生物化學(xué)課件chapter-1-緒論

2023/11/131生物化學(xué)

Biochemistry2023/11/132第一章

緒論§1.1生物化學(xué)的概念§1.2生物化學(xué)的開展史§1.3生物化學(xué)與現(xiàn)代工業(yè)§1.4生物化學(xué)的學(xué)習(xí)策略2023/11/133生物化學(xué)的概念什么是生物化學(xué)?研究生命的化學(xué)運(yùn)用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)和方法從分子水平探討生命現(xiàn)象的化學(xué)本質(zhì)、生命活動(dòng)過(guò)程中化學(xué)變化規(guī)律的科學(xué)。研究方法主要采用化學(xué)、物理學(xué)和生物學(xué)的理論和方法；與數(shù)學(xué)、物理學(xué)、生理學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)、遺傳學(xué)等學(xué)科相聯(lián)系和交叉。生物化學(xué)的分類根據(jù)研究對(duì)象分為：動(dòng)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?jī)?nèi)容分為：醫(yī)學(xué)生化、農(nóng)業(yè)生化、工業(yè)生化、環(huán)境生化、食品生化和營(yíng)養(yǎng)生化等。2023/11/134生物化學(xué)的研究?jī)?nèi)容研究生物體內(nèi)各種化合物的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和功能〔主要有糖類、脂類、蛋白質(zhì)、核酸、酶、維生素和激素〕研究構(gòu)成生物體的根本物質(zhì)在生命活動(dòng)中進(jìn)行的化學(xué)變化，即新陳代謝及代謝過(guò)程中能量的轉(zhuǎn)換和調(diào)節(jié)靜態(tài)生物化學(xué)動(dòng)態(tài)生物化學(xué)2023/11/135代謝與能量糖類化學(xué)脂類化學(xué)蛋白質(zhì)化學(xué)核酸化學(xué)酶學(xué)靜態(tài)生物化學(xué)動(dòng)態(tài)生物化學(xué)糖類代謝脂類代謝蛋白質(zhì)代謝核酸代謝代謝的調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)的降解氨基酸代謝蛋白質(zhì)的生物合成核酸的降解核苷酸代謝核酸的生物合成2023/11/136原子分子

根本生物分子生物大分子超分子復(fù)合物細(xì)胞器細(xì)胞組織器官生物界生物個(gè)體生命的起源與進(jìn)化2023/11/137原核細(xì)胞2023/11/138真核生物細(xì)胞2023/11/139生物體的組成2023/11/1310物質(zhì)代謝與能量代謝中間代謝〔intermediarymetabolism〕：細(xì)胞中的物質(zhì)代謝與能量代謝，也就是細(xì)胞中進(jìn)行的化學(xué)過(guò)程。合成代謝〔anabolism〕：將小分子的前體〔precursor〕經(jīng)過(guò)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(guò)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，而ATP〔三磷酸腺苷〕是能量轉(zhuǎn)換和傳遞的中間體。2023/11/13112023/11/1312生物化學(xué)研究目的在認(rèn)識(shí)自然的根底上改造自然，進(jìn)而提高人類生產(chǎn)水平，改善生活質(zhì)量。生物化學(xué)領(lǐng)域的重大問(wèn)題，如遺傳工程、光合作用、生物固氮、酶的應(yīng)用、代謝調(diào)控等。2023/11/1313生物化學(xué)的開展首先起源于法國(guó)，由法國(guó)傳之德國(guó)。再由德國(guó)傳至美國(guó)和英國(guó)，20世紀(jì)由上述國(guó)家流入其他各國(guó)。大約在兩個(gè)世紀(jì)過(guò)程中，經(jīng)過(guò)許多杰出的生物學(xué)和生物化學(xué)工作者的辛勤勞動(dòng)，生物化學(xué)已成為獨(dú)立完整的新科學(xué)。生物化學(xué)在生命科學(xué)中的位置越來(lái)越重要，生物化學(xué)的理論和技術(shù)已介入生物科學(xué)所有的領(lǐng)域之中。生物化學(xué)還將繼續(xù)開展下去，這有賴于今人和后人所做出的巨大努力和奉獻(xiàn)。現(xiàn)代生物化學(xué)2023/11/1314生物化學(xué)與其它學(xué)科的聯(lián)系

