01.生物化學(xué)視頻陜西師范課件0緒論

1、生物化學(xué)與分子生物學(xué)楊建雄陜西師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院緒論 一.生物化學(xué)與分子生物學(xué)的定義二.生物化學(xué)與分子生物學(xué)的研究范疇三.生物化學(xué)與分子生物學(xué)同生產(chǎn)實踐的關(guān)系四.生物化學(xué)與分子生物學(xué)的發(fā)展史五.生物化學(xué)與分子生物學(xué)同有關(guān)學(xué)科的關(guān)系六.學(xué)習(xí)方法附：教科書和參考書一生物化學(xué)與分子生物學(xué)的定義 生物化學(xué)(1877年詞匯出現(xiàn)，上世紀(jì)初形成學(xué)科）是用化學(xué)的理論和方法研究生命現(xiàn)象的科學(xué)。 分子生物學(xué)（上世紀(jì)70年代形成較完整的學(xué)科，出現(xiàn)教科書）是研究生物大分子結(jié)構(gòu)和功能的學(xué)科，狹義的分子生物學(xué)只研究基因表達(dá)的調(diào)控。 生物化學(xué)與分子生物學(xué)是同一個二級學(xué)科，在大學(xué)本科階段可以作為兩門課開設(shè)， 也可以作為一門

2、課開設(shè)。二生物化學(xué)與分子生物學(xué)的研究范疇（一）生物體的組成物質(zhì)： 即靜態(tài)生物化學(xué)，上冊共18章，重點是糖類（1章）、脂類（1章） 、蛋白質(zhì)（5章） 、酶（4章） 、核酸（4章）的結(jié)構(gòu)和功能，其中第16章抗生素、第17章激素和第18章生物膜只作一般性介紹。復(fù)雜性 組成物質(zhì)多；分子大；空間結(jié)構(gòu)復(fù)雜。規(guī)律性 元素構(gòu)件小分子聚合物（生物大分子）； 結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)。免疫球蛋白部分分子的空間結(jié)構(gòu)噬菌體動物病毒植物病毒（二）物質(zhì)和能量代謝（動態(tài)生物化學(xué)）： 包括下冊的19-33章，重點是糖類和氨基酸的分解代謝、脂類和核苷酸的分解和合成代謝，及物質(zhì)代謝和能量代謝的關(guān)系，第31章氨基酸生物合成和第32章生物固

3、氮只作概要介紹，第27章光合作用只作簡短概述，由同學(xué)自己閱讀，植物生理學(xué)詳細(xì)講述。復(fù)雜性 1.多步化學(xué)反應(yīng)構(gòu)成代謝途徑； 2.多條代謝途徑相互交織成網(wǎng)； 3.物質(zhì)代謝和能量代謝相互交織； 4.調(diào)節(jié)控制有條不紊。規(guī)律性 1.反應(yīng)類型不多； 2.反應(yīng)機(jī)理符合有機(jī)化學(xué)理論； 3.調(diào)節(jié)控制與生物學(xué)功能相適應(yīng)。1點1線或1點2線:410個1點3線:71個1點4線:20個1點5線:11個1點6線或6線以上:8個1點1線在1個途徑的末端;1點2線在1個途徑的中間;1點3線參與2個途徑;其余類推.代謝途徑的類型：（a）多種游離酶構(gòu)成的代謝途徑；（b）多酶復(fù)合體構(gòu)成的代謝途徑；（c）膜結(jié)合酶構(gòu)成的代謝途徑。（三

