生物化学课件.ppt

1、：概念、研究对象概念、研究对象 研究方向研究方向 研究发展史研究发展史 生物化学的分支生物化学的分支 生物化学的关键技术生物化学的关键技术 发展方向发展方向绪 论 着眼于：搞清生命机体的化学组成；维持生命活动各种化学变化及其联系；生物化学是一门运用化学原理和方法，生物化学是一门运用化学原理和方法，研究生命现象的科学。研究生命现象的科学。一、概念、研究对象一、概念、研究对象 1.1.生物化学的概念生物化学的概念2.2.研究对象研究对象 生物化学的研究对象生物化学的研究对象,是生命体内的各类是生命体内的各类物质的结构物质的结构,功能和作用过程与机理。英语功能和作用过程与机理。英语中有中有Bioch

2、emistry 和和Biological chem-istry 两个术语。生物化学有两个术语。生物化学有三个源头三个源头：研究对象研究对象 我们现在知道我们现在知道,生命体内的主要物质是生命体内的主要物质是:蛋白质蛋白质氨基酸，核酸，糖类氨基酸，核酸，糖类和和脂类脂类。还有一类所占比例还有一类所占比例很小但功能很重要的小分子很小但功能很重要的小分子维生素维生素和和激素激素。在这些。在这些分子中分子中,对脂质的研究最早对脂质的研究最早,19,19世纪上半叶对其结构世纪上半叶对其结构就有了较深入的理解。对就有了较深入的理解。对糖糖的结构的认识多半要归功的结构的认识多半要归功于于Emil Fisch

3、erEmil Fischer从从18841884年开始的研究工作。而发酵工年开始的研究工作。而发酵工业的发展业的发展,使酶学和代谢学有了发展使酶学和代谢学有了发展,化学与医学、生化学与医学、生理学的结合则导致了理学的结合则导致了维生素维生素,激素激素,必需氨基酸必需氨基酸和和必需必需脂肪酸脂肪酸的发现。对核酸的认识起步较晚的发现。对核酸的认识起步较晚,在在18701870左右左右才注意到其存在才注意到其存在,19,19世纪末又是世纪末又是Emil FischerEmil Fischer对嘌啉对嘌啉进行了较深入的研究进行了较深入的研究,成为我们对核酸结构的理解的成为我们对核酸结构的理解的开幕。开

4、幕。生物化学在生物化学在19201920年以后开始进入高速发展期年以后开始进入高速发展期。生物化学的发展生物化学的发展 研究对象研究对象三、研究方向 静态生化：静态生化：研究上述物质的组成、研究上述物质的组成、结构、性质和功能。结构、性质和功能。动态生化：动态生化：研究上述物质在生物体内的物质代谢和能量代研究上述物质在生物体内的物质代谢和能量代谢。谢。分子生物学：分子生物学：研究生物大分子结构、功能、研究生物大分子结构、功能、信息传递及代谢信息传递及代谢调控。调控。绪 论四、研究发展史 生物化学发展前期(准备期）描述生化发展期（1770-1903）动态生化发展期（1903-1950）分子生物学

5、的创立与发展期 （1950年后）绪 论 现代化学起源于炼金术现代化学起源于炼金术(alchemy)。换言之，。换言之，炼金活动是化学的前史。炼金活动是化学的前史。“chemistry”一词一词也来自也来自alchemy,而而alchemy=al(the)+chem,其中的其中的chem来自中国的来自中国的“金金”的古汉语发音。的古汉语发音。炼金术在各个古代文明中都占重要位置炼金术在各个古代文明中都占重要位置,并不并不是中国特有是中国特有,一般而言都是如何将铜一般而言都是如何将铜,铅铅,锡这锡这样的卑金属变成金、银这样的贵金属的实用样的卑金属变成金、银这样的贵金属的实用学问。在西方学问。在西方,

6、炼金术从公元前几百年开始到炼金术从公元前几百年开始到17世纪为止世纪为止,延续了延续了2000年；在中国也生存了年；在中国也生存了差不多同样长的时间差不多同样长的时间。化学发展史化学发展史I 中国的炼金术除了从卑金属得到贵金属以外，还致力于中国的炼金术除了从卑金属得到贵金属以外，还致力于研制长生不老之药研制长生不老之药“金丹金丹”。因此。因此,中国的炼金术的化学中国的炼金术的化学成份比其他古代文明要浓。成份比其他古代文明要浓。中国的炼金术随丝绸之路传到了阿拉伯文化圈中国的炼金术随丝绸之路传到了阿拉伯文化圈,所以有所以有了了alchemy这个行业。这个行业。西腊文明在欧州历史上曾一度失传西腊文明

