生物化學(xué)緒論

1、.Biochemistry.第一章 緒 論.v生物化學(xué)的定義生物化學(xué)的定義v生物化學(xué)的研究?jī)?nèi)容生物化學(xué)的研究?jī)?nèi)容v生物化學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)史生物化學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)史v生物化學(xué)的應(yīng)用與發(fā)展前景生物化學(xué)的應(yīng)用與發(fā)展前景.什么是生物化學(xué)？什么是生物化學(xué)？生物化學(xué)生物化學(xué).生物化學(xué)的定義生物化學(xué)的定義.附加：生命的定義附加：生命的定義生命的根本特性是什么？千百年來(lái)，人們以許多不生命的根本特性是什么？千百年來(lái)，人們以許多不同的觀點(diǎn)闡述自己對(duì)此的看法。同的觀點(diǎn)闡述自己對(duì)此的看法。v1919世紀(jì)下半葉時(shí)，世紀(jì)下半葉時(shí)，恩格斯給生命下了一個(gè)定義恩格斯給生命下了一個(gè)定義：“生命是蛋白體的存在方式，這個(gè)存在方式的基本生命是蛋白體的

2、存在方式，這個(gè)存在方式的基本因素在于和它周?chē)耐獠孔匀唤绲牟粩嗟匦玛惔x，因素在于和它周?chē)耐獠孔匀唤绲牟粩嗟匦玛惔x，而且這種新陳代謝一停止，生命就隨之停止，結(jié)果而且這種新陳代謝一停止，生命就隨之停止，結(jié)果便是蛋白質(zhì)的分解。便是蛋白質(zhì)的分解?！眝生命是生物體運(yùn)動(dòng)的一種方式，它是一種自然現(xiàn)象，生命是生物體運(yùn)動(dòng)的一種方式，它是一種自然現(xiàn)象，包括生物體的生長(zhǎng)、發(fā)育、遺傳、變異、衰老、死包括生物體的生長(zhǎng)、發(fā)育、遺傳、變異、衰老、死亡等。亡等。.生物化學(xué)的含義我們可以歸納為兩條生物化學(xué)的含義我們可以歸納為兩條 1 1 2 2生命的本質(zhì)是化學(xué)反應(yīng)，是更高級(jí)的化學(xué)反應(yīng)，生命的本質(zhì)是化學(xué)反應(yīng)，是更高級(jí)的化學(xué)

3、反應(yīng)， 要更好地研究生命的本質(zhì)就必須運(yùn)用化學(xué)的理論、要更好地研究生命的本質(zhì)就必須運(yùn)用化學(xué)的理論、觀點(diǎn)和方法來(lái)研究生命，由此產(chǎn)生了生物化學(xué)。觀點(diǎn)和方法來(lái)研究生命，由此產(chǎn)生了生物化學(xué)。 生物化學(xué)的定義生物化學(xué)的定義.1 1構(gòu)成生物體的物質(zhì)基礎(chǔ)構(gòu)成生物體的物質(zhì)基礎(chǔ)( (靜態(tài)生物化學(xué)靜態(tài)生物化學(xué)) ) 生物體是由物質(zhì)組成的，構(gòu)成生物體的主要元素有生物體是由物質(zhì)組成的，構(gòu)成生物體的主要元素有C C、OO、 HH、 NN、 P P、 S S、 ClCl、 MgMg、 KK、 NaNa、 CaCa、 FeFe、 CuCu、 MoMo、 AlAl等。上述化學(xué)元素在體內(nèi)可構(gòu)成兩大類(lèi)化學(xué)物質(zhì)等。上述化學(xué)元素在體內(nèi)

4、可構(gòu)成兩大類(lèi)化學(xué)物質(zhì) 第一類(lèi)第一類(lèi) 水及無(wú)機(jī)鹽類(lèi)水及無(wú)機(jī)鹽類(lèi) 第二類(lèi)第二類(lèi) 碳?xì)浠衔锾細(xì)浠衔铮ㄉ镉袡C(jī)化合物）（生物有機(jī)化合物） 生物化學(xué)學(xué)科的主要研究重點(diǎn)是生物化學(xué)學(xué)科的主要研究重點(diǎn)是碳?xì)浠衔锾細(xì)浠衔铩０ǎ?。包括：? 1） 由氨基酸為基本單位的由氨基酸為基本單位的蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)及多肽。及多肽。 （2 2） 由含氮雜環(huán)化合物構(gòu)成的由含氮雜環(huán)化合物構(gòu)成的核苷酸及其核酸大分子核苷酸及其核酸大分子。（3 3） 糖類(lèi)及其衍生物。糖類(lèi)及其衍生物。 （4 4） 脂類(lèi)及其衍生物。脂類(lèi)及其衍生物。 （5 5） 維生素、激素維生素、激素 及其其他生物有機(jī)化合物。及其其他生物有機(jī)化合物。 . 新陳代謝是

