生物化学绪论课件
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生物化学绪论ppt课件目录•生物化学概述•生物大分子结构与功能•生物小分子代谢及调控机制•基因表达调控与疾病关系•细胞信号传导途径和受体介导作用•现代生物化学技术应用及发展前景PART01生物化学概述生物化学定义与特点生物化学定义研究生物体内化学过程及其分子机制的学科。
生物化学特点从分子水平揭示生命现象，涉及生物大分子的结构与功能、生物小分子代谢、基因表达调控等。
生物化学研究历史与现状研究历史从19世纪末开始，随着化学和生物学的发展，生物化学逐渐形成并发展壮大。
研究现状生物化学已成为生命科学领域的重要分支，涉及基因组学、蛋白质组学、代谢组学等多个研究方向。
生物化学方法可用于检测生物标志物，辅助疾病诊断。
疾病诊断药物研发疾病预防与治疗通过研究生物大分子与小分子相互作用，指导药物设计和优化。
揭示疾病发生的生物化学机制，为疾病预防和治疗提供新思路。
030201生物化学在医学领域重要性PART02生物大分子结构与功能氨基酸蛋白质的基本组成单位氨基酸序列蛋白质的一级结构二级、三级和四级结构蛋白质的高级结构催化、运输、免疫、调节等蛋白质的功能蛋白质结构与功能核酸的基本组成单位DNA的双螺旋结构RNA的种类与功能核酸的功能核苷酸mRNA、tRNA、rRNA等碱基配对、反向平行等遗传信息的储存、传递和表达01020304单糖的结构与性质双糖的结构与性质多糖的结构与性质糖类的功能葡萄糖、果糖等蔗糖、麦芽糖等淀粉、纤维素等提供能量、细胞识别、生物合成等PART03生物小分子代谢及调控机制糖代谢及调控机制糖的生理功能糖是生物体内主要的能源物质，通过糖酵解和三羧酸循环等过程提供能量。
此外，糖还参与细胞识别、信号传导等生物过程。
糖代谢途径生物体内的糖代谢主要包括糖异生、糖酵解、糖有氧氧化等过程。
其中，糖异生是非糖物质转变为葡萄糖的过程；糖酵解是葡萄糖在无氧条件下分解为乳酸的过程；糖有氧氧化是葡萄糖在有氧条件下彻底氧化为二氧化碳和水的过程。
生物化学绪论 ppt课件
生物化学绪论
生物化学
一、生物化学的定义 生物化学(biochemistry) 是研究生物体内的化 学分子和化学反应的基础生命科学,从分子水平探讨 生命现象的本质，即生命的化学。 二、生物化学与分子生物学发展简史
二、生物化学与分子生物学发展简史
叙述生物化学阶段：18世纪中叶—19世纪末
动态生物化学阶段：20世纪初开始
1994年 生理学或医学奖 lfred G．Gilman（美国）Martin ROdbell（美国），发现 G蛋白及其在细 胞内信号转导中的作用 1993年 生理学或医学奖 Richard J．ROberts（美国）PhilliP A．SharP（美国），发现断裂基因化 学奖 Kary n．Mullis（美国），发明 PCR方法 Michael Smith（加拿大），建立 DNA合成用于定点诱变研究 1992年 生理学或医学奖 Edmond H．Fischer（美国）Edwin G．Krebs（美国），发现可逆蛋白质 磷酸化是一种生物调节机制 1989年 生理学或医学奖 Harold E．Varmus（美国）J．Michael Bishop（美国），发现反转录病毒 癌基因的细胞起源 化学奖 Sidney Altman（美国）Thorn R．Cech（美国），发现 RNA的催化性质 1988年 生理学或医学奖 James W．Black（英国）ertrude B．Elion（美国）Gong H．Hitchings（ 美国），发现“代谢”有关药物处理的重要原则
1964年 生理学或医学奖 Konard Bloch（美国）Feoder Lgnen（德国），发现胆固醇和脂肪酸代 谢的机制和调节 化学奖 Derothy Crowfoot Hodgkin（英国），用 X射线技术测定重要生化物质 的结构 1962年 生理学或医学奖 Francis H．C． Crick（英国）James D．Watson（美国）Maurice H． F． Wilkins（英国），发现核酸的分子结构（DNA双螺旋）及其对于活 性物质中信息转移的重要性 化学奖 Max F．Perutz（英国）JOhn C．Kendrew（英国），关于球状蛋白质 （血红蛋白、肌红蛋白）结构的研究 1959年 生理学或医学奖 Severo Ochoa（美国）Arthur KOrnbefg（美国），发现 RNA和 DNA生 物合成机制
生物化学
一、生物化学的定义 生物化学(biochemistry) 是研究生物体内的化 学分子和化学反应的基础生命科学,从分子水平探讨 生命现象的本质，即生命的化学。 二、生物化学与分子生物学发展简史
二、生物化学与分子生物学发展简史
叙述生物化学阶段：18世纪中叶—19世纪末
动态生物化学阶段：20世纪初开始
1994年 生理学或医学奖 lfred G．Gilman（美国）Martin ROdbell（美国），发现 G蛋白及其在细 胞内信号转导中的作用 1993年 生理学或医学奖 Richard J．ROberts（美国）PhilliP A．SharP（美国），发现断裂基因化 学奖 Kary n．Mullis（美国），发明 PCR方法 Michael Smith（加拿大），建立 DNA合成用于定点诱变研究 1992年 生理学或医学奖 Edmond H．Fischer（美国）Edwin G．Krebs（美国），发现可逆蛋白质 磷酸化是一种生物调节机制 1989年 生理学或医学奖 Harold E．Varmus（美国）J．Michael Bishop（美国），发现反转录病毒 癌基因的细胞起源 化学奖 Sidney Altman（美国）Thorn R．Cech（美国），发现 RNA的催化性质 1988年 生理学或医学奖 James W．Black（英国）ertrude B．Elion（美国）Gong H．Hitchings（ 美国），发现“代谢”有关药物处理的重要原则
