生物化学绪论
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生物化学绪论
2. 动态生物化学： 动态生物化学：
20世纪初～20世纪中叶：同位素的使用，确定了生物体内各种组成物质的代谢变 世纪初～ 世纪中叶 同位素的使用， 世纪中叶： 世纪初 化，以及生物活性物质（酶、维生素和激素等）在代谢变化中的作用； 以及生物活性物质（ 维生素和激素等）在代谢变化中的作用；
3. 分子生物学时代
人类基因组计划1990年启动 人类基因组计划 年启动
由美、 由美、英、日、德、法、中六国参与，其核心内容是测 中六国参与， 定人基因组的全部DNA序列， 序列， 定人基因组的全部 序列 1999年9月1日中国正式加入该计划，承担了 人类基因组 年 月 日中国正式加入该计划 承担了1%人类基因组 日中国正式加入该计划， (约三千万个碱基 的测序任务。 约三千万个碱基)的测序任务 约三千万个碱基 的测序任务。 2003年，人类基因组计划的所有目标全部实现。已完成的序 年 人类基因组计划的所有目标全部实现。 列图覆盖人类基因组所含基因区域的99％， ％，精确率达到 列图覆盖人类基因组所含基因区域的 ％，精确率达到 99.99％，这一进度比原计划提前两年多。 ％，这一进度比原计划提前两年多 ％，这一进度比原计划提前两年多。
生物化学
Biochemistry
—introduction
生物化学
生物化学（ 生物化学（Biochemistry）是从分子水平上描述 解 ）是从分子水平上描述/解 释生物体的化学组成、 释生物体的化学组成、化学反应及其与生理功能的联 系的一门科学，也即生命的化学。 系的一门科学，也即生命的化学。
分子生物学
基因的贮存、传递、 3．基因的贮存、传递、表达及其调控 自我复制是生命过程的又一基本特征。 自我复制是生命过程的又一基本特征。基因是 DNA分子中的功能片段 分子中的功能片段， DNA分子中的功能片段，研究基因各片段在染色 体中的定位、核苷酸的排列顺序及其功能， 体中的定位、核苷酸的排列顺序及其功能，DNA 复制、RNA转录和蛋白质生物合成过程中基因传 复制、RNA转录和蛋白质生物合成过程中基因传 递的机制， 递的机制，基因传递与表达的时空调节规律等是 生物化学极为重要的课题。 生物化学极为重要的课题。
生物化学绪论
生化教研室教学网页： 202.197.91.116
参考书目
《生物化学》 主编 沈同 王镜岩 《生物化学》 郑集主编 《生物化学原理》伦宁格，国际通用的最佳生化教材 （影印版）Principles of Biochemistry 哈珀生物化学（ Harper's Biochemistry, 英文影 印版，第 25 版），科学出版社 生命的化学（杂志） J. Biology Chemistry （杂志） 联系地点：新教学楼四楼440室
蛋白质、细胞及细胞核化学研究
• Albrecht Kossel Germany （1853-1927） The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1910in recognition of the
contributions to our knowledge of cell chemistry made through his work on proteins, including the nucleic substances 首先分离 出腺嘌呤、 胸腺嘧啶、和组氨 酸。
