环境生物化学第一章
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生物化学第一章的名词解释
生物化学第一章的名词解释生物化学是研究生物体内化学成分及其相互作用的科学，它的研究对象包括生物大分子及其在生物体内的结构、功能和代谢等方面的相关过程。
在生物化学的学习过程中，有许多重要的名词需要我们进行深入的解释和理解。
在本文中，我们将会从不同的角度对这些重要名词进行解析。
1. 生物体：生物体是指生活在地球上，由细胞组成的独立生命体，可以是单细胞生物，也可以是由多个细胞组成的多细胞生物。
生物体是通过不同的器官和系统来完成各种生物功能的。
2. 生命大分子：生命大分子是构成生物体的基本分子单位。
包括核酸、蛋白质、多酶和多糖等。
核酸是生物体存储遗传信息的重要分子，包括DNA和RNA。
蛋白质是构成生物体各种生物化学反应和功能的重要分子，具有酶活性的蛋白质称为酶。
多酶是由蛋白质组成的具有多个酶活性的复合物。
多糖是由多个糖分子通过糖基键连接而成的生物大分子，包括淀粉、糖原和纤维素等。
3. 代谢：代谢是指生物体内发生的一系列化学反应，包括分解代谢和合成代谢两类。
分解代谢是指生物体通过将有机物降解为较小的化合物来释放能量的过程。
合成代谢是指生物体通过合成新的分子来构建细胞组分和维持生命活动的过程。
4. 酶：酶是生物体内催化化学反应的蛋白质，它能够加速并控制生物体内几乎所有生物化学反应的进行。
酶通过降低反应的活化能，使反应在生物体内的速率达到可接受的水平。
5. 光合作用：光合作用是光能转化为化学能的过程，是地球上生物体生存的重要基础之一。
在光合作用中，光能被植物中的叶绿素吸收，通过一系列化学反应将二氧化碳和水转化为有机物和氧气。
6. ATP：ATP（腺苷三磷酸）是生物体内能量转化的基本分子单位。
在细胞中，ATP通过供能的方式，将储存的能量释放出来，驱动各种生物化学反应的进行。
7. 基因：基因是DNA中携带遗传信息的特定片段，它是决定生物体遗传性状和调控生物体发育和功能的基本单位。
基因通过遗传方式传递给后代，决定了个体的遗传特征。
生物化学 第一章
相溶的溶剂中分配系数的差异，经多 次转移而达到分离目的。基本原理是溶
剂度不同。
溶质在流动相中的浓度 分配系数=
溶质在固定相中的浓度
流动相：推动溶质向前移动的溶液；如正丁醇。 固定相：固定在纤维素上的溶液。如结合到滤纸上的水
下 行 法
上 行 法
2、离子交换层析法 原理：用离子交换树脂作支持物，分离离子状态
基 酸
（α-氨基β-巯基丙酸）
H– HO–CH2 –
Gln E 谷氨酰胺 （α-氨基-戊酰胺酸）
3
Asn N
天冬酰胺
（ α-氨基丁酰胺酸）
Tyr Y
酪 氨 酸（ α-氨
基β-对羟基苯丙酸）
带
正 Lys K ※赖 氨 酸
电 荷
（ α，ω-二氨基己酸）
的 Arg R 精 氨 酸
极 （ α-氨基γ-胍基戊酸） 性
生物化学
概述
1、生物化学 是研究生命现象的化学，即用物理、化学方法， 从分子水平研究生物体的化学组成及各组成的性质功能，研究生物 体物质和能量的变化 过程及其变化规律的科学。
种瓜得瓜，种豆得豆。
DNA复制
亲代DNA作模板
新合成的子链 DNA片段
用15N-NH4Cl为唯 一氮源连续培养多 用含14N培
蛋白质含量＝试样中氮的含量×６.２５
6.25即16%的倒数是蛋白质系数，为1克氮所代表的蛋白质含量。
第二节 组成蛋白质的基本单位—氨基酸
蛋白质在酸碱作用下，或在酶的催化下逐步水解
成分子量越来越小的肽段，直到最后成为氨基酸
(Amino acid)的混合物。
蛋白质
盐酸(6mol/L),硫酸(4mol/L),回流煮沸 20h,完全水解
剂度不同。
溶质在流动相中的浓度 分配系数=
溶质在固定相中的浓度
流动相：推动溶质向前移动的溶液；如正丁醇。 固定相：固定在纤维素上的溶液。如结合到滤纸上的水
下 行 法
上 行 法
2、离子交换层析法 原理：用离子交换树脂作支持物，分离离子状态
基 酸
（α-氨基β-巯基丙酸）
H– HO–CH2 –
Gln E 谷氨酰胺 （α-氨基-戊酰胺酸）
3
Asn N
天冬酰胺
