天津大學(xué)生物化學(xué)課件Lecture01Introduction

生物化學(xué)課程安排主講：黃文華副教授

手機(jī)址：第3教學(xué)樓207電郵:huangwh@周二下午7-8節(jié)，周四上午1-2節(jié)(24#406)最后一周（第16周）復(fù)習(xí)答疑成績：平時(shí)20%（作業(yè)15%+平時(shí)表現(xiàn)5%）期末80%作業(yè)細(xì)則作業(yè)從第4周開始，每周一次共十次，網(wǎng)上提交（Word文件）每周三布置作業(yè)，次周三晚12：00前提交；遇特殊情況無法網(wǎng)上提交，可于第二天上課前通過電郵發(fā)送；如果電郵也無法發(fā)送，可于第二天上課時(shí)提交對(duì)于個(gè)別網(wǎng)上提交有困難的同學(xué)，可次周四上課時(shí)提交紙質(zhì)作業(yè)，作業(yè)題請(qǐng)從同學(xué)中獲取超過上述規(guī)定時(shí)限，不接受任何形式的補(bǔ)交作業(yè)作業(yè)每欠交一次扣1.5分作業(yè)雷同者，不但作業(yè)扣分而且也會(huì)影響到平時(shí)表現(xiàn)分作業(yè)以A-E給分，期末換算成百分制部分作業(yè)題通過網(wǎng)上或課堂上進(jìn)行解答生物化學(xué)課程安排續(xù)教材：《生物化學(xué)簡明教程》第四版，張麗萍等編，高等教育出版社2009年出版參考書：1）王鏡巖等編的《生物化學(xué)》第三版（上、下兩冊(cè)，高教出版社）；2）Lehninger的《PrinciplesofBiochemistry》（譯本或英文原版）與生化有關(guān)的網(wǎng)絡(luò)資源PubMedCentral(PMC)istheU.S.NationalInstitutesofHealth(NIH)freedigitalarchiveofbiomedicalandlifesciencesjournalliterature.（http:///pmc/）SciFinderScholar由美國化學(xué)協(xié)會(huì)化學(xué)文摘社1998年編輯出版的網(wǎng)絡(luò)版，它整合了化學(xué)文摘，美國國家醫(yī)學(xué)圖書館Medline生物醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)庫以及歐洲和美國等50多家專利機(jī)構(gòu)的全文專利資料。Science雜志（www.）和Nature雜志（）Nature2012,vol.482,23Feb.2012

ArticlesExperimentaldemonstrationoftopologicalerrorcorrectionUbiquitin-dependentregulationofCOPIIcoatsizeandfunctionStructuralbasisofhighlyconservedribosomerecyclingineukaryotesandarchaeaLettersAbruptaccelerationofa‘cold’ultrarelativisticwindfromtheCrabpulsarWettingofflexiblefibrearraysRecentcontributionsofglaciersandicecapstosealevelriseNature2012,vol.482,23Feb.2012

Letters(continued)ThemicroRNAmiR-34modulatesageingandneurodegenerationinDrosophilaMaintenanceofmusclestem-cellquiescencebymicroRNA-489Clonalselectiondrivesgeneticdivergenceofmetastatic

medulloblastomaDCCconstrainstumourprogressionviaitsdependencereceptoractivityDeletedincolorectalcarcinomasuppressesmetastasisinp53-deficientmammarytumoursThesamepocketinmeninbindsbothMLLandJUNDbuthasoppositeeffectsontranscriptionStructureofthehumanM2muscarinicacetylcholinereceptorboundtoanantagonistStructureanddynamicsoftheM3muscarinicacetylcholinereceptor生物化學(xué)概念及重要性在分子水平上,用化學(xué)理論和方法研究生命的科學(xué)主要內(nèi)容包括生物大分子的化學(xué)組成、結(jié)構(gòu)及功能；物質(zhì)代謝極其調(diào)控；遺傳信息的儲(chǔ)存、傳遞與表達(dá)等等重要性：人類生活健康，生物能源，生物材料，藥物篩選，生命起源，應(yīng)用化學(xué)等2000-11與生化有關(guān)的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)2002年芬恩、田中耕一和諾爾四：因發(fā)明了對(duì)生物大分子進(jìn)行識(shí)別和結(jié)構(gòu)分析的方法而獲獎(jiǎng)2003年彼得·阿格雷和羅德里克·麥金農(nóng)：因發(fā)現(xiàn)細(xì)胞膜水通道以及對(duì)離子通道結(jié)構(gòu)和機(jī)理研究作出了開創(chuàng)性貢獻(xiàn)而獲獎(jiǎng)2004年阿龍-西查諾瓦、阿弗拉姆-赫爾什和伊爾溫-羅斯：因在蛋白質(zhì)控制系統(tǒng)方面的重大發(fā)現(xiàn)而共同獲獎(jiǎng)2006羅杰科恩伯格：因揭示了真核生物體內(nèi)的細(xì)胞如何利用基因內(nèi)存儲(chǔ)的信息生產(chǎn)蛋白質(zhì)而獲獎(jiǎng)2008錢永健、馬丁·沙爾菲和下村修：因研究綠色熒光蛋白獲獎(jiǎng)。2009萬卡特拉曼-萊馬克里斯

