三、细胞（ cell)
?细胞是组成生物体的基本机构单元，
是生物体进行代谢、能量转换、遗
传以及其它生理活动的基本场所。
(一 )，细胞的分类和结构
?根据生物的进化程度，细胞可以分
为两大类：原核细胞 (Prokaryote
cell)和真核细胞 (Eukaryote cell)。
?Prokaryote— Greek pro-before,
karyon-kernel or nut;
?Eukaryote— Greek eu-good or
true
1．原核细胞
?原核细胞是一类进化
程度低，结构最简单
的一类细胞。属于原
核细胞的有细菌
(Bacteria)和蓝藻
(blue-green algae)
等。
原核细胞的结构
鞭毛
2．真核细胞
?真核细胞是高等植物和动物的基本
组织单位。
?真核细胞的外层为细胞膜（植物细
胞还有一层细胞壁），内部为细胞
质。
真核细胞的结构
? 主要包括细胞膜、细胞质和细胞器
? 细胞质的结构非常复杂，含有许多细胞
器，主要有：细胞核、线粒体、核糖核
蛋白体、高尔基体和溶酶体等。
? 植物细胞中还含有质体、叶绿体和液泡
等。
（二）细胞构成
及功能
? 细胞膜是真核细胞表层的一层薄膜，是
活细胞的重要组成部分。
? 它具有保护细胞、进行物质交换、传递
信息、能量转换、运动和免疫等生理功
能。
1．细胞膜
Cell membrane
2．细胞质
cell plasma
? 是非常复杂的生物胶体。
? 所含的有形物质为各种细胞器，细胞器
之间为胞液。
? 细胞胞液主要由酶、激素、脂类、糖类
以及多种无机盐和水组成。
? 胞液是细胞内各种细胞器之间相互联系
的介质。
3．细胞器
?细胞质内含有一些具有独立形态的
结构，称为细胞器。
?细胞器通过膜（细胞内膜）与周围
环境分开，具有特定的生理功能。
（ 1）细胞核 cell nucleus
?原核细胞的原始核无核膜和核仁，
没有固定的形状，只有一个含有 DNA
遗传信息的区域。
?真核细胞含有固定形状的细胞核，
它有核膜、核仁和组蛋白等，主要
成分是 DNA,RNA和有关的合成酶。
（ 2）线粒体
mitochondrion
? 原核细胞不含线粒体，大
多数动植物真核细胞都含
有线粒体。
? 线粒体为棒状小粒，由内
外膜和基质组成。
? 外膜包围着内膜，内膜部
分曲折伸入基质使内外膜
之间形成孔穴。
? 内膜为半透膜，只有部分
小分子物质可以通过。外
膜通透性较大，分子量小
于一万的分子都可以通过。
线粒体功能
?线粒体含有多种酶系。
?主要是呼吸链电子传递酶系、糖类分
解氧化酶系、脂酸的氧化酶系、氧化
磷酸化酶系、核酸合成酶系和蛋白质
合成酶系等。
?线粒体是进行生物代谢和能量转换最
重要的场所。
（ 3）核糖核蛋白体
ribosomes
?核糖核蛋白体又称为核糖体，由核
糖核酸与多种结合蛋白构成。
?是蛋白质生物合成的主要场所。
（ 4）内质网
endoplasmic reticulum
? 是由细胞膜引伸形成的小管和小胞构成的网
状结构。
? 原核细胞无内质网。
? 真核细胞都有内质网。
? 内质网表面粗糙，称为粗面内质网。表面光
滑，称为滑面内质网。
? 内质网上含有多种重要酶系，参与有关蛋白
质、甘油酯和磷脂的合成及解毒等。
第二节, 生物化
学的定义?
