生物化學(xué)1-緒論(修改)

1、生物化學(xué) 徐徐 琴琴 1. 生命生命科學(xué)科學(xué)在在20世紀(jì)取得了飛速的發(fā)展世紀(jì)取得了飛速的發(fā)展2. 當(dāng)前自然科學(xué)的帶頭學(xué)科正開始從物當(dāng)前自然科學(xué)的帶頭學(xué)科正開始從物 理科學(xué)向生命科學(xué)轉(zhuǎn)移。理科學(xué)向生命科學(xué)轉(zhuǎn)移。3. 社會的可持續(xù)發(fā)展需要生命科學(xué)作為社會的可持續(xù)發(fā)展需要生命科學(xué)作為 21世紀(jì)的帶頭學(xué)科世紀(jì)的帶頭學(xué)科 人口膨脹人口膨脹 糧食短缺糧食短缺 疾病危害疾病危害 環(huán)境污染環(huán)境污染 能源危機(jī)能源危機(jī) 資源匱乏資源匱乏 物種滅絕物種滅絕在人滿為患的日本在人滿為患的日本 健 康 OMP ？（？（Osteoblasts Milk Protein）其生化指標(biāo)包括分子量與其生化指標(biāo)包括分子量與IGF-1

2、完全一樣，完全一樣，學(xué)名是類胰島素樣生長因?qū)W名是類胰島素樣生長因子，是一種激素類蛋白，是子，是一種激素類蛋白，是國 際 公 認(rèn) 的國 際 公 認(rèn) 的 致 癌 物 質(zhì)致 癌 物 質(zhì) 。主要成分：松果體素（褪黑素）它是人腦和動物腦中的松果腺自然分泌的一種激素。當(dāng)這種激素在體內(nèi)含量下降時，表現(xiàn)為睡眠不佳，適時補(bǔ)充褪黑素可起到改善睡眠的作用尋找新的替代品！尋找新的替代品！生物能源生物能源很多不起眼的生物，很可能就是藥物、材料等的寶貴資源。圖為墨西哥荒原中的仙人掌仙人掌類類植物。 一個 20 米直徑的水池年產(chǎn) 4 噸藻類，加工后可得相當(dāng)于3000 升柴油的燃料。 一英畝三角大戟可生產(chǎn)相當(dāng)于 50 噸石油

3、的燃料。圖為生長在淡水和海水中的一種硅藻 環(huán) 境 這是最早一份關(guān)于環(huán)境對生物種群影響的研究 工業(yè)化前英國鄉(xiāng)村有很多白色蛾子停在布滿淡色苔蘚的樹皮上，不易被鳥發(fā)現(xiàn)； 工業(yè)化后，黑色蛾子逐漸取而代之，因?yàn)楹跓熚廴玖谁h(huán)境，黑色蛾子更易藏身。 工人正在向被石油污染的海灘噴灑營養(yǎng)液，促使吃石油的細(xì)菌長起來。一、生物化學(xué)的重要性 生物化學(xué)的最終目的是控制生命過程為人類的健康與工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)服務(wù)。 A.戰(zhàn)勝生理疾病 疾病的診斷與病理分析、新藥物的開發(fā)設(shè)計(jì)、各類保健品開發(fā)、基因療法、器官克隆等 B. 農(nóng)業(yè)豐產(chǎn) 轉(zhuǎn)基因技術(shù)進(jìn)行育種、生物病蟲害防止、利用代謝調(diào)控技術(shù)保證產(chǎn)品儲存等、高級動植物品種的克隆技術(shù) C.生物工

4、程技術(shù)與產(chǎn)品 生物化學(xué)中酶、代謝調(diào)控等手段被廣泛用于食品加工、釀造、新材料、新能源的開發(fā)與研制等工業(yè)領(lǐng)域，同時應(yīng)用生化技術(shù)進(jìn)行工業(yè)污染的治理也以其成本低、效率高、無毒害等優(yōu)勢越來越得到大家的重視。 D .其他 如DNA指紋技術(shù) 控制生命過程為人類的健康與工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)服務(wù)。(用之不慎后患無窮)大型化學(xué)工業(yè)公司向生命科學(xué)工業(yè)轉(zhuǎn)軌。大型化學(xué)工業(yè)公司向生命科學(xué)工業(yè)轉(zhuǎn)軌。1998年4月，杜邦公司宣布改組成三個實(shí)業(yè)單位，由生命科學(xué)領(lǐng)頭。1998年5月，該公司又宣布放棄能源公司Conaco，傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)和食品部門也出現(xiàn)了向生物技術(shù)和制藥合并的趨勢。傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)和食品部門也出現(xiàn)了向生物技術(shù)和制藥合并的趨勢。 Gen

