生化筆記序論

第一章 概 論一、 生物化學(xué)的概念及其研究?jī)?nèi)容生物體的生命現(xiàn)象（過(guò)程）作為物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的一種獨(dú)有的特殊的運(yùn)動(dòng)形式，其基本表現(xiàn)形式就是（新陳代謝和自我繁殖）。那么構(gòu)成這種特殊運(yùn)動(dòng)形式物質(zhì)基礎(chǔ)又是什么呢？恩格斯很早就說(shuō)過(guò)“蛋白質(zhì)是生命活動(dòng)的體現(xiàn)者”?，F(xiàn)在已知僅有蛋白質(zhì)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，還要有核酸，糖類、脂類、維生素、激素、萜類，卜啉等。正是這些生命物質(zhì)之間的相互協(xié)調(diào)的作用才形成了豐富多彩的生命現(xiàn)象，那么，這些生命物質(zhì)到底有那些呢？他們是怎樣產(chǎn)生和消亡，又是怎樣相互轉(zhuǎn)變和相互作用呢？這就是生物化學(xué)所要研究的內(nèi)容。那么就讓我們?cè)囍o生物化學(xué)下一個(gè)定義吧。生物化學(xué)是研究生物體的物質(zhì)組成和生命過(guò)程中的化學(xué)變化的一門(mén)科學(xué)?；蛘哒f(shuō)生物化學(xué)是研究生命現(xiàn)象中的物質(zhì)基礎(chǔ)和化學(xué)變化的一門(mén)科學(xué)。更簡(jiǎn)單地說(shuō)生物化學(xué)就是研究生命現(xiàn)象的化學(xué)本質(zhì)。有人也稱生物化學(xué)就是生命的化學(xué)。二、 生物化學(xué)的研究方法以上講了生物化學(xué)的研究對(duì)象，那么現(xiàn)代生物化學(xué)家們整天干些什么呢？四個(gè)字；分離分析。從觀察一個(gè)具體的生命現(xiàn)象開(kāi)始，通過(guò)抽提、過(guò)濾、離心、色譜（層析）等生化技術(shù)分離出某種未知的生化物質(zhì)（生化組分）比如一個(gè)新的未知蛋白組分，新基因片段，或新的次生代謝物，然后進(jìn)行分析，1 結(jié)構(gòu)與性質(zhì)：采用系列測(cè)定、X射線衍射、波譜，質(zhì)譜、圓二色散性等技術(shù)分析其結(jié)構(gòu)和功能，結(jié)構(gòu)是功能的基礎(chǔ)，有其結(jié)構(gòu)必有其功能。2功能：生理、病理、信好轉(zhuǎn)導(dǎo)、抗病、抗旱、耐水肥、肥胖等、3代謝及其細(xì)胞調(diào)控：表達(dá)的時(shí)空特異性，該物質(zhì)何時(shí)產(chǎn)生與消亡，在什么組織表達(dá)？從哪兒來(lái)最終到哪兒去，其代謝受什么調(diào)控？（潛伏、激活、沉默）。4改造和利用認(rèn)識(shí)世界是為了改造世界，通過(guò)分離、分析后搞清了這些生命現(xiàn)象，最后就可以對(duì)癥下藥：基因治療：血友病、癌癥、肥胖等。生化藥物（基因工程藥物）：紅細(xì)胞生成素，磺胺藥。遺傳改良：抗蟲(chóng)、抗病、抗病毒等。三、 生物化學(xué)的發(fā)展史生物化學(xué)是生命科學(xué)中最古老的學(xué)科之一（之二：遺傳學(xué)、細(xì)胞學(xué)）?？茖W(xué)的發(fā)展總是由粗到細(xì)再到粗，或綜分綜。最早的自然科學(xué)就是數(shù)、理、化、天、地、生。生就是生物學(xué)，研究的就是一些力所能及的生物形態(tài)觀察、分類等。隨著各學(xué)的發(fā)展，學(xué)科間在理論知識(shí)和技術(shù)上相互滲透，尤其是化學(xué)、物理學(xué)的滲透，那么到18世紀(jì)，一些從事化學(xué)研究的科學(xué)家，如拉瓦錫、舍勒等人和一些藥劑師、煉丹師轉(zhuǎn)向生物領(lǐng)域，這就為生物化學(xué)的誕生播下了種子。這時(shí)生物學(xué)就逐漸分離成生理化學(xué)、遺傳學(xué)、細(xì)胞學(xué)。