? 生物化学是生物学
（或化学）的一个
分支，是生命的化
学,
? 应用化学的理论和
方法来研究生命现
象，
? 阐明生命现象的化
学本质的学科。
一、生物化学的基本研究内容
?1，构成生物机体的物质基础
?2，生物物质在生物机体中的运动规律
?3，生物物质的结构、功能与生命现象的
关系
生物化学迅速的发展
?1)生命现象基本的 化学本质已经开始被揭示 。
?2)发现和阐明了构成生命现象的共同基础和
原则。
?3)现代生物化学的发展深刻地影响着 医药科
学和农业科学的发展 。
?4)化学和物理学科的理论和技术，为生物化
学的研究提供了先进的方法和手段
?5) 生物化学中提出的化学和物理问题，吸
引了越来越多的化学家和物理学家的参与。
化学
有机化学
物理化学
无机化学
分析化学
高分子化学
二、生物化学的衍生
生物学
动
物
学
植
物
学
微生物学
化学 生物学
生
物
化
学
化学生物学 分子生物学
分子生物学 生物工程
molecular biology
biotechnology
?基因工程
gene engineering
?发酵工程
ferment engineering
?酶 工 程
enzyme engineering
?细胞工程
cell engineering
? 遗传工程
genetic engineering
? 抗体工程
antibody
engineering
? 蛋白质工程
protein engineering
化学生物学
chemical biology
?生物有机化学
Bioorganic chemistry
?生物无机化学
Bioinorganic chemistry
?生物物理化学
Biophysical chemistry
?生物分析化学
Analytical biochemistry
?生物高分子化学
Biopolymer chemistry
研
究
内
容
? 相互作用、组装和过程
Interaction assembly and processing
? 生物催化剂和生物转化
Bio-catalysis and bio-transformation
? 组合化学
Combinatorial chemistry
? 生物模拟
Model system
? 分析技术
Analytical techniques
? 生物大分子
? Biopolymer or biomacromolecule
第三节，生物体的化学组成
?自然界所有的生命物体都由三类物质组
成：水、无机离子和生物分子 ??6 6 %
?ú??〃?×?3 3 %
???ú??×?1 %
生命体的元素组成
?组成生命体的物质是极其复杂的。但在地球上
存在的 92种天然元素中，只有 28种元素在生物
体内被发现
?第一类元素：包括 C,H,O和 N四种元素
?第二类元素：包括 S,P,Cl,Ca,K,Na和 Mg。
?第三类元素：包括 Fe,Cu,Co,Mn和 Zn。
?第四类元素：包括 Al,As,B,Br,Cr,F,Ga、
I,Mo,Se,Si等。
生物分子
? 生物分子是生物体和生命现象的结构基
础和功能基础，是生物化学研究的基本
对象。
? 生物分子的主要类型包括：
? 糖、脂、核酸和蛋白质等生物大分子
? 维生素、辅酶、激素、核苷酸和氨基酸
等。
生物大分子基本特征
?生物分子中最重要的是糖、酯、核酸和
蛋白质四类物质，分子量一般都很大，
所以又称为生物大分子。
?最重要的结构单元分子主要有以下几类,
结构单元分子
?构成蛋白质的结构单元分子 - 20种基本
氨基酸
?构成核酸的结构单元分子 - 核苷酸
?构成脂的结构单元分子 －甘油、脂肪酸
和胆碱
?构成糖的结构单元分子 － 单糖
分
子
识
别
? 分子识别是生命现象中的一个重要特性。
? 本质上是生物分子之间的一种特殊的、专一性的
相互作用结果。
? 受体 -底物相互作用和识别必须满足如下条件：
受体空间的大小和形状要与底物分子相吻合；受
体内腔表面的基团与底物表面的基团之间存在着
互补关系，
? 即通过氢键、正负离子之间的静电引力、芳香基
团中离域键间的 ?-电子重叠作用力和疏水键等弱
的分子间作用力来维系和稳定受体 -底物间的缔
合状态。
? 如果同时存在两个结构相似的底物分子，则它们
将相互竞争与受体的缔合。这种作用是酶的抑制
作用、药物分子的专一性作用的分子基础。
生物超分子
? 生物超分子，又称为复合物，是生物分
子相互作用和识别的一种特殊的中间过
程，是许多生命现象的必须阶段。