1953 Nobel Laureate in Medicine for his discovery of the Citric Acid (Krebs) Cycle.
Hans Adolf Krebs (1900-1981), Germanborn British biochemist
三、分子生物学阶段
第二节
当代生物化学研究的主要内容
一、生物分子的结构与功能
生物体的化学组成
元素组成:
组成生物体的主要元素包括 C、H、O、N 4种元素，约占 生物体总质量的96%。 P、S、Ca等也是组成生命体 的基本元素，约占3.35%。 微量元素包括I、Mo、Se、 Si、Mn和Zn等
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-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 ppt课件
生物化学的研究目的是从分子水平阐明各种生命现象的化 学基础，其任务是为诊断、预防和治疗疾病，提高人类健 康水平提供理论基础。
5
四、生物化学的学习目标
学习生物化学在于掌握、熟悉和了解人体化学物 质组成、新陈代谢的基础理论和基本知识；掌握 基本的生物化学实验技能，培养、提高运用生物 化学基本理论与知识，分析问题、解决问题的能 力 。在医 学教学 环节中 ，为后 续医学 基础课 程 （如病理学、药理学等）和其他临床医学、护理 专业课程打下必需的学习基础。
10
第三节 生物化学发展史简介
中国：古代4200年前已开始造酒、酿醋、做豆腐。 18世纪下半叶，居住瑞典的德国药师舍勒 (K．Scheele)首次从动植物 材料中，分离出乳酸、柠檬酸、酒石酸、苹果酸、尿酸和甘油等。
1785年，法国学者拉瓦锡(A.L．Lavoisier)提出呼吸的本质是有机物 在体内的氧化作用。这一发现被视为生物氧化研究的开端。
消化系统 器官（肝脏）
窦状小管
肝细胞
细胞核
分子（DNA）
3
二、生物化学的研究对象
生物化学以生物（植物、动 物、微生物）为研究对象， 是现代生物科学的一个重要 分支，在医学科学中，以人 体为研究对象，称为医学生 物化学。
动物细胞
粗糙性 内质网
核糖体 原生质膜
植物细胞
4
原核细胞
细胞壁
三、生物化学的目的和任务
• 20世纪初期，费歇(E．Fischer)在发现缬氨酸、脯氨酸和羟脯氨酸之后，又用
化学方法合成了18个氨基酸的多肽。E.菲舍尔首次测定了糖和氨基酸的分子结构， 确定糖分子构型，指出肽键是蛋白质的主要化学键。 • 1926年，J.B.萨姆纳提取制备了脲酶（urease）结晶，首次证明酶是蛋白质。 • 1929年，美国塞鲁斯·费斯克（Cyrus H.Fiske）、耶拉普拉伽达·苏巴罗夫 （Yellapragada Subbarow）和德国的卡尔·罗曼（Karl Lohman）分别发现了腺 苷三磷酸（adenosine triphosphate,ATP）。 • 1930年，约翰·诺尔瑟普（John H.Northrop）（1946年诺贝尔奖）连续结晶了 多种水解蛋白质的酶，制备了胃蛋白酶、胰蛋白酶结晶，酶结晶获得成功。酶制 备为体外酶学研究提供重要手段，结合X线衍射分析及多肽成分分析，确立了酶 的化学本质是蛋白质。 • 1931年，中国生物化学家吴宪等在血液分析方面，创立了血滤液的制备及血糖 的测定等方法，并在蛋白质的研究中，首次提出了蛋白质变性的概念。
生物化学---绪论
人类基因组计划（HGP）
投资30亿 USD（美国能源部） 2003年，美、中、日、德、法、 英6国科学家宣布人类基因组图 绘制成功 ，已完成的序列图覆 盖人类基因组所含基因的99%。
•19世纪末路易·巴德斯（Louis Pasteur） 首先证明
•1897年爱德华.毕希纳 （Eduard Buchner）证明， 无细胞的酵母提取液仍能催化
活酵母细胞能够发酵。 发酵，他获1907年诺贝尔奖。
动态生物化学时期的主要发现： 1926年，萨姆纳(Sumner)从刀豆中制备了脲酶结晶，并证 明它的化学本质是蛋白质。 1931年，中国生物化学家吴宪提出了蛋白质变性的概念。 1932年，英国科学家克雷布斯（Krebs）用组织切片实验证 明了尿素合成反应，提出了鸟氨酸循环。 1937年，阐明了三羧酸循环的基本代谢途径。 1940年，德国科学家埃姆登（Embden）和迈尔霍夫 （Meyerhof）提出了糖酵解代谢途径。 1949年，E.Kennedy等证明F.Knoop提出的脂肪酸β-氧化 过程是在线粒体中进行的，并指出氧化的产物是乙酰CoA。
