復(fù)旦大學(xué)課件-生物化學(xué)序論

1、Copyright 1999-2011主要內(nèi)容主要內(nèi)容 科學(xué)的含義及作用科學(xué)的含義及作用 化學(xué)及其發(fā)展簡(jiǎn)史化學(xué)及其發(fā)展簡(jiǎn)史 生命的化學(xué)特征生命的化學(xué)特征 生物化學(xué)及其發(fā)展簡(jiǎn)史生物化學(xué)及其發(fā)展簡(jiǎn)史 課程介紹課程介紹古希臘時(shí)代的智者們也不知道古希臘時(shí)代的智者們也不知道“科學(xué)科學(xué)”是什么，他們把人類對(duì)自然是什么，他們把人類對(duì)自然的認(rèn)知體系叫做的認(rèn)知體系叫做Philosophia（哲學(xué)），（哲學(xué)），表明他們是一些不愛美女表明他們是一些不愛美女愛愛（Philo）智慧智慧(sophia)的一族。中國先哲也不知的一族。中國先哲也不知道道“科學(xué)科學(xué)”是何方圣教，他們把對(duì)自是何方圣教，他們把對(duì)自然的認(rèn)識(shí)過程叫做

2、然的認(rèn)識(shí)過程叫做“格物格物”，把他們，把他們格出來的東西叫做格出來的東西叫做“大道大道”或或“天天理理”，“存天理滅人欲存天理滅人欲”，就是多去就是多去格物而少愛美女的意思。格物而少愛美女的意思。 科學(xué)的英文為科學(xué)的英文為science，源于拉丁文，源于拉丁文的的scio，后來又演變?yōu)椋髞碛盅葑優(yōu)閟cientia，本意是，本意是對(duì)自然的認(rèn)識(shí)對(duì)自然的認(rèn)識(shí)，最后成了今天的寫法，最后成了今天的寫法，表示表示“知識(shí)知識(shí)”、“學(xué)問學(xué)問”。日本著名。日本著名科學(xué)啟蒙大師科學(xué)啟蒙大師福澤諭吉福澤諭吉把把“science”譯譯為為“科學(xué)科學(xué)”（分科之學(xué)），香港創(chuàng)業(yè)（分科之學(xué)），香港創(chuàng)業(yè)學(xué)院院長張世平：即分類

3、的學(xué)院院長張世平：即分類的“知識(shí)知識(shí)”、“學(xué)問學(xué)問”。到了。到了1893年，年，康有為康有為引進(jìn)引進(jìn)并使用并使用“科學(xué)科學(xué)”二字。二字。嚴(yán)復(fù)嚴(yán)復(fù)在翻譯在翻譯天演論天演論等科學(xué)著作時(shí)，也用等科學(xué)著作時(shí)，也用“科科學(xué)學(xué)”二字。此后，二字。此后，“科學(xué)科學(xué)”二字便在二字便在中國廣泛運(yùn)用。中國廣泛運(yùn)用。 : to know, to separate one thing from another, to distinguish, to split, to cleave。與中國的與中國的“科學(xué)科學(xué)”一詞的原一詞的原意相差甚遠(yuǎn)意相差甚遠(yuǎn)( (那時(shí)在中國指那時(shí)在中國指科舉之學(xué)科舉之學(xué), , 日本人借用日本人借

4、用, , 意為百科之學(xué)意為百科之學(xué), , 后中國后中國留學(xué)生又從日本帶回留學(xué)生又從日本帶回) )。 何謂科學(xué)何謂科學(xué)？工業(yè)的先行者工業(yè)的先行者, , 疾病的征疾病的征服者服者, ,農(nóng)業(yè)的推進(jìn)者農(nóng)業(yè)的推進(jìn)者, ,宇宙的探索者宇宙的探索者, ,自然定自然定律的解謎者律的解謎者，它，它永遠(yuǎn)指明著真理的方向永遠(yuǎn)指明著真理的方向（美國科學(xué)院大廳上的標(biāo)語）。（美國科學(xué)院大廳上的標(biāo)語）。 科學(xué)只不過是一套人們科學(xué)只不過是一套人們有計(jì)劃地解釋宇有計(jì)劃地解釋宇宙，具有內(nèi)在一致性的謊言宙，具有內(nèi)在一致性的謊言（亞瑟（亞瑟博克博克私人對(duì)話私人對(duì)話) )。 科學(xué)知識(shí)結(jié)構(gòu)科學(xué)知識(shí)結(jié)構(gòu)( (科學(xué)概念、科學(xué)理論、科學(xué)概念、

5、科學(xué)理論、科學(xué)定律科學(xué)定律) ) 科學(xué)過程、方法科學(xué)過程、方法( (提供探究科學(xué)知識(shí)的提供探究科學(xué)知識(shí)的方法方法) ) 科學(xué)本質(zhì)科學(xué)本質(zhì)( (科學(xué)知識(shí)的性質(zhì)科學(xué)知識(shí)的性質(zhì)) ) 觀察觀察/實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)思思 維維方法方法/技術(shù)技術(shù) 理理 論論現(xiàn)象、數(shù)據(jù)現(xiàn)象、數(shù)據(jù)歸納、演繹歸納、演繹大大 腦腦解釋解釋ParadigmTrue science is a method of studying nature. It is a set of rules that prevents scientists from lying to each other or to themselves. Hypotheses

6、must be open to testing and must be revised in the face of contradictory evidence. All evidence must be considered and all alternative hypotheses must be explored. The rules of good science are nothing more than the rules of good thinking-that is, the rules of intellectual honesty. “科學(xué)科學(xué)”一詞的含義可以從以下幾

7、個(gè)方面加以概括：一詞的含義可以從以下幾個(gè)方面加以概括：一、從科學(xué)的本意上講，一、從科學(xué)的本意上講，科學(xué)就是知識(shí)，知識(shí)就是科科學(xué)就是知識(shí)，知識(shí)就是科學(xué)學(xué)。二、從福澤瑜吉首創(chuàng)科學(xué)一詞的意思上講，科學(xué)。二、從福澤瑜吉首創(chuàng)科學(xué)一詞的意思上講，科學(xué)是是分門別類之學(xué)分門別類之學(xué)。三、按照苗力田的說法，。三、按照苗力田的說法，“科學(xué)是科學(xué)是目的不是手段目的不是手段”，是，是“關(guān)于永恒和必然的認(rèn)識(shí)關(guān)于永恒和必然的認(rèn)識(shí)”。這。這與嚴(yán)復(fù)關(guān)于與嚴(yán)復(fù)關(guān)于“學(xué)者，考自然之理，立必然之例，術(shù)者，學(xué)者，考自然之理，立必然之例，術(shù)者，據(jù)已知之理，求可成之功據(jù)已知之理，求可成之功”之說相近。這是之說相近。這是近代中國近代中國人

8、對(duì)科學(xué)最準(zhǔn)確的解釋人對(duì)科學(xué)最準(zhǔn)確的解釋，也是對(duì)科學(xué)與技術(shù)這兩個(gè)詞，也是對(duì)科學(xué)與技術(shù)這兩個(gè)詞最恰當(dāng)?shù)慕缍?。四、綜合以上意思，再結(jié)合英國人羅最恰當(dāng)?shù)慕缍āＫ?、綜合以上意思，再結(jié)合英國人羅素關(guān)于科學(xué)是素關(guān)于科學(xué)是“確切的知識(shí)體系確切的知識(shí)體系”之說，科學(xué)的定義之說，科學(xué)的定義或解釋應(yīng)當(dāng)是：科學(xué)就是或解釋應(yīng)當(dāng)是：科學(xué)就是確切的、系統(tǒng)的、分門別類確切的、系統(tǒng)的、分門別類的、理論性的知識(shí)體系的、理論性的知識(shí)體系。 科學(xué)研究是一項(xiàng)艱苦的工作，科學(xué)研究是一項(xiàng)艱苦的工作，如果你如果你不喜歡它，請(qǐng)選擇其他領(lǐng)域不喜歡它，請(qǐng)選擇其他領(lǐng)域； 只研究你感興趣的只研究你感興趣的和和你認(rèn)為重要的你認(rèn)為重要的問問題；題； 尊敬

