生物化學(xué)緒論

1、.Biochemistry.第一章 緒 論.v生物化學(xué)的定義生物化學(xué)的定義v生物化學(xué)的研究內(nèi)容生物化學(xué)的研究內(nèi)容v生物化學(xué)發(fā)展簡史生物化學(xué)發(fā)展簡史v生物化學(xué)的應(yīng)用與發(fā)展前景生物化學(xué)的應(yīng)用與發(fā)展前景.什么是生物化學(xué)？什么是生物化學(xué)？生物化學(xué)生物化學(xué).生物化學(xué)的定義生物化學(xué)的定義.附加：生命的定義附加：生命的定義生命的根本特性是什么？千百年來，人們以許多不生命的根本特性是什么？千百年來，人們以許多不同的觀點闡述自己對此的看法。同的觀點闡述自己對此的看法。v1919世紀(jì)下半葉時，世紀(jì)下半葉時，恩格斯給生命下了一個定義恩格斯給生命下了一個定義：“生命是蛋白體的存在方式，這個存在方式的基本生命是蛋白體的

2、存在方式，這個存在方式的基本因素在于和它周圍的外部自然界的不斷地新陳代謝，因素在于和它周圍的外部自然界的不斷地新陳代謝，而且這種新陳代謝一停止，生命就隨之停止，結(jié)果而且這種新陳代謝一停止，生命就隨之停止，結(jié)果便是蛋白質(zhì)的分解。便是蛋白質(zhì)的分解。”v生命是生物體運動的一種方式，它是一種自然現(xiàn)象，生命是生物體運動的一種方式，它是一種自然現(xiàn)象，包括生物體的生長、發(fā)育、遺傳、變異、衰老、死包括生物體的生長、發(fā)育、遺傳、變異、衰老、死亡等。亡等。.生物化學(xué)的含義我們可以歸納為兩條生物化學(xué)的含義我們可以歸納為兩條 1 1 2 2生命的本質(zhì)是化學(xué)反應(yīng)，是更高級的化學(xué)反應(yīng)，生命的本質(zhì)是化學(xué)反應(yīng)，是更高級的化學(xué)

3、反應(yīng)， 要更好地研究生命的本質(zhì)就必須運用化學(xué)的理論、要更好地研究生命的本質(zhì)就必須運用化學(xué)的理論、觀點和方法來研究生命，由此產(chǎn)生了生物化學(xué)。觀點和方法來研究生命，由此產(chǎn)生了生物化學(xué)。 生物化學(xué)的定義生物化學(xué)的定義.1 1構(gòu)成生物體的物質(zhì)基礎(chǔ)構(gòu)成生物體的物質(zhì)基礎(chǔ)( (靜態(tài)生物化學(xué)靜態(tài)生物化學(xué)) ) 生物體是由物質(zhì)組成的，構(gòu)成生物體的主要元素有生物體是由物質(zhì)組成的，構(gòu)成生物體的主要元素有C C、OO、 HH、 NN、 P P、 S S、 ClCl、 MgMg、 KK、 NaNa、 CaCa、 FeFe、 CuCu、 MoMo、 AlAl等。上述化學(xué)元素在體內(nèi)可構(gòu)成兩大類化學(xué)物質(zhì)等。上述化學(xué)元素在體內(nèi)

4、可構(gòu)成兩大類化學(xué)物質(zhì) 第一類第一類 水及無機鹽類水及無機鹽類 第二類第二類 碳?xì)浠衔锾細(xì)浠衔铮ㄉ镉袡C化合物）（生物有機化合物） 生物化學(xué)學(xué)科的主要研究重點是生物化學(xué)學(xué)科的主要研究重點是碳?xì)浠衔锾細(xì)浠衔?。包括：。包括：? 1） 由氨基酸為基本單位的由氨基酸為基本單位的蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)及多肽。及多肽。 （2 2） 由含氮雜環(huán)化合物構(gòu)成的由含氮雜環(huán)化合物構(gòu)成的核苷酸及其核酸大分子核苷酸及其核酸大分子。（3 3） 糖類及其衍生物。糖類及其衍生物。 （4 4） 脂類及其衍生物。脂類及其衍生物。 （5 5） 維生素、激素維生素、激素 及其其他生物有機化合物。及其其他生物有機化合物。 . 新陳代謝是

