生物化学生命的化学特征优秀课件
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生物化学绪论ppt课件
生物化学绪论ppt课件目录•生物化学概述•生物大分子结构与功能•生物小分子代谢及调控机制•基因表达调控与疾病关系•细胞信号传导途径和受体介导作用•现代生物化学技术应用及发展前景PART01生物化学概述生物化学定义与特点生物化学定义研究生物体内化学过程及其分子机制的学科。
生物化学特点从分子水平揭示生命现象，涉及生物大分子的结构与功能、生物小分子代谢、基因表达调控等。
生物化学研究历史与现状研究历史从19世纪末开始，随着化学和生物学的发展，生物化学逐渐形成并发展壮大。
研究现状生物化学已成为生命科学领域的重要分支，涉及基因组学、蛋白质组学、代谢组学等多个研究方向。
生物化学方法可用于检测生物标志物，辅助疾病诊断。
疾病诊断药物研发疾病预防与治疗通过研究生物大分子与小分子相互作用，指导药物设计和优化。
揭示疾病发生的生物化学机制，为疾病预防和治疗提供新思路。
030201生物化学在医学领域重要性PART02生物大分子结构与功能氨基酸蛋白质的基本组成单位氨基酸序列蛋白质的一级结构二级、三级和四级结构蛋白质的高级结构催化、运输、免疫、调节等蛋白质的功能蛋白质结构与功能核酸的基本组成单位DNA的双螺旋结构RNA的种类与功能核酸的功能核苷酸mRNA、tRNA、rRNA等碱基配对、反向平行等遗传信息的储存、传递和表达01020304单糖的结构与性质双糖的结构与性质多糖的结构与性质糖类的功能葡萄糖、果糖等蔗糖、麦芽糖等淀粉、纤维素等提供能量、细胞识别、生物合成等PART03生物小分子代谢及调控机制糖代谢及调控机制糖的生理功能糖是生物体内主要的能源物质，通过糖酵解和三羧酸循环等过程提供能量。
此外，糖还参与细胞识别、信号传导等生物过程。
糖代谢途径生物体内的糖代谢主要包括糖异生、糖酵解、糖有氧氧化等过程。
其中，糖异生是非糖物质转变为葡萄糖的过程；糖酵解是葡萄糖在无氧条件下分解为乳酸的过程；糖有氧氧化是葡萄糖在有氧条件下彻底氧化为二氧化碳和水的过程。
《生物化学》全套PPT课件
现状
生物化学已经成为生命科学领域的重要分支，与分子生物学、遗传学、细胞生 物学等学科相互渗透，共同揭示生命的奥秘。同时，生物化学在医学、农业、 工业等领域的应用也越来越广泛。
生物化学在医学领域重要性
A
疾病诊断
生物化学方法可用于检测血液中特定生物分子 的含量或结构异常，从而辅助疾病的诊断，如 血糖、血脂检测等。
脂类分类方法
根据化学结构和性质，脂类可分为简单脂质（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
药物研发
通过对生物体内代谢途径和药物作用机制 的研究，有助于设计和开发新的药物，提 高治疗效果和降低副作用。
B
C
营养与健康
生物化学在营养学领域的应用有助于了解食 物中营养成分的代谢和利用，为合理膳食和 营养补充提供科学依据。
遗传性疾病研究
生物化学方法可用于研究遗传性疾病的发病 机制和治疗方法，如基因疗法和干细胞疗法 等。
酶活性调节的方式
包括共价修饰、变构调节、酶原激活 和抑制剂作用等。
酶在医学领域应用实例分析
酶与疾病的关系
酶的异常与多种疾病的发生和发展密切相关，如酶缺陷病、代谢 性疾病等。
酶在疾病诊断中的应用
利用酶的特异性催化反应，开发酶学诊断方法，如酶活性测定、同 工酶分析等。
酶在疾病治疗中的应用
通过补充或抑制特定酶的活性，达到治疗疾病的目的，如酶替代疗 法、酶抑制剂疗法等。
进入血液循环被组织细胞摄取利用。
生物化学已经成为生命科学领域的重要分支，与分子生物学、遗传学、细胞生 物学等学科相互渗透，共同揭示生命的奥秘。同时，生物化学在医学、农业、 工业等领域的应用也越来越广泛。
生物化学在医学领域重要性
A
疾病诊断
生物化学方法可用于检测血液中特定生物分子 的含量或结构异常，从而辅助疾病的诊断，如 血糖、血脂检测等。
脂类分类方法
根据化学结构和性质，脂类可分为简单脂质（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
药物研发
通过对生物体内代谢途径和药物作用机制 的研究，有助于设计和开发新的药物，提 高治疗效果和降低副作用。
B
C
营养与健康
生物化学在营养学领域的应用有助于了解食 物中营养成分的代谢和利用，为合理膳食和 营养补充提供科学依据。
遗传性疾病研究
生物化学方法可用于研究遗传性疾病的发病 机制和治疗方法，如基因疗法和干细胞疗法 等。
酶活性调节的方式
包括共价修饰、变构调节、酶原激活 和抑制剂作用等。
酶在医学领域应用实例分析
