普通生物化學緒論

1、普通生物化學普通生物化學緒 論 主要內容主要內容: :介紹生物化學的概念、研介紹生物化學的概念、研究內容、學科發(fā)展歷史和前景及生物化究內容、學科發(fā)展歷史和前景及生物化學與其它科學的關系。對本課程的內容、學與其它科學的關系。對本課程的內容、進度和要求作具體安排。進度和要求作具體安排。一、什么是生物化學一、什么是生物化學 生物化學是運用化學、物理學和生物學生物化學是運用化學、物理學和生物學的方法和技術，研究生物體的物質組成與生的方法和技術，研究生物體的物質組成與生命活動過程中的化學變化規(guī)律，進而揭示生命活動過程中的化學變化規(guī)律，進而揭示生命現(xiàn)象與本質的一門學科。命現(xiàn)象與本質的一門學科。（一）生化的

2、研究對象（一）生化的研究對象 生物化學的研究對象是生物體生物化學的研究對象是生物體 生物化學根據(jù)其研究的對象不同分為動物生物化學根據(jù)其研究的對象不同分為動物 生化、植物生化、微生物生化、醫(yī)學生化、生化、植物生化、微生物生化、醫(yī)學生化、農業(yè)生化、工業(yè)生化、醫(yī)藥生化等農業(yè)生化、工業(yè)生化、醫(yī)藥生化等. 普通生化討論一般性的生化問題，即共同普通生化討論一般性的生化問題，即共同 的規(guī)律的規(guī)律。 （二）生物化學的研究內容（二）生物化學的研究內容1研究生物體的化學組成、結構、性質和功能。研究生物體的化學組成、結構、性質和功能。 C、H、O、N、P、S K、Ca、Na、Mg、Cl、Fe 其他微量元素。其他微量

3、元素。元素組成：元素組成：基本成分基本成分：（1）構件分子（氨基酸、核苷酸、單糖等）構件分子（氨基酸、核苷酸、單糖等）（2）蛋白質、核酸、多糖、脂類）蛋白質、核酸、多糖、脂類生物大分子生物大分子（3）維生素、激素、有機酸等有機小分子）維生素、激素、有機酸等有機小分子 酶、維生素、激素三者又稱為催化調節(jié)物質酶、維生素、激素三者又稱為催化調節(jié)物質（4）無機鹽和水。）無機鹽和水。 常見無機鹽常見無機鹽K、Na 、Ca、Mg 鹽等。鹽等。2 生命物質在體內的化學變化，以及各種生命物質在體內的化學變化，以及各種生命物質在變化中的相互關系生命物質在變化中的相互關系新陳代謝新陳代謝 物質代謝：物質代謝： 分

4、解、合成、轉化分解、合成、轉化能量代謝：儲存、釋放、轉換能量代謝：儲存、釋放、轉換信息代謝：信息的傳遞與代謝信息代謝：信息的傳遞與代謝 調控調控 3. 生命物質與生命現(xiàn)象的關系（功能或機能生命物質與生命現(xiàn)象的關系（功能或機能生化）生化）生命大分子的結構（狀態(tài)） 、功能與生命現(xiàn)象（ 活動、過程）的關系。二、生物化學的發(fā)展簡史二、生物化學的發(fā)展簡史1、生物化學產(chǎn)生前時期、生物化學產(chǎn)生前時期 最早可追溯到離現(xiàn)在最早可追溯到離現(xiàn)在4000多年前。多年前。 公元前公元前22世紀世紀 夏禹時代夏禹時代 釀酒釀酒 公元前公元前12世紀世紀 商周時代商周時代 制醬、制醋制醬、制醋 公元前公元前6世紀世紀 癭病

5、（地方性甲狀腺腫）癭?。ǖ胤叫约谞钕倌[） 公元四世紀公元四世紀 葛洪葛洪 海藻治療癭病海藻治療癭病 唐代孫思邈唐代孫思邈 米糠熬粥治療腳氣病米糠熬粥治療腳氣病 豬肝治療雀目豬肝治療雀目 明代李時珍明代李時珍 本草綱目本草綱目2.初期階段（初期階段（17701903，靜態(tài)生物化學），靜態(tài)生物化學）大約從十八世紀中葉到二十世紀初大約從十八世紀中葉到二十世紀初主要工作：主要工作：成分分析，研究生命物質組成、結構、理化性質。成分分析，研究生命物質組成、結構、理化性質。 主要成就：主要成就： 1828年年 魏勒在實驗室將氰酸鈉合成為尿素魏勒在實驗室將氰酸鈉合成為尿素 1842年年 李比希首次提出新陳代謝