9、尊敬你的科學(xué)老前輩，但你的科學(xué)老前輩，但不要完全相不要完全相信信他們所說、所寫的一切；他們所說、所寫的一切； 請(qǐng)不要忘記科學(xué)請(qǐng)不要忘記科學(xué)只不過是人們生活的只不過是人們生活的一部分一部分。1939.12.18日出生于紐約，他的第日出生于紐約，他的第一個(gè)抱負(fù)是一個(gè)抱負(fù)是文學(xué)文學(xué)，他從，他從Amherst學(xué)學(xué)院和哈佛大學(xué)獲得院和哈佛大學(xué)獲得A.B.學(xué)位和學(xué)位和M.A.學(xué)位，在哈佛大學(xué)，他學(xué)的是學(xué)位，在哈佛大學(xué)，他學(xué)的是古詩古詩詞和玄學(xué)派詩歌詞和玄學(xué)派詩歌。他曾經(jīng)打算將文。他曾經(jīng)打算將文學(xué)作為自己一生的職業(yè)，但下面這學(xué)作為自己一生的職業(yè)，但下面這種想法使他改變了初衷：英語教授種想法使他改變了初衷：英

10、語教授缺課時(shí)，學(xué)生們多半會(huì)感到如釋重缺課時(shí)，學(xué)生們多半會(huì)感到如釋重負(fù)，而醫(yī)生不能如約診病，病人會(huì)負(fù)，而醫(yī)生不能如約診病，病人會(huì)非常不安。非常不安。1966年，他從哥倫比亞年，他從哥倫比亞醫(yī)學(xué)院獲得醫(yī)學(xué)博士學(xué)位，當(dāng)閱讀醫(yī)學(xué)院獲得醫(yī)學(xué)博士學(xué)位，當(dāng)閱讀了了Jacque Monod 和和Francois Jacob有關(guān)細(xì)菌的基因控有關(guān)細(xì)菌的基因控制論文后，制論文后，Varmus知道，基礎(chǔ)研知道，基礎(chǔ)研究才是自己的未來。究才是自己的未來。Varmus與長期的合作伙伴與長期的合作伙伴J. Michael Bishop共同提共同提出了一種癌癥發(fā)生的新理論：出了一種癌癥發(fā)生的新理論：癌癥這種疾病的產(chǎn)生是由于癌

11、癥這種疾病的產(chǎn)生是由于我們?nèi)梭w正?；蛑械哪承┪覀?nèi)梭w正常基因中的某些基因發(fā)生了變異的結(jié)果，這基因發(fā)生了變異的結(jié)果，這些變異或者由外來致癌因子些變異或者由外來致癌因子引起，或者是因人體細(xì)胞在引起，或者是因人體細(xì)胞在分裂和分裂和DNA復(fù)制過程中出復(fù)制過程中出現(xiàn)的差錯(cuò)所致。現(xiàn)的差錯(cuò)所致。 書本知識(shí)書本知識(shí) 學(xué)科發(fā)展史學(xué)科發(fā)展史研究方法論研究方法論 現(xiàn)代化學(xué)起源于現(xiàn)代化學(xué)起源于煉金術(shù)煉金術(shù)(alchemy)，煉金活動(dòng)，煉金活動(dòng)是化學(xué)的前史。是化學(xué)的前史。chemistry一詞也來自一詞也來自alchemy, 而而alchemy = al (the) + chem, 其中的其中的chem來自中來自中國

12、的國的“ 金金” 的古漢語發(fā)音。煉金術(shù)在各個(gè)古代的古漢語發(fā)音。煉金術(shù)在各個(gè)古代文明中都占重要位置文明中都占重要位置, 并不是中國特有并不是中國特有, 一般而一般而言都是言都是如何將銅、鉛、如何將銅、鉛、 錫等卑金屬變成金、銀錫等卑金屬變成金、銀等貴金屬等貴金屬的實(shí)用學(xué)問。在西方的實(shí)用學(xué)問。在西方, 煉金術(shù)從公元前煉金術(shù)從公元前幾百年開始到幾百年開始到17世紀(jì)為止世紀(jì)為止, 延續(xù)了延續(xù)了2000年，在中年，在中國也生存了差不多同樣長的時(shí)間國也生存了差不多同樣長的時(shí)間。中國的煉丹術(shù)中國的煉丹術(shù)，中國由奴隸社會(huì)轉(zhuǎn)入封建社會(huì)，生產(chǎn)普，中國由奴隸社會(huì)轉(zhuǎn)入封建社會(huì)，生產(chǎn)普遍獲得了發(fā)展，其中釀造、制陶、采礦

13、、冶金等工業(yè)都遍獲得了發(fā)展，其中釀造、制陶、采礦、冶金等工業(yè)都迅速發(fā)展起來。由于生產(chǎn)的發(fā)展，統(tǒng)治階級(jí)不僅希望提迅速發(fā)展起來。由于生產(chǎn)的發(fā)展，統(tǒng)治階級(jí)不僅希望提高物質(zhì)享受，而且希望高物質(zhì)享受，而且希望。煉丹術(shù)就應(yīng)運(yùn)而生。煉丹術(shù)就應(yīng)運(yùn)而生。秦始皇秦始皇統(tǒng)一六國之后，曾派人到海上統(tǒng)一六國之后，曾派人到海上求仙人不死求仙人不死之藥。之藥。漢武帝漢武帝本人就熱衷于本人就熱衷于神仙和長生不死神仙和長生不死之藥。這時(shí)煉丹術(shù)之藥。這時(shí)煉丹術(shù)興起來了，不僅是興起來了，不僅是尋找尋找自然界的長生不死之藥，而且要自然界的長生不死之藥，而且要煉制煉制長生不死之藥。到了長生不死之藥。到了東漢東漢煉丹術(shù)得到進(jìn)一步發(fā)展，煉

14、丹術(shù)得到進(jìn)一步發(fā)展，出現(xiàn)了著名的煉丹術(shù)家出現(xiàn)了著名的煉丹術(shù)家魏伯陽魏伯陽，著書，著書周易參同契周易參同契以以闡明長生不死之說。晉代煉丹述家闡明長生不死之說。晉代煉丹述家陶弘景陶弘景著書著書真誥真誥。唐代，煉丹術(shù)跟道教結(jié)合起來而進(jìn)入全盛時(shí)期，煉丹術(shù)唐代，煉丹術(shù)跟道教結(jié)合起來而進(jìn)入全盛時(shí)期，煉丹術(shù)家家孫思邈孫思邈，著作，著作丹房訣要丹房訣要。這些煉丹術(shù)著作都有不。這些煉丹術(shù)著作都有不少化學(xué)知識(shí)，據(jù)統(tǒng)計(jì)共有少化學(xué)知識(shí)，據(jù)統(tǒng)計(jì)共有化學(xué)藥物六十多種化學(xué)藥物六十多種，還有許多，還有許多關(guān)于化學(xué)變化的記載。在煉丹中已經(jīng)出現(xiàn)了關(guān)于化學(xué)變化的記載。在煉丹中已經(jīng)出現(xiàn)了分解反應(yīng)、分解反應(yīng)、化合反應(yīng)和置換反應(yīng)化合反應(yīng)

15、和置換反應(yīng)。 中國的煉金術(shù)除了從中國的煉金術(shù)除了從卑金屬得到貴金屬卑金屬得到貴金屬以外，以外，還致力于研制還致力于研制長生不老之藥長生不老之藥“ 金丹金丹”-煉丹術(shù)。煉丹術(shù)。 中國的煉金術(shù)隨絲綢之路傳到了中國的煉金術(shù)隨絲綢之路傳到了阿拉伯阿拉伯文化圈文化圈, 所以有了所以有了alchemy這個(gè)行業(yè)。這個(gè)行業(yè)。 西臘文明在歐州歷史上曾一度失傳西臘文明在歐州歷史上曾一度失傳, 幸好阿拉幸好阿拉伯人繼承了其精華伯人繼承了其精華(714世紀(jì)世紀(jì)), 1113世紀(jì)十字世紀(jì)十字軍的侵略將散落在阿拉伯文化中的希臘文化又軍的侵略將散落在阿拉伯文化中的希臘文化又帶回了歐洲帶回了歐洲, 也也順便將中國的煉金術(shù)帶進(jìn)

