生物化学课程安排.ppt

基础生物化学基础生物化学Biochemistry课程内容及学时安排课程内容及学时安排1.生物化学导论生物化学导论2.蛋白质的结构与功能蛋白质的结构与功能3.核酸的结构与功能核酸的结构与功能4.酶酶5.生物氧化生物氧化6.糖代谢糖代谢7.脂类物质代谢脂类物质代谢8.蛋白质的降解与氨基酸代谢蛋白质的降解与氨基酸代谢9.核酸的降解与核苷酸代谢核酸的降解与核苷酸代谢10.DNA的生物合成的生物合成11.RNA的生物合成的生物合成12.蛋白质的生物合成蛋白质的生物合成13.基因表达的调节基因表达的调节14.基因重组与基因工程基因重组与基因工程15.代谢调节代谢调节使用教材使用教材生物化学生物化学李庆章李庆章吴永尧主编吴永尧主编中国农业出版社中国农业出版社高等农林院校十五规划教材高等农林院校十五规划教材动物生物化学动物生物化学周顺伍等主编周顺伍等主编中国农业出版社中国农业出版社参考书目参考书目v生物化学（第五版）周爱儒生物化学（第五版）周爱儒 主编主编 人民卫生出版社人民卫生出版社v哈珀生物化学（第哈珀生物化学（第25版）版）科学出版社科学出版社v生物化学（影印第二版）生物化学（影印第二版）RH.Garrett等编等编 高等教育出版社高等教育出版社v生物化学导论（第二版）生物化学导论（第二版）科学出版社科学出版社v现代生物化学现代生物化学 于自然等主编于自然等主编 化学工业出版社化学工业出版社v生物化学（第三版）王静岩主编生物化学（第三版）王静岩主编高等教育出版社高等教育出版社教学参考资料：教学参考资料：v生物化学应试指南生物化学应试指南 周爱儒周爱儒 主编主编 北京医科大学出版社北京医科大学出版社v生物化学习题集生物化学习题集 吉林大学出版社吉林大学出版社v生物化学习题解析生物化学习题解析 科学出版社科学出版社 1 1生物化学导论生物化学导论Chapter 1 Chapter 1 Introduction to biochemistryIntroduction to biochemistry一、生物化学的涵义1、生物化学的概念：传统定义：生物化学是运用化学、物理学和生物学的现代理论和技术，研究生物体的物质组成与结构、物质代谢与能量转变，以这些变化与生理技能之间关系的一门科学。即在分子水平上研究生命现象的化学本质的科学。现代定义：是在分子水平上研究生物体的化学本质及生命活动过程中化学变化规律的科学。2、生物化学的研究任务（1 1）研究生物体内）研究生物体内物质的化学组成、结构、性质与物质的化学组成、结构、性质与功能。功能。高等生物体主要由高等生物体主要由蛋白质、核酸、糖类、脂类以及水、蛋白质、核酸、糖类、脂类以及水、无机盐无机盐等组成，此外还含有一些低分子物质，如维生等组成，此外还含有一些低分子物质，如维生素、激素、氨基酸、多肽、核苷酸及一些分解产物。素、激素、氨基酸、多肽、核苷酸及一些分解产物。研究生物分子的结构和功能之间的关系，代表了现代研究生物分子的结构和功能之间的关系，代表了现代生物化学与分子生物学发展的方向。生物化学与分子生物学发展的方向。（2）研究生物体内）研究生物体内物质代谢（新陈代谢）、能量转物质代谢（新陈代谢）、能量转变及其调控机理变及其调控机理 l生生物物体体与与其其外外环环境境之之间间的的物物质质交交换换过过程程就就称称为为物物质代谢或新陈代谢。质代谢或新陈代谢。l物物质质代代谢谢的的基基本本过过程程主主要要包包括括三三大大步步骤骤：消消化化、吸吸收收中中间间代代谢谢排排泄泄。其其中中，中中间间代代谢谢过过程程是是在在细细胞胞内内进进行行的的，最最为为复复杂杂的的化化学学变变化化过过程程，它它包包括括合合成成代代谢谢，分分解解代代谢谢，物物质质互互变变，代代谢谢调调控控，能能量量代谢几方面的内容。