1 绪论基础生物化学.pdf

基础生物化学基础生物化学 Basic Biochemistry 第1章 绪论 主要内容 1. 生物化学的研究内容 2. 生物化学的发展简史 3. 生物化学与其他学科的关系 4. 生物化学的应用和发展前景 5. 课程安排及参考书籍 6. 如何学习生物化学 什么是生物化学？ 生物化学（Biochemistry）是化学和生物 学形成的交叉学科 生物化学是研究生物体的化学组成、维持 生命活动的各种化学变化及其相互联系的 科学。 生物化学是一门从化学角度，分子水平研 究生命运动化学本质的科学。是现代生物 学的基础学科之一。 主要研究内容 1.1 生物体的化学组成 四类生物分子：糖、脂、蛋白和核酸 单体（monomer） 多聚体（polymer） 生物大分子（biomacromolecule） 聚集体（aggregate） 超分子复合体（supramolecular complex） 细胞与细胞器<-超分子复合体<- 大分子<-单体 1.2 物质和能量代谢 1.新陈代谢（metabolism）是生命活动推动力，新 陈代谢是通过大量酶促序列生物化学反应实现。 2.代谢反应相互联系，协同制约，而且与能量转换 相偶联，形成各种相对独立的代谢途径和纵横交 错的代谢网络，代谢过程严格而精巧的调节控制。 3.释放能量的分解代谢（catabolism）和耗能的合 成代谢（anabolism） 4.ATP充当生物体内的能量通货。 1.3 信息代谢 1.核酸是遗传信息的载体，核酸的生物合成， 包括DNA的复制和RNA的转录，以及以 RNA 为模板最终合成各种功能蛋白的过 程，此过程又称为“中心法则”。 2.中心法则既可以视为物质代谢过程，更可 以看作遗传信息的世代传递和表达过程， 构成了生物体内遗传信息传递的主要通路。 生物化学发展史 静态生物化 学时期 1900年以前 动态生物化 学时期 1900 1950 机能生物化 学及分子生 物学时期 1950年以后 静态生物化 学时期 1900年以前 18世纪70年代，生物化学随着近代化学和生理学的发展逐 步形成。 1775年 Lavoisier 定量证明呼吸过程和化学氧化是相同的； 彻底推翻“燃素说”，为生命过程中的氧化奠定了基础。 1776年Priestley通过观察密封在钟罩内的老鼠和绿色植物 的存活与否，发现光合作用。 19世纪后，物理、化学、生理学的发展极大促进了生化的 进步。此阶段主要从有机体内分离提纯简单的小分子有机 物并进行测定。 此阶段主要集中在对生物大分子的化学组成、序列、空间结 构及与其生物学功能之间的关系研究。 1902年Emil Fischer研究糖和嘌呤物质，人工合成18肽，确定 氨基酸是通过肽键连接。 1903年 Neuberg首次使用Biochemistry这个名词。 1922年Meyerhof和Hill研究肌肉代谢的糖原-乳酸循环。 1926年 Sumner得到了脲酶结晶,证明酶就是蛋白质。 1937年 Krebs提出三酸酸循环 1944年Avery通过肺炎球菌转化实验证明DNA是遗传物质 动态生物化 学时期 1900 1950 机能生物化 学及分子生 物学时期 1950年以后 此阶段生物化学进入突飞猛进的大发展时期，建立了现代生物 学信息流动的“中心法则”，并以此为基础发展出遗传工程。 1953年Watson和Crick提出了DNA双螺旋结构模型。 1958 crick 提出生物信息流动的中心法则。 1961年提出操纵子模型。 1966年破译遗传密码。 70年代兴起了DNA重组技术 90年代开启了人类基因组计划。 当前则处于功能基因组时代。 基因组功能基因组 转录组学 蛋白组学 代谢组学 阐明生物中每一个基因、每一个蛋白的功能，每一个生物学过程实现的分子机制 与其它学科的关系 生物化学（Biochemistry）与分子生物学 （Molecular Biology ）两个学科密切相 关，并有部分内容重叠，两者共同构成了 现代生物学的分子根基。 前者更强调生命体的化学组成和化学变化， 后者则更强调生物信息的传达和展现过程， 强调基因及其产物如何实现生物学功能。 生物化学分子生物学 细胞生物学 个体生物学 群体生物学 发酵工程 基因工程 发育生物学 生理学 生物化学 酶工程及蛋白质工程 细胞工程 营养学 食品学 研究生物化学的意义 揭示生命的本质，提高人们对于生命现象的认识 1. 一粒种子如何发育成一棵参天大树？ 2. 受精卵如何发育成每一个不同人？ 3. 每天的食物是如何被消化、吸收利用？ 4. 人类的肌肉收缩与松弛的机制是什么？ 5. 细胞如何感受信号调节代谢和基因表达？ 生物化学在实践中的应用（知识、产品、技术） 1. 在医学中的应用（制药、预防疾病、临床诊断等） 2. 在农业中的应用（遗传改良、生化分析等） 3. 在食品科学中的应用（食品化验、营养分析、发酵等） 4. 在工业中的应用（生物能源，生物塑料等） 课程安排及参考书籍 基础生物化学（54学时） 生物分子的结构和功能 物质与能量代谢 生物信息流 代谢及基因表达调控 基础生物化学实验（32学时） 包括6个实验，涉及蛋白、酶、核酸等内容 课程安排及参考书籍 如何学习生物化学 理论与实验并重 将生物分子的结构、功能、信息统一 在理解基础上适当记忆 “始臣之解牛之时，所见无非牛者。 三年之后，未尝见全牛也。” 小结 生物化学是现代生命科学体系的核心基础课程。 是从化学角度分子水平阐明生命本质关键学科。 生物化学的学习可帮助我们更好理解生命现象。 生化技术及产品可协助人类更幸福地生活。 来吧，让我们一起畅游在生物化学的世界！