生物化學-生物化學的發(fā)展史

1、（Biochemistry）（第7版）,生物化學,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,學科成績,二十一世紀生命科學世紀,浩瀚的宇宙，目前人類所知僅地球存在生命,豐富多彩的生物世界具有共同的化學本質,生物化學是一門有趣的科學！,幾百萬種生物的共同的語言 構成生物體的氨基酸相同：20種 遺傳密碼相同、酶一樣 生成乳酸的過程一樣,生命的起源,生物分子的非生命產(chǎn)物,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！ 生物大分子結構改變 生物大分子數(shù)量改變 參與代謝的酶改變 代謝過程改變,人和大猩猩 基因組差別 2% 人和小鼠 基因組差別 1% 形

2、象、生命特征、功能完全不同，為什么？,奧秘：很多未解之謎！,緒 論,概述 生物化學的發(fā)展 生物化學與醫(yī)學 課程特點及學習與安排,生物：有生命現(xiàn)象的物體 新陳代謝，遺傳與繁殖,化學：研究物質的組成、結構、性質、功能,生 物 化 學 ：生命的化學,1、生物化學的定義,一、概述,（Biochemistry；Biological chemistry；chemistry of life；physiological chemistry）,生物化學,生物工程,化學工程,生物技術,生物化學是一門交叉學科。 是生命科學領域重要的領頭學科 。,生 物 化 學 ：,定義：研究生物體內化學分子和化學反應的基礎生命科學

3、，從分子水平探討生命現(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、病毒等,研究內容：它是在分子水平上探討生命的本質，即研究生物體的分子結構與功能、物質代謝與調節(jié)、遺傳信息的傳遞與表達等的科學。,2、研究內容及范圍,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基礎生物分子的化學組成、結構和性質； 生物分子的結構、功能與生命現(xiàn)象的關系； 生物分子在生物機體中的相互作用及其變化規(guī)律。 新陳代謝 遺傳的分子基礎及代謝調控 實驗研究/技術方法,生物體的化學組成,自然界所有的生命物體都由三類物質組成: 水、無機離子和生物分子,生命體的元素組成,組成生命體的物質是極其復雜的。但在

4、地球上存在的92種天然元素中，只有28種元素在生物體內被發(fā)現(xiàn) 第一類元素：包括C、H、O和N四種元素，是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99%以上。 第二類元素：包括S、P、Cl、Ca、K、Na和Mg。這類元素也是組成生命體的基本元素。 第三類元素：包括Fe、Cu、Co、Mn和Zn。是生物體內存在的主要少量元素。 第四類元素：包括Al、As、B、Br、Cr、F、Ga、I、Mo、Se、Si等。,生物分子,生物大分子 糖 G6（葡萄糖） F（果糖） 脂 FA（脂肪酸）甘油 核酸 5種含氮堿基（A、G、T、C、U） 蛋白質 20種氨基酸 有機小分子 維生素、輔酶、激素、有機酸、

5、色素等。 生物復雜多樣，但在分子水平具有簡單同一性。,脂類,脂肪酸和甘油,超分子復合體,大分子,單體,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。 物質代謝的基本過程： 消化、吸收中間代謝排泄。 中間代謝過程：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，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 總 圖,3、生物化學的分類,根據(jù)對象 人、動物、植物、微生物 根據(jù)生物的進化程度 可以分為兩大類：原核生物(Prokaryote） 和真核生物(Eukaryote)。 根據(jù)應用目的 醫(yī)學（藥學）生化、食品生物化學等,二、生物化學

6、的發(fā)展史,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。,1. 敘述生物化學階段（初級階段） 18世紀中19世紀末,系統(tǒng)研究了糖、脂和蛋白質的性質，并發(fā)現(xiàn)了重要的遺傳物質 核酸。,有機生物化學發(fā)展時期: 研究中心“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 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bioche

7、mistry這個名詞,它標志著作為獨立學科的生物化學的誕生。,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） 20世紀初20世紀50年代,生理生物化學的發(fā)展時期（19031950）： 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-M

8、enten 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 。,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、 功能及其基因結構、 表達與調控等內容， 從分子水平闡明生命現(xiàn)象。,3.分子生物學階段 從1953年至今,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。 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。基因工程、蛋白質工程、酶工程、細胞工程、發(fā)酵工程等。 1980年 Sanger和Gilbet

9、 DNA測序方法，獲諾貝爾化學獎。,1944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 MaclynMcCarty,Francis Crick (35y),James Watson (23y),丹麥 哥本哈根,劍橋大學 Cavendish Lab.,Genomics,1990. 10. 1 人類基因組計劃 Human Genomic Project 2000完成,Dulbecco,作物基因組計劃 家畜基因組計劃 微生物基因組計劃,1985年， “人類基因組測序和作圖”計劃（簡稱

10、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、各種白細胞介素等等。,近半個世紀以來,Nobel medal Half a pound of 23-karal gold. 2.5 inches across,19世紀末和20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。 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和方法。 生物化學又是臨床醫(yī)學、藥學與制藥工程、食品和營養(yǎng)等學科的基礎。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。,三、生物化學與醫(yī)學,四、課程特點及學習與安排,內容多 復雜而繁瑣 按生物分子的功能分類（不同于化學的結構和官能團分類） 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,把握生物化學的知識結構層次:,主要參考書,查錫良主編. 生物化學(第七版). 人民衛(wèi)生出版社. 2008 年4月 生物化學第三版