生物化學(xué)緒論(藥學(xué)本科09)

1、生物化學(xué)緒論introduction to biochemistry 南方醫(yī)科大學(xué)基因工程研究所南方醫(yī)科大學(xué)基因工程研究所生物化學(xué)與分子生物學(xué)教研室生物化學(xué)與分子生物學(xué)教研室一、一、什么是什么是生物化學(xué)？生物化學(xué)？二、二、為什么為什么學(xué)生物化學(xué)？學(xué)生物化學(xué)？三、三、學(xué)什么學(xué)什么內(nèi)容？?jī)?nèi)容？四、四、怎么學(xué)怎么學(xué)？w biochemistry (biological chemistry)w 主要運(yùn)用主要運(yùn)用化學(xué)化學(xué)的原理和方法，從的原理和方法，從分子水平分子水平來研究來研究生物體生物體（化學(xué)組成及化學(xué)變化）（化學(xué)組成及化學(xué)變化）的一門學(xué)科的一門學(xué)科w 在分子水平探索生命現(xiàn)象的本質(zhì)在分子水平探索生命

2、現(xiàn)象的本質(zhì)w 生命的化學(xué)生命的化學(xué)w 生化生化w molecular biologyw 研究核酸、蛋白質(zhì)等生物大分子的結(jié)構(gòu)、功能研究核酸、蛋白質(zhì)等生物大分子的結(jié)構(gòu)、功能及其調(diào)控的一門學(xué)科。及其調(diào)控的一門學(xué)科。分子分子免疫學(xué)免疫學(xué)分子分子遺傳學(xué)遺傳學(xué)分子分子腫瘤學(xué)腫瘤學(xué)分子分子藥理學(xué)藥理學(xué)分子分子病理學(xué)病理學(xué)分子分子微生物學(xué)微生物學(xué)1. 敘述生物化學(xué)敘述生物化學(xué)（18世紀(jì)世紀(jì)19世紀(jì)末世紀(jì)末 ）2. 動(dòng)態(tài)生物化學(xué)動(dòng)態(tài)生物化學(xué)（20世紀(jì)初世紀(jì)初20世紀(jì)中葉世紀(jì)中葉 ）3. 分子生物學(xué)分子生物學(xué)（20世紀(jì)中葉以后世紀(jì)中葉以后 ）埃米爾埃米爾 費(fèi)舍爾（費(fèi)舍爾（emil fischer）德國著名化學(xué)家德

3、國著名化學(xué)家fischer首次證明了蛋白質(zhì)是首次證明了蛋白質(zhì)是多肽；發(fā)現(xiàn)酶的專一性，提多肽；發(fā)現(xiàn)酶的專一性，提出并驗(yàn)證了酶催化作用的出并驗(yàn)證了酶催化作用的“鎖鎖-匙匙”學(xué)說；合成了糖及學(xué)說；合成了糖及嘌呤。嘌呤。 1902年獲諾貝爾獎(jiǎng)。年獲諾貝爾獎(jiǎng)。 1. 敘述生物化學(xué)階段敘述生物化學(xué)階段德國化學(xué)家德國化學(xué)家恩斯特恩斯特霍普霍普-席勒（席勒（ernst hoppe-seyler）首次從血液中分離出血紅蛋白并制首次從血液中分離出血紅蛋白并制成了結(jié)晶，是第一個(gè)獲得蛋白質(zhì)結(jié)晶的人。成了結(jié)晶，是第一個(gè)獲得蛋白質(zhì)結(jié)晶的人。1877年，霍普年，霍普-席勒創(chuàng)立了德文席勒創(chuàng)立了德文生理化學(xué)雜志生理化學(xué)雜志（z

4、eitschrift fr physiologische chemie）。）。這時(shí)，這時(shí)，生物化學(xué)從生理學(xué)分出作為一門新的獨(dú)立生物化學(xué)從生理學(xué)分出作為一門新的獨(dú)立學(xué)科誕生學(xué)科誕生。1. 敘述生物化學(xué)階段敘述生物化學(xué)階段1868年，瑞士青年學(xué)者、霍普年，瑞士青年學(xué)者、霍普-席勒的席勒的學(xué)生學(xué)生弗里 德 利 克弗里 德 利 克 米 歇 爾 （米 歇 爾 （ friedrick miescher）從傷口敷料的膿血球中發(fā)現(xiàn)從傷口敷料的膿血球中發(fā)現(xiàn)“核核素素”（“核酸核酸”的早期命名）。的早期命名）。1. 敘述生物化學(xué)階段敘述生物化學(xué)階段1830年路易斯年路易斯巴斯德巴斯德（louis pasteur）

