天津大学,生物化学,课件,ppt 第十四章

HO C H
HO C H
H C OH
H C OH
CH2OH
Ｄ－山梨糖
CH2OH
Ｄ－塔格糖
天然糖类化合物多为D-构型
醛糖和酮糖互变
H
1C O
2
H C OH
3
H C OH
4
H C OH
5CH2OH
D-核糖
H 1 C OH 2 C OH
3
H C OH
4
H C OH 5CH2OH
烯二醇
H 1 HC OH
2C O
CH2OH
H H OH
O OH H
OH
H
H
OH
-D-Glucopyranose
Cu2+, -OH Cu2O, H2O
CH2OH
H H OH
OH
OH O
H
O-
H
OH
D-Gluconic acid
COO-
H H OH
OH
O OH
H H
H
OH
β-D-Glucuronic acid
CH2OH
H
O
H OH H
糖类化合物的概念
• 糖类化合物是自然界分布广泛，数量最多 的有机化合物
• 最初糖类化合物用Cn(H2O)m通式来表示，统 称碳水化合物（Carbohydrate），现定义 为多羟基的醛或酮及其缩聚物和某些衍生 物
• 糖类化合物是一切生物体维持生命活动所 需能量的主要来源，是生物体合成其他化 合物的基本原料，有时还充当结构性物质
Ｌ-(-)甘油醛
Ｄ-(＋)甘油醛
(-) 表示左旋光性，(+)表示右旋光性
D-醛糖(aldose)（开链）

分子间作用力
分子间作用力包括范德华力、氢键和疏水作用力等，影响分子的聚集状态和稳 定性。
化学反应与能量转化
化学反应
化学反应是原子或分子重新组合的过程，遵循质量守恒和能 量守恒定律。
能量转化
化学反应中伴随着能量的吸收或释放，可用于解释反应的动 力学和热力学性质。
酸碱反应与缓冲溶液
酸碱反应
酸和碱通过质子转移反应生成水和盐，酸碱反应是化学反应中的重要类型之一。
生物化学教学课件
目录
• 生物化学概述 • 生物化学基础知识 • 生物大分子与细胞结构 • 生物化学代谢过程 • 生物化学实验技术与方法 • 生物化学前沿研究与发展趋势
01
生物化学概述
生物化学的定义与重要性
定义
生物化学是生物学和化学两门学 科的交叉学科，主要研究生物体 内的化学过程和物质代谢。
重要性
02
生物化学基础知识
分子结构与性质
分子结构
分子由原子组成，通过化学键连接， 具有空间构型和电子分布，决定分子 的物理和化学性质。
分子性质
分子的性质由其结构决定，包括极性 、溶解度、挥发性等，影响分子的物 理状态和化学反应活性。
化学键与分子间作用力
化学键
化学键是原子间通过电子转移或共享形成的相互作用力，分为共价键、离子键 和金属键等。
核酸的结构与功能
总结词
核酸是生物体中重要的遗传物质，具有多种结构和功能。
详细描述
核酸包括DNA和RNA，它们由核苷酸组成，具有一级、二级和三级结构。一级结构决定了核酸的序列 ，二级结构决定了核酸的双螺旋结构，三级结构决定了核酸的空间构象。核酸的功能是携带和传递遗 传信息。
酶的结构与催化机制
总结词

(一)病毒癌基因(virus oncogene,v-onc)
1. 病毒癌基因是存在于病毒基因组中的癌基因，它 不编码病毒的结构成分，对病毒复制也没有作用， 但可以使细胞持续增殖。
2.病毒基因组结构
长末端 重复序列
正常的病毒基因
癌基因
LTR gag
pol
env src LTR
调节和 产生病毒 产生逆转录 产生病毒 产生酪氨酸 启动转录 核心蛋白 酶和整合酶 外膜蛋白 激酶
白 因 子 ， 决 定 三 种 RNA(mRNA 、 tRNA 及 rRNA)转录的类别。
2.特异转录因子(special transcription factors) 为个别基因转录所必需，决定该基因的时
间、空间特异性表达。
转录激活因子
分为
转录抑制因子
(三)反式作用因子的结构
TF
DNA结合域 酸性激活域
(三) 癌基因的分类与功能
根据表达产物在细胞中的定位和功能分为：
1.蛋白激酶类 2.信息传递蛋白类 3.生长因子类 4.核内转录因子类
跨膜生长因子受体 膜结合的酪氨酸蛋白激酶 可溶性酪氨酸蛋白激酶 胞浆丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶 非蛋白激酶受体
二、抑癌基因
(一)什么是抑癌基因？
抑癌基因又称肿瘤抑制基因(tumor suppressor gene)或抗癌基因(anti-oncogene)，是指存在于正常细 胞内的一大类可抑制细胞生长并具有潜在抑癌作用的 基因。
第一节 基因表达调控的 概念和原理
(Concept and principle： Regulation of Gene Expression)
一、基因表达调控的概念
(一)基因表达(gene expression) 是指基因经过

