動(dòng)物生化第一章緒論1課件

動(dòng)物生物化學(xué)

ZoicBiochemistry

課程介紹

Introductionofcurricula一、課程性質(zhì)與學(xué)習(xí)目標(biāo)課程性質(zhì)生物化學(xué)是在分子水平上闡明生命現(xiàn)象的科學(xué)生物化學(xué)是動(dòng)物科學(xué)和水產(chǎn)養(yǎng)殖專業(yè)的重要基礎(chǔ)課（專業(yè)必修課）學(xué)習(xí)目標(biāo)掌握動(dòng)物生物化學(xué)的基本理論和相應(yīng)的試驗(yàn)技能了解生物化學(xué)研究領(lǐng)域的部分重大成果及其在生命科學(xué)中的應(yīng)用現(xiàn)狀與前景為學(xué)習(xí)其它專業(yè)知識(shí)并從事生產(chǎn)和科研工作奠定基礎(chǔ)二、學(xué)時(shí)分配本課程總參考學(xué)時(shí)數(shù)80學(xué)時(shí)其中理論講授50學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)30學(xué)時(shí)三、課程考核方法考試:70分課程論文：10分課堂參與:10分實(shí)驗(yàn):10分第一章緒論

Chapter1Introduction教學(xué)目標(biāo)掌握生物化學(xué)的概念和研究?jī)?nèi)容了解生物化學(xué)的發(fā)展簡(jiǎn)史了解生物化學(xué)在專業(yè)中所處的地位及在生產(chǎn)中的應(yīng)用前景一、生物化學(xué)的概念WhatisBiochemistry?生命的奧秘是什么？進(jìn)入分子原子領(lǐng)域“看不見(jiàn)了”提問(wèn)：如何研究呢？化學(xué)、物理學(xué)的研究方法與手段分離（有時(shí)需分解更小分子）、純化、化學(xué)物理分析（分子量、元素組成）器官（肝臟）消化系統(tǒng)肝臟竇狀小管肝細(xì)胞細(xì)胞核分子（DNA）Biochemistry——生物化學(xué)，由德國(guó)霍佩賽勒(E.F.Hoppe-seyler,1825-1895)于1877年提出生物化學(xué)是研究生命的化學(xué)的一門科學(xué)，簡(jiǎn)稱為生命的化學(xué)生物化學(xué)主要是應(yīng)用化學(xué)的理論和方法來(lái)研究生命現(xiàn)象，闡明生命現(xiàn)象的化學(xué)本質(zhì)。WhatisBiochemistryBiochemistrySeekstoExplainLifeinChemicalTermsChemicalprocessesassociatedwithlivingthings.Biochemistrymaybedefinedasthestudyofthemolecularbasisoflife.二、生物化學(xué)主要內(nèi)容

Biochemicalmaincontent1.靜態(tài)化學(xué)

BiochemistryasaBiologicalScience

DistinguishingCharacteristicsofLivingMatter---Describestructure,organization,functionofcellsinmolecularterms——StructuralChemistry生物體的化學(xué)組成所有生物體都由三類物質(zhì)組成水無(wú)機(jī)離子生物分子ChemicalElementsofLivingMatterAllMacromoleculesAreConstructedfromaFewSimpleCompounds生命的物質(zhì)組成肽核苷多聚糖磷脂酸氨基酸含N堿核糖葡萄糖脂肪酸甘油膽堿基本生物分子4種生物大分子蛋白質(zhì)核苷酸多糖脂類多酶復(fù)合體染色體生物膜細(xì)胞器細(xì)胞組織器官生物體動(dòng)物植物微生物4種生物高分子3.分子遺傳學(xué)基礎(chǔ)