代谢几方面的内容。（3 3）研究物质结构、代谢和生物功能与复杂的生命）研究物质结构、代谢和生物功能与复杂的生命现象之间的关系现象之间的关系（4 4）研究生物体遗传的物质基础，基因信息传递、）研究生物体遗传的物质基础，基因信息传递、表达及其调控规律表达及其调控规律l基因信息传递涉及到遗传、变异、生长、分化等诸多生命过程，也与遗传病、恶性肿瘤、心血管病等多种疾病的发病机制有关。DNA重组、转基因、基因剔除、新基因克隆、人类基因组计划及功能基因组计划等的发展，将大大推动这一领域的研究进程。研究发现黑猩猩研究发现黑猩猩和人类基因组存和人类基因组存在关键性差异在关键性差异 3、生物化学的分类 生物体：动物、植物、微生物等按研究对象分：动物 、植物 、微生物 。按研究目的分：医学、工业、农业、食品等。二、生物化学发展简史1 1、生物化学产生前时期、生物化学产生前时期最早可追溯到离现在最早可追溯到离现在40004000多年前。多年前。公元前公元前2222世纪世纪 夏禹时代夏禹时代 酿酒酿酒公元前公元前1212世纪世纪 商周时代商周时代 制酱、制醋制酱、制醋公元前公元前6 6世纪世纪 瘿病（地方性甲状腺肿）瘿病（地方性甲状腺肿）公元四世纪公元四世纪 葛洪葛洪 海藻治疗瘿病海藻治疗瘿病唐代孙思邈唐代孙思邈 米糠熬粥治疗脚气病米糠熬粥治疗脚气病 猪肝治疗雀目猪肝治疗雀目明代李时珍明代李时珍 本草纲目本草纲目2 2、描述的或有机生物化学发展时期、描述的或有机生物化学发展时期（1770177019031903，静态生物化学），静态生物化学）l大约从十八世纪中叶大约从十八世纪中叶到到二十世纪初，主要完成二十世纪初，主要完成了各种生物体化学组成的分析研究，发现了生物了各种生物体化学组成的分析研究，发现了生物体主要由体主要由糖、脂、蛋白质和核酸糖、脂、蛋白质和核酸四大类有机物质四大类有机物质组成组成 。l主要成就主要成就1828年年魏勒在实验室将氰酸钠合成为尿素魏勒在实验室将氰酸钠合成为尿素1842年年李比希首次提出新陈代谢的概念李比希首次提出新陈代谢的概念1849年年巴斯德开始发酵的研究巴斯德开始发酵的研究1877年年霍佩霍佩.赛勒首次提出赛勒首次提出“Biochemie”1897年年布克纳兄弟布克纳兄弟蔗糖酵母发酵实验蔗糖酵母发酵实验3 3、动态的或生理生物化学发展时期、动态的或生理生物化学发展时期（1903190319501950，动态生物化学），动态生物化学）l大约从二十世纪初到二十世纪五十年代。此阶段对各种化学大约从二十世纪初到二十世纪五十年代。此阶段对各种化学物质的代谢途径有了一定的了解。物质的代谢途径有了一定的了解。物质代谢途径及动态平衡、物质代谢途径及动态平衡、能量转化，光合作用、生物氧化、糖的分解和合成代谢、蛋白能量转化，光合作用、生物氧化、糖的分解和合成代谢、蛋白质合成、核酸的遗传功能、酶、维生素、激素、抗生素等的代质合成、核酸的遗传功能、酶、维生素、激素、抗生素等的代谢。谢。l其中主要的有：其中主要的有：1905 1905年年 哈登和杨发现酶和辅酶；哈登和杨发现酶和辅酶；19261926年年 sumnersumner首次从刀豆中获得脲酶结晶；首次从刀豆中获得脲酶结晶；19551955年年 SangerSanger完成牛完成牛胰岛素氨基酸组成分析；胰岛素氨基酸组成分析；19321932年，英国科学家年，英国科学家Krebs Krebs 发现尿发现尿素合成的鸟氨酸循环；素合成的鸟氨酸循环；19371937年，年，KrebsKrebs提出了各种化学物质的提出了各种化学物质的中心环节中心环节三羧酸循环的基本代谢途径；三羧酸循环的基本代谢途径；1940 1940年，德国科年，德国科学家学家EmbdenEmbden和和MeyerhofMeyerhof提出了糖酵解代谢途径，等等。