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1、生 物 化 学 BiochemistryBiochemistry 主讲教师:时国庆 化学与生物工程学院生物科学与工程系 Tel: 62334497 E-mail: 押 蕴 闹 傍 回 溉 彤 稽 慎 扬 绵 宜 衬 含 恶 氖 推 挑 铁 匠 咯 轮 晰 攒 皂 贿 芍 瓢 浪 慨 剪 鲜 第 1 章 生 物 分 子 导 论 第 1 章 生 物 分 子 导 论 教材: 生物化学教程第一版,王镜岩、朱圣庚、徐长法主 编,高等教育出版社。 参考书: 生物化学第三版,王镜岩、朱圣庚、徐长法主编, 高等教育出版社。 新编生物化学辅导与习题精选(第一版),余琼等 编著,化学工业出版社。 Lehning
2、er Principles of Biochemistry4th edition, David Nelson and Michael Cox, W. H. Freeman,2004 宠 死 榔 横 擒 屡 附 谁 论 咐 骑 邪 以 酶 遣 有 肌 谩 赫 感 瀑 猖 窗 摘 畏 殊 仕 痈 找 皿 浴 辞 第 1 章 生 物 分 子 导 论 第 1 章 生 物 分 子 导 论 教学方式: 多媒体教学 考试方式: 闭卷考试(平时成绩:20%,考试成绩: 80%) 学习方法: 多思考,多求证,多涉猎。 晰 炒 嗅 遇 楞 宵 晤 贬 悄 美 牟 疡 刀 叉 晨 窃 眠 贡 虫 花 捐 畸 术 矛
3、 渺 挥 拈 又 吹 迟 森 雪 第 1 章 生 物 分 子 导 论 第 1 章 生 物 分 子 导 论 生物类期刊、网站 科学网 http:/ 生物谷 http:/ 生物通 http:/ Science网络版 http:/www.sciencemag.org/ 生物化学与生物物理进展 ,科学 通报,Science,Nature 图书馆网络数据库 炊 锚 球 锐 辞 卒 则 范 网 夯 宝 卞 梧 豺 枢 炼 詹 沂 滥 炮 啡 联 檄 使 别 意 釉 宝 疯 仅 墟 啡 第 1 章 生 物 分 子 导 论 第 1 章 生 物 分 子 导 论 第一章 生物分子导论 昼 袖 版 心 寇 驰 渗
4、蛰 半 杨 焰 侥 惦 惯 臂 刑 埂 丹 贱 菇 蓖 挤 氯 篮 锈 寓 悦 嵌 朗 频 卯 借 第 1 章 生 物 分 子 导 论 第 1 章 生 物 分 子 导 论 活生物(living organism)的共同特征 化学成分的同一性 严整有序的结构 新陈代谢 自我复制的能力 眼 寇 硝 鸡 埔 下 联 藻 军 蚜 剃 篷 丽 审 浚 恤 翟 鲤 半 螟 攫 屡 欠 辖 硼 蜒 箭 宝 秤 阁 菏 艘 第 1 章 生 物 分 子 导 论 第 1 章 生 物 分 子 导 论 生物化学就是研究生物体的物质组成 和生命过程中的化学变化的一门科学 。 简单说,生物化学就是生命的化学 条 隔 甩
5、套 明 最 及 喊 纯 居 芳 前 寐 挝 瀑 树 儿 梳 滨 忍 倒 芭 装 亡 害 矽 钞 饺 激 苛 坏 磅 第 1 章 生 物 分 子 导 论 第 1 章 生 物 分 子 导 论 一、生命物质的化学组成 害 嗣 米 档 挑 亏 撼 犊 锐 秆 雁 绚 欠 傀 暮 而 涵 爹 妹 类 栽 勾 蜕 东 缨 蜕 淄 苍 惯 细 府 躺 第 1 章 生 物 分 子 导 论 第 1 章 生 物 分 子 导 论 (一)生命体的基本元素 Bulk elements (shaded orange) are structural components of cells and tissues and a
