浙江大學王鏡巖生物化學甲上緒論課件

1、浙江大學王鏡巖生物化學甲上緒論Biochemistry 生物化學課件浙江大學王鏡巖生物化學甲上緒論教務部要求教務部要求o 抽查點名原則：抽查點名原則：o 與學習平時成績掛鉤；點名次數(shù)不少于五次。與學習平時成績掛鉤；點名次數(shù)不少于五次。o 成績評定：成績評定：o 平時成績不少于平時成績不少于30%(到課率到課率15%；平時作；平時作業(yè)業(yè)15%)；o 缺課學時數(shù)占該課總學時的缺課學時數(shù)占該課總學時的1/3以上，不得參以上，不得參與期終考試（六次課缺席）與期終考試（六次課缺席） ；o 曠課和缺交作業(yè)，由授課教師給予扣分。曠課和缺交作業(yè)，由授課教師給予扣分。浙江大學王鏡巖生物化學甲上緒論主要參考文獻o

2、 Trudy Mckee，James R Mckee, Biochemistry, Third Edition, Mcgraw-Hill, 2008o A L Lehnninger, Principles of Biochemistry, 5rd ed, 2009, New Yooko D Voot, Biochemistry, 5rd ed, University of Pennsylvania, 2009o 張楚富，生物化學原理，高教出版社，2006浙江大學王鏡巖生物化學甲上緒論Preface(緒論）o 教學目的和要求： 1、了解生物化學的涵義、研究對象和研究 目的。 2、了解生物化學的主

3、要內(nèi)容及其在自然科學中的重要性。 3、了解生物化學的發(fā)展簡史及取得的主要成就。 4、掌握生物化學的學習方法。浙江大學王鏡巖生物化學甲上緒論一、生物化學的研究對象和目的1、什么是生物化學？ 簡單地說，生物化學就是生命的化學。 主要是運用 化學的理論和方法結合生物技術，來研究生命機體的物質(zhì)組成、結構與功能，以及生命過程中化學變化規(guī)律的一門科學。就是從分子水平來研究生命現(xiàn)象，是介于生物與化學之間的一門邊緣學科，現(xiàn)又與工程學發(fā)生交叉。浙江大學王鏡巖生物化學甲上緒論 生物 化學 工程浙江大學王鏡巖生物化學甲上緒論2、生物化學的研究任務o 就是從分子水平來探討生命現(xiàn)象的本質(zhì)。3、研究對象和內(nèi)容 對象：所有

4、的生命有機體，包括動物、植物、微生物和人體等。 內(nèi)容：1）生命機體的物質(zhì)組成及這些物質(zhì)的結構和性質(zhì)。 包括無機物和有機物。浙江大學王鏡巖生物化學甲上緒論 protein nucleic acid 這些組分又是按著嚴格有序有機物 carbohydrate 的方式，構成各種能夠體 lipid現(xiàn)生物功能的高級結構，如細胞器、亞細胞、細胞、組無機物water織和器官等。 mineral浙江大學王鏡巖生物化學甲上緒論o 其中，protein, nucleic acid 等被稱為生物分子（Biomolecule).o 組成Biomolecule的基本單位如：amino acid, nucleotid等被稱

5、為構件分子（building block molecule).o 生物分子都是含碳化合物浙江大學王鏡巖生物化學甲上緒論生物分子在體內(nèi)的變化小分子合成生物大分子同化作用吸收能量o 新陳代謝能量代謝物質(zhì)異化作用釋放能量代謝生物大分子分解為小分子代謝包括：物質(zhì)代謝、能量代謝、信息代謝。浙江大學王鏡巖生物化學甲上緒論o 細胞內(nèi)大部分反應是由酶催化進行的，具有高度的自控能力。在一個小小的細胞內(nèi)，幾乎有近2000種酶，在同一時刻催化著不同的反應，這些反應互不干擾，各自有條不紊的進行，往往還互相緊密配合，無論是合成還是分解都是恰到好處。且這種代謝還受到生物時鐘系統(tǒng)的調(diào)控，控制著生物的生長、發(fā)育、衰老和死亡。

