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1、基础生物化学Biochemistry,山东农业大学 生命科学学院 （学时数 54）,一、生物化学及其研究内容,定义 在分子水平上研究生物的化学组成和生命过程中化学变化规律的一门科学,研究对象 动物 植物 微生物及其人体,研究内容,第一章 绪论,生物分子的结构与功能 物质代谢及其调节 遗传信息的传递及其调控,3,生物分子,生物分子是生物体和生命现象的结构基础和功能基础，是生物化学研究的基本对象。 生物分子的主要类型包括： 糖、脂、核酸和蛋白质等生物大分子 及维生素、辅酶、激素、核苷酸和氨基酸等有机小分子。,4,5,6,7,基础生物化学章节内容,第一章 绪论 第二章 氨基酸 第三章 蛋白质的结构与
2、功能 第四章 蛋白质分离与鉴定 第五章 酶 第六章 维生素与辅酶 第七章 糖类 第八章 核酸化学 第九章 脂类与生物膜 第十章 生物能学与生物氧化 第十一章 糖代谢 第十二章 脂类代谢 第十三章 氨基酸代谢 第十四章 核苷酸代谢 第十五章 DNA合成 第十六章 RNA转录 第十七章 蛋白质生物合成 第十八章 代谢调节,静态生物化学,动态生物化学,研究以上物质的组成、结构、性 质及其功能,研究生物大分子的新陈代谢,新陈代谢,生物体内化学变化的总称,1.合成代谢,2.分解代谢,4.信息代谢,5. 代谢调控,静态生物化学,动态生物化学,3.能量代谢,9,分5个阶段,二、生物化学的发展,1.生物化学产
3、生前时期 2.有机物的认识 3.三大发现及生物化学学科的诞生 4.20世纪初 实验技术与方法的应用 5.生物化学飞速发展时期,10,上古时代我国劳动人民的生物化学的实践活动,最早可追溯到离现在4000多年前。 酿酒：公元前22世纪（夏禹）至公元前约14世纪（殷代）饮酒盛行。 制酱、醋：公元前12世纪周礼有记载，公元前6世纪的孔子说“不得其酱不食” 。后魏贾思勰齐民要术记载有酿酒、做酱、醋及做豉。 “瘿病”：公元前4世纪，庄子记载的“瘿病”，即地方性甲状腺肿病。公元4世纪，葛洪用含碘丰富的海藻治疗。 脚气和夜盲症：孙思邈（581682）用米糠熬粥治脚气病,食猪肝治“雀目”。脚气病缺VB1,夜盲症
4、（雀目）缺维生素A 本草纲目：明代李时珍(15221596)花30年著成，详细记载人体的代谢产物及分泌物，但未能深入实验升华为理论，是历史的局限。,1、生物化学产生前时期,2.有机物的认识 1218世纪后期,安托万-洛朗拉瓦锡 Lavoisier Antoine-Laurent 法国化学家（17431794）,第一个贡献是从试验的角度验证并总结了质量守恒定律。 第二大贡献是燃烧原理。于1777年向巴黎科学院提交了一篇报告燃烧概论，阐明了燃烧作用的氧化学说。,12,约翰 马约 John Mayow （16431679） 英国化学家、生理学家,1）首次证明动物的呼吸需要氧气； 2）同时证明燃烧过程
5、是物质与氧的结合过程。,13,瑞典化学家 分析生物体的化学组成，分离得到多种有机酸 柠檬酸 苹果酸 乳酸 尿酸 酒石酸 甘油等 牛奶变酸是产生了乳酸,卡尔威廉舍勒 Carl Wilhelm Scheele 17421786,14,李比希 （Liebig Justus von） （18031873） 德国化学家,有机化学、生物化学、农业化学的奠基人。 在生物化学领域首次提出新陈代谢这个学术名词。 他发明和改进了有机分析的方法，准确地分析过大量的有机化合物，合成过氯仿（CHC13）、三氯乙醛（CCl3CHO）和多种有机酸。 提出了化合物基团的概念以及多元酸的理论。 提出植物需要氮、磷，钾等基本元素
6、，研究了提高土壤肥力的问题，因此，他被农学界称为“农业化学之父”。,15,路易斯巴斯德 Pasteur Louis,法国微生物学家、化学家，近代微生物学的奠基人。,他用一生的精力证明了三个科学问题1.每一种发酵作用都是由于一种微菌的发展，用加热的方法可以杀灭那些让啤酒变苦的恼人的微生物。 “巴氏杀菌法”便应用在各种食物和饮料上。 2.每一种传染病都是一种微菌在生物体内的发展：由于发现并根除了一种侵害蚕卵的细菌，巴斯德拯救了法国的丝绸工业。 3.传染病的微菌，在特殊的培养之下可以减轻毒力，使他们从病菌变成防病的药苗。他意识到许多疾病均由微生物引起，于是建立起了细菌理论。,16,3.三大发现及生物
7、化学学科的诞生 19世纪末,酶的发展： 1878年库恩(F. W. Kuhne)提出“enzyme”一词，意为“在酵母中” ，指活酵母中可使糖类发酵成酒精的催化物质，也称酵素ferment，也就是酶。 此后布克那Buchner(1897)用酵母无细胞提取液进行发酵，推翻了巴斯德只有活细胞才能发酵的说法，酶学诞生。（1907年，布克那获诺贝尔化学奖）。 酶的化学本质的研究始于桑孟尔(J.B. Sumner)，1926年首次用丙酮从刀豆中获得了结晶的脲酶。酶的本质是蛋白质。,Eduard Buchner (18571858) 布克那,酶 维生素 激素,17,维生素的发现,1911年,波兰化学家芬克
