1、生 物 化 學(xué)Biochemistry食品學(xué)院曹棟生物化學(xué)研究的內(nèi)容生物化學(xué)與其它學(xué)科的關(guān)系生物化學(xué)的學(xué)習(xí)目的和方法生物化學(xué)學(xué)科的發(fā)展史（自學(xué)為主）第一章 緒論(Introduction)生物化學(xué)是研究生物體的化學(xué)組成和它在生命過程中的化學(xué)變化規(guī)律的一門科學(xué)。生物化學(xué)是運用化學(xué)的原理和方法研究生命活動化學(xué)本質(zhì)的學(xué)科，是從分子水平來研究生物體內(nèi)基本物質(zhì)的化學(xué)組成、結(jié)構(gòu)、生理功能及在生命活動中這些物質(zhì)的化學(xué)變化的規(guī)律的一門科學(xué)。生物化學(xué)是一門生物學(xué)與化學(xué)相結(jié)合的基礎(chǔ)學(xué)科。生物化學(xué)是生命的化學(xué)，一、生物化學(xué)研究的內(nèi)容對象：生物體研究手段：應(yīng)用物理、化學(xué)、生物學(xué)的理論和方法內(nèi)容：生物體的化學(xué)組成 生物

2、物質(zhì)的化學(xué)變化規(guī)律構(gòu)成生物體的各種物質(zhì)是怎樣表現(xiàn)出生命活動現(xiàn)象的生物化學(xué)的主要內(nèi)容（1）研究構(gòu)成生物體的基本物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。（2）研究生物活動的各種物質(zhì)化學(xué)變化過程。（3）研究機體的各種化學(xué)變化與生理機能的相互關(guān)系。生物體的化學(xué)組成 四類基本生物大分子： 多糖(polysaccharides） 由單糖組成 脂類 (lipids) 由甘油、脂肪酸、磷酸、含氮 堿 等組成 蛋白質(zhì)(proteins) 由氨基酸（20種）組成 核酸(nucleic acid) 由核苷酸組成，而核苷酸又由 堿基、戊 糖、磷酸組成 三大活性物質(zhì)：酶(enzymes) 維生素(vitamins) 激素(hormones)

3、生物化學(xué)按其內(nèi)容可分為：靜態(tài)生化: 研究構(gòu)成生物體的各種物質(zhì)（糖、脂、(Static part ) 蛋白質(zhì)、核酸、酶、維生素等）的組 成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及生物學(xué)功能。動態(tài)生化： 研究生物體中各種物質(zhì)的化學(xué)變化(Dynamic part ) 及與外界進行物質(zhì)交換和能量交換 的規(guī)律即物質(zhì)代謝與能量代謝。功能生化： 研究重要生命物質(zhì)（蛋白質(zhì)、核酸） ( functional ） 結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系，以及環(huán)境對機體 代謝的影響，從分子水平來闡明生命現(xiàn)象 的機制和規(guī)律（也稱機能生物化）動物生化植物生化微生物生化生物化學(xué)工業(yè)生化農(nóng)業(yè)生化醫(yī)學(xué)生化食品生化1、生物化學(xué)是分子水平的生物學(xué)人們對生物體（生命現(xiàn)象）的認識

4、是從宏觀到微觀，從形態(tài)、結(jié)構(gòu)到生理功能；從觀察生物體的形態(tài)，到對組成細胞物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)進行研究。二、生物化學(xué)與其他學(xué)科的關(guān)系2、生物化學(xué)是現(xiàn)代生物學(xué)科的基礎(chǔ)和前沿 生物化學(xué)是各生物學(xué)科的基礎(chǔ)探討各種生命現(xiàn)象，包括生長、繁殖、遺傳、變異、生理、病理、生命起源和進化等，必須借助于生物化學(xué)的理論和方法。生物化學(xué)是現(xiàn)代生物學(xué)科的前沿生物學(xué)科的進一步發(fā)展和取得更大的進展、突破，在很大程度上依賴于生物化學(xué)研究進展和所取得的成就。3、生物化學(xué)與現(xiàn)代工業(yè)密切相關(guān)醫(yī)藥工業(yè)：各種試劑盒用于疾病診斷和從動、 植物和微生物中分離提取藥物。 如激素。 發(fā)酵工業(yè)：利用微生物的新陳代謝生產(chǎn)各類產(chǎn) 品，如酒精，氨基酸，抗菌素