6、浙江大學王鏡巖生物化學甲上緒論o 細胞是生命的基本單位。o 生物大分子是信息分子，具有特征性的結構。o 非共價力維持生物大分子的構象。o 水是生命的介質(zhì)。浙江大學王鏡巖生物化學甲上緒論這些物質(zhì)的結構、代謝、生物功能與生命現(xiàn)象之間的關系o 生命現(xiàn)象：生長、發(fā)育、遺傳、運動、生殖和神經(jīng)興奮等。o DNA是主要的遺傳物質(zhì)基礎；o Protein是遺傳信息的表達者；o Enzyme是生命運動（各種生化反應）的催化劑o Carbohydrat是生命的能源和碳源。浙江大學王鏡巖生物化學甲上緒論、生物化學的研究目的o 探索生命奧秘，以達改造自然，為人類的健康長壽服務。浙江大學王鏡巖生物化學甲上緒論二、生物化

7、學的學科地位和作用o 是生物學個各學科的基礎，被稱為生物的科學語言。o 是醫(yī)學、農(nóng)學、食品、化工、生工、生醫(yī)等學科的基礎。o 與有機化學、生理學、細胞生物學、遺傳學、及物理學、化學化工等學科關系密切。o 與分子生物學共同構成21世紀領先科學。浙江大學王鏡巖生物化學甲上緒論生物化學的應用o 工業(yè)上：食品、制藥、制革、生物冶煉、國防工業(yè)等；o 農(nóng)業(yè)上：光合作用、營養(yǎng)測定、生物固氮、病蟲防治、食品安全、環(huán)境污染等；o 醫(yī)學上：臨床診斷、病理研究、防病治病、提供藥物等；o 生物工程：基因工程、蛋白質(zhì)工程、酶工程、細胞工程和發(fā)酵工程等，用以解決當今世界上的能源、人口、糧食和生態(tài)環(huán)境等重大難題。浙江大學王

8、鏡巖生物化學甲上緒論三、生化發(fā)展概況o 生化發(fā)展的三個階段：、靜態(tài)生化：研究生物體的物質(zhì)組成和結構；、動態(tài)生化：研究組成物質(zhì)的動態(tài)變化；、機能生化：研究組成物質(zhì)結構與功能的關系。浙江大學王鏡巖生物化學甲上緒論o 生化簡史：近代生化的研究是從18世紀后期開始的18世紀到20世紀中期主要研究靜態(tài)生化與動態(tài)生化 直至20世紀50年代（1953年）Watson and Crick提出DNA雙螺旋結構模型，是生物化學發(fā)展一個轉(zhuǎn)折點，開辟了分子生物學的新紀元近50多年來，生物化學有了迅猛的發(fā)展，真可謂日新月異浙江大學王鏡巖生物化學甲上緒論o 蛋白質(zhì)的人工合成、基因工程、人類基因組計劃及蛋白質(zhì)組計劃等，將對

9、人類帶來革命性的影響。浙江大學王鏡巖生物化學甲上緒論現(xiàn)代生化研究熱點o 生物工程技術o 基因克隆、表達及調(diào)控o 蛋白質(zhì)空間結構及功能o 神經(jīng)生物學：信號產(chǎn)生、傳遞、整合等o 人類基因組計劃和蛋白質(zhì)組計劃等o 細胞信號轉(zhuǎn)導浙江大學王鏡巖生物化學甲上緒論我國生化方面的成就o 1965年人工合成具生物活性的蛋白質(zhì)結晶牛胰島素o 1979年人工合成41個核苷酸的酵母AlatRNA半分子o 1981年人工合成具生物活性的Ala-tRNA核糖核酸o 2001年參與了國際上的人類基因組計劃o 2002年完成了水稻基因測序工作浙江大學王鏡巖生物化學甲上緒論四、生物化學與細胞o 維持生命活動的絕大多數(shù)反應都發(fā)生