5、生物體與外界環(huán)境進行物質(zhì)交換與能量交換的過程。新陳代謝是生物體與外界環(huán)境進行物質(zhì)交換與能量交換的過程。分成兩個階段進行研究：分成兩個階段進行研究：同化作用：同化作用：生物機體吸收外物加工轉(zhuǎn)化構(gòu)成自身，是一個合成生物機體吸收外物加工轉(zhuǎn)化構(gòu)成自身，是一個合成 的過程。的過程。異化作用：異化作用：分解排泄的過程，是一個分解的過程。分解排泄的過程，是一個分解的過程。 機體內(nèi)的代謝反應(yīng)相互聯(lián)系、協(xié)同制約組成許多代謝途徑和機體內(nèi)的代謝反應(yīng)相互聯(lián)系、協(xié)同制約組成許多代謝途徑和網(wǎng)絡(luò)，在嚴(yán)密精巧的調(diào)控下，有條不紊地進行。網(wǎng)絡(luò)，在嚴(yán)密精巧的調(diào)控下，有條不紊地進行。代謝調(diào)控代謝調(diào)控是近代是近代生物化學(xué)研究的一個重要

6、方面?；罴?xì)胞內(nèi)的數(shù)萬個反應(yīng)能在同一生物化學(xué)研究的一個重要方面?；罴?xì)胞內(nèi)的數(shù)萬個反應(yīng)能在同一時間互不干擾、互相配合、有條不紊地在各自代謝途徑中進行，時間互不干擾、互相配合、有條不紊地在各自代謝途徑中進行，而且在合成、分解速度和數(shù)量上，都恰到好處地合乎生物體的各而且在合成、分解速度和數(shù)量上，都恰到好處地合乎生物體的各種需要。種需要。 生物體這種高度自動調(diào)控機制對于代謝的正常進生物體這種高度自動調(diào)控機制對于代謝的正常進行十分重要，行十分重要，是近代生物化學(xué)研究的是近代生物化學(xué)研究的重點課題重點課題。. 3 3 生物體的信息代謝生物體的信息代謝 除了物質(zhì)代謝和能量代謝以外，信息代謝也是生物除了物質(zhì)代謝

7、和能量代謝以外，信息代謝也是生物化學(xué)研究的化學(xué)研究的核心內(nèi)容核心內(nèi)容。生命現(xiàn)象得以延續(xù)不斷地進行就。生命現(xiàn)象得以延續(xù)不斷地進行就在于生命體能夠自我復(fù)制。在于生命體能夠自我復(fù)制。 一方面生命體可以進行繁殖以產(chǎn)生相同的后代。另一方面生命體可以進行繁殖以產(chǎn)生相同的后代。另一方面，多細(xì)胞生物在細(xì)胞分裂過程中也維持了相似的一方面，多細(xì)胞生物在細(xì)胞分裂過程中也維持了相似的基本組成。生命體可以在細(xì)胞間和世代間保證準(zhǔn)確的信基本組成。生命體可以在細(xì)胞間和世代間保證準(zhǔn)確的信息復(fù)制和信息傳遞。息復(fù)制和信息傳遞。 核酸是遺傳信息的攜帶者，生物體內(nèi)遺傳信息傳遞核酸是遺傳信息的攜帶者，生物體內(nèi)遺傳信息傳遞的主要通路是由的

8、主要通路是由DNADNA的復(fù)制和的復(fù)制和RNARNA的轉(zhuǎn)錄的轉(zhuǎn)錄以及蛋白質(zhì)的生以及蛋白質(zhì)的生物合成構(gòu)成的。物合成構(gòu)成的。.v 1785 年法國著名化學(xué)家年法國著名化學(xué)家Lavoisier 證明，動物呼吸是體內(nèi)證明，動物呼吸是體內(nèi)緩慢和不發(fā)光的燃燒。在呼吸過程中，吸進的氧氣被消耗，緩慢和不發(fā)光的燃燒。在呼吸過程中，吸進的氧氣被消耗，呼出的是二氧化碳，同時放出熱能，在呼吸過程中有氧化呼出的是二氧化碳，同時放出熱能，在呼吸過程中有氧化作用。這是生物氧化與能量代謝研究的開端。作用。這是生物氧化與能量代謝研究的開端。v 1770-1786年，瑞典人年，瑞典人C.W.Scheele分離了甘油、檸檬酸、分離

