生物化學(xué)

生物化學(xué)是生命科學(xué)的共同語言：

生物是極其多樣的。就外表和功能而言，鳥類和獸類、樹木、青草以及微生物差異極大。然而，生物化學(xué)研究表明，所有生物在細(xì)胞和化學(xué)水平都極為相像。

生物化學(xué)用分子術(shù)語來描述適合所有生物的結(jié)構(gòu)、機(jī)制以及化學(xué)過程，并提供多種多樣生命形式所共有的組織原理。緒論生物化學(xué)是用統(tǒng)一的化學(xué)術(shù)語來解釋生命的多種形式,它在分子水平探討生命的本質(zhì)。一、生物化學(xué)的涵義1.生物體的化學(xué)組成，生物大分子的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)與功能及其與生命現(xiàn)象之間的關(guān)系。2.生命過程中物質(zhì)代謝和能量代謝規(guī)律及調(diào)節(jié)（即新陳代謝及調(diào)節(jié)）3.基因信息傳遞及調(diào)控研究的內(nèi)容：現(xiàn)代生物化學(xué)定義：研究生物分子，特別是生物大分子相互作用，相互影響以表現(xiàn)生命活動現(xiàn)象原理的科學(xué)。二、生物化學(xué)的發(fā)展簡史1.初級階段：18世紀(jì)中葉至20世紀(jì)初是生物化學(xué)的初級階段。主要研究生物體的化學(xué)組成。期間的重要貢獻(xiàn)：（1）對糖類、脂類及氨基酸的性質(zhì)進(jìn)行了較為系統(tǒng)的研究。（2）發(fā)現(xiàn)了核酸。（3）化學(xué)合成了簡單的多肽。（4）酵母發(fā)酵過程中“可溶性催化劑”的發(fā)現(xiàn)，奠定了酶學(xué)的基礎(chǔ)。2.發(fā)展階段：20世紀(jì)初-20世紀(jì)40年代生物化學(xué)進(jìn)入蓬勃發(fā)展階段：期間的重要貢獻(xiàn)：（1）營養(yǎng)學(xué)方面：發(fā)現(xiàn)了人類必需氨基酸、必需脂肪酸及多種維生素（如維生素A治療夜盲癥，維生素B1

治療腳氣病等）。（2）內(nèi)分泌學(xué)方面：多種激素的發(fā)現(xiàn)、分離、合成。（3）在酶學(xué)方面：酶結(jié)晶獲得成功。第一個被分離提出的酶是脲酶，并被證明它的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)。（4）在物質(zhì)代謝方面：由于化學(xué)分析及同位素示蹤技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用對生物體內(nèi)主要物質(zhì)的代謝途徑已基本確定。如1937年Krebs發(fā)現(xiàn)三羧酸循環(huán)，并于1953年獲諾貝爾獎。3.分子生物學(xué)的崛起與發(fā)展：二十世紀(jì)下葉以來，生物化學(xué)發(fā)展的顯著特征是分子生物學(xué)的崛起。期間的研究重點及成果：（1）物質(zhì)代謝途徑的研究繼續(xù)發(fā)展，并重點進(jìn)入代謝調(diào)節(jié)與合成代謝的研究。（2）細(xì)胞內(nèi)兩類重要的生物大分子－－蛋白質(zhì)與核酸，成為研究的焦點。例如：50年代初期發(fā)現(xiàn)了蛋白質(zhì)α-螺旋的二級結(jié)構(gòu)形式；完成了胰島素的氨基酸全序列的分析；1965年我國科學(xué)家采用人工方法合成了結(jié)晶牛胰島素。Watson和Crick于1953年提出DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型，1962年共獲諾貝爾獎；1986年Mullis發(fā)明了PCR技術(shù)并獲得1993年的諾貝爾生理醫(yī)學(xué)獎等等。（3）提出了遺傳信息傳遞的中心法則，破譯了RNA分子中的遺傳密碼等。（4）70年代重組DNA技術(shù)的建立不僅促進(jìn)了對基因調(diào)控機(jī)制的研究，而且使人們主動改造生物體成為可能。DNA限制性內(nèi)切酶首例基因工程產(chǎn)品—人胰島素DNA重組技術(shù)也稱為基因克隆或分子克隆。最終目的是把一個生物體中的遺傳信息（DNA）轉(zhuǎn)入另一個生物體。三、生物化學(xué)發(fā)展過程中主要大事件3.遺傳的分子基礎(chǔ)及代謝調(diào)節(jié)4.生化實驗四、本課程的內(nèi)容組成1.生物體的化學(xué)組成2.代謝的研究及代謝原理的應(yīng)用五、生化實驗技術(shù)1.1940年瑞典科學(xué)家Svedberg發(fā)明超速離心技術(shù)2.電泳技術(shù)的應(yīng)用3.層析技術(shù)的應(yīng)用4.同位素標(biāo)記追蹤技術(shù)的應(yīng)用5.各種工具酶的發(fā)現(xiàn)與應(yīng)用，為DNA重組技術(shù)

奠定了基礎(chǔ)離心技術(shù)1.基本原理懸浮在液體介質(zhì)中的不同密度，大小或形狀的顆粒會以不同速度在離心場中沉降。2.離心技術(shù)的主要作用（1）制備性離心差速離心法密度梯度離心法（2）分析性離心相對分子質(zhì)量的測定生物大分子純度的測定檢測生物大分子的溶液構(gòu)象

