生物化學(xué)緒論課件

1、BiochemistryBiochemistry上課老師及其聯(lián)系方式： 程水明教授；679086) E-mail: 981736443歡迎同學(xué)們就課程發(fā)表想法和意見Wonderful world：Garden of EdenDiversity and Unity1.1 Concept of biochemistryBiochemistry is the chemistry of lifeUnderstanding life phenomena in chemical terms.1 IntroductionWhat is biochemistry 1.1 Concep

2、t of biochemistry1.2 Objectives of biochemistry 1.3 Brief History of biochemistry1.4 Relations with other sciencesHow to study biochemistry1.5 Suggestion for studying biochemistry 生命是一個(gè)復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)：1.2 Objectives of biochemistry (1)BodyAmino acid, Monosaccharide, Nucleotide, fatty acid/GlycerinPeptide/Pr

3、otein, Polysaccharide, DNA/RNA, LipidSupermolecular complexOrganelleCellTissueOrgan世界統(tǒng)一于物質(zhì)，生物化學(xué)的任務(wù)生命的物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)。世界統(tǒng)一于運(yùn)動(dòng)，生命的物質(zhì)代謝、能量代謝及其調(diào)控。生物化學(xué)的應(yīng)用功能衍生出應(yīng)用于醫(yī)學(xué)、農(nóng)業(yè)等方面的生化技術(shù)。C,H,O,N,P,S.生命統(tǒng)一于 物質(zhì)流、能量流、信息流所謂動(dòng)態(tài)生物化學(xué)所謂靜態(tài)生物化學(xué)1 IntroductionWhat is biochemistry 1.1 Concept of biochemistry1.2 Objectives of biochemistry

4、 1.3 Brief History of biochemistry1.4 Relations with other sciencesHow to study biochemistry1.5 Suggestion for studying biochemistryEra of Chemical RevolutionJ. Joseph Priestley (普里斯特利，17331804)：英國化學(xué)家，他的重大貢獻(xiàn)在于發(fā)現(xiàn)氧和其他氣體。1772年發(fā)現(xiàn)了 CO2，并證明植物可以利用動(dòng)物的呼吸氣體生長。1.3 Brief History of biochemistry對(duì)生物化學(xué)作出重要貢獻(xiàn)的科學(xué)家Er

5、a of Chemical RevolutionC.W.Carl Wilhelm Scheele (舍勒, 17421786): 瑞典化學(xué)家, 1784 從檸檬汁中發(fā)現(xiàn)檸檬酸。其他有機(jī)化合物有：酒石酸(1770)、草酸(1776)、乳酸和尿酸(1780)、蘋果酸（1785）、沒食子酸和焦性沒食子酸(1786)、甘油(1783)等1.3 Brief History of biochemistry對(duì)生物化學(xué)作出重要貢獻(xiàn)的科學(xué)家Era of Organic ChemistryF.Friedrich Wohler (維勒，18001882)： 德國化學(xué)家, 1828第一次由無機(jī)物氰酸銨合成有機(jī)物尿素，

6、第一次沖擊了傳統(tǒng)的生命力學(xué)說。這種學(xué)說認(rèn)為尿素純粹是動(dòng)物的產(chǎn)物，是由生命力控制產(chǎn)生的，不可能由無機(jī)物合成。1.3 Brief History of biochemistry對(duì)生物化學(xué)作出重要貢獻(xiàn)的科學(xué)家Era of Organic ChemistrySchwann , Theodor (施旺 1810-1882 )：德國生理學(xué)家，細(xì)胞學(xué)說的創(chuàng)立者之一。1838年 提出發(fā)酵和腐敗是由空氣中微小的生物引起的。1839， 施旺提出許多疾病與細(xì)胞的生理和化學(xué)方面有關(guān)，首次提出metabolic phenomena. 1.3 Brief History of biochemistry施旺, T 對(duì)生物化

7、學(xué)作出重要貢獻(xiàn)的科學(xué)家Era of Organic ChemistryGerardus Johanes Mulder (穆爾德, 18021880): 荷蘭化學(xué)家， 1839研究了一批蛋白，如卵清白蛋白、血清白蛋白、小麥白蛋白等，得出基本通式：C40H62O12N10。根據(jù)瑞典著名化學(xué)家貝采里烏斯提議，將這種物質(zhì)命名為蛋白質(zhì)。1.3 Brief History of biochemistry對(duì)生物化學(xué)作出重要貢獻(xiàn)的科學(xué)家Era of Physiological ChemistryJuctus von Liebig (李比希, 18031873)：德國化學(xué)家，1842闡明熱量來自于食物的氧化。首

