《生物化學(xué)教學(xué)》第一章緒論

1、整理課件生 物 化 學(xué)整理課件第一章 緒 論 一生物化學(xué)（Biochemistry）的概念 生物化學(xué)是生命的化學(xué)。 它是以物理、化學(xué)與生物學(xué)的近現(xiàn)以物理、化學(xué)與生物學(xué)的近現(xiàn)代技術(shù)代技術(shù)去研究生物體生物體內(nèi)內(nèi)物質(zhì)物質(zhì)的的組成、結(jié)組成、結(jié)構(gòu)構(gòu)及其及其性質(zhì)性質(zhì)，研究物質(zhì)在生物體內(nèi)發(fā)生物質(zhì)在生物體內(nèi)發(fā)生的化學(xué)變化及其相互關(guān)系的化學(xué)變化及其相互關(guān)系，以及研究這這些物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和變化與生物的生理機(jī)能些物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和變化與生物的生理機(jī)能之間的關(guān)系之間的關(guān)系的科學(xué)。整理課件 生物化學(xué)用化學(xué)的觀點(diǎn)化學(xué)的觀點(diǎn)去研究生物體，從化學(xué)的角度化學(xué)的角度去理解生命現(xiàn)象理解生命現(xiàn)象，去探索和解釋生命探索和解釋生命活動(dòng)活動(dòng)的規(guī)律的

2、規(guī)律。 它是介于化學(xué)與生物學(xué)之間的一個(gè)邊緣學(xué)科。 其研究對(duì)象是生物。整理課件化學(xué)化學(xué)生物學(xué)生物學(xué)生物化學(xué)生物化學(xué)生物化學(xué)生物化學(xué)（Biochemistry）：）：研究生命現(xiàn)研究生命現(xiàn) 象的化學(xué)本質(zhì)的科學(xué)。象的化學(xué)本質(zhì)的科學(xué)。整理課件 新陳代謝新陳代謝是生命體（有生命的物體生命體（有生命的物體）的一個(gè)）的一個(gè)最明顯的特征最明顯的特征，而非生命體（無(wú)生命的物體）則沒(méi)有新陳代謝。 生命體與非生命體之間的關(guān)系密切生命體與非生命體之間可以互相轉(zhuǎn)變。整理課件 生物體內(nèi)的主要元素有C、H、O、N、P、S、Cl、Na、K、Mg等。 微量元素有Fe、Cu、Ca、Mo、Mn、Co、Si、I、Al等。 整理課件 象

3、自然界中的水、CO2、N2、O2、NH3、碳化合物、金屬離子即無(wú)生命，屬于非生命體。 當(dāng)它們以各種方式進(jìn)入生命體后，可經(jīng)一系當(dāng)它們以各種方式進(jìn)入生命體后，可經(jīng)一系列代謝轉(zhuǎn)變?yōu)榱写x轉(zhuǎn)變?yōu)樯w的組成部分生命體的組成部分，即非生命的物即非生命的物質(zhì)變成生命的物質(zhì)，非生命體變成生命體質(zhì)變成生命的物質(zhì)，非生命體變成生命體了。 而在生命體衰老、死亡后，在生命體衰老、死亡后，生命體就又變成生命體就又變成非生命體，生命的物質(zhì)又變成非生命的物質(zhì)非生命體，生命的物質(zhì)又變成非生命的物質(zhì)。整理課件 生物體內(nèi)的有機(jī)物質(zhì)主要有蛋白質(zhì)、生物體內(nèi)的有機(jī)物質(zhì)主要有蛋白質(zhì)、核酸、糖、脂肪、維生素、有機(jī)酸、激素核酸、糖、脂肪、

