00 生物化學(xué)導(dǎo)論

1、生命科學(xué)學(xué)院 趙丹丹zhao_dan_dan 農(nóng)學(xué)樓615 周二、五 19:0020:00生 物 化 學(xué) 黑龍江大學(xué) 20092010 學(xué)年第一學(xué)期講師：趙丹丹1生物化學(xué)導(dǎo)論生物化學(xué)導(dǎo)論講師：趙丹丹2生物化學(xué)導(dǎo)論授課教材李盛賢, 劉松梅, 趙丹丹.生物化學(xué). 哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社, 2005/2006講師：趙丹丹3生物化學(xué)導(dǎo)論習(xí)題冊余瓊,李盛賢,趙丹丹.新編生物化學(xué)輔導(dǎo)與習(xí)題精選. 北京:化學(xué)工業(yè)出版社, 2009.講師：趙丹丹4生物化學(xué)導(dǎo)論主要參考書沈同, 王鏡巖. (第2版), 1990; 王鏡巖, 朱圣庚, 徐長法. (第3版) , 2002. 北京:

2、高等教育出版社講師：趙丹丹5生物化學(xué)導(dǎo)論David L. Nelson, Michael M. Cox. Lehninger Principles of Biochemistry, 4th ed. New York: W.H.Freeman & Co., 2004. 主要參考書講師：趙丹丹6生物化學(xué)導(dǎo)論生化圖書國內(nèi)外種類繁多Reginald H. Garrett, Charles M. Grisham. Biochemistry(gravure), 2th ed. Beijing: Higher Education Press, 2002.周海夢等. Lehninger生物化學(xué)原理(第3版)

3、(中文版).高等教育出版社, 2005. 講師：趙丹丹7生物化學(xué)導(dǎo)論主要內(nèi)容一、生物化學(xué)的涵義二、生物化學(xué)的研究內(nèi)容三、生物化學(xué)的分類四、生物化學(xué)的發(fā)展簡史和研究現(xiàn)狀五、學(xué)好生物化學(xué)的重要性講師：趙丹丹8生物化學(xué)導(dǎo)論一、生物化學(xué)的涵義生物化學(xué)生命的化學(xué)，簡稱“生化”。“Biochemistry”“Chemistry of Life”? English name生物化學(xué)與生物學(xué)&化學(xué)的關(guān)系？講師：趙丹丹9生物化學(xué)導(dǎo)論1、生物學(xué)生物學(xué)與生命科學(xué)生物學(xué)是一門重要的自然科學(xué)的基礎(chǔ)學(xué)科，它主要研究生物間內(nèi)在聯(lián)系，研究生命發(fā)生和發(fā)展現(xiàn)律的科學(xué)，研究生物的基本特征。生物的基本特征：結(jié)構(gòu)嚴(yán)整（細(xì)胞是生物體的結(jié)

4、構(gòu)和功能的基本單位）、新陳代謝（新陳代謝是生物體進(jìn)行一切生命活動的基礎(chǔ)）、生長和發(fā)育、繁殖、遺傳和變異、應(yīng)激性、適應(yīng)性講師：趙丹丹10生物化學(xué)導(dǎo)論生命多層次的現(xiàn)象整體（individual）器官（organ）組織（tissue）細(xì)胞（cell）分子（molecule）系統(tǒng)（system）講師：趙丹丹11生物化學(xué)導(dǎo)論真核細(xì)胞的結(jié)構(gòu)講師：趙丹丹12生物化學(xué)導(dǎo)論2、化學(xué)化學(xué)是一門重要的自然科學(xué)的基礎(chǔ)學(xué)科，它主要是在原子和分子的水平上研究物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及化學(xué)變化的規(guī)律。與有機(jī)化學(xué)關(guān)系密切（生物分子，Biomolecule）講師：趙丹丹13生物化學(xué)導(dǎo)論細(xì)胞分子組成的結(jié)構(gòu)層次講師：趙丹丹14生物化

