生物化學(xué)與分子生物學(xué)第1頁，共14頁，2023年，2月20日，星期一一．生物化學(xué)與分子生物學(xué)的定義生物化學(xué)是用化學(xué)的理論和方法研究生命現(xiàn)象的科學(xué)。分子生物學(xué)是研究生物大分子結(jié)構(gòu)和功能的學(xué)科。生物化學(xué)與分子生物學(xué)是同一個二級學(xué)科,在大學(xué)本科階段可以作為兩門課開設(shè),也可以作為一門課開設(shè).緒論第2頁，共14頁，2023年，2月20日，星期一二．生物化學(xué)與分子生物學(xué)的研究范疇（一）生物體的組成物質(zhì)復(fù)雜性組成物質(zhì)多；分子大；空間結(jié)構(gòu)復(fù)雜。規(guī)律性元素→構(gòu)件小分子→聚合物（生物大分子）；結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)。第3頁，共14頁，2023年，2月20日，星期一（二）物質(zhì)和能量代謝

復(fù)雜性多步化學(xué)反應(yīng)構(gòu)成代謝途徑；多條代謝途徑相互交織成網(wǎng)；物質(zhì)代謝和能量代謝相互交織；調(diào)節(jié)控制有條不紊。

規(guī)律性反應(yīng)類型不多；反應(yīng)機理符合有機化學(xué)理論；調(diào)節(jié)控制與生物學(xué)功能相適應(yīng)。

第4頁，共14頁，2023年，2月20日，星期一（三）信息分子的生物合成

復(fù)雜性合成過程復(fù)雜；調(diào)節(jié)控制復(fù)雜；與生命現(xiàn)象的關(guān)系復(fù)雜。規(guī)律性遺傳密碼已經(jīng)破譯；基因表達(dá)的基本過程已經(jīng)清楚；生物大分子結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系逐漸明晰；研究方法日新月異。

第5頁，共14頁，2023年，2月20日，星期一三.生物化學(xué)與分子生物學(xué)同生產(chǎn)實踐的關(guān)系

啟蒙階段食品選擇和加工；醫(yī)療。發(fā)展階段維生素、抗生素→醫(yī)療；代謝→食品、醫(yī)療；分子生物學(xué)→基因工程、蛋白質(zhì)工程。發(fā)展前景生物制品；轉(zhuǎn)基因動植物；基因芯片；基因診斷；基因治療。第6頁，共14頁，2023年，2月20日，星期一四.生物化學(xué)的發(fā)展史1.煉金術(shù)階段:

現(xiàn)代化學(xué)起源于煉金術(shù)(alchemy)。換言之，煉金活動是化學(xué)的前史。“chemistry”一詞也來自alchemy,而alchemy=al(the)+chem,其中的chem來自中國的“金”的古漢語發(fā)音。煉金術(shù)在各個古代文明中都占重要位置,并不是中國特有,一般而言都是如何將銅,鉛,錫變成金、銀這樣的貴金屬的實用學(xué)問。在西方,煉金術(shù)從公元前幾百年開始到17世紀(jì)為止,延續(xù)了2000年；在中國也生存了差不多同樣長的時間。中國的煉金術(shù)除了得到貴金屬以外，還致力于研制長生不老之藥“金丹”。因此,中國的煉金術(shù)的化學(xué)成份比其他古代文明要濃。

中國的煉金術(shù)隨絲綢之路傳到了阿拉伯文化圈,所以有了alchemy這個行業(yè)。西臘文明在歐州歷史上曾一度失傳,幸好阿拉伯人繼承了其精華(7~14世紀(jì)),11~13世紀(jì)十字軍的侵略將散落在阿拉伯文化中的希臘文化又帶回了歐洲,也順便將中國的煉金術(shù)帶進入了西方文明。此后，西方的煉金術(shù)活動朝著獨自的方向發(fā)展，特別是對酸,堿,鹽等物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)有了相當(dāng)?shù)闹R積累。第7頁，共14頁，2023年，2月20日，星期一2.從煉金術(shù)到化學(xué):

17世紀(jì)興起的文藝復(fù)興活動使alchemy真正向現(xiàn)代的chemistry過渡。當(dāng)時的化學(xué)家,要么是貴族,要么是業(yè)余愛好。在與英國的Newton同時期的貴族RobertBoyle(1627-1691)對氣體和真空進行了研究,寫了“TheScepticalChymist(1661)”一書,主張決別帶有神秘色彩的煉金術(shù),而以理性思考的態(tài)度來研究化學(xué)。他發(fā)現(xiàn)了波以爾法則PV=Const,實際上就是現(xiàn)代物理化學(xué)的起點。1662英國設(shè)立了RoyalSociety,1666年P(guān)arisAcademia分別設(shè)立,為科學(xué)研究和交流提供了土壤。這是化學(xué)與煉金術(shù)決別的標(biāo)志。

