生物化学绪论副本

1、20091 20092 概述概述 生物化学的发展生物化学的发展 生物化学与其它学科的关系生物化学与其它学科的关系 课程特点及学习与安排课程特点及学习与安排 20093 1.1.什么是生物化学什么是生物化学 （Biochemistry，Biological chemistry） 是研究生物体的化学组成和生命过程中的化学变化规律的是研究生物体的化学组成和生命过程中的化学变化规律的 科学。科学。是一门研究生命现象的的学科. 20094 组成生命体的物质是极其复杂的。组成生命体的物质是极其复杂的。 但在地球上存在的但在地球上存在的9292种天然元素中，只种天然元素中，只 有有2828种元素在生物体内被

2、发现种元素在生物体内被发现 第一类元素：包括C、H、O和N四种元素，是组 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99%以上。 第二类元素：包括S、P、Cl、Ca、K、Na和Mg。 这类元素也是组成生命体的基本元素。 第三类元素：包括Fe、Cu、Co、Mn和Zn。是生 物体内存在的主要微量元素。 第四类元素：包括Al、As、B、Br、Cr、F、Ga、 I、Mo、Se、Si、Ni等。 生命体的元素组成生命体的元素组成 20095 生物体的化学组成生物体的化学组成 v自然界所有的自然界所有的 生命物体都由生命物体都由 三类物质组成三类物质组成 水、无机离子水、无机离子 和生物分子和生

3、物分子 生命中的化学物质 无机物 水 核酸 糖 脂类 小分子有机物 （维生素、辅维生素、辅 酶、激素、有酶、激素、有 机酸、色素等。机酸、色素等。 有机物 蛋白质 矿物质， 如钠如钠, ,钾钾, 钙钙,镁镁,磷磷, ,硫硫, ,氯等氯等 生物大分子生物大分子 20096 生物化学在生命科学中的地位 生命是物质运动的一种形式，生命运动也是物质的运动，这 些物质就是生命物质。生命运动可以分成以下的层次： 生物分子是生命活动的基础，不了解生物分子的运动就只能 看到生命的一些表面现象，而无法了解生命的本质以及运动机 制。 生物化学是生命科学的一门基础学科， 生物分子生物分子复合体（细胞器）细胞 组织器

4、官个体群体群落生物圈 20097 4 4. . 运用生物化学原理和方法，为农业、工业、医药卫生、环运用生物化学原理和方法，为农业、工业、医药卫生、环 境保护等服务，开拓富有经济价值的生物资源（酶制剂、药境保护等服务，开拓富有经济价值的生物资源（酶制剂、药 品、食品添加剂、杀虫剂品、食品添加剂、杀虫剂） 2.生物化学的研究内容生物化学的研究内容 1. 1. 生物体物质的化学组成、结构、性质和功能生物体物质的化学组成、结构、性质和功能-静态生化静态生化 动态生化动态生化 2. 2. 生物体内的物质代谢、能量转换和代谢调控生物体内的物质代谢、能量转换和代谢调控 3. 3. 生物体的信息代谢生物体的信

5、息代谢 20098 生物分子生物分子 无机小分子无机小分子H2O、CO2、Ca2+、Mg2+等等 代谢中间物代谢中间物（丙酮酸、柠檬酸、苹果酸等）（丙酮酸、柠檬酸、苹果酸等） 生物大分子生物大分子 构件分子构件分子 超分子超分子 氨基酸、核苷酸、单糖等氨基酸、核苷酸、单糖等 核酸、蛋白质、聚糖、脂肪等核酸、蛋白质、聚糖、脂肪等 核糖体、酶复合体、微管等核糖体、酶复合体、微管等 细胞器细胞器 细胞核、线粒体、高尔基体等细胞核、线粒体、高尔基体等 研究 生物大分子的基本特征：生物大分子的基本特征： 1.由结构小分子结构单元组成由结构小分子结构单元组成 2.按一定顺序排列按一定顺序排列 3.结构复杂