5、首先證明，）首先證明，只有活的酵母細(xì)胞才能進(jìn)行發(fā)酵（葡萄糖轉(zhuǎn)變成乙醇和只有活的酵母細(xì)胞才能進(jìn)行發(fā)酵（葡萄糖轉(zhuǎn)變成乙醇和二氧化碳）。二氧化碳）。2. 動(dòng)態(tài)生物化學(xué)階段動(dòng)態(tài)生物化學(xué)階段1897年，愛德爾德年，愛德爾德布希奈布希奈（eduard buchner）（諾貝爾獎(jiǎng)，（諾貝爾獎(jiǎng)，1907）和漢斯）和漢斯布希奈（布希奈（hans buchner）兩兄弟實(shí)驗(yàn)證明，無細(xì)胞的酵母提取液仍可催化生醇兩兄弟實(shí)驗(yàn)證明，無細(xì)胞的酵母提取液仍可催化生醇發(fā)酵反應(yīng)，使巴斯德關(guān)于發(fā)酵反應(yīng)，使巴斯德關(guān)于“只有活的酵母細(xì)胞才能進(jìn)只有活的酵母細(xì)胞才能進(jìn)行發(fā)酵行發(fā)酵”的認(rèn)識(shí)前進(jìn)了一步。的認(rèn)識(shí)前進(jìn)了一步。詹姆斯詹姆斯 薩姆奈薩

6、姆奈（james b sumner）（諾貝爾獎(jiǎng)，（諾貝爾獎(jiǎng)，1946）1926年第一個(gè)成功地制年第一個(gè)成功地制備了尿素酶（備了尿素酶（urease）結(jié)晶，并首次證明酶）結(jié)晶，并首次證明酶是蛋白質(zhì)。是蛋白質(zhì)。2. 動(dòng)態(tài)生物化學(xué)階段動(dòng)態(tài)生物化學(xué)階段漢斯?jié)h斯 克雷勃斯克雷勃斯（hans a. krebs） 英國生化學(xué)家英國生化學(xué)家2. 動(dòng)態(tài)生物化學(xué)階段動(dòng)態(tài)生物化學(xué)階段1932年，克雷勃斯和庫爾特年，克雷勃斯和庫爾特漢瑟雷漢瑟雷特特(kurt henseleit)發(fā)現(xiàn)了尿素循環(huán)反應(yīng)發(fā)現(xiàn)了尿素循環(huán)反應(yīng)途徑。途徑。1937年，克雷勃斯又提出了三羧酸年，克雷勃斯又提出了三羧酸循環(huán)理論，并解釋了機(jī)體內(nèi)所需能量

7、的循環(huán)理論，并解釋了機(jī)體內(nèi)所需能量的產(chǎn)生過程和糖、脂肪、產(chǎn)生過程和糖、脂肪、 蛋白質(zhì)的相互聯(lián)蛋白質(zhì)的相互聯(lián)系及相互轉(zhuǎn)變機(jī)理。于系及相互轉(zhuǎn)變機(jī)理。于1953年獲諾貝爾年獲諾貝爾獎(jiǎng)。獎(jiǎng)。李納斯李納斯 鮑林鮑林linus pauling美國美國 1951年，年，linus pauling（諾貝爾獎(jiǎng)，（諾貝爾獎(jiǎng)，1954）和）和robert b. corey采用采用x射射線衍射技術(shù)研究蛋白質(zhì)結(jié)晶，發(fā)現(xiàn)線衍射技術(shù)研究蛋白質(zhì)結(jié)晶，發(fā)現(xiàn)了蛋白質(zhì)分子的二級(jí)結(jié)構(gòu)形式了蛋白質(zhì)分子的二級(jí)結(jié)構(gòu)形式-螺螺旋。旋。3. 分子生物學(xué)階段分子生物學(xué)階段弗利德里克弗利德里克 桑格桑格frederick sanger英國英國3.

