生 物 化 学生 物 化 学BIOCHEMISTRYBIOCHEMISTRY

罗建平 石玮 江力 袁怀波罗建平 石玮 江力 袁怀波jianpingluo@sohu.comjianpingluo@sohu.com

生物与食品工程学院生物与食品工程学院

第一章 绪论第一章 绪论

一、生物化学发展简历

二、生物化学的基本内涵

三、生物化学在专业学习中的地位与作用

四、如何学好生物化学

五、学习本课程的基本要求

二、生物化学的基本内涵二、生物化学的基本内涵

生物化学生物化学

是研究生命活动过程中物质基础

及其化学反应规律的一门科学。

11 、生命活动的物质基础、生命活动的物质基础

几乎所有生物体都使用几乎所有生物体都使用相同的生物分子相同的生物分子，但生，但生物分子的形式是物分子的形式是多样性多样性的，这是生命现象多样的，这是生命现象多样性的物质基础。性的物质基础。（（ 11 ）功能基团（）功能基团（ Functional groupsFunctional groups ））（（ 22 ）构件分子（）构件分子（ Building moleculesBuilding molecules ））（（ 33 ）生物大分子（）生物大分子（ BiomacromoleculesBiomacromolecules ））（（ 44 ）化学键（）化学键（ Chemical bondsChemical bonds ））

细胞大约由细胞大约由 10,00010,000 种不同的分子构成，种不同的分子构成，其中水占到其中水占到 5-95%5-95% ，， Na+Na+ 、、 K+K+ 和和 CC

a2+a2+ 占占 1%1% ，其它为有机化合物。构，其它为有机化合物。构成细胞的分子统称为生物分子。成细胞的分子统称为生物分子。

生物分子主要由生物分子主要由 CC 、、 HH 、、 OO 、、 NN 、、PP 和和 SS 等等 66 种元素构成。种元素构成。

常见的功能基团

常见的功能基团

1) Functional groups are clusters of atoms with cha

racteristic structure and functions.

2) Most biomolecules contain more than one functi

onal group.

3) Different families of organic compounds result wh

en hydrogen atoms on organic molecules are rep

laced by different functional groups.

4) The distinct chemical properties of each funct

ional group contribute to the behavior of any molec

ule that contains it.

Functional groupsFunctional groups

构件分子构件分子————构成生物大分子的基本单位构成生物大分子的基本单位

1) 单糖、双糖

2) 甘油、脂肪酸

3) 氨基酸

4) 核苷酸

葡 萄 糖

单 糖

双 糖

Fatty acid

s

Structure of an amino acid

生 物 大 分 子生 物 大 分 子

1) 多 糖：淀粉、糖原、纤维素等

2) 蛋白质：结构蛋白、酶、转录因子等

3) 核 酸： DNA 、 RNA 、 dsRNA etc

Starch

Glycogen

Cellulose

Structure of cellulose as it occurs in a plant cell wall

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.

Structure of a phospholipid, Phospholipids and glycolipids are important structural components of cell membranes. Phospholipids are modified so that a phosphate group (PO4

-) is added to one of the

fatty acids. The addition of this group makes a polar "head" and two nonpolar "tails".

Proteins are very important in biological systems as control and structural elements. The building block of any protein is the amino acids.

HIV p17 protein and similarities of its structure to gamma interferon.

化 学 键化 学 键

共价键共价键 非共价键非共价键

氢键氢键

离子键离子键

静电作用力静电作用力

范氏引力范氏引力

疏水作用力疏水作用力

Formation of a covalent bond between two Hydrogen atoims.

Formation of covalent bonds in methane

Table Salt Crystal

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

Formation of a hydrogen bond between the hydrogen side of one water molecule and the oxygen side of another water molecule.

The presence of polar areas in the amino acids that makeup a protein allows for hydrogen bonds to form, giving the molecule a three-dimensional shape that is often vital to that protein's proper functioning.

Electrostatic interactions

Electrostatic interactions occur between oppositely

charged atoms or groups. An important aspect of all electrostatic interactions in

aqueous solution is the hydration of ions. Because

water molecules are polar, they are attracted to

charged ions. As ions become hydrated, the attractive force between

them is reduced, and the charged species dissolves in

the water.

Dissolution of an ionically bonded compound, sodium chloride, by water molecules.

van der Waals forces van der Waals forces are relatively week, transient elect

rostatic interactions. They occur between permanent and / or induced dipoles. They may be attractive or repulsive, depending on the the distance between the atoms or groups involved.