6、：维性信息，三维信息（立体结构）结构复杂：维性信息，三维信息（立体结构） 20099 它研究生命物质的变化（即新陈代谢）过程及规律。 l在代谢中，糖代谢是各种物质代谢转换的枢纽，所以本课在代谢中，糖代谢是各种物质代谢转换的枢纽，所以本课 程首先讲解糖代谢，接着是脂肪，蛋白质，核酸等的代谢程首先讲解糖代谢，接着是脂肪，蛋白质，核酸等的代谢 代谢 合成代谢 分解代谢 能量代谢 信息代谢 代谢调控 动态生化又叫代谢生化动态生化又叫代谢生化 体内的代谢过程几乎都是在体内的代谢过程几乎都是在酶酶的作用下进行的，有什的作用下进行的，有什 么样的酶就有什么样的代谢途径。所以酶在生命活动中么样的酶就有什么样的

7、代谢途径。所以酶在生命活动中 有着极其重要的意义有着极其重要的意义 200910 （Molecular biology） 是研究核酸、蛋白质等生物大分子的 形态、结构特征及其重要性、规律性和 相互关系的科学，是从上来阐阐 述生命过程中遗传信息的传递（述生命过程中遗传信息的传递（DNA复复 制和突变修复等），及基因表达（制和突变修复等），及基因表达（DNA 到到RNA到蛋白质）及调控。到蛋白质）及调控。 200911 二、生物化学的发展二、生物化学的发展 1 静态生物化学时期（二十世纪二十年代以前）静态生物化学时期（二十世纪二十年代以前） 2 动态生物化学时期（二十世纪前半叶）动态生物化学时期（

8、二十世纪前半叶） 3 机能生物化学及分子生物学时期（二十世纪五机能生物化学及分子生物学时期（二十世纪五 十年代以后）十年代以后） 200912 生物化学发展分生物化学发展分5个阶段个阶段 w 酿酒、造醋的实践活动公元前2世纪 w有机物的认识-18世纪后期 w三大发现及生物化学的诞生19世纪末 w生物技术的应用-20世纪初 w生物化学飞速发展时期-20 世纪50年代以来 200913 拉瓦锡拉瓦锡 1780-1789年年Lavoisier（法）研究（法）研究 生物体内的燃烧，指出此类燃烧生物体内的燃烧，指出此类燃烧 耗氧并排出，后人称他为耗氧并排出，后人称他为 生物化学之父。生物化学之父。 20

9、0914 李比希李比希 1830-1842年年Liebig （德）（德） 将食物分为糖，脂，蛋白将食物分为糖，脂，蛋白 质类，提出质类，提出“代谢代谢”一词，一词， 证明动物体温形成是食物证明动物体温形成是食物 在体内燃烧的缘故。最先在体内燃烧的缘故。最先 写出两本生物化学相关专写出两本生物化学相关专 著。著。 200915 埃米尔埃米尔 费歇尔费歇尔 1890-1902年年Fischer（德）首次（德）首次 证明了蛋白质是多肽；发现酶的证明了蛋白质是多肽；发现酶的 专一性，提出并验证了梅催化作专一性，提出并验证了梅催化作 用的用的“锁匙锁匙”学说；合成了糖学说；合成了糖 及嘌呤，及嘌呤，19

10、02年或诺贝尔奖。年或诺贝尔奖。 200916 19371937年克雷布斯（英）年克雷布斯（英） 和李普曼发现三羧酸循和李普曼发现三羧酸循 环，环，19531953年获诺贝尔奖。年获诺贝尔奖。 200917 19491949年，年，PaulingPauling（美）指出（美）指出 镰刀形红细胞性贫血时一种分镰刀形红细胞性贫血时一种分 子病，并于子病，并于19511951年提出蛋白质年提出蛋白质 存在二级结构，存在二级结构，19541954年获诺贝年获诺贝 尔奖。尔奖。 李纳斯李纳斯鲍林鲍林 200918 19531953年年WatsonWatson（美）和（美）和CrickCrick（英）提出

