基础生物化学_绪论

1、 基础生物化学基础生物化学 个人简历：个人简历：1985.09-1989.071985.09-1989.07：华中农业大学农学系，大学毕业：华中农业大学农学系，大学毕业1989.09-1992.071989.09-1992.07：华中农业大学农学系，硕士：华中农业大学农学系，硕士1996.12-2001.121996.12-2001.12：华中农业大学农学系，博士：华中农业大学农学系，博士1999.07-2000.071999.07-2000.07：大连外国语学院，进修日本语：大连外国语学院，进修日本语2000.10-2001.102000.10-2001.10：日本东京大学农学生命科学研究科

2、，访问学者：日本东京大学农学生命科学研究科，访问学者2005.11-2007.112005.11-2007.11：北海道农业研究中心，日本学术振兴会（：北海道农业研究中心，日本学术振兴会（JSPS)JSPS)博士后研博士后研究员究员2009.01-2009.042009.01-2009.04：日本北海道农业科学研究中心：日本北海道农业科学研究中心, , 客座研究员客座研究员研究方向：研究方向：植物耐逆境（低温、高温、铝毒）等种质资源的筛选与评价。植物耐逆境（低温、高温、铝毒）等种质资源的筛选与评价。植物逆境信号传导的分子机制。植物逆境信号传导的分子机制。水稻细胞壁在耐逆性的作用机制。水稻细胞壁

3、在耐逆性的作用机制。植物生理活性物质的开发与应用。植物生理活性物质的开发与应用。科学研究：科学研究： 主持或参加课题主持或参加课题6 6项。项。 发表论文发表论文 3737篇，篇，SCISCI论文论文 4 4篇。篇。 主编专著主编专著 3 3本。本。 谢国生的基本情况谢国生的基本情况谢国生副教授于谢国生副教授于2005-20072005-2007年在日本北海道农业研究中心进行年在日本北海道农业研究中心进行JSPSJSPS博士后研究期间，与实验室博士后研究期间，与实验室同事的合影。左后二为其合作导师北海道大学今井亮三教授。同事的合影。左后二为其合作导师北海道大学今井亮三教授。谢国生副教授在日本北

4、海道进行谢国生副教授在日本北海道进行JSPSJSPS博士后研究工作。博士后研究工作。第一章第一章 绪论（绪论（2 2学时）学时）第一节第一节 生物化学的生物化学的概念与研究内容概念与研究内容第二节第二节 生物化学的生物化学的发展历史、发展历史、应用与地位应用与地位第三节第三节 本课程的内容、要求和进度安排本课程的内容、要求和进度安排本章重点内容：本章重点内容：生物化学的概念与发展历史。生物化学的概念与发展历史。第一节第一节 生物化学的生物化学的概念与研究内容概念与研究内容一、生物化学的生物化学的概念概念二、生命的物质组成二、生命的物质组成三、三、生物化学的研究内容生物化学的研究内容一一. .

5、生物化学的概生物化学的概念念运用化学的原理和方法，研究生物体的运用化学的原理和方法，研究生物体的物质组物质组成成和生命过程中的和生命过程中的化学变化化学变化，进而深入揭示生，进而深入揭示生命活动的化学本质的一门科学。命活动的化学本质的一门科学。 有有“生命的化学生命的化学”之称。之称。根据研究对象不同，可分为：根据研究对象不同，可分为：植物生物化学植物生物化学 动物动物( (人人) )生物化学生物化学 微生物生物化学和病毒生物微生物生物化学和病毒生物化学。化学。根据研究的目的不一样，可分为：根据研究的目的不一样，可分为：农业生物化学农业生物化学 工业生物化学工业生物化学 医用生物化学和药物生物

6、化学医用生物化学和药物生物化学由由C C、H H、O O、N N、P P、S S、ClCl、MgMg、NaNa、K K等（占等（占99%!)99%!)以以及微量元素及微量元素(1%)(1%)组成，基本分布在组成，基本分布在1-41-4周期（与月球周期（与月球上一样！上一样！) )。基本元素组成小分子，进一步形成生命体的基本化学基本元素组成小分子，进一步形成生命体的基本化学物质，组成生命体。生命也是一种化合物！也服从普物质，组成生命体。生命也是一种化合物！也服从普遍的化学基本规律。所以，我们可以按照化学的原理、遍的化学基本规律。所以，我们可以按照化学的原理、利用化学的研究方法探索生命的本质。利用

