食品生物化学课件
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品科学提供理论依据和研究手段； • 物理学、信息科学和数学为生物化学与分
子生物学提供研究手段。
生命系统的结构基础——细胞
• 细胞的两大类
原核细胞 真核细胞
原核细胞(prokaryotic cells)是最简单、最小的细 胞，如细菌。
它的外部是一层Байду номын сангаас保护作用的细胞壁(cell walls) 在细胞壁内是一层细胞膜，也称为质膜。细 胞膜内包裹着细胞质以及核也称为核质或拟 核
（三）信息分子的生物合成
• 基因信息传递规律及其调控：DNA复制、RNA转录、 蛋白质翻译等。
• 通常将生物大分子结构、功能及其代谢调控的研究称 为分子生物学。 从分子水平研究遗传学，并运用这些规律去改造自 然，称基因工程。
复杂性
规律性
• 合成过程复杂；
• 遗传密码已经破译；基因
• 调节控制复杂；
四.生物化学的发展史
• 起始阶段：18世纪~20世纪初。研究了脂类、 糖类及氨基酸；发现了核酸；酵母发酵中的 “可溶性催化剂”----酶的概念等
• 快速发展阶段：20世纪初~下叶。必需氨基酸、 维生素的发现；酶的蛋白质本质揭示；多种 激素的发现；主要物质代谢途径的确定等
• 分子生物学的崛起阶段： 20世纪下叶~今。
Waston-Click提出DNA双螺旋模型 1958年 Perutz等解明肌红蛋白的立体结构 1970年 发现了DNA限制性内切酶 1972年 DNA重组技术的建立 1978年 DNA双脱氧测序法的成功
… 1990年 人类基因组计划的实施,2003年完成,进入
后基因组时代
生物化学中的关键技术
• 电泳（1923） 生物大分子的分离、分析 • 超离心（1925）蛋白质、细胞亚器官的
在代谢和解毒上有重要作用
高尔基体
高尔基体的形态有 所不同，不过它 们大多数是一群 由平滑的单层膜 包裹的小泡
• 高尔基体具有聚 集、浓缩和储存 蛋白质的作用
溶酶体
是细胞中由膜包裹的球状小泡，它们大小不 一，内含许多不同的酶，它们能水解消化 细胞中不再需要的蛋白质、多糖和脂。由 于这些酶对细胞的其他部分有损害，所以 它们被隔离在溶酶体中。蛋白质和其他物 质能选择性地进入溶酶体，再水解为组成 它们的氨基酸等小分子化合物，然后又重 新释放回细胞质
1.真核细胞的核 2.线粒体 3.内质网 4.高尔基体 5.溶酶体 6.胞浆 7.细胞膜
细胞核
真核细胞的核中包含了几 乎所有的细胞DNA
在核的内部是核仁(nucleoli)
动物和植物细胞中，细胞 核都被中间有一层狭窄 空间的双层膜所包裹。 两层膜上有许多核膜孔, 通过这些小孔，各种物 质可以在核与细胞质之 间穿过
分离；分子量的确定 • 同位素标记（1934）物质代谢途径、生
物大分子结构测定 • 层析（1944 ） 生物大分子的分离纯化 • X-光衍射、NMR：生物大分子结构测定
五．生物化学同有关学科的关系
• 生物化学与分子生物学是生物学的最深层 次；
• 生物化学与分子生物学是化学的最高层次； • 生物化学与分子生物学为农学、医学和食
表达的基本过程已经清楚；
• 与生命现象的关系复杂。• 生物大分子结构与功能的 关系逐渐明晰；
• 研究方法日新月异。
三.生物化学同生产实践的关系
启蒙阶段
• 食品选择和加工； • 医疗。
发展阶段
• 维生素、抗生素→医疗； • 代谢→食品、医疗； • 分子生物学→ 基因工程、
蛋白质工程。
发展前景
• 生物制品； • 转基因动植物； • 基因芯片； • 基因诊断； • 基因治疗。
真核细胞(eukaryotic cells)真核细胞区别于原核 细胞的最主要特征是它们具有被双层膜所包裹的、有固 定形状的、结构复杂的细胞核。它比原核细胞大得多， 也复杂得多。它存在于所有植物、动物以及真菌之中。
动物、植物和真菌都是真核细胞构成的生物，简称真核生物。
真核细胞与原核细胞的另一区别是它们具有被内部膜所 包裹的细胞器
核的其他部分含有染色质(chromatin)
核内进行DNA复制、RNA转录等生物化学反应
线粒体
嵴(crista) 核糖体（Ribosomes） 基质(matrix)