? 例如酶与底物、抗体与抗原以及受体与
激素之间形成的复合物，都是生物超分
子形成的例子。
? 详细研究超分子形成、离解及其功能，
是目前生物化学和化学的重要研究课题。
缓冲溶液及生物体的缓冲体系
? 缓冲溶液是一种特殊的水溶液系统。当少量的酸（ H+）
或碱 (OH-)加入到缓冲溶液中时，溶液的 pH变化很小。
? 缓冲溶液系统由弱酸（ H+供体）和它的共轭碱（ H+受
体）组成。
? CH3COOH/CH3COO- 溶液的缓冲区在 pH4.76 ?1(pKa =
4.76)
? H2PO4-/HPO42- 溶液缓冲区在 pH 6.68 ? 1 (pKa =
6.68)；
? NH4+ /NH3 溶液的缓冲区在 pH 9.25 ? 1 (pKa =
9.25)。
1．缓冲溶液
2，缓冲溶液的浓度与 pH关系
? 缓冲溶液的浓度（弱酸和它的共轭碱浓
度）与溶液的 pH以及弱酸的 pKa的定量关
系可以用方程来描述。
? 此式即为 Henderson -Hasselbalch 方程。
p H = p K a + l o g
p H = p K a + l o g
[ A - ]
[ H A ]
[ H + ]
[ H + ]
受 体
供 体
或
Henderson -Hasselbalch 方
程的意义
? ? 定量描述了缓冲溶液的浓度 ( HA 和 A-)与 pH
及 pKa 的关系。
? ? 在滴定中点（等当点）时，由于 [HA] = [A-]，
方程可写成：
? pH = pKa + log 1 = pKa + 0 = pKa
? 说明缓冲溶液滴定中点的 pH 即为弱酸的 pKa 。
? ? 定量描述了缓冲溶液的浓度与缓冲能力之间
的关系。
3，生物体的缓冲体系
? 生物体内发生的生物化学过程几乎都与 pH 变
化有关。生物体系 pH的微小变化将影响许多生
物化学反应的速度和方向。
? 生物体，特别是人及高等动物体，是一个大的
缓冲体系，例如人体缓冲体系 pH-7.4。细胞的
胞液、血液等都是缓冲溶液。
? 生物体的缓冲体系主要由存在于体内的各种弱
酸及其共轭碱组成。例如，
? 蛋白质氨基酸残基, － COOH / COO-,-NH3+
/ -NH2
? 核酸和核苷酸,H2PO4- / HPO42-
? 血液,H2CO3 / HCO3-
生物化学研究中常用的
缓冲溶液系统
? 系统的组成 浓度 mol / L 缓冲范围 (pH)
? 甘氨酸 -盐酸 0.05 2.2-3.6
? 柠檬酸 -柠檬酸钠 0.1 3.0-6.6
? 乙酸 -乙酸钠 0.2 3.6-5.8
? 磷酸氢二钠 -磷酸二氢钠 0.5 5.8-8.0
? 磷酸氢二钠 -磷酸二氢钾 0.05 4.9-8.2
? Tris*-盐酸 0.05 7.1-8.9
? 碳酸钠 -碳酸氢钠 0.1 9.2-10.8
? * Tris=三羟甲基氨基甲烷
?细胞是组成生物体的基本机构单元，
是生物体进行代谢、能量转换、遗
传以及其它生理活动的基本场所。
(一 )，细胞的分类和结构
?根据生物的进化程度，细胞可以分
为两大类：原核细胞 (Prokaryote
cell)和真核细胞 (Eukaryote cell)。
?Prokaryote— Greek pro-before,
karyon-kernel or nut;
?Eukaryote— Greek eu-good or
true
1．原核细胞
?原核细胞是一类进化
程度低，结构最简单
的一类细胞。属于原
核细胞的有细菌
(Bacteria)和蓝藻
(blue-green algae)
等。
原核细胞的结构
鞭毛
2．真核细胞
?真核细胞是高等植物和动物的基本
组织单位。
?真核细胞的外层为细胞膜（植物细
胞还有一层细胞壁），内部为细胞
质。
真核细胞的结构
? 主要包括细胞膜、细胞质和细胞器
? 细胞质的结构非常复杂，含有许多细胞
器，主要有：细胞核、线粒体、核糖核
蛋白体、高尔基体和溶酶体等。
? 植物细胞中还含有质体、叶绿体和液泡
等。
（二）细胞构成
及功能
? 细胞膜是真核细胞表层的一层薄膜，是
活细胞的重要组成部分。
? 它具有保护细胞、进行物质交换、传递
信息、能量转换、运动和免疫等生理功
能。
1．细胞膜
Cell membrane
2．细胞质
cell plasma
? 是非常复杂的生物胶体。
? 所含的有形物质为各种细胞器，细胞器
之间为胞液。
? 细胞胞液主要由酶、激素、脂类、糖类
以及多种无机盐和水组成。
? 胞液是细胞内各种细胞器之间相互联系
