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1、生物化学实用技术绪论章宇宁 2012年2月绪论本课程的含义及研究内容生物化学的研究发展过程本课程与其他学科的结合本课程的特点、学习方法及考核方法应用应用化学的理论和方法化学的理论和方法研究微研究微 生物、植物、动物及人体等的生物、植物、动物及人体等的化学化学 组成组成、生命物质各组分的结构和性、生命物质各组分的结构和性 质及它们质及它们在生命过程中的变化规律在生命过程中的变化规律 的一门科学。的一门科学。生命的化学生命的化学生物化学生物化学就就 是是生物化学的概念及其研究内容 生物化学就是研究生物体的物质组成和生命过 程中的化学变化的一门科学。 或者说 生物化学就是研究生命现象中的物质基础和化
2、 学变化的一门科学。 更简单地说 生物化学就是研究生命现象的化学本质。 生物化学就是生命的化学。生物化学的基本内容生物化学的基本内容 阐明构成生命物体的阐明构成生命物体的分子分子基础基础生物分子的化学生物分子的化学 组成、结构和性质。组成、结构和性质。 研究生物研究生物分子分子的结构、功能与生命现象的关系。的结构、功能与生命现象的关系。 发现生物发现生物分子分子在生物机体中的相互作用及其变化在生物机体中的相互作用及其变化 规律（物质代谢、能量代谢、信息代谢）。规律（物质代谢、能量代谢、信息代谢）。生物化学的基本内容生物化学的基本内容 第一部分:静态生化，介绍生物物质，例如蛋白质、酶、核酸、糖和
3、脂等分子的化学组成、性质、结构和功能； 第二部分:动态生化，物质代谢,涉及生物体的新陈代谢物质代谢和能量代谢，学习生命物质的化学变化规律和能 量变化规律。 第三部分:信息生化，描述生物体中的遗传信息流，即 DNA的复制，转录（RNA合成），翻译（蛋白质合成）和基因调控。生物化学实用技术 研究生物分子组成、结构、功能和性质时 使用的方法 制备、分离、纯化目标生物分子时使用的 技术 经典的要掌握【部分实验】 前沿的要了解生物化学研究发展过程 静态生物化学时期（1920年以前） 动态生物化学时期（1920年1950年） 分子生物学的兴起（1950年以后） 生物技术与生物工程的兴起第一阶段18世纪70
4、年代以后，随着近代化学和生理学的发展， 生物化学学科开始形成v 1770-1774年，英国普里斯特列J.Priestly发现了氧气，并指出动物消耗氧而植物产生氧v 1770-1786年，瑞典人舍勒C.W.Scheele分离了甘油、柠檬酸、苹果酸、乳酸、尿酸等v 1779-1796年，荷兰人J.Ingenbousz证明在光照条件下绿 色植物吸收CO2 并放出O2 v 1828年， 维勒Wohler合成了有机物尿素生物化学的发展第一阶段18世纪70年代以后，随着近代化学和生理学的发展， 生物化学学科开始形成v 1877年，霍佩-赛勒Seyler首先使用“Biochemistry”，生物化学作为一门
5、新兴学科诞生v 1897年， Buchner证实不含细胞的酵母提取液也能使糖发酵这个阶段，生物化学的主要工作是分离和鉴定了各种氨基酸、羧酸、糖类，发现了核酸，开始进行酶学研究。第二阶段从20世纪初到20世纪40年代，随着分析鉴定技术的进步，尤其是放射性同位素技术的应用，生物 化学进入动态生物化学的时期。v 1926年，美国化学家J. B. Sumner首次得到脲酶结晶v 1912-1933，生物氧化得到了卓有成效的研究v 30年代，陆续得到了胃蛋白酶、胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶，从而进一步证明酶是蛋白质第二阶段从20世纪初到20世纪40年代，随着分析鉴定技术的进步，尤其是放射性同位素技术的应用，生
6、物 化学进入动态生物化学的时期。v 30年代，英生化学家A.Krebs提出尿素循环和三羧酸循环v 40年代，能量代谢的提出为生物能学的发展奠定了基础v 此外，糖酵解途径、光合碳代谢途径得到证明，发现了维生 素和激素、血红素和叶绿素等这个阶段，基本上阐明了酶的化学本质以及这个阶段，基本上阐明了酶的化学本质以及能量代谢有关的物质代谢途径。能量代谢有关的物质代谢途径。第三阶段1950年以来，借助于各种理化技术，对蛋白质、酶、核酸等生物大分子进行化学组成、序列、空 间结构及其生物学功能的研究，并发展到人工合 成，创立了基因工程。 v 1950年，Pauling提出蛋白质二级结构的a-螺旋v 1953年
