生物化学绪论(56)-课件.ppt

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1、生物化学,主讲：敖新宇,Biochemistry,西南林学院专业基础课,课程安排（80学时，理论课56学时，实验课24学时）,第一章 蛋白质化学第二章 酶化学第三章 维生素第四章 核酸化学第五章 生物氧化及氧化磷酸化第六章 糖代谢第七章 脂代谢第八章 蛋白质、核酸降解及氨基酸、核苷酸代谢第九章 核酸及蛋白质的生物合成第十章 物质代谢的调节和控制,参考书目,1.生物化学 王希成 主编 清华大学出版社2.生物化学 黄卓烈 朱利泉 中国农业出版社3.生物化学教程 张洪渊 主编 四川大学出版社3.生物化学 王镜岩等主编 高等教育出版社期刊：国内：生命的化学，中国的科学等 国外：Nature等。Inte

2、rnet Resourcehttp:/www.bio-,一、二十一世纪生物学基础研究的特征和动 向二、什么是生物化学三、生物化学在生命科学中的地位 四、生物化学的发展及未来趋势 五、生物化学的学习方法,绪论,20世纪中期，随着蛋白质空间结构的 X-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。当前生物学基础研究的特征和动向可归结成6个方面。,二十一世纪生物学基础研究的特征和动向,1.生命科学的主导力量生物化学和分子生物学2.生命科

3、学的研究模式集约型、合作型3.生命科学的思维方式整体性、复杂性、综合性4.生命科学的研究技术越来越依赖高新技术5.生命科学的交叉研究多领域多学科交叉的新阶段6.生命科学的投入产出基础研究和应用紧密结合,生物化学的概念,生物化学(Biochemistry or Biological Chemistry)是一门研究生命现象的化学本质的学科.所谓化学本质即是生命体的的物质组成,结构,性质及功能,以及这些化学物质的变化(合成和分解).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。,生物化学研究对象,生物化学根据其研

4、究的对象分普通生化和专业生化。前者讨论一般性的生化问题，即共同的规律。专业生化指专业特殊的生化问题，根据不同的专业分为动物生化,植物生化,微生物生化,医学生化,农业生化,工业生化,医药生化等.,普通生物化学的研究对象及内容,生物化学的研究对象：一切生物有机体，包括动物、植物、微生物和人体。研究它们的化学组成及其化学变化的规律。,生物化学的研究内容，包括四个部分：1.生物体物质的化学组成、结构、性质及功能即静态生物化 学。2.生物物质在体内的运动规律（物质代谢、能量转换和代谢调 控），即动态生物化学或新陈代谢的规律。3.近年又有所谓“信息生化”，即是研究生物信息流动过程 涉及的生物化学过程。其中

5、遗传信息的流动过程是最受 关注的，其次是细胞外的信息进入细胞，体外信息进入 体内的流动。4.运用生物化学原理和方法，为农业、工业、医药卫生、环境 保护等服务，开拓富有经济价值的生物资源（酶制剂、药 品、食品添加剂、杀虫剂）,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,生物体的化学组成,在地球上存在的92种天然元素中，只有28种元素在生物体内被发现第一类元素：包括C、H、O和N四种元素，是组成生命体最基本的元素。这四种元素约占了生物体总质量的99%以上。第二类元素：包括S、P、Cl、Ca、K、Na和Mg。这类元素也是组成生命体的基本元素。第三类元素：包括Fe、Cu、Co、Mn和Z

6、n。是生物体内存在的主要少量元素。第四类元素：包括Al、As、B、Br、Cr、F、Ga、I、Mo、Se、Si等。,生物分子,生物分子是生物体和生命体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:1.多糖、聚酯、核酸和蛋白质等生物大分子 2.维生素、辅酶、激素、核苷酸和氨基酸等 小分子七大营养要素：水、无机盐、糖、脂、蛋白 质、维生素、氧,生命体中生物分子,无机物,有机物,水,矿物质，如钠、钾钙等,核酸,蛋白质,糖,脂,小分子物质,在生物体内,有机成份和无机成份常常结合在一起,共同协调作用而发挥其生理功能.作为生物化学的主体,主要是研究有机成份,即核酸,蛋白质,糖,脂,

