生物化学,即生命的化学
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第一章绪论本章主要介绍生物化学的定义、内容、目的及其与医学的关系第一节生物化学的定义生物化学(biochemistry)或生物的化学(biological chemistry)即生命的化学,是一门研究生物体的化学组成、体内发生的反应和过程的学科。
当代生物化学的研究除采用化学的原理和方法外,尚运用物理学的技术方法以揭示组成生物体的物质,特别是生物大分子(biomacromolecules)的结构规律。
并且与细胞生物学、分子遗传学等密切联系,研究和阐明生长、分化、遗传、变异、衰老和死亡等基本生命活动的规律。
Watson和Crick 于1953提出了DNA分子的双螺旋结构模型,在此基础上形成了遗传信息传递的“中心法则”,由此奠定了现代分子生物学(molecular biology)的基础。
分子生物学主要的研究内容为探讨不同生物体所含基因的结构、复制和表达,以及基因产物—蛋白质或RNA的结构,互相作用以及生理功能,以此了解不同生命形式特殊规律的化学和物理的基础。
可见,当今生物化学与分子生物学不能截然分割,后者是前者深入发展的结果。
总之,生物化学与分子生物学是在分子水平上研究生命奥秘的学科,代表当前生命科学的主流和发展的趋势。
第二节生物化学的内容医学生物化学研究的内容大致包括下列4个部分。
一. 化学组成—生物大分子在研究生命形式时,首先要了解生物体的化学组成,测定其含量和分布。
这是生物化学发展的开始阶段的工作,曾称为叙述生化。
现知生物体是由多种化学元素组成的,其中C、H 、O 和N四种元素的含量占活细胞量的99%以上。
各种元素进而构成约30种的小分子化合物,这些小分子化合物可以构成生物大分子,所以把他们称为生物分子(biomolecules)或构件分子(building block molecules)。
例如20种L-α-氨基酸是蛋白质的构件分子,4种核苷酸是核酸的构件分子,单糖可构建成多糖、脂肪酸组成多种脂类化合物。
《生物化学》名词解释总结生物化学biochemistry生物化学即生命的化学,是一门研究生物体的化学组成、体内发生的反应和过程的学科。
肽键peptide bond蛋白质分子中的主要共价键,是连接两个氨基酸的酰胺键,由一个羧基和一个氨基脱水缩合而成肽peptide氨基酸通过肽键相连的化合物,蛋白质不完全水解的产物也是肽。
一般含有几个到十几个以下的氨基酸组成的肽称为寡肽oligopeptide,由十几个以上的氨基酸组成的称为多肽poly peptide蛋白质的一级结构primary structure蛋白质的一级结构是指多肽链中氨基酸残基的排列顺序,包括形成二硫键的半胱氨酸残基的位置。
一级结构是蛋白质空间构象和生物学功能的基础,但不是决定其空间构象的唯一因素。
蛋白质的二级结构secondary structure蛋白质的二级结构是指多肽链中相邻的氨基酸残基形成的局部肽链空间结构,是主链原子的局部空间排列。
二级结构的形式包括α螺旋、β片层、β转角、π螺旋、随意卷曲等。
蛋白质的三级结构tertiary structure蛋白质的三级结构是指整条多肽链中所有氨基酸残基,包括相距甚远的氨基酸残基主链和侧链所形成的全部分子结构。
蛋白质的四级结构quaternary structure蛋白质的四级结构是指各具独立三级结构的多肽链再以各自特定的形式接触排布后,结集所形成的蛋白质最高层次空间结构。
