生物化学绪论.pptx

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1、会计学1生物化学生物化学(shn w hu xu)绪论绪论第一页，共38页。一、生物化学一、生物化学(shn w hu xu)(shn w hu xu)的涵义的涵义二、生物化学二、生物化学(shn w hu xu)(shn w hu xu)的研究对象和研究内容的研究对象和研究内容三、生物化学三、生物化学(shn w hu xu)(shn w hu xu)的发展的发展四四、生物化学的成就、生物化学的成就绪论绪论五、生物化学与现代工业五、生物化学与现代工业六、如何学好生物化学？六、如何学好生物化学？第1页/共38页第二页，共38页。生物化学是关于生命的化学，是运用化学的原理(yunl)和方法来研究

2、生命现象，阐明生命现象变化规律的一门科学。一、生物化学(shn w hu xu)的涵义章首器官(qgun)（肝脏）消化系统 肝脏 窦状小管肝细胞细胞核分子（DNA）第2页/共38页第三页，共38页。生物化学生物化学(shn w hu xu)与与生命科学的关系生命科学的关系 生命科学宏观生命科学 微观(wigun)生命科学 生态学 分子生物学 生物化学章首第3页/共38页第四页，共38页。是自然界中存在(cnzi)的各种生物体，如动物，植物，微生物和病毒等。二、生物化学的研究二、生物化学的研究(ynji)(ynji)对象和研究对象和研究(ynji)(ynji)内容内容研究研究(ynji)(ynj

3、i)对象：对象：章首研究内容：研究内容：包括生命机体的化学组成，重要生物分子的结构与功能，新陈代谢及其调控，以及与生长、发育、繁殖和遗传等相关的研究课题。第4页/共38页第五页，共38页。三、生物化学三、生物化学(shn w(shn w hu xu)hu xu)的发展的发展章首1、静态生物化学、静态生物化学(shn w hu xu)的发展的发展2、动态、动态(dngti)生物化生物化学的发展学的发展3、功能生物化学的发展、功能生物化学的发展第5页/共38页第六页，共38页。n n静态生物化学静态生物化学n n研究生命化学本质的一个基本任务是了研究生命化学本质的一个基本任务是了解有机体的化学组成

4、，其中最主要的是解有机体的化学组成，其中最主要的是蛋白质、核酸、脂类和多糖等生物大分蛋白质、核酸、脂类和多糖等生物大分子以及一些基本生物小分子。子以及一些基本生物小分子。n n主要任务就是研究这些主要任务就是研究这些(zhxi)(zhxi)生物大生物大分子、基本生物分子和生物小分子的结分子、基本生物分子和生物小分子的结构、性质和生理功能。构、性质和生理功能。第6页/共38页第七页，共38页。n n动态生物化学动态生物化学n n生物与非生物的区别在于它们经常进行自我生物与非生物的区别在于它们经常进行自我(zw(zw)更新，更新，生物体存在的基本条件是与外界不断地进行物质交换，生物体存在的基本条件

5、是与外界不断地进行物质交换，因此，生物化学的另一方面就是研究糖、脂类、蛋白质、因此，生物化学的另一方面就是研究糖、脂类、蛋白质、核酸等大分子在生物体内的分解、合成、相互转化以及核酸等大分子在生物体内的分解、合成、相互转化以及转化过程中的能量转换问题。转化过程中的能量转换问题。第7页/共38页第八页，共38页。静态生物化学静态生物化学(shn w hu xu)的发展的发展 静态生物化学发展描述的是有机生物化学发展时期（17701903）。这个时期的生物化学更多地依附于有机化学(yu j hu xu)，大量工作是围绕着生命的存在方式“蛋白质”进行的。1903年，有人首先使用“biochemistr

6、y”这个单词,它反映了作为独立学科的生物化学的诞生。章首节首第8页/共38页第九页，共38页。动态生物化学动态生物化学(shn w hu xu)的发展的发展 动态生物化学是生理生物化学的发展时期（19031950）。19世纪中叶，生物学积累了若干有关血液循环和消化、吸收的知识，巴甫洛夫消化生理学比较完整地建立起来了。开始(kish)探索生理功能的化学过程，从而派生出了生理生物化学。章首节首第9页/共38页第十页，共38页。功能生物化学功能生物化学(shn w hu xu)的发展的发展 1950年以后(yhu),由于各种现代化技术和设备的发明和发展，生物化学进入了分子的或综合生物化学发展时期。这

