生物化学-第一章 绪论
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第一章 绪论生物化学
静态生物化学
动态生物化学
糖类化学 脂类化学 蛋白质化学 核酸化学 酶学 代谢与能量 糖类代谢
静态生物化学
动态生物化学
脂类代谢
蛋白质代谢 核酸代谢 代谢调节
蛋白质的降解 氨基酸代谢 蛋白质的生物合成
核酸的降解 核苷酸代谢 核酸的生物合成
绿色植物的光合作用
O2
CO2+H2O
光合作用：在多种酶的催化下，绿色植物吸收太阳的 光能，把CO2和H2O合成有机物，同时释放氧气的过程。
（1）遗传的化学本质
“种瓜得瓜，种豆得豆”
（2）酶作用的化学本质
（3）能量转化的化学本质
一辆汽车怎样行使开动？ 一个正常人靠什么生存下去？ 植物靠什么来生存？
生物化学的内容
研究生物体内各种化合物的结构、 化学性质和功能（主要有糖类、 脂类、蛋白质、核酸、酶、维生 素和激素） 研究构成生物体的基本物质在生 命活动中进行的化学变化，即新 陈代谢及代谢过程中能量的转换 和调节
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生物化学
Click to edit Master text styles Second level Third level
Biochemistry
主讲教师：谷 娜
Fourth level Fifth level
第一章 绪论
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成绩评定 平时成绩20%（课堂出勤+回答问题+作业） 期末考试成绩80%（闭卷）
六、使用教材及参考书
使用教材：
生物化学（第二版） 古练权，高等教育出版社出版，2011年
教材的特点 1）针对化学专业的生物化学，容易，需要 补充 2）从化学的角度出发
第一章 生物化学绪论
生物化学不仅是一门对生命科学有着指导性的基础
理论学科，也是一门对国民经济有着重要意义之一的应用
学科，主要表现在以下几个方面：
（1）生物化学在工业上的应用
生物化学是食品发酵工业理论基础。
例如：食品工业制酱、酿酒、制醋；纺织工业上棉布浆化； 制革业上的毛皮毛脱脂；
（2）生物化学在农业上应用
生物化学也是农业的基础课。农作物的代谢都离不开生物 化学，以及农作物病虫防治等等。
Biochemistry 或 Biological Chemistry
现译为“生物化学”，简称“生化”。 实用文档
2、生物化学发展与起源
生物化学在18世纪开始萌芽，19世纪
初步发展，20世纪初才成为独立的学科。
首先，起源于法国，由法国传之于德
国，由德国而传到美国和英国。在20世纪
后，再由上述国家流传于其他各国。大约
生物化学
BIOCHEMISTRY
主讲：生物与制药工程学院 申 宁 实用文档
第一章 绪 论
生命与生物化学
实用文档
一 、生命的定义
具有复制的能力 具有催化的能力 具有突变的能力
实用文档
地球充满着生物，从最简单的病毒到菌 藻树草，从鱼虫鸟兽到最复杂的人类， 千姿百态。不同的生物，其形态、生理 特征和对环境的适应能力各不相同，都 经历着生长、发育、衰老、死亡的变化， 都具有繁殖后代的能力。
真核细胞中含有被核膜包着的核
实用文档
真核细胞的结构
实用文档
植物细胞的结构
实用文档
原核生物：地球上数量最多、分 布最广。代谢系多样性能适应各种 环境。 真核生物：一般为原核细胞的上千 倍～上万倍，有核，其构造与机能 均比原核生物复杂。
生物化学1.绪论
美、英、日、德、法、中六国参与的国际 人类基因组计划(2003年完成)
人类基因组计划
1984年开始讨论 1990 启动 2000 序列框架图完成
人类基因组计划实施以来的成就
1995 完成原核生物Hemophilus luenzae的基因组测序 1996 完成啤酒酵母的基因组测序 1997 完成大肠杆菌的基因组测序 2000 人类基因组序列框架（中国完成1%） 2000 拟南芥基因组序列（第一个高等植物） 2002 水稻基因组序列框架图（中国独立完成） 2003 中国家蚕基因组序列框架图
生物化学是一门重要的医药学基础课程，也 是现在发展最快的学科之一，它从分子水平阐明 生命现象本质，是学习、认识疾病，认识药物治 病原理不可缺少的基础。同时，生物化学基础研 究及其技术的发展与现代药学科学的发展具有越 来越来密切的联系，呈现了巨大的应用潜力。
