1、基 礎(chǔ) 生 物 化 學(xué),Biochemistry,第一章 緒 論,生物化學(xué)的定義 生物化學(xué)的研究內(nèi)容 生物化學(xué)發(fā)展簡史 生物化學(xué)的應(yīng)用與發(fā)展前景,主要內(nèi)容,Chemistry,Biology,Biochemistry,一、生物化學(xué)的定義,生物化學(xué)的定義,生物化學(xué)（Biochemistry）是利用化學(xué)的理論和方法作為主要手段,研究生物的化學(xué)組成、生命物質(zhì)各組分的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)、及它們在生命過程中的變化規(guī)律的一門科學(xué)。,生物化學(xué)的含義我們可以歸納為兩條 1生物學(xué)（特別是生理學(xué)）和化學(xué)學(xué)科的相互交叉 和滲透產(chǎn)生了嶄新的學(xué)科生物化學(xué)。 2生命的本質(zhì)是化學(xué)反應(yīng)，是更高級的化學(xué)反應(yīng)， 要更好地研究生命的本質(zhì)就

2、必須運用化學(xué)的理論、觀點和方法來研究生命，由此產(chǎn)生了生物化學(xué)。,生物化學(xué)的定義,二. 生物化學(xué)的內(nèi)容,1構(gòu)成生物體的物質(zhì)基礎(chǔ)(靜態(tài)生物化學(xué)) 生物體是由物質(zhì)組成的，構(gòu)成生物體的主要元素有C、O、 H、 N、 P、 S、 Cl、 Mg、 K、 Na、 Ca、 Fe、 Cu、 Mo、 Al等。上述化學(xué)元素在體內(nèi)可構(gòu)成兩大類化學(xué)物質(zhì) 第一類 水及無機(jī)鹽類 第二類 碳?xì)浠衔铮ㄉ镉袡C(jī)化合物） 生物化學(xué)學(xué)科的主要研究重點是碳?xì)浠衔?。包括?（1） 由氨基酸為基本單位的蛋白質(zhì)及多肽。 （2） 由含氮雜環(huán)化合物構(gòu)成的核苷酸及其核酸大分子。 （3） 糖類及其衍生物。 （4） 脂類及其衍生物。 （5） 維生

3、素、激素 及其其他生物有機(jī)化合物。,2生物體的新陳代謝運動 新陳代謝是生物體與外界環(huán)境進(jìn)行物質(zhì)交換與能量交換的過程。分成兩個階段進(jìn)行研究： 同化作用：生物機(jī)體吸收外物加工轉(zhuǎn)化構(gòu)成自身，是一個合成 的過程。 異化作用：分解排泄的過程，是一個分解的過程。 機(jī)體內(nèi)的代謝反應(yīng)相互聯(lián)系、協(xié)同制約組成許多代謝途徑和網(wǎng)絡(luò)，在嚴(yán)密精巧的調(diào)控下，有條不紊地進(jìn)行。代謝調(diào)控是近代生物化學(xué)研究的一個重要方面。活細(xì)胞內(nèi)的數(shù)萬個反應(yīng)能在同一時間互不干擾、互相配合、有條不紊地在各自代謝途徑中進(jìn)行，而且在合成、分解速度和數(shù)量上，都恰到好處地合乎生物體的各種需要。 生物體這種高度自動調(diào)控機(jī)制對于代謝的正常進(jìn)行十分重要，是近代生

4、物化學(xué)研究的重點課題。,3 生物體的信息代謝 除了物質(zhì)代謝和能量代謝以外，信息代謝也是生物化學(xué)研究的核心內(nèi)容。生命現(xiàn)象得以延續(xù)不斷地進(jìn)行就在于生命體能夠自我復(fù)制。 一方面生命體可以進(jìn)行繁殖以產(chǎn)生相同的后代。另一方面，多細(xì)胞生物在細(xì)胞分裂過程中也維持了相似的基本組成。生命體可以在細(xì)胞間和世代間保證準(zhǔn)確的信息復(fù)制和信息傳遞。 核酸是遺傳信息的攜帶者，生物體內(nèi)遺傳信息傳遞的主要通路是由DNA的復(fù)制和RNA的轉(zhuǎn)錄以及蛋白質(zhì)的生物合成構(gòu)成的。,二、 生物化學(xué)的內(nèi)容,代謝與能量,糖類化學(xué) 脂類化學(xué) 蛋白質(zhì)化學(xué) 核酸化學(xué) 酶學(xué),靜態(tài)生物化學(xué),動態(tài)生物化學(xué),糖類代謝 脂類代謝 蛋白質(zhì)代謝 核酸代謝,代謝調(diào)節(jié),

5、三、生物化學(xué)的發(fā)展簡史,第一階段 萌芽時期(18世紀(jì)下半葉19世紀(jì)初)-靜態(tài)生物化學(xué)階段,1785 年法國著名化學(xué)家Lavoisier 證明，動物呼吸是體內(nèi)緩慢和不發(fā)光的燃燒。在呼吸過程中，吸進(jìn)的氧氣被消耗，呼出的是二氧化碳，同時放出熱能，在呼吸過程中有氧化作用。這是生物氧化與能量代謝研究的開端。 1770-1786年，瑞典人C.W.Scheele分離了甘油、檸檬酸、蘋果酸、乳酸、尿酸等 1779-1796年，荷蘭人J.Ingenbousz證明在光照條件下綠色植物吸收CO2 并放出O2 。,1828年， Wohler合成了有機(jī)物尿素，從而打破了有機(jī)物只能靠生物產(chǎn)生的觀點，給“生機(jī)論”以重大打擊