在密度均一的介質(zhì)中由低速到高速逐級離心，用于分離不同大小的細(xì)胞和細(xì)胞器。

差速離心法：密度梯度離心法：

用一定的介質(zhì)在離心管內(nèi)形成一連續(xù)或不連續(xù)的密度梯度，將細(xì)胞混懸液或勻漿置于介質(zhì)的頂部，通過重力或離心力的作用使細(xì)胞分層、分離。密度梯度離心常用的介質(zhì)為氯化銫，蔗糖和多聚蔗糖。電泳技術(shù)1.基本原理主要根據(jù)生物大分子的形狀，大小及所帶凈電荷的種類及多少不同而在直流電場中對它們進(jìn)行分離2.電泳技術(shù)在生化中的主要用途

分離各種有機(jī)物（如氨基酸、蛋白質(zhì)、核酸等）和無機(jī)鹽分析某種物質(zhì)純度分子量的測定（SDS-聚丙烯酰胺凝膠電泳）等電點的測定等（等電聚焦電泳）-+1357911蛋白質(zhì)（pI=？）層析技術(shù)1.基本原理

層析法是利用不同物質(zhì)理化性質(zhì)的差異（如溶解度，分子大小，帶電情況，親和力大小等）而建立起來的技術(shù)。所有的層析系統(tǒng)都由兩個相組成：一是固定相，另一是流動相。分配層析——紙層析、薄層層析等凝膠層析離子交換層析親和層析

凝膠層析的應(yīng)用⑴脫鹽⑵用于分離提純⑶測定生物大分子的分子量⑷高分子溶液的濃縮：

通常將稀的高分子溶液投入到SephadexG-25或50干膠中，這時水分和低分子量的物質(zhì)就會進(jìn)入凝膠粒子內(nèi)部的孔隙中，而高分子物質(zhì)則排阻在凝膠顆粒之外，再經(jīng)離心或過濾，將溶脹的凝膠分離出去，就得到了濃縮的高分子溶液。2.層析技術(shù)應(yīng)用

離子交換層析的應(yīng)用

親和層析應(yīng)用（1）用于分離氨基酸、多肽、蛋白質(zhì)、核酸、核苷酸及其它帶電荷的生物分子。（2）谷氨酸生產(chǎn)中用于谷氨酸稀溶液的濃縮等。（1）可用于純化生物大分子（2）稀溶液的濃縮等。親和層析應(yīng)用具有局限性具有專一親和力的生物分子對主要有：抗原與抗體、DNA與互補(bǔ)DNA或RNA、酶與它的底物或競爭性抑制劑、激素（或藥物）與它們的受體、維生素和它的特異結(jié)合蛋白、糖蛋白與它相應(yīng)的植物凝集素等。表：重組DNA技術(shù)中常用工具酶酶功能限制性核酸內(nèi)切酶識別特異序列，切割DNADNA連接酶催化DNA中相鄰的5′磷酸基和3'羥基末端之間形成磷酸二酯鍵，使DNA切口封合或使兩個DNA分子或片段連接DNA聚合酶Ⅰ1）合成雙鏈cDNA的第二條鏈；2）缺口平移制作高比活探針3）DNA序列分析4）填補(bǔ)3′末端反轉(zhuǎn)錄酶1）合成cDNA2）替代DNA聚合酶I進(jìn)行填補(bǔ)、標(biāo)記或DNA序列分析多聚核苷酸激酶催化多聚核苷酸5'羥基末端磷酸化、或標(biāo)記探針末端轉(zhuǎn)移酶在3′羥基末端進(jìn)行同質(zhì)多聚物加尾堿性磷酸酶切除末端磷酸基六、生物化學(xué)與發(fā)酵工業(yè)、食品工業(yè)、農(nóng)業(yè)及醫(yī)藥衛(wèi)生行業(yè)的關(guān)系七、學(xué)習(xí)生物化學(xué)應(yīng)注意的幾個問題1.課程特點：各章節(jié)間、與其它學(xué)科間聯(lián)系緊密內(nèi)容較抽象，自學(xué)難度較大2.學(xué)習(xí)方法：興趣是最好的老師閱讀教材及課外讀物與先修課程的聯(lián)系理解記憶、及時復(fù)習(xí)、歸納總結(jié)、適做習(xí)題注重實驗、聯(lián)系實際參考書：《生物化學(xué)》第二版王永敏等齊魯工大《生物化學(xué)》第三版王鏡巖等北大《生物化學(xué)》第四版朱圣庚等北大《食品生物化學(xué)》第一版王淼等江南《生物化學(xué)》第一版金鳳燮等大連《生物化學(xué)》第一版王艷萍等天津《生物化學(xué)原理》第二版楊榮武等南京《普通生物化學(xué)》第四版鄭集等南京《生物化學(xué)簡明教程》第四版聶劍初等北京師大等《生物化學(xué)與分子生物學(xué)》第二版王聯(lián)結(jié)----考研參考書幾個生物學(xué)網(wǎng)站中國生物論壇：21世紀(jì)生物論壇：基因潮：生物幫：/

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