7、期间，生物化学的进展，更集中、更突出地反映在蛋白质、酶和核酸等生物大分子研究上，使生命起源研究进入了新的发展时期。同时，开始应用生物化学方法改变遗传特性，创立了遗传工程学。章首节首第10页/共38页第十一页，共38页。四、生物化学四、生物化学(shn w hu xu)(shn w hu xu)的成就的成就n n19531953年，年，DNADNA双螺旋结构模式双螺旋结构模式n n19581958年，分子遗传的中心法则年，分子遗传的中心法则n n19701970年，基因工程方法的建立年，基因工程方法的建立n n19811981年，发现有催化年，发现有催化(cu hu)(cu hu)功能的功能的R

8、NARNA（RibozymeRibozyme）n n19851985年，人类基因组作图和测序计划年，人类基因组作图和测序计划n n19931993年，年，P53P53被被“Science”“Science”评为年度分子明星评为年度分子明星n n19971997年，第一只克隆羊诞生年，第一只克隆羊诞生n n19991999年，干细胞的研究位列当年科技重大突破首位年，干细胞的研究位列当年科技重大突破首位n n20002000年，人类基因组作图计划即将完成年，人类基因组作图计划即将完成n n20022002年，年，RNAiRNAi荣登重大科技突破榜首荣登重大科技突破榜首n n20052005年，观察

9、进化发生位列科技突破首位年，观察进化发生位列科技突破首位章首第11页/共38页第十二页，共38页。第12页/共38页第十三页，共38页。DNADNA双螺旋结构双螺旋结构(jigu)(jigu)模式模式 DNA分子结构是由美国生物学家沃森（James Dewey Watson,1926）和英国生物物理学家克里克（Francis Harry Compton Crick,1916）所确定的。克里克于1949年入剑桥大学卡文迪什实验室医学研究组。1951年沃森来到该研究所，克里克接受了他的观点：了解DNA三维结构即可明了它在遗传中所起的作用。1953年，他们(t men)建立了DNA双螺旋结构模式,并

10、跟已知的物理化学性质相符合。这一发现成为分子生物学的里程碑。后来他们(t men)分享了62年的诺贝尔生理医学奖。章首节首第13页/共38页第十四页，共38页。分子分子(fnz)(fnz)遗传的中心法则遗传的中心法则 中心法则(central dogma)是指遗传信息的流向所遵循的法则。Crick提出，在DNA分子可以自我复制（replication）传给子代的基础上，遗传信息可以从DNA传递给RNA（称为转录transcription）再从RNA传递给蛋白质（称为翻译translation），这是遗产信息流所遵循的中心法则。Temin又证实RNA也可以是遗传信息的携带者，即DNA以RNA为模

11、板反向转录合成(hchng)，再推动RNA的合成(hchng)及蛋白质的合成(hchng)。章首节首图片(tpin)第14页/共38页第十五页，共38页。分子遗传(ychun)的中心法则章首节首第15页/共38页第十六页，共38页。基因工程方法基因工程方法(fngf)(fngf)的建立的建立 1970年，Temin和Baltimore从鸡肉瘤病毒中发现反转录酶。Smith和Wilcox在E.coli中发现芽豆类限制性内切酶,由此为基因工程方法的建立(jinl)打下了基础。章首节首第16页/共38页第十七页，共38页。RibozymeRibozyme章首节首 1978年，Altman在提纯RNA

12、aseP时发现，此酶由蛋白质和一个RNA片段组成，单独的RNA能完成对前体tRNA的剪切，而单独的蛋白质却无此能力。1981年，Cech在研究四膜虫前体rRNA的加工过程中发现，在没有蛋白质存在的情况下，一段RNA序列（IVS）能进行自动剪切，生成L-19IVS。后者在离体条件下能催化五聚胞嘧啶核苷酸的合成。由此提出了具有催化功能的核酸（Ribozyme）的概念。Ribozyme的提出为解决人类的起源问题提供了一种新的假说(ji shu)，为此，Cech与Altman共同获得了1989年化学诺贝尔奖。第17页/共38页第十八页，共38页。“人类人类(rnli)基因组作图和测序基因组作图和测序”

