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1、复旦大学生命科学学院复旦大学生命科学学院 生物化学生物化学A A（上上）任课教师任课教师：黄伟达黄伟达王维荣王维荣Copyright 1999,2000,2001,2003,2004复旦大学生物化学系黄伟达 ScienceScience的词源的词源: to know, to separate one thing from another, to distinguish,to split, to cleave。与中国的“科学”一词的原意相 差甚远 (科举之学, 日本人借用, 意为百 科之学, 后中国留学生又从日本带回)。 中国有过辉煌的古代科学和技术, 但用现 代的观点来看, 属经验性的和哲学性
2、的, 缺少现代科学的关键因素 - 分析思考 假说实验证明 - 这一方法论。中 国人有掌握现代科学的良好素质, 但中国 没有现代科学的土壤。什么是科学复旦大学生物化学系黄伟达科学的内涵科学的内涵科学的内涵观察/实验思 维方法/技术 理论现象、数据归纳、演绎大脑解释Paradigm复旦大学生物化学系黄伟达Roles of ScienceRoles of ScienceTrue science is a method of studying nature. It is a set of rules that prevents scientists from lying to each other o
3、r to themselves. Hypotheses must be open to testing and must be revised in the face of contradictory evidence. All evidence must be considered and all alternative hypotheses must be explored. The rules of good science are nothing more than the rules of good thinking-that is, the rules of intellectua
4、l honesty. 复旦大学生物化学系黄伟达Harold Harold VarmusVarmus 说说 (1989(1989年诺贝尔生理和医学奖获得者年诺贝尔生理和医学奖获得者) )科学研究是一项艰苦的工作，如果 你不喜欢它，请选择其他领域；只研究你感兴趣的和你认为重要的 问题；尊敬你的科学老前辈，但不要完全 相信他们所说、所写的一切；请不要忘记科学只不过是人们生活 的一部分。复旦大学生物化学系黄伟达书本知识 学科发展史 研究方法论将来从事科学研究工作将来从事科学研究工作, , 现在读现在读 书三个要素需掌握：书三个要素需掌握：读书三要素复旦大学生物化学系黄伟达化学发展史化学发展史I I C
5、hemistryChemistry的词源的词源现代化学起源于炼金术(alchemy)。换言 之，炼金活动是化学的前史。“ chemistry” 一词也来自alchemy, 而alchemy = al (the) + chem, 其中的chem来自中国的“ 金” 的古汉 语发音。炼金术在各个古代文明中都占重 要位置, 并不是中国特有, 一般而言都是如 何将铜, 铅, 锡这样的卑金属变成金、银这 样的贵金属的实用学问。在西方, 炼金术从 公元前几百年开始到17世纪为止, 延续了 2000年；在中国也生存了差不多同样长的 时间。化学发展史I复旦大学生物化学系黄伟达化学发展史化学发展史 中国的炼金术传
6、到西方中国的炼金术传到西方中国的炼金术除了从卑金属得到贵金属以外，还致 力于研制长生不老之药“ 金丹”。因此, 中国的炼金术的 化学成份比其他古代文明要浓。中国的炼金术随丝绸之路传到了阿拉伯文化圈, 所 以有了alchemy这个行业。西腊文明在欧州历史上曾一度失传, 幸好阿拉伯人继 承了其精华(714世纪), 1113世纪十字军的侵略将散 落在阿拉伯文化中的希腊文化又带回了欧洲, 也顺便 将中国的炼金术带进入了西方文明。此后，西方的炼 金术活动朝着独自的方向发展，特别是对酸, 碱, 盐等 物质的化学性质有了相当的知识积累。化学发展史II复旦大学生物化学系黄伟达化学发展史化学发展史 从炼金术到化
7、学从炼金术到化学17世纪兴起的文艺复兴活动使alchemy真正向现 代的chemistry过渡。 当时的化学家, 要么是贵族, 要 么是业余爱好。在与英国的Newton同时期的贵族 Robert Boyle (1627-1691) 对气体和真空进行了研究, 写了“ The Sceptical Chymist (1661)” 一书, 主张决别 带有神秘色彩的炼金术, 而以理性思考的态度来研究 化学。他发现了波以尔法则 PV=Const, 实际上就是 现代物理化学的起点。1662英国设立了 Royal Society, 1666年 Paris Academia 分别设立, 为科学研 究和交流提供了
8、土壤。这是化学与炼金术决别的标 志。 化学发展史III复旦大学生物化学系黄伟达化学发展史化学发展史 从气体元素到物质不灭定理从气体元素到物质不灭定理1764 年 CO2 (Black), 1766 年 H2 (Canvendish), 1772年O2(Sheele), 1772 年N2 (Ratherford) , 1774年Cl2 (Sheele), 空气中含有不同成分的事实被揭示。1774年 Lavoisier确立了物质不灭定理, 1777年确立 了燃烧理论。此后的化学反应的定比例法则 (Joseph Louis Proust, 1799) 及化学元素 分析方法的发展, 为有机化学的出现奠