生化往往是阐明机理，选择合理工艺途径， 提高产品质量，探索新工艺，研制新产品的理论 基础。
霍普金斯(Hopkins)，剑桥大 学生物化学教授，先后发现 了维生素、色氨酸和谷胱甘 肽，创建了剑桥普通生物化 学学派和中心。
1926年，美国的萨姆纳 (Sumner)得到了脲酶结晶，证 明了酶的本质是蛋白质。
1937年，英国生物化学家克雷 布斯(Krebs)发现并阐明了三 羧酸循环。
此外，脂肪酸氧化降解途径、 糖酵解途径等基本生物化学途 径也都在20世纪30年代前后陆 续阐明。
1960年，雅各布(Jacob)和莫诺 (Monod)提出了在原核生物中普遍 存在的基因调控的操纵子结构模型。
1965年，美国生物化学家尼伦伯格(Nirenberg) 破译出三联体遗传密码。
霍利(Holly)阐明了酵母丙氨酸tRNA的核苷酸 排列顺序，后来又证明了所有的tRNA都有着 相似的结构。
生物化学第一章 绪论
第一节、生物化学发展简史
点滴积累
1. 生物化学概念 研究生物体的化学组成、分子结 构以及生命活动过程中化学变化的基础生命科学。 2. 叙述生化阶段 为生物化学发展的初期阶段。该阶 段主要探究、鉴定生物体化学组成。 3. 动态生化阶段 主要研究糖、脂类、蛋白质和核 酸的新陈代谢及代谢过程中的能量转换和代谢调控。 4. 分子生物学阶段 主要探究各种生物大分子的结 构与其功能之间的关系。研究和阐明生长、分化、遗传、 变异、衰老和死亡等基本生命活动的规律。
分子生物学 通常将生物大分子的结构、 功能及其代谢调控等的研究，称为分子生物学。
从广义的角度可将分子生物学视为生物化 学的重要组成部分。
第一章
绪
论
●生物化学是医学和医学类专业必修的专业基 础课程。
●生物化学则为医学各个学科从分子水平探讨 正常或疾病状态时人体的结构与功能、疾病的 预防、诊断与治疗提供理论依据和技术。
第三节 生物化学与药学的关系
由生物化学、分子生物学、微生物学相结合而快速发展起
来的现代生物技术已有可能生产人体内几乎所有痕量、稀有 的多肽和蛋白质， 这些技术包括基因工程、酶工程、细胞工 程和发酵工程。生物技术制药从1982年重组人胰岛素上市至 今新批准用于治疗的生物技术药物已超百种，我国亦有包括 胰岛素、白细胞介素、干扰素、促红细胞生成素、粒细胞集 落刺激因子、胸苷激酶基因工程细胞制剂，乙肝疫苗共20多 种生物技术药物批准上市。 因此生物化学基本理论、方法和技术是药学专业学生 必备的理论知识和实践技能。
第三节 生物化学与药学的关系
微生物发酵是制药工业生产微生物药品的重要手段。其
理论基础是微生物学和生物化学。
利用酶转化法，尤其是应用固定化酶生物反应器改进制 药工艺，已在有机酸、氨基酸、核苷酸、抗生素、维生素和 甾体激素等领域取得显著成效。 如利用青霉素酰化酶转化法生产半合成青霉素和头孢霉 素；利用β-酪氨酸酶制造多巴。另外在GSH、FDP、L-卡泥 汀、L-麻黄碱中间体等产品的生产也已获得成功。
生物化学
第一章．生物化学绪论1.生命的生物化学定义：生命系统包含储藏遗传信息的核酸和调节代谢的酶蛋白。
但是已知某种病毒生物却无核酸(朊病毒)。
2.生命（生物体）的基本特征：（1）细胞是生物的基本组成单位（病毒除外）。
( 2 ) 新陈代谢、生长和运动是生命的基本功能。
( 3 )生命通过繁殖而延续，DNA是生物遗传的基本物质。
（4）生物具有个体发育和系统进化的历史。
( 5 )生物对外界可产生应激反应和自我调节，对环境有适应性。
3.化学是在原子、分子水平上，研究物质的组成，结构、性质和变化规律的一门基础自然科学。
生物化学就是生命的化学。
4.生物化学：运用化学的原理和方法，研究生物体的物质组成和生命过程中的化学变化，进而深入揭示生命活动的化学本质的一门科学。
5.生命体的元素组成：在地球上存在的92种天然元素中，只有28种元素在生物体内被发现。
第一类元素：包括C、H、O和N四种元素，是组成生命体最基本的元素。
这四种元素约占了生物体总质量的99%以上。
第二类元素：包括S、P、Cl、Ca、K、Na和Mg。
这类元素也是组成生命体的基本元素。
第三类元素：包括Fe、Cu、Co、Mn和Zn。
是生物体内存在的主要少量元素。
第四类元素：包括Al、As、B、Br、Cr、F、Ga、I、Mo、Se、Si等。
偶然存在的元素。
6.生命分子是碳的化合物：生命有机体的化学是围绕着碳骨架组织起来的。
生物分子中共价连接的碳原子可以形成线状的、分支的或环状的结构。
7.生物（生命）分子是生物体和生命现象的结构基础和功能基础，是生物化学研究的基本对象。
