新陳代謝 食品生化緒論學(xué)習(xí)課件

主講：杜希華山東師范大學(xué)·生命科學(xué)學(xué)院Tel:82573轉(zhuǎn)805(O)E-mail:duxihua@163.com食品生物化學(xué)與分子生物學(xué)

Food

Biochemistry&

MolecularBiology緒論某些建議或要求課堂上關(guān)閉手機或調(diào)到靜音狀態(tài)！課堂上集中聽講和理解！學(xué)會做筆記！準時上課，不要遲到！學(xué)習(xí)本課程過程中遇到問題，及時與老師聯(lián)系。欲取得理想考核成績，需平時學(xué)習(xí)積累，不要臨近停課考試才“抱佛腳”！使用教材

生物化學(xué)原理

（第2版）

楊榮武主編

高等教育出版社2012主要參考書目

生物化學(xué)

楊榮武主編

科學(xué)出版社2013

食品生物化學(xué)

王淼呂曉玲主編

中國輕工業(yè)出版社2012生物化學(xué)簡明教程（第4版）張麗萍楊建雄主編高等教出版社出版

2009生物化學(xué)(第三版)

王鏡巖,朱圣庚,徐長法主編

高等教育出版社2002Lehninger

生物化學(xué)原理

(第3版)(中文版)

周海夢/昌增益等譯

高等教育出版社

2005Lehninger

PrinciplesofBiochemistry

（5thedition)(生物化學(xué)原理)

DavidL.NelsonMichaelM.Cox

PressofW.H.Freeman2008現(xiàn)代分子生物學(xué)

(第3版)

朱玉賢李毅鄭曉峰編著

高等教育出版社

2007推薦幾個生物網(wǎng)站1.生物引擎：2.醫(yī)網(wǎng)琴聲：3.中國生物論壇：4.21世紀生物論壇：5.基因潮：6.生物技術(shù)專業(yè)網(wǎng)7.生物軟件網(wǎng)推薦一些免費的英文網(wǎng)絡(luò)資源/lehninger/mathews//MoBio//nobel

/thcme/mwking/home.html/college/voetfundamentals要有強烈的求知欲望，積極培養(yǎng)學(xué)習(xí)興趣，并嘗試用學(xué)過的知識解釋身邊的現(xiàn)象；選擇好教材和參考書；做好預(yù)習(xí)和復(fù)習(xí)，注重閱讀，由表及里，循序漸進；學(xué)會做筆記；懂得助記法，善于歸納和總結(jié)，理解與記憶相結(jié)合；勤于動手，聯(lián)系實際，多做題目，多問老師；充分利用網(wǎng)絡(luò)資源。本課程學(xué)習(xí)方法：一、概念

生物化學(xué)(biochemistry)是研究生物分子和生命的化學(xué)反應(yīng)的科學(xué),是利用化學(xué)的理論和方法在分子水平上解釋生命現(xiàn)象的科學(xué)。

簡言之，生物化學(xué)是研究生命的化學(xué)。生物（Bio）+化學(xué)（Chemistry）=生物化學(xué)（Biochemistry）食品生物化學(xué)(food

biochemistry)是應(yīng)用生物化學(xué)之一，以人和食物的關(guān)系為中心，概述生物化學(xué)的基本內(nèi)容和與人類食物質(zhì)量密切相關(guān)的色、香、味的化學(xué)與生物化學(xué)知識。

概括講，食品生物化學(xué)所研究的主要內(nèi)容是:1）食品的化學(xué)組成及其性質(zhì)、生理功能以及人體對它們的需求；

2）生物體系中的動態(tài)化學(xué)過程；

3）作為食品的生物物質(zhì)在加工過程中的變化及其對營養(yǎng)質(zhì)量及感官質(zhì)量的影響。食品生物化學(xué)目錄第一章緒論第一篇食品中各組分的特征

第二章食品中的水分與礦物質(zhì)第一節(jié)食品中水的存在方式及其對食品品質(zhì)的影響第二節(jié)水分活度及其對食品品質(zhì)的影響第三節(jié)食品中礦物質(zhì)第三章糖的化學(xué)第一節(jié)概述第二節(jié)單糖及其衍生物第三節(jié)寡糖的結(jié)構(gòu)及性質(zhì)第四節(jié)多糖第五節(jié)糖復(fù)合物及生物功能

