生化課件-鄭利民introduction

Biochemistry李國富

1.沈同，王鏡巖．生物化學(xué)（第三版），2002高等教育出版社2.DavidL.Nelson,MichaelM.Cox.LehningerPrinciplesofBiochemistry(thirdedition),2000WorthPublishers3.JeremyM.Berg,JohnL.Tymoczko,LubertStryer.Biochemistry(fifthedition),2002W.H.FreemanandCompanyMainReference

§1IntroductionWhatisbiochemistry

1.1Conceptofbiochemistry1.2Objectivesofbiochemistry1.3BriefHistoryofbiochemistry1.4RelationswithothersciencesHowtostudybiochemistry1.5Suggestionforstudyingbiochemistry§1.1ConceptofbiochemistryBiochemistryisthechemistryoflifeUnderstandinglifephenomenainchemicalterms.§1IntroductionWhatisbiochemistry

1.1Conceptofbiochemistry1.2Objectivesofbiochemistry1.3BriefHistoryofbiochemistry1.4RelationswithothersciencesHowtostudybiochemistry1.5Suggestionforstudyingbiochemistry

生命是一個復(fù)雜的運動系統(tǒng)：§1.2Objectivesofbiochemistry(1)BodyAminoacid,Monosaccharide,Nucleotide,fattyacid/Glycerin…Peptide/Protein,Polysaccharide,DNA/RNA,Lipid…SupermolecularcomplexOrganelleCellTissueOrgan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)一于運動，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、信息流所謂動態(tài)生物化學(xué)所謂靜態(tài)生物化學(xué)§1.2Objectivesofbiochemistry(2)從名著看生物化學(xué)的內(nèi)容FoundationsofBiochemistry1:TheMolecularLogicofLife2:Cells3:Biomolecules4:WaterStructureandCatalysis

5:AminoAcids,PeptidesandProteins6:TheThree-DimensionalStructureofProteins7:ProteinFunction8:Enzymes9:CarbohydratesandGlycobiology10:NucleotidesandNucleicAcids11:Lipids12:BiologicalMembranesandTransport13:Biosignaling

BioenergeticsandMetabolism14:PrinciplesofBioenergetics15:GlycolysisandtheCatabolismofHexoses16:TheCitricAcidCycle17:OxidationofFattyAcids18:AminoAcidOxidationandtheProductionofUrea19:OxidativePhosphorylationandPhotophosphorylation20:CarbohydrateBiosynthesis21:LipidBiosynthesis22:BiosynthesisofAminoAcids,Nucleotides,andRelatedMolecules23:IntegrationandHormonalRegulationofMammalianMetabolismInformationPathways24:GenesandChromosomes25:DNAMetabolism26:RNAMetabolism27:ProteinMetabolism28:RegulationofGeneExpression29:binantDNATechnology§1IntroductionWhatisbiochemistry

1.1Conceptofbiochemistry1.2Objectivesofbiochemistry1.3BriefHistoryofbiochemistry1.4RelationswithothersciencesHowtostudybiochemistry1.5Suggestionforstudyingbiochemistry1941～ModernBiochemistry1891～1940EraofEnzymology1840～1890PhysiologicalChemistry1800～1839OrganicChemistry1772~1799ChemicalRevolution生物化學(xué)酶學(xué)§1.3BriefHistoryofbiochemistry哲學(xué)生理學(xué)化學(xué)生理化學(xué)有機(jī)化學(xué)物理學(xué)現(xiàn)代生物化學(xué)Whatistheroleofphysicsorphysicaltechnologyinbiochemistry?生物化學(xué)發(fā)展的脈絡(luò)Eraof‘ChemicalRevolution’J.