4、）信息分子的生物合成（機(jī)能生物化學(xué)）：下冊34-40章，講述狹義分子生物學(xué)的基本內(nèi)容，為現(xiàn)代生命科學(xué)最活躍的領(lǐng)域，是下冊的重點。復(fù)雜性 1.合成過程復(fù)雜； 2.調(diào)節(jié)控制復(fù)雜； 3.與生命現(xiàn)象的關(guān)系復(fù)雜。規(guī)律性 1.遺傳密碼已經(jīng)破譯；基因表達(dá)的基本過程已經(jīng)清楚； 2.生物大分子結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系逐漸明晰； 3.研究方法日新月異。三.生物化學(xué)與分子生物學(xué)同生產(chǎn)實踐的關(guān)系 啟蒙階段食品選擇和加工；醫(yī)療。發(fā)展階段維生素、抗生素醫(yī)療；代謝食品、醫(yī)療；分子生物學(xué) 基因工程、蛋白質(zhì)工程。發(fā)展前景生物制品；轉(zhuǎn)基因動植物；基因芯片；基因診斷；基因治療。四.生物化學(xué)的發(fā)展史1.煉金術(shù)階段: 現(xiàn)代化學(xué)起源于煉金術(shù)(a

5、lchemy)。換言之，煉金活動是化學(xué)的前史?！?chemistry” 一詞也來自alchemy, 而alchemy = al (the) + chem, 其中的chem來自中國的“ 金” 的古漢語發(fā)音。煉金術(shù)在各個古代文明中都占重要位置, 并不是中國特有, 一般而言都是如何將銅, 鉛, 錫變成金、銀這樣的貴金屬的實用學(xué)問。在西方, 煉金術(shù)從公元前幾百年開始到17世紀(jì)為止, 延續(xù)了2000年；在中國也生存了差不多同樣長的時間。 中國的煉金術(shù)除了得到貴金屬以外，還致力于研制長生不老之藥“ 金丹”。因此, 中國的煉金術(shù)的化學(xué)成份比其他古代文明要濃。 中國的煉金術(shù)隨絲綢之路傳到了阿拉伯文化圈,所以有

6、了alchemy這個行業(yè)。 希臘文明在歐州歷史上曾一度失傳, 幸好阿拉伯人繼承了其精華(7-14世紀(jì)),11-13世紀(jì)十字軍的侵略將散落在阿拉伯文化中的希臘文化又帶回了歐洲, 也順便將中國的煉金術(shù)帶進(jìn)入了西方文明。此后，西方的煉金術(shù)活動朝著獨自的方向發(fā)展，特別是對酸、堿、鹽等物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)有了相當(dāng)?shù)闹R積累。2.從煉金術(shù)到化學(xué): 17世紀(jì)興起的文藝復(fù)興活動使alchemy真正向現(xiàn)代的chemistry過渡。 當(dāng)時的化學(xué)家, 要么是貴族, 要么是業(yè)余愛好。在與英國的Newton同時期的貴族Robert Boyle (1627-1691) 對氣體和真空進(jìn)行了研究, 寫了“ The Sceptica

7、l Chymist (1661)” 一書, 主張決別帶有神秘色彩的煉金術(shù), 而以理性思考的態(tài)度來研究化學(xué)。他發(fā)現(xiàn)了波以爾法則 PV=Const, 實際上就是現(xiàn)代物理化學(xué)的起點。1662英國設(shè)立了 Royal Society, 1666年 Paris Academia 分別設(shè)立, 為科學(xué)研究和交流提供了基地。這是化學(xué)與煉金術(shù)決別的標(biāo)志。 隨后,空氣中含有不同成分1764年CO2 (Black), 1766年H2 (Canvendish), 1772年O2 (Sheele), 1772年N2 (Ratherford) , 1774年Cl2 (Sheele), 相繼被發(fā)現(xiàn)。1774年Lavoisie

