生物化学生命的定义.ppt

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1、生生 物物 化化 学学绪绪 论论内容提要内容提要 生物化学的生物化学的概念概念生物化学的生物化学的研究内容研究内容生物化学的生物化学的发展发展历史历史生物化学的生物化学的新新进展进展生物化学的生物化学的应用应用生物化学学习方法生物化学学习方法课程学时考试课程学时考试安排安排 我们所处在的地球充满着无数的生物，从我们所处在的地球充满着无数的生物，从最简单的病毒到菌藻树草，从鱼虫鸟兽到最最简单的病毒到菌藻树草，从鱼虫鸟兽到最复杂的人类，处处都可以觉察到生命的活动。复杂的人类，处处都可以觉察到生命的活动。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

2、征和对环境的适应能生物，其形态、生理特征和对环境的适应能力各不相同，力各不相同，都经历着生长、发育、衰老、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。死亡的变化，都具有繁殖后代的能力。生命的定义生命的定义生命的根本特性究竟是什么？生命的根本特性究竟是什么？1919世纪下世纪下半叶，恩格斯对生命下了一个定义：半叶，恩格斯对生命下了一个定义：“生命是蛋白体的存在方式，这个存在方生命是蛋白体的存在方式，这个存在方式的基本因素在于和它周围的外部自然式的基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，谢一停止，生

3、命就随之停止，结果便是结果便是蛋白质的分解蛋白质的分解”。恩格斯的生命定义在。恩格斯的生命定义在一定程度上揭示了生命的物质基础。一定程度上揭示了生命的物质基础。生物化学的概念生物化学的概念 生生物物化化学学是是运运用用化化学学原原理理和和方方法法，研研究究生生物物体体的的物物质质组组成成和和遵遵循循化化学学规规律律所所发发生生的的一一系系列列化化学学变变化化，进进而而深深入入揭揭示示生生命命现现象象本本质质的的一一门门科科学学，有有生生命命的的化学之称。化学之称。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2.生物体内

4、的物质代谢、能量转换和代谢调生物体内的物质代谢、能量转换和代谢调3.3.生物体的信息代谢生物体的信息代谢4.4.运运用用生生物物化化学学原原理理和和方方法法，为为农农业业、工工业业、医医药药卫卫生生、环环境境保保护护等等服服务务，开开拓拓富富有有经经济济价价值值的的生生物物资资源源（酶酶制制剂剂、药药品品、食食品品添添加加剂剂、杀杀虫虫剂剂）课程知识模块和学时安排课程知识模块和学时安排绪论绪论 2 第一章第一章 核酸的结构与功能核酸的结构与功能 6第二章第二章 蛋白质化学蛋白质化学 10第三章第三章 酶酶 10 第四章第四章 糖类代谢糖类代谢 8 第五章第五章 生物氧化和氧化磷酸化生物氧化和氧

5、化磷酸化 4 第六章第六章 脂类代谢脂类代谢 6 第七章第七章 蛋白质的酶促降解及氨基酸代谢蛋白质的酶促降解及氨基酸代谢 4 第八章第八章 核酸的酶促降解及核苷酸代谢核酸的酶促降解及核苷酸代谢 2 第九章第九章 核酸的生物合成核酸的生物合成 6 第十章第十章 蛋白质的生物合成蛋白质的生物合成 6 第十一章第十一章 代谢途径的相互联系和代谢调控代谢途径的相互联系和代谢调控 6 生命大分子生命大分子生物代谢能量的产生物代谢能量的产生和储藏及大分子生和储藏及大分子前体的生物合成前体的生物合成遗传信息的存遗传信息的存储传递和表达储传递和表达生物化学的发展生物化学的发展 1 静态生物化学时期（二十世纪二

6、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）静态生物化学静态生物化学（20世纪之前）世纪之前）弗雷德里希弗雷德里希米歇尔米歇尔(1853-1927)Friedrich Miescher 霍佩霍佩-赛勒赛勒(1825-1895)FelixHoppe-Seyler德国德国1877提出提出生生物化学物化学这个这个名词名词分离出分离出nuclein(脱氧脱氧核糖核蛋白核糖核蛋白)1897年发现引起发酵的物质年发现引起

7、发酵的物质是酶，从而把酵母细胞的生命是酶，从而把酵母细胞的生命活力与酶的化学作用联系起来，活力与酶的化学作用联系起来，建立了建立了酶化学酶化学。静态生物化学静态生物化学（20世纪之前）世纪之前）Eduard Buchner(毕希纳毕希纳)德国生物化学家德国生物化学家(1860-1917)The Nobel Prize in Chemistry 1907 发现无细胞发酵现象发现无细胞发酵现象动态生物化学动态生物化学(20世纪初世纪初中叶中叶)The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1922 Otto Meyerhof迈耶霍夫迈耶霍夫(1884-1951