4、維生素、有機(jī)酸、激素等。等。 蛋白質(zhì)、核酸、糖、脂統(tǒng)稱為蛋白質(zhì)、核酸、糖、脂統(tǒng)稱為生物大生物大分子分子（biomacromolecule）。整理課件整理課件二生物化學(xué)發(fā)展的歷史階段 （一）靜態(tài)生物化學(xué)（有機(jī)生物化學(xué)） 指19世紀(jì)末以前的生物化學(xué)。 此階段的生物化學(xué)問(wèn)題主要從如下方面進(jìn)行研究。 1 醫(yī)學(xué)和生理學(xué) 通過(guò)對(duì)血、尿和組織的化學(xué)成分血、尿和組織的化學(xué)成分進(jìn)行分析來(lái)滿足疾病診斷疾病診斷的需要。 整理課件2. 有機(jī)化學(xué) 主要是對(duì)生物機(jī)體之生物機(jī)體之組成物質(zhì)的成組成物質(zhì)的成份、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、含量、分布份、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、含量、分布進(jìn)行研究。 此時(shí)期的研究工作，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能了解遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能了解生命的奧秘，不能

5、滿足實(shí)踐的需要，但生命的奧秘，不能滿足實(shí)踐的需要，但是進(jìn)一步研究生命現(xiàn)象的基礎(chǔ)是進(jìn)一步研究生命現(xiàn)象的基礎(chǔ)。整理課件（二）動(dòng)態(tài)生物化學(xué)（代謝生物化學(xué)） 指20世紀(jì)初至20世紀(jì)中葉的生物化學(xué)。 在以上研究的基礎(chǔ)上，利用離體器利用離體器官、組織切片、組織勻漿及精制的純酶官、組織切片、組織勻漿及精制的純酶等方法等方法，研究生物體內(nèi)各種組成物質(zhì)的生物體內(nèi)各種組成物質(zhì)的代謝變化及其相互關(guān)系，代謝變化及其相互關(guān)系，研究生物活性生物活性物質(zhì)物質(zhì)（酶、維生素、激素）（酶、維生素、激素）在代謝變化在代謝變化中的作用中的作用。整理課件 此階段以研究代謝為主以研究代謝為主，解決了實(shí)踐中的不少問(wèn)題，但對(duì)對(duì)生化反應(yīng)與生理

6、生化反應(yīng)與生理機(jī)能之間的關(guān)系機(jī)能之間的關(guān)系還沒(méi)給以足夠的重視還沒(méi)給以足夠的重視。整理課件（三）機(jī)能生物化學(xué)（功能生物化學(xué)） 指20世紀(jì)中葉至今的生物化學(xué)。 在動(dòng)態(tài)生物化學(xué)動(dòng)態(tài)生物化學(xué)的基礎(chǔ)上，結(jié)合了生理機(jī)結(jié)合了生理機(jī)能，并注意到了環(huán)境對(duì)機(jī)體代謝的影響能，并注意到了環(huán)境對(duì)機(jī)體代謝的影響。 一般說(shuō)來(lái)， 細(xì)胞形成組織，進(jìn)而組成器官，進(jìn)而組成個(gè)體。 在細(xì)胞內(nèi)，各生物（大）分子組織體內(nèi)物質(zhì)代謝的變化過(guò)程。整理課件 所以，應(yīng)從一個(gè)完整的有機(jī)體的角度去研究體內(nèi)的物質(zhì)及其化學(xué)變化，具體來(lái)說(shuō)就是研究生物分子、亞細(xì)胞、細(xì)胞、組研究生物分子、亞細(xì)胞、細(xì)胞、組織和器官的結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系織和器官的結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系。 此