There are three types of van der Waals forces: Dipole – dipole interactions Dipole – induced dipole interactions Induced dipoles – induced dipoles interactions.

The mean van der Waals diameter of water is identical with that of isoelectronic neon (2.82 Å).

Hydrophobic interactionsAs soon as nonpolar substances are mixed with water, they coalesce into droplets because water-water interactions are stronger than water-nonpolar substance interactions. This process results from hydrophobic interactions.

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Çâ¼ü£¨ hydrogen bond£©Àë×Ó¼ü£¨ ionic£©¾²µç×÷ÓÃÁ¦£¨ electrostatic interaction£©·¶ ÊÏ×÷ÓÃÁ¦£¨ van der Waals forces£©ÊèË®×÷ÓÃÁ¦£¨ hydrophobic interactions£©

¹² ¼Û¼ü£¨ covalent bond£©

·Ç¹² ¼Û¼ü£¨ non-covalent bond£©

小 结小 结

22 、生物化学反应的基本规律、生物化学反应的基本规律

① 生命活动过程是由数千化学反应组成的，相关联的化学反应形成代谢途径，不同的代谢途径连接形成代谢网络。

Chemical reactions

Metabolic pathways

Metabolic networks

AB, BC, CD, CE, EF

ABCD

CEF

ABCD

EF

22 、生物化学反应的基本规律、生物化学反应的基本规律② 生物化学反应是由酶催化的，反应的

基本原理是相同的。氧化还原反应亲核反应异构化反应水解反应合成反应etc

反应很多，但反反应很多，但反应的机制是相对应的机制是相对较少的较少的

22 、生物化学反应的基本规律、生物化学反应的基本规律

③ 生物化学反应实现了生命必须的物质

转换、能量传递和信息交流的统一。

物质转换生化反应的表现形式生命平台

能量传递生化反应的催化动力生命活力

信息交流生化反应的目标实现生命意义

22 、生物化学反应的基本规律、生物化学反应的基本规律

④ 生物化学反应发生在细胞中，体现出生命的系统性。生物分子的相互作用细胞器之间的相互作用细胞内的信号细胞生命活动的协调与统一etc

22 、生物化学反应的基本规律、生物化学反应的基本规律

⑤ 生物化学发应是动态的，具有方向性。生物化学发应是动态的，具有方向性。物质转换、能量传递、信息交流是无时不停的；物质转换、能量传递、信息交流是无时不停的；

生化反应是可以调节的；生化反应是可以调节的；

生化反应的平衡是动态的；生化反应的平衡是动态的；

生化反应是有方向的。生化反应是有方向的。

三、生物化学在本专业学习中三、生物化学在本专业学习中地位与作用地位与作用

基础理论作用（学习后续课程的基础）

实践动手作用（基本实验技能的培训）

生物思想作用（生化的角度看生命现象）

四、如何学好生物化学四、如何学好生物化学

4R4R 法（法（ Read, Remember, Read, Remember, Repeat, ReviewRepeat, Review ））

做好笔记做好笔记 做好习题做好习题 教学互动教学互动

Àí½â

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学习生物化学的“分子哲学”法学习生物化学的“分子哲学”法

五、学习本课程的基本要求五、学习本课程的基本要求 需要掌握的核心内容需要掌握的核心内容

氨基酸的基本结构、性质、分离鉴定方法氨基酸的基本结构、性质、分离鉴定方法蛋白质的基本结构、性质、功能、研究方法蛋白质的基本结构、性质、功能、研究方法酶催化的基本理论和调节，特别是米氏方程酶催化的基本理论和调节，特别是米氏方程核酸的基本组成单位、结构、性质、功能、研究方法核酸的基本组成单位、结构、性质、功能、研究方法DNADNA 复制、复制、 RNARNA 合成及蛋白质合成的基本过程合成及蛋白质合成的基本过程基本糖代谢途径及生物氧化基本糖代谢途径及生物氧化脂肪酸分解与合成的基本过程脂肪酸分解与合成的基本过程蛋白质和氨基酸分解与合成的一般概念蛋白质和氨基酸分解与合成的一般概念代谢途径的相互关系及代谢调控的基本概念代谢途径的相互关系及代谢调控的基本概念

五、学习本课程的基本要求五、学习本课程的基本要求

上课保证、作业、习题练习上课保证、作业、习题练习

教材阅读教材阅读

实验技能实验技能

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