酶与疾病的关系
酶的异常与多种疾病的发生和发展密切相关，如酶缺陷病、代谢 性疾病等。
酶在疾病诊断中的应用
利用酶的特异性催化反应，开发酶学诊断方法，如酶活性测定、同 工酶分析等。
酶在疾病治疗中的应用
通过补充或抑制特定酶的活性，达到治疗疾病的目的，如酶替代疗 法、酶抑制剂疗法等。
进入血液循环被组织细胞摄取利用。
《生命的化学》PPT课件
细胞的结构组成 【植物和许多原生生物
(protist)细胞壁的纤维素(cellulose )】
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20
昆虫和其它节肢动物(arthropod)外骨骼 (exoskeleton)的甲壳素(chitin)
单糖(Monosaccharides)
重要单糖 :
核糖(C5H10O5), 葡萄糖 (C6H12O6), 果糖(fructose ) 分类
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15
生物分子 中的部分 功能团
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16
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17
缩合反应(Condensation)
一般是脱水合成，常常会脱掉一分子水 (dehydration) 并形成一个新的化学键 (synthesis)
水解(Hydrolysis, Hydration)
与缩合反应相反，它是多聚物的断裂过 程：水分子的-OH和-H分别连接到水解 产物上
结构式(Structural formula) 表明了原子的排列和在分子内的连接
异构体(Isomers) 实验式相同结构式不同的分子
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13
甘露糖
山梨糖
?
Structural formula
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14
功能团
具有特定结构和功能的原子簇 特殊的化学特性是其独特的功能团的作 用，而不是某个原子的单独功能
蔗糖
半乳糖 乳糖
2个单糖分子通过脱水缩合将化学键联合在
一起形成二糖
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25
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麦芽糖
26
多糖(Polysaccharide)
由许许多多的单糖组成
直链淀粉
(a 和 b glucoses等)
生物化学--- PPT课件
1997年 1. Stanley B. Prusiner(美)，发现一种新型的致病 因子 - 感染性蛋白颗粒“ prion” （疯牛病）。生 理医学奖 2. Paul D. Boyer（美）等，阐明ATP酶促合成机 制。化学奖 3.Jens C. Skon( 丹 麦 ) ， 发 现 输 送 离 子 的 Na+\K+__ATP酶。 化学奖 1998年, Rolert F. Furchgott（美国）等，发现NO是 心血管系统的信号分子。生理医学奖
1. 静态生物化学时期（1920年前） 研究生物体内物质的化学组成和性质 2. 动态生物化学时期（1950年前） 糖、脂、蛋白质、核酸等的代谢关系 物质代谢途径及动态平衡、生物氧化、能量 转化 3. 机能生物化学时期（1950年后） 功能：遗传、生殖、生长、发育、循环、 呼吸、消化、运动、内分泌的分子机理
1993年 1. Rechard J. Roberts（美）等，发现断裂记因 生理医学奖 2. Karg B. Mallis（美）发明PCR方法。化学奖 3. Michaet Smith(加拿大)建立DNA合成用于定点 诱变研究。化学奖
1994年, Alfred G. Gilman（美）等，发பைடு நூலகம்G蛋白 及其在细胞内信号转导中的作用。生理医学奖
皮特-埃格瑞
罗德里克-麦克金南
2004年诺贝尔化学奖 以色列阿龙· 切哈诺沃、阿夫拉姆· 赫什科和美 国欧文· 罗斯发现泛素调节的蛋白质降解途径
阿龙· 切哈诺沃
阿夫拉姆· 赫什科
欧文· 罗斯
四、生物化学与其它学科的关系 A. 生物科学的基础 微生物学、植物学、动物学、生理学、病理学、 药理学、遗传学、细胞生物学、分子生物学、 分子细胞生物学、病毒学 B. 应用科学的基础 医学 农学（农、林、牧、渔） 轻工（食品、发酵、皮革） C. 与有机化学的关系
