生物化學(xué)生物化學(xué)的發(fā)展史

1、生物化學(xué)：56學(xué)時(shí)，4學(xué)時(shí)/周 第1周-14周 生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)：32學(xué)時(shí) 第6周-13周 組成比例 期末成績理論考試 70% 平時(shí)成績 案例分析 20 課外作業(yè) ? 課堂出勤 10 合計(jì)100分 學(xué)科成績學(xué)科成績 浩瀚的宇宙，目前浩瀚的宇宙，目前 人類所知僅地球存人類所知僅地球存 在生命在生命 豐富多彩豐富多彩 的生物世的生物世 界具有共界具有共 同的化學(xué)同的化學(xué) 本質(zhì)本質(zhì) 生物化學(xué)是一門有趣的科學(xué)！生物化學(xué)是一門有趣的科學(xué)！ 幾百萬種生物的幾百萬種生物的共同的語言共同的語言 構(gòu)成生物體的氨基酸相同：構(gòu)成生物體的氨基酸相同：2020種種 遺傳密碼相同、酶一樣遺傳密碼相同、酶一樣 生成乳酸的過程一

2、樣生成乳酸的過程一樣 生生 命命 的的 起起 源源 生物分子的 非生命產(chǎn)物 生物化學(xué)是一門重要的科學(xué)！生物化學(xué)是一門重要的科學(xué)！ 所有疾病都和生物化學(xué)有關(guān)系！所有疾病都和生物化學(xué)有關(guān)系！ 生物大分子結(jié)構(gòu)改變生物大分子結(jié)構(gòu)改變 生物大分子數(shù)量改變生物大分子數(shù)量改變 參與代謝的酶改變參與代謝的酶改變 代謝過程改變代謝過程改變 人和大猩猩人和大猩猩 基因組差別基因組差別 2%2% 人和小鼠人和小鼠 基因組差別基因組差別 1%1% 形象、生命特征、功能完全形象、生命特征、功能完全 不同，為什么？不同，為什么？ 奧秘：很多未解之謎！奧秘：很多未解之謎！ 什么是生物化學(xué)？什么是生物化學(xué)？ 為什么學(xué)習(xí)生物化

3、學(xué)？為什么學(xué)習(xí)生物化學(xué)？ 生物生物：有生命現(xiàn)象：有生命現(xiàn)象 的物體的物體 新陳代新陳代 謝，遺傳與繁殖謝，遺傳與繁殖 化學(xué)化學(xué)：研究物質(zhì)的：研究物質(zhì)的 組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、 功能功能 生生 物物 化化 學(xué)學(xué) ：生命的化學(xué)：生命的化學(xué) 1 1、生物化學(xué)的定義、生物化學(xué)的定義 一、概述一、概述 （Biochemistry；Biological chemistry；chemistry of life；physiological chemistry） 生物學(xué)生物學(xué) 化學(xué)化學(xué)工程學(xué)工程學(xué) 生物生物 化學(xué)化學(xué) 生物生物 工程工程 化學(xué)化學(xué) 工程工程 生物生物 技術(shù)技術(shù) 生物化學(xué)是一生物化學(xué)

4、是一 門交叉學(xué)科。門交叉學(xué)科。 是生命科學(xué)領(lǐng)是生命科學(xué)領(lǐng) 域重要的領(lǐng)頭域重要的領(lǐng)頭 學(xué)科學(xué)科 。 生生 物物 化化 學(xué)學(xué) ： 定義：定義：研究研究生物體內(nèi)生物體內(nèi)化學(xué)分子化學(xué)分子和和化學(xué)反應(yīng)化學(xué)反應(yīng)的基礎(chǔ)生命的基礎(chǔ)生命 科學(xué)，從科學(xué)，從分子水平分子水平探討生命現(xiàn)象的本質(zhì)。探討生命現(xiàn)象的本質(zhì)。 研究對象是所有的生物體：人體、動(dòng)物、植物、微生物、研究對象是所有的生物體：人體、動(dòng)物、植物、微生物、 病毒等病毒等 研究內(nèi)容：研究內(nèi)容：它是在它是在分子水平分子水平上探討生命的本質(zhì)，即研上探討生命的本質(zhì)，即研 究生物體的究生物體的分子結(jié)構(gòu)與功能分子結(jié)構(gòu)與功能、物質(zhì)代謝與調(diào)節(jié)物質(zhì)代謝與調(diào)節(jié)、遺傳遺傳 信息的