7、化学的研究方法探索生命的本质。二二. 生命的物质组成生命的物质组成 1. 构成生物的基本化学元素构成生物的基本化学元素2. 生命的物质组成生命的物质组成多酶复合体多酶复合体染色体染色体生物膜生物膜 细胞器细胞器 细胞细胞 组织组织 器官器官 生物体生物体（动物、植物、微生物）（动物、植物、微生物） 蛋白质核酸多糖脂类4种生物大分子 寡肽 核苷 寡多糖 磷脂酸 4种中间生物分子 氨基酸（20种) ) 含N碱（5种）核糖（1种）葡萄糖（1种）脂肪酸（1种）甘油（1种）胆碱（1种）生物超生物超分子分子基本生物分子 （30种）l 构成蛋白质的结构单元构成蛋白质的结构单元氨基氨基酸酸2020种基本氨基酸

8、种基本氨基酸: 12: 12个个 极性极性 + 8+ 8个非极性氨基酸个非极性氨基酸碱性氨基酸碱性氨基酸(3(3个个) )酸性氨基酸酸性氨基酸(2(2个个) )极性氨基酸极性氨基酸(4(4个个) )特殊氨基酸特殊氨基酸(3(3个个) )疏水性氨基酸疏水性氨基酸(8(8个个) )l 构成核酸的结构单元构成核酸的结构单元核苷核苷酸酸碱基（碱基（5 5个）个）核糖（核糖（1 1个）个）l 构成多糖的结构单元构成多糖的结构单元单糖单糖葡萄糖（葡萄糖（1 1个）个）l 构成脂类的结构单元构成脂类的结构单元磷脂酸磷脂酸甘油、脂肪酸和胆碱甘油、脂肪酸和胆碱甘油（甘油（1 1个）、硬脂酸（个）、硬脂酸（1 1

9、个）和胆碱（个）和胆碱（1 1个）个）1.1.静态生物化学：静态生物化学：研究生物有机体的化学组成、结构、研究生物有机体的化学组成、结构、性质和功能性质和功能 简单元素构成各种含碳有机化合物等生物小分子，简单元素构成各种含碳有机化合物等生物小分子，组成基本生物分子，再合成生物大分子。研究生物组成基本生物分子，再合成生物大分子。研究生物大分子、基本生物分子和生物小分子的结构、性质大分子、基本生物分子和生物小分子的结构、性质和功能，称为和功能，称为静态生物化学静态生物化学。2.2.动态生物化学：动态生物化学：研究生命现象的物质代谢、能量代研究生命现象的物质代谢、能量代谢与代谢调节谢与代谢调节 糖、

10、脂类、蛋白质、核酸等大生物分子在体内的分糖、脂类、蛋白质、核酸等大生物分子在体内的分解、合成、转化以及转化过程中的能量转换问题。解、合成、转化以及转化过程中的能量转换问题。称为称为动态生物化学动态生物化学。三三. . 生物化学的内容生物化学的内容三三. 生物化学的内生物化学的内容容3.3.研究生物体的信息代谢。研究生物体的信息代谢。 核酸与蛋白质合成与调节，是分子生物学的基础。核酸与蛋白质合成与调节，是分子生物学的基础。4.4.运用生物化学原理和方法，为农业、工业、医药卫生、环境保护等服务，开拓富有经运用生物化学原理和方法，为农业、工业、医药卫生、环境保护等服务，开拓富有经济价值的生物资源（酶

11、制剂、药品、食品添加剂、杀虫剂济价值的生物资源（酶制剂、药品、食品添加剂、杀虫剂）。）。第二节第二节 生物化学的生物化学的发展历史发展历史、应用与地位、应用与地位一.一. 生物化学的生物化学的发展历史发展历史二.二. 我国科学家在生物化学领域的贡献我国科学家在生物化学领域的贡献三三. 生物化学的应用生物化学的应用四四. 生物化学的生物化学的学科学科地位地位一一. 生物化学的发展历生物化学的发展历史史1.1.静态生物化学时期静态生物化学时期(1770-1903(1770-1903年年) ) 准备和酝酿阶段。准备和酝酿阶段。 生命物质的化学组成与理化性质的描述。生命物质的化学组成与理化性质的描述。