16、入了順便將中國的煉金術(shù)帶進(jìn)入了西方文明西方文明。此后，西方的煉金術(shù)活動(dòng)朝著獨(dú)自。此后，西方的煉金術(shù)活動(dòng)朝著獨(dú)自的方向發(fā)展，特別是對(duì)酸、堿、的方向發(fā)展，特別是對(duì)酸、堿、 鹽等物質(zhì)的化鹽等物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)有了相當(dāng)?shù)闹R(shí)積累。學(xué)性質(zhì)有了相當(dāng)?shù)闹R(shí)積累。 17世紀(jì)，世紀(jì)，文藝復(fù)興活動(dòng)使文藝復(fù)興活動(dòng)使alchemy真正向現(xiàn)代真正向現(xiàn)代的的chemistry過渡過渡。 當(dāng)時(shí)的化學(xué)家當(dāng)時(shí)的化學(xué)家, 要么是貴族要么是貴族, 要么是業(yè)余愛好。與英國要么是業(yè)余愛好。與英國Newton同時(shí)期的貴族同時(shí)期的貴族Robert Boyle (1627-1691) 對(duì)氣體和真空進(jìn)行了對(duì)氣體和真空進(jìn)行了研究研究, 寫了寫了“

17、The Sceptical Chymist (1661)” 一書一書, 主張?jiān)E別帶有神秘色彩的煉金術(shù)主張?jiān)E別帶有神秘色彩的煉金術(shù), 而而以理性思考以理性思考的態(tài)度來研究化學(xué)的態(tài)度來研究化學(xué)。他發(fā)現(xiàn)了。他發(fā)現(xiàn)了波義耳法則波義耳法則 PV=Const, 實(shí)際上就是現(xiàn)代物理化學(xué)的起點(diǎn)。實(shí)際上就是現(xiàn)代物理化學(xué)的起點(diǎn)。1662英國設(shè)立了英國設(shè)立了 Royal Society, 1666年年 Paris Academia 分別設(shè)立分別設(shè)立, 為科學(xué)研究和交流提供了土為科學(xué)研究和交流提供了土壤，這是化學(xué)與煉金術(shù)訣別的標(biāo)志。壤，這是化學(xué)與煉金術(shù)訣別的標(biāo)志。 羅伯特羅伯特波義耳（波義耳（Robert Boyle

18、，1627.1.251691.12.30），愛爾蘭自然哲），愛爾蘭自然哲學(xué)家，在化學(xué)和物理學(xué)研究學(xué)家，在化學(xué)和物理學(xué)研究上都有杰出貢獻(xiàn)。雖然他的上都有杰出貢獻(xiàn)。雖然他的化學(xué)研究仍然帶有煉金術(shù)色化學(xué)研究仍然帶有煉金術(shù)色彩，他的彩，他的懷疑派的化學(xué)家懷疑派的化學(xué)家一書仍然被視作化學(xué)史上的一書仍然被視作化學(xué)史上的里程碑。他曾研究過里程碑。他曾研究過氣體物氣體物理學(xué)、氣象、熱學(xué)、光學(xué)、理學(xué)、氣象、熱學(xué)、光學(xué)、電和磁、無機(jī)化學(xué)、分析化電和磁、無機(jī)化學(xué)、分析化學(xué)、化學(xué)、工藝、物質(zhì)結(jié)構(gòu)學(xué)、化學(xué)、工藝、物質(zhì)結(jié)構(gòu)理論以及哲學(xué)、神學(xué)理論以及哲學(xué)、神學(xué)。其中。其中成就突出的主要是成就突出的主要是化學(xué)化學(xué)。 1764

19、 年年 CO2 (Black), 1766 年年 H2 (Canvendish), 1772年年O2(Scheele), 1772年年N2 (Ratherford) , 1774年年Cl2 (Scheele)分別被發(fā)分別被發(fā)現(xiàn)現(xiàn), 空氣中含有不同成分的事實(shí)被揭示空氣中含有不同成分的事實(shí)被揭示。1774年年Lavoisier確立了確立了物質(zhì)不滅定理物質(zhì)不滅定理, 1777年確立了年確立了燃燒理論燃燒理論。此后的。此后的化學(xué)反應(yīng)的定化學(xué)反應(yīng)的定比例法則比例法則 (Joseph Louis Proust, 1799) 及及化化學(xué)元素分析方法學(xué)元素分析方法的發(fā)展的發(fā)展, 為有機(jī)化學(xué)的出現(xiàn)為有機(jī)化學(xué)的出

20、現(xiàn)奠定了基礎(chǔ)。奠定了基礎(chǔ)。 拉瓦錫拉瓦錫(ALLavoisier，17431794)是是18世紀(jì)法國著名的化學(xué)家，被后人譽(yù)世紀(jì)法國著名的化學(xué)家，被后人譽(yù)為為“近代化學(xué)之父近代化學(xué)之父”。他對(duì)化學(xué)的第一。他對(duì)化學(xué)的第一個(gè)貢獻(xiàn)是從實(shí)驗(yàn)的角度驗(yàn)證并總結(jié)了個(gè)貢獻(xiàn)是從實(shí)驗(yàn)的角度驗(yàn)證并總結(jié)了“質(zhì)量守恒定律質(zhì)量守恒定律”；他是；他是化學(xué)方程式的化學(xué)方程式的發(fā)明者發(fā)明者；他對(duì)化學(xué)的最大貢獻(xiàn)是揭示了；他對(duì)化學(xué)的最大貢獻(xiàn)是揭示了“燃燒燃燒”的本質(zhì)，推翻了統(tǒng)治化學(xué)長達(dá)的本質(zhì)，推翻了統(tǒng)治化學(xué)長達(dá)百年之久的百年之久的“燃素說燃素說”，建立了科學(xué)的，建立了科學(xué)的“氧化學(xué)說氧化學(xué)說”；他非常重視實(shí)驗(yàn)和觀察，；他非常重視實(shí)驗(yàn)

21、和觀察，指出：指出：“在任何情況下，都應(yīng)該使我們?cè)谌魏吻闆r下，都應(yīng)該使我們的推理受到實(shí)驗(yàn)的檢驗(yàn)的推理受到實(shí)驗(yàn)的檢驗(yàn)，除了通過實(shí)驗(yàn)除了通過實(shí)驗(yàn)和觀察的自然道路去尋求真理以外，別和觀察的自然道路去尋求真理以外，別無他途無他途”；他對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)；他對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)從定性向定量從定性向定量發(fā)展發(fā)展，作出了重要的貢獻(xiàn)，因此也被譽(yù)，作出了重要的貢獻(xiàn)，因此也被譽(yù)為為“定量化學(xué)之父定量化學(xué)之父”、“近代化學(xué)奠基近代化學(xué)奠基人人”。1763，法學(xué)學(xué)士，法學(xué)學(xué)士1764，研究化學(xué)，研究化學(xué)1765，候補(bǔ)院士，候補(bǔ)院士1768，征稅官，征稅官1778，正教授，正教授1775，火藥局長，火藥局長1789，入獄，入獄1794，

22、絞刑，絞刑 簡(jiǎn)單的說簡(jiǎn)單的說, 有機(jī)化學(xué)就是有機(jī)化學(xué)就是C、 H、 O和和 N的化學(xué)的化學(xué)。 其發(fā)展是必然的其發(fā)展是必然的, 因?yàn)槿藢?duì)生命因?yàn)槿藢?duì)生命物質(zhì)的興趣要比對(duì)非生命物質(zhì)更濃。化學(xué)物質(zhì)的興趣要比對(duì)非生命物質(zhì)更濃。化學(xué)分析的手段發(fā)展后分析的手段發(fā)展后, 勢(shì)必要用來研究有機(jī)的勢(shì)必要用來研究有機(jī)的物質(zhì)。通過有機(jī)化學(xué)研究知道的物質(zhì)結(jié)構(gòu)物質(zhì)。通過有機(jī)化學(xué)研究知道的物質(zhì)結(jié)構(gòu) 成為生物化學(xué)研究的起點(diǎn)成為生物化學(xué)研究的起點(diǎn)。 有機(jī)化學(xué)的發(fā)展有機(jī)化學(xué)的發(fā)展, 可以從可以從尿素的合成尿素的合成開始。開始。有機(jī)化學(xué)發(fā)展時(shí)間表有機(jī)化學(xué)發(fā)展時(shí)間表1828年年 Wohler (德德) 從無機(jī)鹽合成了尿素從無機(jī)鹽合成

