緒論-臨12-甘立霞

生物化學(xué)與分子生物學(xué)教研室生物化學(xué)與分子生物學(xué)BiochemistryandMolecularBiology甘立霞E-mail:ganlixia@Tel:752945(office)2課程概述生物化學(xué)與分子生物學(xué)是研究生命化學(xué)的科學(xué)，它在分子水平探討生命的本質(zhì)，即研究生物體的分子結(jié)構(gòu)與功能、物質(zhì)代謝與調(diào)節(jié)及其在生命活動中的作用。生物化學(xué)與分子生物學(xué)是醫(yī)學(xué)生必修的基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)課程，為學(xué)習(xí)其它基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)和臨床醫(yī)學(xué)課程、在分子水平上認識病因和發(fā)病機理、診斷和防止疾病奠定扎實的基礎(chǔ)。當今生物化學(xué)越來越多的成為生命科學(xué)的共同語言，它已成為生命科學(xué)領(lǐng)域的前沿學(xué)科。因此，在所有生物學(xué)及醫(yī)學(xué)學(xué)科中生物化學(xué)所要探討的是最深入、最微觀、最基礎(chǔ)和最前沿的知識。3課程目標通過本課程的學(xué)習(xí)，掌握人體的化學(xué)組成、生物大分子的結(jié)構(gòu)與功能，物質(zhì)代謝的基本規(guī)律及調(diào)節(jié)，基因的遺傳規(guī)律及調(diào)節(jié)。基本掌握分子生物學(xué)的基本理論和實驗技術(shù)。為學(xué)習(xí)其它基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)課程和臨床醫(yī)學(xué)課程，以及今后發(fā)展打下堅實的基礎(chǔ)。4什么是生物化學(xué)、分子生物學(xué)及其發(fā)展簡史1生物化學(xué)與分子生物學(xué)研究的主要內(nèi)容2生物化學(xué)與分子生物學(xué)和醫(yī)學(xué)的關(guān)系3緒論（Introduction）51.WhatIsBiochemistry?1Biochemistryisthestudyofthechemistryoflivingthings.Thisincludesorganicmoleculesandtheirchemicalreactions.

2.MolecularBiologyMolecularBiologyisthestudyfocusedonthestructureandfunctionofbiomacromoleculesandgeneticinformationtransferandregulation.NucleicAcidsProteinsSugars

Lipidsorganicmolecules

(Vitamins)WaterMinerals89WhatTypesofMoleculesDoBiochemistsStudy?10生物化學(xué)與分子生物學(xué)的發(fā)展簡史2

第一節(jié)11生物化學(xué)的發(fā)展簡史12敘述生物化學(xué)階段

（DescriptiveBiochemistry，before1900s)：生物化學(xué)的發(fā)展簡史

Mainlyfocusondescribing“whatitis”.

Forexamples(1)

Cellisthestructuralunitoflivingsystems;(2)HemoglobinresultsintheredcolorofBlood;(3)Almostallofthereactionsincellsarecatalyzedbyenzymes(whichactuallyareproteins);etc.2.動態(tài)生化階段

DynamicBiochemistry（1900s-1950s）

生物化學(xué)的發(fā)展簡史糖酵解途徑三羧酸循環(huán)途徑

物質(zhì)代謝與能量代謝偶聯(lián)發(fā)現(xiàn)了必需氨基酸、必需脂肪酸及多種維生素；發(fā)現(xiàn)了多種激素；成功獲得酶晶體；基本確定了主要物質(zhì)代謝途徑。如:142.DynamicBiochemistry（1900s-1950s）：

Mainlyfocusontheprocessofchemicalreactionsinthelivingcells.Forexamlpes

(1)Glycolysis(糖酵解）istheprincipalrouteforglucosemetabolismandthemainpathwayforthemetabolismoffructose(果糖）,galactose(半乳糖)andothercarbohydratesderivedfromdiet;(2)Thecitricacidcycleisthefinalcommonpathwayfortheaerobicoxidationofcarbohydrate,lipid,andprotein;(3)ThemetabolismofdietarycomponentsiscoupledwiththeproductionofATP(energy);(4)Anabolism(合成代謝）andcatabolism（分解）compose“theintermediatemetabolismnetwork”;etc.生物化學(xué)的發(fā)展簡史15

