高级生物化学 ppt课件
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生物化学(共45张PPT)
（四）、多糖类
1、来源于植物的具有一定生物活性和药理作用的多糖。
黄芪多糖、人参多糖、刺五加多糖、麦麸多糖、黄精多糖、 昆布多糖、菊糖、褐藻多糖、波叶多糖、茶叶多糖、葡萄皮脂多 糖、麦秸半纤维素B、针裂蹄多糖、酸多糖、枸杞多糖、当归多 糖、人参多糖、地衣多糖
和有机溶剂，分子量从几十～几百万。浓碱处理 可是其部分或全部脱掉乙酰基而成为几丁质（ chitosan）,该产品可溶于烯酸。
3、用途
药物辅料：人造皮肤、手术缝合线（不用拆线）
络合回收金属离子（贵重金属离子）
降血脂、消炎、杀菌剂（伤口愈合剂）
食品添加剂（保鲜剂）
同样具有保湿作用、也大量用于化妆品中。
糖类的生物活性及药理作用
三、纤维素
CH2OH
O
CH2OH O
O OH
O OH
OH
OH
α -1,4
OH
OH
O
O CH2OH β -1,4
CH2OH O
OH
OH
淀粉
纤维素
2、纤维素的生物学功能 （1）作为植物、动物或细菌细胞的外壁支撑和保护的
物质，促使细胞保持足够的扩张韧性和刚性。
（2）作为生物圈中维持自然界能量和营养物质稳恒的贮 藏物质。
2、直链淀粉
(1)占天然淀粉量的20％～30％，药物辅料 中的可溶性淀粉（冲剂中一般用）就是这 一种。
（2）MW在50,000左右。
（3）结构：以 代表淀粉， 代表二个D －葡萄糖残基通过α－1,4糖苷键连接，则 直链淀粉的结构为：
3、支链淀粉
（1）占天然淀粉量的70％～80％。 （2）MW＝1百万左右. （3）结构：主链与直链淀粉一样，以通过α－1,4糖苷键
（2）贮能多糖：在体内作为贮能形式存在， 如淀粉和糖原，在需要是可通过生物体内酶 系统的作用，分解释放出单糖以供应能量。
生物化学ppt课件
;.
13
五、基因工程技术的发展
❖ 1970年，Smith发现限制性核酸内切酶 ❖ 1992年，Berg的转化实验 ❖ 1977年，Boyer等实现在大肠杆菌中表达多肽 ❖ 人干扰素、白介素、集落刺激因子、乙肝疫苗等基因工程药物及疫苗的使用 ❖ 转基因动植物及基因敲除（knock out）动植物 ❖ 基因诊断与基因治疗 ❖ 新技术的不断涌现
;.
12
四、遗传信息传递中心法则的建立
❖ Watson和Cricket的贡献 ❖ Kornberg发现DNA聚合酶 ❖ Messlson和Stahl的同位素标记实验 ❖ Okazaki片段 ❖ DNA复制机制的完善 ❖ Jacob和Monod等的贡献—转录机制 ❖ RNA如何到多肽链，三联体密码 ❖ 逆转录现象的发现
❖ —François Jacob, La logique du vivant: une histoire de l’hérédité ❖ (The Logic of Life: A History of Heredity), 1970
;.
2
绪论 Introduction
;.Biblioteka 3❖ 生物化学(biochemistry)：一门在分子水平上研究生命现象的科学，它主要应用 化学原理和方法来探讨生命的奥秘和本质，着眼于搞清组成生物体物质的分子结 构和功能，维持生命活动的各种化学变化及其与生理机能的联系。分子生物学 (molecular biology) 主要是以核酸和蛋白质等生物大分子的结构及其在遗传信息 传递和细胞信号转导过程中的作用为研究对象。
;.
