动物生物化学 2 生命的化学特征
(二)生物的化学组成解析
★碳原子的不同排列方式和长短是生物分子多 样性的基础：碳原子相互连接成链或环，形成各种 生物大分子的基本结构。
★生物大分子的基本 性质还取决于与碳骨架相 连接的功能基团
生物体中的有机化合 物主要含有羟基、羰基、 羧基和氨基等功能基团， 这些基团几乎都是极性基 团。极性使得生物分子具 有亲水性，有利于这些化 合物稳定于有大量水分子 存在的细胞中。
2.1 生命的化学基础
●生物体的主要元素
组成生物体的主要元素包 括C、H、O、N、P、S、 Ca等，这7种元素约占生物 体的99.35%，其中C、H、 O、N 4种元素占96%。
★微量元素
Fe、Cu、Mo、Zn、Mn、 Ni、I、Si等。其中，
Fe所有的生物所需；I主要 是脊椎动物所需（每天摄入 0.15毫克即可满足需要）。
★磷脂是生物膜的主要成分。磷酸
胆碱一端为极性的头，两个脂肪酸一端
为非极性的尾；其中一个脂肪酸通常含
不饱和双键，因此总有点弯折。
●类固醇 也称甾醇，以环戊烷多氢菲为基础，不含脂肪 酸，但具有脂类性质。
★其中胆 固醇主要存在 于动物细胞内， 既是细胞膜的 重要成分，也 是血中脂蛋白 复合体的成分， 与动脉硬化有 关。
生物具有多样性，但生物体的化学组成基本相似。
●生物体的主要生物分子 分为无机分子和有机分子。 ★无机分子：无机盐和水。 ★有机分子：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。
不同的生物体，其分子组成也大体相同。
●生物大分子的基本特性
★结构复杂：构成生物分子的结构单元分子具 有不同的排列组合，并可以进一步形成非常复杂 的三维空间结构；
动物生物化学知识点复习
组分
磷酸
戊糖
碱
嘌呤
基
嘧啶
两类核酸的分子组成
RNA
磷酸
DNA
核糖 U
脱氧核糖
AG
C
T
核苷酸的紫外吸收
碱基中含有共轭双键， 最大吸收峰 260 nm 左右
核酸溶液紫外吸收以摩尔磷的吸光度表示， 摩尔磷即相当摩尔核苷酸。
（P）＝ 30.98 A
WL
ε：摩尔吸光系数 A：吸收值 W：每升溶液磷重量 L ：比色杯内径
由于共振作用，所有核苷酸的碱基都吸收紫外光，核酸在 260 nm 附近有强大光吸收。
第5章 糖类
糖类的本质： 多羟基醛、多羟基酮 多羟基醛或多羟基酮的衍生物
指蛋白质中相邻的二级结构单位(即单个-螺旋或-转角)组合在一起，形成有规则的在空间上能辩认的二级结构组合体。
2. 结构域 (domain) 指多肽链在二级结构或超二级结构的基础上形成三级结构的局部折叠区，它是相对独立的紧密球状实体，称为结构域（domain）或功能域。
四. 蛋白质的三级结构
（一）三级结构的概念
(一) 四级结构的概念
(１) 有关四级结构的一些概念 亚基(单体)，同多聚，杂多聚
(２) 四级缔合的驱动力 主要有范氏作用力，氢键，离子键和疏水作用力，其中疏水作用力最为重要，二硫键对于稳定四级结构有重要意义。
(３) 亚基相互作用的方式 亚基之间的分布有各种各样的对称关系。
第4章 核酸
核酸的一级结构：一分子核苷酸的3’-位羟基与另一分子核苷酸的5’-位磷酸基通过脱水可形成3’,5’-磷酸二酯键，将两分子核苷酸连接起来。
动物生物化学(绪论部分)
现代生物化学含义：
现代生物化学主要是研究生物大分子（蛋白质、核酸）的相互作
用、相互影响以表现生命活动现象的原理。是从分子水平上阐明生 命有机体化学本质的一门学科。
2. 生物化学研究对象
生物化学研究的对象是生命体，包括动物体（人体）、植物体、微生 物及病毒等。生物化学也就是研究这些生命体的化学及其变化规律。
4. 研究许多重大生物学问题的分子机制：
生物化学与生物物理学、微生物学、遗传学等多学科相互渗透，在分子 水平上阐述许多重大生命的结构与功能、酶作用的分子机制等。
细胞
细胞器
生物大分 子
单体
细
N2
胞 CO2
H2O
三、 生物化学的种类
1. 根据研究对象分为：动物生物化学、植物生物化学、 微生物生物化学等。
动 物生 物 化 学
Animal Biochemistry
动 物生物化学
第一章 绪论 第二章 蛋白质的结构与功能 第三章 酶 第四章 核酸的化学结构
第五章 生物氧化
第六章 糖类代谢 第七章 脂类代谢 第八章 蛋白质代谢 第九章 核苷酸代谢及核酸的生物学功能 第十章 生物膜的结构与功能
第一章 绪 论
二、生物化学的研究内容
1. 研究构成生命体的物质基础： 即组成生命体的物质的化学组成、结构和性质以及它们在体内的分布。
2. 研究生命物质在生命体中的运动规律： 即生命物质在体内的化学变化，以及各种生命物质在变化中的相互关系。