8、先提出機(jī)體中物質(zhì)建設(shè)和破壞的化學(xué)過程稱為代謝的定義；出版類似生物化學(xué)的專著化學(xué)在農(nóng)業(yè)和生理學(xué)上的應(yīng)用（1840）和動(dòng)物化學(xué)或有機(jī)化學(xué)在生理學(xué)及病理學(xué)上的應(yīng)用（1942）1.3 Brief History of biochemistry對(duì)生物化學(xué)作出重要貢獻(xiàn)的科學(xué)家Era of Physiological ChemistryClaude Bernard (伯納德，18131878)：法國生理學(xué)家，1843第一次分離純化糖原，證明肝中的糖原可轉(zhuǎn)變?yōu)檠?，發(fā)現(xiàn)糖異生作用。他的認(rèn)為：所有生命的機(jī)制，不管它有多麼復(fù)雜，都只有一個(gè)目的，那就是保持其內(nèi)部環(huán)境的恒常生命狀態(tài)。 1.3 Brief Histor

9、y of biochemistryClaude Bernard after winning a prestigIous award對(duì)生物化學(xué)作出重要貢獻(xiàn)的科學(xué)家Era of Physiological Chemistry1872, Hoppe-Seyler (德國生理學(xué)家，18251895): 創(chuàng)辦第一本生理化學(xué)雜志Zeitschrift fur Physiolociasche Chemie，即今天的Biological Chemistry Hoppe-Seyler ; 1877年創(chuàng)造Biochemie（即英文Biochemistry）一詞; 重要貢獻(xiàn)還有第一次分離和結(jié)晶了血紅蛋白，第一次制備

10、了純的卵磷脂等。1.3 Brief History of biochemistry對(duì)生物化學(xué)作出重要貢獻(xiàn)的科學(xué)家Era of Enzymology1.3 Brief History of biochemistry對(duì)生物化學(xué)作出重要貢獻(xiàn)的科學(xué)家Eduard Buchner(畢希納,1860-1917) :德國化學(xué)家, 1894年，與其兄弟一起發(fā)現(xiàn)酵母細(xì)胞的萃取液即可致發(fā)酵作用。之后他從這些萃取液分離出有效的成份，稱為酵酶（zymase），從而導(dǎo)致對(duì)酵素的了解，并因此曾獲1907年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)Era of Enzymology1.3 Brief History of biochemistry對(duì)生物

11、化學(xué)作出重要貢獻(xiàn)的科學(xué)家James Batcheller Sumner (薩姆納 ，18871955）：美國生物化學(xué)家，20世紀(jì)20年代，許多生物化學(xué)家認(rèn)為酶是附著在膠體上的低分子量物質(zhì)，而薩姆納則相信酶是蛋白質(zhì)。1926年他成功地分離出一種脲酶活性很強(qiáng)的細(xì)小晶體(首次得到的結(jié)晶酶)，并證明是蛋白質(zhì)。推動(dòng)了酶學(xué)的發(fā)展。于1946年獲得諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)金。主要著作有：生物化學(xué)教本、酶的化學(xué)和方法、酶-化學(xué)及其作用機(jī)制Era of Enzymology1.3 Brief History of biochemistry對(duì)生物化學(xué)作出重要貢獻(xiàn)的科學(xué)家 Emil Fischer (費(fèi)歇爾, 1852-191

12、9):德國化學(xué)家，是使生物化學(xué)成為獨(dú)立學(xué)科最有功勞的人之一。1894年首先提出酶專一的“鎖鑰匙”理論及酶作用機(jī)制。20世紀(jì)初證明蛋白質(zhì)是氨基酸聚合物，并發(fā)明肽的合成，對(duì)單糖的合成與結(jié)構(gòu)也作出了重要貢獻(xiàn)。1902年榮獲諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)Era of Modern Biochemistry1.3 Brief History of biochemistry對(duì)生物化學(xué)作出重要貢獻(xiàn)的科學(xué)家Oswald Theodore Avery (埃弗里, 18771955): 美國細(xì)菌學(xué)家,于1944年發(fā)現(xiàn)不同型的肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化因子是 DNA。這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)第一次證明了遺傳物質(zhì)是DNA而不是蛋白質(zhì)。雖然這一發(fā)現(xiàn)，曾引起爭論和

