1、生物化學基礎生物化學基礎主雪華 2016.9.6緒論緒論二、生物化學的研究范疇二、生物化學的研究范疇一、生物化學的研究內容和學習任務一、生物化學的研究內容和學習任務一、生物化學的研究內容與學習任務一、生物化學的研究內容與學習任務生物學生物學動物學動物學植物學植物學微生物學微生物學化學化學生物學生物學生物化學是基礎生物的主干學科，已成為生命科學的共同語言生物化學是基礎生物的主干學科，已成為生命科學的共同語言生物化學:著名的諾貝爾獎獲得者亞瑟著名的諾貝爾獎獲得者亞瑟肯伯格肯伯格（Arthur Kornberg）在哈佛大學醫學院）在哈佛大學醫學院建校建校100周年時說：周年時說：“所有的有生命體都所

2、有的有生命體都有一個共同的語言，這個語言就是化學。有一個共同的語言，這個語言就是化學。” :DNA是生命體的是生命體的“共同語言共同語言” 生物化學是運用化學原理和方法，研究生生物化學是運用化學原理和方法，研究生物體的物質組成和遵循化學規律所發生的一物體的物質組成和遵循化學規律所發生的一系列化學變化，進而深入揭示生命現象本質系列化學變化，進而深入揭示生命現象本質的一門科學，有生命的化學之稱。的一門科學，有生命的化學之稱。生物化學的概念二、生物化學的研究范疇二、生物化學的研究范疇（一）靜態生物化學（二）動態生物化學（三）機能生物化學（一）一）靜靜態態l研究生物體的化學物質組成，以及它們的結構、性

3、質和功能，包括蛋白質、核酸等生物大分子；激素、有機酸等小分子化合物l自然界自然界所有的所有的生命物生命物體都由體都由三類物三類物質組成質組成水、無水、無機離子機離子和生物和生物分子分子在地球上存在的在地球上存在的9292種天然元素中，只有種天然元素中，只有2828種種元素在生物體內被發現元素在生物體內被發現第一類元素：包括第一類元素：包括C C、H H、O O和和N N四種元素四種元素，是是組成生命體最基本的元素。這四種元素約占組成生命體最基本的元素。這四種元素約占了生物體總質量的了生物體總質量的99%99%以上。以上。第二類元素：包括第二類元素：包括S S、P P、ClCl、CaCa、K K

4、、NaNa和和MgMg。這類元素也是組成生命體的基本元素。這類元素也是組成生命體的基本元素。第三類元素：包括第三類元素：包括FeFe、CuCu、CoCo、MnMn和和ZnZn。是是生物體內存在的主要少量元素。生物體內存在的主要少量元素。第四類元素：包括第四類元素：包括AlAl、AsAs、B B、BrBr、CrCr、F F、GaGa、I I、MoMo、SeSe、SiSi等等。l生物分子是生物體和生命現象的結生物分子是生物體和生命現象的結構基礎和功能基礎，是生物化學研構基礎和功能基礎，是生物化學研究的基本對象。究的基本對象。l生物分子的主要類型包括：多糖、生物分子的主要類型包括：多糖、聚脂、核酸和

5、蛋白質等生物大分子聚脂、核酸和蛋白質等生物大分子l維生素、輔酶、激素、核苷酸和氨維生素、輔酶、激素、核苷酸和氨基酸等。基酸等。原子分子 細胞器細胞器官基本生物分子基本生物分子生物大分子生物大分子超分子復合物超分子復合物組織組織生物個體生物個體生物生物（二）二）動動態態研究組成生物體的化學物質在生物體內進行的分解與合成，相互轉化與制約以及物質轉化過程中伴隨的能量轉換等問題。新陳代謝：合成代謝 分解代謝研究生物信息的傳遞與調控規律，不僅對認識遺傳、變異、生長、分化等生命過程有意義，而且對于揭示人類諸多發病機制也具有重要價值。生物化學的基本內容包括：生物化學的基本內容包括：l發現和闡明構成生命物體的

6、分發現和闡明構成生命物體的分子基礎子基礎生物分子的化學組成、生物分子的化學組成、結構和性質；結構和性質；l生物分子的結構、功能與生命生物分子的結構、功能與生命現象的關系；現象的關系；l生物分子在生物機體中的相互生物分子在生物機體中的相互作用及其變化規律。作用及其變化規律。生命的化生命的化學，化學學，化學的生命的生命三、生物化學的發展簡史三、生物化學的發展簡史l（一）古代生物化學 中國古代對生物化學的認識和應用已經有了很好的基礎。l（二）近代生物化學 大約從十八世紀中葉到二十世紀初，主要完成了各種生物體化學組成的分析研究。l（三）現代生物化學 從1953年至今。以1953年，Watson和Cri

