生物化学1-绪论(修改)

1、生物化学 徐徐 琴琴 1. 生命生命科学科学在在20世纪取得了飞速的发展世纪取得了飞速的发展2. 当前自然科学的带头学科正开始从物当前自然科学的带头学科正开始从物 理科学向生命科学转移。理科学向生命科学转移。3. 社会的可持续发展需要生命科学作为社会的可持续发展需要生命科学作为 21世纪的带头学科世纪的带头学科 人口膨胀人口膨胀 粮食短缺粮食短缺 疾病危害疾病危害 环境污染环境污染 能源危机能源危机 资源匮乏资源匮乏 物种灭绝物种灭绝在人满为患的日本在人满为患的日本 健 康 OMP ？（？（Osteoblasts Milk Protein）其生化指标包括分子量与其生化指标包括分子量与IGF-1

2、完全一样，完全一样，学名是类胰岛素样生长因学名是类胰岛素样生长因子，是一种激素类蛋白，是子，是一种激素类蛋白，是国 际 公 认 的国 际 公 认 的 致 癌 物 质致 癌 物 质 。主要成分：松果体素（褪黑素）它是人脑和动物脑中的松果腺自然分泌的一种激素。当这种激素在体内含量下降时，表现为睡眠不佳，适时补充褪黑素可起到改善睡眠的作用寻找新的替代品！寻找新的替代品！生物能源生物能源很多不起眼的生物，很可能就是药物、材料等的宝贵资源。图为墨西哥荒原中的仙人掌仙人掌类类植物。 一个 20 米直径的水池年产 4 吨藻类，加工后可得相当于3000 升柴油的燃料。 一英亩三角大戟可生产相当于 50 吨石油

3、的燃料。图为生长在淡水和海水中的一种硅藻 环 境 这是最早一份关于环境对生物种群影响的研究 工业化前英国乡村有很多白色蛾子停在布满淡色苔藓的树皮上，不易被鸟发现； 工业化后，黑色蛾子逐渐取而代之，因为黑烟污染了环境，黑色蛾子更易藏身。 工人正在向被石油污染的海滩喷洒营养液，促使吃石油的细菌长起来。一、生物化学的重要性 生物化学的最终目的是控制生命过程为人类的健康与工农业生产服务。 A.战胜生理疾病 疾病的诊断与病理分析、新药物的开发设计、各类保健品开发、基因疗法、器官克隆等 B. 农业丰产 转基因技术进行育种、生物病虫害防止、利用代谢调控技术保证产品储存等、高级动植物品种的克隆技术 C.生物工

4、程技术与产品 生物化学中酶、代谢调控等手段被广泛用于食品加工、酿造、新材料、新能源的开发与研制等工业领域，同时应用生化技术进行工业污染的治理也以其成本低、效率高、无毒害等优势越来越得到大家的重视。 D .其他 如DNA指纹技术 控制生命过程为人类的健康与工农业生产服务。(用之不慎后患无穷)大型化学工业公司向生命科学工业转轨。大型化学工业公司向生命科学工业转轨。1998年4月，杜邦公司宣布改组成三个实业单位，由生命科学领头。1998年5月，该公司又宣布放弃能源公司Conaco，传统的农业和食品部门也出现了向生物技术和制药合并的趋势。传统的农业和食品部门也出现了向生物技术和制药合并的趋势。 Gen

5、zyme Transgenics Genzyme Transgenics 公司培养出的基因工程羊能以公司培养出的基因工程羊能以较高的产量生产抗凝血酶较高的产量生产抗凝血酶IIIIII，一群羊的酶产量相当于，一群羊的酶产量相当于投资投资1.151.15亿美元工厂的产量亿美元工厂的产量能源、采矿和环境工业也已在分子水平上向基因组研究汇合能源、采矿和环境工业也已在分子水平上向基因组研究汇合 生物化学生物化学 = = 生物生物 + + 化学化学生物化学的涵义生物化学的涵义 一、生物化学的涵义 生物化学是研究生命现象的一门学科，生物化学是研究生命现象的一门学科，它主要用化它主要用化学的理论和方法研究生物

