生物化学绪论(56)-PPT课件.ppt

1、生物化学生物化学主讲：敖新宇主讲：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）n第一章 蛋白质化学n第二章 酶化学n第三章 维生素n第四章 核酸化学n第五章 生物氧化及氧化磷酸化n第六章 糖代谢n第七章 脂代谢n第八章 蛋白质、核酸降解及氨基酸、核苷酸代谢n第九章 核酸及蛋白质的生物合成n第十章 物质代谢的调节和控制参考书目参考书目v1.生物化学生物化学 王希成王希成 主编主编 清华大学出版社清华大学出版社v2.生物化学生物化学 黄卓烈黄卓烈 朱利泉朱利泉 中国农业出版社中国农业出版社v3.生物化学教程生物化学教程 张洪渊张洪渊 主编

2、主编 四川大学出版社四川大学出版社v3.生物化学生物化学 王镜岩等主编王镜岩等主编 高等教育出版社高等教育出版社v期刊：期刊： 国内：国内：生命的化学生命的化学，中国的科学中国的科学等等 国外：国外：Nature等。等。vInternet Resourcehttp:/www.bio- 向向二、二、什么是生物化学什么是生物化学三、三、生物化学在生命科学中的地位生物化学在生命科学中的地位 四、四、生物化学的发展及未来趋势生物化学的发展及未来趋势 五、五、生物化学的学习方法生物化学的学习方法绪论绪论 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-射线解析射线解析和和DNA双螺

3、旋的发现，开始了一个崭新的生物科学双螺旋的发现，开始了一个崭新的生物科学时代。对遗传信息的载体核酸时代。对遗传信息的载体核酸 和生命功能的执行者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动向可归结成6个方面个方面。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.生命科学的研究模式集约型、合作型3.生命

4、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究的对象分普通生化和生物化学根据其研究的

5、对象分普通生化和专业生化。专业生化。前者讨论一般性的生化问题，即共同的规前者讨论一般性的生化问题，即共同的规律。律。 专业生化指专业特殊的生化问题，根据不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同的专业分为动物生化, ,植物生化植物生化, ,微生物微生物生化生化, ,医学生化医学生化, ,农业生化农业生化, ,工业生化工业生化, ,医药医药生化等生化等. .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生物化学的研究内容，包括四个部分：1.生物体物质的化学

6、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）l自然界自然界所有的所有的生命物生命物体都由体都由三类物三类物质组成质组成水、无水、无机离子机离子和生物和生物分子分子生物体的化学组成生物体的化学组成在地球上存

7、在的在地球上存在的9292种天然元素中，只有种天然元素中，只有2828种种元素在生物体内被发现元素在生物体内被发现第一类元素第一类元素：包括包括C C、H H、O O和和N N四种元素四种元素，是是组成生命体最基本的元素。这四种元素约占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了生物体总质量的99%99%以上。以上。第二类元素：第二类元素：包括包括S S、P P、ClCl、CaCa、K K、NaNa和和MgMg。这类元素也是组成生命体的基本元素这类元素也是组成生命体的基本元素。第三类元素：第三类元素：包括包括FeFe、CuCu、CoCo、MnMn和和ZnZn。是。是生物体内存在的主

8、要少量元素。生物体内存在的主要少量元素。第四类元素：第四类元素：包括包括AlAl、AsAs、B B、BrBr、CrCr、F F、GaGa、I I、MoMo、SeSe、SiSi等等。生物分子l生物分子是生物体和生命体的结构基础和功生物分子是生物体和生命体的结构基础和功能基础能基础,是生物化学研究的基本对象是生物化学研究的基本对象.l生物分子的主要类型包括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、核苷酸和氨基酸等维生素、辅酶、激素、核苷酸和氨基酸等 小分子小分子l七大营养要素：水、无机盐、糖、脂、蛋白七大营养要

9、素：水、无机盐、糖、脂、蛋白 质、维生素、氧质、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 在生物体内在生物体内, ,有机成份和无机成份常常结合在有机成份和无机成份常常结合在一起一起, ,共同协调作用而发挥其生理功能共同协调作用而发挥其生理功能. .作为生物作为生物化学的主体化学的主体, ,主要是研究有机成份主要是研究有机成份, ,即核酸即核酸, ,蛋白质蛋白质, ,糖糖, ,脂脂, ,及其他有机物质及其他有机物质. .无机成份常常是作为生理无机成份常常是作为生理调节和有机成份的辅助成份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

10、生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素部分，至于激素，无机元素部分将在你们以后的课程介绍。的课程介绍。 动态生化动态生化 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。 对生物体遗传与繁殖的分子机制的研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

