物化學(xué)原理》(張楚富主編,高等教育出版社出版,2003,9)為藍(lán)本，根據(jù)綜合性大學(xué)理科教學(xué)大綱要求制作而成。2、本課件共分21章,打開(kāi)每章文件夾即可使用。3、文中的圖例及題例點(diǎn)擊即可顯出。4、如有圖例太小，可點(diǎn)擊該章文件夾所附相應(yīng)圖例，該圖可放大或縮小。本課件使用時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng)：38生

物

化

學(xué)

生命科學(xué)是自然科學(xué)領(lǐng)域中最神圣、最神秘的科學(xué)。

了解生命即是了解你自己。

生物化學(xué)即生命的化學(xué)，是運(yùn)用化學(xué)的原理解釋生命的科學(xué)，是認(rèn)識(shí)生命、了解生命的基礎(chǔ)。生物化學(xué)39學(xué)什么？●學(xué)習(xí)基礎(chǔ)知識(shí)和基本原理●學(xué)習(xí)科學(xué)思維●學(xué)習(xí)對(duì)知識(shí)的綜合與分析●學(xué)習(xí)運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)科學(xué)地解答問(wèn)題生物化學(xué)學(xué)什么？生物化學(xué)40如何學(xué)？1、把前行課程的基礎(chǔ)知識(shí)融合到生化學(xué)習(xí)中去；2、把握每一章的基本內(nèi)容，分析它們之間的關(guān)系是什么？3、學(xué)習(xí)如何分析章節(jié)與章節(jié)之間的關(guān)系，使學(xué)到的知識(shí)融合成為一個(gè)整體；4、學(xué)習(xí)如何提出問(wèn)題和解答問(wèn)題，而這些問(wèn)題又是如何把相關(guān)的書(shū)本知識(shí)串聯(lián)起來(lái)，用于解答科學(xué)問(wèn)題的；5、學(xué)習(xí)如何從實(shí)驗(yàn)結(jié)果出發(fā)，運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)進(jìn)行科學(xué)的分析與歸納，從而得出科學(xué)結(jié)論。如何學(xué)？41教學(xué)有書(shū)：張楚富：《生物化學(xué)原理》高等教育出版社，2003參考書(shū):1.D.Voetetal,FundamentalsofBiochemistry,19992.R.H.Garrett,etal.,Biochemistry,19993.H.R.Horton,etal.,PrinciplesofBiochemistry,20024.D.L.Nelson,M.M.Cox,LehningerPrinciplesofBiochemistry,2000,20065.R.H.Garrett,etal.,principlesofBiochemistry,20026.張楚富：《生物化學(xué)解題指導(dǎo)與測(cè)驗(yàn)》高等教育出版社，2004教學(xué)有書(shū)：42

Chapter1生物化學(xué)導(dǎo)論本章應(yīng)了解的主要內(nèi)容：1、生物化學(xué)研究的內(nèi)容是什么？2、生命是什么；3、生命是怎樣構(gòu)成的；4、生物大分子為什么是有活性的；5、生命存在的條件；6、生命為什選擇水。Chapter1生物化學(xué)導(dǎo)論43一、生物化學(xué)研究的內(nèi)容:生物化學(xué)是研究生命分子和生命化學(xué)反應(yīng)的科學(xué)，是運(yùn)用化學(xué)的原理在分子水平上解釋生命的科學(xué)。它的主要研究范圍包括這樣幾個(gè)方面：●生物分子的化學(xué)結(jié)構(gòu)和三維構(gòu)象；●生物分子的相互作用；●生物分子的合成與降解；●能量的保存與利用；●生物分子的組裝和協(xié)調(diào)；●遺傳信息的貯存、傳遞和表達(dá)。

生物化學(xué)的發(fā)展離不開(kāi)研究生物分子及其反應(yīng)的方法和技術(shù)。這些方法和技術(shù)的建立涉及化學(xué)、物理學(xué)以及生物學(xué)的原理；要學(xué)會(huì)科學(xué)的分析所獲得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，從而得出正確的結(jié)論。一、生物化學(xué)研究的內(nèi)容:44二、生命是什么？●生命是由分子以適當(dāng)?shù)臄?shù)目和方式構(gòu)成的。

●它們能生長(zhǎng)、運(yùn)動(dòng)，能完成難以置信的代謝反應(yīng)，能對(duì)環(huán)境的刺激作出應(yīng)答以及能準(zhǔn)確地進(jìn)行自我復(fù)制，繁衍后代。

●生命系統(tǒng)能是一個(gè)開(kāi)放的系統(tǒng)，能活躍地與環(huán)境進(jìn)行物質(zhì)交換和能量交換。

●盡管生物存在著多樣性，生物的結(jié)構(gòu)和維持生命所必需的機(jī)制極其復(fù)雜，但是生命的活動(dòng)最終是可以用化學(xué)的原理來(lái)解釋的。