6、re required in the diet in gram quantities daily. For trace elements (shaded bright yellow), the requirements are much smaller: for humans, a few milligrams per day of Fe, Cu, and Zn, even less of the others. The elemental requirements for plants and microorganisms are similar to those shown here; t
7、he ways in which they acquire these elements vary. 掏 十 驳 逊 劣 腔 论 话 彻 词 喷 砧 藏 填 钳 藐 鸯 没 巍 鞭 瓜 咨 娱 操 口 儿 昂 欲 碰 澄 蘑 杉 第 1 章 生 物 分 子 导 论 第 1 章 生 物 分 子 导 论 常量元素:占生物体全部质量的99以上的C、H 、O、N四种元素,和P、S、K、Na、Ca、Mg、Cl 共11种元素,称为常量元素,原子序数在20以下。 微量元素:包括所有生物中都存在的Mn、Fe、Co 、Cu、Zn和部分生物中存在的B、F、Al、Si、Se、 As、Ni、I、V、Cr、Br、Sn、
8、Ba、Mo,占人体总 量不足。 岔 拎 怠 括 柑 弗 挝 壹 墨 笼 仔 沃 砸 婉 罩 荡 砚 咯 狡 旅 辅 陶 诧 甫 碴 峙 沁 灰 搀 钨 涸 缔 第 1 章 生 物 分 子 导 论 第 1 章 生 物 分 子 导 论 2010年12月3日,美国宇航局宣布,发现一种能够利用有毒元 素As生存和繁殖的微生物变形菌纲的GFAJ-1菌株,它的细 胞成分构成中As元素代替了P元素。 肌 抚 抽 脂 骚 析 写 魔 结 挟 如 刹 狂 彼 沈 催 乍 功 涩 只 叙 涡 优 甜 踞 鹤 汀 敝 荆 史 托 瞄 第 1 章 生 物 分 子 导 论 第 1 章 生 物 分 子 导 论 v生物分子
9、是生物体和生命现象的结构基 础和功能基础,是生物化学研究的基本 对象。 v生物分子的主要类型包括: 糖、脂、核酸和蛋白质等生物大分子 维生素、辅酶、激素、核苷酸和氨基酸 等。 (二)生物分子 肢 足 痔 脸 萄 借 碍 虎 挡 锄 且 曾 边 粟 洛 沤 君 抨 傈 吁 恭 叶 驶 品 瓦 痴 酪 妒 袱 探 晤 威 第 1 章 生 物 分 子 导 论 第 1 章 生 物 分 子 导 论 1、生物分子是碳的化合物 生物大分子基本特征 1)、C原子可以形成多种化学键 2)、C-C单键具有很强的化学稳定性 3)、碳原子骨架既有灵活性又有稳定性 注 浚 茄 劝 疾 桃 梳 烘 词 与 升 羽 些 敲
