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基础生物化学Biochemistry,吉林农业大学生物化学教研室,课程内容及学时安排,1.生物化学导论 2.蛋白质的结构与功能3.核酸的结构与功能4.酶 5.生物氧化6.糖代谢 7.脂类物质代谢 8.蛋白质的降解与氨基酸代谢 9.核酸的降解与核苷酸代谢,10.DNA的生物合成 11.RNA的生物合成12.蛋白质的生物合成13.基因表达的调节14.基因重组与基因工程15.代谢调节,使用教材,生物化学 李庆章 吴永尧主编 中国农业出版社 高等农林院校十五规划教材动物生物化学 周顺伍等主编 中国农业出版社,参考书目,生物化学（第五版）周爱儒 主编 人民卫生出版社哈珀生物化学（第25版）科学出版社生物化学（影印第二版）RH.Garrett等编 高等教育出版社生物化学导论（第二版）科学出版社现代生物化学 于自然等主编 化学工业出版社生物化学（第三版）王静岩主编 高等教育出版社教学参考资料：生物化学应试指南 周爱儒 主编 北京医科大学出版社生物化学习题集 吉林大学出版社生物化学习题解析 科学出版社,生物化学导论Chapter 1 Introduction to biochemistry,一、生物化学的涵义,1、生物化学的概念：传统定义：生物化学是运用化学、物理学和生物学的现代理论和技术，研究生物体的物质组成与结构、物质代谢与能量转变，以这些变化与生理技能之间关系的一门科学。即在分子水平上研究生命现象的化学本质的科学。现代定义：是在分子水平上研究生物体的化学本质及生命活动过程中化学变化规律的科学。,2、生物化学的研究任务（1）研究生物体内物质的化学组成、结构、性质与功能。高等生物体主要由蛋白质、核酸、糖类、脂类以及水、无机盐等组成，此外还含有一些低分子物质，如维生素、激素、氨基酸、多肽、核苷酸及一些分解产物。研究生物分子的结构和功能之间的关系，代表了现代生物化学与分子生物学发展的方向。,（2）研究生物体内物质代谢（新陈代谢）、能量转变及其调控机理,生物体与其外环境之间的物质交换过程就称为物质代谢或新陈代谢。物质代谢的基本过程主要包括三大步骤：消化、吸收中间代谢排泄。其中，中间代谢过程是在细胞内进行的，最为复杂的化学变化过程，它包括合成代谢，分解代谢，物质互变，代谢调控，能量代谢几方面的内容。,（3）研究物质结构、代谢和生物功能与复杂的生命现象之间的关系,（4）研究生物体遗传的物质基础，基因信息传递、表达及其调控规律基因信息传递涉及到遗传、变异、生长、分化等诸多生命过程，也与遗传病、恶性肿瘤、心血管病等多种疾病的发病机制有关。DNA重组、转基因、基因剔除、新基因克隆、人类基因组计划及功能基因组计划等的发展，将大大推动这一领域的研究进程。,研究发现黑猩猩和人类基因组存在关键性差异,3、生物化学的分类,生物体：动物、植物、微生物等按研究对象分：动物、植物、微生物。按研究目的分：医学、工业、农业、食品等。,二、生物化学发展简史,1、生物化学产生前时期最早可追溯到离现在4000多年前。公元前22世纪 夏禹时代 酿酒公元前12世纪 商周时代 制酱、制醋公元前6世纪 瘿病（地方性甲状腺肿）公元四世纪 葛洪 海藻治疗瘿病唐代孙思邈 米糠熬粥治疗脚气病 猪肝治疗雀目明代李时珍 本草纲目,2、描述的或有机生物化学发展时期（17701903，静态生物化学）大约从十八世纪中叶到二十世纪初，主要完成了各种生物体化学组成的分析研究，发现了生物体主要由糖、脂、蛋白质和核酸四大类有机物质组成。主要成就1828年 魏勒在实验室将氰酸钠合成为尿素1842年 李比希首次提出新陈代谢的概念1849年 巴斯德开始发酵的研究1877年 霍佩.赛勒首次提出“Biochemie”1897年 布克纳兄弟 蔗糖酵母发酵实验,3、动态的或生理生物化学发展时期（19031950，动态生物化学）,大约从二十世纪初到二十世纪五十年代。此阶段对各种化学物质的代谢途径有了一定的了解。物质代谢途径及动态平衡、能量转化，光合作用、生物氧化、糖的分解和合成代谢、蛋白质合成、核酸的遗传功能、酶、维生素、激素、抗生素等的代谢。其中主要的有：1905年 哈登和杨发现酶和辅酶；1926年 sumner首次从刀豆中获得脲酶结晶；1955年 Sanger完成牛胰岛素氨基酸组成分析；1932年，英国科学家Krebs 发现尿素合成的鸟氨酸循环；1937年，Krebs提出了各种化学物质的中心环节三羧酸循环的基本代谢途径；1940年，德国科学家Embden和Meyerhof提出了糖酵解代谢途径，等等。