化学系绪论课件

1、生物化学B BIOCHEMISTRY B ftp:10.23.1.1/上传中转/教学/ 生物化学B-陆红-2009 立人生物楼234室 TEL 65642811(office) ,07-6,第一章 绪 论,生物化学？ 生命？,生命体中两种关键大分子,DNA,蛋白质,细胞 家庭 组织 企业、学校 器官 系统 人体 城市、国家,人类社会学结构,人,人体生物学结构,生物结构的多层次性决定了生物科技 高度复杂和多样,细胞是生命体的基本单位,溶酶体,线粒体,核糖体,中心体,高尔基体,细胞质,核 仁,核 膜,细胞核,核糖体,细胞膜,F. Cricks central dogma,DNA,1957年,转录,RNA,翻译,Protein,DNA,1970年,反转录,Protein,RNA,Replication,Replication,Replication,生物化学是,现代生命科学 之基本语言,生物化学于生命科学,就象ABC于英语.,生物化学的研究对象, 是生命体内的各类物质的结构, 功能和作用过程与机理。英语中有Biochemistry 和Biological chem- istry 两个术语。生

2、物化学有三个源头： 有机化学: 氨基酸、蛋白质、糖脂质、核酸 医学生理学： 维生素、辅酶、激素 发酵工业： 酶学、物质代谢,日常生活（营养面包、味精、保鲜剂） 环保（1993年对虾死亡、水质、生活垃圾） 医学（消毒酒精浓度、药物设计、肾病、肝病、糖尿病等）,糖尿病,膜造就细胞, 膜蛋白是内外交流的大门,膜蛋白 (受体蛋白) 是药物作用的主要位点,CFTR 囊性纤维跨膜传导调节子,CF （囊性纤维变性）,肺部表面捕获细菌的黏液层,Important Events of Biochemistry,1897年 Buchner 发现酵母细胞质能使糖发酵(1907) 1902年 Fischer 肽键理论(1902) 1926年 Sumner结晶得到了脲酶,证明酶就是蛋白质 1935年 Schneider将同位素应用于代谢的研究 1944年 Avery等人证明遗传信息在核酸上 1953年 Sanger的胰岛素氨基酸序列测定 Waston-Crick提出DNA 双螺旋模型 1958年 Perutz等确定血红蛋白的立体结构 1970年 发现了DNA限制性内切酶 1972年 DNA重组技术的建立 197

3、8年 DNA双脱氧测序法的成功 1990年 人类基因组计划的实施,2001年完成,进入 后基因组时代,噬菌体,德国有机化学家费歇尔(Hermann Emil Fischer):波恩大学化学系;29岁埃朗根大学教授;40岁柏林大学化学教授;50岁作为糖化学之父获1902年诺贝尔化学奖.1899年开始研究蛋白质,提出肽键理论. 美国化学家迪维尼奥(Du Vigneaud)合成出催产素,1955年获诺贝尔化学奖. 梅里菲尔得(R.Bruce Merrifield)因解决蛋白质合成中的提纯问题获1984年诺贝尔化学奖. 第一个被分离纯化的蛋白质-胰岛素. 1959年我国开始合成胰岛素.与诺贝尔奖失之交臂. 1981年，Berg（因DNA重组技术得奖）在大肠杆菌中表达了人胰岛素.,最小的蛋白质，由A链(21 AA)和B链(30 AA)组成； 1923年Banting & Macleod获Nobel医学奖； 194353年，Sanger确定了牛胰岛素的一级结构，1958年获得Nobel化学奖；,催产素,胰岛素,科学怪才 Fredrick Sanger,Frederick Sanger (1918-

4、 ) is a British molecular biologist who was working on problems related to the determination of the structure of proteins. His studies resulted in the determination of the structure of insulin in 1953; for this discovery he received Nobel Prize in Chemistry in 1958. In 1965, he developed the chain termination method, also known as the “Sanger method.“ He later received another Nobel Prize in Chemistry in 1980 “for contributions concerning the determination of base sequences in nucleic acids.“ In

5、 1992, the Sanger Centre in Cambridge, named after Frederick Sanger, was founded by the Wellcome Trust and the British Medical Research Council, the purpose of which is stated on their website as ” to provide a major focus in the UK for mapping and sequencing the human genome, and genomes of other organisms.“,Watson, Crick and their double helix model,James Dewey Watson, 1928-,Francis Harry Compton Crick, 1916-2004,1953年2月28日， 他们发现了DNA双螺旋 获1962年诺贝尔生理学医学奖.(剑桥卡文迪什实验室),Braggs, Wilkins, Franklin and