7、即今日生物化學(xué)之主要任務(wù)此即今日生物化學(xué)之主要任務(wù)。整理課件 這三個(gè)階段三個(gè)階段是人類對(duì)生物化學(xué)認(rèn)識(shí)的發(fā)展，也是現(xiàn)在人類在生物化學(xué)研究工作中的三個(gè)研究層次三個(gè)研究層次。 目前的生物化學(xué)研究也仍然從這三三 個(gè)層次個(gè)層次來(lái)進(jìn)行。整理課件 附：附： 生物化學(xué)發(fā)展史中的若干大事生物化學(xué)發(fā)展史中的若干大事 1780s， Antoine Lavoisier (French)： 認(rèn)為動(dòng)物認(rèn)為動(dòng)物的的呼吸呼吸有如蠟燭燃燒，都需要有如蠟燭燃燒，都需要O2 。 這成為生物化學(xué)中生物氧化和能量代謝的發(fā)展基這成為生物化學(xué)中生物氧化和能量代謝的發(fā)展基礎(chǔ)。礎(chǔ)。 1810s-1830s， 從動(dòng)物和植物中分離出一種重要從動(dòng)物

8、和植物中分離出一種重要物質(zhì)，由物質(zhì)，由C、H、O和N等組成。等組成。 1838年，年，正式使用正式使用“蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)”一詞一詞，意思是，意思是“重重要的物質(zhì)要的物質(zhì)”。 整理課件 1850s-1890s ， 糖類、脂類、核酸被人們認(rèn)識(shí)。糖類、脂類、核酸被人們認(rèn)識(shí)。 1870s，“biochemistry” 一詞形成。一詞形成。 1890s， Buchner (German)：酵母提取液酵母提取液可使蔗可使蔗糖發(fā)酵成酒精！糖發(fā)酵成酒精！ 酶酶從活細(xì)胞中提取出來(lái)后仍具有功能！從活細(xì)胞中提取出來(lái)后仍具有功能！ 推翻了推翻了“活力論活力論” 。 1920s-1930s， James Sumner： 酶

9、是蛋白質(zhì)酶是蛋白質(zhì)。整理課件 1940s-1950s， Avery and Hershey：DNA 是遺是遺傳信息的載體。傳信息的載體。 1950s， Franklin, Watson and Crick：DNA 是是雙螺旋結(jié)構(gòu)雙螺旋結(jié)構(gòu)。 1960s， Nirenberg：遺傳密碼遺傳密碼的破譯。的破譯。 1980s， Cech：RNA 具有催化活性具有催化活性（核酶）（核酶）。整理課件三生物化學(xué)的發(fā)展與其它學(xué)科的關(guān)系 （一）生物化學(xué)這門學(xué)科自產(chǎn)生之日起就與其它學(xué)科相聯(lián)系 19世紀(jì)末20世紀(jì)初，它發(fā)展為一門獨(dú)它發(fā)展為一門獨(dú)立的學(xué)科，立的學(xué)科，即表明它本身具有即表明它本身具有獨(dú)特的研究獨(dú)特的研

10、究對(duì)象和研究方法對(duì)象和研究方法。 盡管如此，它仍然與生理學(xué)、有機(jī)化學(xué)、分析化學(xué)、物理化學(xué)物理化學(xué)等學(xué)科密切相關(guān)。整理課件化學(xué)化學(xué)有機(jī)化學(xué)有機(jī)化學(xué)物理化學(xué)物理化學(xué)無(wú)機(jī)化學(xué)無(wú)機(jī)化學(xué)分析化學(xué)分析化學(xué)高分子化學(xué)高分子化學(xué)動(dòng)物學(xué)動(dòng)物學(xué)生物學(xué)生物學(xué)植物學(xué)植物學(xué)微生物學(xué)微生物學(xué)整理課件物理化學(xué)的作用 物理化學(xué)主要從理論上探討物質(zhì)結(jié)構(gòu)與其物質(zhì)結(jié)構(gòu)與其性能之間的關(guān)系，性能之間的關(guān)系，化學(xué)反應(yīng)的可能性、反應(yīng)速化學(xué)反應(yīng)的可能性、反應(yīng)速度與反應(yīng)限度，度與反應(yīng)限度，反應(yīng)機(jī)理以及反應(yīng)過(guò)程中的能反應(yīng)機(jī)理以及反應(yīng)過(guò)程中的能量變化關(guān)系量變化關(guān)系等，是整個(gè)化學(xué)學(xué)科的理論基礎(chǔ)。 目前的研究表明，生物分子間的相互作用生物分子間的相互

