王镜岩生物化学课件001绪论

绪 论,我们所处在的地球充满着无数的生物，从最简单的病毒、类病毒到菌、藻、树、草，从鱼虫鸟兽到最复杂的人类，处处都可以发现它们的踪迹，觉察到生命的活动。地球上的生物形形色色，千姿百态。不同的生物，其形态、生理特征和对环境的适应能力各不相同，都经历着生长、发育、衰老、死亡的变化，都具有繁殖后代的能力。,应用化学的理论和方法研究微生物、植物、动物及人体等的化学组成、生命物质各组分的结构和性质及它们在生命过程中的变化规律的一门科学。,生命的化学,生物化学,就 是,生物化学的基本内容,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。,研究生物分子的结构、功能与生命现象的关系。,发现生物分子在生物机体中的相互作用及其变化规律（物质代谢、能量代谢、信息代谢）。,生物化学的概念及其研究内容,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。 或者说 生物化学就是研究生命现象中的物质基础和化学变化的一门科学。 更简单地说 生物化学就是研究生命现象的化学本质。 生物化学就是生命的化学。,生物学经历了三个发展阶段： 描述生物学阶段 （19世纪中叶以前）,从传统生物学到现代生命科学 生命科学能够迎接21世纪的挑战,实验生物学阶段（19世纪中到20世纪中）,创造生物学阶段 （20世纪中叶以后） 分子生物学和基因工程的发展使人们有可能“创造”新的物种。,华生和克里克在讨论DNA双螺旋模型,从实验生物学到创造生物学,各学科的交叉、渗透是科学发展的趋势之一,生 物 学,在生物学和其他学科交叉的边缘学科中,生物化学在过去的几十年中发展特别快。研究生物体的化学组成和研究生命过程中的化学变化，所得到的丰硕成果，构成分子生物学和生物技术发展的重要基础。,生物化学的地位,生物体的化学组成,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,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。,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，只有以下元素在生物体内被发现：,参与生物体组成的元素总共约二、三十种,常量元素在人体中含量较大 微量元素在人体中含量很少,微量元素,常量元素,大分子化合物 核酸 蛋白质 多糖 脂类,组成生物体的化合物,小分子化合物 核苷酸 氨基酸 可溶糖 脂肪酸 低分子活性物质（维生素 激素） 色素 有机酸 水 无机盐,30种 基本生物分子,生物大分子,生物超分子,细胞器,20 种氨基酸,蛋白质,膜结构成分,细胞核,5种含氮碱 （嘌呤 嘧啶）,核酸,核蛋白 （ 染色体 核糖体）,线粒体,2种单糖 （核糖 葡萄糖）,多糖,糖蛋白,内质网,1种脂肪酸 （棕榈酸） 1种多元醇 （甘油） 1种胺 （胆胺）,脂蛋白,脂类,微粒体,液泡,收缩系统,叶绿体,溶酶体,高尔基体,酶系统,细 胞,新陈代谢途径及其调节控制和信息代谢,新陈 代谢,合成代谢 （同化）,分解代谢 （异化）,生物小分子,生物大分子,需要能量,能量 代谢,物质 代谢,释放能量,生物大分子,生物小分子,信息代谢,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。,恩格斯给生命下的定义：,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。,生命是一个很难下定义的概念,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质量。,生理学定义,把生命定义为具有进食、代谢、排泄、呼吸、运动、生长、生殖等功能的系统。但某些细菌却不呼吸。,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。,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。但是已知某种病毒生物却无核酸(阮病毒)。,遗传学定义,通过基因复制、突变和自然选择而进化的系统。,热力学定义,具有突变的能力,具有复制的能力,具有催化的能力,生命的起源,生命体系的诞生,-丙氨酸 0.76 丁二酸 0.27 天冬氨酸 0.024 谷氨酸 0.051 二乙酸亚氨 0.37 甲酸 4.0 乙酸 0.51 丙酸 0.66 脲素 0.034,甲烷、氨、水和氢气混合物在电火花过程中产生的化合物及其产量,甘氨酸 2.1 乙醇酸 1.9 N-甲基甘氨酸 0.25 丙氨酸 1.7 乳酸 1.6 N-甲基丙氨酸 0.07 -氨基丁酸 0.34 -氨基异丁酸 0.007 -羟基丁酸 0.34,化学进化：从小分子形成生物大分子。 自身组织：生物大分子发展自复制能力。 生物进化：从简单生物形成复杂的现代生物。,生命的进化,原核细胞的结构,某些原核细胞的形状,真核细胞的结构,细胞的三维结构,生物化学的发展史,生物化学作为一门独立的自然科学,只有近200年的历史。但是其发展非常迅速，目前已成为自然科学领域发展最快、最引人注目的学科之一。,3 机能生物化学时期（1950年以后） 生命的本质和奥秘：运动、神经、内分泌、生长、发育、繁殖等的分子机理。,生物化学的发展史,生物化学是生命科学中最古老的学科之一：,1、静态生物化学时期（1920年以前） 研究内容以分析生物体内物质的化学组成、性质和含量为主。,2、动态生物化学时期（1950年以前） 物质代谢途径及动态平衡、能量转化，光合作用、生物氧化、糖的分解和合成代谢、蛋白质合成、核酸的遗传功能、酶、维生素、激素、抗生素等的代谢。,克隆（组织、器官个体）,生物化学与二十一世纪生命科学展望,生物化学是二十一世纪生命科学的带头学科！,学科热点：,基因组学,蛋白质组学,生物化学与农业,原始农业 采集与狩猎，游牧式,传统农业 原始的种植业，畜牧业,现代农业 化肥、农药、杂种优势、生物防治、 分子育种，转基因植物,分子农业（工厂化农业） 离开土地，细胞水平甚至是分子水平的 生化加工业将会出现。,过去,将来,现在,发酵工业：抗生素、氨基酸 食品和饲料工业：酶，添加剂，香味剂，甜味剂 制革与造纸工业：酶法处理 化妆品工业、国防工业、环保工业 ,生物化学与工业,基因工程 细胞工程 酶工程 发酵工程等。,生物化学与医药业,疾病诊治、生化制药、基因治疗等。,生物化学与生物技术,近代生物化学的发展,植物生化 动物生化 微生物生化 病理生化 农业生化 生物化学分支 食品生化 无机生化 有机生化 生理生化 临床生化 生物工程 基因工程 发酵工程 蛋白质工程 酶工程,许多重大的理论问题没有解决： 光合作用 生物能学 重大疾病的基因表达与调控机制,生物化学的机遇与挑战,机遇,理论基础雄厚、核酸和蛋白质研究方法和研究手段的突破。,挑战,2、重要生化分离分析技术的原理和要点,本课程应掌握内容,（1）生物大分子的结构、性质和功能： 糖、脂、蛋白质、酶、维生素、核酸、激素、抗生素。 （2）物质代谢和能量的转化 （3）遗传信息传递的化学基础,1、经典的生物化学理论和知识,END,