（ α-氨基丁酰胺酸）
Tyr Y
酪 氨 酸（ α-氨
基β-对羟基苯丙酸）
带
正 Lys K ※赖 氨 酸
电 荷
（ α，ω-二氨基己酸）
的 Arg R 精 氨 酸
极 （ α-氨基γ-胍基戊酸） 性
生物化学
概述
1、生物化学 是研究生命现象的化学，即用物理、化学方法， 从分子水平研究生物体的化学组成及各组成的性质功能，研究生物 体物质和能量的变化 过程及其变化规律的科学。
种瓜得瓜，种豆得豆。
DNA复制
亲代DNA作模板
新合成的子链 DNA片段
用15N-NH4Cl为唯 一氮源连续培养多 用含14N培
蛋白质含量＝试样中氮的含量×６.２５
6.25即16%的倒数是蛋白质系数，为1克氮所代表的蛋白质含量。
第二节 组成蛋白质的基本单位—氨基酸
蛋白质在酸碱作用下，或在酶的催化下逐步水解
成分子量越来越小的肽段，直到最后成为氨基酸
(Amino acid)的混合物。
蛋白质
盐酸(6mol/L),硫酸(4mol/L),回流煮沸 20h,完全水解
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。
生物化学试题及答案分章节
生物化学试题及答案分章节第一章生物化学基础知识1.1 生物分子的组成和性质1.2 生物中的化学键和化学反应1.3 生物大分子的结构和功能1.4 酶的性质和功能1.5 生物物质的能量转换第二章蛋白质和氨基酸2.1 蛋白质的结构和功能2.2 氨基酸的结构和分类2.3 蛋白质的合成和降解2.4 蛋白质的修饰和折叠第三章核酸和遗传信息3.1 核酸的结构和功能3.2 DNA的复制和修复3.3 RNA的合成和修饰3.4 遗传信息的传递和表达第四章碳水化合物和能量代谢4.1 碳水化合物的分类和结构4.2 糖原的合成和分解4.3 糖酵解和乳酸发酵4.4 呼吸链和氧化磷酸化第五章脂质和生物膜5.1 脂质的分类和结构5.2 细胞膜的组成和功能5.3 生物膜的通透性和传递5.4 脂质代谢和调节第六章生物化学技术6.1 蛋白质的分离和纯化6.2 核酸的提取和分析6.3 生物大分子的定量和检测6.4 基因工程和蛋白质工程第七章生物化学与健康7.1 营养与健康7.2 代谢疾病与调控7.3 肿瘤生物化学7.4 药物与生物化学第八章生物化学实验与技巧8.1 常用生物化学实验方法8.2 数据处理与统计分析8.3 实验安全与操作注意事项8.4 实验设计与结果解读每个章节通过介绍相关的基础知识、原理和应用，来提供生物化学试题及答案，以便读者全面理解和掌握生物化学的相关内容。
文章整体排版整洁美观，语句通顺，流畅易读。
每个小节提供详细的内容，但不以"小节一"、"小标题"等词语出现。
这样的格式和内容安排可以满足对生物化学试题及答案的需求，同时使文章清晰易读。
生物化学 绪论(共46张)
•
• 德国Neuberg (1877-1951) 于1903年 提出“生物化学”这个名词生物化学 才成为一门独立的学科，在此之前， 分别由有机化学和生理学分别研究。
德国有机 化学家
Emil Fischer
‘‘生化之 父’
二十世纪的30年代--五十年代
30年代, 1933～1936年Krebs提出了著 名的尿素循环和三羧酸循环。 1940年德国科学家Embden 和 Meyerhof提出的糖酵解途径。
What is life science? 环境与生态 能源与资源 斯坦利（美）分离提纯酶和病毒蛋白质 开创“寡聚核苷酸基定点诱变”法 二 生物化学的概念、研究对象和内容 细胞是生命的基本组成单位 一 生物大分子的结构、性质和生物功能 1997年, 首例克隆哺乳动物“多莉”的诞生 米尔斯坦（英国）
确立有免疫抑制机理的理论, 研制出了单克隆抗体 生命科学领域显示无限广阔的发 1940年德国科学家Embden 和 Meyerhof提出的糖酵解途径。 抗体化学结构和机能
Out of 19,813,086, 19,568,394 sites were identical to their human
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。
What is life science?
