生物化学绪论精品课程课件

1、生物化学生物化学主讲教师：朱必凤教授主讲教师：朱必凤教授v使用教材使用教材：v生物化学生物化学 主编主编 沈同沈同 王镜岩王镜岩 高等教育出版社高等教育出版社出版出版v参考书目参考书目：v生物化学生物化学 主编主编 古练权等，高等教育出古练权等，高等教育出版社出版版社出版,2000年年v生物化学教程生物化学教程 主编主编 张洪渊张洪渊 四川四川 大学出版社出大学出版社出版版绪论绪论introductiongoals of studying biochemistry1. to introduce the language of biochemistry, with careful explana

2、tions of the meaning, origin, and significance of terms.(介绍用于详细解释术语的含义、出处和意义的生物化学语言）介绍用于详细解释术语的含义、出处和意义的生物化学语言）2. to provide a balanced understanding of the physical, chemical, and biological context in which each biomolecule, reaction, and pathway operates.（在每个生物分子、每个反应和反应途径中的（在每个生物分子、每个反应和反应途径中的物理

3、的、化学的和生物学的关系准备一种平衡理念）物理的、化学的和生物学的关系准备一种平衡理念）3. to project a clear and repeated emphasis major themes, especially those relating to evolution, thermodynamics, regulation, and the relationship between structure and function.（计划一些清晰并反复强调的主题，特别是与进化、热力学、调节和结构与功能关系（计划一些清晰并反复强调的主题，特别是与进化、热力学、调节和结构与功能关系的内容）

4、的内容）4. to explain and to place in context the most important techniques that have brought us to our current understanding of biochemistry (key experiments)（ 解释和应用最解释和应用最重要的技术了解生物化学理论）重要的技术了解生物化学理论）5. to sustain the students interest by developing topics in a logical and stepwise manner（通过逻辑的逐步深入的方式发

5、展主题支撑学生的（通过逻辑的逐步深入的方式发展主题支撑学生的兴趣）兴趣）; taking every opportunity to point out connections between processes（利用每个机会指出反应步骤之间的联系）（利用每个机会指出反应步骤之间的联系）; identifying gaps in our knowledge that promise to challenge future generations of scientists（找出我们知识的不足，允许未来科学家的竞争）（找出我们知识的不足，允许未来科学家的竞争）; supplying the his

6、torical context of selected major discoveries, when such context is useful（选择主要的发明提供历史的前（选择主要的发明提供历史的前后关系）后关系）; and highlighting the implications of biochemical advances for society (preparing you for research and discovery and other adventures you may undertake in the future)（突出生物化学对社会的作用，为你研究和发现以及

7、将来可能承担的冒险作准备）（突出生物化学对社会的作用，为你研究和发现以及将来可能承担的冒险作准备）. the main features of the living matters1. a high degree of chemical complexity andmicroscopic organization.2. metabolize-extract, transform, and use nutrients and energy from their environment3. respond (adapt and survive) by finding energy and raw

8、materials through interacting with their surroundings4. self replicate and self assembly(装配装配 )(reproduce and perpetuate)5. evolve(进化进化) and diversify12the origin of the universe (a) microscopiccomplexity(b) energy comsumption,food chain(c) reproduction捕蝇草可以在捕蝇草可以在0.5秒的时间内捕获昆虫，秒的时间内捕获昆虫， 并分泌消并分泌消化酶消

9、化昆虫以获得营养。化酶消化昆虫以获得营养。含羞草羽状的叶片，轻触和摇动可使叶片很快合含羞草羽状的叶片，轻触和摇动可使叶片很快合拢和下垂。拢和下垂。garden of eden (diversity and unity)2. what is biochemistry?the study of the molecular basis of life or understanding life phenomena in chemical terms. it is the combination of biology and chemistry or the application of chemic

10、al principles to understanding biology.3. what are the questions for biochemists to answer?(1) what are the biomolecules (composition and structure)?(2) how do biomolecules act and interact (conferring the remarkable features of living organisms)?(3) how are the biomolecules synthesized (biosynthesi