19世紀(jì)末，又從生理化學(xué)中分離出生物化學(xué)，20世紀(jì)中后期又從生物化學(xué)中分離出分子生物學(xué)并與經(jīng)典遺傳學(xué)結(jié)合為分子遺傳學(xué)，還有發(fā)育生物學(xué)，結(jié)構(gòu)生物學(xué)等等?，F(xiàn)在又有統(tǒng)一的趨勢(shì)，叫二十一世紀(jì)的“統(tǒng)一生物學(xué)”或干脆叫生命科學(xué)，生物工程嚴(yán)格講應(yīng)是生物技術(shù)與工程學(xué)的雜交學(xué)科。1、 靜態(tài)生物化學(xué)時(shí)期（1920年以前）研究?jī)?nèi)容以分析生物體內(nèi)物質(zhì)的化學(xué)組成、性質(zhì)和含量為主。2、 動(dòng)態(tài)生物化學(xué)時(shí)期（1950年以前）這是一個(gè)飛速發(fā)展的輝煌時(shí)期，隨著同位素示蹤技術(shù)、色譜技術(shù)等物理學(xué)手段的廣泛應(yīng)用，生物化學(xué)從單純的組成分析深入到物質(zhì)代謝途徑及動(dòng)態(tài)平衡、能量轉(zhuǎn)化，光合作用、生物氧化、糖的分解和合成代謝、蛋白質(zhì)合成、核酸的遺傳功能、酶、維生素、激素、抗生素等的代謝，都基本搞清。3、 機(jī)能生物化學(xué)時(shí)期（1950年以后）真正意義上的現(xiàn)代的生命化學(xué)。蛋白質(zhì)化學(xué)和和核酸化學(xué)成為研究重點(diǎn)。生物化學(xué)研究深入到生命的本質(zhì)和奧秘：運(yùn)動(dòng)、神經(jīng)、內(nèi)分泌、生長(zhǎng)、發(fā)育、繁殖等的分子機(jī)理。1953年，DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)、近代實(shí)驗(yàn)技術(shù)和研究方法奠定了現(xiàn)代分子生物學(xué)的基礎(chǔ)，從此，核酸成了生物化學(xué)研究的熱點(diǎn)和重心。17761778年，瑞典化學(xué)家舍勒（Sheele）從天然產(chǎn)物中分離出: 甘 油 glycerol蘋(píng)果酸 malic acid 蘋(píng)果 檸檬酸 citric acid 檸檬 尿 酸 uric acid 膀胱結(jié)石 酒石酸 tartaric acid 酒石1937年，英國(guó)生物化學(xué)家克雷布斯（Krebs）發(fā)現(xiàn)三羧酸循環(huán),獲1953年諾貝爾生理學(xué)獎(jiǎng)。1953年，沃森克里克（WatsonCrick）確定DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)，獲1962年諾貝爾生理、醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。1955年，英國(guó)生物化學(xué)家桑格爾（Sanger）確定牛胰島素結(jié)構(gòu)，獲1958年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。1980年，桑格爾和吉爾伯特（Gilbet）設(shè)計(jì)出測(cè)定DNA序列得方法，獲1980年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。1984年，化學(xué)獎(jiǎng)，Bruce Merrifield（美國(guó)），建立和發(fā)展蛋白質(zhì)化學(xué)合成方法。1994年，生理、醫(yī)學(xué)，Alfred G.Gilman（美國(guó)），發(fā)現(xiàn)G蛋白及其在細(xì)胞內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)中的作用。