23、了尿素1831年年 Liebig (德德) 有機(jī)物元素分析定量法的發(fā)明有機(jī)物元素分析定量法的發(fā)明1840年年 有機(jī)基團(tuán)有機(jī)基團(tuán) (group) 的概念的形成的概念的形成1848年年 Pasteur (法法) 酒石酸光學(xué)異構(gòu)體的發(fā)現(xiàn)酒石酸光學(xué)異構(gòu)體的發(fā)現(xiàn)1858年年 Kekule (德德) C原子的四價(jià)理論原子的四價(jià)理論1865年年 Kekule (德德) Benzen環(huán)結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)環(huán)結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)（1869年年 元素周期表的確立元素周期表的確立 )1874年年 vant Hoff (荷荷) C4的正四面體結(jié)構(gòu)的正四面體結(jié)構(gòu)1884年年 Fischer (德德) 糖的化學(xué)結(jié)構(gòu)研究的開始糖的化學(xué)結(jié)構(gòu)研究

24、的開始 在在氰酸氰酸中加入中加入氨水氨水后蒸干得到的白色晶體并不是銨鹽，后蒸干得到的白色晶體并不是銨鹽，到了到了1828年他終于證明出這個(gè)實(shí)驗(yàn)的產(chǎn)物是尿素。發(fā)現(xiàn)年他終于證明出這個(gè)實(shí)驗(yàn)的產(chǎn)物是尿素。發(fā)現(xiàn)了了從無機(jī)物合成有機(jī)物從無機(jī)物合成有機(jī)物的方法，而被認(rèn)為是的方法，而被認(rèn)為是有機(jī)化學(xué)研有機(jī)化學(xué)研究的先鋒究的先鋒。在此之前，人們普遍認(rèn)為：。在此之前，人們普遍認(rèn)為：有機(jī)物只能依靠有機(jī)物只能依靠一種生命力在動(dòng)物或植物體內(nèi)產(chǎn)生一種生命力在動(dòng)物或植物體內(nèi)產(chǎn)生；人工只能合成無機(jī)人工只能合成無機(jī)物而不能合成有機(jī)物物而不能合成有機(jī)物。維勒的老師永斯。維勒的老師永斯貝采利烏斯當(dāng)貝采利烏斯當(dāng)時(shí)也支持時(shí)也支持生命力

25、論學(xué)說生命力論學(xué)說，他寫信給維勒問他能不能在實(shí)，他寫信給維勒問他能不能在實(shí)驗(yàn)室里驗(yàn)室里“制造出一個(gè)小孩來制造出一個(gè)小孩來”。后來，還發(fā)現(xiàn)。后來，還發(fā)現(xiàn)同分異構(gòu)同分異構(gòu)體現(xiàn)象體現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)并，發(fā)現(xiàn)并制備鋁制備鋁等元素單質(zhì)。等元素單質(zhì)。弗里德里希弗里德里希維勒（維勒（Friedrich Wohler，1800-1882） ，德國著名的有機(jī)化學(xué)家。少年時(shí)代特別，德國著名的有機(jī)化學(xué)家。少年時(shí)代特別喜愛收集、研究礦物和做化學(xué)實(shí)驗(yàn)。喜愛收集、研究礦物和做化學(xué)實(shí)驗(yàn)。1820年入馬年入馬爾堡大學(xué)。爾堡大學(xué)。1828年以對(duì)尿素的研究獲得醫(yī)學(xué)博士年以對(duì)尿素的研究獲得醫(yī)學(xué)博士學(xué)位，后又去學(xué)位，后又去貝采里烏斯貝采里烏

26、斯留學(xué)一年。留學(xué)一年。李比希（李比希（Justus von Liebig, 1803-1873），農(nóng)業(yè)化學(xué)的奠基人、生理化），農(nóng)業(yè)化學(xué)的奠基人、生理化學(xué)及碳水化合物化學(xué)的創(chuàng)始人之一。學(xué)及碳水化合物化學(xué)的創(chuàng)始人之一。1826在德國建立在德國建立李比希實(shí)驗(yàn)室李比希實(shí)驗(yàn)室，首創(chuàng)，首創(chuàng)在大學(xué)教授化學(xué)實(shí)驗(yàn)在大學(xué)教授化學(xué)實(shí)驗(yàn)，創(chuàng)刊了，創(chuàng)刊了“李比李比?？？?。專著。專著有機(jī)化學(xué)在生理學(xué)和有機(jī)化學(xué)在生理學(xué)和病理學(xué)上的應(yīng)用病理學(xué)上的應(yīng)用。首次提出。首次提出新陳代新陳代謝謝名詞，研究土壤化合物，對(duì)脂肪、名詞，研究土壤化合物，對(duì)脂肪、血液、膽汁和肌肉提取物進(jìn)行研究。血液、膽汁和肌肉提取物進(jìn)行研究。長期與維勒一起

27、工作長期與維勒一起工作費(fèi)歇爾（費(fèi)歇爾（ Emil Fischer 1852-1919），他發(fā)現(xiàn)了），他發(fā)現(xiàn)了苯肼苯肼，對(duì)，對(duì)糖酶、糖酶、氨基酸、嘌呤、蛋白質(zhì)氨基酸、嘌呤、蛋白質(zhì)的研究取的研究取得了突出的成就，榮獲得了突出的成就，榮獲1902年的年的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。他的貢獻(xiàn)主要有四個(gè)方面：他的貢獻(xiàn)主要有四個(gè)方面：對(duì)對(duì)糖類糖類的研究的研究1890，合成了，合成了12個(gè)己醛糖個(gè)己醛糖 對(duì)對(duì)嘌呤嘌呤類化合物的研究類化合物的研究 對(duì)對(duì)蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)，主要是，主要是氨基酸、多肽氨基酸、多肽的研究的研究 在在化工生產(chǎn)和化學(xué)教育化工生產(chǎn)和化學(xué)教育上的貢獻(xiàn)上的貢獻(xiàn)1852年年10月月9日，費(fèi)歇爾生于德

28、國波恩附近的奧斯吉城鎮(zhèn)日，費(fèi)歇爾生于德國波恩附近的奧斯吉城鎮(zhèn)商人家商人家庭庭，1869年春以全班第一名的成績中學(xué)畢業(yè)?？釔蹟?shù)學(xué)和物理學(xué)。年春以全班第一名的成績中學(xué)畢業(yè)。酷愛數(shù)學(xué)和物理學(xué)。父親的評(píng)價(jià)：父親的評(píng)價(jià)：“這孩子這孩子太笨太笨，不是經(jīng)商做買賣的料不是經(jīng)商做買賣的料，還是繼續(xù)讀，還是繼續(xù)讀書吧書吧” 。父親對(duì)我和堂弟奧托。父親對(duì)我和堂弟奧托費(fèi)歇爾的職業(yè)選擇起了決定性作費(fèi)歇爾的職業(yè)選擇起了決定性作用用” 。 1871年春進(jìn)入波恩大學(xué)年春進(jìn)入波恩大學(xué)(著名有機(jī)化學(xué)家著名有機(jī)化學(xué)家凱庫勒凱庫勒任化學(xué)教任化學(xué)教授）。授）。1872年秋，二人轉(zhuǎn)學(xué)到古老的斯特拉斯堡大學(xué)年秋，二人轉(zhuǎn)學(xué)到古老的斯特拉斯堡

29、大學(xué) ，遇上了良，遇上了良師益友師益友拜耳拜耳(A.Von Baeyer)。 1874年在拜耳的指導(dǎo)下完成論文年在拜耳的指導(dǎo)下完成論文“有色物質(zhì)的熒光和苔黑素有色物質(zhì)的熒光和苔黑素”，獲博士學(xué)位，獲博士學(xué)位(該校有史以來該校有史以來最年輕最年輕的博士的博士)。畢業(yè)后留校任助教，不久發(fā)現(xiàn)。畢業(yè)后留校任助教，不久發(fā)現(xiàn)苯肼苯肼。1892年年(40歲歲)，受，受聘柏林大學(xué)化學(xué)教授聘柏林大學(xué)化學(xué)教授 （教育部提議凱庫勒、拜耳和費(fèi)歇爾為霍夫（教育部提議凱庫勒、拜耳和費(fèi)歇爾為霍夫曼繼任候選人曼繼任候選人 ）。在柏林大學(xué)繼續(xù)從事）。在柏林大學(xué)繼續(xù)從事糖和嘌呤糖和嘌呤的研究，并開始的研究，并開始轉(zhuǎn)向新的研究領(lǐng)域

