(1.1)--生物化学绪论.pdf

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1、生生 物物 化化 学学绪绪 论论 概念概念研究发展史研究发展史主要内容主要内容生物化学与医学生物化学与医学一.生物化学概念 BiochemistryBiochemistry 定义：是研究生物体内物质的化学组成、结构和功能，以及生命活动过程中各种化学变化过程及其与 环境之间相互关系的基础生命学科。目的：在于研究生命现象的化学本质，从分子水平 探讨生命现象的本质。着眼于：着眼于：生物体的分子结构与功能；生物体的分子结构与功能；如如:细胞的化学成分细胞的化学成分物质代谢及其调节；物质代谢及其调节；如：三大营养物质的代谢。如：三大营养物质的代谢。血糖水平的变化，营养物质的消化与血糖水平的变化，营养物质

2、的消化与 利用等。利用等。二.生物化学与分子生物学发展简史20世纪50年代，苏联生物化学家提出：生物化学的发展可分为三个阶段-叙述生物化学 动态生物化学 机能生物化学（分子生物学阶段）1.叙述生物化学阶段（初期阶段）：18世纪中叶至20世纪初主要研究生物体的化学组成，并对其进行分离、纯化、合成、结构测定及理化性质的研究。期间的重要贡献有:发现了生物氧化作用的本质发现了生物氧化作用的本质;对脂质、糖类及氨基酸的性质进行了较为系统的研究对脂质、糖类及氨基酸的性质进行了较为系统的研究;发现并分离了核酸发现并分离了核酸;发现了维生素对人体的作用发现了维生素对人体的作用;从血液中分离了血红蛋白从血液中分

3、离了血红蛋白;证实了连接相邻氨基酸的肽键的形成，提出了蛋白质分子结构的多肽学说证实了连接相邻氨基酸的肽键的形成，提出了蛋白质分子结构的多肽学说;体外合成了尿素、嘌呤和简单的多肽体外合成了尿素、嘌呤和简单的多肽;发现酵母发酵可产生醇并产生发现酵母发酵可产生醇并产生CO2CO2，酵母发酵过程中存在，酵母发酵过程中存在“可溶性催化剂可溶性催化剂”，奠定了酶学的基础等奠定了酶学的基础等2.动态生物化学阶段 从20世纪20年代开始生物化学学科蓬勃发展，开始认识体内各种分子的代谢变化，进入了动态生物化学阶段。例如:在营养方面，发现了人类必需氨基酸、必需脂肪酸及多种维生素在营养方面，发现了人类必需氨基酸、必

4、需脂肪酸及多种维生素;在内分泌方面，发现了多种激素，并将其分离、合成在内分泌方面，发现了多种激素，并将其分离、合成;在酶学方面，认识到酶的化学本质是蛋白质，酶晶体制备获得成功在酶学方面，认识到酶的化学本质是蛋白质，酶晶体制备获得成功;在物质代谢方面，由于化学分析及核素示踪技术的发展与应用，对生物在物质代谢方面，由于化学分析及核素示踪技术的发展与应用，对生物 体内主要物质的代谢途径已基本确定，包括糖代谢途径的酶促反应过程、体内主要物质的代谢途径已基本确定，包括糖代谢途径的酶促反应过程、脂肪酸脂肪酸-氧化、尿素合成途径及三羧酸循环等。氧化、尿素合成途径及三羧酸循环等。在生物能研究中，提出了生物能产

5、生过程中的在生物能研究中，提出了生物能产生过程中的ATPATP循环学说。循环学说。一些技术方法在生物化学研究中的应用，如放射性核素标记、电泳和一些技术方法在生物化学研究中的应用，如放射性核素标记、电泳和X X射射 线晶体学等。线晶体学等。3.机能生物化学阶段(分子生物学阶段）20世纪后半叶以来生物化学发展的显著特征是分子生物学的崛起：物质代谢途径的研究继续发展物质代谢途径的研究继续发展，并进入合成代谢与代谢调节的研究，并进入合成代谢与代谢调节的研究；1.1.蛋白质结构与生物合成蛋白质结构与生物合成 20 20世纪世纪5050年代初期发现了蛋白质的年代初期发现了蛋白质的-螺旋的二级结构形式螺旋的

6、二级结构形式;完完成了成了胰岛素胰岛素和核和核糖糖核酸核酸酶酶的氨基酸序列分析的氨基酸序列分析;发现了转运发现了转运RNARNA和氨酰和氨酰-tRNA-tRNA合合成酶以及它们在蛋白质合成中的作用，成酶以及它们在蛋白质合成中的作用，阐阐明了氨基酸参与明了氨基酸参与蛋蛋白质合成的白质合成的活化机制活化机制;利用利用X-X-射线衍射和冷冻电镜技术解析了烟草花叶病病毒的结射线衍射和冷冻电镜技术解析了烟草花叶病病毒的结构等构等.2.DNA2.DNA双双螺螺旋结构和中心法则旋结构和中心法则-关于遗传物质关于遗传物质DNADNA的研究可以看作是第的研究可以看作是第 三阶段的标志性研究三阶段的标志性研究-分

