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1、生物化学,一、概 述,生物化学是生命的化学。 利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、结构、性质、功能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,分 类,传统分类 植物生物化学 动物生物化学-人体生物化学医学生化 微生物生物化学 新分支 药学生化 农业生化 工业生化,学习内容,1 生物大分子的结构与功能（叙述生化） 2 生物体内的物质代谢（动态生化） 3 代谢反应及其与功能的关系（机能生化） 4 基因信息的贮存与表达,生物大分子的结构与功能,蛋白质化学 核酸化学 酶,物质代谢,糖的代谢 脂类代谢 氨基酸代谢 核苷酸代谢 生物氧化 代谢调节,遗传信息的传递和表达,D
2、NA复制 RNA转录 蛋白质生物合成 基因表达调控 基因重组与基因工程,器官生化、专题介绍,肝胆生化 血液生化 水、盐代谢 酸碱平衡 钙、磷代谢 细胞信息传递 癌基因等,生化与医药学的关系,生化是医学基础课程。 与基础、临床医学关系密切 学科交叉广泛： 分子药理学 分子病理学 分子诊断技术等,生物化学的发展史,历史久远的新学科 我国酿酒、制醋工艺 中医：食肝明目 新学科 1903年从生理学分支发展起来的一门学科。,生物化学的新发展,80年代随着分子生物学、克隆技术的发展，分离得到了癌基因（oncogene），已发现的癌基因有上百种，并阐明了： 1）RNA逆转录病毒、DNA病毒的癌基因掺入到细胞
3、基因组中，可引起癌变 2）正常细胞中存在原癌基因（protooncogenes），致癌物可引起原癌基因活化，造成某些基因产物的异常或过多可引起癌变 3）近年来又分离得到抑癌基因（Anti-oncogenes），它的缺失或异常可引起肿瘤，代表为Rb-1基因,学习生化应注意的问题,基本概念要清楚 注意听讲抓要点,整理好笔记 每周保证自学时间 要学会融会贯通，对相关的代谢知识，找到它们彼此的内在联系，共性和差异区别。 在理解的基础上加以记忆。,二、生命的物质基础,无机物 水 无机盐 有机物 糖、脂、蛋白质、核酸、维生素,无机与有机化合物 从前:源于有生命的动物和植物的物质称有机化合物。 从无生命的矿
4、物中得到的物质称无机化合物。,现在：以无机化合物为原料 在实验室中人工合成出来。,区 别,来源： “有机”二字，已不反映其固有的涵义，只是历史上的原因迄今仍沿用 组成：二者之间没有绝对的界限，也不存在本质的区别 有机化合物在组成、结构和性质等方面有着明显的特点,无机化合物简称无机物,指除碳氢化合物及其衍生物以外的一切元素及其化合物，如水、食盐、硫酸等 多数无机物可归入氧化物、酸、碱和盐4大类 生物体中的无机物主要有水及一些无机离子Na+、K+、Ca2+、Cl-、HCO3 -HPO42-等,第一节 无机物,H2O：是由氢、氧两种元素组成的无机物， 常温常压下为无色无味的透明液体。 在自然界，纯水
5、是非常罕见的，水通常多是酸、碱、盐等物质的溶液，习惯上仍然把这种水溶液称为水 三态：液态、气态和固态： 固态的水称为冰；气态叫水蒸气。,水,水与生命,地球上的生命最初是在水中出现的 水是所有生物体的重要组成部分。 水母中98%都是水，人体中水占70%（有年龄、性别、组织细胞差异）,组织细胞差异,成年人：l3BW 血液、淋巴、脑脊液含水量高达90以上； 肌肉、神经、内脏、细胞、结缔组织等含水约6080； 脂肪组织和骨骼含水在30以下,水对人体的作用,水是生命的源泉。 人对水的需要仅次于氧气。 人如果没有水只能活几天,1.运输作用,水在血管、细胞之间川流不息 把氧气和营养物质 运送到组织细胞 把代
