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普通生物学：第2章 生命的化学基础
作 用：
(1) 游离态，调节细胞的渗透压、PH值； (2) 合成有机体的原料； (3) 与有机物质结合，组成具有特殊性质的蛋
白质或作为酶的辅助因子，参与代谢活动。
3）单糖
多羟基醛或多羟基酮及其缩合物和某些衍生物称为糖。
（葡萄糖结构式）
天然单糖 大多数是 D-型糖
C1上羟基位置不同 时出现α-，β-两种 构型
氨基酸的α碳原子为手性碳原子，根据旋光性的不同， 左旋和右旋氨基酸分别命名为L- α-氨基酸（左旋）和 D- α-氨基酸（右旋），两者之间互为镜像体。 生物界种的各种蛋白质（除一些细菌的细胞壁中的短肽 和个别抗生素外）几乎都是由L- α-氨基酸所构成；含 D- α-氨基酸的极少。
氨基酸的功能：
（1）作为组建蛋白质的元件 （2）有的氨基酸或其衍生物具
一个氨基酸的羧基和另一个 氨基酸的氨基脱水缩合形成肽键
一条肽链的两端有不同结构和性质： 一端的氨基酸残基带有游离氨
基，称氨基端； 另一端的氨基酸残基带有游离
羧基，称羧基端。
2）、单糖通过糖苷键联成多糖链
（1） 贰糖
对贰糖结构的了解包括弄清楚：
单糖基成份
α－还是β－糖苷键
取代位置
麦芽糖
一条多糖链的两端有不同结构和性质： 一端的糖基有游离的半缩醛羟基，称还原端； 另一端的糖基没有游离的半缩醛羟基， 称非还原端。
吡喃型
（葡萄糖结构式）
单糖的生物功能： A、作为多糖的组成元件 B、作为燃料 C、组成寡糖参与细胞信号传递
4）氨基酸
氨基酸是同时具有α－氨基和α－羧基的小分子
（氨基酸通式）
参与蛋白合成的共有20种天然氨基酸的α碳原子上均连 接这4种基团，即： α羧基、 α氨基，一个H原子和一 个R基(除甘氨酸中为H原子外）R基代表任意基团。
(1) 游离态，调节细胞的渗透压、PH值； (2) 合成有机体的原料； (3) 与有机物质结合，组成具有特殊性质的蛋
白质或作为酶的辅助因子，参与代谢活动。
3）单糖
多羟基醛或多羟基酮及其缩合物和某些衍生物称为糖。
（葡萄糖结构式）
天然单糖 大多数是 D-型糖
C1上羟基位置不同 时出现α-，β-两种 构型
氨基酸的α碳原子为手性碳原子，根据旋光性的不同， 左旋和右旋氨基酸分别命名为L- α-氨基酸（左旋）和 D- α-氨基酸（右旋），两者之间互为镜像体。 生物界种的各种蛋白质（除一些细菌的细胞壁中的短肽 和个别抗生素外）几乎都是由L- α-氨基酸所构成；含 D- α-氨基酸的极少。
氨基酸的功能：
（1）作为组建蛋白质的元件 （2）有的氨基酸或其衍生物具
一个氨基酸的羧基和另一个 氨基酸的氨基脱水缩合形成肽键
一条肽链的两端有不同结构和性质： 一端的氨基酸残基带有游离氨
基，称氨基端； 另一端的氨基酸残基带有游离
羧基，称羧基端。
2）、单糖通过糖苷键联成多糖链
（1） 贰糖
对贰糖结构的了解包括弄清楚：
单糖基成份
α－还是β－糖苷键
取代位置
麦芽糖
一条多糖链的两端有不同结构和性质： 一端的糖基有游离的半缩醛羟基，称还原端； 另一端的糖基没有游离的半缩醛羟基， 称非还原端。
吡喃型
（葡萄糖结构式）
单糖的生物功能： A、作为多糖的组成元件 B、作为燃料 C、组成寡糖参与细胞信号传递
4）氨基酸
氨基酸是同时具有α－氨基和α－羧基的小分子
（氨基酸通式）
参与蛋白合成的共有20种天然氨基酸的α碳原子上均连 接这4种基团，即： α羧基、 α氨基，一个H原子和一 个R基(除甘氨酸中为H原子外）R基代表任意基团。
生命的化学基础
高度的催化效能
通过降低所需的活化 能实现
高度专一性
一种酶只作用于一种 或一类化合物
高度不稳定性 饱和性 可调节性
酶活力的调节
变构调节
共价修饰：磷酸化与 去磷酸化；腺苷酸化 与去腺苷酸化。 酶调节蛋白
钙调蛋白
水解激活与激活后的 失活调节
可逆和不可逆抑制。 正反馈和负反馈调节。 酶的竞争性和非竞争性抑制
蛋白质的变构作用
即变构调节，通过蛋白质构象变化而实现 蛋白质功能的调节。
特点：
变构剂多为生物小分子，O2 、ATP、代谢中间产物。 变构剂常与蛋白质活性中心外的基团非共价键结合。
变构作用存在于血红蛋白 运氧、酶的调节等
可逆的。
蛋白质变性作用
变性作用概念：
在某些物理化学因素作用下，使蛋白质的空间 构象破坏，导致蛋白质若干理化性质，生物学性质 的改变，这种现象称为蛋白质的变性作用．
