生物化学：绪论

1、Biochemistry 高国全高国全 主编人民卫生出版社主编人民卫生出版社 浩瀚的宇宙，目前人类浩瀚的宇宙，目前人类 所知仅地球存在生命所知仅地球存在生命 丰富多彩的生物世界丰富多彩的生物世界 具有共同的化学本质具有共同的化学本质 生物化学是一门有趣的科学！生物化学是一门有趣的科学！ 几百万种生物几百万种生物共同的语言共同的语言 构成生物体的氨基酸相同：构成生物体的氨基酸相同：2020种种 遗传密码相同、酶一样遗传密码相同、酶一样 生成乳酸的过程一样生成乳酸的过程一样 生物化学是一门重要的科学！生物化学是一门重要的科学！ 所有疾病都和生物化学有关系！所有疾病都和生物化学有关系！ 生物大分子结

2、构改变生物大分子结构改变 生物大分子数量改变生物大分子数量改变 参与代谢的酶改变参与代谢的酶改变 代谢过程改变代谢过程改变 人和大猩猩人和大猩猩 基因组差别基因组差别 2%2% 人和小鼠人和小鼠 基因组差别基因组差别 1%1% 奥秘：很多未解之谜！奥秘：很多未解之谜！ 形象、生命特征、功能完全不同，为什么？形象、生命特征、功能完全不同，为什么？ 什么是生物化学？什么是生物化学？ 为什么学习生物化学？为什么学习生物化学？ 生物生物：有生命现象的物体：有生命现象的物体 新陈代谢，遗传与繁殖新陈代谢，遗传与繁殖 化学化学：研究物质的：研究物质的组成、组成、 结构、性质、功能结构、性质、功能 生生 物

3、物 化化 学学 ：生命的化学：生命的化学 1 1、生物化学的定义、生物化学的定义 一、概述一、概述 （Biochemistry；Biological chemistry；chemistry of life；physiological chemistry） 生物学生物学 化学化学工程学工程学 生物生物 化学化学 生物生物 工程工程 化学化学 工程工程 生物生物 技术技术 生物化学是一生物化学是一 门交叉学科。门交叉学科。 是生命科学领是生命科学领 域重要的领头域重要的领头 学科学科 。 生生 物物 化化 学学 ： 研究生物体内化学分子和化学反应的基础生命科研究生物体内化学分子和化学反应的基础生命

4、科 学，从分子水平探讨生命现象的本质。学，从分子水平探讨生命现象的本质。 研究对象是所有的生物体：人体、动物、植物、微生物、病毒等研究对象是所有的生物体：人体、动物、植物、微生物、病毒等 是在分子水平上探讨生命的本质，即研究生物体是在分子水平上探讨生命的本质，即研究生物体 的的分子结构与功能分子结构与功能、物质代谢与调节物质代谢与调节、遗传信息的传遗传信息的传 递与表达等递与表达等的科学。的科学。 2 2、研究内容及范围、研究内容及范围 n生物化学的基本内容包括：生物化学的基本内容包括： 发现和阐明构成生命物体的分子基础发现和阐明构成生命物体的分子基础 生物分子的化学组成、结构和性质生物分子的

5、化学组成、结构和性质 生物分子的结构、功能与生命现象的关系生物分子的结构、功能与生命现象的关系 生物分子在生物机体中的相互作用及其变化规律生物分子在生物机体中的相互作用及其变化规律 新陈代谢新陈代谢 遗传的分子基础及代谢调控遗传的分子基础及代谢调控 实验研究实验研究/ /技术方法技术方法 生物体的化学组成生物体的化学组成 自然界所有的生命物体都由三类物质组成自然界所有的生命物体都由三类物质组成: : 水、无机离子和生物分子水、无机离子和生物分子 生命体的元素组成生命体的元素组成 自然界存在的90多种元素中，在人体内发现的有近60种。 第一类元素：包括第一类元素：包括C、H、O和和N四种元素，四

6、种元素，是组成生命体最是组成生命体最 基本的元素。这四种元素约占了生物体总质量的基本的元素。这四种元素约占了生物体总质量的99%以上。以上。 第二类元素：包括第二类元素：包括S、P、Cl、Ca、K、Na和和Mg。这类元素这类元素 也是组成生命体的基本元素。也是组成生命体的基本元素。 第三类元素：包括第三类元素：包括Fe、Cu、Co、Mn和和Zn。是生物体内存是生物体内存 在的主要少量元素。在的主要少量元素。 第四类元素：包括第四类元素：包括Al、As、B、Br、Cr、F、Ga、I、Mo、 Se、Si等。等。 生物分子生物分子 v生物大分子生物大分子 糖原糖原 G（葡萄糖）（葡萄糖） 脂肪脂肪