7
二十世纪以前
❖ 中国：造酒，制酱、饴、醋，制作豆腐，治疗夜盲症，制糖等 ❖ 欧洲：Scheler，Lavoisier等
生物化学教学课件ppt
分子间作用力
分子间作用力包括范德华力、氢键和疏水作用力等，影响分子的聚集状态和稳 定性。
化学反应与能量转化
化学反应
化学反应是原子或分子重新组合的过程，遵循质量守恒和能 量守恒定律。
能量转化
化学反应中伴随着能量的吸收或释放，可用于解释反应的动 力学和热力学性质。
酸碱反应与缓冲溶液
酸碱反应
酸和碱通过质子转移反应生成水和盐，酸碱反应是化学反应中的重要类型之一。
生物化学教学课件
目录
• 生物化学概述 • 生物化学基础知识 • 生物大分子与细胞结构 • 生物化学代谢过程 • 生物化学实验技术与方法 • 生物化学前沿研究与发展趋势
01
生物化学概述
生物化学的定义与重要性
定义
生物化学是生物学和化学两门学 科的交叉学科，主要研究生物体 内的化学过程和物质代谢。
重要性
02
生物化学基础知识
分子结构与性质
分子结构
分子由原子组成，通过化学键连接， 具有空间构型和电子分布，决定分子 的物理和化学性质。
分子性质
分子的性质由其结构决定，包括极性 、溶解度、挥发性等，影响分子的物 理状态和化学反应活性。
化学键与分子间作用力
化学键
化学键是原子间通过电子转移或共享形成的相互作用力，分为共价键、离子键 和金属键等。
核酸的结构与功能
总结词
核酸是生物体中重要的遗传物质，具有多种结构和功能。
详细描述
核酸包括DNA和RNA，它们由核苷酸组成，具有一级、二级和三级结构。一级结构决定了核酸的序列 ，二级结构决定了核酸的双螺旋结构，三级结构决定了核酸的空间构象。核酸的功能是携带和传递遗 传信息。
酶的结构与催化机制
总结词
分子间作用力包括范德华力、氢键和疏水作用力等，影响分子的聚集状态和稳 定性。
化学反应与能量转化
化学反应
化学反应是原子或分子重新组合的过程，遵循质量守恒和能 量守恒定律。
能量转化
化学反应中伴随着能量的吸收或释放，可用于解释反应的动 力学和热力学性质。
酸碱反应与缓冲溶液
酸碱反应
酸和碱通过质子转移反应生成水和盐，酸碱反应是化学反应中的重要类型之一。
生物化学教学课件
目录
• 生物化学概述 • 生物化学基础知识 • 生物大分子与细胞结构 • 生物化学代谢过程 • 生物化学实验技术与方法 • 生物化学前沿研究与发展趋势
01
生物化学概述
生物化学的定义与重要性
定义
生物化学是生物学和化学两门学 科的交叉学科，主要研究生物体 内的化学过程和物质代谢。
重要性
02
生物化学基础知识
分子结构与性质
分子结构
分子由原子组成，通过化学键连接， 具有空间构型和电子分布，决定分子 的物理和化学性质。
分子性质
分子的性质由其结构决定，包括极性 、溶解度、挥发性等，影响分子的物 理状态和化学反应活性。
化学键与分子间作用力
化学键
化学键是原子间通过电子转移或共享形成的相互作用力，分为共价键、离子键 和金属键等。
核酸的结构与功能
总结词
核酸是生物体中重要的遗传物质，具有多种结构和功能。
详细描述
核酸包括DNA和RNA，它们由核苷酸组成，具有一级、二级和三级结构。一级结构决定了核酸的序列 ，二级结构决定了核酸的双螺旋结构，三级结构决定了核酸的空间构象。核酸的功能是携带和传递遗 传信息。
酶的结构与催化机制
总结词
生物化学ppt课件
05
生物化学实验技术
Chapter
分光光度法
总结词
基于物质对光的选择性吸收而建立的方法
详细描述
分光光度法是利用物质对光的吸收特性来测定物质浓度的一种方法。通过测量物质在特定波长下的吸光度值，可 以计算出物质的浓度。该方法具有操作简便、准确度高、适用范围广等优点，是生物化学实验中常用的定量分析 方法之一。
分子性质
分子的性质由其组成原子的性质 和分子结构决定，包括极性、溶 解度、挥发性等。
化学键与分子间作用力
化学键
化学键是原子间力的一种表现，主要有共价键、离子键和金 属键。
分子间作用力
分子间作用力是影响物质物理性质的重要因素，包括范德华 力、氢键等。
化学反应与能量转化
化学反应
化学反应是分子间的转化，遵循质量 守恒和能量守恒定律。
生物化学的应用领域
医学
生物化学在医学领域的应用广泛 ，如疾病诊断、治疗和药物研发
等。
农业
通过研究植物的生理生化过程，改 良作物品种，提高农业生产效率。
工业
生物化学在食品、制药、环保等领 域有广泛应用，如发酵工程、酶工 程等。
02
生物化学基础知识
Chapter
分子结构与性质
分子结构
分子由原子组成，通过共价键连 接，具有固定的空间排列。
蛋白质的结构
蛋白质具有一级、二级、 三级和四级结构，这些结 构决定了蛋白质的功能。
蛋白质的功能
蛋白质在生物体内发挥着 多种功能，如酶、运输、 结构等。
核酸的结构与功能
核酸的组成
核酸的功能
核酸由核苷酸组成，包括脱氧核糖核 酸（DNA）和核糖核酸（RNA）。
DNA携带遗传信息，RNA在转录和翻 译过程中起关键作用。
高级生化课件生物化学技术原理与应用
22
2.化学处理
（1）脂溶性溶剂：丙酮；氯仿；甲苯 （2）表面活性剂：十二烷甲基黄酸钠；十
二烷基硫酸钠
23
3.生物方法
（1）溶胀 （2）自溶 （3）生物酶降解：溶菌酶；蛋白水解酶K
24
第四节 抽提
一.抽提的含义 二.抽提有效成分的影响因子
25
一、抽提的含义
用适当的溶剂和方法，从原料中把 有效成分分离出来的过程。用缓冲液， 稀酸，稀碱或有机溶剂（丙酮，乙醇） 等抽提，有时还可以用蒸馏水抽提。
35
二.吸附法 干葡聚糖凝胶G25或吸水棒加入抽提液， 两者比例一比五，能缩小抽提液体积三 倍左右.