7、，Watson & Crick提出了DNA的双螺旋模型v 1958年，Crick提出“中心法则”v 1953及1975年，Sanger分别研究出蛋白质序列和核酸序列的测定方法v 1961年，Jacob & Monod 提出了操纵子学说第三阶段1950年以来，借助于各种理化技术，对蛋白质、酶、核酸等生物大分子进行化学组成、序列、空 间结构及其生物学功能的研究，并发展到人工合 成，创立了基因工程。 v 1965年， Holly 排出酵母tRNAAla 的一级结构v 1966年，Nirenberg & Khorana 破译了遗传密码近代生物化学发展史上的重大事件1944年，麦克劳德(Macleod)
8、和麦卡蒂(Mc Carty)(美)证明DNA是遗传物质1953年，沃森克里克（WatsonCrick）确定 DNA双螺旋结构，获1962年诺贝尔生理、医学奖。1955年，英国生物化学家桑格尔（Sanger）确定 牛胰岛素结构，获1958年诺贝尔化学奖。1965年，首次人工合成结晶牛胰岛素中国近代生物化学发展史上的重大事件 1973年，基因重组技术建立.(美) 1980年，桑格尔和吉尔伯特（Gilbet）设计出测定DNA序列得方法，获 1980年诺贝尔化学奖。 1984年，Bruce Merrifield（美国），建立和发展蛋白质化学合成方法，诺贝尔化学奖 。 1993年 Rechard J.R
9、oberts(美)等，发现断裂基因 化学奖 Karg B. Mallis(美)发明PCR方法。 Michaet Smith(加拿大)建立DNA合成用与定点诱变研究 1994年，Alfred G. Giillman（美）等，发现G蛋白及基因在细胞内信号转导的作用。近代生物化学发展史上的重大事件 1996年 Petr c. Doherty（美）等，发现T细胞对病毒感染细胞的识别 和MHC(主要组织相容性复合体)限制。 诺贝尔生理医学奖 1997年 stanley B.prusiner(美)发现一中新型的致病因子感染性蛋白 颗粒“prion”（疯牛病） 诺贝尔生理医学奖 paul D.Boyer（美
10、）等，说明ATP酶促成机制 诺贝尔化学奖 Jens c. skon(丹麦)发现输送离子的Na+K+_ATP酶。 1998年，ROLert F.furchgott（美国）等，发现NO是心血管系统的信号分子 诺贝尔生理医学奖 2000年，人类基因组计划完成本课程与其他学科的关系 1、生物化学与化学的关系 19世纪以前，解决生化的问题主要由化学和生理学来完成 。自20世纪初来，生物化学成为一门独立的科学。 构成生物体的各种分子的结构和性质遵从有机物结构和性质的一般规律 生物体内物质和能量的复杂变化规律遵从化学的普遍规律本课程与其他学科的关系 2、生物化学与生物科学的关系 生物化学的研究对象是生命体和
11、生命过程（1）生物化学与生理学的关系 在生理学的基础上发展起来的 。 目的之一:通过生物体内的变化,认识生物体的生理机能，找出其化学依据。生物化学与其他学科的关系 （2）生物化学与微生物学的关系 应用生物化学的原理和技术，研究微生物的生理活动、病毒的本质、免疫的化学程序、抗体的生成机制等。 此外，生物化学与细胞生物学（细胞内物质），遗传学（ 基因组、DNA检测）、胚胎学（胎儿）、组织学、分类学 （高级分类学）等等都有关。 生物化学与其他学科的关系 3. 生物化学与 其他学科 的关系 生物化学是医学、农学（包括农、林、牧、渔等 ）、某些轻工业（制药、酿造、皮革、食品等） 和营养、卫生等学科的基础
12、，与人类的健康、工农业生产密切相关。 发酵工业：抗生素、氨基酸 食品和饲料工业：酶，添加剂，香味剂，甜味剂 制革与造纸工业：酶法处理 化妆品工业、国防工业、环保工业 生物化学与工业生物化学与医药业v疾病诊治、生化制药、基因治疗等。生物化学与生物技术v基因工程 v细胞工程 v酶工程 v发酵工程等。本课程的特点和学习方法 学科特点： 研究对象小（分子层面），与有机化学结合紧 密，俗名多，需要记忆的内容多 掌握理论知识是为更好地掌握技术打基础 实验中要求精细认真的操作和谨慎的态度 学习方法认真听讲、做好笔记，当堂理解，即时消 化，课下记忆，反复复习，重视实验成绩计算 平时成绩20% 课堂练习和作业要求：准备笔记本。按时交作业。 小专题报告等 实验操作15% 实验报告15% 期末考试50%