11、s)?(4) how is energy generated and consumed (energy metabolism, its source and fate命运命运)?(5) how are the myriad（无数）（无数） of biochemical reactions regulated (the coordination problem, the network of control)?(6) what is the carrier of genetic information and how is it expressed and transmitted (inform

12、ation pathway)? (preserved faithfully)(7) how do cells and organisms grow, differentiate, and reproduce?(8 )what is the molecular basis of evolution?(9 )what makes living organisms so diversified? (advantages优势优势, purposes and natural tendencies趋趋向向)(10) how do we make use of life and knowledge abou

13、t life for the benefits of human being (biotechnology, quality of life, societal welfare)?一一. 什么是生物化学？什么是生物化学？ 简单说，简单说，生物化学是生命的化学生物化学是生命的化学。 生物化学生物化学是用化学的理论和方法作为主要手是用化学的理论和方法作为主要手段 ， 研 究 生 物 体 的 基 本 物 质 的 结 构 （ 如段 ， 研 究 生 物 体 的 基 本 物 质 的 结 构 （ 如carbohydrates, lipids, proteins and nucleic acid)、性质及其生

14、命活动的变化规律、性质及其生命活动的变化规律（生命活动如：生长、生殖、代谢、运动等）。（生命活动如：生长、生殖、代谢、运动等）。1.1.生物化学与化学的关系生物化学与化学的关系生物化学是在有机化学生物化学是在有机化学（organic organic chemistrychemistry) )和生理学和生理学(biophysiology(biophysiology) )的基础上发展的基础上发展起来的起来的. .生物学生物学动物学动物学植物学植物学微生物学微生物学化学化学生物生物学学生物化学生物化学 现代的生物化学与分子生物学几乎是现代的生物化学与分子生物学几乎是容为一体的学科。如果说要细分，那就

15、是容为一体的学科。如果说要细分，那就是生物化学是分子生物学的基础，没有这个生物化学是分子生物学的基础，没有这个基础，分子生物学就是无本之木，无源之基础，分子生物学就是无本之木，无源之水。例如，基因工程中目的基因的获得，水。例如，基因工程中目的基因的获得，扩增，转化，翻译，调控都必须有生化知扩增，转化，翻译，调控都必须有生化知识识。2. 生物化学与分子生物学的关系生物化学与分子生物学的关系细菌细菌目的蛋白目的蛋白 pcrplasmid基因工程示意图基因工程示意图3.生物化学与生物科学的关系生物化学与生物科学的关系可以说任何一门生物科学都离不开生物化学。最可以说任何一门生物科学都离不开生物化学。最

16、古老的学科，动物分类学、植物分类学、动物古老的学科，动物分类学、植物分类学、动物解剖学，目前都应用了生物化学技术，根据研解剖学，目前都应用了生物化学技术，根据研究对象和目的，生物化学分为：究对象和目的，生物化学分为： 植物生物化学植物生物化学 工业生物化学工业生物化学 动物生物化学动物生物化学 农业生物化学农业生物化学 人体生物化学人体生物化学 基因生物化学基因生物化学 微生物生物化学微生物生物化学 衰老生物化学衰老生物化学 病理生物化学病理生物化学 食品生物化学食品生物化学 临床生物化学临床生物化学 运动生物化学运动生物化学1. 生物化学是各门生物科学的基础，也是揭开生物化学是各门生物科学的

17、基础，也是揭开生命奥秘的重要基础。生命奥秘的重要基础。2. 生物化学在工业上广泛应用生物化学在工业上广泛应用例如： 食品工业中的酱油 大豆蛋白 曲霉水解 氨基酸 美拉德反应 酱油啤酒生产：啤酒生产： 大麦芽大麦芽+ +大米大米 麦芽糖、葡萄糖麦芽糖、葡萄糖+ +氨基酸氨基酸 啤酒酵母（啤酒酵母（7 7天）天） 乙醇、糖、乙醇、糖、双乙酰双乙酰 低温发酵（低温发酵（2020天）天） 啤酒啤酒制药工业： 链激酶、 尿激酶、 氨基酸、 核甘酸（所谓基 因营养物）、sod、 mt、 紫杉醇等。生物制品： 疫苗、 only one、 皮革工业： 角质酶脱毛 生物化学不但为这些生产过程建生物化学不但为这些

