1、 食品與生物工程學院 馮紫慧生物化學生物化學生物化學古練權 主編 食品與生物工程學院 馮紫慧生物化學生物化學生物化學古練第一 章 緒 論第 二章 細胞和生物膜 第 三章 蛋白質第 四章 酶第 五章 核酸第 六章 生物氧化和生物能第 七章 代謝第一 章 緒 論 緒 論第 1 章 緒 論第 1 章生物化學的概念生命現象中的化學問題生物體的化學組成生物體的元素組成生物分子的相互作用生物體內的水概 述分 類理化性質生物功能分析分離內 容 提 要（第一講）生物化學的概念生命現象中的化學問題生物體的化學組成生物體的元關于生命的化學或是關于生命的化學本質的科學生物體的化學組成研究對象生化學科分支獨立分科蛋白

2、質生化生物物質的結構和功能生命過程中物質變化和能量變化的規律一切生命現象的生物化學原理動物生化人體生化植物生化普通生化糖生化核酸生化酶生化等靜態生化動態生化1.1 生物化學的概念關于生命的化學或是關于生命的化學本質的科學生物體的化學組成研二十一世紀 生命科學的世紀 人口與糧食 健康與疾病 環境與生態 能源與資源人類面臨問題與挑戰二十一世紀 生命科學的世紀 1.2 生命現象中的化學問題與現代化學發展的關系生物化學化學生物分子生物學理論的突破生物技術的有效應用新舊技術的有機結合人口與糧食能源與資源健康與疾病更加主動 更為有效 利用生物技術 改造生物 創造生物 新興產業 推動工、農，醫 的 發 展

3、1.2 生命現象中的化學問題與現代化學發展的關系生化生分子生生物技術 診斷試劑 治療藥物植物品種 畜用制品 食品加工 環境工程廢物處理 生物塑料民用制品 再生能源 生物化學生物技術 診斷試劑 治療藥物生物化學1.3 生物體的化學組成 自然界所有的生命物體都由三類物質組成水、無機離子和生物分子1.3 生物體的化學組成 自然界所有的生命物體都由三類化學成分質量分數/所含不同類型分子或離子大概數目水蛋白質核酸多糖脂氨基酸、核苷酸和維生素等2500無機離子120大腸桿菌的化學組成化學成分質量分數/所含不同類型分子或離子大概數目水1.3.1 生命體的元素組成 組成生命體的物質是極其復雜的。但在地球上存在

4、的92種天然元素中，只有28種元素在生物體內被發現 第一類元素：包括C、H、O、N四種元素，是組成生命體最基本的元素。這四種元素約占了生物體總質量的99%以上。 第二類元素：包括S、P、Cl、Ca、K、Na和Mg。這類元素也是組成生命體的基本元素。 第三類元素：包括Fe、Cu、Co、Mn和Zn。是生物體內存在的主要少量元素。 第四類元素：包括Al、As、B、Br、Cr、F、Ga、I、Mo、Se、Si等。屬于微量元素。1.3.1 生命體的元素組成 組成生命體的物質是極其復雜的細胞膜纖維素染色體構成生命體的有機化合物細胞膜纖維素染色體構成生命體的有機化合物構成蛋白質的結構單元分子20種基本氨基酸1

5、.3.2 生物分子構成蛋白質的結構單元分子20種基本氨基酸1.3.2 構成核酸的結構單元分子核苷酸構成核酸的結構單元分子核苷酸構成脂的結構單元分子甘油、脂肪酸和膽堿構成糖的結構單元分子單糖重要的己糖包括：葡萄糖、果糖、半乳糖、甘露糖等。-D-吡喃葡萄糖-D-呋喃果糖-D-吡喃半乳糖-D-吡喃甘露糖膽堿甘油脂肪酸磷酸卵磷脂構成脂的結構單元分子甘油、脂肪酸和膽堿構成糖的結構單元有機小分子 維生素、輔酶、激素、有機酸、色素等。 生物復雜多樣，但在分子水平具有簡單同一性。由基本相同類型的分子單體組成研究 結構 功能 性質 1.生物分子中的主要基團生物大分子所含的基團和性質，是生物分子具有復雜的生理功能

