普通生物化學(xué)緒論

1、普通生物化學(xué)普通生物化學(xué)緒 論 主要內(nèi)容主要內(nèi)容: :介紹生物化學(xué)的概念、研介紹生物化學(xué)的概念、研究內(nèi)容、學(xué)科發(fā)展歷史和前景及生物化究內(nèi)容、學(xué)科發(fā)展歷史和前景及生物化學(xué)與其它科學(xué)的關(guān)系。對(duì)本課程的內(nèi)容、學(xué)與其它科學(xué)的關(guān)系。對(duì)本課程的內(nèi)容、進(jìn)度和要求作具體安排。進(jìn)度和要求作具體安排。一、什么是生物化學(xué)一、什么是生物化學(xué) 生物化學(xué)是運(yùn)用化學(xué)、物理學(xué)和生物學(xué)生物化學(xué)是運(yùn)用化學(xué)、物理學(xué)和生物學(xué)的方法和技術(shù)，研究生物體的物質(zhì)組成與生的方法和技術(shù)，研究生物體的物質(zhì)組成與生命活動(dòng)過程中的化學(xué)變化規(guī)律，進(jìn)而揭示生命活動(dòng)過程中的化學(xué)變化規(guī)律，進(jìn)而揭示生命現(xiàn)象與本質(zhì)的一門學(xué)科。命現(xiàn)象與本質(zhì)的一門學(xué)科。（一）生化的

2、研究對(duì)象（一）生化的研究對(duì)象 生物化學(xué)的研究對(duì)象是生物體生物化學(xué)的研究對(duì)象是生物體 生物化學(xué)根據(jù)其研究的對(duì)象不同分為動(dòng)物生物化學(xué)根據(jù)其研究的對(duì)象不同分為動(dòng)物 生化、植物生化、微生物生化、醫(yī)學(xué)生化、生化、植物生化、微生物生化、醫(yī)學(xué)生化、農(nóng)業(yè)生化、工業(yè)生化、醫(yī)藥生化等農(nóng)業(yè)生化、工業(yè)生化、醫(yī)藥生化等. 普通生化討論一般性的生化問題，即共同普通生化討論一般性的生化問題，即共同 的規(guī)律的規(guī)律。 （二）生物化學(xué)的研究內(nèi)容（二）生物化學(xué)的研究內(nèi)容1研究生物體的化學(xué)組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和功能。研究生物體的化學(xué)組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和功能。 C、H、O、N、P、S K、Ca、Na、Mg、Cl、Fe 其他微量元素。其他微量

3、元素。元素組成：元素組成：基本成分基本成分：（1）構(gòu)件分子（氨基酸、核苷酸、單糖等）構(gòu)件分子（氨基酸、核苷酸、單糖等）（2）蛋白質(zhì)、核酸、多糖、脂類）蛋白質(zhì)、核酸、多糖、脂類生物大分子生物大分子（3）維生素、激素、有機(jī)酸等有機(jī)小分子）維生素、激素、有機(jī)酸等有機(jī)小分子 酶、維生素、激素三者又稱為催化調(diào)節(jié)物質(zhì)酶、維生素、激素三者又稱為催化調(diào)節(jié)物質(zhì)（4）無機(jī)鹽和水。）無機(jī)鹽和水。 常見無機(jī)鹽常見無機(jī)鹽K、Na 、Ca、Mg 鹽等。鹽等。2 生命物質(zhì)在體內(nèi)的化學(xué)變化，以及各種生命物質(zhì)在體內(nèi)的化學(xué)變化，以及各種生命物質(zhì)在變化中的相互關(guān)系生命物質(zhì)在變化中的相互關(guān)系新陳代謝新陳代謝 物質(zhì)代謝：物質(zhì)代謝： 分