11、作用也遵循各種物理化學(xué)規(guī)律也遵循各種物理化學(xué)規(guī)律的，即這一套基本化學(xué)定律也支配著各種生物分子的性質(zhì)、機(jī)能和相互作用。整理課件 總之，物理化學(xué)的各分支的理論物理化學(xué)的各分支的理論可以闡明生物化學(xué)中的許多問(wèn)題，物理化學(xué)的研究方法物理化學(xué)的研究方法在生物化學(xué)中具有十分重要的應(yīng)用。 生物分子的反應(yīng)服從于非生命界的化學(xué)定生物分子的反應(yīng)服從于非生命界的化學(xué)定律律，物理化學(xué)與生物化學(xué)間聯(lián)系密切可以預(yù)見(jiàn)，物理化學(xué)中的各種理論、研究方法在生物化學(xué)中將日益得到廣泛應(yīng)用，而生物化學(xué)的發(fā)展也必將進(jìn)一步豐富物理化學(xué)的內(nèi)容。整理課件（二）生物化學(xué)在實(shí)踐中形成了不少分支 例如，植物生化、動(dòng)物生化、微生物生化、人體生化、病理

12、生化、臨床生化、工業(yè)生化、農(nóng)業(yè)生化、生物物理化學(xué)等學(xué)科。整理課件 （三）生物化學(xué)的發(fā)展導(dǎo)致許多傳統(tǒng)的生物學(xué)科的改造 近年來(lái)，生物化學(xué)的發(fā)展主要表現(xiàn)生物化學(xué)的發(fā)展主要表現(xiàn)在在對(duì)生物體內(nèi)生物大分子的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、對(duì)生物體內(nèi)生物大分子的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、功能及其相互作用等基本規(guī)律進(jìn)行深入功能及其相互作用等基本規(guī)律進(jìn)行深入的探索，的探索，開(kāi)始從開(kāi)始從分子水平上分子水平上認(rèn)識(shí)生命的認(rèn)識(shí)生命的本質(zhì)本質(zhì)，從而使許多生物學(xué)科與生物化學(xué)密切聯(lián)系，將生物學(xué)推進(jìn)到分子生物學(xué)分子生物學(xué)時(shí)代時(shí)代。整理課件 例如，核酸的發(fā)現(xiàn)核酸的發(fā)現(xiàn)與與孟德?tīng)柕耐愣姑系聽(tīng)柕耐愣箤?shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)幾乎同時(shí)進(jìn)行幾乎同時(shí)進(jìn)行。 但兩者互不相關(guān)達(dá)但兩者互不相關(guān)達(dá)

13、80多年多年。 DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)使二者相聯(lián)系，導(dǎo)致分子遺傳學(xué)分子遺傳學(xué)的建立，進(jìn)一步導(dǎo)致遺傳工程（即基因工程）技術(shù)遺傳工程（即基因工程）技術(shù)的建立，這使得有目的地改造物種、操縱生物有目的地改造物種、操縱生物成為可能。整理課件 Mendel的研究成果并沒(méi)有得到當(dāng)時(shí)生物學(xué)界的重視，直到35年以后，他的遺傳學(xué)理論才被重新發(fā)現(xiàn)，并得到廣泛認(rèn)同，成為經(jīng)典遺傳學(xué)的基礎(chǔ)，Mendel也被公認(rèn)為是經(jīng)典遺傳學(xué)的奠基人。整理課件整理課件 目前，基因組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)、代謝組學(xué)、蛋白質(zhì)降解組學(xué)的研究正方興未艾。整理課件四生物化學(xué)的應(yīng)用 工業(yè)上工業(yè)上食品工業(yè)、發(fā)酵工業(yè)、抗菌素制造業(yè)、酶制劑工業(yè)、制藥工業(yè)

