王鏡巖生物化學(xué)課件001緒論

1、緒 論 我們所處在的地球充滿著無(wú)數(shù)的生物，從最簡(jiǎn)單的病毒、類病毒到菌、藻、樹(shù)、草，從魚(yú)蟲(chóng)鳥(niǎo)獸到最復(fù)雜的人類，處處都可以發(fā)現(xiàn)它們的蹤跡，覺(jué)察到生命的活動(dòng)。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(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力各不相同，都經(jīng)歷著生長(zhǎng)、發(fā)育、衰老、死亡的變化，都具有繁殖后代的能力。 應(yīng)用化學(xué)的理論和方法研究微生物、植物、動(dòng)物及人體等的化學(xué)組成、生命物質(zhì)各組分的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)及它們?cè)谏^(guò)程中的變化規(guī)律的一門科學(xué)。生命的化學(xué)生物化學(xué)就 是生物化學(xué)的基本內(nèi)容 闡明構(gòu)成生命物體的分子基礎(chǔ)生物分子的化學(xué)組成、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。 研究生物分子的結(jié)構(gòu)、功能與生命現(xiàn)象的關(guān)系。 發(fā)現(xiàn)生物分子在生物機(jī)體

2、中的相互作用及其變化規(guī)律（物質(zhì)代謝、能量代謝、信息代謝）。生物化學(xué)的概念及其研究?jī)?nèi)容生物化學(xué)就是研究生物體的物質(zhì)組成和生命過(guò)程中的化學(xué)變化的一門科學(xué)?；蛘哒f(shuō)生物化學(xué)就是研究生命現(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)。生物化學(xué)就是生命的化學(xué)。 生物學(xué)經(jīng)歷了三個(gè)發(fā)展階段： 描述生物學(xué)階段 （19世紀(jì)中葉以前）從傳統(tǒng)生物學(xué)到現(xiàn)代生命科學(xué) 生命科學(xué)能夠迎接21世紀(jì)的挑戰(zhàn) 實(shí)驗(yàn)生物學(xué)階段（19世紀(jì)中到20世紀(jì)中）創(chuàng)造生物學(xué)階段 （20世紀(jì)中葉以后）分子生物學(xué)和基因工程的發(fā)展使人們有可能“創(chuàng)造”新的物種。華生和克里克在討論DNA雙螺旋模型從實(shí)驗(yàn)生物學(xué)到創(chuàng)造生物學(xué)

3、各學(xué)科的交叉、滲透是科學(xué)發(fā)展的趨勢(shì)之一人文科學(xué) 物理學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué) 天文學(xué) 數(shù) 學(xué) 化 學(xué)生 物 學(xué) 農(nóng) 學(xué) 醫(yī) 學(xué) 工 程 學(xué) 心 理 學(xué) 生物物理學(xué) 生物化學(xué) 生物數(shù)學(xué) 宇宙生物學(xué) 人工智能學(xué) 植物生理學(xué) 育 種 學(xué) 昆 蟲(chóng) 學(xué) 植物病理學(xué) 人體及 動(dòng)物生理學(xué) 藥 理 學(xué) 病 理 學(xué) 生物工程學(xué) 生物材料 生物傳感器 生物能源 生物信息學(xué)在生物學(xué)和其他學(xué)科交叉的邊緣學(xué)科中,生物化學(xué)在過(guò)去的幾十年中發(fā)展特別快。研究生物體的化學(xué)組成和研究生命過(guò)程中的化學(xué)變化，所得到的豐碩成果，構(gòu)成分子生物學(xué)和生物技術(shù)發(fā)展的重要基礎(chǔ)。生物化學(xué)的地位生物體的化學(xué)組成 自然界所有的生命物體都由三類物質(zhì)組成水、無(wú)機(jī)離子

4、和生物分子。生命體的元素組成第一類元素：包括C、H、O和N四種元素，是組成生命體最基本的元素。這四種元素約占了生物體總質(zhì)量的99%以上。第二類元素：包括S、P、Cl、Ca、K、Na和Mg。這類元素也是組成生命體的基本元素。第三類元素：包括Fe、Cu、Co、Mn和Zn。是生物體內(nèi)存在的主要少量元素。第四類元素：包括Al、As、B、Br、Cr、F、Ga、I、Mo、Se、Si等。 組成生命體的物質(zhì)是極其復(fù)雜的。但在地球上存在的92種天然元素中，只有以下元素在生物體內(nèi)被發(fā)現(xiàn)：參與生物體組成的元素總共約二、三十種常量元素在人體中含量較大 微量元素在人體中含量很少微量元素常量元素大分子化合物 核酸 蛋白質(zhì)