JosephPriestley(普里斯特利，1733～1804)：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物的呼吸氣體生長。§1.3BriefHistoryofbiochemistry對生物化學(xué)作出重要貢獻(xiàn)的科學(xué)家<1>Eraof‘ChemicalRevolution’A.-L.Antoine-LaurentLavoisier(拉瓦錫,1743～1794)：法國化學(xué)家，1772對燃燒的研究引發(fā)所謂的“化學(xué)革命”；1777，拉瓦錫認(rèn)為呼吸是燃燒的一種形式，并觀察到陽光下的“greenmatters”在去除燃素的空氣中產(chǎn)生氣泡。

§1.3BriefHistoryofbiochemistry對生物化學(xué)作出重要貢獻(xiàn)的科學(xué)家<2>Eraof‘ChemicalRevolution’C.W.CarlWilhelmScheele(舍勒,1742～1786):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§1.3BriefHistoryofbiochemistry對生物化學(xué)作出重要貢獻(xiàn)的科學(xué)家<3>Eraof‘ChemicalRevolution’Jan.Ingen

Housz(英根豪茨1730~1799):荷蘭科學(xué)家，在英國繼續(xù)了普里斯特利的實驗，發(fā)現(xiàn)植物只有在日光下才能放氧，而且僅限于綠色部分，在黑暗中則放出二氧化碳。1796年提出carbonicacid+light------>organicmatter+oxygen§1.3BriefHistoryofbiochemistry對生物化學(xué)作出重要貢獻(xiàn)的科學(xué)家<4>EraofOrganicChemistryF.FriedrichWohler(維勒，1800～1882)：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，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?！?.3BriefHistoryofbiochemistry對生物化學(xué)作出重要貢獻(xiàn)的科學(xué)家<5>EraofOrganicChemistrySchwann,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'metabolicphenomena'.§1.3BriefHistoryofbiochemistry施旺,T

對生物化學(xué)作出重要貢獻(xiàn)的科學(xué)家<6>EraofOrganicChemistryGerardusJohanesMulder(穆爾德,1802~1880):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)?！?.3BriefHistoryofbiochemistry對生物化學(xué)作出重要貢獻(xiàn)的科學(xué)家<7>EraofPhysiologicalChemistryJuctusvonLiebig(李比希,1803～1873)：德國化學(xué)家，1842闡明熱量來自于食物的氧化。首先提出機(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）§1.3BriefHistoryofbiochemistry對生物化學(xué)作出重要貢獻(xiàn)的科學(xué)家<8>EraofPhysiologicalChemistryClaudeBernard(伯納德，1813～1878)：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，都只有一個目的，那就是保持其內(nèi)部環(huán)境的恒常生命狀態(tài)?！?.3BriefHistoryofbiochemistryClaudeBernardafterwinningaprestigIousaward對生物化學(xué)作出重要貢獻(xiàn)的科學(xué)家<9>EraofPhysiologicalChemistryLouis

Pasteur,Pasteur(巴斯德，1822~1895)：法國微生物學(xué)家，1860

發(fā)現(xiàn)乙醇發(fā)酵可得到甘油和琥珀酸。證明了三個科學(xué)問題：（1）每一種發(fā)酵作用都是由于一種微菌的發(fā)展，（2）每一種傳染病都是一種微菌在生物體內(nèi)的發(fā)展（3）傳染病的微菌，在特殊的培養(yǎng)之下可以減輕毒力?！?.3BriefHistoryofbiochemistry對生物化學(xué)作出重要貢獻(xiàn)的科學(xué)家<10>巴斯德，LEraofPhysiologicalChemistry1872,Hoppe-Seyler(德國生理學(xué)家，1825～1895):創(chuàng)辦第一本生理化學(xué)雜志《ZeitschriftfurPhysiolociascheChemie》，即今天的《BiologicalChemistryHoppe-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，第一次制備了純的卵磷脂等。§1.3BriefHistoryofbiochemistry對生物化學(xué)作出重要貢獻(xiàn)的科學(xué)家<11>EraofEnzymology§1.3BriefHistoryofbiochemistry對生物化學(xué)作出重要貢獻(xiàn)的科學(xué)家<12>EduardBuchner(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)致對酵素的了解，并因此曾獲1907年諾貝爾化學(xué)獎EraofEnzymology§1.3BriefHistoryofbiochemistry對生物化學(xué)作出重要貢獻(xiàn)的科學(xué)家<13>SirArthurHarden(哈登,1865-1940):,英國化學(xué)家，1903～1906年，證明酒化酶是酶的復(fù)雜混合物，每一成分都催化蔗糖轉(zhuǎn)化為乙醇的分段降解過程。并指出，磷酸醣是反應(yīng)的關(guān)鍵中間體。此后，又對肝糖在肌肉內(nèi)向乳酸轉(zhuǎn)化問題進(jìn)行研究。著有：《成醇發(fā)酵》、《實用有機(jī)化學(xué)》。曾獲1929年諾貝爾化學(xué)獎EraofEnzymology§1.3BriefHistoryofbiochemistry對生物化學(xué)作出重要貢獻(xiàn)的科學(xué)家<14>JamesBatchellerSumner(薩姆納，1887～1955）：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)。推動了酶學(xué)的發(fā)展。于1946年獲得諾貝爾化學(xué)獎金。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》EraofEnzymology§1.3BriefHistoryofbiochemistry對生物化學(xué)作出重要貢獻(xiàn)的科學(xué)家<15>