8、 分子生物學(xué)階段分子生物學(xué)階段1953年，年，sanger采用采用化學(xué)方法完成了胰島素序化學(xué)方法完成了胰島素序列 分 析 （ 諾 貝 爾 獎(jiǎng) ，列 分 析 （ 諾 貝 爾 獎(jiǎng) ，1958）。）。詹姆斯詹姆斯沃森（沃森（james d. watson） 美國美國弗朗西斯弗朗西斯克里克（克里克（francis h. crick） 英國英國諾貝爾獎(jiǎng)，諾貝爾獎(jiǎng)，1962年年paul bergherbert boyer stanley cohen 1973年，年，paul berg、herbert boyer和和stanley cohen首次在體外將重組的首次在體外將重組的dna分子形成無性繁殖分子形成

9、無性繁殖系系dna“克隆克隆” （諾貝爾獎(jiǎng)，（諾貝爾獎(jiǎng)，1980）。）?？寺⊙蚨嗬蚩寺⊙蚨嗬?克隆是人類在生物科學(xué)領(lǐng)域取得的一項(xiàng)重大技術(shù)突破，反映克隆是人類在生物科學(xué)領(lǐng)域取得的一項(xiàng)重大技術(shù)突破，反映了細(xì)胞核分化技術(shù)、細(xì)胞培養(yǎng)和控制技術(shù)的進(jìn)步。了細(xì)胞核分化技術(shù)、細(xì)胞培養(yǎng)和控制技術(shù)的進(jìn)步?？寺∪硕罂寺∪硕骾.wilmut英國英國組學(xué)組學(xué)w 基因組學(xué)基因組學(xué)(genomics)w 蛋白質(zhì)組學(xué)蛋白質(zhì)組學(xué)(proteomics)w 轉(zhuǎn)錄組學(xué)轉(zhuǎn)錄組學(xué)(transcriptomics)w rna組學(xué)組學(xué)(rnomics)w 代謝組學(xué)代謝組學(xué)(metabolomics)w 糖組學(xué)糖組學(xué)(glycomics

10、)利用人體皮膚細(xì)胞利用人體皮膚細(xì)胞“仿制仿制”出胚胎干細(xì)胞出胚胎干細(xì)胞（2007年世界十大科技進(jìn)展）年世界十大科技進(jìn)展） w 美國威斯康星大學(xué)麥迪遜分校一個(gè)研究小組：成纖維細(xì)胞w 日本京都大學(xué)一個(gè)研究小組：面部皮膚細(xì)胞w 基因重新編排技術(shù)：向皮膚細(xì)胞中植入一組4個(gè)基因，通過基因重新編排，使皮膚細(xì)胞具備胚胎干細(xì)胞的功能。我國古代對(duì)生物化學(xué)發(fā)展作出的重要貢獻(xiàn)我國古代對(duì)生物化學(xué)發(fā)展作出的重要貢獻(xiàn)w 夏禹時(shí)代（夏禹時(shí)代（40004000多年前）釀酒用曲（酶）；多年前）釀酒用曲（酶）；w 公元前公元前1212世紀(jì)的商周時(shí)期可制造醬、醋；世紀(jì)的商周時(shí)期可制造醬、醋；w 公元前公元前2 2世紀(jì)（漢朝）能制作

11、豆腐；世紀(jì)（漢朝）能制作豆腐；w 晉朝（公元晉朝（公元4 4世紀(jì)）用含碘的海藻治療甲狀腺腫；世紀(jì)）用含碘的海藻治療甲狀腺腫；w 唐朝初（公元唐朝初（公元7 7世紀(jì)）孫思邈用含維生素世紀(jì)）孫思邈用含維生素b b1 1的中草的中草藥和米糠治療腳氣??；藥和米糠治療腳氣病；w 明朝（公元明朝（公元1414世紀(jì)）李時(shí)珍的本草綱目中記載了世紀(jì)）李時(shí)珍的本草綱目中記載了400400余種包括代謝產(chǎn)物與分泌物的動(dòng)物藥。余種包括代謝產(chǎn)物與分泌物的動(dòng)物藥。我國生物化學(xué)的開拓者吳憲吳憲教授蛋白質(zhì)研究領(lǐng)域內(nèi)國際上最具有權(quán)威性的綜蛋白質(zhì)研究領(lǐng)域內(nèi)國際上最具有權(quán)威性的綜述性叢書述性叢書advances in protein