的介质。
3．细胞器
?细胞质内含有一些具有独立形态的
结构，称为细胞器。
?细胞器通过膜（细胞内膜）与周围
环境分开，具有特定的生理功能。
（ 1）细胞核 cell nucleus
?原核细胞的原始核无核膜和核仁，
没有固定的形状，只有一个含有 DNA
遗传信息的区域。
?真核细胞含有固定形状的细胞核，
它有核膜、核仁和组蛋白等，主要
成分是 DNA,RNA和有关的合成酶。
（ 2）线粒体
mitochondrion
? 原核细胞不含线粒体，大
多数动植物真核细胞都含
有线粒体。
? 线粒体为棒状小粒，由内
外膜和基质组成。
? 外膜包围着内膜，内膜部
分曲折伸入基质使内外膜
之间形成孔穴。
? 内膜为半透膜，只有部分
小分子物质可以通过。外
膜通透性较大，分子量小
于一万的分子都可以通过。
线粒体功能
?线粒体含有多种酶系。
?主要是呼吸链电子传递酶系、糖类分
解氧化酶系、脂酸的氧化酶系、氧化
磷酸化酶系、核酸合成酶系和蛋白质
合成酶系等。
?线粒体是进行生物代谢和能量转换最
重要的场所。
（ 3）核糖核蛋白体
ribosomes
?核糖核蛋白体又称为核糖体，由核
糖核酸与多种结合蛋白构成。
?是蛋白质生物合成的主要场所。
（ 4）内质网
endoplasmic reticulum
? 是由细胞膜引伸形成的小管和小胞构成的网
状结构。
? 原核细胞无内质网。
? 真核细胞都有内质网。
? 内质网表面粗糙，称为粗面内质网。表面光
滑，称为滑面内质网。
? 内质网上含有多种重要酶系，参与有关蛋白
质、甘油酯和磷脂的合成及解毒等。
第二节, 生物化
学的定义?
? 生物化学是生物学
（或化学）的一个
分支，是生命的化
学,
? 应用化学的理论和
方法来研究生命现
象，
? 阐明生命现象的化
学本质的学科。
一、生物化学的基本研究内容
?1，构成生物机体的物质基础
?2，生物物质在生物机体中的运动规律
?3，生物物质的结构、功能与生命现象的
关系
生物化学迅速的发展
?1)生命现象基本的 化学本质已经开始被揭示 。
?2)发现和阐明了构成生命现象的共同基础和
原则。
?3)现代生物化学的发展深刻地影响着 医药科
学和农业科学的发展 。
?4)化学和物理学科的理论和技术，为生物化
学的研究提供了先进的方法和手段
?5) 生物化学中提出的化学和物理问题，吸
引了越来越多的化学家和物理学家的参与。
化学
有机化学
物理化学
无机化学
分析化学
高分子化学
二、生物化学的衍生
生物学
动
物
学
植
物
学
微生物学
化学 生物学
生
物
化
学
化学生物学 分子生物学
分子生物学 生物工程
molecular biology
biotechnology
?基因工程
gene engineering
?发酵工程
ferment engineering
?酶 工 程
enzyme engineering
?细胞工程
cell engineering
? 遗传工程
genetic engineering
? 抗体工程
antibody
engineering
? 蛋白质工程
protein engineering
化学生物学
chemical biology
?生物有机化学
Bioorganic chemistry
?生物无机化学
Bioinorganic chemistry
?生物物理化学
Biophysical chemistry
?生物分析化学
Analytical biochemistry
?生物高分子化学
Biopolymer chemistry
研
究
内
容
? 相互作用、组装和过程
Interaction assembly and processing
? 生物催化剂和生物转化
Bio-catalysis and bio-transformation
? 组合化学
Combinatorial chemistry
? 生物模拟
Model system
? 分析技术
Analytical techniques
? 生物大分子
? Biopolymer or biomacromolecule
第三节，生物体的化学组成
?自然界所有的生命物体都由三类物质组
成：水、无机离子和生物分子 ??6 6 %
?ú??〃?×?3 3 %
???ú??×?1 %
生命体的元素组成
?组成生命体的物质是极其复杂的。但在地球上
存在的 92种天然元素中，只有 28种元素在生物
体内被发现
?第一类元素：包括 C,H,O和 N四种元素
?第二类元素：包括 S,P,Cl,Ca,K,Na和 Mg。
