生物化学：绪论（8版）.ppt

1绪论教材 生物化学与分子生物学 第八版 *2 概念是研究生物体内化学分子与化学反应，从分子水平探讨生命现象的本质的科学蛋白质核酸糖类脂类维生素激素水无机盐微量元素*3生物化学生物化学研究采用的原理和方法：化学的原理和方法，也融入生物物理学、生理学、细胞生物学、遗传学、免疫学等的理论和技术分子生物学与生物化学的关系：研究核酸、蛋白质等生物大分子的结构、功能及基因结构、表达于条款的内容是生物化学的重要组成部分是生物化学发展的后期阶段重点研究生物大分子4生物化学特点n生物化学是实验科学，生物化学的一切成果均建立在严谨的科学实验基础之上n生物化学技术不是单纯的化学技术，而是融入了其它学科的知识与技术，作为自己的研究手段n生物学、物理学、免疫学、微生物学、药理学等n生物化学的发展已使人们能对其它各学科的认识深入到分子水平n生理学、药理学、病理学、微生物学、免疫学、遗传学，以及临床生物化学n其中的分子生物学已经成为生命科学与医学的“共同语言”，融合入生物化学与分子生物学的各项技术已成为生命科学与医学研究的“通用技术”5生物化学的任务静态生物化学动态生物化学机能生物化学基因表达研究生物体基本物质研究代谢及其规律研究代谢反应与生理机能的关系研究基因表达及调控规律化学组成、结构、理化性质、生物功能、结构与功能的关系。

生物化学的另一任务生物体具有多种生理机能，如肌肉收缩、神经冲动传导、腺体分泌、视觉和听觉等, 都是以物质代谢为基础的研究基因表达及调控规律*6生物化学的发展简史生物化学的发展简史分子生物学时期发展阶段初期阶段生物化学是在20世纪初才成为一门独立的新学科，目前已成为自然科学中发展最快、最引起人们重视的学科之一18世纪中叶至20世纪初期，主要是研究生物体的化学组成重要贡献有：对糖、脂、氨基酸的性质的系统研究；核酸的发现；多肽的合成；酶的发现等20世纪上半世纪生物化学发展很快：糖类、脂类、蛋白质、核酸、酶、维生素、激素和代谢等各个领域都取得了很大进展多种代谢途径被阐明开始进入代谢调节与合成代谢的研究从20世纪50年代以来，生物化学有了突飞猛进的发展生物科学的研究已从过去的整体、组织器官和细胞等宏观水平进入现在的亚细胞和分子等微观水平，即分子生物学蛋白质与核酸成为研究的焦点DNA双螺旋、中心法则、遗传密码、重组DNA技术、PCR、基因诊断与治疗、HGP等等7生物化学发展史?21世纪展望21世纪0020世纪9020世纪8020世纪7020世纪6020世纪5020世纪4020世纪3020世纪2020世纪1019世纪18世纪18世纪中叶（1783），法国拉瓦锡（Lavoisier）第一个证明动物身体的发热是由于体内物质氧化所致（动物摄入氧将食物在体内氧化，产生水和CO2，同时放出热。

吸入氧与呼出CO2的过程即为呼吸作用）阐明了机体呼吸的化学本质这是生命化学史上的一个里程碑柠檬酸和苹果酸也是在70年代由舍勒（瑞典）发现的19世纪的主要贡献是认识人体化学组成的和发现某些代谢过程的这一时期结晶了血红蛋白，提纯了麦芽糖酶，发现了细胞色素1820年发现甘氨酸、亮氨酸等氨基酸；1828年沃勒合成尿素；1838年出现protein一词，作为原生质的代名词；1848年，贝尔纳从肝中分离出糖原并证明它可转化为血糖；1860年巴斯德证明发酵作用由微生物（活细胞）引起；1871年1889年Miescher从脓细胞制备核酸；1877年霍佩赛勒首次提出Biochemie,英文：Biochmistry；首创生理化学杂志、首创proteids一词，首次提纯卵磷脂；1897年毕西纳证明无活细胞同样可以发酵（酶学基础）；推翻生机论，酶独立催化作用的发现打开了通向现代生物化学的大门20世纪发展很快，确立了现代生物化学的基本框架前30年主要是“静态生化”：物质分离纯化、结构确定、性质研究，营养学（必需氨基酸、必需脂肪酸、维生素）；内分泌（多种激素分离合成）；酶学（结晶酶）1902年，证明肽键的本质；1907年，化学合成18肽；1923年，超速离心法测定蛋白质的分子量；1926年，纯化脲酶；此期间的主要贡献在与物质代谢方面，且以分解代谢为主，糖酵解、脂肪分解、ATP与能量转换等，同时方法学也有进一步的发展。