(三) 蛋白质（ protein)
自然界:>100亿种
人体:>10万种
蛋白质的结构
元素组成：含C,H,O,N,大多数蛋白质还含有S。 蛋白质的构件分子: 氨基酸
蛋白质分子的基本结构：肽键与肽
蛋白质分子的空间结构：四级结构
蛋白质的功能
氨基酸(amino acid)
氨基酸分子结构式：
概述：
引起变性的因素：
高温、紫外线、强酸、强碱、一定浓度的尿 素。
特点：
分子溶解度降低；生物功能丧失 改变蛋白质分子的次级键，一级结构无改变 一般不可逆。
疯牛病蛋白
感染性蛋白粒子 （Prion）
通过降低所需的活化 能实现
高度专一性
一种酶只作用于一种 或一类化合物
高度不稳定性 饱和性 可调节性
酶活力的调节
变构调节
共价修饰：磷酸化与 去磷酸化；腺苷酸化 与去腺苷酸化。 酶调节蛋白
钙调蛋白
水解激活与激活后的 失活调节
可逆和不可逆抑制。 正反馈和负反馈调节。 酶的竞争性和非竞争性抑制
蛋白质的变构作用
即变构调节，通过蛋白质构象变化而实现 蛋白质功能的调节。
特点：
变构剂多为生物小分子，O2 、ATP、代谢中间产物。 变构剂常与蛋白质活性中心外的基团非共价键结合。
变构作用存在于血红蛋白 运氧、酶的调节等
可逆的。
蛋白质变性作用
变性作用概念：
在某些物理化学因素作用下，使蛋白质的空间 构象破坏，导致蛋白质若干理化性质，生物学性质 的改变，这种现象称为蛋白质的变性作用．
(三) 蛋白质（ protein)
自然界:>100亿种
人体:>10万种
蛋白质的结构
元素组成：含C,H,O,N,大多数蛋白质还含有S。 蛋白质的构件分子: 氨基酸
蛋白质分子的基本结构：肽键与肽
蛋白质分子的空间结构：四级结构
蛋白质的功能
氨基酸(amino acid)
氨基酸分子结构式：
概述：
引起变性的因素：
高温、紫外线、强酸、强碱、一定浓度的尿 素。
特点：
分子溶解度降低；生物功能丧失 改变蛋白质分子的次级键，一级结构无改变 一般不可逆。
疯牛病蛋白
感染性蛋白粒子 （Prion）
生命的化学基础
2、核酸的高级结构
Erwin Chargaff （1905－1995）
Chargaff ’s rule： A%＝T% G%＝C%
DNA molecule X-ray diffraction Rosalind Franklin Rosalind Franklin and DNA. 1920-1958 James Watson, Francis Crick, and Maurice Wilkins received a Nobel Prize for the double-helix model of DNA in 1962, four years after Franklin's death at age 37 from ovarian cancer
第四章 生命的化学基础
主讲：秦桂香
青海大学生物科学系
第一节
自然界
构成生命的元素和分子
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
一、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、I、 Mo、Se、Si等。
（4）参与血凝过程：钙为一种凝血因子， 在凝血酶原转变为凝血酶时起催化作用。 没有钙，血液凝固将出现障碍。
（5）其他：钙离子具有调节渗透压和维持 酸碱平衡等作用。此外，钙是各种生物 膜的成分，是维持细胞内胶质完整性所 必需。
《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；
关于生命的ppt课件
遗传与变异是生命的基本特征之一， 它们共同作用使生物能够适应不断变 化的环境。
变异是指生物体的基因信息在传递过 程中产生的改变，它为生物进化提供 了原材料。
03
生命的多样性
生物分类
01
02
03
生物分类概述
生物分类是按照生物的形 态、结构、遗传、生态等 特点，将生物划分为不同 的类群。
生物分类系统
03
多细胞生物出现后，逐 渐演变出植物、动物和 真菌等生物类群。
04
人类的出现是生命演变 历程中的一部分，我们 的祖先经历了漫长的进 化过程。
02
生命的特征
自我复制
自我复制是生命的基本特征之一，它确保生命的延续。通过自我复制，生物能够繁 育后代，将遗传信息传递给下一代。
自我复制的过程需要能量和物质的投入，以及一系列复杂的生物化学反应的参与。