6、体的化学组成以及生命活动过学的理论和方法研究生物体的化学组成以及生命活动过程中的一切化学变化程中的一切化学变化，从而揭示生命的奥秘。，从而揭示生命的奥秘。 ？ 化学生物学是利用化学的理论、研究方法和手段来探索生物、医学问题的科学。这种理解与生物化学和分子生物学的含义有较大的重叠，它强调的是化学与生物学的交叉与融合。 相互作用、组装和过程生物催化剂和生物转化组合化学生物模拟分析技术生物大分子有机化学有机化学物理化学物理化学无机化学无机化学分析化学分析化学高分子化学高分子化学生物学生物学动物学动物学植植物物学学微生物学微生物学化学化学生物学生物学生物化学生物化学生物化学与普通化学的区别 结结构构

7、化化学学反反应应 特特殊殊处处 普普通通化化学学 结结构构简简单单 条条件件多多样样 生生物物化化学学 结结构构极极为为复复杂杂多多样样 常常温温常常压压酶酶催催化化 反反应应自自我我调调节节 能能量量转转化化、传传递递反反应应 自自身身复复制制的的特特殊殊反反应应 极极为为细细致致准准确确 特特殊殊的的生生物物功功能能 二、生物化学的主要研究内容研究内容 = 化学组成 + 化学变化化学组成：构成生物体的基本物质 糖、脂、蛋白质、核酸 及起调节作用的化学物质 酶、维生素、激素 的结构、性质、功能化学变化：化学变化： 构成生物体的基本物质在体内的合成与分解（物质代谢）； 能量的产生与利用（能量代

8、谢）； 遗传信息的传递与表达。1研究组成生物体的基本物质（糖类、脂类、蛋白质、核酸）以及对体内的化学反应起催化和调节作用的生物活性物质(酶、维生素、激素)的结构、性质和功能。 2研究糖类、脂类、蛋白质和核酸在生命活动过程中进行的化学变化，也就是新陈代谢，以及代谢过程中能量的转换和代谢调节。 3研究遗传信息的传递和表达。 研究内容20世纪初，生物化学成为一门独立的学科。 1903年德国Neuberg（纽伯格）提出了“Biochemistry”。 三、生物化学的起源与发展三、生物化学的起源与发展 1 静态生物化学时期（二十世纪二十年代以前） 2 动态生物化学时期（二十世纪前半叶） 3 机能生物化学

9、及分子生物学时期（二十世纪五十年代以后）（一）十八世纪（一）十八世纪法 化学家 Lavoisier 动物体的发热由于机体内物质的氧化，氧是氧化的要素，热分散在体内形成体温。Lavoisier和Laplace （法 数学家天文学家） 研究动物的呼吸作用初步奠定了分解代谢与呼吸化学的基础有机物 + O2CO2 + H2O + Q有机物（一）十九世纪（一）十九世纪 德国化学家 Liebig：进一步阐明了发热观点，将食物分为糖、脂类、蛋白质，奠定了营养学的基础；他也首先对代谢下了定义。 德国化学家 Hoppe-Seyler：第一次提出“生理化学”；第一次分离和结晶了血红蛋白；第一次制得纯卵磷脂。 Ho

10、ppe-Seylers z. physiol.chem. 1928年 德国 Whler NH4CNOCO(NH2)2氰酸铵，无机化合物尿素，有机化合物推翻了“生机论”19世纪中期 C6H12O6 2C2H5OH+2CO2 法国微生物学家 Pasteur 德国化学家 Liebig 德国有机化学家 Fischer : 生化之父，首先提出酶的专一性及酶的“锁-钥”学说以及酶的作用机理。（二）二十世纪的前五十年（二）二十世纪的前五十年 20世纪的前30年：生理学、化学。 营养学的真正的黄金时代。 20年代，1926年美国Sumner从刀豆中得到脲酶的结晶。 30年代，1933-1936年Krebs提出

