普通生物化学绪论

1、普通生物化学普通生物化学绪 论 主要内容主要内容: :介绍生物化学的概念、研介绍生物化学的概念、研究内容、学科发展历史和前景及生物化究内容、学科发展历史和前景及生物化学与其它科学的关系。对本课程的内容、学与其它科学的关系。对本课程的内容、进度和要求作具体安排。进度和要求作具体安排。一、什么是生物化学一、什么是生物化学 生物化学是运用化学、物理学和生物学生物化学是运用化学、物理学和生物学的方法和技术，研究生物体的物质组成与生的方法和技术，研究生物体的物质组成与生命活动过程中的化学变化规律，进而揭示生命活动过程中的化学变化规律，进而揭示生命现象与本质的一门学科。命现象与本质的一门学科。（一）生化的

2、研究对象（一）生化的研究对象 生物化学的研究对象是生物体生物化学的研究对象是生物体 生物化学根据其研究的对象不同分为动物生物化学根据其研究的对象不同分为动物 生化、植物生化、微生物生化、医学生化、生化、植物生化、微生物生化、医学生化、农业生化、工业生化、医药生化等农业生化、工业生化、医药生化等. 普通生化讨论一般性的生化问题，即共同普通生化讨论一般性的生化问题，即共同 的规律的规律。 （二）生物化学的研究内容（二）生物化学的研究内容1研究生物体的化学组成、结构、性质和功能。研究生物体的化学组成、结构、性质和功能。 C、H、O、N、P、S K、Ca、Na、Mg、Cl、Fe 其他微量元素。其他微量

3、元素。元素组成：元素组成：基本成分基本成分：（1）构件分子（氨基酸、核苷酸、单糖等）构件分子（氨基酸、核苷酸、单糖等）（2）蛋白质、核酸、多糖、脂类）蛋白质、核酸、多糖、脂类生物大分子生物大分子（3）维生素、激素、有机酸等有机小分子）维生素、激素、有机酸等有机小分子 酶、维生素、激素三者又称为催化调节物质酶、维生素、激素三者又称为催化调节物质（4）无机盐和水。）无机盐和水。 常见无机盐常见无机盐K、Na 、Ca、Mg 盐等。盐等。2 生命物质在体内的化学变化，以及各种生命物质在体内的化学变化，以及各种生命物质在变化中的相互关系生命物质在变化中的相互关系新陈代谢新陈代谢 物质代谢：物质代谢： 分

4、解、合成、转化分解、合成、转化能量代谢：储存、释放、转换能量代谢：储存、释放、转换信息代谢：信息的传递与代谢信息代谢：信息的传递与代谢 调控调控 3. 生命物质与生命现象的关系（功能或机能生命物质与生命现象的关系（功能或机能生化）生化）生命大分子的结构（状态） 、功能与生命现象（ 活动、过程）的关系。二、生物化学的发展简史二、生物化学的发展简史1、生物化学产生前时期、生物化学产生前时期 最早可追溯到离现在最早可追溯到离现在4000多年前。多年前。 公元前公元前22世纪世纪 夏禹时代夏禹时代 酿酒酿酒 公元前公元前12世纪世纪 商周时代商周时代 制酱、制醋制酱、制醋 公元前公元前6世纪世纪 瘿病

5、（地方性甲状腺肿）瘿病（地方性甲状腺肿） 公元四世纪公元四世纪 葛洪葛洪 海藻治疗瘿病海藻治疗瘿病 唐代孙思邈唐代孙思邈 米糠熬粥治疗脚气病米糠熬粥治疗脚气病 猪肝治疗雀目猪肝治疗雀目 明代李时珍明代李时珍 本草纲目本草纲目2.初期阶段（初期阶段（17701903，静态生物化学），静态生物化学）大约从十八世纪中叶到二十世纪初大约从十八世纪中叶到二十世纪初主要工作：主要工作：成分分析，研究生命物质组成、结构、理化性质。成分分析，研究生命物质组成、结构、理化性质。 主要成就：主要成就： 1828年年 魏勒在实验室将氰酸钠合成为尿素魏勒在实验室将氰酸钠合成为尿素 1842年年 李比希首次提出新陈代谢

6、的概念李比希首次提出新陈代谢的概念 1849年年 巴斯德开始发酵的研究巴斯德开始发酵的研究 1877年年 霍佩霍佩.赛勒首次提出赛勒首次提出“Biochemie” 1897年年 布克纳兄弟布克纳兄弟 蔗糖酵母发酵实验蔗糖酵母发酵实验3. 蓬勃发展时期（蓬勃发展时期（19031950，动态生物化学），动态生物化学） 二十世纪初到二十世纪五十年代二十世纪初到二十世纪五十年代 主要工作：主要工作：此阶段对各种化学物质的代谢途径有了一定的了解。如此阶段对各种化学物质的代谢途径有了一定的了解。如光合作用、生物氧化、糖的分解和合成代谢、蛋白质合成、核酸的遗光合作用、生物氧化、糖的分解和合成代谢、蛋白质合成

7、、核酸的遗传功能、酶、维生素、激素、抗生素等的代谢。传功能、酶、维生素、激素、抗生素等的代谢。 主要成就：主要成就： 1905年年 哈登和杨发现酶和辅酶；哈登和杨发现酶和辅酶； 1926年年 sumner首次从刀豆中获得脲酶结晶；首次从刀豆中获得脲酶结晶； 1955年年 Sanger完成牛胰岛素氨基酸组成分析；完成牛胰岛素氨基酸组成分析； 1932年，英国科学家年，英国科学家Krebs 发现尿素合成的发现尿素合成的鸟氨酸循环鸟氨酸循环； 1937年，年，Krebs提出了各种化学物质的中心环节提出了各种化学物质的中心环节三三羧酸循环羧酸循环的的 基本代谢途径；基本代谢途径； 1940年，德国科学