• 线粒体是三羧酸循环、生物氧化、氧化 磷酸化等生物化学反应的场所
内质网
粗糙内质网 滑面内质网
膜上散布着核蛋白体，蛋白质在结合内质网上 的核蛋白体中合成之后，可通过膜进入液泡的 空间，有些暂时贮存在细胞内，有些则最后输 送到细胞外
二．生物化学的研究范畴
（一）生物体的组成物质
生物分子的结构与功能：探讨 生物体的物质组成以及分子结 构、性质和功能。
复杂性 组成物质多；分子大；空间结构复 杂。 规律性 元素→构件小分子→聚合物（生物 大分子）； 结构与功能相适应。
生物分子
无机小分子（H2O、CO2、Ca2+、Mg2+等） 代谢中间物（丙酮酸、柠檬酸、苹果酸等） 构 件 分 子 （氨基酸、核苷酸、单糖等） 生物大分子 （核酸、蛋白质、聚糖等） 超 分 子 （核糖体、酶复合体、微管等） 细 胞 器 （细胞核、线粒体、高尔基体等）
生物化学重大发展年代表
1897年 Buchner 发现酵母细胞质能使糖发酵 1902年 Fischer 肽键理论 1926年 Sumner结晶得到了脲酶,证明酶就是蛋白质 1935年 Schneider将同位素应用于代谢的研究 1944年 Avery等人证明遗传信息在核酸上 1953年 Sanger的胰岛素氨基酸序列测定
（二）物质和能量代谢
物质代谢及其调节：物质代谢的规律、能量转 化及其调节控制。
复杂性
• 多步化学反应构成代谢途径； • 多条代谢途径相互交织成网； • 物质代谢和能量代谢相互交织； • 调节控制有条不紊。
规律性
• 反应类型不多； • 反应机理符合有机化学理论； • 调节控制与生物学功能相适应。
绪论
一．生物化学定义
生物化学：就是以物理、化学及生物学的现代技术去 研究生物体的物质组成和结构，物质在生物体内发生 的化学变化，以及这些物质的结构和变化与生物的生 理机能之间的关系，进而在分子水平上深入揭示生命 现象本质的一门科学，即生命的化学。 食品生物化学：它是运用生物化学的原理阐述食品物 料中人体所需的主要营养成分的化学组成、结构、性 质和加工过程中的变化及其在人体内的代谢过程，进 而从分子水平认识物质的化学组成、生命活动中所进 行的化学变化及其调控规律等生命现象本质的科学。
子生物学提供研究手段。
生命系统的结构基础——细胞
• 细胞的两大类
原核细胞 真核细胞
原核细胞(prokaryotic cells)是最简单、最小的细 胞，如细菌。
它的外部是一层Байду номын сангаас保护作用的细胞壁(cell walls) 在细胞壁内是一层细胞膜，也称为质膜。细 胞膜内包裹着细胞质以及核也称为核质或拟 核
（三）信息分子的生物合成
• 基因信息传递规律及其调控：DNA复制、RNA转录、 蛋白质翻译等。
• 通常将生物大分子结构、功能及其代谢调控的研究称 为分子生物学。 从分子水平研究遗传学，并运用这些规律去改造自 然，称基因工程。
复杂性
规律性
• 合成过程复杂；
• 遗传密码已经破译；基因
• 调节控制复杂；
四.生物化学的发展史
• 起始阶段：18世纪~20世纪初。研究了脂类、 糖类及氨基酸；发现了核酸；酵母发酵中的 “可溶性催化剂”----酶的概念等
• 快速发展阶段：20世纪初~下叶。必需氨基酸、 维生素的发现；酶的蛋白质本质揭示；多种 激素的发现；主要物质代谢途径的确定等
• 分子生物学的崛起阶段： 20世纪下叶~今。
Waston-Click提出DNA双螺旋模型 1958年 Perutz等解明肌红蛋白的立体结构 1970年 发现了DNA限制性内切酶 1972年 DNA重组技术的建立 1978年 DNA双脱氧测序法的成功
… 1990年 人类基因组计划的实施,2003年完成,进入
后基因组时代
生物化学中的关键技术
• 电泳（1923） 生物大分子的分离、分析 • 超离心（1925）蛋白质、细胞亚器官的
在代谢和解毒上有重要作用
高尔基体
高尔基体的形态有 所不同，不过它 们大多数是一群 由平滑的单层膜 包裹的小泡
• 高尔基体具有聚 集、浓缩和储存 蛋白质的作用
溶酶体
