绪论生物化学简明教程课件

第一章绪论1第一章绪论1再也没有什么比生命更加美再也没有什么比生命更加美再也没有什么比生命更加美再也没有什么比生命更加美丽丽What makes our globe so lively and beautiful?What makes our globe so lively and beautiful?Nothing is more beautiful than life!Nothing is more beautiful than life!生机盎然生机盎然郁郁葱葱郁郁葱葱Life is beautiful!2再也没有什么比生命更加美丽生机盎然郁郁葱葱Life is bDiverse is beautiful!生命的多样性生命的多样性3Diverse is beautiful!344生命是什么生命是什么？自我复制自我复制(self-(self-replication)replication)自我装配自我装配(self-assemble)(self-assemble)自我调节自我调节(self-regulation)(self-regulation)5生命是什么？自我复制(self-replication)5生命的共同生命的共同“语言语言”化学化学著名的诺贝尔获奖者著名的诺贝尔获奖者-阿瑟阿瑟科科恩伯格（恩伯格（Arthur Kornberg）在哈佛大学医学院建校在哈佛大学医学院建校100周年周年时说：时说：“所有的有机生命体都所有的有机生命体都有一个共同的语言，这个语言有一个共同的语言，这个语言就是化学。就是化学。”6生命的共同“语言”化学著名的诺贝尔获奖者-阿瑟科恩伯格生物化学生物化学BiochemistryBiochemistry、Biological chemistry Biological chemistry、Chemistry of lifeChemistry of life、Physiological chemistryPhysiological chemistry用化学的方法研究生物体的物质组成及其用化学的方法研究生物体的物质组成及其用化学的方法研究生物体的物质组成及其用化学的方法研究生物体的物质组成及其在生命活动过程中所发生的化学变化；在生命活动过程中所发生的化学变化；在生命活动过程中所发生的化学变化；在生命活动过程中所发生的化学变化；在分子水平揭示生命体深层次的内在规律；在分子水平揭示生命体深层次的内在规律；在分子水平揭示生命体深层次的内在规律；在分子水平揭示生命体深层次的内在规律；用化学的原理和方法，从分子水平来研究用化学的原理和方法，从分子水平来研究用化学的原理和方法，从分子水平来研究用化学的原理和方法，从分子水平来研究生物体的化学组成，及其在体内的代谢转生物体的化学组成，及其在体内的代谢转生物体的化学组成，及其在体内的代谢转生物体的化学组成，及其在体内的代谢转变规律从而阐明生命现象本质的一门科学变规律从而阐明生命现象本质的一门科学变规律从而阐明生命现象本质的一门科学变规律从而阐明生命现象本质的一门科学。7生物化学Biochemistry、Biological ch1.1 1.1 生物化学的研究内容生物化学的研究内容生物体的化学组成，生物分子的结构、生物体的化学组成，生物分子的结构、生物体的化学组成，生物分子的结构、生物体的化学组成，生物分子的结构、性质及功能；性质及功能；性质及功能；性质及功能；生物分子的分解与合成，反应过程中的生物分子的分解与合成，反应过程中的生物分子的分解与合成，反应过程中的生物分子的分解与合成，反应过程中的能量变化，及新陈代谢的调解与控制；能量变化，及新陈代谢的调解与控制；能量变化，及新陈代谢的调解与控制；能量变化，及新陈代谢的调解与控制；生物信息分子的合成及其调控，也就是生物信息分子的合成及其调控，也就是生物信息分子的合成及其调控，也就是生物信息分子的合成及其调控，也就是遗传信息的贮存、传递和表达遗传信息的贮存、传递和表达遗传信息的贮存、传递和表达遗传信息的贮存、传递和表达 