05
生物化学实验技术
Chapter
分光光度法
总结词
基于物质对光的选择性吸收而建立的方法
详细描述
分光光度法是利用物质对光的吸收特性来测定物质浓度的一种方法。通过测量物质在特定波长下的吸光度值，可 以计算出物质的浓度。该方法具有操作简便、准确度高、适用范围广等优点，是生物化学实验中常用的定量分析 方法之一。
分子性质
分子的性质由其组成原子的性质 和分子结构决定，包括极性、溶 解度、挥发性等。
化学键与分子间作用力
化学键
化学键是原子间力的一种表现，主要有共价键、离子键和金 属键。
分子间作用力
分子间作用力是影响物质物理性质的重要因素，包括范德华 力、氢键等。
化学反应与能量转化
化学反应
化学反应是分子间的转化，遵循质量 守恒和能量守恒定律。
生物化学的应用领域
医学
生物化学在医学领域的应用广泛 ，如疾病诊断、治疗和药物研发
等。
农业
通过研究植物的生理生化过程，改 良作物品种，提高农业生产效率。
工业
生物化学在食品、制药、环保等领 域有广泛应用，如发酵工程、酶工 程等。
02
生物化学基础知识
Chapter
分子结构与性质
分子结构
分子由原子组成，通过共价键连 接，具有固定的空间排列。
蛋白质的结构
蛋白质具有一级、二级、 三级和四级结构，这些结 构决定了蛋白质的功能。

蛋白质的功能
蛋白质在生物体内发挥着 多种功能，如酶、运输、 结构等。
核酸的结构与功能
核酸的组成
核酸的功能
核酸由核苷酸组成，包括脱氧核糖核 酸（DNA）和核糖核酸（RNA）。
DNA携带遗传信息，RNA在转录和翻 译过程中起关键作用。

序。
❖通常在多肽链的一端含有一个游离的-氨基，称为氨基端或N-端；在 另一端含有一个游离的-羧基，称为羧基端或C-端。
❖氨基酸的顺序是从N端的氨基酸残基开始，以C端氨基酸残基为终点
的排列顺序。如上述五肽可表示为：
Ser-Val-Tyr-Asp-Gln
❖ 多肽可与多种化合物作用，产生不同的颜色反应。这些显色反应，可用 于多肽的定性或定量鉴定。
绝大多数的酶都是蛋白质(Enzyme)。
（三）肽与肽键
一个氨基酸的羧基与另一个氨基酸的氨基之间失水形 成的酰胺键称为肽键，所形成的化合物称为肽。
由两个氨基酸组成的肽称为二肽，由多个氨基酸组成的
肽则称为多肽。组成多肽的氨基酸单元称为氨基酸残基。
（peptide bond）：
nm
nm
• 肽键的特点是氮原子上的孤对电子与羰基具有明 显的共轭作用。
❖ 变性后的蛋白质称为变性蛋白。
❖ 导致蛋白质变性的因素：热、紫外光、激烈的搅拌以及强 酸和强碱等。
❖ 类型：不可逆变性、可逆变性（可复性）
（六）蛋白质的生物学功能
（1）作为酶，蛋白质具有催化功能。
（2）作为结构成分，它规定和维持细胞的构造。
（3）作为代谢的调节者（激素或阻遏物），它能
协调和指导细胞内的化学过程。
• 组成肽键的原子处于同一平面。
AA的排列顺序和命名
Ser H
O H3N+ C C
N-端 CH2
Val H
O NCC
H CH
Tyr H
O NCC
H CH2
Asp H
O NCC
H CH2
Gln H
N C COOH CH2 C-端
OH
CH3CH3

