生物化学生物化学的发展史

1、生物化学：56学时，4学时/周 第1周-14周 生物化学实验：32学时 第6周-13周 组成比例 期末成绩理论考试 70% 平时成绩 案例分析 20 课外作业 ? 课堂出勤 10 合计100分 学科成绩学科成绩 浩瀚的宇宙，目前浩瀚的宇宙，目前 人类所知仅地球存人类所知仅地球存 在生命在生命 丰富多彩丰富多彩 的生物世的生物世 界具有共界具有共 同的化学同的化学 本质本质 生物化学是一门有趣的科学！生物化学是一门有趣的科学！ 几百万种生物的几百万种生物的共同的语言共同的语言 构成生物体的氨基酸相同：构成生物体的氨基酸相同：2020种种 遗传密码相同、酶一样遗传密码相同、酶一样 生成乳酸的过程一

2、样生成乳酸的过程一样 生生 命命 的的 起起 源源 生物分子的 非生命产物 生物化学是一门重要的科学！生物化学是一门重要的科学！ 所有疾病都和生物化学有关系！所有疾病都和生物化学有关系！ 生物大分子结构改变生物大分子结构改变 生物大分子数量改变生物大分子数量改变 参与代谢的酶改变参与代谢的酶改变 代谢过程改变代谢过程改变 人和大猩猩人和大猩猩 基因组差别基因组差别 2%2% 人和小鼠人和小鼠 基因组差别基因组差别 1%1% 形象、生命特征、功能完全形象、生命特征、功能完全 不同，为什么？不同，为什么？ 奥秘：很多未解之谜！奥秘：很多未解之谜！ 什么是生物化学？什么是生物化学？ 为什么学习生物化

3、学？为什么学习生物化学？ 生物生物：有生命现象：有生命现象 的物体的物体 新陈代新陈代 谢，遗传与繁殖谢，遗传与繁殖 化学化学：研究物质的：研究物质的 组成、结构、性质、组成、结构、性质、 功能功能 生生 物物 化化 学学 ：生命的化学：生命的化学 1 1、生物化学的定义、生物化学的定义 一、概述一、概述 （Biochemistry；Biological chemistry；chemistry of life；physiological chemistry） 生物学生物学 化学化学工程学工程学 生物生物 化学化学 生物生物 工程工程 化学化学 工程工程 生物生物 技术技术 生物化学是一生物化学

4、是一 门交叉学科。门交叉学科。 是生命科学领是生命科学领 域重要的领头域重要的领头 学科学科 。 生生 物物 化化 学学 ： 定义：定义：研究研究生物体内生物体内化学分子化学分子和和化学反应化学反应的基础生命的基础生命 科学，从科学，从分子水平分子水平探讨生命现象的本质。探讨生命现象的本质。 研究对象是所有的生物体：人体、动物、植物、微生物、研究对象是所有的生物体：人体、动物、植物、微生物、 病毒等病毒等 研究内容：研究内容：它是在它是在分子水平分子水平上探讨生命的本质，即研上探讨生命的本质，即研 究生物体的究生物体的分子结构与功能分子结构与功能、物质代谢与调节物质代谢与调节、遗传遗传 信息的

5、传递与表达等信息的传递与表达等的科学。的科学。 2、研究内容及范围、研究内容及范围 n生物化学的基本内容包括：生物化学的基本内容包括： 发现和阐明构成生命物体的分子发现和阐明构成生命物体的分子 基础基础生物分子的化学组成生物分子的化学组成、结、结 构和性质；构和性质； 生物分子的结构、功能与生命现生物分子的结构、功能与生命现 象的关系；象的关系； 生物分子在生物机体中的相互作生物分子在生物机体中的相互作 用及其变化规律。用及其变化规律。 新陈代谢新陈代谢 遗传的分子基础及代谢调控遗传的分子基础及代谢调控 实验研究实验研究/技术方法技术方法 生物体的化学组成生物体的化学组成 v自然界所有的生命物

6、体都由三类物质组成自然界所有的生命物体都由三类物质组成: v水、无机离子和生物分子水、无机离子和生物分子 生命体的元素组成生命体的元素组成 组成生命体的物质是极其复杂的。但在地球上组成生命体的物质是极其复杂的。但在地球上 存在的存在的92种天然元素中，只有种天然元素中，只有28种元素在生物种元素在生物 体内被发现体内被发现 第一类元素：包括第一类元素：包括C、H、O和和N四种元素，四种元素，是是 组成生命体最基本的元素。这四种元素约占了组成生命体最基本的元素。这四种元素约占了 生物体总质量的生物体总质量的99%以上。以上。 第二类元素：包括第二类元素：包括S、P、Cl、Ca、K、Na和和 Mg