《生物化学》
绪论
Introduction
目录
一、生物化学与生命的关系 二、生物化学的发展史 三、生物化学的主要研究内容与任务 四、 生物化学与医学、护理学
学习目标
知识性目标 掌握生物化学的概念、生物大分子的含义、新陈代谢的 主要途径、能量转化的核心形式，以及遗传学中心法则。 熟悉生物化学的任务及主要研究内容。 了解生物化学的发展史、生物化学与医学的关系，生物 化学在护理工作中的作用。
技能性目标 通过本章学习，使学生能对生物化学有系统、整体认识。
生物化学的概念
生 物 化 学 （ biochemistry ） 是 研 究 生 物 体
《生物化学》绪论
1903年生物化学学科正式成立
霍佩-赛勒的学生米歇尔(Miescher)研究了病理液 体和脓细胞，并从脓细胞的细胞核中分离得到了 脱氧核糖核蛋白。
19世纪50年代，巴斯德(Pasteur)证明了酒精发酵 是由微生物引起的，排除了发酵自生论。
1897年布赫纳(Büchner)兄弟利用无细胞酵母汁 液发酵蔗糖产生酒精的研究，是生化发展早期的 一个重要里程碑，他不仅结束了酒精发酵机理持 续了半个世纪的大论战，而且将酶学和代谢等现 代生化研究引入了一个快速发展的新时期。
3. 生物化学的内容
1）生物体的化学组成
四类基本生物大分子：
糖
由单糖组成
脂类
由甘油、脂肪酸、磷酸、含氮碱等组成
蛋白质
由氨基酸（20种）组成
核酸
由核苷酸组成，而核苷酸又由碱基、戊糖、磷酸
组成
研究生物大分子及其构成它们的前体小分子物质的结构、性质、功
能，以及结构与性质、功能之间的内在联系。
三大活性物质：酶、维生素、激素。
2）结构与功能：生物分子的结构、功能， 结构与功能的内在关系。
3）物质和能量的转化：生物体内大分子、 小分子之间的相互转化，以及伴随的能 量变化。
4）一切生命现象的新陈代谢，包括：生长、 分化、运动、思维等；和自我复制如： 繁殖、遗传等。
从学科范围上来讲，生物化学是由 生物学和化学交叉发展形成的边缘 科学，是以化学方法为主要手段来 研究生物（生命活动）的一门科学。
气病，用猪肝治疗夜盲症等 人们依靠经验自发的利用生物化学规律， 而对本质没有认识。
2. 18世纪（启蒙期）
法国化学家拉瓦锡(Lavoisier)研究燃烧和呼吸， 被认为是现代生物化学研究的开端。 拉瓦锡通过研究指出呼吸是不发光的燃烧，其 本质是氧化作用。
霍佩-赛勒的学生米歇尔(Miescher)研究了病理液 体和脓细胞，并从脓细胞的细胞核中分离得到了 脱氧核糖核蛋白。
19世纪50年代，巴斯德(Pasteur)证明了酒精发酵 是由微生物引起的，排除了发酵自生论。
1897年布赫纳(Büchner)兄弟利用无细胞酵母汁 液发酵蔗糖产生酒精的研究，是生化发展早期的 一个重要里程碑，他不仅结束了酒精发酵机理持 续了半个世纪的大论战，而且将酶学和代谢等现 代生化研究引入了一个快速发展的新时期。
3. 生物化学的内容
1）生物体的化学组成
四类基本生物大分子：
糖
由单糖组成
脂类
由甘油、脂肪酸、磷酸、含氮碱等组成
蛋白质
由氨基酸（20种）组成
核酸
由核苷酸组成，而核苷酸又由碱基、戊糖、磷酸
组成
研究生物大分子及其构成它们的前体小分子物质的结构、性质、功
能，以及结构与性质、功能之间的内在联系。
三大活性物质：酶、维生素、激素。
2）结构与功能：生物分子的结构、功能， 结构与功能的内在关系。
3）物质和能量的转化：生物体内大分子、 小分子之间的相互转化，以及伴随的能 量变化。
4）一切生命现象的新陈代谢，包括：生长、 分化、运动、思维等；和自我复制如： 繁殖、遗传等。
从学科范围上来讲，生物化学是由 生物学和化学交叉发展形成的边缘 科学，是以化学方法为主要手段来 研究生物（生命活动）的一门科学。
气病，用猪肝治疗夜盲症等 人们依靠经验自发的利用生物化学规律， 而对本质没有认识。
2. 18世纪（启蒙期）
法国化学家拉瓦锡(Lavoisier)研究燃烧和呼吸， 被认为是现代生物化学研究的开端。 拉瓦锡通过研究指出呼吸是不发光的燃烧，其 本质是氧化作用。
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ppt课件(完整版)
