生物化学-优质课件

生物化学 BiochemistryBiochemistry参考书目参考书目v使用教材：v生物化学 主编 姚文兵等，人民卫生出版社出版,2012年v参考书目：v生物化学 主编 吴梧桐 人卫出版社v生物化学 主编 沈同 王镜岩 高等教育出版社出版第一章生命1.11.1生命的定义生命的定义生命的根本特性是什么？千百年来，人们以许多不同的观点阐述自己对此的看法。l19世纪下半叶，恩格斯对生命下了一个定义：“生命是蛋白体的存在方式，这个存在方式的基本因素在于和它周围的外部自然界的不断地新陈代谢，而且这种新陈代谢一停止，生命就随之停止，结果便是蛋白质的分解。”恩格斯的生命定义在一定程度上揭示了生命的物质基础，即具有新陈代谢功能的蛋白体。100年来，这个定义一直指导人们认识生命的思想武器。生命是一个很难下定义生命是一个很难下定义 l（1）生理学定义 例如把生命定义为具有进食、代谢、排泄、呼吸、运动、生长、生殖和反应性等功能的系统。但某些细菌却不呼吸。l（2）新陈代谢定义 生命系统具有界面，与外界经常交换物质但不改变其自身性质。l（3）生物化学定义 生命系统包含储藏遗传信息的核酸和调节代谢的酶蛋白。但是已知某种病毒样生物却无核酸。l（4）遗传学定义 通过基因复制、突变和自然选择而进化的系统。l（5）热力学定义 生命是个开放系统，它通过能量流动和物质循环而不断增加内部秩序。人类与类人机器人人类与类人机器人细细胞胞的的基基本本构构成成1.31.3生物体的化学组成生物体的化学组成v自然界所有的生命物体都由三类物质组成水、无机离子和生物分子生命体的元素组成生命体的元素组成组成生命体的物质是极其复杂的。但在地球上存在的92种天然元素中，只有28种元素在生物体内被发现第一类元素：包括C、H、O和N四种元素，是组成生命体最基本的元素。这四种元素约占了生物体总质量的99%以上。第二类元素：包括S、P、Cl、Ca、K、Na和Mg。这类元素也是组成生命体的基本元素。第三类元素：包括Fe、Cu、Co、Mn和Zn。是生物体内存在的主要少量元素。第四类元素：包括Al、As、B、Br、Cr、F、Ga、I、Mo、Se、Si等。生物分子生物分子v生物分子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：v糖、脂、核酸和蛋白质等生物大分子v维生素、辅酶、激素、核苷酸和氨基酸等。2.2.生物大分子基本特征生物大分子基本特征l生物分子中最重要的是糖、酯、核酸和蛋白质四类物质，分子量一般都很大，所以又称为生物大分子。l生物大分子具有如下特征：（1 1）由结构比较简单的小分）由结构比较简单的小分子子结构单元分子所组成结构单元分子所组成. .l l（2 2）具有非常复杂的结构）具有非常复杂的结构（3 3）生物分子的手性）生物分子的手性构成蛋白质的氨基酸都是 L型 构成多糖的葡萄糖都是 D型1.41.4生物化学生物化学和化学生物学和化学生物学的概念的概念l生物化学主要是应用化学的理论和方法来研究生命现象，阐明生命现象的化学本质。l生物化学的基本内容包括：l发现和阐明构成生命物体的分子基础生物分子的化学组成、结构和性质；l生物分子在生物机体中的相互作用及其变化规律（新陈代谢与信息传递及调控）。化学生物学研究内容化学生物学研究内容l化学生物学研究一般都是从对生物体的生理或病理过程具有调控作用的小分子生物活性物质开始，研究其结构；l发现其在生物体中的靶分子，研究这些物质与生物体靶分子的相互作用，进一步采用化学方法改造其结构，创制具有某种特异性质的新颖生物活性物质，探讨其结构与活性关系和作用机制；l阐明生理或病理过程的发生、发展与调控机制，揭示生命过程的秘密，并进一步从中发展出新的诊断与治疗方法或药物。l它结合传统的天然产物化学、生物有机化学、生物无机化学、生物化学、药物化学、晶体化学、波谱学和计算机化学等学科的部分研究方法，从而大大拓宽了研究领域。 第一章 糖类化学糖类化学【熟悉】1. 