关于生命的PPT课件
汇报人：XXX
202X-XX-XX
目录
• 生命的起源 • 生命的特征 • 生命的多样性 • 生命的珍贵与意义 • 生命的未来
01
生命的起源
地球的形成
地球的形成约在45亿 年前，由宇宙尘埃和 蔼体聚集而成。
地球的磁场和大气层 形成，为生命的存在 提供了必要的条件。
地球形成后，经历了 多次陨石撞击和火山 喷发，逐渐稳定下来 。
在自我复制过程中，遗传信息得到传递并保持稳定，同时遗传信息指点了生物体的 构建。
适应环境
适应环境是生命为了生存而采 取的多种多样的形态和行为。
生物通过进化和自然选择不断 适应环境变化，以获得更好的 生存机会。
适应环境的特征在不同物种之 间存在差异，这导致了生物多 样性的产生。
遗传与变异
普通生物学课件 生命的化学基础
类固醇是一类不同的脂质。它们的特点 是碳链折成4个环，3个六元环和1个五元环。 图2．9就是一种最常见的类固醇——胆固 醇的结构式。 胆固醇是细胞膜的重要成分，也是动 物体内合成其他类固醇的原料。动物的雌、 雄性激素都是类固醇。 有一些类固醇药物称为促蛋白合成类 固醇，是人工合成的类似雄性激素的药物。 它能促进肌肉发达，增强体力，常为一些 运动员所服用。这些药物有许多严重的副 作用，对身心两方面都有严重影响，为许 多体育组织所禁用。
葡萄糖和果糖都是由6个碳原子组成 的，称为己糖。存在于生物体内的单糖 还有由3、4、5和7个碳原子组成的，分 别称为丙糖、丁糖、戊糖和庚糖。其中 戊糖尤其重要，因为它们是组成核酸的 成分。 细胞中用作燃料分子的主要是葡萄 糖。葡萄糖和其他单糖也是细胞合成别 的有机分子(如氨基酸)的原料。细胞中的 单糖若不立即被利用则通常被合成为双 糖和多糖。
2．2．2 细胞利用少数种类小分子合成 许多种大分子
在生命现象中起着重要作用的分子都 是极其巨大的分子，称为大分子。 生物大分子可分为4大类：蛋白质、核 酸、多糖和脂质。这4类大分子中的前三类 都是多聚体。所谓多聚体，就是由相同或 相似的小分子组成的长链。组成多聚体的 小分子称为单体。细胞利用单体组成多聚 体。生物细胞中所合成的大分子种类极多， 仅蛋白质的种类就约有1012种。
• 脂质中最常见的是脂肪，脂肪是由甘油和脂肪酸 通过脱水合成而形成的。脂肪酸的羧基中的一 OH与甘油的羟基中的一H结合而失去一分子水， 于是甘油与脂肪酸之间形成酯键，便成为脂肪分 子：酯化，所以脂肪又叫甘油三酯或三酰基甘油。 脂肪中的3个酰基一般是不同的，来源于C16、 C18或其他脂肪酸。有双键的脂肪酸称为不饱和 脂肪酸，没有双键的则称为饱和脂肪酸。图2．8 是一种脂肪的结构式。其中一个脂肪酸是C16的， 另两个是C18的，一个有一个双键，另一个有两 个双键。双键的存在使得碳链弯曲，占的空间较 大：，所以含有双键的脂肪在常温下是液态，因 为其分子不能排列得太紧密。
生命的物质基础 ppt课件
Se
有抗衰老、抗癌等功效 对防止克山病（地方性心肌病）、大骨节病有效 摄入过多会造成中毒甚至死亡
大骨节病
发生于儿童，以关节软骨、骺软骨和骺软骨板变性坏死为基本病变 的地方性骨病。又称柳拐子病。
在我国，主要分布在东北至西藏的一个狭长高寒地带（阿坝州）。 病因至今不完全清楚。
脂类的生理功能
构成生物膜的骨架 主要能源物质 构成身体或器官保护层 是某些重要生物分子组分
习题
1、地球上含量最丰富的元素是什么？生物体中含量最丰 的元素是什么？
2、为什么要将糖的称呼由碳水化合物改为糖类？ 3、写出葡萄糖D型、L型，α、β的构型 4、胆固醇等在结构上与甘油三酯差别如此之大，为什么
组成单位：N-乙酰氨基葡萄糖 结构单元：甲壳二糖
几丁质的衍生物：
壳聚糖：几丁质脱去55% 以上的N-乙酰基
用途： 环保中处理吸收污水中重金属离子 制造人造皮肤治疗烧伤病人 具有降血脂、刺激免疫等保健功能
4、复合糖
由糖和非糖物质结合成的复合物。
糖+蛋白质 糖蛋白
糖+脂类
糖脂
C
H
6
C H 2O H
L-葡萄糖
半缩醛
O RC
＋ ROH
H
OR
R
CH
OH
有还原性
当链状式中单糖分子C-1醛基和C-5羟基形成半缩醛时， 形成六元环结构（氧环式结构）
1
CHO
H
2
C
OH
3
HO
C
H
4
H
C
OH
5
H
C
OH
6
C H 2O H
6
HO CH2
生命的基本化学组成
分子式相同而结构式不同的两种有机化合物称为 同分异构体
五碳糖和六碳糖等在水溶液中大多成环式结构