作是最早的一部生物化学著作。 1864 Ernst Hoppe-Seyler分离血红蛋白并制成结晶。 1865 Johann Gregor Mendel提出“遗传因子”概念。 1868 Friedrick Miescher发现“核素”（核酸早期命名）。 1877 Ernst Hoppe-Seyler创立《生理化学杂志》。
1953 James D. Watson和Francis H. Crick提出 DNA双螺旋结构模型。
Maurice H.F.Wilkins和Rosalind Franklin发现 DNA螺旋结构。
Frederick Sanger完成胰岛素序列分析。
生化发展大事记
1955 Arthur Kornberg发现E. coli DNA聚合酶。 Mahlon Hoagland证明氨基酸参与蛋白质合成前需要 被活化。
➢ “燃烧”学说（Justus Von Liebig，19世纪20年 代） —动物通过呼吸获取空气中的O2，氧化分解摄 取的食物，产生水和CO2，并且释放热量，保持体 温，维持活力。
➢ 物质代谢概念的产生 —比希将食物分为糖、脂和蛋白质三大类主要
成分，并提出物质，生物化学是一门边缘学科，也是 生命科学领域重要的领头学科。
一、概念：
是研究生物体内化学分子与化学反应的 科学，它在分子水平上探讨生命的本质， 即研究生物体的分子结构与功能、物质 代谢与调节、及其遗传信息传递的分子 基础和调控作用的科学。
生化的初级阶段：生物体内的物质，如糖类、
脂类、蛋白质和核酸等等，它们的组成、结构、 性质、功能等
第一章 绪 论
Introduction to Biochemistry
生物：有生命现象 的物体 —— 新陈 代谢，遗传与繁殖
1953 James D. Watson和Francis H. Crick提出 DNA双螺旋结构模型。
Maurice H.F.Wilkins和Rosalind Franklin发现 DNA螺旋结构。
Frederick Sanger完成胰岛素序列分析。
生化发展大事记
1955 Arthur Kornberg发现E. coli DNA聚合酶。 Mahlon Hoagland证明氨基酸参与蛋白质合成前需要 被活化。
➢ “燃烧”学说（Justus Von Liebig，19世纪20年 代） —动物通过呼吸获取空气中的O2，氧化分解摄 取的食物，产生水和CO2，并且释放热量，保持体 温，维持活力。
➢ 物质代谢概念的产生 —比希将食物分为糖、脂和蛋白质三大类主要
成分，并提出物质，生物化学是一门边缘学科，也是 生命科学领域重要的领头学科。
一、概念：
是研究生物体内化学分子与化学反应的 科学，它在分子水平上探讨生命的本质， 即研究生物体的分子结构与功能、物质 代谢与调节、及其遗传信息传递的分子 基础和调控作用的科学。
生化的初级阶段：生物体内的物质，如糖类、
脂类、蛋白质和核酸等等，它们的组成、结构、 性质、功能等
第一章 绪 论
Introduction to Biochemistry
生物：有生命现象 的物体 —— 新陈 代谢，遗传与繁殖
《生物化学》-绪论
1896年
爱德华·布赫纳发现无细 胞发酵
1833年
安塞姆·佩恩发现了第一 个酶——淀粉酶
1865年
孟德尔通过豌Βιβλιοθήκη 杂交实验，提出了 遗传的分离定律和自由组合定律
1877年
霍佩·赛勒首次提出名词“Biochemie”，即英 语中的“Biochemistry”（生物化学）
第一节 生物化学概述
（一）静态生物化学时期
0 1 对糖类、脂类和氨基 酸的性质进行了较为 系统的研究
0 2 发现了核酸
一、生物化学发展简史
主要 贡献
0 3 从血液中分离出了血 红蛋白
0 4 发现了酵母发酵过程中 存在“可溶性催化剂” 奠定了酶学的基础
第一节 生物化学概述
一、生物化学发展简史
（二）动态生物化学时期
20世纪初期至中期--生物化学发展的蓬勃发展阶段
（一）生物大分子的结构与功能
➢生物大分子是构成生命的基础物质，主要包括蛋 白质、核酸、多糖和复合脂类等
➢人体内生物大分子是由基本结构单位按照一定的 顺序和方式相互连接而成的多聚体，具有种类繁 多、结构复杂、功能各异，但其结构有一定的规 律性等特点，分子量一般大于104
➢生物大分子多数具有生物信息功能，因此也被称 为生物信息分子.