从分子水平上探索和解释生长、发育、从分子水平上探索和解释生长、发育、从分子水平上探索和解释生长、发育、从分子水平上探索和解释生长、发育、遗传、记忆与思维等复杂生命现象的本质遗传、记忆与思维等复杂生命现象的本质遗传、记忆与思维等复杂生命现象的本质遗传、记忆与思维等复杂生命现象的本质81.1 生物化学的研究内容生物体的化学组成，生物分子的结构、1.2 1.2 生物化学发展简史生物化学发展简史可以追溯到人类早期对食物的选择和初步加可以追溯到人类早期对食物的选择和初步加可以追溯到人类早期对食物的选择和初步加可以追溯到人类早期对食物的选择和初步加工；工；工；工；作为一门独立的自然科学，只有近作为一门独立的自然科学，只有近作为一门独立的自然科学，只有近作为一门独立的自然科学，只有近200200年的年的年的年的历史，即历史，即历史，即历史，即1818世纪后才逐步形成的；世纪后才逐步形成的；世纪后才逐步形成的；世纪后才逐步形成的；18771877年德国医生霍佩年德国医生霍佩年德国医生霍佩年德国医生霍佩-赛勒（赛勒（赛勒（赛勒（Hope-SaylerHope-Sayler）首次提出首次提出首次提出首次提出BiochemieBiochemie一词；一词；一词；一词；但是其发展非常迅速，目前已成为自然科学但是其发展非常迅速，目前已成为自然科学但是其发展非常迅速，目前已成为自然科学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。领域发展最快、最引人注目的学科之一。领域发展最快、最引人注目的学科之一。领域发展最快、最引人注目的学科之一。91.2 生物化学发展简史可以追溯到人类早期对食物的选择和初步中国：古代中国：古代中国：古代中国：古代42004200年前已开始酿酒、制醋、制酱；掌握年前已开始酿酒、制醋、制酱；掌握年前已开始酿酒、制醋、制酱；掌握年前已开始酿酒、制醋、制酱；掌握生产豆腐的工艺（贾思勰的生产豆腐的工艺（贾思勰的生产豆腐的工艺（贾思勰的生产豆腐的工艺（贾思勰的齐民要术齐民要术齐民要术齐民要术，是我国最是我国最是我国最是我国最早的一部完整的古农书）。早的一部完整的古农书）。早的一部完整的古农书）。早的一部完整的古农书）。世界：生化是在物理、化学、生物学、医学有了一定世界：生化是在物理、化学、生物学、医学有了一定世界：生化是在物理、化学、生物学、医学有了一定世界：生化是在物理、化学、生物学、医学有了一定发展才出现的发展才出现的发展才出现的发展才出现的近代生化发展史：近代生化发展史：近代生化发展史：近代生化发展史：（1 1）静态生化：）静态生化：）静态生化：）静态生化：1818世纪下半叶开始，主要工作：世纪下半叶开始，主要工作：世纪下半叶开始，主要工作：世纪下半叶开始，主要工作：组成、结构、生理功能（萌芽时期）组成、结构、生理功能（萌芽时期）组成、结构、生理功能（萌芽时期）组成、结构、生理功能（萌芽时期）（2 2）动态生化：）动态生化：）动态生化：）动态生化：19301930年后研究代谢过程（奠基时期）年后研究代谢过程（奠基时期）年后研究代谢过程（奠基时期）年后研究代谢过程（奠基时期）（3 3）机能生化：分子生物学、蛋白质、核酸、）机能生化：分子生物学、蛋白质、核酸、）机能生化：分子生物学、蛋白质、核酸、）机能生化：分子生物学、蛋白质、核酸、DNA-DNA-双螺旋模型双螺旋模型双螺旋模型双螺旋模型-分子遗传学分子遗传学分子遗传学分子遗传学 （发展时期）（发展时期）（发展时期）（发展时期）生化在几十年中飞速发展，在较短年代里集生化在几十年中飞速发展，在较短年代里集中着大量科学发现。其中很多都称的上是人类中着大量科学发现。其中很多都称的上是人类认识自然界的里程碑，有划时代的意义。有相认识自然界的里程碑，有划时代的意义。