(1.1)--生物化学《《绪论》.ppt

第一节 生物化学的研究内容第二节 生物化学发展简史第三节 生物化学与医学的关系第一章 绪论 引 言1、概念运用化学、生物学、物理学等的原理与方法，从分子水平研究生物体的化学组成和生命活动过程中化学变化及其规律的学科。也称“生命的化学”。生物体 医学生物化学的研究对象：人体2、研究对象第一节 生物化学的研究内容人体的物质组成、结构和功能物质代谢及调节基因信息的传递及调控一、人体的化学物质组成 水：水：55%67%55%67%无机盐：无机盐：3%4%3%4%糖类：糖类：1%2%1%2%脂类：脂类：10%15%10%15%蛋白质：蛋白质：15%18%15%18%核酸核酸 维生素维生素 激素激素生物大分子：将分子量大于104、由某些基本结构单位按一定的顺序和方式所形成的的生物分子，称为生物大分子。主要包括蛋白质、核酸、多糖。生物大分子被看做是生物和非生物在化学组成上的分水岭，其标志着生命的存在。分子生物学：研究生物大分子特别是蛋白质、核酸的结构、功能、表达调控及相互作用，探讨生命现象本质的学科。二、物质代谢及调节 物质代谢是新陈代谢的核心，其实质是由酶所催化的一系列有序进行的化学反应实现的生物体与外环境的物质交换过程。物质代谢包括合成代谢和分解代谢两个方面，二者在生物体中是同时发生、协调进行、互为依赖的。合成代谢 由小分子物质转变为大分子物质的过程。保证了机体生长、发育、组织的更新和修复等过程分解代谢 大分子物质转变为小分子物质的过程。释放能量以供机体利用 生物大分子生物构件小分子ATPNADPH中间产物（6-磷酸葡萄糖、丙酮酸、乙酰CoA)生物构件小分子分解代谢合成代谢能量产生的主要部位：真核生物的线粒体内。物质代谢的同时伴有能量的释放、储存、转移和利用，即能量代谢。生物体内能量的储存、转移和利用的核心三磷酸腺苷（ATP）。能量产生的主要途径：三羧酸循环和氧化磷酸化。神经、激素、反馈调节等多种调节作用确保物质代谢的正常进行。遗传的中心法则（the central dogma）逆转录DNARNA蛋白质转录翻译复制三、基因信息的传递与调控 遗传信息传递涉及遗传、变异、生长、分化等诸多生命过程，也与遗传病、恶性肿瘤、免疫缺陷病、心血管病等多种疾病的发病机制有关。研究遗传信息传递及其调控将有助于人类对这些疾病的理解及治疗。叙述生物化学（18世纪中叶至20世纪初）第二节 生物化学发展史动态生物化学（20世纪上叶）分子生物化学（自20世纪中叶始）主要研究生物体的物质组成及结构，描述其组成成分的理化性质及在体内的含量和分布。在此阶段，体内各种主要物质代谢转变的酶催化途径已基本搞清。发现了必需氨基酸、必需脂肪酸、维生素和激素等物质；认识了酶的化学本质是蛋白质。细胞内的两类重要生物大分子蛋白质与核酸已成为生物化学研究的热点内容。19世纪，德国化学家尤斯图斯冯李比希提出了著名的“燃烧”学说；还将食物分为糖、脂和蛋白质三大类主要成分，同时提出了物质在体内可进行合成和分解两种化学过程。19 世纪 40 年代德国植物学家施莱登和动物学家施旺提出了细胞学说。1926年，萨姆奈第一个成功制备了脲酶结晶，首次证明酶是蛋白质，终于揭开了“酶的化学本质是蛋白质”的事实。一、叙述生物化学阶段标志性成就举例20 世纪初，德国化学家赫尔曼埃米尔费歇尔证明了蛋白质是多肽，并采用化学方法合成了二肽、三肽及多肽（含18个氨基酸）；还发现了酶的特异性，验证了他早在 1894 年提出的酶催化作用的“锁-钥学说”；合成了糖及嘌呤。因其为生物化学做出的卓越贡献，被誉为“生物化学的创始人”，获得1902年的诺贝尔化学奖。1926年Sumner证明酶是蛋白质，并结晶了脲酶。获1946年诺贝尔奖。19世纪末Louis Pasteur首先证明活酵母细胞能够发酵。1897年Eduard Buchner证明，无细胞的酵母提取液仍能催化发酵，他获1907年诺贝尔奖。1931年，中国生物化学家吴宪提出了蛋白质变性的概念。1932年，英国科学家Krebs用组织切片实验证明了尿素合成反应，提出了鸟氨酸循环。