生物化学导论绪论.ppt

,欢迎学习基础生物化学课程,使用教材：基础生物化学 黄卓列 朱利泉 主编 中国农业出版社,参考书目,参考书目：基础生物化学 第二版 主编 吴显荣 中国农业出版社 生物化学 主编 沈同 王镜岩 高等教育出版社出版电子教案：实验及答疑地点：实验大楼六楼东侧生化教 研室 电话：68250794,主讲教师：胡奎 电话：68250794(o)68250857(h)email:,课程学时安排（54）,第一章 生物化学导论 2 第二章蛋白质化学 6第三章核酸的结构与功能 6第四章 酶 6 第五章 维生素与辅酶5 3 第六章 糖类化合物代谢 7第七章 生物氧化和氧化磷酸化 3第八章 脂类代谢 3第九章 蛋白质的酶促降解及氨基酸代谢 3第十章 核酸的酶促降解及核苷酸代谢 3 第十一章 核酸的生物合成 3第十二章 蛋白质的生物合成 3 第十三章 代谢调控 3 第十四章 DNA重组技术的基本原理 3,生命大分子,生物代谢能量的产生和储藏及大分子前体的生物合成,遗传信息的存储传递和表达,主要内容:介绍生物化学的概念、研究内容、学科发展历史和前景及其与其它科学的关系。对本课程的内容、进度和要求作具体安排。,返回,第一章 生物化学导论（绪论）,化学,生物学,生物化学,Biochemistry生物化学生命的化学 一门边缘学科,What is Biochemistry,Biochemistry Seeks to Explain Life in Chemical Terms Chemical processes associated with living things.Biochemistry may be defined as the study of the molecular basis of life.生物化学是运用化学原理和方法，研究生物体的物质组成和遵循化学规律所发生的一系列化学变化，进而深入揭示生命现象本质的一门科学，有生命的化学之称,Return,生物化学的研究范围大致可包括下列几个方面：1、生物体是由哪些物质组成的？它们的结构和性质如何？,1903年提出Biochemistry，生物化学才成为一门独立的学科，在此之前，分别由有机化学和生理学分别研究。,静态生物化学时期（二十世纪二十年代以前）,生物体的化学组成,自然界所有的生命物体都由三类物质组成水、无机离子和生物分子,生物分子/Biological Molecules,生物分子是生物体和生命现象的结构基础和功能基础，是生物化学研究的基本对象。生物分子的主要类型包括：Saccharide(糖)、lipids(脂)、Nucleic Acids(核酸)、protein(蛋白质)维生素、辅酶、激素、核苷酸和氨基酸等。生物分子中最重要的是糖、脂、核酸和蛋白质四类物质，分子量一般都很大，所以又称为生物大分子。,生命的物质组成,肽,核苷,多聚糖,磷脂酸,氨基酸,含N碱核糖,葡萄糖,脂肪酸甘油胆碱,基本生物分子,4种生物大分子,蛋白质,核苷酸,多糖,脂类,多酶复合体染色体生物膜,细胞器,细胞,组织,器官,生物体,动物植物微生物,4种生物高分子,2、这些物质在生物体内发生什么变化？是怎样变化的？变化过程中能量是怎样转变 的？也就是说这些物质在生物体内是怎样进行物质和能量代谢的?,动态生物化学时期（二十世纪前半叶）,3、这些物质的结构、代谢和生物功能及复杂的生命现象（如生长、生殖、遗传、运动等）之间有什么关系？,复杂的生命现象是如何有条不紊进行？是受到怎么样 的精确调控的？物质代谢是如何相互联系的?,机能生物化学及分子生物学时期（二十世纪五十年代以后）,分子生物学概念及研究内容,广义:研究蛋白质及核酸等生物大分子结构、构象和功能，也就是从分子水平阐明生命现象的规律和本质的科学。狭义:偏重于核酸(或基因)的分子生物学，主要研究基因或DNA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与功能的研究。,生命的奥秘是什么？,生命的特征,具有复制的能力具有催化的能力具有突变的能力,新陈代谢,由核酸和蛋白质等物质组成的多分子体系，它具有不断自我更新、繁殖后代以及对外界产生反应的能力。,生命的基本单位：细胞生命体必要的要素：1 所有的独立的生命体都有一个界面与外界分隔；在地球的生命体中这个界面就是生物膜,原核生物的简单质膜和真核生物的内膜系统都是由脂质双分子层构成 膜在生物体中的重要作用膜的研究 膜生化,生命是物质的实体！,2,所有的的生命体都有一个遗传信息系统：生物体能不断地繁殖下一代，使生命得以延续，遗传物质必须稳定并能复制和传递；生物的某些性状会发生变异；没有变异，生物就不可能进化。遗传物质必须允许发生变化。,DNA（和 RNA）担当了地球生命体的遗传物质，这和它的理化性质分不开，核酸的研究成为现代分子生物学研究的主要内容。,DNA的双螺旋结构,1953年，Watson 和 Crick 提出的DNA双螺旋结构。细胞中的DNA分子几乎都是由两条多聚脱氧核苷酸链构成的。DNA的二级结构就是指两条多核苷酸链反向平行盘绕所生成的双螺旋结构。,划时代的里程碑，现代生物科学的奠基石。,3,所有的独立的生命体都有蛋白质的合成系统：,蛋白质是生物体生物功能的执行者。没有蛋白质也就没有生命,4,所有的的生命体都有能量的获得方式（系统）,类病毒-病毒-枝原体、衣原体-立克次氏体 细菌 原核生物-酵母 真核生物苔蘚原生动物-植物 动物,哪些可以称为独立的生命体？,研究领域的细化,动物生化（zoic）、植物生化（botanic）、微生物生化（microbial）、普通生化（general）进化生化（Evolutional）或比较生化（Comparative）生理化学（physiological）医学生化（medicinal）、农业生化（agricultural）、工业生化（industrial）、Cellular 细胞生物化学、Functional 机能生化,功能生化、Marine 海洋生物化学、Molecular 分子生物化学、Radiation 辐射生物化学。