5、zyme Transgenics Genzyme Transgenics 公司培養(yǎng)出的基因工程羊能以公司培養(yǎng)出的基因工程羊能以較高的產(chǎn)量生產(chǎn)抗凝血酶較高的產(chǎn)量生產(chǎn)抗凝血酶IIIIII，一群羊的酶產(chǎn)量相當(dāng)于，一群羊的酶產(chǎn)量相當(dāng)于投資投資1.151.15億美元工廠的產(chǎn)量億美元工廠的產(chǎn)量能源、采礦和環(huán)境工業(yè)也已在分子水平上向基因組研究匯合能源、采礦和環(huán)境工業(yè)也已在分子水平上向基因組研究匯合 生物化學(xué)生物化學(xué) = = 生物生物 + + 化學(xué)化學(xué)生物化學(xué)的涵義生物化學(xué)的涵義 一、生物化學(xué)的涵義 生物化學(xué)是研究生命現(xiàn)象的一門學(xué)科，生物化學(xué)是研究生命現(xiàn)象的一門學(xué)科，它主要用化它主要用化學(xué)的理論和方法研究生物

6、體的化學(xué)組成以及生命活動過學(xué)的理論和方法研究生物體的化學(xué)組成以及生命活動過程中的一切化學(xué)變化程中的一切化學(xué)變化，從而揭示生命的奧秘。，從而揭示生命的奧秘。 ？ 化學(xué)生物學(xué)是利用化學(xué)的理論、研究方法和手段來探索生物、醫(yī)學(xué)問題的科學(xué)。這種理解與生物化學(xué)和分子生物學(xué)的含義有較大的重疊，它強(qiáng)調(diào)的是化學(xué)與生物學(xué)的交叉與融合。 相互作用、組裝和過程生物催化劑和生物轉(zhuǎn)化組合化學(xué)生物模擬分析技術(shù)生物大分子有機(jī)化學(xué)有機(jī)化學(xué)物理化學(xué)物理化學(xué)無機(jī)化學(xué)無機(jī)化學(xué)分析化學(xué)分析化學(xué)高分子化學(xué)高分子化學(xué)生物學(xué)生物學(xué)動物學(xué)動物學(xué)植植物物學(xué)學(xué)微生物學(xué)微生物學(xué)化學(xué)化學(xué)生物學(xué)生物學(xué)生物化學(xué)生物化學(xué)生物化學(xué)與普通化學(xué)的區(qū)別 結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)

7、化化學(xué)學(xué)反反應(yīng)應(yīng) 特特殊殊處處 普普通通化化學(xué)學(xué) 結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)簡簡單單 條條件件多多樣樣 生生物物化化學(xué)學(xué) 結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)極極為為復(fù)復(fù)雜雜多多樣樣 常常溫溫常常壓壓酶酶催催化化 反反應(yīng)應(yīng)自自我我調(diào)調(diào)節(jié)節(jié) 能能量量轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化化、傳傳遞遞反反應(yīng)應(yīng) 自自身身復(fù)復(fù)制制的的特特殊殊反反應(yīng)應(yīng) 極極為為細(xì)細(xì)致致準(zhǔn)準(zhǔn)確確 特特殊殊的的生生物物功功能能 二、生物化學(xué)的主要研究內(nèi)容研究內(nèi)容 = 化學(xué)組成 + 化學(xué)變化化學(xué)組成：構(gòu)成生物體的基本物質(zhì) 糖、脂、蛋白質(zhì)、核酸 及起調(diào)節(jié)作用的化學(xué)物質(zhì) 酶、維生素、激素 的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、功能化學(xué)變化：化學(xué)變化： 構(gòu)成生物體的基本物質(zhì)在體內(nèi)的合成與分解（物質(zhì)代謝）； 能量的產(chǎn)生與利用（能量代