1964年 生理学或医学奖 Konard Bloch（美国）Feoder Lgnen（德国），发现胆固醇和脂肪酸代 谢的机制和调节 化学奖 Derothy Crowfoot Hodgkin（英国），用 X射线技术测定重要生化物质 的结构 1962年 生理学或医学奖 Francis H．C． Crick（英国）James D．Watson（美国）Maurice H． F． Wilkins（英国），发现核酸的分子结构（DNA双螺旋）及其对于活 性物质中信息转移的重要性 化学奖 Max F．Perutz（英国）JOhn C．Kendrew（英国），关于球状蛋白质 （血红蛋白、肌红蛋白）结构的研究 1959年 生理学或医学奖 Severo Ochoa（美国）Arthur KOrnbefg（美国），发现 RNA和 DNA生 物合成机制
(推荐)《生物化学绪论》PPT课件
2) Most biomolecules contain more than one functional group.
3) Different families of organic compounds result when hydrogen atoms on organic molecules are replaced by different functional groups.
化学键
共价键
非共价键 氢键 离子键 静电作用力 范氏引力 疏水作用力
Formation of a covalent bond between two Hydronds in methane
Formation of a crystal of sodium chloride. Each positively charged sodium ion is surrounded by six negatively charged chloride ions; likewise each negatively charged chloride ion is surrounded by six positively charged sodium ions. The overall effect is electrical neutrality.
Ionic bond
Table Salt Crystal
Formation of a hydrogen bond between the hydrogen side of one water molecule and the oxygen side of another water molecule.
Lipids are composed of three fatty acids (usually) covalently bonded to a 3-carbon glycerol. ❖ Functions: Long-term energy storage; Structural components; Hormones; insulators and cushions.
3) Different families of organic compounds result when hydrogen atoms on organic molecules are replaced by different functional groups.
化学键
共价键
非共价键 氢键 离子键 静电作用力 范氏引力 疏水作用力
Formation of a covalent bond between two Hydronds in methane
Formation of a crystal of sodium chloride. Each positively charged sodium ion is surrounded by six negatively charged chloride ions; likewise each negatively charged chloride ion is surrounded by six positively charged sodium ions. The overall effect is electrical neutrality.
Ionic bond
Table Salt Crystal
Formation of a hydrogen bond between the hydrogen side of one water molecule and the oxygen side of another water molecule.
Lipids are composed of three fatty acids (usually) covalently bonded to a 3-carbon glycerol. ❖ Functions: Long-term energy storage; Structural components; Hormones; insulators and cushions.
生物化学--绪论 ppt课件
2008年化学诺贝尔奖得主
马里奥· 卡佩基
马丁· 埃文斯
3 名科学家获诺贝尔生理学或医学奖。
成果:发现了端粒和端粒酶保护染色体的机理 。
人类端粒DNA结 构
2010年?
