生物化学(第二版)生物化学绪论.ppt

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第一章绪论湖北中医药高等专科学校韩昌洪主主要要内内容容生物化学研究的主要内容生物化学研究的主要内容生物化学研究的主要内容生物化学研究的主要内容2生物化学与医学生物化学与医学生物化学与医学生物化学与医学34生物化学发展简史生物化学发展简史生物化学发展简史生物化学发展简史1123熟悉熟悉熟悉熟悉了解了解了解了解掌握掌握掌握掌握生物化学的概念生物化学的概念生物化学的概念生物化学的概念生物化学研究的主要内容生物化学研究的主要内容生物化学研究的主要内容生物化学研究的主要内容生物化学的发展简史及生物化学生物化学的发展简史及生物化学生物化学的发展简史及生物化学生物化学的发展简史及生物化学与医学的关系。

与医学的关系。

与医学的关系。

与医学的关系。

学学习习要要点点是研究生物体内化学分子与化是研究生物体内化学分子与化学反应学反应,从分子水平探讨生命现从分子水平探讨生命现象的本质的科学，又称为生命象的本质的科学，又称为生命的化学。

的化学。

什么是生物化学？

什么是生物化学？

生物体。

在医学领域生物化学的研究生物体。

在医学领域生物化学的研究对象主要是人。

对象主要是人。

主要采用化学的原理和方法，但与主要采用化学的原理和方法，但与细胞生物学、物理学、生理学、微细胞生物学、物理学、生理学、微生物学、遗传学和免疫学有着密切生物学、遗传学和免疫学有着密切的联系和交叉。

的联系和交叉。

生物化学研究的方法：

生物化学研究的方法：

生物化学研究的对象：

生物化学研究的对象：

研究生物体的分子结构与功能，物质研究生物体的分子结构与功能，物质代谢与调节以及遗传信息的传递及调代谢与调节以及遗传信息的传递及调控等。

控等。

生物化学的任务：

生物化学的任务：

通常将研究生物大分子（核酸、通常将研究生物大分子（核酸、蛋白质等）结构、功能及基因结蛋白质等）结构、功能及基因结构、表达与调控的内容称为构、表达与调控的内容称为分子分子生物学。

生物学。

第一节第一节生物化学的发展简史生物化学的发展简史生物化学是一门既古老又年轻的学科。

生物化学是一门既古老又年轻的学科。

从从1818世纪中叶开始，直到世纪中叶开始，直到19031903年才引进年才引进“生生物化学物化学”这一名称成为一门独立的学科。

这一名称成为一门独立的学科。

叙述生物化学阶段叙述生物化学阶段v18世纪中叶世纪中叶19世纪末世纪末。

v主要研究生物体的化学组成。

研究了脂类、主要研究生物体的化学组成。

研究了脂类、糖类及氨基酸的性质；肽键的形成，化学糖类及氨基酸的性质；肽键的形成，化学合成多肽；发现了核酸；酵母发酵中的合成多肽；发现了核酸；酵母发酵中的“可溶性催化剂可溶性催化剂”酶的发现。

酶的发现。

1780-1789Lavoisier（法）研究（法）研究“生物体生物体内的燃烧内的燃烧”，指出此，指出此类类“燃烧燃烧”耗氧并排耗氧并排出二氧化碳。

后人称出二氧化碳。

后人称他是生物化学之父。

他是生物化学之父。

1830-1842Liebig（德）将（德）将食物分为糖、脂、蛋白质食物分为糖、脂、蛋白质类，提出类，提出“代谢代谢”一词，一词，证明动物体温形成是食物证明动物体温形成是食物在体内在体内“燃烧燃烧”的缘故。

的缘故。

最先写出两本最先写出两本生物化学生物化学相相关专著。

关专著。

生物化学的创始人生物化学的创始人埃米尔埃米尔费舍尔（费舍尔（EmilFischer）18901902Fischer（德）首（德）首次证明了蛋白质是多肽；发现次证明了蛋白质是多肽；发现酶的专一性，提出并验证了酶酶的专一性，提出并验证了酶催化作用的催化作用的“锁锁-匙匙”学说；学说；合成了糖及嘌呤。

合成了糖及嘌呤。

1902年获诺年获诺贝尔奖。

贝尔奖。

动态生物化学阶段动态生物化学阶段20世纪初世纪初下叶。

下叶。

必需氨基酸、必需脂肪酸及多种维生素的必需氨基酸、必需脂肪酸及多种维生素的发现；酶的蛋白质本质揭示；多种激素的发现；酶的蛋白质本质揭示；多种激素的发现；主要物质代谢途径的确定。

