生物化學(xué)緒論藥學(xué)方向

.,生物化學(xué),.,1.生物化學(xué)的涵義生物體的化學(xué)組成物質(zhì)代謝及其調(diào)節(jié)遺傳信息傳遞及其調(diào)控2.生物化學(xué)的發(fā)展簡史3.生物化學(xué)與藥學(xué)科學(xué)4.生物化學(xué)的發(fā)展趨勢,緒論,內(nèi)容提綱,.,什么是生物化學(xué)？簡單說，生物化學(xué)是生命的化學(xué)。生物化學(xué)是用化學(xué)的理論和方法作為主要手段，研究生物體的化學(xué)組成（如糖、脂類、蛋白質(zhì)和核酸)、性質(zhì)及其生命活動(dòng)的變化規(guī)律（生命活動(dòng)如：生長、生殖、代謝、運(yùn)動(dòng)等）的一門科學(xué)。,即運(yùn)用化學(xué)的原理和方法，來探究生命現(xiàn)象的本質(zhì),.,化學(xué)鍵、化學(xué)元素組成、化學(xué)反應(yīng)、氧化還原、水解、中和等溶解、沉淀、過濾、透析、層析、電泳、蒸餾、分餾等酸堿指示劑、滴定、色譜、紫外光吸收、催化劑等化學(xué)學(xué)科：有機(jī)化學(xué)、無機(jī)化學(xué)、分析化學(xué)、實(shí)驗(yàn)化學(xué)、分子化學(xué)、物理化學(xué)、生物化學(xué)等等。,1、化學(xué)的理論和方法有哪些？,.,2、生物化學(xué)的研究對象：生命,我們所處在的地球充滿著無數(shù)的生物，從最簡單的病毒到菌藻樹草，從魚蟲鳥獸到最復(fù)雜的人類，處處都可以覺察到生命的活動(dòng)。,人類,.,3.生物體的化學(xué)組成,自然界所有的生命物體都由三類物質(zhì)組成水、無機(jī)離子和生物大分子。,返回,.,地球上的生物形形色色，千姿百態(tài)。不同的生物，其形態(tài)、生理特征和對環(huán)境的適應(yīng)能力各不相同，都經(jīng)歷著生長、發(fā)育、衰老、死亡的變化，都具有繁殖后代的能力。生命活動(dòng)的過程是由成千上萬個(gè)生物化學(xué)反應(yīng)組成，但這些反應(yīng)并非雜亂無章，而是以網(wǎng)絡(luò)狀的途徑形式存在。例如在生物體內(nèi)合成乙醇反應(yīng)。如果從一個(gè)反應(yīng)來看，精確和調(diào)控這些反應(yīng)（或途徑）是保持正常生命活動(dòng)的基礎(chǔ)。,4.生物體的化學(xué)變化,.,學(xué)科交叉、融合,.,.,二、生物化學(xué)的研究內(nèi)容,.,生物化學(xué)內(nèi)容,糖類脂類蛋白質(zhì)酶核酸激素維生素,糖代謝脂代謝生物氧化氨基酸代謝核苷酸代謝DNA復(fù)制轉(zhuǎn)錄翻譯,神經(jīng)傳導(dǎo)肌肉收縮,功能生物化學(xué),動(dòng)態(tài)生物化學(xué),靜態(tài)生物化學(xué),分子生物學(xué),.,生物大分子：由某些結(jié)構(gòu)單位按一定順序和方式連接而形成的多聚體，具有信息功能，也稱為生物信息分子。,.,.,.,2、生物化學(xué)發(fā)展簡史,.,第一階段：18世紀(jì)中葉（清朝乾隆年間）出現(xiàn)萌芽重點(diǎn)研究生物體組成,第二階段：20世紀(jì)初期，蓬勃發(fā)展時(shí)期弄清新陳代謝第三階段：50年代以來，分子生物學(xué)蓬勃發(fā)展,生物化學(xué)發(fā)展簡史,靜態(tài)生物化學(xué),動(dòng)態(tài)生物化學(xué),功能生物化學(xué),.,1897年發(fā)現(xiàn)引起發(fā)酵的物質(zhì)是酶，從而把酵母細(xì)胞的生命活力與酶的化學(xué)作用聯(lián)系起來，建立了酶化學(xué)。