有相当数量的科学家因此获得当数量的科学家因此获得“诺贝尔奖诺贝尔奖”10中国：古代4200年前已开始酿酒、制醋、制酱；掌握生产豆腐的卡卡卡卡尔尔尔尔威威威威尔尔尔尔海姆海姆海姆海姆舍勒舍勒舍勒舍勒Carl Wilhelm Scheele Carl Wilhelm Scheele（1742174217861786）瑞典化家学瑞典化家学瑞典化家学瑞典化家学1770-17861770-1786年，年，年，年，分离得到分离得到分离得到分离得到甘油、甘油、甘油、甘油、柠柠檬酸、苹果酸、檬酸、苹果酸、檬酸、苹果酸、檬酸、苹果酸、乳酸、尿酸、酒石酸等。乳酸、尿酸、酒石酸等。乳酸、尿酸、酒石酸等。乳酸、尿酸、酒石酸等。奠定现代生物化学基础的工作 静态生化11卡尔威尔海姆舍勒1770-1786年，分离得到甘油、柠檬1780-1789 Lavoisier 研究研究“生物体内的燃生物体内的燃烧”，指出此，指出此类“燃燃烧”耗氧并排出二氧化耗氧并排出二氧化碳。后人称他碳。后人称他为“生生物化学之父物化学之父”安托万安托万-洛朗洛朗德德拉瓦拉瓦锡Antoine-Laurent de Lavoisier(1743-1794)法国化学家法国化学家生物氧化及能量代谢研究的开端静态生化121780-1789 Lavoisier 研究“生物体内的燃烧尤斯尤斯图斯斯冯李比希李比希Justus von Liebig（18031873）德国化学家德国化学家是是农业化学的奠基化学的奠基人，也是生物化学人，也是生物化学和碳水化合物化学和碳水化合物化学的的创始人之一。首始人之一。首次提出新次提出新陈代代谢这个学个学术名名词。发现了了马尿酸、尿酸、氯仿。仿。静态生化13尤斯图斯冯李比希是农业化学的奠基人，也是生物化学和碳水化与与Liebig 1828年在年在实验室合成了尿素。室合成了尿素。从而推翻了有机化合从而推翻了有机化合物只有在生物体内部物只有在生物体内部合成的合成的错误认识。弗里德里希弗里德里希沃勒沃勒Friedrich Whler（18001882）德国化学家德国化学家 时期特征：生物体内糖类、脂类及氨基酸等均被详尽的研究静态生化14与Liebig 1828年在实验室合成了尿素。弗里德里希沃1890-1902 Fischer首次首次证明了蛋白明了蛋白质是多是多肽；发现酶酶的的专一性，提出并一性，提出并验证了了酶酶催化作用的催化作用的“锁匙匙”学学说；合成了糖及合成了糖及嘌嘌呤。呤。赫尔曼赫尔曼埃米尔埃米尔费歇尔费歇尔Hermann Emil Fischer（1852-19191852-1919）德国化学家德国化学家1902年获得诺贝尔奖生物化学的创始人 动态生化151890-1902 Fischer首次证明了蛋白质是多肽；发得到得到脲酶酶的的结晶，晶，证明了明了酶酶的化学本的化学本质是蛋白是蛋白质。詹姆斯詹姆斯BB萨姆纳萨姆纳James Batcheller SumnerJames Batcheller Sumner（1887-19551887-1955）美国化学家美国化学家动态生化1946年诺贝尔化学奖 16得到脲酶的结晶，证明了酶的化学本质是蛋白质。詹姆斯B萨姆三三羧酸循酸循环或或柠檬酸循檬酸循环或克氏循或克氏循环（Tricarboxylic acid cycle or Citric Acid cycle or Krebs cycle）克雷布斯克雷布斯Hans Adolf Krebs（1900-19811900-1981）英国化学家英国化学家动态生化1953年的诺贝尔生理学或医学奖代谢研究的里程碑17三羧酸循环或柠檬酸循环或克氏循环克雷布斯动态生化1953年的1961年获诺贝尔化学奖因与因与 Andrew Benson 和和 James Bassham 发现卡卡尔尔文循文循环，或称或称Calvin-Benson-Bassham 循循环而声名而声名显著著梅尔文梅尔文埃利斯埃利斯卡尔文卡尔文Melvin Ellis Calvin（1911-19971911-1997）美国化学家美国化学家动态生化时期特征：对生物物质代谢、平衡等进行了广泛深入的研究，基本阐明了酶的化学本质以及与能量代谢有关的物质代谢途径。