（1）50年代-60年代：重點研究蛋白質(zhì)與核酸，發(fā)現(xiàn)了蛋白質(zhì)α螺旋二級結(jié)構(gòu)形式；完成了胰島素氨基酸的序列測定；提出了DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型、遺傳信息的中心法則、破譯了RNA分子中的遺傳密碼等。（2）70年代：建立DNA重組技術(shù)。（3）80年代：發(fā)現(xiàn)核酶、發(fā)明了PCR技術(shù)。（4）90年代：人類基因組計劃。（5）21世紀初：后基因組時代。3.分子生物學(xué)時期(MolecularBiology)

：Omics：canbedefinedasthescienceconcernedwiththetargetmoleculesonamassscale.

★基因組學(xué)(genomics)

★蛋白質(zhì)組學(xué)（proteomics）

★轉(zhuǎn)錄組學(xué)（transcriptomics）

★

RNA組學(xué)（RNomics）

★代謝組學(xué)（metabolomics）★糖組學(xué)（glycomics）

蛋白質(zhì)研究的輝煌歷史1864年ErnstHooe-Seyler首次分離血紅蛋白，并證明血液的紅色是由血紅蛋白賦予的1897年

EduardBuchner等人證明無細胞的酵母提取液可催化糖的生醇發(fā)酵反應(yīng)（1907NobelPrice)1902年EmilFischer首次證明蛋白質(zhì)是由不同數(shù)量、種類的氨基酸組成1926年

JamesSumner第一次成功制備了尿素酶結(jié)晶，并首次證明酶是蛋白質(zhì)（1946NobelPrice）1951年LinusPauling等人揭示了蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)形式α－螺旋（1954NobelPrize)1951年StanfordMoore和WilliamStein發(fā)明了蛋白質(zhì)層析分離技術(shù)（1972NobelPrize)

1953年FrederickSanger采用化學(xué)法成功地完成了胰島素的序列分析（1958NobelPrize)1965年我國生物化學(xué)家首次采用人工方法合成了具有生物活性的牛胰島素（獲得NobelPrize提名）1997年斯坦利·普魯西納因發(fā)現(xiàn)了一種全新類型的致癌因子——朊蛋白（1997NobelPrize）2003年P(guān)eterAgre發(fā)現(xiàn)了細胞膜上水通道蛋白的存在，RoderickMackinnon解析了鉀離子通道的三維空間結(jié)構(gòu)（2003NobelPrize）2004年阿龍·切哈諾沃等人因發(fā)現(xiàn)泛素化作用對蛋白質(zhì)降解的調(diào)節(jié)（2004NobelPrize）蛋白質(zhì)組學(xué)研究

蛋白質(zhì)研究的輝煌歷史1868年FridrichMiescher從膿細胞中提取“核素”1944年

Avery等人證實DNA是遺傳物質(zhì)1953年

Watson和Crick發(fā)現(xiàn)DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)(1962NobelPrize)1968年Nirenberg發(fā)現(xiàn)遺傳密碼(1968NobelPrize)1975年Temin和Baltimore發(fā)現(xiàn)逆轉(zhuǎn)錄酶(1975NobelPrize)1978年Arber、Smith和Nathans發(fā)現(xiàn)限制性內(nèi)切酶(1978NobelPrize)1980年Gilbert和Sanger建立DNA測序方法(1980NobelPrize)1983年McClintock因發(fā)現(xiàn)移動的基因