5、，酶 等。食品工業(yè)：許多食品和食品添加劑的生產(chǎn)。 生物化學(xué)在生產(chǎn)和生活中的作用主要體現(xiàn)在以下三個方面：生化知識的應(yīng)用。 發(fā)病機理的認識、藥物的篩選微生物通過代謝調(diào)控生產(chǎn)發(fā)酵產(chǎn)品生化技術(shù)的應(yīng)用。生化分離技術(shù)、酶法分析技術(shù)等生化產(chǎn)品的應(yīng)用。最突出的當(dāng)首推酶制劑的應(yīng)用此外，許多食品添加劑等1、生化是各門生物科學(xué)的基礎(chǔ)2、生化是食品等學(xué)科的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課。(食品的原料是生物體，它們的食用對象人也是生物體）三、學(xué)習(xí)生物化學(xué)的目的糖類 脂類 生物化學(xué) 蛋白質(zhì) 核酸 維生素 激素在體內(nèi)的代謝過程結(jié)構(gòu)功能性質(zhì)1、建立起以生物功能為軸心的思維體系四、學(xué)習(xí)生物化學(xué)的方法2、注意學(xué)習(xí)技巧 由表及里，循序漸進，

6、課前預(yù)習(xí)，課后復(fù)習(xí) 根據(jù)研究內(nèi)容，本課程可分為以下幾部分：重要生物分子的結(jié)構(gòu)和功能：著重介紹蛋白質(zhì)、核酸、酶、維生素等的組成、結(jié)構(gòu)與功能。重點闡述生物分子具有哪些基本的結(jié)構(gòu)?哪些重要的理化性質(zhì)?以及結(jié)構(gòu)與功能有什么關(guān)系等問題，同時要隨時將它們進行比較。這樣既便于理解，也有利于記憶。物質(zhì)代謝及其調(diào)節(jié)：主要介紹糖代謝、脂類代謝、能量代謝、蛋白質(zhì)及氨基酸代謝、核酸及核苷酸代謝、以及各種物質(zhì)代謝的聯(lián)系和調(diào)節(jié)規(guī)律。此部分內(nèi)容是傳統(tǒng)生物化學(xué)的核心內(nèi)容。學(xué)習(xí)這部分內(nèi)容時，應(yīng)注重學(xué)習(xí)各種物質(zhì)代謝的基本途徑，特別是糖代謝途徑、三羧酸循環(huán)途徑、糖異生途徑和酮體代謝途徑；各代謝途徑的關(guān)鍵酶及生理意義；各代謝途徑的主

7、要調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)及相互聯(lián)系；代謝異常與臨床疾病的關(guān)系等問題。在理順本課程的基本框架后，就應(yīng)全面、系統(tǒng)、準確地掌握教材的基本內(nèi)容，并且找出共性，抓住規(guī)律。 懂得記憶法 學(xué)習(xí)生物化學(xué)時，學(xué)生反映最多的問題是記不住學(xué)過的內(nèi)容。關(guān)于此類問題：首先分清楚那些需要記憶，那些根本就不需要記憶。如氨基酸的三字母和單字母符號是需要記的，而許多生物分子的結(jié)構(gòu)式并不需要記；其次明白理解是記憶之母，因此對各章內(nèi)容，必須先對有關(guān)原理理解透，然后再去記憶；第三，記憶要講究技巧。 勤于動手，聯(lián)系實際 這是由“學(xué)懂”通向“會做”的橋梁和提高考生在考試中的實踐能力的重要保證。平時多做習(xí)題，多做實驗，是你掌握本學(xué)科，取得比較理想的考試

