第一章生物化學導(dǎo)論緒論

1、 歡迎學習歡迎學習基礎(chǔ)生物化學課程基礎(chǔ)生物化學課程使用教材：使用教材： 基 礎(chǔ) 生 物 化基 礎(chǔ) 生 物 化學學 黃卓列黃卓列 朱利泉朱利泉 主編主編 中國農(nóng)業(yè)出版社中國農(nóng)業(yè)出版社參考書目參考書目v參考書目參考書目：v基礎(chǔ)生物化學基礎(chǔ)生物化學 第二版第二版 主編主編 吳顯榮吳顯榮 中國農(nóng)業(yè)出版社中國農(nóng)業(yè)出版社 v生物化學生物化學 主編主編 沈同沈同 王鏡巖王鏡巖 高等教育出版社出版高等教育出版社出版電子教案：電子教案： v實驗及答疑地點實驗及答疑地點：實驗大樓六樓東側(cè)生化教：實驗大樓六樓東側(cè)生化教 研室研室 電話：電話：68250794 主講教師： 胡奎 電話： 68250794 (o) 68

2、250857(h) email: 課程學時安排（課程學時安排（5454）第一章第一章 生物化學導(dǎo)論生物化學導(dǎo)論 2 第二章蛋白質(zhì)化學第二章蛋白質(zhì)化學 6第三章核酸的結(jié)構(gòu)與功能第三章核酸的結(jié)構(gòu)與功能 6第四章第四章 酶酶 6 第五章第五章 維生素與輔酶維生素與輔酶5 3 第六章第六章 糖類化合物代謝糖類化合物代謝 7第七章第七章 生物氧化和氧化磷酸化生物氧化和氧化磷酸化 3第八章第八章 脂類代謝脂類代謝 3第九章第九章 蛋白質(zhì)的酶促降解及氨基酸代謝蛋白質(zhì)的酶促降解及氨基酸代謝 3第十章第十章 核酸的酶促降解及核苷酸代謝核酸的酶促降解及核苷酸代謝 3 第十一章第十一章 核酸的生物合成核酸的生物合成

3、 3第十二章第十二章 蛋白質(zhì)的生物合成蛋白質(zhì)的生物合成 3 第十三章第十三章 代謝調(diào)控代謝調(diào)控 3 第十四章第十四章 dna重組技術(shù)的基本原理重組技術(shù)的基本原理 3生命大分子生命大分子生物代謝能量的產(chǎn)生物代謝能量的產(chǎn)生和儲藏及大分子生和儲藏及大分子前體的生物合成前體的生物合成遺傳信息的存遺傳信息的存儲傳遞和表達儲傳遞和表達 主要內(nèi)容主要內(nèi)容: :介紹生物化學的概念、研介紹生物化學的概念、研究內(nèi)容、學科發(fā)展歷史和前景及其與其它科究內(nèi)容、學科發(fā)展歷史和前景及其與其它科學的關(guān)系。對本課程的內(nèi)容、進度和要求作學的關(guān)系。對本課程的內(nèi)容、進度和要求作具體安排。具體安排。第一章第一章 生物化學導(dǎo)論（生物化學

4、導(dǎo)論（緒論）緒論）化學化學生物學生物學生物化學生物化學biochemistry生物化學生命的化學生物化學生命的化學 一門邊緣學科一門邊緣學科what is biochemistrywhat is biochemistrybiochemistry seeks to explain life in chemical terms chemical processes associated with living things. biochemistry may be defined as the study of the molecular basis of life.生物化學是運用化學原理和方法，

5、研究生物生物化學是運用化學原理和方法，研究生物體的物質(zhì)組成和遵循化學規(guī)律所發(fā)生的一系體的物質(zhì)組成和遵循化學規(guī)律所發(fā)生的一系列化學變化，進而深入揭示生命現(xiàn)象本質(zhì)的列化學變化，進而深入揭示生命現(xiàn)象本質(zhì)的一門科學，有生命的化學之稱一門科學，有生命的化學之稱return生物化學的生物化學的研究范圍大致可包括下列幾個方面：1、生物體是由哪些物質(zhì)組成的？它們的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)如何？1903年提出biochemistry，生物化學才成為一門獨立的學科，在此之前，分別由有機化學和生理學分別研究。 靜態(tài)生物化學時期（二十世紀二十年代以前）靜態(tài)生物化學時期（二十世紀二十年代以前）生物體的化學組成生物體的化學組成自然界自

