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2003级生物技术 教师：李琳 生物化学 概述 糖类 脂质 蛋白质 酶 5. 维生素和辅酶 6. 核酸 7. 抗生素 8. 激素 9. 生物膜 概述 生物化学：利用化学的理论和方法研究生物的科学 研究内容 发展历史 叙述生物化学（18世纪~19世纪末） 酶、维生素、激素是19世纪初生化领域的三大发现 动态生物化学-细胞水平（20世纪初~50年代） 机能生物化学-分子水平（50年代~目前） 近二三十年，“中心法则”、限制性内切酶、人类基因组计划、克隆技术等 生物化学的研究方向 最终目标：解析生命体的微观结构、体内生物化学反应机制及复制生命器官 1. 生命大分子物质的合成、结构和功能的关系 2. 生物工程的研究（基因工程、细胞工程、酶工程、蛋白质工程、发酵工程） 3. 生物膜的研究 4. 物质代谢调控的研究 克隆技术(Clone) 1938年，德国胚胎学家首次提出设想 1952年，用青蛙开展首次克隆实验 1996年7月，爱丁堡罗斯林研究所 威尔莫特 克隆了名为“多莉”的雌性小绵羊 人类基因组计划（HGP） 1986年，达尔贝科提出 1990年，美国国会批准“HGP”，9月，中国获准加入，负责测定人类基因组序列的1% 2000年6月26日，草图绘制成功 2003年4月14日，人类基因组序列图绘制成功 进入后基因组时代 人类基因组研究在新药开发中的作用 基因组研究的目标：发现特定基因的生物学功能并鉴定和验证药物的作用靶点，开发基因组药物 寻找新基因或基因新功能，提供新药筛查和重新设计的靶标或开拓疾病诊断和防治的新技术和新方法 可发现作为基因药物用的新细胞因子 蛋白质组学 20世纪90年代中期 蛋白质组学 以细胞内全部蛋白质的存在及其活动方式为研究对象 1994年，首次提出蛋白质组概念 1996年，澳大利亚建立了第1个蛋白质组研究中心（APAF） 2001年4月，美国成立了国际人类蛋白质组研究组织（HUPO） 蛋白质组学的发展趋势 1. 基础研究方面： 2 应用研究方面：寻找疾病分子标记和药物靶标的最有效方法之一 3. 技术发展方面：多种技术并存，蛋白质组学与其它学科的交叉 生物芯片技术 通过微加工工艺在厘米见方的芯片上集成有成千上万个与生命相关的信息分子，实现对基因、配体、抗原等生物活性物质进行测试和分析 包括基因芯片和肽芯片 DNA芯片的概念起始于80年代中期，96年美国创造了第1块DNA芯片（AFFYMATRIS公司） 发达国家在生物技术领域的发展 美国：率先开启以蛋白质和药物基因学为研究重点的后基因研究时代，保持世界先进技术领先地位 德国：“全国基因组科研网” 符赖斯堡“生物谷” 日本：重点推进生物信息技术、系统生物技术及纳米生物技术 英国：干细胞研究 发展中国家在生物技术领域的发展 印度：干细胞 巴西：基因研究大国，正在建世界最大农业基因库 韩国：重点发展基因组学、蛋白质组学及生物信息学 中国：在人类基因组计划中占1%，独立绘制水稻的基因序列 糖类 概述 单糖和寡糖 多糖 糖蛋白 糖胺聚糖和蛋白聚糖 概述 1. 生物学作用： 结构成分 主要能源物质 可转变为其它物质 细胞识别的信息分子 2. 元素组成（C、H、O）；化学本质（多羟基的醛或多羟基的酮或其衍生物，或水解时产生这些化合物的物质） 分类 1. 单糖：不能水解成为更简单碳水化合物； 2. 双糖：水解后可得到二分子单糖； 寡 （1）还原性双糖 糖 （2）非还原性双糖 3. 三糖：可得到三个分子单糖； 4. 低聚糖： 5. 多糖：水解后可得到数千个单糖或单糖衍生物； （1）同多糖类 （2）异多糖类 6. 复合糖：糖类和蛋白质、脂质等生物分子形成的共价结合物如糖蛋白、蛋白聚糖和糖脂等。 单糖的结构 1. 链状结构 2. D系单糖和L系单糖 3. 环状结构 4. 构象 糖类的环状结构 变旋现象：分子立体结构发生了变化 自然界的戊糖、己糖有2种不同结构，1种为多羟基的开链形式，1种为单糖分子中醛基和羟基成环反应的产物-半缩醛 α和β异头物：单糖变成环状结构后，导致C1差向异构化，产生两个非对映异构体；α异头物、β~ 吡喃糖和呋喃糖 吡喃糖：C1的C=O与C5上羟基形成六元环； 呋喃糖：C2的C=O与C5上羟基形成五元环； D-葡萄糖主要以吡喃糖存在，呋喃糖次之。 单糖的构象 葡萄糖有船式和椅式构象，其中椅式构象使扭张强度减到最低而较稳定； β-D-吡喃葡萄糖椅式构象较 α-D-吡喃构象稳定，故在溶液中β-异构体占优势； D-吡喃葡萄糖有2种椅式构象和6种船式构象； 呋喃糖：信封式 单糖的性质 1. 物理性质 旋光性 甜度：糖醇 1