7、。这类元素也是组成生命体的基本元素。这类元素也是组成生命体的基本元素。 第三类元素：包括第三类元素：包括Fe、Cu、Co、Mn和和Zn。 是生物体内存在的主要少量元素。是生物体内存在的主要少量元素。 第四类元素：包括第四类元素：包括Al、As、B、Br、Cr、F、 Ga、I、Mo、Se、Si等。等。 生物分子生物分子 v生物大分子生物大分子 糖糖 G6（葡萄糖）（葡萄糖） F（果糖）（果糖） 脂脂 FA（脂肪酸）甘油（脂肪酸）甘油 核酸核酸 5种含氮碱基（种含氮碱基（A、G、T、C、U） 蛋白质蛋白质 20种氨基酸种氨基酸 v有机小分子有机小分子 维生素、辅酶、激素、有机酸、色素等。维生素、辅

8、酶、激素、有机酸、色素等。 生物复杂多样，但在分子水平具有简单同一性。生物复杂多样，但在分子水平具有简单同一性。 由基本相由基本相 同类型的同类型的 分子单体分子单体 组成组成 研究 结构结构 功能功能 性质性质 脂类脂类脂肪酸和甘油脂肪酸和甘油 超分子复合体超分子复合体大分子大分子单体单体 n生物体与其外环境之间的物质交换过程就称为物质生物体与其外环境之间的物质交换过程就称为物质 代谢或新陈代谢。代谢或新陈代谢。 n物质代谢的基本过程：物质代谢的基本过程： 消化、吸收消化、吸收中间代谢中间代谢排泄。排泄。 n中间代谢过程：中间代谢过程：细胞内进行的，最为复杂的化学变细胞内进行的，最为复杂的化

9、学变 化过程，它包括合成代谢，分解代谢，物质互变，化过程，它包括合成代谢，分解代谢，物质互变， 代谢调控，能量代谢几方面的内容。代谢调控，能量代谢几方面的内容。 物质代谢（新陈代谢）物质代谢（新陈代谢） 蛋白质蛋白质 糖类糖类 脂类脂类 3、生物化学的分类、生物化学的分类 n根据对象根据对象 人、动物、植物、微生物人、动物、植物、微生物 n根据生物的进化程度根据生物的进化程度 可以分为两大类：原核生物可以分为两大类：原核生物(Prokaryote） 和和 真核生物真核生物(Eukaryote)。 n根据应用目的根据应用目的 医学（药学）生化、食品生物化学等医学（药学）生化、食品生物化学等 二、

10、生物化学的发展史二、生物化学的发展史 n研究内容以分析生物体内物质的化学组成、性研究内容以分析生物体内物质的化学组成、性 质和含量为主。质和含量为主。 1. 1. 叙述生物化学阶段（初级阶段）叙述生物化学阶段（初级阶段） 1818世纪中世纪中1919世纪末世纪末 n系统研究了系统研究了糖、脂糖、脂和和蛋白蛋白 质质的性质，并发现了重要的性质，并发现了重要 的遗传物质的遗传物质 核酸核酸。 n 有机生物化学发展时期有机生物化学发展时期: : 研究中心研究中心“蛋白质蛋白质”。 1770-1786年 瑞典的C.W.Scheele研究了动植物各种组织 的化学成分，成为近代生化的奠基工作 。 1869

11、年 瑞士的Fridri Miescher首次分离出DNA 。 1877年 德国的Hopp Seyler首次分离出蛋白质结晶 。 1897年 Bchner 兄弟俩 无细胞滤液使糖发酵，奠定了酶 学基础 1903年，德国Neuberg首先使用biochemistry这个名词,它 标志着作为独立学科的生物化学的诞生。 n主要特点是研究生物体内物质的变化， 即代谢途径。 突出成就：确定了糖酵解、鸟氨酸循环、 三羧酸循环以及脂肪酸-氧化等重要的分 解代谢途径。 2.动态生物化学阶段（发展阶段）动态生物化学阶段（发展阶段） 20世纪初世纪初20世纪世纪50年代年代 n 生理生物化学的发展时期（生理生物化学

12、的发展时期（1903190319501950）：）： 1926年美国Sumner从刀豆中得到脲酶的结晶，证明酶的 化学本质是蛋白质，1946年获诺贝尔奖。 1937年英国生物化学家Krebs提出了著名的三羧酸循环， 1953年获诺贝尔生理学奖。 1948年，Kennedy和Lehninger发现物质代谢与能量代谢 偶联。 1960年 Micheali-Menten 酶促动力学 20世纪中期生物化学成为一门独立和成熟的学科 。 n是生物化学的发展和延续，主要研究是生物化学的发展和延续，主要研究 蛋白质及核酸等大分子的结构、蛋白质及核酸等大分子的结构、 功能及其基因结构、功能及其基因结构、 表达与

