动物生物化学绪论学习教案.ppt

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1、第1页/共26页第一页，共27页。本章主要内容：本章主要内容： 生物化学的概述生物化学的概述 生物化学研究生物化学研究(ynji)(ynji)的内容的内容 生物化学的发展历史与现状生物化学的发展历史与现状 与动物生产和动物健康的关系与动物生产和动物健康的关系 第2页/共26页第二页，共27页。1.1.生物化学生物化学(shn w (shn w hu xu)hu xu)概述概述1.1 1.1 生物化学的定义：生物化学的定义： 生物化学（生物化学（biochemistrybiochemistry）：）： 是从分子水平上阐明生命有是从分子水平上阐明生命有机体机体 化学本质的一门学科。化学本质的一门学

2、科。1.2 1.2 生物化学的分类：生物化学的分类： 根据研究对象根据研究对象(duxing)(duxing)分为：动物生物化学、植物生物分为：动物生物化学、植物生物化学、化学、 微生物生物化学等。微生物生物化学等。 根据研究目的分为：医学生化、农业生化、工业生化、根据研究目的分为：医学生化、农业生化、工业生化、环境生化环境生化 和营养生化等。和营养生化等。 第3页/共26页第三页，共27页。2.2.生物化学生物化学(shn w hu (shn w hu xu)xu)研究内容研究内容2.1 2.1 关于生命有机体的化学组成、生物分子关于生命有机体的化学组成、生物分子(fnz)(fnz)，特别是

3、生物大分子特别是生物大分子(fnz)(fnz)（biological biological macromoleculemacromolecule）的结构、相互关系及其功能。）的结构、相互关系及其功能。 生物大分子是由小分子单体生物大分子是由小分子单体(dn t)(dn t)聚合而成的多聚体。如氨基聚合而成的多聚体。如氨基酸酸蛋白质、核苷酸蛋白质、核苷酸核酸、葡萄糖核酸、葡萄糖淀粉等。生物大分子执行着各淀粉等。生物大分子执行着各种各样的生物学功能，如生物催化、物质运输、代谢调节、贮存、传种各样的生物学功能，如生物催化、物质运输、代谢调节、贮存、传递与表达遗传信息等。递与表达遗传信息等。 它们复杂

4、的空间结构是其功能的化学基础。它们复杂的空间结构是其功能的化学基础。第4页/共26页第四页，共27页。N2CO2H2O 单单 体体生物大生物大分分 子子细胞器细胞器细胞细胞细细胞胞第5页/共26页第五页，共27页。2.2 2.2 细胞中的物质细胞中的物质(wzh)(wzh)代谢与能量代谢，或称中间代谢（代谢与能量代谢，或称中间代谢（intermediary intermediary metabolismmetabolism），）， 也就是细胞中进行的化学过程也就是细胞中进行的化学过程 合成代谢（合成代谢（anabolismanabolism）：）： 将小分子的前体（将小分子的前体（precur

5、sorprecursor）经过特）经过特 定的代谢途径构建成较大的分子，并且消定的代谢途径构建成较大的分子，并且消 耗能量。耗能量。 分解代谢（分解代谢（catabolismcatabolism）：）： 将较大的分子经过特定的代谢途径，将较大的分子经过特定的代谢途径， 分解成小的分子并且释放出能量。分解成小的分子并且释放出能量。 物质代谢与能量代谢相伴随。在这个物质代谢与能量代谢相伴随。在这个(zh ge)(zh ge)过程中，过程中，ATPATP（三磷酸腺苷）（三磷酸腺苷） 是是能量转换和传递的中间体。能量转换和传递的中间体。 第6页/共26页第六页，共27页。2.3 2.3 组织和器官组织

6、和器官(qgun)(qgun)机能的生物化学机能的生物化学 生命有机体是一个统一协调的整体。生命有机体是一个统一协调的整体。 任何组织器官的形态结构、代谢方式都是以其化学组成和分子结构任何组织器官的形态结构、代谢方式都是以其化学组成和分子结构(fn (fn z ji u)z ji u)为基础的。为基础的。 在分子水平、细胞和组织水平以及整体水平上全面、系统地认识动物组在分子水平、细胞和组织水平以及整体水平上全面、系统地认识动物组织器官的生理机能，认识它们之间的联系、认识它们与环境互作的机制，也织器官的生理机能，认识它们之间的联系、认识它们与环境互作的机制，也是动物生物化学的研究目的之一。是动物