36
三.超过滤法 在空气或氮气压力下，使小分子物质通 过半透膜而大分子物质留在膜内的装置。
37
四. 透析法 （1）把装透析液的透析袋埋在吸水力强的
聚乙二醇PEG或甘油中； （2）真空透析。
38
五.减压蒸馏法 简易减压蒸馏装置（降低沸点）.
26
二.抽提有效成分的影响因子
1.PH值 2.溶剂的极性和离子强度 3.水解酶 4.温度：选择合适的抽提温度 5.搅拌：温和搅拌可增加溶解度 6.氧化 7.金属离子 8.抽提液及抽提物的比例:1:5
27
1.PH值 对蛋白质或酶等具有等电点的两性电
解质物质，选择抽提液的PH值在偏离等电 点。
28
2.溶剂的极性和离子强度
44
二.纯化方案的评价 考察比活力、纯化倍数和收得率
45
第二编 纯化方法
第二章 沉淀法 第三章 吸附层析 第四章 疏水层析 第五章 离子交换层析 第六章 凝胶过滤 第七章 亲和层析 第八章 聚焦层析 第九章 高效液相色谱 第十章 固定化的酶及微生物
2.化学处理
（1）脂溶性溶剂：丙酮；氯仿；甲苯 （2）表面活性剂：十二烷甲基黄酸钠；十
二烷基硫酸钠
23
3.生物方法
（1）溶胀 （2）自溶 （3）生物酶降解：溶菌酶；蛋白水解酶K
24
第四节 抽提
一.抽提的含义 二.抽提有效成分的影响因子
25
一、抽提的含义
用适当的溶剂和方法，从原料中把 有效成分分离出来的过程。用缓冲液， 稀酸，稀碱或有机溶剂（丙酮，乙醇） 等抽提，有时还可以用蒸馏水抽提。
35
二.吸附法 干葡聚糖凝胶G25或吸水棒加入抽提液， 两者比例一比五，能缩小抽提液体积三 倍左右.
36
三.超过滤法 在空气或氮气压力下，使小分子物质通 过半透膜而大分子物质留在膜内的装置。
37
四. 透析法 （1）把装透析液的透析袋埋在吸水力强的
聚乙二醇PEG或甘油中； （2）真空透析。
38
五.减压蒸馏法 简易减压蒸馏装置（降低沸点）.