181961年获诺贝尔化学奖因与 Andrew Benson 梅指出指出镰刀形刀形红细胞胞贫血是一种分子病血是一种分子病，并于，并于1951年提出年提出蛋白蛋白质存在二存在二级结构。构。莱纳斯莱纳斯鲍林鲍林Linus Carl Pauling（1901-19941901-1994）美国化学家美国化学家机能生化1954年获诺贝尔化学奖1962年获诺贝尔和平奖 量子化学和结构生物学的先驱者之一19指出镰刀形红细胞贫血是一种分子病，并于1951年提出蛋白质存1953年首次描年首次描绘了了DNA双螺旋双螺旋结构构模型，使人模型，使人们第一次第一次获知基因知基因结构构的的实质 机能生化1962年共获诺贝尔生理学或医学奖 詹姆斯詹姆斯沃森沃森（James D.Watson）弗朗西斯弗朗西斯克里克克里克（Francis H.Crick）201953年首次描绘了DNA双螺旋结构模型，使人们第一次获知基机能生化1978年共获诺贝尔奖汉弥弥尔尔顿史密斯史密斯Hamilton O.Smith美国微生物学家美国微生物学家丹尼丹尼尔尔那森斯那森斯Daniel Nathans美国分子生物学家美国分子生物学家沃沃纳亚伯伯Werner Arber瑞士微生物学家瑞士微生物学家1969-1972年，在核酸限制酶的分离与应用方面做出突出贡献21机能生化1978年共获诺贝尔奖汉弥尔顿史密斯丹尼尔那森斯机能生化1980年共诺贝尔奖赫伯特赫伯特韦恩恩伯耶伯耶Herbert Wayne Boyer美国微生物学家美国微生物学家基因工程之父基因工程之父保保罗伯格伯格Paul Berg美国生物学家美国生物学家第一个重第一个重组的的DNA1972 Berg在基因工程基础研究方面作出了杰出成果22机能生化1980年共诺贝尔奖赫伯特韦恩伯耶保罗伯格19机能生化1986年获得诺贝尔生理学或医学奖斯坦利斯坦利科恩科恩Stanley Cohen美国生物化学家美国生物化学家1973年Stanley Cohen等（美）用核酸限制性内切酶EcoR1，首次基因重组成功时期特征：科学家对生物的研究已从整体水平逐步深入到细胞、亚细胞、分子水平。伴随实验手段、技术的不断改进，使得对生物大分子结构及功能的研究也更加深入。23机能生化1986年获得诺贝尔生理学或医学奖斯坦利科恩1972001年年 Venter（美）等（美）等报道完成了人道完成了人类基因基因组草草图测序序242001年 Venter（美）等报道完成了人类基因组草图测序我国生物化学的开拓者吴宪吴宪教授 蛋白质研究领域内国际上最具有权威性的蛋白质研究领域内国际上最具有权威性的综述性丛书综述性丛书Advances in Protein Chemistry第第47卷（卷（1995年）发表了美国年）发表了美国哈佛大学教授、蛋白质研究的老前辈哈佛大学教授、蛋白质研究的老前辈J.T.Eddsall的文章的文章“吴宪与第一个蛋白质变性吴宪与第一个蛋白质变性理论（理论（1931）Hsien Wu and the first Theory of Protein Denaturation(1931)”，对吴宪教授的学术成就给予了极高的评价。对吴宪教授的学术成就给予了极高的评价。该卷还重新刊登了吴宪教授六十四年前关于该卷还重新刊登了吴宪教授六十四年前关于蛋白质变性的论文。一篇在蛋白质变性的论文。一篇在1931年发表的论年发表的论文居然在文居然在1995年仍然值得在第一流的丛书上年仍然值得在第一流的丛书上重新全文刊登，不能不说是国际科学界的一重新全文刊登，不能不说是国际科学界的一件极为罕见的大事。件极为罕见的大事。