动物生物化学 PPT课件

动物生物化学·第四章·第一节
生命科学技术学院动物生物化学教研组制作
一、膜脂
1．膜脂的种类
生物膜中的脂质有磷脂、胆固醇和糖脂等，但以磷 脂为主要组分。
①磷脂
磷脂是构成生物膜的主要脂质。磷脂主要是以甘油 为骨架，在甘油分子的第1，2位碳原子的羟基上以 酯键分别连接两个脂肪酸链，第3位碳原子与磷酸 成酯，即形成磷脂酸。
高级动物生物化学advancedanimalbiochemistry动物生物化学第四章生命科学技术学院动物生物化学教研组制作主讲教师杨孝朴第四章生物膜的结构与功能前言第一节生物膜的化学组成第二节生物膜的基本结构第三节物质的跨膜运输第四节信号的过膜转导动物生物化学第四章目录生命科学技术学院动物生物化学教研组制作第四章生物膜的结构与功能?近代生物学发展中具有重要意义的成就之一就是认识到细胞主要是由膜系统组成的多分子动态体系
高级生物化学-4 ppt课件
第四章 生物膜的结构与功能
前言 第一节 生物膜的化学组成 第二节 生物膜的基本结构 第三节 物质的跨膜运输 第四节 信号的过膜转导
动物生物化学·第四章·目录
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第四章 生物膜的结构与功能
近代生物学发展中具有重要意义的成就之一，就 是认识到细胞主要是由膜系统组成的多分子动态 体系。任何细胞都有一层薄膜（厚度约为4~7nm） 将其内含物与环境分开，这层膜称为细胞膜或质 膜或外膜。
生物膜具有多种功能。与生命科学中许多基本问题都有 密切关系，如细胞起源、物质转运、能量转换、细胞识 别、细胞免疫、激素作用、神经传导、药物作用、细胞 分化、以及肿瘤的发生等。
动物生物化学·第四章·前言
生命科学技术学院动物生物化学教研组制作
生物膜的研究不仅具有十分重要的理论意义，而且在 工农业及医学实践中也有广阔的应用前景。在工业上 生物膜的基本原理为工程技术仿生学提供了原型，例 如生物膜的选择透性功能一旦模拟成功，将大大提高 污水处理、海水淡化以及回收有用工业副产品的效率。 在农业方面，从生物膜结构与功能的角度来研究农作 物的抗寒、抗旱、耐盐、抗病等机理，这方面的研究 成果将为农业增产带来显著成效。

（5）分子生物学的兴起
分子生物学（molecular biology）是在分子水平上研究生命 现象的科学。1961年一重要研究成果是Francis Jacob（1920～） 与 Jacques L Monod（1910～1976）对原核细胞基因表达调控的 阐明，他们的工作揭示了基因开启和关闭的机理，提出了操纵子 学说（operon theory），1965年两人分享生理学医学诺贝尔奖。 20世纪70年代建立的基因工程（gene engineering），可在体外 按人类的需要进行基因重组和基因改造，通过各类基因载体进行 基因转移，打破了基因重组和基因转移的物种界限。基因工程基 础研究使基因工程在理论和技术上日趋成熟，应用范围不断拓展， 产生了基因组学（genomics）、蛋白质组学（proteomics）、生 物信息学（bioinformatics）、转基因动植物（transgenic animals and plants）、生物芯片（biochips）、基因治疗 （gene therapy）等许多新的研究领域，极大地丰富了生物科学 理论，推动了生物技术产业的发展。
法国微生物学家 Louis Pasteur（1822～1895）认为酵母中存在 一种酵素（ferment）， Liebig进一步指出酵母的酵素是可溶性 蛋白质类物质， 1876年Wilhelm Kǘhne（1837～1900）将这种酵素 定名为酶（enzyme）。
德国 Carl Ludwing（1816～1895），生物化学早期发展史中有 卓越贡献者 之一；Carl Voit（1831～1908）， Liebig的学生， 对营养、基础代谢皆有重要贡献；Emil Fischer（1852～1919） 使生物化学成为独立学科的最有功劳的人物，人们誉之为生物化 学之父，1894年首先提出酶的专一性及酶作用的“锁－钥”学说 以证明酶的作用机制，20世纪初期即证明了蛋白质是由氨基酸连结 而成的长链，对单糖的发现和结构也做出了杰出贡献。