生物分子的主要类型包括：多糖、聚脂、核酸和蛋白质等生物大分子。
维生素、辅酶、激素、核苷酸和氨基酸等小分子。
8 .生物大分子的结构与功能：研究生物分子的结构和功能之间的关系，代表了现代生物化学与分子生物学发展的方向。
9.生物化学的内容：静态生物化学：研究生物有机体的化学组成、结构、性质和功能。
动态生物化学：研究生命现象的物质代谢、能量代谢与代谢调节。
生物化学重点
生物化学重点第一章绪论1.生物化学的定义生物化学是研究生命体化学组成及化学变化规律的一门科学。
2.生物体的化学组成生物体的化学组成有水分、盐类、碳氢化合物等。
其中的碳氢化合物包括糖类、脂类、蛋白质、核酸及维生素，激素等。
3.生物化学发展经历了哪些阶段生物化学发展经历的三个阶段：1）叙述生物化学阶段，2）动态生物化学阶段，3）机能生物化学阶段。
4.我国现代生化学家最突出的贡献我国近代生物化学主要研究成果：人工合成蛋白质方面1965年，人工合成具有生物活性的蛋白质：结晶牛胰岛素。
1972年，用X光衍射法测定了猪胰岛素分子的空间结构。
1979年12月27日，人工合成酵母丙氨酸转运核糖核酸半分子。
1981年，人工合成酵母丙氨酸转运核糖核酸全分子。
第二章蛋白质构建分子—氨基酸*1.二十种蛋白质标准氨基酸【R 基决定了蛋白质的性质】七种氨基酸(Arg,Lys,His,Asp,Glu,CysandTyr)易形成离子化的侧链*2.蛋白质中的氨基酸都是L-型。
(Gly甘氨酸除外)氨基酸侧链含有.3.20种氨基酸按照酸碱性的分类。
中性氨基酸：包括8种非极性氨基酸和7种非解离的极性氨基酸，共15种。
酸性氨基酸：即天冬氨酸和谷氨酸。
解离后，分子带负电荷。
碱性氨基酸：即赖氨酸、精氨酸和组氨酸。
解离后，分子携带正电荷。
4. 氨基酸的等电点及其实际意义（用途）*等电点：当调节氨基酸溶液的pH值，使氨基酸的氨基与羧基的解离度完全相等时，则氨基酸所带净电荷为0，在电场中既不向阴极移动也不向阳极移动，此时氨基酸所处溶液的pH值称该氨基酸的等电点，即pI值。
意义：由于在等电点时，氨基酸的溶解度最小，易沉淀。
利用这一性质，可以分离制备某些氨基酸。
利用各种氨基酸的等电点不同，可通过电泳法、离子交换法等方法进行混合氨基酸的分离和制备。
实验证明在等电点时，氨基酸主要以两性离子形式存在，但也有少量的而且数量相等的正、负离子形式，还有极少量的中性分子。
生物化学第一章绪论
1953及 1975年， Sanger分别研究出蛋白质序列和 核酸序列的测定方法 1961年，Jacob & Monod 提出了操纵子学说
1965年， Holly 排出酵母tRNAAla 的一级结构 1966年，Nirenberg & Khorana 破译了遗传密码 1970 年， Temin和 Baltimore 几乎同时发现逆向转录酶，证 实了 Temin 1964 年提出的“前病毒假说”，阐明在劳氏肉 瘤病毒（RSV）感染以后，首先产生含RNA病毒基因组全部 遗传信息的 DNA 前病毒，而子代病毒的 RNA 则是以前病毒 的DNA为模板进行合成。 1972 年～1973年， Berg 等成功地进行了 DNA 体外重组； Cohen创建了分子克隆技术，在体外构建成具有生物学功能 的细菌质粒，开创了基因工程新纪元。在此同时，Boyer等 在 E.coli 中成功表达了人工合成的生长激素释放抑制因子基 因
后发现维生素
1926年，美国化学家J. B. Sumner首次得到脲酶结晶 1912-1933，生物氧化得到了卓有成效的研究
30 年代，陆续得到了胃蛋白酶、胰蛋白酶、胰凝乳 蛋白酶，从而进一步证明酶是蛋白质
30年代，英国生化学家A.Krebs提出尿素循环和三羧 酸循环 40年代，能量代谢的提出为生物能学的发展奠定了 基础 此外，糖酵解途径、光合碳代谢途径得到证明，发 现了维生素和激素、血红素、叶绿素等
第一代转基因食品，是以增加农作物抗性和耐贮 性的转基因植物源食品。
这一代的转基因食品研究起始于20世纪70年代末80年代 初，是以转入抗除草剂基因、抗虫基因增加农作物的抗逆性 以及延迟成熟基因等为主要特点。
转基因抗虫水稻
转黄瓜抗青枯病基因的甜椒
