生物化學1-緒論(p)

1、（Biochemistry）講授人：羅鋒電話子郵件： 辦公室：J12C408生物化學：56學時，4學時/周 第1周-14周生物化學實驗：32學時 第6周-13周組成比例期末成績理論考試70%平時成績案例分析20課外作業(yè)?課堂出勤10合計100分學科成績學科成績浩瀚的宇宙，目前浩瀚的宇宙，目前人類所知僅地球存人類所知僅地球存在生命在生命豐富多彩豐富多彩的生物世的生物世界具有共界具有共同的化學同的化學本質本質生物化學是一門有趣的科學！生物化學是一門有趣的科學！幾百萬種生物的幾百萬種生物的共同的語言共同的語言構成生物體的氨基酸相同：構成生物體的氨基酸相同：2020種種遺傳密

2、碼相同、酶一樣遺傳密碼相同、酶一樣 生成乳酸的過程一樣生成乳酸的過程一樣生生命命的的起起源源生物分子的非生命產(chǎn)物生物化學是一門重要的科學！生物化學是一門重要的科學！所有疾病都和生物化學有關系！所有疾病都和生物化學有關系！ 生物大分子結構改變生物大分子結構改變 生物大分子數(shù)量改變生物大分子數(shù)量改變 參與代謝的酶改變參與代謝的酶改變 代謝過程改變代謝過程改變人和大猩猩人和大猩猩 基因組差別基因組差別 2%2%人和小鼠人和小鼠 基因組差別基因組差別 1%1% 形象、生命特征、功能完全形象、生命特征、功能完全不同，為什么？不同，為什么？奧秘：很多未解之謎！奧秘：很多未解之謎！什么是生物化學？什么是生物

3、化學？為什么學習生物化學？為什么學習生物化學？生物生物：有生命現(xiàn)象：有生命現(xiàn)象的物體的物體 新陳代新陳代謝，遺傳與繁殖謝，遺傳與繁殖化學化學：研究物質的：研究物質的組成、結構、性質、組成、結構、性質、功能功能生生 物物 化化 學學 ：生命的化學：生命的化學1 1、生物化學的定義、生物化學的定義一、概述一、概述（Biochemistry；Biological chemistry；chemistry of life；physiological chemistry）生物學生物學化學化學工程學工程學生物生物化學化學生物生物工程工程化學化學工程工程生物生物技術技術生物化學是一生物化學是一門交叉學科。門交

4、叉學科。是生命科學領是生命科學領域重要的領頭域重要的領頭學科學科 。生生 物物 化化 學學 ：定義：定義：研究研究生物體內生物體內化學分子化學分子和和化學反應化學反應的基礎生命的基礎生命科學，從科學，從分子水平分子水平探討生命現(xiàn)象的本質。探討生命現(xiàn)象的本質。 研究對象是所有的生物體：人體、動物、植物、微生物、研究對象是所有的生物體：人體、動物、植物、微生物、病毒等病毒等研究內容：研究內容：它是在它是在分子水平分子水平上探討生命的本質，即研上探討生命的本質，即研究生物體的究生物體的分子結構與功能分子結構與功能、物質代謝與調節(jié)物質代謝與調節(jié)、遺傳遺傳信息的傳遞與表達等信息的傳遞與表達等的科學。的科

5、學。2、研究內容及范圍、研究內容及范圍n生物化學的基本內容包括：生物化學的基本內容包括：發(fā)現(xiàn)和闡明構成生命物體的分子發(fā)現(xiàn)和闡明構成生命物體的分子基礎基礎生物分子的化學組成生物分子的化學組成、結、結構和性質；構和性質；生物分子的結構、功能與生命現(xiàn)生物分子的結構、功能與生命現(xiàn)象的關系；象的關系；生物分子在生物機體中的相互作生物分子在生物機體中的相互作用及其變化規(guī)律。用及其變化規(guī)律。新陳代謝新陳代謝遺傳的分子基礎及代謝調控遺傳的分子基礎及代謝調控實驗研究實驗研究/技術方法技術方法生物體的化學組成生物體的化學組成v自然界所有的生命物體都由三類物質組成自然界所有的生命物體都由三類物質組成:v水、無機離子

6、和生物分子水、無機離子和生物分子生命體的元素組成生命體的元素組成組成生命體的物質是極其復雜的。但在地球上組成生命體的物質是極其復雜的。但在地球上存在的存在的92種天然元素中，只有種天然元素中，只有28種元素在生物種元素在生物體內被發(fā)現(xiàn)體內被發(fā)現(xiàn)第一類元素：包括第一類元素：包括C、H、O和和N四種元素，四種元素，是是組成生命體最基本的元素。這四種元素約占了組成生命體最基本的元素。這四種元素約占了生物體總質量的生物體總質量的99%以上。以上。第二類元素：包括第二類元素：包括S、P、Cl、Ca、K、Na和和Mg。這類元素也是組成生命體的基本元素。這類元素也是組成生命體的基本元素。第三類元素：包括第三

