生物化學(xué)與細(xì)胞

環(huán)境生物化學(xué)EnvironmentalBiochemistry海南大學(xué)環(huán)境與植物保護(hù)學(xué)院黃月華理論課32學(xué)時(shí)

實(shí)驗(yàn)課8學(xué)時(shí)生物化學(xué)的研究?jī)?nèi)容1.生物體物質(zhì)的化學(xué)組成、結(jié)構(gòu)、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)控3.生物體的信息代謝4.運(yùn)用生物化學(xué)原理和方法，為農(nóng)業(yè)、工業(yè)、醫(yī)藥衛(wèi)生、環(huán)境保護(hù)等服務(wù)，開拓富有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的生物資源（酶制劑、藥品、食品添加劑、殺蟲劑……）

緒論

核酸的結(jié)構(gòu)與功能

蛋白質(zhì)化學(xué)

酶

糖類代謝

生物氧化和氧化磷酸化

脂類代謝

蛋白質(zhì)的酶促降解及氨基酸代謝

核酸的酶促降解及核苷酸代謝

核酸的生物合成

蛋白質(zhì)的生物合成

代謝途徑的相互聯(lián)系和代謝調(diào)控

生命大分子生物代謝能量的產(chǎn)生和儲(chǔ)藏及大分子前體的生物合成遺傳信息的存儲(chǔ)傳遞和表達(dá)掌握蛋白質(zhì)、酶、核酸的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及提取分離的方法。熟悉維生素、輔酶的種類、結(jié)構(gòu)和生理功能。了解生物中糖類、脂類、蛋白質(zhì)等的代謝反應(yīng)基本過程以及部位等。熟記主要的代謝反應(yīng)的具體過程以及與代謝相關(guān)的一些基本概念。了解各種代謝反應(yīng)與生產(chǎn)及生活的關(guān)系，如疾病的病因及治療、生物制藥、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等，從而進(jìn)一步領(lǐng)會(huì)各種代謝反應(yīng)。學(xué)會(huì)總結(jié)生物體內(nèi)各種反應(yīng)的規(guī)律，綜合分析各種代謝反應(yīng)之間的相互關(guān)系。了解生物化學(xué)研究的最新動(dòng)態(tài)及手段。教材生物化學(xué)

主編王希成等，清華大學(xué)出版社出版，2010年第三版Biochemistry

生物化學(xué)

碩士研究生入學(xué)考試

國(guó)家教育部指定考試科目

教材：王鏡巖主編（第三版）

高教出版社參考書目環(huán)境生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教程劉憲華科學(xué)出版社，2006年環(huán)境生物化學(xué)趙景聯(lián)化學(xué)工業(yè)出版社，2007年生物化學(xué)教程

主編張洪淵

四川大學(xué)出版社生物化學(xué)

主編沈同王鏡巖高等教育出版社生物化學(xué)導(dǎo)論

主編TrudyMckee，JamesR.Mckee

（影印版）科學(xué)出版社生物化學(xué)楊志敏等主編高等教育出版社，2004年參考網(wǎng)站

生物通

生物引擎

生物橋

生物軟件網(wǎng)

生物谷

中國(guó)色譜網(wǎng)練習(xí)冊(cè)<1>內(nèi)容分布：沈同的生物化學(xué)從教材上通常分為上下兩冊(cè)。上冊(cè)：生物分子包括糖、脂、蛋白質(zhì)、核酸、酶等的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、功能，很少涉及其變化，稱為靜態(tài)生化，如DNA結(jié)構(gòu)。

下冊(cè)：生物分子的來龍去脈，即合成與分解，叫動(dòng)態(tài)生化，如DNA的復(fù)制。

一、課程的重要性

1、生物化學(xué)的特點(diǎn)<1>內(nèi)容分布：現(xiàn)在王希成的生物化學(xué)教材只有1冊(cè)。上半冊(cè)：生物分子包括糖、脂、蛋白質(zhì)、核酸等的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、功能，甚少涉及其變化，稱靜態(tài)生化，如DNA結(jié)構(gòu)。

