生物化学1绪论

1、动物生物化学 Animal Biochemistry,课程概述,共80学时，理论56学时，实验24学时。分17章： 1绪论； 2生命的化学特征； 3蛋白质； 4核酸； 5糖类； 6生物膜与物质运输； 7生物催化剂-酶； 8糖代谢； 9生物氧化；,10脂类代谢； 11含氮小分子的代谢； 12物质代谢的联系与调节； 13DNA的物质合成-复制； 14RNA的物质合成-转录 15蛋白质的生物合成-翻译 16基因的表达调节； 17核酸技术,第1章 绪 论,本章主要内容： 生物化学的意义 生物化学的概述 生物化学研究的内容 生物化学的发展历史与现状 与动物生产和动物健康的关系,(a) microscopic complexity,(b) energy comsumption, food chain,(c) reproduction,捕蝇草可以在0.5秒的时间内捕获昆虫， 并分泌消化酶消化昆虫以获得营养。,含羞草羽状的叶片，轻触和摇动可使叶片很快合拢和下垂。,Garden of Eden (diversity and unity),生物化学的意义,生物化学是各门生物科学的基础，也是揭开生命奥秘的重

2、要基础。 2. 生物化学在工业上广泛应用 例如： 食品工业中的酱油 大豆蛋白 曲霉水解 氨基酸 美拉德反应 酱油 啤酒生产： 大麦芽+大米 麦芽糖、葡萄糖 +氨基酸 啤酒酵母（7天） 乙醇、糖、 双乙酰 低温发酵（20天） 啤酒,生物有效物质的提取,制药工业： 链激酶、尿激酶、氨基酸、 核甘酸（所谓基因营养物）、SOD、 MT、 紫杉醇等。 生物制品： 疫苗 皮革工业： 角质酶脱毛 生物化学不但为这些生产过程建立了科学基础 并为其技术改造创造了条件。,3.与农业方面有密切联系,举例 作物病理研究 a.玉米大斑病（每年损失20-40%产量） 抗病蛋白 b.水稻白叶枯病（损失20-30%产量） 奶牛产奶量与营养的关系 中国奶牛 一般4-5吨/年产 国外奶牛 8-10吨/年产 食量自动化，营养个体化,4.生物工程（Biotechnology),作物防虫（转基因棉花、转基因西红柿） 生物制药 （转基因动物-人血白蛋白） 作物育种（转基因水稻-抗除草剂）,苏云金杆菌BP基因 毒蛋白,PCR Plasmid 农杆菌 侵入棉花 侵入西红柿 基因重组 基因重组 在植株中产生毒蛋白,Transfer o

3、f T-DNA from Agrobacterium into a plant cell,A tobacco plant expressing the gene for firefly luciferase. Light was produced after the plant was watered with a solution containing luciferin, the substrate for the light-producing luciferase enzyme (see Box 132). Dont expect glow-in-the-dark ornamental plants at your local plant nursery anytime soon. The light is actually quite weak; this photograph required a 24-hour exposure. The real pointthat this technology allows the introduction of new trait

4、s into plantsis neverthelesselegantly made.,烟草表达萤火虫荧光素基因,表达抗虫基因的西红柿,Glyphosate-resistant soybean plants. The photographs show two areas of a soybean field in Wisconsin. (a)Without glyphosate treatment, this part of the field is overrun with weeds. (b) Glyphosateresistant soybean plants thrive in the glyphosate-treated section of the field. Glyphosate breaks down rapidly in the environment. Agricultural use of engineered plants such as these proceeds only after considerable deliberation, balancin

5、g the extraordinary promise of the technology with the need to select new traits with care. Both science and society as a whole have a stake in ensuring that the use of the resultant plants has no adverse impact on the environment or on human health.,转草甘膦基因大豆,Cloning in mice. The gene for human growth hormone was introduced into the genome of the mouse on the right. Expression of the gene resulted in the unusually large size of this mouse.,表达人生长激素的老鼠,5. 生化与司法鉴定,司法鉴定是健全法制中的一个必需的工作环节，它包含了法律上要鉴定的一切

6、事、屋和人。 受伤与死亡现象中的生化 a. DNA含量随死亡时间而下降 b.心肌丁二酸脱氢酶、细胞色素氧化酶 随死亡时间而上升 c.精子DNA,5. 生化与司法鉴定,刑事侦察中的生化 a.指纹 摄取犯罪嫌疑人的指纹是公安人员常用的刑侦技术 维生素B2、B6 激光 手指排泄物 产生荧光 潜在指纹 氨基酸、蛋白质 彩色激光照相 印三酮 彩色拍摄 黑白相纸 b. 血迹-Luminol-发光,司法鉴定1-血样鉴定,杀人嫌疑人3与现场采集血样测试结果吻合,司法鉴定2-亲子鉴定,一起亲子鉴定案的DNA指纹图谱可判定父亲2为孩子生父,生物化学的概念、研究对象和内容,用化学、物理的理论和方法研究生物体的化学组成、结构、功能和生命活动过程中物质及能量变化规律的学科。,生物体，包括病毒、微生物、动植物和人体。,生物体的化学组成、结构、性质和功能。 研究物质代谢、能量转换和代谢调控 研究遗传信息的传递和表达,生物 化学,概 念,对象,内容,1.生物化学概述,1.1 生物化学的定义： 生物化学（biochemistry）： 是从分子水平上阐明生命有机体化学本质的一门学科。 1.2 生物化学的分类： 根据研究对

