中国药科大学生物化学课件-01绪论

绪论主要内容:介绍生物化学的概念、研究内容、学科开展历史和前景及其与药学学科的关系。对本课程的内容、进度和要求作具体安排。

目录生命及其构成生物化学概念及其研究内容生物化学与药学科学的关系生物化学的开展和未来我国古代劳动人民的奉献近代生物化学的开展我国科学家在近代生物化学开展史中的奉献课程安排及其学习方法

我们所处在的地球充满着无数的生物，从最简单的病毒、类病毒到菌、藻、树、草，从鱼虫鸟兽到最复杂的人类，处处都可以发现它们的踪迹，觉察到生命的活动。地球上的生物形形色色，千姿百态。不同的生物，其形态、生理特征和对环境的适应能力各不相同，都经历着生长、发育、衰老、死亡的变化，都具有繁殖后代的能力。1生命及其构成

1.1生命的定义生命的根本特性是什么？千百年来，人们以许多不同的观点阐述自己对此的看法。19世纪下半叶时，恩格斯给生命下了一个定义：“生命是蛋白体的存在方式，这个存在方式的根本因素在于和它周围的外部自然界的不断地新陈代谢，而且这种新陈代谢一停止，生命就随之停止，结果便是蛋白质的分解。〞恩格斯的生命定义在一定程度上揭示了生命的物质根底，即具有新陈代谢功能的蛋白体。100年来，这个定义一直指导人们认识生命的思想武器。生命是一个很难下定义

〔1〕生理学定义例如把生命定义为具有进食、代谢、排泄、呼吸、运动、生长、生殖等功能的系统。但某些细菌却不呼吸。〔2〕新陈代谢定义生命系统具有界面，与外界经常交换物质但不改变其自身性质。〔3〕生物化学定义生命系统包含储藏遗传信息的核酸和调节代谢的酶蛋白。但是某种病毒生物却无核酸(阮病毒)。〔4〕遗传学定义通过基因复制、突变和自然选择而进化的系统。〔5〕热力学定义生命是个开放系统，它通过能量流动和物质循环而不断增加内部质量。Horowitz

观点具有复制的能力具有催化的能力具有突变的能力1.2生命的构成19世纪30年代，德国植物学家施莱登首先指出，所有植物体都是由细胞构成的。他的这个观点被德国动物学家施旺在动物组织和细胞研究中证实，所有动物也是由细胞构成的。施旺指出：“细胞是有机体，整个动物或植物体乃是细胞的集合体。它们依照一定的规律排列在动物体内。〞在此根底上他们创立了细胞学说。细胞是生物体的根本结构单元

细胞是组成生物体的根本结构单元，是生物体进行代谢、能量转换、遗传以及其它生理活动的根本场所。恩格斯把细胞学说、能量守恒和转换定律、达尔文进化论一起誉之为19世纪自然科学的三大发现。由于细胞的发现，我们不仅知道一切高等有机体都是按照一个共同规律发育和生长的，而且通过细胞的变异，能改变自己，向更高的发育道路迈进。1.3细胞的分类和结构

所有的生物都是由细胞组成的，只是不同的生物体细胞的大小和形状有所不同。有的细胞人的眼睛可以看得见，如鸟类的蛋，最大的直径近10厘米〔鸵鸟蛋〕。有的细胞直径只有0.1微米，要用高倍显微镜才能看到，如原始的细菌。大多数细胞的直径是10-100微米，用低倍显微镜就能看到。细胞的大小，即使在同一生物体的相同组织中也不一样。同一个细胞，处在不同发育阶段，它的大小也是会改变的。细胞的分类根据生物的进化程度，细胞可以分为两大类：

原核细胞(Prokaryotecell)真核细胞(Eukaryotecell)。〔1〕原核细胞原核细胞是一类进化程度低，结构最简单的一类细胞。属于原核细胞的有细菌(Bacteria)和蓝藻(blue-greenalgae)等。原核细胞的结构原核细胞的特点原核细胞的外层是细胞壁和细胞膜〔质膜〕，内部为细胞质。细胞质的结构非常简单，没有明显的细胞器〔由封闭的生物膜包裹的固体质粒〕，只有原始的细胞核〔无核膜和核仁〕和其它一些核糖核蛋白体等。某

些

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形状〔2〕真核细胞真核细胞是高等植物和动物的根本组织单位。真核细胞的外层为细胞膜〔植物细胞还有一层细胞壁〕，内部为细胞质。真核细胞的结构细胞的三维结构图形真核细胞的结构细胞质的结构非常复杂，含有许多细胞器，主要有：细胞核、线粒体、核糖核蛋白体、高尔基体和溶酶体等。植物细胞中还含有质体、叶绿体和液泡等。各个细胞器具有不同的生物功能，它们之间的协调运作，使细胞内的代谢和各种生理活动能够有条不紊地进行。生物分子生物分子是生物体和生命现象的结构根底和功能根底，是生物化学研究的根本对象。生物分子的主要类型包括：糖、脂、核酸和蛋白质等生物大分子及维生素、辅酶、激素、核苷酸和氨基酸等有机小分子。2生物化学的概念和研究内容生物化学可以认为是生命的化学，主要是应用化学的理论和方法研究微生物、植物、动物及人体等的化学组成、生命物质各组分的结构和性质、及它们在生命过程中的变化规律的一门科学。是一门研究生命现象的化学本质的学科〕2生物化学的概念和研究内容生物化学的根本内容包括：A、研究生物体的化学组成☆B、研究物质代谢及变化规律C、研究物质代谢的调节控制D、研究生物体的结构与功能及其关系E、研究生物体的繁殖与遗传生物化学的概念生物化学主要是应用化学的理论和方法来研究生命现象，说明生命现象的化学本质。生物化学的根本内容包括：发现和说明构成生命物体的分子根底生物分子的化学组成、结构和性质；生物分子的结构、功能与生命现象的关系；生物分子在生物机体中的相互作用及其变化规律。生物化学有机化学药理学药物化学药物分析化学药剂学3.生物化学与药学各学科之间的联系总之，生物化学是现代药学科学的重要理论根底，是药学院校学生学好专业课、从事新药研究、药物生产、药物使用与药政管理的必要根底学科。3生物化学知识的应用工业方面：食品工业、化装品工业、发酵工业、制革工业、国防工业、环保工业等。农业方面：优质、高产品种培育、优良品种鉴定、生物肥料、生物农药等。医药业：疾病诊治、生化制药、基因治疗等。生物技术：基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程等。近代生物化学的开展