13、调控等内容，表达与调控等内容， 从分子水平阐明生命现象。从分子水平阐明生命现象。 3.分子生物学阶段分子生物学阶段 从从1953年至今年至今 n 分子或综合生物化学发展期：蛋白质、酶和核酸等分子或综合生物化学发展期：蛋白质、酶和核酸等 生物大分子研究、创立了遗传工程学。生物大分子研究、创立了遗传工程学。 1953年 Watson和Crick DNA双螺旋，获1962年诺贝尔 生理、医学奖。DNA双螺旋结构的提出使生物化学发展 到一个新的阶段分子生物学阶段。 70年代，进入生物工程的研究阶段。基因工程、蛋白质 工程、酶工程、细胞工程、发酵工程等。 1980年 Sanger和Gilbet DNA测

14、序方法，获诺贝尔化学奖。 n1944年,麦克劳德(Macleod)和麦卡蒂 (Mc Carty)(美)证明DNA是遗传物质. 从左至右：Oswald T.Avery, Colin MacLeod 与 MaclynMcCarty Francis Crick (35y) James Watson (23y) 丹麦丹麦 哥本哈根哥本哈根 剑桥大学剑桥大学 Cavendish Lab. GenomicsGenomics 1990. 10. 1 人类基因组计划人类基因组计划 Human Genomic Project 2000完成完成 Dulbecco 1985年， “人类基因组测序和作图”计 划（简称

15、HGP）提出。 20世纪末和21世纪初：后基因组时代， 产生了功能基因组学、蛋白质组学、结构 基因组学等。 1997年2月23日克隆羊诞生 目前已能用基因工程的方法生产许多产品如乙型 肝炎疫苗、酶制剂、人生长激素、各种干扰素、 各种白细胞介素等等。 近半个世近半个世 纪以来纪以来 Nobel medal Half a pound of 23-karal gold. 2.5 inches across 近半个世近半个世 纪以来纪以来 n19世纪末和世纪末和20世纪初，在有机化学和生理学研究的世纪初，在有机化学和生理学研究的 基础上，生物化学逐渐发展成为一门独立的学科。基础上，生物化学逐渐发展成为

16、一门独立的学科。 n细胞生物学、遗传学、微生物学、免疫学、病毒学、细胞生物学、遗传学、微生物学、免疫学、病毒学、 进化论甚至分类学的研究都离不开生物化学的理论进化论甚至分类学的研究都离不开生物化学的理论 和方法。和方法。 n生物化学生物化学又是又是临床医学临床医学、药学药学与与制药工程制药工程、食品和食品和 营养等学科营养等学科的基础。它与人类的健康，疾病的诊断的基础。它与人类的健康，疾病的诊断 与治疗，工农业生产及国防建设等密切相关。与治疗，工农业生产及国防建设等密切相关。 三、生物化学与医学三、生物化学与医学 四、课程特点及学习与安排四、课程特点及学习与安排 n内容多 n复杂而繁琐 n 按

17、生物分子的功能分类（不同于化学的结 构和官能团分类） n理论性强、概念多，且前后交错 随时消化温故知新 及时总结归纳比较分类 理解的基础上必要的记忆 n把握生物化学的知识结构层次把握生物化学的知识结构层次: 主要参考书主要参考书 1.查锡良主编. 生物化学(第七版). 人民卫生出版社. 2008 年4月 2.生物化学第三版 王镜岩主编 高等教育出版社 2002.9 3.Hames & Hooper主编. Instant Notes in Biochemistry（导读 版）. 科学出版社. 2008年.（Third Edition） 本课程的相关说明本课程的相关说明 学时/学分 学期 理论 5

18、6/3.53 (1-14周) 生物化学实验 (单设实验) 32/1.03 (6-13周) 教学计划 学时分配 理论 54 案例分析 2 组成比例 期末成绩理论考试 70% 平时成绩 案例分析 20 课外作业 ? 课堂出勤 10 合计100分 学科成绩学科成绩 思考题思考题 n生物化学的概念？生物化学的概念？ n四种主要的生物大分子？四种主要的生物大分子？ n生物化学的发展史给我们带来什么样生物化学的发展史给我们带来什么样 的启示？的启示？ 浩瀚的宇宙，目前浩瀚的宇宙，目前 人类所知仅地球存人类所知仅地球存 在生命在生命 生生 命命 的的 起起 源源 研究对象是所有的生物体：人体、动物、植物、微生物、研究对象是所有的生物体：人体、动物、植物、微生物、 病毒等病毒等 研究内容：研究内容：它是在它是在分子水平分子水平上探讨生命的本质，即研上探讨生命的本质，即研 究生物体的究生物体的分子结构与功能分子结构与功能、物质代谢与调节物质代谢与调节、遗传遗传 信息的传递与表达等信息的传递与表达等的科学。的科学。 2、研究内容及范围、研究内容及范围 由基本相由基本相 同类型的同类型的 分子单体分子单体 组成组成 研究 结构结构 功能功能 性质性质 蛋白质蛋