5、傳遞與表達(dá)等信息的傳遞與表達(dá)等的科學(xué)。的科學(xué)。 2、研究內(nèi)容及范圍、研究內(nèi)容及范圍 n生物化學(xué)的基本內(nèi)容包括：生物化學(xué)的基本內(nèi)容包括： 發(fā)現(xiàn)和闡明構(gòu)成生命物體的分子發(fā)現(xiàn)和闡明構(gòu)成生命物體的分子 基礎(chǔ)基礎(chǔ)生物分子的化學(xué)組成生物分子的化學(xué)組成、結(jié)、結(jié) 構(gòu)和性質(zhì)；構(gòu)和性質(zhì)； 生物分子的結(jié)構(gòu)、功能與生命現(xiàn)生物分子的結(jié)構(gòu)、功能與生命現(xiàn) 象的關(guān)系；象的關(guān)系； 生物分子在生物機(jī)體中的相互作生物分子在生物機(jī)體中的相互作 用及其變化規(guī)律。用及其變化規(guī)律。 新陳代謝新陳代謝 遺傳的分子基礎(chǔ)及代謝調(diào)控遺傳的分子基礎(chǔ)及代謝調(diào)控 實(shí)驗(yàn)研究實(shí)驗(yàn)研究/技術(shù)方法技術(shù)方法 生物體的化學(xué)組成生物體的化學(xué)組成 v自然界所有的生命物

6、體都由三類物質(zhì)組成自然界所有的生命物體都由三類物質(zhì)組成: v水、無機(jī)離子和生物分子水、無機(jī)離子和生物分子 生命體的元素組成生命體的元素組成 組成生命體的物質(zhì)是極其復(fù)雜的。但在地球上組成生命體的物質(zhì)是極其復(fù)雜的。但在地球上 存在的存在的92種天然元素中，只有種天然元素中，只有28種元素在生物種元素在生物 體內(nèi)被發(fā)現(xiàn)體內(nèi)被發(fā)現(xiàn) 第一類元素：包括第一類元素：包括C、H、O和和N四種元素，四種元素，是是 組成生命體最基本的元素。這四種元素約占了組成生命體最基本的元素。這四種元素約占了 生物體總質(zhì)量的生物體總質(zhì)量的99%以上。以上。 第二類元素：包括第二類元素：包括S、P、Cl、Ca、K、Na和和 Mg

7、。這類元素也是組成生命體的基本元素。這類元素也是組成生命體的基本元素。 第三類元素：包括第三類元素：包括Fe、Cu、Co、Mn和和Zn。 是生物體內(nèi)存在的主要少量元素。是生物體內(nèi)存在的主要少量元素。 第四類元素：包括第四類元素：包括Al、As、B、Br、Cr、F、 Ga、I、Mo、Se、Si等。等。 生物分子生物分子 v生物大分子生物大分子 糖糖 G6（葡萄糖）（葡萄糖） F（果糖）（果糖） 脂脂 FA（脂肪酸）甘油（脂肪酸）甘油 核酸核酸 5種含氮堿基（種含氮堿基（A、G、T、C、U） 蛋白質(zhì)蛋白質(zhì) 20種氨基酸種氨基酸 v有機(jī)小分子有機(jī)小分子 維生素、輔酶、激素、有機(jī)酸、色素等。維生素、輔