MolecularGenetics從分子水平揭開生命遺傳的奧秘DNA的生物合成—復(fù)制RNA的生物合成—轉(zhuǎn)錄蛋白質(zhì)的生物合成—翻譯三、生物化學(xué)的分支、與其它學(xué)科的關(guān)系1.生物化學(xué)的分支動(dòng)物生化（zoic~）、植物生化（botanic~）、微生物生化（microbial~）、普通生化（general~）進(jìn)化生化（Evolutional~）或比較生化（Comparative~）生理化學(xué)（physiological~）醫(yī)學(xué)生化（medicinal~）、農(nóng)業(yè)生化（agricultural~）、工業(yè)生化（industrial~）、Cellular~細(xì)胞生物化學(xué)、Functional~機(jī)能生化,功能生化、Marine~海洋生物化學(xué)、Molecular~分子生物化學(xué)、Radiation~輻射生物化學(xué)。2.與有關(guān)科學(xué)的關(guān)系包含、交叉、基礎(chǔ)、延伸化學(xué)（chemistry）生理學(xué)(physiology)遺傳學(xué)(genetics)生態(tài)學(xué)(ecology)細(xì)胞生物學(xué)(cytobiology)微生物學(xué)(microbiology)分類學(xué)(taxolgy)四、生物化學(xué)發(fā)展史

BiochemicalPhylogeny1.早期萌芽階段2.

迅速發(fā)展階段3.

分子生物學(xué)與基因工程階段1.

早期萌芽階段經(jīng)驗(yàn)性知識(shí)的發(fā)現(xiàn)、積累與應(yīng)用我國(guó)遠(yuǎn)在公元前22世紀(jì)的夏禹時(shí)代就知道釀酒。公元前12世紀(jì)“周禮”已有發(fā)酵制醬的記載。公元前4世紀(jì)，莊子已記載有“瘦病”，即現(xiàn)代的地方性甲狀腺腫??；到公元4世紀(jì)時(shí)，葛洪已知用含碘豐富的海藻來(lái)治療。我國(guó)早有記載，孫思邈(公元581—682年)用米糠熬成的粥來(lái)治療腳氣病，用豬肝治療“雀目”。從公元10世紀(jì)起，我國(guó)的學(xué)者已利用各種動(dòng)物器官來(lái)治療疾病,成為近代內(nèi)分泌學(xué)的開端。2.

迅速發(fā)展階段以實(shí)證科學(xué)的方法進(jìn)行系統(tǒng)的研究18世紀(jì)拉瓦錫進(jìn)行了動(dòng)物呼吸試驗(yàn)19世紀(jì)：德國(guó)霍佩賽勒(E.F.Hoppe-seyler,1825-1895)首創(chuàng)蛋白質(zhì)一詞，開始核酸的研究，創(chuàng)立生物化學(xué)1897年布克納兄弟（HansBuchner和EdwardBuchner）用酵母胞液發(fā)酵蔗糖，徹底推翻了“活理論”，同時(shí)也打開了現(xiàn)代生物化學(xué)的大門到20世紀(jì)50年代，生物化學(xué)中有關(guān)物質(zhì)代謝、能量代謝及維生素和相關(guān)營(yíng)養(yǎng)學(xué)等，都已經(jīng)搞得比較清楚。3.

