動物生物化學(xué)

1、動物生物化學(xué)第1頁，共26頁，2022年，5月20日，20點56分，星期一第1章 緒 論第2頁，共26頁，2022年，5月20日，20點56分，星期一本章主要內(nèi)容： 生物化學(xué)的概述 生物化學(xué)研究的內(nèi)容 生物化學(xué)的發(fā)展歷史與現(xiàn)狀 與動物生產(chǎn)和動物健康的關(guān)系 第3頁，共26頁，2022年，5月20日，20點56分，星期一1.生物化學(xué)概述1.1 生物化學(xué)的定義： 生物化學(xué)（biochemistry）： 是從分子水平上闡明生命有機體 化學(xué)本質(zhì)的一門學(xué)科。1.2 生物化學(xué)的分類： 根據(jù)研究對象分為：動物生物化學(xué)、植物生物化學(xué)、 微生物生物化學(xué)等。 根據(jù)研究目的分為：醫(yī)學(xué)生化、農(nóng)業(yè)生化、工業(yè)生化、環(huán)境生化

2、 和營養(yǎng)生化等。 第4頁，共26頁，2022年，5月20日，20點56分，星期一2.生物化學(xué)研究內(nèi)容2.1 關(guān)于生命有機體的化學(xué)組成、生物分子，特別是生物大分子（biological macromolecule）的結(jié)構(gòu)、相互關(guān)系及其功能。 生物大分子是由小分子單體聚合而成的多聚體。如氨基酸蛋白質(zhì)、核苷酸核酸、葡萄糖淀粉等。生物大分子執(zhí)行著各種各樣的生物學(xué)功能，如生物催化、物質(zhì)運輸、代謝調(diào)節(jié)、貯存、傳遞與表達遺傳信息等。 它們復(fù)雜的空間結(jié)構(gòu)是其功能的化學(xué)基礎(chǔ)。第5頁，共26頁，2022年，5月20日，20點56分，星期一N2CO2H2O 單 體生物大分 子超分子復(fù)合體細胞和細胞器細胞第6頁，共2

3、6頁，2022年，5月20日，20點56分，星期一2.2 細胞中的物質(zhì)代謝與能量代謝，或稱中間代謝（intermediary metabolism）， 也就是細胞中進行的化學(xué)過程 合成代謝（anabolism）： 將小分子的前體（precursor）經(jīng)過特 定的代謝途徑構(gòu)建成較大的分子，并且消 耗能量。 分解代謝（catabolism）： 將較大的分子經(jīng)過特定的代謝途徑， 分解成小的分子并且釋放出能量。 物質(zhì)代謝與能量代謝相伴隨。在這個過程中，ATP（三磷酸腺苷） 是能量轉(zhuǎn)換和傳遞的中間體。 第7頁，共26頁，2022年，5月20日，20點56分，星期一2.3 組織和器官機能的生物化學(xué) 生命有

4、機體是一個統(tǒng)一協(xié)調(diào)的整體。 任何組織器官的形態(tài)結(jié)構(gòu)、代謝方式都是以其化學(xué)組成和分子結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的。 在分子水平、細胞和組織水平以及整體水平上全面、系統(tǒng)地認識動物組織器官的生理機能，認識它們之間的聯(lián)系、認識它們與環(huán)境互作的機制，也是動物生物化學(xué)的研究目的之一。 第8頁，共26頁，2022年，5月20日，20點56分，星期一3.生物化學(xué)的發(fā)展歷史和現(xiàn)狀3.1 歷史回顧 我國古代對于生物化學(xué)的發(fā)展有重要的貢獻。 科學(xué)發(fā)展的道路不是平坦的，人們對事物的認識在正確與錯誤，真理與謬誤的斗爭中前進，生物化學(xué)的發(fā)展也不例外。 Friedrich Wohler，Eduard 和 Hans Buchner 弟兄以及

5、 J. Sumner 等與“ 生機論（vitalism）” 的謬論進行了長期的爭論， “生機論”最后以失敗告終。第9頁，共26頁，2022年，5月20日，20點56分，星期一 科學(xué)的發(fā)展也不是單槍匹馬的，多學(xué)科的互相交叉與滲透、研究技術(shù)和實驗手段的進步推動和加速了科學(xué)進步的步伐。 化學(xué)、物理學(xué)、細胞學(xué)、遺傳學(xué)、微生物學(xué)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(zhì)譜（mass chromatography）以及核磁共振（nuclear m