二糖
重要的二糖包括蔗糖、麦芽糖、乳糖等
麦芽糖由两分子葡萄糖 单体脱水缩合形成
蔗糖由一分子葡萄糖和 一分子果糖缩合形成 乳糖由一分子葡萄糖和 一分子半乳糖缩合而成
多糖
重要的多糖有淀粉、糖原、纤维素、氨基葡聚糖等
脱水缩合反应与水解反应
由生物单体分子合成生 物大分子多聚体往往涉 及与功能基团相关的脱 水反应，又称为脱水缩 合反应。
使生物大分子多聚体分 解为单体的分解反应往 往需要有水分子参与， 因此又称为水解反应。 水解反应是脱水缩合反 应的逆反应
4.2 糖类化合物
一般化学通式为(CH2O)n
葡萄糖C6H12O6,蔗糖C12H22O11 脱氧核糖C5H10O4，乙酸C2H4O2
蛋白质的主要种类和功能
结构蛋白 伸缩蛋白 贮存蛋白 保护蛋白 运输蛋白 激素蛋白 信号蛋白 酶和辅酶
蛋白质是由20种氨基酸组成的生物大分子
氨基酸结构的共同特点 在于，在与羧基相连的 碳原子（-碳原子）上 都有一个氨基，另一个 R基。
不同氨基酸 其R基各不相 同，R基的结 构决定了20种 氨基酸的特殊 性质
嘧啶有胸腺嘧啶(T)、胞嘧啶(C)和尿嘧啶(U)3种。
DNA的碱基是 A、T、G、C， RNA的碱基是 A、U、G、C。
脱氧核糖核酸或核糖核酸
T T
多个核糖核苷酸
以磷酸顺序相连
成长链的多核苷
酸分子，即成为 核酸的基本结构
T
DNA双螺旋结构
DNA分子是由两条脱氧 核糖核酸长链互以碱 基配对相连而成的螺 旋状双链分子； DNA 主要存在于细胞核内 的染色质中，线粒体 和叶绿体中也有，是 遗传信息的携带者。
【医学ppt课件】生物化学(Biochemistry)
2003年版； 3. Hames B et al., Instant notes in biochemistry(影印版)，
1999年版。
10
物质代谢变化与生理机能的关系——机能生物化学。
5
（三） 基因表达及其调控
转录
翻译
DNA
RNA
Pr
基因： 携带一定遗传信息的特定DNA片断以及相关的 调控序列；
（四） 专题生化
肝胆生化、水盐代谢和酸碱平衡等。
6
四. 生 物 化 学 与 医 药 学 的 关 系
与医学关系 2. 与药学关系 3. 与其他学科关系
【医学ppt课件】生物化学 (Biochemistry)
第一章 绪 论 （introduction)
2
一. 生物化学
主要是运用化学的理论和方法，从分子水平研究生 物体的化学组成及其在生命活动过程中化学变化规律 的一门学科，从而揭示生命现象的化学本质。
又称生命的化学(chemistry of life)。
3
二. 研 究 对 象
（主要针对组成生物体的六大营养素）： 糖、脂、蛋白质、核酸、水和无机盐等
4
三. 主要内容
（一）生物体的物质组成及其结构和功能
蛋白质、核酸和多糖 —— 生物大分子 / 生物信息分子 物质的组成、结构与化学性质等 —— 静态生物化学；
（二） 物质代谢及其代谢调节
物质在体内的代谢变化规律、能量代谢及其代谢调节是生 物化学的中心内容——动态生物化学；
7
五. 学 习 生 化 的 目 的
1. 了解生物体内物质的化学变化过程； 2. 从分子水平阐明疾病发生、发展的机制； 3. 更科学、有效地诊断与防治疾病，并帮助阐明中医
药的作用机理； 4. 指导新药的研制、提高对重大疾病的防治水平； 5. 为其他医药学基础课及临床医学打下扎实的基础。
1999年版。
10
物质代谢变化与生理机能的关系——机能生物化学。
5
（三） 基因表达及其调控
转录
翻译
DNA
RNA
Pr
基因： 携带一定遗传信息的特定DNA片断以及相关的 调控序列；
（四） 专题生化
肝胆生化、水盐代谢和酸碱平衡等。
6
四. 生 物 化 学 与 医 药 学 的 关 系
与医学关系 2. 与药学关系 3. 与其他学科关系
【医学ppt课件】生物化学 (Biochemistry)
第一章 绪 论 （introduction)
2
一. 生物化学
主要是运用化学的理论和方法，从分子水平研究生 物体的化学组成及其在生命活动过程中化学变化规律 的一门学科，从而揭示生命现象的化学本质。
又称生命的化学(chemistry of life)。
3
二. 研 究 对 象
（主要针对组成生物体的六大营养素）： 糖、脂、蛋白质、核酸、水和无机盐等
4
三. 主要内容
（一）生物体的物质组成及其结构和功能
蛋白质、核酸和多糖 —— 生物大分子 / 生物信息分子 物质的组成、结构与化学性质等 —— 静态生物化学；