,靜態(tài)生物化學(xué)（20世紀(jì)之前）,EduardBuchner(畢希納)德國生物化學(xué)家(1860-1917),TheNobelPrizeinChemistry1907,發(fā)現(xiàn)無細(xì)胞發(fā)酵現(xiàn)象,第一階段,.,.,動(dòng)態(tài)生物化學(xué)(20世紀(jì)初中葉),TheNobelPrizeinPhysiologyorMedicine1922,OttoMeyerhof邁耶霍夫(1884-1951),G.Embden，O.Meyerhof和J.K.Parnas闡明了糖酵解，又稱這途徑為Embden-Meyerhof-Parnas途徑，簡稱EMP途徑,第二階段,.,動(dòng)態(tài)生物化學(xué)(20世紀(jì)初中葉),TheNobelPrizeinChemistry1946,JBSumner(薩姆納)(18871955)美國生物化學(xué)家,1926年首次得到脲酶結(jié)晶,.,顯微鏡下的胰蛋白酶,動(dòng)態(tài)生物化學(xué)(20世紀(jì)初中葉),TheNobelPrizeinChemistry1946,JNorthrop(諾思羅普)(18911987)美國生物化學(xué)家,1929年分離和提純了胃蛋白酶、胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶等，和薩姆納證明了酶是一種具有催化作用的蛋白質(zhì)。,.,動(dòng)態(tài)生物化學(xué)(20世紀(jì)初中葉),1930年發(fā)現(xiàn)了哺乳動(dòng)物體內(nèi)尿素合成的途徑.1937年又提出了三羧酸循環(huán)理論.并解釋了機(jī)體內(nèi)所需能量的產(chǎn)生過程和糖、脂肪、蛋白質(zhì)的相互聯(lián)系及相互轉(zhuǎn)變機(jī)理。,HansKrebs（19001981）德裔英國生物化學(xué)家,TheNobelPrizeinPhysiologyorMedicine1953,.,動(dòng)態(tài)生物化學(xué)(20世紀(jì)初中葉),TheNobelPrizeinPhysiologyorMedicine1953,FritzLipmann(18991986)德裔美國生物化學(xué)家,1945年發(fā)現(xiàn)并分離出輔酶A，證明其對生理代謝的重要性,.,TheNobelPrizeinChemistry1958,TheNobelPrizeinChemistry1980,PaulBerg(1926-),WalterGilbert(1932-),FrederickSanger(1918-),40年代測定出牛胰島素分子中全部氨基酸的排列順序，并證明了其內(nèi)部氨基酸的結(jié)合方式,設(shè)計(jì)出一種測定脫氧核糖核酸(DNA)內(nèi)核苷酸排列順序的方法,動(dòng)態(tài)生物化學(xué)(20世紀(jì)初中葉),.,LinusPauling量子化學(xué)家（1901-1994）,動(dòng)態(tài)生物化學(xué)(20世紀(jì)初中葉),40年代中期以后提出纖維狀蛋白質(zhì)的螺旋結(jié)構(gòu)，及蛋白質(zhì)是具有多肽鏈結(jié)構(gòu)的物質(zhì)，打開了通往蛋白質(zhì)與DNA分子奧秘的大門。,兩次榮獲諾貝爾獎(jiǎng)金（1954年化學(xué)獎(jiǎng)，1962年和平獎(jiǎng)）,.,功能生物化學(xué)（20世紀(jì)中葉以后）,FHCCrick(1916-2004),JamesDWatson(1928-),1958年提出了“中心法則”，為分子生物學(xué)奠定了基礎(chǔ)。