生物化學(1緒論

1、生物化學生物化學(1緒論緒論第1頁/共41頁第2頁/共41頁內(nèi)容提要內(nèi)容提要 生物化學的生物化學的概念概念生物化學的生物化學的研究內(nèi)容研究內(nèi)容生物化學的生物化學的發(fā)展發(fā)展歷史歷史生物化學的生物化學的新新進展進展生物化學的生物化學的應用應用生物化學學習方法生物化學學習方法課程學時考試課程學時考試安排安排第3頁/共41頁 我們所處在的地球充滿著無數(shù)的生物，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，從魚蟲鳥獸到從最簡單的病毒到菌藻樹草，從魚蟲鳥獸到最復雜的人類，處處都可以覺察到生命的活最復雜的人類，處處都可以覺察到生命的活動。地球上的生物形形色色，千姿百態(tài)。不動。地球上的生物形形色

2、色，千姿百態(tài)。不同的生物，其形態(tài)、生理特征和對環(huán)境的適同的生物，其形態(tài)、生理特征和對環(huán)境的適應能力各不相同，應能力各不相同，都經(jīng)歷著生長、發(fā)育、衰都經(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。老、死亡的變化，都具有繁殖后代的能力。第4頁/共41頁 生命的根本特性究竟是什么？生命的根本特性究竟是什么？1919世紀下世紀下半葉，恩格斯對生命下了一個定義：半葉，恩格斯對生命下了一個定義：“生命是蛋白體的存在方式，這個存在生命是蛋白體的存在方式，這個存在方式的基本因素在于和它周圍的外部自方式的基本因素在于和它周圍的外部自然界的不斷地新陳代謝，而且這種新陳然界的不斷地新陳代謝，而且這種新陳

3、代謝一停止，生命就隨之停止，代謝一停止，生命就隨之停止，結(jié)果便結(jié)果便是蛋白質(zhì)的分解是蛋白質(zhì)的分解” 。恩格斯的生命定義。恩格斯的生命定義在一定程度上揭示了生命的物質(zhì)基礎。在一定程度上揭示了生命的物質(zhì)基礎。第5頁/共41頁生物化學的概念生物化學的概念 生物化學是運用化學原理和方法生物化學是運用化學原理和方法，研究生物體的物質(zhì)組成和遵循化學規(guī)，研究生物體的物質(zhì)組成和遵循化學規(guī)律所發(fā)生的一系列化學變化，進而深入律所發(fā)生的一系列化學變化，進而深入揭示生命現(xiàn)象本質(zhì)的一門科學，有生命揭示生命現(xiàn)象本質(zhì)的一門科學，有生命的化學之稱。的化學之稱。第6頁/共41頁生物化學的研究內(nèi)容生物化學的研究內(nèi)容1.1.生物體

4、物質(zhì)的化學組成、結(jié)構、性質(zhì)和功能生物體物質(zhì)的化學組成、結(jié)構、性質(zhì)和功能2. 生物體內(nèi)的物質(zhì)代謝、能量轉(zhuǎn)換和代謝調(diào)生物體內(nèi)的物質(zhì)代謝、能量轉(zhuǎn)換和代謝調(diào)3.3.生物體的信息代謝生物體的信息代謝4.4.運用生物化學原理和方法，為農(nóng)業(yè)、工業(yè)、醫(yī)藥運用生物化學原理和方法，為農(nóng)業(yè)、工業(yè)、醫(yī)藥衛(wèi)生、環(huán)境保護等服務，開拓富有經(jīng)濟價值的生衛(wèi)生、環(huán)境保護等服務，開拓富有經(jīng)濟價值的生物資源（酶制劑、藥品、食品添加劑、殺蟲劑）物資源（酶制劑、藥品、食品添加劑、殺蟲劑）第7頁/共41頁課程知識模塊和學時安排課程知識模塊和學時安排緒論緒論 2 第一章第一章 核酸的結(jié)構與功能核酸的結(jié)構與功能 6第二章第二章 蛋白質(zhì)化學蛋白