8、酶、激素、有機(jī)酸、色素等。 生物復(fù)雜多樣，但在分子水平具有簡單同一性。生物復(fù)雜多樣，但在分子水平具有簡單同一性。 由基本相由基本相 同類型的同類型的 分子單體分子單體 組成組成 研究 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 功能功能 性質(zhì)性質(zhì) 脂類脂類脂肪酸和甘油脂肪酸和甘油 超分子復(fù)合體超分子復(fù)合體大分子大分子單體單體 n生物體與其外環(huán)境之間的物質(zhì)交換過程就稱為物質(zhì)生物體與其外環(huán)境之間的物質(zhì)交換過程就稱為物質(zhì) 代謝或新陳代謝。代謝或新陳代謝。 n物質(zhì)代謝的基本過程：物質(zhì)代謝的基本過程： 消化、吸收消化、吸收中間代謝中間代謝排泄。排泄。 n中間代謝過程：中間代謝過程：細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行的，最為復(fù)雜的化學(xué)變細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行的，最為復(fù)雜的化

9、學(xué)變 化過程，它包括合成代謝，分解代謝，物質(zhì)互變，化過程，它包括合成代謝，分解代謝，物質(zhì)互變， 代謝調(diào)控，能量代謝幾方面的內(nèi)容。代謝調(diào)控，能量代謝幾方面的內(nèi)容。 物質(zhì)代謝（新陳代謝）物質(zhì)代謝（新陳代謝） 蛋白質(zhì)蛋白質(zhì) 糖類糖類 脂類脂類 3、生物化學(xué)的分類、生物化學(xué)的分類 n根據(jù)對象根據(jù)對象 人、動(dòng)物、植物、微生物人、動(dòng)物、植物、微生物 n根據(jù)生物的進(jìn)化程度根據(jù)生物的進(jìn)化程度 可以分為兩大類：原核生物可以分為兩大類：原核生物(Prokaryote） 和和 真核生物真核生物(Eukaryote)。 n根據(jù)應(yīng)用目的根據(jù)應(yīng)用目的 醫(yī)學(xué)（藥學(xué)）生化、食品生物化學(xué)等醫(yī)學(xué)（藥學(xué)）生化、食品生物化學(xué)等 二、

10、生物化學(xué)的發(fā)展史二、生物化學(xué)的發(fā)展史 n研究內(nèi)容以分析生物體內(nèi)物質(zhì)的化學(xué)組成、性研究內(nèi)容以分析生物體內(nèi)物質(zhì)的化學(xué)組成、性 質(zhì)和含量為主。質(zhì)和含量為主。 1. 1. 敘述生物化學(xué)階段（初級階段）敘述生物化學(xué)階段（初級階段） 1818世紀(jì)中世紀(jì)中1919世紀(jì)末世紀(jì)末 n系統(tǒng)研究了系統(tǒng)研究了糖、脂糖、脂和和蛋白蛋白 質(zhì)質(zhì)的性質(zhì)，并發(fā)現(xiàn)了重要的性質(zhì)，并發(fā)現(xiàn)了重要 的遺傳物質(zhì)的遺傳物質(zhì) 核酸核酸。 n 有機(jī)生物化學(xué)發(fā)展時(shí)期有機(jī)生物化學(xué)發(fā)展時(shí)期: : 研究中心研究中心“蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)”。 1770-1786年 瑞典的C.W.Scheele研究了動(dòng)植物各種組織 的化學(xué)成分，成為近代生化的奠基工作 。 1869

11、年 瑞士的Fridri Miescher首次分離出DNA 。 1877年 德國的Hopp Seyler首次分離出蛋白質(zhì)結(jié)晶 。 1897年 Bchner 兄弟倆 無細(xì)胞濾液使糖發(fā)酵，奠定了酶 學(xué)基礎(chǔ) 1903年，德國Neuberg首先使用biochemistry這個(gè)名詞,它 標(biāo)志著作為獨(dú)立學(xué)科的生物化學(xué)的誕生。 n主要特點(diǎn)是研究生物體內(nèi)物質(zhì)的變化， 即代謝途徑。 突出成就：確定了糖酵解、鳥氨酸循環(huán)、 三羧酸循環(huán)以及脂肪酸-氧化等重要的分 解代謝途徑。 2.動(dòng)態(tài)生物化學(xué)階段（發(fā)展階段）動(dòng)態(tài)生物化學(xué)階段（發(fā)展階段） 20世紀(jì)初世紀(jì)初20世紀(jì)世紀(jì)50年代年代 n 生理生物化學(xué)的發(fā)展時(shí)期（生理生物化學(xué)