24
2010年诺贝尔医学或生理学奖
1998年7月20日，罗伯特·爱德华兹与两名试管婴儿索菲和 杰克·埃梅瑞在伦敦庆祝他们的两岁生日。
阿弗拉姆-赫尔什科 （以色列）
伊尔温-罗斯 （美国）
2004~化学奖 获奖原因：发现了蛋白质降解过程的机理 。
19
J. Robin Warren 和 Barry J. Marshall
（澳大利亚）
2005年诺贝尔生理学或医学奖
——幽门螺杆菌的发现
20
安德鲁•菲尔 （美国）
克雷格•梅洛 （美国）
2006年度诺贝尔生理学或医学奖 他们发现了RNA干扰现象
21
马里奥-卡佩奇 马丁-埃文斯 奥 利弗-史密斯 2007年,三位科学家“在涉及胚胎干细胞和哺乳动物DNA重 组方面有着一系列突破性发现”，为“基因靶向”技术的发 展奠定了基础。
22
2008年，诺贝尔医学奖公布 德法科学家“平分”奖金。 成果:楚尔豪森发现人乳头瘤病毒引发子宫颈癌，将获得 总共140万奖金中的一半。而两名法国人西诺斯和蒙塔尼 耶因发现人类免疫缺陷病毒（HIV）将分享剩下的70万美 元。
26
“人类基因组测序和作图”计划
1985年，美国科学家率先提出“人类基因组
测序和作图”计划（简称 HGP ）。国际合作始于 1990年。 该计划的核心就是测定人类基因组的全部 DNA 序列，从整体上破译人类遗传信息，以使人
生物化学1.绪论PPT课件
1.3 研究新陈代谢规律及其调控是开发微生物发酵工业 的基础
氨基酸、酶（含遗传工程酶）、抗生素、植物生长激 素、维生素C等也可通过微生物发酵手段进行生产。发酵 产物的提炼和分离及下游加工技术也必须依赖于生物化学 理论和技术。此外，研究微生物新陈代谢过程及其调节控 制对于选育高产优质的菌株﹑筛选最佳发酵理化因子及提 高发酵效率具有指导意义。
蛋白质
该法则是生物体传递并表达遗传信息的基础。
生物体内的代谢网络非常复杂，而生物体的各种反 应却能有条不紊的进行，这是受到精密的调节机制调控 的，其中包括细胞或酶水平的调节以及激素和神经系统 的调节。
2）和 3）这部分内容反映生物体内物质能量转化的动态 过程，被称为动态生化。
2. 生物化学与药学科学
生物化学是一门重要的医药学基础课程，也 是现在发展最快的学科之一，它从分子水平阐明 生命现象本质，是学习、认识疾病，认识药物治 病原理不可缺少的基础。同时，生物化学基础研 究及其技术的发展与现代药学科学的发展具有越 来越来密切的联系，呈现了巨大的应用潜力。
生化往往是阐明机理，选择合理工艺途径， 提高产品质量，探索新工艺，研制新产品的理论 基础。
1.2 生物化学理论和方法促进生物药物研究与开发
生化药物是一类采用生化方法化学合成从生物体分离、纯 化所得并用于预防、治疗和诊断疾病的生化基本物质。这些 药物的特点是来自生物体，基本生化成份即氨基酸、肽、蛋 白质、酶与辅酶、多糖（粘多糖类）脂质、核酸及其降解产 物。这些物质成分均具有生物活性或生理功能，毒副作用极 小，药效高而被服用者接受。生化药物在制药行业和医药上 占有重要地位。如氨基酸、核苷酸（所谓基因营养物）、 SOD、 紫杉醇等已经应用于临床治疗。
生物化学(Biochemistry)
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01绪论 ppt课件.ppt
……
• 1953年，J. D. Watson和F. H. Crick提出了DNA双螺旋三 维结构模型，为阐明遗传信 息贮存、传递、表达，揭开 生命的奥秘奠定了基础。
• 1958年，Crick提出中心 法则。
• 1965年，中国成功地人工合成了牛胰岛素。这是 世界上第一个人工合成的蛋白质。
…… • 1985年，Mullis等发明了聚合酶链式反应
2.3 生化领域重大事件
• 1897年，Buchner发现了酵母细胞质能使糖分子发 酵。
• 1902年Fischer提出了肽键理论。
…... • 1937年，H. A本过程和理论，并 且解释了机体内所需能量的产生过程和糖、脂肪、 蛋白质的相互联系及相互转变机理。
（PCR）的特定核酸序列扩增技术。 • 1995年，Cuenoud等发明了具有酶活性的
DNA分子，并命名为脱氧核酶。 • 1997年，克隆羊的成功。 • 2003年4月14日，人类基因组测序完成。
3、生命的物质基础及新陈代谢
3.1 生命的物质基础(高度一致性)