1931年，提出蛋白质变性理论； Hans Krebs (1900-1981)分别于1932年和1937年发现了鸟氨酸循环和三羧酸循环1937年，瑞典Uppsala大学的Tisellius电泳分离血清蛋白质；1938年，分配层析；1941年，凝胶过滤层析；1944年，纸层析；1947年， Frederick Sanger开始氨基酸序列分析；1955年完成胰岛素序列测定；1950年，碱基组成规律发现；1953年， James Watson和Francis Crick建立双螺旋模型；1958年，建立中心法则；从此开始进入分子生物学时代分子生物学时期，主要研究生物大分子的结构与功能、基因表达与调控；物质代谢方面转入以合成代谢及代谢调控为主；基因操作技术日益完善1960年；测定蛋白质的三级结构；1965年；破译全部遗传密码；同年中国首次合成胰岛素；19691973年测定猪胰岛素晶体结构；发现蛋白质合成途径；1972年，美国人工合成DNA;1973年，DNA重组技术的发现是生命科学史上的新纪元；1977年以后开始基因工程产品的研制；出现转基因动物、基因剔除术；1981年，中国人工合成酵母苯丙氨酸Trna;1982年，基因工程产品上市；1985年，发明PCR技术；1990年，美国开始人类基因组计划，1993年，完成基因位置图；（1999年中国以第六名身份加入，承担1）；2001年2月公布基因组草图，1998年，克隆羊问世；1990年开始的人类基因组计划（human genome project, HGP）已完成了对人类基因组的测序工作。

这一工程的完成标志人类生命科学的发展进入了一个新的纪元，为人类破解生命之迷奠定了坚实的基础继之而来的后基因组计划，包括蛋白质组计划，将在更加贴近生命本质的更深层次上更加深入地探讨与发现生命活动的规律，以及重要生理与病理现象的本质8中国对生物化学的贡献古代我国劳动人民，远在古代即因生活需要，在生产、医疗和营养等方面的实践中积累了许多有关生物化学的丰富经验，并有许多发明创造，对生物化学的发展做出了许多贡献公元前23世纪（四千多年前夏禹时代）已知用粮食酿酒，酿酒用的酒母称为曲或媒（即现代的“酶”）公元前12世纪（在商周时期）已知制造酱、醋和饴的技术酒、酱、醋、饴都是利用生物体内的酶所催化的化学反应产物对膳食营养作用的研究（对地方性甲状腺肿、维生素A缺乏症、糖尿病等均有描述）近代上世纪20年代以来，我国生物化学家在营养学、临床生化血液分析，蛋白质的变性学说和抗原抗体反应的定量分析和机制等方面也做出了一定的贡献在医药方面：公元前6世纪（春秋战国时期）已知用曲治疗消化道疾病，至今仍沿用；如“神曲”等公元4世纪（晋朝）时，已知用海藻含碘治疗瘿病（甲状腺肿）而在欧洲直到公元1170年始用海藻治疗甲状腺肿。

公元7世纪（唐朝初年）孙思邈已知脚气病为食米区一种流行病，并用含维生素Bl丰富的中草药如车前、防风、大豆、米皮等进行治疗他也首先用含维生素A丰富的猪肝治疗雀目（夜盲症）公元10世纪起，我国就用动物的各种脏器治疗疾病，尤其是明朝李时珍（公元16世纪）编著本草纲目一书，共载一千八百余种，其中有关动物药（包括代谢产物和分泌物）的记载就有四百多种吴宪首创了血滤液的制备和血糖测定法，与汪猷、张昌颍等提出蛋白质变性学说，在血液生化检测和免疫化学等一系列有重大影响的研究，成为我国生物化学界的先驱解放后我国生物化学在基础理论、实验技术及医药卫生和工农业生产实践等方面都在短短的时期内取得了优异成绩1965年我国首先人工合成具有生物活性的胰岛素，1971年完成空间结构测定，1979年又合成了酵母丙氨酰tRNA2000年我国完成人类基因组计划中1%的测序工作2002年，我国完成水稻的基因组精细图，为水稻的育种和防病奠定基因基础近年来在生物工程方面也取得了丰硕成果，标志着我国生化工作者在某些领域的工作已达到了“国际先进水平”9本学期生物化学的学习内容第一篇生物大分子的结构与功能（叙述生化）蛋白质的结构与功能核酸的结构与功能酶与维生素结构、性质、功能结构与功能的关系第二篇物质代谢及其调节（动态生化）第三篇基因信息的传递糖代谢脂类代谢生物氧化氨基酸代谢核苷酸代谢物质代谢的调节与联系DNA的生物合成（复制）RNA的生物合成（转录）蛋白质的生物合成（翻译）基因表达调控细胞信息传递第四篇分子医学专题基因重组与基因工程基因结构与功能分析基因诊断与治疗组学与医学*10生物分子的结构与功能u重点是研究生物大分子u由某些基本结构单位按一定顺序和方式连接所形成的多聚体（polymer）。