第六節(jié)功能性多糖與功能性低聚糖第四章脂類化學(xué)第一節(jié)脂類概論第二節(jié)簡單脂質(zhì)第三節(jié)復(fù)雜脂質(zhì)第四節(jié)分離與分析方法第五節(jié)油脂在食品加工和貯藏過程中的變化

第六節(jié)功能性脂質(zhì)與人類健康第五章蛋白質(zhì)化學(xué)第一節(jié)蛋白質(zhì)的概述第二節(jié)蛋白質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)——氨基酸第三節(jié)肽第四節(jié)蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)第五節(jié)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能第六節(jié)蛋白質(zhì)的性質(zhì)第七節(jié)蛋白質(zhì)分離與純化的基本原理

第八節(jié)蛋白質(zhì)在食品加工中的變化第九節(jié)食物體系中的蛋白質(zhì)第六章核酸化學(xué)第一節(jié)概述第二節(jié)核酸的結(jié)構(gòu)第三節(jié)核酸及核苷酸的性質(zhì)與研究技術(shù)第四節(jié)核酸類物質(zhì)制備

第七章功能性有機小分子第一節(jié)維生素第二節(jié)生物活性肽類第三節(jié)生物類黃酮第四節(jié)萜類化合物第五節(jié)皂苷類化合物第六節(jié)膽堿第七節(jié)有機硫化合物第八節(jié)生物堿第九節(jié)其它功能因子第八章酶第一節(jié)概述第二節(jié)酶的命名和分類第三節(jié)酶的結(jié)構(gòu)與功能第四節(jié)酶的作用機制第五節(jié)酶促反應(yīng)的動力學(xué)第六節(jié)酶的活力測定和分離純化第七節(jié)酶工程簡介

第八節(jié)酶與食品生產(chǎn)第二篇生物大分子在體內(nèi)的代謝及調(diào)節(jié)第九章生物氧化第一節(jié)概述第二節(jié)呼吸鏈及氧化磷酸化第十章糖代謝第一節(jié)新陳代謝概述第二節(jié)糖類物質(zhì)在體內(nèi)的消化吸收第三節(jié)糖的分解代謝第四節(jié)糖的異生作用第五節(jié)糖原的合成與分解第六節(jié)糖代謝各途徑之間的聯(lián)系第十一章脂代謝第一節(jié)生物膜與物質(zhì)運輸?shù)诙?jié)脂質(zhì)的主要生理功能第三節(jié)脂肪的消化、吸收、轉(zhuǎn)運和貯存第四節(jié)甘油三酯的分解和脂肪酸代謝第五節(jié)脂肪酸和甘油三酯的生物合成第六節(jié)磷脂的代謝第七節(jié)膽固醇的代謝第八節(jié)脂代謝紊亂第九節(jié)脂代謝調(diào)節(jié)第十節(jié)脂代謝與糖代謝之間的關(guān)系

第十一節(jié)脂質(zhì)代謝在工業(yè)上的應(yīng)用第十二章蛋白質(zhì)的降解與氨基酸的代謝第十三章核酸的降解和核苷酸代謝第十四章物質(zhì)代謝的聯(lián)系與代謝調(diào)節(jié)綜述第十五章基因信息的傳遞參考文獻

