有機(jī)與生物化學(xué)本課程介紹有機(jī)化學(xué)和生物化學(xué)的基本概念，以及它們在生命科學(xué)中的重要作用。緒論有機(jī)化學(xué)概述有機(jī)化學(xué)是研究碳化合物及其性質(zhì)和反應(yīng)的學(xué)科，是生命科學(xué)的基礎(chǔ)。生物化學(xué)概述生物化學(xué)是研究生命現(xiàn)象中物質(zhì)基礎(chǔ)和化學(xué)變化規(guī)律的學(xué)科，是生命科學(xué)的核心。有機(jī)化學(xué)的基本概念碳的特性碳原子具有獨(dú)特特性，能夠形成四種共價(jià)鍵，構(gòu)成多種有機(jī)化合物。官能團(tuán)官能團(tuán)是決定有機(jī)化合物性質(zhì)的特定原子或原子團(tuán)，賦予其獨(dú)特的化學(xué)反應(yīng)性。結(jié)構(gòu)異構(gòu)體結(jié)構(gòu)異構(gòu)體是指具有相同分子式但結(jié)構(gòu)不同的化合物，它們具有不同的物理和化學(xué)性質(zhì)。有機(jī)分子結(jié)構(gòu)烷烴僅含碳碳單鍵的飽和烴，具有相對惰性，主要發(fā)生燃燒反應(yīng)。烯烴含有碳碳雙鍵的不飽和烴，具有反應(yīng)活性，可發(fā)生加成和氧化反應(yīng)。炔烴含有碳碳三鍵的不飽和烴，反應(yīng)活性更高，易發(fā)生加成和氧化反應(yīng)。雜環(huán)化合物1環(huán)狀結(jié)構(gòu)2含雜原子3生物活性廣泛存在于生物體中，具有重要的生理功能，例如，DNA、RNA等。芳香化合物6六元環(huán)苯的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是六元環(huán)，其中每個(gè)碳原子都與一個(gè)氫原子相連，形成一個(gè)共軛體系。1π電子云苯環(huán)中存在一個(gè)連續(xù)的π電子云，賦予其特殊的化學(xué)性質(zhì)。3穩(wěn)定性芳香性賦予苯獨(dú)特的穩(wěn)定性，不容易發(fā)生加成反應(yīng)。有機(jī)化學(xué)反應(yīng)類型1加成反應(yīng)：兩個(gè)或多個(gè)分子結(jié)合成一個(gè)新分子，通常發(fā)生在不飽和烴中。2取代反應(yīng)：一個(gè)原子或原子團(tuán)被另一個(gè)原子或原子團(tuán)取代，通常發(fā)生在烷烴、芳烴等中。3消除反應(yīng)：從一個(gè)分子中脫去一個(gè)或多個(gè)原子或原子團(tuán)，通常發(fā)生在鹵代烴、醇等中。親電取代反應(yīng)親電試劑攻擊芳環(huán)形成中間體脫去質(zhì)子生成產(chǎn)物親核取代反應(yīng)1親核試劑2攻擊碳原子3離去基團(tuán)離去基團(tuán)是與反應(yīng)中心相連的原子或原子團(tuán)，其穩(wěn)定性決定反應(yīng)速率。4生成產(chǎn)物消除反應(yīng)E1反應(yīng)兩步反應(yīng)，第一步形成碳正離子中間體，第二步發(fā)生脫去質(zhì)子，生成烯烴。E2反應(yīng)一步反應(yīng)，親核試劑攻擊碳原子，同時(shí)離去基團(tuán)脫去，生成烯烴。有機(jī)單元反應(yīng)的機(jī)理碳正離子碳正離子是一個(gè)帶正電荷的碳原子，具有反應(yīng)活性，容易發(fā)生親核攻擊。自由基自由基是含有一個(gè)不成對電子的原子或原子團(tuán)，具有很高的反應(yīng)活性。生物大分子簡介蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)是由氨基酸組成的生物大分子，具有多種功能，例如，催化、運(yùn)輸、免疫等。核酸核酸是由核苷酸組成的生物大分子，主要包括DNA和RNA，負(fù)責(zé)遺傳信息的儲存和傳遞。碳水化合物碳水化合物是由碳、氫、氧元素組成的生物大分子，是生命活動(dòng)的主要能量來源。脂質(zhì)脂質(zhì)是由脂肪酸、甘油等組成的生物大分子，具有儲存能量、構(gòu)成細(xì)胞膜等功能。蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的功能催化酶是具有催化活性的蛋白質(zhì)，可以加速生物化學(xué)反應(yīng)。