11、了（英）提出了DNADNA分分 子的双螺旋结构模型，子的双螺旋结构模型，19621962年共获诺贝尔奖。年共获诺贝尔奖。 弗朗西斯弗朗西斯 克里克克里克 詹姆斯沃森詹姆斯沃森 200919 1969-19721969-1972年年ArberArber（瑞士），（瑞士），SmithSmith（美）与（美）与 NathansNathans（美）在核酸限制酶的分离与应用方（美）在核酸限制酶的分离与应用方 面做出突出贡献，面做出突出贡献，19781978年共获诺贝尔奖。年共获诺贝尔奖。 19721972年年BergBerg（美）在基因工程基础研究方面做（美）在基因工程基础研究方面做 出了接触成果，获出

12、了接触成果，获19801980年诺贝尔奖。年诺贝尔奖。 19731973年年CohenCohen等（美）用核酸限制性内切酶首等（美）用核酸限制性内切酶首 次基因重组成功。次基因重组成功。 200920 2000年美国联邦国家人类基因组研究项目负责人弗朗西年美国联邦国家人类基因组研究项目负责人弗朗西 斯斯柯林斯博士、塞莱拉公司总裁及首席科学家文特尔、柯林斯博士、塞莱拉公司总裁及首席科学家文特尔、 美国总统克林顿在华盛顿联合宣布，人类基因组序列图绘美国总统克林顿在华盛顿联合宣布，人类基因组序列图绘 制成功，人类基因组计划的所有目标全部实现。由美、英、制成功，人类基因组计划的所有目标全部实现。由美、

13、英、 日、法、德和中国科学家日、法、德和中国科学家 共同努力绘制完成了人类基因共同努力绘制完成了人类基因 组序列图，在人类揭示生命奥秘、认识自我的漫漫长路上组序列图，在人类揭示生命奥秘、认识自我的漫漫长路上 又迈出了重要的一步。又迈出了重要的一步。 200921 1998年年2月，中、日、美、英、韩五国代表制定了月，中、日、美、英、韩五国代表制定了“国国 际水稻基因组测序计划际水稻基因组测序计划”， 2002年年12月月12日，中国科学院、国家科技部、国家发日，中国科学院、国家科技部、国家发 展计划委员会和国家自然基金会联合举行新闻发布会，展计划委员会和国家自然基金会联合举行新闻发布会， 宣布

14、中国水稻（籼稻）基因组宣布中国水稻（籼稻）基因组“精细图精细图”已经完成。已经完成。 200922 我国在生化方面取得的重要成就： 19651965年结晶牛胰岛素人工合成，是世界上公认的第一个年结晶牛胰岛素人工合成，是世界上公认的第一个 具有全部生物活性的蛋白质人工合成。具有全部生物活性的蛋白质人工合成。 猪胰岛素猪胰岛素X X射线晶体射线晶体0.25nm0.25nm及及0.18nm0.18nm的分析研究，表明我的分析研究，表明我 国生物大分子的国生物大分子的X X射线晶体结构分子跨入了世界先进行列射线晶体结构分子跨入了世界先进行列。 19811981年又首先人工合成了具有生物活性的酵母年又首

15、先人工合成了具有生物活性的酵母tRNAtRNAAla Ala。 。 l中国在人类基因组计划中占中国在人类基因组计划中占1%1%，独立绘制水稻的基，独立绘制水稻的基 因序列因序列 200923 三、生物化学与其他学科的关系三、生物化学与其他学科的关系 其他学科为基础：化学， 生物学，等 姊妹学科：生理学，遗传学，细胞学，生物学，分 子生物学等 基础学科：专业课的基础,形成交叉学科。 200924 生物技术生物技术 诊断试剂诊断试剂 治疗药物治疗药物 植物品种植物品种 畜用制品畜用制品 食品加工食品加工 环境保护环境保护 废物处理废物处理 生物塑料生物塑料 民用制品民用制品 再生能源再生能源 生物

16、化学与实践的联系: 200925 更加主动更加主动 更为有效更为有效 利用生物技术利用生物技术 改造生物改造生物 创造生物创造生物 新兴产业新兴产业 推动工，农，推动工，农， 医医 的的 发发 展展 分子生物学理论的突破分子生物学理论的突破 生物技术的有效应用生物技术的有效应用 新旧技术的有机结合新旧技术的有机结合 人口与粮食人口与粮食 能源与资源能源与资源 健康与疾病健康与疾病 环境与生态环境与生态 200926 四、课程特点、学习方法及教学安排 生物化学学科特点：生物化学学科特点： 1 1知识储备：需要化学理论基础，特别是有机化学基础，知识储备：需要化学理论基础，特别是有机化学基础， 并与