1、Rechard J.Roberts(美)等，發(fā)現(xiàn)斷裂記因化學(xué)獎(jiǎng)2Karg B. Mallis(美)發(fā)明PCR方法。3Michaet Smith(加拿大)建立DNA合成用與定點(diǎn)誘變研究1996年，Petr c. Doherty（美）等，發(fā)現(xiàn)T細(xì)胞對(duì)病毒感染細(xì)胞的識(shí)別和MHC(主要組織相容性復(fù)合體)限制。生理醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)1997年1.stanley B.prusiner(美)發(fā)現(xiàn)一中新型的致病因子感染性蛋白顆?！皃nion”（瘋牛病）生理醫(yī)學(xué)獎(jiǎng) 2 paul D.Boyer（美）等，說(shuō)明ATP酶促成機(jī)制化學(xué)獎(jiǎng)3 Jens c. skon(丹麥)發(fā)現(xiàn)輸送離子的Na+K+_ATP酶。1998年，生理、醫(yī)學(xué)，Rolert F. Furchgott（美國(guó)），發(fā)發(fā)現(xiàn)NO是心血管系統(tǒng)的信號(hào)分子。四、 生物化學(xué)與二十一世紀(jì)生命科學(xué)展望1、 生物化學(xué)和分子生物學(xué)是二十一世紀(jì)生命科學(xué)的帶頭學(xué)科。學(xué)科熱點(diǎn)：基因組、蛋白質(zhì)組、生物克隆2、 生物化學(xué)與農(nóng)業(yè)原始農(nóng)業(yè)：采集與狩獵，游牧式傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)：原始的種植業(yè)，畜牧業(yè)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)：化肥，農(nóng)藥；綠色革命（雜種優(yōu)勢(shì)），生物防治，分子育種。分子農(nóng)業(yè)（工廠化農(nóng)業(yè)）：離開(kāi)土地，細(xì)胞水平甚至是分子水平的生化加工業(yè)，仿生學(xué)原理。植物：光合作用 固定化細(xì)胞培養(yǎng)，葉綠體光合器。動(dòng)物：細(xì)胞培養(yǎng)。3、 生物化學(xué)與環(huán)保生物凈化：生物傳感：酶，細(xì)胞，指示植物4、 生物化學(xué)與輕工業(yè)發(fā)酵工業(yè)：抗生素、氨基酸。食品工業(yè)與飼料工業(yè)：酶，添加劑，香味劑，制革與造紙工業(yè)：生物電子學(xué)：DNA儲(chǔ)存器。5、 生物化學(xué)與醫(yī)藥生化藥物：疫苗，基因工程藥物：基因治療：6、 生物化學(xué)的機(jī)遇與挑戰(zhàn)（1）、 機(jī)遇：研究手段和研究方法的出現(xiàn)（2）、 挑戰(zhàn)：許多重大的理論問(wèn)題沒(méi)有解決光合作用生物能學(xué)基因表達(dá)與調(diào)控五、 參考書(shū)籍教材；沈同生物化學(xué)上下、陶慰孫蛋白質(zhì)化學(xué)、Biochemistry、生物大分子物質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能雜志；中國(guó)科學(xué) 科學(xué)通報(bào) Annu. Rev. Biochem.練習(xí)題；網(wǎng)站； 生命科學(xué)（生物化學(xué)）六、 講課方式；只講重點(diǎn)和難點(diǎn)和前沿性的熱點(diǎn)，一般性知識(shí)看書(shū)。討論和啟發(fā)式提問(wèn)式七、 學(xué)習(xí)方法認(rèn)真聽(tīng)講，做好筆記。下去看書(shū)，即時(shí)消化最好能預(yù)習(xí)一下八、 應(yīng)掌握內(nèi)容1、 基本的生物化學(xué)理論和知識(shí)（1）生物大分子的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和功能（糖、脂、蛋白質(zhì)、酶、維