9、定了基 础。 化学发展史IV复旦大学生物化学系黄伟达化学发展史化学发展史 有机化学的发展有机化学的发展简单的说, 有机化学就是H, C, N, O的化学。 其发展是必然的, 因为人对 生命物质的兴趣要比对非生命物质更浓 。化学分析的手段发展后, 势必要用来 研究有机的物质。通过有机化学研究知 道的物质结构, 成为生物化学研究的起 点。 有机化学的发展, 我们可以从尿素的 合成开始计数。化学发展史V复旦大学生物化学系黄伟达有机化学发展时间表1828年 Wohler (德) 从无机盐合成了尿素 1831年 Liebig (德) 有机物元素分析定量法的发明 1840年 有机基团 (group) 的概
10、念的形成 1848年 Pasteur (法) 酒石酸的光学异构体的发 1858年 Kekule (德) C原子的四价理论 1865年 Kekule (德) Benzen环结构的发现 （1869年 元素周期表的确立 ) 1874年 vant Hoff (荷) C4的正四面体结构 1884年 Fischer (德) 糖的化学结构研究的开始 有机化学时间表复旦大学生物化学系黄伟达什么是生物化学生物化学的研究对象, 是生命体内的各 类物质的结构, 功能和作用过程与机理。 英语中有Biochemistry 和Biological chem- istry 两个术语。生物化学有三个源头：有机化学有机化学:
11、: 氨基酸、蛋白质、糖脂质氨基酸、蛋白质、糖脂质 、核酸核酸医学生理学：医学生理学：维生素、激素、辅酶维生素、激素、辅酶发酵工业：发酵工业： 酶学、物质代谢酶学、物质代谢什么是生物化学生物化学于生命科学生物化学于生命科学, ,就象就象ABCABC于英语于英语. .复旦大学生物化学系黄伟达我们现在知道, 生命体内的主要物质是: 蛋白质 氨基酸，核酸，糖类和脂类。 还有一类所占比 例很小但功能很重要的小分子维生素和激素。在这 些分子中, 对脂质的研究最早, 19世纪上半叶对其结 构就有了较深入的理解。对糖的结构的认识多半要归 功于Emil Fischer从1884年开始的研究工作。而发酵 工业的发
12、展,使酶学和代谢学有了发展, 化学与医学 、生理学的结合则导致了维生素,激素, 必需氨基酸 和必需脂肪酸的发现。对核酸的认识起步较晚, 在 1870左右才注意到其存在, 19世纪末又是Emil Fischer对嘌啉进行了较深入的研究, 成为我们对核 酸结构的理解的开幕。生物化学在1920年以后开始进入高速发展期。生物化学的发展复旦大学生物化学系黄伟达生物化学重大发展年代表 1897年 Buchner 发现酵母细胞质能使糖发酵 1902年 Fischer 肽键理论 1926年 Sumner结晶得到了脲酶,证明酶就是蛋白质 1935年 Schneider将同位素应用于代谢的研究 1944年 Ave
13、ry等人证明遗传信息在核酸上 1953年 Sanger的胰岛素氨基酸序列测定Waston-Click提出DNA 双螺旋模型 1958年 Perutz等解明肌红蛋白的立体结构 1970年 发现了DNA限制性内切酶 1972年 DNA重组技术的建立 1978年 DNA双脱氧测序法的成功 1990年 人类基因组计划的实施,2001年完成,进入后基因组时代生物化学发展年代复旦大学生物化学系黄伟达生物化学中的关键技术电泳（1923） 生物大分子的分离、分析 超离心（1925）蛋白质、细胞亚器官的 分离；分子量的确定 同位素标记（1934）物质代谢途径、生物 大分子结构测定 层析（1944 ） 生物大分子
14、的分离纯化 X-光衍射、NMR：生物大分子结构测定生物化学的关键技术复旦大学生物化学系黄伟达一、 地球上的生命体（organism ）中化学物质的种类、结构、功能 ，和新陈代谢的规律。 二、生物化学的研究方法。生物化学生物化学能能告诉你什么告诉你什么生物化学能告诉你什么复旦大学生物化学系黄伟达生物化学生物化学不能不能回答的问题回答的问题地球上最早的生命是如何 出现的？ 又是什么样子？ 它的 物质基础是什么？ DNA 和蛋白 质什么时候建立了“软件”和“ 硬件”的关系？宇宙中有没有不 同于地球生命的生命体？生物化学不能回答的问题复旦大学生物化学系黄伟达宇宙并非自古亘生宇宙并非自古亘生它一直在不停
15、地演化，从Big Bang 到原子的出现，恒星行星的出现（星 体演化），有机化合物的出现（化学 演化）， 原始生命的出现（结构演 化），高等生物的出现（DNA和细胞的 演化），智慧的出现（组织演化）， 计算机的出现（信息演化）。宇宙在不停地演化复旦大学生物化学系黄伟达演化（演化（evolutionevolution）才自古亘生才自古亘生宇宙在演化 星体在演化 物种在演化 社会、文化在演化 文明、科技在演化 我们每个人在“演化 ”演化才是永恒的复旦大学生物化学系黄伟达教学参考书：LehningerLehninger ：Principles of Biochemistry, Principles
16、of Biochemistry, StryerStryer： BiochemistryBiochemistry王镜岩王镜岩： 生物化学生物化学第三版，高等教育出版社，2002 提问： whuangwhuangfudanfudan. .eduedu. .cncn 讲义下载：ftp:/10.23.1.1/lessons/ftp:/10.23.1.1/lessons/生物化学生物化学( (黄伟达黄伟达) ) 习题： 见教科书附录，可在网上寻找，见教科书附录，可在网上寻找，注意并非习题做得 越多就水平越高，习题是人“编造”出来的。 工具书:英汉英汉/ /汉英生物化学词汇汉英生物化学词汇沈昭文,沈仁权等主编, 科学出版社, 1998 教学参考书等www.ww