6、然界所有的所有的生命物生命物體都由體都由三類物三類物質(zhì)組成質(zhì)組成水、無水、無機離子機離子和生物和生物分子分子生物分子生物分子 / biological biological moleculesmolecules生物分子是生物體和生命現(xiàn)象的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)生物分子是生物體和生命現(xiàn)象的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)和功能基礎(chǔ)，是生物化學研究的基本對象。和功能基礎(chǔ)，是生物化學研究的基本對象。生物分子的主要類型包括：生物分子的主要類型包括：saccharide(saccharide(糖糖) )、lipids(lipids(脂脂) )、nucleic nucleic acids(acids(核酸核酸) )、protein(prote

7、in(蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)) )維生素、輔酶、激素、核苷酸和氨基酸等。維生素、輔酶、激素、核苷酸和氨基酸等。生物分子中最重要的是生物分子中最重要的是糖、糖、脂脂、核酸和蛋、核酸和蛋白質(zhì)白質(zhì)四類物質(zhì)，分子量一般都很大，所以四類物質(zhì)，分子量一般都很大，所以又稱為生物大分子。又稱為生物大分子。生命的物質(zhì)組成生命的物質(zhì)組成肽肽核苷核苷多聚糖多聚糖磷脂酸磷脂酸氨基酸氨基酸含含n n堿堿核糖核糖葡萄糖葡萄糖脂肪酸脂肪酸甘油甘油膽堿膽堿基本生物分子基本生物分子4種生物大分子蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)核苷酸核苷酸多糖多糖脂類脂類多酶復(fù)合體多酶復(fù)合體染色體染色體生物膜生物膜細胞器細胞器細胞細胞組織組織器官器官生物體生物體動物植物微生

8、物動物植物微生物4種生物高分子2、這些物質(zhì)在生物體內(nèi)發(fā)生什么變化？是怎樣變化的？變化過程中能量是怎樣轉(zhuǎn)變 的？也就是說這些物質(zhì)在生物體內(nèi)是怎樣進行物質(zhì)和能量代謝的?新新陳陳代代謝謝同化作用同化作用assimilation環(huán)境環(huán)境生物小分子生物小分子吸能反應(yīng)吸能反應(yīng)異化作用異化作用dissimilation環(huán)境環(huán)境小分子小分子分解代謝分解代謝體內(nèi)體內(nèi)生物大分子生物大分子放能反應(yīng)放能反應(yīng)合成代謝合成代謝大分子大分子機體機體能能量量代代謝謝物物質(zhì)質(zhì)代代謝謝動態(tài)生物化學時期（二十世紀前半葉）動態(tài)生物化學時期（二十世紀前半葉）3、這些物質(zhì)的結(jié)構(gòu)、代謝和生物功能及復(fù)雜的生命現(xiàn)象（如生長、生殖、遺傳、運動等

9、）之間有什么關(guān)系？復(fù)雜的生命現(xiàn)象是如何有條不紊進行？復(fù)雜的生命現(xiàn)象是如何有條不紊進行？ 是受到怎么樣是受到怎么樣 的精確調(diào)控的？的精確調(diào)控的？ 物質(zhì)代謝是如何相互聯(lián)系的物質(zhì)代謝是如何相互聯(lián)系的?機能生物化學及分子生物學時期（二十世紀五十機能生物化學及分子生物學時期（二十世紀五十年代以后）年代以后）分子生物學概念及研究內(nèi)容分子生物學概念及研究內(nèi)容廣義廣義: 研究蛋白質(zhì)及核酸等生物大分子結(jié)構(gòu)、構(gòu)象和功能，也就研究蛋白質(zhì)及核酸等生物大分子結(jié)構(gòu)、構(gòu)象和功能，也就是從分子水平闡明生命現(xiàn)象的規(guī)律和本質(zhì)的科學。是從分子水平闡明生命現(xiàn)象的規(guī)律和本質(zhì)的科學。 狹義狹義: 偏重于核酸偏重于核酸(或基因或基因)的分

