1、生物化学 Biochemistry,主讲：张劲 13384948917 ,第一章 绪论,什么是生物化学？ 生命的本质 生命的细胞基础 生命的化学基础 生命的物理基础 生命的遗传基础 生命的进化基础,第一章 绪论,什么是生物化学？ 生命的本质 生命的细胞基础 生命的化学基础 生命的物理基础 生命的遗传基础 生命的进化基础,生物化学是研究生命有机体化学组成和化学变化的科学,即研究生命活动化学本质的学科。,第一章 绪论,什么是生物化学？ 生命的本质 生命的细胞基础 生命的化学基础 生命的物理基础 生命的遗传基础 生命的进化基础,生命的本质,A high degree of chemical comp
2、lexity and microscopic微观的 organization.,Microscopic complexity and organization are apparent in this colorized thin section of vertebrate muscle tissue, viewed with the electron microscope.,生命的本质,Systems for extracting, transforming, and using energy from the environment.,A prairie falcon 草原猎鹰acquir
3、es nutrients by consuming a smaller bird.,所以请爱护花草树木,生命的本质,A capacity for precise self-replication and self-assembly.,Biological reproduction occurs with near-perfect fidelity.,生命的本质,Mechanisms for sensing and responding to alterations in their surroundings.,生命的本质,Defined functions for each of their
4、components and regulated interactions among them.,生命的本质,A history of evolutionary change.,Diverse living organisms share common chemical features. Birds, beasts, plants, and soil microorganisms share with humans the same basic structural units (cells) and the same kinds of macromolecules (DNA, RNA,
5、proteins) made up of the same kinds of monomeric subunits (nucleotides, amino acids). They utilize the same pathways for synthesis of cellular components, share the same genetic code, and derive from the same evolutionary ancestors. Shown here is a detail from “The Garden of Eden,” by Jan van Kessel
6、 the Younger (16261679).,生物的基本特征,1、化学成分的同一性 2、严整有序的结构 3、新陈代谢 4、自我复制的能力,小结,生命的形式虽然千变万化，但其化学本质是统一的。 有机体具有四个基本特征。 组成生命体的化学语言象组成英文的26个字母一样简单。 生命系统和物理化学系统一样遵循热力学第一定律。 生命体中的代谢实质上一系列酶促反应，其能量和物质在精密的调控作用下处于动态平衡。 不同的生命体都有着相同的信息传递通路，都遵循 “中心法则” 。,第一章 绪论,什么是生物化学？ 生命的本质 生命的细胞基础 生命的化学基础 生命的物理基础 生命的遗传基础 生命的进化基础,细胞是
7、所有生命有机体的结构和功能单位,All cells are bounded by a plasma membrane; have a cytosol containing metabolites, coenzymes, inorganic ions, and enzymes; and have a set of genes contained within a nucleoid (prokaryotes) or nucleus (eukaryotes).,生命形式的分类,从进化角度分类,Escherichia coli,真核细胞（Eukaryotic Cells）,细胞骨架,Viruses A
8、re Supramolecular Assemblies Acting as Cell Parasites,Summary,细胞是生物结构和功能的基本单位。 原核生物和真核生物区别在于有无内膜系统。 细胞膜（质膜）是细胞的基本屏障，也是细胞进行物质和能量交流及信号传递的场所。 细胞质包括胞液和细胞器，胞液是良好的反应介质，细胞器将特定的反应及代谢过程区隔在不同区域。 不同的细胞器具有不同功能。 细胞内存在细胞骨架保持细胞的形态。,第一章 绪论,什么是生物化学？ 生命的本质 生命的细胞基础 生命的化学基础 生命的物理基础 生命的遗传基础 生命的进化基础,Chemical Foundations,
9、Macromolecules Are the Major Constituents of Cells,组成大分子的基本“音符”,1、蛋白质是氨基酸的聚合物,2、核酸是核苷酸的聚合物,3、多糖是单糖的聚合物,4、脂是形式多种多样的分子,严格地讲，脂不能形成聚合物，但脂分子彼此连接创造出的结构的特性是单个脂分子所没有的特性。脂是一类定义为不溶于水的有机分子化合物。某些脂是贮能分子，某些脂是膜的结构成分，还有些脂参与细胞内和细胞之间的通讯。最简单的脂是脂肪酸，它是带有羧基的长的碳氢链。,Biomolecules Have Characteristic Three-Dimensional Archit