• 德国Neuberg (1877-1951) 于1903年 提出“生物化学”这个名词生物化学 才成为一门独立的学科，在此之前， 分别由有机化学和生理学分别研究。
德国有机 化学家
Emil Fischer
‘‘生化之 父’
二十世纪的30年代--五十年代
30年代, 1933～1936年Krebs提出了著 名的尿素循环和三羧酸循环。 1940年德国科学家Embden 和 Meyerhof提出的糖酵解途径。
What is life science? 环境与生态 能源与资源 斯坦利（美）分离提纯酶和病毒蛋白质 开创“寡聚核苷酸基定点诱变”法 二 生物化学的概念、研究对象和内容 细胞是生命的基本组成单位 一 生物大分子的结构、性质和生物功能 1997年, 首例克隆哺乳动物“多莉”的诞生 米尔斯坦（英国）
确立有免疫抑制机理的理论, 研制出了单克隆抗体 生命科学领域显示无限广阔的发 1940年德国科学家Embden 和 Meyerhof提出的糖酵解途径。 抗体化学结构和机能
Out of 19,813,086, 19,568,394 sites were identical to their human
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。
What is life science?
生物化学第一章糖类
HO O
CH3 OH
CH2OH
H
O
OH
O
O
H
NHAc
-1, 4
-1, 2
蛋白质
H OH
CH2OH
OH ~OH HO
NHCOCH3 N-乙酰氨基-D-葡萄糖
CH2OH
HO
O
OH ~OH
OH D-半乳糖
O CH3 OH~OH HO OH
L-岩藻糖
Ⅱ 寡糖(oligosaccharide)
一.双糖（还原糖与非还原糖）
HO
OH
HO
O
OH
CH2OH
CHO OH
HO OH OH
CH2OH
OH
OH
HO
O
OH
CH2OH
HO HO HOCH2
OH O
OH
-D-(+)-吡喃葡萄糖 +18.7o ( 63%)
HO
HO
OH O
OH
HO
OH O
OH
OH
HO
O
OH
OH CH2OH
OH CH2OH
HOCH2
-D-(+)-呋喃葡萄糖 -D-呋喃.. -D-吡喃葡..
2. 单糖的反应
1. 成苷反应
CH2OH O
OH HO
~OH + CH3OH
干HCl
CH2OH O
CH2OH O OCH3
OH HO
+ OH
OCH3 HO
HO
HO
HO
甲基--D-葡萄糖苷 甲基--D-葡萄糖苷
糖苷：单糖的半缩醛(酮)的羟基与另一分子中的 羟基、氨基或巯基等失水而形成的化合物。
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
许多个核苷酸连续脱水缩合可形成一种线性大分子， 称为多核苷酸链。多核苷酸链两端的基团通常以游离的状 态存在，一端为游离的磷酸基，称为5′-末端，另一端为游 离的羟基，称为3′-末端。
核苷酸的连接方式
- 13 -
过渡页
Transition Page
第二节 DNA的分子结构
DNA的一级结构 DNA的二级结构 DNA的三级结构
核酸在核酸酶的作用下可水解为核苷酸，核苷酸进一步可 水解生成磷酸和核苷，核苷再进一步水解可生成碱基和戊糖。
DNA的结构示意图
-6-
第一节
核酸的分子组成 二、核酸的基本结构单位——核苷酸 1．碱基
碱基是嘌呤和嘧啶的衍生物，包括 嘌呤类碱基 和 嘧啶类碱基 两种类型。
常见的嘌呤碱基
常见的嘧啶呤碱基
-7-
第二节
DNA的分子结构 一、DNA的一级结构
DNA的一级结构是指4种脱氧核苷酸的链接及排列顺序，表示该 DNA分子的化学构成。
由于脱氧核苷酸之间的差异仅仅是碱基的不同，所以核酸的一级结构 即为碱基的排列顺序。
生物界物种的多样性即寓于DNA分子中4种脱氧核苷酸（A、T、C、G） 千变万化的不同排列组合之中。
✓ 大、小沟在DNA与蛋白质相互作用中起到了关键的作用， 如引发甲基化作用、结合转录因子等。
思考 大沟和小沟在行使其功能时，有什么差别？
✓ 二者内部蕴含的结合位点的差别，从而引发不同蛋白 的结合及不同的生化反应。