,1953年提出DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)，標(biāo)志著遺傳學(xué)完成了由“經(jīng)典”向“分子”時(shí)代的過渡。,TheNobelPrizeinPhysiologyorMedicine1962,MauriceWilkins(1916-2004）,第三階段,.,1965年9月17日，中國首次人工合成胰島素。這也是世界上第一個(gè)蛋白質(zhì)的全合成。,功能生物化學(xué)（20世紀(jì)中葉以后）,.,ThomasR.Cech(1947-),功能生物化學(xué)（20世紀(jì)中葉以后）,發(fā)現(xiàn)RNA的生物催化作用而獲獎(jiǎng).,SidneyAltman(1939-),1978年和1981年奧爾特曼與切赫分別發(fā)現(xiàn)了核糖核酸(RNA)自身具有的生物催化作用,這項(xiàng)研究不僅為探索RNA的復(fù)制能力提供了線索，而且說明了最早的生命物質(zhì)是同時(shí)具有生物催化功能和遺傳功能的RNA，打破了蛋白質(zhì)是生物起源的定論。,TheNobelPrizeinChemistry1989,.,穆利斯(1945)KaryB.Mullis美國生物化學(xué)家,科學(xué)家已經(jīng)成功地用PCR方法對一個(gè)2000萬年前被埋在琥珀中的昆蟲的遺傳物質(zhì)進(jìn)行了擴(kuò)增。,功能生物化學(xué)（20世紀(jì)中葉以后）,建立了“聚合酶鏈反應(yīng)”(PCR)方法，是分子生物學(xué)里程碑式的發(fā)明，由此獲得1993年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。,.,功能生物化學(xué)（20世紀(jì)中葉以后）,1997.2蘇格蘭Wilmut綿羊“多利”的克隆為發(fā)育生物學(xué)研究開拓了更廣闊的空間,.,功能生物化學(xué)（20世紀(jì)中葉以后）,美、英、日、德、法、中六國參與的國際人類基因組計(jì)劃(2003年完成),.,人類基因組計(jì)劃,1984年開始討論1990啟動(dòng)2000序列框架圖完成,.,1995完成原核生物Hemophilusluenzae的基因組測序1996完成啤酒酵母的基因組測序1997完成大腸桿菌的基因組測序2000人類基因組序列框架（中國完成1%）2000擬南芥基因組序列（第一個(gè)高等植物）2002水稻基因組序列框架圖（中國獨(dú)立完成）2003中國家蠶基因組序列框架圖,人類基因組計(jì)劃實(shí)施以來的成就,.,人類基因組計(jì)劃中國協(xié)調(diào)人楊煥明,.,水稻基因組,.,緒論,從以上所述的生物化學(xué)的發(fā)展中，可以看出20世紀(jì)50年代以來是以核酸的研究為核心，帶動(dòng)著分子生物學(xué)向縱深發(fā)展，如50年代的雙螺旋結(jié)構(gòu)，60年代的操縱子學(xué)說，70年代的DNA重組，80年代的PCR技術(shù)，90年代的DNA測序都具有里程碑的意義，將生命科學(xué)帶向一個(gè)由宏觀到微觀再到宏觀，由分析到綜合的時(shí)代；現(xiàn)代生物化學(xué)正在進(jìn)一步發(fā)展，其基本理論和實(shí)驗(yàn)方法均已滲透到科學(xué)各個(gè)領(lǐng)域，無論在哪個(gè)方面都在不斷取得重大進(jìn)展.,.,我國生物化學(xué)家的貢獻(xiàn),1965年我國在世界上首先用人工方法合成有生物活性的結(jié)晶牛胰島素。1971年用X射線衍射測定了牛胰島素的空間結(jié)構(gòu)1979年我國用人工方法合成酵母丙氨酸轉(zhuǎn)運(yùn)核糖核酸。