北大基础医学生物化学课件-绪论.ppt

1、生生 物物 化化 学学刘新文，绪论刘新文，绪论概念 生物化学是用化学的原理和方法，从分子水平来研究生物体的化学组成，及其在体内的代谢转变规律从而阐明生命现象本质的一门科学。第一节第一节生命生命刘新文，绪论刘新文，绪论一、生命的定义一、生命的定义v自我复制自我复制(self-replication)v自我装配自我装配(self-assemble)v自我调节自我调节(self-regulation)刘新文，绪论刘新文，绪论v一个边界一个边界v一套执行机构一套执行机构v一套遗传机构一套遗传机构刘新文，绪论刘新文，绪论细胞是生物体的基本结构单元细胞是生物体的基本结构单元 刘新文，绪论刘新文，绪论细细胞

2、胞的的基基本本构构成成刘新文，绪论刘新文，绪论二、二、生命的的共同生命的的共同“语言语言”化化学学:著名的诺贝尔奖获得者亚瑟著名的诺贝尔奖获得者亚瑟肯伯格肯伯格（Arthur Kornberg）在哈佛大学医学院）在哈佛大学医学院建校建校100周年时说：周年时说：“所有的有生命体都所有的有生命体都有一个共同的语言，这个语言就是化学。有一个共同的语言，这个语言就是化学。”:DNA是生命体的是生命体的“共同语言共同语言”刘新文，绪论刘新文，绪论生物体的化学组成生物体的化学组成v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刘新文，

3、绪论刘新文，绪论生命体的元素组成生命体的元素组成在地球上存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：包括第一类元素：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：包括第二类元素：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：包括第三类元素：包括FeFe、C

4、uCu、CoCo、MnMn和和ZnZn。是是生物体内存在的主要少量元素。生物体内存在的主要少量元素。第四类元素：包括第四类元素：包括AlAl、AsAs、B B、BrBr、CrCr、F F、GaGa、I I、MoMo、SeSe、SiSi等等。刘新文，绪论刘新文，绪论生物分子生物分子v生物分子是生物体和生命现象的结生物分子是生物体和生命现象的结构基础和功能基础，是生物化学研构基础和功能基础，是生物化学研究的基本对象。究的基本对象。v生物分子的主要类型包括：多糖、生物分子的主要类型包括：多糖、聚脂、核酸和蛋白质等生物大分子聚脂、核酸和蛋白质等生物大分子v维生素、辅酶、激素、核苷酸和氨维生素、辅酶、激

5、素、核苷酸和氨基酸等。基酸等。v七大营养要素：水、无机盐、糖、七大营养要素：水、无机盐、糖、脂、蛋白质、维生素、氧脂、蛋白质、维生素、氧第二节第二节发展简史发展简史刘新文，绪论刘新文，绪论1780-1789 Lavoisier（法）研究（法）研究“生物体内生物体内的燃烧的燃烧”，指出此类，指出此类“燃烧燃烧”耗氧并排出二耗氧并排出二氧化碳。后人称他是生氧化碳。后人称他是生物化学之父。物化学之父。刘新文，绪论刘新文，绪论1830-1842 Liebig（德）将食（德）将食物分为糖、脂、蛋白质类，提物分为糖、脂、蛋白质类，提出出“代谢代谢”一词，证明动物体一词，证明动物体温形成是食物在体内温形成是

6、食物在体内“燃烧燃烧”的缘故。最先写出两本的缘故。最先写出两本生物化生物化学学相关专著。相关专著。刘新文，绪论刘新文，绪论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；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。刘新文，绪论刘新文，绪论汉斯汉斯克雷勃斯（克雷勃斯（Hans A.Krebs）1937年年 Krebs（英）（英）发现三羧酸循

7、环，发现三羧酸循环，1953年获诺贝尔奖。年获诺贝尔奖。刘新文，绪论刘新文，绪论李纳斯李纳斯鲍林（鲍林（Linus Pauling）1949 Pauling（美）指出（美）指出镰刀形红细胞性贫血是一镰刀形红细胞性贫血是一种分子病，并于种分子病，并于1951年提年提出蛋白质存在二级结构。出蛋白质存在二级结构。1954年获诺贝尔奖年获诺贝尔奖刘新文，绪论刘新文，绪论詹姆斯詹姆斯沃森（沃森（James D.Watson）1953年年 Watson（美）与（美）与 Crick（英）提出（英）提出DNA分子的双螺分子的双螺旋结构模型，旋结构模型，1962年共获诺贝尔奖。年共获诺贝尔奖。弗朗西斯弗朗西斯克