1937年，Krebs阐明了三羧酸循环的基本代谢途径。1940年，德国科学家Embden和Meyerhof提出了糖酵解代谢途径。1949年，E.Kennedy等证明F.Knoop提出的脂肪酸-氧化过程是在线粒体中进行的，并指出氧化的产物是乙酰CoA。二、动态生物化学阶段标志性成就举例1932年Hans A.Krebs发现了尿素循环，1937年他又发现三羧酸循环，1953年获诺贝尔奖。1944 年，艾弗里（O.T.Avery）通过肺炎双球菌转化实验，直接证明 DNA 是遗传的物质基础。1949年和1950年，桑格（F.Sanger和埃德曼（P.Edman）分别发明了蛋白质测序方法，桑格还于1977年发明了双脱氧链终止法测定核酸序列。1952年，提出了蛋白质-螺旋结构模型。1953年，阐明胰岛素的一级结构。三、分子生物学阶段标志性成就举例1953年，Watson和Crick推导出DNA分子的双螺旋结构模型。1968年，F.Crick提出分子遗传的中心法则。1964年，由R.W.Holley、H.G.Khorana和Nirenberg合作破译了遗传密码。1972年，Berg和Boyer等创建了DNA重组技术。1985年，穆利斯（K.Mullis）发明了 聚合酶链反应。1997年，I.Wilmut成功获得体细胞克隆羊-多莉。1998年，美国科学家法尔（A.Z.Fire）和梅洛（C.C.Mello）（诺贝尔奖，2006年）发现RNA干扰机制(RNAi)。2003年，人类基因组计划宣布，人类基因组序列图绘制成功。生物芯片技术随之面世。1951年Linus Paulin用X射线衍射技术发现蛋白质分子二级结构：-螺旋。他获1954年诺贝尔奖。1953年Sanger采用化学方法完成了胰岛素全序列分析。他1958年获诺贝尔奖。他又因测定了一种噬菌体的DNA一级结构而获1980年的诺贝尔奖。显微镜下的胰岛素结晶1953年Watson&Crick提出DNA双螺旋结构，他们获1962年诺贝尔奖。图为Watson（左）和Crick（右）与DNA双螺旋模型切赫 T.Cech 奥尔特曼S.Altman 80年代初发现核酶，他们获1989年诺贝尔奖人类基因组计划（HGP）2003年，美、中、日、德、法、英6国科学家宣布人类基因组图绘制成功，已完成的序列图覆盖人类基因组所含基因的99%。2001年Venter等报道完成了人类基因组草图测序，进入后基因组时代：鉴定基因组全部基因的功能，以及各个基因的表达和调控模式。1997年克隆羊多莉在英国问世多莉2003.2.14去世，享年7岁技术，不能突破伦理的红线基因组工程（基因编辑技术）基因编辑婴儿：打开了潘多拉魔盒http:/ 生物化学与医学的关系基础医学、临床医学和预防医学是现代医学科学的三大支柱，基础医学是临床医学和预防医学的基础。生物化学为医学各学科从分子水平上研究正常或疾病状态时人体结构与功能，乃至疾病预防、诊断与治疗，提供了理论与技术，极大地促进了现代医学的发展。新陈代谢“吐故纳新”细胞内的化学反应 生命的遗传 与繁殖 反应与适应 细胞的物质代谢及其调控基因信息传递与表达生命的共同语言生物化学就是研究和揭示生物体“化学语言”规律的科学 “把生命理解成化学”诺贝尔奖金获得者Kornberg教授1982年10月12日在美国哈佛医学院建校200周年纪念会上所做的题为“把生命理解成化学”的演讲的结语说：“我们的目的要以合理的表达方法来尽可能多地理解生命现象，而生命的许多方面都可用化学语言来表达。这是一个真正的世界语，它是连接物理学与生物学、天文学与地理学、医学与农学的纽带。化学语言极为丰富多彩，它能产生出最美的图画。我们应该传授和运用化学评议，代替我们自己、我们的环境和我们的社会表达出最直观的描述。”物质代谢紊乱以及物质缺乏疾病糖尿病、AS、肝性脑病、黄疸 夜盲症、佝偻病 对体液中各种生化指标的检测疾病诊断分子医学突破重大疾病 基因诊断和基因治疗 二、生物化学推动了医学各学科的发展The end,thanks!The end,thanks!