,4、分子的或综合生物化学发展时期（1950至今，机能生物化学）,孟德尔 豌豆杂交实验提出生物遗传的不是其形状本身，而是它的遗传因子。1868年 Miescher 发现核蛋白1928年 格里非思 肺炎球菌转化实验1944年 Avery等人首次证明DNA是遗传物质1950年 Chargaff证明A=T G=C1953年，Watson和Crick提出DNA的双螺旋结构模型为标志，生物化学的发展进入分子生物学阶段。1966年 遗传密码破译,1958 1971年 遗传中心法则（Crick)1960年 Jacob和Monod创立操纵子学说1982年 Cech发现核酶1982年Palmiter 转基因技术1990年 人类基因组计划1997年Wilmut 克隆技术这一阶段的主要研究工作就是探讨各种生物大分子的结构与其功能之间的关系。如生命的本质和奥秘：运动、神经、内分泌、生长、发育、繁殖等的分子机理等。,染色体的形态结构,1953年，沃森克里克（WatsonCrick）确定DNA双螺旋结构，获1962年诺贝尔生理、医学奖。1955年，英国生物化学家桑格尔（Sanger）确定牛胰岛素结构，获1958年诺贝尔化学奖。1980年，桑格尔和吉尔伯特（Gilbet）设计出测定DNA序列得方法，获1980年诺贝尔化学奖。1984年，化学奖，Bruce Merrifield（美国），建立和发展蛋白质化学合成方法。1993年1、Rechard J.Roberts(美)等，发现断裂记因 化学奖 2Karg B.Mallis(美)发明PCR方法。3Michaet Smith(加拿大)建立DNA合成用与定点诱变研究1994年 Alfred G.Giillman（美）等，发现G蛋白及基因在细胞内信号转导的作用。,1997年1 stanley B.prusiner(美)发现一中新型的致病因子感染性蛋白颗粒“prion”（疯牛病）生理医学奖 2 paul D.Boyer（美）等，说明ATP酶促合成机制 化学奖3 Jens c.skon(丹麦)发现输送离子的Na+K+_ATP酶。1996年Petr c.Doherty（美）等，发现T细胞对病毒感染细胞的识别和MHC(主要组织相容性复合体)限制。生理医学奖1998年ROLert F.furchgott（美国）等，发现NO是心血管系统的信号分子 生理医学奖,我国生物化学的发展概况 起步晚，基础弱，潜力大，需努力1、吴宪 血滤液制备、蛋白质变性。食物营养与免疫化学2、1965年 首次人工合成结晶牛胰岛素3、1981年 合成酵母丙氨酸转移核糖核酸的人工全合成4、天花粉蛋白一级结构测定5、生物膜与水通道的研究6、人类基因组、水稻基因组等的研究,三、生物化学的应用与展望,1、生物化学是二十一世纪生命科学的带头学科。学科热点：基因组学 蛋白质组学 克隆（组织、器官、个体）,生物化学学科的新进展与热点问题1、基因组计划研究的继续与深入2、蛋白质组研究（后基因组研究）3、RNA组计划正在兴起4、基因表达调控5、细胞信号传递6、与医学密切相关的一些热点问题7、端粒、端粒酶与细胞正常衰老、凋亡研究8、与药物生产密切相关的基因工程研究9、体内第三类生物大分子糖蛋白与蛋白聚糖10、分子生物学中心法则的理论研究及相关技术研究,2、生物化学与农业原始农业：采集与狩猎，游牧式传统农业：原始的种植业，畜牧业现代农业：化肥，农药；绿色革命（杂种优势），生物防治，分子育种，转基因植物，动物营养分子农业（工厂化农业）：离开土地，细胞水平甚至是分子水平的生化加工业，。植物：光合作用 固定化细胞培养，叶绿体光合器。动物：细胞培养。,3、生物化学与环保环境污染：Pb、Hg环境监控：生物传感（酶，细胞）和指示生物生物净化：金属硫蛋白等金属结合蛋白,4、生物化学与轻工业发酵工业：抗生素、氨基酸。食品工业饲料工业：酶，添加剂，香味剂，甜味剂制革与造纸工业：酶法处理生物电子学：DNA储存器。酶工程技术,5、生物化学与医药生化药物基因工程药物蛋白质工程药物抗体工程药物：定向，低剂量海洋生物技术药物,四、生物化学与其它学科的关系,五、生物化学的学习方略,生物化学课程的特点：1、知识密集，信息量大2、分子水平，内容复杂3、涉及面广，记忆性强4、联系密切，灵活多变,学习方法：1、教学结合，教学相长2、及时复习，精炼概念3、进入状态，把握规律4、加强联系，突出整体,学习生物化学必须掌握的五个基本原则1、学会抽象思维2、理解与记忆并重，更着重对生化内容的理解3、加强各章内容的前后联系与综合思考4、在全面复习的基础上要抓住各章基本要求与重点、难点5、生物化学与分子生物学内容的有机结合,