13、懷疑，但的確推動(dòng)了DNA的研究，直至1953年DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn). Era of Modern Biochemistry1.3 Brief History of biochemistry對(duì)生物化學(xué)作出重要貢獻(xiàn)的科學(xué)家Francis Harry Compton Crick: 1916, 英國生物物理學(xué)家James Dewey Watson: 1928, 美國生物學(xué)家Maurice Hugh Frederick Wilkins: 1916, 英國生物物理學(xué)家1953, 揭示DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)，1962年獲Nobel獎(jiǎng)CrickWatsonWilkinsEra of Modern Biochemi

14、stry1.3 Brief History of biochemistry對(duì)生物化學(xué)作出重要貢獻(xiàn)的科學(xué)家Linus Carl Pauling (鮑林, 19011994): 美國量子化學(xué)家, 曾獲1954年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)及1963年諾貝爾和平獎(jiǎng). 對(duì)生物化學(xué)的主要貢獻(xiàn)在于對(duì)蛋白質(zhì)和其他大分子結(jié)構(gòu)進(jìn)行X射線衍射分析并提出螺旋和其他結(jié)構(gòu)以及鐮刀形紅細(xì)胞貧血病等分子病的機(jī)理闡述。Era of Modern Biochemistry1.3 Brief History of biochemistry對(duì)生物化學(xué)作出重要貢獻(xiàn)的科學(xué)家1968年Nobel生理醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)授予3位破譯遺傳密碼的美國生化學(xué)家Robert

15、W. Holley (19221993）、Har Gobind Khorana Khorana （1922）、Marshall Warren Nirenberg （1927）。 Nirenber和Khorana在五年內(nèi)HolleyKhoranaNirenberg解讀了所有遺傳密碼。 Holley是tRNA的主要發(fā)現(xiàn)者，經(jīng)過數(shù)年終于分離出純的tRNA，1965年闡明其正確的構(gòu)造。1 IntroductionWhat is biochemistry 1.1 Concept of biochemistry1.2 Objectives of biochemistry 1.3 Brief History

16、 of biochemistry1.4 Relations with other sciencesHow to study biochemistry1.5 Suggestion for studying biochemistryPhysicsChemistryMolecular BiologyBiophysicsPhysiologyBiochemistryMicrobiologyZoologyBotany(Molecular) Immunology(Molecular) Genetics(Molecular) Virology (Molecular) Neurology (Molecular)

17、 Cell BiologyEcologyDevelopmental BiologyEvolutionary Biology BiotechnologyGene engineeringProtein engineeringEnzyme engineeringBiochipNanobiotechnologyMedicine/PharmacologyAgricultureBiochemical industryEnvironmental engineering1.4 Relations with other sciences (1)1.4 Relations with other sciences

18、(2)從諾貝爾獎(jiǎng)看生物化學(xué)與生理學(xué)、化學(xué)及物理學(xué)的關(guān)系生物化學(xué)45次總受獎(jiǎng)98次Pause:1916/17/19/24/33/404219012006化學(xué)100%46%雖然在諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)中沒有與生物化學(xué)直接有關(guān)的獎(jiǎng)相，但屬于生物化學(xué)的生理/醫(yī)學(xué)諾貝爾獎(jiǎng)獎(jiǎng)中，包含了許多物理原理和方法的應(yīng)用，有些獲獎(jiǎng)?wù)呱踔辆褪俏锢韺W(xué)家。最典型的就是1962年的生理/醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)，DNA螺旋模型就是物理學(xué)家和生物學(xué)家合作的結(jié)晶。至于生物化學(xué)中的化學(xué)諾貝爾獎(jiǎng)，物理學(xué)或物理學(xué)家的貢獻(xiàn)就更為突出，如X射線晶體衍射、電子衍射、光譜學(xué)、核磁共振等對(duì)生物大分子的結(jié)構(gòu)測(cè)定獲得過許多次化學(xué)獎(jiǎng)?？偸塥?jiǎng)97次生物化學(xué)37次Pause:191518/21/25/404219012006生理/醫(yī)學(xué)100%38%1 IntroductionWhat is biochemistry 1.1 Concept of biochemistry1.