超二级结构super secondary structure蛋白质分子中的一些二级结构单元,往往有规律地聚集在一起,形成相对稳定的超二级结构的基本形式(如αα、βββ、βαβ等),又称模体motif结构域structural domain单个或多个超二级结构进一步集结起来,形成的在蛋白质分子空间结构中明显可区分的区域,称为结构域,结构域同时又是蛋白质分子中分工的功能单位。
亚基subunit部分蛋白质分子由几条多肽链组成,每条多肽链都是其独立的三级结构,这些肽链再以各自特定形式接触排布后,形成蛋白质的四级结构,而这些具有独立三级结构的肽链称为亚基,亚基单独存在时不具有生物活性。
生物化学》课程思政教学案例(一等奖)一、课程简介《生物化学》是生命的化学,是自然生命科学领域进展最迅速、最具活力的前沿学科。
它主要从微观分子的角度来探讨生命的本质,研究生物体的分子结构与功能、物质代谢与调节、遗传信息传递,通过揭示组成人体生物分子的结构与功能,及其在体内代谢变化的规律来认识疾病,从分子水平上探讨生命现象的本质。
生物化学是生物、临床、预防、影像、麻醉、口腔医学专业重要的专业基础课程,也是考研和医师资格考试的重要内容。
学生通过学习从分子水平认识正常与疾病状态时人体的结构与功能,认识疾病的发生和发展机制,将该课程的理论和技术应用于疾病的预防、诊断和治疗,为基础医学其他课程和临床医学的学习奠定基础,并掌握该课程的理论知识和实验技能,培养科研和创新思维能力,为今后从事科学研究奠定基础。
适合学习这门课的人群有:1.本门课程主要适用于全国高等医学院校和综合院校医学类专业本科生的生物化学与分子生物学学习,如临床医学专业、基础医学专业、预防医学专业、影像医学、麻醉医学、口腔医学等;2.也可以作为硕士研究生和继续教育相关专业学生的辅助学习资料;对生物化学与分子生物学感兴趣的社会学习者也能进入学习。
二、教学目标(一)本讲的课程思政教学目标1.通过“融入案例教学,建立知识体系”(思政目标),指导学生进行糖无氧氧化概念、部位、过程、生理意义等的学习(教学目标),使学生能够认识生命的本质,培养学生分析问题、解决问题、创新思维、沟通表达能力,培养学生和而不同的和谐观,正直善良的价值观、爱岗敬业、遵纪守法的世界观。
2.通过“介绍中国贡献,培养家国情怀”、“普及科学历史,塑造价值观念”(思政目标),引导学生对糖无氧氧化代谢的思考,深入进行肿瘤细胞代谢状态的分析(教学目标)。
3.通过“健全学科素养,传播科学知识”,引导学生对日常生活运动中代谢过程的分析(教学目标),培养学生乐观向上的人生观,为学生的健康成长保驾护航。
名词解释生物化学生物化学,是生命的化学,是研究生物体的化学组成和生命过程中的化学变化规律的一门科学。
它是从分子水平来研究生物体(包括人类、动物、植物和微生物)内基本物质的化学组成、结构,及在生命活动中这些物质所进行的化学变化(即代谢反应)的规律及其与生理功能的关系的一门科学,是一门生物学与化学相结合的基础学科。
分子生物学分子生物学是以生物大分子为研究目标,通过对蛋白质、酶和核酸等大分子的结构、功能及其相互作用等运动规律的研究来阐明生命分子基础,从而探索生命奥秘的一门科学。
它是由生物化学、遗传学、微生物学、病毒学、结构分析及高分子化学等不同研究领域结合而形成的一门交叉科学,目前已发展成生命科学中的带头学科。
第一章糖的化学单糖凡不能被水解成更小分子的糖称为单糖。
单糖是糖类中最简单的一种,是组成糖类物质的基本结构单位。
单糖可根据其分子中含碳原子多少分类,最简单的单糖是三碳糖,在自然界分布广、意义大的五碳糖和六碳糖,也分别称为戊糖和己糖。
寡糖寡糖是由单糖缩合而成的短链结构(一般含2~6个单糖分子)。
其中二糖是寡糖中存在最为广泛的一类。