,Return,生物化学与有关科学的关系,包含、交叉、基础、延伸化学（chemistry）生理学(physiology)遗传学(genetics)生态学(ecology)细胞生物学(cytobiology)微生物学(microbiology)分类学(taxolgy),Return,其它物理学、数学及信息学等学科在现代的生物化学研究中发挥着重要作用,“生化是在生理学的基础上发展起来的一门科学。生化的研究工作离不开生理学，生理学的研究也不能脱离生物化学。生物化学在以上学科的基础上于20世纪诞生和成熟，它的成熟以及从中所衍生出来的分子生物学，导致了生物学在20世纪的分子革命。生物化学的日新月异，不仅促使细胞生物学、遗传学、发育生物学、神经生物学等生命科学分支进入分子水平，冠以“分子”之姓，而且使动物、植物、微生物、人体、医学、工、农业等生物相关的领域也附以“生物化学”之名使之显示了切实的作用；同时为物理学化学、数学、计算机科学、信息科学、材料科学、国防科学等其它学科的发展带来发勃勃生机，大有促进整个自然科学发展、技术进步之势、乃至科学家们预测：21世纪将是生物科学的世纪。这些使得“生物化学”术语成为了现代生命科学的共同语言，并使得生物化学成为了生物专业学生最为重要的必修课程之一。这就决定了生物化学是一门生命科学有关专业（包括生物学、医学和农学等）学生的必修性主干专业基础课，在校期间打下良好的生物化学基础对这些专业学生的未来学习和工作将影响深远，所以是一门必须学好的生命科学关键课程。”,生物化学发展历程,Roots of Biochemistry,Wohlers synthesis of ureaBuchners fermentation of sugar from yeast extractsSumners crystallization of ureaseWatson and Cricks structure of DNA,1835Jons Berzelius writes a paper on chemical catalysis,uses amylase as an example.1859Charles Darwin publishes On the Origin of Species.1860 Louis Pasteur recognizes that fermation was catalyzed by enzymes,but he believes they are part of the essence of yeast.1865 Gregor Mendel publishes his theory of genetics.1869 Fredrick meischer discoverse DNA in cell nuclei.1897 Eduard and Hans Buchner extracts materiel fom yeast that catalyzes the conversion of glucose to alcohol.1900 Gregor Mendels work on genetics is rediscovered.1914 Fritz Lipmann elucidates the role of ATP in energy metabolism.1926 James Sumner obtains crystalline jack bean urease and demostrates that it is a protein.1926 Thomas Hunt Morgan writes The Theory of the Gene.1934 Arnold Beckman developes the first pH meter.1937 Hans Krebs discovers the citric acid cycle(TCA cycle).,1941 George Beadle&Edward tatum propose the one-gene,one-enzyme hypothesis.1944 Oswald Avery,Colin MacLeod,and Maclyn McCarthy use chemical methods to establish that DNA is the genetic material.1950 Edwin Chargaff publishes observation that A=T,G=C(Chargaff s rules).1952 Linus Pauling and Robert Corey propose the a-helix and the b-pleated sheet structures for proteins.1952 Alfred Hershey and Martha Chase provide additional support for DNA as genetic material.1953 James Watson and Frances Crick put forth the double helix model DNA.1953 Fredrick Sanger determines the first amino acid sequence of a protein(insulin).,1956 Earl Sutherland isolates cyclic AMP.1957 Matthew Meselson and Franklin Stahl carry out experiment to demonstrate semiconservative DNA replication.1960 John Kendrew