生物化學與細胞

環(huán)境生物化學EnvironmentalBiochemistry海南大學環(huán)境與植物保護學院黃月華理論課32學時

實驗課8學時生物化學的研究內(nèi)容1.生物體物質(zhì)的化學組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和功能2.生物體內(nèi)的物質(zhì)代謝、能量轉(zhuǎn)換和代謝調(diào)控3.生物體的信息代謝4.運用生物化學原理和方法，為農(nóng)業(yè)、工業(yè)、醫(yī)藥衛(wèi)生、環(huán)境保護等服務，開拓富有經(jīng)濟價值的生物資源（酶制劑、藥品、食品添加劑、殺蟲劑……）

緒論

核酸的結(jié)構(gòu)與功能

蛋白質(zhì)化學

酶

糖類代謝

生物氧化和氧化磷酸化

脂類代謝

蛋白質(zhì)的酶促降解及氨基酸代謝

核酸的酶促降解及核苷酸代謝

核酸的生物合成

蛋白質(zhì)的生物合成

代謝途徑的相互聯(lián)系和代謝調(diào)控

生命大分子生物代謝能量的產(chǎn)生和儲藏及大分子前體的生物合成遺傳信息的存儲傳遞和表達掌握蛋白質(zhì)、酶、核酸的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及提取分離的方法。熟悉維生素、輔酶的種類、結(jié)構(gòu)和生理功能。了解生物中糖類、脂類、蛋白質(zhì)等的代謝反應基本過程以及部位等。熟記主要的代謝反應的具體過程以及與代謝相關的一些基本概念。了解各種代謝反應與生產(chǎn)及生活的關系，如疾病的病因及治療、生物制藥、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等，從而進一步領會各種代謝反應。學會總結(jié)生物體內(nèi)各種反應的規(guī)律，綜合分析各種代謝反應之間的相互關系。了解生物化學研究的最新動態(tài)及手段。教材生物化學

主編王希成等，清華大學出版社出版，2010年第三版Biochemistry

生物化學

碩士研究生入學考試

國家教育部指定考試科目

教材：王鏡巖主編（第三版）

高教出版社參考書目環(huán)境生物化學實驗教程劉憲華科學出版社，2006年環(huán)境生物化學趙景聯(lián)化學工業(yè)出版社，2007年生物化學教程

主編張洪淵

四川大學出版社生物化學

主編沈同王鏡巖高等教育出版社生物化學導論

主編TrudyMckee，JamesR.Mckee

（影印版）科學出版社生物化學楊志敏等主編高等教育出版社，2004年參考網(wǎng)站

生物通

生物引擎

生物橋

生物軟件網(wǎng)

生物谷

中國色譜網(wǎng)練習冊<1>內(nèi)容分布：沈同的生物化學從教材上通常分為上下兩冊。上冊：生物分子包括糖、脂、蛋白質(zhì)、核酸、酶等的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、功能，很少涉及其變化，稱為靜態(tài)生化，如DNA結(jié)構(gòu)。

下冊：生物分子的來龍去脈，即合成與分解，叫動態(tài)生化，如DNA的復制。

一、課程的重要性

1、生物化學的特點<1>內(nèi)容分布：現(xiàn)在王希成的生物化學教材只有1冊。上半冊：生物分子包括糖、脂、蛋白質(zhì)、核酸等的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、功能，甚少涉及其變化，稱靜態(tài)生化，如DNA結(jié)構(gòu)。

下半冊：這些生物分子的來龍去脈，即合成與分解，叫動態(tài)生化，如DNA的復制。

<2>特點：概念性、描述性的內(nèi)容居多，少有推導性或計算性的內(nèi)容，不同于理科而更近似于文科，記憶的東西多，女生常常比男生學得好，巧妙記憶成為學好生化的一個重要方法。<1>國際形勢美國的著名大學（哈佛、麻省、斯坦佛、普林斯頓等）文理皆必修生化。2.國內(nèi)外形勢人類基因組計劃(humangenomeproject,HGP)：20世紀的三個計劃：曼哈頓原子彈計劃（1942-1945）、阿波羅登月計劃（1961-1972）、人類基因組計劃（1990-2000）：預防治療遺傳疾病、破解人類遺傳密碼具有里程碑式的意義

