生物化學(xué)-chap00課件

1、生物化學(xué)緒論華東理工大學(xué)生物化學(xué)精品課程組上海市精品課程一、生物化學(xué)的涵義二、生物化學(xué)的研究對象和研究內(nèi)容三、生物化學(xué)的發(fā)展四、生物化學(xué)的成就緒論五、生物化學(xué)與現(xiàn)代工業(yè)六、如何學(xué)好生物化學(xué)？ 生物化學(xué)是關(guān)于生命的化學(xué)，是運(yùn)用化學(xué)的原理和方法來研究生命現(xiàn)象，闡明生命現(xiàn)象變化規(guī)律的一門科學(xué)。一、生物化學(xué)的涵義章首器官（肝臟）消化系統(tǒng) 肝臟 竇狀小管肝細(xì)胞細(xì)胞核分子（DNA）生物化學(xué)與生命科學(xué)的關(guān)系 生命科學(xué)宏觀生命科學(xué) 微觀生命科學(xué) 生態(tài)學(xué) 分子生物學(xué) 生物化學(xué)章首 是自然界中存在的各種生物體，如動物，植物，微生物和病毒等。二、生物化學(xué)的研究對象和研究內(nèi)容研究對象：章首研究內(nèi)容： 包括生命機(jī)體的化

2、學(xué)組成，重要生物分子的結(jié)構(gòu)與功能，新陳代謝及其調(diào)控，以及與生長、發(fā)育、繁殖和遺傳等相關(guān)的研究課題。三、生物化學(xué)的發(fā)展章首1、靜態(tài)生物化學(xué)的發(fā)展2、動態(tài)生物化學(xué)的發(fā)展3、功能生物化學(xué)的發(fā)展靜態(tài)生物化學(xué)的發(fā)展 靜態(tài)生物化學(xué)發(fā)展描述的是有機(jī)生物化學(xué)發(fā)展時期（17701903）。這個時期的生物化學(xué)更多地依附于有機(jī)化學(xué)，大量工作是圍繞著生命的存在方式“蛋白質(zhì)”進(jìn)行的。 1903年，有人首先使用“biochemistry”這個單詞,它反映了作為獨(dú)立學(xué)科的生物化學(xué)的誕生。章首節(jié)首動態(tài)生物化學(xué)的發(fā)展 動態(tài)生物化學(xué)是生理生物化學(xué)的發(fā)展時期（19031950）。19世紀(jì)中葉，生物學(xué)積累了若干有關(guān)血液循環(huán)和消化、吸

3、收的知識，巴甫洛夫消化生理學(xué)比較完整地建立起來了。開始探索生理功能的化學(xué)過程，從而派生出了生理生物化學(xué)。章首節(jié)首功能生物化學(xué)的發(fā)展 1950年以后,由于各種現(xiàn)代化技術(shù)和設(shè)備的發(fā)明和發(fā)展，生物化學(xué)進(jìn)入了分子的或綜合生物化學(xué)發(fā)展時期。這期間，生物化學(xué)的進(jìn)展，更集中、更突出地反映在蛋白質(zhì)、酶和核酸等生物大分子研究上，使生命起源研究進(jìn)入了新的發(fā)展時期。同時，開始應(yīng)用生物化學(xué)方法改變遺傳特性，創(chuàng)立了遺傳工程學(xué)。章首節(jié)首四、生物化學(xué)的成就1953年，DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模式1958年，分子遺傳的中心法則1970年，基因工程方法的建立1981年，發(fā)現(xiàn)有催化功能的RNA（Ribozyme）1985年，人類基因組作

4、圖和測序計劃1993年，P53被“Science”評為年度分子明星1997年，第一只克隆羊誕生1999年，干細(xì)胞的研究位列當(dāng)年科技重大突破首位2000年，人類基因組作圖計劃即將完成2002年，RNAi榮登重大科技突破榜首2005年，觀察進(jìn)化發(fā)生位列科技突破首位章首DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模式 DNA分子結(jié)構(gòu)是由美國生物學(xué)家沃森（James Dewey Watson,1926）和英國生物物理學(xué)家克里克（Francis Harry Compton Crick,1916）所確定的。克里克于1949年入劍橋大學(xué)卡文迪什實(shí)驗(yàn)室醫(yī)學(xué)研究組。1951年沃森來到該研究所，克里克接受了他的觀點(diǎn)：了解DNA三維結(jié)構(gòu)即可明