5、生物體與外界環(huán)境進(jìn)行物質(zhì)交換與能量交換的過(guò)程。新陳代謝是生物體與外界環(huán)境進(jìn)行物質(zhì)交換與能量交換的過(guò)程。分成兩個(gè)階段進(jìn)行研究：分成兩個(gè)階段進(jìn)行研究：同化作用：同化作用：生物機(jī)體吸收外物加工轉(zhuǎn)化構(gòu)成自身，是一個(gè)合成生物機(jī)體吸收外物加工轉(zhuǎn)化構(gòu)成自身，是一個(gè)合成 的過(guò)程。的過(guò)程。異化作用：異化作用：分解排泄的過(guò)程，是一個(gè)分解的過(guò)程。分解排泄的過(guò)程，是一個(gè)分解的過(guò)程。 機(jī)體內(nèi)的代謝反應(yīng)相互聯(lián)系、協(xié)同制約組成許多代謝途徑和機(jī)體內(nèi)的代謝反應(yīng)相互聯(lián)系、協(xié)同制約組成許多代謝途徑和網(wǎng)絡(luò)，在嚴(yán)密精巧的調(diào)控下，有條不紊地進(jìn)行。網(wǎng)絡(luò)，在嚴(yán)密精巧的調(diào)控下，有條不紊地進(jìn)行。代謝調(diào)控代謝調(diào)控是近代是近代生物化學(xué)研究的一個(gè)重要

6、方面?；罴?xì)胞內(nèi)的數(shù)萬(wàn)個(gè)反應(yīng)能在同一生物化學(xué)研究的一個(gè)重要方面。活細(xì)胞內(nèi)的數(shù)萬(wàn)個(gè)反應(yīng)能在同一時(shí)間互不干擾、互相配合、有條不紊地在各自代謝途徑中進(jìn)行，時(shí)間互不干擾、互相配合、有條不紊地在各自代謝途徑中進(jìn)行，而且在合成、分解速度和數(shù)量上，都恰到好處地合乎生物體的各而且在合成、分解速度和數(shù)量上，都恰到好處地合乎生物體的各種需要。種需要。 生物體這種高度自動(dòng)調(diào)控機(jī)制對(duì)于代謝的正常進(jìn)生物體這種高度自動(dòng)調(diào)控機(jī)制對(duì)于代謝的正常進(jìn)行十分重要，行十分重要，是近代生物化學(xué)研究的是近代生物化學(xué)研究的重點(diǎn)課題重點(diǎn)課題。. 3 3 生物體的信息代謝生物體的信息代謝 除了物質(zhì)代謝和能量代謝以外，信息代謝也是生物除了物質(zhì)代謝

7、和能量代謝以外，信息代謝也是生物化學(xué)研究的化學(xué)研究的核心內(nèi)容核心內(nèi)容。生命現(xiàn)象得以延續(xù)不斷地進(jìn)行就。生命現(xiàn)象得以延續(xù)不斷地進(jìn)行就在于生命體能夠自我復(fù)制。在于生命體能夠自我復(fù)制。 一方面生命體可以進(jìn)行繁殖以產(chǎn)生相同的后代。另一方面生命體可以進(jìn)行繁殖以產(chǎn)生相同的后代。另一方面，多細(xì)胞生物在細(xì)胞分裂過(guò)程中也維持了相似的一方面，多細(xì)胞生物在細(xì)胞分裂過(guò)程中也維持了相似的基本組成。生命體可以在細(xì)胞間和世代間保證準(zhǔn)確的信基本組成。生命體可以在細(xì)胞間和世代間保證準(zhǔn)確的信息復(fù)制和信息傳遞。息復(fù)制和信息傳遞。 核酸是遺傳信息的攜帶者，生物體內(nèi)遺傳信息傳遞核酸是遺傳信息的攜帶者，生物體內(nèi)遺傳信息傳遞的主要通路是由的

8、主要通路是由DNADNA的復(fù)制和的復(fù)制和RNARNA的轉(zhuǎn)錄的轉(zhuǎn)錄以及蛋白質(zhì)的生以及蛋白質(zhì)的生物合成構(gòu)成的。物合成構(gòu)成的。.v 1785 年法國(guó)著名化學(xué)家年法國(guó)著名化學(xué)家Lavoisier 證明，動(dòng)物呼吸是體內(nèi)證明，動(dòng)物呼吸是體內(nèi)緩慢和不發(fā)光的燃燒。在呼吸過(guò)程中，吸進(jìn)的氧氣被消耗，緩慢和不發(fā)光的燃燒。在呼吸過(guò)程中，吸進(jìn)的氧氣被消耗，呼出的是二氧化碳，同時(shí)放出熱能，在呼吸過(guò)程中有氧化呼出的是二氧化碳，同時(shí)放出熱能，在呼吸過(guò)程中有氧化作用。這是生物氧化與能量代謝研究的開(kāi)端。作用。這是生物氧化與能量代謝研究的開(kāi)端。v 1770-1786年，瑞典人年，瑞典人C.W.Scheele分離了甘油、檸檬酸、分離