• 生物体由有机和无机物质组成，他们都是不可或缺的 成分。
5 如何学习生物化学？
✓掌握基本概念，抓住重点； ✓重点掌握化学本质、结构特点与功能； ✓分析、比较、归纳 ； ✓学以致用，理论联系实际，重视实验课程； ✓课堂学习和课外阅读相结合； ✓结合每章习题，及时复习巩固所学知识。
6 教材及参考书
1、生物化学的定义（P1）
生物化学——以物理、化学及生物学的现代 技术研究生物体物质的组成和结构，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。
1-生物化学绪论PPT课件
❖ 1940年 德国科学家Embden、Meyerhof和Parnas
糖酵解代谢途径；
❖ 脂肪酸的β-氧化等等
-
9
3.从1953年 ～ 至今---分子生物学阶段
❖ 物质代谢研究进一步 发展，焦点是蛋白质 与核酸。
❖ 标 志 ： 1953 年 ， Watson 和 Crick 提 出 DNA 的 双 螺 旋 结 构 模 型。
1960 S. B. Weiss、A. Stevens和J. A. Hurwitz三 个研究组分别发现RNA聚合酶。
1961 Francis Jacob和Jacques Monod提出操纵 子理论。 Synney Brenner和Crick证明遗传密码由3个连 续碱基组成。 Marshall Nirencerg等- 揭示UUU、CCC密码。 21
1939 Cyrus H. Fiske、Yellapragada Subbarow和Karl Lohman分别发现ATP。
1941 Fritz Lipmann提出ATP循环学说。
George Beadle和Edward Tatum提出 “一个基因一个酶”的假说。
1944 Oswald T. Avery、Colin M. Macleod、 Maclyn McCarty完成细菌转化实验。
-
5
3. 遗传信息的贮存、传递与表达
涉及复制、转录、 翻译及基因表达调 控等的各个过程， 与遗传、变异、生 长、分化等关系密 切。
-
6
三、生物化学发展简史
1. 19世纪末以前---生物化学的初级阶段
❖ 主要研究生物体的化学组成,如糖类、脂类、蛋 白质和核酸等，它们的组成、结构、性质、功 能等
❖ 重要贡献有：系统研究了糖、脂和氨基酸的性 质，并发现了重要的遗传物质—— 核酸。
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• 疏水性氨基 酸
脂肪族氨基酸 芳香族氨基酸
• 极性氨基酸
中性氨基酸 酸性氨基酸 碱性氨基酸
目录
二、20种氨基酸的侧链结构及极性 迥然不同
(一)侧链含烃链的氨基酸属于非极性脂肪族 氨基酸 • 此类氨基酸有丙氨酸、缬氨酸、亮氨 酸、异亮氨酸、甲硫氨酸和脯氨酸。 • 此类氨基酸在水溶液中溶解度小。
目录
1953年，Frederick Sanger完成胰岛素一级序列测定。 1962年，John Kendrew和Max Perutz确定了血红蛋
白的四级结构。 20世纪90年代以后，后基因组计划。
目录
什么是蛋白质?
蛋 白 质 （ protein ） 是 由 许 多 氨 基 酸 （amino acids）通过肽键（peptide bond） 相连形成的大分子含氮化合物。
目录
课程学习安排
• 本学期：生物化学（一）
• 内容：大分子结构与功能
•
三大代谢
•
肝胆生化
下学年第一学期：生物化学（二）
内容：遗传信息的流动、生物信息的传导
双语教学*
课程进度表 网址：
目录
参考书
• Harper’s Biochemistry 26th ed. Murray et al,2003
• Lehninger Principles of Biochemistry,4th ed.Dalid et al,2005
CH2 CH2
CH2
CHCOONH2+
目录
半胱氨酸
-OOC-CH-CH2-SH + HS-CH2-CH-COO-
+NH3
-HH
+NH3
-OOC-CH-CH2-S S-CH2-CH-COO-
+NH3
+NH3
二硫键
胱氨酸
目录
修饰性氨基酸 • 羟赖氨酸HO-Lys • 羟脯氨酸HO-Pro • 苏氨酸、丝氨酸、酪氨酸磷酸化 • 丝氨酸糖基化 • 天冬酰胺糖基化
目录
1. 叙述生化：组成与结构
• 生物体组成分（%） ： • 水 蛋白质 脂类
无机盐