（二） 物质代谢及其代谢调节
物质在体内的代谢变化规律、能量代谢及其代谢调节是生 物化学的中心内容——动态生物化学；
7
五. 学 习 生 化 的 目 的
1. 了解生物体内物质的化学变化过程； 2. 从分子水平阐明疾病发生、发展的机制； 3. 更科学、有效地诊断与防治疾病，并帮助阐明中医
药的作用机理； 4. 指导新药的研制、提高对重大疾病的防治水平； 5. 为其他医药学基础课及临床医学打下扎实的基础。
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
生命的化学组成
生命的化学组成
第一页，课件共72页
1. 生命的化学元素
1.1 生物体的主要元素
生物具有多样性，但生物体的化学组 成基本相似
组成生物体的主要元素包括C、H、O、N、 P、S、K、Na、Ca、等，以上元素约占生物 体的99.35%，其中C、H、O、N 4种元素占96%。
微量元素：铁、铜、锌、锰、钼、钴、镍 、镉、锡、硅、碘等。
第三十页，课件共72页
维生素A
在红、黄、绿植物中含有的类胡萝卜素中约有1/10为A原
，如α-胡萝卜素、β-胡萝卜素、γ-胡萝卜素，其中以β-胡
萝卜素活性最高。维生素A的最好来源是动物肝脏（
6500μg/100g），维生素A原的良好来源深色蔬菜与水果 ，如胡萝卜（835μg/100g）、西兰花（800μg/100g）、 红薯（709μg/100g）、哈密瓜（169μg/100g ） 维生素A又称抗干眼醇，有维生素A1（视黄醇）和维生素
第十一页，课件共72页
• 重要的单糖包括葡萄糖、果糖、半乳糖、核糖、脱氧核糖等
第十二页，课件共72页
• 构型是指一个分子由于其中各原子特有的固定的空间排列，而使该分子具有
的特定的立体化学形式，单糖具有L、D构型
• 五碳糖和六碳糖等在水溶液中大多成环式结构
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二糖
• 重要的二糖包括蔗糖、麦芽糖、乳糖等
哪一种分子含量最高？
蛋白质、核酸、脂类和多 糖是组成生物体最重要的 生物大分子，水是生物体 内所占比例最大的化学成 分
第六页，课件共72页
生命的物质基础
遗传信息的存储和传递者——核酸
遗传信息的表达者——蛋白质
生命过程的催化剂——酶
生命过程的碳源和能源——糖类
第一页，课件共72页
1. 生命的化学元素
1.1 生物体的主要元素
生物具有多样性，但生物体的化学组 成基本相似
组成生物体的主要元素包括C、H、O、N、 P、S、K、Na、Ca、等，以上元素约占生物 体的99.35%，其中C、H、O、N 4种元素占96%。
微量元素：铁、铜、锌、锰、钼、钴、镍 、镉、锡、硅、碘等。
第三十页，课件共72页
维生素A
在红、黄、绿植物中含有的类胡萝卜素中约有1/10为A原
，如α-胡萝卜素、β-胡萝卜素、γ-胡萝卜素，其中以β-胡
萝卜素活性最高。维生素A的最好来源是动物肝脏（
6500μg/100g），维生素A原的良好来源深色蔬菜与水果 ，如胡萝卜（835μg/100g）、西兰花（800μg/100g）、 红薯（709μg/100g）、哈密瓜（169μg/100g ） 维生素A又称抗干眼醇，有维生素A1（视黄醇）和维生素
第十一页，课件共72页
• 重要的单糖包括葡萄糖、果糖、半乳糖、核糖、脱氧核糖等
第十二页，课件共72页
• 构型是指一个分子由于其中各原子特有的固定的空间排列，而使该分子具有
的特定的立体化学形式，单糖具有L、D构型
• 五碳糖和六碳糖等在水溶液中大多成环式结构
第十三页，课件共72页
二糖
• 重要的二糖包括蔗糖、麦芽糖、乳糖等
哪一种分子含量最高？
蛋白质、核酸、脂类和多 糖是组成生物体最重要的 生物大分子，水是生物体 内所占比例最大的化学成 分
第六页，课件共72页
生命的物质基础
遗传信息的存储和传递者——核酸
遗传信息的表达者——蛋白质
生命过程的催化剂——酶
生命过程的碳源和能源——糖类
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5
F （氟）与牙齿健康有关，缺ห้องสมุดไป่ตู้产生龋齿；过多 则斑齿和氟中毒。 Ni （镍）植物中15－55ppm,人为0.1ppm；急性白 血病.25μg/ml
Se （硒）缺硒产生克山病，与肝功能，冠心病发 病和防治有关.