5、學(xué)導(dǎo)論多樣的生物享有共同的化學(xué)特征講師：趙丹丹15生物化學(xué)導(dǎo)論3、生物化學(xué)的定義生物化學(xué)是應(yīng)用物理、化學(xué)、生物學(xué)的理論和方法去研究生物體內(nèi)各種物質(zhì)的化學(xué)本質(zhì)及其化學(xué)變化規(guī)律，通過對這些規(guī)律的了解，以期認(rèn)識和闡明生命現(xiàn)象的本質(zhì)，并將這些知識應(yīng)用于工、農(nóng)、醫(yī)等實(shí)踐領(lǐng)域，為人類的物質(zhì)文明和精神文明建設(shè)服務(wù)。生物化學(xué)是研究生物體的化學(xué)及其化學(xué)變化規(guī)律的科學(xué)，它是生物學(xué)和化學(xué)相互滲透、相互交叉而產(chǎn)生的一門邊緣學(xué)科。講師：趙丹丹16生物化學(xué)導(dǎo)論二、生物化學(xué)的研究內(nèi)容深入了解組成生物體的物質(zhì)以及生物體所產(chǎn)生的物質(zhì)的化學(xué)組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和功能，對這些生物大分子進(jìn)行深入細(xì)微的結(jié)構(gòu)分析。研究這些物質(zhì)在體內(nèi)的化學(xué)變

6、化，即新陳代謝過程。即這些物質(zhì)在酶的催化下合成或分解的過程，即物質(zhì)的運(yùn)轉(zhuǎn)和能量轉(zhuǎn)移過程。在此基礎(chǔ)上闡明各種生命現(xiàn)象如生長、生殖、運(yùn)動、適應(yīng)、遺傳、變異的分子活動規(guī)律，并應(yīng)用這些規(guī)律為工業(yè)，農(nóng)業(yè)和生物學(xué)、醫(yī)學(xué)實(shí)踐服務(wù)。 講師：趙丹丹17生物化學(xué)導(dǎo)論三、生物化學(xué)的分類根據(jù)研究對象的不同： 動物生物化學(xué) 植物生物化學(xué) 普通生物化學(xué) 微生物生物化學(xué)根據(jù)從分子水平深入到生命科學(xué)的不同領(lǐng)域： 免疫生物化學(xué)、進(jìn)化生物化學(xué)等根據(jù)在生產(chǎn)實(shí)踐中的應(yīng)用領(lǐng)域不同： 工業(yè)生化、農(nóng)業(yè)生化、醫(yī)學(xué)生化、食品生化講師：趙丹丹18生物化學(xué)導(dǎo)論靜態(tài)生物化學(xué) 構(gòu)成生物體的物質(zhì)基礎(chǔ)（五種碳?xì)浠衔铮﹦討B(tài)生物化學(xué) 生命物質(zhì)在生物體中的運(yùn)

7、動規(guī)律功能生物化學(xué) 生命物質(zhì)的結(jié)構(gòu)、功能與生命現(xiàn)象的關(guān)系 糖類及其衍生物 脂類及其衍生物 由氨基酸組成的蛋白質(zhì)和多肽 由含氮雜環(huán)化合物構(gòu)成的核苷酸、核酸、血紅素等 維生素、激素和其它有機(jī)小分子根據(jù)研究內(nèi)容的不同：講師：趙丹丹19生物化學(xué)導(dǎo)論課程目錄Chapter 1 CarbohydrateChapter 2 Lipid & BiomembraneChapter 3 Chemistry of ProteinChapter 4 Nucleic AcidChapter 5 EnzymeChapter 6 Vitamin & CoenzymeChapter 7 Biological Oxidatio

8、nChapter 8 Carbohydrate MetabolismChapter 9 Lipid MetabolismChapter 10 Protein MetabolismChapter 11 Nucleic Acid MetabolismChapter 12 Biosynthesis of ProteinChapter 13 Cell Metabolism and Regulation of Gene ExpressionDynamic BiochemistryStatic BiochemistryBiomolecules講師：趙丹丹20生物化學(xué)導(dǎo)論四、生物化學(xué)的發(fā)展簡史和研究現(xiàn)狀生物