此即为新陈代谢。
3. 研究生命物质的结构、功能与生命现象的关系：
即在生命过程中，各种生命物质的作用、运动规律和相互关系对由这些 生命物质所构成的器官、组织、细胞、亚细胞在生命活动中的功能的影响。
第2章生命的化学特征
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。
动物生物化学考试题库
动物生物化学考试题库(总27页)-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1-CAL-本页仅作为文档封面，使用请直接删除第一单元生命的化学特征1.构成生物分子的元素有27种，其中约16种是所有生命所共有，下面法正确的是（ A ）A生物体中含量最丰富的元素是H、O、C、N四种元素，约占细胞重量的99%。
B生物体中含量最丰富的元素是H、O、C、S四种元素，约占细胞重量的99%。
C生物体中含量最丰富的元素是H、O、P、S四种元素，约占细胞重量的99%。
D生物体中含量最丰富的元素是Mn、Fe、P、S四种元素，约占细胞重量的99%。
E生物体中含量最丰富的元素是O、Mn、P、S四种元素，约占细胞重量的99%。
2.生物大分子的高级构象是靠非共价键来稳定，非共价键有（ B ）A二硫键、氢键、范德华引力、疏水键、离子键。
B氢键、范德华引力、疏水键、离子键。
C氢键、范德华引力、疏水键、离子键、配位键。
D氢键、范德华引力、疏水键、离子键、共价键。
E二硫键、碳碳单键、碳碳双键、碳氮单键。
3.下面关于蛋白质叙述那个是错误的？（ D ）A蛋白质是生物体内除水分外含量最高的化合物。
B蛋白蛋不仅是生命的结构成份，也是生命功能的体现者。
C生物生长、繁殖、遗传和变异都和蛋白质有关。
D蛋白质是生命的结构成分，在细胞内含量最高，它因此只和细胞支撑和肌肉运动功能有关。
E除了核酶之外的酶的化学本质是蛋白质，它是种类最多的一类蛋白质。
4. 下面关于核酸叙述那个是错误的？A核酸分为脱氧核酸（DNA）和核糖核酸（RNA）两大类。
B生物的遗传信息贮存于DNA的核苷酸序列中。
C真核细胞中DNA主要存在于细胞核中，并与组蛋白结合成染色体。
D生物体DNA含量和生长环境、年龄、营养状况无关，只和种有关。
E病毒DNA和RNA都具有。
（ E ）5.生命活动中动物体的能量叙述那个是错误的？A生物体能量来源于生物大分子氧化分解供能。
B三磷酸腺苷酸（ATP）既是生物体能量直接供体，也是能量的贮存方式。
动物生物化学--绪论课件
细胞
细胞器 生物大分子 单体
细
NH3
胞
CO2
H2O
生命物质的结构包括：构成生命的元素、生物小分子、生物大 分子、亚细胞、细胞、组织、器官、生命有机体等８个层次。
物质代谢和能量代谢
生 物
合成代谢
小分子合成大分子
体 （同化作用） 内 新
需要能量 能 物 量质 代代
陈 代
分解代谢
释放能量 谢 谢
谢 （异化作用） 大分子分解成小分子
1777年：Lavoisier呼吸和燃烧实验首先对此提出了挑战
1828年： Wohlen用无机物氰酸铵人工合 成了哺乳动物的代谢产物－尿素，向“活 力论”作出有力的冲击。
1896年：Buchner兄弟发现将蔗糖放入酵 母细胞汁液中，没有完整的酵母细胞，蔗 糖也能发酵，说明没有生命力也能发酵， 彻底地推翻了“活力论”。
四 与动物生产和健康的关系
① 阐明动物新陈代谢活动的规律
生理学、营养学
② 培养优质高产的畜禽品种
遗传育种
③ 生物化学是动物生产学的发展源泉
畜禽养殖学
阐明疾病的发生和发展机理
病理学、免疫学、微生物学
动物疫病的诊疗与防治
临床病理与临床诊断学
药物的作用机理研究和新药的研发
药理学、毒理学
五 生命的化学特征
三 生物化学发展简史
1. 生物化学的萌芽 2. 生物化学的发展
1. 生物化学的萌芽
生物化学产生前时期，最早可追溯到 离现在4000多年前（经验观察阶段）：
公元前22世纪 夏禹时代 酿酒 公元前12世纪 商周时代 制酱、制醋 公元4世纪 葛洪 海藻治疗瘿病（地方性甲状腺肿） 唐代孙思邈 米糠熬粥治疗脚气病 猪肝治疗夜盲症 明代李时珍 《本草纲目》
生命的起源和特征
第1章 生命的特征和起源一. 生命的基本特征：核酸和蛋白质，细胞，新陈代谢，信息传递，生长和发育，生殖，遗传和变异，进化，生物与环境的统一。
二. 生命的起源1. 原始生命的化学演变三步曲⎪⎩⎪⎨⎧的多分子体系的出现具有新陈代谢生命特征杂有机物从简单有机物演化为复生物的出现最简单的有机物及其衍.3.2.1 2. 原核细胞的产生：多分子体系就是生命的萌芽。