13、计划计划 1985年，美国科学家率先提出“人类基因组测序和作图”计划（简称(jinchng)HGP）。国际合作始于1990年 该计划的核心就是测定人类基因组的全部DNA序列，从整体上破译人类遗传信息，以使人类能在分子水平上全面地认识自我。HGP的精神是：全球共有，国际合作。即时公布，免费共享。章首节首第18页/共38页第十九页，共38页。P53P53被被“Science”“Science”评为年度分子评为年度分子(fnz)(fnz)明星明星 p53 p53基因是一种肿瘤抑制基因，定位于人类基因是一种肿瘤抑制基因，定位于人类1717号染色体短臂，其编码的号染色体短臂，其编码的p53p53磷蛋磷蛋

14、白具有调控细胞增殖白具有调控细胞增殖(zngzh)(zngzh)功能。大量实验表明，人体内约功能。大量实验表明，人体内约50%50%的肿瘤发生与的肿瘤发生与p53p53的缺失，突变有关，也与的缺失，突变有关，也与p53p53蛋白与病毒蛋白的结合，导致蛋白与病毒蛋白的结合，导致p53p53蛋白失活有关。蛋白失活有关。03 03年年1010月央视国际报道了我国用于恶性肿瘤治疗的基因药物诞生并批准上市。月央视国际报道了我国用于恶性肿瘤治疗的基因药物诞生并批准上市。这种由深圳赛百诺基因技术有限公司研制的基因药物名为重组腺病毒这种由深圳赛百诺基因技术有限公司研制的基因药物名为重组腺病毒P53P53抗癌注

15、射抗癌注射液，主要用于治疗头颈部鳞癌和其他恶性肿瘤。液，主要用于治疗头颈部鳞癌和其他恶性肿瘤。章首节首第19页/共38页第二十页，共38页。n n老化：抑制癌症的代价？n n 在细胞水平，p53可以使细胞停止分裂最终导致细胞死亡。在器官水平，p53的过量会导致衰老n np53蛋白：长寿的敌人？n n 当降低果蝇神经细胞中p53蛋白活性，果蝇寿命(shumng)明显延长p53p53p53p53与细胞与细胞与细胞与细胞(xbo)(xbo)(xbo)(xbo)凋亡凋亡凋亡凋亡第20页/共38页第二十一页，共38页。克隆羊诞生克隆羊诞生克隆羊诞生克隆羊诞生(dnshng)(dnshng)章首节首 19

16、97年2月23日，英国罗斯林研究所宣布，他们成功创造了世界上第一个克隆羊 多莉。它的意义在于，人类已能用高度分化的乳腺(rxin)细胞作为核供体，通过无性繁殖方法，复制出与核供体完全一致的新个体。第21页/共38页第二十二页，共38页。1999年干细胞的研究工作年干细胞的研究工作(gngzu)位列年度科学技术重大突破首位位列年度科学技术重大突破首位 干细胞（stem cell）是一类既有自我更新能力，又有多分化潜能的细胞。干细胞的研究一方面可以揭示(jish)许多有关细胞生长和发育的基础理论难题；另一方面可望将其用于创伤修复，神经再生和抗衰老等临床医学研究。章首节首上一页第22页/共38页第二

17、十三页，共38页。人类人类(rnli)(rnli)基因组计划完成基因组计划完成 2000 2000年年6 6月月2626日，参与人类基因组计划的各国科学家，日，参与人类基因组计划的各国科学家，同时向全世界宣布人类基因组同时向全世界宣布人类基因组“工作框架图工作框架图”绘制完成。绘制完成。2004 2004年年1010月月2121日出版的自然杂志公布了人类基因日出版的自然杂志公布了人类基因组最精确的序列组最精确的序列(xli)(xli)（包含有（包含有28.528.5亿个碱基对），亿个碱基对），同时澄清人类基因组只有同时澄清人类基因组只有2 2到到2.52.5万个基因（而不是原来万个基因（而不是