生物化學(xué)是一門交叉學(xué)科，從有機(jī)化學(xué)、生物物理學(xué)、營(yíng)養(yǎng)學(xué)、生理學(xué)、微生物學(xué)、遺傳學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)等開展起來(lái)，并促進(jìn)了這些學(xué)科的開展。生物化學(xué)也是一門獨(dú)立科學(xué)，主要研究生物分子的結(jié)構(gòu)、反響，如酶和生物催化過(guò)程、代謝途徑及其控制、生命信息傳遞等過(guò)程的化學(xué)作用機(jī)理。生物化學(xué)是揭示生物分子作用本質(zhì)的一門科學(xué)。2023/11/1315生物化學(xué)—邊緣學(xué)科根底性：生物學(xué)的主干課程之一。交叉性：滲透到生物工程、醫(yī)學(xué)〔“三理一化〞〕、營(yíng)養(yǎng)學(xué)、農(nóng)學(xué)等各學(xué)科。開展性：分子結(jié)構(gòu)生物學(xué)、分子生理學(xué)、分子遺傳學(xué)、分子免疫學(xué)、分子病毒學(xué)、分子發(fā)育生物學(xué)、分子神經(jīng)生物學(xué)、分子育種學(xué)、分子藥理學(xué)等新學(xué)科。近代生物化學(xué)的開展

植物生化動(dòng)物生化微生物生化食品生化工業(yè)生化生物化學(xué)

農(nóng)業(yè)生化

無(wú)機(jī)生化有機(jī)生化病理生化臨床生化細(xì)胞工程基因工程發(fā)酵工程蛋白質(zhì)工程酶工程2023/11/1316生物化學(xué)的研究熱點(diǎn)生物大分子的結(jié)構(gòu)與功能基因表達(dá)的調(diào)控生物膜結(jié)構(gòu)與功能基因組學(xué)蛋白組學(xué)糖組學(xué)代謝組學(xué)……2023/11/1317基因組學(xué)“人類基因組方案〞〔humangenomeproject，HGP〕歷經(jīng)10年，在本世紀(jì)初宣布完成。已繪制40多種生物的基因組圖譜，基因組的研究進(jìn)入功能基因組〔functionalgenomics〕階段，即確定基因結(jié)構(gòu)與功能的應(yīng)用階段。人類基因組解讀為疾病的診斷、防治和新藥研發(fā)提供了有力的武器。2023/11/1318蛋白質(zhì)組學(xué)蛋白質(zhì)組學(xué)〔proteomics〕作為后基因組時(shí)代生命科學(xué)的新研究領(lǐng)域正在崛起。綜合2D-凝膠電泳、計(jì)算機(jī)圖象分析、質(zhì)譜、氨基酸測(cè)序和生物信息學(xué)一系列精細(xì)技術(shù)，高通量、綜合定量和鑒定蛋白質(zhì)。建立蛋白質(zhì)組的生物信息數(shù)據(jù)庫(kù)，為重大病癥的發(fā)生提供新預(yù)警和診斷標(biāo)志，并為新藥開發(fā)提供新的思路。2023/11/1319大腸桿菌中的蛋白質(zhì)組2023/11/13202023/11/1321生物化學(xué)的開展簡(jiǎn)史建立時(shí)期〔18世紀(jì)～20世紀(jì)初〕：研究了脂類、糖類、氨基酸和核酸；酵母發(fā)酵中的“可溶性催化劑〞——酶的概念等?？焖匍_展〔20世紀(jì)初～20世紀(jì)下葉〕：必需氨基酸、維生素、多種激素的發(fā)現(xiàn)；酶的蛋白質(zhì)本質(zhì)揭示；主要物質(zhì)代謝途徑確實(shí)定等。分子生物學(xué)的崛起〔20世紀(jì)下葉～〕：從分子水平解釋生命現(xiàn)象。