南昌大学生物化学生化教案Word格式文档下载.doc

1、课时分配:1-2学时教学内容：一、生物化学的概念与研究内容生物化学（Biochemistry）是用化学的原理和手段研究生命现象，并阐述因果关系的一门边缘学科。生物化学也称生物的化学（Biological chemistry）或生理的化学（physiologcal chemistry）。生物化学的研究对象是生物体，包括植物、动物和微生物。（1）生物体重要化学组分，尤其是糖、脂、蛋白质和核酸生物大分子结构、性质和功能。（2）生物体内的物质代谢、能量代谢及调节方式。（3）生物体遗传信息传递与表达。（一）生物体重要化学组分，尤其是糖、脂、蛋白质和核酸生物大分子结构、性质和功能大量元素：C、H、O、N、

2、P、S、Cl、Mg、K、Na、Ca（生物体组成的99%以上）。微量元素：Fe、Cu、Zn、Mo、Mn、Co、Si、Se、I、Al、B等元素所组成。这些元素通常又以碳为中心形成各种化合物，参与生物体的建成。碳氢化合物主要包括以下五种形式：（1）氨基酸以及由其构成的肽、蛋白质。（2）核苷酸、核酸。（3）糖类及其衍生物。（4）脂类及其衍生物。（5）维生素、激素及其它小分子有机物。其中，糖类、脂类、蛋白质、核酸四类化合物只存在于生物体内，分子量也很大，因此这些化合物又称为生物大分子（Biological macromolecue）。（二）生物体内的物质代谢、能量代谢及调节生物体区别于非生命物体的一个最

3、主要特征就是具有新陈代谢作用，即生物体与其外界环境之间不断的物质的和能量的交换过程。同化作用异化作用这部分内容主要包括：糖代谢、脂代谢、蛋白质代谢和核酸代谢、生物氧化和代谢调节六专题。（三）生物体遗传信息传递与表达生物体区别于非生物物体的另一个重要特征就是具有自我复制的能力，即以自身为模板复制出与自身相同的后代的能力也即繁殖作用。本质是遗传信息在生物体亲子代间的传递作用。生物化学按其研究内容的不同又可以划分为：静态生物化学（有机生物化学）代谢生物化学（动态生物化学）功能生物化学（机能生物化学） （四）生命物质的基本特征生命是物质的一种特殊存在形式，生命物质具有一系列基本特征。（1）生物体内的化

4、学反应遵循普通物理化学规律。（2）生物功能分子的结构、理化性质及功能之间具有明显的相互依存关系。（3）细胞是生命活动的基本结构和功能单位，一切重要功能分子都有明确的细胞定位。（4）生命是“一致性与差异性”的统一体 1）不同生物体内的各类有机大分子均由相同的单体构成。 2）不同生物体内各类有机大分子的代谢均按照相同的方式进行。 3）所有生物体均以核酸为遗传信息载体，并共用一套遗传密码。二、生物化学发展简史生物化学和其他自然科学一样，他的产生和发展主要是由生产实践和科学研究的需要所决定。早期生物化学发展的动力主要来自于医药学及发酵业的兴起。在西方，十七、十八世纪工业革命的兴起对生物化学的发展也起着

5、重大的推动作用。生物化学作为一门科学，他的发展大体上可以分成三个阶段。20世纪之前20世纪初至50年代20世纪50年代以后20世纪之前，本时期是静态生物化学迅速兴起的时期，主要研究生物体的化学组成成分的种类、结构、含量、分布。整体上属于描述性的，在此时期出现了许多奠基性的重要发现。1770-1774年 Priestely发现O2，并证明动物消耗O2，植物产生O2。1776-1778年Scheele（舍勒）通过对许多天然药物化学成分的分析，首次分离得到了乳酸、酒石酸、苹果酸、尿酸、甘油等一系列天然有机物。1779-1796年 Ingen-Housz证明绿色植物产生O2需要光，并证明绿色植物可利用

6、CO2。1780-1789年Lavoisier（拉瓦锡），法国的一位生物化学家，第一次发现动物的呼吸作用本质就是氧化作用，它和蜡烛的燃烧作用一样，都是碳氢化合物的氧化反应，并首先认识到乙醇的形成是一系列化学反应的结果。1854-1864年L.Pasteur证明发酵是由于微生物活动的结果，推翻了自生论。1864年Hoppe-seyler结晶出第一种蛋白质血红蛋白。1869年Miescher发现核酸。1877年Hoppe-seyler首次提出Biochemie，译成英语是Biochemistry或Biological chemistry将生理化学改为生物化学，使生物化学从生理学中分离出来，成为一门

7、独立的学科。Hoppe-seyler还首创Proteids译成英语即Protein，他还创办了世界上第一本生物化学方面的杂志生理化学杂志。因此， Hoppe-seyler是生物化学的创始人之一。20世纪初期至50年代 该时期是新陈代谢过程研究的全盛时期，由于酶、激素、维生素等活性物质的发现及分离提取，使生物化学家的研究兴趣从此从静态转到到了动态，导致了许多新的代谢过程的被发现，现在人们所知的许多代谢过程都是在那个时期研究清楚的。1905年，Knoop提出了脂肪酸的-氧化。1912年，Nuberg提出了生醇发酵的化学过程。1933年，Embden-Myerhof证明糖酵解及发酵化学历程中的关键性