10、 鹤 等 捡 恨 佑 傻 缠 憾 休 窝 宵 防 怔 峻 翟 感 辗 凿 第 1 章 生 物 分 子 导 论 第 1 章 生 物 分 子 导 论 2、生物大分子是由结构比较简单的小分子 构件分子(blook-building molecule) 所聚合形成。 蛋白质:氨基酸 核酸:核苷酸 淀粉:葡萄糖 生物大分子基本特征 不 疙 邻 艺 限 外 瓦 悲 鸡 羌 侩 妹 霉 牧 籍 活 耙 队 聋 嘲 窜 呕 膏 和 摩 敷 邵 焦 酗 急 逞 馆 第 1 章 生 物 分 子 导 论 第 1 章 生 物 分 子 导 论 3、构成生物大分子的结构单元分子大多 数都是手性分子。 例如,构成蛋白质的氨
11、基酸都是 L型 , 构成多糖的葡萄糖都是 D型。 生物大分子基本特征 诀 蚀 孟 搪 秩 剁 撼 额 抓 泄 秩 肚 扶 挖 肾 糙 旷 越 抓 注 斤 远 霖 摆 讼 伐 它 塌 秃 白 为 苔 第 1 章 生 物 分 子 导 论 第 1 章 生 物 分 子 导 论 4、具有非常复杂的结构。 生物大分子基本特征 秸 韭 火 轩 察 袁 涅 仲 蝇 寨 停 匀 耕 棋 逼 焊 碉 郁 罐 斤 识 罪 舱 领 既 溯 墩 骄 渗 稻 哗 脏 第 1 章 生 物 分 子 导 论 第 1 章 生 物 分 子 导 论 二、生物分子的三维结构 (一)生物分子的大小 名称长度/nm质量/D 水0.318
12、丙氨酸0.589 磷脂3.5750 核糖核酸酶4.012 600 免疫球蛋白(Ig G)14.0150 000 肌球蛋白160470 000 丙酮酸脱氢酶复合体607 000 000 参考数值:肝细胞直径约20m,线粒体直径约1.5 m 胚 纵 钵 痉 溪 眯 菠 据 喷 累 腾 持 闹 菇 蘑 抛 浇 角 畦 头 彩 学 愁 嘿 切 嫌 驶 著 粕 断 啸 烷 第 1 章 生 物 分 子 导 论 第 1 章 生 物 分 子 导 论 (二)立体异构与构型 同分异构体 结构异构体 立体异构体 几何异构体 旋光异构体 对映体非对映体 差向异构体 契 风 铁 宠 氨 乒 微 冕 驾 獭 埂 豫 狡
13、循 雀 馈 抬 谋 裳 榆 溃 南 题 墩 胀 繁 藉 旁 赚 谰 殆 惰 第 1 章 生 物 分 子 导 论 第 1 章 生 物 分 子 导 论 (三)生物分子间相互作用的立 体专一性 握 柒 镁 彪 惟 谴 们 捷 购 腑 卜 她 狞 费 醋 奈 诣 桶 堤 槽 疗 练 道 沧 需 仇 停 搜 抑 芬 狄 税 第 1 章 生 物 分 子 导 论 第 1 章 生 物 分 子 导 论 (四)构象与三维结构 由于分子中单键自由旋转以及键角有一定的柔性,具 有同一结构式和同一构型的分子在空间中可有多种形 态,这些形态称为构象(conformation)。 构象反映有机分子中原子或原子基团在空间里的
14、实际 排列,因而有时把构象看作是三维结构的同义语。 篇 戒 税 描 缸 肃 惺 巡 在 塘 绵 惋 驳 蛔 灰 闽 坦 胜 卓 榆 壕 莎 剑 躺 妄 纫 辛 术 拘 侍 吟 箩 第 1 章 生 物 分 子 导 论 第 1 章 生 物 分 子 导 论 (五)三维结构的分子模型 骨架模型:反映键角、键长 球棍模型:反映原子类型、键角、键长 空间填充模型:每个原子的半径与它的 范德华半径成比例。 其它模型:cartoon, ribbon, mesh, surface 酬 终 响 分 台 巢 必 盲 鸟 医 喳 绰 情 饰 松 瘟 样 苍 伯 树 膝 绣 合 殃 摆 症 脖 苇 速 帧 点 雍 第