5、質(zhì)化學 10第三章第三章 酶酶 10 第四章第四章 糖類代謝糖類代謝 8 第五章第五章 生物氧化和氧化磷酸化生物氧化和氧化磷酸化 4 第六章第六章 脂類代謝脂類代謝 6 第七章第七章 蛋白質(zhì)的酶促降解及氨基酸代謝蛋白質(zhì)的酶促降解及氨基酸代謝 4 第八章第八章 核酸的酶促降解及核苷酸代謝核酸的酶促降解及核苷酸代謝 2 第九章第九章 核酸的生物合成核酸的生物合成 6 第十章第十章 蛋白質(zhì)的生物合成蛋白質(zhì)的生物合成 6 第十一章第十一章 代謝途徑的相互聯(lián)系和代謝調(diào)控代謝途徑的相互聯(lián)系和代謝調(diào)控 6 生命大分子生命大分子生物代謝能量的產(chǎn)生物代謝能量的產(chǎn)生和儲藏及大分子生和儲藏及大分子前體的生物合成前體

6、的生物合成遺傳信息的存遺傳信息的存儲傳遞和表達儲傳遞和表達第8頁/共41頁生物化學的發(fā)展生物化學的發(fā)展 1 靜態(tài)生物化學時期（二十世紀二十年代以前）靜態(tài)生物化學時期（二十世紀二十年代以前） 2 動態(tài)生物化學時期（二十世紀前半葉）動態(tài)生物化學時期（二十世紀前半葉） 3 機能生物化學及分子生物學時期（二十世紀五機能生物化學及分子生物學時期（二十世紀五十年代以后）十年代以后）第9頁/共41頁靜態(tài)生物化學靜態(tài)生物化學（20世紀之前）世紀之前）弗雷德里希弗雷德里希米歇爾米歇爾(1853-1927) Friedrich Miescher 霍佩霍佩-賽勒賽勒(1825-1895)FelixHoppe-Sey

7、ler德國德國1877提出提出生生物化學物化學這個這個名詞名詞分離出分離出nuclein(脫氧脫氧核糖核蛋白核糖核蛋白)第10頁/共41頁 1897年發(fā)現(xiàn)引起發(fā)酵的物質(zhì)年發(fā)現(xiàn)引起發(fā)酵的物質(zhì)是酶，從而把酵母細胞的生命是酶，從而把酵母細胞的生命活力與酶的化學作用聯(lián)系起來，活力與酶的化學作用聯(lián)系起來，建立了建立了酶化學酶化學。靜態(tài)生物化學靜態(tài)生物化學（20世紀之前）世紀之前）Eduard Buchner(畢希納畢希納)德國生物化學家德國生物化學家(1860-1917)The Nobel Prize in Chemistry 1907 發(fā)現(xiàn)無細胞發(fā)酵現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)無細胞發(fā)酵現(xiàn)象第11頁/共41頁動態(tài)生物化學

8、動態(tài)生物化學(20世紀初世紀初中葉中葉)The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1922 Otto Meyerhof邁耶霍夫邁耶霍夫(1884-1951) G.Embden，O.Meyerhof和和J.K.Parnas闡明了闡明了糖酵解糖酵解，又稱，又稱這途徑為這途徑為Embden-Meyerhof-Parnas途徑，簡稱途徑，簡稱EMP途徑途徑第12頁/共41頁 動態(tài)生物化學動態(tài)生物化學(20世紀初世紀初中葉中葉)The Nobel Prize in Chemistry 1946 J B Sumner (薩姆納薩姆納) (18871955)美國生物