酶工程和蛋白质工 程的应用：在生物 医药、生物能源、 生物材料等领域的 应用
生物膜和膜蛋白的研究进展
生物膜的 结构和功 能
膜蛋白的 分类和功 能
生物膜和 膜蛋白在 细胞信号 传导中的 作用
生物膜和 膜蛋白在 疾病中的 作用
生物膜和 膜蛋白在 药物设计 中的应用
生物膜和 膜蛋白在 生物技术 中的应用
生物氧化和能量代谢的调控机制研究进展
研究背景：生物氧化和能量代谢是生物体维持生命活动的基础，其调控机制的研究对于理解生 物体的生理功能和疾病发生具有重要意义。
研究进展：近年来，研究人员在生物氧化和能量代谢的调控机制方面取得了一系列重要进展， 包括发现了新的调控因子、信号通路和代谢途径等。
研究方法：研究人员采用了多种研究方法，包括基因敲除、基因编辑、蛋白质组学、代谢组学 等，以深入探讨生物氧化和能量代谢的调控机制。
应用实例：运动训练、运动营 养、运动损伤等方面的应用
蛋白质和酶在疾病诊断和治疗中的应用
蛋白质和酶在疾病诊断中的应用：通过检测血液、尿液等样本中的蛋白质和酶的含量，可以 诊断出多种疾病，如糖尿病、肾病等。
蛋白质和酶在疾病治疗中的应用：通过注射或口服蛋白质和酶，可以治疗多种疾病，如糖尿 病、肾病等。
蛋白质和酶在疾病预防中的应用：通过检测血液、尿液等样本中的蛋白质和酶的含量，可以 预测疾病的发生，从而进行预防。
酶的活性中心： 酶分子中与底 物结合并催化 化学反应的部
分
酶的抑制剂： 能够降低酶活 性的物质，分 为竞争性抑制 剂和非竞争性
抑制剂
酶的动力学： 研究酶催化反 应的速度、反 应条件对酶活 性的影响以及 酶的调节机制
生物氧化和能量代谢
生物氧化：生物体内物质氧化分解的过程，释放能量 能量代谢：生物体内能量的吸收、转化和利用过程 生物氧化与能量代谢的关系：生物氧化是能量代谢的基础，能量代谢是生物氧化的目的 生物氧化与能量代谢的调控：生物体内有多种酶和激素参与调控，维持能量代谢的平衡

分解代谢（catabolism）： 将较大的分子经过特定的代谢途径， 分解成小的分子并且释放出能量。
物质代谢与能量代谢相伴随。在这个过程中，ATP（三磷酸腺苷） 是 能量转换和传递的中间体。
2.3 组织和器官机能的生物化学
生命有机体是一个统一协调的整体。 任何组织器官的形态结构、代谢方式都是以其化学组成和分 子结构为基础的。
蛋白质组学（proteomics）作为后基因组时代生命科学新的研 究领域正在崛起。它将一系列精细的技术，主要有2D-凝胶电泳、计 算机图象分析、质谱、氨基酸测序和生物信息学结合起来，高通量地、 综合地定量和鉴定蛋白质。建立蛋白组的生物信息数据库，将为重大 病症的发生提供新的预警和诊断标志，并为新药的开发提供新的思路。
2.生物化学研究内容
2.1 关于生命有机体的化学组成、生物分子，特别是 生物大分子（biological macromolecule）的结构、相 互关系及其功能。
生物大分子是由小分子单体聚合而成的多聚体。如氨基酸—蛋白 质、核苷酸—核酸、葡萄糖—淀粉等。生物大分子执行着各种各样 的生物学功能，如生物催化、物质运输、代谢调节、贮存、传递与 表达遗传信息等。 它们复杂的空间结构是其功能的化学基础。
5. Berg JM, Tymoczko JL, Stryer L. Biochemistry (4th edition ), 2019 , Freeman
本章结束
谢谢
❖ 生物大分子的结构、功能与相互作用
大分子之间的相互作用；大分子结构模体（motif）和结构域的 独特作用；生物大分子三维构象和构象运动进行描述 ；蛋白质空间 构象的正确折叠和“分子伴侣”（molecular chaperone）的作用；磷 酸化、酰基化等化学修饰作用对于蛋白质和酶在快速、高效传递代谢 信息和调节基因表达中的机制；核酸与蛋白质的相互作用与基因表达 的调节；催化核酸等。