8、r確立了物質(zhì)不滅定理, 1777年確立了燃燒理論。此后的化學(xué)反應(yīng)的定比例法則 (Joseph Louis Proust,1799) 及化學(xué)元素分析方法的發(fā)展, 為有機(jī)化學(xué)的出現(xiàn)奠定了基礎(chǔ)。3.有機(jī)化學(xué)的發(fā)展 簡單的說, 有機(jī)化學(xué)就是H, C, N, O的化學(xué)。 其發(fā)展是必然的, 因為人對生命物質(zhì)的興趣要比對非生命物質(zhì)更濃?；瘜W(xué)分析的手段發(fā)展后, 勢必要用來研究有機(jī)的物質(zhì)。通過有機(jī)化學(xué)研究知道的物質(zhì)結(jié)構(gòu), 成為生物化學(xué)研究的起點。 有機(jī)化學(xué)的發(fā)展, 是從尿素的合成開始的。 1828年 Wohler (德) 從無機(jī)鹽合成了尿素 1831年 Liebig (德) 有機(jī)物元素分析定量法的發(fā)明 1840

9、年 有機(jī)基團(tuán) (group) 的概念的形成 1848年 Pasteur (法) 酒石酸的光學(xué)異構(gòu)體的發(fā)現(xiàn) 1858年 Kekule (德) C原子的四價理論 1865年 Kekule (德) Benzen環(huán)結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn) 1869年 元素周期表的確立 1874年 vant Hoff (荷) C4的正四面體結(jié)構(gòu) 1884年 Fischer (德) 糖的化學(xué)結(jié)構(gòu)研究的開始4.生物化學(xué)重大發(fā)展年代表1897年 Buchner 發(fā)現(xiàn)酵母細(xì)胞裂解液能使糖發(fā)酵1902年 Fischer 肽鍵理論1926年 Sumner結(jié)晶得到了脲酶,證明酶就是蛋白質(zhì)1935年 Schneider將同位素應(yīng)用于代謝的研究 19

10、44年 Avery等人證明遺傳信息是核酸 1953年 Sanger胰島素氨基酸的序列測定 Waston-Crick提出DNA雙螺旋模型 1958年 Perutz等解明肌紅蛋白的立體結(jié)構(gòu) 1970年 發(fā)現(xiàn)了DNA限制性內(nèi)切酶 1972年 DNA重組技術(shù)的建立 1978年 DNA雙脫氧測序法的建立 1990年 人類基因組計劃的實施,2003年完成,進(jìn)入 后基因組時代生物化學(xué)中的關(guān)鍵技術(shù)電泳（1923）: 生物大分子的分離、分析;超離心（1925）:蛋白質(zhì)、細(xì)胞亞器官的分離、相對分子質(zhì)量的確定；同位素標(biāo)記（1934）：物質(zhì)代謝途徑、生物大分子結(jié)構(gòu)測定；層析（1944 ）： 生物大分子的分離純化；X-

11、衍射、NMR：生物大分子結(jié)構(gòu)測定。五生物化學(xué)與分子生物學(xué) 同有關(guān)學(xué)科的關(guān)系 1.生物化學(xué)與分子生物學(xué)是生物學(xué)深層次問題的研究和探索，已深入到生命科學(xué)的各個分支學(xué)科。 2.生物化學(xué)與分子生物學(xué)是對化學(xué)領(lǐng)域最復(fù)雜研究對象的研究和探索，引起化學(xué)工作者廣泛的關(guān)注。 3.生物化學(xué)與分子生物學(xué)為農(nóng)學(xué)、醫(yī)學(xué)和食品科學(xué)提供理論依據(jù)和研究手段，推動了這些學(xué)科的長足發(fā)展。 4.物理學(xué)、信息科學(xué)和數(shù)學(xué)為生物化學(xué)與分子生物學(xué)提供研究手段，是生命科學(xué)的重要基礎(chǔ)。同時，生物化學(xué)與分子生物學(xué)可以促進(jìn)這些學(xué)科的理論和技術(shù)進(jìn)步。六學(xué)習(xí)方法 1.要有良好的精神狀態(tài)。生物化學(xué)與分子生物學(xué)內(nèi)容復(fù)雜而且抽象，學(xué)生學(xué)習(xí)時容易產(chǎn)生畏難情緒