分子生物學(xué)(molecular

biology)是研究核酸、蛋白質(zhì)等生物大分子的形態(tài)、結(jié)構(gòu)特征及其重要性、規(guī)律性和相互關(guān)系的科學(xué)；是人類從分子水平上真正揭示生物世界的奧秘,由被動地適應(yīng)自然界轉(zhuǎn)向主動地改造和重組自然界的基礎(chǔ)學(xué)科。狹義分子生物學(xué)主要研究基因或DNA結(jié)構(gòu)與功能、復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯和調(diào)節(jié)控制等過程，也涉及與這些過程相關(guān)的蛋白質(zhì)和酶的結(jié)構(gòu)與功能的研究。目前一般采用的是狹義上的概念。二、生物化學(xué)的研究內(nèi)容（學(xué)習(xí)生化的目的）在分子水平上研究細胞的結(jié)構(gòu)、組織和功能（一）結(jié)構(gòu)生物化學(xué)—生物分子的結(jié)構(gòu)與功能（二）代謝生物化學(xué)—物質(zhì)代謝及調(diào)節(jié)（三）分子生物學(xué)—遺傳信息傳遞及調(diào)控－－著眼于弄清生物機體的物質(zhì)組成，維持生命活動的各種化學(xué)變化及其聯(lián)系?；畹挠袡C體（活生物）的四種重要共同特征◆化學(xué)成分的同一性大體相同的元素組成和分子組成◆嚴整有序的結(jié)構(gòu)高度的結(jié)構(gòu)組織性（圖a）◆新陳代謝能從其所生活的周圍環(huán)境中攝取、轉(zhuǎn)化并利用能量（能量來自物質(zhì)）（圖b）◆自我復(fù)制能力具有精確自我復(fù)制和自我組裝的能力（圖c）----由基因（主要是DNA）決定遺傳與變異圖活的有機體的部分特征(a)脊椎動物肌肉組織的染色電鏡照片，可見明顯的微觀復(fù)雜性和組織性；(b)草原隼捕食小鳥以獲取營養(yǎng)；(c)生物以近乎完美的精確度進行復(fù)制。abc生物化學(xué)用統(tǒng)一的化學(xué)術(shù)語解釋生命的多種形式

生物化學(xué)研究表明，所有生物在細胞和化學(xué)水平都極為相像。生物化學(xué)用分子術(shù)語來描述適合所有生物的結(jié)構(gòu)、機制以及化學(xué)過程，并提供多種多樣生命形式所共有的組織原理----這些原理的集合稱為生命的分子邏輯（“生化邏輯”）。

用統(tǒng)一的化學(xué)術(shù)語解釋生命的多種形式圖多樣的生物享有共同的化學(xué)特征：相同的基本結(jié)構(gòu)單位－－細胞，相同類型的大分子－－DNA、RNA、蛋白質(zhì)，利用相同的途徑合成細胞組分、共享相同的遺傳密碼、衍生自相同的祖先。（一）生物分子的結(jié)構(gòu)與功能（結(jié)構(gòu)生物化學(xué)）

自然界所有的生命機體都由水、無機離子和生物分子三類物質(zhì)組成

1.生命體的元素組成地球上存在的天然元素中，只有約30種在生物體內(nèi)被發(fā)現(xiàn)--第一類元素：C、H、O、N四種元素是組成生命體最基本的元素，約占生物體總質(zhì)量的99%以上。第二類元素：S、P、Cl、Ca、K、Na、Mg

也是組成生命體的基本元素。第三類元素：Fe、Cu、Co、Mn、Zn

是生物體內(nèi)存在的主要少量元素。第四類元素：Al、As、B、Br、Cr、F、Ga、I、Mo、Se、Si、Ni等2.生物分子兩大類是生物體和生命現(xiàn)象的結(jié)構(gòu)與功能的基礎(chǔ)，是生物化學(xué)研究的基本對象。大分子:多糖脂質(zhì)復(fù)合物核酸蛋白質(zhì)小分子:維生素、輔酶、激素、核苷酸、氨基酸、糖、脂肪酸和甘油等。次生代謝物:如萜類、生物堿、毒素、抗生素等除了各種無機物和水之外，大多數(shù)生物的化學(xué)組成是以下30種有機小分子前體物質(zhì)。（有人將它們稱為生物化學(xué)的字母表）

（1）20種基本氨基酸；

（2）5種芳香族堿基：2種嘌呤和3種嘧啶；

（3）2種單糖：葡萄糖和核糖；

（4）脂肪酸,甘油和膽堿。

以上前體組成了多糖、蛋白質(zhì)、核酸和脂類四大類生物體的基本物質(zhì)（簡稱四大物質(zhì)）。構(gòu)成蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)單元分子－－20種基本氨基酸除此之外，氨基酸也參與許多其他結(jié)構(gòu)物質(zhì)和活性物質(zhì)的組成。構(gòu)成核酸的結(jié)構(gòu)單元分子構(gòu)成脂質(zhì)的結(jié)構(gòu)單元分子脂肪酸、甘油和膽堿構(gòu)成多糖的結(jié)構(gòu)單元分子3.生物的不同結(jié)構(gòu)層次4.生物分子結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系

