生物化學(xué)緒論精品課程課件

1、生物化學(xué)生物化學(xué)主講教師：朱必鳳教授主講教師：朱必鳳教授v使用教材使用教材：v生物化學(xué)生物化學(xué) 主編主編 沈同沈同 王鏡巖王鏡巖 高等教育出版社高等教育出版社出版出版v參考書目參考書目：v生物化學(xué)生物化學(xué) 主編主編 古練權(quán)等，高等教育出古練權(quán)等，高等教育出版社出版版社出版,2000年年v生物化學(xué)教程生物化學(xué)教程 主編主編 張洪淵張洪淵 四川四川 大學(xué)出版社出大學(xué)出版社出版版緒論緒論introductiongoals of studying biochemistry1. to introduce the language of biochemistry, with careful explana

2、tions of the meaning, origin, and significance of terms.(介紹用于詳細(xì)解釋術(shù)語的含義、出處和意義的生物化學(xué)語言）介紹用于詳細(xì)解釋術(shù)語的含義、出處和意義的生物化學(xué)語言）2. to provide a balanced understanding of the physical, chemical, and biological context in which each biomolecule, reaction, and pathway operates.（在每個(gè)生物分子、每個(gè)反應(yīng)和反應(yīng)途徑中的（在每個(gè)生物分子、每個(gè)反應(yīng)和反應(yīng)途徑中的物理

3、的、化學(xué)的和生物學(xué)的關(guān)系準(zhǔn)備一種平衡理念）物理的、化學(xué)的和生物學(xué)的關(guān)系準(zhǔn)備一種平衡理念）3. to project a clear and repeated emphasis major themes, especially those relating to evolution, thermodynamics, regulation, and the relationship between structure and function.（計(jì)劃一些清晰并反復(fù)強(qiáng)調(diào)的主題，特別是與進(jìn)化、熱力學(xué)、調(diào)節(jié)和結(jié)構(gòu)與功能關(guān)系（計(jì)劃一些清晰并反復(fù)強(qiáng)調(diào)的主題，特別是與進(jìn)化、熱力學(xué)、調(diào)節(jié)和結(jié)構(gòu)與功能關(guān)系的內(nèi)容）

4、的內(nèi)容）4. to explain and to place in context the most important techniques that have brought us to our current understanding of biochemistry (key experiments)（ 解釋和應(yīng)用最解釋和應(yīng)用最重要的技術(shù)了解生物化學(xué)理論）重要的技術(shù)了解生物化學(xué)理論）5. to sustain the students interest by developing topics in a logical and stepwise manner（通過邏輯的逐步深入的方式發(fā)

5、展主題支撐學(xué)生的（通過邏輯的逐步深入的方式發(fā)展主題支撐學(xué)生的興趣）興趣）; taking every opportunity to point out connections between processes（利用每個(gè)機(jī)會(huì)指出反應(yīng)步驟之間的聯(lián)系）（利用每個(gè)機(jī)會(huì)指出反應(yīng)步驟之間的聯(lián)系）; identifying gaps in our knowledge that promise to challenge future generations of scientists（找出我們知識(shí)的不足，允許未來科學(xué)家的競爭）（找出我們知識(shí)的不足，允許未來科學(xué)家的競爭）; supplying the his

6、torical context of selected major discoveries, when such context is useful（選擇主要的發(fā)明提供歷史的前（選擇主要的發(fā)明提供歷史的前后關(guān)系）后關(guān)系）; and highlighting the implications of biochemical advances for society (preparing you for research and discovery and other adventures you may undertake in the future)（突出生物化學(xué)對(duì)社會(huì)的作用，為你研究和發(fā)現(xiàn)以及

7、將來可能承擔(dān)的冒險(xiǎn)作準(zhǔn)備）（突出生物化學(xué)對(duì)社會(huì)的作用，為你研究和發(fā)現(xiàn)以及將來可能承擔(dān)的冒險(xiǎn)作準(zhǔn)備）. the main features of the living matters1. a high degree of chemical complexity andmicroscopic organization.2. metabolize-extract, transform, and use nutrients and energy from their environment3. respond (adapt and survive) by finding energy and raw

