生物化學與分子生物學

生物化學與分子生物學第1頁，共14頁，2023年，2月20日，星期一一．生物化學與分子生物學的定義生物化學是用化學的理論和方法研究生命現(xiàn)象的科學。分子生物學是研究生物大分子結(jié)構(gòu)和功能的學科。生物化學與分子生物學是同一個二級學科,在大學本科階段可以作為兩門課開設,也可以作為一門課開設.緒論第2頁，共14頁，2023年，2月20日，星期一二．生物化學與分子生物學的研究范疇（一）生物體的組成物質(zhì)復雜性組成物質(zhì)多；分子大；空間結(jié)構(gòu)復雜。規(guī)律性元素→構(gòu)件小分子→聚合物（生物大分子）；結(jié)構(gòu)與功能相適應。第3頁，共14頁，2023年，2月20日，星期一（二）物質(zhì)和能量代謝

復雜性多步化學反應構(gòu)成代謝途徑；多條代謝途徑相互交織成網(wǎng)；物質(zhì)代謝和能量代謝相互交織；調(diào)節(jié)控制有條不紊。

規(guī)律性反應類型不多；反應機理符合有機化學理論；調(diào)節(jié)控制與生物學功能相適應。

第4頁，共14頁，2023年，2月20日，星期一（三）信息分子的生物合成

復雜性合成過程復雜；調(diào)節(jié)控制復雜；與生命現(xiàn)象的關(guān)系復雜。規(guī)律性遺傳密碼已經(jīng)破譯；基因表達的基本過程已經(jīng)清楚；生物大分子結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系逐漸明晰；研究方法日新月異。

第5頁，共14頁，2023年，2月20日，星期一三.生物化學與分子生物學同生產(chǎn)實踐的關(guān)系

啟蒙階段食品選擇和加工；醫(yī)療。發(fā)展階段維生素、抗生素→醫(yī)療；代謝→食品、醫(yī)療；分子生物學→基因工程、蛋白質(zhì)工程。發(fā)展前景生物制品；轉(zhuǎn)基因動植物；基因芯片；基因診斷；基因治療。第6頁，共14頁，2023年，2月20日，星期一四.生物化學的發(fā)展史1.煉金術(shù)階段:

現(xiàn)代化學起源于煉金術(shù)(alchemy)。換言之，煉金活動是化學的前史。“chemistry”一詞也來自alchemy,而alchemy=al(the)+chem,其中的chem來自中國的“金”的古漢語發(fā)音。煉金術(shù)在各個古代文明中都占重要位置,并不是中國特有,一般而言都是如何將銅,鉛,錫變成金、銀這樣的貴金屬的實用學問。在西方,煉金術(shù)從公元前幾百年開始到17世紀為止,延續(xù)了2000年；在中國也生存了差不多同樣長的時間。中國的煉金術(shù)除了得到貴金屬以外，還致力于研制長生不老之藥“金丹”。因此,中國的煉金術(shù)的化學成份比其他古代文明要濃。

中國的煉金術(shù)隨絲綢之路傳到了阿拉伯文化圈,所以有了alchemy這個行業(yè)。西臘文明在歐州歷史上曾一度失傳,幸好阿拉伯人繼承了其精華(7~14世紀),11~13世紀十字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,也順便將中國的煉金術(shù)帶進入了西方文明。此后，西方的煉金術(shù)活動朝著獨自的方向發(fā)展，特別是對酸,堿,鹽等物質(zhì)的化學性質(zhì)有了相當?shù)闹R積累。第7頁，共14頁，2023年，2月20日，星期一2.從煉金術(shù)到化學:

17世紀興起的文藝復興活動使alchemy真正向現(xiàn)代的chemistry過渡。當時的化學家,要么是貴族,要么是業(yè)余愛好。在與英國的Newton同時期的貴族RobertBoyle(1627-1691)對氣體和真空進行了研究,寫了“TheScepticalChymist(1661)”一書,主張決別帶有神秘色彩的煉金術(shù),而以理性思考的態(tài)度來研究化學。他發(fā)現(xiàn)了波以爾法則PV=Const,實際上就是現(xiàn)代物理化學的起點。1662英國設立了RoyalSociety,1666年P(guān)arisAcademia分別設立,為科學研究和交流提供了土壤。這是化學與煉金術(shù)決別的標志。