12、17751775：Scheele Scheele 生物体内各组织的化学组成生物体内各组织的化学组成17851785：Lavoisier Lavoisier 动物的呼吸动物的呼吸1828: Wohler 1828: Wohler 在实验室用化学方法将氰酸铵合成尿素在实验室用化学方法将氰酸铵合成尿素 1850: Bernard 1850: Bernard 肝糖元转变成血糖肝糖元转变成血糖1864: Seyler 1864: Seyler 血红蛋白结晶血红蛋白结晶1869: Miescher DNA1869: Miescher DNA的发现的发现1897: 1897: Buchner Buchner

13、 从破醉的酵母细胞滤液仍能使糖发酵。从破醉的酵母细胞滤液仍能使糖发酵。开辟了离体方法进行生化研究的道路，也是酶学研究的开辟了离体方法进行生化研究的道路，也是酶学研究的开始，这是近代生物化学产生的标志和第一个里程碑。开始，这是近代生物化学产生的标志和第一个里程碑。19031903： Neuberg Neuberg 提出提出“生物化学生物化学”概念。概念。 营养学营养学: :发现了人类必需氨基酸发现了人类必需氨基酸, ,必需脂肪酸和多种必需脂肪酸和多种维维 生素。内分泌学生素。内分泌学: : 发现了多种激素。发现了多种激素。19261926年，年，Sumner Sumner 脲酶结晶。脲酶结晶。1

14、9371937年年: Krebs TCA: Krebs TCA循环。循环。19401940年：年：EmbdenEmbden，MeyerhofMeyerhof，ParnasParnas阐明了阐明了EMPEMP途途径。径。生物体内主要物质代谢途径与调控机理的阐明是生生物体内主要物质代谢途径与调控机理的阐明是生物物化学的第二个里程碑。化学的第二个里程碑。19511951年，年，Pauling & Corey Pauling & Corey 研究了多肽的二级结构。研究了多肽的二级结构。 19601960年，年，Micheali-Menten Micheali-Menten 酶动力学。酶

15、动力学。2. 2. 动态生物化学时期动态生物化学时期(1903(1903年年19531953年年) ) - - 建立与发展阶段建立与发展阶段 重要分子的发现和物质代谢途径的确定。重要分子的发现和物质代谢途径的确定。这是一个真正突飞猛进的年代这是一个真正突飞猛进的年代,4000,4000多种杂志多种杂志, ,生物生物化学占领先地位化学占领先地位,50,50年代以来诺贝尔奖：年代以来诺贝尔奖： 生理医学生理医学:1/2; :1/2; 化学奖化学奖1/31/3都是生物化学领域，都是生物化学领域，说明现代科学是生命科学占领先地位说明现代科学是生命科学占领先地位, ,研究成果每研究成果每8 8年增加一倍

16、。年增加一倍。这些研究成果与研究方法的不断创新有关这些研究成果与研究方法的不断创新有关( (同位素、同位素、X-X-射线、电子显微镜、层析、电泳、超速离心以及射线、电子显微镜、层析、电泳、超速离心以及全自动分析仪全自动分析仪) )。 3.3.机能或分子生物化学时期机能或分子生物化学时期(1953(1953年以后年以后) ) 现代生物化学时期。现代生物化学时期。 核酸与蛋白质合成的遗传关系、人为干预生命过程。核酸与蛋白质合成的遗传关系、人为干预生命过程。以以DNADNA分子结构认识为标志。分子结构认识为标志。l19531953年，年，Watson & Crick DNAWatson &a

17、mp; Crick DNA的双螺旋结构的双螺旋结构l19611961年，年，Jacob & Monod, Jacob & Monod, 操纵子学说操纵子学说l19731973年，年，Berg, Boyer & Cohen Berg, Boyer & Cohen 创建了创建了DNADNA克隆克隆技术技术l19851985年，年，Saiki Saiki 发明了发明了PCRPCR（聚合酶链式反应）（聚合酶链式反应）l1990-20031990-2003年，基因组测序。年，基因组测序。现代生物化学（分子生物学）的标志性事件现代生物化学（分子生物学）的标志性事件(1)(1

18、)深入发展阶段深入发展阶段(1953-2000(1953-2000年年):): 分子生物学时期分子生物学时期l DNADNA双螺旋结构模型的建立双螺旋结构模型的建立l遗传信息传递的中心法则的建立遗传信息传递的中心法则的建立l基因表达调控机理的研究基因表达调控机理的研究l单克隆抗体及基因工程抗体的研制单克隆抗体及基因工程抗体的研制l细胞信号转导机理的研究细胞信号转导机理的研究lDNADNA重组技术的兴起重组技术的兴起l人类基因组研究人类基因组研究19971997年年 Wilmut Wilmut 体细胞克隆羊（体细胞克隆羊（DollyDolly）体细胞体细胞（芬兰（芬兰母羊的乳腺细母羊的乳腺细胞核