8、materials through interacting with their surroundings4. self replicate and self assembly(裝配裝配 )(reproduce and perpetuate)5. evolve(進(jìn)化進(jìn)化) and diversify12the origin of the universe (a) microscopiccomplexity(b) energy comsumption,food chain(c) reproduction捕蠅草可以在捕蠅草可以在0.5秒的時(shí)間內(nèi)捕獲昆蟲，秒的時(shí)間內(nèi)捕獲昆蟲， 并分泌消并分泌消化酶消

9、化昆蟲以獲得營養(yǎng)?；赶ハx以獲得營養(yǎng)。含羞草羽狀的葉片，輕觸和搖動(dòng)可使葉片很快合含羞草羽狀的葉片，輕觸和搖動(dòng)可使葉片很快合攏和下垂。攏和下垂。garden of eden (diversity and unity)2. what is biochemistry?the study of the molecular basis of life or understanding life phenomena in chemical terms. it is the combination of biology and chemistry or the application of chemic

10、al principles to understanding biology.3. what are the questions for biochemists to answer?(1) what are the biomolecules (composition and structure)?(2) how do biomolecules act and interact (conferring the remarkable features of living organisms)?(3) how are the biomolecules synthesized (biosynthesi

11、s)?(4) how is energy generated and consumed (energy metabolism, its source and fate命運(yùn)命運(yùn))?(5) how are the myriad（無數(shù)）（無數(shù)） of biochemical reactions regulated (the coordination problem, the network of control)?(6) what is the carrier of genetic information and how is it expressed and transmitted (inform

12、ation pathway)? (preserved faithfully)(7) how do cells and organisms grow, differentiate, and reproduce?(8 )what is the molecular basis of evolution?(9 )what makes living organisms so diversified? (advantages優(yōu)勢優(yōu)勢, purposes and natural tendencies趨趨向向)(10) how do we make use of life and knowledge abou

13、t life for the benefits of human being (biotechnology, quality of life, societal welfare)?一一. 什么是生物化學(xué)？什么是生物化學(xué)？ 簡單說，簡單說，生物化學(xué)是生命的化學(xué)生物化學(xué)是生命的化學(xué)。 生物化學(xué)生物化學(xué)是用化學(xué)的理論和方法作為主要手是用化學(xué)的理論和方法作為主要手段 ， 研 究 生 物 體 的 基 本 物 質(zhì) 的 結(jié) 構(gòu) （ 如段 ， 研 究 生 物 體 的 基 本 物 質(zhì) 的 結(jié) 構(gòu) （ 如carbohydrates, lipids, proteins and nucleic acid)、性質(zhì)及其生

14、命活動(dòng)的變化規(guī)律、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）。（生命活動(dòng)如：生長、生殖、代謝、運(yùn)動(dòng)等）。1.1.生物化學(xué)與化學(xué)的關(guān)系生物化學(xué)與化學(xué)的關(guān)系生物化學(xué)是在有機(jī)化學(xué)生物化學(xué)是在有機(jī)化學(xué)（organic organic chemistrychemistry) )和生理學(xué)和生理學(xué)(biophysiology(biophysiology) )的基礎(chǔ)上發(fā)展的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的起來的. .生物學(xué)生物學(xué)動(dòng)物學(xué)動(dòng)物學(xué)植物學(xué)植物學(xué)微生物學(xué)微生物學(xué)化學(xué)化學(xué)生物生物學(xué)學(xué)生物化學(xué)生物化學(xué) 現(xiàn)代的生物化學(xué)與分子生物學(xué)幾乎是現(xiàn)代的生物化學(xué)與分子生物學(xué)幾乎是容為一體的學(xué)科。如果說要細(xì)分，那就