7、子生物学的发展。分子生物学的发展。3.3.重重DNADNA技术得到广泛应用技术得到广泛应用4.4.基因组学及其他组学的研究基因组学及其他组学的研究中国科学家对生物化学发展的贡献古代：古代：就已在生产、饮食以及医疗等方面积累的丰富的经验中许多成为现代生物化学就已在生产、饮食以及医疗等方面积累的丰富的经验中许多成为现代生物化学的发展基础的发展基础。本草纲目中不仅记录了上千种的药物，并且对人体的代谢物及分本草纲目中不仅记录了上千种的药物，并且对人体的代谢物及分泌物进行了比较详细的记载泌物进行了比较详细的记载。近代近代：生物化学家生物化学家吴宪吴宪等在血液化学分析方面，创立了血滤液的制备和血糖测定法等

8、在血液化学分析方面，创立了血滤液的制备和血糖测定法;在蛋白质研究中提出了蛋白质变性学说。在蛋白质研究中提出了蛋白质变性学说。生物化学家生物化学家刘思职刘思职在免疫化学领域，用定量分析方法研究抗原抗体反应机制，在免疫化学领域，用定量分析方法研究抗原抗体反应机制，成为免疫化学的创始人之一。成为免疫化学的创始人之一。19651965年年胰岛素的人工合成；胰岛素的人工合成；19811981年酵母丙氨酰年酵母丙氨酰tRNAtRNA的合成的合成在酶学、蛋白质结构、生物膜结构与功能方面的研究都有举世瞩目的成就在酶学、蛋白质结构、生物膜结构与功能方面的研究都有举世瞩目的成就。近年来，近年来，我国的基因工程、蛋

9、白质工程、新基因的克隆与功能、疾病相关基我国的基因工程、蛋白质工程、新基因的克隆与功能、疾病相关基因的定位克隆及其功能研究均取得了重要的成果。因的定位克隆及其功能研究均取得了重要的成果。特别要指出的是，人类基因组序列草图的完成也有我国科学家的一份贡献特别要指出的是，人类基因组序列草图的完成也有我国科学家的一份贡献18971897年年 Buchner Buchner 发现酵母细胞质能使糖发酵发现酵母细胞质能使糖发酵19021902年年 Fischer Fischer 肽键理论肽键理论19261926年年 Sumner Sumner 结晶得到了脲酶结晶得到了脲酶,证明酶就是蛋白质证明酶就是蛋白质1

10、9351935年年 Schneider Schneider 将同位素应用于代谢的研究将同位素应用于代谢的研究 19441944年年 Avery Avery 等人证明遗传信息在核酸上等人证明遗传信息在核酸上 19531953年年 Sanger Sanger 的胰岛素氨基酸序列测定的胰岛素氨基酸序列测定 Waston-Crick Waston-Crick 提出提出DNADNA双螺旋模型双螺旋模型 19581958年年 Perutz Perutz 等阐明肌红蛋白的立体结构等阐明肌红蛋白的立体结构 19701970年年 发现了发现了DNADNA限制性内切酶限制性内切酶 19721972年年 DNADN

11、A重组技术的建立重组技术的建立 19781978年年 DNADNA双脱氧测序法的成功双脱氧测序法的成功19901990年年 人类基因组计划的实施人类基因组计划的实施,2001,2001年完成年完成,进入进入 后基因组时代后基因组时代生物化学重大发现年代表三.当代生物化学研究的主要内容 生物分子的结构与功能；物质代谢；物质代谢的整合与调节1.生物分子的结构与功能；体内重要的生物大分子体内重要的生物大分子:核酸、蛋白质（酶）、多糖、蛋白聚糖和复合脂质等核酸、蛋白质（酶）、多糖、蛋白聚糖和复合脂质等生物大分子的重要特征之一是具有信息功能，由此也称之为生物信息分子对生物大分子的研究：(1)确定其一级结

12、构 (2)更重要的是研究其空间结构及其与功能的关系-分子结构是功能的基础，而功能则是结构的体现；生物大分子的功能还需通过分子间的相互识别和相互作用而实现。由此可见，分子结构、分子识别和分子的相互作用是执行生物信息分子功能的基本要素2.物质代谢 生命体的基本特征是新陈代谢。个体摄入养料排出废物，以维持体内环境的相对稳定，从而延续生命。以60岁年龄计算,在一生中与环境进行着大量的物质交換，约相当于60000Kg水、10000Kg糖类、600kg蛋白质以及1000kg脂质。因此，正常的物质代谢是正常生命过程的必要条件，若物质代谢发生乱则可引起疾病。我们将要学习以下物质代谢：糖代谢 脂类代谢 蛋白质代

13、谢 核苷酸代谢维生素、无机盐等小分子物质代谢3.物质代谢的整合与调节 要保证机体的正常功能，就必须确保糖、脂质、蛋白质、水、无机盐、维生素这些营养物质在体内的代谢，能够根据机体的代谢状态和执行功能的需要有条不紊地进行。这就需要对这些物质的代谢方向、速率和流量进行精细调节。正是有了这种精细的调节，使各种物质的代谢井然有序，相互协调进行，机体才能适应各种内外环境的变化，顺利完成各种生命活动。四.生物化学与医学是一门基础医学的必修主干课程，渗透到基础医学与临床医学的各个领域。讲述正常人体的生物化学以及疾病过程中的生物化学相关问题，与医学有着紧密的联系：基础医学各学科主要是阐述人体正常、异常的结构与功能等，临床医学各学科则研究疾病发生、发展机制及诊断、治疗等，生物化学与分子生物学为医学各学科从分子水平上研究正常或疾病状态时人 体结构与功能乃至疾病预防、诊断与治疗，提供了理论与技术，对推动医学 各学科的新发展作出了重要的贡献。谢 谢 大 家