9、了甘油、檸檬酸、蘋果酸、乳酸、尿酸等蘋果酸、乳酸、尿酸等v 1779-1796年，荷蘭人年，荷蘭人J.Ingenbousz證明在光照條件下證明在光照條件下綠色植物吸收綠色植物吸收CO2 并放出并放出O2 。.v 1828年，年， Wohler合成了有機物尿素，從而打破了有機物只合成了有機物尿素，從而打破了有機物只能靠生物產(chǎn)生的觀點，給能靠生物產(chǎn)生的觀點，給“生機論生機論”以重大打擊。以重大打擊。v 1877年，年，Hoppe-Seyler首先使用首先使用“Biochemistry”，生物，生物化學(xué)作為一門新興學(xué)科誕生。化學(xué)作為一門新興學(xué)科誕生。v 1897年，年， Buchner證實不含細(xì)胞的

10、酵母提取液也能使糖發(fā)證實不含細(xì)胞的酵母提取液也能使糖發(fā)酵，引進了生物催化劑的概念。酵，引進了生物催化劑的概念。.第三階段第三階段大發(fā)展時期大發(fā)展時期(1950-至今至今)-機能生物化學(xué)階段機能生物化學(xué)階段 科學(xué)家對生物的研究已從整體水平逐步深入到科學(xué)家對生物的研究已從整體水平逐步深入到細(xì)胞、亞細(xì)胞、分子水平。伴隨實驗手段、技術(shù)的細(xì)胞、亞細(xì)胞、分子水平。伴隨實驗手段、技術(shù)的不斷改進，使得對生物大分子結(jié)構(gòu)及功能的研究也不斷改進，使得對生物大分子結(jié)構(gòu)及功能的研究也更加深入。更加深入。v 1950年，年，Pauling提出蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)的提出蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)的a-螺旋螺旋v 1953年，年，Watson

11、 & Crick提出了提出了DNA的雙螺旋模型的雙螺旋模型v 1958年，年，Crick提出提出“中心法則中心法則”v 1953及及1975年，年，Sanger分別研究出蛋白質(zhì)序列和核酸序列分別研究出蛋白質(zhì)序列和核酸序列的測定方法的測定方法v 1961年，年，Jacob & Monod 提出了操縱子學(xué)說提出了操縱子學(xué)說.v 19701970年，年，TeminTemin和和BaltimoreBaltimore幾乎同時發(fā)現(xiàn)逆向轉(zhuǎn)錄酶，幾乎同時發(fā)現(xiàn)逆向轉(zhuǎn)錄酶，證實了證實了Temin 1964Temin 1964年提出的年提出的“前病毒假說前病毒假說”，闡明在勞，闡明在勞氏肉瘤病毒（氏

12、肉瘤病毒（RSVRSV）感染以后，首先產(chǎn)生含）感染以后，首先產(chǎn)生含RNARNA病毒基因病毒基因組全部遺傳信息的組全部遺傳信息的DNADNA前病毒，而子代病毒的前病毒，而子代病毒的RNARNA則是以則是以前病毒的前病毒的DNADNA為模板進行合成。為模板進行合成。 v 19721972年年19731973年，年， BergBerg等成功地進行了等成功地進行了DNADNA體外重組；體外重組； CohenCohen創(chuàng)建了分子克隆技術(shù)，在體外構(gòu)建成具有生物學(xué)創(chuàng)建了分子克隆技術(shù)，在體外構(gòu)建成具有生物學(xué)功能的細(xì)菌質(zhì)粒，開創(chuàng)了基因工程新紀(jì)元。在此同時，功能的細(xì)菌質(zhì)粒，開創(chuàng)了基因工程新紀(jì)元。在此同時，Boye