奥巴林的团聚体学说：生物大分子主要是蛋白质溶液和核酸溶液合在一起时，所形成的团聚体小滴。
福克斯提出的微球体学说：微球体主要石油类蛋白质物质在盐溶液中加热溶解，再冷却之后形成的一种胶质小体。
其特征：1.有双层膜，使得微球体能随溶液渗透压的变化而收缩或膨胀。
2.能吸收溶液中的类蛋白质而生长，能以细菌分裂方式进行繁殖。
3. 在电子显微镜下可见微球体结构类似于简单细菌4. 表面膜的存在使微球体分子对外界分子有选择地吸收。
多分子体系进化为原始生命必须具备三点1. 具有一定的物理化学结构2. 主要由蛋白质和核酸组成。
3.原始莫的形成。
三. 自养生物的出现在原始海洋中富含有机物质而大气中缺氧，因此最早出现的一定是异养厌氧型的原核细胞。
由异养原核生物不断发展，而海洋中现成有机物减少，再经过自然选择就出现了自养型原核生物。
它们的出现给地球带来的变化有两点:1. 形成了臭氧保护层切断了紫外线的供应，促进绿色植物的发展，使生命不被破坏。
2.有养呼吸的产生，随着大气中氧的浓度不断增加，使好氧细胞得以生存，高效的有氧呼吸替代无氧呼吸。
四. 从原核生物到真核生物真核生物肯定晚于原核生物，原因有两点 1.最早出现的化石是原核生物2.真核生物都是好氧型的。
内共生学说：1.真核细胞的线粒体和质体源于共生的真细菌。
（线粒体可能来源于紫细菌，质体来源于蓝藻。
第二章 生物的基本单位——细胞一. 细胞的分子基础细胞是生物体形态结构和生理功能的基本单位。
原生质：活细胞中所有生命物质的总称。
第二章生命的化学特征
第二章生命的化学特征生命现象的化学本质是什么？我们要从分子水平上进行研究，包括机体的元素组成，分子组成及结构，机体内水的作用，机体内分子之间的作用力，生物大分子，生物体能量学的知识等等。
2.1生命物质中的元素2.1.1C、H、O、N机体中最主要的元素包括C、H、O、N，这四种元素通过化学键构成各种化合物，它们是构成蛋白质、核酸、脂肪、糖类的主要元素。
2.1.2S、PS和P也参与化学键的构成，S构成-SH可以维持酶分子构象，P构成ATP供能物质。
2.1.3 K、Na、Ca、Cl、Mg这些元素主要以离子形式存在于体内，K＋、Na＋、Cl－对维持细胞渗透压，保持细胞内外离子平衡有重要作用，Ca2＋参与肌肉运动，而Mg2+作为许多酶催化作用的辅助因子。
2.1.4其他微量元素铁和铜虽然含量很少，属于微量元素，但作用同样重要，铁参与血红蛋白的构成，运输氧和二氧化碳；铁和铜还可在体内传递电子，通过化学价的转变，参与能量生成。
2.2生物体系中的非共价作用力CHON等各种元素和原子，基团之间的结构都是靠化学键连接，化学上讲共价键和非共价键，即共价作用力非共价作用力，而非共价作用力起着重要作用。
生物体内的非共价作用力主要有四种：范德华引力，氢键，疏水作用力，离子键2.2.1氢键:氢原子连接在两个电负性较大、原子半径较小的原子（如O、N之间N-H…O）之间形成。
对维持蛋白质和核酸的结构很重要。
2.2.2离子键：也叫盐键，由于正负离子之间的静电引力而产生的化学键。
如-NH3+与-COO-可形成。
对蛋白质空间结构的影响很大。
2.2.3范德华引力：就是指静电引力，在原子团相互接近时诱导产生的，只有数量巨大的原子同时相互接近时才产生范德华引力，不过有一定的范德华距离，0.3－0.4nm之间，太近时又会相互排斥。
对维持蛋白质酶等活性中心的构象尤为重要。
2.2.4疏水作用力：两个或两个以上疏水基团，由于周围极性水分对他们的排斥，彼此接近，产生的结合力，也叫疏水键。
第02章 生命的化学特征
3. 产能与耗能偶联在一起。这是生命系统能量交换的核心 。生 物热机的效率可高达40%左右。
第二章 生命的化学特征
§2 Chemical Characteristics of Life 本章主要内容：
1．掌握生命的元素组成、生物大分子的种类和主要
功能；
2．掌握维系生物大分子的化学键种类及作用；
3．掌握生物化学反应的能量来源；
4．了解水在生命活动过程中的作用。
一、动物机体的化学组成、结构与功能
子之间的距离为0.3~0.4nm的范围内。从本质上讲，范德华
力也是静电引力所致。范德华力的能量约2~4kJ/mol。
（四）疏水作用力
非极性分子之间或分子的非极性基团之间在水相环境中 互相吸引并聚集在一起，而把原来处在非极性基团附近的水 分子排挤出去，结果使周围水分子的熵值增加。在0℃~60℃ 的范围内，其大小随温度上升而增加。
蛋白质是生命特征的体现者，核酸（DNA and
RNA）是遗传信息的携带者。
生物体是由蛋白质、核酸、糖和脂类等大分子有机化合 物与多种小分子无机化合物组成的。无论是有机化合物，还 是无机化合物都是生命所必需的物质。