26
二.抽提有效成分的影响因子
1.PH值 2.溶剂的极性和离子强度 3.水解酶 4.温度：选择合适的抽提温度 5.搅拌：温和搅拌可增加溶解度 6.氧化 7.金属离子 8.抽提液及抽提物的比例:1:5
27
1.PH值 对蛋白质或酶等具有等电点的两性电
解质物质，选择抽提液的PH值在偏离等电 点。
28
2.溶剂的极性和离子强度
44
二.纯化方案的评价 考察比活力、纯化倍数和收得率
45
第二编 纯化方法
第二章 沉淀法 第三章 吸附层析 第四章 疏水层析 第五章 离子交换层析 第六章 凝胶过滤 第七章 亲和层析 第八章 聚焦层析 第九章 高效液相色谱 第十章 固定化的酶及微生物
生物化学ppt课件
同学们好！
现在开始上课！
生物化学
生物化学
第一章 蛋白质化学 第二章 酶化学 第三章 维生素与辅酶 第四章 生物氧化 第五章 糖代谢 第六章 脂代谢 第七章 核酸的生物化学 第八章 蛋白质代谢 第九章 代谢的调节控制
绪论
▪ 生物化学的概念 ▪ 生物化学研究的主要内容 ▪ 生物化学的研究对象 ▪ 生物化学与其他学科的关系 ▪ 生物化学的发展简史 ▪ 生物化学学习方法及参考用书
2 研究它们在生物体内的化学变化及与外界进行 物质和能量交换的规律，即物质代谢和能量代谢 --动态生物化学
3 研究这些物质的结构、代谢和生物功能与复杂 的生命现象之间的关系--功能生物化学
4 生物体遗传信息的传递、表达及代谢调节
三、生物化学的研究对象
1、以所研究的生物对象之不同 动物--动物生物化学 植物--植物生物化学 微生物--微生物生物化学
（一） 学习方法
• 在理解的基础上掌握生物化学的基本原理 • 注重生物化学理论研究的思路和方法 • 结合专业实际或生活实际理解所学知识 • 强化实验技能学习及实际操作能力锻炼 • 善于总结思考并勤于练习
（二）教材及参考书
教材: 金凤燮，生物化学，中国轻工出版社，2005年
参考书：
1.魏述众：生物化学，中国轻工出版社 2.王镜岩等编：生物化学（上、下），人民教育出版社 3.聂剑初等：生物化学简明教程，高教出版社 4. Biochemistry. Worthpublishers.Inc. 5.沈仁权，生物化学教程，高等教育出版社 6.大连轻工业学院主编:生物化学（工业发酵专业用）轻 工出版社85年出版 7.郑集等：普通生物化学（第三版），高教出版社，1998 年出版
生理机能的协调关系，从而对一定的 生理机能给以化学解释。
现在开始上课！
生物化学
生物化学
第一章 蛋白质化学 第二章 酶化学 第三章 维生素与辅酶 第四章 生物氧化 第五章 糖代谢 第六章 脂代谢 第七章 核酸的生物化学 第八章 蛋白质代谢 第九章 代谢的调节控制
绪论
▪ 生物化学的概念 ▪ 生物化学研究的主要内容 ▪ 生物化学的研究对象 ▪ 生物化学与其他学科的关系 ▪ 生物化学的发展简史 ▪ 生物化学学习方法及参考用书
2 研究它们在生物体内的化学变化及与外界进行 物质和能量交换的规律，即物质代谢和能量代谢 --动态生物化学
3 研究这些物质的结构、代谢和生物功能与复杂 的生命现象之间的关系--功能生物化学
4 生物体遗传信息的传递、表达及代谢调节
三、生物化学的研究对象
1、以所研究的生物对象之不同 动物--动物生物化学 植物--植物生物化学 微生物--微生物生物化学
（一） 学习方法
• 在理解的基础上掌握生物化学的基本原理 • 注重生物化学理论研究的思路和方法 • 结合专业实际或生活实际理解所学知识 • 强化实验技能学习及实际操作能力锻炼 • 善于总结思考并勤于练习
（二）教材及参考书
教材: 金凤燮，生物化学，中国轻工出版社，2005年
参考书：
1.魏述众：生物化学，中国轻工出版社 2.王镜岩等编：生物化学（上、下），人民教育出版社 3.聂剑初等：生物化学简明教程，高教出版社 4. Biochemistry. Worthpublishers.Inc. 5.沈仁权，生物化学教程，高等教育出版社 6.大连轻工业学院主编:生物化学（工业发酵专业用）轻 工出版社85年出版 7.郑集等：普通生物化学（第三版），高教出版社，1998 年出版
生理机能的协调关系，从而对一定的 生理机能给以化学解释。
《生物化学》全套PPT课件
04 糖代谢途径与调控机制
糖类概述及分类方法
糖类定义
多羟基醛、多羟基酮及其缩聚物和某些衍生物的 总称。
糖类分类
单糖、低聚糖、多糖。