，人類23對染色體（23對DNA分子）測序，2萬多基因，大腸桿菌0.8萬個基因，基因改造（治?。┑?。諾貝爾獎（2008年達168萬美元，最高榮譽）分布：化學，醫(yī)學生理學領域獨占鰲頭，例如，蛋白質(zhì)的螺旋和折迭（化學）、G蛋白、第二信使學說的三代科學家三次獲獎；光合作用機制；核酸領域（復制、轉(zhuǎn)錄、逆轉(zhuǎn)錄、RNA

復制等中心法則中的內(nèi)容）。

<2>國內(nèi)形勢喜憂參半悲者，生物學越來越不受中學重視；生化還是一門非常專業(yè)的學科未普及；目前生化專業(yè)是重點大學的熱門，但目標是出國（眾多同學）；我國的生化工業(yè)遠遠落后于日本和歐美列強，給畢業(yè)生就業(yè)帶來了困難。喜者，許多勇者看到了生化的光輝前景，搶灘這塊寶地，生化工業(yè)在艱難的條件下起步并有蓬勃發(fā)展之勢。<1>現(xiàn)狀<2>發(fā)展方向近代生物化學主要是在分子水平上研究生物體化學本質(zhì)及其在生命活動過程中的化學變化規(guī)律3、生物化學的現(xiàn)狀及其發(fā)展生物化學的研究范疇（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?！粢?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。（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。

（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)與功能的關系逐漸明晰；◆研究方法日新月異。<1>生物化學是各門生物科學的基礎，特別是生理學、微生物學、遺傳學、細胞學、藥理學等各科的基礎，在分子生物學中占有特別重要的位置。<2>生物化學又是醫(yī)學、農(nóng)學（包括農(nóng)、林、牧、漁等）、某些輕工業(yè)（如制藥、釀造、皮革、食品等）和環(huán)境微生物學等科目的基礎，與人類健康，環(huán)境，工、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)都有密切關系。

4、生物化學在生物科學中的地位及其在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的作用

化學有機化學物理化學無機化學分析化學高分子化學生物化學與其它學科的關系生物學動物學植物學微生物學化學生物學生物化學生理學遺傳學栽培、育種生態(tài)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Perutz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5、生物化學重大發(fā)展年代表1.中國：古代4200年前已開始造酒、釀醋、做豆腐2.世界：生化是在物理、化學、生物學、醫(yī)學有了一定發(fā)展才出現(xiàn)的3.生化發(fā)展史：（1）靜態(tài)生化：18世紀下半葉開始，主要工作：組成、結(jié)構(gòu)、生理功能（2）動態(tài)生化：1930年后研究代謝過程（3）50年代后：分子生物學、蛋白質(zhì)、核酸、

DNA—雙螺旋模型—分子遺傳學生化在幾十年中飛速發(fā)展，在較短年代里集中著大量科學發(fā)現(xiàn)。其中很多都稱的上是人類認識自然界的里程碑，有劃時代的意義。有相當數(shù)量的科學家因此獲得諾貝爾獎詹姆斯·沃森（JamesD.Watson）1953年Watson（美）與Crick（英）提出DNA分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型，1962年共獲諾貝爾獎。弗朗西斯·克里克（FrancisH.Crick）1969-1972,Arber(瑞士),Smith(美)與Nathans(美)在核酸限制酶的分離與應用方面做出突出貢獻,1978年共獲諾貝爾獎。1972Berg（美）在基因工程基礎研究方面作出了杰出成果，獲1980年諾貝爾獎。1973Cohen等（美）用核酸限制性內(nèi)切酶EcoR1，首次基因重組成功。HamiltonO.SmithDanielNathansWernerArberPaulBergHerbertBoyerStanleyCohen2001Venter（美）等報道完成了人類基因組草圖測序。我國生物化學的開拓者——吳憲教授蛋白質(zhì)研究領域內(nèi)國際上最具有權(quán)威性的綜述性叢書《AdvancesinProteinChemistry》第47卷（1995年）發(fā)表了美國哈佛大學教授、蛋白質(zhì)研究的老前輩J.T.Eddsall的文章“吳憲與第一個蛋白質(zhì)變性理論（1931）HsienWuandthefirstTheoryofProteinDenaturation(1931)”，對吳憲教授的學術(shù)成就給予了極高的評價。該卷還重新刊登了吳憲教授六十四年前關于蛋白質(zhì)變性的論文。一篇在1931年發(fā)表的論文居然在1995年仍然值得在第一流的叢書上重新全文刊登，不能不說是國際科學界的一件極為罕見的大事。近代生物化學的發(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