7、FA（脂肪酸）甘油（脂肪酸）甘油 核酸核酸 5种含氮碱基（种含氮碱基（A、G、T、C、U）+戊糖戊糖+磷酸磷酸 蛋白质蛋白质 20种氨基酸种氨基酸 v有机小分子有机小分子 维生素（辅酶）、有机酸、色素等。维生素（辅酶）、有机酸、色素等。 生物复杂多样，但在分子水平具有简单同一性。生物复杂多样，但在分子水平具有简单同一性。 由基本相同由基本相同 类型的分子类型的分子 单体组成单体组成 研究 结构结构 功能功能 性质性质 脂类脂类脂肪酸和甘油脂肪酸和甘油 超分子复合体超分子复合体大分子大分子单体单体 n生物体与其外环境之间的物质交换过程就称为物生物体与其外环境之间的物质交换过程就称为物 质代谢或新

8、陈代谢。质代谢或新陈代谢。 n物质代谢的基本过程：物质代谢的基本过程： 消化、吸收消化、吸收中间代谢中间代谢排泄。排泄。 n中间代谢过程：细胞内进行的，最为复杂的化学中间代谢过程：细胞内进行的，最为复杂的化学 变化过程，它包括合成代谢，分解代谢，物质互变化过程，它包括合成代谢，分解代谢，物质互 变，代谢调控，能量代谢几方面的内容。变，代谢调控，能量代谢几方面的内容。 物质代谢（新陈代谢）物质代谢（新陈代谢） 蛋白质蛋白质 糖类糖类 脂类脂类 二、生物化学的发展史二、生物化学的发展史 n研究内容以分析生物体内物质的化学组成、性质和研究内容以分析生物体内物质的化学组成、性质和 含量为主。含量为主。

9、 1. 叙述生物化学阶段（初级阶段）叙述生物化学阶段（初级阶段） 18世纪中世纪中19世纪末世纪末 n系统研究了系统研究了糖、脂糖、脂和和蛋白质蛋白质的的 性质，并发现了重要的遗传物性质，并发现了重要的遗传物 质质 核酸核酸。 n 有机生物化学发展时期有机生物化学发展时期: 研究中心研究中心“蛋白质蛋白质” 1770-1786年 瑞典的C.W.Scheele研究了动植物各种组织 的化学成分，成为近代生化的奠基工作 。 1869年 瑞士的Fridri Miescher首次分离出DNA 。 1877年 德国的Hopp Seyler首次分离出蛋白质结晶 。 1897年 Bchner 兄弟俩 无细胞滤

10、液使糖发酵，奠定了酶 学基础 1903年，德国Neuberg首先使用biochemistry这个名词， 标志着作为独立学科的生物化学的诞生。 n主要特点是研究生物体内物质的变化，即代谢途径。 突出成就：确定了糖酵解、鸟氨酸循环、三羧酸 循环以及脂肪酸-氧化等重要的分解代谢途径。 2.动态生物化学阶段（发展阶段）动态生物化学阶段（发展阶段） 20世纪初世纪初20世纪世纪50年代年代 1926年美国Sumner从刀豆中得到脲酶的结晶，证明酶的化学本质是 蛋白质，1946年获诺贝尔奖。 1937年英国生物化学家Krebs提出了著名的三羧酸循环，1953年获诺 贝尔生理学奖。 1948年，Kenned

11、y和Lehninger发现物质代谢与能量代谢偶联。 1960年 Micheali-Menten 酶促动力学 20世纪中期生物化学成为一门独立和成熟的学科 n是生物化学的发展和延续，主要研究是生物化学的发展和延续，主要研究 蛋白质及核酸等大分子的结构蛋白质及核酸等大分子的结构 蛋白质及核酸等大分子功能及其基因结构蛋白质及核酸等大分子功能及其基因结构 基因表达与调控等基因表达与调控等 从分子水平阐明生命现象从分子水平阐明生命现象 3.分子生物学阶段分子生物学阶段 从从1953年至今年至今 n 分子或综合生物化学发展期：蛋白质、酶和核酸等生物大分分子或综合生物化学发展期：蛋白质、酶和核酸等生物大分