糖类生物学作用
提供能量；物质代谢的碳骨架；细胞的组成成分。
糖无氧氧化过程剖析
糖无氧氧化定义
在无氧条件下，葡萄糖经分解代谢为乳酸或乙醇的过程。
糖无氧氧化过程
葡萄糖磷酸化；异构化；裂解；还原。
质谱法
利用蛋白质分子在电场或 磁场中的运动规律进行测 定。
cDNA测序法
通过测定编码蛋白质的 cDNA序列，间接推断蛋 白质序列。
蛋白质高级结构类型及特点
二级结构
主要依靠氢键维持的局部 空间结构，包括α-螺旋、 β-折叠等。
三级结构
整条肽链中全部氨基酸残 基的相对空间位置，包括 结构域、超二级结构等。
脂类分类方法
根据化学结构和性质，脂类可分为简单பைடு நூலகம்质（如脂肪酸、甘油酯等） 和复合脂质（如磷脂、糖脂等）。
脂类在生物体内的分布
不同生物体内的脂类分布有差异，如动物体内主要储存甘油三酯， 而植物体内则以脂肪酸为主。
甘油三酯分解代谢过程剖析
01
甘油三酯的分解代谢途径
甘油三酯在体内主要通过脂肪酶的催化作用分解为甘油和脂肪酸，进而
糖异生作用及其生理意义
糖异生定义
非糖物质转变为葡萄糖或糖原的 过程。
糖异生过程
乳酸、甘油、生糖氨基酸等转变为 葡萄糖或糖原。
糖异生生理意义
维持血糖恒定；补充或恢复肝糖原 储备；利用乳酸。
05 脂类代谢途径与调控机制
脂类概述及分类方法
脂类定义及主要功能
脂类是生物体内重要的有机化合物，包括脂肪、磷脂、固醇等， 主要功能是储存能量、构成生物膜、参与信号传导等。
《高级生物化学》课件
工业领域
在食品、制药、环保等行 业，生物化学技术有广泛 应用，如发酵工程、酶工 程等。
CHAPTER 02
生物化学基础知识
分子结构与性质
分子结构的表示方法
通过球棍模型、电子云密度图等工具，形象地展示分子的三维结 构，帮助理解分子的物理和化学性质。
分子的极性
介绍分子极性的判断方法，以及极性分子在化学反应中的特殊性质 和作用。
核酸的结构
DNA具有双螺旋结构，RNA具有 单链结构。
核酸的功能
DNA携带遗传信息，RNA在转录和 翻译过程中起重要作用。
酶的作用机制与动力学
酶的作用机制
酶通过降低反应活化能来加速化学反应，具有高 度专一性。
米氏方程
描述了酶促反应速率与底物浓度的关系，是酶动 力学研究的基础。
酶促反应动力学
研究酶促反应的动力学特征，包括反应速率和底 物浓度对反应速率的影响。
酸碱理论与缓冲溶液
1 2
酸碱质子理论
介绍酸碱质子理论的基本概念，理解酸碱的电子 转移过程及其在酸碱反应中的作用。
缓冲溶液
阐述缓冲溶液的概念、组成及作用原理，学习计 算缓冲溶液的pH值的方法。
3
缓冲溶液在生物体内的应用
介绍缓冲溶液在维持生物体内酸碱平衡中的重要 作用，理解人体血液中缓冲系的作用机制。
生物膜的结构与功能
生物膜的组成
生物膜主要由脂质和蛋白质组成，具有流动性 。
生物膜的结构
生物膜具有双层膜结构，膜蛋白和膜脂质相互 作用，形成特定的结构和功能。
生物膜的功能
生物膜具有物质运输、信号转导、能量转换等多种功能，对维持细胞稳态具有 重要作用。
CHAPTER 04
生物代谢
高级生物化学
THANKSபைடு நூலகம்
感谢观看
糖类的结构与功能
糖类是生物体的主要能源物质，具有 多羟基醛或多羟基酮的结构特点。糖 类在生物体内发挥着重要的生理功能 ，如供能、构成细胞等。
核酸包括DNA和RNA，是遗传信息的 载体。DNA负责编码遗传信息，而 RNA则负责转录和翻译这些信息。
细胞结构与功能
01
细胞膜的结构与功能
细胞膜是细胞的基本结构，由磷脂双分子层和蛋白质组成。细胞膜具有
物质运输、信息传递和能量转换等功能，对维持细胞稳态具有重要作用
。
02
细胞器的结构与功能
细胞器是细胞内具有一定结构和功能的单位。不同的细胞器具有不同的
结构和功能，如线粒体是细胞的能源工厂，内质网是蛋白质的合成和加
工场所等。
03
细胞骨架的结构与功能
细胞骨架是由蛋白质纤维组成的网架结构，对维持细胞形态、运动和分
柠檬酸循环
柠檬酸循环是生物体内主要的产能途径之一，涉及一系列的酶促反应，将乙酰 CoA氧化成二氧化碳并产生能量。这个过程需要氧气参与，并产生水和ATP。
03
生物化学应用
生物技术在医学中的应用
01
02
03
基因诊断
利用基因测序技术检测遗 传疾病、癌症等疾病，提 高诊断准确性和个性化治 疗水平。
细胞治疗
利用干细胞、免疫细胞等 细胞技术治疗疾病，如 CAR-T细胞治疗白血病等 。