9、化學(xué)的發(fā)展大體可分為三個階段：靜態(tài)描述性階段對生物體各組成進(jìn)行分離、純化、結(jié)構(gòu)測定合成及理化性狀的研究。動態(tài)生化階段 研究生物體內(nèi)代謝途徑。機(jī)能生化階段研究生物大分子的結(jié)構(gòu)和功能。講師：趙丹丹21生物化學(xué)導(dǎo)論1、第一階段：從19世紀(jì)末-20世紀(jì)30年代靜態(tài)描述性階段對生物體各組成進(jìn)行分離、純化、結(jié)構(gòu)測定合成及理化性狀的研究。主要成就包括： E.fischer測定很多糖和氨基酸的結(jié)構(gòu)，提出蛋白質(zhì)由肽鍵連接； J.B Sumner于1926年首次從刀豆中分離并制成脲酶結(jié)晶，證明它是蛋白質(zhì)；食物分析和營養(yǎng)研究發(fā)現(xiàn)維生素和激素 講師：趙丹丹22生物化學(xué)導(dǎo)論2、第二階段：1930-1950動態(tài)生化階段研

10、究生物體內(nèi)代謝途徑。 利用離體器官、組織切片、組織勻漿及精制的純酶等方法，進(jìn)一步研究生物體內(nèi)各種組成物質(zhì)的代謝變化，以及生物活性物質(zhì)在代謝變化中的作用。主要成就包括： 糖酵解和三羧酸循環(huán)途徑(EMP-TCA)脂肪酸分解途徑(-氧化)氨基酸、嘌呤、嘧啶及脂肪酸等生物合成途徑等。新技術(shù)的產(chǎn)生：同位素標(biāo)記、電鏡、X衍射、層析、電泳、超離心等講師：趙丹丹23生物化學(xué)導(dǎo)論3、第三階段：第20世紀(jì)50年代初-80年代機(jī)能生化階段研究生物大分子的結(jié)構(gòu)和功能。 主要成就包括：蛋白質(zhì)方面：1953年Sanger首次測定牛胰島素的化學(xué)結(jié)構(gòu)；60年代測定了肌紅蛋白、血紅蛋白的立體結(jié)構(gòu)。核酸方面：1953年Watso

11、n和Crick提出了DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)； 1958年Crick提出了中心法則；1961-1965年，Nirenbery破譯全部遺傳密碼。講師：趙丹丹24生物化學(xué)導(dǎo)論其他方面：1960Jacob提出了操縱子模型等1961年Mitchell創(chuàng)立了化學(xué)滲透學(xué)說1964年Monod提出酶與蛋白質(zhì)的變構(gòu)效應(yīng)1978年F.Sanger提出了末端終止法測定核苷酸順序 1982年T.R.Cech等在四膜蟲中發(fā)現(xiàn)了具有催化活性的RNARibozyme1997年英國I.Wilmut等運(yùn)用羊的體細(xì)胞（乳腺細(xì)胞）克隆出了羊克隆羊多莉。 講師：趙丹丹25生物化學(xué)導(dǎo)論4、生物化學(xué)研究的諾貝爾獎1902 Emil Fisch

12、er (sugar and purine syntheses). 1907 Eduard Buchner (cell-free fermentation). 1910 Albrecht Kossel (cell chemistry made through work on proteins, including the nucleic substances). 1915 Richard Willsttter (plant pigments). 1922 Archibald V. Hill (production of heat in the muscle), Otto Meyerhof (fi

13、xed relationship between the consumption of oxygen and the metabolism of lactic acid in the muscle) 1923 Frederick G. Banting, John Macleod (insulin). 1927 Heinrich Wieland (bile acids). 講師：趙丹丹26生物化學(xué)導(dǎo)論 1929 Arthur Harden, Hans von Euler-Chelpin (fermentation of sugar and fermentative enzymes).1929 C

14、hristiaan Eijkman (antineuritic vitamin ), Sir Frederick Hopkins (growth-stimulating vitamins).1930 Hans Fischer (haemin and chlorophyll).1931 Otto Warburg (nature and mode of action of the respiratory enzyme).1937 Albert Szent-Gyrgyi (biological combustion, vitamin C and the catalysis of fumaric ac

15、id).1937 Norman Haworth (carbohydrates and vitamin C), Paul Karrer (carotenoids, flavins and vitamins A and B2).講師：趙丹丹27生物化學(xué)導(dǎo)論1939 Adolf Butenandt (sex hormones), Leopold Ruzicka (terpenes).1943 Henrik Dam, Edward A. Doisy(vitamin K).1945 Sir Alexander Fleming, Ernst B. Chain, Sir Howard Florey (pen