10、子生物學，主要研究基因或的分子生物學，主要研究基因或dna的復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、表達和調(diào)節(jié)控制等過程，也涉及這些過程中的復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、表達和調(diào)節(jié)控制等過程，也涉及這些過程中有關(guān)的蛋白質(zhì)和酶的結(jié)構(gòu)與功能的研究有關(guān)的蛋白質(zhì)和酶的結(jié)構(gòu)與功能的研究。生命的奧秘是什么？生命的奧秘是什么？具有復(fù)制的能力具有復(fù)制的能力具有催化的能力具有催化的能力具有突變的能力具有突變的能力新新陳陳代代謝謝生命的基本單位：細胞生命的基本單位：細胞生命體必要的要素：生命體必要的要素： 1 所有的獨立的生命體都有一個界面與外界分隔；所有的獨立的生命體都有一個界面與外界分隔； 在地球的生命體中這個界面就是生物膜在地球的生命體中這個界面就是生

11、物膜原核生物的簡單質(zhì)膜和真核生物的原核生物的簡單質(zhì)膜和真核生物的內(nèi)膜系統(tǒng)內(nèi)膜系統(tǒng)都是由脂質(zhì)雙都是由脂質(zhì)雙分子層構(gòu)成分子層構(gòu)成 膜在生物體中的重要作用膜在生物體中的重要作用膜的研究膜的研究 膜生化膜生化生命是物質(zhì)的實體！2 所有的的生命體都有一個遺傳信息系統(tǒng)：所有的的生命體都有一個遺傳信息系統(tǒng)：dna （和（和 rna） 擔當了地球生命體擔當了地球生命體的遺傳物質(zhì)，這和它的理化性質(zhì)分的遺傳物質(zhì)，這和它的理化性質(zhì)分不開，核酸的研究成為不開，核酸的研究成為現(xiàn)代分子生現(xiàn)代分子生物學物學研究的主要內(nèi)容。研究的主要內(nèi)容。雙螺旋結(jié)構(gòu)雙螺旋結(jié)構(gòu)1953年，年，watson 和和 crick 提出的提出的dna

12、雙雙螺旋結(jié)構(gòu)。螺旋結(jié)構(gòu)。細胞中的細胞中的dnadna分子幾乎分子幾乎都是由兩條多聚脫氧都是由兩條多聚脫氧核苷酸鏈構(gòu)成的。核苷酸鏈構(gòu)成的。dnadna的二級結(jié)構(gòu)就是指的二級結(jié)構(gòu)就是指兩條多核苷酸鏈反向兩條多核苷酸鏈反向平行盤繞所生成的雙平行盤繞所生成的雙螺旋結(jié)構(gòu)。螺旋結(jié)構(gòu)。劃時代的里程碑，現(xiàn)代生物科學的奠基石。劃時代的里程碑，現(xiàn)代生物科學的奠基石。3所有的獨立的生命體都有蛋白質(zhì)的合成系統(tǒng)：所有的獨立的生命體都有蛋白質(zhì)的合成系統(tǒng)：蛋白質(zhì)是生物體生物功能的執(zhí)行者。沒有蛋白質(zhì)也就沒有生命蛋白質(zhì)是生物體生物功能的執(zhí)行者。沒有蛋白質(zhì)也就沒有生命4 所有的的生命體都有能量的獲得方式（系統(tǒng)）所有的的生命體都有

13、能量的獲得方式（系統(tǒng)）類病毒-病毒-枝原體、衣原體-立克次氏體 細菌 原核生物-酵母 真核生物苔蘚原生動物-植物 動物 哪些可以稱為獨立的生命體？哪些可以稱為獨立的生命體？研究領(lǐng)域的細化研究領(lǐng)域的細化 動物生化（動物生化（zoic ）、植物生化（）、植物生化（botanic ）、微）、微生物生化（生物生化（microbial ）、普通生化（）、普通生化（general ） 進化生化（進化生化（evolutional）或比較生化）或比較生化（comparative ）生理化學（生理化學（physiological） 醫(yī)學生化（醫(yī)學生化（medicinal）、農(nóng)業(yè)生化）、農(nóng)業(yè)生化（agricult