8、成績的一個很重要的保證。 充分利用網(wǎng)絡(luò)資源 網(wǎng)上有各種免費的教學(xué)資源，有條件的同學(xué)可經(jīng)常去瀏覽，跟蹤最新的進展。也可以去一些BBS站點，與網(wǎng)友一起交流學(xué)習(xí)的體會和對一些熱點問題進行討論。 對學(xué)習(xí)生物化學(xué)課程的要求：全面理解，重點記憶，前后聯(lián)系，來回復(fù)習(xí)。 生物化學(xué)是十九世紀末隨著醫(yī)學(xué)、發(fā)酵工業(yè)的發(fā)展而逐漸形成的一門獨立的學(xué)科。它與化學(xué)、有機化學(xué)的發(fā)展密切相關(guān)，涉及農(nóng)業(yè)、工業(yè)、醫(yī)藥、國防等各個方面。五、生物化學(xué)學(xué)科的形成和發(fā)展生物化學(xué)的發(fā)展*(以自學(xué)為主） 1 靜態(tài)生物化學(xué)時期（二十世紀二十年代以前） 2 動態(tài)生物化學(xué)時期（二十世紀前半葉） 3 機能生物化學(xué)及分子生物學(xué)時期（二十世紀五十年代以后

9、）人們就有自發(fā)的利用生物化學(xué)規(guī)律，但對本質(zhì)沒有認識。如：公元前22世紀用谷物釀酒 公元前12世紀學(xué)會制醬、制飴 公元前7世紀用車前子、杏仁治療腳氣 病，用豬肝治療夜盲癥等史前期18世紀（啟蒙期）法國化學(xué)家拉瓦錫(Lavoisier)研究燃燒和呼吸，被認為是現(xiàn)代生物化學(xué)研究的開端。 拉瓦錫通過研究推翻了燃素說，并指出呼吸是不發(fā)光的燃燒，其本質(zhì)是氧化作用。瑞典化學(xué)家舍勒(Scheele)分離并研究了酒石酸、檸檬酸、蘋果酸、尿酸、乳酸、甘油等生物體中的有機物。 自然科學(xué)取得了重大發(fā)展，物理學(xué)、化學(xué)的發(fā)展極大地推動生物化學(xué)的發(fā)展。當(dāng)時的研究中心在德國。德國化學(xué)家李比希(Liebig)是生理化學(xué)和碳水化

10、合物化學(xué)的創(chuàng)始人之一，研究了大量的有機分子和生物組織提取物，并首次提出了“新陳代謝”這個學(xué)術(shù)名詞。1903年生物化學(xué)學(xué)科正式成立19世紀（發(fā)展期）1877年，德國醫(yī)生霍佩-賽勒(Hoppe-Seyler)首次提出“Biochemie”這個名詞，譯為英文是“Biochemistry”漢譯為生物化學(xué)，并創(chuàng)辦了生理化學(xué)雜志，將生理化學(xué)（生物化學(xué)）建成一門獨立的學(xué)科，首次從生物學(xué)、醫(yī)學(xué)、化學(xué)中分離出來。霍佩-賽勒還首創(chuàng)了“蛋白質(zhì)”一詞，并得到了血紅蛋白結(jié)晶?；襞?賽勒的學(xué)生米歇爾(Miescher)研究了病理液體和膿細胞，并從膿細胞的細胞核中分離得到了脫氧核糖核蛋白。19世紀50年代，巴斯德(Past

11、eur)證明了酒精發(fā)酵是由微生物引起的，排除了發(fā)酵自生論。1897年布赫納(Bchner)兄弟利用無細胞酵母汁液發(fā)酵蔗糖產(chǎn)生酒精的研究，是生化發(fā)展早期的一個重要里程碑，他不僅結(jié)束了酒精發(fā)酵機理持續(xù)了半個世紀的大論戰(zhàn)，而且將酶學(xué)和代謝聯(lián)系起來。20世紀上半葉 進入20世紀后，生物化學(xué)研究得到了迅速的發(fā)展，德、美、英、法都建立了生化學(xué)術(shù)中心。 20世紀上半葉在蛋白質(zhì)、酶、維生素、激素和物質(zhì)代謝及生物氧化方面都有很大的進展。 霍普金斯(Hopkins)，劍橋大學(xué)生物化學(xué)教授，先后發(fā)現(xiàn)了維生素、色氨酸和谷胱甘肽，創(chuàng)建了劍橋普通生物化學(xué)學(xué)派和中心。1926年，美國的色姆納(Sumner)得到了脲酶結(jié)晶，

