生物化學Biochemistry生物化學Biochemistry1概念生物化學是用化學的原理和方法，從分子水平來研究生物體的化學組成，及其在體內的代謝轉變規律從而闡明生命現象本質的一門科學。概念生物化學是用化學的原理和方法，從分子水2第一節生命第一節生命3一、生命的定義自我復制(self-replication)自我裝配(self-assemble)自我調節(self-regulation)一、生命的定義自我復制(self-replication)4一個邊界一套執行機構一套遺傳機構一個邊界5細胞是生物體的基本結構單元

細胞是生物體的基本結構單元6細

胞

的

基

本

構

成細

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成7二、生命的的共同“語言”——化學著名的諾貝爾獎獲得者亞瑟·肯伯格（ArthurKornberg）在哈佛大學醫學院建校100周年時說：“所有的有生命體都有一個共同的語言，這個語言就是化學。”DNA是生命體的“共同語言”

二、生命的的共同“語言”——化學著名的諾貝爾獎獲得者亞瑟·8生物體的化學組成自然界所有的生命物體都由三類物質組成水、無機離子和生物分子生物體的化學組成自然界所有的生命物體都由三類物質組成水、無機9生命體的元素組成在地球上存在的92種天然元素中，只有28種元素在生物體內被發現第一類元素：包括C、H、O和N四種元素，是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99%以上。第二類元素：包括S、P、Cl、Ca、K、Na和Mg。這類元素也是組成生命體的基本元素。第三類元素：包括Fe、Cu、Co、Mn和Zn。是生物體內存在的主要少量元素。第四類元素：包括Al、As、B、Br、Cr、F、Ga、I、Mo、Se、Si等。生命體的元素組成在地球上存在的92種天然元素中，只有28種元10生物分子生物分子是生物體和生命現象的結構基礎和功能基礎，是生物化學研究的基本對象。生物分子的主要類型包括：多糖、聚脂、核酸和蛋白質等生物大分子維生素、輔酶、激素、核苷酸和氨基酸等。七大營養要素：水、無機鹽、糖、脂、蛋白質、維生素、氧生物分子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11第二節發展簡史第二節發展簡史121780-1789Lavoisier（法）研究“生物體內的燃燒”，指出此類“燃燒”耗氧并排出二氧化碳。后人稱他是生物化學之父。1780-1789Lavoisier（法）研究“生物體內的131830-1842Liebig（德）將食物分為糖、脂、蛋白質類，提出“代謝”一詞，證明動物體溫形成是食物在體內“燃燒”的緣故。最先寫出兩本生物化學相關專著。1830-1842Liebig（德）將食物分為糖、脂、蛋白14生物化學的創始人埃米爾·費舍爾（EmilFischer）1890－1902Fischer（德）首次證明了蛋白質是多肽；發現酶的專一性，提出并驗證了酶催化作用的“鎖-匙”學說；合成了糖及嘌呤。1902年獲諾貝爾獎。生物化學的創始人埃米爾·費舍爾（EmilFischer）115漢斯·克雷勃斯（HansA.Krebs）1937年

Krebs（英）發現三羧酸循環，1953年獲諾貝爾獎。漢斯·克雷勃斯（HansA.Krebs）1937年K16李納斯·鮑林（LinusPauling）1949Pauling（美）指出鐮刀形紅細胞性貧血是一種分子病，并于1951年提出蛋白質存在二級結構。1954年獲諾貝爾獎李納斯·鮑林（LinusPauling）1949Pau17詹姆斯·沃森（JamesD.Watson）1953年Watson（美）與Crick（英）提出DNA分子的雙螺旋結構模型，1962年共獲諾貝爾獎。弗朗西斯·克里克（FrancisH.Crick）詹姆斯·沃森（JamesD.Watson）1953年W181969-1972,Arber(瑞士),Smith(美)與Nathans(美)在核酸限制酶的分離與應用方面做出突出貢獻,1978年共獲諾貝爾獎。1972Berg（美）在基因工程基礎研究方面作出了杰出成果，獲1980年諾貝爾獎。1973Cohen等（美）用核酸限制性內切酶EcoR1，首次基因重組成功。HamiltonO.SmithDanielNathansWernerArberPaulBergHerbertBoyerStanleyCohen1969-1972,Arber(瑞士),Smith(美)與192001Venter（美）等報道完成了人類基因組草圖測序。2001Venter（美）等報道完成了人類基因組草圖測序。20我國生物化學的開拓者——吳憲教授蛋白質研究領域內國際上最具有權威性的綜述性叢書《AdvancesinProteinChemistry》第47卷（1995年）發表了美國哈佛大學教授、蛋白質研究的老前輩J.T.Eddsall的文章“吳憲與第一個蛋白質變性理論（1931）HsienWuandthefirstTheoryofProteinDenaturation(1931)”，對吳憲教授的學術成就給予了極高的評價。該卷還重新刊登了吳憲教授六十四年前關于蛋白質變性的論文。一篇在1931年發表的論文居然在1995年仍然值得在第一流的叢書上重新全文刊登，不能不說是國際科學界的一件極為罕見的大事。我國生物化學的開拓者——吳憲教授蛋白質研究領域內國際上最具有211940我國生物化學家劉思職發現抗體、抗原反應存在定量關系。劉思職1940我國生物化學家劉思職發現抗體、抗原反應存在定量關系2221世紀我國本土將誕生諾貝爾獎獲得者

