生物化學(xué)緒論藥學(xué)方向

1、n1.生物化學(xué)的涵義生物化學(xué)的涵義 生物體的化學(xué)組成生物體的化學(xué)組成 物質(zhì)代謝及其調(diào)節(jié)物質(zhì)代謝及其調(diào)節(jié) 遺傳信息傳遞及其調(diào)控遺傳信息傳遞及其調(diào)控n2.生物化學(xué)的發(fā)展簡史生物化學(xué)的發(fā)展簡史n3.生物化學(xué)與藥學(xué)科學(xué)生物化學(xué)與藥學(xué)科學(xué)n4.生物化學(xué)的發(fā)展趨勢生物化學(xué)的發(fā)展趨勢 緒緒 論論內(nèi)容提綱內(nèi)容提綱1什么是生物化學(xué)？什么是生物化學(xué)？ 簡單說，簡單說，生物化學(xué)是生命的化學(xué)生物化學(xué)是生命的化學(xué)。 生物化學(xué)生物化學(xué)是用化學(xué)的理論和方法作為是用化學(xué)的理論和方法作為主要手段，研究生物體的化學(xué)組成（如主要手段，研究生物體的化學(xué)組成（如糖、脂類、蛋白質(zhì)和核酸糖、脂類、蛋白質(zhì)和核酸)、性質(zhì)及其生、性質(zhì)及其生命活

2、動的變化規(guī)律（生命活動如：生長、命活動的變化規(guī)律（生命活動如：生長、生殖、代謝、運動等）生殖、代謝、運動等）的一門科學(xué)。的一門科學(xué)。即即 運用化學(xué)的原理和方法，來探究生命現(xiàn)象的本質(zhì)運用化學(xué)的原理和方法，來探究生命現(xiàn)象的本質(zhì) n化學(xué)鍵、化學(xué)元素組成、化學(xué)反應(yīng)、氧化還原、水解、中和等n溶解、沉淀、過濾、透析、層析、電泳、蒸餾、分餾等n酸堿指示劑、滴定、色譜、紫外光吸收、催化劑等n化學(xué)學(xué)科：有機化學(xué)、無機化學(xué)、分析化學(xué)、實驗化學(xué)、分子化學(xué)、物理化學(xué)、生物化學(xué)等等。1、化學(xué)的理論和方法有哪些？、化學(xué)的理論和方法有哪些？2、生物化學(xué)的研究對象：生命、生物化學(xué)的研究對象：生命 我們所處在的地球我們所處在的

3、地球充滿著無數(shù)的生物，充滿著無數(shù)的生物，從最簡單的病毒到從最簡單的病毒到菌藻樹草，從魚蟲菌藻樹草，從魚蟲鳥獸到最復(fù)雜的人鳥獸到最復(fù)雜的人類，處處都可以覺類，處處都可以覺察到生命的活動。察到生命的活動。人類人類3.3.生物體的化學(xué)組成生物體的化學(xué)組成v自然界所自然界所有的生命有的生命物體都由物體都由三類物質(zhì)三類物質(zhì)組成水、組成水、無機離子無機離子和生物大和生物大分子。分子。返回4.生物體的化學(xué)變化二、生物化學(xué)的研究內(nèi)容二、生物化學(xué)的研究內(nèi)容生物化學(xué)內(nèi)容生物化學(xué)內(nèi)容n糖類糖類n脂類脂類n蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)n酶酶n核酸核酸n激素激素n維生素維生素n糖代謝糖代謝n脂代謝脂代謝n生物氧化生物氧化n氨基酸代謝氨

4、基酸代謝n核苷酸代謝核苷酸代謝nDNA復(fù)制復(fù)制n轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄n翻譯翻譯神經(jīng)傳導(dǎo)神經(jīng)傳導(dǎo)肌肉收縮肌肉收縮功能生物化學(xué)功能生物化學(xué)動態(tài)生物化學(xué)動態(tài)生物化學(xué)靜態(tài)生物化學(xué)靜態(tài)生物化學(xué)分子生物學(xué)分子生物學(xué)生物大分子：由某些結(jié)構(gòu)單位按一定順序和方式連接而形成的多聚體，具有信息功能，也稱為生物信息分子。2 2、生物化學(xué)發(fā)展簡史、生物化學(xué)發(fā)展簡史第第一一階段：階段：18世紀中葉（清朝乾隆年間）出現(xiàn)萌芽世紀中葉（清朝乾隆年間）出現(xiàn)萌芽 重點研究生物體組成重點研究生物體組成第第二二階段：階段：20世紀初期，蓬勃發(fā)展時期世紀初期，蓬勃發(fā)展時期 弄清新陳代謝弄清新陳代謝第第三三階段：階段：50年代以來，分子生物學(xué)蓬勃發(fā)展