10、在細胞內(nèi)。o 細胞是生命組織的最小單位。浙江大學王鏡巖生物化學甲上緒論 細胞的分子組織層次細胞的分子組織層次o細胞是高度有組織的復雜分子的集合，組成細胞的各種分子都按嚴格的秩序和細胞是高度有組織的復雜分子的集合，組成細胞的各種分子都按嚴格的秩序和結構體制執(zhí)行其生命功能。結構體制執(zhí)行其生命功能。o（）分子組織層次（）分子組織層次o細胞細胞oo細胞器：細胞核，線粒體，葉綠體，高爾基體等細胞器：細胞核，線粒體，葉綠體，高爾基體等oo超分子復合物：核糖體，酶系，膜，微管等超分子復合物：核糖體，酶系，膜，微管等oo生物大分子：核酸，蛋白質(zhì)，多糖，脂類生物大分子：核酸，蛋白質(zhì)，多糖，脂類oo結構單位：核苷

11、酸，氨基酸，單糖，脂肪酸、甘油結構單位：核苷酸，氨基酸，單糖，脂肪酸、甘油oo中間代謝物：磷酸五碳糖、尿素，中間代謝物：磷酸五碳糖、尿素，酮酸，磷酸丙酮酸，醋酸酮酸，磷酸丙酮酸，醋酸oo環(huán)境前體：二氧化碳，水，氨，氮等環(huán)境前體：二氧化碳，水，氨，氮等o（）化學組成）化學組成o水、無機鹽和離子，蛋白質(zhì)，酶，核酸，脂類，糖類。水、無機鹽和離子，蛋白質(zhì)，酶，核酸，脂類，糖類。浙江大學王鏡巖生物化學甲上緒論細菌（原核）細胞浙江大學王鏡巖生物化學甲上緒論真核細胞o 具細胞核和細胞器的分化。（真核生物）具細胞核和細胞器的分化。（真核生物）基本特征：基本特征：n 生物膜系統(tǒng)生物膜系統(tǒng)n 遺傳信息表達結構系統(tǒng)

12、遺傳信息表達結構系統(tǒng)n 細胞骨架系統(tǒng)細胞骨架系統(tǒng)浙江大學王鏡巖生物化學甲上緒論浙江大學王鏡巖生物化學甲上緒論1.細胞核浙江大學王鏡巖生物化學甲上緒論2. 葉綠體與線粒體o 葉綠體與線粒體是真核細胞兩種重要的細胞器，他們能高效的將能量轉(zhuǎn)換成細胞進行各種生命活動的直接能源ATP。線粒體廣泛存在于各類真核細胞中，而葉綠體僅存在于植物細胞中。浙江大學王鏡巖生物化學甲上緒論線粒體線粒體線粒體“動力工廠動力工廠”（有氧呼吸的主要場所）（有氧呼吸的主要場所）有研究表明，馬拉松運動員腿部肌肉細胞有研究表明，馬拉松運動員腿部肌肉細胞中線粒體的數(shù)量比一般人多出一倍以上？中線粒體的數(shù)量比一般人多出一倍以上？外膜外膜

13、內(nèi)膜內(nèi)膜嵴嵴外膜、內(nèi)膜、嵴、基質(zhì)（含少量外膜、內(nèi)膜、嵴、基質(zhì)（含少量DNADNA和有關酶）和有關酶）形狀形狀: :功能：功能：橢球形橢球形 結構結構: :有氧呼吸的主要場所有氧呼吸的主要場所思思考考浙江大學王鏡巖生物化學甲上緒論葉綠體葉綠體葉綠體“養(yǎng)料制造工廠養(yǎng)料制造工廠”和和“能量轉(zhuǎn)換站能量轉(zhuǎn)換站”葉綠體存在于哪些細胞中？葉綠體存在于哪些細胞中？結構：結構：形狀形狀: :功能：功能：扁平的橢球形扁平的橢球形 或球形或球形外膜、內(nèi)膜、基粒、基質(zhì)（含少量外膜、內(nèi)膜、基粒、基質(zhì)（含少量DNADNA和有關酶）和有關酶）光合作用的場所光合作用的場所思思考考浙江大學王鏡巖生物化學甲上緒論線粒體線粒體葉綠