1965年， Holly 排出酵母tRNAAla 的一级结构 1966年，Nirenberg & Khorana 破译了遗传密码 1970 年， Temin和 Baltimore 几乎同时发现逆向转录酶，证 实了 Temin 1964 年提出的“前病毒假说”，阐明在劳氏肉 瘤病毒（RSV）感染以后，首先产生含RNA病毒基因组全部 遗传信息的 DNA 前病毒，而子代病毒的 RNA 则是以前病毒 的DNA为模板进行合成。 1972 年～1973年， Berg 等成功地进行了 DNA 体外重组； Cohen创建了分子克隆技术，在体外构建成具有生物学功能 的细菌质粒，开创了基因工程新纪元。在此同时，Boyer等 在 E.coli 中成功表达了人工合成的生长激素释放抑制因子基 因
后发现维生素
1926年，美国化学家J. B. Sumner首次得到脲酶结晶 1912-1933，生物氧化得到了卓有成效的研究
30 年代，陆续得到了胃蛋白酶、胰蛋白酶、胰凝乳 蛋白酶，从而进一步证明酶是蛋白质
30年代，英国生化学家A.Krebs提出尿素循环和三羧 酸循环 40年代，能量代谢的提出为生物能学的发展奠定了 基础 此外，糖酵解途径、光合碳代谢途径得到证明，发 现了维生素和激素、血红素、叶绿素等
第一代转基因食品，是以增加农作物抗性和耐贮 性的转基因植物源食品。
这一代的转基因食品研究起始于20世纪70年代末80年代 初，是以转入抗除草剂基因、抗虫基因增加农作物的抗逆性 以及延迟成熟基因等为主要特点。
转基因抗虫水稻
转黄瓜抗青枯病基因的甜椒
《生物化学》知识点总结
生物化学复习题第一章绪论1. 名词解释生物化学：生物化学指利用化学的原理和方法，从份子水平研究生物体的化学组成，及其在体内的代谢转变规律，从而阐明生命现象本质的一门科学。
其研究内容包括①生物体的化学组成，生物份子的结构、性质及功能②生物份子的分解与合成，反应过程中的能量变化③生物信息份子的合成及其调控，即遗传信息的贮存、传递和表达。
生物化学主要从份子水平上探索和解释生长、发育、遗传、记忆与思维等复杂生命现象的本质2. 问答题(1)生物化学的发展史分为哪几个阶段？生物化学的发展主要包括三个阶段：①静态生物化学阶段 (20 世纪之前)：是生物化学发展的萌芽阶段，其主要工作是分析和研究生物体的组成成份以及生物体的排泄物和分泌物②动态生物化学阶段(20 世纪初至20 世纪中叶)：是生物化学蓬勃发展的阶段，这一时期人们基本弄清了生物体内各种主要化学物质的代谢途径③功能生物化学阶段(20 世纪中叶以后)：这一阶段的主要研究工作是探讨各种生物大份子的结构与其功能之间的关系。
(2)组成生物体的元素有多少种？第一类元素和第二类元素各包含哪些元素？组成生物体的元素共28 种第一类元素包括C、H、O、N 四中元素，是组成生命体的最基本元素。
第二类元素包括S 、P 、Cl、Ca、Na、Mg，加之C、H、O、N 是组成生命体的基本元素。
第二章蛋白质1. 名词解释(1)蛋白质：蛋白质是由许多氨基酸通过肽键相连形成的高份子含氮化合物(2)氨基酸等电点：当氨基酸溶液在某一定pH 时，是某特定氨基酸份子上所带的正负电荷相等，称为两性离子，在电场中既不向阳极也不向阴极挪移，此时溶液的pH 即为该氨基酸的等电点(3) 蛋白质等电点：当蛋白质溶液处于某一pH 时，蛋白质解离形成正负离子的趋势相等，即称为兼性离子，净电荷为0，此时溶液的pH 称为蛋白质的等电点(4) N 端与 C 端：N 端(也称N 末端)指多肽链中含有游离α-氨基的一端， C 端(也称C 末端)指多肽链中含有α-羧基的一端(5)肽与肽键：肽键是由一个氨基酸的α -羧基与另一个氨基酸的α-氨基脱水缩合而形成的化学键，许多氨基酸以肽键形成的氨基酸链称为肽(6)氨基酸残基：肽链中的氨基酸不具有完整的氨基酸结构，每一个氨基酸的残存部份称为氨基酸残基(7)肽单元(肽单位)：多肽链中从一个α -碳原子到相邻α-碳原子之间的结构，具有以下三个基本特征①肽单位是一个刚性的平面结构②肽平面中的羰基与氧大多处于相反位置③α-碳和-NH 间的化学键与α-碳和羰基碳间的化学键是单键，可自由旋转(8)结构域：多肽链的二级或者超二级结构基础上进一步绕蜿蜒叠而形成的相对独立的三维实体称为结构域。
生物化学-第一章绪论
脂肪酸、甘油和胆碱
•它们是脂肪和类脂质的组 成成分。类脂质中磷脂是 组建生物膜双层脂质的基 本物质。
2.物质代谢及调控
生代谢物是体生的物基体与本外特界征的新物陈质交代换谢过。程，
是活细胞进行的复杂的系列酶促反应过 程。
第一阶段：消化吸收
第二阶段：中间代谢过程
合成代谢、分解代谢、
第三阶段：排泄阶物段质互变、代谢调控和
SOD
对后续课程的作用
病理学 本课程为炎症、肿瘤、肝性脑病、酸碱 平衡学习提供分子基础。
药理学
酶类、溶栓类、肿瘤化疗类、抗病毒类、部 分降压类、糖尿病治疗类、降脂类药物的学 习均需生物化学知识。