19、）胞核）未受精卵细胞（苏格兰黑面母羊）显微注射显微注射代理母亲代理母亲移植移植克隆羊：多莉克隆羊：多莉如何克隆大熊猫？如何克隆大熊猫？Transgenic TobaccoTransgenic TomatoBar-Transgenic Herbicide Resistant Rice转胃安素番茄转胃安素番茄高锌西洋番茄高锌西洋番茄转虾青素胡萝卜转虾青素胡萝卜痢疾疫苗土豆痢疾疫苗土豆（2 2）. .黄金时期（黄金时期（20002000年年- -）: : 生物化学的展望：后基因组时代生物化学的展望：后基因组时代 新的学科不断涌现，发展前景广阔：新的学科不断涌现，发展前景广阔： 结构基因组学，功能基因

20、组学，蛋白组学，结构基因组学，功能基因组学，蛋白组学， 转录组学，糖组学，脂组学，代谢组学。转录组学，糖组学，脂组学，代谢组学。2D - PAGEPROTEAN1: 60 g sample, 20 kV-hr2: 8.6 x 6.8 cm, 40 min944 spots1: 100 g sample, 50 kV-hr2: 13.3 x 8.7 cm, 1 hr1,287 spots1: 150 g sample, 80 kV-hr2: 18.3 x 19.3 cm, 5.5 hr1,724 spots二、我国科学家在生物化学领域的贡二、我国科学家在生物化学领域的贡献献l早期的生产实践早期的

21、生产实践l19361936年，吴宪年，吴宪 提出了蛋白质变性的学说。提出了蛋白质变性的学说。l19651965年，人工合成具有生物活性的结晶胰岛素。年，人工合成具有生物活性的结晶胰岛素。l19811981年，人工合成酵母丙氨酰年，人工合成酵母丙氨酰tRNAtRNA。l参与了人类基因组计划（参与了人类基因组计划（1%1%）l首次完成了水稻基因组草图的绘制。首次完成了水稻基因组草图的绘制。生化知识的应用生化知识的应用解释各种生命现象和生物生产过程的机理和本质。解释各种生命现象和生物生产过程的机理和本质。生化技术的应用生化技术的应用生物产品生产、制备、提取、加工等。生物产品生产、制备、提取、加工等。

22、生化产品的应用生化产品的应用培育高产优质高抗的转基因动植物新品种。培育高产优质高抗的转基因动植物新品种。生产特殊的化学物质，新型的药物设计、疫苗和诊生产特殊的化学物质，新型的药物设计、疫苗和诊断盒、抗药性克服、光合特性改进、生物固断盒、抗药性克服、光合特性改进、生物固N N、污、污染防治和沙漠治理、石油利用等等。染防治和沙漠治理、石油利用等等。让生命活动向对人类有利的方向进行！让生命活动向对人类有利的方向进行！三、生物化学的应用三、生物化学的应用四、生物化学与其它学科的关系四、生物化学与其它学科的关系生物化学是介于生物学与化学的一门边缘学科，与生物化学是介于生物学与化学的一门边缘学科，与生物学

23、的许多分支学科有密切的关系生物学的许多分支学科有密切的关系。基础科学基础科学 应用基础科学应用基础科学 应用科学应用科学生物化学生物化学 蛋白质化学蛋白质化学 生物技术生物技术 工程工程 生物化工生物化工 核酸化学核酸化学 糖工程、蛋白质工程、基糖工程、蛋白质工程、基因工程因工程 代谢与调控代谢与调控生理学生理学. . 组织水平组织水平分子生物学分子生物学 分子遗传学分子遗传学 分子生理学分子生理学 分子水平（细胞器）分子水平（细胞器）第三节第三节 本课程的内容、要求和进度安排本课程的内容、要求和进度安排一、课程学时安排课程学时安排二、教学的方法二、教学的方法三、学习的方法三、学习的方法四、四