7、生物化学的研究目的之一。 第7页/共26页第七页，共27页。3.3.生物化学生物化学(shn w hu xu)(shn w hu xu)的发的发展历史和现状展历史和现状3.1 3.1 历史历史(lsh)(lsh)回顾回顾 我国古代对于生物化学的发展有重要的贡献。我国古代对于生物化学的发展有重要的贡献。 科学发展的道路不是平坦的，人们科学发展的道路不是平坦的，人们(rn men)对事物的认识在对事物的认识在正确与错误，真理与谬误的斗争中前进，生物化学的发展也不例正确与错误，真理与谬误的斗争中前进，生物化学的发展也不例外。外。 Friedrich Wohler，Eduard 和和 Hans Buc

8、hner 弟兄以及弟兄以及 J. Sumner 等与等与“ 生机论（生机论（vitalism）” 的谬论进行了长期的争论，的谬论进行了长期的争论， “生机论生机论”最后以失败告终。最后以失败告终。第8页/共26页第八页，共27页。 科学的发展也不是单枪匹马的，多学科的互相交叉与渗透、研科学的发展也不是单枪匹马的，多学科的互相交叉与渗透、研究技术和实验手段的进步推动和加速了科学进步的步伐。究技术和实验手段的进步推动和加速了科学进步的步伐。 化学、物理学、细胞学、遗传学、微生物学以及电子显微镜、化学、物理学、细胞学、遗传学、微生物学以及电子显微镜、超离心（超离心（ultra-centrifugat

9、ionultra-centrifugation）、色谱）、色谱(s p)(s p)（chromatographychromatography）、同位素示踪（）、同位素示踪（isotope tracingisotope tracing）、）、X-X-射线射线衍射（衍射（X-ray reflectionX-ray reflection）、质谱（）、质谱（mass chromatographymass chromatography）以及）以及核磁共振（核磁共振（nuclear magnetic resonancenuclear magnetic resonance）等技术都为现代生物化）等技术都为现

10、代生物化学的发展作出了重要贡献。学的发展作出了重要贡献。 第9页/共26页第九页，共27页。 1953年年Watson 和和Crick描绘出了描绘出了DNA的双螺旋的双螺旋结构结构(jigu)模模型，这在生命科型，这在生命科学发展历史上是学发展历史上是一个具有里程碑一个具有里程碑意义的重大事意义的重大事件件 。 生命科学从生命科学从此进入了分子生此进入了分子生物学新时代。物学新时代。悼念悼念(donin)克里克克里克第10页/共26页第十页，共27页。 生物化学与分子生物学都以从分子水平上认识生物化学与分子生物学都以从分子水平上认识(rn shi)(rn shi)生命、诠释生命为目标。广义地说

11、，两者生命、诠释生命为目标。广义地说，两者没有截然的区别。只是前者注重生命有机体的化学过没有截然的区别。只是前者注重生命有机体的化学过程，后者更强调生物分子的结构与功能，尤其是在遗程，后者更强调生物分子的结构与功能，尤其是在遗传分子核酸方面。传分子核酸方面。第11页/共26页第十一页，共27页。3.2 3.2 生物化学的前景生物化学的前景(qinjng)(qinjng)和现状和现状 目前，有关生物化学的研究目前，有关生物化学的研究(ynji)(ynji)主要集中在以下几个方面：主要集中在以下几个方面： 生物大分子的结构、功能与相互作用生物大分子的结构、功能与相互作用 基因组学和蛋白质组学基因组

12、学和蛋白质组学 基因表达的调节基因表达的调节 细胞信号的传导细胞信号的传导 生物工程学生物工程学 分子生物学的迅速发展从根本上改变了生命科学的面貌，也极大地丰富和扩展了生分子生物学的迅速发展从根本上改变了生命科学的面貌，也极大地丰富和扩展了生物化学物化学(shn w hu xu)(shn w hu xu)的内涵。一方面，经典的生物化学的内涵。一方面，经典的生物化学(shn w hu xu)(shn w hu xu)原理原理不断得到验证，另一方面，人们对生命有机体中化学过程的认识不断更新和深化，现代不断得到验证，另一方面，人们对生命有机体中化学过程的认识不断更新和深化，现代生物化学生物化学(sh

