緒論-ji.ppt

1、生物化學(xué)，教師：吳英飛聯(lián)系電話子郵件：教材和參考書，教材：張麗平，楊建雄。生物化學(xué)簡名教程(第4版)高等教育出版社，2009。主要參考書：(1) (2)王景巖等編生化學(xué)課程。高等教育出版社，2008年。(3)寧正祥食品生化(第二版)。華南理工大學(xué)，2006年。(4)鄭集，陳均輝，一般生物化學(xué)(第4版)高等教育出版社，2007年。緒論、生物化學(xué)(Biochemistry)的定義是用生命的化學(xué)研究微生物、植物、動物、人體等的化學(xué)組成和生命過程的化學(xué)變化，利用糖、脂肪、蛋白質(zhì)、核酸、酶、維生素、激素、化學(xué)的原理和方法探討生命的科學(xué)。那是化學(xué)生物學(xué)物理之間的邊緣學(xué)科。生物化學(xué)

2、的簡單歷史，靜態(tài)生物化學(xué)動態(tài)生物化學(xué)功能生物化學(xué)在18世紀(jì)中葉至20世紀(jì)初完成了對多種生物化學(xué)構(gòu)成的分析研究，發(fā)現(xiàn)構(gòu)成生物體的基本物質(zhì)是糖類、脂質(zhì)、蛋白質(zhì)、核酸、體內(nèi)生物化學(xué)反應(yīng)具有催化作用的酶、激素、維生素。靜態(tài)生化、德國化學(xué)家Liebig將食品成分分為糖類、脂質(zhì)和蛋白質(zhì)三類。Seyler分離并結(jié)晶血紅蛋白，形成了順式磷脂，F(xiàn)ischer在1890年首先提出了酶的特異性和酶的“鎖-鍵”學(xué)說，說明了酶的作用機(jī)制。1926年，Sumner首次從刀豆中獲得脲酶結(jié)晶。1930年發(fā)現(xiàn)了維生素和激素。動態(tài)生化，20世紀(jì)3050年代確定了生物體內(nèi)主要物質(zhì)的代斯途徑(包括合成和分解)。糖酵解作用的研究史，1

3、897年，Buchner兄弟發(fā)現(xiàn)糖轉(zhuǎn)化為乙醇不需要活細(xì)胞。Embden和Meyerhof也稱為Embden-Meyerhof路徑，因為通過對糖的無氧分解進(jìn)行深入研究，基本了解了無氧分解路徑。1896年，德國學(xué)者Buchner開創(chuàng)了研究“新陳代謝”的方法。Krebs于1932年建立了以太合成的色氨酸循環(huán)，1937年提出了各種化學(xué)物質(zhì)的中心環(huán)三羧酸循環(huán)的基本代斯途徑。1940年德國科學(xué)家Embden和Meyerhof等提出了糖酵解代謝途徑。20世紀(jì)50年代以后，生物能源學(xué)成立了。研究功能生化(或分子生化)、生物大分子(核酸和蛋白質(zhì))結(jié)構(gòu)和功能的關(guān)系。分子水平研究生物體的細(xì)胞結(jié)構(gòu)、細(xì)胞、組織、器官的

4、結(jié)構(gòu)和功能。20世紀(jì)50年代，Pauling和Corey提出了蛋白質(zhì)的螺旋結(jié)構(gòu)(-helix)。Sanger于1953年發(fā)表了胰島素分子中的51個氨基酸序列，1980年設(shè)計了測定DNA內(nèi)核苷酸排列順序的方法。1953年，Watson和Crick提出的脫氧核糖核酸(DNA)雙螺旋結(jié)構(gòu)模型。2000年人類基因被解密(6月發(fā)表“基因組”工作草圖)，2001年2月15日英國雜志nater發(fā)表了關(guān)于“基因組”研究結(jié)果的報告?；蚪M，所有生命活動都是由細(xì)胞或組織的基因組表達(dá)產(chǎn)物(protein)的特定群體進(jìn)行的。被稱為“蛋白質(zhì)組”或“后基因組”。蛋白質(zhì)組，人體有4050億個細(xì)胞組，細(xì)胞組沿著空間坐標(biāo)和時間

5、坐標(biāo)有序發(fā)生和發(fā)展，構(gòu)成生命現(xiàn)象。負(fù)責(zé)如此復(fù)雜生命活動的識別只有核酸鏈，多肽鏈，信息量是數(shù)百千倍的糖鏈才能做到?！疤巧飳W(xué)”正在崛起。生物化學(xué)的研究內(nèi)容，生物分子，代謝和生物能源，基因信息的傳遞和調(diào)節(jié)，代謝和生物能源，生命活動中的主要物質(zhì)和能量代斯途徑，以及各種重要物質(zhì)代謝的聯(lián)系和調(diào)節(jié)規(guī)律?；蛐畔鬟f和調(diào)控，DNA復(fù)制，RNA轉(zhuǎn)錄，蛋白質(zhì)生物合成等基因信息傳遞過程的機(jī)制和基因表達(dá)的調(diào)控。，鐮刀型細(xì)胞貧血癥治療SARS特效藥程序性細(xì)胞死亡基因轉(zhuǎn)化作物，應(yīng)用研究實例，真核轉(zhuǎn)錄的分子基礎(chǔ)，鐮刀型細(xì)胞貧血癥治療，通過逆轉(zhuǎn)錄病毒載體將修改后的bA球蛋白基因插入鐮刀型細(xì)胞貧血患者的骨髓干細(xì)胞中，99%的