14、、生物制品、皮革工業(yè)等以至石油開(kāi)采和照相業(yè)都與生物化學(xué)有密切關(guān)系。 生物化學(xué)研究生物化學(xué)研究可以可以為這些為這些生產(chǎn)過(guò)程生產(chǎn)過(guò)程建立科學(xué)的技術(shù)基礎(chǔ)建立科學(xué)的技術(shù)基礎(chǔ)，為技術(shù)改造以至為技術(shù)改造以至于于技術(shù)革命技術(shù)革命創(chuàng)造條件創(chuàng)造條件。整理課件 農(nóng)業(yè)上農(nóng)業(yè)上研究代謝過(guò)程，控制植物的發(fā)育規(guī)律，以設(shè)法獲得于人類有益的物質(zhì)。 研究各種器官的新陳代謝以及外界研究各種器官的新陳代謝以及外界條件對(duì)它們代謝的影響，對(duì)產(chǎn)品的合理?xiàng)l件對(duì)它們代謝的影響，對(duì)產(chǎn)品的合理加工、貯藏以至運(yùn)輸都有十分重要意義。加工、貯藏以至運(yùn)輸都有十分重要意義。整理課件整理課件成為我國(guó)第一個(gè)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)基因工程農(nóng)作物品種耐儲(chǔ)藏番茄耐儲(chǔ)藏番

15、茄 華番一號(hào)華番一號(hào)整理課件整理課件 研究家畜、家禽的營(yíng)養(yǎng)對(duì)提高肉類、研究家畜、家禽的營(yíng)養(yǎng)對(duì)提高肉類、蛋類產(chǎn)量都有實(shí)際意義。蛋類產(chǎn)量都有實(shí)際意義。 可以用基因工程技術(shù)生產(chǎn)轉(zhuǎn)基因動(dòng)植物， 以獲得具抗寒、抗病、抗蟲(chóng)害、抗除草劑的新型植物，以及可提高肉類產(chǎn)量、乳產(chǎn)量、蛋產(chǎn)量的轉(zhuǎn)基因動(dòng)物。 整理課件 福 州整理課件 歐洲轉(zhuǎn)抗除草劑基因玉米歐洲轉(zhuǎn)抗除草劑基因玉米美國(guó)轉(zhuǎn)抗除草劑基因大豆美國(guó)轉(zhuǎn)抗除草劑基因大豆轉(zhuǎn)抗除草劑基因的農(nóng)作物免耕，降低生產(chǎn)成本轉(zhuǎn)抗除草劑基因的農(nóng)作物免耕，降低生產(chǎn)成本整理課件 醫(yī)學(xué)上醫(yī)學(xué)上人們根據(jù)發(fā)病機(jī)理以及人們根據(jù)發(fā)病機(jī)理以及病原體與人體在代謝和調(diào)控上的差異，病原體與人體在代謝和調(diào)控上

16、的差異，設(shè)計(jì)和篩選出各種高效低毒的藥物。設(shè)計(jì)和篩選出各種高效低毒的藥物。 若沒(méi)有生化知識(shí)，就難以確診疾病若沒(méi)有生化知識(shí)，就難以確診疾病和給以適當(dāng)治療和給以適當(dāng)治療。 臨床上的臨床上的生化診斷生化診斷在今天已成為一在今天已成為一種不可缺少的診斷方法。種不可缺少的診斷方法。 在臨床治療上的在臨床治療上的酶療法酶療法，特別是某，特別是某些些固定化酶固定化酶用于治療各種疾病已十分普用于治療各種疾病已十分普遍。遍。整理課件 各種疫苗、激素、血液制品、維生各種疫苗、激素、血液制品、維生素、氨基酸、核苷酸、抗菌素和抗代謝素、氨基酸、核苷酸、抗菌素和抗代謝藥物等已廣泛用于醫(yī)藥實(shí)踐。藥物等已廣泛用于醫(yī)藥實(shí)踐。