8、謝）； 遺傳信息的傳遞與表達(dá)。1研究組成生物體的基本物質(zhì)（糖類、脂類、蛋白質(zhì)、核酸）以及對體內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)起催化和調(diào)節(jié)作用的生物活性物質(zhì)(酶、維生素、激素)的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和功能。 2研究糖類、脂類、蛋白質(zhì)和核酸在生命活動過程中進(jìn)行的化學(xué)變化，也就是新陳代謝，以及代謝過程中能量的轉(zhuǎn)換和代謝調(diào)節(jié)。 3研究遺傳信息的傳遞和表達(dá)。 研究內(nèi)容20世紀(jì)初，生物化學(xué)成為一門獨(dú)立的學(xué)科。 1903年德國Neuberg（紐伯格）提出了“Biochemistry”。 三、生物化學(xué)的起源與發(fā)展三、生物化學(xué)的起源與發(fā)展 1 靜態(tài)生物化學(xué)時期（二十世紀(jì)二十年代以前） 2 動態(tài)生物化學(xué)時期（二十世紀(jì)前半葉） 3 機(jī)能生物化學(xué)

9、及分子生物學(xué)時期（二十世紀(jì)五十年代以后）（一）十八世紀(jì)（一）十八世紀(jì)法 化學(xué)家 Lavoisier 動物體的發(fā)熱由于機(jī)體內(nèi)物質(zhì)的氧化，氧是氧化的要素，熱分散在體內(nèi)形成體溫。Lavoisier和Laplace （法 數(shù)學(xué)家天文學(xué)家） 研究動物的呼吸作用初步奠定了分解代謝與呼吸化學(xué)的基礎(chǔ)有機(jī)物 + O2CO2 + H2O + Q有機(jī)物（一）十九世紀(jì)（一）十九世紀(jì) 德國化學(xué)家 Liebig：進(jìn)一步闡明了發(fā)熱觀點(diǎn)，將食物分為糖、脂類、蛋白質(zhì)，奠定了營養(yǎng)學(xué)的基礎(chǔ)；他也首先對代謝下了定義。 德國化學(xué)家 Hoppe-Seyler：第一次提出“生理化學(xué)”；第一次分離和結(jié)晶了血紅蛋白；第一次制得純卵磷脂。 Ho

10、ppe-Seylers z. physiol.chem. 1928年 德國 Whler NH4CNOCO(NH2)2氰酸銨，無機(jī)化合物尿素，有機(jī)化合物推翻了“生機(jī)論”19世紀(jì)中期 C6H12O6 2C2H5OH+2CO2 法國微生物學(xué)家 Pasteur 德國化學(xué)家 Liebig 德國有機(jī)化學(xué)家 Fischer : 生化之父，首先提出酶的專一性及酶的“鎖-鑰”學(xué)說以及酶的作用機(jī)理。（二）二十世紀(jì)的前五十年（二）二十世紀(jì)的前五十年 20世紀(jì)的前30年：生理學(xué)、化學(xué)。 營養(yǎng)學(xué)的真正的黃金時代。 20年代，1926年美國Sumner從刀豆中得到脲酶的結(jié)晶。 30年代，1933-1936年Krebs提出

11、了著名的尿素循環(huán)和 三羧酸循環(huán)，闡明了生物體的中間代謝途徑。40年代前后，能量代謝，生物能量學(xué)。 20世紀(jì)中期生物化學(xué)成為一門獨(dú)立和成熟的學(xué)科 。（三）分子生物學(xué)的出現(xiàn)（三）分子生物學(xué)的出現(xiàn) 1950年 美國 Pauling等 蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)-螺旋 1955年 英國 Sanger 胰島素一級結(jié)構(gòu)的測定 1953年 美國 Watson和英國 Crick DNA雙螺旋結(jié)構(gòu) DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的提出使生物化學(xué)發(fā)展到一個新的階段-分子生物學(xué)階段 1962James Watson (34y)Francis Crick (46y)Maurice Wilkins (46y）DNA Double Helix