4、解、合成、轉(zhuǎn)化分解、合成、轉(zhuǎn)化能量代謝：儲(chǔ)存、釋放、轉(zhuǎn)換能量代謝：儲(chǔ)存、釋放、轉(zhuǎn)換信息代謝：信息的傳遞與代謝信息代謝：信息的傳遞與代謝 調(diào)控調(diào)控 3. 生命物質(zhì)與生命現(xiàn)象的關(guān)系（功能或機(jī)能生命物質(zhì)與生命現(xiàn)象的關(guān)系（功能或機(jī)能生化）生化）生命大分子的結(jié)構(gòu)（狀態(tài)） 、功能與生命現(xiàn)象（ 活動(dòng)、過程）的關(guān)系。二、生物化學(xué)的發(fā)展簡(jiǎn)史二、生物化學(xué)的發(fā)展簡(jiǎn)史1、生物化學(xué)產(chǎn)生前時(shí)期、生物化學(xué)產(chǎn)生前時(shí)期 最早可追溯到離現(xiàn)在最早可追溯到離現(xiàn)在4000多年前。多年前。 公元前公元前22世紀(jì)世紀(jì) 夏禹時(shí)代夏禹時(shí)代 釀酒釀酒 公元前公元前12世紀(jì)世紀(jì) 商周時(shí)代商周時(shí)代 制醬、制醋制醬、制醋 公元前公元前6世紀(jì)世紀(jì) 癭病

5、（地方性甲狀腺腫）癭病（地方性甲狀腺腫） 公元四世紀(jì)公元四世紀(jì) 葛洪葛洪 海藻治療癭病海藻治療癭病 唐代孫思邈唐代孫思邈 米糠熬粥治療腳氣病米糠熬粥治療腳氣病 豬肝治療雀目豬肝治療雀目 明代李時(shí)珍明代李時(shí)珍 本草綱目本草綱目2.初期階段（初期階段（17701903，靜態(tài)生物化學(xué)），靜態(tài)生物化學(xué)）大約從十八世紀(jì)中葉到二十世紀(jì)初大約從十八世紀(jì)中葉到二十世紀(jì)初主要工作：主要工作：成分分析，研究生命物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)、理化性質(zhì)。成分分析，研究生命物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)、理化性質(zhì)。 主要成就：主要成就： 1828年年 魏勒在實(shí)驗(yàn)室將氰酸鈉合成為尿素魏勒在實(shí)驗(yàn)室將氰酸鈉合成為尿素 1842年年 李比希首次提出新陳代謝

6、的概念李比希首次提出新陳代謝的概念 1849年年 巴斯德開始發(fā)酵的研究巴斯德開始發(fā)酵的研究 1877年年 霍佩霍佩.賽勒首次提出賽勒首次提出“Biochemie” 1897年年 布克納兄弟布克納兄弟 蔗糖酵母發(fā)酵實(shí)驗(yàn)蔗糖酵母發(fā)酵實(shí)驗(yàn)3. 蓬勃發(fā)展時(shí)期（蓬勃發(fā)展時(shí)期（19031950，動(dòng)態(tài)生物化學(xué)），動(dòng)態(tài)生物化學(xué)） 二十世紀(jì)初到二十世紀(jì)五十年代二十世紀(jì)初到二十世紀(jì)五十年代 主要工作：主要工作：此階段對(duì)各種化學(xué)物質(zhì)的代謝途徑有了一定的了解。如此階段對(duì)各種化學(xué)物質(zhì)的代謝途徑有了一定的了解。如光合作用、生物氧化、糖的分解和合成代謝、蛋白質(zhì)合成、核酸的遺光合作用、生物氧化、糖的分解和合成代謝、蛋白質(zhì)合成

7、、核酸的遺傳功能、酶、維生素、激素、抗生素等的代謝。傳功能、酶、維生素、激素、抗生素等的代謝。 主要成就：主要成就： 1905年年 哈登和楊發(fā)現(xiàn)酶和輔酶；哈登和楊發(fā)現(xiàn)酶和輔酶； 1926年年 sumner首次從刀豆中獲得脲酶結(jié)晶；首次從刀豆中獲得脲酶結(jié)晶； 1955年年 Sanger完成牛胰島素氨基酸組成分析；完成牛胰島素氨基酸組成分析； 1932年，英國科學(xué)家年，英國科學(xué)家Krebs 發(fā)現(xiàn)尿素合成的發(fā)現(xiàn)尿素合成的鳥氨酸循環(huán)鳥氨酸循環(huán)； 1937年，年，Krebs提出了各種化學(xué)物質(zhì)的中心環(huán)節(jié)提出了各種化學(xué)物質(zhì)的中心環(huán)節(jié)三三羧酸循環(huán)羧酸循環(huán)的的 基本代謝途徑；基本代謝途徑； 1940年，德國科學(xué)