9、化學家美國生物化學家 1926年首次年首次得到得到脲酶結(jié)晶脲酶結(jié)晶第13頁/共41頁顯微鏡下的胰蛋白酶動態(tài)生物化學動態(tài)生物化學(20世紀初世紀初中葉中葉)The Nobel Prize in Chemistry 1946 J Northrop(諾思羅普諾思羅普)(18911987)美國生物化學家美國生物化學家 1929年分離和提純了胃年分離和提純了胃蛋白酶、胰蛋白酶、胰凝蛋白酶、胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶等，和薩姆納證乳蛋白酶等，和薩姆納證明了明了酶是一種具有催化作酶是一種具有催化作用的蛋白質(zhì)用的蛋白質(zhì)。第14頁/共41頁動態(tài)生物化學動態(tài)生物化學(20世紀初世紀初中葉中葉) 1930年發(fā)現(xiàn)了哺乳動

10、物體年發(fā)現(xiàn)了哺乳動物體內(nèi)內(nèi)尿素合成的途徑尿素合成的途徑. 1937年又提出了年又提出了三羧酸循三羧酸循環(huán)環(huán)理論理論.并解釋了機體內(nèi)所需能并解釋了機體內(nèi)所需能量的產(chǎn)生過程和糖、脂肪、量的產(chǎn)生過程和糖、脂肪、 蛋蛋白質(zhì)的相互聯(lián)系及相互轉(zhuǎn)變機白質(zhì)的相互聯(lián)系及相互轉(zhuǎn)變機理。理。Hans Krebs （19001981）德裔英國生物化學家德裔英國生物化學家The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1953第15頁/共41頁動態(tài)生物化學動態(tài)生物化學(20世紀初世紀初中葉中葉)The Nobel Prize in Physiology or Medicine 195

11、3Fritz Lipmann(18991986) 德裔美國生物化學家德裔美國生物化學家1945年發(fā)現(xiàn)并分年發(fā)現(xiàn)并分離出離出輔酶輔酶A，證，證明其對生理代謝明其對生理代謝的重要性的重要性第16頁/共41頁The Nobel Prize in Chemistry 1958 The Nobel Prize in Chemistry 1980 Paul Berg(1926-)Walter Gilbert(1932-)Frederick Sanger(1918-) 40年代年代測定出牛測定出牛胰島素分子中全部氨胰島素分子中全部氨基酸的排列順序基酸的排列順序，并，并證明了其內(nèi)部氨基酸證明了其內(nèi)部氨基酸的結(jié)

12、合方式的結(jié)合方式 設計出一種設計出一種測定脫氧核糖測定脫氧核糖核酸核酸(DNA)內(nèi)內(nèi)核苷酸排列順核苷酸排列順序的方法序的方法動態(tài)生物化學動態(tài)生物化學(20世紀初世紀初中葉中葉)第17頁/共41頁Linus Pauling量子化學家 （1901-1994）動態(tài)生物化學動態(tài)生物化學(20世紀初世紀初中葉中葉) 40年代中期以后提出年代中期以后提出纖纖維狀蛋白質(zhì)的螺旋結(jié)構維狀蛋白質(zhì)的螺旋結(jié)構，及蛋白質(zhì)是具有多肽鏈結(jié)及蛋白質(zhì)是具有多肽鏈結(jié)構的物質(zhì)，打開了通往蛋構的物質(zhì)，打開了通往蛋白質(zhì)與白質(zhì)與DNA分子奧秘的大分子奧秘的大門。門。兩次榮獲諾貝爾獎金（兩次榮獲諾貝爾獎金（1954年化學獎，年化學獎， 1

13、962年和平獎）年和平獎） 第18頁/共41頁功能生物化學（功能生物化學（20世紀中葉以后）世紀中葉以后）F H C Crick (1916-2004)James D Watson (1928 - ) 1958年提出了年提出了“中心法則中心法則”，為分子生物學奠為分子生物學奠定了基礎。定了基礎。1953年提出年提出DNA雙雙螺旋螺旋結(jié)構結(jié)構，標志著，標志著遺傳學完成了由遺傳學完成了由“經(jīng)典經(jīng)典”向向“分子分子”時代的過渡。時代的過渡。The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1962 Maurice Wilkins(1916- 2004）第19頁/共4