12、model 這以后，核酸的研究進(jìn)展很快，在核酸一級結(jié)構(gòu)測定和核酸人工合成方面取得顯著成果。 60年代，1961年法國Jacob和Monod 操縱子模型70年代，進(jìn)入生物工程的研究?；蚬こ?、蛋白質(zhì)工程、酶工程、細(xì)胞工程、發(fā)酵工程等。 第一個基因工程的產(chǎn)物為somatostatin（生長激素抑制素）。 90年代，1990年啟動了人類基因組計(jì)劃。 20世紀(jì)末和21世紀(jì)初，隨著人類基因組全序列測定的基本完成，生命科學(xué)進(jìn)入了后基因組時代，產(chǎn)生了功能基因組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)、結(jié)構(gòu)基因組學(xué)等。 國內(nèi)生物化學(xué)發(fā)展情況國內(nèi)生物化學(xué)發(fā)展情況 生物化學(xué)家和營養(yǎng)學(xué)家吳憲 20世紀(jì)20年代后期建立了制備血濾液的方法以及測

13、定血糖的方法（Folin-Wu法） 20世紀(jì)30年代，1931年蛋白質(zhì)變性理論 在免疫化學(xué)方面，首先使用定量分析的方法研究抗原抗體反應(yīng)2項(xiàng)突出成果項(xiàng)突出成果 1965年合成了具有生物活性的牛胰島素 1981年合成了具有生物活性的酵母丙氨酸t(yī)RNA 最近二、三十年生物工程 目前已能用基因工程的方法生產(chǎn)許多產(chǎn)品如乙型肝炎疫苗、SOD（超氧化物歧化酶）、人生長激素、各種干擾素、各種白細(xì)胞介素等等。 我國于1993年啟動人類基因組計(jì)劃 按研究對象分類有：動物生化、植物生化、微生物生化、醫(yī)學(xué)生化、農(nóng)業(yè)生化和工業(yè)生化等等。如果研究對象不限于上述幾種，而是一般生物，則稱普通生物化學(xué)。如果以生物的不同進(jìn)化階段

14、的化學(xué)特征為研究對象，則稱進(jìn)化生物化學(xué)或比較生物化學(xué)。四、四、生物化學(xué)的分類生物化學(xué)的分類 教材：生物化學(xué)簡明教程 教學(xué)內(nèi)容與學(xué)時安排教學(xué)內(nèi)容與學(xué)時安排序序號號章目名稱章目名稱學(xué)時學(xué)時分配分配序序號號章目名稱章目名稱學(xué)時學(xué)時分配分配1緒論17生物氧化及光合作用22細(xì)胞與生物膜38脂類代謝23蛋白質(zhì)化學(xué)49核酸代謝24核酸化學(xué)410蛋白質(zhì)代謝35酶學(xué)411復(fù)習(xí)及考試26糖代謝512五、生物化學(xué)的學(xué)習(xí)方法五、生物化學(xué)的學(xué)習(xí)方法生化與化學(xué)，特別是有機(jī)化學(xué)密切相關(guān)，但性質(zhì)及特點(diǎn)有所不同。生物化學(xué)反應(yīng)的特點(diǎn)：1、是在生物體內(nèi)進(jìn)行，是有生命的化學(xué)反應(yīng)。2、幾乎所有體內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)都需各自的酶作催化劑。現(xiàn)己鑒

15、定出的酶有3000種以上，反應(yīng)條件溫和3040、中性。3、體內(nèi)每一反應(yīng)不是孤立的，而是相互約束、相互牽制。4、隨時間和空間而變。生命體內(nèi)的組成和功能隨生物的進(jìn)化、生命的延續(xù)、空間的位置而改變，形成不同層次層次的組成、性能和化學(xué)反應(yīng)體系。生物化學(xué)的特點(diǎn)及學(xué)習(xí)方法生物化學(xué)的特點(diǎn)及學(xué)習(xí)方法基本概念基本反應(yīng)體系基本生命物質(zhì)的性質(zhì)、結(jié)構(gòu)及功能基本反應(yīng)機(jī)理四、學(xué)習(xí)方法四、學(xué)習(xí)方法 對學(xué)習(xí)生物化學(xué)課程的要求；全面理解，重點(diǎn)記憶，前后聯(lián)系，來回復(fù)習(xí)。 Just do as a proverb says:I hear, and I forget,I see, and I remember,I do, and I understand. 參考書：參考書： 1. J.M.Berg等編等編 Biochemistry，5e