6、紅細(xì)胞表達(dá)了正確的基因。SARS特效藥(20課題：SARS疾病特效性小分子干涉早前核糖核酸(siRNA)研究負(fù)責(zé)人：中國工程院種南山生物技術(shù)專家李健康教授女美生物醫(yī)藥專家教養(yǎng)博士，SARS特效藥，方法：為SARS冠狀病毒基因組設(shè)計小干涉核酸藥物。利用中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院動物建立的恒河猴SARS冠狀病毒感染和實驗?zāi)Ｐ瓦M(jìn)行了抗病毒感染實驗。SARS特效藥，原理：使特定病毒的特定基因“沉默”，失去功能，或分解RNA病毒的基因組，使分解的片段成為新的力量，消滅其他病毒。2005-8-27的結(jié)果，科學(xué)家們共選擇了20只恒河猴進(jìn)行實驗。接受藥物治療的猴病毒的克隆量減少到了75，病原體肺的損傷明顯減少，隨著劑量的

7、增加，療效進(jìn)一步改善，沒有副作用。感染前接受小干擾核酸藥物的猴子，發(fā)病癥狀最輕，體溫上升和肺損傷病變明顯減少。SARS特效藥，資料來源：南方城市報2005-8-29 4-6年后，我們只要從鼻孔噴出噴霧之類的藥物，就能預(yù)防或治療令世界害怕的SARS。程序性細(xì)胞死亡，2002年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎分別授予英國科學(xué)家悉尼布雷內(nèi)、美國科學(xué)家羅伯特霍維茨和英國科學(xué)家約翰蘇斯頓。表彰他們在長期發(fā)育和“程序細(xì)胞死亡”過程中發(fā)現(xiàn)的基因規(guī)則。研究資料：科學(xué)家選擇了線蟲。線蟲只有一毫米長，細(xì)胞數(shù)不多，功能不復(fù)雜，身體透明，易于用顯微鏡觀察。程序性細(xì)胞死亡，布雷內(nèi)早在20世紀(jì)60年代初期就正確選擇線蟲作為研究對象。

8、通過這種選擇，基因分析可以與細(xì)胞的分裂、分化、器官發(fā)育聯(lián)系起來，通過顯微鏡可以追蹤這一系列過程。程序性細(xì)胞死亡，霍茨在線蟲中發(fā)現(xiàn)了控制細(xì)胞死亡的核心基因，并描述了這個基因的特征。他揭示了這些基因在細(xì)胞死亡過程中是如何相互作用的，相應(yīng)的基因也證明了在人體中存在。Surston描述了線蟲組織在發(fā)展過程中細(xì)胞分裂和分化的具體情況。他還確認(rèn)了在細(xì)胞死亡過程中起控制作用的基因的初始變化。程序細(xì)胞死亡，這三位獲獎?wù)叩某晒麨槠渌茖W(xué)家研究“程序細(xì)胞死亡”提供了重要基礎(chǔ)。科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)控制“程序性細(xì)胞死亡”的基因有兩種。一種是抑制細(xì)胞死亡，另一種是促進(jìn)或促進(jìn)細(xì)胞死亡。如果能發(fā)現(xiàn)所有調(diào)節(jié)基因，分析其功能，開發(fā)能發(fā)

9、揮或抑制這些基因功能的藥物，就能加速癌細(xì)胞自殺，達(dá)到治療癌癥的目的。程序細(xì)胞死亡，轉(zhuǎn)基因作物，每年我國本土生產(chǎn)的大豆不到1500萬噸，2010年從美國和阿根廷等國家進(jìn)口大豆共5000多萬噸，進(jìn)口大豆占我國大豆總消費(fèi)的80%左右。其中，美國大豆占進(jìn)口量的50%以上，其馀是阿根廷和巴西。美國100%的轉(zhuǎn)基因，阿根廷98%，巴西至少10%。這表明市場上流通的豆類約70%是用轉(zhuǎn)基因作物制造的。真核戰(zhàn)士的分子基礎(chǔ)，2006年諾貝爾化學(xué)獎鼓勵美國科學(xué)家羅杰科恩伯格在“真核戰(zhàn)士的分子基礎(chǔ)”研究領(lǐng)域的貢獻(xiàn)?？贫鞑袷堑谝晃怀晒Σ蹲矫撗鹾颂呛怂?DNA)復(fù)制過程的科學(xué)家。，真核戰(zhàn)士的分子基礎(chǔ)，羅杰康伯格從20世紀(jì)70年代開始將x射線衍射技術(shù)與放射磁現(xiàn)象技術(shù)相結(jié)合，密切研究真核細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄過程，最終制作了詳細(xì)的水晶機(jī)照片