●

分子結(jié)構(gòu)是功能的基礎(chǔ),功能則是結(jié)構(gòu)的體現(xiàn)。

●

生物大分子的功能還通過分子之間的相互識別和相互作用而實現(xiàn)。（二）物質(zhì)代謝及調(diào)節(jié)（代謝生物化學(xué)）新陳代謝既包含著生物體的物質(zhì)改變，又包含著生物體在生命活動中的能量變化－－不斷地進行自我更新。各種代謝變化與復(fù)雜的生命現(xiàn)象之間的關(guān)系：

其中還包含各種代謝途徑之間、代謝途徑與功能之間的相互依賴、相互制約及相互影響等復(fù)雜的聯(lián)系規(guī)律。生命過程的調(diào)節(jié)機制：生物體內(nèi)存在著精密細致、完善而絕妙的調(diào)節(jié)機制，是由一些分子及其有關(guān)化學(xué)反應(yīng)組成的，調(diào)節(jié)機制的任何環(huán)節(jié)失調(diào)，就會表現(xiàn)為病態(tài)，因此調(diào)節(jié)機制也是生物化學(xué)研究的重要內(nèi)容。（三）遺傳信息傳遞及其調(diào)控(分子生物學(xué))

生物性狀之所以能夠代代相傳，是以核酸與蛋白質(zhì)為物質(zhì)基礎(chǔ)的。在細胞分裂過程中，通過DNA復(fù)制把親代細胞所含的遺傳信息傳遞給子代細胞。在子代細胞的生長發(fā)育過程中,遺傳信息通過轉(zhuǎn)錄傳遞給RNA，再由RNA通過翻譯轉(zhuǎn)變成相應(yīng)的蛋白質(zhì)多肽鏈上的氨基酸序列，由蛋白質(zhì)執(zhí)行各種各樣的生物學(xué)功能，使后代表現(xiàn)出與親代極其相似的遺傳特征。

這部分內(nèi)容包括各類核酸、蛋白質(zhì)的生物合成及其調(diào)控機理?；蚬こ?、蛋白質(zhì)工程、酶工程等高科技工程可造福人類，是現(xiàn)今生物化學(xué)及相關(guān)應(yīng)用生命科學(xué)研究的熱點。

三、生物化學(xué)的發(fā)展歷史作為一門新興的邊緣學(xué)科，僅有200余年歷史，但發(fā)展很快。生物化學(xué)重大發(fā)展年代表1897年Buchner發(fā)現(xiàn)酵母細胞質(zhì)能使糖發(fā)酵1902年Fischer肽鍵理論1926年Sumner得到了脲酶晶體,證明酶就是蛋白質(zhì)1935年Schneider將同位素應(yīng)用于代謝的研究1944年Avery等人證明遺傳信息在核酸上1953年Sanger的胰島素氨基酸序列測定

Waston-Crick提出DNA雙螺旋模型1958年P(guān)erutz等解明肌紅蛋白的立體結(jié)構(gòu)1970年發(fā)現(xiàn)了DNA限制性內(nèi)切酶1972年DNA重組技術(shù)的建立1978年DNA雙脫氧終止法測序的成功建立

…1990年人類基因組計劃的實施,2003年完成,進入后基因組時代2012年諾貝爾醫(yī)學(xué)或生理學(xué)獎英國的約翰·戈登（JohnB.Gurdon）和日本的山中伸彌（ShinyaYamanaka）因在誘導(dǎo)多功能干細胞領(lǐng)域的貢獻共同分享這一獎項。

2012年諾貝爾化學(xué)獎兩位美國科學(xué)家羅伯特·萊夫科維茨（RobertJ.Lefkowitz）和布萊恩·克比爾卡（BrianK.Kobilka）因“G蛋白偶聯(lián)受體研究”獲獎。

生物化學(xué)的發(fā)展可分為四個時期：1.生物化學(xué)發(fā)生前期－－生物化學(xué)發(fā)生前的準備時期。2.靜態(tài)生物化學(xué)時期（1770-1903）－－描述的或有機生物化學(xué)發(fā)展時期：更多地依附于有機化學(xué)，大量工作是圍繞著生命的存在方式－－蛋白體進行的。

1903年，有人首先使用“biochemistry”一詞，標志著生物化學(xué)的誕生。3.動態(tài)生物化學(xué)時期（1903-1950）－－或生理生化發(fā)展時期：開始探索生理功能的化學(xué)過程，從而派生出了生理生物化學(xué)。主要成就：