12、 chemistry第第47卷（卷（1995年）發(fā)表了美國年）發(fā)表了美國哈佛大學(xué)教授、蛋白質(zhì)研究的老前輩哈佛大學(xué)教授、蛋白質(zhì)研究的老前輩j. t. eddsall的文章的文章“吳憲與第一個(gè)蛋白質(zhì)變性吳憲與第一個(gè)蛋白質(zhì)變性理論（理論（1931）hsien wu and the first theory of protein denaturation(1931)”，對(duì)吳憲教授的學(xué)術(shù)成就給予了極高的評(píng)價(jià)。對(duì)吳憲教授的學(xué)術(shù)成就給予了極高的評(píng)價(jià)。該卷還重新刊登了吳憲教授六十四年前關(guān)于該卷還重新刊登了吳憲教授六十四年前關(guān)于蛋白質(zhì)變性的論文。一篇在蛋白質(zhì)變性的論文。一篇在1931年發(fā)表的年發(fā)表的論文居然在論

13、文居然在1995年仍然值得在第一流的叢年仍然值得在第一流的叢書上重新全文刊登，不能不說是國際科學(xué)界書上重新全文刊登，不能不說是國際科學(xué)界的一件極為罕見的大事。的一件極為罕見的大事。1965年年9月月17日，人工合成日，人工合成胰島素在中國首次發(fā)現(xiàn)。胰島素在中國首次發(fā)現(xiàn)。這也是世界上第一個(gè)蛋白這也是世界上第一個(gè)蛋白質(zhì)的全合成。這是我國科質(zhì)的全合成。這是我國科技人員在奮力攀登世界科技人員在奮力攀登世界科學(xué)高峰，為祖國在基礎(chǔ)研學(xué)高峰，為祖國在基礎(chǔ)研究方面爭(zhēng)得的一項(xiàng)世界冠究方面爭(zhēng)得的一項(xiàng)世界冠軍。這一成果促進(jìn)了生命軍。這一成果促進(jìn)了生命科學(xué)的發(fā)展，開辟了人工科學(xué)的發(fā)展，開辟了人工合成蛋白質(zhì)的時(shí)代。合成

14、蛋白質(zhì)的時(shí)代。一、生物分子的結(jié)構(gòu)與功能一、生物分子的結(jié)構(gòu)與功能二、物質(zhì)代謝及其調(diào)節(jié)二、物質(zhì)代謝及其調(diào)節(jié)三、基因信息傳遞及其調(diào)控三、基因信息傳遞及其調(diào)控1. 生物分子的概念生物分子的概念2. 生物分子的結(jié)構(gòu)生物分子的結(jié)構(gòu)w 生物分子：生物分子：由由c、h、o、n等組成的有機(jī)化合物等組成的有機(jī)化合物 如：如：糖類、脂類、蛋白質(zhì)、核酸和維生素糖類、脂類、蛋白質(zhì)、核酸和維生素等。等。w 生物大分子生物大分子(biomacromolecule)：分子量較大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，分子量較大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜， 包括：包括：聚糖類、聚糖類、聚脂類聚脂類、蛋白質(zhì)和核酸、蛋白質(zhì)和核酸等等w 生物信息分子生物信息分子(inform

15、ational biomolecule) ：結(jié)構(gòu)蘊(yùn)藏信息，：結(jié)構(gòu)蘊(yùn)藏信息，包括：包括：聚糖類、蛋白質(zhì)和核酸聚糖類、蛋白質(zhì)和核酸等等w 在生物信息大分子中，生命信息的傳遞有賴于蛋白在生物信息大分子中，生命信息的傳遞有賴于蛋白質(zhì)和核酸。所以，質(zhì)和核酸。所以，是生命活動(dòng)的最重是生命活動(dòng)的最重要物質(zhì)基礎(chǔ)。要物質(zhì)基礎(chǔ)。 1. 新陳代謝的概念新陳代謝的概念2. 物質(zhì)代謝概況物質(zhì)代謝概況糖糖脂類脂類pr.h2o維生素維生素?zé)o機(jī)鹽無機(jī)鹽 消化消化吸收吸收簡(jiǎn)單物質(zhì)簡(jiǎn)單物質(zhì)合成合成復(fù)雜物質(zhì)復(fù)雜物質(zhì) 分分解解簡(jiǎn)單物質(zhì)簡(jiǎn)單物質(zhì)廢物廢物排泄排泄（co2、h2o、脲、脲) )物質(zhì)代謝物質(zhì)代謝能量代謝能量代謝合成合成分解分