6
二、化合物由元素组成
生物体内最主要的四种元素是H, C, N, O。 原子之间形成化合物有两种：共价键和离
28
（五四、）蛋蛋白白质质
1 蛋白质为生命活动所必需，按照蛋白质在体内的功 能分为7大类
① 结构蛋白 → 组成细胞结构的基础； ② 收缩蛋白 → 肌肉运动； ③ 贮藏蛋白：卵清蛋白 → 胚胎发育；
贮藏蛋白 → 种子萌发； ④ 防御蛋白：血清中抗体； ⑤ 转运蛋白：血红蛋白； ⑥ 信号蛋白：细胞间传递信号 激素 → 调节机体活动； ⑦ 酶：生物催化剂。
30
2 蛋白质仅有20种氨基酸(amino acid)组成
Ｈ
R
Cα
COOH
NH2
（1）α－ 碳原子
（2）具有
α－ 氨基 和α－羧基 是各种氨基酸 的共 性 （3）各种氨基酸的 区别在 侧链基团—R
31
氨基酸名称 甘氨酸 丙氨酸 缬氨酸
异亮氨酸 亮氨酸
苯丙氨酸 脯氨酸
甲硫氨酸 色氨酸
半胱氨酸
英文缩写 Gly Ala Val Ile Leu Phe Pro Met Trp Cys
18
重要的单糖
甘油醛
核糖
脱氧核糖
19
葡萄糖
果糖
半乳糖
20
有少数几个单糖缩合而成的糖。
2. 寡糖
（1）双糖
如麦芽糖、蔗糖、纤维二糖、乳糖等。
（2）其他寡糖 三糖、四糖等。如棉子糖。
F （氟）与牙齿健康有关，缺ห้องสมุดไป่ตู้产生龋齿；过多 则斑齿和氟中毒。 Ni （镍）植物中15－55ppm,人为0.1ppm；急性白 血病.25μg/ml
Se （硒）缺硒产生克山病，与肝功能，冠心病发 病和防治有关.
6
二、化合物由元素组成
生物体内最主要的四种元素是H, C, N, O。 原子之间形成化合物有两种：共价键和离
28
（五四、）蛋蛋白白质质
1 蛋白质为生命活动所必需，按照蛋白质在体内的功 能分为7大类
① 结构蛋白 → 组成细胞结构的基础； ② 收缩蛋白 → 肌肉运动； ③ 贮藏蛋白：卵清蛋白 → 胚胎发育；
贮藏蛋白 → 种子萌发； ④ 防御蛋白：血清中抗体； ⑤ 转运蛋白：血红蛋白； ⑥ 信号蛋白：细胞间传递信号 激素 → 调节机体活动； ⑦ 酶：生物催化剂。
30
2 蛋白质仅有20种氨基酸(amino acid)组成
Ｈ
R
Cα
COOH
NH2
（1）α－ 碳原子
（2）具有
α－ 氨基 和α－羧基 是各种氨基酸 的共 性 （3）各种氨基酸的 区别在 侧链基团—R
31
氨基酸名称 甘氨酸 丙氨酸 缬氨酸
异亮氨酸 亮氨酸
苯丙氨酸 脯氨酸
甲硫氨酸 色氨酸
半胱氨酸
英文缩写 Gly Ala Val Ile Leu Phe Pro Met Trp Cys
18
重要的单糖
甘油醛
核糖
脱氧核糖
19
葡萄糖
果糖
半乳糖
20
有少数几个单糖缩合而成的糖。
2. 寡糖
（1）双糖
如麦芽糖、蔗糖、纤维二糖、乳糖等。
（2）其他寡糖 三糖、四糖等。如棉子糖。
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第一节
构成生命的元素
微量元素（14种）＜0.01%
Fe血红蛋白的重要成分
Mn，Zn一些酶的必要成分 I甲状腺素的必要成分
第一节
构成生命的元素
铬Cr—葡萄糖耐量因子（GFT）的必要成分，是胰岛素的 辅助因子，可增加胰岛素的效能，促进机体利用葡萄糖。 相当一部分Ⅱ型糖尿病（非胰岛素依赖型糖尿病）患者， 是因为铬摄入不足或利用不良，表现出糖尿病症。
一、糖 类 一、糖类
主要由C、H、O组成，其分子式通常以Cn(H2O)n表示，旧称 碳水化合物。