8、家年，德國科學(xué)家Embden和和Meyerhof提出了糖酵解提出了糖酵解途徑，等等。途徑，等等。4. 分子的或綜合生物化學(xué)發(fā)展時(shí)期（分子的或綜合生物化學(xué)發(fā)展時(shí)期（1950至今，機(jī)能生物化學(xué)）至今，機(jī)能生物化學(xué)）主要工作：主要工作：這一階段的主要研究工作就是探討各種生物大分這一階段的主要研究工作就是探討各種生物大分子的結(jié)構(gòu)與其功能之間的關(guān)系。如生命的本質(zhì)和奧秘：運(yùn)動(dòng)、子的結(jié)構(gòu)與其功能之間的關(guān)系。如生命的本質(zhì)和奧秘：運(yùn)動(dòng)、神經(jīng)、內(nèi)分泌、生長、發(fā)育、繁殖等的分子機(jī)理等。神經(jīng)、內(nèi)分泌、生長、發(fā)育、繁殖等的分子機(jī)理等。主要成就：主要成就： 1950年年 美國美國 Pauling等等 蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)蛋白

9、質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)-螺旋螺旋 1955年年 英國英國 Sanger 胰島素一級(jí)結(jié)構(gòu)的測(cè)定胰島素一級(jí)結(jié)構(gòu)的測(cè)定 1953年年 美國美國 Watson和英國和英國 Crick DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)雙螺旋結(jié)構(gòu) 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)新的階段分分子生物學(xué)階段子生物學(xué)階段 60年代，年代，1961年法國年法國Jacob和和Monod 操縱子模型操縱子模型 70年代，進(jìn)入生物工程的研究。年代，進(jìn)入生物工程的研究。基因工程、蛋白質(zhì)工程、酶工程、細(xì)胞工程、發(fā)酵工程等?；蚬こ?、蛋白質(zhì)工程、酶工程、細(xì)胞工程、發(fā)酵工程等。 第一個(gè)基第一個(gè)基因工程的產(chǎn)物為因工程

10、的產(chǎn)物為somatostatin（生長激素抑制素）。（生長激素抑制素）。 90年代，年代，1990年啟動(dòng)了人類基因組計(jì)劃。年啟動(dòng)了人類基因組計(jì)劃。 20世紀(jì)末和世紀(jì)末和21世紀(jì)初，隨著人類基因組全序列測(cè)定的基本完成，生世紀(jì)初，隨著人類基因組全序列測(cè)定的基本完成，生命科學(xué)進(jìn)入了后基因組時(shí)代，產(chǎn)生了功能基因組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)、結(jié)命科學(xué)進(jìn)入了后基因組時(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。構(gòu)基因組學(xué)等。 三、三、 我國生物化學(xué)概況我國生物化學(xué)概況 我國的現(xiàn)代生物化學(xué)研究起步較晚我國的現(xiàn)代生物化學(xué)研究起步較晚 生物化學(xué)家和營養(yǎng)學(xué)家吳憲生物化學(xué)家和營養(yǎng)學(xué)家吳憲 20世紀(jì)世紀(jì)20年代后期建立了

11、制備血年代后期建立了制備血 濾液的方法以及測(cè)定血糖的方法濾液的方法以及測(cè)定血糖的方法 （Folin- Wu法）法） 20世紀(jì)世紀(jì)30年代，年代，1931年蛋白質(zhì)變年蛋白質(zhì)變 性理論性理論 1965年，中科院上海生化所在王應(yīng)睞，鄒承魯?shù)阮I(lǐng)導(dǎo)年，中科院上海生化所在王應(yīng)睞，鄒承魯?shù)阮I(lǐng)導(dǎo)下于世界上首次人工合成出蛋白質(zhì)下于世界上首次人工合成出蛋白質(zhì)-牛結(jié)晶胰島素。牛結(jié)晶胰島素。 1983年，也是他（她）們同樣首次合成出酵母丙氨酸年，也是他（她）們同樣首次合成出酵母丙氨酸t(yī)RNA。 此外，我國在酶的作用機(jī)理、血紅蛋白變異，生物膜結(jié)此外，我國在酶的作用機(jī)理、血紅蛋白變異，生物膜結(jié)構(gòu)與功能等方面都有具有國際水