13、n w hu xu)(shn w hu xu)的发展已经从各个方面融入了生命科学发展的主流当中。的发展已经从各个方面融入了生命科学发展的主流当中。 第12页/共26页第十二页，共27页。 生物(shngw)大分子的结构、功能与相互作用 大分子之间的相互作用；大分子结构模体（大分子之间的相互作用；大分子结构模体（motif）和结构域的独）和结构域的独特作用；生物大分子三维构象和构象运动进行描述特作用；生物大分子三维构象和构象运动进行描述 ；蛋白质空间构象；蛋白质空间构象的正确折叠和的正确折叠和“分子伴侣分子伴侣”（molecular chaperone）的作用；磷酸化、酰）的作用；磷酸化、酰基化

14、等化学修饰作用对于蛋白质和酶在快速、高效传递代谢信息和调基化等化学修饰作用对于蛋白质和酶在快速、高效传递代谢信息和调节基因表达中的机制；核酸节基因表达中的机制；核酸(h sun)与蛋白质的相互作用与基因表达的与蛋白质的相互作用与基因表达的调节；催化核酸调节；催化核酸(h sun)等。等。 信息爆炸导致了结构生物学（信息爆炸导致了结构生物学（structural biology）的诞生。）的诞生。 第13页/共26页第十三页，共27页。蛋白质和核酸蛋白质和核酸(h sun)大分子之间的相互作用大分子之间的相互作用第14页/共26页第十四页，共27页。v 基因组学和蛋白质组学基因组学和蛋白质组学

15、“人类基因组计划人类基因组计划”（human genome project，HGP）历经）历经10个年头，个年头，在进入本世纪后不久宣布完成，人类基因组的解读为疾病的诊断、防在进入本世纪后不久宣布完成，人类基因组的解读为疾病的诊断、防治和新药的研究开发提供了有力的武器。科学家已绘制出治和新药的研究开发提供了有力的武器。科学家已绘制出40余种生物余种生物的基因组图谱，基因组的研究将进入功能基因组（的基因组图谱，基因组的研究将进入功能基因组（functional genomics）阶段，即确定基因结构与功能的应用阶段。阶段，即确定基因结构与功能的应用阶段。 蛋白质组学（蛋白质组学（proteomi

16、cs）作为后基因组时代生命科学新的研究）作为后基因组时代生命科学新的研究领域正在崛起。它将一系列精细领域正在崛起。它将一系列精细(jngx)的技术，主要有的技术，主要有2D-凝胶电泳、凝胶电泳、计算机图象分析、质谱、氨基酸测序和生物信息学结合起来，高通量计算机图象分析、质谱、氨基酸测序和生物信息学结合起来，高通量地、综合地定量和鉴定蛋白质。建立蛋白组的生物信息数据库，将为地、综合地定量和鉴定蛋白质。建立蛋白组的生物信息数据库，将为重大病症的发生提供新的预警和诊断标志，并为新药的开发提供新的重大病症的发生提供新的预警和诊断标志，并为新药的开发提供新的思路。思路。第15页/共26页第十五页，共27

17、页。大肠杆菌大肠杆菌(d chn n jn)中的蛋白质组中的蛋白质组第16页/共26页第十六页，共27页。 基因(jyn)表达的调节 1960年，和发现细菌利用乳糖时，相关酶的基因表达时序受到严格的年，和发现细菌利用乳糖时，相关酶的基因表达时序受到严格的控制，于是提出了原核生物基因调节操纵子（控制，于是提出了原核生物基因调节操纵子（operon）模型，开辟了对基）模型，开辟了对基因表达调节研究的新领域。因表达调节研究的新领域。 真核基因表达的调控产要涉及核小体的重构、组蛋白的乙酰化、真核基因表达的调控产要涉及核小体的重构、组蛋白的乙酰化、DNA的的甲基化等化学修饰和甲基化等化学修饰和DNA超螺

18、旋的拓扑异构化；基因的的调节也在转录后超螺旋的拓扑异构化；基因的的调节也在转录后的加工、翻译和新生多肽链的化学修饰等各个的加工、翻译和新生多肽链的化学修饰等各个(gg)层次上进行。层次上进行。 这一领域的研究将最终揭开生命的进化、胚胎的分化、个体的生长、这一领域的研究将最终揭开生命的进化、胚胎的分化、个体的生长、发育、繁殖、衰老、疾病和死亡之谜。发育、繁殖、衰老、疾病和死亡之谜。 第17页/共26页第十七页，共27页。 细胞信号的传导(chundo) 第二信使学说第二信使学说 cAMP、cGMP、IP3、DG、Ca2+等等 G蛋白偶联系统蛋白偶联系统(xtng) G蛋白、蛋白、PKA、PKG、

