动物生物化学 绪论

动物生物化学

AnimalBiochemistry省级精品课程

江苏省高校教学名师、《动物生物化学》（第4版）主编

邹思湘

教授、博士生导师

南京农业大学动物医学院基础兽医系

逸夫楼3011，电话：84396763

第1章绪论本章主要内容：生物化学的概述生物化学研究的内容生物化学的发展历史与现状与动物生产和动物健康的关系

1.生物化学概述1.1生物化学的定义：

生物化学（biochemistry）：是从分子水平上阐明生命有机体化学本质的一门学科。1.2生物化学的分类：

①根据研究对象分为：动物生物化学、植物生物化学、微生物生物化学等。②根据研究目的分为：医学生化、农业生化、工业生化、环境生化和营养生化等。2.生物化学研究内容2.1关于生命有机体的化学组成、生物分子，特别是生物大分子（biologicalmacromolecule）的结构、相互关系及其功能。

生物大分子是由小分子单体聚合而成的多聚体。如氨基酸—蛋白质、核苷酸—核酸、葡萄糖—淀粉等。生物大分子执行着各种各样的生物学功能，如生物催化、物质运输、代谢调节、贮存、传递与表达遗传信息等。

它们复杂的空间结构是其功能的化学基础。N2CO2H2O单体生物大分子细胞器细胞细胞2.2细胞中的物质代谢与能量代谢，或称中间代谢（intermediarymetabolism），也就是细胞中进行的化学过程合成代谢（anabolism）：将小分子的前体（precursor）经过特定的代谢途径构建成较大的分子，并且消耗能量。分解代谢（catabolism）：将较大的分子经过特定的代谢途径，分解成小的分子并且释放出能量。物质代谢与能量代谢相伴随。在这个过程中，ATP（三磷酸腺苷）是能量转换和传递的中间体。

2.3组织和器官机能的生物化学

生命有机体是一个统一协调的整体。任何组织器官的形态结构、代谢方式都是以其化学组成和分子结构为基础的。

在分子水平、细胞和组织水平以及整体水平上全面、系统地认识动物组织器官的生理机能，认识它们之间的联系、认识它们与环境互作的机制，也是动物生物化学的研究目的之一。

3.生物化学的发展历史和现状3.1历史回顾

我国古代对于生物化学的发展有重要的贡献。科学发展的道路不是平坦的，人们对事物的认识在正确与错误，真理与谬误的斗争中前进，生物化学的发展也不例外。

FriedrichWohler，Eduard和HansBuchner弟兄以及J.Sumner等与“生机论（vitalism）”的谬论进行了长期的争论，“生机论”最后以失败告终。科学的发展也不是单枪匹马的，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。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（isotopetracing）、X-射线衍射（X-rayreflection）、质谱（masschromatography）以及核磁共振（nuclearmagneticresonance）等技术都为现代生物化学的发展作出了重要贡献。

