生物化學(xué)重點與精品課程-序論

1、重點與精品課程 生物化學(xué)(甲)Science的詞源: to know, to separate one thing from another, to distinguish,to split, to cleave。與中國的“科學(xué)”一詞的原意相差甚遠(yuǎn) (科舉之學(xué), 日本人借用, 意為百科之學(xué), 后中國留學(xué)生又從日本帶回)。 中國有過輝煌的古代科學(xué)和技術(shù), 但用現(xiàn)代的觀點來看, 屬經(jīng)驗性的和哲學(xué)性的, 缺少現(xiàn)代科學(xué)的關(guān)鍵因素 - 分析思考假說實驗證明 - 這一方法論。中國人有掌握現(xiàn)代科學(xué)的良好素質(zhì), 但中國沒有現(xiàn)代科學(xué)的土壤。什么是科學(xué)科學(xué)的內(nèi)涵科學(xué)的內(nèi)涵觀察/實驗思 維方法/技術(shù) 理論現(xiàn)象、數(shù)據(jù)

2、歸納、演繹大腦解釋Paradigm書本知識 學(xué)科發(fā)展史研究方法論 將來從事科學(xué)研究工作, 現(xiàn)在讀書三個要素需掌握：讀書三要素化學(xué)發(fā)展史I Chemistry的詞源 現(xiàn)代化學(xué)起源于煉金術(shù)(alchemy)。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, 錫這樣的卑金屬變成金、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

3、國也生存了差不多同樣長的時間?；瘜W(xué)發(fā)展史I化學(xué)發(fā)展史 中國的煉金術(shù)傳到西方 中國的煉金術(shù)除了從卑金屬得到貴金屬以外，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, 所以有了alchemy這個行業(yè)。 西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(714世紀(jì)), 1113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?；瘜W(xué)發(fā)展史II化學(xué)發(fā)展史 從煉金術(shù)

4、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 Sceptical 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)研究和交流提供了土壤。這是化學(xué)與煉金術(shù)

5、決別的標(biāo)志。 化學(xué)發(fā)展史III化學(xué)發(fā)展史 從氣體元素到物質(zhì)不滅定理1764年CO2 (Black), 1766年H2 (Canvendish), 1772年O2 (Sheele), 1772年N2 (Ratherford) , 1774年Cl2 (Sheele), 空氣中含有不同成分的事實被揭示。1774年Lavoisier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)。 化學(xué)發(fā)展史IV化學(xué)發(fā)展史 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,

6、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, 我們可以從尿素的合成開始計數(shù)。 化學(xué)發(fā)展史V有機(jī)化學(xué)發(fā)展時間表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)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)（186

7、9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 有機(jī)化學(xué)時間表What is 生物化學(xué) 生物化學(xué)的研究對象, 是生命體內(nèi)的各類物質(zhì)的結(jié)構(gòu), 功能和作用過程與機(jī)理。英語中有Biochemistry 和Biological chem- istry 兩個術(shù)語。生物化學(xué)有三個源頭： 有機(jī)化學(xué): 氨基酸、蛋白質(zhì)、糖脂質(zhì)、 核酸 醫(yī)學(xué)生理學(xué)：維生素、激素、輔酶 發(fā)酵工業(yè)： 酶學(xué)、物質(zhì)代謝什么是生物化學(xué) 我們現(xiàn)在知道, 生命體內(nèi)的主要物質(zhì)是: 蛋白質(zhì)氨基酸，核酸，糖類和脂類。 還有一類所占比例很小但功能很重要的小

8、分子維生素和激素。在這些分子中, 對脂質(zhì)的研究最早, 19世紀(jì)上半葉對其結(jié)構(gòu)就有了較深入的理解。對糖的結(jié)構(gòu)的認(rèn)識多半要歸功于Emil Fischer從1884年開始的研究工作。而發(fā)酵工業(yè)的發(fā)展,使酶學(xué)和代謝學(xué)有了發(fā)展, 化學(xué)與醫(yī)學(xué)、生理學(xué)的結(jié)合則導(dǎo)致了維生素,激素, 必需氨基酸和必需脂肪酸的發(fā)現(xiàn)。對核酸的認(rèn)識起步較晚, 在1870左右才注意到其存在, 19世紀(jì)末又是Emil Fischer對嘌啉進(jìn)行了較深入的研究, 成為我們對核酸結(jié)構(gòu)的理解的開幕。 生物化學(xué)在1920年以后開始進(jìn)入高速發(fā)展期。生物化學(xué)的發(fā)展生物化學(xué)重大發(fā)展年代表1897年 Buchner 發(fā)現(xiàn)酵母細(xì)胞質(zhì)能使糖發(fā)酵1902年 F

9、ischer 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 1944年 Avery等人證明遺傳信息在核酸上 1953年 Sanger的胰島素氨基酸序列測定 Waston-Click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雙脫氧測序法的成功 1990年 人類基因組計劃的實施生物化學(xué)發(fā)展年代生物化學(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；分子量的

10、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-光衍射、NMR：生物大分子結(jié)構(gòu)測定生物化學(xué)的關(guān)鍵技術(shù)一、 地球上的生命體（organism）中化學(xué)物質(zhì)的種類、結(jié)構(gòu)、功能，和新陳代謝的規(guī)律。二、生物化學(xué)的研究方法。生物化學(xué)能告訴你什么生物化學(xué)能告訴你什么生物化學(xué)不能回答的問題 地球上最早的生命是如何出現(xiàn)的？ 又是什么樣子？ 它的物質(zhì)基礎(chǔ)是什么？ DNA 和蛋白質(zhì)什么時候建立了“軟件” 和“硬件”的關(guān)系？宇宙中有沒有不同于地球生命的生命體？生物化學(xué)不能回答的問題宇宙并非自古亙生 它一直在不停地演化，從Big Bang到原子的出現(xiàn)，恒星行星的出現(xiàn)（星體演化），有機(jī)化合物的出現(xiàn)（化學(xué)演化）， 原始生命的出現(xiàn)（結(jié)構(gòu)演化），高等生物的出現(xiàn)（DNA和細(xì)胞的演化），智慧的出現(xiàn)（組織演化），計算機(jī)的出現(xiàn)（信息演化）。宇宙在不停地演化演化（evolution）才自古亙生宇宙在演化星體在演化 物種在演化社會、文化在演化文明、科技