生物化学重点与精品课程-序论

1、重点与精品课程 生物化学(甲)Science的词源: to know, to separate one thing from another, to distinguish,to split, to cleave。与中国的“科学”一词的原意相差甚远 (科举之学, 日本人借用, 意为百科之学, 后中国留学生又从日本带回)。 中国有过辉煌的古代科学和技术, 但用现代的观点来看, 属经验性的和哲学性的, 缺少现代科学的关键因素 - 分析思考假说实验证明 - 这一方法论。中国人有掌握现代科学的良好素质, 但中国没有现代科学的土壤。什么是科学科学的内涵科学的内涵观察/实验思 维方法/技术 理论现象、数据

2、归纳、演绎大脑解释Paradigm书本知识 学科发展史研究方法论 将来从事科学研究工作, 现在读书三个要素需掌握：读书三要素化学发展史I Chemistry的词源 现代化学起源于炼金术(alchemy)。换言之，炼金活动是化学的前史。“ chemistry” 一词也来自alchemy, 而alchemy = al (the) + chem, 其中的chem来自中国的“ 金” 的古汉语发音。炼金术在各个古代文明中都占重要位置, 并不是中国特有, 一般而言都是如何将铜, 铅, 锡这样的卑金属变成金、银这样的贵金属的实用学问。在西方, 炼金术从公元前几百年开始到17世纪为止, 延续了2000年；在中

3、国也生存了差不多同样长的时间。化学发展史I化学发展史 中国的炼金术传到西方 中国的炼金术除了从卑金属得到贵金属以外，还致力于研制长生不老之药“ 金丹”。因此, 中国的炼金术的化学成份比其他古代文明要浓。 中国的炼金术随丝绸之路传到了阿拉伯文化圈, 所以有了alchemy这个行业。 西腊文明在欧州历史上曾一度失传, 幸好阿拉伯人继承了其精华(714世纪), 1113世纪十字军的侵略将散落在阿拉伯文化中的希腊文化又带回了欧洲, 也顺便将中国的炼金术带进入了西方文明。此后，西方的炼金术活动朝着独自的方向发展，特别是对酸, 碱, 盐等物质的化学性质有了相当的知识积累。化学发展史II化学发展史 从炼金术

4、到化学 17世纪兴起的文艺复兴活动使alchemy真正向现代的chemistry过渡。 当时的化学家, 要么是贵族, 要么是业余爱好。在与英国的Newton同时期的贵族Robert Boyle (1627-1691) 对气体和真空进行了研究, 写了“ The Sceptical Chymist (1661)” 一书, 主张决别带有神秘色彩的炼金术, 而以理性思考的态度来研究化学。他发现了波以尔法则 PV=Const, 实际上就是现代物理化学的起点。1662英国设立了 Royal Society, 1666年 Paris Academia 分别设立, 为科学研究和交流提供了土壤。这是化学与炼金术

5、决别的标志。 化学发展史III化学发展史 从气体元素到物质不灭定理1764年CO2 (Black), 1766年H2 (Canvendish), 1772年O2 (Sheele), 1772年N2 (Ratherford) , 1774年Cl2 (Sheele), 空气中含有不同成分的事实被揭示。1774年Lavoisier确立了物质不灭定理, 1777年确立了燃烧理论。此后的化学反应的定比例法则 (Joseph Louis Proust, 1799) 及化学元素分析方法的发展, 为有机化学的出现奠定了基础。 化学发展史IV化学发展史 有机化学的发展 简单的说, 有机化学就是H, C, N,

6、O的化学。 其发展是必然的, 因为人对生命物质的兴趣要比对非生命物质更浓。化学分析的手段发展后, 势必要用来研究有机的物质。通过有机化学研究知道的物质结构, 成为生物化学研究的起点。 有机化学的发展, 我们可以从尿素的合成开始计数。 化学发展史V有机化学发展时间表1828年 Wohler (德) 从无机盐合成了尿素1831年 Liebig (德) 有机物元素分析定量法的发明1840年 有机基团 (group) 的概念的形成1848年 Pasteur (法) 酒石酸的光学异构体的发1858年 Kekule (德) C原子的四价理论1865年 Kekule (德) Benzen环结构的发现（186

7、9年 元素周期表的确立 )1874年 vant Hoff (荷) C4的正四面体结构1884年 Fischer (德) 糖的化学结构研究的开始 有机化学时间表What is 生物化学 生物化学的研究对象, 是生命体内的各类物质的结构, 功能和作用过程与机理。英语中有Biochemistry 和Biological chem- istry 两个术语。生物化学有三个源头： 有机化学: 氨基酸、蛋白质、糖脂质、 核酸 医学生理学：维生素、激素、辅酶 发酵工业： 酶学、物质代谢什么是生物化学 我们现在知道, 生命体内的主要物质是: 蛋白质氨基酸，核酸，糖类和脂类。 还有一类所占比例很小但功能很重要的小

8、分子维生素和激素。在这些分子中, 对脂质的研究最早, 19世纪上半叶对其结构就有了较深入的理解。对糖的结构的认识多半要归功于Emil Fischer从1884年开始的研究工作。而发酵工业的发展,使酶学和代谢学有了发展, 化学与医学、生理学的结合则导致了维生素,激素, 必需氨基酸和必需脂肪酸的发现。对核酸的认识起步较晚, 在1870左右才注意到其存在, 19世纪末又是Emil Fischer对嘌啉进行了较深入的研究, 成为我们对核酸结构的理解的开幕。 生物化学在1920年以后开始进入高速发展期。生物化学的发展生物化学重大发展年代表1897年 Buchner 发现酵母细胞质能使糖发酵1902年 F

9、ischer 肽键理论1926年 Sumner结晶得到了脲酶,证明酶就是蛋白质1935年 Schneider将同位素应用于代谢的研究 1944年 Avery等人证明遗传信息在核酸上 1953年 Sanger的胰岛素氨基酸序列测定 Waston-Click提出DNA 双螺旋模型 1958年 Perutz等解明肌红蛋白的立体结构 1970年 发现了DNA限制性内切酶 1972年 DNA重组技术的建立 1978年 DNA双脱氧测序法的成功 1990年 人类基因组计划的实施生物化学发展年代生物化学中的关键技术电泳（1923） 生物大分子的分离、分析超离心（1925）蛋白质、细胞亚器官的 分离；分子量的

10、确定同位素标记（1934）物质代谢途径、生物大分子结构测定层析（1944 ） 生物大分子的分离纯化X-光衍射、NMR：生物大分子结构测定生物化学的关键技术一、 地球上的生命体（organism）中化学物质的种类、结构、功能，和新陈代谢的规律。二、生物化学的研究方法。生物化学能告诉你什么生物化学能告诉你什么生物化学不能回答的问题 地球上最早的生命是如何出现的？ 又是什么样子？ 它的物质基础是什么？ DNA 和蛋白质什么时候建立了“软件” 和“硬件”的关系？宇宙中有没有不同于地球生命的生命体？生物化学不能回答的问题宇宙并非自古亘生 它一直在不停地演化，从Big Bang到原子的出现，恒星行星的出现（星体演化），有机化合物的出现（化学演化）， 原始生命的出现（结构演化），高等生物的出现（DNA和细胞的演化），智慧的出现（组织演化），计算机的出现（信息演化）。宇宙在不停地演化演化（evolution）才自古亘生宇宙在演化星体在演化 物种在演化社会、文化在演化文明、科技