《动物生物化学》第四版

动物生物化学

AnimalBiochemistry

教材：《动物生物化学》（第4版），中国农业出版社，邹思湘主编，2005《动物生物化学》（第3版），中国农业出版社，周顺伍主编，1999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）：生物化学是用化学的原理和方法，从分子水平来研究生物体的化学组成，及其在体内的代谢转变规律从而阐明生命现象本质的一门科学。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。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1）中国：早在4200年前已开始造酒、酿醋、做豆腐，对于生物化学的发展有重要的贡献。2）世界：生化是在物理、化学、生物学、医学有了一发展才出现的。3）生化发展史：（1）静态生化：18世纪下半叶开始，主要工作：组成、结构、生理功能（2）动态生化：1930年后研究代谢过程（3）50年代后：分子生物学、蛋白质、核酸、

DNA—双螺旋模型—分子遗传学

生化在几十年中飞速发展，在较短年代里集中着大量科学发现。其中很多都称的上是人类认识自然界的里程碑，有划时代的意义。有相当数量的科学家因此获得诺贝尔奖詹姆斯·沃森（JamesD.Watson）1953年Watson（美）与Crick（英）提出DNA分子的双螺旋结构模型，1962年共获诺贝尔奖。弗朗西斯·克里克（FrancisH.Crick）悼念克里克1969-1972,Arber(瑞士),Smith(美)与Nathans(美)在核酸限限制酶酶的分分离与与应用用方面做做出突突出贡贡献,1978年共获获诺贝贝尔奖奖。1972Berg（美））在基因工工程基基础研研究方面作作出了了杰出出成果果，获获1980年诺贝贝尔奖奖。1973Cohen等（美美）用用核酸酸限制制性内内切酶酶EcoR1，首次次基因重重组成功。。HamiltonO.SmithDanielNathansWernerArberPaulBergHerbertBoyerStanleyCohen2001Venter（美））等报报道完完成了了人类类基因因组草草图测测序。。我国生生物化化学的的开拓拓者——吴宪教授蛋白质质研究究领域域内国国际上上最具具有权权威性性的综综述性性丛书书《AdvancesinProteinChemistry》》第47卷（1995年）发发表了了美国国哈佛佛大学学教授授、蛋蛋白质质研究究的老老前辈辈J.T.Eddsall的文章章“吴吴宪与与第一个个蛋白白质变变性理理论（1931）HsienWuandthefirstTheoryofProteinDenaturation(1931)”，对吴吴宪教教授的的学术术成就就给予予了极极高的的评价价。该该卷还还重新新刊登登了吴吴宪教教授六六十四四年前前关于于蛋白白质变变性的的论文文。一一篇在在1931年发表表的论论文居居然在在1995年仍然然值得得在第第一流流的丛丛书上上重新新全文文刊登登，不不能不不说是是国际际科学学界的的一件件极为为罕见见的大大事。。科学的的发展展也不不是单单枪匹匹马的的，多多学科科的互互相交交叉与与渗透透、研研究技技术和和实验验手段段的进进步推推动和和加速速了科科学进进步的的步伐伐。化学、、物理理学、、细胞胞学、、遗传传学、、微生生物学学以及及电子子显微微镜、、超离离心（（ultra-centrifugation）、、色色谱谱（（chromatography）、、同同位位素素示示踪踪（（isotopetracing）、、X-射线线衍衍射射（（X-rayreflection）、、质质谱谱（（masschromatography）以以及及核核磁磁共共振振（（nuclearmagneticresonance）等等技技术术都都为为现现代代生生物物化化学学的的发发展展作作出出了了重重要要贡贡献献。。化学有机化学物理化学无机化学分析化学高分子化学生物化学学与其它它学科的的关系生物学动物学植物学微生物学化学生物学生物化学生理学遗传学栽培、育种生态生物化学学与普通通化学的的区别生物化学学与分子子生物学学都以从从分子水平平上认识生生命、诠诠释生命命为目标标。广义义地说，，两者没没有截然然的区别别。只是是前者注注重生命有机机体的化化学过程程，后者更更强调生物物分子的的结构与与功能，尤其是是在遗传传分子核核酸方面面。