1953年
1966年
尼伦伯等人破译了mRNA分
詹姆斯·沃森和弗朗西斯·克里克提
子中的遗传密码
出了DNA双螺旋结构模型
2003年
美、中、日、德、法、英等六国科学 家宣布人类基因组序列图绘制成功
1958年
弗朗西斯·克里克提出了
遗传信息传递的中心法则
1985年
美国科学家率先提出“人类基因组计 划”，该计划于1990年正式启动
《生物化学》绪论
① 发现了必需氨基酸、维生素和激素等物质，并能够将其分离与合成； ② 认识了酶的化学本质是蛋白质，并成功制备了酶晶体； ③ 由于化学分析及同位素示踪技术的发展与应用，对生物体内主要物质的代谢途径已基本确
定，如糖代谢、脂肪酸的β氧化、尿素的合成途径及三羧酸循环等。
- 19 -
第二节 生物化学发展简史
成
➢ 1937年，汉斯·阿道夫·克雷布斯阐明三羧酸循环；
果
➢ 1940年，恩布登·埃姆顿、奥托·迈尔霍夫和杰克布·帕纳斯阐明糖酵解的作用机理；
➢ 1944年，奥斯瓦尔德·埃弗里、麦克林恩·麦克劳德、科林·麦卡蒂三人通过著名的肺炎球菌实
验证明DNA是细胞遗传信息的基本物质。
- 18 -
这个时期生物化学的发展：
DNA
RNA
蛋白质
-8-
结论：
生物大分子种类繁多、结构复杂、功能各异的特征决定了它们在生物体中的重要作用，我 们要想揭开多彩生命的面纱，一探生命现象的本质，就必须对生物大分子基本结构单位的种类、 排列方式、空间结构及结构功能关系进行研究。
-9-
第一节 生物化学概述
基因信息的传递与调控
生物体在繁殖的过程中，决定生物特性的基因信息是代代相传的。现已证明，除一部分病毒的遗传物质是 RNA外，其余的病毒及全部具典型细胞结构的生物的遗传物质都是DNA。
- 22 -
2 生物化学作为医学的基础，为疾病预防、诊断和治疗提供了理论基础。 例如，肝癌患者的甲胎蛋白含量会升高，急性黄疸性肝炎患者血液中的谷丙转氨酶、谷草转氨酶的 活力会升高等。在临床上，许多疾病的诊断越来越多地依靠于生化指标的测定。
- 23 -
第三节 生物化学与医学
二、医学专业学生学习生物化学的目的 你想通过学习这门课程获得什么知识？达到什么要求？
定，如糖代谢、脂肪酸的β氧化、尿素的合成途径及三羧酸循环等。
- 19 -
第二节 生物化学发展简史
成
➢ 1937年，汉斯·阿道夫·克雷布斯阐明三羧酸循环；
果
➢ 1940年，恩布登·埃姆顿、奥托·迈尔霍夫和杰克布·帕纳斯阐明糖酵解的作用机理；
➢ 1944年，奥斯瓦尔德·埃弗里、麦克林恩·麦克劳德、科林·麦卡蒂三人通过著名的肺炎球菌实
验证明DNA是细胞遗传信息的基本物质。
- 18 -
这个时期生物化学的发展：
DNA
RNA
蛋白质
-8-
结论：
生物大分子种类繁多、结构复杂、功能各异的特征决定了它们在生物体中的重要作用，我 们要想揭开多彩生命的面纱，一探生命现象的本质，就必须对生物大分子基本结构单位的种类、 排列方式、空间结构及结构功能关系进行研究。
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第一节 生物化学概述
基因信息的传递与调控
生物体在繁殖的过程中，决定生物特性的基因信息是代代相传的。现已证明，除一部分病毒的遗传物质是 RNA外，其余的病毒及全部具典型细胞结构的生物的遗传物质都是DNA。