25我国生物化学的开拓者吴宪教授 蛋白质研究领域内国际个体个体水平水平种种群群群群落落生态生态系统系统生态生态圈圈系统器官组织组织亚细亚细胞胞分子分子水平水平当今生物学的发展方向微观方向微观方向微观方向微观方向经典生物学经典生物学经典生物学经典生物学宏观方向宏观方向宏观方向宏观方向（形态、解剖、分类）（形态、解剖、分类）（形态、解剖、分类）（形态、解剖、分类）26个体水平种群群落生态系统生态圈系统器官组织亚细胞分子水平当今1.2.1 1.2.1 蛋白质的研究历程蛋白质的研究历程蛋白质研究的初级阶段蛋白质研究的初级阶段蛋白质研究的初级阶段蛋白质研究的初级阶段蛋白质研究的发展阶段蛋白质研究的发展阶段蛋白质研究的发展阶段蛋白质研究的发展阶段 （1 1 1 1）蛋白质结构的测定）蛋白质结构的测定）蛋白质结构的测定）蛋白质结构的测定 （2 2 2 2）蛋白质功能的研究）蛋白质功能的研究）蛋白质功能的研究）蛋白质功能的研究 （3 3 3 3）蛋白质组学的发展）蛋白质组学的发展）蛋白质组学的发展）蛋白质组学的发展271.2.1 蛋白质的研究历程蛋白质研究的初级阶段271.2.1 1.2.1 核酸的研究历程核酸的研究历程核酸的发现及结构的确定核酸的发现及结构的确定核酸功能及规律的研究核酸功能及规律的研究转基因技术的发展及应用转基因技术的发展及应用基因组计划（人体、植物）基因组计划（人体、植物）RNA干扰及应用干扰及应用微核糖核酸（微核糖核酸（miRNA）的发现及应用）的发现及应用核酸疫苗的发现、研究及利用核酸疫苗的发现、研究及利用DNA甲基化甲基化核酸营养研究核酸营养研究281.2.1 核酸的研究历程核酸的发现及结构的确定281.3 1.3 知识框架和学习方法知识框架和学习方法生物的种类千差万别，生命现象错综复杂，生物的种类千差万别，生命现象错综复杂，生物的种类千差万别，生命现象错综复杂，生物的种类千差万别，生命现象错综复杂，但是在分子水平上，生命的物质组成及其变但是在分子水平上，生命的物质组成及其变但是在分子水平上，生命的物质组成及其变但是在分子水平上，生命的物质组成及其变化规律有着惊人的一致性。化规律有着惊人的一致性。化规律有着惊人的一致性。化规律有着惊人的一致性。建立对生命现象基本原理整体框架的认识，建立对生命现象基本原理整体框架的认识，建立对生命现象基本原理整体框架的认识，建立对生命现象基本原理整体框架的认识，可以掌握生物化学知识结构的脉络，化繁为可以掌握生物化学知识结构的脉络，化繁为可以掌握生物化学知识结构的脉络，化繁为可以掌握生物化学知识结构的脉络，化繁为简有助于对生物化学研究内容和知识的理解。简有助于对生物化学研究内容和知识的理解。简有助于对生物化学研究内容和知识的理解。简有助于对生物化学研究内容和知识的理解。291.3 知识框架和学习方法生物的种类千差万别，生命现象错综复1.3.1 1.3.1 生命物质主要元素组成的规律生命物质主要元素组成的规律种类：常见的有种类：常见的有2828种，不同生物体的元素种类种，不同生物体的元素种类大体相同大体相同常量元素：含量占生物体总重量万分之一以上常量元素：含量占生物体总重量万分之一以上微量元素：含量占生物体总重量万分之一以下微量元素：含量占生物体总重量万分之一以下生物生命活动所必需但需要量很少生物生命活动所必需但需要量很少301.3.1 生命物质主要元素组成的规律种类：常见的有28种，主主主主要要要要元元元元素素素素基基基基本本本本元元元元素素素素最最最最基基基基本本本本元元元元素素素素常量元素：常量元素：常量元素：常量元素：C C、HH、OO、N N、P P、S S、KK、CaCa、NaNa、MgMg、ClCl97.397.3%微量元素：微量元素：微量元素：微量元素：V V、NiNi 、B B、SnSn、SiSi、FeFe、I I、ZnZn、MnMn、CoCo、Mo Mo、CuCu、SeSe、CrCr、F F、A A以上以上28种元素对于构成生物大分子的结构，种元素对于构成生物大分子的结构，对维持生物体的物质代谢、能量代谢及生命对维持生物体的物质代谢、能量代谢及生命过程的各种生理功能起着至关重要的作用，过程的各种生理功能起着至关重要的作用，称为生物体的必需元素（称为生物体的必需元素（essential element）31主要元素基本元素最基本元素常量元素：C、H、O、N、P、S、碳的几种碳的几种成键方式成键方式N、O、S、P元素构成了生物分子碳骨架上的氨基、羟基、羰基、羧基、巯基、磷酸基等功能基团（极性基团而具有亲水性）。