多糖多糖是由许多单糖分子缩合而成的长链结构,分子量都很大,在水中不能成真溶液,有的成胶体溶液,有的根本不溶于水,均无甜味,也无还原性。
多糖有旋光性,但无变旋现象。
最重要的多糖有淀粉、糖原和纤维素等。
多糖中有一些是与非糖物质结合的糖称为复合糖,如糖蛋白和糖脂。
同聚多糖同聚多糖也称为均一多糖,是由一种单糖缩合而成,如淀粉、糖原、纤维素、戊糖胶、木糖胶、阿拉伯糖胶、几丁质等。
杂聚多糖杂聚多糖也称为不均一多糖,是由不同类型的单糖缩合而成,如肝素、透明质酸和许多来源于植物中的多糖如波叶大黄多糖、当归多糖、茶叶多糖等。
粘多糖粘多糖也称为糖胺聚糖,是一类含氮的不均一多糖,其化学组成通常为糖醛酸及氨基己糖或其衍生物,有的还含有硫酸。
如透明质酸、肝素、硫酸软骨素等。
结合糖结合糖也称糖复合物或复合糖,是指糖和蛋白质、脂质等非糖物质结合的复合分子。
名词解释1 生物化学:即生命的化学,它是从分子的水平来研究生命体内的基本物质的化学组成,结构特征,理化性质,以及这些物质在生物体内进行化学变化的规律及其与生理功能之间的关系的一门学科。
2蛋白质等电点:蛋白质在溶液中解离成正负离子的趋势相等即静电荷为零时溶液的ph称为蛋白质的等电点。
3 蛋白质变性:在某些理化因素作用下,蛋白质的空间构象发生改变或破坏,导致其生物活性的丧失和一些理化性质的改变,这种现象称为蛋白质的变性作用。
4 酶原:无活性的酶的前体。
5 酶的活性中心:有些必需基因在一级结构上相距很远,但在形成特定空间结构时彼此靠近,形成具有特定空间构象的区域,该区域能与底物特异性结合并将底物转化为产物,称之为酶的活性中心。
6 米氏常数:Km值等于酶促反应速度为最大速度一半时的底物浓度。
7 维生素:机体维持正常生命活动不可缺少的一类小分子有机化合物。
8呼吸链:代谢物脱下的成对氢原子通过多种酶和辅酶所组成的连锁反应体系逐步传递最终与氧结合生成水的链式连锁反应体系。
9 生物氧化:物质在生物体内进行氧化分解称为生物氧化。
10 糖酵解:是指葡萄糖或糖原在无氧情况下,经过一系列中间代谢分解成乳酸的过程。
11 血浆脂蛋白:是脂类在血浆中的存在形式,也是脂类在血液中的运输形式。
12 B-氧化:脂酰Co A进入线粒体基质,从脂酰基的B-碳原子开始进行脱氢,加水,再脱氢,硫解的连续反应。
13 联合脱氨基:L-谷氨酸脱氢酶和转氨酶的联合,以及嘌呤核苷酸循环。
14 基因:染色体中携带有遗传信息的DNA片段,是遗传的功能单位。
15 半保留复制:DNA在复制时首先是两条链之间的氢键断裂两链分开,然后分别以每条链为模版各自合成一条新的DNA链,这样新合成的每个子代DNA分子中,一条链来自亲代DNA,另一条链是新合成的,这种复制方式为半保留复制。
16 必需氨基酸:必需氨基酸指的是人体自身不能合成或合成速度不能满足人体需要,必须从食物中摄取的氨基酸。
1、生物化学P1也称生命的化学,是研究生物机(微生物、植物、动物)的化学组成和生命现象中化学变化规律的一门学科。
2、碱基堆积力(碱基平面堆积力)P18是由芳香族碱基π电子之间相互作用而引起的。
3、 DNA三级结构P20指DNA双螺旋进一步折叠卷曲而成的构象。
4、结构域P50对于较大的球状蛋白分子,它的一条长的多肽链在超二级结构的基础上进一步卷曲折叠,形成若干个空间上相对独立、且具有一定功能的近似球状的紧密实体,这种紧密球状结构被称为结构域。
5、核酸变性P30是指核酸在高温、酸、碱或一些变性剂(如尿素等)的作用下,其氢键被破坏,导致有规律的双螺旋结构变成单链的、无规律“线团”的过程。