5、了它在遺傳中所起的作用。1953年，他們建立了DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模式,并跟已知的物理化學(xué)性質(zhì)相符合。這一發(fā)現(xiàn)成為分子生物學(xué)的里程碑。后來他們分享了62年的諾貝爾生理醫(yī)學(xué)獎。 章首節(jié)首分子遺傳的中心法則 中心法則(central dogma)是指遺傳信息的流向所遵循的法則。Crick提出，在DNA分子可以自我復(fù)制（replication）傳給子代的基礎(chǔ)上，遺傳信息可以從DNA傳遞給RNA（稱為轉(zhuǎn)錄transcription）再從RNA傳遞給蛋白質(zhì)（稱為翻譯translation），這是遺產(chǎn)信息流所遵循的中心法則。 Temin又證實(shí)RNA也可以是遺傳信息的攜帶者，即DNA以RNA為模板反向轉(zhuǎn)錄合成，

6、再推動RNA的合成及蛋白質(zhì)的合成。章首節(jié)首圖片分子遺傳的中心法則章首節(jié)首基因工程方法的建立 1970年，Temin和Baltimore從雞肉瘤病毒中發(fā)現(xiàn)反轉(zhuǎn)錄酶。 Smith和Wilcox在E.coli中發(fā)現(xiàn)芽豆類限制性內(nèi)切酶,由此為基因工程方法的建立打下了基礎(chǔ)。章首節(jié)首Ribozyme章首節(jié)首 1978年，Altman在提純RNAaseP時發(fā)現(xiàn)，此酶由蛋白質(zhì)和一個RNA片段組成，單獨(dú)的RNA能完成對前體tRNA的剪切，而單獨(dú)的蛋白質(zhì)卻無此能力。1981年，Cech在研究四膜蟲前體rRNA的加工過程中發(fā)現(xiàn)，在沒有蛋白質(zhì)存在的情況下，一段RNA序列（IVS）能進(jìn)行自動剪切，生成L-19IVS。后

7、者在離體條件下能催化五聚胞嘧啶核苷酸的合成。由此提出了具有催化功能的核酸（Ribozyme）的概念。 Ribozyme的提出為解決人類的起源問題提供了一種新的假說，為此，Cech與Altman共同獲得了1989年化學(xué)諾貝爾獎?！叭祟惢蚪M作圖和測序”計劃 1985年，美國科學(xué)家率先提出“人類基因組測序和作圖”計劃（簡稱HGP）。國際合作始于1990年 該計劃的核心就是測定人類基因組的全部DNA序列，從整體上破譯人類遺傳信息，以使人類能在分子水平上全面地認(rèn)識自我。 HGP的精神是：全球共有，國際合作。即時公布，免費(fèi)共享。章首節(jié)首P53被“Science”評為年度分子明星 p53基因是一種腫瘤抑制

8、基因，定位于人類17號染色體短臂，其編碼的p53磷蛋白具有調(diào)控細(xì)胞增殖功能。大量實(shí)驗(yàn)表明，人體內(nèi)約50%的腫瘤發(fā)生與p53的缺失，突變有關(guān)，也與p53蛋白與病毒蛋白的結(jié)合，導(dǎo)致p53蛋白失活有關(guān)。 03年10月央視國際報道了我國用于惡性腫瘤治療的基因藥物誕生并批準(zhǔn)上市。這種由深圳賽百諾基因技術(shù)有限公司研制的基因藥物名為重組腺病毒P53抗癌注射液，主要用于治療頭頸部鱗癌和其他惡性腫瘤。 章首節(jié)首 老化：抑制癌癥的代價？ 在細(xì)胞水平，p53可以使細(xì)胞停止分裂最終導(dǎo)致細(xì)胞死亡。在器官水平，p53的過量會導(dǎo)致衰老p53蛋白：長壽的敵人？ 當(dāng)降低果蠅神經(jīng)細(xì)胞中p53蛋白活性，果蠅壽命明顯延長p53與細(xì)胞

9、凋亡克隆羊誕生章首節(jié)首 1997年2月23日，英國羅斯林研究所宣布，他們成功創(chuàng)造了世界上第一個克隆羊 多莉。它的意義在于，人類已能用高度分化的乳腺細(xì)胞作為核供體，通過無性繁殖方法，復(fù)制出與核供體完全一致的新個體。1999年干細(xì)胞的研究工作位列年度科學(xué)技術(shù)重大突破首位 干細(xì)胞（stem cell）是一類既有自我更新能力，又有多分化潛能的細(xì)胞。干細(xì)胞的研究一方面可以揭示許多有關(guān)細(xì)胞生長和發(fā)育的基礎(chǔ)理論難題；另一方面可望將其用于創(chuàng)傷修復(fù)，神經(jīng)再生和抗衰老等臨床醫(yī)學(xué)研究。章首節(jié)首上一頁人類基因組計劃即將完成 2000年6月26日，參與人類基因組計劃的各國科學(xué)家，同時向全世界宣布人類基因組“工作框架圖”