5、年代以來，分子生物學(xué)蓬勃發(fā)展 生物化學(xué)發(fā)展簡史生物化學(xué)發(fā)展簡史靜態(tài)生物化學(xué)靜態(tài)生物化學(xué)動態(tài)生物化學(xué)動態(tài)生物化學(xué)功能生物化學(xué)功能生物化學(xué) 1897年發(fā)現(xiàn)引起發(fā)酵的物質(zhì)是年發(fā)現(xiàn)引起發(fā)酵的物質(zhì)是酶，從而把酵母細胞的生命活力酶，從而把酵母細胞的生命活力與酶的化學(xué)作用聯(lián)系起來，建立與酶的化學(xué)作用聯(lián)系起來，建立了了酶化學(xué)酶化學(xué)。靜態(tài)生物化學(xué)靜態(tài)生物化學(xué)（20世紀之前）世紀之前）Eduard Buchner(畢希納畢希納)德國生物化學(xué)家德國生物化學(xué)家(1860-1917)The Nobel Prize in Chemistry 1907 發(fā)現(xiàn)無細胞發(fā)酵現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)無細胞發(fā)酵現(xiàn)象第第一一階段階段動態(tài)生物化學(xué)動態(tài)生

6、物化學(xué)(20世紀初世紀初中葉中葉)The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1922 Otto Meyerhof邁耶霍夫邁耶霍夫(1884-1951) G.Embden，O.Meyerhof和和J.K.Parnas闡明了闡明了糖酵解糖酵解，又稱這，又稱這途徑為途徑為Embden-Meyerhof-Parnas途徑，簡稱途徑，簡稱EMP途徑途徑第第二二階段階段動態(tài)生物化學(xué)動態(tài)生物化學(xué)(20世紀初世紀初中葉中葉)The Nobel Prize in Chemistry 1946 J B Sumner (薩姆納薩姆納) (18871955)美國生物化學(xué)家美國

7、生物化學(xué)家 1926年首次得年首次得到到脲酶結(jié)晶脲酶結(jié)晶顯微鏡下的胰蛋白酶動態(tài)生物化學(xué)動態(tài)生物化學(xué)(20世紀初世紀初中葉中葉)The Nobel Prize in Chemistry 1946 J Northrop(諾思羅普諾思羅普)(18911987)美國生物化學(xué)家美國生物化學(xué)家 1929年分離和提純了胃蛋年分離和提純了胃蛋白酶、胰蛋白酶、胰凝乳蛋白白酶、胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶等，和薩姆納證明了酶等，和薩姆納證明了酶是一酶是一種具有催化作用的蛋白質(zhì)種具有催化作用的蛋白質(zhì)。動態(tài)生物化學(xué)動態(tài)生物化學(xué)(20世紀初世紀初中葉中葉) 1930年發(fā)現(xiàn)了哺乳動物體內(nèi)年發(fā)現(xiàn)了哺乳動物體內(nèi)尿素合成的途徑尿素合

8、成的途徑. 1937年又提出了年又提出了三羧酸循環(huán)三羧酸循環(huán)理論理論.并解釋了機體內(nèi)所需能量的并解釋了機體內(nèi)所需能量的產(chǎn)生過程和糖、脂肪、產(chǎn)生過程和糖、脂肪、 蛋白質(zhì)的蛋白質(zhì)的相互聯(lián)系及相互轉(zhuǎn)變機理。相互聯(lián)系及相互轉(zhuǎn)變機理。Hans Krebs （19001981）德裔英國生物化學(xué)家德裔英國生物化學(xué)家The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1953動態(tài)生物化學(xué)動態(tài)生物化學(xué)(20世紀初世紀初中葉中葉)The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1953Fritz Lipmann(18991986) 德裔美國生物化

9、學(xué)家德裔美國生物化學(xué)家1945年發(fā)現(xiàn)并分年發(fā)現(xiàn)并分離出離出輔酶輔酶A，證明，證明其對生理代謝的重其對生理代謝的重要性要性The Nobel Prize in Chemistry 1958 The Nobel Prize in Chemistry 1980 Paul Berg(1926-)Walter Gilbert(1932-)Frederick Sanger(1918-) 40年代年代測定出牛胰測定出牛胰島素分子中全部氨基酸島素分子中全部氨基酸的排列順序的排列順序，并證明了，并證明了其內(nèi)部氨基酸的結(jié)合方其內(nèi)部氨基酸的結(jié)合方式式 設(shè)計出一種設(shè)計出一種測定脫氧核糖核測定脫氧核糖核酸酸(DNA)內(nèi)