15、是容為一體的學(xué)科。如果說要細(xì)分，那就是生物化學(xué)是分子生物學(xué)的基礎(chǔ)，沒有這個(gè)生物化學(xué)是分子生物學(xué)的基礎(chǔ)，沒有這個(gè)基礎(chǔ)，分子生物學(xué)就是無本之木，無源之基礎(chǔ)，分子生物學(xué)就是無本之木，無源之水。例如，基因工程中目的基因的獲得，水。例如，基因工程中目的基因的獲得，擴(kuò)增，轉(zhuǎn)化，翻譯，調(diào)控都必須有生化知擴(kuò)增，轉(zhuǎn)化，翻譯，調(diào)控都必須有生化知識(shí)識(shí)。2. 生物化學(xué)與分子生物學(xué)的關(guān)系生物化學(xué)與分子生物學(xué)的關(guān)系細(xì)菌細(xì)菌目的蛋白目的蛋白 pcrplasmid基因工程示意圖基因工程示意圖3.生物化學(xué)與生物科學(xué)的關(guān)系生物化學(xué)與生物科學(xué)的關(guān)系可以說任何一門生物科學(xué)都離不開生物化學(xué)。最可以說任何一門生物科學(xué)都離不開生物化學(xué)。最

16、古老的學(xué)科，動(dòng)物分類學(xué)、植物分類學(xué)、動(dòng)物古老的學(xué)科，動(dòng)物分類學(xué)、植物分類學(xué)、動(dòng)物解剖學(xué)，目前都應(yīng)用了生物化學(xué)技術(shù)，根據(jù)研解剖學(xué)，目前都應(yīng)用了生物化學(xué)技術(shù)，根據(jù)研究對(duì)象和目的，生物化學(xué)分為：究對(duì)象和目的，生物化學(xué)分為： 植物生物化學(xué)植物生物化學(xué) 工業(yè)生物化學(xué)工業(yè)生物化學(xué) 動(dòng)物生物化學(xué)動(dòng)物生物化學(xué) 農(nóng)業(yè)生物化學(xué)農(nóng)業(yè)生物化學(xué) 人體生物化學(xué)人體生物化學(xué) 基因生物化學(xué)基因生物化學(xué) 微生物生物化學(xué)微生物生物化學(xué) 衰老生物化學(xué)衰老生物化學(xué) 病理生物化學(xué)病理生物化學(xué) 食品生物化學(xué)食品生物化學(xué) 臨床生物化學(xué)臨床生物化學(xué) 運(yùn)動(dòng)生物化學(xué)運(yùn)動(dòng)生物化學(xué)1. 生物化學(xué)是各門生物科學(xué)的基礎(chǔ)，也是揭開生物化學(xué)是各門生物科學(xué)的

17、基礎(chǔ)，也是揭開生命奧秘的重要基礎(chǔ)。生命奧秘的重要基礎(chǔ)。2. 生物化學(xué)在工業(yè)上廣泛應(yīng)用生物化學(xué)在工業(yè)上廣泛應(yīng)用例如： 食品工業(yè)中的醬油 大豆蛋白 曲霉水解 氨基酸 美拉德反應(yīng) 醬油啤酒生產(chǎn)：啤酒生產(chǎn)： 大麥芽大麥芽+ +大米大米 麥芽糖、葡萄糖麥芽糖、葡萄糖+ +氨基酸氨基酸 啤酒酵母（啤酒酵母（7 7天）天） 乙醇、糖、乙醇、糖、雙乙酰雙乙酰 低溫發(fā)酵（低溫發(fā)酵（2020天）天） 啤酒啤酒制藥工業(yè)： 鏈激酶、 尿激酶、 氨基酸、 核甘酸（所謂基 因營養(yǎng)物）、sod、 mt、 紫杉醇等。生物制品： 疫苗、 only one、 皮革工業(yè)： 角質(zhì)酶脫毛 生物化學(xué)不但為這些生產(chǎn)過程建生物化學(xué)不但為這些