《生命的化学基础》PPT课件
直链淀粉〔α-1，4糖苷键〕
〔1〕、直链淀粉(amylose) 含有1000个以上葡萄糖构造单位，每一个单位由a-1,4糖苷 键相连。
CH2OH
H H
OH
O
HH
HC
O
H OH
CH2OH
H OH
O OH H CH
HO
n
H OH
n>1000 a-1,4糖 苷 键
直链淀粉的形状并不是伸展状态的直链，而是有规律的卷曲 成螺旋状，每一螺旋圈约有 6个葡萄糖构造单位。螺旋中有 空穴，空穴正好允许碘分子进入其中，碘分子与淀粉之间形 成碘-淀粉复合物，从而改变了碘原来的颜色。
• 常量元素又称宏量元素，有11种。 它们共占人体总质量的99.25%。它 们是：O，C，H，N，Ca，P，S， K，Na，Cl，Mg
• 微量元素14种，它们是：〔Fe，F， Zn，Cu，V，Sn，Se，Mn，I， Mo，Cr，Co，Si，B)。必需的微量 元素在生物体内的作用很大。如碘缺 乏。
碘缺乏症
HO H H
H H O OH H OH H
H O O H H H H+ 为成能2、O A O醛为基H H二g 基酮可+ 者(〔基分N 是葡〔为H 同3 萄果醛)分O 糖糖糖异H H 〕〕和构O H H -，，酮体在所糖C C C，分以。其H O O 子单H H 区中糖别间按仅H 的功O H H 在，
OH H
OH H
OH H
OH H
五、多糖 (Trisaccharides)
多糖是由成百上千个单糖通过脱水合成而形成的多聚体。这些天然高分子化合 物，都是葡萄糖通过糖苷键相连而成的多聚体。 多糖分为两类：一类是营养储藏多糖，如：淀粉和糖原；
〔1〕、直链淀粉(amylose) 含有1000个以上葡萄糖构造单位，每一个单位由a-1,4糖苷 键相连。
CH2OH
H H
OH
O
HH
HC
O
H OH
CH2OH
H OH
O OH H CH
HO
n
H OH
n>1000 a-1,4糖 苷 键
直链淀粉的形状并不是伸展状态的直链，而是有规律的卷曲 成螺旋状，每一螺旋圈约有 6个葡萄糖构造单位。螺旋中有 空穴，空穴正好允许碘分子进入其中，碘分子与淀粉之间形 成碘-淀粉复合物，从而改变了碘原来的颜色。
• 常量元素又称宏量元素，有11种。 它们共占人体总质量的99.25%。它 们是：O，C，H，N，Ca，P，S， K，Na，Cl，Mg
• 微量元素14种，它们是：〔Fe，F， Zn，Cu，V，Sn，Se，Mn，I， Mo，Cr，Co，Si，B)。必需的微量 元素在生物体内的作用很大。如碘缺 乏。
碘缺乏症
HO H H
H H O OH H OH H
H O O H H H H+ 为成能2、O A O醛为基H H二g 基酮可+ 者(〔基分N 是葡〔为H 同3 萄果醛)分O 糖糖糖异H H 〕〕和构O H H -，，酮体在所糖C C C，分以。其H O O 子单H H 区中糖别间按仅H 的功O H H 在，
OH H
OH H
OH H
OH H
五、多糖 (Trisaccharides)
多糖是由成百上千个单糖通过脱水合成而形成的多聚体。这些天然高分子化合 物，都是葡萄糖通过糖苷键相连而成的多聚体。 多糖分为两类：一类是营养储藏多糖，如：淀粉和糖原；
生物化学-PowerPoint演示文稿
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作业标准记得牢，驾轻就熟除烦恼。2 020年1 2月17 日星期 四9时46 分59秒 09:46:5 917 December 2020
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好的事情马上就会到来，一切都是最 好的安 排。上 午9时46 分59秒 上午9 时46分0 9:46:59 20.12.1 7
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一马当先，全员举绩，梅开二度，业 绩保底 。20.12. 1720.1 2.1709:4609:46 :5909:4 6:59De c-20
❖
安全放在第一位，防微杜渐。20.12.17 20.12.1 709:46:5909:4 6:59De cember 17, 2020
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加强自身建设，增强个人的休养。202 0年12 月17日 上午9时 46分20 .12.172 0.12.17
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精益求精，追求卓越，因为相信而伟 大。202 0年12 月17日 星期四 上午9时 46分59 秒09:4 6:5920. 12.17
