《生物化学》01绪论

生物化学绪论生物化学的涵义及内容生物化学学科的发展史生物化学在生物科学中地位及作用生物化学的学习方法一、生物化学的涵义及内容1.化学的概念（共性和个性）化学学科的共性都是研究：物质的本质，包括：物质的组成、结构和性质；根据研究的方法和角度不同，可划分成各种不同的化学：如：无机化学、有机化学、物理化学我们由此可以引出生物化学的概念。2.生物化学的涵义生物化学是关于生命的化学，是研究生物体的化学组成，生物物质的结构与功能，生命过程中物质与能量变化的规律，以及一切生命现象的物质基础的科学。生物化学的定义中包含了几层意思：1）生物体的化学组成：生物体的四大类基本物质（糖、蛋白质、核酸、脂类），三大活性物质，以及各种有机小分子等等。2）结构与功能：生物分子的结构、功能，结构与功能的内在关系。3）物质和能量的转化：生物体内大分子、小分子之间的相互转化，以及伴随的能量变化。4）一切生命现象的新陈代谢，包括：生长、分化、运动、思维等；和自我复制如：繁殖、遗传等。从学科范围上来讲，生物化学是由生物学和化学交叉发展形成的边缘科学，是以化学方法为主要手段来研究生物（生命活动）的一门科学。3.生物化学的内容1）生物体的化学组成

四类基本生物大分子：糖由单糖组成脂类由甘油、脂肪酸、磷酸、含氮碱等组成蛋白质由氨基酸（20种）组成核酸由核苷酸组成，而核苷酸又由碱基、戊糖、磷酸组成研究生物大分子及其构成它们的前体小分子物质的结构、性质、功能，以及结构与性质、功能之间的内在联系。

三大活性物质：酶、维生素、激素。它们的结构、特性、作用方式和机理。由于这部分内容研究的是生物分子的静态特征，被称为静态生化。2）新陈代谢的研究事实上，生物分子在生物体内并不是静态的，而是在时时刻刻的发生变化，包括：

生物大分子小分子

小分子小分子体外物质体内物质从一种生物分子转化为另一种生物分子所经历的化学反应过程称为代谢途径，这其中又伴随着能量的变化（放能和需能）。生物体内各种不同的代谢途径构成复杂的代谢网络，各种生物分子通过这张代谢网络进行相互转化。这部分内容反映生物体内物质能量转化的动态过程，被称为动态生化。降解合成转化运输分泌3）遗传的分子基础和代谢的调节控制遗传的分子基础在内容上属于分子生物学，讲述的是核酸和蛋白质的合成代谢，包括：

DNARNA蛋白质该法则是生物体传递并表达遗传信息的基础。生物体内的代谢网络非常复杂，而生物体的各种反应却能有条不紊的进行，这是受到精密的调节机制调控的。复制复制转录逆转录翻译二、生物化学的发展简史1.史前期

公元前22世纪用谷物酿酒公元前12世纪学会制酱公元前7世纪用车前子、杏仁治疗脚气病，用猪肝治疗夜盲症等人们依靠经验自发的利用生物化学规律，而对本质没有认识。2.18世纪（启蒙期）法国化学家拉瓦锡(Lavoisier)研究燃烧和呼吸，被认为是现代生物化学研究的开端。拉瓦锡通过研究指出呼吸是不发光的燃烧，其本质是氧化作用。瑞典化学家舍勒(Scheele)分离并研究了酒石酸、柠檬酸、苹果酸、尿酸、乳酸、甘油等有机物。

