生物化學(xué)-生物化學(xué)的應(yīng)用與發(fā)展前景課件

1、基 礎(chǔ) 生 物 化 學(xué)Biochemistry第一章 緒 論生物化學(xué)的定義生物化學(xué)的研究內(nèi)容生物化學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)史生物化學(xué)的應(yīng)用與發(fā)展前景主要內(nèi)容ChemistryBiologyBiochemistry一、生物化學(xué)的定義生物化學(xué)的含義我們可以歸納為兩條 1生物學(xué)（特別是生理學(xué)）和化學(xué)學(xué)科的相互交叉 和滲透產(chǎn)生了嶄新的學(xué)科生物化學(xué)。 2生命的本質(zhì)是化學(xué)反應(yīng)，是更高級(jí)的化學(xué)反應(yīng)， 要更好地研究生命的本質(zhì)就必須運(yùn)用化學(xué)的理論、觀點(diǎn)和方法來研究生命，由此產(chǎn)生了生物化學(xué)。 生物化學(xué)的定義二. 生物化學(xué)的內(nèi)容1構(gòu)成生物體的物質(zhì)基礎(chǔ)(靜態(tài)生物化學(xué)) 生物體是由物質(zhì)組成的，構(gòu)成生物體的主要元素有C、O、 H、 N、

2、 P、 S、 Cl、 Mg、 K、 Na、 Ca、 Fe、 Cu、 Mo、 Al等。上述化學(xué)元素在體內(nèi)可構(gòu)成兩大類化學(xué)物質(zhì) 第一類 水及無機(jī)鹽類 第二類 碳?xì)浠衔铮ㄉ镉袡C(jī)化合物） 生物化學(xué)學(xué)科的主要研究重點(diǎn)是碳?xì)浠衔?。包括：?） 由氨基酸為基本單位的蛋白質(zhì)及多肽。 （2） 由含氮雜環(huán)化合物構(gòu)成的核苷酸及其核酸大分子。（3） 糖類及其衍生物。 （4） 脂類及其衍生物。 （5） 維生素、激素 及其其他生物有機(jī)化合物。 3 生物體的信息代謝 除了物質(zhì)代謝和能量代謝以外，信息代謝也是生物化學(xué)研究的核心內(nèi)容。生命現(xiàn)象得以延續(xù)不斷地進(jìn)行就在于生命體能夠自我復(fù)制。 一方面生命體可以進(jìn)行繁殖以產(chǎn)生相同

3、的后代。另一方面，多細(xì)胞生物在細(xì)胞分裂過程中也維持了相似的基本組成。生命體可以在細(xì)胞間和世代間保證準(zhǔn)確的信息復(fù)制和信息傳遞。 核酸是遺傳信息的攜帶者，生物體內(nèi)遺傳信息傳遞的主要通路是由DNA的復(fù)制和RNA的轉(zhuǎn)錄以及蛋白質(zhì)的生物合成構(gòu)成的。二、 生物化學(xué)的內(nèi)容代謝與能量糖類化學(xué)脂類化學(xué)蛋白質(zhì)化學(xué)核酸化學(xué)酶學(xué)靜態(tài)生物化學(xué)動(dòng)態(tài)生物化學(xué)糖類代謝脂類代謝蛋白質(zhì)代謝核酸代謝代謝調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)的降解氨基酸代謝蛋白質(zhì)的生物合成核酸的降解核苷酸代謝核酸的生物合成三、生物化學(xué)的發(fā)展簡(jiǎn)史第一階段 萌芽時(shí)期(18世紀(jì)下半葉19世紀(jì)初)-靜態(tài)生物化學(xué)階段1785 年法國著名化學(xué)家Lavoisier 證明，動(dòng)物呼吸是體內(nèi)緩慢

4、和不發(fā)光的燃燒。在呼吸過程中，吸進(jìn)的氧氣被消耗，呼出的是二氧化碳，同時(shí)放出熱能，在呼吸過程中有氧化作用。這是生物氧化與能量代謝研究的開端。1770-1786年，瑞典人C.W.Scheele分離了甘油、檸檬酸、蘋果酸、乳酸、尿酸等1779-1796年，荷蘭人J.Ingenbousz證明在光照條件下綠色植物吸收CO2 并放出O2 。1828年， Wohler合成了有機(jī)物尿素，從而打破了有機(jī)物只能靠生物產(chǎn)生的觀點(diǎn)，給“生機(jī)論”以重大打擊。1877年，Hoppe-Seyler首先使用“Biochemistry”，生物化學(xué)作為一門新興學(xué)科誕生。1897年， Buchner證實(shí)不含細(xì)胞的酵母提取液也能使糖