、托馬斯-施泰茨

和阿達(dá)-尤納斯：因研究核糖體的結(jié)構(gòu)和功能獲獎(jiǎng)。前言生命特征生物的分類細(xì)胞結(jié)構(gòu)生命與化學(xué)元素水與生命生命特征化學(xué)上高度復(fù)雜，微觀上高度組織與環(huán)境不斷交換能量的系統(tǒng)具有精確地自復(fù)制和自組裝的能力具有感知和適應(yīng)環(huán)境變化的能力每一構(gòu)成組份都有明確的功能，且能夠相互作用，相互調(diào)節(jié)生命的歷史就是不斷變異進(jìn)化的歷史生物的分類（1）動(dòng)物植物E.coli極端嗜熱菌Archaebacteria（古細(xì)菌）Eubacteria（真細(xì)菌）Eukaryotes（真核生物）細(xì)菌細(xì)胞的結(jié)構(gòu)核糖體類核菌毛鞭毛細(xì)胞壁動(dòng)物細(xì)胞結(jié)構(gòu)核糖體過氧物酶體細(xì)胞骨架溶酶體輸送囊泡高爾基體平滑內(nèi)質(zhì)網(wǎng)細(xì)胞核核仁粗內(nèi)質(zhì)網(wǎng)線粒體質(zhì)膜核膜植物細(xì)胞的結(jié)構(gòu)高爾基體細(xì)胞間壁乙醛酸循環(huán)體胞間連絲空泡細(xì)胞壁類囊體淀粉粒葉綠體質(zhì)膜線粒體粗內(nèi)質(zhì)網(wǎng)核仁細(xì)胞核核糖體平滑內(nèi)質(zhì)網(wǎng)細(xì)胞骨架生物體中的化學(xué)元素化學(xué)元素含量C,H,N,O豐富，所有生物都有Ca,Cl,Mg,P,K,Na,S較少，所有生物都有Co,Cu,Fe,Mn,Zn微量，所有生物都有，必需元素Al,As,B,Br,Cr,F,Ga,I,Mo,Ni,Se,Si,W,V痕量，有些生物有生命和化學(xué)鍵生物中最常見的共價(jià)鍵非共價(jià)鍵水與生命水的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)水與生物分子的弱相互作用水的滲透性與生命的關(guān)系水的離子化與生命的關(guān)系水在生化反應(yīng)中作為反應(yīng)物生命對(duì)水相環(huán)境的適應(yīng)水與一些相近化合物性質(zhì)比較化合物分子量熔點(diǎn)(°C)沸點(diǎn)(°C)CH4NH3H2OH2S16.0417.0318.0234.08-182-780-86-162-33+100-61同與氧相鄰元素的氫化物相比，水具有異乎尋常高的沸點(diǎn)、熔點(diǎn)水分子結(jié)構(gòu)及氫鍵

共價(jià)鍵

氫鍵0.0965nm0.177nm冰中氫鍵每個(gè)水分子與周圍水分子形成氫鍵的數(shù)目，在冰中，為4；在液態(tài)水中，平均為3.4水與一些普通溶劑的比較溶劑熔點(diǎn)(℃)沸點(diǎn)(℃)蒸發(fā)熱(J/g)水01002,260甲醇-98651,100乙醇-11778854丙酮-9556523己烷-9869423苯680394氯仿-6361247水與生物分子的弱相互作用水與極性溶質(zhì)的作用水與帶電溶質(zhì)的靜電作用水與氣體分子的作用水與兩性溶質(zhì)的作用水與極性溶質(zhì)的作用氫鍵是高度定向的，形成氫鍵的三個(gè)原子在一直線時(shí)氫鍵最強(qiáng)！極性物質(zhì)易溶于水水與帶電溶質(zhì)的靜電作用水具有很高的介電常數(shù)，能有效屏蔽溶解的離子間的靜電作用水與氣體分子的作用一些氣體在水中的溶解度氣體結(jié)構(gòu)極性水中溶解度(g/L)氮?dú)釴≡N非極性0.018(40℃)氧氣O=O非極性0.035(50℃)二氧化碳O=C=O非極性0.97(45℃)氨氣NH3極性900(10℃)硫化氫H2S極性1,860(40℃)水與兩性溶質(zhì)的作用疏水作用力―使分子中非極性區(qū)域結(jié)合在一起的力水與溶質(zhì)相互作用小結(jié)極性溶質(zhì)可與水形成氫鍵，易溶于水帶電溶質(zhì)可與水形成水合離子，易溶于水非極性溶質(zhì)不易溶于水，且趨向于通過疏水作用力相互聚集兩性溶質(zhì)的疏水部分，通過疏水作用力相互聚集，而親水部分則盡可能與水接觸，因此整個(gè)分子在水中常以單層、雙層或膠束等形態(tài)存在水的滲透性與生命的關(guān)系等滲高滲低滲細(xì)胞質(zhì)膜（半透膜）的滲透：只允許水和一些小分子透過水的離子化與生命的關(guān)系H3O+和-OH在電場(chǎng)中的遷移比其它離子快生活中常見水溶液的pH生命中的緩沖系統(tǒng)肺部空腔肺部毛細(xì)血管中的血液氣相水相人類血漿pH接近7.4，過高過低都將影響人的生理功能；酶的催化活性對(duì)pH特別敏感水在生化反應(yīng)中作為反應(yīng)物或產(chǎn)物水與生命小結(jié)與相近化合物相比，水具有許多獨(dú)特的性質(zhì)如異常高的沸點(diǎn)、熔點(diǎn)和蒸發(fā)焓等，是絕佳的生命介質(zhì)對(duì)所有生物來說，生物大分子的許多生理性質(zhì)，特別是蛋白和核酸，來源于它們與周圍的水分子的相互作用。外星生命，除非它們起源在一個(gè)具有足夠水的地方，否則他們不可能與地球上的生命相似火星有水嗎?火星探測(cè)器火星上的石頭地球上和火星上礦石比較Utahhaematiteconcretionexamples(b-d)comparedwithMarsexample(e)fromtheMarsExplorationRover‘Opportunity’landingsiteatMerid