12、平的研究成果。構(gòu)與功能等方面都有具有國際水平的研究成果。 1999年，我國繼美、日、英、法、德后成為又一參加年，我國繼美、日、英、法、德后成為又一參加“人類基因組計(jì)劃人類基因組計(jì)劃”課題組的國家，并提前完成課題組的國家，并提前完成1%測(cè)序任測(cè)序任務(wù)。目前，仍是此課題組，并承擔(dān)了更多的務(wù)。目前，仍是此課題組，并承擔(dān)了更多的“后基因組計(jì)后基因組計(jì)劃劃”任務(wù)。任務(wù)。 19651965年年9 9月月1717日，中國首次人工合成胰日，中國首次人工合成胰島素。這也是世界上第一個(gè)蛋白質(zhì)的全合成。島素。這也是世界上第一個(gè)蛋白質(zhì)的全合成。四、生物化學(xué)與其他學(xué)科的關(guān)系四、生物化學(xué)與其他學(xué)科的關(guān)系 學(xué)科之間都不是孤

13、立發(fā)展的，而是相互滲透、相互促學(xué)科之間都不是孤立發(fā)展的，而是相互滲透、相互促進(jìn)的。多學(xué)科的互相交叉與滲透、研究技術(shù)和實(shí)驗(yàn)手段的進(jìn)進(jìn)的。多學(xué)科的互相交叉與滲透、研究技術(shù)和實(shí)驗(yàn)手段的進(jìn)步推動(dòng)和加速了科學(xué)進(jìn)步的步伐。步推動(dòng)和加速了科學(xué)進(jìn)步的步伐。 其他學(xué)科對(duì)生化的貢獻(xiàn)其他學(xué)科對(duì)生化的貢獻(xiàn) 化學(xué)、物理學(xué)、細(xì)胞學(xué)、遺傳學(xué)、微生物學(xué)以及電子顯微鏡、超離心（ultra-centrifugation）、色譜（chromatography）同位素示蹤（isotope tracing）、X-射線衍射（X-ray reflection）、質(zhì)譜（mass chromatography）以及核磁共振（nuclear m

14、agnetic resonance）等技術(shù)都為現(xiàn)代生物化學(xué)的發(fā)展作出了重要貢獻(xiàn)。 生物化學(xué)對(duì)其他學(xué)科的影響生物化學(xué)對(duì)其他學(xué)科的影響 醫(yī)學(xué)：病理學(xué)，疾病診斷，生化指標(biāo)如血脂心血管疾病，血糖糖尿病，尿蛋白腎病等測(cè)定。 生化藥物：治療作用，從動(dòng)植物分離提取而來如激素，細(xì)胞色素C，多肽激素等。 發(fā)酵工業(yè)：新陳代謝，酒精，氨基酸，抗菌素，酶等。 基因工程、蛋白質(zhì)工程及酶工程：具有治療作用的各種干擾素，重組產(chǎn)品如水蛭素，t-PA, endostatin等。 農(nóng)業(yè)：產(chǎn)品品質(zhì)改良，生物農(nóng)藥，生物肥料，農(nóng)產(chǎn)品加 工與貯藏，如棉花基因改良，抗旱抗鹽耐堿植物， 植物育苗與脫毒，轉(zhuǎn)基因食品等。五、如何學(xué)習(xí)生物化學(xué)？五、如何學(xué)習(xí)生物化學(xué)？ 在理解的基礎(chǔ)上掌握生物化學(xué)基本原理、重要代謝過程在理解的基礎(chǔ)上掌握生物化學(xué)基本原理、重要代謝過程的特點(diǎn)以及重要生物分子的基本分子結(jié)構(gòu)和符號(hào)的特點(diǎn)以及重要生物分子的基本分子結(jié)構(gòu)和符號(hào) 學(xué)習(xí)利用生物化學(xué)基本原理解釋生命現(xiàn)象及相關(guān)問題學(xué)習(xí)利用生物化學(xué)