--- 结果在线粒体内膜的两侧形成了质子的电化学梯度，积蓄 了很大的自由能。
--- 当质子顺着电化学梯度通过基粒返回到基质时，有自由能 的释放。释放的能量在内膜粒子的ATP合酶（FoF1ATPase）的 作用下，通过ADP 的磷酸化生成ATP分子。
-
23
化学渗透假说详细示意图
胞液侧 H+
H+ H+ Cyt c
-
12
细胞色素（Cytochrome, Cyt ）
细胞色素是一类含血红素的电子传递蛋白，Fe原子处于血 红素环中央，借助化学价的变化（Fe++/Fe+++）传递电子。
有十几种细胞色素，不同的细胞色素对特定波长的可见光 有不同的吸收。
Cyt c和c1的血红素与蛋白部分共价结合。 Cyta,a3又称细胞色素c氧化酶,处于呼吸链的末端,既含Fe原 子，又有Cu原子，通过铜原子的化合价变化（在+1和+2之间） 最终将电子传递给氧。Cyta,a3可以被CN-和CO抑制。
2.1 ATP的分子结构和高能磷酸键
NH 2
C NC
O
O
O
HC C N
-O
Pγ
-O
O Pβ
-O
O
Pα
-O
OCH
2
H
O H
H
N CH
N
H
ATP ADP AMP
HO OH -
ATP等的分子中的焦 磷酸键在水解时或在 转移时，可释放很高 的能量，大于 30.56kJ/moL，称高 能磷酸键。
6
2.2 ATP具有较高的磷酸基团转移势
举例:
3-磷酸甘油醛脱氢酶（NAD） 异柠檬酸脱氢酶（NAD） NADH-CoQ还原酶（FMN） 琥珀酸-CoQ还原酶（FAD） CoQ-细胞色素c还原酶（铁卟啉辅基）

细胞
细胞器 生物大分子 单体
细
NH3
胞
CO2
H2O
生命物质的结构包括：构成生命的元素、生物小分子、生物大 分子、亚细胞、细胞、组织、器官、生命有机体等８个层次。
物质代谢和能量代谢
生 物
合成代谢
小分子合成大分子
体 （同化作用） 内 新
需要能量 能 物 量质 代代
陈 代
分解代谢
释放能量 谢 谢
谢 （异化作用） 大分子分解成小分子
1777年：Lavoisier呼吸和燃烧实验首先对此提出了挑战
1828年： Wohlen用无机物氰酸铵人工合 成了哺乳动物的代谢产物－尿素，向“活 力论”作出有力的冲击。
1896年：Buchner兄弟发现将蔗糖放入酵 母细胞汁液中，没有完整的酵母细胞，蔗 糖也能发酵，说明没有生命力也能发酵， 彻底地推翻了“活力论”。
四 与动物生产和健康的关系
① 阐明动物新陈代谢活动的规律
生理学、营养学
② 培养优质高产的畜禽品种
遗传育种
③ 生物化学是动物生产学的发展源泉
畜禽养殖学
阐明疾病的发生和发展机理
病理学、免疫学、微生物学
动物疫病的诊疗与防治
临床病理与临床诊断学
药物的作用机理研究和新药的研发
药理学、毒理学
五 生命的化学特征
三 生物化学发展简史
1. 生物化学的萌芽 2. 生物化学的发展
1. 生物化学的萌芽
生物化学产生前时期，最早可追溯到 离现在4000多年前（经验观察阶段）：
公元前22世纪 夏禹时代 酿酒 公元前12世纪 商周时代 制酱、制醋 公元4世纪 葛洪 海藻治疗瘿病（地方性甲状腺肿） 唐代孙思邈 米糠熬粥治疗脚气病 猪肝治疗夜盲症 明代李时珍 《本草纲目》

3
疾病防治
通过动物生化研究，深入了解动物疾病发生和发 展的机制，为疾病防治提供新的思路和方法。
动物生化在医学上的应用前景
药物研发
利用动物生化研究成果，深入了 解动物生理和药理反应的机制， 为新药研发提供理论支持和实践
指导。
医学诊断
通过动物生化研究，深入了解动物 体内生化过程的变化和调控，为医 学诊断提供新的方法和手段。
利用生物分子之间的特异性 亲和力进行分离的技术，常 用于分离和纯化特异性结合 的蛋白质、酶和核酸等。
分子生物学技术
分子生物学技术
利用分子生物学原理和方法进行实验的技术。
DNA分子杂交技术
利用DNA分子的互补性进行特异性结合，常用于检测和鉴定DNA 序列的技术。
聚合酶链式反应（PCR）
通过DNA聚合酶的作用，在体外快速扩增特定DNA序列的技术， 常用于基因克隆、基因分析和基因诊断等领域。
酶的作用与特性
总结词
酶是生物体内重要的催化剂，具有高效性、专一性和可调节性等特点。
详细描述
酶是生物体内进行化学反应的催化剂，能够加速反应速度而不改变反应的平衡点。酶具有高效性、专一性和可调 节性等特点，能够保证生物体内化学反应的顺利进行。酶的发现和研究对于了解生物体的代谢过程和疾病机制具 有重要的意义。
揭示动物生化反应的机制。
代谢组学技术
03
利用代谢组学技术，研究动物体内代谢产物的变化和调控，探
索动物生化过程的调控规律。
动物生化在农业上的应用前景
1 2
品种改良
通过动物生化研究，深入了解动物生长发育和代 谢的机制，为品种改良提供理论支持和实践指导 。
营养与饲料
利用动物生化研究成果，优化动物的营养需求和 饲料配方，提高动物的生长性能和生产效率。