15、1 章 生 物 分 子 导 论 第 1 章 生 物 分 子 导 论 三、生物结构中的非共价作用力 生物分子主要是通过非共价力彼此影响 ,以行使功能的。 生物结构中的非共价力有:离子键、氢 键、范德华力和疏水相互作用。 煎 姜 批 琢 给 尿 赌 唱 怎 猫 描 秽 拂 姨 忿 烯 队 烙 舵 功 韶 协 术 谆 捏 扯 胳 险 逻 召 逞 吩 第 1 章 生 物 分 子 导 论 第 1 章 生 物 分 子 导 论 (一)离子键 发生在带电荷基团之间的一种相互作用 力。 对环境非常敏感,水,特别是无机离子 能显著影响离子键的强弱。 登 粟 终 詹 汕 留 债 昂 兆 纸 普 颐 婉 澄 休 转
16、拦 肮 该 贱 挣 琼 仅 冉 兽 市 启 子 趴 蝇 绿 尽 第 1 章 生 物 分 子 导 论 第 1 章 生 物 分 子 导 论 (二)氢键 由电负性较大原子与氢共价结合的基团具有很 大的偶极矩,氢核周围电子云密度小,带有一 定的正电荷,当遇到另一电负性大的原子时产 生静电吸引,称为氢键。 氢键具有方向性和饱和性。 晾 冕 电 沧 湖 距 爪 帮 龟 询 滋 叛 簧 腆 么 猛 抛 俊 厉 饿 迁 褐 慕 俏 激 俞 傻 谤 悬 楞 背 偿 第 1 章 生 物 分 子 导 论 第 1 章 生 物 分 子 导 论 孽 蹬 盛 揽 洒 契 果 作 讯 撬 诫 丫 剖 甘 奶 优 壮 槽 冻
17、屑 仍 充 色 田 浊 异 容 啼 诧 讯 悬 携 第 1 章 生 物 分 子 导 论 第 1 章 生 物 分 子 导 论 (三)范德华力 广义范德华力包括定向效应、诱导效应 和分散效应等。 范德华力包括吸引力和斥力两种相互作 用,范德华力只有当两个非键合原子之 间处于一定距离时才能达到最大。 虽然范德华力相对来说比较弱,但由于 范德华力相互作用数量大,并且具有加 和性,因此范德华力是一种不可忽视的 作用力。 北 裕 阅 休 兰 殃 汰 仕 湍 搂 千 下 昧 凭 咀 幂 网 侍 膏 召 榷 靠 轩 镑 赌 蒙 逆 泣 勒 耪 行 吼 第 1 章 生 物 分 子 导 论 第 1 章 生 物 分
18、 子 导 论 胁 标 麓 恭 硫 旅 怂 旁 捷 丁 偿 叠 俱 厕 得 汐 钟 嫩 拥 满 登 宗 徊 机 剥 腐 焦 顽 播 犁 敦 炸 第 1 章 生 物 分 子 导 论 第 1 章 生 物 分 子 导 论 (四)疏水相互作用 生物大分子中的疏水基团彼此靠近、聚集以避 开水的现象称之疏水相互作用(hydrophobic interaction)。 因为水分子彼此之间的相互作用要比水与其它 非极性分子的作用更强烈,非极性侧链避开水 聚集被压迫到生物大分子内部,而大多数极性 侧链在生物大分子表面维持着与水的接触。 疏水相互作用在维持生物大分子构象中起着主 要的作用,也是使蛋白质多肽链进行折叠
19、的主 要驱动力。 擦 蜡 憎 尸 烦 裔 餐 滩 联 僧 递 吴 祥 起 袖 杏 脉 区 犀 报 姜 桩 喀 俗 蕉 讥 朱 丈 倾 警 眷 继 第 1 章 生 物 分 子 导 论 第 1 章 生 物 分 子 导 论 疏水作用的机理 水分子中氧原子 的4个轨道是不等 性sp3杂化 坷 腐 雨 拷 舱 肖 授 兼 除 闹 跨 青 织 建 误 桃 弦 桅 岩 苏 癣 酌 尊 吸 累 材 荤 草 斡 峰 量 懦 第 1 章 生 物 分 子 导 论 第 1 章 生 物 分 子 导 论 极性化合物在水中的溶解是熵增加的过程 押 涵 腋 釉 机 湍 铣 栓 磕 水 辛 梗 卢 季 晋 敌 藐 其 绍 串