30、轉(zhuǎn)向新的研究領(lǐng)域蛋白質(zhì)和酶化學(xué)，蛋白質(zhì)和酶化學(xué)，奠定了現(xiàn)代蛋白質(zhì)和酶化奠定了現(xiàn)代蛋白質(zhì)和酶化學(xué)的基礎(chǔ)學(xué)的基礎(chǔ)。1902年，費(fèi)歇爾因研究嘌呤和糖的卓越成就獲諾貝爾年，費(fèi)歇爾因研究嘌呤和糖的卓越成就獲諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。四次任德國化學(xué)會(huì)主席，八次任副主席之職，是普魯士化學(xué)獎(jiǎng)。四次任德國化學(xué)會(huì)主席，八次任副主席之職，是普魯士科學(xué)院院士?？茖W(xué)院院士。 1914年第一次世界大戰(zhàn)爆發(fā)，被政府任命為煤焦油年第一次世界大戰(zhàn)爆發(fā)，被政府任命為煤焦油產(chǎn)品生產(chǎn)委員會(huì)主席和氮肥增產(chǎn)委員會(huì)主席。產(chǎn)品生產(chǎn)委員會(huì)主席和氮肥增產(chǎn)委員會(huì)主席。1919年年7月月15日，日，一代科學(xué)偉人在柏林自己的寓所里服下一代科學(xué)偉人在柏林自己的寓所

31、里服下氫氰酸自殺身亡氫氰酸自殺身亡，終年，終年66歲。歲。 自我復(fù)制（自我復(fù)制（self-replication） 自我裝配（自我裝配（self-assemble） 自我調(diào)節(jié)（自我調(diào)節(jié)（self-regulation）The main features of the living matters1. A high degree of chemical complexity andmicroscopic organization.2. Metabolize-extract, transform, and use nutrients and energy from their environmen

32、t3. Respond (adapt and survive) by finding energy and raw materials through interacting with their surroundings4. Self replicate and self assembly (reproduce and perpetuate)5. Evolve and diversify(a) microscopiccomplexity(b) energy comsumption,food chain(c) reproduction捕蠅草可以在捕蠅草可以在0.5秒的時(shí)間內(nèi)捕獲昆蟲，秒的時(shí)間內(nèi)

33、捕獲昆蟲， 并分泌消化酶消化并分泌消化酶消化昆蟲以獲得營養(yǎng)。昆蟲以獲得營養(yǎng)。含羞草羽狀的葉片，輕觸和搖動(dòng)可使葉片很快合攏和下垂。含羞草羽狀的葉片，輕觸和搖動(dòng)可使葉片很快合攏和下垂。Garden of Eden (diversity and unity) 150-200億年前億年前，宇宙發(fā)生了一次，宇宙發(fā)生了一次熱的富含能量的亞熱的富含能量的亞原子顆粒的大爆炸原子顆粒的大爆炸，幾秒鐘內(nèi)，產(chǎn)生了最簡(jiǎn)單的元素，幾秒鐘內(nèi)，產(chǎn)生了最簡(jiǎn)單的元素（H和和He）。在宇宙膨大和冷卻后，在重力的作用下，）。在宇宙膨大和冷卻后，在重力的作用下，物質(zhì)濃縮形成了星球。一些星球變得巨大無比，然后物質(zhì)濃縮形成了星球。一些星

34、球變得巨大無比，然后爆炸，釋放能量使較為簡(jiǎn)單的原子核融合為更為復(fù)雜爆炸，釋放能量使較為簡(jiǎn)單的原子核融合為更為復(fù)雜的元素。因此的元素。因此經(jīng)過數(shù)十億年形成了今天的地球及地球經(jīng)過數(shù)十億年形成了今天的地球及地球上的化學(xué)元素上的化學(xué)元素。約在約在40億年前億年前，生命出現(xiàn)了，生命出現(xiàn)了能從有機(jī)能從有機(jī)化合物或太陽獲取能量的簡(jiǎn)單的微生物化合物或太陽獲取能量的簡(jiǎn)單的微生物，利用這些能，利用這些能量，它們量，它們將地表簡(jiǎn)單的元素和化合物構(gòu)造成大量的更將地表簡(jiǎn)單的元素和化合物構(gòu)造成大量的更為復(fù)雜的生物分子為復(fù)雜的生物分子。生物化學(xué)回答的是成千上萬種不。生物化學(xué)回答的是成千上萬種不同的生物分子是如何相互作用來展

35、示生命體顯著的生同的生物分子是如何相互作用來展示生命體顯著的生命特征的。命特征的。 The origin of the universe 18世紀(jì)后期，化學(xué)家們開始認(rèn)識(shí)到世紀(jì)后期，化學(xué)家們開始認(rèn)識(shí)到組組成生命體的物質(zhì)與無生命的世界差異成生命體的物質(zhì)與無生命的世界差異極大極大。Antoine Lavoisier（1743-1794）注意到注意到“礦物世界礦物世界”的簡(jiǎn)單性，并與的簡(jiǎn)單性，并與復(fù)雜的復(fù)雜的“植物和動(dòng)物世界植物和動(dòng)物世界”進(jìn)行了比進(jìn)行了比較，后來他知道，生物組成分子較，后來他知道，生物組成分子富含富含碳、氧、氮和磷碳、氧、氮和磷。 90多種天然元素中只有多種天然元素中只有30種之多的

36、元素對(duì)生命種之多的元素對(duì)生命有機(jī)體是必需的有機(jī)體是必需的，大多數(shù)有機(jī)體的組成元素的原，大多數(shù)有機(jī)體的組成元素的原子序數(shù)相對(duì)地低，只有子序數(shù)相對(duì)地低，只有5種元素的原子序數(shù)高于種元素的原子序數(shù)高于硒（硒（34）。）。有機(jī)體中最豐富的有機(jī)體中最豐富的4種元素是種元素是C、H、O和和N，它們的總和超過了大多數(shù)細(xì)胞質(zhì)量的，它們的總和超過了大多數(shù)細(xì)胞質(zhì)量的99%，它們是最輕的能夠形成一個(gè)、二個(gè)、三個(gè)，它們是最輕的能夠形成一個(gè)、二個(gè)、三個(gè)和四個(gè)價(jià)鍵的元素，但和四個(gè)價(jià)鍵的元素，但最輕的元素形成最強(qiáng)的價(jià)最輕的元素形成最強(qiáng)的價(jià)鍵鍵。痕量元素（痕量元素（trace element)代表人體最輕的代表人體最輕的重量

37、，但重量，但對(duì)生命卻是必須對(duì)生命卻是必須的，通常因?yàn)樗鼈儗?duì)一的，通常因?yàn)樗鼈儗?duì)一些蛋白質(zhì)，包括酶的功能為必須。例如，血紅蛋些蛋白質(zhì)，包括酶的功能為必須。例如，血紅蛋白分子輸送氧的能力絕對(duì)依賴于只占總質(zhì)量白分子輸送氧的能力絕對(duì)依賴于只占總質(zhì)量0.3%的四個(gè)鐵離子。的四個(gè)鐵離子。 生命有機(jī)體的化學(xué)是生命有機(jī)體的化學(xué)是圍繞著碳被組織圍繞著碳被組織起來的。起來的。C與與H可以形成單鍵連接可以形成單鍵連接，與與O和和N可以形成單可以形成單鍵或雙鍵連接鍵或雙鍵連接。生物學(xué)中。生物學(xué)中C與與C可以形成穩(wěn)定的可以形成穩(wěn)定的單鍵單鍵，一個(gè)碳原子可以與一個(gè)碳原子可以與一個(gè)、二個(gè)、三個(gè)或一個(gè)、二個(gè)、三個(gè)或四個(gè)四個(gè)其

38、他碳原子形成穩(wěn)定單鍵，兩個(gè)碳原子可其他碳原子形成穩(wěn)定單鍵，兩個(gè)碳原子可以共享兩或三對(duì)電子，形成雙鍵或三鍵以共享兩或三對(duì)電子，形成雙鍵或三鍵。 生物分子中共價(jià)連接的碳原子可以形成生物分子中共價(jià)連接的碳原子可以形成線狀的線狀的、分支的分支的或或環(huán)狀的環(huán)狀的結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)。 絕大多數(shù)生物分子可以看成是絕大多數(shù)生物分子可以看成是碳?xì)浠衔锏难芴細(xì)浠衔锏难苌锷?，碳?xì)浠衔锏?，碳?xì)浠衔锏墓羌芊浅７€(wěn)定，骨架非常穩(wěn)定，氫原子可氫原子可以被各類功能基團(tuán)取代生成不同的有機(jī)化合物以被各類功能基團(tuán)取代生成不同的有機(jī)化合物家族家族，典型的有，典型的有醇、胺、醛和酮、羧酸等醇、胺、醛和酮、羧酸等。 多數(shù)生物分子是多數(shù)