3. 生命物质的特征
1）组成结构复杂
⑴ 生物分子具有高聚物特征。 ⑵ 生物大分子具有复杂的空间结构。 ⑶ 结构与功能相互依存。 2）新陈代谢
二、生物体系中的化学键
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。 非共价键：4类。
氢键，离子键，范德华力和疏水作用力等。
（一）氢 键
氢键的键能在4~13kJ/mol，而C-H键为413kJ/mol。它比 共价键弱得多，但强于范德华力。具有方向性。
《动物生物化学》(第四版)
酸化、酰基化等化学修饰作用对于蛋白质和酶在快速、高效传递代谢
信息和调节基因表达中的机制；核酸与蛋白质的相互作用与基因表达 的调节；催化核酸等。
信息爆炸导致了结构生物学（structural biology）的诞生。
蛋白质和核酸大分子之间的相互作用
基因组学和蛋白质组学
“人类基因组计划”（human genome project，HGP）历经10个年 头，在进入本世纪后不久宣布完成，人类基因组的解读为疾病的诊断、 防治和新药的研究开发提供了有力的武器。科学家已绘制出40余种生 物的基因组图谱，基因组的研究将进入功能基因组（functional genomics）阶段，即确定基因结构与功能的应用阶段。 蛋白质组学（proteomics）作为后基因组时代生命科学新的研 究领域正在崛起。它将一系列精细的技术，主要有2D-凝胶电泳、计 算机图象分析、质谱、氨基酸测序和生物信息学结合起来，高通量地、 综合地定量和鉴定蛋白质。建立蛋白组的生物信息数据库，将为重大 病症的发生提供新的预警和诊断标志，并为新药的开发提供新的思路。
3.生物化学的发展历史和现状
3.1 历史回顾
1）中国：早在4200年前已开始造酒、酿醋、做豆腐，对于生物化学
的发展有重要的贡献。 2）世界：生化是在物理、化学、生物学、医学有了一发展才出现的。 3）生化发展史： （1）静态生化：18世纪下半叶开始，主要工作： 组成、结构、生理功能 （2）动态生化：1930年后研究代谢过程 （3）50年代后：分子生物学、蛋白质、核酸、 DNA—双螺旋模型—分子遗传学
这一领域的研究将最终揭开生命的进化、胚胎的分化、个体的生 长、发育、繁殖、衰老、疾病和死亡之谜。
细胞信号的传导
第二信使学说 cAMP、cGMP、IP3、DG、Ca2+等
动物生物化学课后思考题
动物生物化学课后思考题第一章绪论1什么是生物化学？为什么说生物化学的历史说明了科学实在真理与谬误的斗争中发展起来的？第二章生命的化学特征1生命物质以怎样的化学特征与非生命物质相区别？2生物大分子中有哪些主要的非共价作用力？请解释它们在维持生物大分子结构稳定中的重要性。
3简述ATP在生命有机体的能量传递、贮存和利用中所起的重要作用。
第三章蛋白质1总结组成蛋白质的20种氨基酸在结构上和化学性质上的共性，试按其侧链基团的性质将氨基酸分类。
2何谓肽键、肽链和肽单位（或肽酰胺）平面，肽单位有什么性质？3试述蛋白质的空间结构（构象）层次，并举例说明。
4试区别蛋白质的变性与变构两个不同的概念。
5动物为什么选择血红蛋白来运输氧，其功能与结构有何关系？第四章核酸1比较DNA和RNA在细胞中的分布及其化学组成的区别。
2Waton和Crick提出DNA右手螺旋模型的依据是什么？为什么说这个模型的提出是生命科学发展史上具有里程碑意义的大事？3核酸具有哪些共同的理化性质？核酸的变性受哪些因素影响？第五章糖类1归纳与动物机体关系密切的单糖和双糖的种类、化学结构等主要功能。
2什么是糖蛋白？糖链与蛋白质是如何结合的？简述糖蛋白及其糖链的生理作用。
3什么是蛋白聚糖？它有哪些生理作用？4什么是糖脂和脂多糖？简述其结构特点和生理作用。
第六章生物膜与物质运输1简述动物细胞的基本结构和主要细胞器的生物化学功能。
2什么是生物膜？简述生物膜的化学组成、性质及结构。
3比较小分子和离子过膜运输的方式和特点。
第二部分第七章生物催化剂——酶1简述酶与一般催化剂的共性以及作为生物催化剂的特点。
2什么是辅基与辅酶？在结合酶中，辅基、辅酶与酶蛋白部分有什么关系？3某酶符合米氏动力学。
计算：当反应体系中，80%的酶与底物结合时，底物浓度[S]与Km有什么关系？4研究抑制剂对酶活性的影响有什么实际意义？试举例说明。
第八章糖代谢1血糖对动物油什么重要意义？动物如何保持血糖浓度的恒定？2简述糖原分解与合成代谢的过程。
动物的生理生化特征
动物的生理生化特征动物是地球上生物界中最为复杂多样的生命形式之一。
它们拥有各种各样的生理生化特征，这些特征对于它们在适应环境、繁殖后代和维持生命活动等方面都起到了重要的作用。