18、生產(chǎn)過程建立了科學(xué)基礎(chǔ)并為其技術(shù)改造創(chuàng)立了科學(xué)基礎(chǔ)并為其技術(shù)改造創(chuàng)造了條件造了條件舉例舉例l作物病理研究作物病理研究 a.a.玉米大斑病（每年損失玉米大斑?。磕険p失20-40%20-40%產(chǎn)量）產(chǎn)量）抗病蛋白抗病蛋白 b.b.水稻白葉枯病（損失水稻白葉枯?。〒p失20-30%20-30%產(chǎn)量）產(chǎn)量）l奶牛產(chǎn)奶量與營養(yǎng)的關(guān)系奶牛產(chǎn)奶量與營養(yǎng)的關(guān)系 中國奶牛中國奶牛 一般一般4-54-5噸噸/ /年產(chǎn)年產(chǎn) 國外奶牛國外奶牛 8-108-10噸噸/ /年產(chǎn)年產(chǎn) 食量自動(dòng)化，營養(yǎng)個(gè)體化食量自動(dòng)化，營養(yǎng)個(gè)體化l作物防蟲（轉(zhuǎn)基因棉花、轉(zhuǎn)基因西紅柿）l生物制藥 （轉(zhuǎn)基因動(dòng)物-人血白蛋白）l作物育種（轉(zhuǎn)基因水

19、稻-抗除草劑） pcr plasmid 農(nóng)桿菌侵入棉花 侵入西紅柿基因重組 基因重組 在植株中產(chǎn)生毒蛋白a tobacco plant expressing the gene for firefly luciferase. light was produced after the plant was watered with a solution containing luciferin, the substrate for the light-producing luciferase enzyme (see box 132). dont expect glow-in-the-dark orn

20、amental plants at your local plant nursery anytime soon. the light is actually quite weak; this photograph required a 24-hour exposure. the real pointthat this technology allows the introduction of new traits into plantsis neverthelesselegantly made.煙草表達(dá)螢火蟲煙草表達(dá)螢火蟲熒光素基因熒光素基因表達(dá)抗蟲基因的表達(dá)抗蟲基因的西紅柿西紅柿glypho

21、sate-resistant soybean plants. the photographs show two areas of a soybean field in wisconsin. (a)without glyphosate treatment, this part of the field is overrun with weeds. (b) glyphosateresistant soybean plants thrive in the glyphosate-treated section of the field. glyphosate breaks down rapidly i

22、n the environment. agricultural use of engineered plants such as these proceeds only after considerable deliberation, balancing the extraordinary promise of the technology with the need to select new traits with care. both science and society as a whole have a stake in ensuring that the use of the r

23、esultant plants has no adverse impact on the environment or on human health.轉(zhuǎn)草甘膦基因大豆cloning in mice. the gene for human growth hormone was introduced into the genome of the mouse on the right. expressionof the gene resulted in the unusually large size of this mouse.表達(dá)人生長激素表達(dá)人生長激素的老鼠的老鼠司法鑒定是健全法制中的一個(gè)必

24、需的工作環(huán)節(jié)，它包含了法律上要鑒定的一切事、屋和人。l受傷與死亡現(xiàn)象中的生化 a. dna含量隨死亡時(shí)間而下降 b.心肌丁二酸脫氫酶、細(xì)胞色素氧化酶 隨死亡時(shí)間而上升 c.精子dnal刑事偵察中的生化刑事偵察中的生化 a.a.指紋指紋 攝取犯罪嫌疑人的指紋是公安人員攝取犯罪嫌疑人的指紋是公安人員常用的刑偵技術(shù)常用的刑偵技術(shù) 維生素維生素b2b2、b6 b6 激光激光手指排泄物手指排泄物 產(chǎn)生熒光產(chǎn)生熒光 潛在指紋潛在指紋 氨基酸、蛋白質(zhì)氨基酸、蛋白質(zhì) 彩色激光照相彩色激光照相 印三酮印三酮 彩色拍攝彩色拍攝 黑白相紙黑白相紙 b. b. 血跡血跡-luminol-luminol- -發(fā)光發(fā)光

25、殺人嫌疑人殺人嫌疑人3 3與現(xiàn)場采集與現(xiàn)場采集血樣測試結(jié)血樣測試結(jié)果吻合果吻合 一起親子鑒定一起親子鑒定案的案的dna指紋指紋圖譜可判定父親圖譜可判定父親2為孩子生父為孩子生父1 examine the critical experiments leading to major discoveries2 understand the major themes in biochemistry. for example, what are the properties and functions of noncovalent（非共介）（非共介） interactions, allosteric（變構(gòu)）（變構(gòu)） regulation, and etc.3 get a sense of developin