運(yùn)輸一些蛋白質(zhì)可以作為載體，將物質(zhì)從一個(gè)部位運(yùn)輸?shù)搅硪粋€(gè)部位。免疫抗體是具有免疫功能的蛋白質(zhì)，可以識別并消滅入侵的病原體。核酸結(jié)構(gòu)與功能DNADNA是遺傳信息的載體，負(fù)責(zé)儲存和傳遞遺傳信息。RNARNA是遺傳信息的傳遞者，負(fù)責(zé)將DNA中的遺傳信息傳遞給蛋白質(zhì)合成機(jī)器。DNA復(fù)制1解旋：DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)解開，形成兩條單鏈。2復(fù)制：以每條單鏈為模板，合成新的互補(bǔ)鏈。3連接：新合成的兩條鏈連接在一起，形成新的雙螺旋結(jié)構(gòu)。RNA轉(zhuǎn)錄RNA聚合酶結(jié)合到DNA模板上。DNA雙鏈解開，形成轉(zhuǎn)錄泡。RNA聚合酶沿著DNA模板移動(dòng)，合成RNA。RNA與DNA模板分離，轉(zhuǎn)錄過程結(jié)束。蛋白質(zhì)合成1轉(zhuǎn)錄DNA中的遺傳信息被轉(zhuǎn)錄成mRNA。2翻譯mRNA在核糖體上被翻譯成蛋白質(zhì)。3折疊新合成的蛋白質(zhì)鏈折疊成具有特定三維結(jié)構(gòu)的功能蛋白。酶的特性與作用機(jī)理1高效性2專一性3可調(diào)節(jié)性酶的活性可以通過各種因素進(jìn)行調(diào)節(jié)，例如，溫度、pH值、抑制劑等。代謝的基本概念分解代謝分解代謝是指將復(fù)雜的大分子分解成簡單的分子，并釋放能量的過程。合成代謝合成代謝是指將簡單的分子合成復(fù)雜的大分子，并消耗能量的過程。糖類代謝1糖酵解：葡萄糖在細(xì)胞質(zhì)中分解成丙酮酸，產(chǎn)生少量ATP。2檸檬酸循環(huán)：丙酮酸在線粒體中被氧化，產(chǎn)生二氧化碳和電子。3氧化磷酸化：電子通過電子傳遞鏈傳遞，驅(qū)動(dòng)ATP合成。脂質(zhì)代謝脂肪酸氧化脂肪酸被氧化分解成乙酰輔酶A，產(chǎn)生大量ATP。膽固醇代謝膽固醇是人體必需的物質(zhì)，但過量會(huì)增加心血管疾病風(fēng)險(xiǎn)。氨基酸與蛋白質(zhì)代謝氨基酸分解氨基酸可以通過脫氨基作用和轉(zhuǎn)氨基作用分解，產(chǎn)生能量或用于合成其他物質(zhì)。蛋白質(zhì)合成氨基酸通過蛋白質(zhì)合成過程，形成各種具有特定功能的蛋白質(zhì)。核酸代謝核苷酸的合成：從頭合成或從補(bǔ)救途徑合成。DNA復(fù)制：DNA分子進(jìn)行自我復(fù)制，產(chǎn)生兩個(gè)相同的DNA分子。RNA轉(zhuǎn)錄：DNA中的遺傳信息被轉(zhuǎn)錄成RNA。蛋白質(zhì)合成：mRNA被翻譯成蛋白質(zhì)，表達(dá)遺傳信息。ATP的生成與轉(zhuǎn)運(yùn)1糖酵解葡萄糖分解成丙酮酸，產(chǎn)生少量ATP。2檸檬酸循環(huán)丙酮酸氧化分解，產(chǎn)生少量ATP和還原輔酶。3氧化磷酸化還原輔酶將電子傳遞到電子傳遞鏈，驅(qū)動(dòng)ATP合成。電子傳遞鏈與氧化磷酸化4電子傳遞電子通過電子傳遞鏈傳遞，釋放能量。1質(zhì)子泵電子傳遞鏈驅(qū)動(dòng)質(zhì)子泵，將質(zhì)子從線粒體基質(zhì)泵到膜間隙。3ATP合成質(zhì)子梯度驅(qū)動(dòng)ATP合成酶，產(chǎn)生ATP。細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路信號分子信號分子與細(xì)胞表面受體結(jié)合，引發(fā)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)過程。受體受體是細(xì)胞膜上的蛋白質(zhì)，識別并結(jié)合信號分子。信號轉(zhuǎn)導(dǎo)蛋白信號轉(zhuǎn)導(dǎo)蛋白將信號傳遞到細(xì)胞內(nèi)部，激活下游靶蛋白?；虮磉_(dá)的調(diào)控實(shí)驗(yàn)技術(shù)及應(yīng)用分離技術(shù)色譜法、電泳法等分離技術(shù)用于分離和純化生物