中國藥科大學(xué)生物化學(xué)-01緒論課件

1、 緒論主要內(nèi)容:介紹生物化學(xué)的概念、研究內(nèi)容、學(xué)科發(fā)展歷史和前景及其與藥學(xué)學(xué)科的關(guān)系。對本課程的內(nèi)容、進度和要求作具體安排。 目 錄 生命及其構(gòu)成生物化學(xué)概念及其研究內(nèi)容生物化學(xué)與藥學(xué)科學(xué)的關(guān)系生物化學(xué)的發(fā)展和未來 我國古代勞動人民的貢獻 近代生物化學(xué)的發(fā)展 我國科學(xué)家在近代生物化學(xué)發(fā)展史中的貢獻課程安排及其學(xué)習(xí)方法 我們所處在的地球充滿著無數(shù)的生物，從最簡單的病毒、類病毒到菌、藻、樹、草，從魚蟲鳥獸到最復(fù)雜的人類，處處都可以發(fā)現(xiàn)它們的蹤跡，覺察到生命的活動。地球上的生物形形色色，千姿百態(tài)。不同的生物，其形態(tài)、生理特征和對環(huán)境的適應(yīng)能力各不相同，都經(jīng)歷著生長、發(fā)育、衰老、死亡的變化，都具有繁殖

2、后代的能力。1 生命及其構(gòu)成1.1 生命的定義生命的根本特性是什么？千百年來，人們以許多不同的觀點闡述自己對此的看法。19世紀(jì)下半葉時，恩格斯給生命下了一個定義：“生命是蛋白體的存在方式，這個存在方式的基本因素在于和它周圍的外部自然界的不斷地新陳代謝，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。”恩格斯的生命定義在一定程度上揭示了生命的物質(zhì)基礎(chǔ)，即具有新陳代謝功能的蛋白體。100年來，這個定義一直指導(dǎo)人們認(rèn)識生命的思想武器。生命是一個很難下定義 （1）生理學(xué)定義 例如把生命定義為具有進食、代謝、排泄、呼吸、運動、生長、生殖等功能的系統(tǒng)。但某些細菌卻不呼吸。 （2）新陳代謝定義

3、 生命系統(tǒng)具有界面，與外界經(jīng)常交換物質(zhì)但不改變其自身性質(zhì)。 （3）生物化學(xué)定義 生命系統(tǒng)包含儲藏遺傳信息的核酸和調(diào)節(jié)代謝的酶蛋白。但是已知某種病毒生物卻無核酸(阮病毒)。 （4）遺傳學(xué)定義 通過基因復(fù)制、突變和自然選擇而進化的系統(tǒng)。 （5）熱力學(xué)定義 生命是個開放系統(tǒng)，它通過能量流動和物質(zhì)循環(huán)而不斷增加內(nèi)部質(zhì)量。1.2 生命的構(gòu)成19世紀(jì)30年代，德國植物學(xué)家施萊登首先指出，所有植物體都是由細胞構(gòu)成的。他的這個觀點被德國動物學(xué)家施旺在動物組織和細胞研究中證實，所有動物也是由細胞構(gòu)成的。施旺指出：“細胞是有機體，整個動物或植物體乃是細胞的集合體。它們依照一定的規(guī)律排列在動物體內(nèi)?！痹诖嘶A(chǔ)上他們

4、創(chuàng)立了細胞學(xué)說。細胞是生物體的基本結(jié)構(gòu)單元 細胞是組成生物體的基本結(jié)構(gòu)單元，是生物體進行代謝、能量轉(zhuǎn)換、遺傳以及其它生理活動的基本場所。恩格斯把細胞學(xué)說、能量守恒和轉(zhuǎn)換定律、達爾文進化論一起譽之為19世紀(jì)自然科學(xué)的三大發(fā)現(xiàn)。由于細胞的發(fā)現(xiàn)，我們不僅知道一切高等有機體都是按照一個共同規(guī)律發(fā)育和生長的，而且通過細胞的變異，能改變自己，向更高的發(fā)育道路邁進。細胞的分類根據(jù)生物的進化程度，細胞可以分為兩大類：原核細胞(Prokaryote cell) 真核細胞(Eukaryote cell)。（1）原核細胞原核細胞是一類進化程度低，結(jié)構(gòu)最簡單的一類細胞。屬于原核細胞的有細菌(Bacteria)和藍藻(

