生物化学及研究的内容任务.doc

绪 论一、生物化学及研究的内容任务（一）生物化学涵义生物化学是运用化学的理论和方法研究生物体（包括人类、动物、植物和微生物）内基本物质的化学组成、化学变化（物质代谢）以及其与生理功能之间关系的一门学科。地球上的生物尽管十分复杂，但构成生物体的化学元素却基本相同，包括C、H、O、N、P、S和少数其他元素。生命现象也遵循和符合化学规律。因此,我们可以运用化学的原理和方法，来探索生命现象的本质。因其在分子水平上探讨生命现象本质，因此生物化学又称生命的化学。（二）生物化学研究的主要内容1、生物体的化学组成、结构与功能 （叙述生物化学）生物体的化学组成非常复杂，从无机物到有机物，从小分子到各种生物大分子应有尽有。除了各种无机物和水之外，大多数生物的化学组成是以下30种小分子前体物质。有人将这30种前体物质称为生物化学的字母表。 （1）20种编码的氨基酸：氨基酸是蛋白质的基本结构单位或构件分子，也参与许多其他结构物质和活性物质的组成。 （2）5种芳香族碱基：2种嘌呤和3种嘧啶。 （3）2种单糖：葡萄糖和核糖。 （4）脂肪酸：甘油和胆碱。 以上前体组成了糖类、蛋白质、核酸和脂类生物体的四大类基本物质。除上述四大类物质外，生物体还含有可溶性糖、有机酸、维生素、激素、生物碱及无机离子等。生物结构复杂、功能各异，是各种生命活动最基本的物质基础。 2、物质代谢及调控（动态生物化学）新陈代谢(metabolism)是生物的基本特征之一。新陈代谢又称物质代谢，指生物与周围环境进行物质交换和能量交换的过程。新陈代谢分为三个阶段：第一阶段：消化吸收。第二阶段：中间代谢过程，包括合成代谢、分解代谢、物质互变、代谢调控、能量代谢，这是生物化学重点把握的内容。第三阶段：排泄阶段。3、遗传信息的传递与表达（机能生物化学） 生物性状之所以能够代代相传，是靠核酸与蛋白质为物质基础的。在细胞分裂过程中,通过DNA复制把亲代细胞所含的遗传信息忠实地传递给两个子代细胞。在子代细胞的生长发育过程中,这些遗传信息通过转录传递给RNA，再由RNA通过翻译转变成相应的蛋白质多肽链上的氨基酸序列，由蛋白质执行各种各样的生物学功能,使后代表现出与亲代极其相似的遗传特征。二、生物化学与医药学的关系生物化学是一门较为年轻的边缘学科，直至1903年引用生物化学（Biochemistry）这一名称才成为一门独立学科。随着科学技术的进步，生物化学的内容渗透到生物学科的各个领域。（一）生物化学与有机化学与生理的关系：生物化学是从有机化学和生理学基础上发展起来的。叙述生化研究分子的化学结构、性质，成为有机化学和生物化学的共同课题。动态生化研究与生理学的发展密切相关，在分子水平研究化学分子的结构、功能及其生命本质，两者有共同的研究目标。（二）生物化学与微生物、细胞、遗传的关系：生物化学与其它基础医学课程密不可分。生物学、组织学、生理学、微生物学、免疫学、药理学等学科的研究已深入到分子水平，这样生物化学的内容已是所有生物学科的必需知识。例如，在生物科学领域中，核酸的生物化学是遗传学的中心内容；免疫学大量采用生化原理和生化技术。生物化学是临床医学的基础，从生化角度来说，代谢过程的紊乱即表现为疾病。可见，生物化学在这些学科中处于中心地位。（三）生物化学与药学的关系生物化学与药学关系密切，药学和药理学在很大程度上是以生化和生理学为基础的，由于大多数药物是通过酶催化进行代谢，因此要了解药物在体内如何进入细胞，在细胞内如何代谢转化，并在分子水平上如何探讨药物作用机制等，都必须以生物化学为基础。这里，我们介绍一下生化药物，它是一类用生物化学理论与技术制取的具有治疗作用的生物活性物质。随着生物化学进入生物工程领域，现代生物工程技术为生化药物生产提供了广阔的前景。（四）越来越多的其他学科的科学家都参与到生物化学研究中来，使生物化学有了突飞猛进的发展。举例如：人类基因组计划被誉为生命科学“阿波罗登月计划”现代遗传学家认为，人类的遗传物质是DNA，它的总和就是人类基因组，人体估计有610万个基因，由大约30亿碱基对组成，分布在细胞核的23对染色体中。人类基因组计划是美国科学家于1985年率先提出的，旨在阐明人类基因组30亿个碱基对的序列，发现所有人类基因并搞清其在染色体上的位置，破译人类全部遗传信息，使人类第一次在分子水平上全面地认识自我。计划由美、英、日、德、法、中六国参与，于1990年正式启动，预计2005年完成，1999年9月1日中国正式加入该计划，承担了1 %人类基因组(约三千万个碱基)的测序任务（完成人类3号染色体短臂上一个约三千万个碱基对区域的测序任务）。这一价值30亿美元的计划的目标是，为30亿个碱基对构成的人类基因组精确测序，从而最终弄清楚每种基因制造的蛋白质及其作用。打个比方，这一过程就好像以步行的方式画出从北京到上海的路线图，并标明沿途的每一座山峰与山谷。虽然很慢，但非常精确。这项计划一旦完成，我们将清楚地了解一个人为什么会成为色盲，为什么会发胖、秃顶，易患这种疾病而不是另外的疾病等等。正由于此，它是一项改变世界、影响到我们每一个人的科学计划。三、生物化学的发展史生物化学发展的阶段：静态生化、动态生化和机能生化阶段。（一）静态生物化学阶段：大约从十八世纪中叶到二十世纪初，主要完成了各种生物体化学组成的分析研究，发现了生物体主要糖类、脂类、蛋白质和核酸四大有机物质组成。（二）动态生物化学阶段：大约从二十世纪初到二十世纪五十年代， 此阶段主要是对各种化学物质的代谢途径 有了一定的了解。其中主要有： 1、英国科学家Krebs 1932年发现了尿素合成 的鸟氨酸循环；1937年发现的三羧酸循环； 2、1940年德国科学家Embden 和 Meyerhof 提出的糖酵解途径。从1953年Watson和 Crick提出的 DNA双螺旋结构模型为标志，生物化学的研究进入分子生物学阶段。我国生化研究的进展情况：起步晚，20世纪20年代，但发展迅速，尤其是是建国以后，无