EmilFischer(費歇爾,1852--1919):德國化學(xué)家，是使生物化學(xué)成為獨立學(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EraofEnzymology§1.3BriefHistoryofbiochemistry對生物化學(xué)作出重要貢獻(xiàn)的科學(xué)家<16>HansAdolfKrebs(克雷布斯，1900～1981）:生物化學(xué)家,生于德國并在德國受教育。1931，提出鳥氨酸循環(huán)。1933年遷居英國，二次大戰(zhàn)中入英國籍。1937年提出檸檬酸循環(huán)（也稱三羧酸循環(huán)）。榮獲1953年度諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎。

EraofModernBiochemistry§1.3BriefHistoryofbiochemistry對生物化學(xué)作出重要貢獻(xiàn)的科學(xué)家<17>OswaldTheodoreAvery(埃弗里,1877～1955):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。這項實驗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)，曾引起爭論和懷疑，但的確推動了DNA的研究，直至1953年DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn).

EraofModernBiochemistry§1.3BriefHistoryofbiochemistry對生物化學(xué)作出重要貢獻(xiàn)的科學(xué)家<18>FrancisHarryComptonCrick:1916~,英國生物物理學(xué)家JamesDeweyWatson:1928～,美國生物學(xué)家MauriceHughFrederickWilkins: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CrickWatsonWilkinsEraofModernBiochemistry§1.3BriefHistoryofbiochemistry對生物化學(xué)作出重要貢獻(xiàn)的科學(xué)家<19>LinusCarlPauling(鮑林,1901~1994):美國量子化學(xué)家,曾獲1954年諾貝爾化學(xué)獎及1963年諾貝爾和平獎.對生物化學(xué)的主要貢獻(xiàn)在于對蛋白質(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。EraofModernBiochemistry§1.3BriefHistoryofbiochemistry對生物化學(xué)作出重要貢獻(xiàn)的科學(xué)家<20>1962年諾貝爾化學(xué)獎獲授予英國生化學(xué)家佩魯茨(MaxFerdinandPerutz,1914~2002)和肯德魯(JohnCowderyKendrew,1917~1997)PerutzKendrew他們發(fā)展了X射線晶體結(jié)構(gòu)分析技術(shù)，測定了鯨肌紅蛋白和馬血紅蛋白的空間精細(xì)結(jié)構(gòu)。EraofModernBiochemistry§1.3BriefHistoryofbiochemistry對生物化學(xué)作出重要貢獻(xiàn)的科學(xué)家<21>1968年Nobel生理醫(yī)學(xué)獎授予3位破譯遺傳密碼的美國生化學(xué)家RobertW.Holley(1922～1993）、HarGobindKhoranaKhorana（1922～）、MarshallWarrenNirenberg（1927～）。HolleyKhoranaNirenbergNirenber和Khorana在五年內(nèi)所有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。§1IntroductionWhatisbiochemistry

1.1Conceptofbiochemistry1.2Objectivesofbiochemistry1.3BriefHistoryofbiochemistry1.4RelationswithothersciencesHowtostudybiochemistry1.5SuggestionforstudyingbiochemistryPhysicsChemistryMolecularBiologyBiophysicsPhysiologyBiochemistryMicrobiologyZoologyBotany(Molecular)Immunology(Molecular)

Genetics(Molecular)Virology

(Molecular)Neurology

(Molecular)CellBiologyEcologyDevelopmentalBiologyEvolutionaryBiology

BiotechnologyGeneengineeringProteinengineering