1）分離制備出多種結(jié)晶酶，在酶的蛋白質(zhì)的化學(xué)本質(zhì)的確立上有了新的突破。酶促動力學(xué)發(fā)展起來。

2）細胞氧化受到廣泛的注意，發(fā)現(xiàn)了脫氫酶、細胞色素，弄清了呼吸酶的化學(xué)本質(zhì)。脫氫與ATP形成偶聯(lián)，從而基本上闡明了細胞氧化的全過程。

3）有關(guān)維生素分離、制備、生理功能的研究有了良好的開端。

4）對酵解、發(fā)酵過程作了大量探索工作，提出了發(fā)酵途徑的完整的化學(xué)概念。脂肪酸β-氧化作用機理、排尿素動物肝尿素形成機理及三羧酸循環(huán)等也都得到了較完整、清晰的闡明，生理生物化學(xué)得到了全面、深入的發(fā)展。我國科學(xué)工作者創(chuàng)立了血濾液制備與血糖測定等方法，提出了蛋白質(zhì)變性等學(xué)說，對生物化學(xué)發(fā)展做出了多方面的貢獻。4.機能生物化學(xué)及分子生物學(xué)時期(1950年以后)

－－得益于各種現(xiàn)代化技術(shù)和設(shè)備，如電鏡技術(shù)、層析和電泳技術(shù)、超離心技術(shù)、X-射線衍射分析技術(shù)等的發(fā)明和發(fā)展。

這期間，生物化學(xué)的發(fā)展集中反映在蛋白質(zhì)、酶和核酸等生物大分子研究上。同時，開始應(yīng)用生物化學(xué)方法改變遺傳性狀，創(chuàng)立了遺傳工程學(xué)。1953年，美國科學(xué)家沃森（J.D.Watson,1928-)和英國科學(xué)家克里克(F.Crick,1916-2004)共同提出了DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)模型,這是20世紀生物科學(xué)最偉大的成就。我國科學(xué)工作者作出了優(yōu)異成績：1931年，吳憲提出蛋白質(zhì)變性學(xué)說1965年，人工合成具有全部活性的結(jié)晶牛胰島素1981年，人工合成了具有生物活性的酵母丙氨酸轉(zhuǎn)移核糖核酸

四、生物化學(xué)與其他學(xué)科的關(guān)系

1、與化學(xué)、物理學(xué)和數(shù)學(xué)的關(guān)系

●化學(xué)，特別是有機化學(xué)和物理化學(xué)，是學(xué)習(xí)生物化學(xué)不可缺少的基礎(chǔ)課程。

●物理學(xué)技術(shù)在現(xiàn)代生物化學(xué)的研究中扮演著越來越重要的角色。●數(shù)學(xué)及計算機技術(shù)在生物學(xué)或生物化學(xué)研究中的地位日漸重要。2、與生物學(xué)其他學(xué)科的關(guān)系

近50年來，隨著蛋白質(zhì)和核酸結(jié)構(gòu)與功能的研究進展，尤其是20世紀70年代DNA重組技術(shù)的進步，生物化學(xué)進入到一個嶄新的發(fā)展時期。

生物化學(xué)的巨大進步對生物學(xué)其他學(xué)科例如細胞生物學(xué)、遺傳學(xué)、發(fā)育生物學(xué)和免疫學(xué)起到很大的推動作用；也為農(nóng)學(xué)、醫(yī)學(xué)和食品科學(xué)提供理論依據(jù)和研究手段。

由于生物化學(xué)對生物學(xué)各領(lǐng)域的滲透，現(xiàn)代生物學(xué)已進入分子生物學(xué)時代。

生物化學(xué)與分子生物學(xué)是生物學(xué)的最深層次；生物化學(xué)與分子生物學(xué)是化學(xué)的最高層次。因此說，生物化學(xué)既是生命科學(xué)中最基礎(chǔ)的學(xué)科，也是最前沿的學(xué)科。對于學(xué)習(xí)生命科學(xué)和與其密切有關(guān)學(xué)科，如醫(yī)藥、農(nóng)林、食品、發(fā)酵等領(lǐng)域的學(xué)生來說，學(xué)好生物化學(xué)可為學(xué)習(xí)和掌握其他課程打下堅實的基礎(chǔ)。五、生物化學(xué)的應(yīng)用與前景

（一）生物化學(xué)的應(yīng)用1、生化知識的應(yīng)用用于醫(yī)療保健和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)－－