- 20 -
第二节 DNA的分子结构
三、DNA双螺旋结构与DNA复制
DNA双螺旋结构与DNA复制有什么关系？
核苷酸是由 核苷 或 脱氧核苷 与 磷酸 脱水缩合而成的， 其中的核苷则是由戊糖与含氮碱基通过脱水缩合形成的。
核苷酸的连接方式
- 13 -
过渡页
Transition Page
第二节 DNA的分子结构
DNA的一级结构 DNA的二级结构 DNA的三级结构
核酸在核酸酶的作用下可水解为核苷酸，核苷酸进一步可 水解生成磷酸和核苷，核苷再进一步水解可生成碱基和戊糖。
DNA的结构示意图
-6-
第一节
核酸的分子组成 二、核酸的基本结构单位——核苷酸 1．碱基
碱基是嘌呤和嘧啶的衍生物，包括 嘌呤类碱基 和 嘧啶类碱基 两种类型。
常见的嘌呤碱基
常见的嘧啶呤碱基
-7-
第二节
DNA的分子结构 一、DNA的一级结构
DNA的一级结构是指4种脱氧核苷酸的链接及排列顺序，表示该 DNA分子的化学构成。
由于脱氧核苷酸之间的差异仅仅是碱基的不同，所以核酸的一级结构 即为碱基的排列顺序。
生物界物种的多样性即寓于DNA分子中4种脱氧核苷酸（A、T、C、G） 千变万化的不同排列组合之中。
✓ 大、小沟在DNA与蛋白质相互作用中起到了关键的作用， 如引发甲基化作用、结合转录因子等。
思考 大沟和小沟在行使其功能时，有什么差别？
✓ 二者内部蕴含的结合位点的差别，从而引发不同蛋白 的结合及不同的生化反应。
- 20 -
第二节 DNA的分子结构
三、DNA双螺旋结构与DNA复制
DNA双螺旋结构与DNA复制有什么关系？
核苷酸是由 核苷 或 脱氧核苷 与 磷酸 脱水缩合而成的， 其中的核苷则是由戊糖与含氮碱基通过脱水缩合形成的。
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——第一章蛋白质
丙氨酸 Alanine 缬氨酸 Valine 亮氨酸 Leucine 异亮氨酸 Ileucine 脯氨酸 Proline 甲硫氨酸 Methionine
非极性氨基酸
O H 2N CH C OH
CH CH 3 CH 3
丙氨酸 Alanine 缬氨酸 Valine 亮氨酸 Leucine 异亮氨酸 Ileucine 脯氨酸 Proline 甲硫氨酸 Methionine
谷氨酸（二羧基一氨基） pK1 pK2 pK3
碱性氨基酸：pI = (pK2 + pK3 )/2
赖氨酸（一pK羧1 基二p氨K2基pK）3
• 中性氨基酸pI一般为6.0答案：
• 提问：为什么偏酸性？
• -COOH解离程度略大于-NH2 • 提问：酸性氨基酸的pI(更偏酸、更偏碱）？
• 更酸（3.0 左 右）
非极性氨基酸
O H 2 N CH C OH
CH 2 CH CH 3 CH 3
丙氨酸 Alanine 缬氨酸 Valine 亮氨酸 Leucine 异亮氨酸 Ileucine 脯氨酸 Proline 甲硫氨酸 Methionine
非极性氨基酸
O H 2 N CH C OH
CH CH 3 CH 2 CH 3
丙氨酸 Alanine 缬氨酸 Valine 亮氨酸 Leucine 异亮氨酸 Ileucine 脯氨酸 Proline 甲硫氨酸 Methionine
非极性氨基酸
H N
CO OH
吡咯
丙氨酸 Alanine 缬氨酸 Valine 亮氨酸 Leucine 异亮氨酸 Ileucine 脯氨酸 Proline 甲硫氨酸 Methionine
2、分类
各种氨基酸的区别在于侧链R基的不同。 20种基本氨基酸按R的极性可分为： （1）非极性氨基酸 （2）极性氨基酸 （不带电荷氨基酸、酸性氨基酸和碱性氨基酸）
生物化学(2)第一章 新陈代谢
生物化学
（Biochemistry）
授课教师：余华
第一章
新陈代谢总论
一、新陈代谢的概念
二、新陈代谢研究方法 三、能量代谢与ATP
四、新陈代谢的调节
第一章 新陈代谢总论 一、新陈代谢的概念 （一）新陈代谢的概念 新陈代谢是生物体最基本的特征，是 生命存在的前提。 新陈代谢（metabolisim）的概念： 1、狭义概念 是指细胞内所发生的酶促反应过程， 称 为 中 间 代 谢 （ intermediary metabolisim）。 （这是代谢活动的主体，也是代谢研究的主 要内容）。