11、物学研究的一个究，也是现代生物化学与分子生物学研究的一个重要内容。重要内容。目前已知，细胞内存在目前已知，细胞内存在多条信号转多条信号转导途径导途径，而这些途径之间通过一定的方式相互交，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织在一起，从而构成了非常复杂的信号转导网络信号转导网络，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。身需要的方式进行。生物化学在生物学中的地位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

12、质的运动，这些物质就是生命物质。l 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。 酶工程化学生物学生物化学分子生物学（以蛋白质、（以蛋白质、核酸、细胞信核酸、细胞信号为主要研究号为主要研究对象的生物化对象的生物化学）学）蛋白质工程基因工程生物化学是分子水平的生物学生物化学是现代生物学科的基础和前沿 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。生物化学的发展生物化学的发展1、静态生物化学的发展、静态生物化学的发展2、动态生物化学的发展、动态生物化学的发展3、功能生物

13、化学的发展、功能生物化学的发展静态生物化学静态生物化学 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静态生物化学的发展v1.古代对生物化学的应用：酿酒、治疗脚气等等v2.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对生物化学这门学科的发展起了巨大

14、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

15、、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。德国著名的化学家、化学教育家李比希德国著名的化学家、化学教育家李比希 （Justus von Liebig，1803-1873） 将食将食物分为糖、脂、蛋白质类。提出物分为糖、脂、蛋白质类。提出“代谢代谢”一一词，证明动物体温形成是食物在体内词，证明动物体温形成是食物在体内“燃烧燃烧”的缘故。最先写了生物化学的两本著作。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

16、脂；获得晶体的血红素，并且首创蛋白质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。一词。埃米尔埃米尔.费歇尔（费歇尔（Emil fisher)（德国）生物化学的创始人，（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，获得性；合成了糖和嘌呤，获得1902年诺贝尔科学奖。年诺贝尔科学奖。生物化学的创始人埃米尔生物化学的创始人埃米尔费舍尔（费舍尔（Emil Fischer）18901902 Fischer（德）首次证（德）首次证明了蛋白质是多肽；发现酶的专一明了蛋白质是多肽

17、；发现酶的专一性，提出并验证了酶催化作用的性，提出并验证了酶催化作用的“锁锁-匙匙”学说；合成了糖及嘌呤。学说；合成了糖及嘌呤。1902年获诺贝尔奖。年获诺贝尔奖。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。我国生物化学的开拓者吴宪吴宪教授蛋白质研究领域内国际上最具有权威性的综蛋白质研究领域内国际上最具有权威性的综述性丛书述性丛书Advances in Protein Chemistry第第47卷（卷（1995年）发表了美国年）发表了美国哈佛大学教授、蛋白质研究的老前辈哈佛大学教授、蛋白质研究的老前辈J. T. Eddsall的文章

18、的文章“吴宪与第一个蛋白质变性吴宪与第一个蛋白质变性理论（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。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。一篇在蛋白质变性的论文。一篇在1931年发表的年发表的论文居然在论文居然在1995年仍然值得在第一流的丛年仍然值得在第一流的丛书上重新全文刊登，不能不说是国际科学界书上重新全文刊登，不能不说是国际科学界的一件极为罕见的大事。的一件极为

19、罕见的大事。生物化学重大发展年代表生物化学重大发展年代表 1897年年 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 1902年年 Fischer 肽键理论肽键理论 1926年年 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 1935年年 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 1944年年 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 1953年年 Sanger的胰岛素氨基酸序列测定的胰岛素氨基酸序列测定 Waston-Click提出提出DNA 双螺旋模型双螺旋模型 1958年年 Perutz等解明肌

20、红蛋白的立体结构等解明肌红蛋白的立体结构 1970年年 发现了发现了DNA限制性内切酶限制性内切酶 1972年年 DNA重组技术的建立重组技术的建立 1978年年 DNA双脱氧测序法的成功双脱氧测序法的成功 1990年年 人类基因组计划的实施人类基因组计划的实施,2001年完成年完成,进入进入 后基后基 因组时代因组时代生物化学未来发展趋势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，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向生物学的最后堡垒发育学进攻。发育学进攻。生物分子与生长、发育、与疾病等的关系。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；大分子结构与功能的关系；机体自身调控的分子机理；机体自身调控的分子机理；生物化学的学习方法生物化学的学习方法一条主线：生命的化学、化学的生命一条主线：生命的化学、化学的生命一个中心：认识生命、改造生命一个中心：认识生命、改造生命万能方法：理解记忆万能方法：理解记忆l注意：注意：l没有有机化学基础的同学，没有有机化学基础的同学，听不懂。听不懂。l中途拉课，可能听不懂。中途拉课，可能听不懂。