生物化學(xué)-生物化學(xué)的發(fā)展史

1、（Biochemistry）（第7版）,生物化學(xué),生物化學(xué)：56學(xué)時，4學(xué)時/周 第1周-14周生物化學(xué)實驗：32學(xué)時 第6周-13周,學(xué)科成績,二十一世紀生命科學(xué)世紀,浩瀚的宇宙，目前人類所知僅地球存在生命,豐富多彩的生物世界具有共同的化學(xué)本質(zhì),生物化學(xué)是一門有趣的科學(xué)！,幾百萬種生物的共同的語言 構(gòu)成生物體的氨基酸相同：20種 遺傳密碼相同、酶一樣 生成乳酸的過程一樣,生命的起源,生物分子的非生命產(chǎn)物,生物化學(xué)是一門重要的科學(xué)！,所有疾病都和生物化學(xué)有關(guān)系！ 生物大分子結(jié)構(gòu)改變 生物大分子數(shù)量改變 參與代謝的酶改變 代謝過程改變,人和大猩猩 基因組差別 2% 人和小鼠 基因組差別 1% 形

2、象、生命特征、功能完全不同，為什么？,奧秘：很多未解之謎！,緒 論,概述 生物化學(xué)的發(fā)展 生物化學(xué)與醫(yī)學(xué) 課程特點及學(xué)習(xí)與安排,生物：有生命現(xiàn)象的物體 新陳代謝，遺傳與繁殖,化學(xué)：研究物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、功能,生 物 化 學(xué) ：生命的化學(xué),1、生物化學(xué)的定義,一、概述,（Biochemistry；Biological chemistry；chemistry of life；physiological chemistry）,生物化學(xué),生物工程,化學(xué)工程,生物技術(shù),生物化學(xué)是一門交叉學(xué)科。 是生命科學(xué)領(lǐng)域重要的領(lǐng)頭學(xué)科 。,生 物 化 學(xué) ：,定義：研究生物體內(nèi)化學(xué)分子和化學(xué)反應(yīng)的基礎(chǔ)生命科學(xué)

3、，從分子水平探討生命現(xiàn)象的本質(zhì)。,研究對象是所有的生物體：人體、動物、植物、微生物、病毒等,研究內(nèi)容：它是在分子水平上探討生命的本質(zhì)，即研究生物體的分子結(jié)構(gòu)與功能、物質(zhì)代謝與調(diào)節(jié)、遺傳信息的傳遞與表達等的科學(xué)。,2、研究內(nèi)容及范圍,生物化學(xué)的基本內(nèi)容包括： 發(fā)現(xiàn)和闡明構(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)； 生物分子的結(jié)構(gòu)、功能與生命現(xiàn)象的關(guān)系； 生物分子在生物機體中的相互作用及其變化規(guī)律。 新陳代謝 遺傳的分子基礎(chǔ)及代謝調(diào)控 實驗研究/技術(shù)方法,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、無機離子和生物分子,生命體的元素組成,組成生命體的物質(zhì)是極其復(fù)雜的。但在

4、地球上存在的92種天然元素中，只有28種元素在生物體內(nèi)被發(fā)現(xiàn) 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。,生物分子,生物大分子 糖 G6（葡萄糖） F（果糖） 脂 FA（脂肪酸）甘油 核酸 5種含氮堿基（A、G、T、C、U） 蛋白質(zhì) 20種氨基酸 有機小分子 維生素、輔酶、激素、有機酸、

5、色素等。 生物復(fù)雜多樣，但在分子水平具有簡單同一性。,脂類,脂肪酸和甘油,超分子復(fù)合體,大分子,單體,生物體與其外環(huán)境之間的物質(zhì)交換過程就稱為物質(zhì)代謝或新陳代謝。 物質(zhì)代謝的基本過程： 消化、吸收中間代謝排泄。 中間代謝過程：細胞內(nèi)進行的，最為復(fù)雜的化學(xué)變化過程，它包括合成代謝，分解代謝，物質(zhì)互變，代謝調(diào)控，能量代謝幾方面的內(nèi)容。,物質(zhì)代謝（新陳代謝）,物 質(zhì) 代 謝 總 圖,3、生物化學(xué)的分類,根據(jù)對象 人、動物、植物、微生物 根據(jù)生物的進化程度 可以分為兩大類：原核生物(Prokaryote） 和真核生物(Eukaryote)。 根據(jù)應(yīng)用目的 醫(yī)學(xué)（藥學(xué)）生化、食品生物化學(xué)等,二、生物化學(xué)