能量代谢和物质代谢是同一过程的两
个方面, 能量转化寓于物质转化过程之中， 物质转化必然伴有能量转化。
二、新陈代谢的研究方法 中间代谢的研究内容很多，研究目 的不同，所用的生物材料和实验方法也 不相同。为探讨代谢途径及其调节机理， 动物、植物、微生物材料都可以作为实 验对象。 根据实验材料的水平，常将实验分 为 活体内实验 活体外实验
典型例子
1904年，德国化学家Knoop提出的脂肪酸β -氧化学说。
2、活体外实验 用从生物体分离出来的组织切片， 组织匀浆或体外培养的细胞、细胞器及 细胞抽提物进行中间代谢实验研究称为 活体外实验，用“in vitro”表示。
典型例子 糖酵解、三羧酸循环、氧化磷酸化
（二）代谢途径的探讨方法 探讨物质代谢途径的常用方法有： 代谢平衡实验 代谢障碍实验 代谢物质标记追踪实验 特征性酶鉴定实验 核磁共振波实验等 其中最有效的是: 代谢物质标记追踪实验和核磁共振波实验。
合成代谢 （anabolism）
与
分解代谢 （catabolism）
合成代谢和分解代谢并非简单可逆反 应，发生于细胞不同部位（尤其是真核生 物中最常见）。 例如：脂肪酸分解成乙酰辅酶A是在 线粒体中进行，而乙酰辅酶A合成脂肪酸 则在细胞浆中进行。 但有许多代谢有共同途径，称为“两 用代谢途径”（amphibolic pathway）。
（Biochemistry）
授课教师：余华
第一章
新陈代谢总论
一、新陈代谢的概念
二、新陈代谢研究方法 三、能量代谢与ATP
四、新陈代谢的调节
第一章 新陈代谢总论 一、新陈代谢的概念 （一）新陈代谢的概念 新陈代谢是生物体最基本的特征，是 生命存在的前提。 新陈代谢（metabolisim）的概念： 1、狭义概念 是指细胞内所发生的酶促反应过程， 称 为 中 间 代 谢 （ intermediary metabolisim）。 （这是代谢活动的主体，也是代谢研究的主 要内容）。
能量代谢和物质代谢是同一过程的两
个方面, 能量转化寓于物质转化过程之中， 物质转化必然伴有能量转化。
二、新陈代谢的研究方法 中间代谢的研究内容很多，研究目 的不同，所用的生物材料和实验方法也 不相同。为探讨代谢途径及其调节机理， 动物、植物、微生物材料都可以作为实 验对象。 根据实验材料的水平，常将实验分 为 活体内实验 活体外实验
典型例子
1904年，德国化学家Knoop提出的脂肪酸β -氧化学说。
2、活体外实验 用从生物体分离出来的组织切片， 组织匀浆或体外培养的细胞、细胞器及 细胞抽提物进行中间代谢实验研究称为 活体外实验，用“in vitro”表示。
典型例子 糖酵解、三羧酸循环、氧化磷酸化
（二）代谢途径的探讨方法 探讨物质代谢途径的常用方法有： 代谢平衡实验 代谢障碍实验 代谢物质标记追踪实验 特征性酶鉴定实验 核磁共振波实验等 其中最有效的是: 代谢物质标记追踪实验和核磁共振波实验。
合成代谢 （anabolism）
与
分解代谢 （catabolism）
合成代谢和分解代谢并非简单可逆反 应，发生于细胞不同部位（尤其是真核生 物中最常见）。 例如：脂肪酸分解成乙酰辅酶A是在 线粒体中进行，而乙酰辅酶A合成脂肪酸 则在细胞浆中进行。 但有许多代谢有共同途径，称为“两 用代谢途径”（amphibolic pathway）。
《生物化学》-第一章
生物化学
第一章 核酸
学习目标
学习目标
1 掌握核酸的元素组成和基本组成单位 2 掌握DNA的分子结构 3 掌握mRNA、tRNA、rRNA的分子结构
掌握核酸的理化性质，熟悉核酸分子 4 杂交的原理
学习目标
核酸
➢ 是以核苷酸为基本组成单位的生物大分子，具有复杂的结构和重要的功能，是生命遗 传的物质基础
第一节 核酸的分子组成
三、核酸中核苷酸的连接方式
➢ 核酸中核苷酸的连接键是3′,5′-磷酸二酯键，由前一 个核苷酸的3′-羟基与后一个核苷酸的5′-磷酸基脱水 缩合而成
➢ RNA分子的基本结构是由许多核苷酸相连而成的多 聚核苷酸链，DNA分子的基本结构是由许多脱氧核 苷酸相连而成的多聚脱氧核苷酸链
