生物化學緒論藥學方向

1、會計學1生物化學緒論藥學方向生物化學緒論藥學方向內容提綱內容提綱一.一. 什么是生物化學？什么是生物化學？ 簡單說，簡單說，生物化學是生命的化學生物化學是生命的化學。 生物化學生物化學是用化學的理論和方法作為是用化學的理論和方法作為主要手段，研究生物體的化學組成（如主要手段，研究生物體的化學組成（如糖、脂類、蛋白質和核酸糖、脂類、蛋白質和核酸)、性質及其、性質及其生命活動的變化規(guī)律（生命活動如：生生命活動的變化規(guī)律（生命活動如：生長、生殖、代謝、運動等）長、生殖、代謝、運動等）的一門科學的一門科學。即即 運用化學的原理和方法，來探究生命現(xiàn)象的本質運用化學的原理和方法，來探究生命現(xiàn)象的本質 我們

2、所處在的地球我們所處在的地球充滿著無數(shù)的生物充滿著無數(shù)的生物，從最簡單的病毒，從最簡單的病毒到菌藻樹草，從魚到菌藻樹草，從魚蟲鳥獸到最復雜的蟲鳥獸到最復雜的人類，處處都可以人類，處處都可以覺察到生命的活動覺察到生命的活動。人類人類返回4.生物體的化學變化n轉錄轉錄n翻譯翻譯神經(jīng)傳導神經(jīng)傳導肌肉收縮肌肉收縮功能生物化學功能生物化學動態(tài)生物化學動態(tài)生物化學靜態(tài)生物化學靜態(tài)生物化學分子生物學分子生物學2 2、生物化學發(fā)展簡史、生物化學發(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，

3、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，分子生物學蓬勃發(fā)展年代以來，分子生物學蓬勃發(fā)展 靜態(tài)生物化學靜態(tài)生物化學動態(tài)生物化學動態(tài)生物化學功能生物化學功能生物化學 1897年發(fā)現(xiàn)引起發(fā)酵的物質是年發(fā)現(xiàn)引起發(fā)酵的物質是酶，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作用聯(lián)系起來，建立與酶的化學作用聯(lián)系起來，建立了了酶化學酶化學。靜態(tài)生物化學靜態(tài)生物化學（20世紀之前）世紀之前）Eduard Buchner(畢希納畢希納)德國生物化學家德國生物化學家(1860-1917)The Nobel Prize in Chemistry

4、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)生物化學動態(tài)生物化學(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)生物化學動態(tài)生物化學(20世紀初世紀初中葉中葉)The Nobel Prize in Chemistry 1946

5、 J B Sumner (薩姆納薩姆納) (18871955)美國生物化學家美國生物化學家 1926年首次得年首次得到到脲酶結晶脲酶結晶顯微鏡下的胰蛋白酶動態(tài)生物化學動態(tài)生物化學(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)美國生物化學家美國生物化學家 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、胰凝乳蛋白酶、胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶等，和薩姆納證明了白酶等，和薩姆納證明了酶酶是一種具有催化作用的蛋白是一種具有催化作用的蛋白質質。動態(tài)生物化學動態(tài)生物化學(20世紀初世紀初

6、中葉中葉) 1930年發(fā)現(xiàn)了哺乳動物體內年發(fā)現(xiàn)了哺乳動物體內尿素合成的途徑尿素合成的途徑. 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.并解釋了機體內所需能量的并解釋了機體內所需能量的產生過程和糖、脂肪、產生過程和糖、脂肪、 蛋白質的蛋白質的相互聯(lián)系及相互轉變機理。相互聯(lián)系及相互轉變機理。Hans Krebs （19001981）德裔英國生物化學家德裔英國生物化學家The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1953動態(tài)生物化學動態(tài)生物化學(20世紀初世紀初中葉中葉)The Nobel Prize in Physiology or Medi

7、cine 1953Fritz Lipmann(18991986) 德裔美國生物化學家德裔美國生物化學家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年代年代測定出牛測定出牛胰島素分子中全部氨基胰島素分子中全部氨基酸的排列順序酸的排列順序，并證明，并證明了其內部氨基酸的結合了其內部氨基酸

8、的結合方式方式 設計出一種設計出一種測定脫氧核糖核測定脫氧核糖核酸酸(DNA)內核苷內核苷酸排列順序的方酸排列順序的方法法動態(tài)生物化學動態(tài)生物化學(20世紀初世紀初中葉中葉)Linus Pauling量子化學家 （1901-1994）動態(tài)生物化學動態(tài)生物化學(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的螺旋結構狀蛋白質的螺旋結構，及蛋，及蛋白質是具有多肽鏈結構的物白質是具有多肽鏈結構的物質，打開了通往蛋白質與質，打開了通往蛋白質與DNA分子奧秘的大門。分子奧秘的大門。兩次榮獲諾貝爾獎金（兩次榮獲諾貝爾獎金（1954年化學獎，年化學獎， 1962年和平獎）年