24、、考试方法考试方法一、课程学时安一、课程学时安排排第第1 1章章 绪论绪论 （2 2学时）学时）第第2 2章章 核酸核酸的结构与功能（的结构与功能（8 8学时）学时）第第3 3章章 蛋白质化学蛋白质化学（1010学时）学时）第第4 4章章 酶酶（8 8学时）学时） 第第5 5章章 糖类化学及其代谢（糖类化学及其代谢（1010学时）学时）第第6 6章章 生物氧化与氧化磷酸化（生物氧化与氧化磷酸化（6 6学时）学时）第第7 7章章 脂类化学及其代谢（脂类化学及其代谢（4 4学时）学时）第第8 8章章 蛋白质的酶促降解及氨基酸代谢（蛋白质的酶促降解及氨基酸代谢（4 4学时）学时）第第9 9章章 核酸

25、的酶促降解及核苷酸的代谢（核酸的酶促降解及核苷酸的代谢（2 2学时）学时）第第1010章章 核酸的生物合成（核酸的生物合成（8 8学时）学时）第第1111章章 蛋白质的生物合成（蛋白质的生物合成（6 6学时）学时）第第1212章章 细胞代谢网络和基因表达调控（细胞代谢网络和基因表达调控（4 4学时）学时）l讲授：理论课讲授：理论课 7272学时。学时。l内容体系：内容体系：l 讲授每章的要点、重点、难点。讲授每章的要点、重点、难点。l 讲述本人自己的理解、观点、学习方法。讲述本人自己的理解、观点、学习方法。l 每章的思考题、小结。每章的思考题、小结。l 机动学时（机动学时（2 2学时）：讨论感

26、兴趣的生化问题学时）：讨论感兴趣的生化问题二、教学的方法二、教学的方法l 特点：特点：内容多，名词内容多，名词/ /术语生疏，英文多、结构式多。术语生疏，英文多、结构式多。l学习的要求与方法：学习的要求与方法：课前预习课前预习课堂上作好笔记：课堂上作好笔记： 重点内容和知识点、多记代号，重点内容和知识点、多记代号，主要内容在课堂解主要内容在课堂解决。决。课后复习：课后复习： 多理解、多总结、多练习。注意多理解、多总结、多练习。注意“三基三基” 知识的知识的系统性、联系性、灵活运用。系统性、联系性、灵活运用。习题集：习题集： 网站上的思考题、试题。网站上的思考题、试题。 二手的生物化学习题集。二

27、手的生物化学习题集。三、三、学习的方法学习的方法四、四、考试方法考试方法 理论课理论课: : 题型（题型（7 7大类）大类）平时：平时：10%10%；期中：；期中： 30%30%；期末：；期末： 60%60%。实验课实验课: : 实验操作及实验报告实验操作及实验报告: 50%: 50%。 实验理论：实验理论： 闭卷闭卷: 50%: 50%。同舟共济吧！1.1.名词解释：名词解释： 生物化学、新陈代谢。生物化学、新陈代谢。2.2.问答题：问答题：（1 1）什么是生物化学？它主要研究哪些内容？）什么是生物化学？它主要研究哪些内容？（2 2）生物化学经历了哪几个发展阶段？各个时期研）生物化学经历了哪

28、几个发展阶段？各个时期研究的主要内容是什么？试举各时期究的主要内容是什么？试举各时期1-21-2例重大成就。例重大成就。第一章第一章 思考题思考题个人简历：个人简历：1985.09-1989.071985.09-1989.07：华中农业大学农学系，大学毕业：华中农业大学农学系，大学毕业1989.09-1992.071989.09-1992.07：华中农业大学农学系，硕士：华中农业大学农学系，硕士1996.12-2001.121996.12-2001.12：华中农业大学农学系，博士：华中农业大学农学系，博士1999.07-2000.071999.07-2000.07：大连外国语学院，进修日本语：

29、大连外国语学院，进修日本语2000.10-2001.102000.10-2001.10：日本东京大学农学生命科学研究科，访问学者：日本东京大学农学生命科学研究科，访问学者2005.11-2007.112005.11-2007.11：北海道农业研究中心，日本学术振兴会（：北海道农业研究中心，日本学术振兴会（JSPS)JSPS)博士后研博士后研究员究员2009.01-2009.042009.01-2009.04：日本北海道农业科学研究中心：日本北海道农业科学研究中心, , 客座研究员客座研究员研究方向：研究方向：植物耐逆境（低温、高温、铝毒）等种质资源的筛选与评价。植物耐逆境（低温、高温、铝毒）等种质资源的筛选与评价。植物逆境信号传导的分子机制。植物逆境信号传导的分子机制。水稻细胞壁在耐逆性的作用机制。水稻细胞壁在耐逆性的作用机制。植物生理活性物质的开发与应用。