32碳的几种成键方式N、O、S、P元素构成了生物分子碳骨架上的氨1.3.2 1.3.2 生物大分子组成的共同规律生物大分子组成的共同规律种类：蛋白质、核酸、糖类、脂质种类：蛋白质、核酸、糖类、脂质在结构上有着共同的规律性在结构上有着共同的规律性复杂多变导致复杂多变导致了生物多样性了生物多样性与各种神奇的与各种神奇的生命现象产生生命现象产生生物大分子均由相同类型的构件通过一定的共价生物大分子均由相同类型的构件通过一定的共价键聚合成链状，其主链骨架呈现周期性重复键聚合成链状，其主链骨架呈现周期性重复。331.3.2 生物大分子组成的共同规律种类：蛋白质、核酸、糖类蛋白蛋白质的构件分子是的构件分子是20种基本氨基酸，氨基酸之种基本氨基酸，氨基酸之间通通过肽键相相连。肽链具有方向性（具有方向性（N端端-C端），蛋端），蛋白白质主主链骨架呈骨架呈“肽单位位”重复。重复。核酸的构件分子是核苷酸，核苷酸通核酸的构件分子是核苷酸，核苷酸通过3，5-磷酸磷酸二二酯键相相连，核酸，核酸链也具有方向性也具有方向性(5-3)，核酸的，核酸的主主链骨架呈骨架呈“磷酸磷酸-核糖（或脱氧核糖）核糖（或脱氧核糖）”重复。重复。脂脂质的构件分子是甘油、脂肪酸和一些其他取代基，的构件分子是甘油、脂肪酸和一些其他取代基，其非极性其非极性烃长链也是一种重复也是一种重复结构。构。多糖的构件分子是多糖的构件分子是单糖，糖，单糖糖间通通过糖苷糖苷键相相连，淀粉、淀粉、纤维素、糖原的糖素、糖原的糖链骨架均呈葡萄糖基的重骨架均呈葡萄糖基的重复。复。生物大分子主干链的重复性是生物大分子稳定性生物大分子主干链的重复性是生物大分子稳定性的基础。的基础。34蛋白质的构件分子是20种基本氨基酸，氨基酸之间通过肽键相连。蛋白质蛋白质20种种AA（氨基酸）（氨基酸）核酸核酸5种含氮碱基（种含氮碱基（A、T、C、U、G）糖类糖类G6（葡萄糖）、（葡萄糖）、F（果糖）（果糖）脂质脂质FA（脂肪酸）（脂肪酸）+甘油甘油生物大分子生物大分子生物大分子生物大分子有机小分子有机小分子有机小分子有机小分子维生素、生素、辅酶酶、激素、有机酸、色素等等。、激素、有机酸、色素等等。生物复生物复杂多少多少样，但在分子水平有，但在分子水平有简单的的统一性一性35蛋白质20种AA（氨基酸）生物大分子有机小分子维生素、辅酶1.3.3 1.3.3 物质代谢和能量代谢的规律性物质代谢和能量代谢的规律性新陈代谢是生命的特征，生物体内新陈代谢的新陈代谢是生命的特征，生物体内新陈代谢的途径错综复杂，更加复杂的是，几乎每一个反途径错综复杂，更加复杂的是，几乎每一个反应都有一个特定的酶催化，都伴随着能量的变应都有一个特定的酶催化，都伴随着能量的变化。化。每一个代谢途径都可以随着细胞的状态变化来每一个代谢途径都可以随着细胞的状态变化来调控，各个途径之间的交叉调控有条不紊。调控，各个途径之间的交叉调控有条不紊。生物体用最基本的化学反应，最简单的组合方式，生物体用最基本的化学反应，最简单的组合方式，构成了最复杂的反应系统。构成了最复杂的反应系统。361.3.3 物质代谢和能量代谢的规律性新陈代谢是生命的特征，（1）新）新陈代代谢的化学反的化学反应类型型 C-C键的断裂和形成的断裂和形成 分子重排反分子重排反应（包括分子异构化、双（包括分子异构化、双键的移位及的移位及顺反重排）反重排）构件分子构件分子间脱水脱水缩合反合反应 基基基基团转团转移反移反移反移反应应（包括葡萄糖基、磷（包括葡萄糖基、磷酰基、基、酰基、氨基）基、氨基）氧化氧化氧化氧化还还原反原反原反原反应应（包括（包括电子子转移、移、氢原子原子转移、直接与氧原子移、直接与氧原子结合）合）基团转移和氧基团转移和氧化还原反应最化还原反应最为常见为常见37（1）新陈代谢的化学反应类型基团转移和氧化还原反应最为常见3（2）三）三羧酸循酸循环是新是新陈代代谢的共同途径的共同途径 参与新参与新陈代代谢的各种分子之的各种分子之间（少数除外）通常可以（少数除外）通常可以相互相互转换，其，其转换枢枢纽为三三三三羧羧酸循酸循酸循酸循环环。