Meyerhof提出的糖酵解途径。
（三）分子生物学阶段
近的技研•••从 D生111术工究2999N物10777业成和9多A0825化革了新双年年年3命最材学年来螺DD发浪受料，的NNW旋现潮青都AA特研a了结双重以睐倍别ts究D构脱来的组加o是Nn进，学重氧技模进和A各术视入入测术限型C国领，8序的分制为0r政域分i年法建性c子标府之子k代的立内提生对一生志世成；切出生。物物，界功酶物酶学的学新；； 工•阶1程9段9、0。遗年传人工类程基、因细组胞工计程划、的生实物施工；程
22•种氨种嘌基单呤酸糖（是腺脂组嘌肪成呤酸所和、有鸟甘蛋嘌油白呤和质）胆分和碱 3子种的嘧单啶体（，胞也嘧参啶与、许尿多嘧其啶他、结胸 腺D构-嘧葡物啶萄•质它）糖和们分是活是别植性脂参物物肪加光质和核合的类苷作组脂酸成质的。的组组 成用。的核主成苷要成酸产分是物。D，类N也脂A是和质多R中N磷A脂分是子 的糖前化体合组，物建也的生是主物核要膜苷单双酸体层类分脂辅质酶的和基 高子能。磷D本-酸核物化糖质合是。物核A苷T酸P等的三磷酸核 苷组酸成的成前分体。。
动物生物化学 2 生命的化学特征 王镜岩 邹思湘PPT课件
脂肪酸、胆碱、甘油等
8
3.生命有机体中的化学键
在生物大分子之间主要存在的非共价的相互作用力包括氢键、离子键、 范德瓦尔力、疏水力。
氢键（hydrogen bonds）
由两个原子来分享一个氢原子，具有高度定向性，一个是氢供体， 另一个是氢受体
范德瓦尔力（Van der Waals bonds）
一定距离内的原子之间通过偶极发生的相互作用，本质上也是静电引力
钾、钠、氯、钙、镁
维持细胞渗透压、细胞容积、离子平衡、细胞膜电位 钠、钾离子 神经肌肉正常兴奋性，糖原合成和蛋白质代谢 镁离子是300多种酶的辅因子 钙离子是骨骼的主要成分，参与广泛的细胞生理活动，如物质的转运与分泌，血液凝 固，是细胞信号传导的第二信使等
其他的微量元素
主要有铁与铜 化学价可变（Cu2+/ Cu+ ， Fe3+/ Fe2+），在生物氧化过程中作为电子递 体，是许多酶的辅因子。还有Zn 2+，Mn 2+ ，Mo 2+ 和I 等也有重要生理功能。
5
2.生物分子
2.1 生物大分子 参与生命有机体活动的许多分子是非常巨大的，我们把生物机体中这些 巨大的分子称为生物大分子（biological macromolecules）。
生物大分子通过组成它们的单体之间的 非共价相互作用，形成特定的空间结构， 从而具有了不同的生物学功能。
生物大分子是表现生命特征的基本物质。
疏水力（hydrophobic interaction）
非极性分子或基团在水相环境中相互吸引、聚集的作用力
离子键（ionic bonds）
正、负电荷之间的静电引力
9
4 种非共价作用力的示意图
范德瓦尔接触距离 10
8
3.生命有机体中的化学键
在生物大分子之间主要存在的非共价的相互作用力包括氢键、离子键、 范德瓦尔力、疏水力。
氢键（hydrogen bonds）
由两个原子来分享一个氢原子，具有高度定向性，一个是氢供体， 另一个是氢受体
范德瓦尔力（Van der Waals bonds）
一定距离内的原子之间通过偶极发生的相互作用，本质上也是静电引力
钾、钠、氯、钙、镁
维持细胞渗透压、细胞容积、离子平衡、细胞膜电位 钠、钾离子 神经肌肉正常兴奋性，糖原合成和蛋白质代谢 镁离子是300多种酶的辅因子 钙离子是骨骼的主要成分，参与广泛的细胞生理活动，如物质的转运与分泌，血液凝 固，是细胞信号传导的第二信使等
其他的微量元素
主要有铁与铜 化学价可变（Cu2+/ Cu+ ， Fe3+/ Fe2+），在生物氧化过程中作为电子递 体，是许多酶的辅因子。还有Zn 2+，Mn 2+ ，Mo 2+ 和I 等也有重要生理功能。
5
2.生物分子
2.1 生物大分子 参与生命有机体活动的许多分子是非常巨大的，我们把生物机体中这些 巨大的分子称为生物大分子（biological macromolecules）。
生物大分子通过组成它们的单体之间的 非共价相互作用，形成特定的空间结构， 从而具有了不同的生物学功能。
生物大分子是表现生命特征的基本物质。
疏水力（hydrophobic interaction）
非极性分子或基团在水相环境中相互吸引、聚集的作用力
离子键（ionic bonds）
正、负电荷之间的静电引力
9
4 种非共价作用力的示意图
范德瓦尔接触距离 10
《生物化学》PPT课件
8
Endocrine
imbalance整s理:课H件ormonal
8
deficiencies,excesses.