7、類元素：包括Fe、Cu、Co、Mn和和Zn。是生物體內存在的主要少量元素。是生物體內存在的主要少量元素。第四類元素：包括第四類元素：包括Al、As、B、Br、Cr、F、Ga、I、Mo、Se、Si等。等。生物分子生物分子v生物大分子生物大分子 糖糖 G6（葡萄糖）（葡萄糖） F（果糖）（果糖） 脂脂 FA（脂肪酸）甘油（脂肪酸）甘油 核酸核酸 5種含氮堿基（種含氮堿基（A、G、T、C、U） 蛋白質蛋白質 20種氨基酸種氨基酸v有機小分子有機小分子 維生素、輔酶、激素、有機酸、色素等。維生素、輔酶、激素、有機酸、色素等。 生物復雜多樣，但在分子水平具有簡單同一性。生物復雜多樣，但在分子水平具有簡單

8、同一性。由基本相由基本相同類型的同類型的分子單體分子單體組成組成研究 結構結構 功能功能 性質性質 脂類脂類脂肪酸和甘油脂肪酸和甘油超分子復合體超分子復合體大分子大分子單體單體n生物體與其外環(huán)境之間的物質交換過程就稱為物質生物體與其外環(huán)境之間的物質交換過程就稱為物質代謝或新陳代謝。代謝或新陳代謝。 n物質代謝的基本過程：物質代謝的基本過程： 消化、吸收消化、吸收中間代謝中間代謝排泄。排泄。n中間代謝過程：中間代謝過程：細胞內進行的，最為復雜的化學變細胞內進行的，最為復雜的化學變化過程，它包括合成代謝，分解代謝，物質互變，化過程，它包括合成代謝，分解代謝，物質互變，代謝調控，能量代謝幾方面的內容

9、。代謝調控，能量代謝幾方面的內容。物質代謝（新陳代謝）物質代謝（新陳代謝）蛋白質蛋白質 糖類糖類 脂類脂類3、生物化學的分類、生物化學的分類n根據(jù)對象根據(jù)對象 人、動物、植物、微生物人、動物、植物、微生物n根據(jù)生物的進化程度根據(jù)生物的進化程度可以分為兩大類：原核生物可以分為兩大類：原核生物(Prokaryote） 和和真核生物真核生物(Eukaryote)。n根據(jù)應用目的根據(jù)應用目的醫(yī)學（藥學）生化、食品生物化學等醫(yī)學（藥學）生化、食品生物化學等二、生物化學的發(fā)展史二、生物化學的發(fā)展史n研究內容以分析生物體內物質的化學組成、性研究內容以分析生物體內物質的化學組成、性質和含量為主。質和含量為主。

10、1. 1. 敘述生物化學階段（初級階段）敘述生物化學階段（初級階段） 1818世紀中世紀中1919世紀末世紀末n系統(tǒng)研究了系統(tǒng)研究了糖、脂糖、脂和和蛋白蛋白質質的性質，并發(fā)現(xiàn)了重要的性質，并發(fā)現(xiàn)了重要的遺傳物質的遺傳物質 核酸核酸。n 有機生物化學發(fā)展時期有機生物化學發(fā)展時期: : 研究中心研究中心“蛋白質蛋白質”。 1770-1786年 瑞典的C.W.Scheele研究了動植物各種組織的化學成分，成為近代生化的奠基工作 。 1869年 瑞士的Fridri Miescher首次分離出DNA 。 1877年 德國的Hopp Seyler首次分離出蛋白質結晶 。 1897年 Bchner 兄弟倆

11、無細胞濾液使糖發(fā)酵，奠定了酶學基礎 1903年，德國Neuberg首先使用biochemistry這個名詞,它標志著作為獨立學科的生物化學的誕生。n主要特點是研究生物體內物質的變化，即代謝途徑。突出成就：確定了糖酵解、鳥氨酸循環(huán)、三羧酸循環(huán)以及脂肪酸-氧化等重要的分解代謝途徑。 2.動態(tài)生物化學階段（發(fā)展階段）動態(tài)生物化學階段（發(fā)展階段） 20世紀初世紀初20世紀世紀50年代年代 n 生理生物化學的發(fā)展時期（生理生物化學的發(fā)展時期（1903190319501950）：）： 1926年美國Sumner從刀豆中得到脲酶的結晶，證明酶的化學本質是蛋白質，1946年獲諾貝爾獎。 1937年英國生物化學