分子生物學(xué)與基因工程階段生物化學(xué)的領(lǐng)域向廣度和深度發(fā)展1944年，艾弗里（O.A?ery）、麥克勞德（C.Macleod）和麥卡蒂（M.McCarty）首次證明DNA是遺傳物質(zhì)1953年沃森（J.D.Watson）和克里克（F.H.C.Crick）提出了DNA雙螺旋三維空間結(jié)構(gòu)模型1962年Arber等人發(fā)現(xiàn)了限制性內(nèi)切酶，于70年代初出現(xiàn)了DNA重組技術(shù)，終于實(shí)現(xiàn)了改變生物的遺傳性狀的目的。在一定程度上使生物按人的意愿行事1944年艾弗里（Avery）等從肺炎鏈球菌的轉(zhuǎn)化試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)化因子是DNA（脫氧核糖核酸），而不是蛋白質(zhì)，接著又積累了大量事實(shí)，證明DNA是遺傳物質(zhì)。1953DeterminedthestructureofDNAJamesWatson,FrancisCrick,MauriceWilkins,RosalindFranklin,1954Centraldogma(Crick)4、生物化學(xué)的成就1953年，DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模式1958年，分子遺傳的中心法則1970年，基因工程方法的建立1981年，發(fā)現(xiàn)有催化功能的RNA（Ribozyme）1985年，人類基因組作圖和測(cè)序計(jì)劃1993年，P53被“Science”評(píng)為年度分子明星1997年，第一只克隆羊誕生1999年，干細(xì)胞的研究位列當(dāng)年科技重大突破首位2000年，人類基因組作圖計(jì)劃即將完成2002年，RNAi榮登重大科技突破榜首2005年，觀察進(jìn)化發(fā)生位列科技突破首位章首DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模式DNA分子結(jié)構(gòu)是由美國(guó)生物學(xué)家沃森（JamesDeweyWatson,1926—）和英國(guó)生物物理學(xué)家克里克（FrancisHarryComptonCrick,1916—）所確定的。克里克于1949年入劍橋大學(xué)卡文迪什實(shí)驗(yàn)室醫(yī)學(xué)研究組。1951年沃森來(lái)到該研究所，克里克接受了他的觀點(diǎn)：了解DNA三維結(jié)構(gòu)即可明了它在遺傳中所起的作用。1953年，他們建立了DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模式,并跟已知的物理—化學(xué)性質(zhì)相符合。這一發(fā)現(xiàn)成為分子生物學(xué)的里程碑。后來(lái)他們分享了62年的諾貝爾生理醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。章首節(jié)首分子遺傳的中心法則中心法則(centraldogma)是指遺傳信息的流向所遵循的法則。Crick提出，在DNA分子可以自我復(fù)制（replication）傳給子代的基礎(chǔ)上，遺傳信息可以從DNA傳遞給RNA（稱為轉(zhuǎn)錄transcription）再?gòu)腞NA傳遞給蛋白質(zhì)（稱為翻譯translation），這是遺產(chǎn)信息流所遵循的中心法則。Temin又證實(shí)RNA也可以是遺傳信息的攜帶者，即DNA以RNA為模板反向轉(zhuǎn)錄合成，再推動(dòng)RNA的合成及蛋白質(zhì)的合成。章首節(jié)首圖片分子遺傳的中心法則章首節(jié)首基因工程方法的建立

1970年，Temin和Baltimore從雞肉瘤病毒中發(fā)現(xiàn)反轉(zhuǎn)錄酶。Smith和Wilcox在E.coli中發(fā)現(xiàn)芽豆類限制性內(nèi)切酶,由此為基因工程方法的建立打下了基礎(chǔ)。章首節(jié)首R(shí)ibozyme章首節(jié)首1978年，Altman在提純RNAaseP時(shí)發(fā)現(xiàn)，此酶由蛋白質(zhì)和一個(gè)RNA片段組成，單獨(dú)的RNA能完成對(duì)前體tRNA的剪切，而單獨(dú)的蛋白質(zhì)卻無(wú)此能力。1981年，Cech在研究四膜蟲前體rRNA的加工過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，在沒(méi)有蛋白質(zhì)存在的情況下，一段RNA序列（IVS）能進(jìn)行自動(dòng)剪切，生成L-19IVS。后者在離體條件下能催化五聚胞嘧啶核苷酸的合成。由此提出了具有催化功能的核酸（Ribozyme）的概念。Ribozyme的提出為解決人類的起源問(wèn)題提供了一種新的假說(shuō)，為此，Cech與Altman共同獲得了1989年化學(xué)諾貝爾獎(jiǎng)?！叭祟惢蚪M作圖和測(cè)序”計(jì)劃

1985年，美國(guó)科學(xué)家率先提出“人類基因組測(cè)序和作圖”計(jì)劃（簡(jiǎn)稱HGP）。國(guó)際合作始于1990年該計(jì)劃的核心就是測(cè)定人類基因組的全部DNA序列，從整體上破譯人類遺傳信息，以使人類能在分子水平上全面地認(rèn)識(shí)自我。HGP的精神是：全球共有，國(guó)際合作。即時(shí)公布，免費(fèi)共享。章首節(jié)首P53被“Science”評(píng)為年度分子明星p53基因是一種腫瘤抑制基因，定位于人類17號(hào)染色體短臂，其編碼的p53磷蛋白具有調(diào)控細(xì)胞增殖功能。大量實(shí)驗(yàn)表明，人體內(nèi)約50%的腫瘤發(fā)生與p53的缺失，突變有關(guān)，也與p53蛋白與病毒蛋白的結(jié)合，導(dǎo)致p53蛋白失活有關(guān)。03年10月央視國(guó)際報(bào)道了我國(guó)用于惡性腫瘤治療的基因藥物誕生并批準(zhǔn)上市。這種由深圳賽百諾基因技術(shù)有限公司研制的基因藥物名為重組腺病毒P53抗癌注射液，主要用于治療頭頸部鱗癌和其他惡性腫瘤。