➢ 核小体是染色质的基本组成单位，由DNA和5种组蛋白（H1、H2A、 H2B、H3、H4）共同构成
➢ 真核生物染色体的形成过程大致为： ➢ 各2分子的组蛋白H2A、H2B、H3和H4共同构成八聚体，DNA双链在八
聚体上形成盘状核心颗粒 ➢ 核心颗粒之间再由DNA和组蛋白H1连接起来，形成串珠样的染色质细丝 ➢ 染色质细丝经过进一步盘曲、缠绕、压缩，最终在核内组装成染色体 ➢ 在分裂期形成染色体的过程中，DNA的长度被压缩了8 000～10 000倍
第二节 DNA的分子结构
二、DNA的二级结构——双螺旋结构
DNA是反向平行、“右手螺旋”的双链结构
➢ DNA分子是由两条反向平行的多聚脱氧核苷酸链围绕同一中心轴，以“右手螺旋”方式形成的双螺旋结构 ➢ 由于连接两条主链上的配对碱基并非直接相对，从而在主链间沿螺旋形成空隙不等的大沟和小沟 ➢ 大沟和小沟分别指双螺旋结构表面凹下去的较大沟槽和较小沟槽，其结构与蛋白质、DNA之间的相互识别
第一章 核酸
学习目标
学习目标
1 掌握核酸的元素组成和基本组成单位 2 掌握DNA的分子结构 3 掌握mRNA、tRNA、rRNA的分子结构
掌握核酸的理化性质，熟悉核酸分子 4 杂交的原理
学习目标
核酸
➢ 是以核苷酸为基本组成单位的生物大分子，具有复杂的结构和重要的功能，是生命遗 传的物质基础
第一节 核酸的分子组成
三、核酸中核苷酸的连接方式
➢ 核酸中核苷酸的连接键是3′,5′-磷酸二酯键，由前一 个核苷酸的3′-羟基与后一个核苷酸的5′-磷酸基脱水 缩合而成
➢ RNA分子的基本结构是由许多核苷酸相连而成的多 聚核苷酸链，DNA分子的基本结构是由许多脱氧核 苷酸相连而成的多聚脱氧核苷酸链
➢ 核小体是染色质的基本组成单位，由DNA和5种组蛋白（H1、H2A、 H2B、H3、H4）共同构成
➢ 真核生物染色体的形成过程大致为： ➢ 各2分子的组蛋白H2A、H2B、H3和H4共同构成八聚体，DNA双链在八
聚体上形成盘状核心颗粒 ➢ 核心颗粒之间再由DNA和组蛋白H1连接起来，形成串珠样的染色质细丝 ➢ 染色质细丝经过进一步盘曲、缠绕、压缩，最终在核内组装成染色体 ➢ 在分裂期形成染色体的过程中，DNA的长度被压缩了8 000～10 000倍
第二节 DNA的分子结构
二、DNA的二级结构——双螺旋结构
DNA是反向平行、“右手螺旋”的双链结构
➢ DNA分子是由两条反向平行的多聚脱氧核苷酸链围绕同一中心轴，以“右手螺旋”方式形成的双螺旋结构 ➢ 由于连接两条主链上的配对碱基并非直接相对，从而在主链间沿螺旋形成空隙不等的大沟和小沟 ➢ 大沟和小沟分别指双螺旋结构表面凹下去的较大沟槽和较小沟槽，其结构与蛋白质、DNA之间的相互识别
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生物催化剂-酶的化学 、作用机理和应用技术
遗传物质-核酸的化学、 作用机理和应用技术 研究烃、有机农药、石油 及环境激素等不易降解物 质的生物代谢与转化规律 及其生物降解的分子机制
环境生物化学
研究有毒污染物的生物 积累与生物转化与有毒 物质的生物化学效应
1.2.2环境生物化学 的研究对象与任务
环境生物化学是一门年轻的科学，我们希望 通过系统地阐明环境污染及其工程处理中的生物 化学基础理论、原理和目前这一领域的最新成果 的介绍和讨论，对这方面知识的全面了解，有助 于环境污染工程技术的改进和提高，促进环境污 染的治理和整个环境科学的发展。
环境生物化学
1.2.4环境生物化学 的学习方法
生物化学分为动态（代谢）和静态（结构）两 大部分，两部分之间是互相联系的。结构是代谢的 基础，而在学习结构时，往往也涉及一些代谢的知 识。学完代谢之后，如果再复习一下结构的知识， 会有更深刻的理解。
环境生物化学
1.1.1生物化学的涵义
此外，根据不同的研究对象和目的，生物化 学还可有许多分支．如微生物生化、医学生化、 农业生化和工业生化等等。
环境生物化学
1.1.2生物化学研究 的主要内容
研究体内的物质组成 (叙述生化) 研究体内物质代谢 (动态生化) 这三个部分是 紧密联系的