隨后,空氣中含有不同成分1764年CO2(Black),1766年H2(Canvendish),1772年O2(Sheele),1772年N2(Ratherford),1774年Cl2(Sheele),相繼被發(fā)現(xiàn)。1774年Lavoisier確立了物質(zhì)不滅定理,1777年確立了燃燒理論。此后的化學反應的定比例法則(JosephLouisProust,1799)及化學元素分析方法的發(fā)展,為有機化學的出現(xiàn)奠定了基礎。第8頁，共14頁，2023年，2月20日，星期一3.有機化學的發(fā)展

簡單的說,有機化學就是H,C,N,O的化學。其發(fā)展是必然的,因為人對生命物質(zhì)的興趣要比對非生命物質(zhì)更濃?；瘜W分析的手段發(fā)展后,勢必要用來研究有機的物質(zhì)。通過有機化學研究知道的物質(zhì)結(jié)構(gòu),成為生物化學研究的起點。

有機化學的發(fā)展,是從尿素的合成開始的。

1828年Wohler(德)從無機鹽合成了尿素

1831年Liebig(德)有機物元素分析定量法的發(fā)明

1840年有機基團(group)的概念的形成

1848年P(guān)asteur(法)酒石酸的光學異構(gòu)體的發(fā)

1858年Kekule(德)C原子的四價理論

1865年Kekule(德)Benzen環(huán)結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)

1869年元素周期表的確立

1874年van‘tHoff(荷)C4的正四面體結(jié)構(gòu)

1884年Fischer(德)糖的化學結(jié)構(gòu)研究的開始第9頁，共14頁，2023年，2月20日，星期一4.生物化學重大發(fā)展年代表1897年Buchner發(fā)現(xiàn)酵母細胞質(zhì)能使糖發(fā)酵1902年Fischer肽鍵理論1926年Sumner結(jié)晶得到了脲酶,證明酶就是蛋白質(zhì)1935年Schneider將同位素應用于代謝的研究1944年Avery等人證明遺傳信息在核酸上1953年Sanger的胰島素氨基酸序列測定

Waston-Click提出DNA雙螺旋模型1958年P(guān)erutz等解明肌紅蛋白的立體結(jié)構(gòu)1970年發(fā)現(xiàn)了DNA限制性內(nèi)切酶1972年DNA重組技術(shù)的建立1978年DNA雙脫氧測序法的成功

…1990年人類基因組計劃的實施,2003年完成,進入后基因組時代第10頁，共14頁，2023年，2月20日，星期一生物化學中的關(guān)鍵技術(shù)電泳（1923）生物大分子的分離、分析超離心（1925）蛋白質(zhì)、細胞亞器官的分離；分子量的確定同位素標記（1934）物質(zhì)代謝途徑、生物大分子結(jié)構(gòu)測定層析（1944）生物大分子的分離純化X-光衍射、NMR：生物大分子結(jié)構(gòu)測定第11頁，共14頁，2023年，2月20日，星期一五．生物化學與分子生物學

同有關(guān)學科的關(guān)系生物化學與分子生物學是生物學的最深層次；生物化學與分子生物學是化學的最高層次；生物化學與分子生物學為農(nóng)學、醫(yī)學和食品科學提供理論依據(jù)和研究手段；物理學、信息科學和數(shù)學為生物化學與分子生物學提供研究手段。第12頁，共14頁，2023年，2月20日，星期一課外閱讀書籍

Lehninger：PrinciplesofBiochemistry

Stryer：Biochemistry

王鏡巖《生物化學》

沈仁權(quán)《生物化學教程》

鄭集《普通生物化學》Garrett,andGrisham:Biochemistry(影印版)

羅紀盛等生物化學簡明教程朱玉賢李毅現(xiàn)代分子生物學

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