生物制药
利用生物技术生产药物， 如单克隆抗体药物、基因 治疗药物等，提高药物研 发效率和治疗效果。
生物技术在农业中的应用
转基因作物
通过转基因技术改良作物 ，提高抗虫、抗病、抗旱 等性能，增加作物产量和 改善品质。
生物化学ppt课件
核酸的调节与疾病
核酸代谢异常可能引起疾病，如癌症 等，因此核酸代谢的调节对于维持身 体健康至关重要。
CHAPTER 04
生物化学与医学
疾病的发生与生物化学
疾病的发生
生物化学是许多疾病发生的基础，如糖尿病、心 血管疾病、癌症等。这些疾病的形成与生物化学 过程有关，如糖代谢、脂质代谢、蛋白质代谢等 。
生物化学的历史与发展
• 生物化学作为一门独立的学科，起源于20世纪初。早期的生物化学研究主要集中在蛋白质、糖类、脂肪、核酸等生物大分 子的结构和功能方面。随着技术的进步，生物化学逐渐深入到分子水平，对基因表达、蛋白质合成、代谢调控等生命过程 的研究取得了重大突破。近年来，随着生物信息学和系统生物学的发展，对生物化学的研究和应用也进一步扩大和深化。
要支持。
代谢组学技术
通过对生物体内代谢产 物的全面分析，代谢组 学技术能够揭示生物过 程和疾病发生的潜在机
制。
生物化学在医学领域的应用前景
总结词
应用广泛、潜力巨大
药物研发
生物化学对药物研发过程中的靶点筛选、 药效评估等方面具有决定性作用。
疾病诊断
生物治疗
基于生物化学原理的检测方法能够快速、 准确地诊断多种疾病。
营养与健康
生物化学研究营养与健康的关系，如营养不足或过剩对健 康的影响。这些研究为营养学提供理论依据，从而为预防 和治疗营养相关疾病提供帮助。
营养与疾病
生物化学研究营养与疾病的关系，如某些营养素缺乏可能 导致某些疾病的发生。这些研究为预防和治疗这些疾病提 供理论依据。
CHAPTER 05
生物化学的未来与发展
新兴的生物化学技术
第一季度
第二季度
第三季度
第四季度
精品课件-生物化学PPT课件
生物化学 的概念
生物化学是阐明生物分子是如何相互作用而形成 复杂而高效的生命现象的科学。
生物化学是一门运用化学的原理和方法研究生命 现象的本质，揭示生命奥秘的科学。
简单地说生物化学就是生命的化学。
生物化学的 研究内容
① 研究构成生物体的分子基础生物分子的 化学组成、结构、性质和功能。
动态生物化学阶段：奠基时期(20世纪初-1950年)
由于分析鉴定技术的进步，尤其是放射性同位素示踪技术的 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的研究，基本阐明:
（1）酶的化学本质 （2）与能量代谢有关的物质代谢途径
机能生物化学阶段：大发展时期（1950- ）
素、辅酶、激素、核苷酸和氨基酸等。 其余都是某些生物小分子的聚合物，分子量很大，一
般在一万以上，有的高达1012，因而称为生物大分子，
如 多糖、脂、核酸和蛋白质。
1、碳架是生物分子结构的基础
• 碳元素一般占细胞干重的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，因此它自相结合可以形 成结构各异的生物分子骨架（碳 架）。
– 科学家对生物的研究已从整体水平逐步深入到细胞、 亚细胞、分子水平。伴随实验手段、技术（电镜、超 离心、色谱、电泳等）的不断改进，使得对生物大分 子结构及功能的研究也更加深入。
– 50年代以后生物化学迅猛发展，每年的诺贝尔生理 学/医学奖和化学奖的大部分奖项都是与生物化学领 域相关的。
– 美国、法国、德国、英国在近代生物化学发展史贡献 突出。
5、遗传学，研究核酸、蛋白质的生 物合
生物化学的应用
生物化学的原理和技术在生产实践中也得到 广泛的应用。如与农学、某些轻工业(如制药、酿 造、皮革、食品等)、医学都有密切关系，很多问 题都需要从生化的角度、利用生化的方法才能了 解。
生物化学PPT课件
生物化学的应用领域
01
02
03
04
医学研究
生物化学在医学领域中发挥着 重要作用，如疾病诊断、药物
研发和生理机制研究等。
农业生产
通过生物化学手段改良作物品 质、提高产量，以及研发新型
肥料和农药。
环境保护
利用生物化学方法处理环境污 染问题，如水体净化、土壤修
复等。
生物技术产业
生物化学在生物技术产业中具 有广泛应用，如基因工程、蛋
合成生物学
合成生物学是新兴的交叉学科，旨在设计和构建人工生物系统，实现新功能或 优化现有功能。通过合成生物学，科学家可以创建定制化的微生物，用于生产 燃料、药物和其他有用物质。