常见的体检验单里的部分内容
肝功十项
ALT(u/L)
20
AST(u/L)
22
TBL(umol/L)
14.4
DBL(umol/L)
5.6
BIL(L)
8.8
总蛋白TP(g/L)
80
清蛋白ALB(g/L) 50
3 Biologic agents生物因子:Viruses病毒,bacteria细菌,fungi真菌,
higher forms of parasites寄生虫.
4 Oxygen lack: Loss of blood supply,depletion of the oxygen-
carrying capacity of the blood, poisoning of the oxidative enzymes酶
分子、基因水平——形成分子生物学——基因技术（基因工程、 克隆技术、基因诊断、 基因治疗
整理课件
4
• 生化研究的主要内容：
•
1. 研究生物体的物质组成及生物分子
的结构与功能；
•
2. 物质代谢、能量变化及其调节；
•
3. 基因表达及其调控。
整理课件
5
二、生物化学与医学、药学的关系
• Medical Biochemistry is that branch of medicine concerned with the biochemistry and metabolism of human health and disease.
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。
第2章生命的化学特征
水有自由水和结合水，前者流动性 大，含量可变，后者主要存在在胶体中， 相对稳定。
水最重要的性质：极性和内聚性。
55
(1) 水分子结构和及其相互作用
水是偶极分子 水分子是极性分子，既是氢键的受 体，又是氢键的供体。
(2) 水的物理性质
56
（3）水的溶媒性质
水是众多反应物的优良的溶剂，使 其自由扩散或发生相互作用。
28
原核细胞
真核细胞
29
原核细胞和真核细胞的比较
大小 细胞核
细胞质 细胞壁
代表
原核细胞
真核细胞
较小
较大
无成形的细胞核，核 有成形的真正的细
物质集中在核区。无 胞核。有核膜，有 核膜，无核仁。DNA 核仁。DNA与蛋白 不与蛋白质结合。 质形成染色体。
核糖体。
有各种细胞器。
有。
植物细胞、真菌 有， 动物细胞无。
14
(3) 酶作为代谢反应催化剂
一个细胞内有数百种不同的酶促反 应，通常以2-20个反应步骤连接成专一 的反应序列，称之为代谢途径（metabolic pathway）。
15
16
(4)生物都需要能量供应
太阳是地球上生物能量的最终来源
17
糖 脂肪 蛋白质
O2
CO2和H2O
ADP+Pi
能量
ATP 热能
α
P OCH 2
-O
-O
-O
O
H
H
H
N CH
N
H
ATP ADP AMP
HO
OH
（A-P~P~P）
42
③ K、Na、Ca、Mg等离子
Na＋、K＋：渗透压的平衡，神经肌肉正 常兴奋性，糖原合成和蛋白质代谢。
水最重要的性质：极性和内聚性。
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(1) 水分子结构和及其相互作用
水是偶极分子 水分子是极性分子，既是氢键的受 体，又是氢键的供体。
(2) 水的物理性质
56
（3）水的溶媒性质
水是众多反应物的优良的溶剂，使 其自由扩散或发生相互作用。
28
原核细胞
真核细胞
29
原核细胞和真核细胞的比较
大小 细胞核
细胞质 细胞壁
代表
原核细胞
真核细胞
较小
较大
无成形的细胞核，核 有成形的真正的细
物质集中在核区。无 胞核。有核膜，有 核膜，无核仁。DNA 核仁。DNA与蛋白 不与蛋白质结合。 质形成染色体。
核糖体。
有各种细胞器。
有。
植物细胞、真菌 有， 动物细胞无。
14
(3) 酶作为代谢反应催化剂
一个细胞内有数百种不同的酶促反 应，通常以2-20个反应步骤连接成专一 的反应序列，称之为代谢途径（metabolic pathway）。
15
16
(4)生物都需要能量供应
太阳是地球上生物能量的最终来源
17
糖 脂肪 蛋白质
O2
CO2和H2O
ADP+Pi
能量
ATP 热能
α
P OCH 2
-O
-O
-O
O
H
H
H
N CH
N
H
ATP ADP AMP
HO
OH
（A-P~P~P）
42
③ K、Na、Ca、Mg等离子
Na＋、K＋：渗透压的平衡，神经肌肉正 常兴奋性，糖原合成和蛋白质代谢。
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一定距离内的原子之间通过偶极发生的相互作用，本质上也是静电引力
k 疏水力（hydrophobic interaction）
非极性分子或基团在水相环境中相互吸引、聚集的作用力
k 离子键（ionic bonds）
正、负电荷之间的静电引力
ห้องสมุดไป่ตู้
4 种非共价作用力的示意图
范德瓦尔接触距离（0.3-0.4nm）
4.生物能量学
体系可做功的能量（自由能）= 体系总能量 – 不被利用做功的能量 表示为:
G = H – S∙T
H表示体系的总能量（焓值）；S∙T表示不能被利用做功的能量，S为熵值，T 为绝对温度，那么体系可做功的能量等于H – S∙T，称为自由能，用G表示.