14、1頁功能生物化學（功能生物化學（20世紀中葉以后）世紀中葉以后）Marshall W. Nirenberg(1927-)The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1968 第一次用實驗解第一次用實驗解答了答了遺產(chǎn)密碼遺產(chǎn)密碼，并證明了本丙氨并證明了本丙氨酸的密碼子是酸的密碼子是UUU.Robert W. Holley(1922-1993)H. Gobind Khorana(1922-)闡明遺傳密碼及其在蛋白質(zhì)合成中的作用闡明遺傳密碼及其在蛋白質(zhì)合成中的作用第20頁/共41頁 1965 1965年年9 9月月1717日，中國首次人工合成胰島素。這也是世界

15、上日，中國首次人工合成胰島素。這也是世界上第一個蛋白質(zhì)的全合成。第一個蛋白質(zhì)的全合成。功能生物化學（功能生物化學（20世紀中葉以后）世紀中葉以后）第21頁/共41頁Thomas R. Cech(1947-)功能生物化學（功能生物化學（20世紀中葉以后）世紀中葉以后）發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)RNA的生物催化作用而獲獎的生物催化作用而獲獎. Sidney Altman(1939-) 1978年和年和1981年奧爾特曼與切赫分別發(fā)年奧爾特曼與切赫分別發(fā)現(xiàn)了核糖核酸現(xiàn)了核糖核酸(RNA)自身具有的生物催化自身具有的生物催化作用作用,這項研究不僅為探索這項研究不僅為探索RNA的復制能力的復制能力提供了線索，而且說明了最

16、早的生命物質(zhì)提供了線索，而且說明了最早的生命物質(zhì)是同時具有生物催化功能和遺傳功能的是同時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。，打破了蛋白質(zhì)是生物起源的定論。 The Nobel Prize in Chemistry 1989 第22頁/共41頁穆利斯穆利斯(1945(1945) )Kary B. MullisKary B. Mullis美國生物化學家美國生物化學家 科學家已經(jīng)成功地用科學家已經(jīng)成功地用PCRPCR方法對一個方法對一個20002000萬年前被埋在萬年前被埋在琥珀中的昆蟲的遺傳物質(zhì)進行琥珀中的昆蟲的遺傳物質(zhì)進行了擴增。了擴增。功能生物化學（功能生物化學

17、（20世紀中葉以后）世紀中葉以后）建立了建立了“聚合酶鏈反聚合酶鏈反應應”(PCR)方法，是分子生方法，是分子生物學里程碑式的發(fā)明，由此物學里程碑式的發(fā)明，由此獲得獲得1993年諾貝爾化學獎。年諾貝爾化學獎。第23頁/共41頁功能生物化學（功能生物化學（20世紀中葉以后）世紀中葉以后）1997. 2 蘇格蘭蘇格蘭 Wilmut 綿羊綿羊“多利多利”的克隆的克隆為發(fā)育生物學研究開為發(fā)育生物學研究開拓了更廣闊的空間拓了更廣闊的空間第24頁/共41頁功能生物化學（功能生物化學（20世紀中葉以后）世紀中葉以后）美、英、日、德、法、中美、英、日、德、法、中六國參與的國際六國參與的國際人類基因人類基因組計

18、劃組計劃(2003年完成年完成)第25頁/共41頁當代生命科學研究的趨勢當代生命科學研究的趨勢 20世紀中期，隨著蛋白質(zhì)空間結(jié)構的世紀中期，隨著蛋白質(zhì)空間結(jié)構的 X-射線解析和射線解析和DNA雙螺旋的發(fā)現(xiàn)，開始了一個嶄新的生物科學時代。對雙螺旋的發(fā)現(xiàn)，開始了一個嶄新的生物科學時代。對遺傳信息的載體核酸遺傳信息的載體核酸 和生命功能的執(zhí)行者蛋白質(zhì)的研究成和生命功能的執(zhí)行者蛋白質(zhì)的研究成了生命科學研究的主要內(nèi)容。經(jīng)過生命科學工作者半個世了生命科學研究的主要內(nèi)容。經(jīng)過生命科學工作者半個世紀的努力，生命科學已成為自然科學中最重要的學科。當紀的努力，生命科學已成為自然科學中最重要的學科。當前生物學基礎研