17、其他生物学科有一定的联系。并与其他生物学科有一定的联系。 2 2内容多，复杂繁琐，抽象。但各章节之间联系密切。前内容多，复杂繁琐，抽象。但各章节之间联系密切。前 后交错。后交错。生物大分子有基本同类型的分子单体组成。生生物大分子有基本同类型的分子单体组成。生 物复杂多样，但在分子水平具有简单同一性。物复杂多样，但在分子水平具有简单同一性。 3 3与数学、物理、化学不同，它还没有进入定量科学阶段，与数学、物理、化学不同，它还没有进入定量科学阶段， 还处于定性科学阶段。没有绝对，所有结论都在被一些还处于定性科学阶段。没有绝对，所有结论都在被一些 例外打破。例外打破。 200927 随时消化温故知新

18、随时消化温故知新 及时总结归纳比较分类及时总结归纳比较分类 理解的基础上必要的记忆理解的基础上必要的记忆 1 以概念为主，当然也有规律和规则，应以记忆为主，在记忆 的基础上可以在一定限度内进行推理。 2 自学有难度，应遵循一定的学习规律 预习听课笔记归纳总结习题练习复习考试 全面理解全面理解 强调记忆强调记忆 联系前后联系前后 注重复习注重复习 200928 参考书目参考书目 v使用教材使用教材： 生物化学简明教程生物化学简明教程（第三版）聂剑初等编，高等教育出版社（第三版）聂剑初等编，高等教育出版社 生物化学实验指导书生物化学实验指导书 河北科技大学河北科技大学 v参考书目参考书目 新编生物

19、化学新编生物化学 刘国志刘国志 主编中国轻工业出版社出版，主编中国轻工业出版社出版，2003 生物化学生物化学（第二版）（第二版） 沈沈 同同 王镜岩王镜岩 主编主编. 高等教育出版社出版，高等教育出版社出版，1990 简明生物化学简明生物化学 吴赛玉吴赛玉 编著编著 中国科学技术大学出版社出版，中国科学技术大学出版社出版，1999 生物化学生物化学 吴相钰吴相钰 译译 北京大学出版社出版北京大学出版社出版 2001 生物化学生物化学 张曼夫张曼夫 主编主编 中国农业大学出版社出版中国农业大学出版社出版 2002 200929 蛋白质酶促降解与氨基酸代谢 核苷酸代谢 200930 实验一实验一

20、 还原糖的测定还原糖的测定 实验二实验二 纸层析法分离鉴定氨基酸纸层析法分离鉴定氨基酸 实验三实验三 紫外光吸收法测定蛋白质浓度紫外光吸收法测定蛋白质浓度 实验四实验四 影响酶活的因素影响酶活的因素 生物化学生物化学实验内容实验内容 200931 1.1.什么是生物化学什么是生物化学 （Biochemistry，Biological chemistry） 是研究生物体的化学组成和生命过程中的化学变化规律的是研究生物体的化学组成和生命过程中的化学变化规律的 科学。科学。是一门研究生命现象的的学科. 200932 生物体的化学组成生物体的化学组成 v自然界所有的自然界所有的 生命物体都由生命物体都由 三类物质组成三类物质组成 水、无机离子水、无机离子 和生物分子和生物分子 生命中的化学物质 无机物 水 核酸 糖 脂类 小分子有机物 （维生素、辅维生素、辅 酶、激素、有酶、激素、有 机酸、色素等。机酸、色素等。 有机物 蛋白质 矿物质， 如钠如钠, ,钾钾, 钙钙,镁镁,磷磷, ,硫硫, ,氯等氯等 生物大分子生物大分子 200933 1998年年2月，中、日、美、英、韩五国代表制定了月，中、日、美、英、韩五国代表制定了“国国 际水稻