19、PKC和和TPK信号转导系统信号转导系统(xtng)等等小分子气体物质小分子气体物质 NO、CO 第18页/共26页第十八页，共27页。 生物(shngw)工程学 到70年代，重组DNA技术（Recombinant DNA technology）诞生，人类可以按照自己的意愿改造遗传基因和操纵遗传过程。这个技术的规模化和工业化，就是基因工程，也称遗传工程（Genetic engineering）。 以基因工程技术为核心，与现代发酵(f jio)工程、细胞工程、胚胎工程、酶工程、蛋白质工程等集合而成的生物工程学（Biotechnology），已经和正在展现出其推动生产力发展的巨大潜力。 第19页/

20、共26页第十九页，共27页。遗传工程遗传工程(ychun gngchng)的工厂的工厂第20页/共26页第二十页，共27页。4.4.与动物与动物(dngw)(dngw)生产和健康的关系生产和健康的关系 生物化学是生物科学，如农学、医学、畜牧、兽医、水产等的基生物化学是生物科学，如农学、医学、畜牧、兽医、水产等的基础学科之一。现代生物化学的理论和实验方法已经作为通用的础学科之一。现代生物化学的理论和实验方法已经作为通用的“语言语言”与有力的与有力的“工具工具”被广泛用于生命科学的表述和研究之中。它与动物生被广泛用于生命科学的表述和研究之中。它与动物生理学、动物营养学、动物遗传学、动物繁殖学、药理

21、学、动物病理学理学、动物营养学、动物遗传学、动物繁殖学、药理学、动物病理学、微生物学、免疫学、动物疾病诊断学等学科有着不可分割、微生物学、免疫学、动物疾病诊断学等学科有着不可分割(b k fn )的联系，因此学习和掌握生物化学的知识对于从事动物生产和动物的联系，因此学习和掌握生物化学的知识对于从事动物生产和动物健康事业十分重要。健康事业十分重要。第21页/共26页第二十一页，共27页。v 阐明动物新陈代谢活动的规律v 生理学、营养学v 培养优质高产的畜禽品种 v 遗传育种v 药物的作用机理研究和新药(xn yo)的研发v 药理学、毒理学v 疾病的发生和发展机理 v 病理学、免疫学、微生物学v

22、动物疫病的诊疗与防治 v 临床病理与临床诊断学第22页/共26页第二十二页，共27页。教学教学(jio xu)安排安排与要求与要求（1 1）教材）教材(jioci) (jioci) 动物生物化学（第四版）动物生物化学（第四版）（2 2）学时：）学时：5454小时小时（3 3）课外自习）课外自习（4 4）辅导与答疑）辅导与答疑（5 5）考试方式）考试方式第23页/共26页第二十三页，共27页。参考书参考书1. 王镜岩，朱圣庚，徐长法王镜岩，朱圣庚，徐长法. 生物化学（第三版）生物化学（第三版）. 北京北京(bi jn)：高等教育：高等教育出版社，出版社，20022. 汪玉松，邹思湘，张玉静汪玉松

23、，邹思湘，张玉静. 现代动物生物化学（第三版）现代动物生物化学（第三版）. 北京北京(bi jn)： 高等教育出版社，高等教育出版社，20054. DL Nelson，MM Cox. Lehninger Principles of Biochemistry（3rd edition）. 2000，Worth Publisher5. Berg JM, Tymoczko JL, Stryer L. Biochemistry (4th edition ), 2002 , Freeman第24页/共26页第二十四页，共27页。本章(bn zhn)结束第25页/共26页第二十五页，共27页。感谢您的观看(gunkn)！第26页/共26页第二十六页，共27页。NoImage内容(nirng)总结第1章 绪 论。分解代谢（catabolism）： 将较大的分子经过特定的代谢途径，。任何组织器官的形态结构、代谢方式都是以其化学组成和分子结构为基础的。1953年Watson 和Crick描绘出了DNA的双螺旋结构模型，这在生命科学发展历史(lsh)上是一个具有里程碑意义的重大事件。生物化学与分子生物学都以从分子水平上认识生命、诠释生命为目标。生物大分子三维构象和构象运动进行描述。感谢您的观看第二十七页，共27页。