下半冊(cè)：這些生物分子的來龍去脈，即合成與分解，叫動(dòng)態(tài)生化，如DNA的復(fù)制。

<2>特點(diǎn)：概念性、描述性的內(nèi)容居多，少有推導(dǎo)性或計(jì)算性的內(nèi)容，不同于理科而更近似于文科，記憶的東西多，女生常常比男生學(xué)得好，巧妙記憶成為學(xué)好生化的一個(gè)重要方法。<1>國(guó)際形勢(shì)美國(guó)的著名大學(xué)（哈佛、麻省、斯坦佛、普林斯頓等）文理皆必修生化。2.國(guó)內(nèi)外形勢(shì)人類基因組計(jì)劃(humangenomeproject,HGP)：20世紀(jì)的三個(gè)計(jì)劃：曼哈頓原子彈計(jì)劃（1942-1945）、阿波羅登月計(jì)劃（1961-1972）、人類基因組計(jì)劃（1990-2000）：預(yù)防治療遺傳疾病、破解人類遺傳密碼具有里程碑式的意義

，人類23對(duì)染色體（23對(duì)DNA分子）測(cè)序，2萬多基因，大腸桿菌0.8萬個(gè)基因，基因改造（治?。┑取ＶZ貝爾獎(jiǎng)（2008年達(dá)168萬美元，最高榮譽(yù)）分布：化學(xué)，醫(yī)學(xué)生理學(xué)領(lǐng)域獨(dú)占鰲頭，例如，蛋白質(zhì)的螺旋和折迭（化學(xué)）、G蛋白、第二信使學(xué)說的三代科學(xué)家三次獲獎(jiǎng)；光合作用機(jī)制；核酸領(lǐng)域（復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、逆轉(zhuǎn)錄、RNA

復(fù)制等中心法則中的內(nèi)容）。

<2>國(guó)內(nèi)形勢(shì)喜憂參半悲者，生物學(xué)越來越不受中學(xué)重視；生化還是一門非常專業(yè)的學(xué)科未普及；目前生化專業(yè)是重點(diǎn)大學(xué)的熱門，但目標(biāo)是出國(guó)（眾多同學(xué)）；我國(guó)的生化工業(yè)遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于日本和歐美列強(qiáng)，給畢業(yè)生就業(yè)帶來了困難。喜者，許多勇者看到了生化的光輝前景，搶灘這塊寶地，生化工業(yè)在艱難的條件下起步并有蓬勃發(fā)展之勢(shì)。<1>現(xiàn)狀<2>發(fā)展方向近代生物化學(xué)主要是在分子水平上研究生物體化學(xué)本質(zhì)及其在生命活動(dòng)過程中的化學(xué)變化規(guī)律3、生物化學(xué)的現(xiàn)狀及其發(fā)展生物化學(xué)的研究范疇（一）生物體的組成物質(zhì)◆復(fù)雜性組成物質(zhì)多；分子大；空間結(jié)構(gòu)復(fù)雜?！粢?guī)律性元素→構(gòu)件小分子→聚合物（生物大分子）；結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)。（二）物質(zhì)和能量代謝復(fù)雜性◆多步化學(xué)反應(yīng)構(gòu)成代謝途徑；◆多條代謝途徑相互交織成網(wǎng)；◆物質(zhì)代謝和能量代謝相互交織；◆調(diào)節(jié)控制有條不紊。規(guī)律性◆反應(yīng)類型不多；◆反應(yīng)機(jī)理符合有機(jī)化學(xué)理論；◆調(diào)節(jié)控制與生物學(xué)功能相適應(yīng)。

（三）信息分子的生物合成復(fù)雜性◆合成過程復(fù)雜；◆調(diào)節(jié)控制復(fù)雜；◆與生命現(xiàn)象的關(guān)系復(fù)雜。規(guī)律性◆遺傳密碼已經(jīng)破譯；

◆基因表達(dá)的基本過程已經(jīng)清楚；◆生物大分子結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系逐漸明晰；◆研究方法日新月異。<1>生物化學(xué)是各門生物科學(xué)的基礎(chǔ)，特別是生理學(xué)、微生物學(xué)、遺傳學(xué)、細(xì)胞學(xué)、藥理學(xué)等各科的基礎(chǔ)，在分子生物學(xué)中占有特別重要的位置。<2>生物化學(xué)又是醫(yī)學(xué)、農(nóng)學(xué)（包括農(nóng)、林、牧、漁等）、某些輕工業(yè)（如制藥、釀造、皮革、食品等）和環(huán)境微生物學(xué)等科目的基礎(chǔ)，與人類健康，環(huán)境，工、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)都有密切關(guān)系。