8、)G.Embden，O.Meyerhof和阐和阐明了明了糖酵解糖酵解，又称这途径为，又称这途径为Embden-Meyerhof-Parnas途径，途径，简称简称EMP途径途径动态生物化学动态生物化学(20世纪初世纪初中叶中叶)The Nobel Prize in Chemistry 1946 J B Sumner(萨姆纳萨姆纳)(18871955)美国生物化学家美国生物化学家 1926年首次得年首次得到到脲酶结晶脲酶结晶显微镜下的胰蛋白酶动态生物化学动态生物化学(20世纪初世纪初中叶中叶)The Nobel Prize in Chemistry 1946 J Northrop(诺思罗普诺思罗普

9、)(18911987)美国生物化学家美国生物化学家 1929年分离和提纯了胃年分离和提纯了胃蛋白酶、胰蛋白酶、胰凝蛋白酶、胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶等，和萨姆纳证乳蛋白酶等，和萨姆纳证明了明了酶是一种具有催化作酶是一种具有催化作用的蛋白质用的蛋白质。动态生物化学动态生物化学(20世纪初世纪初中叶中叶)1930年发现了哺乳动物体年发现了哺乳动物体内内尿素合成的途径尿素合成的途径.1937年又提出了年又提出了三羧酸循三羧酸循环环理论理论.并解释了机体内所需能并解释了机体内所需能量的产生过程和糖、脂肪、量的产生过程和糖、脂肪、蛋蛋白质的相互联系及相互转变机白质的相互联系及相互转变机理。理。Hans Kr

10、ebs（19001981）德裔英国生物化学家德裔英国生物化学家The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1953动态生物化学动态生物化学(20世纪初世纪初中叶中叶)The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1953Fritz Lipmann(18991986)德裔美国生物化学家德裔美国生物化学家1945年发现并分年发现并分离出离出辅酶辅酶A，证，证明其对生理代谢明其对生理代谢的重要性的重要性The Nobel Prize in Chemistry 1958 The Nobel Prize in Chemistr

11、y 1980 Paul Berg(1926-)Walter Gilbert(1932-)Frederick Sanger(1918-)40年代年代测定出牛测定出牛胰岛素分子中全部氨胰岛素分子中全部氨基酸的排列顺序基酸的排列顺序，并，并证明了其内部氨基酸证明了其内部氨基酸的结合方式的结合方式 设计出一种设计出一种测定脱氧核糖测定脱氧核糖核酸核酸(DNA)内核内核苷酸排列顺序苷酸排列顺序的方法的方法动态生物化学动态生物化学(20世纪初世纪初中叶中叶)Linus Pauling量子化学家（1901-1994）动态生物化学动态生物化学(20世纪初世纪初中叶中叶)40年代中期以后提出年代中期以后提出纤纤

12、维状蛋白质的螺旋结构维状蛋白质的螺旋结构，及蛋白质是具有多肽链结及蛋白质是具有多肽链结构的物质，打开了通往蛋构的物质，打开了通往蛋白质与白质与DNA分子奥秘的大分子奥秘的大门。门。两次荣获诺贝尔奖金（两次荣获诺贝尔奖金（1954年化学奖，年化学奖，1962年和平奖）年和平奖）功能生物化学（功能生物化学（20世纪中叶以后）世纪中叶以后）F H C Crick(1916-2004)James D Watson(1928-)1958年提出了年提出了“中心法则中心法则”，为分子生物学奠为分子生物学奠定了基础。定了基础。1953年提出年提出DNA双双螺旋结构螺旋结构，标志着，标志着遗传学完成了由遗传学完

13、成了由“经经典典”向向“分子分子”时代的时代的过渡。过渡。The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1962 Maurice Wilkins(1916-2004）功能生物化学（功能生物化学（20世纪中叶以后）世纪中叶以后）Marshall W.Nirenberg(1927-)The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1968 第一次用实验解第一次用实验解答了答了遗产密码遗产密码，并证明了本丙氨并证明了本丙氨酸的密码子是酸的密码子是UUU.Robert W.Holley(1922-1993)H.Gobind Kh

14、orana(1922-)阐明遗传密码及其在蛋白质合成中的作用阐明遗传密码及其在蛋白质合成中的作用 1965 1965年年9 9月月1717日，中国首次人工合成胰岛素。这也是世界上第日，中国首次人工合成胰岛素。这也是世界上第一个蛋白质的全合成。一个蛋白质的全合成。功能生物化学（功能生物化学（20世纪中叶以后）世纪中叶以后）Thomas R.Cech(1947-)功能生物化学（功能生物化学（20世纪中叶以后）世纪中叶以后）发现发现RNA的生物催化作用而获奖的生物催化作用而获奖.Sidney Altman(1939-)1978年和年和1981年奥尔特曼与切赫分别发现年奥尔特曼与切赫分别发现了核糖核酸