7、ck提出DNA的雙螺旋結構模型為標志，生物化學的發展進入分子生物學階段。 1830-1842 Liebig（德）將食（德）將食物分為糖、脂、蛋白質類，提物分為糖、脂、蛋白質類，提出出“代謝代謝”一詞，證明動物體一詞，證明動物體溫形成是食物在體內溫形成是食物在體內“燃燒燃燒”的緣故。最先寫出兩本的緣故。最先寫出兩本生物化生物化學學相關專著。相關專著。生物化學的創始人埃米爾生物化學的創始人埃米爾費舍爾（費舍爾（Emil Fischer）18901902 Fischer（德）首次證（德）首次證明了蛋白質是多肽；發現酶的專一明了蛋白質是多肽；發現酶的專一性，提出并驗證了酶催化作用的性，提出并驗證了酶催

8、化作用的“鎖鎖-匙匙”學說；合成了糖及嘌呤。學說；合成了糖及嘌呤。1902年獲諾貝爾獎。年獲諾貝爾獎。漢斯漢斯克雷勃斯（克雷勃斯（Hans A. Krebs） 1937年年 Krebs（英）（英）發現三羧酸循環，發現三羧酸循環，1953年獲諾貝爾獎。年獲諾貝爾獎。 李納斯李納斯鮑林（鮑林（Linus Pauling） 1949 Pauling（美）指出（美）指出鐮刀形紅細胞性貧血是一鐮刀形紅細胞性貧血是一種分子病，并于種分子病，并于1951年提年提出蛋白質存在二級結構。出蛋白質存在二級結構。 1954年獲諾貝爾獎年獲諾貝爾獎詹姆斯詹姆斯沃森（沃森（James D. Watson）1953年年

9、Watson（美）與（美）與 Crick（英）提出（英）提出DNA分子的雙螺分子的雙螺旋結構模型，旋結構模型，1962年共獲諾貝爾獎。年共獲諾貝爾獎。 弗朗西斯弗朗西斯克里克（克里克（Francis H. Crick）1961到1966年完成全部密碼子的鑒定 總共（三個核苷酸組成一個氨基酸的密碼子，每一個核苷酸都有四種可能性）64種密碼子對應著20種編碼氨基酸。（19611966）l分子生物學l 基因工程l細胞生物學 克隆生物的出現為生物技術的發展提供新的機遇20002000年年6 6月月2626日，被譽為第二次阿波羅計劃的日，被譽為第二次阿波羅計劃的HGPHGP草草圖完成，從此步入后基因組時

10、代圖完成，從此步入后基因組時代二十世紀的二十世紀的三大計劃：三大計劃：曼哈頓原子曼哈頓原子彈計劃彈計劃60年代阿波年代阿波羅計劃羅計劃HGP計劃計劃人類基因組l 1985年，開始討論人類基因組測序問題。l 1990年10月，美國能源部和衛生部啟動人類基因組計劃。l 2000年6月，人類基因組工作框架圖宣告完成。l 2001年2月，發表對工作框架圖的分析結果。l 2003年4月，HGP計劃提前兩年圓滿完成。l 2006年5月，最后一條人類染色體分析完成。人類基因組l 人類基因組包含31.647億堿基對（A, C , G, T）。l 平均每基因堿基數為3000，最大的dystrophin基因含24

11、0萬堿基。l 基因總數為22.5萬，遠低于原估計的8萬14萬。l 不同個體間的堿基順序有99.9%相同。l 已發現的基因中約有一半功能未知。四、生物化學的應用與發展四、生物化學的應用與發展v1、食品工業、食品工業v2、農業方面、農業方面v3、醫學方面、醫學方面v4、基因工程、基因工程v5、其他領域上的應用、其他領域上的應用五、生物化學的研究方法五、生物化學的研究方法l1、電泳技術、電泳技術l2、層析技術、層析技術l3、比色分析技術、比色分析技術l4、離心技術、離心技術 20世紀中期，隨著蛋白質空間結構的世紀中期，隨著蛋白質空間結構的 X-射線解析和射線解析和DNA雙螺旋的發現，開始了一個嶄新的

12、生物科學時代。對雙螺旋的發現，開始了一個嶄新的生物科學時代。對遺傳信息的載體核酸遺傳信息的載體核酸 和生命功能的執行者蛋白質的研究成和生命功能的執行者蛋白質的研究成了生命科學研究的主要內容。經過生命科學工作者半個世了生命科學研究的主要內容。經過生命科學工作者半個世紀的努力，生命科學已成為自然科學中最重要的學科。當紀的努力，生命科學已成為自然科學中最重要的學科。當前生物學基礎研究的特征和動向可歸結成前生物學基礎研究的特征和動向可歸結成6個方面。個方面。1、生命科學的主導力量、生命科學的主導力量生物化學和分子生物學生物化學和分子生物學2、生命科學的研究模式、生命科學的研究模式集約型、合作型集約型、合作型3、生命科學的思維方式、生命科學的思維方式整體性、