4、生物化學(xué)在生物科學(xué)中的地位及其在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的作用

化學(xué)有機(jī)化學(xué)物理化學(xué)無機(jī)化學(xué)分析化學(xué)高分子化學(xué)生物化學(xué)與其它學(xué)科的關(guān)系生物學(xué)動(dòng)物學(xué)植物學(xué)微生物學(xué)化學(xué)生物學(xué)生物化學(xué)生理學(xué)遺傳學(xué)栽培、育種生態(tài)1897年Buchner發(fā)現(xiàn)酵母細(xì)胞質(zhì)能使糖發(fā)酵1902年Fischer肽鍵理論1926年Sumner結(jié)晶得到了脲酶,證明酶就是蛋白質(zhì)1935年Schneider將同位素應(yīng)用于代謝的研究1944年Avery等人證明遺傳信息在核酸上1953年Sanger的胰島素氨基酸序列測(cè)定

Waston-Click提出DNA雙螺旋模型1958年P(guān)erutz等解明肌紅蛋白的立體結(jié)構(gòu)1970年發(fā)現(xiàn)了DNA限制性內(nèi)切酶1972年DNA重組技術(shù)的建立1978年DNA雙脫氧測(cè)序法的成功

…1990年人類基因組計(jì)劃的實(shí)施,2003年完成，進(jìn)入后基因組時(shí)代5、生物化學(xué)重大發(fā)展年代表1.中國(guó)：古代4200年前已開始造酒、釀醋、做豆腐2.世界：生化是在物理、化學(xué)、生物學(xué)、醫(yī)學(xué)有了一定發(fā)展才出現(xiàn)的3.生化發(fā)展史：（1）靜態(tài)生化：18世紀(jì)下半葉開始，主要工作：組成、結(jié)構(gòu)、生理功能（2）動(dòng)態(tài)生化：1930年后研究代謝過程（3）50年代后：分子生物學(xué)、蛋白質(zhì)、核酸、

DNA—雙螺旋模型—分子遺傳學(xué)生化在幾十年中飛速發(fā)展，在較短年代里集中著大量科學(xué)發(fā)現(xiàn)。其中很多都稱的上是人類認(rèn)識(shí)自然界的里程碑，有劃時(shí)代的意義。有相當(dāng)數(shù)量的科學(xué)家因此獲得諾貝爾獎(jiǎng)?wù)材匪埂の稚↗amesD.Watson）1953年Watson（美）與Crick（英）提出DNA分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型，1962年共獲諾貝爾獎(jiǎng)。弗朗西斯·克里克（FrancisH.Crick）1969-1972,Arber(瑞士),Smith(美)與Nathans(美)在核酸限制酶的分離與應(yīng)用方面做出突出貢獻(xiàn),1978年共獲諾貝爾獎(jiǎng)。1972Berg（美）在基因工程基礎(chǔ)研究方面作出了杰出成果，獲1980年諾貝爾獎(jiǎng)。1973Cohen等（美）用核酸限制性內(nèi)切酶EcoR1，首次基因重組成功。HamiltonO.SmithDanielNathansWernerArberPaulBergHerbertBoyerStanleyCohen2001Venter（美）等報(bào)道完成了人類基因組草圖測(cè)序。我國(guó)生物化學(xué)的開拓者——吳憲教授蛋白質(zhì)研究領(lǐng)域內(nèi)國(guó)際上最具有權(quán)威性的綜述性叢書《AdvancesinProteinChemistry》第47卷（1995年）發(fā)表了美國(guó)哈佛大學(xué)教授、蛋白質(zhì)研究的老前輩J.T.Eddsall的文章“吳憲與第一個(gè)蛋白質(zhì)變性理論（1931）HsienWuandthefirstTheoryofProteinDenaturation(1931)”，對(duì)吳憲教授的學(xué)術(shù)成就給予了極高的評(píng)價(jià)。該卷還重新刊登了吳憲教授六十四年前關(guān)于蛋白質(zhì)變性的論文。一篇在1931年發(fā)表的論文居然在1995年仍然值得在第一流的叢書上重新全文刊登，不能不說是國(guó)際科學(xué)界的一件極為罕見的大事。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