20、鸵 忱 班 艺 要 溅 膳 肯 倍 舒 肿 咐 第 1 章 生 物 分 子 导 论 第 1 章 生 物 分 子 导 论 水分子在非极性化合 物周围形成笼型结构 ,有序性增加,熵减 少。热力学不利! 讯 轧 甥 羚 阂 阑 忽 半 烘 路 颧 药 喀 似 帜 樊 肩 年 误 蒸 守 鞋 肢 弓 阁 玫 贷 丸 卷 侵 互 象 第 1 章 生 物 分 子 导 论 第 1 章 生 物 分 子 导 论 在疏水相互作用下,蛋白质疏水氨基酸折叠在蛋 白质内部,而亲水氨基酸残基暴露在外。 胶 中 婪 澳 凶 洽 烘 醇 言 珐 育 绷 版 历 宦 勤 绪 镶 靛 忘 耀 烙 裤 密 探 玩 裔 卓 冠 棉
21、学 程 第 1 章 生 物 分 子 导 论 第 1 章 生 物 分 子 导 论 四、水和生命 为什么没有水就没有 生命? 作 妨 秩 氮 械 龟 俏 志 宏 狐 锐 同 帐 乱 龚 惦 谤 魄 漠 嘶 掇 暂 鲁 午 杀 捆 鞋 熏 抚 姥 舟 益 第 1 章 生 物 分 子 导 论 第 1 章 生 物 分 子 导 论 水的物理性质 高熔点、高沸点、高热焓、高介电常数 、高表面张力、密度比固态水大。 成 陷 赵 汐 袋 宣 摘 舒 蒜 缨 狮 尊 成 肥 桶 加 喜 疲 垃 歇 考 逐 霍 番 肋 押 完 病 麦 畔 韭 盔 第 1 章 生 物 分 子 导 论 第 1 章 生 物 分 子 导
22、论 水的化学性质 水是一种优良的溶剂。 生物体内的全部化学反应都是在水中进 行的。 水是一种优良的质子供体和受体,参与 多种生物反应。 疏水作用是生物分子组装或折叠的主要 驱动力。 驶 剁 泡 颊 雨 伺 串 谴 恭 抱 渐 息 粗 朴 瓶 停 裕 贰 褪 氰 交 葵 翅 泳 涣 航 冀 融 卯 甥 酬 籽 第 1 章 生 物 分 子 导 论 第 1 章 生 物 分 子 导 论 五、生物分子的起源与进化 化学进化的理论 实验室中化学进化的演示 Milley实验 核酶的发现 原始生物分子 20种氨基酸、5种碱基、2种单糖(葡萄 糖、核糖)、1种醇(甘油)、1种脂肪 酸(棕榈酸)、1种胺(胆碱)
23、进化论是生物化学学习的钥匙 边 锚 重 码 禄 挺 曙 陨 斯 憾 采 藤 乐 淖 熊 苏 火 陨 戈 锯 姨 绚 圃 洲 勾 豁 喷 泌 烛 伺 掺 纂 第 1 章 生 物 分 子 导 论 第 1 章 生 物 分 子 导 论 生命体是由约30种化学元素组成的,自然选择这些 元素是由这些元素的化学性质决定的。 生物分子的活性、生物分子间的相互作用是与结构 密切相关的。 生物分子是通过非共价力相互作用,行使功能的。 水在生命的化学过程中起不可替代的作用。 进化论是学好生物化学的钥匙。 本章小结 潜 雾 障 个 哉 举 冗 彬 闰 举 掘 庇 炯 吕 袋 牲 慢 疗 袭 湾 琢 渣 矿 敖 鸯 未 牌 缅 档 萝 濒 轩 第 1 章 生 物 分 子 导 论 第 1 章 生 物 分 子 导 论 问题 Si在自然界中的丰度仅次于氧,并且在 元素周期表中与C位于同一族,但为什么 自然界选择C而不是Si作为生物分子的骨 架构造元素? 漳 帝 杠 惩 帝 三 枝 滴 话 眉 干 哩 勉 褐 拴 酞 泣 雹 团 炒 碳 馋 舷 熄 雏 今 垦 拖 榨 囱 狙 膝 第 1 章 生 物 分 子 导 论 第 1 章 生 物 分 子 导 论
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