18、原来的的1010万个基因）万个基因）这篇文章标志着人类基因组计划又迈出了里程碑意义这篇文章标志着人类基因组计划又迈出了里程碑意义的一步。的一步。章首节首上一页下一页第23页/共38页第二十四页，共38页。人类基因组计划的应用人类基因组计划的应用人类基因组计划的应用人类基因组计划的应用(yngyng)(yngyng)前前前前景景景景n n将揭示生命世界的一些重大奥秘，如生命起源，生物进化等。n n将应用于疾病的诊断和治疗，将改变21世纪(shj)的医学。n n将有利于人类培育优良的动植物品种。n n将大大促进生命科学工业的发展，特别是基因制药工业的发展。章首节首上一页第24页/共38页第二十五页

19、，共38页。精神病基因精神病基因精神病基因精神病基因(jyn)(jyn)(jyn)(jyn)的发现的发现的发现的发现n n研究人员确认了增加患上由家族遗传的精神分裂、抑郁症和其他精神疾病的基因。发现了一组增加患上抑郁症机会的基因，但患者在受到严重压力下才会触发基因活动。n n这一成果位列2003年重大科技(kj)突破第二位 第25页/共38页第二十六页，共38页。垃圾垃圾垃圾垃圾(l j)DNA(l j)DNA(l j)DNA(l j)DNAn n人体内非编码虽然占人体基因组的，但它却不像编码基人体内非编码虽然占人体基因组的，但它却不像编码基因那样控制产生特定的蛋白质，所以曾经因那样控制产生特

20、定的蛋白质，所以曾经(cngjng)(cngjng)被称为被称为“垃圾垃圾”。英国科学家最近研究发现，这些貌似无用的对某些疾。英国科学家最近研究发现，这些貌似无用的对某些疾病的严重程度却有着很大影响。病的严重程度却有着很大影响。n n这些这些DNADNA对于基因在正确的位置和正确的时间对于基因在正确的位置和正确的时间“开启开启”起到关键的帮起到关键的帮助助n n这一成果位列这一成果位列0404年重大科技突破第五位年重大科技突破第五位 返回返回(fnhu)第26页/共38页第二十七页，共38页。2002200220022002年年年年 RNAi RNAi RNAi RNAi荣登重大科技荣登重大科

21、技荣登重大科技荣登重大科技(kj)(kj)(kj)(kj)突破榜首突破榜首突破榜首突破榜首 RNA曾被认为是一种缺乏活力的生物分子，但最近一系列发现表明，一种小分子RNA参与着多项细胞控制工作，能够(nnggu)关闭基因或改变它们的表达水平。这一现象称为核糖核酸干扰（RNAi），它是体内抵御外在感染的一种重要保护机制。小RNA的这种功能有可能使21世纪的医药研究产生革命性的变化。章首节首第27页/共38页第二十八页，共38页。世界首次世界首次世界首次世界首次(shu c)RNAi(shu c)RNAi(shu c)RNAi(shu c)RNAi临床试验初获成功临床试验初获成功临床试验初获成功临

22、床试验初获成功n n2006年6月，美国一项研究显示，导致老年人失明的最常见病因老年性黄斑变性（AMD），能够通过siRNA分子来对付。这些结果是由评估RNAi(RNA干扰)疗法对人类患者(hunzh)效果的首次临床试验获得。第28页/共38页第二十九页，共38页。2005200520052005年年年年 观察进化发生观察进化发生观察进化发生观察进化发生(fshng)(fshng)(fshng)(fshng)位列科技突破首位位列科技突破首位位列科技突破首位位列科技突破首位n n自从达尔文1859年把进化理论首次引入科学界以来，该理论一直是生物学的基础，但也受到其它(qt)理论的挑战。2005年