12、子研究、创立了遗传工程学。子研究、创立了遗传工程学。 1953年 Watson和Crick DNA双螺旋，获1962年诺贝尔生理、医学 奖。DNA双螺旋结构的提出使生物化学发展到一个新的阶段分子 生物学阶段。 70年代，进入生物工程的研究阶段。基因工程、蛋白质工程、酶工 程、细胞工程、发酵工程等。 1980年 Sanger和Gilbet DNA测序方法，获诺贝尔化学奖。 n1944年,麦克劳德(Macleod)和麦卡蒂 (Mc Carty)(美)证明DNA是遗传物质. 从左至右：Oswald T.Avery, Colin MacLeod 与 MaclynMcCarty Francis Cric

13、k (35y) James Watson (23y) 丹麦丹麦 哥本哈根哥本哈根 剑桥大学剑桥大学 Cavendish Lab. Genomics 1990. 10. 1 人类基因组计划人类基因组计划 Human Genomic Project 2000完成完成 Dulbecco 1985年， “人类基因组测序和作图”计 划（简称HGP）提出。 近半个世近半个世 纪以来纪以来 n1919世纪末和世纪末和2020世纪初，在有机化学和生理学研究的世纪初，在有机化学和生理学研究的 基础上，生物化学逐渐发展成为一门独立的学科。基础上，生物化学逐渐发展成为一门独立的学科。 n细胞生物学、遗传学、微生物学

14、、免疫学、病毒学、细胞生物学、遗传学、微生物学、免疫学、病毒学、 进化论甚至分类学的研究都离不开生物化学的理论进化论甚至分类学的研究都离不开生物化学的理论 和方法。和方法。 n生物化学又是临床医学、药学与制药工程、食品和生物化学又是临床医学、药学与制药工程、食品和 营养等学科的基础。它与人类的健康，疾病的诊断营养等学科的基础。它与人类的健康，疾病的诊断 与治疗，工农业生产及国防建设等密切相关。与治疗，工农业生产及国防建设等密切相关。 三、生物化学与医学三、生物化学与医学 四、课程特点及学习与安排四、课程特点及学习与安排 n内容多，复杂而繁琐 n按生物分子的功能分类（不同于化学的结构和 官能团分

15、类） n理论性强、概念多，且前后交错 随时消化温故知新 及时总结归纳比较分类 理解的基础上必要的记忆 把握生物化学的知识结构层次把握生物化学的知识结构层次 组成比例 期中成绩理论考试 40% 期末成绩理论考试 40% 平时成绩课外作业 20% 合计100分 学科成绩 生物化学：68学时，4学时/周 第1周-17周 周次周次日期日期学时学时教学内容教学内容授课老师授课老师 一24/2，26/24绪论 蛋白质的结构与功能 陶莎陶莎 二2016-3-22蛋白质的结构与功能 二2016-3-42酶 三2016-3-92酶 三2016-3-112维生素与微量元素 四16/3，18/34核酸的结构与功能

16、五23/3，25/34DNA的生物合成 六30/3，1/44DNA的生物合成1 RNA的生物合成3 七6/4，8/44RNA的生物合成1蛋白质的生物合成3 八2016-4-132蛋白质的生物合成 八2016-4-152基因表达调控 齐炜炜齐炜炜 九2016-4-202基因表达调控 九2016-4-222基因重组与分子生物学技术 十2016-4-272基因重组与分子生物学技术 期中考试期中考试陶莎陶莎 齐炜炜齐炜炜 十2016-4-292糖代谢 宋志宏宋志宏 十一2016-5-42糖代谢 十一2016-5-62糖代谢1 脂类代谢1 十二11/5，13/54脂类代谢 十三2016-5-182生物氧化 十三2016-5-202生物氧化1氨基酸代谢1 十四25/5，27/54氨基酸代谢 十五1/6，3/64物质代谢调节与细胞信号转导 十六2016-6-82血液的生物化学 十六2016-6-122血液的生物化学 十七15/6，17/64肝胆生物化学 十八 期末考试期末考试 宋志宏宋志宏 陶莎陶莎 主要参考书主要参考书 1. 查锡良查锡良 药立波主编药立波主编. 生物化学生物化学(第第8版版