(1983NobelPrize)1981年Cech和Altman發(fā)現(xiàn)核酸性酶(Ribozyme)(1989NobelPrize)1985年Mullis發(fā)明PCR技術(shù)(1993NobelPrize)1990年美國啟動人類基因組計劃(HGP)1994年中國人類基因組計劃啟動2001年美、英等國完成人類基因組計劃基本框架2006年Fire和Mello發(fā)現(xiàn)雙鏈RNA引發(fā)了基因沉默(2006NobelPrize)核酸研究的輝煌歷史26當代生物化學(xué)與分子生物學(xué)研究的主要內(nèi)容2

第二節(jié)第1篇（第1-5章）：生物分子結(jié)構(gòu)與功能本教材的內(nèi)容（四篇26章）三大營養(yǎng)物質(zhì)（糖、脂、氨基酸）代謝、核苷酸代謝、非營養(yǎng)物質(zhì)代謝、生物氧化（能量代謝）。DNA的復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯、DNA損傷與修復(fù)、基因表達調(diào)控、細胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的分子機制常用分子生物學(xué)技術(shù)的原理及其應(yīng)用、重組DNA與基因工程；基因結(jié)構(gòu)與功能分析技術(shù)、癌基因及生長因子、疾病相關(guān)基因的鑒定與基因功能研究、基因診斷和基因治療、組學(xué)與醫(yī)學(xué)。蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能；核酸的結(jié)構(gòu)與功能；酶；聚糖的結(jié)構(gòu)與功能，維生素與無機鹽。第2篇（第6-12章）：物質(zhì)代謝及其調(diào)節(jié)第3篇（第13-19章）：遺傳信息的傳遞第4篇（第20-26章）：分子醫(yī)學(xué)專題生物化學(xué)與分子生物學(xué)實驗常用分子生物學(xué)技術(shù)的原理及其應(yīng)用、重組DNA與基因工程；基因結(jié)構(gòu)與功能分析技術(shù)、癌基因及生長因子、疾病相關(guān)基因的鑒定與基因功能研究、基因診斷和基因治療、組學(xué)與醫(yī)學(xué)。第4篇（第20-26章）：分子醫(yī)學(xué)專題實驗一：蛋白質(zhì)的等電點測定、變性、凝固及沉淀反應(yīng)實驗二：蛋白質(zhì)含量測定實驗三：酶活性因素的影響（溫度、pH、抑制劑、激活劑）實驗四：血糖濃度的測定實驗五：基因組DNA的分離、純化、檢測及PCR擴增30生物化學(xué)與分子生物學(xué)和醫(yī)學(xué)

第三節(jié)WhyShouldWeLearnBiochemistry？21.Tofigureoutthenormalchemicalreactionsandprocessesinourbody

(了解正常人體的生物化學(xué)過程)2.Toelucidatethemechanismsofdiseasesusingtheknowledgeofbiochemistry(用生化知識解釋疾病發(fā)生機理)3.Toexplainthephenomenonindailylife,anddistinguishtheexaggeratedadvertismentsforsomedrugs(ortheproductsforhealthcare)(解釋日常生活現(xiàn)象，辨別夸張的藥物或保健品廣告)4.Tobenefittotheotherlifesciencesandclinics

(為其它學(xué)科和臨床服務(wù))1.Tofigureoutthenormalchemicalreactionandprocessinourbody（了解正常人體的生物化學(xué)過程）Examples：

(1)Howtoregulatebloodglucoseafterstarvationorfastinginaperiodoftime(短時間饑餓或禁食時，機體通過何種機制來維持血糖水平)

(2)Howtotransferthegeneticinformation(遺傳信息如何傳遞)

TheImportanceofBiochemistry

磷酸化酶激酶ｂ磷酸化酶激酶ａATP磷酸化酶ｂ磷酸化酶ａATP

PPi磷蛋白磷酸酶磷蛋白磷酸酶H2OPPi

PKA抑制物Ｉa抑制物Ｉb

ATP磷蛋白磷酸酶PPi

胰高血糖素＋受體胰高血糖素-受體復(fù)合物激活Ｇ蛋白

激活A(yù)CATPcAMPPKA

糖原分解35Cent