专业课
内、外、妇、儿等专业课程发病机理、诊断 、治疗的学习必需有生物化学知识。
❖ 对象：一切生物有机体。 ❖ 医学生物化学以人体为研究对象，利用微生物
及动物实验研究获得大量有关生物分子的知识， 也可通过临床医疗实践积累人体生物化学的资 料。 ❖ 应用：其理论和技术广泛应用于临床实践和研 究。又与其他医学基础课程联系广泛。
二、生物化学的研究内容
生化的研究范围涉及整个生物界， 其内容以介绍生物界普遍存在的化 学物质和共同遵循的基本代谢规律 为主，适当结合专业实际。 课程内容主要由四部分组成：
20种氨基酸
2种单糖
•氨基酸是组成所有蛋白质分 子的单体，也参与许多其他结 构物质和活性物质的组成。
D-葡萄糖是植物光合作用的主要 产物，也是多糖化合物的主要单 体分子。D-核糖是核苷酸的组成 成分。
5种芳香族碱基
2种嘌呤（腺嘌呤和鸟嘌呤）和 3种嘧啶（胞嘧啶、尿嘧啶、胸 腺嘧啶）分别参加核苷酸的组 成。核苷酸是DNA和RNA分子 的前体，也是核苷酸类辅酶和 高能磷酸化合物ATP等三磷酸核 苷酸的前体。
《生物化学》绪论 第1章 蛋白质化学
定的蛋白质肽键断裂，各自得到一系列大小不同 的肽段。
⑷分离提纯所得的肽，并测定它们的序列。
⑸从有重叠结构的各个肽的序列中推断出蛋白质
中全部氨基酸排列顺序。
一级结构确定的原则
蛋白质一级结构测定的战略原则是将大化小，逐
段分析，先后采用不同方法制成两套肽片断，并 对照两段肽段，找出重叠片断，排出肽的前后位 臵，最后确定蛋白质的完整序列。
α-螺旋结构
每个氨基酸残基的－NH
－与间隔三个氨基酸残 基的=C=0形成氢键。每 个 肽 键 的 =C=0 与 － NH －都参加氢键形成，因 此 保 持 了 α- 螺 旋 的 最 大 稳定性。
绝大多数蛋白质以右手
右手α螺旋
α- 螺 旋 形 式 存 在 。 1978 年发现蛋白质结构中也 有 左 手 α- 螺 旋 结 构 。
第一章 蛋白质化学
第一章 蛋白质化学
蛋白质是由不同的 α-氨基酸按一定
的序列通过酰胺键（蛋白质化学中专 称为肽键）缩合而成的，具有较稳定 的构像并具有一定生物功能的生物大 分子。
1.1 蛋白质的生物学意义
蛋白质是一切生物体的细胞和组织的主要组成成
分，也是生物体形态结构的物质基础，使生命活 动所依赖的物质基础。 蛋白质分子巨大、结构复杂，使得蛋白质的理论 研究及其应用受到限制。近年来在重组DNA技术 基础上发展起来的蛋白质工程为解决这方面的问 题提供了最大的可能性。蛋白质工程可改变蛋白 质的生物活性，改变蛋白质的稳定性，改变受体 蛋白质的特性。通过蛋白质工程可深入地研究蛋 白质的结构与功能的相互关系。
1.2 蛋白质的元素组成
经元素分析，蛋白质一般含碳50%~55%，氢
6%~8% ， 氧 20%~23% ， 氮 15%~18% ， 硫 0%~4%。 有的蛋白质还含有微量的磷、铁、锌、铜、钼、 碘等元素。 氮含量在各种蛋白质中比较接近，平均为16%。 因此，一般可由测定生物样品中的氮，粗略的 计算出蛋白质的含量。（1g的氮≈ 6.25 g的蛋 白质）
生物化学 绪论(共46张PPT)
二十一世纪
生命科学的世纪
人口与粮食 健康与疾病 环境与生态 能源与资源
What is life science?
热爱生命而喜欢生命科学是一份天然, 生命科学的三“神”：神秘、神妙、神圣
学习生命科学是一种荣幸和享受
What is life science?
生命的基本特征：
1、细胞是生物的基本单
位
生物体内的生化反应由基因控制
1962年 J.D.沃森（美）、F.H.C.克里克、 M.H.F.威尔金斯（英）
发现核酸的分子结构及其对住处传递的重要性
1968年 R.W.霍利、H.G.霍拉纳、M.W.尼伦伯 格（美）
研究遗传信息的破译及其在蛋白质合
成中的作用
诺贝尔生理或医学奖
1972年 G.M.埃德尔曼（美）、R.R.波特（英）
发明了对生物大分子进行确认和结构分 析的方法和发明了对生物大分子的质谱
分析法
诺贝尔奖
诺贝尔化学奖
2003年 彼得·阿格雷（美）、罗德里克·
麦金农（美） 在细胞膜通道方面做出的开创性贡献。
2004年
阿龙-西查诺瓦、阿弗拉姆-赫尔什 科（以）和伊尔温-罗斯（美）
泛素调节的蛋白质降解
诺贝尔生理或医学奖
counterparts for a mean percent
Fujiyama et al, 2002, Science, 295: 131-134
What is life science?