6、分子杂交P31把不同来源的DNA链放在同一溶液中作变性处理,或把变性的DNA与RNA放在一起,只要它们之间的某些区域有碱基配对的可能,一旦进行退火处理,它们之间就可形成局部的DNA-DNA或DNA-RNA杂合体双链,这一过程称为分子杂交。
7、等电点P40在某一PH值的溶液中,若氨基酸解离成阳离子和阴离子的趋势及程度相等,氨基酸带有数量相等的正负两种电荷,即静电荷等于零,此时溶液的PH值就称为该氨基酸的等电点。
8、超二级结构P49在蛋白质中,某些相邻的二级结构单元(α-螺旋、β-折叠、β-转角、无规卷曲)常常相互靠近、彼此作用,在局部区域形成有规则的二级结构聚合体,充当更高层次结构的构件,该二级结构的聚合体就称为蛋白质的超二级结构。
9、变构效应(变构作用)P59是指寡聚蛋白质分子中,一个亚基由于与其他分子结合而发生构象变化,引起分子构象和功能的改变,并引起相邻亚基的分子构象和功能也发生改变。
10、全酶(结合酶)P70酶分子中除蛋白质部分外,还含有对热稳定的非蛋白质的有机小分子或金属离子,这类酶统称为结合酶或全酶.11、辅酶、辅基P71辅酶是指以非共价键与酶蛋白结合的小分子有机物质,通过透析或超滤等物理方法可以除去。
辅基是指以共价键与酶蛋白结合的小分子有机物质,不能通过透析或超滤的方法除去。
名词解释1.生物化学也称为生命的化学。
是运用化学、物理学的原理和方法来研究生命体的化学组成、物质结构、性质、功能、及其变化规律的科学。
2.酶是具有极高的催化效率,高度的专一性,易失活,其活性受调控的生物催化剂。
3.多肽由两个以上的氨基酸通过肽键连接而成的肽。
4.生物氧化生物细胞将糖,脂,蛋白质等燃料分子氧化分解,最终生成CO2和H20释放出能量,并偶联ADP磷酸化生成ATP的过程,称为生物氧化。
5.激素由多细胞生物分泌细胞产生,经体液运输到特定部位,起重要生理生化功能的微量有机物质。
6.脂肪酸的α-氧化a-氧化作用是以具有3~18碳原子的游离脂肪酸作为底物,有分子氧间接参与,经脂肪酸过氧化物酶催化作用,由a碳原子开始氧化,氧化产物是D--a--羟脂肪酸或少一个碳原子的脂肪酸。
7.转氨基作用指在转氨酶催化下将α-氨基酸的氨基转给另一个α-是酮酸,生成相应的α酮酸和一种新的α-氨基酸的过程。
8.密码子的简并性编码相同氨基酸的几个不同密码子。
9.双缩脲反应蛋白质和多肽分子中肽键在稀碱溶液中与硫酸铜共热,呈现紫色或红色,称为双缩脲反应。
10.酶原一些与凝血和消化作用有关的酶,最初是以没有活性的前体形式合成和分泌的,这种前体称为“酶原”。
11.脂肪酸β-氧化指脂肪酸活化为脂酰CoA,脂肪酸CoA进入线粒体基质后,在酶催化下依次进行脱氢、水化、再脱氢和硫解四步连续反应,释放出一分子乙酰CoA和一分子少两个碳的脂酰CoA。
由于反应均为脂酰CoA的a,B碳原子之间进行,最后B-碳原子被氧化为酰基,所以称为B-氧化。
12.逆转录作用以RNA为模板在逆转录酶的催化作用下合成与其碱基互补的DNA的过程。
13.酶的诱导当细胞中加入特定诱导物后诱导产生的酶。
14.酶活性中心酶的催化功能只局限在酶分子的一个特定区域,只有少数氨基酸残基参与底物的结合及催化。
这个与酶活力直接相关的区域称为酶的活性中心。
15.转录以DNA为模板,按碱基互补配对原则形成一条与DNA互补的mRNA链的过程。
第一部分绪论1.生物化学(Biochemistry):是生命的化学,是研究生物体的化学组成和生命过程中的化学变化规律的一门科学。
是从分子水平来研究生物体(人、动物、植物和微生物)内基本物质的化学组成、结构及在生命活动中这些物质所进行的化学变化的规律及其与生理功能的关系的一门科学,是一门生物学与化学相结合的基础学科。