乳酸CH3CHOHCOOH 可写成C3(H2O)3 ，但不是糖； 而鼠李糖C6H12O5，脱氧核糖C5H10O4，但却是糖。
4
OH
OH
H
5 6
3
H
2
OH
CH2OH
有还原性
一、糖 类
2、寡糖：由2～10个单糖组成的聚糖，可以水解为 单糖。
单糖的半缩醛羟基与另一配体（可以是糖也可以是非糖）的 羟基缩合而成的化合物称为糖苷，其间的连接键称为糖苷键。
两个单糖通过糖苷键连接成双糖，三个单糖可以缩合为三糖。 常见的双糖有麦芽糖、乳糖、蔗糖。
OH O CH CH2OH 2OH CH2OH O OH OH O O O O O
CH 2OH O O CH 2OH CH 2OH O O
O
α-1,6-糖苷键
O CH 2OH CH 2O O O
CH 2
CH 2OH O O
O CH 2OH
O CH 2OH
O O
OH
O OH
α-1,4-糖苷键
还原性末端
二、脂 类 二、脂 类
脂质是一大类物质的总称。
这些物质的化学组成和化学结构差别很大，但性质 上却有共同之处，即不溶于水，而溶于有机溶剂。
二、脂 类 按化学组成将脂质分为：
单脂 复脂
脂肪
蜡 磷脂 糖脂
醇+脂肪酸 单酯+其它物质
固醇类
衍生脂质 萜 不含脂肪酸
O CH2 O
=
OH
二、脂 类
3、衍生脂
甾醇类（固醇类）
其结构与中性脂肪或磷脂均不同，但由于它不溶于水 而溶于非极性溶剂，故将其归于脂类。
二、脂 类
卵磷脂 蛋黄 胆固醇 雌激素 雄激素 VitD3促进钙吸收
比甘油三酯更为疏水，使蜡成了水果和叶片有效的天然 覆盖层，防止水分流失。
二、脂 类
单脂的化学性质
溶解度：不溶于水，易溶于非极性有机溶剂。
皂化：碱与脂肪酸作用生成肥皂。
酸败：油脂水解释放的游离脂肪酸，氧化成醛或酮。
氢化：可防止酸败。
其他脂质
二、脂 类
1、单脂
脂肪（甘油三酯，TG）:由甘油的三个羟基和三个脂肪酸 分子缩合、失水后形成。是植物和动物贮脂的主要组成。
二、脂 类
O O R2 C CH2 O O CH CH2 O C O C R3 R1
甘油三酯中含较多饱和脂肪酸，室温呈固态，脂肪
一、糖 类
半缩醛
O
＋
OR
R
C
H
ROH
R
C OH
有还原性
H
一、糖 类
当链状式中单糖分子C1醛基和C5羟基形成半缩醛 时，形成六元环结构（氧环式结构）
1
CHO
HO
6
OH H OH OH
H H CH2 O H
H HO H H
2
C
3
H
1
OH
C
4
5
R
C OH
OR
C C
（2）乳糖
由β－半乳糖和α－葡萄糖通过β－1,4糖苷键相连而成 6 6
HO CH2 HO O CH2 O OH H
5
H
5
H OH
H
4
H
OH
H
1
H
O
4
3
H
1 2
OH
3
H
2
OH
β-1,4糖苷键
H
OH
β－半乳糖
有还原性
一、糖 类
（3）蔗糖
由α－葡萄糖C1和β－果糖C2上的半缩醛羟基通过糖苷键 连接而成。
一、糖 类
糖：含多羟基的醛类或酮类化合物。
O R
1
O
C
醛
CHO C
3
H
R
C
酮
R
H HO H H
2
OH H OH
CH2OH C =O
葡萄糖
C
4
C C
5 6
OH
CH2OH
二羟丙酮
CH2OH
一、糖 类
按照结构特点分类：
单糖 寡糖 多糖
结合糖
核糖
/
5/ OH H O CH 2 O / / 1 4 H H H / H / 3 2/ OH H
脱氧核糖
一、糖 类
（3）葡萄糖 C6H12O6
羰基碳 CHO
1
羰基碳 CHO
1
确 定 链 状 结 构 式
H HO H H
2
C
3