本文将详细探讨动物的生理生化特征，以期更好地了解它们的生命形式。
一、呼吸系统动物的呼吸系统是保证它们获取氧气，并将二氧化碳排出体外的重要器官。
不同种类的动物具有各自不同的呼吸器官和呼吸方式。
例如，人类和大多数哺乳动物通过肺部进行气体交换；鱼类通过鳃来吸取水中的氧气；昆虫则通过气管系统进行呼吸。
此外，某些动物还能通过皮肤或鳃盖进行气体交换。
二、循环系统循环系统是动物体内维持物质运输和体液循环的重要机制。
它由心脏、血管和血液组成。
不同动物的循环系统也存在差异。
例如，我们人类和其他哺乳动物具有四个心腔的心脏，通过动脉和静脉将氧气和养分输送到全身各个器官和组织，同时将代谢产物运回肺部或肾脏进行排泄。
而鸟类和爬行动物的心脏则具有两个心房和两个心室，适应了它们不同的代谢需求。
三、消化系统消化系统是动物体内将食物转化为营养物质并吸收的重要系统。
不同的动物具有不同类型的消化系统。
例如，人类和大多数哺乳动物具有包括口腔、食管、胃、小肠和大肠在内的消化道，食物在这些器官中被分解、消化和吸收。
鸟类则具有胃肠瘤，在胃中进行初步的消化，然后进一步消化和吸收营养物质。
四、神经系统神经系统是动物体内调控和协调各种生理活动的重要系统。
它由大脑、脊髓和神经组织组成。
不同动物的神经系统结构也有所区别。
例如，脊椎动物的大脑分为脑干、小脑和大脑两个半球，不同部位负责不同的功能，如感知、运动、思维和记忆等。
无脊椎动物的神经系统较为简单，通常由神经节和神经网组成。
五、排泄系统排泄系统是动物体内排除代谢废物和调节体内平衡的重要系统。
不同种类的动物具有不同的排泄器官和排泄方式。
例如，人类和大多数哺乳动物的排泄器官是肾脏，通过尿液排出体内废物。
昆虫则通过马氏管和短肠来排泄代谢产物。
动物生物化学-绪论
五、生物化学的应用与前景（自学）
（一）生物化学的应用
1、生化知识的应用
用于医疗保健和工农业生产 －－利用发酵法成功地生产出维生素C和许多 氨基酸。 －－制定合理的动物饲养和作物栽培措施 －－设计各种农药和除草剂 －－农产品、畜产品、水产品的贮藏、保鲜、加工等
2、生化技术的应用 生化分析已经成为现代工业生产和医学实
三废治理中得到应用 －－疫苗、血液制品、激素、维生素、氨基酸、核苷酸、抗菌 素和抗代谢药物等,广泛用于医疗实践 －－许多食品添加剂、营养补剂和某些饲料添加剂也是生化制 品。
（二）生物化学前景
从生物大分子和生物膜的结构、性质和功能的关系来 阐明生命过程的一些基本问题，如生物进化，遗传变 异，细胞增殖、分化、转化，个体发育，衰老等。
动物生物化学实验独立开课，学时24，实验6个。 影响酶作用的因素 血液葡萄糖含量测定 转氨酶活性测定 血清蛋白质的醋酸纤维素薄膜电泳 聚丙烯酰胺凝胶圆盘电泳分离血清蛋白质 凝胶过滤层析分离血红蛋白与硫酸铜。
究中的地位日渐重要。
2、与生物学其他学科的关系 近50年来，随着蛋白质和核酸结构与功能的
研究进展，尤其是20世纪70年代DNA重组技术 的进步，生物化学进入到一个崭新的发展时期。
生物化学的巨大进步对生物学其他学科例如 细胞生物学、遗传学、发育生物学和免疫学起到 很大的推动作用；也为农学、医学和食品科学提 供理论依据和研究手段。
次生代谢物:如萜类、生物碱、毒素、抗生素等。
构成蛋白质的结构单元分子－－20种基本氨基酸
除此之外，氨基酸也参与许多其他结构物质 和活性物质的组成。
构成核酸的结构单元分子
构成脂的结构单元分子
脂肪酸
甘油
胆碱 磷脂酰胆碱（卵磷脂）
动物生物化学
《动物生物化学》教学大纲学时：54学时理论学分：4.5学分适用对象：动物科学、动物医学二年级学生先修课程：动物学、化学（有机化学、无机化学、分析化学）考核要求：平时20%（小测、实验）、期中考试（20%）、期末考试（60%）使用教材及主要参考书：《生物化学》（第二版），天津农学院主编，中国农业出版社，2002年4月王镜岩主编，《生物化学》（第三版上下册），高等教育出版社，2002年9月黄锡泰、于自然主编（第二版），〈现代生物化学〉，化学工业出版社，2005年7月周顺伍，《动物生物化学》（第三版），中国农业出版社，1999年十月本课程是农业院校动物医学、动物科学本科专业以及相关专业的一门重要专业基础课。
动物生物化学是研究动物生命的化学，是研究生物分子、特别是生物大分子相互作用、相互影响以表现生命活动现象原理的科学。
通过本课程的学习，不仅使学生了解生命现象的基本知识和生命运活动的基本规律，而且可以掌握与动物生理学、动物饲养学、动物遗传学、动物育种学、药理学临床诊断学等专业基础课以及后续专业课程相关的必备基本理论和技能。