蛋白質(zhì)變性的理論是我國科學(xué)家吳憲創(chuàng)立的。,.,生物化學(xué)與藥學(xué)科學(xué),.,緒論,1.促進(jìn)對人或動(dòng)物致病機(jī)理的認(rèn)識，提高對疾病的正確診斷,從醫(yī)學(xué)方面講，人或動(dòng)物的病理狀態(tài)常常是由于細(xì)胞中化學(xué)成份的變化，從而引起功能的紊亂。血液中脂類物質(zhì)含量增高是心血管疾病的特征之一（如冠心病、血管栓塞引起腦溢血、腦血栓等癥狀）；血紅蛋白一級結(jié)構(gòu)的改變可以溶血，如人被毒蛇咬傷后致人于喪命，是由于蛇毒液中含有磷酸二酯酶，使血細(xì)胞溶血所致等，許多疾病的臨床診斷愈來愈多地依賴于生化指標(biāo)的測定。,.,緒論,2.生物化學(xué)理論和方法促進(jìn)生物藥物研究與開發(fā),生化藥物是一類采用生化方法化學(xué)合成從生物體分離、純化所得并用于預(yù)防、治療和診斷疾病的生化基本物質(zhì)。這些藥物的特點(diǎn)是來自生物體，基本生化成份即氨基酸、肽、蛋白質(zhì)、酶與輔酶、多糖（粘多糖類）脂質(zhì)、核酸及其降解產(chǎn)物。這些物質(zhì)成分均具有生物活性或生理功能，毒副作用極小，藥效高而被服用者接受。生化藥物在制藥行業(yè)和醫(yī)藥上占有重要地位。如氨基酸、核苷酸（所謂基因營養(yǎng)物）、SOD、紫杉醇等已經(jīng)應(yīng)用于臨床治療。,.,緒論,3.研究新陳代謝規(guī)律及其調(diào)控是開發(fā)微生物發(fā)酵工業(yè)的基礎(chǔ),氨基酸、酶（含遺傳工程酶）、抗生素、植物生長激素、維生素C等也可通過微生物發(fā)酵手段進(jìn)行生產(chǎn)。發(fā)酵產(chǎn)物的提煉和分離及下游加工技術(shù)也必須依賴于生物化學(xué)理論和技術(shù)。此外，研究微生物新陳代謝過程及其調(diào)節(jié)控制對于選育高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的菌株篩選最佳發(fā)酵理化因子及提高發(fā)酵效率具有指導(dǎo)意義。,.,轉(zhuǎn)人生長素基因的小鼠（右）,4.分子生物學(xué)與生物技術(shù)的迅速發(fā)展為重組生物藥物發(fā)展奠定基礎(chǔ),.,.,三、生物化學(xué)與藥學(xué)科學(xué),（一）藥學(xué)生物化學(xué)：生物化學(xué)作為藥學(xué)的基礎(chǔ)學(xué)科（二）藥學(xué)、實(shí)驗(yàn)醫(yī)學(xué)的發(fā)展，使以化學(xué)模式為主體的藥學(xué)迅速轉(zhuǎn)向生物學(xué)和化學(xué)相結(jié)合的新模式（三）生化研究對藥物化學(xué)研究減少盲目性，提高新藥發(fā)現(xiàn)率。（四）近代藥理學(xué)-生化藥理學(xué)-分子藥理學(xué)（五）生化代謝與調(diào)控理論及研究手段是生物藥劑學(xué)的重要基礎(chǔ)。（六）生物化學(xué)與制藥工業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐密切相關(guān)1.生物化學(xué)的實(shí)驗(yàn)方法、技術(shù)在制藥工業(yè)中廣泛應(yīng)用，比如分離天然生物藥物和中草藥。2.藥品生產(chǎn)中無菌操作多利用了生物化學(xué)的基本原理。3.以生物化學(xué)、微生物學(xué)和分子生物學(xué)為基礎(chǔ)發(fā)展起來的生物工程制藥工業(yè)已經(jīng)成為制藥工業(yè)的一個(gè)新門類