1953年年Watson和和Crick描绘出出了DNA的双双螺旋结构构模型，这在生命命科学发展展历史上是是一个具有有里程碑意意义的重大大事件。。生命科学从从此进入了了分子生物物学新时代代。悼念克里克克生物化学与与分子生物物学都以从从分子水平平上认识生生命、诠释释生命为目目标。广义义地说，两两者没有截截然的区别别。只是前前者注重生生命有机体体的化学过过程，后者者更强调生生物分子的的结构与功功能，尤其其是在遗传传分子核酸酸方面。3.2生生物化学的的前景和现现状目前，有关关生物化学学的研究主主要集中在在以下几个个方面：生物大分子子的结构、、功能与相相互作用基因组学和和蛋白质组组学基因表达的的调节细胞信号的的传导生物工程学学分子生物学学的迅速发发展从根本本上改变了了生命科学学的面貌，，也极大地地丰富和扩扩展了生物物化学的内内涵。一方方面，经典典的生物化化学原理不不断得到验验证，另一一方面，人人们对生命命有机体中中化学过程程的认识不不断更新和和深化，现现代生物化化学的发展展已经从各各个方面融融入了生命命科学发展展的主流当当中。生物大分子子的结构、、功能与相相互作用大分子之间间的相互作作用；大分分子结构模模体（motif））和结构域域的独特作作用；生物物大分子三三维构象和和构象运动动进行描述述；蛋白白质空间构构象的正确确折叠和““分子伴侣侣”（molecularchaperone）的作作用；磷酸酸化、酰基基化等化学学修饰作用用对于蛋白白质和酶在在快速、高高效传递代代谢信息和和调节基因因表达中的的机制；核核酸与蛋白白质的相互互作用与基基因表达的的调节；催催化核酸等等。信息爆炸导导致了结构生物学学（structuralbiology）的的诞生。蛋白质和核核酸大分子子之间的相相互作用基因组学和和蛋白质组组学“人类基因因组计划””（humangenomeproject，HGP）历经10个年头头，在进入入本世纪后后不久宣布布完成，人人类基因组组的解读为为疾病的诊诊断、防治治和新药的的研究开发发提供了有有力的武器器。科学家家已绘制出出40余种种生物的基基因组图谱谱，基因组组的研究将将进入功能能基因组（（functionalgenomics））阶段，即即确定基因因结构与功功能的应用用阶段。蛋白质组学学（proteomics）作作为后基因因组时代生生命科学新新的研究领领域正在崛崛起。它将将一系列精精细的技术术，主要有有2D-凝凝胶电泳、、计算机图图象分析、、质谱、氨氨基酸测序序和生物信信息学结合合起来，高高通量地、、综合地定定量和鉴定定蛋白质。。建立蛋白白组的生物物信息数据据库，将为为重大病症症的发生提提供新的预预警和诊断断标志，并并为新药的的开发提供供新的思路路。大肠杆菌中中的蛋白质质组基因表达的的调节1960年年，F.Jacob和J.Monod发现细菌菌利用乳糖糖时，相关关酶的基因因表达时序序受到严格格的控制，，于是提出出了原核生生物基因调调节操纵子（operon）模模型，开辟辟了对基因因表达调节节研究的新新领域。真核基因表表达的调控控产要涉及及核小体的的重构、组组蛋白的乙乙酰化、DNA的甲甲基化等化化学修饰和和DNA超超螺旋的拓拓扑异构化化；基因的的的调节也也在转录后后的加工、、翻译和新新生多肽链链的化学修修饰等各个个层次上进进行。这一领域的的研究将最最终揭开生生命的进化化、胚胎的的分化、个个体的生长长、发育、、繁殖、衰衰老、疾病病和死亡之之谜。细胞信号的的传导第二信使学学说cAMP、、cGMP、IP3、DG、Ca2+等G蛋白偶联联系统G蛋白、PKA、PKG、PKC和TPK信号号转导系统统等小分子气体体物质NO、CO生物工程学学到70年代代，重组DNA技术术（RecombinantDNAtechnology））诞生，人人类可以按按照自己的的意愿改造造遗传基因因和操纵遗遗传过程。。这个技术术的规模化化和工业化化，就是基基因工程，，也称遗传传工程（Geneticengineering）。。以基因工程程技术为核核心，与现现代发酵工工程、细胞胞工程、胚胚胎工程、、酶工程、、蛋白质工工程等集合合而成的生生物工程学学（Biotechnology），，已经和正正在展现出出其推动生生产力发展展的巨大潜潜力。遗传工程的的工厂4.与动物物生产和健健康的关系系生物化学是是生物科学学，如农学学、医学、、畜牧、兽兽医、水产产等的基础础学科之一一。现代生生物化学的的理论和实实验方法已已经作为通通用的“语语言”与有有力的“工工具”被广广泛用于生生命科学的的表述和研研究之中。。它与动物物生理学、、动物营养养学、动物物遗传学、、动物繁殖殖学、药理理学、动物物病理学、、微生物学学、免疫学学、动物疾疾病诊断学学等学科有有着不可分分割的联系系，因此学学习和掌握握生物化学学的知识对对于从事动动物生产和和动物健康康事业十分分重要。阐明动物新新陈代谢活活动的规律律生理学、营营养学培养优质高高产的畜禽禽品种遗传育种药物的作用用机理研究究和新药的的研发药理学、毒毒理学疾病的发生生和发展机机理病理学、免免疫学、微微生物学动物疫病的的诊疗与防防治临床病理与与临床诊断断学教学安排与与要求（1）教材《《动物生物物化学》（第第四版）（2）学时：：54小时（3）课外自自习（4）辅导与与答疑（5）考试方方式参考书1.王镜岩岩，朱圣庚，，徐长法.生生物化学（（第三版）.北京：高高等教育出版版社，20022.汪玉松松，邹思湘，，张玉静.现现代动物生生物化学（第第三版）.北北京：高高等教育出版版社，20054.DLNelson，MMCox.LehningerPrinciplesofBiochemistry（3rd