12、證明了酶的本質(zhì)是蛋白質(zhì)。1937年，英國生物化學(xué)家克雷布斯(Krebs)發(fā)現(xiàn)并闡明了三羧酸循環(huán)。此外，脂肪酸氧化降解途徑、糖酵解途徑等基本生物化學(xué)途徑也都在20世紀30年代前后陸續(xù)闡明。20世紀下半葉 整個生物化學(xué)的領(lǐng)域向廣度和深度發(fā)展，分子生物學(xué)的出現(xiàn)和生物工程的興起是這個時期最引人注目的成就。1944年，加拿大細菌學(xué)家艾弗里(Avery)完成了肺炎球菌轉(zhuǎn)化試驗，證明了DNA是遺傳物質(zhì)。50年前后，英國物理學(xué)家威爾金斯(Wilkins)完成了DNA的X-射線衍射 研究。在此基礎(chǔ)上，1953年，沃森(Watson)和克里克(Crick)建立起DNA雙螺旋結(jié)構(gòu) 模型，開辟了分子生物學(xué)的新紀元。英

13、國生物化學(xué)家桑格(Sanger)經(jīng)過10年研究，發(fā)明了測定蛋白質(zhì)分子中氨基酸序列的方法，并于1955年確定了牛胰島素的一級結(jié)構(gòu) ，這是第一個被闡明結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)，開創(chuàng)了蛋白質(zhì)序列分析的先河。1960年，雅各布(Jacob)和莫諾(Monod)提出了在原核生物中普遍存在的基因調(diào)控的操縱子結(jié)構(gòu)模型。1965年，美國生物化學(xué)家尼倫伯格(Nirenberg)破譯出三聯(lián)體遺傳密碼?；衾?Holly)闡明了酵母丙氨酸t(yī)RNA 的核苷酸排列順序，后來又證明了所有的tRNA都有著相似的結(jié)構(gòu)。60年代末，DNA限制性內(nèi)切酶和DNA連接酶被陸續(xù)發(fā)現(xiàn)，為研究核酸分子的結(jié)構(gòu)和功能找到了自由切割和重組的工具，為70年代初

14、重組DNA技術(shù)（基因工程）的出現(xiàn)奠定了基礎(chǔ)。1977年，桑格設(shè)計出一種測定DNA分子中核苷酸序列的方法，并測定了由5375個核苷酸組成的174 DNA的一級結(jié)構(gòu)。這種DNA序列分析法至今仍被廣泛的使用。進入80年代以來，各國政府對生物技術(shù)倍加重視，分子生物學(xué)研究成了最受青睞的學(xué)術(shù)領(lǐng)域之一。包括基因工程、細胞工程、酶工程和發(fā)酵工程在內(nèi)的生物工程得到了前所未有的發(fā)展，并已經(jīng)在農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥、輕工等行業(yè)得到廣泛的應(yīng)用。1984年，科勒(Kohler)和米爾斯坦(Milstein)等人由于發(fā)展了單克隆抗體技術(shù)，完善了極微量蛋白質(zhì)的檢測技術(shù)而獲得了諾貝爾獎。1993年，美國科學(xué)家穆里斯(Mullis)由于發(fā)

15、明了PCR聚合酶鏈反應(yīng)儀而獲得諾貝爾獎。PCR法通過DNA變性、退火、延伸三個步驟的反復(fù)循環(huán)，可以實現(xiàn)微量的目的基因在短時間內(nèi)擴增100萬倍以上。目前PCR已經(jīng)成為分子生物學(xué)研究人員不可缺少的工具。 2000年，在許多國家分子生物學(xué)家的共同努力下，擬就了人類基因組草圖，宣告人類基因組計劃(HGP)的初步完成。 總之，20世紀下半葉以來，生物化學(xué)和分子生物學(xué)的發(fā)展一日千里，進入21世紀后，該學(xué)科必定得到更大發(fā)展，為人類創(chuàng)造財富和幸福我國生物化學(xué)的發(fā)展情況我國的現(xiàn)代生物化學(xué)研究起步較晚，由留美、德、法、英等學(xué)者，開始主要有吳憲教授，王英睞，曹天欽，鄒承魯?shù)冉淌凇?吳憲于本世紀20年代從美國回國后擔(dān)