提出了糖酵解代谢途径，等等。4 4、分子的或综合生物化学发展时期、分子的或综合生物化学发展时期（19501950至今，机能生物化学）至今，机能生物化学）l孟孟德德尔尔 豌豌豆豆杂杂交交实实验验提提出出生生物物遗遗传传的的不不是是其其形形状状本本身身，而是它的遗传因子。而是它的遗传因子。l18681868年年 MiescherMiescher 发现核蛋白发现核蛋白l19281928年年 格里非思格里非思 肺炎球菌转化实验肺炎球菌转化实验l19441944年年 AveryAvery等人首次证明等人首次证明DNADNA是遗传物质是遗传物质l19501950年年 ChargaffChargaff证明证明A=T G=CA=T G=Cl19531953年年，WatsonWatson和和CrickCrick提提出出DNADNA的的双双螺螺旋旋结结构构模模型型为标志，生物化学的发展进入分子生物学阶段。为标志，生物化学的发展进入分子生物学阶段。l19661966年年 遗传密码破译遗传密码破译 l1958 19711958 1971年年 遗传中心法则（遗传中心法则（Crick)Crick)l19601960年年 JacobJacob和和MonodMonod创立操纵子学说创立操纵子学说l19821982年年 CechCech发现核酶发现核酶l19821982年年PalmiterPalmiter 转基因技术转基因技术l19901990年年 人类基因组计划人类基因组计划l19971997年年WilmutWilmut 克隆技术克隆技术l这这一一阶阶段段的的主主要要研研究究工工作作就就是是探探讨讨各各种种生生物物大大分分子子的的结结构构与与其其功功能能之之间间的的关关系系。如如生生命命的的本本质质和和奥奥秘秘：运运动动、神神经经、内内分分泌泌、生生长长、发发育育、繁繁殖殖等等的的分分子子机机理理等。等。染色体的形态结构19531953年，沃森年，沃森克里克（克里克（WatsonCrickWatsonCrick）确定确定DNADNA双螺旋双螺旋结构，获结构，获19621962年诺贝尔生理、医学奖。年诺贝尔生理、医学奖。19551955年，英国生物化学家桑格尔（年，英国生物化学家桑格尔（SangerSanger）确定牛胰岛素结确定牛胰岛素结构，获构，获19581958年诺贝尔化学奖。年诺贝尔化学奖。19801980年，桑格尔和吉尔伯特（年，桑格尔和吉尔伯特（GilbetGilbet）设计出测定设计出测定DNADNA序列得序列得方法，获方法，获19801980年诺贝尔化学奖。年诺贝尔化学奖。19841984年年，化化学学奖奖，Bruce Bruce MerrifieldMerrifield（美美国国），建建立立和和发发展展蛋蛋白质化学合成方法。白质化学合成方法。19931993年年11、Rechard J.Roberts(Rechard J.Roberts(美美)等，发现断裂记因等，发现断裂记因 化学奖化学奖 2 2Karg B.Mallis(Karg B.Mallis(美美)发明发明PCRPCR方法。方法。3 3Michaet Michaet Smith(Smith(加加拿拿大大)建建立立DNADNA合合成成用用与与定定点点诱诱变研究变研究19941994年年 Alfred Alfred G.G.GiillmanGiillman（美美）等等，发发现现GG蛋蛋白白及及基基因因在在细胞内信号转导的作用。细胞内信号转导的作用。