自由能G是一个状态函数。在等温等压条件下，体系从一种状态转变为另一种状 态时，自由能的改变为：
非共价键： 氢键，离子键，范德华力，疏水作用力等。
生命有机体中的非共价价作用力
在生物大分子之间主要存在的非共价的相互作用力包括氢键、离子键、 范德瓦尔力、疏水力。
k 氢键（hydrogen bonds）
由两个原子来分享一个氢原子，具有高度定向性，一个是氢供体(N\O)， 另一个是氢受体
k 范德瓦尔力（Van der Waals bonds）
↓ 亚细胞结构：各种细胞器,核,膜…
↓ 细胞：原核、真核
↓ 器官：心,肝,肾…
↓ 整体：动物（人）,植物, 微生物…
2.生物分子
2.1 生物大分子 参与生命有机体活动的许多分子是非常巨大的，我们把生物机体中这些 巨大的分子称为生物大分子（biological macromolecules）。
生物大分子通过组成它们的单体之间的 非共价相互作用，形成特定的空间结构， 从而具有了不同的生物学功能。
ATP
ATP是自由能的直接供体，它的作用犹如货币一样在体内 使用和流通，因此人们将它形象地称为“通用能量货币 （general currency of energy）”。
细胞是一个高效率的能量转换器,生命有机体中的能量转换 是通过电子流动来实现的。
内亦少量存在，称为微量元素。但具有重要的生理功能。
硫和磷
可以形成相对比较弱的化学键，在化学基团和能量转移中有重要作用，如巯基 -SH用于携带和转移脂酰基，磷酰基用于贮存和转移化学能
钾、钠、氯、钙、镁
维持细胞渗透压、细胞容积、离子平衡、细胞膜电位 钠、钾离子 神经肌肉正常兴奋性，糖原合成和蛋白质代谢 镁离子是300多种酶的辅因子 钙离子是骨骼的主要成分，参与广泛的细胞生理活动，如物质的转运与分泌，血液凝 固，是细胞信号传导的第二信使等
2.3 有机小分子
细胞中还存在许多具有独特功能的有机小分子物质,也是合成较大 分子的前体。 如： 核苷酸、氨基酸、葡萄糖
脂肪酸、胆碱、甘油等
3.生命有机体中的化学键
共价键: 共价键是化学键的一种，两个或多个原子共同使用它们
的外层电子，在理想情况下达到电子饱和状态，由此组成比 较稳定和坚固的化学结构，这种化学键称为共价键。
生物大分子是表现生命特征的基本物质。
血红蛋白的空间结构
类型
单键 O-H H-H P-O C-H C-O C-C S-H C-N C-S N-O S-S
表 2-1 生物分子中的共价键与键能
键能（kJ/mol）
类型
双键
458
C=O
433
C=N
416
C=C
413
P=O
350
三键**
346
C≡C
338
297
生物化学生命的化学特征
本章主要内容
4 组成生命有机体的元素 4 生物分子 4 生命有机体中的四种化学键* 4 生物化学反应的能量来源 4 水在生命化学过程中的作用
1.生命中的元素
生命与非生命物质在化学组成上有很大的差异，然而组成生命物质的 元素都是存在于非生命界的元素。
F氢、氧、碳和氮 F硫和磷 F钾、钠、氯、钙与镁 F其他微量元素
ΔG = ΔH – ΔS ∙ T
在自发过程中，自由能的改变为负值, 表示释放的自由能可以用来做功。而 在非自发过程中，其变化是正值，表示这种改变要从外界输入能量才能实现。
能量偶联反应
在生命有机体中一个放能的反应可以与一个耗能的反应偶联 以推动原本不能进行的反应。这是生命系统中能量交换的核心 。
葡萄糖 + 磷酸 ATP
258
220
212
*指键断裂所需要的能量 **生物分子中很少见
键能* （kJ/mol）
708 612 608 500
813
核酸,蛋白质和多糖是主要的生物大分子
2.2 类脂
类脂（如磷脂）是富含碳氢元素的一族生物小分子，其在水溶液中 溶解性较差、兼具亲水和亲脂特性。细胞的膜结构就是大量磷脂分子 的聚合体。
元素周期表中各种元素在生命机体中的丰度