16、icillin).1946 James B. Sumner, John H. Northrop, Wendell M. Stanley (enzyme and protein cystallization).1947 Carl Cori, Gerty Cori (catalytic conversion of glycogen), Bernardo Houssay (hormone of the anterior pituitary lobe in the metabolism of sugar).1947 Sir Robert Robinson (alkaloids).1948 Arne T

17、iselius (electrophoresis, serum proteins).講師：趙丹丹28生物化學(xué)導(dǎo)論1950 Edward C. Kendall, Tadeus Reichstein, Philip S. Hench (hormones of the adrenal cortex).1952 Selman A. Waksman (streptomycin).1952 Archer J.P. Martin, Richard L.M. Synge (partition chromatography).1953 Hans Krebs (citric acid cycle) , Fritz

18、 Lipmann (co-enzyme A).1953 Hermann Staudinger (macromolecular chemistry).1954 Linus Pauling (structure of complex substances).1955 Hugo Theorell (nature and mode of action of oxidation enzymes).1955 Vincent du Vigneaud (biochemically important sulphur compounds).講師：趙丹丹29生物化學(xué)導(dǎo)論 1957 Lord Todd (nucle

19、otides and nucleotide co-enzymes).1958 George Beadle, Edward Tatum (genes act by regulating definite chemical events), Joshua Lederberg (genetic recombination and the organization of the genetic material of bacteria).1958 Frederick Sanger (structure of proteins).1959 Severo Ochoa, Arthur Kornberg (b

20、iological syn- thesis of ribonucleic acid and deoxyribonucleic acid).1961 Melvin Calvin (carbon dioxide assimilation in plants). 1962 Francis Crick, James Watson, Maurice Wilkins (molecular structure of nucleic acids).1962 Max F. Perutz, John C. Kendrew (structures of globular proteins).講師：趙丹丹30生物化學(xué)

21、導(dǎo)論1964 Konrad Bloch, Feodor Lynen (cholesterol and fatty acid metabolism).1964 Dorothy Crowfoot Hodgkin (structures of important biochemical substances).1965 Franois Jacob, Andr Lwoff, Jacques Monod (genetic control of enzyme and virus synthesis).1968 Robert W. Holley, H. Gobind Khorana, Marshall W.

22、 Nirenberg (interpretation of the genetic code and its function in protein synthesis).1969 Max Delbrck, Alfred D. Hershey, Salvador E. Luria (replication mechanism and the genetic structure of viruses).1970 Luis Leloir (sugar nucleotides).講師：趙丹丹31生物化學(xué)導(dǎo)論1971 Earl W. Sutherland, Jr (mechanisms of the

23、action of hormones).1972 Gerald M. Edelman, Rodney R. Porter (chemical structure of antibodies).1972 Christian Anfinsen (amino acid sequence and the biologically active conformation), Stanford Moore, William H. Stein (catalytic activity of the active centre of the ribonuclease). 1975 David Baltimore

24、, Renato Dulbecco, Howard M. Temin (interaction between tumour viruses and the genetic material of the cell).1975 John Cornforth (stereochemistry of enzyme-catalyzed reactions).講師：趙丹丹32生物化學(xué)導(dǎo)論1977 Roger Guillemin, Andrew V. Schally, Rosalyn Yalow (peptide hormones)1978 Werner Arber, Daniel Nathans, H

25、amilton O. Smith (restriction enzymes). 1978 Peter Mitchell (chemiosmotic theory of biological energy transfer).1980 Paul Berg (recombinant-DNA), Walter Gilbert, Frederick Sanger (nucleic acid sequencing).1982 Sune K. Bergstrm, Bengt I. Samuelsson, John R. Vane (prostaglandins).1982 Aaron Klug (stru

26、ctural elucidation of biologically important nucleic acid-protein complexes).講師：趙丹丹33生物化學(xué)導(dǎo)論1983 Barbara McClintock (mobile genetic elements).1984 Bruce Merrifield (chemical synthesis of polypeptides and polynucleotides). 1985 Michael S. Brown, Joseph L. Goldstein (regulation of cholesterol metabolis