12、，積極培養(yǎng)學(xué)習(xí)的興趣，以良好的精神狀態(tài)進(jìn)行學(xué)習(xí)，才能有好的學(xué)習(xí)效果。 2.要注意記憶與理解的相互促進(jìn)。生物化學(xué)與分子生物學(xué)內(nèi)容十分豐富，有不少知識點需要記憶，豐富的記憶材料是良好理解能力的基礎(chǔ)，對問題的理解又可以促進(jìn)記憶，學(xué)生在學(xué)習(xí)中應(yīng)注意鍛煉記憶與理解的相互促進(jìn)的學(xué)習(xí)方法。 3.要注重閱讀和練習(xí)。生物化學(xué)與分子生物學(xué)的有些內(nèi)容特別復(fù)雜，學(xué)生讀一本書或聽一次課有時對問題的理解不深，如果能讀多本書，不同的書敘述問題的角度不同，有助于學(xué)生加強(qiáng)對問題的理解。這門課有不少內(nèi)容需要用化學(xué)的理論進(jìn)行一定的計算，還有一些內(nèi)容需要用實驗現(xiàn)象來分析一定的問題，這就需要學(xué)生通過作業(yè)來練習(xí)。因此，加強(qiáng)閱讀和練習(xí)至關(guān)

13、重要。 4.注重學(xué)習(xí)科學(xué)思維的方法和實驗技能。生物化學(xué)與分子生物學(xué)是一門實驗學(xué)科，絕大部分知識和理論都是通過實驗發(fā)現(xiàn)的，了解重要科學(xué)發(fā)現(xiàn)的思路和主要途徑，對于培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維的能力和創(chuàng)新能力十分重要。本課程的教學(xué)過程中將會介紹一些相關(guān)的內(nèi)容，希望引起同學(xué)的足夠重視。實驗技能對于獲取新知識十分重要，一定要給與足夠的關(guān)注，閱讀相關(guān)的書籍，進(jìn)行必要的實驗技能訓(xùn)練。 5.注重與數(shù)理化特別是化學(xué)知識的聯(lián)系。生物化學(xué)與分子生物學(xué)是以數(shù)理化特別是化學(xué)為基礎(chǔ)的。用化學(xué)理論來探索生物體的物質(zhì)組成、有關(guān)物質(zhì)的性質(zhì)和代謝、與此相關(guān)的研究方法，構(gòu)成了生物化學(xué)與分子生物學(xué)的基本內(nèi)容，因此，學(xué)習(xí)生物化學(xué)與分子生物學(xué)一定要

14、有很好的化學(xué)基礎(chǔ)。數(shù)學(xué)、物理學(xué)和信息科學(xué)為生物化學(xué)與分子生物學(xué)提供研究思路和手段，生物化學(xué)與分子生物學(xué)的許多重大突破是由化學(xué)家和物理學(xué)家完成的，從一個側(cè)面說明了數(shù)理化對于生物化學(xué)與分子生物學(xué)十分重要。 6.注重與生物學(xué)功能的聯(lián)系。生物化學(xué)與分子生物學(xué)是以生物體為研究對象的，對生物學(xué)的基本知識了解越多，學(xué)習(xí)生物化學(xué)與分子生物學(xué)就越容易，生物體內(nèi)的物質(zhì)組成、組成物質(zhì)的性質(zhì)、代謝和調(diào)控都是與其生物學(xué)功能相適應(yīng)的。因此，從生物學(xué)功能的角度理解問題，可以顯著的提高學(xué)習(xí)的效率。課外閱讀書籍1.王鏡巖等,生物化學(xué)，高等教育出版社，2002,第3版；2.周海夢等，Lehninger生物化學(xué)原理 (第3版中譯本),2005,高等教育出版社；3.鄭集等,普通生物化學(xué)，高等教育出版社，1998年第3版；4.Garrett,and Grisham,Biochemistry(影印版), 2002,高等教育出版社；5.羅紀(jì)盛等,生物化學(xué)簡明教程，高等教育出版社，1999,第3版；6.朱玉賢 李毅,現(xiàn)代分子生物學(xué)，高等教育出版社，1998,第3版；7.R