9、和平獎） 功能生物化學（功能生物化學（20世紀中葉以后）世紀中葉以后）F H C 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，為分子生物學奠定分子生物學奠定了基礎。了基礎。1953年提出年提出DNA雙雙螺旋螺旋結構結構，標志著遺，標志著遺傳學完成了由傳學完成了由“經(jīng)典經(jīng)典”向向“分子分子”時代的時代的過渡。過渡。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

10、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。這也是世界上第一個蛋白質的全合成。蛋白質的全合成。功能生物化學（功能生物化學（20世紀中葉以后）世紀中葉以后）Thomas R. Cech(1947-)功能生物化學（功能生物化學（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的復制能力提供了

11、線索，的復制能力提供了線索，而且說明了最早的生命物質是同時具有生物催而且說明了最早的生命物質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，打破了蛋白質是生，打破了蛋白質是生物起源的定論。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美國生物化學家美國生物化學家 科學家已經(jīng)成功地用科學家已經(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進行了擴增中的昆蟲的遺傳物質進行了擴增。功能生物化學（功能

12、生物化學（20世紀中葉以后）世紀中葉以后）建立了建立了“聚合酶鏈反應聚合酶鏈反應”(PCR)方法，是分子生物學方法，是分子生物學里程碑式的發(fā)明，由此獲得里程碑式的發(fā)明，由此獲得1993年諾貝爾化學獎。年諾貝爾化學獎。功能生物化學（功能生物化學（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)育生物學研究開為發(fā)育生物學研究開拓了更廣闊的空間拓了更廣闊的空間功能生物化學（功能生物化學（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

13、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

14、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緒緒 論論 從以上所述的生物化學的發(fā)展中，可以看出從以上所述的生物化學的發(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，帶動著分子生物學向縱深發(fā)展，如展，如5050年代的雙螺旋結構，年代的雙螺旋結構，6060年代的操縱子學說，年代的操縱子學說，7070年代年代的的DNADNA重組，重組，8080年代的年代的PCRPCR技術，技術，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，將生命科學帶向一個由宏觀到微觀再到宏觀，程碑的意

15、義，將生命科學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各個領域，無論在哪個方本理論和實驗方法均已滲透到科學各個領域，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. . 生理學有機化學生物化學分子生物學醫(yī)學學科藥學學科新藥研究開發(fā)生物制藥化學制藥基因工程、酶工程、細胞工程、發(fā)酵工程藥理學藥物化學生物藥劑學中藥學診斷醫(yī)學預防醫(yī)學.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)學方面講，人或動物

16、的病理狀態(tài)常常是由于細胞中化學成份的變化，從而引起功能的紊亂。血液中脂類物質含化學成份的變化，從而引起功能的紊亂。血液中脂類物質含量增高是心血管疾病的特征之一（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）；血紅蛋白一級結構的改變可以溶腦溢血、腦血栓等癥狀）；血紅蛋白一級結構的改變可以溶血，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

17、。 緒緒 論論2. 生物化學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合成從生物體分離、純化所得并用于預防、治療和診斷疾病的生化基本物質。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、酶與輔酶、多糖（粘多糖類）脂質、核酸及其降解產物。這些物質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（所謂基因營養(yǎng)物）、生化藥物是一類采用生化方法化學合成從生物體分離、純化所得并用于預防、治療和診斷疾病的生化基本物質。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、酶與輔酶、多糖（粘

18、多糖類）脂質、核酸及其降解產物。這些物質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（所謂基因營養(yǎng)物）、SODSOD、 紫杉醇等已經(jīng)應用于臨床治療。紫杉醇等已經(jīng)應用于臨床治療。 緒緒 論論3.研究新陳代謝規(guī)律及其調控是開發(fā)微生物發(fā)酵工業(yè)的基礎 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。發(fā)酵產物的提等也可通過微生物發(fā)酵手段進行生產。發(fā)酵產物的提煉和分離及下游加工技術也必須依賴于生物化學理論和技術。煉和分離及下游

19、加工技術也必須依賴于生物化學理論和技術。此外，研究微生物新陳代謝過程及其調節(jié)控制對于選育高產優(yōu)此外，研究微生物新陳代謝過程及其調節(jié)控制對于選育高產優(yōu)質的菌株質的菌株篩選最佳發(fā)酵理化因子及提高發(fā)酵效率具有指導意篩選最佳發(fā)酵理化因子及提高發(fā)酵效率具有指導意義。義。 轉人生長素基因的小鼠（右）轉人生長素基因的小鼠（右）4.分子生物學與生物技術的迅速發(fā)展為重組生物藥物發(fā)展奠定基礎現(xiàn)代生物化學研究的熱點問題現(xiàn)代生物化學研究的熱點問題學科交叉、融合；理論與實踐相結合；全方位、立體、綜合性研究學科交叉、融合；理論與實踐相結合；全方位、立體、綜合性研究抓住特點、記住要點抓住特點、記住要點綱目清楚、多而不亂綱目清楚、多而不亂循序漸進、前后聯(lián)系循序漸進、前后聯(lián)系適當歸納對比適當歸納對比h