6、agnetic resonance）等技術(shù)都為現(xiàn)代生物化學(xué)的發(fā)展作出了重要貢獻。 第10頁，共26頁，2022年，5月20日，20點56分，星期一 1953年Watson 和Crick描繪出了DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型，這在生命科學(xué)發(fā)展歷史上是一個具有里程碑意義的重大事件 。 生命科學(xué)從此進入了分子生物學(xué)新時代。悼念克里克第11頁，共26頁，2022年，5月20日，20點56分，星期一 生物化學(xué)與分子生物學(xué)都以從分子水平上認識生命、詮釋生命為目標(biāo)。廣義地說，兩者沒有截然的區(qū)別。只是前者注重生命有機體的化學(xué)過程，后者更強調(diào)生物分子的結(jié)構(gòu)與功能，尤其是在遺傳分子核酸方面。第12頁，共26頁，2022年

7、，5月20日，20點56分，星期一3.2 生物化學(xué)的前景和現(xiàn)狀 目前，有關(guān)生物化學(xué)的研究主要集中在以下幾個方面： 生物大分子的結(jié)構(gòu)、功能與相互作用 基因組學(xué)和蛋白質(zhì)組學(xué) 基因表達的調(diào)節(jié) 細胞信號的傳導(dǎo) 生物工程學(xué) 分子生物學(xué)的迅速發(fā)展從根本上改變了生命科學(xué)的面貌，也極大地豐富和擴展了生物化學(xué)的內(nèi)涵。一方面，經(jīng)典的生物化學(xué)原理不斷得到驗證，另一方面，人們對生命有機體中化學(xué)過程的認識不斷更新和深化，現(xiàn)代生物化學(xué)的發(fā)展已經(jīng)從各個方面融入了生命科學(xué)發(fā)展的主流當(dāng)中。 第13頁，共26頁，2022年，5月20日，20點56分，星期一 生物大分子的結(jié)構(gòu)、功能與相互作用 大分子之間的相互作用；大分子結(jié)構(gòu)模體（

8、motif）和結(jié)構(gòu)域的獨特作用；生物大分子三維構(gòu)象和構(gòu)象運動進行描述 ；蛋白質(zhì)空間構(gòu)象的正確折疊和“分子伴侶”（molecular chaperone）的作用；磷酸化、酰基化等化學(xué)修飾作用對于蛋白質(zhì)和酶在快速、高效傳遞代謝信息和調(diào)節(jié)基因表達中的機制；核酸與蛋白質(zhì)的相互作用與基因表達的調(diào)節(jié)；催化核酸等。 信息爆炸導(dǎo)致了結(jié)構(gòu)生物學(xué)（structural biology）的誕生。 第14頁，共26頁，2022年，5月20日，20點56分，星期一蛋白質(zhì)和核酸大分子之間的相互作用第15頁，共26頁，2022年，5月20日，20點56分，星期一 基因組學(xué)和蛋白質(zhì)組學(xué) “人類基因組計劃”（human gen

9、ome project，HGP）歷經(jīng)10個年頭，在進入本世紀(jì)后不久宣布完成，人類基因組的解讀為疾病的診斷、防治和新藥的研究開發(fā)提供了有力的武器。科學(xué)家已繪制出40余種生物的基因組圖譜，基因組的研究將進入功能基因組（functional genomics）階段，即確定基因結(jié)構(gòu)與功能的應(yīng)用階段。 蛋白質(zhì)組學(xué)（proteomics）作為后基因組時代生命科學(xué)新的研究領(lǐng)域正在崛起。它將一系列精細的技術(shù)，主要有2D-凝膠電泳、計算機圖象分析、質(zhì)譜、氨基酸測序和生物信息學(xué)結(jié)合起來，高通量地、綜合地定量和鑒定蛋白質(zhì)。建立蛋白組的生物信息數(shù)據(jù)庫，將為重大病癥的發(fā)生提供新的預(yù)警和診斷標(biāo)志，并為新藥的開發(fā)提供新的思