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2 生物化学作为医学的基础，为疾病预防、诊断和治疗提供了理论基础。 例如，肝癌患者的甲胎蛋白含量会升高，急性黄疸性肝炎患者血液中的谷丙转氨酶、谷草转氨酶的 活力会升高等。在临床上，许多疾病的诊断越来越多地依靠于生化指标的测定。
- 23 -
第三节 生物化学与医学
二、医学专业学生学习生物化学的目的 你想通过学习这门课程获得什么知识？达到什么要求？
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
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H2N
CH3
（R）丙氨酸 D-丙氨酸
前手性分子： dd
aa 22
a1 b
e﹥d﹥b﹥a
d b
e
a2
R
d b
a1
e
S
②前手性碳原子、前手性氢原子和前手性面
CH3
HR (pro-R-H）
＊
C
OH
HS (pro-S-H）
乙醇
CH3
D＊ C OH HS
CH3
HR C OH
D＊
R-构型
S-构型
C＊前手性碳原子
2.水分子的特性 ⑴形成氢键
H OH
氢键 ⑵水化作用
H
O
O
H
H
H
H
O
氢键 H
水分子与极性分子之间的相互作用 水化层
Na+ ClH2O
NaＣl 在水 溶液 中的 溶解
⑶疏水缔合作用 在水分子作用下，非极性分子与水溶液的作用。
亲水区 两亲性分子
疏水区
O
两亲性分子：既含有亲水性 的极性基团，又含有疏水性 的非极性基团。
研究 结构 功能
性质
⑵生物大分子都具有非常复杂的结构 一级结构 结构单元的排列顺序
立体结构 空间的排列分布 ⑶生物分子的手性
构成生物大分子的结构单元分子大多数都是手性分子。 因此生物大分子中存在好多手性中心。
①手性分子和前手性分子
COOH
手性分子：
H
CH3 NH2
（S）丙氨酸 L-丙氨酸
COOH H
疏 R C O CH2
水
O
端 R C O CH
非极性尾
O
CH2 O P O CH2CH2N(CH3)3
卵磷脂
OH 亲水端（极性头）
微团
脂双层
磷脂分子构成双层脂膜
双层微囊
⑷亲核作用
O
酶与底物
NH3
C O 2 受体-底物相互作用和识别
复合物 抗体与抗原
C
受体与激素
O
形成有机化合物 受体 相互识别、缔合
H 合成
共价键
底物
非共价键
超分子
生物功能
N
原子 受体或底物分子 超分子示意图
1.5 生物体内的水 1.5.1 水的结构和特性 1.水分子的结构
⑴sp2构型
⑵水分子的结构
单个水分子的结构示意图
二十一世纪
生命科学的世纪
人口与粮食 健康与疾病
人类面临问题与挑战
环境与生态 能源与资源
1.2 生命现象中的化学问题与现代化学发展的关系
生
化
物
生
学
化
物
学
人口与粮食 能源与资源 健康与疾病
分子生物学理论的突破 生物技术的有效应用 新旧技术的有机结合
更加主动 更为有效
改造生物 利用生物技术 创造生物
新兴产业
氨基酸、核苷酸和维生素等 无机离子
质量分数/％ ７０ １５
１ ６ ３ ２ 2 1
所含不同类型分子 或离子大概数目 １ ３０００
１ ﹤３０００
５ ２０ 500
20
1.3.1 生命体的元素组成
组成生命体的物质是极其复杂的。但在地球上 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、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。
氢键
作 正负离子之间的静电引力
用 力
离域键间的电子重叠作用力