7、及其他有机物质.无机成份常常是作为生理调节和有机成份的辅助成份.本课程主要讲解蛋白质，核酸，酶，维生素部分，至于激素，无机元素部分将在你们以后的课程介绍。,动态生化 动态生化又叫代谢生化，它研究生命物质的变化过程及规律。生命物质是在不断的变化的，机体一方面要从体外吸收机体所需要的成份包括营养成份，水和空气。另一方面要将体内代谢废物排出体外。在体内，生命物质也是在不断的变化.(如血红蛋白)体内的代谢过程几乎都是在酶的作用下进行的，有什么样的酶就有什么样的代谢途径。所以酶在生命活动中有着极其重要的意义。,遗传与繁殖：对生物体遗传与繁殖的分子机制的研究，也是现代生物化学与分子生物学研究的一个重要内容

8、。细胞信号转导：目前已知，细胞内存在多条信号转导途径，而这些途径之间通过一定的方式相互交织在一起，从而构成了非常复杂的信号转导网络，以保证细胞能够对内、外环境的变化及时作出反应，使细胞内所有的化学变化均以合乎生物体自身需要的方式进行。,信息生化,生物化学在生物学中的地位,生命是物质运动的一种形式，生命运动也是物质的运动，这些物质就是生命物质。生命运动可以分成以下的层次：生物分子 生物分子复合体（细胞器）细胞 组织 器官 个体 群体 群落 生物圈。,生物学,生物分子是生命活动的基础，不了解生物分子的运动就只能看到生命的一些表面现象，而无法了解生命的本质以及运动机制。生物化学于生命科学,就象ABC

9、于英语.,生物化学的发展,1、静态生物化学的发展,2、动态生物化学的发展,3、功能生物化学的发展,静态生物化学,静态生物化学发展描述的是有机生物化学发展时期（17701903）。这个时期的生物化学更多地依附于有机化学，大量工作是围绕着生命的存在方式“蛋白质”进行的。1903年，有人首先使用“biochemistry”这个单词,它反映了作为独立学科的生物化学的诞生。,静态生物化学的发展,1.古代对生物化学的应用：酿酒、治疗脚气等等2.近代早期生物化学的发展：二十世纪前，主要是静态生物化学的成果。(1).早期生物化学的发展动力来自于医药实践和发酵工业的兴起。(2).欧洲十七十八世纪工业的飞速发展也

10、对生物化学这门学科的发展起了巨大的推动作用。(3).十九世纪初，随着物理学、化学、生物学的巨大发展，影响和促进了生物化学理论体系的形成与发展。,动态生物化学的发展,动态生物化学是生理生物化学的发展时期（19031950）。19世纪中叶，生物学积累了若干有关血液循环和消化、吸收的知识，巴甫洛夫消化生理学比较完整地建立起来了。开始探索生理功能的化学过程，从而派生出了生理生物化学。,功能生物化学的发展,功能生物化学是分子的或综合生物化学的发展时期（1950年以后）。由于各种现代化技术和设备的发明和发展，生物化学进入了分子的或综合生物化学发展时期。这期间，生物化学的进展，更集中、更突出地反映在蛋白质、

11、酶和核酸等生物大分子研究上，使生命起源研究进入了新的发展时期。同时，开始应用生物化学方法改变遗传特性，创立了遗传工程学。,拉瓦锡（Lavoisier 17431794）法国化学家，他在17801789年之间研究了“生物体的燃烧”，指出此类燃烧并放出二氧化碳。后人称之为生物化学之父,瑞典化学家舍勒（C.W.Scheele，1742-1786），舍勒和他的同事对生物体的有机物质进行了详细的研究，确定了生物体内的许多化学物质，如氨基酸和柠檬酸、苹果酸等有机酸。,德国著名的化学家、化学教育家李比希（Justus von Liebig，1803-1873）将食物分为糖、脂、蛋白质类。提出“代谢”一词，证