39、生物分子是多功能多功能的，含有兩個(gè)或更多個(gè)的，含有兩個(gè)或更多個(gè)不同的功能基團(tuán)，不同的功能基團(tuán)，每一種基團(tuán)都有其自身的特每一種基團(tuán)都有其自身的特點(diǎn)和反應(yīng)點(diǎn)和反應(yīng)?；瘜W(xué)詞語中說某化合物的?；瘜W(xué)詞語中說某化合物的“個(gè)性、個(gè)性、性質(zhì)性質(zhì)”，如腎上腺素或乙酰輔酶，如腎上腺素或乙酰輔酶A，就是，就是由其功由其功能基團(tuán)的性質(zhì)和它們?cè)谌S空間中的位置決定能基團(tuán)的性質(zhì)和它們?cè)谌S空間中的位置決定的的。生物分子中一些常見的功能基團(tuán)生物分子中一些常見的功能基團(tuán) 幾乎所有生命有機(jī)體的有機(jī)化合物，幾乎所有生命有機(jī)體的有機(jī)化合物，形成后都形成后都是生物活性物質(zhì)。是生物活性物質(zhì)。這些分子在生物進(jìn)化過程為了這些分子在生物進(jìn)化

40、過程為了適應(yīng)特定的生物化學(xué)和細(xì)胞學(xué)功能被選擇下來。適應(yīng)特定的生物化學(xué)和細(xì)胞學(xué)功能被選擇下來。生物分子生物分子可以這樣定義或理解：可以這樣定義或理解：原子之間的原子之間的結(jié)合結(jié)合類型類型，涉及，涉及結(jié)合的形式和強(qiáng)度結(jié)合的形式和強(qiáng)度、三維分子結(jié)構(gòu)和三維分子結(jié)構(gòu)和化學(xué)活性化學(xué)活性，在生物化學(xué)中特別重要在生物化學(xué)中特別重要。生。生物學(xué)作用如酶與底物的作用、抗體與抗原的作用、物學(xué)作用如酶與底物的作用、抗體與抗原的作用、激素和受體的作用，都是激素和受體的作用，都是高特異性高特異性的。這種特異的。這種特異性靠分子之間的性靠分子之間的立體互補(bǔ)和靜電互補(bǔ)立體互補(bǔ)和靜電互補(bǔ)來實(shí)現(xiàn)，顯來實(shí)現(xiàn)，顯著的是，著的是，維持

41、三維結(jié)構(gòu)的作用力之中的是非共價(jià)維持三維結(jié)構(gòu)的作用力之中的是非共價(jià)作用作用，單個(gè)作用力弱，但有顯著的累積效應(yīng)。，單個(gè)作用力弱，但有顯著的累積效應(yīng)。 有機(jī)體與無生命物質(zhì)的區(qū)別有機(jī)體與無生命物質(zhì)的區(qū)別 首先是首先是化學(xué)復(fù)雜性和組織的程度化學(xué)復(fù)雜性和組織的程度，成千上萬，成千上萬種不同的分子組成一個(gè)復(fù)雜的細(xì)胞結(jié)構(gòu)，而種不同的分子組成一個(gè)復(fù)雜的細(xì)胞結(jié)構(gòu)，而無生命物質(zhì)無生命物質(zhì)粘土、沙子、巖石、海水，通粘土、沙子、巖石、海水，通常是相對(duì)簡(jiǎn)單的一些化合物的混合物。常是相對(duì)簡(jiǎn)單的一些化合物的混合物。 其次，生命有機(jī)體其次，生命有機(jī)體從它們的環(huán)境吸收、轉(zhuǎn)化從它們的環(huán)境吸收、轉(zhuǎn)化和利用能量和利用能量，通常是，通常

42、是化學(xué)營養(yǎng)物或太陽光能化學(xué)營養(yǎng)物或太陽光能，這些能量使得有機(jī)體這些能量使得有機(jī)體建造和維持它們的復(fù)雜建造和維持它們的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，并作機(jī)械、化學(xué)、滲透和其他形式的結(jié)構(gòu)，并作機(jī)械、化學(xué)、滲透和其他形式的功功。無生命物質(zhì)不能以系統(tǒng)的或動(dòng)力的形式。無生命物質(zhì)不能以系統(tǒng)的或動(dòng)力的形式利用這些能量來維持結(jié)構(gòu)或作功。利用這些能量來維持結(jié)構(gòu)或作功。 第三，生命有機(jī)體第三，生命有機(jī)體有精確的自我復(fù)制或自我有精確的自我復(fù)制或自我裝配的能力裝配的能力，是生命有機(jī)體的，是生命有機(jī)體的精華特征精華特征。一。一個(gè)細(xì)菌放在無菌的營養(yǎng)培養(yǎng)基中，個(gè)細(xì)菌放在無菌的營養(yǎng)培養(yǎng)基中，24小時(shí)可小時(shí)可以制造出十億個(gè)一樣的以制造出十億個(gè)一樣

43、的“子代子代”細(xì)胞，每一細(xì)胞，每一個(gè)細(xì)胞含有成千上萬種不同的分子，有些非個(gè)細(xì)胞含有成千上萬種不同的分子，有些非常復(fù)雜，但每個(gè)細(xì)胞都是原始細(xì)胞的一份真常復(fù)雜，但每個(gè)細(xì)胞都是原始細(xì)胞的一份真實(shí)拷貝。實(shí)拷貝。 第四，有機(jī)體的第四，有機(jī)體的每一個(gè)成分都有一種或一種每一個(gè)成分都有一種或一種以上特定的功能以上特定的功能。 生物化學(xué)以生物化學(xué)以統(tǒng)一的化學(xué)術(shù)語言統(tǒng)一的化學(xué)術(shù)語言解釋不同的生命形式解釋不同的生命形式 有機(jī)體的差別極大，但生物化學(xué)的研究表明，有機(jī)體的差別極大，但生物化學(xué)的研究表明，所有有機(jī)體在細(xì)胞和化學(xué)水平上是十分相似的所有有機(jī)體在細(xì)胞和化學(xué)水平上是十分相似的。生物化學(xué)生物化學(xué)用分子的語言描述所有

44、生命體的結(jié)構(gòu)、用分子的語言描述所有生命體的結(jié)構(gòu)、機(jī)制和化學(xué)過程，提出各種生命變異形式下生機(jī)制和化學(xué)過程，提出各種生命變異形式下生命的組織原理命的組織原理-生命的分子邏輯生命的分子邏輯。雖然生物化。雖然生物化學(xué)學(xué)在醫(yī)學(xué)、農(nóng)業(yè)、營養(yǎng)和工業(yè)方面提供了重要在醫(yī)學(xué)、農(nóng)業(yè)、營養(yǎng)和工業(yè)方面提供了重要的前景和實(shí)際應(yīng)用的前景和實(shí)際應(yīng)用，但其，但其最終的焦點(diǎn)還是關(guān)注最終的焦點(diǎn)還是關(guān)注對(duì)生命自身的了解對(duì)生命自身的了解。 所有大分子都由簡(jiǎn)單的化合物構(gòu)造所有大分子都由簡(jiǎn)單的化合物構(gòu)造 大多數(shù)有機(jī)體系統(tǒng)的分子由大多數(shù)有機(jī)體系統(tǒng)的分子由C原子原子與其與其他他C原子原子或者或者H原子、原子、O原子或原子或N原子共價(jià)原子共價(jià)連

45、接而成，碳原子的特殊結(jié)合特性允許形連接而成，碳原子的特殊結(jié)合特性允許形成一大類不同的分子，有機(jī)化合物的分子成一大類不同的分子，有機(jī)化合物的分子量（也稱相對(duì)分子質(zhì)量）低于量（也稱相對(duì)分子質(zhì)量）低于500，如氨基，如氨基酸、核苷酸和單糖，被稱為大分子如蛋白酸、核苷酸和單糖，被稱為大分子如蛋白質(zhì)、核酸及多糖的質(zhì)、核酸及多糖的單體亞基單體亞基。一個(gè)單個(gè)的。一個(gè)單個(gè)的蛋白質(zhì)分子可能含有蛋白質(zhì)分子可能含有1000或更多個(gè)氨基酸或更多個(gè)氨基酸殘基，脫氧核糖核酸（殘基，脫氧核糖核酸（DNA）可能有數(shù)百）可能有數(shù)百萬個(gè)核苷酸組成。萬個(gè)核苷酸組成。 大腸桿菌的每個(gè)細(xì)胞含有大腸桿菌的每個(gè)細(xì)胞含有幾千種不同的有機(jī)化合