研究生物大分子的结构与功能 (分子生物学)
环境生物化学
(1)生物体的物质组成
生物体是由许多物质按严格的规律组建起来的。 在生物体内除水外，每一类物质又包括很多种化 合物。如人体蛋白质就有10万种以上。各种蛋白 质的结构不同，因而也就各种不同的功能。此外， 人体内还含有核酸、激素、微量元素等，它们占 体重的分量虽少，但也是维持正常生命活动不可 缺乏的物质。
环境生物化学
Environmental Biochemistry
赵景联
教材： 《环境生物化学》，赵景联主编，化学工业出版社，2007
1．绪论
1.1生物化学概述
1.1.1生物化学的涵义
1.1.2生物化学研究的主要内容
1.1.3生物化学与其他科学的关系 1.1.4生物化学的应用和发展前景
环境生物化学
环境生物化学
1.1.4生物化学的应 用和发展前景
现代生 物科学 绝大多数生 物学问题都 需要从生化 角度和用生 化方法才可 能较深入地 得到了解。 生产实践 农业科学 生物工程或 生物高技术
如食品、发 酵、制药及 皮革工业， 预防、治疗 医学等都与 生物化学有 密切关系。
如研究植物的 遗传工程或基因 新陈代谢的各 工程；蛋白质工 种过程，就有 程和酶工程；以 可能控制植物 及细胞培养、组 的发育，此外，织培养等体外技 农产品的贮藏 术，用于改造物 与加工，植物 种和生产对人类 病虫害的防治 有用的产物。 等。
环境生物化学
(2)物质代谢及其调控
体内进行的物质代谢叫做中间代谢、中间代谢 的化学反应绝大多放都在细胞内进行。
从分子 大小变 化来分 合成代谢:由小分子物质变成大分子物质的过程 分解代谢:由大分于物质变成小分子物质的过程 同化作用:将从外界吸收来的物质转变成体内组 成成分的过程(以合成代谢为主) 异化作用:使体内组成成分转变成可排出体外的 形式的过程(分解代谢为主)
环境生物化学
(2)物质代谢及其调控
生物体内的化学反应为什么能如此巧妙地进行呢?
是由于多种调节因素进行调节控制来实现的。 首先．酶的催化作用有严格专一性和可调控性， 又有区域分布和多酶体等特点。这些是在一个细 胞内各条代谢途径能有序进行的基础。 此外，动物和人体内还有神经系统、激素及其它 调节物质，通过调节酶的活力来调节代谢途径的 方向和强度。
环境生物化学
(1)生物体的物质组成
所有这些物质不是杂乱处堆积在一起的，它 们彼此之间有一定组成规律，从而构成能够体现 多种生物功能的生物学结构。
环境生物化学
(1)生物体的物质组成
蛋白质和核酸是实现生命活动的主要物质基础， 而且分子量很大。通常称之为生物高分子 (biomacromolecule)，这些生物高分子化合物由较 简单的小分子物质构成，常将这些小分子称为构 件分子。这些构件分子除构成生物大分于发挥作 用外，它单独存在时也有某些特殊作用。
环境科学向化学提出的基本问题已经从早期的分 析监测方法和环境治理方法转向环境过程研究。
环境生物化学
1.2.1环境生物化学定义
从广义来讲
环境生物化学主要 研究天、地、生相 互作用的基本化学 反应，特别是人和 生物对外来物质和 能量所做的应答以 及人类生活生产活 动对环境影响的化 学基础。
从狭义来讲
环境保护角度
环境生物化学
1.1.4生物化学的应 用和发展前景
与工业技术领域学科相结合， 在材料工业．污水和废物 处理方面发挥作用。
分子生物电子学对电 子计算机制造、疾病 防治和生物模拟都有 重要的推动作用。 改造物种．培育高抗逆性、 具有特殊品质的转基因植物
以生物化学 的理论和技术 利用植物建造“植物工厂 为基础的生 ，生产对人类有用的 物工程具有 特殊生物化学物质。 广阔的前景
生产新型的药物和疫苗， 对于治疗疾病、维护人类 健康有着重要的意义
环境生物化学
极大地改变社会产业结构 和人们的劳动生产方式。
1.2环境生物化学概述
1.2.1环境生物化学定义 1.2.2环境生物化学的研究对象与任务 1.2.3环境生物化学的由来 1.2.4环境生物化学的学习方法
环境生物化学
1.2.1环境生物化学定义
环境生物化学
从生物 学意义 上来分
(2)物质代谢及其调控