9、了甘油、檸檬酸、蘋(píng)果酸、乳酸、尿酸等蘋(píng)果酸、乳酸、尿酸等v 1779-1796年，荷蘭人年，荷蘭人J.Ingenbousz證明在光照條件下證明在光照條件下綠色植物吸收綠色植物吸收CO2 并放出并放出O2 。.v 1828年，年， Wohler合成了有機(jī)物尿素，從而打破了有機(jī)物只合成了有機(jī)物尿素，從而打破了有機(jī)物只能靠生物產(chǎn)生的觀點(diǎn)，給能靠生物產(chǎn)生的觀點(diǎn)，給“生機(jī)論生機(jī)論”以重大打擊。以重大打擊。v 1877年，年，Hoppe-Seyler首先使用首先使用“Biochemistry”，生物，生物化學(xué)作為一門(mén)新興學(xué)科誕生?；瘜W(xué)作為一門(mén)新興學(xué)科誕生。v 1897年，年， Buchner證實(shí)不含細(xì)胞的

10、酵母提取液也能使糖發(fā)證實(shí)不含細(xì)胞的酵母提取液也能使糖發(fā)酵，引進(jìn)了生物催化劑的概念。酵，引進(jìn)了生物催化劑的概念。.第三階段第三階段大發(fā)展時(shí)期大發(fā)展時(shí)期(1950-至今至今)-機(jī)能生物化學(xué)階段機(jī)能生物化學(xué)階段 科學(xué)家對(duì)生物的研究已從整體水平逐步深入到科學(xué)家對(duì)生物的研究已從整體水平逐步深入到細(xì)胞、亞細(xì)胞、分子水平。伴隨實(shí)驗(yàn)手段、技術(shù)的細(xì)胞、亞細(xì)胞、分子水平。伴隨實(shí)驗(yàn)手段、技術(shù)的不斷改進(jìn)，使得對(duì)生物大分子結(jié)構(gòu)及功能的研究也不斷改進(jìn)，使得對(duì)生物大分子結(jié)構(gòu)及功能的研究也更加深入。更加深入。v 1950年，年，Pauling提出蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)的提出蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)的a-螺旋螺旋v 1953年，年，Watson

11、 & Crick提出了提出了DNA的雙螺旋模型的雙螺旋模型v 1958年，年，Crick提出提出“中心法則中心法則”v 1953及及1975年，年，Sanger分別研究出蛋白質(zhì)序列和核酸序列分別研究出蛋白質(zhì)序列和核酸序列的測(cè)定方法的測(cè)定方法v 1961年，年，Jacob & Monod 提出了操縱子學(xué)說(shuō)提出了操縱子學(xué)說(shuō).v 19701970年，年，TeminTemin和和BaltimoreBaltimore幾乎同時(shí)發(fā)現(xiàn)逆向轉(zhuǎn)錄酶，幾乎同時(shí)發(fā)現(xiàn)逆向轉(zhuǎn)錄酶，證實(shí)了證實(shí)了Temin 1964Temin 1964年提出的年提出的“前病毒假說(shuō)前病毒假說(shuō)”，闡明在勞，闡明在勞氏肉瘤病毒（氏

12、肉瘤病毒（RSVRSV）感染以后，首先產(chǎn)生含）感染以后，首先產(chǎn)生含RNARNA病毒基因病毒基因組全部遺傳信息的組全部遺傳信息的DNADNA前病毒，而子代病毒的前病毒，而子代病毒的RNARNA則是以則是以前病毒的前病毒的DNADNA為模板進(jìn)行合成。為模板進(jìn)行合成。 v 19721972年年19731973年，年， BergBerg等成功地進(jìn)行了等成功地進(jìn)行了DNADNA體外重組；體外重組； CohenCohen創(chuàng)建了分子克隆技術(shù)，在體外構(gòu)建成具有生物學(xué)創(chuàng)建了分子克隆技術(shù)，在體外構(gòu)建成具有生物學(xué)功能的細(xì)菌質(zhì)粒，開(kāi)創(chuàng)了基因工程新紀(jì)元。在此同時(shí)，功能的細(xì)菌質(zhì)粒，開(kāi)創(chuàng)了基因工程新紀(jì)元。在此同時(shí)，Boye