27、m).1986 Stanley Cohen, Rita Levi-Montalcini (growth factors).1987 Susumu Tonegawa (generation of antibody diversity)1988 Sir James W. Black, Gertrude B. Elion, George H. Hitchings (principles for drug treatment).1988 Johann Deisenhofer, Robert Huber, Hartmut Michel (photosynthetic reaction centre).1

28、989 J. Michael Bishop, Harold E. Varmus (oncogenes).講師：趙丹丹34生物化學(xué)導(dǎo)論1989 Sidney Altman, Thomas R. Cech (catalytic properties of RNA).1991 Erwin Neher, Bert Sakmann (single ion channels).1992 Edmond H. Fischer, Edwin G. Krebs (reversible protein phosphorylation).1993 Richard J. Roberts, Phillip A. Shar

29、p (split genes).1993 Kary B. Mullis (polymerase chain reaction), Michael Smith (site-directed mutagenesis).1994 Alfred G. Gilman, Martin Rodbell (G-proteins). 1995 Edward B. Lewis, Christiane Nsslein-Volhard, Eric F. Wieschaus (genetic control of early embryonic development).1997 Stanley B. Prusiner

30、 (Prions).講師：趙丹丹35生物化學(xué)導(dǎo)論1997 Paul D. Boyer (synthesis of ATP), John E. Walker, Jens C. Skou (ion-transporting enzyme).1998 Robert F. Furchgott, Louis J. Ignarro, Ferid Murad (nitric oxide).1999 Gnter Blobel (protein localization). 2000 Arvid Carlsson, Paul Greengard, Eric R. Kandel (signal transduct

31、ion in the nervous system).2001 Leland H. Hartwell, Tim Hunt, Sir Paul Nurse (regulators of the cell cycle).2002 Sydney Brenner, H. Robert Horvitz, John E. Sulston (regulation of organ development and programmed cell death).講師：趙丹丹36生物化學(xué)導(dǎo)論2003 Peter Agre, Roderick MacKinnon (channels in cell membrane

32、s).2002 John B. Fenn, Koichi Tanaka, Kurt Wthrich (structure analyses of biological macromolecules).2004 Richard Axel, Linda B. Buck (odorant receptors).2004 Aaron Ciechanover, Avram Hershko, Irwin Rose (ubiquitin-mediated protein degradation).2005 Yves Chauvin, Robert H. Grubbs (for the development

33、 of the metathesis method in organic synthesis).2005 Barry J. MarshallJ, Robin Warren (for their discovery of the bacterium Helicobacter pylori and its role in gastritis and peptic ulcer disease ).講師：趙丹丹37生物化學(xué)導(dǎo)論2006講師：趙丹丹38生物化學(xué)導(dǎo)論2007講師：趙丹丹39生物化學(xué)導(dǎo)論2008 http:/講師：趙丹丹40生物化學(xué)導(dǎo)論5、我國生物化學(xué)的主要成就吳憲教授的工作：現(xiàn)代臨床血液化

34、學(xué)分析（福林吳方法 ）20世紀(jì)30年代，1931年蛋白質(zhì)變性理論 氣體與電解質(zhì)的平衡 早在20世紀(jì)30年代就提出了蛋白質(zhì)變性理論 確定了抗體和抗原結(jié)合的定量關(guān)系 中國現(xiàn)代最早的營養(yǎng)學(xué)專著營養(yǎng)概論1965年上海生化所、上海有機(jī)所、北大聯(lián)合首次分成了具有生物活性結(jié)晶牛胰島素。1972年用X衍射研究了豬胰島素的三維結(jié)構(gòu)。80年代后的生物工程快速發(fā)展：克隆牛/豬。 目前已能用基因工程的方法生產(chǎn)許多產(chǎn)品如乙型肝炎疫苗、SOD、人生長激素、各種干擾素、各種白細(xì)胞介素等等。講師：趙丹丹41生物化學(xué)導(dǎo)論五、學(xué)好生物化學(xué)的重要性你的專業(yè)你的現(xiàn)在你的未來講師：趙丹丹42生物化學(xué)導(dǎo)論1、生物化學(xué)與其他學(xué)科的關(guān)系Organic chemistry, which describes the properties of biomolecules. Biophysics, which applies the techniques of physics to study the structures of biomolecules. Medical research, which increasingly seeks to understand disease states in molecular terms. Nutrition, which has illuminated metabolis