章首節(jié)首

老化：抑制癌癥的代價(jià)？在細(xì)胞水平，p53可以使細(xì)胞停止分裂最終導(dǎo)致細(xì)胞死亡。在器官水平，p53的過(guò)量會(huì)導(dǎo)致衰老p53蛋白：長(zhǎng)壽的敵人？當(dāng)降低果蠅神經(jīng)細(xì)胞中p53蛋白活性，果蠅壽命明顯延長(zhǎng)p53與細(xì)胞凋亡克隆羊誕生章首節(jié)首1997年2月23日，英國(guó)羅斯林研究所宣布，他們成功創(chuàng)造了世界上第一個(gè)克隆羊多莉。它的意義在于，人類已能用高度分化的乳腺細(xì)胞作為核供體，通過(guò)無(wú)性繁殖方法，復(fù)制出與核供體完全一致的新個(gè)體。1999年干細(xì)胞的研究工作位列年度科學(xué)技術(shù)重大突破首位

干細(xì)胞（stemcell）是一類既有自我更新能力，又有多分化潛能的細(xì)胞。干細(xì)胞的研究一方面可以揭示許多有關(guān)細(xì)胞生長(zhǎng)和發(fā)育的基礎(chǔ)理論難題；另一方面可望將其用于創(chuàng)傷修復(fù)，神經(jīng)再生和抗衰老等臨床醫(yī)學(xué)研究。

章首節(jié)首上一頁(yè)人類基因組計(jì)劃即將完成

2000年6月26日，參與人類基因組計(jì)劃的各國(guó)科學(xué)家，同時(shí)向全世界宣布人類基因組“工作框架圖”繪制完成。2004年10月21日出版的《自然》雜志公布了人類基因組最精確的序列（包含有28.5億個(gè)堿基對(duì)），同時(shí)澄清人類基因組只有2到2.5萬(wàn)個(gè)基因（而不是原來(lái)的10萬(wàn)個(gè)基因）這篇文章標(biāo)志著人類基因組計(jì)劃又邁出了里程碑意義的一步。

章首節(jié)首上一頁(yè)下一頁(yè)人類基因組計(jì)劃的應(yīng)用前景將揭示生命世界的一些重大奧秘，如生命起源，生物進(jìn)化等。將應(yīng)用于疾病的診斷和治療，將改變21世紀(jì)的醫(yī)學(xué)。將有利于人類培育優(yōu)良的動(dòng)植物品種。將大大促進(jìn)生命科學(xué)工業(yè)的發(fā)展，特別是基因制藥工業(yè)的發(fā)展。

章首節(jié)首上一頁(yè)精神病基因的發(fā)現(xiàn)研究人員確認(rèn)了增加患上由家族遺傳的精神分裂、抑郁癥和其他精神疾病的基因。發(fā)現(xiàn)了一組增加患上抑郁癥機(jī)會(huì)的基因，但患者在受到嚴(yán)重壓力下才會(huì)觸發(fā)基因活動(dòng)。這一成果位列2003年重大科技突破第二位垃圾DNA人體內(nèi)非編碼ＤＮＡ雖然占人體基因組的９５％，但它卻不像編碼基因那樣控制產(chǎn)生特定的蛋白質(zhì)，所以曾經(jīng)被稱為“垃圾ＤＮＡ”。英國(guó)科學(xué)家最近研究發(fā)現(xiàn)，這些貌似無(wú)用的ＤＮＡ對(duì)某些疾病的嚴(yán)重程度卻有著很大影響。這些DNA對(duì)于基因在正確的位置和正確的時(shí)間“開啟”起到關(guān)鍵的幫助這一成果位列04年重大科技突破第五位返回2002年RNAi榮登重大科技突破榜首R(shí)NA曾被認(rèn)為是一種缺乏活力的生物分子，但最近一系列發(fā)現(xiàn)表明，一種小分子RNA參與著多項(xiàng)細(xì)胞控制工作，能夠關(guān)閉基因或改變它們的表達(dá)水平。這一現(xiàn)象稱為核糖核酸干擾（RNAi），它是體內(nèi)抵御外在感染的一種重要保護(hù)機(jī)制。小RNA的這種功能有可能使21世紀(jì)的醫(yī)藥研究產(chǎn)生革命性的變化。章首節(jié)首世界首次RNAi臨床試驗(yàn)初獲成功