三。三羧酸循酸循环不不仅是糖分解代是糖分解代谢的主要途径，也是其他生物大分子氧化分的主要途径，也是其他生物大分子氧化分解的必解的必经途径。途径。糖糖类、脂、脂质、蛋白、蛋白质、核酸首先、核酸首先在在在在酶酶酶酶的作用下由大分的作用下由大分的作用下由大分的作用下由大分子降解子降解子降解子降解为为小分子小分子小分子小分子，即蛋白，即蛋白质依次降解依次降解为多多肽氨基酸；氨基酸；核酸降解核酸降解为核酸的碎片核酸的碎片核苷酸；糖核苷酸；糖类依次降解依次降解为多糖多糖碎片碎片单糖；脂糖；脂质降解降解为甘油、脂肪酸等。甘油、脂肪酸等。有机物的有机物的C骨架的氧化分解，是物骨架的氧化分解，是物质分解代分解代谢的中心。的中心。脱氨后的氨基酸骨架、脂肪酸脱氨后的氨基酸骨架、脂肪酸氧化后形成的乙氧化后形成的乙酰辅酶酶A，同，同样也是通也是通过三三三三羧羧酸循酸循酸循酸循环环彻底氧化分解成底氧化分解成CO2和和H2O。38（2）三羧酸循环是新陈代谢的共同途径383939（3）生物体内的合成代）生物体内的合成代谢也有共同的也有共同的规律性律性 由基本的由基本的结构构单元构建生物大分子元构建生物大分子时，结构构单元需先元需先经过活化活化活化活化，这是生物大分子合成代是生物大分子合成代谢的共同的共同规律。律。合成淀粉、糖原合成淀粉、糖原合成淀粉、糖原合成淀粉、糖原时时，葡萄糖要活化成，葡萄糖要活化成，葡萄糖要活化成，葡萄糖要活化成ADPGADPG或或或或UDPGUDPG；合成脂肪酸合成脂肪酸合成脂肪酸合成脂肪酸时时，乙，乙，乙，乙酰辅酰辅酶酶酶酶A A要活化成丙二要活化成丙二要活化成丙二要活化成丙二酰辅酰辅酶酶酶酶A A；合成合成合成合成DNADNA、RNARNA时时，其，其，其，其结结构构构构单单元元元元dNMPdNMP和和和和NMPNMP要活化成要活化成要活化成要活化成dNTPdNTP和和和和NTP;NTP;合成蛋白合成蛋白合成蛋白合成蛋白质时质时，氨基酸要活化，氨基酸要活化，氨基酸要活化，氨基酸要活化为为氨氨氨氨酰酰-tRNA-tRNA。生物大分子合成生物大分子合成时均有一定的均有一定的方向性方向性方向性方向性。糖原合成糖原合成糖原合成糖原合成时时，链链由由由由还还原端向非原端向非原端向非原端向非还还原端方向延伸；原端方向延伸；原端方向延伸；原端方向延伸；脂肪酸合成脂肪酸合成脂肪酸合成脂肪酸合成时时，链链由甲基端向由甲基端向由甲基端向由甲基端向羧羧基端方向延伸；基端方向延伸；基端方向延伸；基端方向延伸；核酸合成核酸合成核酸合成核酸合成时时，链链由由由由55端向端向端向端向33端方向延伸；端方向延伸；端方向延伸；端方向延伸；蛋白蛋白蛋白蛋白质质合成合成合成合成时时，肽链肽链由由由由N N端向端向端向端向C C端方向延伸。端方向延伸。端方向延伸。端方向延伸。40（3）生物体内的合成代谢也有共同的规律性40（4）ATP是所有生物体内能量的共同是所有生物体内能量的共同载体体 新新陈代代谢过程中，新的有机物不断地被合成，另外一程中，新的有机物不断地被合成，另外一些有机物不断地被分解。在复些有机物不断地被分解。在复杂的代的代谢网网络中，伴随着中，伴随着物物质代代谢的的过程，以程，以ATP为载体的能量代体的能量代谢也在持也在持续不不断地断地进行。行。