7、在欧州历史上曾一度失传,幸好阿拉伯人继承了幸好阿拉伯人继承了其精华其精华(714世纪世纪),1113世纪十字军的侵略将散落在阿拉世纪十字军的侵略将散落在阿拉伯文化中的希腊文化又带回了欧洲伯文化中的希腊文化又带回了欧洲,也顺便将中国的炼金也顺便将中国的炼金术带进入了西方文明。此后，西方的炼金术活动朝着独自术带进入了西方文明。此后，西方的炼金术活动朝着独自的方向发展，特别是对酸的方向发展，特别是对酸,碱碱,盐等物质的化学性质有了相盐等物质的化学性质有了相当的知识积累。当的知识积累。化学发展史化学发展史II 17世纪兴起的文艺复兴活动使世纪兴起的文艺复兴活动使alchemy真正向现代的真正向现代的c

8、hemistry过渡。过渡。当时的化学家当时的化学家,要么是贵族要么是贵族,要么是业余爱好。在与要么是业余爱好。在与英国的英国的Newton同时期的贵族同时期的贵族Robert Boyle(1627-1691)对气体和真空进行了研究对气体和真空进行了研究,写了写了“The Sceptical Chymist(1661)”一书一书,主张决别带有神秘色彩的炼金主张决别带有神秘色彩的炼金术术,而以理性思考的态度来研究化学。他发现了波以尔而以理性思考的态度来研究化学。他发现了波以尔法则法则 PV=Const,实际上就是现代物理化学的起点。实际上就是现代物理化学的起点。1662英国设立了英国设立了 Ro

9、yal Society,1666年年 Paris Academia 分别设立分别设立,为科学研究和交流提供了土壤。这是化学与为科学研究和交流提供了土壤。这是化学与炼金术决别的标志。炼金术决别的标志。化学发展史化学发展史III 17641764年年COCO2 2(Black),1766(Black),1766年年H H2 2(Canvendish(Canvendish),),17721772年年O O2 2(Sheele(Sheele),1772),1772年年N N2 2(Ratherford(Ratherford),),17741774年年ClCl2 2(Sheele(Sheele),),空

10、气中含有不同成分的事空气中含有不同成分的事实被揭示。实被揭示。17741774年年LavoisierLavoisier确立了物质不灭定确立了物质不灭定理理,1777,1777年确立了燃烧理论。此后的化学反应年确立了燃烧理论。此后的化学反应的定比例法则的定比例法则 (Joseph Louis Proust(Joseph Louis Proust,1799),1799)及化学元素分析方法的发展及化学元素分析方法的发展,为有机化学的出现为有机化学的出现奠定了基础。奠定了基础。化学发展史化学发展史IV 简单的说简单的说,有机化学就是有机化学就是H,C,N,OH,C,N,O的化的化学。学。其发展是必然的

11、其发展是必然的,因为人对生命物质的因为人对生命物质的兴趣要比对非生命物质更浓。化学分析的手兴趣要比对非生命物质更浓。化学分析的手段发展后段发展后,势必要用来研究有机的物质。通势必要用来研究有机的物质。通过有机化学研究知道的物质结构过有机化学研究知道的物质结构,成为生物成为生物化学研究的起点。化学研究的起点。有机化学的发展有机化学的发展,我们可以从尿素的合成我们可以从尿素的合成开始计数。开始计数。化学发展史化学发展史V有机化学发展时间表有机化学发展时间表18281828年年 WohlerWohler(德德)从无机盐合成了尿素从无机盐合成了尿素18311831年年 LiebigLiebig(德德)

12、有机物元素分析定量法的发明有机物元素分析定量法的发明18401840年年 有机基团有机基团 (group)(group)的概念的形成的概念的形成18481848年年 Pasteur(Pasteur(法法)酒石酸的光学异构体的发现酒石酸的光学异构体的发现18581858年年 KekuleKekule(德德)C)C原子的四价理论原子的四价理论18651865年年 KekuleKekule(德德)Benzen)Benzen环结构的发现环结构的发现18691869年年 元素周期表的确立元素周期表的确立 18741874年年 vantvant Hoff(Hoff(荷荷)C4)C4的正四面体结构的正四面体