中间代射中的化学反应绝大多数是连锁反应， 将这种连锁反应叫做代谢途径。在许多种酶的催 化下进行。一个细胞内有近2千种酶，在同一时间 内催化着各种不同代谢途径中的各种化学反应， 这些化学反应彼此密切配合并与机体的需要精确 地相应、构成非常协调的统一体系。
环境生物化学
1.2.3环境生物化学 的由来
我国目前有近200个院校开设环境科学和环境 工程专业，西安交通大学等校已将环境生物化学 作为环境工程专业本科生，环境工程和环境科学 专业研究生必修课，在据了解其他数院校也已开 设或打算开设环境生物化学课程。
环境生物化学
1.2.4环境生物化学 的学习方法
生物化学虽然与化学，特别是有机化学密切相 关，但性质毕竟有所不同，主要区别是生物化学 反应是在生物体内进行的，反应的环境比体外复 杂，—般由生物催化剂(酶)参加。有些在体外发生 的反应，在体内就不一定照样进行，因此，不能 简单地根据体外的化学反应去理解体内的反应。
环境生物化学
动态生物化学:研究 构成生物体的基本物 质在生命活动过程中 进行的化学变化，也 就是新陈代谢及在代 谢过程中能量的转换 和调节规律。
1.1.1生物化学的涵义
生物化学研究的是生命现象的化学本质，一切与 生命有关的化学现象都是生物化学的研究对象。
动物生物化学：以人体及动物为研究对象。 植物生物化学：以植物为研究对象。 从研究 对象分 类 普通生物化学：研究对象不局限于动物或植物、而且一 般生物。 进化生物化学或比较生物化学：以生物(特别是动物)的 不同进化阶段为化学特征(包括化学组成和代谢方式)为 研究对象。 生理化学：以生理为研究对象。
环境生物化学
1.1.3生物化学与其 他科学的关系
⑴生物化学与化学的关系
生物化学的 问题主要由 化学(特别是 有机化学)及 生理学分别 研究 生物化学才成 为一门独立科 学.研究生物体 的化学成分必 须应用化学的 方法. 生物化合物的结 构、性质、功能 以及物质代谢的 研究上已经广泛 应用了物理化学 的理论及技术
阐明DNA半保留复制机理，破 译遗传密码，证实反转录作用
蛋白质分子中氨基酸残基 排列顺序是其空间结构与 Sanger 发表了胰岛素分子 生物功能的重要基础 中氨基酸残基的排列顺序
开创了分子 生物学时代
Watson—Crick发表了DNA 分子结构的双螺旋模型
因此，生物高分子的结构与功能的研究是生物化学分子生物学中最引人注目的内容
环境生物化学
(3)物质的分子结构 与功能的关系
组成生物体的各种物质都与其生理功能密切 相关，尤其是生物高分子显得格外突出，可以 说．具体的物质结构和物质代谢的 基础上体现出来的。
环境生物化学
(3)物质的分子结构 与功能的关系
为改造生物性状、揭开生命 奥秘又向前跨进了一大步 提出了遗传中心 法则的现代见解 在此基础上发展起 来的基因重组技术
环境生物化学
(1)生物体的物质组成
研究生物体物质组成的另一个重要方面，是 用人工方法来合成生物大分子，其目的，不仅是 验证对体内物质进行化学分析的结果，更重要的 是在于深入认识分子结构与生物功能的关系，探 索生命现象的奥秘，追索生命的起源，还可制备 极难获得的生物活性物质。 我国科学家在1965年首先人工合成了胰岛素， 1981年合成了酵母丙氨酸tRNA，这些郁是国际上 的首创成果．为人类作出的重大贡献。
19世纪末期以前
19世纪末和20世纪初
环境生物化学
近年来
1.1.3生物化学与其 他科学的关系
⑵生物化学与其他生物科学的关系
1
生物化学的一个目的 就是通过体内的化学 变化来认识生物体的 生理机能，找出其化 学依据。因此生物化 学的研究工作不能脱 离生理学，生理学的 研究也离不开生物化 学。
2
3
微生物学的研究更 此外，细胞生物学、 需要广泛应用生物 化学的原理与技术， 遗传学、胚胎学、 例如微生物的生理 组织学、进化论甚 活动、病毒的本质、 至分类学的研究都 免疫的化学程序、 离不开生物化学。 抗体的生成机制等 均与生物化学有密 切关系。 环境生物化学
1.1.3生物化学与其 他科学的关系
生物化学与有机化学、生理学、物理化学、分 析化学等虽然有密切的联系，但是作为一门独立 的科学，生物化学本身具有独特的研究对象和研 究方法。