OH 羟基 H OH OH
2
H HO H OH
O
一、糖 类
②
俗称动物淀粉 肝糖原、肌糖原
糖 原
具有类似支链淀粉的结构，但分子更大，支链更短
收储、支取葡萄糖 调节葡萄糖的供求平衡，缓冲稳定血糖浓度
一、糖 类
③ 纤 维 素
由β－葡萄糖以β－1,4糖苷键相连而成，没有分支，分子 量大。由4×104个葡萄糖残基构成。
一、糖 类
1、单糖：构成糖分子的基本单位，不能再水解为 更简单的糖。
根据碳原子数量可分为丙糖（3C）、丁糖（4C）、戊糖 （5C）、己糖（6C）、庚糖（7C）。 丙糖（3C）：甘油醛、二羟丙酮 重要的单糖
戊糖（5C）：核糖、脱氧核糖、木糖
己糖（6C）：葡萄糖、果糖、半乳糖
LDL和 VLDL高是引起动脉硬化的元凶 如果人体内LDL受体缺乏或缺少，胆固醇代谢受阻，沉 积在血管壁上，造成动脉硬化，该病称为高胆固醇血症
6
HO CH2 O H
H H
5
1
CH2OH
O
H
4
OH
OH
H
1
O
2
H
OH
5 6
CH2OH
3
H
2
OH
3
OH
4
H
β－果糖
不存在半缩醛羟基，为非还原糖。
非还原性末端
一、糖 类
3、多糖：由多个单糖分子缩合而成的多聚糖。
均质多糖（同型多糖）：如淀粉、糖原 组成
非均质多糖（异型多糖）：如几丁质
CHO H α C CH2OH OH
羟基
CHO OH
羟基
C CH2OH
H
D-甘油醛
L-甘油醛
其它单糖可以看作是由甘油醛的C链延伸衍生而成。
一、糖 类
（2）核糖C5H10O5 、脱氧核糖 C5H10O4
5 OH H O CH 2 O / 1/ 4 H OH H / H / 3 2 OH H
C
3
OH H OH H
C
4
C
4
C C
C C
5 6
5 6
CH2OH
CH2OH
D-葡萄糖
L-葡萄糖
天然存在
一、糖 类 单糖性质：
所有单糖都是白色晶体，易溶于水，且多具有 甜味。
单糖上的醛基、酮基、半缩醛上的羟基具有还 原性，为还原糖。
一、糖 类
几丁质的衍生物： 壳聚糖：几丁质脱去55%以上的N-乙酰基后溶解于稀醋酸 用途： 环保中处理吸收污水中重金属离子 制造人造皮肤，治疗烧伤病人 具有降血脂、刺激免疫等保健功能 在食品上可用作保鲜膜
一、糖 类
4、复合糖：由糖和非糖物质结合成的复合物。
不饱和脂肪酸
亚油酸、亚麻酸为人体必需脂肪酸。
二、脂 类
饱和脂肪酸
混 合 功 能 氧 化 酶 高 温
不饱和脂肪酸 顺式脂肪酸
催化加氢
反式脂肪酸
麦吉林(margarine)
二、脂 类
蜡
由饱和或不饱和高级脂肪酸和高级醇构成的酯。
二、脂 类 血脂
•血液中含的脂质称血脂 甘油三脂 磷脂 胆固醇
胆固醇酯
高密度脂蛋白 血液中的脂质以脂蛋白形式存在 低密度脂蛋白
极低密度脂蛋白
乳糜微粒
二、脂 类
复合体中甘油三酯含量高，密度低
其中： 极低密度脂蛋白（VLDL）甘油三酯含量最多 低密度脂蛋白（LDL）含胆固醇和胆固醇酯最多
一、糖 类
（1）甘油醛、二羟丙酮 最简单的单糖
CHO H α C CH2OH OH
CH2OH C =O CH2OH
二羟丙酮
甘油醛（二羟丙醛）
一、糖 类
甘油醛（二羟丙醛）
分子中α－C为不对称C原子，4个取代基各不相同，可 以形成互为镜像不能重叠的异构体，分为D型和L型。
糖+蛋白质 糖+脂类 糖蛋白 糖脂
糖蛋白、糖脂是细胞膜的组成成分。
糖蛋白具有特殊的生理功能，如激素、免疫球蛋白等等。 糖脂是细胞表面抗原的重要组分。来自一、糖 类 糖的生理功能
提供能量
重要的结构成分
生物合成原料
识别作用
植物多糖：纤维素