生命的基本特征：
4、生物具有个体发育和进化的历史
正常的生物都具有从生到死的完整生命 过程，即生活史。
生物个体不断繁衍后代，无数个体失 活史串联起来就构成了生物的进化史， 遗传和变异结合的后果。
生物化学绪论
核仁： 核酸：
第4节 细胞的新陈代谢
生物体的重要特征是新陈代谢现象，包括物质 代谢和能量代谢。 一、物质交换方式
1. 自由扩散
2. 促进扩散
3. 主动运输
4. 内吞 5. 出胞
二、能量代谢方式
生物体内能量代谢是通过化学反应 来实现的。
能量代谢方式有产能代谢和储能代 谢两种。
生物体内可被细胞直接利用的能量 是一类高能化合物，它是存在于生物 体内的特殊分子，如三磷酸腺苷(ATP)。
离子: K, Na, Mg,
细胞的化合物
第3节 生命的结构基础
生物体都是由细胞构成的，细胞是生物 体的基本单位。成年人含6×1013个细胞。 细胞分为两类：
原核细胞：结构不完善，没有成形的 细胞核
真核细胞：结构完善，有成形的细胞 核，外被核膜，核中有染 色体，细胞质中有细胞器。
1. 产能代谢与储能代谢 能量代谢的内容包括： 能量释放 能量转移 能量利用
能量的来源： 生物体从外界所吸收的营
养物质。
2. 高能化合物ATP三磷酸腺苷
腺嘌呤
核糖
O-
O-
O-
O P O ～ P O ～ P O-
O
O
O
高能键
高能键：在水解反应或基团转移时放出 大量能量 的键。
细胞膜 (7.5～10nm)
磷脂(50%)：有亲水的头和疏水的尾，构成膜的骨架，有流 动性，不是刚性的
蛋白质(50%)：嵌入脂质双层或浮在磷脂表面
细胞
胞质 (细胞膜 与细胞 之间, 液体部 分称为 基质， 有一定 结构和 功能。
线粒体(动力工厂)：由内外两层生物膜组成。内膜上有许多
小颗粒，称为基粒。膜上有许多与呼吸有关酶
4. 化学工业 发酵；精细化学品开 发；催化剂
第4节 细胞的新陈代谢
生物体的重要特征是新陈代谢现象，包括物质 代谢和能量代谢。 一、物质交换方式
1. 自由扩散
2. 促进扩散
3. 主动运输
4. 内吞 5. 出胞
二、能量代谢方式
生物体内能量代谢是通过化学反应 来实现的。
能量代谢方式有产能代谢和储能代 谢两种。
生物体内可被细胞直接利用的能量 是一类高能化合物，它是存在于生物 体内的特殊分子，如三磷酸腺苷(ATP)。
离子: K, Na, Mg,
细胞的化合物
第3节 生命的结构基础
生物体都是由细胞构成的，细胞是生物 体的基本单位。成年人含6×1013个细胞。 细胞分为两类：
原核细胞：结构不完善，没有成形的 细胞核
真核细胞：结构完善，有成形的细胞 核，外被核膜，核中有染 色体，细胞质中有细胞器。
1. 产能代谢与储能代谢 能量代谢的内容包括： 能量释放 能量转移 能量利用
能量的来源： 生物体从外界所吸收的营
养物质。
2. 高能化合物ATP三磷酸腺苷
腺嘌呤
核糖
O-
O-
O-
O P O ～ P O ～ P O-
O
O
O
高能键
高能键：在水解反应或基团转移时放出 大量能量 的键。
细胞膜 (7.5～10nm)
磷脂(50%)：有亲水的头和疏水的尾，构成膜的骨架，有流 动性，不是刚性的
蛋白质(50%)：嵌入脂质双层或浮在磷脂表面
细胞
胞质 (细胞膜 与细胞 之间, 液体部 分称为 基质， 有一定 结构和 功能。
线粒体(动力工厂)：由内外两层生物膜组成。内膜上有许多
小颗粒，称为基粒。膜上有许多与呼吸有关酶
4. 化学工业 发酵；精细化学品开 发；催化剂
生物化学_01 基础生物化学 绪论
3.机能或分子生物化学时期(1953年以后) 3.机能或分子生物化学时期(1953年以后) 机能或分子生物化学时期(1953年以后 ——现代生物化学时期。 现代生物化学时期。 现代生物化学时期 核酸与蛋白质合成的遗传关系、人为干预生命过程。 核酸与蛋白质合成的遗传关系、人为干预生命过程。 DNA分子结构认识为标志 分子结构认识为标志。 以DNA分子结构认识为标志。
动态生物化学时期(1903 (1903年 1953 1953年 2. 动态生物化学时期(1903年—1953年) -- 建立与发展阶段 重要分子的发现和物质代谢途径的确定。 重要分子的发现和物质代谢途径的确定。 营养学:发现了人类必需氨基酸, 营养学:发现了人类必需氨基酸,必需脂肪酸和多种维 生素。内分泌学: 发现了多种激素。 生素。内分泌学: 发现了多种激素。 1926年 脲酶结晶。 1926年，Sumner 脲酶结晶。 1937年: Krebs TCA循环。 1937年 TCA循环。 循环 1940年 Embden，Meyerhof，Parnas阐明了EMP途径 阐明了EMP途径。 1940年：Embden，Meyerhof，Parnas阐明了EMP途径。 生物体内主要物质代谢途径与调控机理的阐明是生物 化学的第二个里程碑。 化学的第二个里程碑。 1951年 ， Pauling & Corey 研究了多肽的二级结构。 1951 年 研究了多肽的二级结构 。 1960年 Micheali酶动力学。 1960年，Micheali-Menten 酶动力学。
三. 生物化学的内容 3.研究生物体的信息代谢。 3.研究生物体的信息代谢。 研究生物体的信息代谢 核酸与蛋白质合成与调节， 核酸与蛋白质合成与调节，是分子生物学的基 础。
ห้องสมุดไป่ตู้
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生物化学发展简史
起源于18世纪晚期 发展于19世纪
直到20世纪初始成独立学科
依据发展过程及其特点可大致划分为：
初级阶段 – 静态生化 (descriptive)
蓬勃发展阶段 -- 动态生化 (dynamic) 分子生物学崛起 -- 机能生化 (functional)