8、里克（克里克（Francis H.Crick）刘新文，绪论刘新文，绪论1969-1972,Arber(瑞士瑞士),Smith(美美)与与Nathans(美美)在核酸限制在核酸限制酶的分离与应用方面做出突出贡献酶的分离与应用方面做出突出贡献,1978年共获诺贝尔奖。年共获诺贝尔奖。1972 Berg（美）在基因工（美）在基因工程基础研究方面作出了杰出程基础研究方面作出了杰出成果，获成果，获1980年诺贝尔奖。年诺贝尔奖。1973 Cohen等（美）用核等（美）用核酸限制性内切酶酸限制性内切酶EcoR1，首，首次基因重组成功。次基因重组成功。Hamilton O.Smith Daniel Nath

9、ans Werner Arber Paul BergHerbert Boyer Stanley Cohen 刘新文，绪论刘新文，绪论2001 Venter（美）等报道完成了人类基因组草图测序。（美）等报道完成了人类基因组草图测序。刘新文，绪论刘新文，绪论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的文章的文章“吴宪与第一个

10、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。的一件极为罕见的大事。刘新文，

11、绪论刘新文，绪论1940 我国生物化学家刘我国生物化学家刘思职发现抗体、抗原反应思职发现抗体、抗原反应存在定量关系。存在定量关系。刘思职刘思职21世纪我国本土将诞生诺贝尔奖获得者世纪我国本土将诞生诺贝尔奖获得者预测变现实，有待努力，让我们为此共勉预测变现实，有待努力，让我们为此共勉 新华社北京新华社北京2002年年4月月11日日电电 中科院院长路甬祥在中科院院长路甬祥在“中国近现代科技回顾与展望国际学术研讨会中国近现代科技回顾与展望国际学术研讨会”上作上作大会报告时说：大会报告时说：“通过创造性的工作，通过创造性的工作，21世纪的中国世纪的中国科学家和工程师将比科学家和工程师将比20世纪为世界

12、科学做出大得多的世纪为世界科学做出大得多的贡献，在中国本土上产生诺贝尔奖将不再是问题，中贡献，在中国本土上产生诺贝尔奖将不再是问题，中国将涌现出一批无愧于国将涌现出一批无愧于21世纪的世界级科学大师和工世纪的世界级科学大师和工程技术大师。程技术大师。”（记者李斌）（记者李斌）新华社香港新华社香港2002年年月日月日电电 诺贝尔奖得主杨振诺贝尔奖得主杨振宁教授今天在这里表示对中国未来的科技发展很有信宁教授今天在这里表示对中国未来的科技发展很有信心，他认为在未来中国很可能会出现获得诺贝尔奖的心，他认为在未来中国很可能会出现获得诺贝尔奖的科技人才。（记者丛亚平）科技人才。（记者丛亚平）第三节第三节内

13、容内容刘新文，绪论刘新文，绪论生物学生物学动物学动物学植物学植物学微生物学微生物学化学化学生物学生物学生物化学生物化学刘新文，绪论刘新文，绪论生物化学生物化学的概念的概念v生物化学主要是应用化学的理论生物化学主要是应用化学的理论和方法来研究生命现象，阐明生和方法来研究生命现象，阐明生命现象的化学本质。命现象的化学本质。生物化学的基本内容包括：生物化学的基本内容包括：l发现和阐明构成生命物体的分子发现和阐明构成生命物体的分子基础基础生物分子的化学组成、结生物分子的化学组成、结构和性质；构和性质；l生物分子的结构、功能与生命现生物分子的结构、功能与生命现象的关系；象的关系；l生物分子在生物机体中的

14、相互作生物分子在生物机体中的相互作用及其变化规律。用及其变化规律。生命的化生命的化学，化学学，化学的生命的生命刘新文，绪论刘新文，绪论内容：v生物大分子的结构与功能：蛋白质、核酸化学、酶、生物大分子的结构与功能：蛋白质、核酸化学、酶、维生素与微量元素维生素与微量元素v物质代谢：糖、脂、氨基酸、核苷酸代谢，生物氧物质代谢：糖、脂、氨基酸、核苷酸代谢，生物氧化、代谢调节化、代谢调节v遗传信息的传递规律：遗传信息的传递规律：DNA复制、复制、RNA转录、蛋白转录、蛋白质生物合成、基因表达调控、基因工程、基因组学质生物合成、基因表达调控、基因工程、基因组学v器官生化（重要组织器官的代谢特点）器官生化（