分子量一般超过104包括蛋白质、核酸、聚糖u生物大分子的重要特征具有信息功能又称生物信息分子u生物大分子的一级结构u基本组成单位的种类、排列顺序、排列方式u生物大分子的空间结构及其与功能的关系u结构是功能的基础，功能是结构的体现u分子识别和分子的相互作用u执行生物分子功能的基本要素11物质代谢物质代谢合成代谢（同化作用）消耗能量分解代谢（异化作用）释放能量物质代谢之间的联系及其调节物质代谢与能量代谢物质代谢： 生物体内一系列的化学变化就是生物体与外界环境进行的物质交换，称为新陈代谢简言之，代谢就是在体内进行的化学反应代谢是生物体最基本的生命特征和生物体生长、发育、繁殖、修复等生命活动的物质基础 代谢是揭示生命现象的本质的重要环节生命随代谢的停止而停止 正常的物质代谢是正常生命活动的必要条件，代谢紊乱可以导致疾病的发生物质代谢物质代谢及其调节： 酶结构和酶的含量的变化对代谢的调节作用； 细胞信息传递的机制 物质代谢总是伴随能量代谢*12基因信息的传递及其调控u基因信息传递涉及到遗传、变异、生长、分化等诸多的生命过程，u也与多种疾病的发病机制有关u如遗传病、肿瘤、心血管等多种疾病的发生都与此密切相关。

13为什么学习生物化学u生物化学是重要的医学专业基础课u生物化学在医学教育中起到了承前启后的重要作用生物化学是从有机化学和生理学发展起来的，与之有着密切的联系u生物化学的研究和学习还必须建立在对人体的形态、结构和功能全面了解的基础上，因此，相关学科如解剖学、组织学、生物学、细胞学等医学前期课程都是学习生物化学的重要前提生物化学与医学各学科都有不同的联系u生物学、组织学、生理学、微生物学、免疫学、病理学、药理学等学科的研究深入到分子水平，生物化学的知识是必要的基础u从分子水平阐明疾病发生的机制，药物作用的原理及其在体内的代谢过程等，都必须从分子水平以生物化学的知识为基础u生物化学实验技术，如蛋白质和核酸分离、纯化、分析及鉴定技术已广泛地应用于免疫学、组织学、药理学及临床医学等多种学科的研究中u近代医学的发展经常需要运用生物化学的理论和技术诊断、治疗和预防疾病生物化学已经渗透到医学各领域内14生物化学与医药生化药物基因工程药物等发病机制疾病预防疾病的诊断治疗与其他学科交叉联系生物化学*15生物化学与药学生物化学近代药理学分子药理学药物化学生化药物正着重研究药物在体内的代谢转化和代谢动力学以及药物的作用机制，并已发展成为生化药理学。

是在分子水平上研究药物分子如何与生物大分子相互作用的机制，这些研究都需要生物化学的理论和技术研究药物的性质、合成以及结构与药效的关系应用生物化学理论可为新药设计提供依据，减少寻找新药的盲目性，从而提高寻找新药的效率许多药物是从生物体提取分离的天然物质，生化药物就是运用生物化学的研究成果，把生物体内重要的基本物质用于治疗疾病的一大类药物生化药物近年来有了很大发展，已在临床应用的近三百多种，包括氨基酸、多肽、蛋白质、核酸及其降解物、酶与辅酶、。