提交《燃烧概论》，证明燃烧原 理，把呼吸作用和燃烧联系一起 现代化学方程式的雏形 葡萄糖(C6H12O6)=二氧化碳 （CO2）+酒精(C2H5OH)
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主要代表人物——拉瓦锡2
马拉写出了《火焰论》一书，企图做为一种燃烧
学说而提交到了科学院。
佛克罗伊其人
他们可以一眨眼就把他的头砍下来，但他那样的
⑶ 基因信息传递与调控
Transfer & Modulation
进一步探讨与DNA 复制、RNA转录、 以及蛋白质生物合成 等基因信息传递过程 密切相关的分子作用 机制，尤其是基因表 达的时、空调控规律 (eg. RNAi)
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第三节 生物化学与医学及 中医药学的关系
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生物化学与疾病
据临床统计，大约25％的生理缺陷、 30％的儿童死亡和60％的成年人疾病
都是由遗传疾病引起的
重症联合免疫缺陷(SCID)：腺苷酸脱
氨酶(ADA)的基因(ad2)发生了突变
伴性遗传
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司法鉴定2-亲子鉴定
母亲 孩子 父亲1 父亲2
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公元前160年左右：淮南王 刘安，西汉高祖刘邦之孙。 丹苗+豆汁=豆腐
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我国生物化学发展过程——古代
唐朝：《新唐书》，唐与古印度交流蔗糖制作工艺。 营养缺乏病的发现：孙思邈（581-682）
脚气：维生素B1，车前子、杏仁、防风。
夜盲症：维生素A；苍术、决明子 《黄帝内经. 素问》 “五谷为养，五畜为益，五果为助，五菜为充”
Biochemistry
Biochemistry，生命的化 学
生命活动过程中的化学变 化规律 在分子水平上研究生物体 的化学组成 探索生命本质的科学
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生命体具有基本构建层次 原子 小分子构件 生物大分子如蛋白质 和核酸等 细胞器 细胞 机体
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机遇只偏爱那些有准备的头 脑。 告诉你使我达到目标的奥秘吧， 我惟一的力量就是我的坚持精 生物化学 神。 科学虽没有国界，但是学者却 有他自己的国家。
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动态生物化学
时间
20世纪
研究内容
生命活动的化学阶段
贡献： 生物化学成为独立学科
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子二人患了鼻癌。机能生物化学 时间20世纪——现在
研究内容
生物分子、亚细胞、细胞、组织和器官的结构与
功能的关系。 从完整生物机体的角度来研究其体内的化学变化 贡献： 生物化学作为独立学科而快速发展
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主要事件及人物
DNA双螺旋结构模型 Franklin：凋谢的“科学玫瑰”
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黑猩猩——我们最近的亲戚
研究显示，黑猩猩和人 类基因组的ＤＮＡ序列相 似性达到９９％；
人类与黑猩猩有２９％ 的共同基因编码生成同样 的蛋白质。 科学家说，人类与黑猩 猩在６００万年前由共同 的祖先分别进化。
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鸡生蛋or蛋生鸡？
谢菲尔德大学 科林· 弗里曼—— “虽然人们一度认为蛋先于鸡出 现，但是现在的科学依据却给出 了相反的答案” 研究发现，鸡蛋只有在OC-17的 蛋白质的催化下才能形成，而这 种蛋白只存在于鸡的卵巢内 在OC-17蛋白质的作用下，碳酸 钙转化为构成蛋壳的方解石。
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动态生物化学过程——酶学
斯帕兰扎尼（意大利）：将肉块 放入小巧的金属笼中，然后让鹰 吞下去。过一段时间他将小笼取 出，发现肉块消失。 1926年，美国科学家萨姆钠从 刀豆种子中提取出脲酶的结晶， 并通过化学实验证实脲酶是一种 蛋白质。
20世纪80年代，美国科学家切 赫和奥特曼发现少数RNA也具 有生物催化作用，称核酶。
作业
平时成绩 (20分)
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出勤、课堂表现
生物化学
Biochemistry
第一节 生物化学发展简史
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主要内容 Introduction
什么是生物化学 生物化学发展简史 我国生物化学研究状况
当代生物化学研究的主要任务
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什么是生物化学
科研需要一点精神的。
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历史与发展
20年代 吴宪
血液分析：血滤液制备及血糖测定 蛋白质化学：蛋白质变性学说