5、blue-green algae)等。原核細胞的結(jié)構(gòu)原核細胞的特點原核細胞的外層是細胞壁和細胞膜（質(zhì)膜），內(nèi)部為細胞質(zhì)。細胞質(zhì)的結(jié)構(gòu)非常簡單，沒有明顯的細胞器（由封閉的生物膜包裹的固體質(zhì)粒），只有原始的細胞核（無核膜和核仁）和其它一些核糖核蛋白體等。（2）真核細胞真核細胞是高等植物和動物的基本組織單位。真核細胞的外層為細胞膜（植物細胞還有一層細胞壁），內(nèi)部為細胞質(zhì)。真核細胞的結(jié)構(gòu)真核細胞的結(jié)構(gòu)細胞質(zhì)的結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，含有許多細胞器，主要有：細胞核、線粒體、核糖核蛋白體、高爾基體和溶酶體等。植物細胞中還含有質(zhì)體、葉綠體和液泡等。各個細胞器具有不同的生物功能，它們之間的協(xié)調(diào)運作，使細胞內(nèi)的代謝和各種

6、生理活動能夠有條不紊地進行。生物分子生物分子是生物體和生命現(xiàn)象的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)和功能基礎(chǔ)，是生物化學(xué)研究的基本對象。生物分子的主要類型包括：糖、脂、核酸和蛋白質(zhì)等生物大分子及維生素、輔酶、激素、核苷酸和氨基酸等有機小分子。2 生物化學(xué)的概念和研究內(nèi)容生物化學(xué)可以認(rèn)為是生命的化學(xué)， 主要是應(yīng)用化學(xué)的理論和方法研究微生物、植物、動物及人體等的化學(xué)組成、生命物質(zhì)各組分的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)、及它們在生命過程中的變化規(guī)律的一門科學(xué)。是一門研究生命現(xiàn)象的化學(xué)本質(zhì)的學(xué)科）2 生物化學(xué)的概念和研究內(nèi)容生物化學(xué)的基本內(nèi)容包括：A、研究生物體的化學(xué)組成B、研究物質(zhì)代謝及變化規(guī)律 C、研究物質(zhì)代謝的調(diào)節(jié)控制 D、研究生物體的結(jié)構(gòu)

7、與功能及其關(guān)系 E、研究生物體的繁殖與遺傳生物化學(xué)的概念生物化學(xué)主要是應(yīng)用化學(xué)的理論和方法來研究生命現(xiàn)象，闡明生命現(xiàn)象的化學(xué)本質(zhì)。生物化學(xué)的基本內(nèi)容包括： 發(fā)現(xiàn)和闡明構(gòu)成生命物體的分子基礎(chǔ)生物分子的化學(xué)組成、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)； 生物分子的結(jié)構(gòu)、功能與生命現(xiàn)象的關(guān)系； 生物分子在生物機體中的相互作用及其變化規(guī)律。生物化 學(xué)有機化學(xué)藥理學(xué)藥物化學(xué)藥物分析化學(xué)藥劑學(xué)3.生物化學(xué)與藥學(xué)各學(xué)科之間的聯(lián)系3 生物化學(xué)知識的應(yīng)用工業(yè)方面：食品工業(yè)、化妝品工業(yè)、發(fā)酵工業(yè)、 制革工業(yè)、國防工業(yè)、環(huán)保工業(yè)等。農(nóng)業(yè)方面：優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)品種培育、優(yōu)良品種鑒定、生物肥料、生物農(nóng)藥等。醫(yī)藥業(yè)： 疾病診治、生化制藥、基因治療等。生物

8、技術(shù)：基因工程、細胞工程、酶工程、發(fā)酵工程等。近代生物化學(xué)的發(fā)展 植物生化 動物生化 微生物生化 病理生化 農(nóng)業(yè)生化 生物化學(xué)分支 食品生化 無機生化 有機生化 生理生化 臨床生化生物工程 基因工程 發(fā)酵工程 蛋白質(zhì)工程 酶工程4.1我國古代勞動人民的貢獻制飴、釀酒、制醋、制醬技術(shù)；掌握生產(chǎn)豆腐的工藝（賈思勰的齊民要術(shù)； 齊民要術(shù)是我國最早的一部完整的古農(nóng)書。對腳氣?。ǘ喟l(fā)性神經(jīng)炎）和甲狀腺腫的認(rèn)識與治療。本草綱目（李時珍）4.2 近代生物化學(xué)的發(fā)展 萌芽時期(18世紀(jì)下半葉19世紀(jì)初)：靜態(tài)生物化學(xué)階段Scheele:瑞典化學(xué)家，分離得到甘油、檸檬酸、蘋果酸、乳酸、尿酸、酒石酸等。Lavos