6、谢废物排出体外,2.体温调节,呼吸和出汗时都会排出一些水分。 炎热季节，环境温度往往高于体温，人就靠出汗，使水分蒸发带走一部分热量，来降低体温，使人免于中暑。 天冷时，由于水贮备热量的潜力很大，人体不致因外界温度低而使体温发生明显的波动,3.水是体内的润滑剂,它能滋润皮肤。 皮肤缺水，就会变得干燥失去弹性，显得面容苍老。 体内一些关节囊液、浆膜液可使器官之间免于摩擦受损，且能转动灵活。 眼泪、唾液也都是相应器官的润滑剂。,4.水是良好的溶剂,水是世界上最廉价最有治疗力量的奇药 矿泉水和电解质水的保健和防病作用是众所周知的。 水中含有对人体有益的成分。当感冒、发热时，多喝开水能帮助发汗、退热、冲
7、淡血液里细菌所产生的毒素;同时，小便增多，有利于加速毒素的排出。,5.参与体液组成,大面积烧伤以及发生剧烈呕吐和腹泻等症状，体内大量流失水分时，都需要及时补充液体，以防止严重脱水，加重病情。,水平衡,正常成人每天水的摄入与排出相等（约2500ml） 水的排出途径与数量： 呼吸排出350ml 皮肤蒸发500ml（不包括出汗）变动很小 粪便排出150ml 肾排出1500ml可变（正常 500ml ） 成人每天的最低需水量是1500ml,二、无机盐(电解质),无机盐的生理功用： .维持体液的渗透压与酸碱平衡； .维持神经肌肉的应激性（注意K+对神经肌肉及心肌细胞的不同作用）； .维持细胞正常新陈代谢
8、，如细胞内蛋白质、糖原合成旺盛时，胞外（血中）钾进入细胞内细胞内分解代谢旺盛时，血钾增高等。,体液中电解质分布特点,用mmol（电荷）/L表示，阳离子总数=阴离子总数，呈电中性状态 细胞内、外液差异： 内液的阳离子以K+最主要，其次是Mg2+和少量的Na+，阴离子以有机磷酸和蛋白质为主。 细胞外液的阳离子以Na+占大部分；亦有少量的K+、Ca2+、Mg2+等，阴离子以Cl和HCO3为主。,细胞外液,血浆和细胞间液二部分体液中的电解质种类一致；含量极为接近。 蛋白质含量有明显差别：血浆的蛋白质含量大大超过细胞间液。,第二节 有机物一、 概 述有机化学是研究有机化合物的组成、结构、性质及其制法的一
9、门科学,组 成,除碳以外，绝大数还含有氢，有的也含有氧、硫、氮和卤素等。 有人把有机化合物定义为碳氢化合物及其衍生物。 含碳的化合物不一定都是有机化合物，如一氧化碳，二氧化碳，碳酸盐及金属氰化物等,特点,1有机化合物数目繁多 迄今已逾1000万种 新合成或被新分离和鉴定的有机化合物还在与日俱增。 由碳以外的其他100多种元素组成的无机化合物的总数，不到有机化合物的十分之一。,2热稳定性差，容易燃烧,对热不稳定： 有的常温下就能分解。 大多数在常温下是稳定的，但放在坩埚中加热，即炭化变黑，并且在完全燃烧后不留灰烬（有机酸的盐类等除外）。 这是识别有机化合物的简单方法之一,3熔点较低,有机化合物的
10、熔点通常比无机化合物低 300以下就熔化。,4难溶于水，易溶于有机溶剂,多数易溶于有机溶剂而难溶于水 但是当有机化合物分子中含有能够同水形成氢键的羟基、磺基等时，该有机化合物也有可能溶于水中。,5反应速度慢，常有副反应发生,大多数的有机化合物电离度很小 很多为反应速度缓慢的分子间的反应，需要加热或使用催化剂，瞬间进行的离子反应很少 分解或取代反应都是在分子中的某一部位发生，且在大多数情况下，反应分阶段进行 多有副产物生成或能够分离出多种反应中间产物,二、有机化学应用,直接关系到人类的衣、食、住、行。 我们身上穿的衣服，工业上使用的汽油、柴油、橡胶、塑料、油漆、染料以及杀虫剂、昆虫信息素等都是有
11、机化合物。,有机化学与医学,医学课程的基础课，为生物化学、生物学、免疫学、遗传学、卫生学以及临床诊断等提供必要的基础知识 生命的人工合成，遗传基因的控制，癌症、艾滋病等的治疗都是目前医学和生物学正在探索的重大课题。在这些领域中也离不开有机化学的密切配合。,有机化学与医学的关系,医学研究的对象是人体。组成人体的物质除水和一些无机盐以外，绝大部分是有机物 蛋白质、酶、激素和维生素、糖原、脂肪等。 有机化合物在体内进行着一系列复杂的变化（新陈代谢） 药物在体内的变化，它们的结构与药效、毒性的关系,三、分子结构,包括下面一些内容p88-114第五章) .分子 中直接相邻的原子间的强相互作用力，即化学键
