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1、湖北工业大学生物工程学院,Biochemistry lecture notes,使用教材,Reference,王镜岩 高等教育出版社 第三版,生物化学简介,生物化学学科研究内容 生物化学与其它学科关系 生物化学简史 学习生物化学几个要点,第一节 生物化学学科研究内容,生命是纷繁多样的 生命发育进化是永无止尽的向更复杂的方向运行,急需研究生命活动的本质和规律的知识,生物学的学科层次,微观方向经典生物学宏观方向,（形态、解剖、分类）,生物化学 以生物分子的层次，用化学的理论和方法,研究并阐明生命现象的一门学科,生命的不同结构层次,生物体的化学组成,S 生物小分子 P H2O、无机盐 微量,C 单糖
2、、二糖 多糖（淀粉、纤维素等）,H 脂肪酸 脂类（卵磷脂、脑磷脂等）,O 氨基酸 蛋白质（白蛋白、清蛋白）,N 核苷酸 核酸（DNA、RNA）,生物大分子,长胖,政治猪 瘦肉精猪的毒素多半残留在内脏和猪脚、耳朵等末端部位，肉的部位残留较少，因此，台湾消费者因为他们有别于美日的饮食习惯，将要承担更加不可预测的健康风险。,健美猪,能够改变营养的代谢途径，可重新分配脂肪与肌肉的比例，促进蛋白合成，抑制脂肪的合成和积累，促使瘦肉相对增加,盐酸克伦特罗,莱克多巴胺,克伦巴胺 （苯乙醇胺）,症状：肌肉震颤、心慌、头痛、恶心、呕吐等。,编码血红蛋白的 基因中一个碱基变化,血红蛋白的结构发生变化,红细胞成镰刀
3、型,容易破裂，患溶血性贫血,贫血,控制酪氨酸酶的基因异常,酪氨酸酶不能正常合成,酪氨酸不能正常转化为黑色素,缺乏黑色素表现为白化病,白化病,杀菌,-内酰胺类作用于细菌的细胞壁，而人类只有细胞膜无细胞壁，对人类的毒性较小,青霉素类的结构与细胞壁的成分粘肽结构 中的D-丙氨酰-D-丙氨酸近似，可与后者 竞争转肽酶，阻碍粘肽的形成，造成细胞 壁的缺损，使细菌失去细胞壁的渗透屏障， 对细菌起到杀灭作用。,粘肽,感情,dopamine（多巴胺）,多巴胺是神经传导物质，它 就像大脑中的“传令兵”（神经递质），负责把神经系统发出的命令传送给肌肉，指挥肌肉工作。缺 少多巴胺，神经控制命令不能传达，所以才会出现
4、手脚不听话的现象。,多巴胺的作用是把亢奋和欢愉的信息传递,人们对一些事物上瘾主要是由于它.诺贝尔委员会主席彼得松在评论今届奖项时就说：烟民,酒鬼和隐君子统统与多巴胺数量有关,受多巴胺控制.,当一对男女一见钟情或经过多次了解产生爱慕之情时，丘脑中的多巴胺等神经递质就源源不断地分泌，势不可挡地汹涌而出。于是，我们就有了爱的感觉。,不幸的是，我们的身体无法一直承受这种像古柯碱的成分刺激，所以大脑只好取消这种念头，让那些化学成分在自己的控制下自然地新陈代谢。 这样一个过程，通常会持续一年半到3年。随着多巴胺的减少和消失，激情也由此变为平静。这也是新婚夫妇在婚姻最初几年关系脆弱的原因之一。,Arvid
5、Carlsson确定多巴胺为脑内信息传递者的角色使他赢得了2000年诺贝尔医学奖。,纸婚,相对于孟德儿的遗传位点概念,基因(核酸分子)概念更能以形象的科学的方式解释遗传现象,遗传位点,核酸分子,蛋白质体现生物性状,遗传,豌豆有圆粒和皱粒 （有显性遗传位点R，豌豆为圆形，有隐性遗传位点r，豌豆为粗糙形态）,经典遗传学很好解释了遗传现象，但未能深入解释遗传位点怎么产生生命的各种性状，以分子角度（核酸）很好解释了遗传物质和生命表象之间关系。,从基因的角度来解释孟德尔的圆粒与皱粒豌豆,DNA中插入了一段外来的DNA序列，打乱了编码淀粉分支酶的基因,淀粉分支酶不能_,蔗糖不能合成为淀粉，蔗糖含量升高,淀