10、核苷內(nèi)核苷酸排列順序的方酸排列順序的方法法動態(tài)生物化學(xué)動態(tài)生物化學(xué)(20世紀初世紀初中葉中葉)Linus Pauling量子化學(xué)家 （1901-1994）動態(tài)生物化學(xué)動態(tài)生物化學(xué)(20世紀初世紀初中葉中葉) 40年代中期以后提出年代中期以后提出纖維纖維狀蛋白質(zhì)的螺旋結(jié)構(gòu)狀蛋白質(zhì)的螺旋結(jié)構(gòu)，及蛋白，及蛋白質(zhì)是具有多肽鏈結(jié)構(gòu)的物質(zhì)，質(zhì)是具有多肽鏈結(jié)構(gòu)的物質(zhì)，打開了通往蛋白質(zhì)與打開了通往蛋白質(zhì)與DNA分分子奧秘的大門。子奧秘的大門。兩次榮獲諾貝爾獎金（兩次榮獲諾貝爾獎金（1954年化學(xué)獎，年化學(xué)獎， 1962年和平獎）年和平獎） 功能生物化學(xué)（功能生物化學(xué)（20世紀中葉以后）世紀中葉以后）F H C

11、 Crick (1916-2004)James D Watson (1928 - ) 1958年提出了年提出了“中心法則中心法則”，為分子生物學(xué)奠為分子生物學(xué)奠定了基礎(chǔ)。定了基礎(chǔ)。1953年提出年提出DNA雙螺雙螺旋旋結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)，標志著遺傳，標志著遺傳學(xué)完成了由學(xué)完成了由“經(jīng)典經(jīng)典”向向“分子分子”時代的過時代的過渡。渡。The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1962 Maurice Wilkins(1916- 2004）第第三三階段階段 19651965年年9 9月月1717日，中國首次人工合成胰島素。這也是世界上第一個日，中國首次人工合成胰島素。

12、這也是世界上第一個蛋白質(zhì)的全合成。蛋白質(zhì)的全合成。功能生物化學(xué)（功能生物化學(xué)（20世紀中葉以后）世紀中葉以后）Thomas R. Cech(1947-)功能生物化學(xué)（功能生物化學(xué)（20世紀中葉以后）世紀中葉以后）發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)RNA的生物催化作用而獲獎的生物催化作用而獲獎. Sidney Altman(1939-) 1978年和年和1981年奧爾特曼與切赫分別發(fā)現(xiàn)了年奧爾特曼與切赫分別發(fā)現(xiàn)了核糖核酸核糖核酸(RNA)自身具有的生物催化作用自身具有的生物催化作用,這項這項研究不僅為探索研究不僅為探索RNA的復(fù)制能力提供了線索，的復(fù)制能力提供了線索，而且說明了最早的生命物質(zhì)是同時具有生物催而且說明了最早

13、的生命物質(zhì)是同時具有生物催化功能和遺傳功能的化功能和遺傳功能的RNA，打破了蛋白質(zhì)是生，打破了蛋白質(zhì)是生物起源的定論。物起源的定論。 The Nobel Prize in Chemistry 1989 穆利斯穆利斯(1945(1945) )Kary B. MullisKary B. Mullis美國生物化學(xué)家美國生物化學(xué)家 科學(xué)家已經(jīng)成功地用科學(xué)家已經(jīng)成功地用PCRPCR方方法對一個法對一個20002000萬年前被埋在琥珀萬年前被埋在琥珀中的昆蟲的遺傳物質(zhì)進行了擴增。中的昆蟲的遺傳物質(zhì)進行了擴增。功能生物化學(xué)（功能生物化學(xué)（20世紀中葉以后）世紀中葉以后）建立了建立了“聚合酶鏈反應(yīng)聚合酶鏈反應(yīng)

14、”(PCR)方法，是分子生物學(xué)里程碑式方法，是分子生物學(xué)里程碑式的發(fā)明，由此獲得的發(fā)明，由此獲得1993年諾貝年諾貝爾化學(xué)獎。爾化學(xué)獎。功能生物化學(xué)（功能生物化學(xué)（20世紀中葉以后）世紀中葉以后）1997. 2 蘇格蘭蘇格蘭 Wilmut 綿羊綿羊“多利多利”的克隆的克隆為發(fā)育生物學(xué)研究開拓為發(fā)育生物學(xué)研究開拓了更廣闊的空間了更廣闊的空間功能生物化學(xué)（功能生物化學(xué)（20世紀中葉以后）世紀中葉以后）美、英、日、德、法、中六美、英、日、德、法、中六國參與的國際國參與的國際人類基因組計人類基因組計劃劃(2003年完成年完成) 人類基因組計劃人類基因組計劃1984年開始討論年開始討論1990 啟動啟動