12、家Krebs提出了著名的三羧酸循環(huán)，1953年獲諾貝爾生理學獎。 1948年，Kennedy和Lehninger發(fā)現(xiàn)物質代謝與能量代謝偶聯(lián)。 1960年 Micheali-Menten 酶促動力學 20世紀中期生物化學成為一門獨立和成熟的學科 。n是生物化學的發(fā)展和延續(xù)，主要研究是生物化學的發(fā)展和延續(xù)，主要研究蛋白質及核酸等大分子的結構、蛋白質及核酸等大分子的結構、功能及其基因結構、功能及其基因結構、表達與調控等內容，表達與調控等內容， 從分子水平闡明生命現(xiàn)象。從分子水平闡明生命現(xiàn)象。 3.分子生物學階段分子生物學階段 從從1953年至今年至今 n 分子或綜合生物化學發(fā)展期：蛋白質、酶和核酸等

13、分子或綜合生物化學發(fā)展期：蛋白質、酶和核酸等生物大分子研究、創(chuàng)立了遺傳工程學。生物大分子研究、創(chuàng)立了遺傳工程學。 1953年 Watson和Crick DNA雙螺旋，獲1962年諾貝爾生理、醫(yī)學獎。DNA雙螺旋結構的提出使生物化學發(fā)展到一個新的階段分子生物學階段。 70年代，進入生物工程的研究階段?；蚬こ獭⒌鞍踪|工程、酶工程、細胞工程、發(fā)酵工程等。 1980年 Sanger和Gilbet DNA測序方法，獲諾貝爾化學獎。n1944年,麥克勞德(Macleod)和麥卡蒂(Mc Carty)(美)證明DNA是遺傳物質.從左至右：Oswald T.Avery, Colin MacLeod 與 Ma

14、clynMcCartyFrancis Crick (35y)James Watson (23y)丹麥丹麥 哥本哈根哥本哈根劍橋大學劍橋大學 Cavendish Lab.GenomicsGenomics1990. 10. 1 人類基因組計劃人類基因組計劃Human Genomic Project 2000完成完成Dulbecco1985年， “人類基因組測序和作圖”計劃（簡稱HGP）提出。20世紀末和21世紀初：后基因組時代，產(chǎn)生了功能基因組學、蛋白質組學、結構基因組學等。1997年2月23日克隆羊誕生目前已能用基因工程的方法生產(chǎn)許多產(chǎn)品如乙型肝炎疫苗、酶制劑、人生長激素、各種干擾素、各種白細胞

15、介素等等。近半個世近半個世紀以來紀以來 Nobel medal Half a pound of 23-karal gold.2.5 inches across近半個世近半個世紀以來紀以來n19世紀末和世紀末和20世紀初，在有機化學和生理學研究的世紀初，在有機化學和生理學研究的基礎上，生物化學逐漸發(fā)展成為一門獨立的學科?；A上，生物化學逐漸發(fā)展成為一門獨立的學科。n細胞生物學、遺傳學、微生物學、免疫學、病毒學、細胞生物學、遺傳學、微生物學、免疫學、病毒學、進化論甚至分類學的研究都離不開生物化學的理論進化論甚至分類學的研究都離不開生物化學的理論和方法。和方法。n生物化學生物化學又是又是臨床醫(yī)學臨床

16、醫(yī)學、藥學藥學與與制藥工程制藥工程、食品和食品和營養(yǎng)等學科營養(yǎng)等學科的基礎。它與人類的健康，疾病的診斷的基礎。它與人類的健康，疾病的診斷與治療，工農業(yè)生產(chǎn)及國防建設等密切相關。與治療，工農業(yè)生產(chǎn)及國防建設等密切相關。三、生物化學與醫(yī)學三、生物化學與醫(yī)學四、課程特點及學習與安排四、課程特點及學習與安排n內容多n復雜而繁瑣n 按生物分子的功能分類（不同于化學的結構和官能團分類）n理論性強、概念多，且前后交錯 隨時消化溫故知新 及時總結歸納比較分類 理解的基礎上必要的記憶n把握生物化學的知識結構層次把握生物化學的知識結構層次:主要參考書主要參考書1.查錫良主編. 生物化學(第七版). 人民衛(wèi)生出版社. 2008 年4月2.生物化學第三版 王鏡巖主編 高等教育出版社 2002.9 3.Hames & Hooper主編. Instant Notes in Biochemistry（