14、ural）、工業(yè)生化（）、工業(yè)生化（industrial）、）、cellular 細胞生物化學、細胞生物化學、functional 機能生化機能生化, 功功能生化、能生化、marine 海洋生物化學、海洋生物化學、molecular 分分子生物化學、子生物化學、radiation 輻射生物化學。輻射生物化學。 return生物化學與有關(guān)科學的關(guān)系生物化學與有關(guān)科學的關(guān)系包含、交叉、基礎(chǔ)、延伸包含、交叉、基礎(chǔ)、延伸化學（化學（chemistry） 生理學生理學(physiology) 遺傳學遺傳學(genetics) 生態(tài)學生態(tài)學(ecology) 細胞生物學細胞生物學(cytobiology)

15、 微生物學微生物學(microbiology) 分類學分類學(taxolgy) return 其它其它物理學、數(shù)學及信息學物理學、數(shù)學及信息學等學科在現(xiàn)代的等學科在現(xiàn)代的生物生物化學化學研究中發(fā)揮著重研究中發(fā)揮著重要作用要作用 “生化是在生理學的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一門科學。生化的研究工作離不開生理學，生理學的研究也不能脫離生物化學。生物化學在以上學科的基礎(chǔ)上于20世紀誕生和成熟，它的成熟以及從中所衍生出來的分子生物學，導(dǎo)致了生物學在20世紀的分子革命。生物化學的日新月異，不僅促使細胞生物學、遺傳學、發(fā)育生物學、神經(jīng)生物學等生命科學分支進入分子水平，冠以“分子”之姓，而且使動物、植物、微生物、人體

16、、醫(yī)學、工、農(nóng)業(yè)等生物相關(guān)的領(lǐng)域也附以“生物化學”之名使之顯示了切實的作用；同時為物理學化學、數(shù)學、計算機科學、信息科學、材料科學、國防科學等其它學科的發(fā)展帶來發(fā)勃勃生機，大有促進整個自然科學發(fā)展、技術(shù)進步之勢、乃至科學家們預(yù)測：21世紀將是生物科學的世紀。這些使得“生物化學”術(shù)語成為了現(xiàn)代生命科學的共同語言，并使得生物化學成為了生物專業(yè)學生最為重要的必修課程之一。這就決定了生物化學是一門生命科學有關(guān)專業(yè)（包括生物學、醫(yī)學和農(nóng)學等）學生的必修性主干專業(yè)基礎(chǔ)課，在校期間打下良好的生物化學基礎(chǔ)對這些專業(yè)學生的未來學習和工作將影響深遠，所以是一門必須學好的生命科學關(guān)鍵課程?！?生物化學發(fā)展歷程生物化

17、學發(fā)展歷程roots of roots of biochemistrybiochemistrywohlers synthesis of ureabuchners fermentation of sugar from yeast extractssumners crystallization of ureasewatson and cricks structure of dna1835jons berzelius writes a paper on chemical catalysis, uses amylase as an example.1859charles darwin publishe

18、s on the origin of species.1860 louis pasteur recognizes that fermation was catalyzed by enzymes, but he believes they are part of the essence of yeast. 1865 gregor mendel publishes his theory of genetics. 1869 fredrick meischer discoverse dna in cell nuclei. 1897 eduard and hans buchner extracts ma

19、teriel fom yeast that catalyzes the conversion of glucose to alcohol. 1900 gregor mendels work on genetics is rediscovered. 1914 fritz lipmann elucidates the role of atp in energy metabolism. 1926 james sumner obtains crystalline jack bean urease and demostrates that it is a protein. 1926 thomas hun

20、t morgan writes the theory of the gene. 1934 arnold beckman developes the first ph meter. 1937 hans krebs discovers the citric acid cycle (tca cycle). 1941 george beadle & edward tatum propose the one-gene, one-enzyme hypothesis. 1944 oswald avery, colin macleod, and maclyn mccarthy use chemical met