糖的概念、生理功能。2. 自然界重要多糖的化学结构和生理功能。一、什么是糖（一、什么是糖（saccharidesaccharide） 糖类糖类 （saccharidesaccharide）这个词是碳水化合物（）这个词是碳水化合物（carbohydratecarbohydrate）的同义词，是指）的同义词，是指多羟基的醛、酮多羟基的醛、酮、醛、醛（单糖）和它们的氧化还原产物（氨基糖（单糖）和它们的氧化还原产物（氨基糖、糖醛酸）以及由糖苷键连接此类化合物而成、糖醛酸）以及由糖苷键连接此类化合物而成的多聚糖（多糖和复合糖）。我们习惯上所谓的多聚糖（多糖和复合糖）。我们习惯上所谓的糖（的糖（sugarsugar）通常是指水溶性的单糖（如葡萄）通常是指水溶性的单糖（如葡萄糖）和寡聚糖。糖）和寡聚糖。糖定义为多羟基醛、酮及其缩聚物和某些衍生物。有单糖、寡糖、多糖和复合糖类。二、糖在机体的重要性二、糖在机体的重要性 1 1、糖是机体重要组成成分之一、糖是机体重要组成成分之一 2 2、糖对于人和动物体来说是主要的供能、糖对于人和动物体来说是主要的供能物质物质 3 3、糖是自然界能量储存的一种重要形式、糖是自然界能量储存的一种重要形式 4 4、糖类也具有多种多样的生物学功能、糖类也具有多种多样的生物学功能 5 5、糖类也具有结构作用、糖类也具有结构作用三、糖的分类三、糖的分类 根据糖单元的数目将糖分为三类：根据糖单元的数目将糖分为三类： 1 1、单糖：、单糖：构成各种糖分子的基本单元，不构成各种糖分子的基本单元，不能再水解成更简单的糖，也可以说单糖是具能再水解成更简单的糖，也可以说单糖是具有两个或多个羟基的醛或酮。有两个或多个羟基的醛或酮。 按照碳原子个数细分，在自然界分布最广按照碳原子个数细分，在自然界分布最广、意义最大的单糖、意义最大的单糖 是己糖和戊糖。是己糖和戊糖。 2 2、寡糖寡糖（OligosaccharideOligosaccharide） 由由2 21010个单糖分子脱水缩合而成的短链结构，水个单糖分子脱水缩合而成的短链结构，水解后可得原来的单糖。解后可得原来的单糖。 二糖是寡糖中最普通的一类，如蔗糖、乳糖、麦芽二糖是寡糖中最普通的一类，如蔗糖、乳糖、麦芽糖（食物中最常见）。糖（食物中最常见）。3 3、多糖（、多糖（PolysaccharidePolysaccharide） 由多个单糖分子脱水缩合而成的长链高分子聚合物。由多个单糖分子脱水缩合而成的长链高分子聚合物。 其结构有线型的，也有分枝的，如淀粉、纤维素、其结构有线型的，也有分枝的，如淀粉、纤维素、甲壳素、肝素。甲壳素、肝素。一、多糖的分类一、多糖的分类 1 1、多糖按其来源分为：、多糖按其来源分为： （1 1）植物多糖：淀粉、纤维素、茶叶多糖、）植物多糖：淀粉、纤维素、茶叶多糖、大黄多糖大黄多糖 （2 2）动物多糖：肝素、硫酸软骨素、甲壳素）动物多糖：肝素、硫酸软骨素、甲壳素 （3 3）微生物多糖：香菇多糖、银耳多糖、芸）微生物多糖：香菇多糖、银耳多糖、芸芝多糖芝多糖 （4 4）人工合成多糖：人造纤维素）人工合成多糖：人造纤维素第二节第二节 多多 糖糖 的的 化化 学学2 2、多糖按其组成来分（普遍采用）、多糖按其组成来分（普遍采用）：（1 1）同聚多糖同聚多糖：由若干个相同的单糖分子缩合而成。：由若干个相同的单糖分子缩合而成。 如淀粉、糖原、纤维素如淀粉、糖原、纤维素（2 2）杂聚多糖杂聚多糖：由若干个不同的单糖和糖的衍生物缩合而：由若干个不同的单糖和糖的衍生物缩合而成。如波叶大黄、绝大多数植物多糖（淀粉、纤维素除成。如波叶大黄、绝大多数植物多糖（淀粉、纤维素除外）。中草药多糖都是杂聚多糖。外）。中草药多糖都是杂聚多糖。（3 3）粘多糖粘多糖：含糖醛酸及氨基糖或其衍生物的多糖，通常：含糖醛酸及氨基糖或其衍生物的多糖，通常是这两种不同单糖（糖醛酸、氨基糖或其衍生物）交替是这两种不同单糖（糖醛酸、氨基糖或其衍生物）交替出现的长链聚合物。