10、繪制完成。 2004年10月21日出版的自然雜志公布了人類基因組最精確的序列（包含有28.5億個堿基對），同時澄清人類基因組只有2到2.5萬個基因（而不是原來的10萬個基因） 這篇文章標(biāo)志著人類基因組計劃又邁出了里程碑意義的一步。 章首節(jié)首上一頁下一頁人類基因組計劃的應(yīng)用前景將揭示生命世界的一些重大奧秘，如生命起源，生物進(jìn)化等。將應(yīng)用于疾病的診斷和治療，將改變21世紀(jì)的醫(yī)學(xué)。將有利于人類培育優(yōu)良的動植物品種。將大大促進(jìn)生命科學(xué)工業(yè)的發(fā)展，特別是基因制藥工業(yè)的發(fā)展。 章首節(jié)首上一頁精神病基因的發(fā)現(xiàn)研究人員確認(rèn)了增加患上由家族遺傳的精神分裂、抑郁癥和其他精神疾病的基因。發(fā)現(xiàn)了一組增加患上抑郁癥機(jī)會

11、的基因，但患者在受到嚴(yán)重壓力下才會觸發(fā)基因活動。這一成果位列2003年重大科技突破第二位 垃圾DNA人體內(nèi)非編碼雖然占人體基因組的，但它卻不像編碼基因那樣控制產(chǎn)生特定的蛋白質(zhì)，所以曾經(jīng)被稱為“垃圾”。英國科學(xué)家最近研究發(fā)現(xiàn)，這些貌似無用的對某些疾病的嚴(yán)重程度卻有著很大影響。這些DNA對于基因在正確的位置和正確的時間“開啟”起到關(guān)鍵的幫助這一成果位列04年重大科技突破第五位 返回2002年 RNAi榮登重大科技突破榜首 RNA曾被認(rèn)為是一種缺乏活力的生物分子，但最近一系列發(fā)現(xiàn)表明，一種小分子RNA參與著多項(xiàng)細(xì)胞控制工作，能夠關(guān)閉基因或改變它們的表達(dá)水平。這一現(xiàn)象稱為核糖核酸干擾（RNAi），它是

12、體內(nèi)抵御外在感染的一種重要保護(hù)機(jī)制。小RNA的這種功能有可能使21世紀(jì)的醫(yī)藥研究產(chǎn)生革命性的變化。章首節(jié)首世界首次RNAi臨床試驗(yàn)初獲成功2006年6月，美國一項(xiàng)研究顯示，導(dǎo)致老年人失明的最常見病因老年性黃斑變性（AMD），能夠通過siRNA分子來對付。這些結(jié)果是由評估RNAi(RNA干擾)療法對人類患者效果的首次臨床試驗(yàn)獲得。 2005年 觀察進(jìn)化發(fā)生位列科技突破首位自從達(dá)爾文1859年把進(jìn)化理論首次引入科學(xué)界以來，該理論一直是生物學(xué)的基礎(chǔ)，但也受到其它理論的挑戰(zhàn)。2005年研究人員在對1918年大流行的流感病毒基因、黑猩猩基因以及其它物種的基因進(jìn)化研究中發(fā)現(xiàn)，達(dá)爾文的進(jìn)化理論仍然對當(dāng)代生物學(xué)具有指導(dǎo)意義。并且這些研究成果對現(xiàn)實(shí)生活具有重要影響。五、生物化學(xué)與現(xiàn)代工業(yè)生物化學(xué)對現(xiàn)代化工、輕工、食品、醫(yī)藥工業(yè)的滲透1、在傳統(tǒng)食品工業(yè)中的應(yīng)用 工業(yè)用酶在食品工業(yè)中的大量應(yīng)用；2、在發(fā)酵工業(yè)中的應(yīng)用 各種有機(jī)酸等化工產(chǎn)品的生產(chǎn)；各類抗生素的生產(chǎn)3、在現(xiàn)代醫(yī)藥行業(yè)中的應(yīng)用 用基因工程手段生產(chǎn)人胰島素、干擾素等重要藥物華北制藥廠世界最大的青霉素制造企業(yè)“青霉素發(fā)酵過程優(yōu)化技術(shù)研究”國家科技進(jìn)步二等獎生物化學(xué)原理青霉素發(fā)酵我校博導(dǎo)張嗣良教授生物化學(xué)與我校學(xué)科發(fā)展六、如何學(xué)好生物化