46、物幾千種不同的有機(jī)化合物，包括包括一千種不同的蛋白質(zhì)一千種不同的蛋白質(zhì)，同樣數(shù)量的不同的核酸同樣數(shù)量的不同的核酸分子分子及及數(shù)百種類型不同的糖和脂數(shù)百種類型不同的糖和脂。在人體內(nèi)，有數(shù)。在人體內(nèi)，有數(shù)萬種不同的蛋白質(zhì)，多種類型的多糖和脂及多種其萬種不同的蛋白質(zhì)，多種類型的多糖和脂及多種其他的低分子量化合物。他的低分子量化合物。 DNA僅由僅由四種四種不同的單體不同的單體脫氧核糖核苷酸脫氧核糖核苷酸組成，組成，RNA也只有也只有四種四種不同的不同的核苷酸核苷酸組成。組成。蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)由由20種種不同的不同的氨基酸氨基酸組成。組成。8種核苷酸組成了所有生物的核種核苷酸組成了所有生物的核酸，酸，20

47、種氨基酸組成了所有生物的蛋白質(zhì)。種氨基酸組成了所有生物的蛋白質(zhì)。特殊的特殊的單體亞基單體亞基序列序列及大分子的及大分子的空間排列空間排列形成了大分子特形成了大分子特別的別的生物學(xué)功能生物學(xué)功能，如，如基因、催化劑、激素基因、催化劑、激素等等。等等。 Monomeric subunits in linear sequences can spell infinitely complex messages.The number of different sequences possible(S) depends on the number of different kinds of subunits

48、(N) and the length of the linear sequence(L): S=NL. For an average-sized protein(L 400), S is 20400an astronomical number. 組成生命體所有大分子的組成生命體所有大分子的單體亞基往往單體亞基往往行使不止一種功能行使不止一種功能，如，如核苷酸核苷酸，不僅是，不僅是組組成核酸的單體成核酸的單體，還是，還是能量載體分子能量載體分子、物質(zhì)、物質(zhì)活化分子及信號(hào)分子活化分子及信號(hào)分子；氨基酸氨基酸既是既是蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)的組成成分的組成成分，還是，還是激素激素、神經(jīng)遞質(zhì)神經(jīng)遞質(zhì)、色素色素和和

49、其他類型生物分子其他類型生物分子的前體。的前體。 能量是生物化學(xué)的一個(gè)中心主題，能量是生物化學(xué)的一個(gè)中心主題，細(xì)胞和生細(xì)胞和生命體依靠命體依靠源源不斷的能量供應(yīng)源源不斷的能量供應(yīng)來來抵抗無情的以抵抗無情的以最低能量狀態(tài)的衰減趨勢(shì)最低能量狀態(tài)的衰減趨勢(shì)。信息的儲(chǔ)存和表達(dá)信息的儲(chǔ)存和表達(dá)需要消耗能量，沒有能量，富含信息的結(jié)構(gòu)將需要消耗能量，沒有能量，富含信息的結(jié)構(gòu)將不可避免的變得無序和沒有意義。與工廠里的不可避免的變得無序和沒有意義。與工廠里的合成一樣，細(xì)胞中發(fā)生的合成一樣，細(xì)胞中發(fā)生的合成反應(yīng)合成反應(yīng)需要能量的需要能量的輸入。能量在一個(gè)輸入。能量在一個(gè)細(xì)菌的運(yùn)動(dòng)細(xì)菌的運(yùn)動(dòng)、或者一個(gè)奧林、或者一個(gè)

50、奧林匹克匹克賽跑選手賽跑選手、或者、或者螢火蟲的發(fā)光螢火蟲的發(fā)光、或者一個(gè)、或者一個(gè)鰻鱺的放電鰻鱺的放電中被消耗。細(xì)胞有一種有效機(jī)制可中被消耗。細(xì)胞有一種有效機(jī)制可以以來滿足生命的需要。來滿足生命的需要。 生物進(jìn)化中第一個(gè)形成的細(xì)胞應(yīng)該是生物進(jìn)化中第一個(gè)形成的細(xì)胞應(yīng)該是油性膜油性膜包裹的包裹的原始細(xì)胞的水溶性分子，原始細(xì)胞的水溶性分子，使之隔離并允使之隔離并允許累積相對(duì)高的濃度許累積相對(duì)高的濃度，有機(jī)體內(nèi)所含的分子和有機(jī)體內(nèi)所含的分子和離子與其環(huán)境相比，在類型和濃度上不同離子與其環(huán)境相比，在類型和濃度上不同。例。例如，淡水魚的細(xì)胞與其所處水環(huán)境相比所含有如，淡水魚的細(xì)胞與其所處水環(huán)境相比所含有

51、的無機(jī)離子的濃度差別很大，蛋白質(zhì)、核酸、的無機(jī)離子的濃度差別很大，蛋白質(zhì)、核酸、糖和脂肪等存在于魚體內(nèi)，但環(huán)境介質(zhì)中幾乎糖和脂肪等存在于魚體內(nèi)，但環(huán)境介質(zhì)中幾乎不存在這些分子，而只含有比較簡(jiǎn)單的分子如不存在這些分子，而只含有比較簡(jiǎn)單的分子如二氧化碳、分子氧和水。二氧化碳、分子氧和水。只有通過不斷地消耗只有通過不斷地消耗能量，魚才能夠建立和維持這種與環(huán)境濃度的能量，魚才能夠建立和維持這種與環(huán)境濃度的明顯差異明顯差異，在魚死后，魚的組成分子才漸漸釋，在魚死后，魚的組成分子才漸漸釋放，與環(huán)境保持平衡。放，與環(huán)境保持平衡。 生命有生命有機(jī)體與機(jī)體與它們所它們所處的環(huán)處的環(huán)境不平境不平衡，死衡，死亡和腐

52、亡和腐爛才回爛才回復(fù)平衡復(fù)平衡 雖然雖然一個(gè)生物體的化學(xué)組成在整個(gè)時(shí)間內(nèi)幾乎一個(gè)生物體的化學(xué)組成在整個(gè)時(shí)間內(nèi)幾乎是恒定的是恒定的，但一個(gè)細(xì)胞或生物體內(nèi)的分子群卻遠(yuǎn)，但一個(gè)細(xì)胞或生物體內(nèi)的分子群卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)不是恒穩(wěn)態(tài)。遠(yuǎn)不是恒穩(wěn)態(tài)。分子通過不斷的化學(xué)反應(yīng)被合成分子通過不斷的化學(xué)反應(yīng)被合成和分解和分解，需要，需要不斷地向系統(tǒng)輸入物質(zhì)和能量不斷地向系統(tǒng)輸入物質(zhì)和能量?，F(xiàn)。現(xiàn)在從你的肺中攜帶氧到你大腦中的血紅蛋白分子在從你的肺中攜帶氧到你大腦中的血紅蛋白分子是上個(gè)月合成的，到下個(gè)月，它們將會(huì)被降解，是上個(gè)月合成的，到下個(gè)月，它們將會(huì)被降解，并由新的血紅蛋白分子所取代。你剛剛從你食物并由新的血紅蛋白分子所取代

53、。你剛剛從你食物中攝取的葡萄糖現(xiàn)在正在你的血流中循環(huán)，在今中攝取的葡萄糖現(xiàn)在正在你的血流中循環(huán)，在今天結(jié)束前，這些特定的葡萄糖分子將會(huì)被轉(zhuǎn)化為天結(jié)束前，這些特定的葡萄糖分子將會(huì)被轉(zhuǎn)化為其他的分子如二氧化碳或脂肪，將會(huì)被新來源的其他的分子如二氧化碳或脂肪，將會(huì)被新來源的葡萄糖分子所取代。血液中血紅蛋白和葡萄糖的葡萄糖分子所取代。血液中血紅蛋白和葡萄糖的數(shù)量幾乎是一個(gè)恒量，因?yàn)閿?shù)量幾乎是一個(gè)恒量，因?yàn)楹铣苫驍z入的速度將合成或攝入的速度將會(huì)與其降解的速度達(dá)到平衡會(huì)與其降解的速度達(dá)到平衡。濃度上的恒定是動(dòng)。濃度上的恒定是動(dòng)力學(xué)恒態(tài)的結(jié)果。力學(xué)恒態(tài)的結(jié)果。 生命細(xì)胞和生物體必須生命細(xì)胞和生物體必須作功來