15、2000 序列框架圖完成序列框架圖完成1995 完成原核生物完成原核生物Hemophilus luenzae的基因組測序的基因組測序1996 完成啤酒酵母的基因組測序完成啤酒酵母的基因組測序1997 完成大腸桿菌的基因組測序完成大腸桿菌的基因組測序 2000 人類基因組序列框架（中國完成人類基因組序列框架（中國完成1%）2000 擬南芥基因組序列（第一個高等植物）擬南芥基因組序列（第一個高等植物）2002 水稻基因組序列框架圖（中國獨立完成）水稻基因組序列框架圖（中國獨立完成）2003 中國家蠶基因組序列框架圖中國家蠶基因組序列框架圖人類基因組計劃實施以來的成就人類基因組計劃實施以來的成就人類

16、基因組計劃中國協(xié)調(diào)人楊煥明人類基因組計劃中國協(xié)調(diào)人楊煥明水稻基因組水稻基因組緒緒 論論 從以上所述的生物化學(xué)的發(fā)展中，可以看出從以上所述的生物化學(xué)的發(fā)展中，可以看出2020世紀世紀5050年年代以來是以核酸的研究為核心，帶動著分子生物學(xué)向縱深發(fā)代以來是以核酸的研究為核心，帶動著分子生物學(xué)向縱深發(fā)展，如展，如5050年代的雙螺旋結(jié)構(gòu)，年代的雙螺旋結(jié)構(gòu)，6060年代的操縱子學(xué)說，年代的操縱子學(xué)說，7070年代年代的的DNADNA重組，重組，8080年代的年代的PCRPCR技術(shù)，技術(shù)，9090年代的年代的DNADNA測序都具有里測序都具有里程碑的意義，將生命科學(xué)帶向一個由宏觀到微觀再到宏觀，程碑的意

17、義，將生命科學(xué)帶向一個由宏觀到微觀再到宏觀，由分析到綜合的時代；現(xiàn)代生物化學(xué)正在進一步發(fā)展，其基由分析到綜合的時代；現(xiàn)代生物化學(xué)正在進一步發(fā)展，其基本理論和實驗方法均已滲透到科學(xué)各個領(lǐng)域，無論在哪個方本理論和實驗方法均已滲透到科學(xué)各個領(lǐng)域，無論在哪個方面都在不斷取得重大進展面都在不斷取得重大進展. . 我國生物化學(xué)家的貢獻我國生物化學(xué)家的貢獻1965年我國在世界上首先用人工方法合成有年我國在世界上首先用人工方法合成有生物活性的結(jié)晶牛胰島素。生物活性的結(jié)晶牛胰島素。1971年用年用X射線衍射測定了牛胰島素的空間射線衍射測定了牛胰島素的空間結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)1979年我國用人工方法合成酵母丙氨酸轉(zhuǎn)運年我國用

18、人工方法合成酵母丙氨酸轉(zhuǎn)運核糖核酸。核糖核酸。蛋白質(zhì)變性的理論是我國科學(xué)家吳憲創(chuàng)立的。蛋白質(zhì)變性的理論是我國科學(xué)家吳憲創(chuàng)立的。生物化學(xué)與藥學(xué)科學(xué)生物化學(xué)與藥學(xué)科學(xué)生理學(xué)有機化學(xué)生物化學(xué)分子生物學(xué)醫(yī)學(xué)學(xué)科藥學(xué)學(xué)科新藥研究開發(fā)生物制藥化學(xué)制藥基因工程、酶工程、細胞工程、發(fā)酵工程藥理學(xué)藥物化學(xué)生物藥劑學(xué)中藥學(xué)診斷醫(yī)學(xué)預(yù)防醫(yī)學(xué).緒緒 論論1.促進對人或動物致病機理的認識，提高對疾病的正確診斷 從醫(yī)學(xué)方面講，人或動物的病理狀態(tài)常常是由于細胞中從醫(yī)學(xué)方面講，人或動物的病理狀態(tài)常常是由于細胞中化學(xué)成份的變化，從而引起功能的紊亂。血液中脂類物質(zhì)含化學(xué)成份的變化，從而引起功能的紊亂。血液中脂類物質(zhì)含量增高是心血