and Max Pertuz obtain the first three dimensionalstructure of proteins(hemoglobin and myoglobin).1960Jerald Huritz and Samuel Weiss discover RNA polymerase.1961Francois Jacob andJaques Monod propound the operon model of gene control.1963 Allosteric model for inhibition of enzymes(Jean-pierrre Changuex,F.jacob,and J.Monod).1964 Acrylamide gel electrophoresis of proteins is developed.1965 Marshal Nirenberg,H.Gobind Khorana,and severo Ochoa complete the elucidation of the genetic code.1965 3-D model of first enzyme(lysozyme by David Phillips.,1965 Robert Holley determines the structure of a transfer-RNA.1965 Jerome Vinograd discovers superhelical twisting.1968Mark Ptashne and Walter Gilbert identify the first repressor genes.1969Paula DeLucia and John Cairns isolate a mutant of E.coli called pol A1.1969 First synthesis of an enzyme(ribonuclease).1970 Hamilton Smith discovers restriction endonucleases.1970 Howard temin and David Baltimore discover reverse transcriptase.,1973 Stanley Cohen and Herbert Boyer prepare recombinant DNA.1974 Sung-Hou Kim,et al.produce the first X-ray structure of transfer RNA.1977 Cesar Milstein discovers how to produce monoclonal antibodies.1977 Allan Maxam and Walter gibert develop a chemistry for sequencing DNA.1977 Fredrick Sanger,S.Nicklen and A.R.Coulson develop a chemistry for sequencing DNA.1977 Phillip Sharp and Richard Roberts discover intons(intervening sequences).1982 First x-ray structure of a membrane protein,Return,生物化学的应用简介,1.作为其它生命科学的理论基础 对各种生命现象和生物生产过程进行机理和本质解释2.作为方法与工具直接应用于生产过程 生物产品生产制备提取加工等,3 生物操作技术进行创造和改造生物,生物化学的最终目的是了解、控制生命过程，为人类的健康与工农业生产服务。The Uses of Biochemistry:AgricultureMedicineNutritionClinical ChemistryPharmacologyToxicologyIndustry,A.战胜生理疾病,疾病的诊断与病理分析、新药物的开发设计、各类保健品开发、基因疗法、器官克隆等临床生化诊断：血糖浓度糖尿病，血清酸 性磷酸酶 前列腺癌，碱性磷酸酶骨癌 治疗：口服胃蛋白酶、胰蛋白酶等治疗消化不良，抗癌治疗：利用氨甲蝶呤抑制癌细胞的二氢叶酸还原酶，,B.农业丰产,转基因技术进行育种、生物病虫害防止、利用代谢调控技术保证产品储存等、高级动植物品种的克隆技术研究植物新陈代谢本质以控制其发育，用生物化学技术测定新品种的特性，抗菌素、杀虫剂、除草剂的研制及激素的应用等均离不开生物化学。,C.在水产、畜牧业上的应用,利用生物化学知识提高禽兽肉质、乳质、蛋质营养，提高水产加工水平。,D.在工业上的应用,生物化学中酶、代谢调控等手段被广泛用于食品加工、酿造、制革、新材料、新能源的开发与研制等工业领域，同时应用生化技术进行工业污染的治理也以其成本低、效率高、无毒害等优势越来越得到大家的重视。生物工程技术与产品,生物化学的特点：1、生物化学是一门归纳性很强的学科，以文字描述为主，内容多，因而要求多阅读多积累。2、该课程的理论教学工作同时需要辅高强度的实验课程作为支持。3、生物化学是一门既具有很强基础性，同时有兼具很强前沿性（即还处于活跃发展状态）的学科，许多问题还没有明确答案，假设多，因而可讨论的问题也多。4、该学科交叉性极强。学习的难点：内容多而平时接触少，名词术语生疏，英文缩写、结构式多和以文字描述为主的自然科学,生物化学的学习方法,要求：多记多看反复活用注意系统性联系性作笔 记记主要内容、题目，课后予以完善利用 参考书习题集网上思考题抓重点、普遍的的规律，一些细节，个别的东西可以缓一缓。认清哪些规律对于所有生物都是适用的。,Return,考试安排,平时占30（点名、提问、随堂测验、期中），期末占70。Enjoy your exams,but not suffer.,