8、中间物。1937-1940年，Krebs提出了三羧酸循环的假设等。20世纪50年代以后 这个时期是生物大分子结构与功能研究突飞猛进的时期，许多与此有关的重要成果都是在这个时期取得的。1950年Pauling和Corey在X-光衍射实验的基础上提出了蛋白质的二级模型学说。1953年Sanger完成了世界上第一个天然蛋白质分子牛胰岛素51个氨基酸序列的分析。同年，Watson和Crick在M.H.F.Wilkins X-光衍射图谱研究的基础上提出了著名的DNA双螺旋结构模型，由于此贡献这三人分别获得了1962年度的诺贝尔生理医学奖1960年，Kendrew获得了高分辨率的鲸鱼血红蛋白结构X-光衍射

9、分析。1961年，Jacob、Monod提出了操纵子学说，并假设了mRNA的功能，获得1965年度的诺贝尔生理医学奖。1965年，Holly测定了酵母丙氨酸tRNA的一级结构，获得了1968年度诺贝尔生理医学奖。1965年，我国首次在世界上用人工的方法合成了具有天然活性的结晶牛胰岛。1973年，使用0.18um X-光衍射分析法测定了牛胰岛素的空间结构。1975年，Dulbecco Temin和Baltimore在劳氏肉瘤病毒中发现逆转录现象，共享诺贝尔生理医学奖。1980年，Sanger发明DNA双脱氧测序法，与Gilbert和Berg共享诺贝尔生理医学奖。1981年，中国上海生物化学研究所

10、的科学工作者人工全成了具有完全生物活性的酵母丙氨酸tRNA。1989年，Altman和Cech由于发现某些RNA具有催化作用（核酶），获诺贝尔化学奖。1993年，Robert和Sharp由于发现断裂基因，诺贝尔生理医学奖。Mullis因发明PCR仪与第一个设计基因突变的Smith共享诺贝尔化学奖。1997年，Prusiner由于发现早老性痴呆症的病因朊病毒，诺贝尔生理医学奖。1990年10月：被誉为生命科学“阿波罗登月计划”的人类基因组计划（Human Genome Project,HGP）启动。项目目标是了解人类自身，操纵生命。1998年5月，美国科学家建塞莱拉遗传公司，目标是投入3亿美元，

11、到2001年绘制出完整的人体基因组图谱，与国际人类基因组计划展开竞争。2000年6月26日，科学家公布人类基因组工作草图。 2001年7月，国际人类基因组计划的科学家和美国塞莱拉公司分别宣布将绘制人类基因变异图谱。1999年7月，中国科学院遗传所人类基因组中心，在国际人类基因组HGSI注册，承担了其中1%，即3号染色体上3000万个碱基的测序任务，使我国成为继美、英、德、日、法之后第六个参与该计划的国家，也是唯一的发展中国家。2002年4月3日，中国科学家公布水稻基因组工作草图，水稻基因组有4亿3千万个碱基对（约为人的基因组的1/8），12对染色体，50，000个基因，我国科学工作者承担测序的

12、是4号染色体，36 Mb（占8%）。继2001年，人类基因组计划，小鼠、大鼠、水稻、拟南芥等模式生物基因组计划的完成,生物学研究了进入后基因组时代。比较基因组学（comparative genomics）功能基因组学（functional genomics）蛋白质组学（proteomics）RNA组学（RNomics）代谢组学（metabonomics）三、生物化学与工农业生产关系 （一）生物化学与工业生产的关系 发酵工业是利用微生物的生命活动，生产人类所需产品的工艺过程。由于原料的投入到产品的形成都是人工控制的条件下，通过微生物的新陈代谢来实现的。在工业发酵过程中，人们之所以能够获得多种多样

13、的产品，关键就是微生物代谢的多样性、工艺条件的不同性，因此生物化学知识对发酵工业来讲是非常重要，它是阐明工业发酵机理、选择合理工艺条件、指导微生物菌种的选育等都有重要意义。（二）生物化学与农业的关系 生物化学对农业生产也有很大使用意义，如弄清楚植物的新陈代谢规律，我们就可以控制植物的发育，摸清蛋白质、糖、脂等的生物合成规律，我们就可以控制一定的条件，获得更多、更优质的农产品。在现代品质育种中，也有许多只有通过生化技术才能办到的工作，如农作物育种亲本的选择，各种重要成分的测定、许多遗传性状如抗旱型、耐寒性、高产性的鉴定等都可以用生物化学方法来实现。（三）生物化学与医学的关系生物化学对于医学研究有

14、极其重要意义，集中体现在四个方面：一是阐明疾病发生机理，二是提供临床生化检验和诊断方法，三是寻找治疗方法，四是为新药设计提供理论依据等。生物化学对营养学也很重要，如为人类提供合适营养是保证人体健康的重要保证，而各种营养成分的比例如何，功能如何，过多过少会有什么问题等等都可以从生物化学中找到答案。因此，有人说营养学是生物化学的对人类的一个重要贡献，我觉得这一点也不夸张。四、生物化学学习中应该注意的几个问题1.善于记忆、勤于思考 学习心理学理论认为，学习可以分成为4个不同的层次，即记住、理解、活用和创新。2.坚持用辨证统一的观点和唯物辩证的观点学习和分析生物化学问题。3.要学会从生物进化和生物体整体观点看待生物化学问题。4.学以致用的原则，理论学习与实践技能学习并重的原则。思考题1什么是生物化学？它的研究对象及主要研究内容是什么？2生物化学的发展大体上经历了哪三个重要阶段？各个阶段的研究重点是什么？3生物化学与工农业生产有何重要联系？参考书基础生物化学白宝璋等编，延边大学出版社出版生物化学王镜岩 等译，科学出版社出版Principles of Biochemistry（ebook）Molecular cell of biology（ebook） 生物化学专业网站1.生物软件网 http:/www.bio-soft.n