19、管疾病的特征之一（如冠心病、血管栓塞引起量增高是心血管疾病的特征之一（如冠心病、血管栓塞引起腦溢血、腦血栓等癥狀）；血紅蛋白一級結(jié)構(gòu)的改變可以溶腦溢血、腦血栓等癥狀）；血紅蛋白一級結(jié)構(gòu)的改變可以溶血，如人被毒蛇咬傷后致人于喪命，是由于蛇毒液中含有磷血，如人被毒蛇咬傷后致人于喪命，是由于蛇毒液中含有磷酸二酯酶，使血細胞溶血所致等，許多疾病的臨床診斷愈來酸二酯酶，使血細胞溶血所致等，許多疾病的臨床診斷愈來愈多地依賴于生化指標的測定。愈多地依賴于生化指標的測定。 緒緒 論論2. 生物化學(xué)理論和方法促進生物藥物研究與開發(fā) 生化藥物是一類采用生化方法化學(xué)合成從生物體分離、純化生化藥物是一類采用生化方法化

20、學(xué)合成從生物體分離、純化所得并用于預(yù)防、治療和診斷疾病的生化基本物質(zhì)。這些藥物的所得并用于預(yù)防、治療和診斷疾病的生化基本物質(zhì)。這些藥物的特點是來自生物體，基本生化成份即氨基酸、肽、蛋白質(zhì)、酶與特點是來自生物體，基本生化成份即氨基酸、肽、蛋白質(zhì)、酶與輔酶、多糖（粘多糖類）脂質(zhì)、核酸及其降解產(chǎn)物。這些物質(zhì)成輔酶、多糖（粘多糖類）脂質(zhì)、核酸及其降解產(chǎn)物。這些物質(zhì)成分均具有生物活性或生理功能，毒副作用極小，藥效高而被服用分均具有生物活性或生理功能，毒副作用極小，藥效高而被服用者接受。生化藥物在制藥行業(yè)和醫(yī)藥上占有重要地位。如氨基酸、者接受。生化藥物在制藥行業(yè)和醫(yī)藥上占有重要地位。如氨基酸、核苷酸（所謂

21、基因營養(yǎng)物）、核苷酸（所謂基因營養(yǎng)物）、SODSOD、 紫杉醇等已經(jīng)應(yīng)用于臨床治紫杉醇等已經(jīng)應(yīng)用于臨床治療。療。 緒緒 論論3.研究新陳代謝規(guī)律及其調(diào)控是開發(fā)微生物發(fā)酵工業(yè)的基礎(chǔ) 氨基酸、酶（含遺傳工程酶）、抗生素、植物生長激素、氨基酸、酶（含遺傳工程酶）、抗生素、植物生長激素、維生素維生素C C等也可通過微生物發(fā)酵手段進行生產(chǎn)。發(fā)酵產(chǎn)物的提等也可通過微生物發(fā)酵手段進行生產(chǎn)。發(fā)酵產(chǎn)物的提煉和分離及下游加工技術(shù)也必須依賴于生物化學(xué)理論和技術(shù)。煉和分離及下游加工技術(shù)也必須依賴于生物化學(xué)理論和技術(shù)。此外，研究微生物新陳代謝過程及其調(diào)節(jié)控制對于選育高產(chǎn)優(yōu)此外，研究微生物新陳代謝過程及其調(diào)節(jié)控制對于選育高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的菌株質(zhì)的菌株篩選最佳發(fā)酵理化因子及提高發(fā)酵效率具有指導(dǎo)意篩選最佳發(fā)酵理化因子及提高發(fā)酵效率具有指導(dǎo)意義。義。 轉(zhuǎn)人生長素基因的小鼠（右）轉(zhuǎn)人生長素基因的小鼠（右）4.分子生物學(xué)與生物技術(shù)的迅速發(fā)展為重組生物藥物發(fā)展奠定基礎(chǔ)三、生物化學(xué)與藥學(xué)科學(xué)三、生物化學(xué)與藥學(xué)科學(xué)（一）藥學(xué)生物化學(xué)：生物化學(xué)作為藥學(xué)的基礎(chǔ)學(xué)科（一）藥學(xué)生物化學(xué)：生物化學(xué)作為藥學(xué)的基礎(chǔ)學(xué)科 （二）藥學(xué)、實驗醫(yī)學(xué)的發(fā)展，使以化學(xué)模式為主體的藥學(xué)迅速（二）藥學(xué)、實驗醫(yī)學(xué)的發(fā)展，使以化學(xué)模式為主體的藥學(xué)迅速 轉(zhuǎn)向生物學(xué)和化學(xué)相結(jié)合的新模式轉(zhuǎn)向生物學(xué)和化學(xué)相結(jié)合的新模式（三）生化研究