并初步有在今后学习中运用和解决问题的能力。
一、教学的基本任务根据本课程特点，在教学过程中，教师一定要把基本概念，基本理论讲解的清楚、易懂，对重点章节要讲深、讲透，并注重各章节的相互联系。
通过学习，使学生不仅能掌握生命活动的基本规律，而且能对物质的代谢途径、关键步骤、关键环节有深刻的认识，并且对物质的代谢又有相互关系的整体概念。
从而培养学生具有一定的分析和解决问题的能力。
通过实验教学培养学生具备初步的科学研究能力。
章节课程内容学时第一章绪论 1第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章蛋白质的结构与功能酶糖类代谢生物氧化脂类代谢含氮小分子的代谢核酸的结构核酸的生物学功能生物膜和动物激素的信号调节866458556二、课程内容与要求绪论（一）教学目的通过本章的学习要掌握生物化学的基本概念、研究内容及生物化学与动物医学和动物科学的关系，了解生物化学的发展史。
执业兽医师考试资料之动物生物化学
执业兽医师资格考试复习资料：动物生物化学第一单元：生命的化学特征一、组成生命的物质元素：主要有碳、氢、氧、氮四种，占细胞物质总量的99%，另外还含有硫、磷及金属元素。
碳、氢、氧、氮四种元素是构成糖类、脂类、蛋白质和核酸的主要元素；含硫和磷的化合物在生物细胞的基团和能量转移反应中比较重要；金属元素在保持组织和细胞一定的渗透压、离子平衡、细胞的电位与极化中有重要作用。
二、生命体系中的非共价作用力：主要有氢键、离子键、范德华力和疏水力。
三、生物大分子：生物体内的大分子主要有糖原、核酸、蛋白质。
四、ATP也称为三磷酸腺苷，是机体内直接用于作功的分子形式，它在生物体内能量交换中起着核心作用，被称为通用能量货币。
ATP、GTP、CTP、UTP等都含有高能磷酸键，统称为高能磷酸化合物。
第二单元蛋白质第一节蛋白质的结构组成及功能构成蛋白质的主要元素有C、H、O、N、S 5种，其中N元素的含量稳定，占蛋白质的16％，因此，测定样品中氮元素的含量就能算出蛋白质的量。
一、蛋白质的基本结构单位——氨基酸蛋白质可以受酸、碱或酶的作用而水解成为其基本结构单位——氨基酸。
组成蛋白质的基本单位是氨基酸。
如将天然的蛋白质完全水解，最后都可得到约20种不同的氨基酸。
这些氨基酸中，大部分属于L-a-氨基酸。
其中，脯氨酸属于L-a-亚氨基酸，而甘氨酸则属于a-氨基酸。
二、氨基酸的性质1．一般物理性质(1)含有苯环的氨基酸有酪氨酸、苯丙氨酸和色氨酸在近紫外区(280nm)有最大吸收。
（2）氨基酸在结晶形态或在水溶液中，并不是以游离的羧基或氨基形式存在，而是离解成两性离子。
在两性离子中，氨基是以质子化(-NH3+)形式存在，羧基是以离解状态(-COO-)存在。
在不同的pH条件下，两性离子的状态也随之发生变化。
（3）氨基酸的等电点：当氨基酸在溶液所带正、负电荷数相等（净电荷为零）时，溶液的PH称该氨基酸的等电点（PI）。
第二节蛋白质的结构层次1．肽与肽键一个氨基酸的氨基与另一个氨基酸的羧基之间失水形成的酰胺键称为肽键，所形成的化合物称为肽。
(二)生物的化学组成解析
追踪细胞的化学组成
2.2 糖 类
★糖广泛存在于生物界，是地球上数量最多的 一类有机化合物。对于植物来说，占其干重的85 －90％、细菌占10％－30％、动物小于2％。
★糖分子含C、H、O 三种元素，通常三者的比 例为1:2:1，一般化学通式为(CH2O)n。
糖类包括小分子的单糖、寡糖和多糖。 从化学本质上来说，糖类是多羟醛、多羟酮或 其衍生物。
●蛋白质的
四级结构
蛋白质一级 结构是靠共价 键（肽键）维 系的；而高级 结构是靠非共 价键（氢键、 疏水键、离子 健和范德华力） 维系的。
★一级结构(primary structure)
指肽链中氨基酸的数目、种类和顺序等。一级结 构的改变可使蛋白质的功能发生变化。如镰形细胞 贫血症。
1910年初发现此病，经近40年后才弄清病因。是 由于基因突变引起的，是一种先天遗传的“分子 病”。链第6位的氨基酸残基由正常的Glu变成了 疏水性的Val。
课后作业
Watson与Crick发现DNA双螺旋结构的故事可以给 我们哪些启示？
生物具有多样性，但生物体的化学组成基本相似。
●生物体的主要生物分子 分为无机分子和有机分子。 ★无机分子：无机盐和水。 ★有机分子：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。
不同的生物体，其分子组成也大体相同。
●生物大分子的基本特性
★结构复杂：构成生物分子的结构单元分子具 有不同的排列组合，并可以进一步形成非常复杂 的三维空间结构；