6、 #51 photo,Maurice Wilkins, 1916-,Rosalind Franklin (1920 - 1958),第51号照片，摄于1952年底 DNA为双螺旋, 螺距为3.4nm, 在长轴方向碱基间距离为0.34nm,DNA,在研究蛋白质三级结构中英国剑桥大学的肯德鲁(Kendrew )、佩鲁茨(Perutz) 取得了开创性的进展。 1962年，他们被授予诺贝尔化学奖，诺贝尔委员会这样评述他们工作的意义：“肯德鲁博士、佩鲁茨博士，你们中的一位曾经说过今天研究生物学的学生正站在一个崭新世界的门槛上。是你们打开了这扇门，你们是看到新世界的第一人。正如你们所说，空间结构的阐明为理解结构、生物合成和机体功能，提供了坚实的基础” 肯德鲁(Kendrew )：肌红蛋白Mb(1946) 佩鲁茨(Perutz) ：血红蛋白Hb(1937) 布拉格爵士：卡文迪什实验室 基林(D.Keilin):莫尔泰诺研究所,Mb:153AA 2600原子 储存氧气 Hb:4个亚基 运输氧气,康乃尔大学生物化学家萨姆纳（Sumner）、洛克菲勒研究所化学家诺思罗普（Northrop）和斯坦利（Sta

7、nley）共享1946年诺贝尔化学奖。 萨姆纳：从刀豆（南美热带植物）中提取脲酶。 诺思罗普：从消化液中提取蛋白水解酶及酶原。 斯坦利：提纯病毒（马铃薯花叶病毒），证明了病毒具有为其实现功能所必需的蛋白质。后来发现核酸也是病毒的重要组成成分。病毒是核酸和蛋白质的聚集体，它站在生命和非生命的边界上。,英国君主乔治三世（急性间隙性卟啉症）、尿卟啉原积累症 基因治疗腺苷脱氨酶缺失（马里兰州贝赛斯达国际健康学院） “自杀性抑制剂”DFMO治疗非洲睡眠症,锥体虫,鸟氨酸脱羧酶,John Dalton 眼睛（1844/7） 绿色缺失的二色觉者,DNA指纹技术 Southern 印迹,萤火虫荧光素,导入荧光素酶的烟草,萤火虫,导入抗蛾幼虫基因的番茄 (苏云金杆菌的毒蛋白基因),草甘瞵,生长激素,抗草甘瞵大豆,地球上所有生物使用的建筑原料（氨基酸, 核苷酸, 葡萄糖,脂肪酸等）是完全一样, 就象所有的大楼都由砖头、砂和水泥为主建起来一样。为什么地球上的生物千姿万态呢？ 那是因为DNA上的信息不一样。 因此,生物的本质是信息。 DNA上的信息最终以蛋白质的形式得以表现,从基因(DNA)突变、蛋白质构象变

8、化到细胞功能与形态的变化，最后导致病变，是一个多层次的问题，需要花大力气才能够研究明白。 人身上什么都能换，唯独大脑不能换。,生物化学,经典生物学,微生物学,植物学,遗传学,动物学,细胞学,生理学,发育生物学,生态学,生物统计,生物信息,免疫学,进化生物学,最前沿的学科,千里之途，始于足下 先学好生物化学,Key methods in Biochemistry,电泳（1923） 生物大分子的分离、分析 超离心（1925）蛋白质、细胞亚器官的 分离；分子量的确定 同位素标记（1934）物质代谢途径、生物大分子结构测定 层析（1944 ） 生物大分子的分离纯化 X-光衍射、NMR：生物大分子结构测定,生物化学的关键技术,乙二醇与甲基丙二酸（MMA血症，异亮氨酸、缬氨酸），1989夏-1991/9/20,The correct usages of “pH”,pH的正确使用方法： 50 mM Tris-HCl, pH 8.0； 将溶液pH调至8.0； 错误用法： PH 8.0；Ph 8.0； pH8.0； 将溶液调至 pH = 8.0；,氢键的类型,DNA 分子,肽链间,Harold Varmus 说 (1989年诺贝尔生理和医学奖获得者),科学研究是一项艰苦的工作，如果你不喜欢它，请选择其他领域； 只研究你感兴趣的和你认为重要的问题； 尊敬你的科学老前辈，但不要完全相信他们所说、所写的一切； 请不要忘记科学只不过是人们生活的一部分。,一、 地球上的生命体（organism）中化学物质的种类、结构、功能，和新陈代谢的规律。 二、生物化学的研究方法。,生物化学能告诉你什么,生物化学能告诉你什么,生物化学不能回答的问题,地球上最早的生命是如何出现的？ 又是什么样子？ 它的物质基础是什么？ DNA 和蛋白质什么时候建立了“软件”和“硬件”的关系？宇宙中有没有不同于地球生命的生命体？,生物化学不能回答的问题,

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