纳米技术与生物医学应用
纳米药物
纳米药物利用纳米技术将药物包裹在 纳米载体中，以提高药物的靶向性、 稳定性和生物利用度，降低副作用。 纳米药物在癌症治疗、疫苗开发等领 域具有广泛应用前景。
生物合成与分解代谢
生物合成
生物合成是指生物体利用简单无机物和单糖等合成复杂有机 物的过程。生物合成包括脂肪酸、蛋白质、核酸等物质的合 成。这些合成过程需要经过一系列酶促反应的完成。
分解代谢
分解代谢是指生物体将大分子有机物分解成小分子有机物和 无机物的过程。这些分解过程包括糖酵解、柠檬酸循环和氧 化磷酸化等。分解代谢是生物体获取能量和合成物质的重要 途径。
结论总结
根据实验结果和讨论，总结实验的结论，指 出研究的局限性和未来研究方向。
结果讨论
对实验结果进行深入分析和讨论，探讨结果 的合理性和科学性。
结论应用
探讨实验结论在实际生产和科研中的应用价 值和意义。
05
生物化学前沿研究
基因编辑与合成生物学
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抑 制 线 粒 体 基 质 内 的 ATP 与 细胞质内的ADP之间交换
棕色脂肪组织 解偶联产热
有氧代谢的生理意义
并非所有的生物都能进行氧化磷酸化,然 而具有这种功能的生物确实能从有限量的 代谢燃料中获得更多的能量.
1分子葡萄糖的无氧酵解只产生2分子ATP 1分子葡萄糖的有氧代谢可产生38分子
2GSH+NADP+
光合磷酸化
2H2O 光 O2+4[H.] 4[H.]+CO2 (CH2O)+H2O 在光反应中,特定的色素分子捕获光能而被氧
化,再经一系列电子传递反应最终将NADP+还 原为NADPH，产生的跨膜质子梯度中蕴含的 能量促使ADP+Pi合成ATP。氧化态的色素分 子被H2O还原，产生O2。 暗反应利用NADPH和ATP还原CO2，并将 CO2整合到糖的三碳前体分子中。
ATP的磷酸基因转移势能和其他一些磷酸 化合物比较,处于中间地位。
ATP作为共同中间传递体的实质是传递能 量，它水解释放的自由能可推动一个在热 力学上不利的反应，使之能够顺利进行。
ATP合成的方式
1.底水平磷酸化：底物的高能磷酸基团 直接转移给ADP生成ATP。
2.氧化磷酸化：是指在电子传递过程中, 释放的能量使ADP磷酸化成ATP的过程。 又称电子传递水平磷酸化。
(chemiosmotic theory)
氧化磷酸化要求完整的线粒体内膜
线粒体内膜对H+、OH-、K+和Cl-等离子不通透，它们的自由 Peter Mitchell,
扩散将会消减电化学梯度
1920–1992
电子传递导致H+被运出完整线粒体，因而产生一个可测量的
跨线粒体内膜的电化学梯度
某些因能增加线粒体内膜对质子的通透性而消减电化学梯度的 化合物，能使电子传递继续进行，但是却抑制ATP合成，相反 ，增加线粒体内膜外侧的酸性将刺激ATP合成。
细胞质中的NADH必须进入线粒体的电子 传递链以便进行有氧氧化，但线粒体内膜 没有NADH转运蛋白
苹果酸—天冬氨酸穿梭 malate-aspartate shuttle
磷酸甘油穿梭 Glycerophosphate shuttle
氧化磷酸化解偶联
电子传递与氧化磷酸化相偶联是基于线粒 体内膜的不通透性，致使电子传递时因 H+产生的跨膜电化学梯度得以建立。
电子传递
NADH氧化反应是高效放能的 1molNADH被O2氧化伴随释放218KJ自由
能 由ADP和Pi合成1molATP所需自由能是
30.5KJ 1分子NADH大约产生３(2.5)分子ATP 1分子FADH2大约产生2(1.5)分子ATP
ATP的合成
ATP合成机制最有说服力的是1961年由 Peter Mitchell 提出的化学渗透原理
一些化合物如2,4-二硝基苯酚(DNP)可以 使电子传递与ATP合成解偶联。
氧化磷酸化抑制剂:寡霉素 离子载体抑制剂:
缬氨霉素
抑制类型
抑制剂名称
作用位点或作用机制
呼吸链抑制剂
鱼藤酮、安米妥、杀粉菌素
复合体I
萎锈灵
复合体II
抗霉素Ａ
复合体III
氰化物、CO、H2S、叠氮化合物 复合体IV
Paul Boyer
提出了ATP合成酶的结 合变化和旋转催化机制
Walker发表了0.28nm分 辨率的牛心线粒体晶体 结构,为此与Boyer分享 了1997年的诺贝尔化学 奖.