疏水键
范德华力
疏水相互作用力
氢键
离子键 范德华力
1.4.2 分子识别和超分子
H3C CH 3
1.分子识别 条件：
NH
CH3
受体空间大小、形状与 C O
O C
底物
受体
底物分子相吻合
HN
受体内腔表面基团
与底物表面基团之
间存在互补关系
2.生物超分子
1.3.2 生物分子 ①构成蛋白质的结构单元分子—20种基本氨基酸
②构成核酸的结构单元分子—核苷酸
③构成脂的结构单元分子—甘油、脂肪酸和胆碱
甘油 脂肪酸
卵磷脂
磷酸
胆碱
④构成糖的结构单元分子—单糖 重要的己糖包括：葡萄糖、果糖、半乳糖、甘露糖等。
OH OH
OH
OH
OH
H HH
O
H
O
HO H
HO H
OH HH
OH
OH OH
O HH
HOH
OH H
HOOH H
OH
HO
OH
H
OH H
HO
OH H
HO
OH
H
OH
H
H
H
H HOOH OHOH HH
OH H
OH
OH
H
OH OH
-D-吡喃葡萄糖
-D-呋喃果糖
-D-吡喃半乳糖
OH
H H
OH
HO
HO OH
OH OH
H
H
-D-吡喃甘露糖
1.生物分子中的主要基团
生物大分子所含的基团和性质，是生物分子具有复杂 的生理功能的基础。
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。属于微量元素。
构成生命体的有机化合物
染色体 细胞膜
纤维素
（第一讲）
1.1 生物化学的概念
研究 对象
生物体的化学组成 生物物质的结构和功能 静态生化
生命过程中物质变化和能量变化的规律
一切生命现象的生物化学原理
动态生化
关于生命的化学或是关于生命的化学本质的科学
生化 学科 分支
动物生化 人体生化 植物生化 普通生化
独立 分科
蛋白质生化 糖生化 核酸生化 酶生化等
生生物化学学
古练权 主编 食品与生物工程学院 冯紫慧
第一 章 第 二章 第 三章 第 四章 第 五章 第 六章 第 七章
绪论 细胞和生物膜 蛋白质 酶 核酸 生物氧化和生物能 代谢
第1章
绪论
概述
分类 理化性质 生物功能 分析分离
内容提要
生物化学的概念 生命现象中的化学问题 生物体的化学组成 生物体的元素组成 生物分子的相互作用 生物体内的水
D＊前手性氢原子
前手性面：
H
C CH3 O
CH3
O
C
re-面
H si-面
③生物 大分子的手性环境 对前手性分子的影响
⑷生物分子之间的相 互作用和识别特性
抗体
抗原
酶
Prdo-S
b
底物 ad2
Pro-R
酶活性中心的 手性环境对手 性底物的识别 和结合
抗原和抗体 的结合
1.4 生物分子的相互作用
1.4.1 生物分子之间的作用力
推动工、农， 医
的发展
生物化学 生物技术
Байду номын сангаас
诊断试剂 植物品种 食品加工 废物处理 民用制品
治疗药物 畜用制品 环境工程 生物塑料 再生能源
1.3 生物体的化学组成
自然界 所有的 生命物 体都由 三类物 质组成 水、无 机离子 和生物 分子
大肠杆菌的化学组成
化学成分
水 蛋白质
核酸 ＤＮＡ ＲＮＡ
多糖 脂
2.生物大分子基本特征
⑴生物大分子都是由结构简单的小分子—结构单元分子
所组成
由基本相同 类型的分子 单体组成
糖 G6（葡萄糖） F（果糖） 脂 FA（脂肪酸）＋甘油 核酸 5种含氮碱基（A、G、T、C、U） 蛋白质 20种氨基酸
❖ 有机小分子
维生素、辅酶、激素、有机酸、色素等。
生物复杂多样，但在分子水平具有简单同一性。