Year
机 能
Proteins were thought to carry genetic information
动 态 静Miescher discovered DNA 态 Interweaving of the historical traditions of biochemistry, cell biology, and genetics.
光 学 异 构
手性碳原子引起。 1个手性碳原子上 相连的各原子或基团 的空间排布有两种， 互为镜像，称为对映
体。
对映异构体化学性质几乎完全相同，但使 偏振光的平面旋转相反地方向，但角度相 同。
具有n个手性碳原子的分子，有2n个立体异构体
构 象 异 构
• 由于C–C单键的旋转，使分子中其余原子或基团 的空间取向发生改变，从而产生种种可能的有差 别的立体形象，这种现象称为构象异构。
三、生物化学与相关学科的关系
生物化学与许多学科有着密切联系和交叉 1、利用化学、物理学的原理和技术 研究生物分子的结构、性质。 2、许多生物化学理论（代谢途径和 调控机制）是用微生物作为材料证实 有机化学 的。 生物物理学 3、生理学, 是在生物体的组织和整 生 体水平研究生命进程，涉及生物体内 微生物学 物 有机物的代谢，这也是生物化学的核 心之一。 生理学 化 4、细胞生物学, 研究生物细胞结构、 学 功能，包括细胞内生物分子的作用。 细胞生物学 5、遗传学，研究核酸、蛋白质的生 遗传学 物合成及调控，这也是生物化学必须 讨论的重要课题。
四、生物分子概述
• 碳架是生物分子结构的基础 • 生物分子有复杂的异构现象 • 生物分子中的作用力
• 自然界所有的生物体都由三类物质组成： 水、无机离子、生物分子 • 生物分子泛指生物体特有的各类分子，它 们都是有机物。生物分子是生物体和生命 现象的物质基础。

一、水的结构 单个水分子的两个氢原子共价地与氧原子结合，呈现一种非线
性排列（图1－4a,b）。水的氢键形成具有协同的性质。这就是说， 作为受体的氢键结合的水分子是一种比未键合的水分子更好的氢键 供体。（同样，作为氢键供体的氢键结合的水分子也是一种更好的 氢键受体）。因此，水分子之间氢键的形成有一种彼此支援的现象。 1、冰的结构
结构互补性是生物分子间识别的手段。生命的复杂而高度
组织化的型式取决于生物分子彼此识别和相互作用的能力。如 果一种分子的结构与另一种分子的结构是互补的，例如某种酶 与它的专一性底物分子，那么这两种分子之间的相互作用就能 准确地实现。结构互补性的原理是生物分子识别的基本要素.
6、生物分子的的识别是由弱的相互作用力介导的 通过结构互补性所发生的生物分子识别事件是由前面
1、生物分子是含碳的化合物 所有生物分子都含有碳。碳的优势是由于它通过共用电
子对形成稳定的共价键方面的多面性。通常与碳以共价键相 结合的原子是碳本身以及H、O和N（图1—1）。
碳的共价键有两个特别值得注意的性质。一是碳与自ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 形成共价键的能力，另一个是被键合碳原子周围的四个共价 键的四面体性质。这两种性质对于碳所形成的线性、分支以 及环状的化合物的惊人多样性是极为重要的。这种多样性可 因N、O和H原子的参与而进一步扩大。
3、生物大分子具有特征性的三维结构 任何一种分子结构都是独特的，并具有可区别的特有的性
质。生物大分子，尤其是蛋白质，分子结构已经达到了其复杂 性的极点。 4、非共价作用力维持生物大分子的结构
共价键把原子结合在一起形成分子，非共价作用力是分子
内或分子间的原子之间的吸引。非共价作用力是弱的作用力， 包括氢键、离子键、范德华力和疏水相互作用。这些作用力一 般介于4–30 kJ·mol-1范围。 5、结构互补性决定生物分子的相互作用

2020/11/18
4
h
▪ 3.糖的种类： 单糖：定义 ：最简单的糖/不能水解为更简单的糖的糖类。醛糖、 酮糖 、 丙、丁、戊、己、庚糖及其两者的组合。重要单糖的举例：葡萄糖（己 醛糖）、果糖（己酮糖）、核糖和脱氧核糖（戊醛糖）
▪ 寡糖：定义：由2-6个单糖通过糖苷键形成的糖类/能水解为2-6个单糖的 糖类。举例：蔗糖（葡-果）、麦芽糖（葡-葡）、乳糖（葡-半）。
反应部位
主体、配体、糖苷键的键型（半缩醛羟基的构型-半缩醛 羟基的位置，另一羟基的位置，如：α-1,4 ）
全名：配体-糖苷键型-主体苷
2020/11/18
13
h
▪ <3>.糖的还原性 费林反应（Fehling）：费林试剂（碱性的铜络合物） 反应式 定 量法（Cu2O） 还原糖：能使Cu2+还原的糖类，醛糖和酮糖都是还原糖。
2020/11/18
22
h
§2.甘油脂 定义：高级脂肪酸与甘油，其中甘油三脂就是油脂。 一.脂肪酸：结合态、游离态（FFA） 1.性质 ▪ 偶数：16，18，20，22，24 ▪ 顺式 ▪ 双键的位置：9、12、15 ▪ 溶点与结构的关系：链长（长-高），饱和度（饱-高） 2.简单表达式： ▪ 简单结构式：波浪形，注意双键的构型 ▪ 简单表达式：链长：双键数△双键位置 ▪ 举例：油酸18：1△9
0.03％ 1％
36％
63％
+112.20
+18.70
2020/11/18
9
h
▪ 5.葡萄糖的构象：船式和椅式，用模型显示。 6.几种重要单糖的结构式（默认为D-型）：甘油醛 二羟丙 酮 核糖 脱氧核糖 葡萄糖 甘露糖 半乳糖 果糖链式和 环式都要，请大家自己在书上将其找到，作为家庭作业。