13、rBoyer等在等在E.coliE.coli中成功表達(dá)了人工合成的生長激素釋中成功表達(dá)了人工合成的生長激素釋放抑制因子基因放抑制因子基因.v 19751975年，年，SouthernSouthern發(fā)明了凝膠電泳分離發(fā)明了凝膠電泳分離DNADNA片段的印跡片段的印跡法；法；v 19791979年，年，SolomonSolomon和和BodmerBodmer最先提出至少最先提出至少200200個限制性片個限制性片段長度多態(tài)性（段長度多態(tài)性（RELPRELP）可作為連接人的整個基因組圖譜）可作為連接人的整個基因組圖譜之基礎(chǔ)之基礎(chǔ); ; v 19851985年，年，SaikiSaiki等發(fā)明了聚合酶

14、鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（等發(fā)明了聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（PCRPCR）；）；SmithSmith等報導(dǎo)了等報導(dǎo)了DNADNA測序中應(yīng)用熒光標(biāo)記取代同位素標(biāo)記測序中應(yīng)用熒光標(biāo)記取代同位素標(biāo)記的方法。的方法。.v 19851985年年5 5月，美國月，美國Santa CruzSanta Cruz加州大學(xué)校長加州大學(xué)校長R. R. SinsheimerSinsheimer提出人類基因組研究計劃，提出人類基因組研究計劃，19861986年年8 8月美國月美國科學(xué)院生命科學(xué)委員會確定由科學(xué)院生命科學(xué)委員會確定由Bruce AlbertsBruce Alberts負(fù)責(zé)的負(fù)責(zé)的1515人小組起草確定這個提議的報告，聯(lián)邦政府人小組

15、起草確定這個提議的報告，聯(lián)邦政府19871987年正式年正式開始起動這一計劃開始起動這一計劃; ;v 19941994年，日本科學(xué)家在年，日本科學(xué)家在Nature GeneticsNature Genetics上發(fā)表了上發(fā)表了水稻基因組遺傳圖，水稻基因組遺傳圖，WilsonWilson等用等用3 3年時間完成了線蟲年時間完成了線蟲（C.elegansC.elegans）3 3號染色體連續(xù)的號染色體連續(xù)的2.2 Mb2.2 Mb的測定，預(yù)示著的測定，預(yù)示著百萬堿基規(guī)模的百萬堿基規(guī)模的DNADNA序列測定時代的到來序列測定時代的到來; ;.v 1998年，年，Renard等用體細(xì)胞操作獲得克隆牛等

16、用體細(xì)胞操作獲得克隆牛Marguerife，再次證明從體細(xì)胞可克隆出遺傳上完全相，再次證明從體細(xì)胞可克隆出遺傳上完全相同的哺乳動物；同的哺乳動物；Gene Bank公布最新人的公布最新人的“基因圖譜基因圖譜98”，代表了，代表了30181條基因定位的信息；條基因定位的信息；Venter對人類對人類基因組計劃提出新的戰(zhàn)略基因組計劃提出新的戰(zhàn)略全基因組隨機測序，毛細(xì)全基因組隨機測序，毛細(xì)血管電泳測序儀啟動血管電泳測序儀啟動; .生物化學(xué)與諾貝爾獎生物化學(xué)與諾貝爾獎1890-1902 Fischer(德)首次證明了蛋白質(zhì)是多肽；發(fā)現(xiàn)酶的專一性，提出并驗證了酶催化作用的“鎖匙”學(xué)說；合成了糖及嘌呤。1902年獲諾貝爾獎。生物化學(xué)的創(chuàng)始人：埃米爾生物化學(xué)的創(chuàng)始人：埃米爾 費舍爾費舍爾.我國生物化學(xué)的開拓者吳憲我國生物化學(xué)的開拓者吳憲吳憲教授吳憲教授. .生物化學(xué)的參考書目生物化學(xué)的參考書目1 1、王鏡巖等主編的、王鏡巖等主編的生物化學(xué)生物化學(xué)