6、的概念李比希首次提出新陳代謝的概念 1849年年 巴斯德開始發(fā)酵的研究巴斯德開始發(fā)酵的研究 1877年年 霍佩霍佩.賽勒首次提出賽勒首次提出“Biochemie” 1897年年 布克納兄弟布克納兄弟 蔗糖酵母發(fā)酵實驗蔗糖酵母發(fā)酵實驗3. 蓬勃發(fā)展時期（蓬勃發(fā)展時期（19031950，動態(tài)生物化學），動態(tài)生物化學） 二十世紀初到二十世紀五十年代二十世紀初到二十世紀五十年代 主要工作：主要工作：此階段對各種化學物質的代謝途徑有了一定的了解。如此階段對各種化學物質的代謝途徑有了一定的了解。如光合作用、生物氧化、糖的分解和合成代謝、蛋白質合成、核酸的遺光合作用、生物氧化、糖的分解和合成代謝、蛋白質合成

7、、核酸的遺傳功能、酶、維生素、激素、抗生素等的代謝。傳功能、酶、維生素、激素、抗生素等的代謝。 主要成就：主要成就： 1905年年 哈登和楊發(fā)現(xiàn)酶和輔酶；哈登和楊發(fā)現(xiàn)酶和輔酶； 1926年年 sumner首次從刀豆中獲得脲酶結晶；首次從刀豆中獲得脲酶結晶； 1955年年 Sanger完成牛胰島素氨基酸組成分析；完成牛胰島素氨基酸組成分析； 1932年，英國科學家年，英國科學家Krebs 發(fā)現(xiàn)尿素合成的發(fā)現(xiàn)尿素合成的鳥氨酸循環(huán)鳥氨酸循環(huán)； 1937年，年，Krebs提出了各種化學物質的中心環(huán)節(jié)提出了各種化學物質的中心環(huán)節(jié)三三羧酸循環(huán)羧酸循環(huán)的的 基本代謝途徑；基本代謝途徑； 1940年，德國科學

8、家年，德國科學家Embden和和Meyerhof提出了糖酵解提出了糖酵解途徑，等等。途徑，等等。4. 分子的或綜合生物化學發(fā)展時期（分子的或綜合生物化學發(fā)展時期（1950至今，機能生物化學）至今，機能生物化學）主要工作：主要工作：這一階段的主要研究工作就是探討各種生物大分這一階段的主要研究工作就是探討各種生物大分子的結構與其功能之間的關系。如生命的本質和奧秘：運動、子的結構與其功能之間的關系。如生命的本質和奧秘：運動、神經(jīng)、內分泌、生長、發(fā)育、繁殖等的分子機理等。神經(jīng)、內分泌、生長、發(fā)育、繁殖等的分子機理等。主要成就：主要成就： 1950年年 美國美國 Pauling等等 蛋白質的二級結構蛋白

9、質的二級結構-螺旋螺旋 1955年年 英國英國 Sanger 胰島素一級結構的測定胰島素一級結構的測定 1953年年 美國美國 Watson和英國和英國 Crick DNA雙螺旋結構雙螺旋結構 DNA雙螺旋結構的提出使生物化學發(fā)展到一個新的階段雙螺旋結構的提出使生物化學發(fā)展到一個新的階段分分子生物學階段子生物學階段 60年代，年代，1961年法國年法國Jacob和和Monod 操縱子模型操縱子模型 70年代，進入生物工程的研究。年代，進入生物工程的研究。基因工程、蛋白質工程、酶工程、細胞工程、發(fā)酵工程等?；蚬こ?、蛋白質工程、酶工程、細胞工程、發(fā)酵工程等。 第一個基第一個基因工程的產(chǎn)物為因工程