2.新陈代谢:生物体内的各种基本物质在生命过程中不断进行着相互联系、相互制约、相互对立而又统一的、多样复杂的、又有规律的化学变化,其结果是生物体与外界环境进行有规律的物质交换,称为新陈代谢。
通过新陈代谢为生命活动提供所需的能量,更新体内基本物质的化学组成,这是生命现象的基本特征,是揭示生命现象本质的重要环节。
3.分子生物学(molecular biology):是现代生物学的带头学科,它主要研究遗传的分子基础,生物大分子的结构与功能和生物大分子的人工设计与合成,以及生物膜的结构与功能等。
第二部分维生素与微量元素1.维生素(vitamin):是维持人体生命活动必需的一类有机物质,也是保持人体健康的重要活性物质。
维生素在体内的含量很少,但在人体生长、代谢、发育过程中却发挥着重要的作用。
机体不能合成或合成量不足,不能满足机体的需要,必须经常通过食物中获得,人体对维生素的需要量很小。
2.微量元素(trace element):微量元素是指人体中每人每天需要量在100mg以下的元素,虽然所需甚微,但生理作用却十分重要,如铁、锌、铜、锰、铬、硒、钼、钴、氟等。
3.水溶性维生素(water-soluble vitamins):一类能溶于水的有机营养分子。
其中包括在酶的催化中起着重要作用的B族维生素以及抗坏血酸(维生素C)等。
4.脂溶性维生素(lipid soluble vitamin):由长的碳氢链或稠环组成的聚戊二烯化合物。
脂溶性维生素包括维生素A、D、E和K,这类维生素能被动物贮存。
5.维生素原(provitamin):某些物质本身不是维生素,但是可以在生物体内转化成维生素,这些物质称为维生素原。
第一章绪论一生物化学研究的内容1生物化学:生物化学(biochemistry)是研究生物机体(微生物、植物、动物)的化学组成和生命现象中的化学变化规律的一门科学,即研究生命活动化学本质的学科。
所以生物化学可以认为就是生命的化学。
生物化学利用化学的原理与方法去探讨生命,是生命科学的基础。
它是介于化学、生物学及物理学之间的一门边缘学科。
2 生物化学研究的主要方面:(1)生物体的物质组成高等生物体主要由蛋白质、核酸、糖类、脂类以及水、无机盐等组成,此外还含有一些低分子物质,如维生素、激素、氨基酸、多肽、核苷酸及一些分解产物(2)物质代谢生物体与其外环境之间的物质交换过程就称为物质代谢或新陈代谢。
物质代谢的基本过程主要包括三大步骤:消化、吸收→中间代谢→排泄。
其中,中间代谢过程是在细胞内进行的,最为复杂的化学变化过程,它包括合成代谢,分解代谢,物质物质代谢调控,能量代谢几方面的内容。
(3)生物分子的结构与功能根据现代生物化学及分子生物学研究还原论的观点,要想了解细胞及亚细胞的结构和功能,必先了解构成细胞及亚细胞的生物分子的结构和功能。
因此,研究生物分子的结构和功能之间的关系,代表了现代生物化学与分子生物学发展的方向。
二生物学的发展(-)静态生物化学阶段大约从十八世纪中叶到二十世纪初,主要完成了各种生物体化学组成的分析研究,发现了生物体主要由糖、脂、蛋白质和核酸四大类有机物质组成。
(二)动态生物化学阶段大约从二十世纪初到二十世纪五十年代。
此阶段对各种化学物质的代谢途径有了一定的了解。
其中主要的有:1932年,英国科学家Krebs 建立了尿素合成的鸟氨酸循环;1937年,Krebs又提出了各种化学物质的中心环节——三羧酸循环的基本代谢途径;1940年,德国科学家Embden和Meyerhof 提出了糖酵解代谢途径。
(三、)分子生物学阶段从1953年至今。
以1953年,Watson和Crick提出DNA的双螺旋结构模型为标志,生物化学的发展进入分子生物学阶段。