2023/11/1322生物化學(xué)開展簡(jiǎn)史國(guó)內(nèi)生物化學(xué)開展概況國(guó)際生物化學(xué)開展概況2023/11/1323國(guó)內(nèi)生物化學(xué)開展概況中國(guó)古代生物化學(xué)的淵源中國(guó)近代生物化學(xué)的出現(xiàn)中國(guó)近代生物化學(xué)的開展2023/11/1324中國(guó)古代生物化學(xué)的淵源公元前22世紀(jì)的夏代的釀酒〔杜康〕。公元前12世紀(jì)?周禮?的發(fā)酵制醬。公元前4世紀(jì)，?莊子?記載“癭病〞，即現(xiàn)代的地方性甲狀腺腫病。公元4世紀(jì)，晉朝葛洪的?肘后百一?以含碘豐富的海藻來(lái)治療“癭病〞。2023/11/1325北魏賈思勰?齊民要術(shù)?卷八利用曲的濾液進(jìn)行釀造。公元1897年德國(guó)人布希納〔EduardBuchner〕才發(fā)現(xiàn)酵母菌濾液的發(fā)酵作用，比我國(guó)晚1353年。唐代孫思邈〔581～682〕用米糠熬成的粥來(lái)治療腳氣病，用豬肝治療“雀目〞。中國(guó)古代生物化學(xué)的淵源2023/11/1326明代李時(shí)珍〔1518～1593〕長(zhǎng)期親自上山采藥，著成?本草綱目?，共載藥物1880種。公元1637年，明末宋應(yīng)星的?天工開物·甘嗜?記載了甘蔗的栽培技術(shù)、制糖設(shè)備和工藝過(guò)程，具有相當(dāng)高的科學(xué)價(jià)值，其中用石灰澄清法處理蔗汁的工藝，迄今仍為世界公認(rèn)的最經(jīng)濟(jì)的方法。中國(guó)古代生物化學(xué)的淵源2023/11/1327中國(guó)近代生物化學(xué)的出現(xiàn)萌芽期〔1917～1924〕：吳憲〔生物化學(xué)家、營(yíng)養(yǎng)學(xué)家，1893～1959〕，開設(shè)?生理化學(xué)?，成立生物化學(xué)科(DepartmentofBiochemistry)。發(fā)育期〔1925～1936〕：蛋白質(zhì)變性學(xué)說(shuō)，營(yíng)養(yǎng)學(xué)、免疫化學(xué)、臨床生物化學(xué)、藥物化學(xué)等。苦爭(zhēng)期〔1937～1949〕：鄭集〔生物化學(xué)家、營(yíng)養(yǎng)學(xué)家，1900～〕，?ALaboratoryManualofBiochemistry?、?實(shí)用營(yíng)養(yǎng)學(xué)?，第一次全國(guó)營(yíng)養(yǎng)會(huì)議、中國(guó)營(yíng)養(yǎng)學(xué)會(huì)〔首任理事長(zhǎng)〕。2023/11/1328中國(guó)現(xiàn)代生物化學(xué)的開展1950年，中國(guó)科學(xué)院生理生化研究所成立。王應(yīng)睞〔1907～2001〕,1958～1984任中國(guó)科學(xué)院上海生物化學(xué)研究所所長(zhǎng)。1965年，人工合成牛胰島素(insulin)，生物化學(xué)研究所、有機(jī)化學(xué)研究所、北京大學(xué)協(xié)作完成。1981年，人工合成酵母丙氨酸轉(zhuǎn)移核糖核酸〔tRNAAla〕，上海生物化學(xué)研究所、細(xì)胞研究所、有機(jī)化學(xué)研究所、生物物理研究所、北京大學(xué)生物系和上海試劑二廠協(xié)作完成。2023/11/1329國(guó)際生物化學(xué)開展18世紀(jì)生物化學(xué)的萌芽19世紀(jì)生物化學(xué)的雛形20世紀(jì)生物化學(xué)的開展國(guó)際生物化學(xué)的開展概況2023/11/13302023/11/13312023/11/13322023/11/13332023/11/13342023/11/13352023/11/13362023/11/13372023/11/13382023/11/13392023/11/13402023/11/13411953年Watson