隨后,空氣中含有不同成分1764年CO2(Black),1766年H2(Canvendish),1772年O2(Sheele),1772年N2(Ratherford),1774年Cl2(Sheele),相繼被發(fā)現(xiàn)。1774年Lavoisier確立了物質(zhì)不滅定理,1777年確立了燃燒理論。此后的化學(xué)反應(yīng)的定比例法則(JosephLouisProust,1799)及化學(xué)元素分析方法的發(fā)展,為有機化學(xué)的出現(xiàn)奠定了基礎(chǔ)。第8頁，共14頁，2023年，2月20日，星期一3.有機化學(xué)的發(fā)展

簡單的說,有機化學(xué)就是H,C,N,O的化學(xué)。其發(fā)展是必然的,因為人對生命物質(zhì)的興趣要比對非生命物質(zhì)更濃。化學(xué)分析的手段發(fā)展后,勢必要用來研究有機的物質(zhì)。通過有機化學(xué)研究知道的物質(zhì)結(jié)構(gòu),成為生物化學(xué)研究的起點。

有機化學(xué)的發(fā)展,是從尿素的合成開始的。

1828年Wohler(德)從無機鹽合成了尿素

1831年Liebig(德)有機物元素分析定量法的發(fā)明

1840年有機基團(group)的概念的形成

1848年P(guān)asteur(法)酒石酸的光學(xué)異構(gòu)體的發(fā)

1858年Kekule(德)C原子的四價理論

1865年Kekule(德)Benzen環(huán)結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)

1869年元素周期表的確立

1874年van‘tHoff(荷)C4的正四面體結(jié)構(gòu)

1884年Fischer(德)糖的化學(xué)結(jié)構(gòu)研究的開始第9頁，共14頁，2023年，2月20日，星期一4.生物化學(xué)重大發(fā)展年代表1897年Buchner發(fā)現(xiàn)酵母細(xì)胞質(zhì)能使糖發(fā)酵1902年Fischer肽鍵理論1926年Sumner結(jié)晶得到了脲酶,證明酶就是蛋白質(zhì)1935年Schneider將同位素應(yīng)用于代謝的研究1944年Avery等人證明遺傳信息在核酸上1953年Sanger的胰島素氨基酸序列測定

Waston-Click提出DNA雙螺旋模型1958年P(guān)erutz等解明肌紅蛋白的立體結(jié)構(gòu)1970年發(fā)現(xiàn)了DNA限制性內(nèi)切酶1972年DNA重組技術(shù)的建立1978年DNA雙脫氧測序法的成功

…1990年人類基因組計劃的實施,2003年完成,進入后基因組時代第10頁，共14頁，2023年，2月20日，星期一生物化學(xué)中的關(guān)鍵技術(shù)電泳（1923）生物大分子的分離、分析超離心（1925）蛋白質(zhì)、細(xì)胞亞器官的分離；分子量的確定同位素標(biāo)記（1934）物質(zhì)代謝途徑、生物大分子結(jié)構(gòu)測定層析（1944）生物大分子的分離純化X-光衍射、NMR：生物大分子結(jié)構(gòu)測定第11頁，共14頁，2023年，2月20日，星期一五．生物化學(xué)與分子生物學(xué)

同有關(guān)學(xué)科的關(guān)系生物化學(xué)與分子生物學(xué)是生物學(xué)的最深層次；生物化學(xué)與分子生物學(xué)是化學(xué)的最高層次；生物化學(xué)與分子生物學(xué)為農(nóng)學(xué)、醫(yī)學(xué)和食品科學(xué)提供理論依據(jù)和研究手段；物理學(xué)、信息科學(xué)和數(shù)學(xué)為生物化學(xué)與分子生物學(xué)提供研究手段。第12頁，共14頁，2023年，2月20日，星期一課外閱讀書籍

Lehninger：PrinciplesofBiochemistry

Stryer：Biochemistry

王鏡巖《生物化學(xué)》

沈仁權(quán)《生物化學(xué)教程》

鄭集《普通生物化學(xué)》Garrett,andGrisham:Biochemistry(影印版)

羅紀(jì)盛等生物化學(xué)簡明教程朱玉賢李毅現(xiàn)代分子生物學(xué)

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