如透明质酸出现的长链聚合物。如透明质酸：结构见后：结构见后（4 4）糖蛋白糖蛋白：是指糖以共价键与蛋白相连，同时其糖类部：是指糖以共价键与蛋白相连，同时其糖类部分含有氨基己糖的一类多糖。如中药大黄中分得两多糖分含有氨基己糖的一类多糖。如中药大黄中分得两多糖均为糖蛋白，细菌胞壁也含有糖蛋白。均为糖蛋白，细菌胞壁也含有糖蛋白。（5 5）脂多糖：指糖与脂类结合的一类多糖。如猪胎盘脂多）脂多糖：指糖与脂类结合的一类多糖。如猪胎盘脂多糖、人胎盘脂多糖。糖、人胎盘脂多糖。3 3、按其在生物体内的功能分为、按其在生物体内的功能分为（1 1）水不溶性多糖：主要是构成动植物的支）水不溶性多糖：主要是构成动植物的支撑组织。撑组织。 如甲壳素、纤维素如甲壳素、纤维素（2 2）贮能多糖：在体内作为贮能形式存在，）贮能多糖：在体内作为贮能形式存在，如淀粉和糖原，在需要是可通过生物体内如淀粉和糖原，在需要是可通过生物体内酶系统的作用，分解释放出单糖以供应能酶系统的作用，分解释放出单糖以供应能量。量。一、淀粉（一、淀粉（AmlyonAmlyon）1 1、淀粉的分类、淀粉的分类用热水处理淀粉可分为：用热水处理淀粉可分为：（1 1）可溶性部分直链淀粉）可溶性部分直链淀粉（2 2）不溶部分支链淀粉）不溶部分支链淀粉自然界存在的重要多糖自然界存在的重要多糖2 2、直链淀粉、直链淀粉 (1)(1)占天然淀粉量的占天然淀粉量的20203030，药物辅料，药物辅料中的可溶性淀粉（冲剂中一般用）就是这中的可溶性淀粉（冲剂中一般用）就是这一种。一种。（2 2）MWMW在在50,00050,000左右。左右。（3 3）结构：以）结构：以 代表淀粉，代表淀粉， 代表二个代表二个D D葡萄糖残基通过葡萄糖残基通过 1,41,4糖苷键连接，则糖苷键连接，则直链淀粉的结构为：直链淀粉的结构为：3 3、支链淀粉、支链淀粉（1 1）占天然淀粉量的）占天然淀粉量的70708080。（2 2）MWMW1 1百万左右百万左右. .（3 3）结构：主链与直链淀粉一样，以通过）结构：主链与直链淀粉一样，以通过 1,41,4糖苷键糖苷键连接连接 形成支链分枝点：以形成支链分枝点：以 1,61,6糖苷键连接糖苷键连接4 4、淀粉的功能、淀粉的功能（1 1）重要营养素：人类活动所需的能量大）重要营养素：人类活动所需的能量大部分由食物淀粉提供。部分由食物淀粉提供。（2 2）淀粉也是制药工业（发酵产抗生素）淀粉也是制药工业（发酵产抗生素）、酿酒等原料。、酿酒等原料。二、糖原二、糖原 糖原是动物体内贮存的主要多糖，也称动糖原是动物体内贮存的主要多糖，也称动物淀粉。物淀粉。 1 1、糖原的结构与性质、糖原的结构与性质 （1 1）糖原的结构与支链淀粉是十分相似的。）糖原的结构与支链淀粉是十分相似的。 （2 2）糖原的性质也与支链淀粉相似。）糖原的性质也与支链淀粉相似。三、纤维素三、纤维素2 2、纤维素的生物学功能、纤维素的生物学功能 （1 1）作为植物、动物或细菌细胞的外壁支撑和保）作为植物、动物或细菌细胞的外壁支撑和保护的物质，促使细胞保持足够的扩张韧性和刚护的物质，促使细胞保持足够的扩张韧性和刚性。性。 （2 2）作为生物圈中维持自然界能量和营养物质稳）作为生物圈中维持自然界能量和营养物质稳恒的贮藏物质。恒的贮藏物质。 （3 3）纤维素是衣料、纸张等工业品的原料。）纤维素是衣料、纸张等工业品的原料。 （4 4）药用：如中药渣经水解后在投入使用，使药）药用：如中药渣经水解后在投入使用，使药效增加效增加4 45 5倍倍; ;纤维素对人体起吸附脂肪、毒物纤维素对人体起吸附脂肪、毒物等共同排泄作用。等共同排泄作用。四、粘多糖四、粘多糖 广泛存在于动植物组织中，作为组织细胞广泛存在于动植物组织中，作为组织细胞间天然黏合剂的一类多糖，在维持细胞环境的间天然黏合剂的一类多糖，在维持细胞环境的相对稳定性和正常生理功能上起重要作用。人相对稳定性和正常生理功能上起重要作