12、的發(fā)展時(shí)期（1903190319501950）：）： 1926年美國Sumner從刀豆中得到脲酶的結(jié)晶，證明酶的 化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)，1946年獲諾貝爾獎(jiǎng)。 1937年英國生物化學(xué)家Krebs提出了著名的三羧酸循環(huán)， 1953年獲諾貝爾生理學(xué)獎(jiǎng)。 1948年，Kennedy和Lehninger發(fā)現(xiàn)物質(zhì)代謝與能量代謝 偶聯(lián)。 1960年 Micheali-Menten 酶促動(dòng)力學(xué) 20世紀(jì)中期生物化學(xué)成為一門獨(dú)立和成熟的學(xué)科 。 n是生物化學(xué)的發(fā)展和延續(xù)，主要研究是生物化學(xué)的發(fā)展和延續(xù)，主要研究 蛋白質(zhì)及核酸等大分子的結(jié)構(gòu)、蛋白質(zhì)及核酸等大分子的結(jié)構(gòu)、 功能及其基因結(jié)構(gòu)、功能及其基因結(jié)構(gòu)、 表達(dá)與

13、調(diào)控等內(nèi)容，表達(dá)與調(diào)控等內(nèi)容， 從分子水平闡明生命現(xiàn)象。從分子水平闡明生命現(xiàn)象。 3.分子生物學(xué)階段分子生物學(xué)階段 從從1953年至今年至今 n 分子或綜合生物化學(xué)發(fā)展期：蛋白質(zhì)、酶和核酸等分子或綜合生物化學(xué)發(fā)展期：蛋白質(zhì)、酶和核酸等 生物大分子研究、創(chuàng)立了遺傳工程學(xué)。生物大分子研究、創(chuàng)立了遺傳工程學(xué)。 1953年 Watson和Crick DNA雙螺旋，獲1962年諾貝爾 生理、醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的提出使生物化學(xué)發(fā)展 到一個(gè)新的階段分子生物學(xué)階段。 70年代，進(jìn)入生物工程的研究階段?；蚬こ?、蛋白質(zhì) 工程、酶工程、細(xì)胞工程、發(fā)酵工程等。 1980年 Sanger和Gilbet DNA測

14、序方法，獲諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。 n1944年,麥克勞德(Macleod)和麥卡蒂 (Mc Carty)(美)證明DNA是遺傳物質(zhì). 從左至右：Oswald T.Avery, Colin MacLeod 與 MaclynMcCarty Francis Crick (35y) James Watson (23y) 丹麥丹麥 哥本哈根哥本哈根 劍橋大學(xué)劍橋大學(xué) Cavendish Lab. GenomicsGenomics 1990. 10. 1 人類基因組計(jì)劃人類基因組計(jì)劃 Human Genomic Project 2000完成完成 Dulbecco 1985年， “人類基因組測序和作圖”計(jì) 劃（簡稱

15、HGP）提出。 20世紀(jì)末和21世紀(jì)初：后基因組時(shí)代， 產(chǎn)生了功能基因組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)、結(jié)構(gòu) 基因組學(xué)等。 1997年2月23日克隆羊誕生 目前已能用基因工程的方法生產(chǎn)許多產(chǎn)品如乙型 肝炎疫苗、酶制劑、人生長激素、各種干擾素、 各種白細(xì)胞介素等等。 近半個(gè)世近半個(gè)世 紀(jì)以來紀(jì)以來 Nobel medal Half a pound of 23-karal gold. 2.5 inches across 近半個(gè)世近半個(gè)世 紀(jì)以來紀(jì)以來 n19世紀(jì)末和世紀(jì)末和20世紀(jì)初，在有機(jī)化學(xué)和生理學(xué)研究的世紀(jì)初，在有機(jī)化學(xué)和生理學(xué)研究的 基礎(chǔ)上，生物化學(xué)逐漸發(fā)展成為一門獨(dú)立的學(xué)科。基礎(chǔ)上，生物化學(xué)逐漸發(fā)展成為