17、近年來(lái)新興的近年來(lái)新興的基因療法基因療法乃是當(dāng)今醫(yī)乃是當(dāng)今醫(yī)學(xué)上的熱點(diǎn)，人們期待著它的推廣應(yīng)用，學(xué)上的熱點(diǎn)，人們期待著它的推廣應(yīng)用，為疾病患者帶來(lái)福音。為疾病患者帶來(lái)福音。整理課件 生物化學(xué)是生物化學(xué)是預(yù)防醫(yī)學(xué)預(yù)防醫(yī)學(xué)的重要基礎(chǔ)。的重要基礎(chǔ)。 增進(jìn)人體健康增進(jìn)人體健康是是預(yù)防疾病的一種積極因預(yù)防疾病的一種積極因素素，而如何供給人體以適當(dāng)營(yíng)養(yǎng)，增進(jìn)人體，而如何供給人體以適當(dāng)營(yíng)養(yǎng)，增進(jìn)人體健康，則是生物化學(xué)研究的一個(gè)重要內(nèi)容。健康，則是生物化學(xué)研究的一個(gè)重要內(nèi)容。 按照生長(zhǎng)發(fā)育的需要配制合理的飲食按照生長(zhǎng)發(fā)育的需要配制合理的飲食，不僅可以預(yù)防而且可以治療疾病。不僅可以預(yù)防而且可以治療疾病。 實(shí)踐中

18、許多實(shí)踐中許多食品添加劑、營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)劑食品添加劑、營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)劑等已等已得到廣泛應(yīng)用。得到廣泛應(yīng)用。整理課件 環(huán)境保護(hù)上環(huán)境保護(hù)上有些微生物能產(chǎn)生與塑料類似的與塑料類似的高分子化合物高分子化合物即聚酯聚酯。 這些聚酯這些聚酯是微生物的是微生物的內(nèi)源性貯藏物內(nèi)源性貯藏物質(zhì)質(zhì)，可以用發(fā)酵方法進(jìn)行生產(chǎn)，由此形由此形成的塑料和地膜成的塑料和地膜因有可被生物降解、高可被生物降解、高熔點(diǎn)、高彈性、不含有毒物質(zhì)熔點(diǎn)、高彈性、不含有毒物質(zhì)等優(yōu)點(diǎn)而在醫(yī)學(xué)等許多領(lǐng)域有極好的應(yīng)用前景。整理課件 為降低成本、提高產(chǎn)量，人們正在用重組DNA技術(shù)對(duì)相關(guān)的微生物進(jìn)行改造。 此方面目前一個(gè)研究熱點(diǎn)是采用微生物發(fā)酵法生產(chǎn)聚聚-羥基烷酸酯羥基烷酸酯(PHAs)，研究人員正設(shè)法構(gòu)建出自溶性自溶性PHAs生產(chǎn)菌種生產(chǎn)菌種，即將將PHAs重組菌進(jìn)行發(fā)酵，在積累大量重組菌進(jìn)行發(fā)酵，在積累大量的的PHAs后，加入信號(hào)物質(zhì)，使裂解蛋白產(chǎn)后，加入信號(hào)物質(zhì)，使裂解蛋白產(chǎn)生，細(xì)胞壁破壞，生，細(xì)胞壁破壞，PHAs析出析出，以簡(jiǎn)化胞內(nèi)產(chǎn)物PHAs的提取過(guò)程，降低提取成本。整理課件讓地上長(zhǎng)塑料！讓地上長(zhǎng)塑料！ 植物合成可降解塑料植物合成可降解塑料根除白色污染根除白色污染保護(hù)生態(tài)環(huán)境保護(hù)生態(tài)環(huán)境整理課件讓地上長(zhǎng)塑料！讓地上長(zhǎng)塑料！ 植物合成可降解塑料植物合成可