生物化学与分子生物学课件.ppt

1、生物化学与分子生物学一生物化学与分子生物学的定义 生物化学是用化学的理论和方法研究生命现象的科学。+分子生物学是研究生物大分子结构和功能的学科。+生物化学与分子生物学是同一个二级学科,在大学本科阶段可以作为两门课开设,也可以作为一门课开设.绪论 http:/光盾治疗仪 二生物化学与分子生物学的研究范畴（一）生物体的组成物质复杂性组成物质多；分子大；空间结构复杂。规律性元素构件小分子聚合物（生物大分子）；结构与功能相适应。（二）物质和能量代谢 复杂性 多步化学反应构成代谢途径；多条代谢途径相互交织成网；物质代谢和能量代谢相互交织；调节控制有条不紊。规律性 反应类型不多；反应机理符合有机化学理论；

2、调节控制与生物学功能相适应。（三）信息分子的生物合成 复杂性 合成过程复杂；调节控制复杂；与生命现象的关系复杂。规律性 遗传密码已经破译；基因表达的基本过程已经清楚；生物大分子结构与功能的关系逐渐明晰；研究方法日新月异。三.生物化学与分子生物学同生产实践的关系 启蒙阶段 食品选择和加工；医疗。发展阶段 维生素、抗生素医疗；代谢食品、医疗；分子生物学 基因工程、蛋白质工程。发展前景 生物制品；转基因动植物；基因芯片；基因诊断；基因治疗。四四.生物化学的发展史生物化学的发展史1.1.炼金术阶段炼金术阶段:现代化学起源于炼金术(alchemy)。换言之，炼金活动是化学的前史。“chemistry”一

3、词也来自alchemy,而alchemy=al(the)+chem,其中的chem来自中国的“金”的古汉语发音。炼金术在各个古代文明中都占重要位置,并不是中国特有,一般而言都是如何将铜,铅,锡变成金、银这样的贵金属的实用学问。在西方,炼金术从公元前几百年开始到17世纪为止,延续了2000年；在中国也生存了差不多同样长的时间。中国的炼金术除了得到贵金属以外，还致力于研制长生不老之药“金丹”。因此,中国的炼金术的化学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,所以有了alchemy这个行业。西腊文明在欧州历史上曾一度失传,幸好阿拉伯人继承了其精华(714世纪),1113世纪十

4、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,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的方向发展，特别是对酸,碱,盐等物质的化学性质有了相当的知识积累。2.2.从炼金术到化学从炼金术到化学:17世纪兴起的文艺复兴活动使alchemy真正向现代的chemistry过渡。当时的化学家,要么是贵族,要么是业余爱好。在与英国的Newton同时期的贵族Robert Boyle(1627-1691)对气体和真空进行了研究,写了“The Sceptical Chymist(1661)”一书,主张决别带有神秘色彩的炼金术,而以理性思考的态度来研究化学。他发现了波以尔法则 P

5、V=Const,实际上就是现代物理化学的起点。1662英国设立了 Royal Society,1666年 Paris Academia 分别设立,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。随后,空气中含有不同成分1764年CO2(Black),1766年H2(Canvendish),1772年O2(Sheele),1772年N2(Ratherford),1774年Cl2(Sheele),相继被发现。1774年Lavoisier确立了物质不灭定理,1777年确立了燃烧理论。此后的化学反应的定比例法则(Joseph Louis Proust,1799)及化学元素分析方法的发展,为有机

6、化学的出现奠定了基础。3.3.有机化学的发展有机化学的发展 简单的说,有机化学就是H,C,N,O的化学。其发展是必然的,因为人对生命物质的兴趣要比对非生命物质更浓。化学分析的手段发展后,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,成为生物化学研究的起点。有机化学的发展,是从尿素的合成开始的。1828年 Wohler(德)从无机盐合成了尿素 1831年 Liebig(德)有机物元素分析定量法的发明 1840年 有机基团(group)的概念的形成 1848年 Pasteur(法)酒石酸的光学异构体的发 1858年 Kekule(德)C原子的四价理论 1865年 Kekule(德)Be

7、nzen环结构的发现 1869年 元素周期表的确立 1874年 vant Hoff(荷)C4的正四面体结构 1884年 Fischer(德)糖的化学结构研究的开始4.4.生物化学重大发展年代表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

8、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,2003年完成,进入 后基因组时代生物化学中的关键技术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、生）物质代谢途径、生物大分子结构测定物大分子结构测定 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、NMRNMR：生物大分子结构测定生物大分子结构测定五生物化学与分子生物学 同有关学科的关系 生物化学与分子生物学是生物学的最深层次；生物化学与分子生物学是化学的最高层次；生物化学与分子生物学为农学、医学和食品科学提供理论依据和研究手段；物理学、信息科学和数学为生物化学与分子生物学提供研究手段。六学习方法 积极培养学习的兴趣；记忆与理解相互促进；注重阅读和练习；注重学习科学思维的方法和实验技能；注重与数理化特别是化学知识的联系；注重与生物学功能的联系。