二、生命是什么？45三、生命是怎樣構(gòu)成的？1、生物分子是含碳的化合物（圖1-1）。碳的共價(jià)鍵有兩個(gè)特別值得注意的性質(zhì)：一是碳與自身形成共價(jià)鍵的能力，另一個(gè)是被鍵合碳原子周圍的四個(gè)共價(jià)鍵的四面體性質(zhì)。這兩種性質(zhì)對(duì)于碳所形成的線性、分支以及環(huán)狀的化合物的多樣性是極為重要的。這種多樣性可因N、O和H原子的參與而進(jìn)一步擴(kuò)大。三、生命是怎樣構(gòu)成的？462、生物分子是分級(jí)的▲代謝物和大分子（圖1-2）▲細(xì)胞器：(圖)▲膜(圖)▲細(xì)胞是生命的基本單位（圖）2、生物分子是分級(jí)的47四、生物分子為什么是有活性的？

1、生物大分子和它們的構(gòu)件具有方向性（圖1－3）。2、生物大分子是信息分子生物大分子和它的組成元件具有感應(yīng)，只要構(gòu)件單位具有多樣性以及它們的次序不是過(guò)分重復(fù)，它們的線性序列就應(yīng)含有潛在的特定信息(圖)。

四、生物分子為什么是有活性的？483、生物大分子具有特征性的三維結(jié)構(gòu)

任何一種分子結(jié)構(gòu)都是獨(dú)特的，并具有可區(qū)別的特有性質(zhì)。生物大分子，尤其是蛋白質(zhì)，分子結(jié)構(gòu)已經(jīng)達(dá)到了其復(fù)雜性的極點(diǎn)(圖)。

4、非共價(jià)作用力維持生物大分子的結(jié)構(gòu)

共價(jià)鍵把原子結(jié)合在一起形成分子，非共價(jià)作用力是分子內(nèi)或分子間的原子之間的吸引，是維持生物大分子特有結(jié)構(gòu)的主要作用力。非共價(jià)作用力是弱的作用力，包括氫鍵、離子鍵(圖)、范德華力和疏水相互作用。3、生物大分子具有特征性的三維結(jié)構(gòu)4、非共價(jià)作用力維持生物大495、結(jié)構(gòu)互補(bǔ)性決定生物分子的相互作用

結(jié)構(gòu)互補(bǔ)性是生物分子間識(shí)別的手段。如果一種分子的結(jié)構(gòu)與另一種分子的結(jié)構(gòu)是互補(bǔ)的，例如某種酶與它的專一性底物分子，那么這兩種分子之間的相互作用就能準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)。結(jié)構(gòu)互補(bǔ)性的原理是生物分子識(shí)別的基本要素（圖）.5、結(jié)構(gòu)互補(bǔ)性決定生物分子的相互作用50五、生命存在的條件

生物分子的識(shí)別（即生命的活動(dòng)或相互作用）是由非共價(jià)的相互作用力介導(dǎo)的，而這種力是很弱的。弱的作用力把生物的生存限制在一個(gè)窄小范圍的環(huán)境條件中，這就要求有適當(dāng)?shù)臏囟?、離子強(qiáng)度以及酸-堿度等才有功能上的活性。極端條件將破壞維持大分子復(fù)雜結(jié)構(gòu)所必需的弱的作用力。這些復(fù)雜大分子的有序結(jié)構(gòu)的喪失(也就是變性)伴隨著功能的消失。

五、生命存在的條件51六、生命為什么選擇水？

水是生命所必需的。生物之所以選擇水，是因?yàn)樗钠毡榇嬖谝约八哂性S多特有的性質(zhì)。水起著生命的介質(zhì)和連續(xù)統(tǒng)一體的作用。一般說(shuō)來(lái)，生物體重量的70–90%是水。實(shí)際上，正常的代謝活動(dòng)只有當(dāng)細(xì)胞含有65%以上的水時(shí)才能進(jìn)行。

六、生命為什么選擇水？521、水的特殊結(jié)構(gòu)與氫鍵的產(chǎn)生單個(gè)水分子的兩個(gè)氫原子共價(jià)地與氧原子結(jié)合，呈現(xiàn)一種非線性排列（圖1-4）。水分子的這種“彎曲”結(jié)構(gòu)對(duì)于它的性質(zhì)是極為重要的。在這種彎曲構(gòu)型中，具有電負(fù)性的氧原子和兩個(gè)氫原子形成偶極，從而使分子呈現(xiàn)不同的極，而且這種結(jié)構(gòu)非常適合氫鍵的形成(圖1-4’)。1、水的特殊結(jié)構(gòu)與氫鍵的產(chǎn)生532、水在生物化學(xué)中的重要性在生物化學(xué)中，水存在的意義是：①幾乎所有生物分子隨環(huán)境中水的物理和化學(xué)性質(zhì)的改變而呈現(xiàn)它們的形態(tài)。②大多數(shù)生物化學(xué)反應(yīng)的介質(zhì)是水，代謝反應(yīng)的反應(yīng)物和產(chǎn)物在細(xì)胞范圍內(nèi)和細(xì)胞間運(yùn)輸都依賴于水。③水本身活躍地參與許多化學(xué)反應(yīng)，水的離子化組分（H＋和OH－）往往作為真正的反應(yīng)物參與反應(yīng)；生物分子的許多功能基團(tuán)的反應(yīng)性取決于環(huán)境介質(zhì)中的H＋和OH－的相對(duì)濃度。2、水