18、生产过程建立了科学基础并为其技术改造创立了科学基础并为其技术改造创造了条件造了条件举例举例l作物病理研究作物病理研究 a.a.玉米大斑病（每年损失玉米大斑病（每年损失20-40%20-40%产量）产量）抗病蛋白抗病蛋白 b.b.水稻白叶枯病（损失水稻白叶枯病（损失20-30%20-30%产量）产量）l奶牛产奶量与营养的关系奶牛产奶量与营养的关系 中国奶牛中国奶牛 一般一般4-54-5吨吨/ /年产年产 国外奶牛国外奶牛 8-108-10吨吨/ /年产年产 食量自动化，营养个体化食量自动化，营养个体化l作物防虫（转基因棉花、转基因西红柿）l生物制药 （转基因动物-人血白蛋白）l作物育种（转基因水

19、稻-抗除草剂） pcr plasmid 农杆菌侵入棉花 侵入西红柿基因重组 基因重组 在植株中产生毒蛋白a tobacco plant expressing the gene for firefly luciferase. light was produced after the plant was watered with a solution containing luciferin, the substrate for the light-producing luciferase enzyme (see box 132). dont expect glow-in-the-dark orn

20、amental plants at your local plant nursery anytime soon. the light is actually quite weak; this photograph required a 24-hour exposure. the real pointthat this technology allows the introduction of new traits into plantsis neverthelesselegantly made.烟草表达萤火虫烟草表达萤火虫荧光素基因荧光素基因表达抗虫基因的表达抗虫基因的西红柿西红柿glypho

21、sate-resistant soybean plants. the photographs show two areas of a soybean field in wisconsin. (a)without glyphosate treatment, this part of the field is overrun with weeds. (b) glyphosateresistant soybean plants thrive in the glyphosate-treated section of the field. glyphosate breaks down rapidly i

22、n the environment. agricultural use of engineered plants such as these proceeds only after considerable deliberation, balancing the extraordinary promise of the technology with the need to select new traits with care. both science and society as a whole have a stake in ensuring that the use of the r

23、esultant plants has no adverse impact on the environment or on human health.转草甘膦基因大豆cloning in mice. the gene for human growth hormone was introduced into the genome of the mouse on the right. expressionof the gene resulted in the unusually large size of this mouse.表达人生长激素表达人生长激素的老鼠的老鼠司法鉴定是健全法制中的一个必

24、需的工作环节，它包含了法律上要鉴定的一切事、屋和人。l受伤与死亡现象中的生化 a. dna含量随死亡时间而下降 b.心肌丁二酸脱氢酶、细胞色素氧化酶 随死亡时间而上升 c.精子dnal刑事侦察中的生化刑事侦察中的生化 a.a.指纹指纹 摄取犯罪嫌疑人的指纹是公安人员摄取犯罪嫌疑人的指纹是公安人员常用的刑侦技术常用的刑侦技术 维生素维生素b2b2、b6 b6 激光激光手指排泄物手指排泄物 产生荧光产生荧光 潜在指纹潜在指纹 氨基酸、蛋白质氨基酸、蛋白质 彩色激光照相彩色激光照相 印三酮印三酮 彩色拍摄彩色拍摄 黑白相纸黑白相纸 b. b. 血迹血迹-luminol-luminol- -发光发光

25、杀人嫌疑人杀人嫌疑人3 3与现场采集与现场采集血样测试结血样测试结果吻合果吻合 一起亲子鉴定一起亲子鉴定案的案的dna指纹指纹图谱可判定父亲图谱可判定父亲2为孩子生父为孩子生父1 examine the critical experiments leading to major discoveries2 understand the major themes in biochemistry. for example, what are the properties and functions of noncovalent（非共介）（非共介） interactions, allosteric（变构）（变构） regulation, and etc.3 get a sense of developin