生物化學分支

食品生化

無機生化有機生化生理生化臨床生化細胞工程基因工程發(fā)酵工程蛋白質(zhì)工程酶工程思維宛如一座大廈，概念是這座大廈的一磚一瓦。由概念和概念構(gòu)成判斷，由判斷和判斷構(gòu)成推理，由推理和推理構(gòu)成論證。有了許許多多論證組成了一個人的思想體系，構(gòu)建了思維的大廈?！?/p>

一組比較數(shù)據(jù)北京大學140節(jié)生化課（80節(jié)理論，60節(jié)實驗）浙江大學138節(jié)生化課（90節(jié)理論，48節(jié)實驗）四川大學160節(jié)生化課（100節(jié)理論，60節(jié)實驗）清華大學64節(jié)理論課海南大學

80節(jié)生化課（48節(jié)理論，32節(jié)實驗）

40節(jié)生化課

（32節(jié)理論，8節(jié)實驗）

二、國內(nèi)外生化課比較學習未動，興趣先行！自我學習，自我培養(yǎng)！瀏覽式的預習（基本困難）認真的聽課（省時省力）課后整理筆記（歸納總結(jié)）擇重記憶（注意方法）持久戰(zhàn)（學會自我激勵）三、學生學習第一章生物化學與細胞Chapter1一、生物分子（一）蛋白質(zhì)（二）多糖（三）核酸（四）脂二、生物化學反應（一）核酸的分類（二）核酸的分布三、細胞（重點、難點）（一）細胞的分子組織層次（二）原核細胞（三）真核細胞1.細胞核2.線粒體3.內(nèi)質(zhì)網(wǎng)4.葉綠體5.其他細胞器和細胞組成生物化學定義：研究生命中的分子和化學反應的學科，簡言之，用化學的原理和語言在分子水平上解釋生命現(xiàn)象的一門學科。生物化學的基本原理對所有生物體都是通用的生物化學與普通化學的區(qū)別復雜的生命都由簡單的元素組成糖,脂類由C,H,O組成?由C,H,O,N,S組成?由C,H,O,N,S,P組成蛋白質(zhì)核酸磷脂規(guī)律原子C,H,O,NS,P小分子氨基酸，核苷酸單糖，脂肪酸，生物大分子蛋白質(zhì)，核酸糖類，脂類細胞動植物細胞單細胞1.1生物分子1.2生物化學反應1.3細胞1.1生物分子生物大分子構(gòu)件分子（單體）蛋白質(zhì)氨基酸核酸核苷酸脂肪脂肪酸等糖類各類單糖生物大分子構(gòu)件分子（單體）殘基生物大分子都是由構(gòu)件分子聚合構(gòu)成，這些構(gòu)件分子又稱為單體。由單體形成聚合物需要進行連續(xù)多步的縮合反應，整合到聚合物的單體常被稱為殘基。AA-NH2與另一AA-COOH間失水形成的酰胺鍵稱肽鍵，所形成的化合物稱肽。常見反應官能團P2圖1.1羥基羰基酮基羧基巰基氨基酰胺基磷酸基磷?；谆一交一溥蚧Ｒ姷挠袡C化合物P3圖1.2醇醛酮羧酸硫醇酰胺酯硫酯醚酐混合酐磷酸酯磷酸酐巰基化合物胺（一級胺、二級胺和三級胺）圖1.2組氨酸、腎上腺素和乙酰輔酶A中的官能團常見化學鍵酯鍵醚鍵酰胺鍵磷脂鍵磷酸酐鍵1.2生物化學