研究对象
生物大分子（蛋白质、核酸、多糖等 ）及其相互作用；生物小分子（氨基 酸、脂肪酸、糖类等）及其代谢；生 物体内能量转化与传递等。
2024/1/26
4
生物化学发展历史及现状
发展历史
从19世纪末到20世纪初，生物化学逐渐从生理学和有机化学中独立出来，成为 一门独立的学科。随着科学技术的不断发展，生物化学的研究领域和深度不断 拓展。
胆固醇的生理功能
胆固醇在体内具有多种生理功能，如参与胆汁酸的合成、 构成细胞膜、合成类固醇激素和维生素D等。
胆固醇代谢异常与疾病
胆固醇代谢异常可导致多种疾病的发生，如高胆固醇血症 、动脉粥样硬化等。因此，维持胆固醇代谢平衡对于预防 和治疗相关疾病具有重要意义。
26
06 基因表达调控与疾病关系
2024/1/26
入三羧酸循环彻底氧化分解，释放大量能量。
2024/1/26
03
甘油代谢途径
甘油在体内可转化为磷酸二羟丙酮，进而进入糖酵解途径分解产生能量
，或转化为葡萄糖等供能物质。
24
磷脂代谢途径探讨
磷脂的合成与分解
磷脂合成主要发生在肝脏和肠黏膜细胞中，以甘油二酯为骨架，通过CDP-甘油二酯途径 合成不同种类的磷脂。磷脂的分解则通过磷脂酶的作用，水解生成甘油、脂肪酸和磷酸等 产物。
2024/1/26
三级结构
整条肽链中全部氨基酸残 基的相对空间位置，包括 结构域、超二级结构等。
四级结构
由多个具有独立三级结构 的亚基组成的复杂空间结 构。
10
蛋白质功能多样性
催化功能
作为酶催化生物体内的化学反应。
运输功能
如载体蛋白，血红蛋白运输氧气等。
营养功能

核酸的调节与疾病
核酸代谢异常可能引起疾病，如癌症 等，因此核酸代谢的调节对于维持身 体健康至关重要。
CHAPTER 04
生物化学与医学
疾病的发生与生物化学
疾病的发生
生物化学是许多疾病发生的基础，如糖尿病、心 血管疾病、癌症等。这些疾病的形成与生物化学 过程有关，如糖代谢、脂质代谢、蛋白质代谢等 。
生物化学的历史与发展
• 生物化学作为一门独立的学科，起源于20世纪初。早期的生物化学研究主要集中在蛋白质、糖类、脂肪、核酸等生物大分 子的结构和功能方面。随着技术的进步，生物化学逐渐深入到分子水平，对基因表达、蛋白质合成、代谢调控等生命过程 的研究取得了重大突破。近年来，随着生物信息学和系统生物学的发展，对生物化学的研究和应用也进一步扩大和深化。
要支持。
代谢组学技术
通过对生物体内代谢产 物的全面分析，代谢组 学技术能够揭示生物过 程和疾病发生的潜在机
制。
生物化学在医学领域的应用前景
总结词
应用广泛、潜力巨大
药物研发
生物化学对药物研发过程中的靶点筛选、 药效评估等方面具有决定性作用。
疾病诊断
生物治疗
基于生物化学原理的检测方法能够快速、 准确地诊断多种疾病。
营养与健康
生物化学研究营养与健康的关系，如营养不足或过剩对健 康的影响。这些研究为营养学提供理论依据，从而为预防 和治疗营养相关疾病提供帮助。
营养与疾病
生物化学研究营养与疾病的关系，如某些营养素缺乏可能 导致某些疾病的发生。这些研究为预防和治疗这些疾病提 供理论依据。
CHAPTER 05
生物化学的未来与发展
新兴的生物化学技术
第一季度
第二季度
第三季度
第四季度