預測變現實，有待努力，讓我們為此共勉新華社北京2002年4月11日電中科院院長路甬祥在“中國近現代科技回顧與展望國際學術研討會”上作大會報告時說：“通過創造性的工作，21世紀的中國科學家和工程師將比20世紀為世界科學做出大得多的貢獻，在中國本土上產生諾貝爾獎將不再是問題，中國將涌現出一批無愧于21世紀的世界級科學大師和工程技術大師。”（記者李斌）新華社香港2002年４月１６日電諾貝爾獎得主楊振寧教授今天在這里表示對中國未來的科技發展很有信心，他認為在未來中國很可能會出現獲得諾貝爾獎的科技人才。（記者叢亞平）21世紀我國本土將誕生諾貝爾獎獲得者預測變現實，有待努力23第三節內容第三節內容24生物學動物學植物學微生物學化學生物學生物化學生物學動物學植物學微生物學化學生物學生物化學25生物化學的概念生物化學主要是應用化學的理論和方法來研究生命現象，闡明生命現象的化學本質。生物化學的基本內容包括：發現和闡明構成生命物體的分子基礎

生物分子的化學組成、結構和性質；生物分子的結構、功能與生命現象的關系；生物分子在生物機體中的相互作用及其變化規律。生命的化學，化學的生命生物化學的概念生物化學主要是應用化學的理論和方法來研究生命現26內容：生物大分子的結構與功能：蛋白質、核酸化學、酶、維生素與微量元素物質代謝：糖、脂、氨基酸、核苷酸代謝，生物氧化、代謝調節遺傳信息的傳遞規律：DNA復制、RNA轉錄、蛋白質生物合成、基因表達調控、基因工程、基因組學器官生化（重要組織器官的代謝特點）:肝膽、血液、結締組織骨牙、感覺系統化學、神經系統化學專題：細胞信息傳遞、細胞生長調控與腫瘤、生物信息學內容：生物大分子的結構與功能：蛋白質、核酸化學、酶、維生素與27生物大分子基本特征生物分子中最重要的是糖、酯、核酸和蛋白質四類物質，分子量一般都很大，所以又稱為生物大分子。生物信息大分子具有如下特征：（1）由結構小分子結構單元組成.（2）順序排列。（3）結構復雜：線性信息，三維信息生物大分子基本特征生物分子中最重要的是糖、酯、核酸和蛋白質四28生物大分子的一級結構：構成生物分子的結構單元分子按不同的排列組合，形成數量龐大，結構復雜的線性分子或環狀分子。通常將只涉及結構單元的排列順序的結構類型稱為一級結構。生物大分子的一級結構：構成生物分子的結構單元分子按不同的排列29生物大分子的立體結構生物大分子在線性或環狀結構基礎上，通過分子內或分子之間的基團（包括極性、非極性和帶電荷基團）相互作用，可以進一步形成非常復雜的立體結構。例如盤繞成螺旋形，折疊成片層狀。有的以線狀存在，而有的則形成球狀等。生物大分子的立體結構生物大分子在線性或環狀結構基礎上，通過分30第四節生化魅力第四節生化魅力31所有生物學科都不是孤立的，而是相互聯系、相互補充、相互滲透，其基礎就是“生命的化學語言”。換而言之，生物化學是聯系生物學科之間的橋梁。有用所有生物學科都不是孤立的，而是相互聯系、相互補充、相互滲透，32可實現許多個人愿望。有趣可實現許多個人愿望。有趣33可成名20世紀Nobel生理學、化學獎中半數以上在生物化學領域取得重大突破可成名20世紀Nobel生理學、化學獎中半數以上在生物化學領34可獲利無形資產有形資產可獲利無形資產35第五節學習方法第五節學習方法36一條主線：生命的化學、化學的生命一個中心：認識生命、改造生命萬能方法：理解＋記憶一條主線：生命的化學、化學的生命一個中心：認識生命、改造生命37參考書BergJM,TymoczkoJL,StryerL,ClarkeND：Biochemistry(5thed).WHFreeman&Co.NewYork,2002NelsonDL,CoxMM：LehningerPrinciplesofBiochemistry，WorthPublishers，NewYork，2000MurrayRK,GrannerDK,MayesPA,RodwellVW:Harper’sBiochemistry.(25thed).北京:科學出版社.2000LodishH,BaltimoreD,BerkA,ZipurskySLetal:MolecularCellBiology(4thed).,ScientificAmericaBooks,WHFreeman&Co.,NewYork.,2000KarpG:CellandMolecularBiologyConceptsandexperiments(3rded).JohnWiley&Sons,NewYork.2002參考書BergJM,TymoczkoJL,Strye38沈同、王鏡巖主編，生物化學。