发现；主要物质代谢途径的确定。

如糖代如糖代谢途径、脂肪酸的谢途径、脂肪酸的-氧化、尿素合成途径及氧化、尿素合成途径及三羧酸循环等。

能量代谢方面提出了三羧酸循环等。

能量代谢方面提出了ATP循循环学说。

环学说。

汉斯汉斯克雷勃斯克雷勃斯（HansA.Krebs）1937年年Krebs（英）（英）发现三羧酸循环，发现三羧酸循环，1953年获诺贝尔奖。

年获诺贝尔奖。

分子生物学的崛起阶段分子生物学的崛起阶段20世纪后半叶以来至今世纪后半叶以来至今核酸和蛋白质成为研究的焦点。

核酸和蛋白质成为研究的焦点。

分子生物学的重要事件分子生物学的重要事件5050年代：

年代：

蛋白质蛋白质-螺旋结构的发现；胰岛素的氨基螺旋结构的发现；胰岛素的氨基酸全序列分析的完成；酸全序列分析的完成；19531953年年WatsonWatson和和CrickCrick提出了提出了DNADNA双螺旋结构模型双螺旋结构模型分子生分子生物学里程碑。

物学里程碑。

分子遗传学中心法则的提出；分子遗传学中心法则的提出；遗传密码的破译等。

遗传密码的破译等。

70年代：

年代：

建立了建立了DNA重组技术；重组技术；转基因动植物和基转基因动植物和基因剔除动物模型的建立、因剔除动物模型的建立、基因诊断和基因治基因诊断和基因治疗的发展。

疗的发展。

80年代年代：

发现了核酶（发现了核酶（ribozyme）；）；PCR技术的发明技术的发明等。

等。

90年代：

年代：

启动了人类基因组计划启动了人类基因组计划。

人类基因组计划（人类基因组计划（humangenomeproject,HGP）19861986年由美国学者提出，年由美国学者提出，19901990年正式启动，我年正式启动，我国在国在HGPHGP的实施期间也参加了该项计划。

的实施期间也参加了该项计划。

20012001年年22月公月公布了人类基因组草图，这是人类生命科学史上的又一布了人类基因组草图，这是人类生命科学史上的又一重大的里程碑。

重大的里程碑。

李纳斯李纳斯鲍林（鲍林（LinusPauling）1949Pauling（美）指（美）指出镰刀形红细胞性贫血出镰刀形红细胞性贫血是一种分子病，并于是一种分子病，并于1951年提出蛋白质存在年提出蛋白质存在二级结构。

二级结构。

1954年获年获诺贝尔奖诺贝尔奖詹姆斯詹姆斯沃森（沃森（JamesD.Watson）1953年年Watson（美）与（美）与Crick（英）提出（英）提出DNA分子的双螺分子的双螺旋结构模型，旋结构模型，1962年共获诺贝尔奖。

年共获诺贝尔奖。

弗朗西斯弗朗西斯克里克（克里克（FrancisH.Crick）1969-1972,Arber（瑞士瑞士）,Smith（美美）与与Nathans（美美）在在核酸限制酶的分离与应用方面做出突出贡核酸限制酶的分离与应用方面做出突出贡,1978年年共获诺贝尔奖。

共获诺贝尔奖。

HamiltonO.SmithDanielNathansWernerArberPaulBergHerbertBoyerStanleyCohen1972Berg（美）在基因工程基础研究方面作（美）在基因工程基础研究方面作出了杰出成果，获出了杰出成果，获1980年诺贝尔奖。

年诺贝尔奖。

1973Cohen等（美）用核酸限制性内切酶等（美）用核酸限制性内切酶EcoR1，首次基因重组成功。

，首次基因重组成功。

2001Venter（美）等报道完成了人类基因组草图测序。

（美）等报道完成了人类基因组草图测序。

我国人民对生物化学做出的贡献我国人民对生物化学做出的贡献古代：

古代：

酿酒酿酒、制酱和制醋，用动物的肝治疗雀目、制酱和制醋，用动物的肝治疗雀目（夜盲症）等。

（夜盲症）等。

近代：

近代：

吴宪等创立了血滤液的制备和血糖测定法；在吴宪等创立了血滤液的制备和血糖测定法；在蛋白质研究中，提出了蛋白质变性学说；蛋白质研究中，提出了蛋白质变性学说；刘思职刘思职在免在免疫化学方面，对抗原抗体反应机制也有重要的发现。

疫化学方面，对抗原抗体反应机制也有重要的发现。

新中国成立后：

新中国成立后：

19651965年，首先采用人工方法合成了年，首先采用人工方法合成了胰岛素胰岛素。

19811981年合成了年合成了酵母丙氨酰酵母丙氨酰-tRNAtRNA。

近年来，近年来，我国的基因工程、蛋白质工程、人类基因组计划以我国的基因工程、蛋白质工程、人类基因组计划以及新基因的克隆与功能研究等方面均取得了重要成及新基因的克隆与功能研究等方面均取得了重要成果。

果。

我国生物化学的开拓者我国生物化学的开拓者吴宪教授吴宪教授蛋白质研究领域内国际上最具有权威性蛋白质研究领域内国际上最具有权威性的综述性丛书的综述性丛书AdvancesinProteinChemistry第第47卷（卷（1995年）发表了年）发表了美国哈佛大学教授、蛋白质研究的老前美国哈佛大学教授、蛋白质研究的老前辈辈J.T.Eddsall的文章的文章“吴宪与第一个蛋吴宪与第一个蛋白质变性理论（白质变性理论（1931）HsienWuandthefirstTheoryofProteinDenatu-ration（1931）”，对吴宪教授的学术成就，对吴宪教授的学术成就给予了极高的评价。