15、了核糖核酸(RNA)自身具有的生物催化作用自身具有的生物催化作用,这项研究不仅为探索这项研究不仅为探索RNA的复制能力提供的复制能力提供了线索，而且说明了最早的生命物质是同了线索，而且说明了最早的生命物质是同时具有生物催化功能和遗传功能的时具有生物催化功能和遗传功能的RNA，打破了蛋白质是生物起源的定论。打破了蛋白质是生物起源的定论。The Nobel Prize in Chemistry 1989 穆利斯穆利斯(1945(1945)Kary B.MullisKary B.Mullis美国生物化学家美国生物化学家 科学家已经成功地用科学家已经成功地用PCRPCR方法对一个方法对一个200020

16、00万年前被埋在万年前被埋在琥珀中的昆虫的遗传物质进行琥珀中的昆虫的遗传物质进行了扩增。了扩增。功能生物化学（功能生物化学（20世纪中叶以后）世纪中叶以后）建立了建立了“聚合酶链反应聚合酶链反应”(PCR)方法，是分子生物方法，是分子生物学里程碑式的发明，由此获学里程碑式的发明，由此获得得1993年诺贝尔化学奖。年诺贝尔化学奖。功能生物化学（功能生物化学（20世纪中叶以后）世纪中叶以后）1997.2 苏格兰苏格兰 Wilmut 绵羊绵羊“多利多利”的克隆的克隆为发育生物学研究开为发育生物学研究开拓了更广阔的空间拓了更广阔的空间功能生物化学（功能生物化学（20世纪中叶以后）世纪中叶以后）美、英、

17、日、德、法、中美、英、日、德、法、中六国参与的国际六国参与的国际人类基因人类基因组计划组计划(2003年完成年完成)当代生命科学研究的趋势当代生命科学研究的趋势20世纪中期，随着蛋白质空间结构的世纪中期，随着蛋白质空间结构的 X-射线解析和射线解析和DNA双螺旋的发现，开始了一个崭新的生物科学时代。对双螺旋的发现，开始了一个崭新的生物科学时代。对遗传信息的载体核酸遗传信息的载体核酸 和生命功能的执行者蛋白质的研究成和生命功能的执行者蛋白质的研究成了生命科学研究的主要内容。经过生命科学工作者半个世了生命科学研究的主要内容。经过生命科学工作者半个世纪的努力，生命科学已成为自然科学中最重要的学科。当

18、纪的努力，生命科学已成为自然科学中最重要的学科。当前生物学基础研究的特征和动向可归结成前生物学基础研究的特征和动向可归结成6个方面个方面。1、生命科学的主导力量、生命科学的主导力量生物化学和分子生物学生物化学和分子生物学2、生命科学的研究模式、生命科学的研究模式集约型、合作型集约型、合作型3、生命科学的思维方式、生命科学的思维方式整体性、复杂性、综合性整体性、复杂性、综合性4、生命科学的研究技术、生命科学的研究技术越来越依赖高新技术越来越依赖高新技术5、生命科学的交叉研究、生命科学的交叉研究多领域多学科交叉的新阶段多领域多学科交叉的新阶段6、生命科学的投入产出、生命科学的投入产出基础研究和应用

19、紧密结合基础研究和应用紧密结合生物化学的应用生物化学的应用生化知识应用生化知识应用生化技术应用生化技术应用生化产品应用生化产品应用生物化学与其它学科的关系生物化学与其它学科的关系基础学科交叉学科专业平台科生命科学者的共同语言生物学生物学动动物物学学植植物物学学微生物学微生物学化学化学生物学生物学生生物物化化学学生物化学与分子生物学日生物化学与分子生物学日益融合共同促进人类进步益融合共同促进人类进步分子生物学概念及研究内容分子生物学概念及研究内容 广义广义:研究蛋白质及核酸等生物大分子结构和功研究蛋白质及核酸等生物大分子结构和功能，也就是从分子水平阐明生命现象和生物学规律。能，也就是从分子水平阐

20、明生命现象和生物学规律。狭义狭义:偏重于核酸偏重于核酸(或基因或基因)的分子生物学，主的分子生物学，主要研究基因或要研究基因或DNA的复制、转录、表达和调节控制的复制、转录、表达和调节控制等过程，也涉及这些过程中有关的蛋白质和酶的结构等过程，也涉及这些过程中有关的蛋白质和酶的结构与功能的研究。与功能的研究。分子生物学分子生物学DNADNA重组技术重组技术基因工程基因工程分子遗传学分子遗传学DNADNA切割技术切割技术分子克隆分子克隆快速测序快速测序生物化学与分子生物学生物化学与分子生物学生物化学学习方法漫谈学会思考：抽象学会思考：抽象类比联想；类比联想；复杂复杂分析归纳；零散分析归纳；零散线索框架线索框架学会抓重点要点：反应特点、反应性质、学会抓重点要点：反应特点、反应性质、条件、生理意义条件、生理意义强化记忆：理解记忆；联系记忆，强化记忆：理解记忆；联系记忆，实例记忆；归纳记忆；比较记忆实例记忆；归纳记忆；比较记忆学会自学：整理笔记；及时复习学会自学：整理笔记；及时复习