12、 .分子的空间构型问题 .分子之间还有一种弱的相互作用力，即分子间力 .分子间或分子内的一些原子间还可能形成氢键,化学键的概念,分子或晶体中相邻原子间强烈的相互作用力称为化学键。 化学键的基本类型有： 离子键（电价键） 共价键、配价键 金属键,化学键2,离子键：以阳离子和阴离子之间静电引力形成 的化学键: Na+_Cl- 共价键：分子中原子间通过共用电子对所形成的化学键。C:C 配价键：是一种特殊的共价键，其共用电子对是一个原子单独提供的。这种由一个原子单独提供一对电子与另一个原子共用所形成的共价键，叫配位共价键，简称配价（位）键 。,配价键,化学键3,金属键：是由金属的自由电子和金属原子及离
13、子组成的结晶格子之间的相互作用构成的 金属键的形象说法: “失去电子的金属离子浸在自由电子的海洋中”. 金属离子通过吸引自由电子联系在一起, 形成金属晶体. 这就是金属键.,共价键类型,由一对共用电子形成的键称为单键。 由两对或三对共用电子所形成的键分别叫做双键或三键。,共价键类型,碳氢（C-H）、碳碳（C-C）为单键 碳碳（C=C）、碳氧（C=O）为双键 碳碳（CC）为三键。,氢 键,氢原子与电负性很大、半径很小的原子X（F，O，N）以共价键形成强极性键H-X，这个氢原子还可以吸引另一个键上具有孤对电子、电负性大、半径小的原子Y，形成具有X-HY形式的物质。这时氢原子与Y 原子之间的定向吸引
14、力叫做氢键（以HY表示）。 氢键的本质主要是静电作用。,形成氢键必须具备两个基本条件,1分子中必须有一个与电负性很强的元素形成强极性键的氢原子。 2分子中必须有带孤对电子，电负性大，原子半径小的元素。,氢键对物质性质的影响,沸点和熔点高 在同类化合物中，能形成分子间氢键的物质，其熔点、沸点要比不能形成者的熔点、沸点高些。（需提供额外的能量破坏氢键）。 溶解度增大 在极性溶剂中，如果溶质分子和溶剂分子之间可以形成氢键，则溶质的溶解度增大。,四、烃,分子中只含有碳和氢两种元素的有机化合物叫碳氢化合物，简称烃。 烃是有机化合物的母体，其它各类有机化合物可以看作是烃的衍生物。 烃的种类:根据烃分子 中
15、碳原子互相连接的方式不同分为两大类；开链烃和闭链烃,开链烃,简称链烃，它的构造特征是分子中碳原子互相连接成不闭合的链。 按分子中所含碳与氢的比例不同分为饱和链烃和不饱和链烃。 饱和链烃又称烷烃。 不饱和烃包括烯烃、二烯烃和炔烃等,闭链烃,闭链烃分子中的碳原子连接成闭合的环，所以又叫环烃 环烃可分为脂环烃和芳香烃两类。,（一）烷烃,构造特点：其碳原子与碳原子都以单键相结合 其余价键都和氢原子相连接,烷烃的命名,烷烃的常用命名法: 普通命名法 系统命名法。,普通命名法,1直链烷烃的命名 按碳原子数叫“正某烷”。 10及10个碳原子以下的烷烃分别用天干（甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸）表示。
16、例如，CH4-甲烷，C2H6-乙烷，C10H22癸烷。 十个碳原子以上的烷烃用汉语数字命名。例如，C11H24-十一烷，C20H42-二十烷等。,2含侧链烷烃的命名,含侧链烷烃且无其它支链的烷烃，则按碳原子总数叫做异某烷。例如，,（二）系统命名法,用于构造比较复杂的化合物的命名 1烷基 烃分子中去掉一个氢原子所剩下的原子团叫烃基 脂肪烃去掉一个氢原子所剩下的原子团叫做脂肪烃基，通常用R表示。 烷烃的基叫做烷基，它的通式CnH2n+1,2系统命名法,（1）选择最长的连续的碳链为主链作为母体，叫某烷。较短的链为支链，作为取代基。 （2） 从靠近支链的一端开始，把母体烷烃的各个碳原子依次编号，以确定取代基的位次。取代基的位次号与名称之间用一短线相连，写在母体名称之前。,（3）主链上连接几个不同的取代基时，则按“次序规则” 将取代基的大小顺序列出，小者在前，“较优”者在后。,（4）若在主链上连有相同的取代基，则将取代基合并，用二、三数字表示取代基的数目，写在取代基前面，各取代基的位次号仍须标出。例如：,（5）若同时可能有几个