12、明动物体温形成是食物在体内“燃烧”的缘故。最先写了生物化学的两本著作。,霍佩赛勒是德国医生，将生物化学建成一门独立的学科。他首次获得纯的卵磷脂；获得晶体的血红素，并且首创蛋白质“Proteid”一词。埃米尔.费歇尔（Emil fisher)（德国）生物化学的创始人，18901902费歇尔首次证实勒蛋白质是多肽；发现酶的专一性；合成了糖和嘌呤，获得1902年诺贝尔科学奖。,生物化学的创始人埃米尔费舍尔（Emil Fischer）,18901902 Fischer（德）首次证明了蛋白质是多肽；发现酶的专一性，提出并验证了酶催化作用的“锁-匙”学说；合成了糖及嘌呤。1902年获诺贝尔奖。,汉斯.克雷

13、布斯（H.A.Krebs，19001981）生物化学家。1937年提出柠檬酸循环（也称三羧酸循环）。荣获1953年度诺贝尔生理学或医学奖。,李纳斯.鲍林（Linus Pauling）美国化学家，Pauling于1949年提出镰刀形细胞性贫血是一种分子病，并于1951年提出蛋白质存在二级结构。1954年获得诺贝尔奖。,1953年Waston（美）和Crick(英）提出DNA分子的双螺旋结构模型，1962年共同获得诺贝尔奖。,1969-1972,Arber（瑞士）、Nathans（美）和Smith（美）在限制性核酸内切酶分离与应用方面做出突出贡献，1978年共同获得诺贝尔。,2001年，Vente

14、r（美）等完成了人类基因组草图测序,Celara实验室,我国生物化学的开拓者吴宪教授,蛋白质研究领域内国际上最具有权威性的综述性丛书Advances in Protein Chemistry第47卷（1995年）发表了美国哈佛大学教授、蛋白质研究的老前辈J.T.Eddsall的文章“吴宪与第一个蛋白质变性理论（1931）Hsien Wu and the first Theory of Protein Denaturation(1931)”，对吴宪教授的学术成就给予了极高的评价。该卷还重新刊登了吴宪教授六十四年前关于蛋白质变性的论文。一篇在1931年发表的论文居然在1995年仍然值得在第一流的丛

15、书上重新全文刊登，不能不说是国际科学界的一件极为罕见的大事。,生物化学重大发展年代表,1897年 Buchner 发现酵母细胞质能使糖发酵 1902年 Fischer 肽键理论 1926年 Sumner结晶得到了脲酶,证明酶就是蛋白质 1935年 Schneider将同位素应用于代谢的研究 1944年 Avery等人证明遗传信息在核酸上 1953年 Sanger的胰岛素氨基酸序列测定 Waston-Click提出DNA 双螺旋模型 1958年 Perutz等解明肌红蛋白的立体结构 1970年 发现了DNA限制性内切酶 1972年 DNA重组技术的建立 1978年 DNA双脱氧测序法的成功1990年 人类基因组计划的实施,2001年完成,进入 后基 因组时代,生物化学未来发展趋势,生物化学的未来是以基因的克隆和应用为重要手段，目标是近一步的揭示生物学的规律，向生物学的最后堡垒发育学进攻。生物分子与生长、发育、与疾病等的关系。大分子结构与功能的关系；机体自身调控的分子机理；,生物化学的学习方法,一条主线：生命的化学、化学的生命,一个中心：认识生命、改造生命,万能方法：理解记忆,注意：没有有机化学基础的同学，听不懂。中途拉课，可能听不懂。,本章就到这里了！,