★磷脂是生物膜的主要成分。磷酸
胆碱一端为极性的头，两个脂肪酸一端
为非极性的尾；其中一个脂肪酸通常含
不饱和双键，因此总有点弯折。
动物机体化学特征
动物机体化学特征以动物机体化学特征为标题，我们来探讨一下动物身体中的化学成分和特征。
一、蛋白质蛋白质是动物体内最重要的化学成分之一，它构成了细胞的主要组成部分，也是动物体内许多重要分子的基本单位。
蛋白质在动物体内具有多种功能，如构建和修复组织、参与代谢反应、传递信号等。
不同种类的动物体内蛋白质的组成和含量也会有所差异，这也是造成不同动物种类形态和生理功能差异的重要原因之一。
二、碳水化合物碳水化合物是动物体内的另一类重要化学成分。
它们是由碳、氢和氧原子组成的有机化合物，包括单糖、双糖和多糖等。
碳水化合物在动物体内主要作为能量的来源，通过代谢过程将其转化为ATP分子，为细胞提供能量。
此外，一些碳水化合物还在细胞表面起到识别和信号传导的作用，如细胞膜上的糖蛋白。
三、脂类脂类是动物体内的一类重要有机化合物，它们由长链脂肪酸和甘油分子组成。
脂类在动物体内具有多种功能，如构建细胞膜、储存能量、维持体温等。
不同种类的动物体内脂类的组成和含量也会有所差异，这也是造成不同动物体形态和生理功能差异的重要原因之一。
四、核酸核酸是动物体内的一类重要有机化合物，包括DNA和RNA两种类型。
它们是遗传信息的载体，参与了细胞的遗传信息传递和蛋白质合成等重要过程。
DNA是动物体内基因的主要组成部分，携带了遗传信息；而RNA则在蛋白质合成过程中起到了重要的中介作用。
通过DNA的复制和RNA的转录和翻译，动物体内的遗传信息得以传递和表达。
五、无机盐无机盐是动物体内的重要化学成分，主要指无机物质中的离子。
这些离子在动物体内起到了多种重要的生理功能，如维持细胞内外的渗透压平衡、调节神经和肌肉的兴奋传导、参与酶的催化反应等。
常见的无机盐包括钠、钾、钙、镁、磷等。
动物机体化学特征主要包括蛋白质、碳水化合物、脂类、核酸和无机盐等成分。
这些化学成分在动物体内发挥着重要的生理功能，维持着动物体内的正常运转。
通过研究和了解动物体内的化学成分和特征，我们可以更好地理解动物的形态和生理机能，为动物的保护和利用提供科学依据。
生命的生物学特点
生命的生物学特点
生命的特点是：
1、由化学元素构成的生命分子是一切生命活动的物质基础。
2、生命表现出严谨的结构性和高度的有序性。
3、生命通过新陈代谢所有生物体与外界不断地进行物质和能量交换。
4、在代谢活动基础上生物体表现有生长特性。
5、所有生物都有生殖、遗传和变异的特性。
6、生物对环境因素表现出高度的适应性。
7、生物表现出不断演变和进化的趋势。
自我调节：
任何生命在其存在的每一瞬间，都在不断地调节自己内部的各种机能的状况，调整自身与外界环境的关系。
高等生物的自我调节是多层次的，其中包括分子的、细胞的、整体的调节。
即使是原核生物也有自我调节，而且它也是通过多种途径实现的。
例如，细菌有能力合成许多自身所需要的分子，而某一分子是否合成，合成的速度如何，则随自身内部状态与环境的不同而不同。
细菌内部所需要的分子，既不过多地产生，也不感到缺乏，是靠自身的调节机制完成的。
某一分子合成途径中的第一个酶的结构基因兼有调节的功能，即第一个酶既有酶的功能，又起着阻遏蛋白质的作用。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
元素周期表中各种元素在生命机体中的丰度
3
表 2-1 生物分子中的共价键与键能
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 458 433 416 413 350 346 338 297 258 220 212
钾,钠,氯,钙,镁
维持细胞渗透压,细胞容积,离子平衡, 维持细胞渗透压,细胞容积,离子平衡,细胞膜电位 神经肌肉正常兴奋性, 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 镁离子是 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, 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
化学价可变( ),在生物氧化过程中作为电子递 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 是许多酶的辅因子.还有Zn 等也有重要生理功能. 体,是许多酶的辅因子.还有 2+,Mn 2+ ,Mo 2+ 和I 等也有重要生理功能.