Noji的实验证实了旋转催 化假说的正确性.
John E. Walker
线粒体的转运系统
细胞质的还原当量转运进入线粒体 ADP-ATP转运体 Ca2+转运
习题
1.根据下图所示,假定你将有活性的F1F0-ATP合酶重组到脂质体 上,重组时酶的朝向有两种,一种是头部(F1部分)朝外、柄部朝内 （F0），另一种是柄部朝外，头部朝内。这些脂质体外部的环 境都 是一样的，都含有ADP、Pi，pH都是7，但内部pH不同。
（1）预测哪几种脂质体可以合成ATP？
（2）如果将样品C转移到pH7、含有ATP的溶液中。脂质体腔 内含有对pH敏感的荧光染料，以此来检测pH的变化。有趣的是 ，溶液内ATP水平在下降，而腔内的pH也在下降，试解释此现 象。
2.酵母呼吸缺陷型突变株缺乏细胞色素c氧化酶, 它们的一个显著特点是发酵不被O2抑制,即它们 巴斯德效应.有人对应用这样的突变株使木屑发酵 产生酒精很感兴趣.对于大规模的酒清生产,使用 这些突变株有何优点?为什么细胞色素c氧化酶的 缺乏会消除巴斯德效应(当加入氧时,葡萄糖的消 耗减少)?
3.光合磷酸化：由光驱动的ATP合成。
底物水平磷酸化
在细胞内凡是有ATP作为磷酸基因供体的 酶促反应，ATP都是以Mg2+ATP2-的形式 参加反应。
Mg2+ATP2-的结构式
Mg2+ADP-的结构式
电子传递与氧化磷酸化
线粒体——细胞的发 电厂
含有丙酮酸脱氢酶系、柠檬酸循 环的酶系、催化脂肪酸氧化的酶 和参与电子传递和氧化磷酸化的 酶以及氧化还原的蛋白。
ATP
然而有氧代谢也有其缺点,许多生物和组 织仅仅依靠有氧代谢,则当氧气缺乏时它 们将遭受不可逆转的损伤.
有氧代谢还伴随产生少量活性氧代谢物, 长时间可能破坏细胞成分
细胞色素P450
超氧化物歧化酶SOD
谷胱甘肽过氧化物酶
2GSH+H2O2
GSSG+2H2O
谷胱甘肽还原酶
GSSG+NADPH+H+
Aurovertin
F1F0-ATP 合 酶 抑 寡霉素、venturicidin
制剂
DCCD（二环已基碳二亚胺）
抑制F1 抑制F0 阻止质子通过质子F0通道
解偶联剂
DNP(2,4二硝基苯酚)、FCCP 缬氨霉素
生热素
脂溶性质子载体 钾离子载体，破坏电势能 质子通道
ATP/ADP 交 换 体 苍术苷、米酵菌酸 抑制剂
生物能量及ATP 代谢 基因表达调控 蛋白质及酶
第一部分 生物能量与ATP
ATP－细胞的能量货币
“货币代谢物（currency metabolites） 或者通用代谢物”是指可在细胞全局范围 内像货币一样流通的代谢物，如能量货币 ATP以及以辅助因子的形式出现的辅酶 NADH 和NADPH。它们的作用主要在于 协调代谢流的流量和方向，使受它（它 们）控制的途径成为代谢网络整体的一 部分。