10、路。第16頁，共26頁，2022年，5月20日，20點56分，星期一大腸桿菌中的蛋白質(zhì)組第17頁，共26頁，2022年，5月20日，20點56分，星期一 基因表達的調(diào)節(jié) 1960年，F(xiàn).Jacob和J.Monod發(fā)現(xiàn)細菌利用乳糖時，相關(guān)酶的基因表達時序受到嚴(yán)格的控制，于是提出了原核生物基因調(diào)節(jié)操縱子（operon）模型，開辟了對基因表達調(diào)節(jié)研究的新領(lǐng)域。 真核基因表達的調(diào)控產(chǎn)要涉及核小體的重構(gòu)、組蛋白的乙?；?、DNA的甲基化等化學(xué)修飾和DNA超螺旋的拓撲異構(gòu)化；基因的的調(diào)節(jié)也在轉(zhuǎn)錄后的加工、翻譯和新生多肽鏈的化學(xué)修飾等各個層次上進行。 這一領(lǐng)域的研究將最終揭開生命的進化、胚胎的分化、個體的生長

11、、發(fā)育、繁殖、衰老、疾病和死亡之謎。 第18頁，共26頁，2022年，5月20日，20點56分，星期一 細胞信號的傳導(dǎo) 第二信使學(xué)說 cAMP、cGMP、IP3、DG、Ca2+等 G蛋白偶聯(lián)系統(tǒng) G蛋白、PKA、PKG、PKC和TPK信號轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)等小分子氣體物質(zhì) NO、CO 第19頁，共26頁，2022年，5月20日，20點56分，星期一 生物工程學(xué) 到70年代，重組DNA技術(shù)（Recombinant DNA technology）誕生，人類可以按照自己的意愿改造遺傳基因和操縱遺傳過程。這個技術(shù)的規(guī)?；凸I(yè)化，就是基因工程，也稱遺傳工程（Genetic engineering）。 以基因工程

12、技術(shù)為核心，與現(xiàn)代發(fā)酵工程、細胞工程、胚胎工程、酶工程、蛋白質(zhì)工程等集合而成的生物工程學(xué)（Biotechnology），已經(jīng)和正在展現(xiàn)出其推動生產(chǎn)力發(fā)展的巨大潛力。 第20頁，共26頁，2022年，5月20日，20點56分，星期一遺傳工程的工廠第21頁，共26頁，2022年，5月20日，20點56分，星期一4.與動物生產(chǎn)和健康的關(guān)系 生物化學(xué)是生物科學(xué)，如農(nóng)學(xué)、醫(yī)學(xué)、畜牧、獸醫(yī)、水產(chǎn)等的基礎(chǔ)學(xué)科之一?，F(xiàn)代生物化學(xué)的理論和實驗方法已經(jīng)作為通用的“語言”與有力的“工具”被廣泛用于生命科學(xué)的表述和研究之中。它與動物生理學(xué)、動物營養(yǎng)學(xué)、動物遺傳學(xué)、動物繁殖學(xué)、藥理學(xué)、動物病理學(xué)、微生物學(xué)、免疫學(xué)、動物

13、疾病診斷學(xué)等學(xué)科有著不可分割的聯(lián)系，因此學(xué)習(xí)和掌握生物化學(xué)的知識對于從事動物生產(chǎn)和動物健康事業(yè)十分重要。第22頁，共26頁，2022年，5月20日，20點56分，星期一 闡明動物新陳代謝活動的規(guī)律 生理學(xué)、營養(yǎng)學(xué) 培養(yǎng)優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的畜禽品種 遺傳育種 藥物的作用機理研究和新藥的研發(fā) 藥理學(xué)、毒理學(xué) 疾病的發(fā)生和發(fā)展機理 病理學(xué)、免疫學(xué)、微生物學(xué) 動物疫病的診療與防治 臨床病理與臨床診斷學(xué)第23頁，共26頁，2022年，5月20日，20點56分，星期一教學(xué)安排與要求（1）教材 動物生物化學(xué)（第四版）（2）學(xué)時：54小時（3）課外自習(xí)（4）輔導(dǎo)與答疑（5）考試方式第24頁，共26頁，2022年，5月20日，20點56分，星期一參考書1. 王鏡巖，朱圣庚，徐長法. 生物化學(xué)（第三版）. 北京：高等教育出版社，20022. 汪玉松，鄒思湘，張玉靜. 現(xiàn)代動物生物化學(xué)（第三版）. 北京： 高等教育出版社，20054. DL Nelson，MM Cox. Lehni