3.2生物化学学的前景景和现状状目前，有有关生物物化学的的研究主主要集中中在以下下几个方方面：生物大分分子的结结构、功功能与相相互作用用基因组学学和蛋白白质组学学基因表达达的调节节细胞信号号的传导导生物工程程学分子生物物学的迅迅速发展展从根本本上改变变了生命命科学的的面貌，，也极大大地丰富富和扩展展了生物物化学的的内涵。。一方面面，经典典的生物物化学原原理不断断得到验验证，另另一方面面，人们们对生命命有机体体中化学学过程的的认识不不断更新新和深化化，现代代生物化化学的发发展已经经从各个个方面融融入了生生命科学学发展的的主流当当中。生物大分分子的结结构、功功能与相相互作用用大分子之之间的相相互作用用；大分分子结构构模体（（motif）和结构构域的独独特作用用；生物物大分子子三维构构象和构构象运动动进行描描述；；蛋白质质空间构构象的正正确折叠叠和“分分子伴侣侣”（molecularchaperone）的作用用；磷酸酸化、酰酰基化等等化学修修饰作用用对于蛋蛋白质和和酶在快快速、高高效传递递代谢信信息和调调节基因因表达中中的机制制；核酸酸与蛋白白质的相相互作用用与基因因表达的的调节；；催化核核酸等。。信息爆炸导致致了结构生物学（structuralbiology）的诞生。蛋白质和核酸酸大分子之间间的相互作用用基因组学和蛋蛋白质组学“人类基因组计计划”（humangenomeproject，HGP）历经10个年头，在进进入本世纪后后不久宣布完完成，人类基基因组的解读读为疾病的诊诊断、防治和和新药的研究究开发提供了了有力的武器器。科学家已已绘制出40余种生物的基基因组图谱，，基因组的研研究将进入功功能基因组（（functionalgenomics）阶段，即确确定基因结构构与功能的应应用阶段。蛋白质组学（proteomics）作为后基因因组时代生命命科学新的研研究领域正在在崛起。它将将一系列精细细的技术，主主要有2D-凝胶电泳、计计算机图象分分析、质谱、、氨基酸测序序和生物信息息学结合起来来，高通量地地、综合地定定量和鉴定蛋蛋白质。建立立蛋白组的生生物信息数据据库，将为重重大病症的发发生提供新的的预警和诊断断标志，并为为新药的开发发提供新的思思路。大肠杆菌中的的蛋白质组基因表达的调调节1960年，F.Jacob和J.Monod发现细菌利用用乳糖时，相相关酶的基因因表达时序受受到严格的控控制，于是提提出了原核生生物基因调节节操纵子（operon）模型，开辟辟了对基因表表达调节研究究的新领域。。真核基因表达达的调控产要要涉及核小体体的重构、组组蛋白的乙酰酰化、DNA的甲基化等化化学修饰和DNA超螺旋的拓扑扑异构化；基基因的的调节节也在转录后后的加工、翻翻译和新生多多肽链的化学学修饰等各个个层次上进行行。这一领域的研研究将最终揭揭开生命的进进化、胚胎的的分化、个体体的生长、发发育、繁殖、、衰老、疾病病和死亡之谜谜。细胞信号的传传导第二信使学说说cAMP、cGMP、IP3、DG、Ca2+等G蛋白偶联系统统G蛋白、PKA、PKG、PKC和TPK信号转导系统统等小分子气体物物质NO、CO生物工程学到70年代，重组DNA技术（RecombinantDNAtechnology）诞生，人类类可以按照自自己的意愿改改造遗传基因因和操纵遗传传过程。这个个技术的规模模化和工业化化，就是基因因工程，也称称遗传工程（（Geneticengineering）。以基因工程技技术为核心，，与现代发酵酵工程、细胞胞工程、胚胎胎工程、酶工工程、蛋白质质工程等集合合而成的生物物工程学（Biotechnology），已经和正正在展现出其其推动生产力力发展的巨大大潜力。遗传工程的工工厂4.与动物生产和和健康的关系系生物化学是生生物科学，如如农学、医学学、畜牧、兽兽医、水产等等的基础学科科之一。现代代生物化学的的理论和实验验方法已经作作为通用的““语言”与有有力的“工具具”被广泛用用于生命科学学的表述和研研究之中。它它与动物生理理学、动物营营养学、动物物遗传学、动动物繁殖学、、药理学、动动物病理学、、微生物学、、免疫学、动动物疾病诊断断学等学科有有着不可分割割的联系，因因此学习和掌掌握生物化学学的知识对于于从事动物生生产和动物健健康事业十分分重要。阐明动物新陈陈代谢活动的的规律生理学、营养养学培养优质高产产的畜禽品种种遗传育种药物的作用机机理研究和新新药的研发药理学、毒理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《动物生物化化学》（第四版））（2）学时：54小时（3）课外自习习（4）辅导与答