6、的基礎。2.生物大分子基本特征生物大分子都是由結構簡單的小分子結構單元分子所組成 糖 G6（葡萄糖） F（果糖） 脂 FA（脂肪酸）甘油 核酸 5種含氮堿基（A、G、T、C、U） 蛋白質 20種氨基酸有機小分子由基本相同類型的分子單體組成研究 結構 生物大分子都具有非常復雜的結構一級結構立體結構結構單元的排列順序空間的排列分布生物分子的手性構成生物大分子的結構單元分子大多數都是手性分子。因此生物大分子中存在好多手性中心。生物大分子都具有非常復雜的結構一級結構立體結構結構單元的排COOHCH3NH2HCOOHHH2NCH3手性分子和前手性分子手性分子：（S）丙氨酸（R）丙氨酸L-丙氨酸D-丙氨酸

7、前手性分子：edbaa1a2dbdbea2dbea1RSCOOHCH3NH2HCOOHHH2NCH3手性分子和前手前手性碳原子、前手性氫原子和前手性面OHCH3HRHSCCCCH3CH3OHOHHSDHRD(pro-R-H）(pro-S-H）乙醇R-構型S-構型C前手性碳原子D前手性氫原子前手性面：re-面si-面前手性碳原子、前手性氫原子和前手性面OHCH3HRHSC生物 大分子的手性環境對前手性分子的影響bdPro-RPro-S酶生物分子之間的相互作用和識別特性酶活性中心的手性環境對手性底物的識別和結合抗原和抗體的結合底物抗原抗體生物 大分子的手性環境bdPro-RPro-S酶生物分子作用

8、力氫鍵正負離子之間的靜電引力離域鍵間的電子重疊作用力疏水鍵范德華力離子鍵氫鍵范德華力疏水相互作用力1.4 生物分子的相互作用1.4.1 生物分子之間的作用力作用力氫鍵正負離子之間的靜電引力離域鍵間的電子重疊作用力疏水1.4.2 分子識別和超分子 1.分子識別底物受體條件：受體空間大小、形狀與底物分子相吻合受體內腔表面基團與底物表面基團之間存在互補關系2.生物超分子受體-底物相互作用和識別合成COHN形成有機化合物共價鍵相互識別、締合非共價鍵底物受體超分子生物功能原子受體或底物分子超分子示意圖復合物酶與底物抗體與抗原受體與激素1.4.2 分子識別和超分子 1.分子識別底物受體條件：受體1.5 生

9、物體內的水1.5.1 水的結構和特性1.水分子的結構sp2構型水分子的結構單個水分子的結構示意圖1.5 生物體內的水1.5.1 水的結構和特性1.水分子的結2.水分子的特性形成氫鍵氫鍵氫鍵水化作用Na+Cl-H2ONal在水溶液中的溶解水化層水分子與極性分子之間的相互作用2.水分子的特性形成氫鍵氫鍵氫鍵水化作用Na+Cl-H2疏水締合作用在水分子作用下，非極性分子與水溶液的作用。兩親性分子：既含有親水性的極性基團，又含有疏水性的非極性基團。兩親性分子親水區疏水區疏水端親水端（極性頭）卵磷脂非極性尾疏水締合作用在水分子作用下，非極性分子與水溶液的作用。兩親磷脂分子構成雙層脂膜雙層微囊脂雙層微團磷脂分子構成雙層脂膜雙層微囊脂雙層微團親核作用慢快+四面體中間物酶催化酯水解反應親核作用慢快+四面體中間物酶催化酯水解反應總結生物體的元素組成：最基本元素：C、H、O、N 占99%基本元素：S、P、Cl、Ca、K、Na、Mg微量元素：Fe、Cu等生物大分子基本特征