5
血红蛋白的空间结构
6
核酸, 核酸,蛋白质和多糖是主要的生物大分子
7
2.2 类脂 类脂(如磷脂)是富含碳氢元素的一族生物小分子, 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. 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. 子的聚合体. 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, 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. 大分子的前体. 核苷酸,氨基酸, 如: 核苷酸,氨基酸,葡萄糖 脂肪酸,胆碱, 脂肪酸,胆碱,甘油等
12
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. 以推动原本不能进行的反应.
葡萄糖 + 磷酸 ATP 葡萄糖耗能,ΔG>0, kJ/mol) 葡萄糖-6-磷酸 (耗能,ΔG>0,为 14 kJ/mol) ADP + Pi (放能,ΔG<0,为 -31 kJ/mol) 放能,ΔG<0, kJ/mol)
*指键断裂所需要的能量 **生物分子中很少见 指键断裂所需要的能量 生物分子中很少见 4
键能( 键能(kJ/mol) )
类型 双键 C=O C=N C=C P=O 三键** 三键 C≡C
键能* 键能 (kJ/mol) ) 708 612 608 500 813
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, 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 用于携带和转移脂酰基, 用于携带和转移脂酰基
14
5.水 5.水
水是生命有机体中含量最多的物质,一般占体重的 水是生命有机体中含量最多的物质,一般占体重的60%70% 水有自由水和结合水,前者流动性大,含量可变,后者主 水有自由水和结合水,前者流动性大,含量可变, 要存在在胶体中, 要存在在胶体中,相对稳定 水分子是极性分子,既是氢键的受体,又是氢键的供体. 水分子是极性分子,既是氢键的受体,又是氢键的供体. 水分子的极性和形成氢键的能力使其具有高度反应性 水有高的介电常数( ), ),因此是众多反应物的优良的溶 水有高的介电常数(80),因此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 没有水就没有生命. 没有水就没有生命.
范德瓦尔力( 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, 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
疏水力( 疏水力(hydrophobic interaction) )
非极性分子或基团在水相环境中相互吸引, 非极性分子或基团在水相环境中相互吸引,聚集的作用力
8
3.生命有机体中的化学键 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, 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 范德瓦尔力,疏水力. 键,范德瓦尔力,疏水力. 氢键( 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, 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
葡萄糖 +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
13
ATP ATP是自由能的直接供体,它的作用犹如货币一样在体内 是自由能的直接供体, 是自由能的直接供体 使用和流通,因此人们将它形象地称为" 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, 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. 换是通过电子流动来实现的.
15
水分子结构图
水溶液中的离子
水分子竞争羰基氧与亚氨基氮之间的氢键
16
本章结束
17
�
离子键( 离子键(ionic bonds) )
正,负电荷之间的静电引力
9
范德瓦尔接触距离
4 种非共价作用力的示意图
10
4.生物能量学 4.生物能量学
生物能量学( 生物能量学(bioenergetics):研究生命有机体传递和消耗能量的过 ) 阐明能量的转换和交流的基本规律. 程,阐明能量的转换和交流的基本规律.
体内能量的产生, 体内能量的产生,转移和利用
11
自由能( 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. 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. 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. 自发过程中能用于做功的能量称为自由能 体系可做功的能量(自由能) 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: 表示为 G = H – ST H表示体系的总能量(焓值); 表示不能被利用做功的能量,S为熵值,T 表示体系的总能量(焓值);ST表示不能被利用做功的能量 为熵值, 表示体系的总能量 ); 表示不能被利用做功的能量, 为熵值 为绝对温度,那么体系可做功的能量等于H 表示. 为绝对温度,那么体系可做功的能量等于 – ST,称为自由能,用G表示 ,称为自由能, 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 自由能 是一个状态函数.在等温等压条件下, 是一个状态函数 态时,自由能的改变为: 态时,自由能的改变为: G = H – S 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. 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. 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.
第2章
生命的化学特征
Chemical Properties of Life
1
本章主要内容
组成生命有机体的元素 生物分子 生命有机体中的化学键 生物化学反应的能量来源 水在生命化学过程中的作用
2
1.生命中的元素 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, 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. 的元素都是存在于非生命界的元素.
2.生物分子 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 参与生命有机体活动的许多分子是非常巨大的, 巨大的分子称为生物大分子( 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, 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. 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. 生物大分子是表现生命特征的基本物质.