5、 多糖 脂類組成生物體的化合物小分子化合物 核苷酸 氨基酸 可溶糖 脂肪酸 低分子活性物質(zhì)（維生素 激素） 色素 有機(jī)酸 水 無(wú)機(jī)鹽30種基本生物分子生物大分子生物超分子細(xì)胞器 20 種氨基酸 蛋白質(zhì)膜結(jié)構(gòu)成分細(xì)胞核5種含氮堿（嘌呤 嘧啶） 核酸核蛋白（ 染色體 核糖體）線粒體2種單糖（核糖 葡萄糖）多糖糖蛋白內(nèi)質(zhì)網(wǎng)1種脂肪酸（棕櫚酸） 1種多元醇（甘油）1種胺（膽胺）脂蛋白脂類微粒體液泡收縮系統(tǒng)葉綠體溶酶體高爾基體酶系統(tǒng)細(xì) 胞新陳代謝途徑及其調(diào)節(jié)控制和信息代謝新陳代謝合成代謝 （同化）分解代謝 （異化）生物小分子生物大分子需要能量能量代謝物質(zhì)代謝釋放能量生物大分子生物小分子信息代謝生命的定義

6、 生命的根本特性是什么？千百年來(lái)，人們以許多不同的觀點(diǎn)闡述自己對(duì)此的看法。恩格斯給生命下的定義： 生命是蛋白體的存在方式，這個(gè)存在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，而且這種新陳代謝一停止，生命就隨之停止，結(jié)果便是蛋白質(zhì)的分解。生命是一個(gè)很難下定義的概念 生命是個(gè)開(kāi)放系統(tǒng)，它通過(guò)能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)而不斷增加內(nèi)部質(zhì)量。生理學(xué)定義 把生命定義為具有進(jìn)食、代謝、排泄、呼吸、運(yùn)動(dòng)、生長(zhǎng)、生殖等功能的系統(tǒng)。但某些細(xì)菌卻不呼吸。新陳代謝定義 生命系統(tǒng)具有界面，與外界經(jīng)常交換物質(zhì)但不改變其自身性質(zhì)。生物化學(xué)定義 生命系統(tǒng)包含儲(chǔ)藏遺傳信息的核酸和調(diào)節(jié)代謝的酶蛋白。但是已知某種病毒生物卻無(wú)核

7、酸(阮病毒)。遺傳學(xué)定義通過(guò)基因復(fù)制、突變和自然選擇而進(jìn)化的系統(tǒng)。熱力學(xué)定義具有突變的能力具有復(fù)制的能力具有催化的能力生命的起源生命體系的誕生-丙氨酸 0.76丁二酸 0.27天冬氨酸 0.024谷氨酸 0.051二乙酸亞氨 0.37甲酸 4.0乙酸 0.51丙酸 0.66脲素 0.034甲烷、氨、水和氫氣混合物在電火花過(guò)程中產(chǎn)生的化合物及其產(chǎn)量甘氨酸 2.1乙醇酸 1.9N-甲基甘氨酸 0.25丙氨酸 1.7乳酸 1.6N-甲基丙氨酸 0.07-氨基丁酸 0.34-氨基異丁酸 0.007-羥基丁酸 0.34化學(xué)進(jìn)化：從小分子形成生物大分子。自身組織：生物大分子發(fā)展自復(fù)制能力。生物進(jìn)化：從簡(jiǎn)單

8、生物形成復(fù)雜的現(xiàn)代生物。生命的進(jìn)化原核細(xì)胞的結(jié)構(gòu)某些原核細(xì)胞的形狀真核細(xì)胞的結(jié)構(gòu)細(xì)胞的三維結(jié)構(gòu)生物化學(xué)的發(fā)展史 生物化學(xué)作為一門獨(dú)立的自然科學(xué),只有近200年的歷史。但是其發(fā)展非常迅速，目前已成為自然科學(xué)領(lǐng)域發(fā)展最快、最引人注目的學(xué)科之一。3 機(jī)能生物化學(xué)時(shí)期（1950年以后） 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。 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)科之一：1、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） 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

9、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。 克隆（組織、器官個(gè)體）生物化學(xué)與二十一世紀(jì)生命科學(xué)展望生物化學(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)：基因組學(xué)蛋白質(zhì)組學(xué)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、雜種優(yōu)勢(shì)、生物防治、分子育種，轉(zhuǎn)基因植物分子農(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)將會(huì)出現(xiàn)。過(guò)去將來(lái)現(xiàn)在發(fā)酵工業(yè)：抗生素、氨基酸食品和飼料工業(yè)：酶，添加劑，香味劑，甜味劑制革與造紙工業(yè)：酶法處理化妝品工業(yè)、國(guó)防工業(yè)、環(huán)保工業(yè) 生物化學(xué)與工業(yè)基因工程細(xì)胞工程酶工程發(fā)酵工程等。生物化學(xué)與醫(yī)藥業(yè)疾病診治、生化制藥、基因治療等。生物化學(xué)與生物技術(shù)近代生物化學(xué)的發(fā)展 植物生化 動(dòng)物生化 微生物生化 病理生化 農(nóng)業(yè)生化 生物化學(xué)分支 食品生化 無(wú)機(jī)生化 有機(jī)生化 生理生化 臨床生化生物工程 基因工程 發(fā)酵工程 蛋白質(zhì)工程 酶工程 許多重大的理論問(wèn)題沒(méi)有解決： 光合作用 生物能學(xué) 重大疾病的基因表達(dá)與調(diào)控機(jī)制生物化學(xué)