是细胞中由膜包裹的球状小泡，它们大小不 一，内含许多不同的酶，它们能水解消化 细胞中不再需要的蛋白质、多糖和脂。由 于这些酶对细胞的其他部分有损害，所以 它们被隔离在溶酶体中。蛋白质和其他物 质能选择性地进入溶酶体，再水解为组成 它们的氨基酸等小分子化合物，然后又重 新释放回细胞质
1.真核细胞的核 2.线粒体 3.内质网 4.高尔基体 5.溶酶体 6.胞浆 7.细胞膜
细胞核
真核细胞的核中包含了几 乎所有的细胞DNA
在核的内部是核仁(nucleoli)
动物和植物细胞中，细胞 核都被中间有一层狭窄 空间的双层膜所包裹。 两层膜上有许多核膜孔, 通过这些小孔，各种物 质可以在核与细胞质之 间穿过
分离；分子量的确定 • 同位素标记（1934）物质代谢途径、生
物大分子结构测定 • 层析（1944 ） 生物大分子的分离纯化 • X-光衍射、NMR：生物大分子结构测定
五．生物化学同有关学科的关系
• 生物化学与分子生物学是生物学的最深层 次；
• 生物化学与分子生物学是化学的最高层次； • 生物化学与分子生物学为农学、医学和食
表达的基本过程已经清楚；
• 与生命现象的关系复杂。• 生物大分子结构与功能的 关系逐渐明晰；
• 研究方法日新月异。
三.生物化学同生产实践的关系
启蒙阶段
• 食品选择和加工； • 医疗。
发展阶段
• 维生素、抗生素→医疗； • 代谢→食品、医疗； • 分子生物学→ 基因工程、
蛋白质工程。
发展前景
• 生物制品； • 转基因动植物； • 基因芯片； • 基因诊断； • 基因治疗。
真核细胞(eukaryotic cells)真核细胞区别于原核 细胞的最主要特征是它们具有被双层膜所包裹的、有固 定形状的、结构复杂的细胞核。它比原核细胞大得多， 也复杂得多。它存在于所有植物、动物以及真菌之中。
动物、植物和真菌都是真核细胞构成的生物，简称真核生物。
真核细胞与原核细胞的另一区别是它们具有被内部膜所 包裹的细胞器
核的其他部分含有染色质(chromatin)
核内进行DNA复制、RNA转录等生物化学反应
线粒体
嵴(crista) 核糖体（Ribosomes） 基质(matrix)
• 线粒体是三羧酸循环、生物氧化、氧化 磷酸化等生物化学反应的场所
内质网
粗糙内质网 滑面内质网
膜上散布着核蛋白体，蛋白质在结合内质网上 的核蛋白体中合成之后，可通过膜进入液泡的 空间，有些暂时贮存在细胞内，有些则最后输 送到细胞外
二．生物化学的研究范畴
（一）生物体的组成物质
生物分子的结构与功能：探讨 生物体的物质组成以及分子结 构、性质和功能。
复杂性 组成物质多；分子大；空间结构复 杂。 规律性 元素→构件小分子→聚合物（生物 大分子）； 结构与功能相适应。
生物分子
无机小分子（H2O、CO2、Ca2+、Mg2+等） 代谢中间物（丙酮酸、柠檬酸、苹果酸等） 构 件 分 子 （氨基酸、核苷酸、单糖等） 生物大分子 （核酸、蛋白质、聚糖等） 超 分 子 （核糖体、酶复合体、微管等） 细 胞 器 （细胞核、线粒体、高尔基体等）
生物化学重大发展年代表
1897年 Buchner 发现酵母细胞质能使糖发酵 1902年 Fischer 肽键理论 1926年 Sumner结晶得到了脲酶,证明酶就是蛋白质 1935年 Schneider将同位素应用于代谢的研究 1944年 Avery等人证明遗传信息在核酸上 1953年 Sanger的胰岛素氨基酸序列测定
（二）物质和能量代谢
物质代谢及其调节：物质代谢的规律、能量转 化及其调节控制。
复杂性
• 多步化学反应构成代谢途径； • 多条代谢途径相互交织成网； • 物质代谢和能量代谢相互交织； • 调节控制有条不紊。
规律性
• 反应类型不多； • 反应机理符合有机化学理论； • 调节控制与生物学功能相适应。
绪论
一．生物化学定义
生物化学：就是以物理、化学及生物学的现代技术去 研究生物体的物质组成和结构，物质在生物体内发生 的化学变化，以及这些物质的结构和变化与生物的生 理机能之间的关系，进而在分子水平上深入揭示生命 现象本质的一门科学，即生命的化学。 食品生物化学：它是运用生物化学的原理阐述食品物 料中人体所需的主要营养成分的化学组成、结构、性 质和加工过程中的变化及其在人体内的代谢过程，进 而从分子水平认识物质的化学组成、生命活动中所进 行的化学变化及其调控规律等生命现象本质的科学。