糖类 核酸
• 55-67 15-18 10-15 3-4 1-2 微量
• 三大营养素： • 蛋白质 脂类 糖类
目录
2. 动态生化： 代谢与调控
• 代谢：生物体与环境的物质交换
•
体现生命
•
维持生命
• 调控：为适应环境的变化而改变代谢的机制
• 三多: 每年发表论文
•
诺贝尔奖获得者
•
生化科学家
• 生物学的普通语言──世界语言
• 基础医学的关键学科
目录
三、 生物化学的学习方法
三难： 体内参与反应的物质多，记忆难 代谢反应途径多，功能各异，入门难 大分子的结构与功能之间的关系复杂，理解难
• 1.代谢通路与酶相联系 • 2.前后内容对照学 • 3.整体内容贯穿起来再复习
• 此类氨基酸有天冬氨酸、谷氨酸，其侧链都含有羧基， 均可解离而带负电荷。 氨基酸分类（四）
目录
(五)侧链含正性解离基团的氨基酸属于碱性 氨基酸
• 此类氨基酸有赖氨酸、精氨酸和组氨酸，其侧链分别 含有氨基、胍基和咪唑基，均可发生质子化，使之带 正电荷。 氨基酸分类（五）
目录
几种特殊氨基酸
• 脯氨酸 （亚氨基酸）
糖，蛋白质，脂肪：氧化产生ATP
核酸，胆固醇，磷脂，维生素：参与机体结构 和功能
目录
3. 功能生化： 结构与功能
• 细胞水平和分子水平 • 各异的生命决定于各异的结构 • 不同的功能具有不同的结构
分子生物学 蛋白质的结构与功能 核酸的结构与功能
目录
二、 生物化学的重要性
• 重要性在于生物化学的应用性
目录
蛋白质的生物学重要性
1. 蛋白质是生物 体重要组成成分
分布广：所有器官、组织都含有蛋白质；细 胞的各个部分都含有蛋白质。
含量高：蛋白质是细胞内最丰富的有机分子， 占人体干重的45％，某些组织含量 更高，例如脾、肺及横纹肌等高达 80％。
目录
2. 蛋白质具有重要的生物学功能
1）作为生物催化剂（酶） 2）代谢调节作用 3）免疫保护作用 4）物质的转运和存储 5）运动与支持作用 6）参与细胞间信息传递
目录
绪论
• Biochemistry: Neuberg ,1903 • Chemistry of life
运用化学和物理学及生物学原理和技术，主要是 化学原理来研究生命现象的学科。 生物化学研究的最终目的是在分子水平揭示生命 活动的本质，以及致病机制和治疗原理。
目录
一 、生物化学的内容
• 1.叙述生化： 组成与结构 • 2.动态生化： 代谢与调控 • 3.功能生化： 结构与功能
• Biochemistry，3rd ed.Donald Voet et al, 2003 • 王镜岩主编：《生物化学》3版，2002，高
等教育出版社
目录
第四章
氨基酸、多肽与蛋白质
Amino Acids，Peptides and Proteins
目 录目 录
1833年，Payen和Persoz分离出淀粉酶。 1864年，Hoppe-Seyler从血液分离出血红蛋白，
氨基酸分类（一）
目录
• 中性氨基酸有甘氨酸、丝氨酸、半胱氨 酸、苏氨酸、天冬酰胺和谷氨酰胺。
氨 基 酸 分 类 （ 二 ）
目录
(三)侧链含芳香基团的氨基酸是芳香族氨基酸
• 此类氨基酸有苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸，其侧链分 别有苯基、酚基和吲哚基。 氨基酸分类（三）
目录
(四)侧链含负性解离基团的氨基酸是酸性氨基酸
3. 氧化供能
目录
第一节 氨基酸
Amino Acids
目 录目 录
一、组成人体的20种氨基酸均属于 L-α-氨基酸
存在自然界中的氨基酸有300余种， 但组成人体蛋白质的氨基酸仅有20种， 且均属 L-氨基酸（甘氨酸除外）。
目录
COO-
HR
C +NH3
H
L--氨基酸的通式
（R为侧链）
目录
氨基酸分类
并将其制成结晶。 19世纪末，Fischer证明蛋白质是由氨基酸组成的，
并用氨基酸合成了多种短肽 。 1938年，德国化学家Gerardus J. Mulder引用
“Protein” 一词来描述蛋白质。
目录
1951年, Pauling采用X（射）线晶体衍射发现了蛋 白质的二级结构——α-螺旋(α-helix)。
目录
三、20种氨基酸具有共同或特异的 理 Nhomakorabea性质（一）氨基酸具有两性解离性质
氨基酸是两性电解质，其解离程度取决于 所处溶液的酸碱度。
目录
R CH COOH NH2
R CH COOH +OH-