6、的發(fā)展史,研究內(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。,1. 敘述生物化學(xué)階段（初級階段） 18世紀中19世紀末,系統(tǒng)研究了糖、脂和蛋白質(zhì)的性質(zhì)，并發(fā)現(xiàn)了重要的遺傳物質(zhì) 核酸。,有機生物化學(xué)發(fā)展時期: 研究中心“蛋白質(zhì)”。 1770-1786年 瑞典的C.W.Scheele研究了動植物各種組織的化學(xué)成分，成為近代生化的奠基工作 。 1869年 瑞士的Fridri Miescher首次分離出DNA 。 1877年 德國的Hopp Seyler首次分離出蛋白質(zhì)結(jié)晶 。 1897年 Bchner 兄弟倆 無細胞濾液使糖發(fā)酵，奠定了酶學(xué)基礎(chǔ) 1903年，德國Neuberg首先使用bioche

7、mistry這個名詞,它標志著作為獨立學(xué)科的生物化學(xué)的誕生。,主要特點是研究生物體內(nèi)物質(zhì)的變化，即代謝途徑。 突出成就：確定了糖酵解、鳥氨酸循環(huán)、三羧酸循環(huán)以及脂肪酸-氧化等重要的分解代謝途徑。,2.動態(tài)生物化學(xué)階段（發(fā)展階段） 20世紀初20世紀50年代,生理生物化學(xué)的發(fā)展時期（19031950）： 1926年美國Sumner從刀豆中得到脲酶的結(jié)晶，證明酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)，1946年獲諾貝爾獎。 1937年英國生物化學(xué)家Krebs提出了著名的三羧酸循環(huán)，1953年獲諾貝爾生理學(xué)獎。 1948年，Kennedy和Lehninger發(fā)現(xiàn)物質(zhì)代謝與能量代謝偶聯(lián)。 1960年 Micheali-M

8、enten 酶促動力學(xué) 20世紀中期生物化學(xué)成為一門獨立和成熟的學(xué)科 。,是生物化學(xué)的發(fā)展和延續(xù)，主要研究 蛋白質(zhì)及核酸等大分子的結(jié)構(gòu)、 功能及其基因結(jié)構(gòu)、 表達與調(diào)控等內(nèi)容， 從分子水平闡明生命現(xiàn)象。,3.分子生物學(xué)階段 從1953年至今,分子或綜合生物化學(xué)發(fā)展期：蛋白質(zhì)、酶和核酸等生物大分子研究、創(chuàng)立了遺傳工程學(xué)。 1953年 Watson和Crick DNA雙螺旋，獲1962年諾貝爾生理、醫(yī)學(xué)獎。DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的提出使生物化學(xué)發(fā)展到一個新的階段分子生物學(xué)階段。 70年代，進入生物工程的研究階段。基因工程、蛋白質(zhì)工程、酶工程、細胞工程、發(fā)酵工程等。 1980年 Sanger和Gilbet

9、 DNA測序方法，獲諾貝爾化學(xué)獎。,1944年,麥克勞德(Macleod)和麥卡蒂(Mc Carty)(美)證明DNA是遺傳物質(zhì).,從左至右：Oswald T.Avery, Colin MacLeod 與 MaclynMcCarty,Francis Crick (35y),James Watson (23y),丹麥 哥本哈根,劍橋大學(xué) Cavendish Lab.,Genomics,1990. 10. 1 人類基因組計劃 Human Genomic Project 2000完成,Dulbecco,作物基因組計劃 家畜基因組計劃 微生物基因組計劃,1985年， “人類基因組測序和作圖”計劃（簡稱

10、HGP）提出。,20世紀末和21世紀初：后基因組時代， 產(chǎn)生了功能基因組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)、結(jié)構(gòu)基因組學(xué)等。,1997年2月23日克隆羊誕生,目前已能用基因工程的方法生產(chǎn)許多產(chǎn)品如乙型肝炎疫苗、酶制劑、人生長激素、各種干擾素、各種白細胞介素等等。,近半個世紀以來,Nobel medal Half a pound of 23-karal gold. 2.5 inches across,19世紀末和20世紀初，在有機化學(xué)和生理學(xué)研究的基礎(chǔ)上，生物化學(xué)逐漸發(fā)展成為一門獨立的學(xué)科。 細胞生物學(xué)、遺傳學(xué)、微生物學(xué)、免疫學(xué)、病毒學(xué)、進化論甚至分類學(xué)的研究都離不開生物化學(xué)的理論和方法。 生物化學(xué)又是臨床醫(yī)學(xué)、藥學(xué)與制藥工程、食品和營養(yǎng)等學(xué)科的基礎(chǔ)。它與人類的健康，疾病的診斷與治療，工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及國防建設(shè)等密切相關(guān)。,三、生物化學(xué)與醫(yī)學(xué),四、課程特點及學(xué)習(xí)與安排,內(nèi)容多 復(fù)雜而繁瑣 按生物分子的功能分類（不同于化學(xué)的結(jié)構(gòu)和官能團分類） 理論性強、概念多，且前后交錯,隨時消化溫故知新 及時總結(jié)歸納比較分類 理解的基礎(chǔ)上必要的記憶,把握生物化學(xué)的知識結(jié)構(gòu)層次:,主要參考書,查錫良主編. 生物化學(xué)(第七版). 人民衛(wèi)生出版社. 2008 年4月 生物化學(xué)第三版