無機(jī)生化有機(jī)生化生理生化臨床生化細(xì)胞工程基因工程發(fā)酵工程蛋白質(zhì)工程酶工程思維宛如一座大廈，概念是這座大廈的一磚一瓦。由概念和概念構(gòu)成判斷，由判斷和判斷構(gòu)成推理，由推理和推理構(gòu)成論證。有了許許多多論證組成了一個(gè)人的思想體系，構(gòu)建了思維的大廈?！?/p>

一組比較數(shù)據(jù)北京大學(xué)140節(jié)生化課（80節(jié)理論，60節(jié)實(shí)驗(yàn)）浙江大學(xué)138節(jié)生化課（90節(jié)理論，48節(jié)實(shí)驗(yàn)）四川大學(xué)160節(jié)生化課（100節(jié)理論，60節(jié)實(shí)驗(yàn)）清華大學(xué)64節(jié)理論課海南大學(xué)

80節(jié)生化課（48節(jié)理論，32節(jié)實(shí)驗(yàn)）

40節(jié)生化課

（32節(jié)理論，8節(jié)實(shí)驗(yàn)）

二、國(guó)內(nèi)外生化課比較學(xué)習(xí)未動(dòng)，興趣先行！自我學(xué)習(xí)，自我培養(yǎng)！瀏覽式的預(yù)習(xí)（基本困難）認(rèn)真的聽課（省時(shí)省力）課后整理筆記（歸納總結(jié)）擇重記憶（注意方法）持久戰(zhàn)（學(xué)會(huì)自我激勵(lì)）三、學(xué)生學(xué)習(xí)第一章生物化學(xué)與細(xì)胞Chapter1一、生物分子（一）蛋白質(zhì)（二）多糖（三）核酸（四）脂二、生物化學(xué)反應(yīng)（一）核酸的分類（二）核酸的分布三、細(xì)胞（重點(diǎn)、難點(diǎn)）（一）細(xì)胞的分子組織層次（二）原核細(xì)胞（三）真核細(xì)胞1.細(xì)胞核2.線粒體3.內(nèi)質(zhì)網(wǎng)4.葉綠體5.其他細(xì)胞器和細(xì)胞組成生物化學(xué)定義：研究生命中的分子和化學(xué)反應(yīng)的學(xué)科，簡(jiǎn)言之，用化學(xué)的原理和語言在分子水平上解釋生命現(xiàn)象的一門學(xué)科。生物化學(xué)的基本原理對(duì)所有生物體都是通用的生物化學(xué)與普通化學(xué)的區(qū)別復(fù)雜的生命都由簡(jiǎn)單的元素組成糖,脂類由C,H,O組成?由C,H,O,N,S組成?由C,H,O,N,S,P組成蛋白質(zhì)核酸磷脂規(guī)律原子C,H,O,NS,P小分子氨基酸，核苷酸單糖，脂肪酸，生物大分子蛋白質(zhì)，核酸糖類，脂類細(xì)胞動(dòng)植物細(xì)胞單細(xì)胞1.1生物分子1.2生物化學(xué)反應(yīng)1.3細(xì)胞1.1生物分子生物大分子構(gòu)件分子（單體）蛋白質(zhì)氨基酸核酸核苷酸脂肪脂肪酸等糖類各類單糖生物大分子構(gòu)件分子（單體）殘基生物大分子都是由構(gòu)件分子聚合構(gòu)成，這些構(gòu)件分子又稱為單體。由單體形成聚合物需要進(jìn)行連續(xù)多步的縮合反應(yīng)，整合到聚合物的單體常被稱為殘基。AA-NH2與另一AA-COOH間失水形成的酰胺鍵稱肽鍵，所形成的化合物稱肽。常見反應(yīng)官能團(tuán)P2圖1.1羥基羰基酮基羧基巰基氨基酰胺基磷酸基磷?；谆一交一溥蚧Ｒ姷挠袡C(jī)化合物P3圖1.2醇醛酮羧酸硫醇酰胺酯硫酯醚酐混合酐磷酸酯磷酸酐巰基化合物胺（一級(jí)胺、二級(jí)胺和三級(jí)胺）圖1.2組氨酸、腎上腺素和乙酰輔酶A中的官能團(tuán)常見化學(xué)鍵酯鍵醚鍵酰胺鍵磷脂鍵磷酸酐鍵1.2生物化學(xué)