21、hods to establish that dna is the genetic material. 1950 edwin chargaff publishes observation that a=t, g=c (chargaff s rules). 1952 linus pauling and robert corey propose the a-helix and the b-pleated sheet structures for proteins. 1952 alfred hershey and martha chase provide additional support for

22、 dna as genetic material. 1953 james watson and frances crick put forth the double helix model dna. 1953 fredrick sanger determines the first amino acid sequence of a protein (insulin).1956 earl sutherland isolates cyclic amp. 1957 matthew meselson and franklin stahl carry out experiment to demonstr

23、ate semiconservative dna replication. 1960 john kendrew and max pertuz obtain the first three dimensionalstructure of proteins (hemoglobin and myoglobin). 1960jerald huritz and samuel weiss discover rna polymerase. 1961francois jacob andjaques monod propound the operon model of gene control.1963 all

24、osteric model for inhibition of enzymes (jean-pierrre changuex, f. jacob, and j. monod). 1964 acrylamide gel electrophoresis of proteins is developed. 1965 marshal nirenberg, h. gobind khorana, and severo ochoa complete the elucidation of the genetic code.1965 3-d model of first enzyme (lysozyme by

25、david phillips. 1965 robert holley determines the structure of a transfer-rna. 1965 jerome vinograd discovers superhelical twisting. 1968mark ptashne and walter gilbert identify the first repressor genes. 1969paula delucia and john cairns isolate a mutant of e. coli called pol a1. 1969 first synthes

26、is of an enzyme (ribonuclease). 1970 hamilton smith discovers restriction endonucleases. 1970 howard temin and david baltimore discover reverse transcriptase. 1973 stanley cohen and herbert boyer prepare recombinant dna. 1974 sung-hou kim, et al. produce the first x-ray structure of transfer rna. 19

27、77 cesar milstein discovers how to produce monoclonal antibodies. 1977 allan maxam and walter gibert develop a chemistry for sequencing dna. 1977 fredrick sanger, s. nicklen and a.r. coulson develop a chemistry for sequencing dna. 1977 phillip sharp and richard roberts discover intons (intervening s

28、equences). 1982 first x-ray structure of a membrane proteinreturn生物化學的應(yīng)用簡介生物化學的應(yīng)用簡介1.作為其它生命科學的理論基礎(chǔ)作為其它生命科學的理論基礎(chǔ) 對各種生命現(xiàn)象和生物生產(chǎn)過程進行對各種生命現(xiàn)象和生物生產(chǎn)過程進行機理和本質(zhì)解釋機理和本質(zhì)解釋2.作為方法與工具直接應(yīng)用于生產(chǎn)作為方法與工具直接應(yīng)用于生產(chǎn)過程過程 生物產(chǎn)品生產(chǎn)制備提取加工等生物產(chǎn)品生產(chǎn)制備提取加工等3 生物操作技術(shù)進行創(chuàng)造和改造生物操作技術(shù)進行創(chuàng)造和改造生物生物生物化學的最終目的是了解、生物化學的最終目的是了解、控制生控制生命過程，為人類的健康與工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)命

29、過程，為人類的健康與工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)服務(wù)服務(wù)。 the uses of biochemistry:the uses of biochemistry:agricultureagriculturemedicinemedicinenutritionnutritionclinical chemistryclinical chemistrypharmacologypharmacologytoxicologytoxicologyindustryindustrya.戰(zhàn)勝生理疾病戰(zhàn)勝生理疾病疾病的診斷與病理分析、新藥物的開發(fā)設(shè)計、疾病的診斷與病理分析、新藥物的開發(fā)設(shè)計、各類保健品開發(fā)、基因療法、器官克隆等各類保健品開發(fā)、基因療法、器官克隆等臨床生化診斷：血糖濃度臨床生化診斷：血糖濃度糖尿病，血清酸糖尿病，血清酸 性磷酸酶性磷酸酶 前列腺癌，堿性磷酸酶前列腺癌，堿性磷酸酶骨癌骨癌 治療：口服胃蛋白酶、胰蛋白酶等治療消