13、结构18841884年年 Fischer(Fischer(德德)糖的化学结构研究的开始糖的化学结构研究的开始 有机化学时间表有机化学时间表生物化学重大发展年代表生物化学重大发展年代表18971897年年 BuchnerBuchner 发现酵母细胞质能使糖发酵发现酵母细胞质能使糖发酵19021902年年 Fischer Fischer 肽键理论肽键理论19261926年年 SumnerSumner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19351935年年 SchneiderSchneider将同位素应用于代谢的研究将同位素应用于代谢的研究 19441944年年 Avery

14、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 19531953年年 SangerSanger的胰岛素氨基酸序列测定的胰岛素氨基酸序列测定 WastonWaston-Click-Click提出提出DNA DNA 双螺旋模型双螺旋模型 19581958年年 PerutzPerutz等解明肌红蛋白的立体结构等解明肌红蛋白的立体结构 19701970年年 发现了发现了DNADNA限制性内切酶限制性内切酶 19721972年年 DNADNA重组技术的建立重组技术的建立 19781978年年 DNADNA双脱氧测序法的成功双脱氧测序法的成功 19901990年年 人类基因组计划的实施人类基因

15、组计划的实施,2001,2001年完成年完成,进入进入 后基因组时代后基因组时代生物化学发展年代生物化学发展年代五、生物化学的分支 按研究对象分按研究对象分：动物动物 、植物、植物 、微生物、微生物 ；按学科分：按学科分：无机无机 、有机有机、生理生理、物理化学物理化学、临床、临床、农业、农业等。等。绪 论六、生物化学中的关键技术六、生物化学中的关键技术 电泳电泳（19231923）生物大分子的分离、分析生物大分子的分离、分析 超离心超离心（19251925）蛋白质、细胞亚器官的）蛋白质、细胞亚器官的 分离；分子量的确定分离；分子量的确定 同位素标记同位素标记（19341934）物质代谢途径、

16、生物）物质代谢途径、生物大分子结构测定大分子结构测定 层析层析（1944 1944）生物大分子的分离纯化生物大分子的分离纯化 X-X-光衍射光衍射：生物大分子结构测定：生物大分子结构测定生物化学的关键技术生物化学的关键技术 生命起源生命起源 遗传进化遗传进化 生物发育生物发育 疾病的产生疾病的产生 大脑记忆推理大脑记忆推理 生物行为生物行为 环境生态环境生态 人类健康等。人类健康等。绪 论七 生物化学的发展方向一、一、地球上的生命体（地球上的生命体（organismorganism）中化学物质的种类、结构、功能，中化学物质的种类、结构、功能，和新陈代谢的规律。和新陈代谢的规律。二、生物化学的研

17、究方法。二、生物化学的研究方法。生物化学能告诉你什么生物化学能告诉你什么 地球上最早的生命是如何出现地球上最早的生命是如何出现的？的？又是什么样子？又是什么样子？它的物质它的物质基础是什么？基础是什么？DNA DNA 和蛋白质什和蛋白质什么时候建立了么时候建立了“软件软件”和和“硬件硬件”的关系？宇宙中有没有不同于地的关系？宇宙中有没有不同于地球生命的生命体？球生命的生命体？生物化学不能回答的问题生物化学不能回答的问题 它一直在不停地演化，从它一直在不停地演化，从Big BangBig Bang到到原子的出现，恒星行星的出现（星体演原子的出现，恒星行星的出现（星体演化），有机化合物的出现（化学演化），化），有机化合物的出现（化学演化），原始生命的出现（结构演化），高等生原始生命的出现（结构演化），高等生物的出现（物的出现（DNADNA和细胞的演化），智慧的和细胞的演化），智慧的出现（组织演化），计算机的出现（信出现（组织演化），计算机的出现（信息演化）。息演化）。宇宙在不停地演化宇宙在不停地演化宇宙在演化宇宙在演化星体在演化星体在演化 物种在演化物种在演化社会、文化在演化社会、文化在演化文明、科技在演化文明、科技在演化我们每个人在我们每个人在“演化演化”演化才是永恒的演化才是永恒的