新陈代谢规律新陈代谢规律新陈代谢规律新陈代谢规律同化作用同化作用 吸收与合成吸收与合成吸收与合成吸收与合成生生生生长长、发发育、生殖育、生殖育、生殖育、生殖异化作用异化作用 排泄与分解排泄与分解排泄与分解排泄与分解衰老、死亡衰老、死亡衰老、死亡衰老、死亡41（4）ATP是所有生物体内能量的共同载体新陈代谢规律同化作用1.3.4 1.3.4 生物界遗传信息传递的统一性生物界遗传信息传递的统一性遗传信息的表达，即从遗传信息的表达，即从DNADNA转录生成转录生成转录生成转录生成RNARNA，再，再翻译生成蛋翻译生成蛋翻译生成蛋翻译生成蛋白质白质白质白质，是生物体内最为复杂的生物化学过程。不过，如此，是生物体内最为复杂的生物化学过程。不过，如此复杂的过程，在生物界却是非常巧妙地用简单的复杂的过程，在生物界却是非常巧妙地用简单的碱基配对碱基配对碱基配对碱基配对和和和和6464个遗传密码个遗传密码个遗传密码个遗传密码实现的。实现的。DNA分子的碱基顺序携带着生物的遗传信息，分子的碱基顺序携带着生物的遗传信息，DNA双螺旋双螺旋结构中碱基配对是传递和表达遗传信息的基础，世界上绝结构中碱基配对是传递和表达遗传信息的基础，世界上绝大多数生物大多数生物遵循着遗传信息传递的中心法则遵循着遗传信息传递的中心法则遵循着遗传信息传递的中心法则遵循着遗传信息传递的中心法则。遗传密码作为媒介。遗传密码是翻译的关键，遗传物质的遗传密码作为媒介。遗传密码是翻译的关键，遗传物质的核苷酸序列通过遗传密码转换为蛋白质的氨基酸序列，才核苷酸序列通过遗传密码转换为蛋白质的氨基酸序列，才能使遗传信息得以表达，表现出与基因相对应的生物学性能使遗传信息得以表达，表现出与基因相对应的生物学性状。状。整个生物界，由微生物到人整个生物界，由微生物到人类基本通用一套由基本通用一套由64个个遗传密密码构成的密构成的密码字典。字典。遗传密密码在分子水在分子水平上把生物界的平上把生物界的遗传特性特性统一起来。一起来。421.3.4 生物界遗传信息传递的统一性遗传信息的表达，即从D1.3.5 1.3.5 课程特点与学习方法课程特点与学习方法内容多内容多复杂而繁琐复杂而繁琐理论性强，概念多且前后交错理论性强，概念多且前后交错理解记忆理解记忆理解记忆理解记忆431.3.5 课程特点与学习方法内容多理解记忆431.3.6 1.3.6 生物化学与其他学科的关系生物化学与其他学科的关系生生物物植植植植物物物物学学学学微生物微生物微生物微生物学学学学动动动动物物物物学学学学化化学学高分子高分子高分子高分子化学化学化学化学有有有有机机机机化化化化学学学学分分分分析析析析化化化化学学学学无无无无机机机机化化化化学学学学物物物物理理理理化化化化学学学学441.3.6 生物化学与其他学科的关系生植物学微生物学动物学化生生物物化化学学生物生物生物生物化学化学化学化学生理学生理学生理学生理学遗传学遗传学遗传学遗传学生态学生态学生态学生态学农学农学农学农学45生物化学生物化学生理学遗传学生态学农学45 植物生化植物生化 动物生化动物生化 微生物生化微生物生化 病理生化病理生化农业生化农业生化 生物化学分支生物化学分支 食品生化食品生化 无机生化无机生化 有机生化有机生化 生理生化生理生化 临床生化临床生化细胞工程细胞工程 基因工程基因工程 发酵工程发酵工程 蛋白质工程蛋白质工程 酶工程酶工程近代生物化学的发展46 人口与粮食人口与粮食人口与粮食人口与粮食能源与资源能源与资源能源与资源能源与资源健康与疾病健康与疾病健康与疾病健康与疾病分子生物学理论的突破分子生物学理论的突破分子生物学理论的突破分子生物学理论的突破生物技术的有效应用生物技术的有效应用生物技术的有效应用生物技术的有效应用新旧技术的有机结合新旧技术的有机结合新旧技术的有机结合新旧技术的有机结合更加主动更加主动更加主动更加主动更为有效更为有效更为有效更为有效改造生物改造生物改造生物改造生物创造生物创造生物创造生物创造生物新兴产业新兴产业新兴产业新兴产业推动工、农、医的发展推动工、农、医的发展推动工、农、医的发展推动工、农、医的发展利用生物技术利用生物技术利用生物技术利用生物技术二十一世纪二十一世纪-生命科学的世纪生命科学的世纪47人口与粮食分子生物学理论的突破更加主动改造生物推动工、农、医