3.19世纪（发展期）自然科学取得了重大发展，物理学、化学的发展极大地推动生物化学的发展。当时的研究中心在德国。德国化学家李比希(Liebig)是生理化学和碳水化合物化学的创始人之一，研究了大量的有机分子和生物组织提取物，并首次提出了“新陈代谢”这个学术名词。1877年，德国医生霍佩-赛勒(Hoppe-Seyler)首次提出“Biochemie”这个名词，译为英文是“Biochemistry”,汉译为生物化学，并创办了生理化学杂志，将生理化学（生物化学）建成一门独立的学科，首次从生物学、医学、化学中分离出来。他还首创了“蛋白质”一词，并得到了血红蛋白结晶。1903年生物化学学科正式成立霍佩-赛勒的学生米歇尔(Miescher)研究了病理液体和脓细胞，并从脓细胞的细胞核中分离得到了脱氧核糖核蛋白。19世纪50年代，巴斯德(Pasteur)证明了酒精发酵是由微生物引起的，排除了发酵自生论。1897年布赫纳(Büchner)兄弟利用无细胞酵母汁液发酵蔗糖产生酒精的研究，是生化发展早期的一个重要里程碑，他不仅结束了酒精发酵机理持续了半个世纪的大论战，而且将酶学和代谢等现代生化研究引入了一个快速发展的新时期。4.20世纪上半叶进入20世纪后，生物化学研究得到了迅速的发展，德、美、英、法都建立了生化学术中心。20世纪上半叶在蛋白质、酶、维生素、激素和物质代谢及生物氧化方面都有很大的进展。霍普金斯(Hopkins)，剑桥大学生物化学教授，先后发现了维生素、色氨酸和谷胱甘肽，创建了剑桥普通生物化学学派和中心。1926年，美国的色姆纳(Sumner)得到了脲酶结晶，证明了酶的本质是蛋白质。1937年，英国生物化学家克雷布斯(Krebs)发现并阐明了三羧酸循环。此外，脂肪酸氧化降解途径、糖酵解途径等基本生物化学途径也都在20世纪30年代前后陆续阐明。5.20世纪下半叶整个生物化学的领域向广度和深度发展，分子生物学的出现和生物工程的兴起是这个时期最引人注目的成就。1944年，加拿大细菌学家艾弗里(Avery)完成了肺炎球菌转化试验，证明了DNA是遗传物质。50年前后，英国物理学家威尔金斯(Wilkins)完成了DNA的X-射线衍射研究。在此基础上，1953年，沃森(Watson)和克里克(Crick)建立起DNA双螺旋结构模型，开辟了分子生物学的新纪元。英国生物化学家桑格(Sanger)经过10年研究，发明了测定蛋白质分子中氨基酸序列的方法，并于1955年确定了牛胰岛素的一级结构，这是第一个被阐明结构的蛋白质，开创了蛋白质序列分析的先河。1960年，雅各布(Jacob)和莫诺(Monod)提出了在原核生物中普遍存在的基因调控的操纵子结构模型。1965年，美国生物化学家尼伦伯格(Nirenberg)破译出三联体遗传密码。霍利(Holly)阐明了酵母丙氨酸tRNA的核苷酸排列顺序，后来又证明了所有的tRNA都有着相似的结构。60年代末，DNA限制性内切酶和DNA连接酶被陆续发现，为研究核酸分子的结构和功能找到了自由切割和重组的工具，为70年代初重组DNA技术（基因工程）的出现奠定了基础。1977年，桑格设计出一种测定DNA分子中核苷酸序列的方法，并测定了由5375个核苷酸组成的ΦΧ174DNA的一级结构。这种DNA序列分析法至今仍被广泛的使用。进入80年代以来，各国政府对生物技术倍加重视，分子生物学研究成了最受青睐的学术领域之一。包括基因工程、细胞工程、酶工程和发酵工程在内的生物工程得到了前所未有的发展，并已经在农业、医药、轻工等行业得到广泛的应用。1984年，科勒(Kohler)和米尔斯坦(Milstein)等人由于发展了单克隆抗体技术，完善了极微量蛋白质的检测技术而获得了诺贝尔奖。1993年，美国科学家穆里斯(Mullis)由于发明了PCR（聚合酶链反应）仪而获得诺贝尔奖。PCR法通过DNA变性、退火、延伸三个步骤的反复循环，可以实现微