10、的產(chǎn)物為somatostatin（生長激素抑制素）。（生長激素抑制素）。 90年代，年代，1990年啟動了人類基因組計劃。年啟動了人類基因組計劃。 20世紀末和世紀末和21世紀初，隨著人類基因組全序列測定的基本完成，生世紀初，隨著人類基因組全序列測定的基本完成，生命科學進入了后基因組時代，產(chǎn)生了功能基因組學、蛋白質組學、結命科學進入了后基因組時代，產(chǎn)生了功能基因組學、蛋白質組學、結構基因組學等。構基因組學等。 三、三、 我國生物化學概況我國生物化學概況 我國的現(xiàn)代生物化學研究起步較晚我國的現(xiàn)代生物化學研究起步較晚 生物化學家和營養(yǎng)學家吳憲生物化學家和營養(yǎng)學家吳憲 20世紀世紀20年代后期建立了

11、制備血年代后期建立了制備血 濾液的方法以及測定血糖的方法濾液的方法以及測定血糖的方法 （Folin- Wu法）法） 20世紀世紀30年代，年代，1931年蛋白質變年蛋白質變 性理論性理論 1965年，中科院上海生化所在王應睞，鄒承魯?shù)阮I導年，中科院上海生化所在王應睞，鄒承魯?shù)阮I導下于世界上首次人工合成出蛋白質下于世界上首次人工合成出蛋白質-牛結晶胰島素。牛結晶胰島素。 1983年，也是他（她）們同樣首次合成出酵母丙氨酸年，也是他（她）們同樣首次合成出酵母丙氨酸t(yī)RNA。 此外，我國在酶的作用機理、血紅蛋白變異，生物膜結此外，我國在酶的作用機理、血紅蛋白變異，生物膜結構與功能等方面都有具有國際水

12、平的研究成果。構與功能等方面都有具有國際水平的研究成果。 1999年，我國繼美、日、英、法、德后成為又一參加年，我國繼美、日、英、法、德后成為又一參加“人類基因組計劃人類基因組計劃”課題組的國家，并提前完成課題組的國家，并提前完成1%測序任測序任務。目前，仍是此課題組，并承擔了更多的務。目前，仍是此課題組，并承擔了更多的“后基因組計后基因組計劃劃”任務。任務。 19651965年年9 9月月1717日，中國首次人工合成胰日，中國首次人工合成胰島素。這也是世界上第一個蛋白質的全合成。島素。這也是世界上第一個蛋白質的全合成。四、生物化學與其他學科的關系四、生物化學與其他學科的關系 學科之間都不是孤

13、立發(fā)展的，而是相互滲透、相互促學科之間都不是孤立發(fā)展的，而是相互滲透、相互促進的。多學科的互相交叉與滲透、研究技術和實驗手段的進進的。多學科的互相交叉與滲透、研究技術和實驗手段的進步推動和加速了科學進步的步伐。步推動和加速了科學進步的步伐。 其他學科對生化的貢獻其他學科對生化的貢獻 化學、物理學、細胞學、遺傳學、微生物學以及電子顯微鏡、超離心（ultra-centrifugation）、色譜（chromatography）同位素示蹤（isotope tracing）、X-射線衍射（X-ray reflection）、質譜（mass chromatography）以及核磁共振（nuclear m

14、agnetic resonance）等技術都為現(xiàn)代生物化學的發(fā)展作出了重要貢獻。 生物化學對其他學科的影響生物化學對其他學科的影響 醫(yī)學：病理學，疾病診斷，生化指標如血脂心血管疾病，血糖糖尿病，尿蛋白腎病等測定。 生化藥物：治療作用，從動植物分離提取而來如激素，細胞色素C，多肽激素等。 發(fā)酵工業(yè)：新陳代謝，酒精，氨基酸，抗菌素，酶等。 基因工程、蛋白質工程及酶工程：具有治療作用的各種干擾素，重組產(chǎn)品如水蛭素，t-PA, endostatin等。 農業(yè)：產(chǎn)品品質改良，生物農藥，生物肥料，農產(chǎn)品加 工與貯藏，如棉花基因改良，抗旱抗鹽耐堿植物， 植物育苗與脫毒，轉基因食品等。五、如何學習生物化學？五、如何學習生物化學？ 在理解的基礎上掌握生物化學基本原理、重要代謝過程在理解的基礎上掌握生物化學基本原理、重要代謝過程的特點以及重要生物分子的基本分子結構和符號的特點以及重要生物分子的基本分子結構和符號 學習利用生物化學基本原理解釋生命現(xiàn)象及相關問題學習利用生物化學