5、發(fā)酵，引進(jìn)了生物催化劑的概念。第二階段奠基時(shí)期(19世紀(jì)20世紀(jì))-動(dòng)態(tài)生物化學(xué)階段 科學(xué)家對(duì)生物物質(zhì)代謝、平衡等進(jìn)行了廣泛深入的研究，基本闡明了酶的化學(xué)本質(zhì)以及與能量代謝有關(guān)的物質(zhì)代謝途徑。1926年，美國化學(xué)家J. B. Sumner首次得到脲酶結(jié)晶1912-1933，生物氧化得到了卓有成效的研究，Embden:德國生物化學(xué)家，在糖代謝、脂代謝及肝臟合成氨基酸方面做出了巨大貢獻(xiàn)，與他人一起證明了糖酵解途徑。30年代，陸續(xù)得到了胃蛋白酶、胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶，從而進(jìn)一步證明酶是蛋白質(zhì)30年代，英生化學(xué)家A.Krebs提出尿素循環(huán)和三羧酸循環(huán)在1940 年前后，基本上闡明了各類生物大分子的主

6、要代謝途徑：糖酵解、三羧酸循環(huán)、氧化磷酸化、磷酸戊糖途徑、脂肪代謝和光合磷酸化等。1970年，Temin和Baltimore幾乎同時(shí)發(fā)現(xiàn)逆向轉(zhuǎn)錄酶，證實(shí)了Temin 1964年提出的“前病毒假說”，闡明在勞氏肉瘤病毒（RSV）感染以后，首先產(chǎn)生含RNA病毒基因組全部遺傳信息的DNA前病毒，而子代病毒的RNA則是以前病毒的DNA為模板進(jìn)行合成。 1972年1973年， Berg等成功地進(jìn)行了DNA體外重組； Cohen創(chuàng)建了分子克隆技術(shù)，在體外構(gòu)建成具有生物學(xué)功能的細(xì)菌質(zhì)粒，開創(chuàng)了基因工程新紀(jì)元。在此同時(shí)，Boyer等在E.coli中成功表達(dá)了人工合成的生長激素釋放抑制因子基因1975年，Sou

7、thern發(fā)明了凝膠電泳分離DNA片段的印跡法；1979年，Solomon和Bodmer最先提出至少200個(gè)限制性片段長度多態(tài)性（RELP）可作為連接人的整個(gè)基因組圖譜之基礎(chǔ); 1983年Karry Mullis等發(fā)明了聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（PCR）；Smith等報(bào)導(dǎo)了DNA測(cè)序中應(yīng)用熒光標(biāo)記取代同位素標(biāo)記的方法。1998年，Renard等用體細(xì)胞操作獲得克隆牛Marguerife，再次證明從體細(xì)胞可克隆出遺傳上完全相同的哺乳動(dòng)物；Gene Bank公布最新人的“基因圖譜98”，代表了30181條基因定位的信息；Venter對(duì)人類基因組計(jì)劃提出新的戰(zhàn)略全基因組隨機(jī)測(cè)序，毛細(xì)血管電泳測(cè)序儀啟動(dòng); 從以

8、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(cè)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。 生物化學(xué)與諾貝爾獎(jiǎng)1890-1902 Fischer(德)首次證明了蛋白質(zhì)是多肽；發(fā)現(xiàn)酶的專一性，提出并驗(yàn)證了酶催化作用的“鎖匙”學(xué)說；合成了糖及嘌呤。1902年獲諾貝爾獎(jiǎng)。生物化學(xué)的創(chuàng)始人：埃米爾費(fèi)舍爾我國生物化學(xué)的開拓者吳憲吳憲教授四、生物化學(xué)的應(yīng)用與發(fā)展前景 農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用 工業(yè)上的應(yīng)用 醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用成績分布卷面成績70%實(shí)驗(yàn)成績30%周五下午1點(diǎn)（4、5、7周）9430