组成生命的元素有30多种，其中约16种是所有生物体中
都具有的。（目前已知的化学元素种类有多少？
）
动物体内C、 H、O、N、Na、K、Ca、Mg、P、S、Cl
等元素含量最丰富。其中 C、 H、O、N 等4种元素含量最多，
它们约占大多数细胞重量的99%。
另外，Mn、Fe、Co、Cu、Zn、I、Mo、Se等在动物体
生物能量学（bioenergetics）：研究生命有机体传递和消耗能量的过 程，阐明能量的转换和交流的基本规律。
体内能量的产生、转移和利用
自由能（free energy）
能量总是从能态较高的物体流向能态较低的物体。这些过程都是自发的。 凡是自发的过程，都有能量的释放，而且其中一部分可以用来带动非自发的过程。 自发过程中能用于做功的能量称为自由能.
葡萄糖-6-磷酸 （耗能，ΔG>0，为 14 kJ/mol） ADP + Pi （放能，ΔG<0，为 -31 kJ/mol）
葡萄糖 + ATP
葡萄糖-6-磷酸 + ADP （放能，ΔG<0，为 -17 kJ/mol）
由葡萄糖激酶催化的反应
在自发过程中，ΔG为负值, 表示释放的自由能可以用来做功。 在非自发过程中，ΔG是正值，表示这种改变要从外界输入能量才能实现。
其他的微量元素
主要有铁与铜 化学价可变（Cu2+/ Cu+ ， Fe3+/ Fe2+），在生物氧化过程中作为电子递 体，是许多酶的辅因子。还有Zn 2+，Mn 2+ ，Mo 2+ 和I 等也有重要生理功能。
生命物质的结构严整有序性：
元素
↓ 有机小分子单体：氨基酸,核苷酸,单糖,脂肪酸
↓ 生物大分子：蛋白质,核酸,糖类,脂类
k 疏水力（hydrophobic interaction）
非极性分子或基团在水相环境中相互吸引、聚集的作用力
k 离子键（ionic bonds）
正、负电荷之间的静电引力
ห้องสมุดไป่ตู้
4 种非共价作用力的示意图
范德瓦尔接触距离（0.3-0.4nm）
4.生物能量学
体系可做功的能量（自由能）= 体系总能量 – 不被利用做功的能量 表示为:
G = H – S∙T
H表示体系的总能量（焓值）；S∙T表示不能被利用做功的能量，S为熵值，T 为绝对温度，那么体系可做功的能量等于H – S∙T，称为自由能，用G表示.
自由能G是一个状态函数。在等温等压条件下，体系从一种状态转变为另一种状 态时，自由能的改变为：
非共价键： 氢键，离子键，范德华力，疏水作用力等。
生命有机体中的非共价价作用力
在生物大分子之间主要存在的非共价的相互作用力包括氢键、离子键、 范德瓦尔力、疏水力。
k 氢键（hydrogen bonds）
由两个原子来分享一个氢原子，具有高度定向性，一个是氢供体(N\O)， 另一个是氢受体
k 范德瓦尔力（Van der Waals bonds）
↓ 亚细胞结构：各种细胞器,核,膜…
↓ 细胞：原核、真核
↓ 器官：心,肝,肾…
↓ 整体：动物（人）,植物, 微生物…
2.生物分子
2.1 生物大分子 参与生命有机体活动的许多分子是非常巨大的，我们把生物机体中这些 巨大的分子称为生物大分子（biological macromolecules）。
生物大分子通过组成它们的单体之间的 非共价相互作用，形成特定的空间结构， 从而具有了不同的生物学功能。
ATP
ATP是自由能的直接供体，它的作用犹如货币一样在体内 使用和流通，因此人们将它形象地称为“通用能量货币 （general currency of energy）”。
细胞是一个高效率的能量转换器,生命有机体中的能量转换 是通过电子流动来实现的。
内亦少量存在，称为微量元素。但具有重要的生理功能。
硫和磷
可以形成相对比较弱的化学键，在化学基团和能量转移中有重要作用，如巯基 -SH用于携带和转移脂酰基，磷酰基用于贮存和转移化学能
钾、钠、氯、钙、镁