8、（18841967）Casimir Funk发现糙米中能够防治脚气病的物质(维生素B1)是一种胺(一类含氮化合物)。因此Funk提议将这种化合物叫做Vitamine。维生素的发现对生物化学和营养学的发展都有重大的意义。,18,激素的发现,19世纪，肾上腺素已被认为是肾上腺髓质产生的一种重要激素，19011904年Abel（艾伯尔）等成功地分离并人工合成肾上腺素。 1905年，Starling（斯塔林）提出hormone （激素）一词。 1926年，Went从燕麦胚芽鞘分离出植物激素 生长素。 酶、维生素和激素的研究极大地丰富了生物化学的知识，促进了生物化学的发展，确立了生物化学作为生命科学重要
9、基础的地位。,19,4. 20世纪初 实验技术与方法的应用,20世纪30年代以后，随着实验技术和分析鉴定手段不断更新与完善，生物化学进入了动态生物化学发展时期，在研究生物体的新陈代谢及其调控机制方面取得了重大进展。 在1940年前后，基本上阐明了各类生物大分子的主要代谢途径：糖酵解、三羧酸循环、氧化磷酸化、磷酸戊糖途径、脂肪代谢和光合磷酸化等。 德国生物化学家Embden、Meyerhof和Parnas阐明了糖酵解反应途径； 1953年，美国生物化学家李普曼(Fritz Lipmann) 发现了ATP在能量传递循环中的中心作用；英国科学家克雷布斯(Hans Krebs)因阐明合成尿素的鸟氨酸循
10、环和三羧循环而共同获得诺贝尔生理学或医学奖； 美国人Calvin和Benson证明了光合碳代谢途径。 另外，对代谢调控机制也有了更多的了解。,20,5.生物化学飞速发展时期 20世纪50年代以来,1953年，Watson 和Crick创造性地提出了DNA分子的双螺旋结构模型，使人们第一次知道了基因的结构实质，为DNA复制机制的研究打下了基础，从分子水平上揭示遗传现象的本质，开辟了分子生物学的新纪元，从分子水平上研究和改变生物细胞的基因结构及遗传特性。这是生物学历史上的重要里程碑。 1945至1955年，Sanger用10年时间完成了牛胰岛素蛋白质一级结构的分析，这项工作建立了测定蛋白质氨基酸顺
11、序的方法，为蛋白质一级结构的测定打下基础，具有划时代的意义。 1965年我国完成了结晶牛胰岛素的人工合成。,21,1977年，Sanger完成了噬菌体X174 DNA一级结构的分析，这是由5375个核苷酸组成的DNA。这一工作对遗传物质的结构与功能的研究具有重要的意义。现在，已有多种DNA和RNA的结构被成功地测定。 1981年，我国首先完成了酵母丙氨酸转移核糖核酸的人工合成。,22,现代生物化学正在进一步发展，其基本理论和实验技术目前已经渗透到生命科学的各个领域中（如生理学、遗传学、细胞学、分类学和生态学）。 研究领域： 光合作用机理 酶作用机理 代谢过程的调节控制 生物固氮机理 抗逆性的生
12、物化学基础 核酸和蛋白质三维空间结构 基因克隆、转化和基因表达的调节控制等,23,化学,有机化学,物理化学,无机化学,分析化学,高分子化学,三、生物化学与其他学科的关系,以化学、生物学等为基础,生物学,动物学,植物学,微生物学,24,25,生理学,遗传学,生物化学,细胞生物学,分子生物学,姊妹学科,26,生物化学是这些专业的基础,27,生物化学知识的应用 生物化学技术的应用 生物化学产品的应用,四、生物化学的应用,工业方面：食品工业、化妆品工业、发酵工业、制革工业、国防工业、环保工业等。 农业方面：优质、高产品种培育、优良品种鉴定、生物肥料、生物农药等。 医药业： 疾病诊治、生化制药、基因治疗
13、等。 生物技术：基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程,28,五、生物化学学习方略,生物化学课程的特点： 1、知识密集，信息量大 2、分子水平，内容复杂 3、涉及面广，记忆性强 4、联系密切，灵活多变,学习方法： 理清头绪 分清主次 静动结合 加深理解 有关课程 注意联系 循环复习 重点记忆,29,使用教材： 生物化学 主编 刘国琴，中国农业大学出版社，2011年(第2版) 参考书目： 生物化学 主编 王镜岩，高等教育出版社，2002年(第三版) Nature英国，月刊，国际最高学术刊物，每期都有生化内容。 Science美国，月刊，国际最高学术刊物，每期都有生化内容。 Cell美国，月刊，国际著名学术刊物，每期都有生化内容。 Biochemistry美国，月刊，国际著名学术刊物。,30,王镜岩 上下册 高等教育出版社,31,1.生物化学研究的内容有那些,2.根据生物化学研究内容与你掌握的生命科学知识，恰当的估计生物化学在生命科学中所处的位置以及与其他生物科学的关系,3.列举你所了解的生物化学新成果,思考题及作业,32,李 菡 Tel: 8249697 (校内69697) 办公室：校本部 6444 Email: 公共邮箱: 密码：bio2012,