16、一門獨(dú)立的學(xué)科。 n細(xì)胞生物學(xué)、遺傳學(xué)、微生物學(xué)、免疫學(xué)、病毒學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)、遺傳學(xué)、微生物學(xué)、免疫學(xué)、病毒學(xué)、 進(jìn)化論甚至分類學(xué)的研究都離不開生物化學(xué)的理論進(jìn)化論甚至分類學(xué)的研究都離不開生物化學(xué)的理論 和方法。和方法。 n生物化學(xué)生物化學(xué)又是又是臨床醫(yī)學(xué)臨床醫(yī)學(xué)、藥學(xué)藥學(xué)與與制藥工程制藥工程、食品和食品和 營養(yǎng)等學(xué)科營養(yǎng)等學(xué)科的基礎(chǔ)。它與人類的健康，疾病的診斷的基礎(chǔ)。它與人類的健康，疾病的診斷 與治療，工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及國防建設(shè)等密切相關(guān)。與治療，工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及國防建設(shè)等密切相關(guān)。 三、生物化學(xué)與醫(yī)學(xué)三、生物化學(xué)與醫(yī)學(xué) 四、課程特點(diǎn)及學(xué)習(xí)與安排四、課程特點(diǎn)及學(xué)習(xí)與安排 n內(nèi)容多 n復(fù)雜而繁瑣 n 按

17、生物分子的功能分類（不同于化學(xué)的結(jié) 構(gòu)和官能團(tuán)分類） n理論性強(qiáng)、概念多，且前后交錯(cuò) 隨時(shí)消化溫故知新 及時(shí)總結(jié)歸納比較分類 理解的基礎(chǔ)上必要的記憶 n把握生物化學(xué)的知識(shí)結(jié)構(gòu)層次把握生物化學(xué)的知識(shí)結(jié)構(gòu)層次: 主要參考書主要參考書 1.查錫良主編. 生物化學(xué)(第七版). 人民衛(wèi)生出版社. 2008 年4月 2.生物化學(xué)第三版 王鏡巖主編 高等教育出版社 2002.9 3.Hames & Hooper主編. Instant Notes in Biochemistry（導(dǎo)讀 版）. 科學(xué)出版社. 2008年.（Third Edition） 本課程的相關(guān)說明本課程的相關(guān)說明 學(xué)時(shí)/學(xué)分 學(xué)期 理論 5

18、6/3.53 (1-14周) 生物化學(xué)實(shí)驗(yàn) (單設(shè)實(shí)驗(yàn)) 32/1.03 (6-13周) 教學(xué)計(jì)劃 學(xué)時(shí)分配 理論 54 案例分析 2 組成比例 期末成績理論考試 70% 平時(shí)成績 案例分析 20 課外作業(yè) ? 課堂出勤 10 合計(jì)100分 學(xué)科成績學(xué)科成績 思考題思考題 n生物化學(xué)的概念？生物化學(xué)的概念？ n四種主要的生物大分子？四種主要的生物大分子？ n生物化學(xué)的發(fā)展史給我們帶來什么樣生物化學(xué)的發(fā)展史給我們帶來什么樣 的啟示？的啟示？ 浩瀚的宇宙，目前浩瀚的宇宙，目前 人類所知僅地球存人類所知僅地球存 在生命在生命 生生 命命 的的 起起 源源 研究對象是所有的生物體：人體、動(dòng)物、植物、微生物、研究對象是所有的生物體：人體、動(dòng)物、植物、微生物、 病毒等病毒等 研究內(nèi)容：研究內(nèi)容：它是在它是在分子水平分子水平上探討生命的本質(zhì)，即研上探討生命的本質(zhì)，即研 究生物體的究生物體的分子結(jié)構(gòu)與功能分子結(jié)構(gòu)與功能、物質(zhì)代謝與調(diào)節(jié)物質(zhì)代謝與調(diào)節(jié)、遺傳遺傳 信息的傳遞與表達(dá)等信息的傳遞與表達(dá)等的科學(xué)。的科學(xué)。 2、研究內(nèi)容及范圍、研究內(nèi)容及范圍 由基本相由基本相 同類型的同類型的 分子單體分子單體 組成組成 研究 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 功能功能 性質(zhì)性質(zhì) 蛋白質(zhì)蛋