生物化學(xué)緒論

職

稱：副教授單位：江大醫(yī)學(xué)院生化教研室電

話子郵箱：zdq1007@.163.com.授課教師：鐘德橋生物化學(xué)與分子生物學(xué)BiochemistryandMolecularBiology緒論

生物化學(xué)概念生物化學(xué)（Biochemistry）就是研究生命的化學(xué)（化學(xué)分子、化學(xué)反應(yīng)等）。它是在分子水平上探討生命的本質(zhì)，即研究生物體分子結(jié)構(gòu)與功能、物質(zhì)代謝與調(diào)節(jié)、遺傳信息的傳遞與表達等的分子基礎(chǔ)與調(diào)控規(guī)律科學(xué)。

對象和方法研究對象：主要在分子水平上研究生物體。研究方法：主要運用化學(xué)特別是有機化學(xué)的原理和方法，同時也涉及物理學(xué)、生物學(xué)、生理學(xué)等諸多學(xué)科。

分子生物學(xué)概念

分子生物學(xué)是從分子水平研究生命本質(zhì)的科學(xué)。它主要是研究核酸和蛋白質(zhì)等生物大分子的結(jié)構(gòu)及其在遺傳信息和細(xì)胞信息傳遞中的作用。分子生物學(xué)是在生物化學(xué)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一門新興學(xué)科，它是生命科學(xué)中發(fā)展最快的，它的內(nèi)容也越來越豐富，所以目前有將它單獨作為一門學(xué)科（課）的現(xiàn)象，但從廣義上說，它還是應(yīng)屬于生物化學(xué)。在醫(yī)學(xué)院更是如此。第二節(jié)當(dāng)代生物化學(xué)與分子生物學(xué)研究的主要內(nèi)容1.生物分子的結(jié)構(gòu)與功能生物分子是很多的。一個典型的細(xì)胞含有1萬至10萬種分子，其中約一半是生物分子。

生物分子：概念：生物中的有機分子。例如：氨基酸、多肽、蛋白質(zhì)、核酸、酶、糖、多糖、(蛋白)聚糖、脂類、復(fù)合脂類、維生素、核苷酸、多肽、激素、神經(jīng)遞質(zhì)等。

生物大分子：概念：一些分子量較大的生物分子（大于1萬道爾頓dalton）的稱為生物大分子。也稱為生物高分子或生物信息分子。它們功能相對更重要。例如：蛋白質(zhì)、核酸、(蛋白)聚糖、多糖、復(fù)合脂類等。其中最主要就是蛋白質(zhì)與核酸。注意：生物大分子一般由各自基本組成單位構(gòu)成的多聚體。（有人稱之：分子的集群）。2.物質(zhì)代謝及其調(diào)節(jié)上述諸物質(zhì)(主要糖、脂、蛋白質(zhì)、核酸等)代謝途徑---在體內(nèi)的來源、去路、轉(zhuǎn)化甚至排泄，它們之間的聯(lián)系及調(diào)控。目前，生物體內(nèi)的主要物質(zhì)代謝途徑已基本清楚，但仍有眾多問題有待探討。3.基因傳遞及其調(diào)控此為分子生物學(xué)中的核心內(nèi)容。主要為復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯、DNA損傷與修復(fù)、基因表達調(diào)控等。生物化學(xué)的主要(基礎(chǔ))內(nèi)容

實際上1、2就是傳統(tǒng)的“生物化學(xué)”，加上3就是當(dāng)前的“生物化學(xué)”，但分子生物學(xué)已單獨成一門學(xué)科，當(dāng)然在醫(yī)學(xué)院等很多學(xué)校還只作為一門課。因此，常?？陕牭健吧锘瘜W(xué)及分子生物學(xué)……”注意：更為簡潔的說:

本課程由以下二個部分組成:傳統(tǒng)的生物化學(xué)

（生物大分子組成、結(jié)構(gòu)、基本功能十物質(zhì)代謝）現(xiàn)代分子生物學(xué)

（遺傳信息的傳遞、調(diào)控及基因工程十細(xì)胞信息傳遞）生物化學(xué)與分子生物學(xué)

學(xué)科特點和學(xué)習(xí)方法附加內(nèi)容學(xué)習(xí)本課的難點：

本課是醫(yī)學(xué)生公認(rèn)的最難學(xué)的課程(之一)，也是不及格率最高的課程(之一)，為什么？1.內(nèi)容繁雜，而學(xué)時？2.化學(xué)反應(yīng)多，難記，不象其它醫(yī)學(xué)課直觀易懂。3.重點難抓。學(xué)習(xí)本課的方法及注意事項

1.一定要予習(xí)，并結(jié)合化學(xué)、生物學(xué)書本及知識。2.首先理解、記住框架，再弄懂（并不都祥記）細(xì)節(jié)。3.抓重點。方法很多呢！多畫圖。如重要的化學(xué)反應(yīng)途徑、重要的交叉點等。書上如要點、特點、基本（過程、途徑…），并且標(biāo)有1.2.3…的。書上有“最”的。聽老師說重點，并自己領(lǐng)悟。4.上課聽講，課間搶做筆記。第一節(jié)生物化學(xué)與分子生物學(xué)發(fā)展簡史自學(xué)為主生物化學(xué)是一門相對年青的科學(xué)，但也是發(fā)展最快的科學(xué)之一。我們在這里回顧它的歷史，看看它的現(xiàn)在，展望它的未來，是很有必要的。