?第三类元素：包括 Fe,Cu,Co,Mn和 Zn。
?第四类元素：包括 Al,As,B,Br,Cr,F,Ga、
I,Mo,Se,Si等。
生物分子
? 生物分子是生物体和生命现象的结构基
础和功能基础，是生物化学研究的基本
对象。
? 生物分子的主要类型包括：
? 糖、脂、核酸和蛋白质等生物大分子
? 维生素、辅酶、激素、核苷酸和氨基酸
等。
生物大分子基本特征
?生物分子中最重要的是糖、酯、核酸和
蛋白质四类物质，分子量一般都很大，
所以又称为生物大分子。
?最重要的结构单元分子主要有以下几类,
结构单元分子
?构成蛋白质的结构单元分子 - 20种基本
氨基酸
?构成核酸的结构单元分子 - 核苷酸
?构成脂的结构单元分子 －甘油、脂肪酸
和胆碱
?构成糖的结构单元分子 － 单糖
分
子
识
别
? 分子识别是生命现象中的一个重要特性。
? 本质上是生物分子之间的一种特殊的、专一性的
相互作用结果。
? 受体 -底物相互作用和识别必须满足如下条件：
受体空间的大小和形状要与底物分子相吻合；受
体内腔表面的基团与底物表面的基团之间存在着
互补关系，
? 即通过氢键、正负离子之间的静电引力、芳香基
团中离域键间的 ?-电子重叠作用力和疏水键等弱
的分子间作用力来维系和稳定受体 -底物间的缔
合状态。
? 如果同时存在两个结构相似的底物分子，则它们
将相互竞争与受体的缔合。这种作用是酶的抑制
作用、药物分子的专一性作用的分子基础。
生物超分子
? 生物超分子，又称为复合物，是生物分
子相互作用和识别的一种特殊的中间过
程，是许多生命现象的必须阶段。
? 例如酶与底物、抗体与抗原以及受体与
激素之间形成的复合物，都是生物超分
子形成的例子。
? 详细研究超分子形成、离解及其功能，
是目前生物化学和化学的重要研究课题。
缓冲溶液及生物体的缓冲体系
? 缓冲溶液是一种特殊的水溶液系统。当少量的酸（ H+）
或碱 (OH-)加入到缓冲溶液中时，溶液的 pH变化很小。
? 缓冲溶液系统由弱酸（ H+供体）和它的共轭碱（ H+受
体）组成。
? CH3COOH/CH3COO- 溶液的缓冲区在 pH4.76 ?1(pKa =
4.76)
? H2PO4-/HPO42- 溶液缓冲区在 pH 6.68 ? 1 (pKa =
6.68)；
? NH4+ /NH3 溶液的缓冲区在 pH 9.25 ? 1 (pKa =
9.25)。
1．缓冲溶液
2，缓冲溶液的浓度与 pH关系
? 缓冲溶液的浓度（弱酸和它的共轭碱浓
度）与溶液的 pH以及弱酸的 pKa的定量关
系可以用方程来描述。
? 此式即为 Henderson -Hasselbalch 方程。
p H = p K a + l o g
p H = p K a + l o g
[ A - ]
[ H A ]
[ H + ]
[ H + ]
受 体
供 体
或
Henderson -Hasselbalch 方
程的意义
? ? 定量描述了缓冲溶液的浓度 ( HA 和 A-)与 pH
及 pKa 的关系。
? ? 在滴定中点（等当点）时，由于 [HA] = [A-]，
方程可写成：
? pH = pKa + log 1 = pKa + 0 = pKa
? 说明缓冲溶液滴定中点的 pH 即为弱酸的 pKa 。
? ? 定量描述了缓冲溶液的浓度与缓冲能力之间
的关系。
3，生物体的缓冲体系
? 生物体内发生的生物化学过程几乎都与 pH 变
化有关。生物体系 pH的微小变化将影响许多生
物化学反应的速度和方向。
? 生物体，特别是人及高等动物体，是一个大的
缓冲体系，例如人体缓冲体系 pH-7.4。细胞的
胞液、血液等都是缓冲溶液。
? 生物体的缓冲体系主要由存在于体内的各种弱
酸及其共轭碱组成。例如，
? 蛋白质氨基酸残基, － COOH / COO-,-NH3+
/ -NH2
? 核酸和核苷酸,H2PO4- / HPO42-
? 血液,H2CO3 / HCO3-
生物化学研究中常用的
缓冲溶液系统
? 系统的组成 浓度 mol / L 缓冲范围 (pH)
? 甘氨酸 -盐酸 0.05 2.2-3.6
? 柠檬酸 -柠檬酸钠 0.1 3.0-6.6
? 乙酸 -乙酸钠 0.2 3.6-5.8
? 磷酸氢二钠 -磷酸二氢钠 0.5 5.8-8.0
? 磷酸氢二钠 -磷酸二氢钾 0.05 4.9-8.2
? Tris*-盐酸 0.05 7.1-8.9
? 碳酸钠 -碳酸氢钠 0.1 9.2-10.8
? * Tris=三羟甲基氨基甲烷