10、ecture,多数生物分子是不对称分子,手性分子和非手性分子,Weak Forces Maintain Biological Structure and Determine Biomolecular Interactions,weak chemical forces or noncovalent bonds hydrogen bonds van der Waals forces ionic interactions and hydrophobic interactions,FIGURE 1.14 Some of the biologically important H bonds and fu
11、nctional groups that serve as H bond donors and acceptors.,Hydrophobic interaction,弱相互作用,氢键赋予水许多不寻常的特性： 水分子间可形成氢键,水分子和溶质分子间可形成氢键；水分子在带电离子周围形成水化膜；非极性的物质难溶于水 范德华力 离子键 疏水作用 弱相互作用力对大分子的结构形成和功能的实现至关重要,Molecules compose living things. But molecules are lifeless. So how these molecules build the living sys
12、tem ?Organization and regulation is important. In other words, the interactions between biomolecules is very important.,细胞的分子组织层次,元素,代谢物,前体,超大分子 组装体,构件分子 （单体）,生物大分子,C,H,O,N,P,S,H2O,CO2,NH3,丙酮酸，柠檬酸， 苹果酸，草酰乙酸,氨基酸，核苷酸， 单糖，脂肪酸,蛋白质，核酸， 多糖，脂,核糖体，膜， 染色质，微管,细胞器官 （真核所特有）,细胞,细胞核，线粒体， 叶绿体，高尔基体,组织,器官,生物体,生物体内五类
13、基本的化学反应,基团转移,氧化还原,重排,分解,缩合,组成生命的基本元素碳是生命物质的基本骨架。 有机化合物的功能是通过其功能基团实现的。 生物大分子是由简单的基本”音符”组成的。 生命分子具有其独特的空间结构，空间结构是其功能的基础。 立体异构对生命分子的结构非常重要。 生物体内经常发生五类化学反应。,第一章 绪论,什么是生物化学？ 生命的本质 生命的细胞基础 生命的化学基础 生命的物理基础 生命的遗传基础 生命的进化基础,Physical Foundations,Living Organisms Exist in a Dynamic Steady 动态平衡State, Never at E
14、quilibrium with Their Surroundings.,Organisms Transform Energy and Matter from Their Surroundings,生命有机体也遵守热力学第一定律：能量守恒定律,细胞是一个全能的能量转换者,The Flow of Electrons Provides Energy for Organisms,Creating and Maintaining Order Requires Work and Energy,When these reactions are coupled, the sum of G1 and G2 is
15、 negativethe overall process is exergonic. By this coupling strategy, cells are able to synthesize and maintain the information-rich polymers essential to life.,Energy Coupling Links Reactions in Biology,第一章 绪论,什么是生物化学？ 生命的本质 生命的细胞基础 生命的化学基础 生命的物理基础 生命的遗传基础 生命的进化基础,Genetic Foundations,Genetic inform
16、ation is encoded in the linear sequence of four deoxyribonucleotides in DNA.,The double-helical DNA molecule contains an internal template for its own replication and repair.,Genes encode proteins,中心法则,第一章 绪论,什么是生物化学？ 生命的本质 生命的细胞基础 生命的化学基础 生命的物理基础 生命的遗传基础 生命的进化基础,Evolutionary Foundations,all modern
17、organisms share a common evolutionary progenitor祖先 and were derived from it by a series of small changes (mutations).,Biomolecules First Arose by Chemical Evolution,Biological Evolution Began More Than Three and a Half Billion Years Ago.,第一章 绪论,什么是生物化学？ 生命的本质 生命的细胞基础 生命的化学基础 生命的物理基础 生命的遗传基础 生命的进化基础,教材：生物化学（第三版） 2.参考书目：Lehninger Principle of Biochemistry 3.多媒体教学，辅助以英语原版的动画 、图片等。 4.考核方式：期末闭卷笔试成绩和平时成绩。其中平时成绩占总成绩的30%，包括上课情况（10%）、作业（20%）等。 5. 如果有问题和建议，请及时反馈。,方法总比困难多得多！,Look at solutions rather than problems!,