9、ier:法國化學(xué)家，1.首次證明動物的呼吸需要氧氣；2. 同時證明燃燒過程是物質(zhì)與氧的結(jié)合過程。Liebig:德國化學(xué)家，是農(nóng)業(yè)化學(xué)的奠基人，也是生物化學(xué)和碳水化合物化學(xué)的創(chuàng)始人之一。首次提出新陳代謝這個學(xué)術(shù)名詞。發(fā)現(xiàn)了馬尿酸、氯仿。Wohler:與Liebig在同一個實驗室，1828年在實驗室合成了尿素。從而推翻了有機化合物只有在生物體內(nèi)部合成的錯誤認(rèn)識。從此生物體內(nèi)糖類、脂類及氨基酸等均被詳盡的研究。Ernst Felix Hoppe-Seyler:德國醫(yī)生，1877年提出“Biochemie”即英文的“Biochemistry”.（Miescher是他的學(xué)生）4.2 近代生物化學(xué)的發(fā)展奠

10、基時期(19世紀(jì)20世紀(jì))：動態(tài)生物化學(xué)階段：科學(xué)家對生物物質(zhì)代謝、平衡等進行了廣泛深入的研究，基本闡明了酶的化學(xué)本質(zhì)以及與能量代謝有關(guān)的物質(zhì)代謝途徑。Summer:美國科學(xué)家，1926年得到脲酶的結(jié)晶，證明了酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)。Embden:德國生物化學(xué)家，在糖代謝、脂代謝及肝臟合成氨基酸方面做出了巨大貢獻，與他人一起證明了糖酵解途徑。 Krebs:英國人，發(fā)現(xiàn)了尿素循環(huán)和三羧酸循環(huán)。Calvin:美國人，發(fā)現(xiàn)了光合碳代謝途徑。光合磷酸化過程。Abel:1902年分離得到腎上腺素并制成結(jié)晶。Went:1926年從燕麥胚芽鞘中分離出生長素。Hopkins:英國劍橋生物化學(xué)中心，1912年前后

11、發(fā)現(xiàn)維生素。4.2 近代生物化學(xué)的發(fā)展大發(fā)展時期(1930-至今)：機能生物化學(xué)階段：科學(xué)家對生物的研究已從整體水平逐步深入到細胞、亞細胞、分子水平。伴隨實驗手段、技術(shù)的不斷改進，使的對生物大分子結(jié)構(gòu)及功能的研究也更加深入。1.糖酵解、三羧酸循環(huán)、脂代謝、氧化磷酸化等生化反應(yīng)過程均被闡述。2.Watson,Crick首次描繪了DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型，使人們第一次獲知基因結(jié)構(gòu)的實質(zhì)。3.英國物理學(xué)家Perutz用X-射線衍射技術(shù)，解析了血紅蛋白的三維空間結(jié)構(gòu)；Kendrew測定了肌紅蛋白的結(jié)構(gòu)。英國化學(xué)家Sanger利用10年時間完成牛胰島素的結(jié)構(gòu)測定。4.美國化學(xué)家Pauling確認(rèn)氫鍵在蛋白質(zhì)

12、結(jié)構(gòu)中和大分子相互作用中的重要性；還研究了鐮刀型紅細胞貧血病，提出分子病的名稱。4.3 我國科學(xué)家在近代生物化學(xué)發(fā)展史中的貢獻1919-1922，吳憲提出用比色法測定血糖；1924-1942，吳憲提出蛋白質(zhì)變性學(xué)說。湯佩松、殷宏章等在呼吸代謝、酶作用機理等方面作出突出的貢獻。1965年，人工合成具有生物學(xué)活性的牛胰島素；1973年，測定了豬胰島素的空間結(jié)構(gòu)；1983年，完成酵母丙氨酸t(yī)RNA的人工合成。植物收縮蛋白的研究（閻隆飛等）生物膜結(jié)構(gòu)與功能研究（楊福愉、黃芬等）蛋白質(zhì)合成后的轉(zhuǎn)運（信號肽、分子伴侶）4.4 生物化學(xué)未來展望A、大分子（蛋白質(zhì)、核酸、酶）的結(jié)構(gòu)與功能B、核酸與遺傳C、生物膜D、物質(zhì)代謝及其調(diào)控 教材安排與學(xué)習(xí)方法參考書目使用教材：生物化學(xué) 主編 吳梧桐，人民衛(wèi)生出版社，2003年(第五版)參考書目： 生物化學(xué) 主編 王鏡巖，高等教育出版社，2002年(第三版) 生物化學(xué)導(dǎo)論 主編Trudy Mc