16、任了私立北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院生物化學(xué)教授,是我國生物化學(xué)研究的開端。在他的領(lǐng)導(dǎo)下完成了蛋白質(zhì)變性理論、血液的生化檢測研究、免疫化學(xué)研究、素食營養(yǎng)研究、內(nèi)分泌研究等等，在生化方面做出了要貢獻。 1965年，中科院上海生化所汪猷和北京大學(xué)邢其毅教授合作，在世界上率先通過化學(xué)方法完成了具有完全生物活性的結(jié)晶牛胰島素的人工合成；1983年，他們采用有機合成和酶促合成相結(jié)合的方法，完成了酵母丙氨酸轉(zhuǎn)運核糖核酸的人工全合成。 此外，我國在酶的作用機理、血紅蛋白變異、生物膜結(jié)構(gòu)功能等方面都做出了國際水平的研究成果。2000年，我國作為人類基因組計劃的參與國同美、英、法、日等國家共同發(fā)布了人類基因組的草圖。在21世

17、紀這個生物化學(xué)和分子生物學(xué)大發(fā)展的新時期，我國必須加大發(fā)展步伐，才能與國際學(xué)術(shù)研究前沿接軌。中、美、日、德、法、英等國科學(xué)家和美國塞萊拉公司2001年2月日聯(lián)合公布了人類基因組圖譜及對它的初步分析結(jié)果。這一重大成果標志著生命科學(xué)又向縱深邁進一步。六、生命科學(xué)正在走向縱深 過去年來，科學(xué)家們已繪制出余種物種的基因組圖譜。據(jù)預(yù)測，在未來至年里，科學(xué)家還將解讀大量生物的遺傳密碼 ，與此同時，基因組研究重點將進入確定基因結(jié)構(gòu)與功能等應(yīng)用研究階段，生命科學(xué)因此將迎來新的大發(fā)展。人類基因組計劃的最大影響，將體現(xiàn)在與人們生活息息相關(guān)的醫(yī)療保健領(lǐng)域?；蛟\斷、基因療法和基因藥物等的開發(fā)，有可能成為未來醫(yī)學(xué)發(fā)展

18、的重要分支。 一些專家認為，生物技術(shù)是繼信息技術(shù)之后推動生產(chǎn)力發(fā)展的又一重要力量。 據(jù)統(tǒng)計，信息技術(shù)對世界經(jīng)濟的貢獻率達，而生物技術(shù)對經(jīng)濟發(fā)展的推動作用將不亞于信息技術(shù)。 年，世界生物技術(shù)產(chǎn)品的銷售額為億美元。估計到年，這一數(shù)字可能達.萬億美元。1、大分子結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系2、生物膜結(jié)構(gòu)與功能3、機體自身調(diào)控的分子機理4、生化技術(shù)的創(chuàng)新與發(fā)明七、21世紀生物化學(xué)發(fā)展趨勢教材王淼、呂曉玲主編，【食品生物化學(xué)】，中國輕工業(yè)出版社，2009主要參考書1、王鏡巖、朱圣庚、徐長法主編生物化學(xué)，第三版，2004，高等教育出版社2、周愛儒主編，生物化學(xué)第六版，2004，人民衛(wèi)生出版社3、鄭集等主編，普通生物化學(xué)，第三版， 1998，高等教育出版社4、魏述眾主編生物化學(xué)（適用于工業(yè)發(fā)酵專業(yè)）1996，中國輕工業(yè)出版社5、張洪淵，萬海清主編，生物化學(xué)（工科類專業(yè)適用）2001，化學(xué)工業(yè)出版社6、歐伶、俞建英、金新根主編應(yīng)用生物化學(xué)2002，化學(xué)工業(yè)出版社教材出版中心7、