2006年6月，美國(guó)一項(xiàng)研究顯示，導(dǎo)致老年人失明的最常見(jiàn)病因——老年性黃斑變性（AMD），能夠通過(guò)siRNA分子來(lái)對(duì)付。這些結(jié)果是由評(píng)估RNAi(RNA干擾)療法對(duì)人類患者效果的首次臨床試驗(yàn)獲得。2005年觀察進(jìn)化發(fā)生位列科技突破首位自從達(dá)爾文1859年把進(jìn)化理論首次引入科學(xué)界以來(lái)，該理論一直是生物學(xué)的基礎(chǔ)，但也受到其它理論的挑戰(zhàn)。2005年研究人員在對(duì)1918年大流行的流感病毒基因、黑猩猩基因以及其它物種的基因進(jìn)化研究中發(fā)現(xiàn)，達(dá)爾文的進(jìn)化理論仍然對(duì)當(dāng)代生物學(xué)具有指導(dǎo)意義。并且這些研究成果對(duì)現(xiàn)實(shí)生活具有重要影響。五、生物化學(xué)的應(yīng)用Revolutioninbiologicalsciences作為其它生命科學(xué)的理論基礎(chǔ)對(duì)各種生命現(xiàn)象和生物生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行機(jī)理和本質(zhì)解釋作為方法與工具直接應(yīng)用于生產(chǎn)過(guò)程

生物產(chǎn)品生產(chǎn)制備提取加工等生物操作技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)造和改造生物生物化學(xué)的最終目的是——控制生命過(guò)程為人類的健康與工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)服務(wù)TheUsesofBiochemistryMedicineAgricultureNutritionClinicalChemistryPharmacologyToxicologyIndustry1.醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用疾病的診斷與病理分析、新藥物的開發(fā)設(shè)計(jì)、各類保健品開發(fā)、基因療法、器官克隆等臨床生化診斷：血糖濃度→糖尿病，血清酸性磷酸酶→前列腺癌，堿性磷酸酶→骨癌…替代治療：口服胃蛋白酶、胰蛋白酶等治療消化不良抗癌治療：利用氨甲蝶呤抑制癌細(xì)胞的二氫葉酸還原酶對(duì)癥治療：DNA酶可降低支氣管分泌物的粘滯性2.農(nóng)業(yè)豐產(chǎn)轉(zhuǎn)基因技術(shù)進(jìn)行育種、生物病蟲害防止、利用代謝調(diào)控技術(shù)保證產(chǎn)品儲(chǔ)存等、高級(jí)動(dòng)植物品種的克隆技術(shù)研究植物新陳代謝本質(zhì)以控制其發(fā)育，用生物化學(xué)技術(shù)測(cè)定新品種的特性，抗菌素、殺蟲劑、除草劑的研制及激素的應(yīng)用等均離不開生物化學(xué)3.在水產(chǎn)、畜牧業(yè)上的應(yīng)用提高畜禽生產(chǎn)性能改善肉質(zhì)、乳質(zhì)、蛋質(zhì)營(yíng)養(yǎng)提高飼料及畜產(chǎn)品加工水平4.在工業(yè)上的應(yīng)用酶、代謝調(diào)控等手段被廣泛用于食品加工、釀造、制革、新材料、新能源的