维持细胞渗透压、细胞容积、离子平衡、细胞膜电位 钠、钾离子 神经肌肉正常兴奋性，糖原合成和蛋白质代谢 镁离子是300多种酶的辅因子 钙离子是骨骼的主要成分，参与广泛的细胞生理活动，如物质的转运与分泌，血液凝 固，是细胞信号传导的第二信使等
2.3 有机小分子
细胞中还存在许多具有独特功能的有机小分子物质,也是合成较大 分子的前体。 如： 核苷酸、氨基酸、葡萄糖
脂肪酸、胆碱、甘油等
3.生命有机体中的化学键
共价键: 共价键是化学键的一种，两个或多个原子共同使用它们
的外层电子，在理想情况下达到电子饱和状态，由此组成比 较稳定和坚固的化学结构，这种化学键称为共价键。
生物大分子是表现生命特征的基本物质。
血红蛋白的空间结构
类型
单键 O-H H-H P-O C-H C-O C-C S-H C-N C-S N-O S-S
表 2-1 生物分子中的共价键与键能
键能（kJ/mol）
类型
双键
458
C=O
433
C=N
416
C=C
413
P=O
350
三键**
346
C≡C
338
297
生物化学生命的化学特征
本章主要内容
4 组成生命有机体的元素 4 生物分子 4 生命有机体中的四种化学键* 4 生物化学反应的能量来源 4 水在生命化学过程中的作用
1.生命中的元素
生命与非生命物质在化学组成上有很大的差异，然而组成生命物质的 元素都是存在于非生命界的元素。
F氢、氧、碳和氮 F硫和磷 F钾、钠、氯、钙与镁 F其他微量元素
ΔG = ΔH – ΔS ∙ T
在自发过程中，自由能的改变为负值, 表示释放的自由能可以用来做功。而 在非自发过程中，其变化是正值，表示这种改变要从外界输入能量才能实现。
能量偶联反应
在生命有机体中一个放能的反应可以与一个耗能的反应偶联 以推动原本不能进行的反应。这是生命系统中能量交换的核心 。
葡萄糖 + 磷酸 ATP
258
220
212
*指键断裂所需要的能量 **生物分子中很少见
键能* （kJ/mol）
708 612 608 500
813
核酸,蛋白质和多糖是主要的生物大分子
2.2 类脂
类脂（如磷脂）是富含碳氢元素的一族生物小分子，其在水溶液中 溶解性较差、兼具亲水和亲脂特性。细胞的膜结构就是大量磷脂分子 的聚合体。
元素周期表中各种元素在生命机体中的丰度
组成生命的元素有30多种，其中约16种是所有生物体中
都具有的。（目前已知的化学元素种类有多少？
）
动物体内C、 H、O、N、Na、K、Ca、Mg、P、S、Cl
等元素含量最丰富。其中 C、 H、O、N 等4种元素含量最多，
它们约占大多数细胞重量的99%。
另外，Mn、Fe、Co、Cu、Zn、I、Mo、Se等在动物体
生物能量学（bioenergetics）：研究生命有机体传递和消耗能量的过 程，阐明能量的转换和交流的基本规律。
体内能量的产生、转移和利用
自由能（free energy）
能量总是从能态较高的物体流向能态较低的物体。这些过程都是自发的。 凡是自发的过程，都有能量的释放，而且其中一部分可以用来带动非自发的过程。 自发过程中能用于做功的能量称为自由能.
葡萄糖-6-磷酸 （耗能，ΔG>0，为 14 kJ/mol） ADP + Pi （放能，ΔG<0，为 -31 kJ/mol）
葡萄糖 + ATP
葡萄糖-6-磷酸 + ADP （放能，ΔG<0，为 -17 kJ/mol）
由葡萄糖激酶催化的反应
在自发过程中，ΔG为负值, 表示释放的自由能可以用来做功。 在非自发过程中，ΔG是正值，表示这种改变要从外界输入能量才能实现。
其他的微量元素
主要有铁与铜 化学价可变（Cu2+/ Cu+ ， Fe3+/ Fe2+），在生物氧化过程中作为电子递 体，是许多酶的辅因子。还有Zn 2+，Mn 2+ ，Mo 2+ 和I 等也有重要生理功能。
生命物质的结构严整有序性：
元素
↓ 有机小分子单体：氨基酸,核苷酸,单糖,脂肪酸
↓ 生物大分子：蛋白质,核酸,糖类,脂类