16、解轉(zhuǎn)變轉(zhuǎn)變調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)生成生成貯存貯存釋放釋放轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)化生命現(xiàn)生命現(xiàn)象象( (開始開始) )( (中間中間) )( (終末終末) )合成合成代謝代謝（同同化作用）化作用）分解分解代謝代謝（異異化作用）化作用）生物小分子合成生物大分子生物小分子合成生物大分子生物大分子分解為生物小分子生物大分子分解為生物小分子物質(zhì)代謝與能量代謝的統(tǒng)一，二者相輔相成。物質(zhì)代謝與能量代謝的統(tǒng)一，二者相輔相成。1. 基因的概念基因的概念2. 基因信息的傳遞基因信息的傳遞3. 基因活性的影響因素基因活性的影響因素w 合成有功能的合成有功能的蛋白質(zhì)多肽鏈蛋白質(zhì)多肽鏈或或rna所必需的全部核苷酸所必需的全部核苷酸序列。序列。w 一

17、般是一般是dna序列序列（或（或rna病毒中的病毒中的rna）。）。w 具有編碼一定生物功能分子的核苷酸序列。具有編碼一定生物功能分子的核苷酸序列。3. 基因活性的影響因素基因活性的影響因素w dna復(fù)制偶爾會(huì)出現(xiàn)差錯(cuò)；在內(nèi)、外環(huán)境因素的作復(fù)制偶爾會(huì)出現(xiàn)差錯(cuò)；在內(nèi)、外環(huán)境因素的作用下，用下，dna也會(huì)發(fā)生損傷。如果發(fā)生的差錯(cuò)或損傷也會(huì)發(fā)生損傷。如果發(fā)生的差錯(cuò)或損傷不能得以矯正或修復(fù)，破壞了基因組的穩(wěn)定性，就會(huì)不能得以矯正或修復(fù)，破壞了基因組的穩(wěn)定性，就會(huì)引起引起基因變異基因變異或突變（或突變（mutation）。）。w 基因（基因（dna）序列變異序列變異或突變屬于一種遺傳變化或突變屬于一種遺

18、傳變化（genetic change），可引起基因表達(dá)活性改變。），可引起基因表達(dá)活性改變。 （1 1）基因（遺傳）變化）基因（遺傳）變化(2) (2) 表觀遺傳變化表觀遺傳變化w 表觀遺傳變化（表觀遺傳變化（epigenetic change）只有基因表達(dá)模式）只有基因表達(dá)模式改變，而改變，而無基因（無基因（dna）序列變化）序列變化。 w 最常見的表觀遺傳變化有最常見的表觀遺傳變化有dna甲基化、組蛋白乙酰化甲基化、組蛋白乙酰化等等化學(xué)修飾?；瘜W(xué)修飾。w 這些變化可改變相關(guān)的基因活性，影響生物化學(xué)這些變化可改變相關(guān)的基因活性，影響生物化學(xué)代謝。代謝。 一、生命的分子基礎(chǔ)一、生命的分子基礎(chǔ)（

19、22） 1.糖糖2 2.脂類脂類2 3.蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)6 4.核酸核酸4 5. 酶與維生素酶與維生素6 6. 激素激素2二、物質(zhì)代謝與能量轉(zhuǎn)換二、物質(zhì)代謝與能量轉(zhuǎn)換（26+12） 8.糖代謝糖代謝6 7.生物氧化生物氧化4 9.脂類代謝脂類代謝6 10.蛋白質(zhì)分解代謝蛋白質(zhì)分解代謝4 11.核酸代謝核酸代謝：分解代謝：分解代謝核苷酸代謝核苷酸代謝2 合成代謝合成代謝dna、rna(復(fù)制復(fù)制4、轉(zhuǎn)錄、轉(zhuǎn)錄2+調(diào)控調(diào)控2) * 蛋白質(zhì)生物合成蛋白質(zhì)生物合成：翻譯：翻譯4 12.代謝調(diào)控代謝調(diào)控4 三、三、 藥學(xué)生化藥學(xué)生化（6） 13. 藥物在體內(nèi)的轉(zhuǎn)運(yùn)和代謝變化藥物在體內(nèi)的轉(zhuǎn)運(yùn)和代謝變化2 14. 生物藥物生物藥物2 15. 藥物研究的生物化學(xué)基礎(chǔ)藥物研究的生物化學(xué)基礎(chǔ)2學(xué)習(xí)方法學(xué)習(xí)方法w 記住概況記住概況w 掌握重點(diǎn)掌握重點(diǎn)w 前后聯(lián)系前后聯(lián)系w查錫良 . 生物化學(xué)生物化學(xué).人人民民衛(wèi)衛(wèi)生出版社生出版社. 2009 （第（第7版版）w賈弘褆賈弘褆. 生物化學(xué)生物化學(xué).人人民民衛(wèi)衛(wèi)生出版社生出版社. 2005