8、家年，德国科学家Embden和和Meyerhof提出了糖酵解提出了糖酵解途径，等等。途径，等等。4. 分子的或综合生物化学发展时期（分子的或综合生物化学发展时期（1950至今，机能生物化学）至今，机能生物化学）主要工作：主要工作：这一阶段的主要研究工作就是探讨各种生物大分这一阶段的主要研究工作就是探讨各种生物大分子的结构与其功能之间的关系。如生命的本质和奥秘：运动、子的结构与其功能之间的关系。如生命的本质和奥秘：运动、神经、内分泌、生长、发育、繁殖等的分子机理等。神经、内分泌、生长、发育、繁殖等的分子机理等。主要成就：主要成就： 1950年年 美国美国 Pauling等等 蛋白质的二级结构蛋白

9、质的二级结构-螺旋螺旋 1955年年 英国英国 Sanger 胰岛素一级结构的测定胰岛素一级结构的测定 1953年年 美国美国 Watson和英国和英国 Crick DNA双螺旋结构双螺旋结构 DNA双螺旋结构的提出使生物化学发展到一个新的阶段双螺旋结构的提出使生物化学发展到一个新的阶段分分子生物学阶段子生物学阶段 60年代，年代，1961年法国年法国Jacob和和Monod 操纵子模型操纵子模型 70年代，进入生物工程的研究。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。基因工程、蛋白质工程、酶工程、细胞工程、发酵工程等。 第一个基第一个基因工程的产物为因工程

10、的产物为somatostatin（生长激素抑制素）。（生长激素抑制素）。 90年代，年代，1990年启动了人类基因组计划。年启动了人类基因组计划。 20世纪末和世纪末和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。构基因组学等。 三、三、 我国生物化学概况我国生物化学概况 我国的现代生物化学研究起步较晚我国的现代生物化学研究起步较晚 生物化学家和营养学家吴宪生物化学家和营养学家吴宪 20世纪世纪20年代后期建立了

11、制备血年代后期建立了制备血 滤液的方法以及测定血糖的方法滤液的方法以及测定血糖的方法 （Folin- Wu法）法） 20世纪世纪30年代，年代，1931年蛋白质变年蛋白质变 性理论性理论 1965年，中科院上海生化所在王应睐，邹承鲁等领导年，中科院上海生化所在王应睐，邹承鲁等领导下于世界上首次人工合成出蛋白质下于世界上首次人工合成出蛋白质-牛结晶胰岛素。牛结晶胰岛素。 1983年，也是他（她）们同样首次合成出酵母丙氨酸年，也是他（她）们同样首次合成出酵母丙氨酸tRNA。 此外，我国在酶的作用机理、血红蛋白变异，生物膜结此外，我国在酶的作用机理、血红蛋白变异，生物膜结构与功能等方面都有具有国际水

12、平的研究成果。构与功能等方面都有具有国际水平的研究成果。 1999年，我国继美、日、英、法、德后成为又一参加年，我国继美、日、英、法、德后成为又一参加“人类基因组计划人类基因组计划”课题组的国家，并提前完成课题组的国家，并提前完成1%测序任测序任务。目前，仍是此课题组，并承担了更多的务。目前，仍是此课题组，并承担了更多的“后基因组计后基因组计划划”任务。任务。 19651965年年9 9月月1717日，中国首次人工合成胰日，中国首次人工合成胰岛素。这也是世界上第一个蛋白质的全合成。岛素。这也是世界上第一个蛋白质的全合成。四、生物化学与其他学科的关系四、生物化学与其他学科的关系 学科之间都不是孤

13、立发展的，而是相互渗透、相互促学科之间都不是孤立发展的，而是相互渗透、相互促进的。多学科的互相交叉与渗透、研究技术和实验手段的进进的。多学科的互相交叉与渗透、研究技术和实验手段的进步推动和加速了科学进步的步伐。步推动和加速了科学进步的步伐。 其他学科对生化的贡献其他学科对生化的贡献 化学、物理学、细胞学、遗传学、微生物学以及电子显微镜、超离心（ultra-centrifugation）、色谱（chromatography）同位素示踪（isotope tracing）、X-射线衍射（X-ray reflection）、质谱（mass chromatography）以及核磁共振（nuclear m

14、agnetic resonance）等技术都为现代生物化学的发展作出了重要贡献。 生物化学对其他学科的影响生物化学对其他学科的影响 医学：病理学，疾病诊断，生化指标如血脂心血管疾病，血糖糖尿病，尿蛋白肾病等测定。 生化药物：治疗作用，从动植物分离提取而来如激素，细胞色素C，多肽激素等。 发酵工业：新陈代谢，酒精，氨基酸，抗菌素，酶等。 基因工程、蛋白质工程及酶工程：具有治疗作用的各种干扰素，重组产品如水蛭素，t-PA, endostatin等。 农业：产品品质改良，生物农药，生物肥料，农产品加 工与贮藏，如棉花基因改良，抗旱抗盐耐碱植物， 植物育苗与脱毒，转基因食品等。五、如何学习生物化学？五、如何学习生物化学？ 在理解的基础上掌握生物化学基本原理、重要代谢过程在理解的基础上掌握生物化学基本原理、重要代谢过程的特点以及重要生物分子的基本分子结构和符号的特点以及重要生物分子的基本分子结构和符号 学习利用生物化学基本原理解释生命现象及相关问题学习利用生物化学