11、了著名的尿素循环和 三羧酸循环，阐明了生物体的中间代谢途径。40年代前后，能量代谢，生物能量学。 20世纪中期生物化学成为一门独立和成熟的学科 。（三）分子生物学的出现（三）分子生物学的出现 1950年 美国 Pauling等 蛋白质的二级结构-螺旋 1955年 英国 Sanger 胰岛素一级结构的测定 1953年 美国 Watson和英国 Crick DNA双螺旋结构 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 1962James Watson (34y)Francis Crick (46y)Maurice Wilkins (46y）DNA Double Helix

12、model 这以后，核酸的研究进展很快，在核酸一级结构测定和核酸人工合成方面取得显著成果。 60年代，1961年法国Jacob和Monod 操纵子模型70年代，进入生物工程的研究。基因工程、蛋白质工程、酶工程、细胞工程、发酵工程等。 第一个基因工程的产物为somatostatin（生长激素抑制素）。 90年代，1990年启动了人类基因组计划。 20世纪末和21世纪初，随着人类基因组全序列测定的基本完成，生命科学进入了后基因组时代，产生了功能基因组学、蛋白质组学、结构基因组学等。 国内生物化学发展情况国内生物化学发展情况 生物化学家和营养学家吴宪 20世纪20年代后期建立了制备血滤液的方法以及测

13、定血糖的方法（Folin-Wu法） 20世纪30年代，1931年蛋白质变性理论 在免疫化学方面，首先使用定量分析的方法研究抗原抗体反应2项突出成果项突出成果 1965年合成了具有生物活性的牛胰岛素 1981年合成了具有生物活性的酵母丙氨酸tRNA 最近二、三十年生物工程 目前已能用基因工程的方法生产许多产品如乙型肝炎疫苗、SOD（超氧化物歧化酶）、人生长激素、各种干扰素、各种白细胞介素等等。 我国于1993年启动人类基因组计划 按研究对象分类有：动物生化、植物生化、微生物生化、医学生化、农业生化和工业生化等等。如果研究对象不限于上述几种，而是一般生物，则称普通生物化学。如果以生物的不同进化阶段

14、的化学特征为研究对象，则称进化生物化学或比较生物化学。四、四、生物化学的分类生物化学的分类 教材：生物化学简明教程 教学内容与学时安排教学内容与学时安排序序号号章目名称章目名称学时学时分配分配序序号号章目名称章目名称学时学时分配分配1绪论17生物氧化及光合作用22细胞与生物膜38脂类代谢23蛋白质化学49核酸代谢24核酸化学410蛋白质代谢35酶学411复习及考试26糖代谢512五、生物化学的学习方法五、生物化学的学习方法生化与化学，特别是有机化学密切相关，但性质及特点有所不同。生物化学反应的特点：1、是在生物体内进行，是有生命的化学反应。2、几乎所有体内的化学反应都需各自的酶作催化剂。现己鉴

15、定出的酶有3000种以上，反应条件温和3040、中性。3、体内每一反应不是孤立的，而是相互约束、相互牵制。4、随时间和空间而变。生命体内的组成和功能随生物的进化、生命的延续、空间的位置而改变，形成不同层次层次的组成、性能和化学反应体系。生物化学的特点及学习方法生物化学的特点及学习方法基本概念基本反应体系基本生命物质的性质、结构及功能基本反应机理四、学习方法四、学习方法 对学习生物化学课程的要求；全面理解，重点记忆，前后联系，来回复习。 Just do as a proverb says:I hear, and I forget,I see, and I remember,I do, and I understand. 参考书：参考书： 1. J.M.Berg等编等编 Biochemistry，5e