和Crick描繪出了DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型，生命科學(xué)從此進(jìn)入了分子生物學(xué)新時(shí)代悼念克里克2023/11/1342分子生物學(xué)的產(chǎn)生與開展2023/11/13432023/11/1344分子生物學(xué)的重要事件50年代：蛋白質(zhì)α-螺旋結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)；1953年Watson和Crick提出了DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型—分子生物學(xué)的里程碑；中心法那么的提出；遺傳密碼的破譯……70年代：DNA重組技術(shù)(基因工程)、基因診斷、基因治療的開展。80年代：PCR技術(shù)、核酶〔ribozyme〕等。90年代：人類基因組方案〔約3.0×109堿基、2～3萬(wàn)個(gè)基因〕、后基因組時(shí)代〔蛋白質(zhì)組學(xué)、生物信息學(xué)……〕。基因工程的建立20世紀(jì)70年代建立的基因工程〔geneengineering〕，在體外按人類的需要進(jìn)行基因重組和基因改造，通過(guò)各類基因載體進(jìn)行基因轉(zhuǎn)移，打破了基因重組和基因轉(zhuǎn)移的物種界限。2023/11/13452023/11/13462023/11/13472023/11/1348基因工程的拓展基因工程〔geneengineering〕根底研究使基因工程在理論和技術(shù)上日趨成熟，應(yīng)用范圍不斷拓展，產(chǎn)生了許多新的研究領(lǐng)域，極大地豐富了生物科學(xué)理論，推動(dòng)了生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)的開展。基因組學(xué)〔genomics〕蛋白質(zhì)組學(xué)〔proteomics〕生物信息學(xué)〔bioinformatics〕轉(zhuǎn)基因動(dòng)植物〔transgenicanimalsandplants〕生物芯片〔biochips〕基因治療〔genetherapy〕生物化學(xué)的前景和現(xiàn)狀分子生物學(xué)從根本上改變了生命科學(xué)的面貌，極大地豐富和擴(kuò)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(yàn)證，另一方面，人們對(duì)生命的化學(xué)過(guò)程的認(rèn)識(shí)不斷更新和深化?，F(xiàn)代生物化學(xué)已經(jīng)從各個(gè)方面融入了生命科學(xué)開展的主流，其研究主要集中在以下幾個(gè)方面：生物大分子的結(jié)構(gòu)、功能與相互作用基因組學(xué)與蛋白質(zhì)組學(xué)基因表達(dá)的調(diào)節(jié)細(xì)胞信號(hào)的傳導(dǎo)生物工程學(xué)2023/11/1349生物化學(xué)與現(xiàn)代工業(yè)生物化學(xué)對(duì)輕化工業(yè)的滲透酶及其應(yīng)用2023/11/1350生物化學(xué)對(duì)輕化工業(yè)的滲透蛋白質(zhì)〔酶〕、糖、脂肪、核酸等生物分子的研究成果及應(yīng)用使傳統(tǒng)食品、醫(yī)藥工業(yè)發(fā)生了根本性的變化。許多酶〔粗酶〕正逐步應(yīng)用于皮革、紡織、日用化工、原料化工、釀造等輕化工工業(yè)。利用生物化學(xué)手段不斷研制高效性、常效性新藥，如基因工程和蛋白質(zhì)工程可以用細(xì)菌來(lái)生產(chǎn)胰島素、生長(zhǎng)素、干擾素等重要藥物。2023/11/1351酶的應(yīng)用酶〔含酶的細(xì)胞〕作為一種生物催化劑，具有專一性強(qiáng)、催化效率高、反響條件溫和等特點(diǎn)，在各領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。1969年日本的千畑一郎在工業(yè)上應(yīng)用固定化氨基?；笍腄L-氨基酸生產(chǎn)L-氨基酸。將酶或細(xì)胞固定于載體上——生物反響器〔Bioreactor酶反響器〕，就較易做到生產(chǎn)的程序化、自動(dòng)化。2023/11/13522023/11/1353生物化學(xué)的學(xué)習(xí)策略生物學(xué)特點(diǎn)：特點(diǎn)一：與數(shù)理化不同，生物學(xué)為實(shí)驗(yàn)科學(xué)，不存在因果定量關(guān)系，即不可能通過(guò)公式或定理推出一個(gè)準(zhǔn)確的結(jié)論。特點(diǎn)二：生物界沒(méi)有絕對(duì)，幾乎所有的結(jié)論都可以被一些例外打破〔生物多樣性〕。2023/11/1354生物化學(xué)的學(xué)習(xí)策略生物化學(xué)課程的特點(diǎn)：知識(shí)密集，信息量大分子水平，內(nèi)容復(fù)雜涉及面廣，記憶性強(qiáng)

聯(lián)系密切，靈活多變生物化學(xué)的學(xué)習(xí)策略生物化學(xué)學(xué)習(xí)的方法：通常認(rèn)為生物化學(xué)難學(xué)，其實(shí)不然。只要師生共同努力，教與學(xué)齊驅(qū)并駕〔同步思維、同步運(yùn)動(dòng)〕，輔以必要的習(xí)題演練，自繪代謝網(wǎng)絡(luò)圖，就一定會(huì)從無(wú)知到有知，從知之較少到知之較多，以至到達(dá)融會(huì)貫穿、爐火純青的境地。教學(xué)結(jié)合，教學(xué)相長(zhǎng)專心聽講，及時(shí)復(fù)習(xí)精煉概念，把握規(guī)律加強(qiáng)聯(lián)系，突出整體進(jìn)入狀態(tài)，擇重記憶2023/11/1355兩個(gè)根本問(wèn)題國(guó)家為什么創(chuàng)辦大學(xué)？國(guó)民為什么爭(zhēng)讀大學(xué)？2023/11/1356目的與目標(biāo)目的：