7、象分为：动物生物化学、植物生物化学、微生物生物化学、人体生物化学、基因生物化学、微生物生物化学、衰老生物化学、病理生物化学 、食品生物化学、临床生物化学、运动生物化学等。 根据研究目的分为：医学生化、农业生化、工业生化、环境生化和营养生化等。,生物化学的概念,生物体,核苷酸 氨基酸 脂肪酸 葡萄糖,运输 储存 保护 供能 分泌 运动,C、H、 O、N等,合成代谢 分解代谢,合成代谢 分解代谢,2.生物化学研究内容,2.1 关于生命有机体的化学组成、生物分子，特别是生物大分子（biological macromolecule）的结构、相互关系及其功能。,生物大分子是由小分子单体聚合而成的多聚体。如氨基酸蛋白质、核苷酸核酸、葡萄糖淀粉等。生物大分子执行着各种各样的生物学功能，如生物催化、物质运输、代谢调节、贮存、传递与表达遗传信息等。 它们复杂的空间结构是其功能的化学基础。,细胞内4种大分子,糖类,核酸,蛋白质,脂类,大分子,细胞内4种大分子的功能,蛋白质,核酸,糖类,脂类,DNA RNA,肌肉 酶,细胞壁 葡聚糖,细胞膜,遗传信息传递 蛋白质合成,细胞构造 生理功能,细胞构造 能量,细胞

8、构造,生命物质的化学特征,生命物质是少数几类有机物组成的,生命物质从分子水平上来说结构复杂,生物大分子以简单小分子为结构单元,在所有的生物体系中，结构单元相同,非共价键在生物学中占有重要地位,植物病毒,动物病毒,噬菌体,2.2 细胞中的物质代谢与能量代谢，或称中间代谢 (intermediary metabolism),即细胞中进行的化学过程,合成代谢（anabolism）： 将小分子的前体（precursor）经过特定的代谢途径构建成较大的分子，并且消耗能量。 分解代谢（catabolism）： 将较大的分子经过特定的代谢途径，分解成小的分子并且释放出能量。 物质代谢与能量代谢相伴随。在这个过程中，ATP（三磷酸腺苷） 是能量转换和传递的中间体。,2.3 组织和器官机能的生物化学,生命有机体是一个统一协调的整体。 任何组织器官的形态结构、代谢方式都是以其化学组成和分子结构为基础的。 在分子水平、细胞和组织水平以及整体水平上全面、系统地认识动物组织器官的生理机能，认识它们之间的联系、认识它们与环境互作的机制，也是动物生物化学的研究目的之一。,生物化学的发展简史,机能 生化 时期,动态生

9、化时期,静态生化时期,？,1920年以前,1950年以前,1950年以后,分析物质的组成、性质及含量,物质代谢途径、动态平衡、能量转化,生命的本质和奥秘：分子生物学，分子遗传学,基因组学、结构基因组学、功能基因组学、蛋白质组学,现在。将来。,生物化学重大发现年代表,1897年,1902年,1926年,1935年,1944年,Buchner发现酵母细胞质能使糖发酵,Fischer肽键理论,Sumner得到脲酶结晶，证明酶是蛋白质,chneider将同位素应用于代谢研究,Avery等人证明遗传信息在核酸上,生物化学重大发现年代表,1951年,1953年,1958年,1970年,1972年,Sunger胰岛素氨基酸序列测定,Perutz等解明肌红蛋白的立体结构,发现DNA限制性内切酶,DNA重组技术建立,Wadton-Click提出DNA双螺旋模型,生物化学重大发现年代表,1978年,1990年,2003年,20世纪末,21世纪初,DNA双脱氧测序发的成功,人类基因组计划的实施,人类基因组计划完成,后基因组时代,功能基因组学，蛋白质组学，结构基因组学等,3.生物化学的发展历史和现状,3.1 历史回顾,我国古代对于生物化学的发展有重要的贡献。 科学发展的道路不是平坦的，人们对事物的认识在正确与错误，真理与谬误的斗争中前进，生物化学的发展也不例外。 Friedrich Wohler，Eduard 和 Hans Buchner 弟兄以及 J. Sumner 等与“ 生机论（vitalism）” 的谬论进行了长期的争论， “生机论”最后以失败告终。,科学的发展也不是单枪匹马的，多学科的互相交叉与渗透、研究技术和实验手段的进步推动和加速了科学进步的步伐。 化学、物理学、细

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