13、rBoyer等在等在E.coliE.coli中成功表達(dá)了人工合成的生長(zhǎng)激素釋中成功表達(dá)了人工合成的生長(zhǎng)激素釋放抑制因子基因放抑制因子基因.v 19751975年，年，SouthernSouthern發(fā)明了凝膠電泳分離發(fā)明了凝膠電泳分離DNADNA片段的印跡片段的印跡法；法；v 19791979年，年，SolomonSolomon和和BodmerBodmer最先提出至少最先提出至少200200個(gè)限制性片個(gè)限制性片段長(zhǎng)度多態(tài)性（段長(zhǎng)度多態(tài)性（RELPRELP）可作為連接人的整個(gè)基因組圖譜）可作為連接人的整個(gè)基因組圖譜之基礎(chǔ)之基礎(chǔ); ; v 19851985年，年，SaikiSaiki等發(fā)明了聚合酶

14、鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（等發(fā)明了聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（PCRPCR）；）；SmithSmith等報(bào)導(dǎo)了等報(bào)導(dǎo)了DNADNA測(cè)序中應(yīng)用熒光標(biāo)記取代同位素標(biāo)記測(cè)序中應(yīng)用熒光標(biāo)記取代同位素標(biāo)記的方法。的方法。.v 19851985年年5 5月，美國(guó)月，美國(guó)Santa CruzSanta Cruz加州大學(xué)校長(zhǎng)加州大學(xué)校長(zhǎng)R. R. SinsheimerSinsheimer提出人類(lèi)基因組研究計(jì)劃，提出人類(lèi)基因組研究計(jì)劃，19861986年年8 8月美國(guó)月美國(guó)科學(xué)院生命科學(xué)委員會(huì)確定由科學(xué)院生命科學(xué)委員會(huì)確定由Bruce AlbertsBruce Alberts負(fù)責(zé)的負(fù)責(zé)的1515人小組起草確定這個(gè)提議的報(bào)告，聯(lián)邦政府人小組

15、起草確定這個(gè)提議的報(bào)告，聯(lián)邦政府19871987年正式年正式開(kāi)始起動(dòng)這一計(jì)劃開(kāi)始起動(dòng)這一計(jì)劃; ;v 19941994年，日本科學(xué)家在年，日本科學(xué)家在Nature GeneticsNature Genetics上發(fā)表了上發(fā)表了水稻基因組遺傳圖，水稻基因組遺傳圖，WilsonWilson等用等用3 3年時(shí)間完成了線蟲(chóng)年時(shí)間完成了線蟲(chóng)（C.elegansC.elegans）3 3號(hào)染色體連續(xù)的號(hào)染色體連續(xù)的2.2 Mb2.2 Mb的測(cè)定，預(yù)示著的測(cè)定，預(yù)示著百萬(wàn)堿基規(guī)模的百萬(wàn)堿基規(guī)模的DNADNA序列測(cè)定時(shí)代的到來(lái)序列測(cè)定時(shí)代的到來(lái); ;.v 1998年，年，Renard等用體細(xì)胞操作獲得克隆牛等

16、用體細(xì)胞操作獲得克隆牛Marguerife，再次證明從體細(xì)胞可克隆出遺傳上完全相，再次證明從體細(xì)胞可克隆出遺傳上完全相同的哺乳動(dòng)物；同的哺乳動(dòng)物；Gene Bank公布最新人的公布最新人的“基因圖譜基因圖譜98”，代表了，代表了30181條基因定位的信息；條基因定位的信息；Venter對(duì)人類(lèi)對(duì)人類(lèi)基因組計(jì)劃提出新的戰(zhàn)略基因組計(jì)劃提出新的戰(zhàn)略全基因組隨機(jī)測(cè)序，毛細(xì)全基因組隨機(jī)測(cè)序，毛細(xì)血管電泳測(cè)序儀啟動(dòng)血管電泳測(cè)序儀啟動(dòng); .生物化學(xué)與諾貝爾獎(jiǎng)生物化學(xué)與諾貝爾獎(jiǎng)1890-1902 Fischer(德)首次證明了蛋白質(zhì)是多肽；發(fā)現(xiàn)酶的專(zhuān)一性，提出并驗(yàn)證了酶催化作用的“鎖匙”學(xué)說(shuō)；合成了糖及嘌呤。1902年獲諾貝爾獎(jiǎng)。生物化學(xué)的創(chuàng)始人：埃米爾生物化學(xué)的創(chuàng)始人：埃米爾 費(fèi)舍爾費(fèi)舍爾.我國(guó)生物化學(xué)的開(kāi)拓者吳憲我國(guó)生物化學(xué)的開(kāi)拓者吳憲吳憲教授吳憲教授. .生物化學(xué)的參考書(shū)目生物化學(xué)的參考書(shū)目1 1、王鏡巖等主編的、王鏡巖等主編的生物化學(xué)生物化學(xué)