6、。 1877年，Hoppe-Seyler首先使用“Biochemistry”，生物化學(xué)作為一門新興學(xué)科誕生。 1897年， Buchner證實不含細(xì)胞的酵母提取液也能使糖發(fā)酵，引進(jìn)了生物催化劑的概念。,第二階段奠基時期(19世紀(jì)20世紀(jì))-動態(tài)生物化學(xué)階段 科學(xué)家對生物物質(zhì)代謝、平衡等進(jìn)行了廣泛深入的研究，基本闡明了酶的化學(xué)本質(zhì)以及與能量代謝有關(guān)的物質(zhì)代謝途徑。,1926年，美國化學(xué)家J. B. Sumner首次得到脲酶結(jié)晶,1912-1933，生物氧化得到了卓有成效的研究，Embden:德國生物化學(xué)家，在糖代謝、脂代謝及肝臟合成氨基酸方面做出了巨大貢獻(xiàn)，與他人一起證明了糖酵解途徑。 30年代

7、，陸續(xù)得到了胃蛋白酶、胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶，從而進(jìn)一步證明酶是蛋白質(zhì),30年代，英生化學(xué)家A.Krebs提出尿素循環(huán)和三羧酸循環(huán) 在1940 年前后，基本上闡明了各類生物大分子的主要代謝途徑：糖酵解、三羧酸循環(huán)、氧化磷酸化、磷酸戊糖途徑、脂肪代謝和光合磷酸化等。,第三階段大發(fā)展時期(1950-至今)-機(jī)能生物化學(xué)階段 科學(xué)家對生物的研究已從整體水平逐步深入到細(xì)胞、亞細(xì)胞、分子水平。伴隨實驗手段、技術(shù)的不斷改進(jìn)，使得對生物大分子結(jié)構(gòu)及功能的研究也更加深入。,1950年，Pauling提出蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)的a-螺旋 1953年，Watson 1983年Karry Mullis等發(fā)明了聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)

8、（PCR）；Smith等報導(dǎo)了DNA測序中應(yīng)用熒光標(biāo)記取代同位素標(biāo)記的方法。,1985年5月，美國Santa Cruz加州大學(xué)校長R. Sinsheimer提出人類基因組研究計劃，1986年8月美國科學(xué)院生命科學(xué)委員會確定由Bruce Alberts負(fù)責(zé)的15人小組起草確定這個提議的報告，聯(lián)邦政府1987年正式開始起動這一計劃; 1994年，日本科學(xué)家在Nature Genetics上發(fā)表了水稻基因組遺傳圖，Wilson等用3年時間完成了線蟲（C.elegans）3號染色體連續(xù)的2.2 Mb的測定，預(yù)示著百萬堿基規(guī)模的DNA序列測定時代的到來;,1998年，Renard等用體細(xì)胞操作獲得克隆牛

9、Marguerife，再次證明從體細(xì)胞可克隆出遺傳上完全相同的哺乳動物；Gene Bank公布最新人的“基因圖譜98”，代表了30181條基因定位的信息；Venter對人類基因組計劃提出新的戰(zhàn)略全基因組隨機(jī)測序，毛細(xì)血管電泳測序儀啟動;,從以上所述的生物化學(xué)的發(fā)展中，可以看出20世紀(jì)50年代以來是以核酸的研究為核心，帶動著分子生物學(xué)向縱深發(fā)展，如50年代的雙螺旋結(jié)構(gòu)，60年代的操縱子學(xué)說，70年代的DNA重組，80年代的PCR技術(shù)，90年代的DNA測序都具有里程碑的意義，將生命科學(xué)帶向一個由宏觀到微觀再到宏觀，由分析到綜合的時代；現(xiàn)代生物化學(xué)正在進(jìn)一步發(fā)展，其基本理論和實驗方法均已滲透到科學(xué)各

10、個領(lǐng)域，無論在哪個方面都在不斷取得重大進(jìn)展。,生物化學(xué)與諾貝爾獎,1890-1902 Fischer(德)首次證明了蛋白質(zhì)是多肽；發(fā)現(xiàn)酶的專一性，提出并驗證了酶催化作用的“鎖匙”學(xué)說；合成了糖及嘌呤。1902年獲諾貝爾獎。,生物化學(xué)的創(chuàng)始人：埃米爾費舍爾,我國生物化學(xué)的開拓者吳憲,吳憲教授,四、生物化學(xué)的應(yīng)用與發(fā)展前景 農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用 工業(yè)上的應(yīng)用 醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用,課程安排,生物大分子的組成與結(jié)構(gòu),生物能學(xué) 2,代謝調(diào)控 13,生物氧化 4,蛋白質(zhì)2 糖1 脂類1 核酸 2 酶和輔酶 6,糖代謝 脂類代謝 氨基酸代謝,緒 論 1學(xué)時,Biochemistry,成績分布,卷面成績70%,實驗成績30%,