19、究的特征和動向可歸結(jié)成前生物學基礎研究的特征和動向可歸結(jié)成6個方面?zhèn)€方面。第26頁/共41頁1、生命科學的主導力量、生命科學的主導力量生物化學和分子生物學生物化學和分子生物學2、生命科學的研究模式、生命科學的研究模式集約型、合作型集約型、合作型3、生命科學的思維方式、生命科學的思維方式整體性、復雜性、綜合性整體性、復雜性、綜合性4、生命科學的研究技術、生命科學的研究技術越來越依賴高新技術越來越依賴高新技術5、生命科學的交叉研究、生命科學的交叉研究多領域多學科交叉的新階段多領域多學科交叉的新階段6、生命科學的投入產(chǎn)出、生命科學的投入產(chǎn)出基礎研究和應用緊密結(jié)合基礎研究和應用緊密結(jié)合第27頁/共41

20、頁生物化學的應用生物化學的應用生化知識應用生化知識應用生化技術應用生化技術應用生化產(chǎn)品應用生化產(chǎn)品應用第28頁/共41頁生物化學與其它學科的關系生物化學與其它學科的關系基礎學科交叉學科專業(yè)平臺科生命科學者的共同語言第29頁/共41頁生物學生物學動物學動物學植物學植物學微生物學微生物學化學化學生物學生物學生物化學生物化學第30頁/共41頁生物化學與分子生物學日生物化學與分子生物學日益融合共同促進人類進步益融合共同促進人類進步第31頁/共41頁分子生物學概念及研究內(nèi)容分子生物學概念及研究內(nèi)容 廣義廣義: 研究蛋白質(zhì)及核酸等生物大分子結(jié)構和功研究蛋白質(zhì)及核酸等生物大分子結(jié)構和功能，也就是從分子水平闡

21、明生命現(xiàn)象和生物學規(guī)能，也就是從分子水平闡明生命現(xiàn)象和生物學規(guī)律。律。 狹義狹義: 偏重于核酸偏重于核酸(或基因或基因)的分子生物學，主要的分子生物學，主要研究基因或研究基因或DNA的復制、轉(zhuǎn)錄、表達和調(diào)節(jié)控制等的復制、轉(zhuǎn)錄、表達和調(diào)節(jié)控制等過程，也涉及這些過程中有關的蛋白質(zhì)和酶的結(jié)構過程，也涉及這些過程中有關的蛋白質(zhì)和酶的結(jié)構與功能的研究。與功能的研究。第32頁/共41頁分子生物學分子生物學DNADNA重組技術重組技術基因工程基因工程分子遺傳學分子遺傳學DNADNA切割技術切割技術分子克隆分子克隆快速測序快速測序生物化學與分子生物學生物化學與分子生物學第33頁/共41頁生物化學學習方法漫談學

22、會思考：抽象學會思考：抽象類比聯(lián)想；類比聯(lián)想； 復雜復雜分析歸納；零散分析歸納；零散線索框架線索框架學會抓重點要點：反應特點、反應性質(zhì)、學會抓重點要點：反應特點、反應性質(zhì)、條件、生理意義條件、生理意義強化記憶：理解記憶；聯(lián)系記憶，強化記憶：理解記憶；聯(lián)系記憶， 實例記憶；歸納記憶；比較記憶實例記憶；歸納記憶；比較記憶學會自學：整理筆記；及時復習學會自學：整理筆記；及時復習第34頁/共41頁第35頁/共41頁第36頁/共41頁課程知識模塊和學時安排課程知識模塊和學時安排緒論緒論 2 第一章第一章 核酸的結(jié)構與功能核酸的結(jié)構與功能 6第二章第二章 蛋白質(zhì)化學蛋白質(zhì)化學 10第三章第三章 酶酶 10 第四章第四章 糖類代謝糖類代謝 8 第五章第五章 生物氧化和氧化磷酸