14、體葉綠體分布分布形態(tài)形態(tài)結結構構雙雙層層膜膜外膜外膜內(nèi)膜內(nèi)膜基?；；|(zhì)基質(zhì)功能功能光合作用的場所光合作用的場所有氧呼吸的主要場所有氧呼吸的主要場所都含有少量的都含有少量的DNADNA和和RNARNA（都能半自主復制）（都能半自主復制）含與暗反應有關的酶含與暗反應有關的酶含與有氧呼吸有關酶含與有氧呼吸有關酶片層膜堆疊成圓柱形，含色片層膜堆疊成圓柱形，含色素和與光反應有關的酶。素和與光反應有關的酶。是一層光滑的膜是一層光滑的膜向內(nèi)折疊形成嵴向內(nèi)折疊形成嵴與周圍的細胞質(zhì)基質(zhì)分開與周圍的細胞質(zhì)基質(zhì)分開扁平的橢球形或球形扁平的橢球形或球形橢球形橢球形主要存在于植物的葉肉細胞主要存在于植物的葉肉細胞動植

15、物細胞中動植物細胞中線粒體和葉綠體比較表線粒體和葉綠體比較表浙江大學王鏡巖生物化學甲上緒論3.內(nèi)質(zhì)網(wǎng)o 由封閉的膜系統(tǒng)及其圍成的腔形成互相溝通的網(wǎng)狀結構。.兩種基本類型：RER, SER. 功能:（）蛋白質(zhì)合成（）脂質(zhì)合成（）蛋白質(zhì)的修飾與加工（）新生多肽的折迭與裝配（）其它功能：信息傳遞（肌質(zhì)網(wǎng)）；組織酶區(qū)域化；解毒浙江大學王鏡巖生物化學甲上緒論內(nèi)質(zhì)網(wǎng)分布：分布：類型類型粗面型內(nèi)質(zhì)網(wǎng)：擴大膜面積，蛋白質(zhì)合成運輸通道粗面型內(nèi)質(zhì)網(wǎng)：擴大膜面積，蛋白質(zhì)合成運輸通道滑面型內(nèi)質(zhì)網(wǎng)：糖類和脂類合成滑面型內(nèi)質(zhì)網(wǎng)：糖類和脂類合成形態(tài)結構：形態(tài)結構：內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)-有機物合成的有機物合成的“車間車間”絕大多數(shù)動

16、植物細胞都有內(nèi)質(zhì)網(wǎng)。細胞核附近絕大多數(shù)動植物細胞都有內(nèi)質(zhì)網(wǎng)。細胞核附近較多，并與核膜有一定的聯(lián)系。較多，并與核膜有一定的聯(lián)系。由單層膜結構連接而成的網(wǎng)狀物由單層膜結構連接而成的網(wǎng)狀物浙江大學王鏡巖生物化學甲上緒論高爾基復合體高爾基復合體形態(tài)結構：由一些（常常個）排列較為整齊的扁平膜囊堆疊在一起的結構。o 三維結構分析表明：高爾基體各個膜囊之間均由膜性結構連在一起，是一個十分復雜的連續(xù)的整體結構。 功能：將內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成的多種蛋白質(zhì)進行加工、分類、包裝及運輸。浙江大學王鏡巖生物化學甲上緒論高爾基體存在部位：存在部位：動植物細胞中動植物細胞中細胞核附近細胞核附近形態(tài)結構：形態(tài)結構： 扁平囊狀結構，有大小囊泡扁平囊狀結構，有大小囊泡主要功能：主要功能：與細胞分泌物的形成有關與細胞分泌物的形成有關對蛋白質(zhì)有加工和轉(zhuǎn)運功能對蛋白質(zhì)有加工和轉(zhuǎn)運功能植物細胞分裂時與細胞壁的形成有關植物細胞分裂時與細胞壁的形成有關高爾基體高爾基體蛋白質(zhì)的蛋白質(zhì)的“加工工廠加工工廠”浙江大學王鏡巖生物化學甲上緒論溶酶體與過氧化物酶體溶酶體與過氧化物酶體（一）溶酶體（一）溶酶體1. 形態(tài)特征：形態(tài)特征：單層膜