植物生化动物生化微生物生化病理生化

农业生化生物化学分支食品生化

无机生化有机生化生理生化临床生化生物工程基因工程发酵工程蛋白质工程酶工程4生物化学的开展与未来生物化学作为一门独立的自然科学,只有近200年的历史。但是其开展非常迅速，目前已成为自然科学领域开展最快、最引人注目的学科之一。4.1我国古代劳动人民的奉献制饴、酿酒、制醋、制酱技术；掌握生产豆腐的工艺〔贾思勰的?齐民要术?；?齐民要术?是我国最早的一部完整的古农书。对脚气病〔多发性神经炎〕和甲状腺肿的认识与治疗。?本草纲目?〔李时珍〕4.2近代生物化学的开展萌芽时期(18世纪下半叶—19世纪初)：静态生物化学阶段Scheele:瑞典化学家，别离得到甘油、柠檬酸、苹果酸、乳酸、尿酸、酒石酸等。Lavosier:法国化学家，1.首次证明动物的呼吸需要氧气；2.同时证明燃烧过程是物质与氧的结合过程。Liebig:德国化学家，是农业化学的奠基人，也是生物化学和碳水化合物化学的创始人之一。首次提出新陈代谢这个学术名词。发现了马尿酸、氯仿。Wohler:与Liebig在同一个实验室，1828年在实验室合成了尿素。从而推翻了有机化合物只有在生物体内部合成的错误认识。从此生物体内糖类、脂类及氨基酸等均被详尽的研究。ErnstFelixHoppe-Seyler:德国医生，1877年提出“Biochemie〞即英文的““Biochemistry〞.〔Miescher是他的学生〕4.2近代生物化学的开展奠基时期(19世纪—20世纪)：动态生物化学阶段：科学家对生物物质代谢、平衡等进行了广泛深入的研究，根本说明了酶的化学本质以及与能量代谢有关的物质代谢途径。Summer:美国科学家，1926年得到脲酶的结晶，证明了酶的化学本质是蛋白质。Embden:德国生物化学家，在糖代谢、脂代谢及肝脏合成氨基酸方面做出了巨大奉献，与他人一起证明了糖酵解途径。Krebs:英国人，发现了尿素循环和三羧酸循环。Calvin:美国人，发现了光合碳代谢途径。光合磷酸化过程。Abel:1902年别离得到肾上腺素并制成结晶。Went:1926年从燕麦胚芽鞘中别离出生长素。Hopkins:英国剑桥生物化学中心，1912年前后发现维生素。4.2近代生物化学的开展大开展时期(1930-至今)：机能生物化学阶段：科学家对生物的研究已从整体水平逐步深入到细胞、亚细胞、分子水平。伴随实验手段、技术的不断改进，使的对生物大分子结构及功能的研究也更加深入。1.糖酵解、三羧酸循环、脂代谢、氧化磷酸化等生化反响过程均被阐述。2.Watson,Crick首次描绘了DNA双螺旋结构模型，使人们第一次获知基因结构的实质。3.英国物理学家Perutz用X-射线衍射技术，解析了血红蛋白的三维空间结构；Kendrew测定了肌红蛋白的结构。英国化学家Sanger利用10年时间完成牛胰岛素的结构测定。4.美国化学家Pauling确认氢键在蛋白质结构中和大分子相互作用中的重要性；还研究了镰刀型红细胞贫血病，提出分子病的名称。4.3我国科学家在近代生物化学开展史中的奉献1919-1922，吴宪提出用比色法测定血糖；1924-1942，吴宪提出蛋白质变性学说。汤佩松、殷宏章等在呼吸代谢、酶作用机理等方面作出突出的奉献。1965年，人工合成具有生物学活性的牛胰岛素；1973年，测定了猪胰岛素的空间结构；1983年，完成酵母丙氨酸tRNA的人工合成。植物收缩蛋白的研究〔阎隆飞等〕生物膜结构与功能研究〔杨福愉、黄芬等〕蛋白质合成后的转运〔信号肽、分子伴侣〕4.4生物化学未来展望

A、大分子〔蛋白质、核酸、酶〕的结构与功能

B、核酸与遗传

C、生物膜

D、物质代谢及其调控

教材安排与学习方法参考书目使用教材：生物化学主编吴梧桐，人民卫生出版社，2003年(第五版)参考书目：生物化学主编王镜岩，高等教育出版社，2002年(第三版)