1965 人工合成牛胰岛素 1972 测定猪胰岛素分子的空间结构 1979 合成酵母ala-tRNA
1990 转基因动物及参与HGP
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第二节 现代生物化学的 研究内容
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LW-18
当代生物化学研究的主要任务
⑴ 生物分子的结构与功能
Structure & Function
在确定一级结构(基本构件 单位种类、排列顺序和方 式)的基础上，进一步探讨 各种生物大分子的空间结 构及其与相应功能之间的 联系，尤其是分子结构、 分子识别和分子互作等基 本要素在生物膜整合以及 生物信息分子功能调控中 所具有的决定性作用
生物化学
Biochemistry
第一章 绪论
沈鹏
制药与食品科学学院
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Conferences
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课程性质：学位课（75分） 理论课时：48学时 学分：3学分 考核方法：闭卷考试
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考试成绩
期末卷面成绩 （60分） 实验态度和操作（50%） 总分 100分 实验成绩 (20分) 实验报告（50%）
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动态生物化学过程——放射性同位素示踪
Hevesy于1923年首先用天然放射性212Pb 研究铅盐在豆科植物内的分布和转移。 应用方向 动态平衡、物质转化的研究、序列分析
长期从事放射性同位素
基因突变、各种癌症疾病 可遗传 2001年1月10日，中央电视台新闻，沈阳市居民因 为家庭装修使用的陶瓷洁具有放射性污染，造成父
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我国生物化学发展过程——现代
始于20世纪20年代，早期开拓者包括江清(18861939，齐鲁大学)、窦维廉(1890-1952，燕京大 学)、郑集(1900-2010， 南京大学)和吴宪 (1893-1959，协和医学院)等
人工合成结晶牛胰岛素 上海中科院生物化学所 人工合成蛋白质 政治背景：大跃进。
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转基因技术
人类培育出的第一只转
基因猴“安迪”。于2000
年10月2日在美国出生。
美国密苏里大学最近通过克 隆技术培育出四只含有荧光水 母基因的小猪。左为荧光小
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猪，右为正常小猪
我国生物化学发展过程——古代
公元前21世纪：《周礼》 记载酒的制作
公元前12世纪：《周礼》 饴、醋“五味”之一
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人类基因组计划 Human Genome Project (HGP)
1950A physician-geneticist, Dr. Frances Collins is nationally renowned for his landmark discoveries of disease genes, as well as his leadership (director) of HGP. Considered by many to be the most important scientific undertaking of our era, HGP determined the order, or ‘sequence’ of all 3 billion DNA base pairs in the human genome.
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静态生物化学——萌芽阶段
时间
18世纪—19世纪
研究内容
生物物质的组成成分、性质和含量
贡献： 生物化学的萌芽阶段
主要是认识现象、积累材料以及不自觉地应用生
化知识
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主要代表人物——拉瓦锡1
拉瓦锡（Lavoisier，法）：生 物化学之父
法国著名化学家。近代化学的奠 基人之一。
头脑一百年也再长不出一个来了。 ——拉格朗日
生命中最后的研究！
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主要代表人物——巴斯德
“进入科学王国的最完美无缺的人” 1843年发表的两篇论文——“双晶现象研究” 和“结晶形态”，开创了对物质光学性质的研 究。 1856年——1860年，他提出了以微生物代谢 活动为基础的发酵本质新理论 1857年发表的“关于乳酸发酵的记录”是生物 学界公认的经典论文。 1880年后又成功地研制出鸡霍乱疫苗、狂犬病 疫苗等多种疫苗
拍摄到DNA晶体照片，为双螺旋结构的建立起到了 决定性作用。
Waston 和Crick：进入分子生物学时代 1953，纠正了DNA三双螺旋结构假说，得出DNA 双螺旋结构模型
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1953 Watson and Crick DNA双螺旋结构