23、研究人员在对1918年大流行的流感病毒基因、黑猩猩基因以及其它(qt)物种的基因进化研究中发现，达尔文的进化理论仍然对当代生物学具有指导意义。并且这些研究成果对现实生活具有重要影响。第29页/共38页第三十页，共38页。五、生物化学与现代五、生物化学与现代(xindi)(xindi)工工业业n n生物化学对现代化工、轻工、食品生物化学对现代化工、轻工、食品(shp(shp n)n)、医药工、医药工业的渗透业的渗透n n1 1、在传统食品、在传统食品(shp(shp n)n)工业中的应用工业中的应用n n 工业用酶在食品工业用酶在食品(shp(shp n)n)工业中的大量应用；工业中的大量应用；

24、n n2 2、在发酵工业中的应用、在发酵工业中的应用n n 各种有机酸等化工产品的生产；各类抗生素的生产各种有机酸等化工产品的生产；各类抗生素的生产n n3 3、在现代医药行业中的应用、在现代医药行业中的应用n n 用基因工程手段生产人胰岛素、干扰素等重要药物用基因工程手段生产人胰岛素、干扰素等重要药物第30页/共38页第三十一页，共38页。六、如何学好六、如何学好(xu ho)生物化学？生物化学？n n掌握生物化学的整体框架n n经常关注生命科学的前沿进展n n1、Nature、Science、Cell等国外期刊(qkn)n n2、生命与化学、生物化学与生物物理进展、生物工程进展等国内期刊(

25、qkn)n n生物化学是实践性很强的学科n n1、注意动手能力的培养n n2、严谨、求实的科学态度n n 第31页/共38页第三十二页，共38页。教学教学(jio xu)(jio xu)目的与目的与要求要求n n课程课程(kchng)(kchng)性质：性质：n n生物化学作为化学系化学专业的专业课及高分子专业生物化学作为化学系化学专业的专业课及高分子专业的基础课，在修读完无机化学和分析化学后修读本课的基础课，在修读完无机化学和分析化学后修读本课程程(kchng)(kchng)。n n基本内容：基本内容：n n生物化学的研究对象为生命现象中的化学本质与过程，生物化学的研究对象为生命现象中的化学

26、本质与过程，是现代生物学的基础。本课程是现代生物学的基础。本课程(kchng)(kchng)包括两大内包括两大内容：容：n n1.1.以蛋白质、核酸、糖类、脂类等为核心，介绍生以蛋白质、核酸、糖类、脂类等为核心，介绍生物分子的基本结构、与功能的相关性。物分子的基本结构、与功能的相关性。n n2.2.介绍生物分子的新陈代谢及有关基因工程方面的介绍生物分子的新陈代谢及有关基因工程方面的知识。知识。第32页/共38页第三十三页，共38页。n n基本要求：n n通过本课程的学习，要求学生掌握生物化学(shn w hu xu)的基本知识，了解生物化学(shn w hu xu)在现代生物学中所起的关键作用

27、。第33页/共38页第三十四页，共38页。全面理解全面理解强调记忆强调记忆联系前后联系前后注重注重(zhz(zhzhng)hng)复习复习对学习对学习对学习对学习(xux)(xux)(xux)(xux)生物化学课程生物化学课程生物化学课程生物化学课程的要求的要求的要求的要求本课程还独立设有实验，即生物化学实验，要本课程还独立设有实验，即生物化学实验，要求重视实验，提高求重视实验，提高(t go)(t go)动手能力。动手能力。第34页/共38页第三十五页，共38页。参考书参考书参考书参考书n nB.D 黑姆斯，王镜岩(译)，生物化学(shn w hu xu),科学出版社,2002年n n聂剑初

28、 罗纪盛，生物化学(shn w hu xu)简明教程（第三版）高等教育出版社 1999年n n B.D.Hames，Instant Notes Biochemistry，Bios，UK，2002第35页/共38页第三十六页，共38页。考核考核(koh)(koh)方式方式n n考试（专业必修课）n n闭卷笔试n n总评：平时考勤+课堂提问(twn)+期末考试n n考试课（平时成绩20+期末考试80）第36页/共38页第三十七页，共38页。20062006年重大事件年重大事件科学科学(kxu)(kxu)造假造假 n n2004年，干细胞研究人员黄禹锡伙同同事在科学杂志发表两篇重要论文，但他们制造的骗局以及其他一些科学造假事件(shjin)在2006年初被彻底揭穿。第37页/共38页第三十八页，共38页。