生物化学绪论--副本

1、2009120092生生物物化化学学 2009320094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200951.1.什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.20096 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

2、素在生物体内被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20097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

3、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20098 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）细胞组织器官个体群体群落生物圈200994 4. . 运用生物化学原理和

4、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息代谢200910生物分子生物分子无机小分子无机小分子H2O、CO2、Ca2+

5、、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：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）200911 它研究生命物质的变化（

6、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200912 （Molecular biology） 是研究核酸

7、、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。 200913二、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（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）200914生物化学发展

8、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200915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。200916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

9、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。200917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，1902年或诺贝尔奖。年或诺贝尔奖。200918 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。200919 1949

10、1949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20092019531953年年WatsonWatson（美）和（美）和CrickCrick（英）提出了（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2009211969-19721969-1972年年Arber

11、Arber（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。2009222000年美国联邦国家人类基因组研究项目负责人弗朗西年

12、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、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。 200923199

13、8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。 200924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

14、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先人工合成了具有生物活性的酵母tRNAtRNAAlaAla。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200925三、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

15、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。200926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 生物化学与实践的联系:200927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

16、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200928四、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

17、、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。200929随时消化温故知新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200930参考书目参考书目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