19971997年年1 1 stanley B.prusiner(stanley B.prusiner(美美)发现一中新型的致病因子感染性发现一中新型的致病因子感染性蛋白颗粒蛋白颗粒“prion”prion”（疯牛病）疯牛病）生理医学奖生理医学奖 2 2 paul D.Boyerpaul D.Boyer（美）等，说明美）等，说明ATPATP酶促合成机制酶促合成机制 化学奖化学奖3 3 Jens c.skon(Jens c.skon(丹麦丹麦)发现输送离子的发现输送离子的NaNa+KK+_+_ATPATP酶。酶。19961996年年Petr c.DohertyPetr c.Doherty（美）等，发现美）等，发现T T细胞对病毒感染细细胞对病毒感染细胞的识别和胞的识别和MHC(MHC(主要组织相容性复合体主要组织相容性复合体)限制。限制。生理医学奖生理医学奖19981998年年ROLert F.furchgottROLert F.furchgott（美国）等，发现美国）等，发现NONO是心血管系统的信是心血管系统的信号分子号分子 生理医学奖生理医学奖我国生物化学的发展概况 起步晚，基础弱，潜力大，需努力1、吴宪 血滤液制备、蛋白质变性。食物营养与免疫化学2、1965年 首次人工合成结晶牛胰岛素3、1981年 合成酵母丙氨酸转移核糖核酸的人工全合成4、天花粉蛋白一级结构测定5、生物膜与水通道的研究6、人类基因组、水稻基因组等的研究三、生物化学的应用与展望1、生物化学是二十一世纪生命科学的带头学科。生物化学是二十一世纪生命科学的带头学科。学科热点：基因组学 蛋白质组学 克隆（组织、器官、个体）生物化学学科的新进展与热点问题1、基因组计划研究的继续与深入2、蛋白质组研究（后基因组研究）3、RNA组计划正在兴起4、基因表达调控5、细胞信号传递6、与医学密切相关的一些热点问题7、端粒、端粒酶与细胞正常衰老、凋亡研究8、与药物生产密切相关的基因工程研究9、体内第三类生物大分子糖蛋白与蛋白聚糖10、分子生物学中心法则的理论研究及相关技术研究2、生物化学与农业生物化学与农业原始农业：采集与狩猎，游牧式传统农业：原始的种植业，畜牧业现代农业：化肥，农药；绿色革命（杂种优势），生物防治，分子育种，转基因植物，动物营养分子农业（工厂化农业）：离开土地，细胞水平甚至是分子水平的生化加工业，。植物：光合作用 固定化细胞培养，叶绿体光合器。动物：细胞培养。3、生物化学与环保生物化学与环保环境污染：环境污染：Pb、Hg环境监控：环境监控：生物传感（酶，细胞）和指示生物生物净化：金属硫蛋白等金属结合蛋白4、生物化学与轻工业生物化学与轻工业发酵工业：抗生素、氨基酸。食品工业饲料工业：酶，添加剂，香味剂，甜味剂制革与造纸工业：酶法处理生物电子学：DNA储存器。酶工程技术5、生物化学与医药生物化学与医药生化药物基因工程药物蛋白质工程药物抗体工程药物：定向，低剂量海洋生物技术药物四、生物化学与其它学科的关系五、生物化学的学习方略生物化学课程的特点：生物化学课程的特点：1、知识密集，信息量大2、分子水平，内容复杂3、涉及面广，记忆性强4、联系密切，灵活多变学习方法：学习方法：1、教学结合，教学相长2、及时复习，精炼概念3、进入状态，把握规律4、加强联系，突出整体学习生物化学必须掌握的五个基本原则学习生物化学必须掌握的五个基本原则1、学会抽象思维、学会抽象思维2、理解与记忆并重，更着重对生化内容的理解、理解与记忆并重，更着重对生化内容的理解3、加强各章内容的前后联系与综合思考、加强各章内容的前后联系与综合思考4、在全面复习的基础上要抓住各章基本要求与重点、难点、在全面复习的基础上要抓住各章基本要求与重点、难点5、生物化学与分子生物学内容的有机结合、生物化学与分子生物学内容的有机结合