细胞信号的类型
细胞信号包括化学信号和物理信号等类型。
细胞信号转导的途径
细胞信号转导涉及多种途径，如受体介导的信号转导和G蛋白介导 的信号转导等。
细胞信号转导的意义
细胞信号转导对于维持细胞正常生理功能具有重要意义，能够调节 细胞的生长、发育和分化等过程。
PART 03
动物生物化学的应用
动物营养与饲料科学
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《动物生物化学》 PPT课件
REPORTING
ONE
2023-2026
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CATALOGUE
目 录
• 动物生物化学简介 • 动物生物化学基础知识 • 动物生物化学的应用 • 动物生物化学的未来发展
纳米技术可以用于设计和制造新 型药物和疫苗，提高药物的靶向
性和疗效。
纳米技术还可以用于动物疾病的 诊断和监测，提高诊断的准确性
和及时性。
纳米技术还可以用于改善动物饲 养环境和生活质量，提高动物的
健康和生产效率。
酶的分类
酶可以根据其催化的反应 类型和化学本质进行分类 。
酶的特性
酶具有高效性、专一性和 作用条件温和等特性。
酶的作用
酶在生物体内发挥着催化 作用，促进化学反应的进 行。
生物氧化与能量代谢
生物氧化的类型
生物氧化包括有氧氧化和无氧氧 化两种类型。
能量代谢的过程
能量代谢涉及能量的产生、储存和 利用等过程。
合成生物学在动物生物化学领域的应用
合成生物学通过设计和构建人 工基因组和细胞系统，实现动 物生物化学领域的创新。

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10
第二章 维生素和辅酶
H3C CH3
CH3
CH3 CH2OH
CH3 维生素A1
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第一节 概述
一、维生素的概念:
维持人和动物机体正常生命活动所必需的 一类小分子有机化合物, 需要量很小, 但机 体内不能合成或合成量很少, 需由食物供给。
·
12
调节物质代谢和维持生理功能。（√）
功能 构成机体组织的主要原料物质（结构物质）。 （×）
所以酶作用一般都要求比较温和的条 件如常温、常压和接近中性的酸碱度。
·
6
（二）酶的催化效率极高
酶的催化作用可使反应速度提高10７-101３倍。 过氧化氢分解
2H2O2 2H2O + O2
方法一：用Fe3+ 催化，效率为6×10-4 mol/mol.S 方法二：过氧化氢酶催化，效率为6×106 mol/mol.S。
FAD FADH2
OHOHOH O
CH2CH
1N0
N1 2
OH
CO
3
5
N
C4 NH
·O
18
VitB2广泛存在于动植物，如酵母、 肝、肾、蛋黄、奶中，所有植物和很 多微生物都能合成核黄素。
·
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FMN、FAD广泛参与体内各种氧化还原反 应，所以VitB2能促进糖、脂肪和蛋白质代 谢，对维持皮肤，粘膜和视觉的正常机能 有一定作用。VitB2 缺乏:引起口角炎，舌 炎、眼睑炎等。
二、维生素D
维生素D具有抗佝偻病作用，又称抗佝偻病维生素。 已确知有4种，即维生素D2、D3、D4、D5，均为类固醇 衍生物，D2 （麦角钙化醇）和D3 （胆钙化醇）较为重 要。
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Hamilton O. Smith Daniel Nathans Werner Arber
1969-1972, Arber(瑞士),Smith(美)与Nathans(美)在核酸限制 酶的分离与应用方面做出突出贡献,1978年共获诺贝尔奖。
1972 Berg（美）在基因工 程基础研究方面作出了杰出
成果，获1980年诺贝尔奖。 1973 Cohen等（美）用核 Paul Berg 酸限制性内切酶EcoR1，首 次基因重组成功。
一是作为领导干部一定要树立正确的 权力观 和科学 的发展 观，权 力必须 为职工 群众谋 利益， 绝不能 为个人 或少数 人谋取 私利
科学的发展也不是单枪匹马的，多学科的互相交叉与渗透、研 究技术和实验手段的进步推动和加速了科学进步的步伐。
化学、物理学、细胞学、遗传学、微生物学以及电子显微镜、 超离心（ultra-centrifugation）、色谱（chromatography）、同 位素示踪（isotope tracing）、X-射线衍射（X-ray reflection）、 质谱（mass chromatography）以及核磁共振（nuclear magnetic resonance）等技术都为现代生物化学的发展作出了重要贡献。
生物化学的概述 生物化学研究的内容 生物化学的发展历史与现状 与动物生产和动物健康的关系
一是作为领导干部一定要树立正确的 权力观 和科学 的发展 观，权 力必须 为职工 群众谋 利益， 绝不能 为个人 或少数 人谋取 私利
1.生物化学概述
1.1 生物化学的定义：
生物化学（biochemistry）：生物化学是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变规律从而阐 明生命现象本质的一门科学。