54、保持存活和繁作功來保持存活和繁殖自身殖自身，細(xì)胞成分的不斷細(xì)胞成分的不斷合成合成需要化學(xué)能、需要化學(xué)能、逆濃度梯度積累逆濃度梯度積累和和保持鹽份保持鹽份及各種有機(jī)化合及各種有機(jī)化合物涉及物涉及滲透能、肌肉收縮或細(xì)菌鞭毛的運(yùn)動(dòng)滲透能、肌肉收縮或細(xì)菌鞭毛的運(yùn)動(dòng)需要機(jī)械能，需要機(jī)械能，生物化學(xué)研究能量的吸收、轉(zhuǎn)生物化學(xué)研究能量的吸收、轉(zhuǎn)運(yùn)和消耗過程運(yùn)和消耗過程，因此需要建立了解生物能學(xué)，因此需要建立了解生物能學(xué)的基本原理。的基本原理。 生物體是一個(gè)開放體系，與環(huán)境交換物質(zhì)和生物體是一個(gè)開放體系，與環(huán)境交換物質(zhì)和能量，能量，生物體通過兩種策略由環(huán)境獲得能量生物體通過兩種策略由環(huán)境獲得能量：由環(huán)境獲取化

55、學(xué)燃料并通過氧化得到能量、由環(huán)境獲取化學(xué)燃料并通過氧化得到能量、由太陽光能吸收能量。由太陽光能吸收能量。 生物體利用燃料或太陽光的能量構(gòu)建和生物體利用燃料或太陽光的能量構(gòu)建和維持它們的復(fù)雜性，特別是結(jié)構(gòu)。維持它們的復(fù)雜性，特別是結(jié)構(gòu)。 不論發(fā)生化學(xué)或物理的任何改變，能量不論發(fā)生化學(xué)或物理的任何改變，能量總的是守恒的，但能量的形式可能會(huì)變。總的是守恒的，但能量的形式可能會(huì)變。 生命有機(jī)體的細(xì)胞是在恒定的溫度下的生命有機(jī)體的細(xì)胞是在恒定的溫度下的一種化學(xué)引擎。一種化學(xué)引擎。幾乎所有生命有機(jī)體都直接或間接地從太陽光幾乎所有生命有機(jī)體都直接或間接地從太陽光的輻射能量獲得能量的輻射能量獲得能量，這種光能

56、發(fā)生于太陽中，這種光能發(fā)生于太陽中的熱核聚變反應(yīng)。光合作用細(xì)胞吸收光能，用的熱核聚變反應(yīng)。光合作用細(xì)胞吸收光能，用于驅(qū)動(dòng)水分子中的電子到二氧化碳，生成能量于驅(qū)動(dòng)水分子中的電子到二氧化碳，生成能量豐富的產(chǎn)物如淀粉和蔗糖，并釋放分子氧到大豐富的產(chǎn)物如淀粉和蔗糖，并釋放分子氧到大氣中去。非光合作用細(xì)胞和有機(jī)體通過氧化光氣中去。非光合作用細(xì)胞和有機(jī)體通過氧化光合作用產(chǎn)生的能量豐富的物質(zhì)獲得需要的能量，合作用產(chǎn)生的能量豐富的物質(zhì)獲得需要的能量，并傳遞電子到大氣氧生成水、二氧化碳及其他并傳遞電子到大氣氧生成水、二氧化碳及其他終產(chǎn)物，在環(huán)境中被再循環(huán)。終產(chǎn)物，在環(huán)境中被再循環(huán)。事實(shí)上事實(shí)上所有生物所需要的能

57、量直接或間接地都所有生物所需要的能量直接或間接地都來自于太陽能來自于太陽能。在氧化還原反應(yīng)中，。在氧化還原反應(yīng)中，電子的流電子的流動(dòng)成為生命細(xì)胞能量轉(zhuǎn)換的基礎(chǔ)動(dòng)成為生命細(xì)胞能量轉(zhuǎn)換的基礎(chǔ) 。 生命的化學(xué)生命的化學(xué)，是研究生物體（微生物、植物、動(dòng)物及，是研究生物體（微生物、植物、動(dòng)物及人體等）人體等）化學(xué)組成；生命物質(zhì)的結(jié)構(gòu)、功能及分離純化化學(xué)組成；生命物質(zhì)的結(jié)構(gòu)、功能及分離純化方法；生命過程中的化學(xué)及能量變化；遺傳物質(zhì)的信息方法；生命過程中的化學(xué)及能量變化；遺傳物質(zhì)的信息傳遞及調(diào)控傳遞及調(diào)控的一門科學(xué)。研究內(nèi)容包括的一門科學(xué)。研究內(nèi)容包括: :生物體的生物體的物質(zhì)組成物質(zhì)組成、物質(zhì)的結(jié)構(gòu)物質(zhì)的

58、結(jié)構(gòu)、功能功能；物質(zhì)的；物質(zhì)的分離分離和分析方法和分析方法；從分子水平上看生物的組成。；從分子水平上看生物的組成。這些物質(zhì)在生物體內(nèi)發(fā)生的這些物質(zhì)在生物體內(nèi)發(fā)生的變化及變化的過程變化及變化的過程。分子水平上分子水平上的物質(zhì)的的物質(zhì)的結(jié)構(gòu)、代謝結(jié)構(gòu)、代謝與客觀上的與客觀上的生物功能生物功能及復(fù)雜的生命現(xiàn)象之間的關(guān)系及復(fù)雜的生命現(xiàn)象之間的關(guān)系。1.1.4.4.遺傳物質(zhì)的信息傳遞及調(diào)控遺傳物質(zhì)的信息傳遞及調(diào)控。什么是生物化學(xué)什么是生物化學(xué) 生物化學(xué)的研究對(duì)象生物化學(xué)的研究對(duì)象, , 是生命體內(nèi)的各類物是生命體內(nèi)的各類物質(zhì)的結(jié)構(gòu)質(zhì)的結(jié)構(gòu), , 功能和作用過程與機(jī)理。英語中有功能和作用過程與機(jī)理。英語中

59、有Biochemistry 和和Biological chemistry 兩個(gè)術(shù)語。兩個(gè)術(shù)語。生物化學(xué)有生物化學(xué)有三個(gè)源頭三個(gè)源頭： 1903年年Neuberg提出提出“ “生物化學(xué)生物化學(xué)” ”一詞一詞 靜態(tài)生物化學(xué)靜態(tài)生物化學(xué) 動(dòng)態(tài)生物化學(xué)動(dòng)態(tài)生物化學(xué) 機(jī)能生物化學(xué)機(jī)能生物化學(xué)Chemistry 1877年，德國醫(yī)生年，德國醫(yī)生霍佩霍佩-賽勒賽勒(Ernst Felix Hoppe-Seyler)（1825-1895）為了將）為了將生理化學(xué)生理化學(xué)建成一門獨(dú)立的建成一門獨(dú)立的學(xué)科，首次提出學(xué)科，首次提出“Biochemie”，譯為英語名詞為，譯為英語名詞為Biochemistry或或Bio

60、logical Chemistry，即生物化學(xué)。，即生物化學(xué)。他還首次獲得純的他還首次獲得純的卵磷脂卵磷脂及晶體狀的及晶體狀的血紅素血紅素。首創(chuàng)。首創(chuàng)蛋蛋白質(zhì)白質(zhì)(Proteide)一詞。還研究過代謝、葉綠素和血液。一詞。還研究過代謝、葉綠素和血液。 他的學(xué)生他的學(xué)生Friedrich Miescher（1844-1895）從膿）從膿細(xì)胞的細(xì)胞核中分離出細(xì)胞的細(xì)胞核中分離出nuclein（脫氧核糖核蛋白）（脫氧核糖核蛋白）（1871） 他的另一位學(xué)生他的另一位學(xué)生Albrecht Kossel（1853-1927）因）因?qū)Φ鞍踪|(zhì)、細(xì)胞及細(xì)胞核化學(xué)的研究獲得對(duì)蛋白質(zhì)、細(xì)胞及細(xì)胞核化學(xué)的研究獲得1