15、重要组织器官的代谢特点）:肝胆、血液、肝胆、血液、结缔组织骨牙、感觉系统化学、神经系统化学结缔组织骨牙、感觉系统化学、神经系统化学v专题：细胞信息传递、细胞生长调控与肿瘤、生物专题：细胞信息传递、细胞生长调控与肿瘤、生物信息学信息学刘新文，绪论刘新文，绪论生物大分子基本特征生物大分子基本特征v生物分子中最重要的是糖、酯、核酸和生物分子中最重要的是糖、酯、核酸和蛋白质四类物质，分子量一般都很大，蛋白质四类物质，分子量一般都很大，所以又称为生物大分子。所以又称为生物大分子。v生物信息大分子具有如下特征：生物信息大分子具有如下特征：（1 1）由结构小分子结构单元组成）由结构小分子结构单元组成.（2

16、2）顺序排列。）顺序排列。（3 3）结构复杂：线性信息，三维信息）结构复杂：线性信息，三维信息刘新文，绪论刘新文，绪论v生物大分子的一级结构：构成生物分子生物大分子的一级结构：构成生物分子的结构单元分子按不同的排列组合，形的结构单元分子按不同的排列组合，形成数量庞大，结构复杂的线性分子或环成数量庞大，结构复杂的线性分子或环状分子。通常将只涉及结构单元的排列状分子。通常将只涉及结构单元的排列顺序的结构类型称为一级结构。顺序的结构类型称为一级结构。刘新文，绪论刘新文，绪论生物大分子的立体结构生物大分子的立体结构v生物大分子在线性或生物大分子在线性或环状结构基础上，通环状结构基础上，通过分子内或分子

17、之间过分子内或分子之间的基团（包括极性、的基团（包括极性、非极性和带电荷基团）非极性和带电荷基团）相互作用，可以进一相互作用，可以进一步形成非常复杂的立步形成非常复杂的立体结构。例如盘绕成体结构。例如盘绕成螺旋形，折叠成片层螺旋形，折叠成片层状。有的以线状存在，状。有的以线状存在，而有的则形成球状等。而有的则形成球状等。第四节第四节生化魅力生化魅力刘新文，绪论刘新文，绪论所有生物学科都不是孤立的，而是相互联系、所有生物学科都不是孤立的，而是相互联系、相互补充、相互渗透，其基础就是相互补充、相互渗透，其基础就是“生命的化生命的化学语言学语言”。换而言之，生物化学是联系生物学。换而言之，生物化学是

18、联系生物学科之间的桥梁。科之间的桥梁。有用有用刘新文，绪论刘新文，绪论可实现许多个人愿望。可实现许多个人愿望。有趣有趣刘新文，绪论刘新文，绪论可成名可成名20世纪世纪Nobel生理学、化学奖中半数以上在生物生理学、化学奖中半数以上在生物化学领域取得重大突破化学领域取得重大突破刘新文，绪论刘新文，绪论可获利可获利无形资产无形资产有形资产有形资产第五节第五节学习方法学习方法刘新文，绪论刘新文，绪论一条主线：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：理解记忆刘新文，绪论刘新文，绪论参考书vBerg JM,

19、Tymoczko JL,Stryer L,Clarke ND：Biochemistry(5th ed).WH Freeman&Co.New York,2002vNelson DL,Cox MM：Lehninger Principles of Biochemistry，Worth Publishers，New York，2000vMurray RK,Granner DK,Mayes PA,Rodwell VW:Harpers Biochemistry.(25th ed).北京北京:科学出版科学出版社社.2000vLodish H,Baltimore D,Berk A,Zipursky SL et

20、 al:Molecular Cell Biology(4th ed).,Scientific America Books,WH Freeman&Co.,New York.,2000 vKarp G:Cell and Molecular Biology Concepts and experiments(3rd ed).John Wiley&Sons,New York.2002刘新文，绪论刘新文，绪论v沈同、王镜岩主编，沈同、王镜岩主编，生物化学生物化学。高等教育出版社出。高等教育出版社出版版v童坦君童坦君:生物化学生物化学。北京。北京:北京大学医学出版北京大学医学出版社社.2003。v周爱儒周爱儒:生物化学生物化学“(第第5、6版版)。北京。北京:人民卫生出人民卫生出版社版社.v生命的化学生命的化学（中国生物化学与分子生物学学会主办，（中国生物化学与分子生物学学会主办，上海）上海）v国外医学国外医学 分子生物学分册分子生物学分册（武汉）（武汉）vAnnual Review of Biochemistry（生物化学年生物化学年鉴鉴,美）美）vTrends in Biochemical Sciences(简称简称TIBS，美美)参考书