该卷还重新刊登了给予了极高的评价。

该卷还重新刊登了吴宪教授吴宪教授1931年关于蛋白质变性的论文。

年关于蛋白质变性的论文。

1940我国生物化学家我国生物化学家刘思职发现抗体、抗刘思职发现抗体、抗原反应存在定量关系。

原反应存在定量关系。

第二节第二节生物化学研究的主要内容生物化学研究的主要内容生物化学研究的主要内容生物化学研究的主要内容物质代谢及其调节物质代谢及其调节基因信息的传递与调控基因信息的传递与调控生物大分子的结构与功能生物大分子的结构与功能生物大分子生物大分子通常将蛋通常将蛋白质、核白质、核酸、多糖、酸、多糖、蛋白聚糖蛋白聚糖及复合脂及复合脂类等称为类等称为生物大分生物大分子。

子。

生物大分生物大分子都是由子都是由各自基本各自基本结构单位结构单位按一定顺按一定顺序和方式序和方式连接形成连接形成的多聚体。

的多聚体。

生物分子生物分子具有信息具有信息功能，又功能，又称之为生称之为生物信息分物信息分子。

子。

生物分子包括无机物、有机小分子和生物大分子。

生物分子包括无机物、有机小分子和生物大分子。

生物分子的结构与功能生物分子的结构与功能生物大分子种生物大分子种类繁多、各自类繁多、各自有其结构特征，有其结构特征，分别行使不同分别行使不同的功能。

生物的功能。

生物大分子的功能大分子的功能是由其结构所是由其结构所决定的。

决定的。

生物大分子还可生物大分子还可通过分子之间的通过分子之间的相互识别和相互相互识别和相互作用实现其功能。

作用实现其功能。

分子结构、分子分子结构、分子识别和分子的相识别和分子的相互作用是当今生互作用是当今生物化学研究的重物化学研究的重要课题。

要课题。

物质代谢及其调节物质代谢及其调节v生物体的基本特征是新陈代谢，即机体与生物体的基本特征是新陈代谢，即机体与外环境的物质交换、自我更新及维持内环外环境的物质交换、自我更新及维持内环境的相对稳定。

境的相对稳定。

v正常的物质代谢是正常生命活动的必要条正常的物质代谢是正常生命活动的必要条件，物质代谢紊乱则可引起疾病。

件，物质代谢紊乱则可引起疾病。

人一生与外环境的物质交换人一生与外环境的物质交换水水60000kg糖类糖类10000kg脂类脂类1000kg蛋白质蛋白质600kg人一生与外环人一生与外环人一生与外环人一生与外环境的物质交换境的物质交换境的物质交换境的物质交换基因信息传递及调控基因信息传递及调控200220012000基因信息传递与调控的研究对阐明基因信息传递与调控的研究对阐明遗传、变异、生长遗传、变异、生长和分化和分化等诸多生命过程以及等诸多生命过程以及遗传性疾病、恶性肿瘤、遗传性疾病、恶性肿瘤、心血管病心血管病等多种疾病的发病机制具有重要的意义。

等多种疾病的发病机制具有重要的意义。

DNA是生命遗传的主要物质基础。

是生命遗传的主要物质基础。

基因基因是为生物活性产物编码的是为生物活性产物编码的DNADNA功能片段。

功能片段。

生物体内进行的一切生命活动是遗传信息最终生物体内进行的一切生命活动是遗传信息最终表达的结果。

涉及表达的结果。

涉及DNADNA的复制、的复制、RNARNA的转录、蛋的转录、蛋白质生物合成白质生物合成的过程和机制及的过程和机制及基因表达的调控基因表达的调控。

第三节第三节生物化学与医学生物化学与医学生物化学是一门新兴的边缘学科。

生物化学是一门新兴的边缘学科。

是医学的主要基础课之一。

与医学各学是医学的主要基础课之一。

与医学各学科密切相关、相互促进。

已渗透到医学科密切相关、相互促进。

已渗透到医学的各个学科。

发展为分子免疫学、分子的各个学科。

发展为分子免疫学、分子微生物学、分子遗传学、分子病理学、微生物学、分子遗传学、分子病理学、分子药理学等。

分子药理学等。

生物化学为临床医学各学科从分子生物化学为临床医学各学科从分子水平探讨疾病的发生发展机制、进行疾水平探讨疾病的发生发展机制、进行疾病的预防、诊断和治疗提供了科学的理病的预防、诊断和治疗提供了科学的理论和技术。

尤其是基因诊断、基因治疗论和技术。

尤其是基因诊断、基因治疗以、疾病相关基因的克隆、基因芯片和以、疾病相关基因的克隆、基因芯片和蛋白质芯片等技术的应用，将使医学领蛋白质芯片等技术的应用，将使医学领域对疾病的诊断、治疗取得重大突破。

域对疾病的诊断、治疗取得重大突破。

思考题思考题