本學(xué)科歷史大致分三個階段，但互有交叉：

1.敘述（靜態(tài)）生物化學(xué)：18世紀(jì)中葉至19世紀(jì)末------研究生物體的分子結(jié)構(gòu)與功能2.動態(tài)生物化學(xué)階段：20世紀(jì)上半葉------物質(zhì)代謝與調(diào)節(jié)3.現(xiàn)代分子生物學(xué)階段：

20世記中葉至現(xiàn)在------遺傳信息的傳遞與表達#53.生物化學(xué)的主要內(nèi)容1.敘述（靜態(tài)）生物化學(xué)階段：

時間：18世紀(jì)中葉至19世紀(jì)末及20世紀(jì)初。

內(nèi)容：主要探討生物體的化學(xué)組成、生命分子的種類及結(jié)構(gòu)。1869年，瑞士外科醫(yī)生FridriMiescher從膿細(xì)胞核中首次分離出DNA。1877年，德國HoppSegler首次提出了“生物化學(xué)”術(shù)語。他對生物組織進行了大量研究，第一個獲得了蛋白質(zhì)結(jié)晶。1882年，德國Fischer確定了蛋白質(zhì)是由氨基酸組成，并成功地用化學(xué)方法合成了由18個氨基酸組成的肽。他對酶也有祥細(xì)的研究，還首先確定了嘌呤和嘧啶的結(jié)構(gòu)等。所以后人稱之生物化學(xué)的奠基人。這段時期，主要是對生物組織進行化學(xué)分析，進而基本闡明了生物體的化學(xué)組成、生命分子的種類及結(jié)構(gòu)。

2.動態(tài)生物化學(xué)階段

時間：20世紀(jì)上半葉內(nèi)容：研究物質(zhì)代謝過程與調(diào)節(jié)（調(diào)控）。特別是前者。1897年，Buchner氏兄弟發(fā)現(xiàn)糖發(fā)酵轉(zhuǎn)變?yōu)橐掖己虲02可以不在“活生物體”作用下進行。此成為研究細(xì)胞內(nèi)代謝過程序幕。有人作過形象的描述“當(dāng)CO2從波氏兄弟的試管中冒出時，歷史宣告生物化學(xué)的誕生?！?/p>

1926年，Sumner首次證明酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)。1932年，Krebs提出鳥氨酸循環(huán)。1937年，Krebs公布了三羧酸循環(huán)的研究結(jié)果。

1940年，德國科學(xué)家公布了糖醇解途徑。隨后，脂肪酸氧化途徑和核苷酸代謝途徑也相繼被闡明。

總之，這個期間將生物體的物質(zhì)代謝（如三大物質(zhì)代謝、能量代謝等）的大部分化學(xué)反應(yīng)過程基本闡明，同時進一步了解各種生物分子的組成、結(jié)構(gòu)、功能及它們之間的相互作用。

3.現(xiàn)代分子生物學(xué)階段

時間：20世記中葉至現(xiàn)在。內(nèi)容：DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)、遺傳信息的傳遞與表達、細(xì)胞信息傳遞等。

現(xiàn)代分子生物學(xué)的誕生

1953年4月25日，英國著名的《自然》雜志刊登了由Watson和Crick發(fā)表《核酸的分子結(jié)構(gòu)---DNA的一個模型》的論文，首次從分子水平上揭開了遺傳的秘密，目前，大多數(shù)人認(rèn)為，這“標(biāo)志著現(xiàn)代分子生物學(xué)的誕生”。2000年末，由美國一個著名科學(xué)機構(gòu)所做調(diào)查：什么是二十世紀(jì)最偉大的發(fā)現(xiàn)----進化論、相對論、量子力學(xué)、高能物理、大陸板塊及漂移學(xué)說…最后竟是這篇文章所揭示的DNA結(jié)構(gòu)及功能。

DNA雙螺旋發(fā)現(xiàn)的最深刻意義在于：確立了核酸作為信息分子的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ);提出了鹼基配對是核酸復(fù)制、遺傳信息傳遞的基本方式；從而最后確定了核酸是遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)，為認(rèn)識核酸與蛋白質(zhì)的關(guān)系及其在生命中的作用打下了最重要的基礎(chǔ)。

現(xiàn)代分子生物學(xué)的發(fā)展

1956年A.Kornbery首先發(fā)現(xiàn)DNA聚合酶；1957年Hoagland、Zamecnik及Stephenson等分離出tRNA，并對它的功能提出了假設(shè)；1958年Weiss及Hurwitz等發(fā)現(xiàn)依賴于DNA的RNA聚合酶；1958年Meselson及Stahl用同位素標(biāo)記和超速離心分離實驗為DNA半保留模型提出了證明；

1961年Hall和Spiege-lman闡明了RNA轉(zhuǎn)錄合成的機理。1965年Nirenberg、Ochoa以及Khorana等破譯遺傳密碼，從而認(rèn)識了蛋白質(zhì)翻譯合成的基本過程。1968年Okazaki（岡畸）提出DNA不連續(xù)復(fù)制模型；19