6、粉含量低的豌豆由于失水而显得皱缩,编码淀粉分支酶的 基因正常,淀粉分支酶正常合成,蔗糖合成为淀粉， 淀粉含量升高,淀粉含量高，有效保持 水分，豌豆显得圆鼓鼓,正常合成,情投意和,友谊建立是和身体内的基因密切相关的,基因DRD2，能影响人们在酒精和香烟以及其他易上瘾物质上获得多少乐趣。研究显示拥有同类这种基因的人会在喝酒兴奋，并趋向于对同类基因的人友好。 而那些携带不同性质这种基因的人即使在酒宴中不胜酒力，也会被酒鬼吸引成为朋友,携带CYP2A6的基因此类基因的人都有着广交朋友的性格。,生物化学学科的内容,代谢与能量,糖类化学 脂类化学 蛋白质化学 核酸化学 酶化学（维生素）,静态生物化学,动态
7、生物化学,糖类代谢 脂类代谢 蛋白质代谢 核酸代谢,代谢调节,蛋白质的降解 蛋白质的生物合成,核酸的降解 核酸的生物合成,脂的降解 脂的生物合成,糖的降解 糖的生物合成,第二节 生物化学与其它学科关系,化学学科是学科群里的“中心学科”,化学与生物学衍生出来的生物化学，正成为生物学科群中重要的基础学科 生物工程领域的支柱学科，或从中衍生出来或渗透到相关学科中,基因工程,蛋白工程,酶工程,细胞工程,发酵工程,分子生物学,第三节 生物化学简史,1 静态生物化学时期（二十世纪二十年代以前） 2 动态生物化学时期（二十世纪前半叶） 3 机能生物化学及分子生物学时期（二十世纪五十年代以后）,第一阶段 静态
8、生物化学阶段,主要完成了各种生物体化学组成的分析研究，发现了生物体主要由糖、脂、蛋白质和核酸四大类有机物质组成,大约从十八世纪中叶到二十世纪初 研究构成生物机体各物质的组成，结构，性质及生物学功能,F.G.班廷 J.J.R.麦克劳德 The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1923 for the discovery of insulin,Frederick Grant Banting,JohnJames Richard Macleod,Toronto University,Toronto University,b. 1876 (in Cluny,
9、Scotland) d. 1935,1923年发现胰岛素,大约从二十世纪初到二十世纪五十年代。此阶段对各种化学物质的代谢途径有了一定的了解。 研究生物体内各物质的化学变化，与外界进行物质和能量交换的规律，即物质代谢和能量代谢,1932年，英国科学家Krebs 建立了尿素合成的鸟氨酸循环；,1937年，Krebs又提出了各种化学物质的中心环节三羧酸循环的基本代谢途径；,1940年，德国科学家Embden和Meyerhof提出了糖酵解代谢途径。,第二阶段 动态态生物化学阶段,H.A.克雷布斯（英国人） 发现克雷布斯循环（三羧酸循环）,Hans Adolf Krebs,Fritz Albert Li
10、pmann,1953年,F.A.李普曼（英国人） 发现高能磷酸结合在代谢中的重要性，发现辅酶A,1953年，Watson & Crick提出了DNA的双螺旋模型,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 1961年，Jacob & Monod 提出了操纵子学说,第三阶段 功能生物学或分子生物学阶段,1953- 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。,James Watson (34y) Francis Crick (46y) Maurice Wilkins (46y
11、）,Barbara McClintock (86y),DNA transposable elememt,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，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
12、。,人类科学史上的三大工程,人类基因组计划,阿波罗登月计划,曼哈顿原子计划,转胃安素番茄,转MT黄瓜,高锌西洋番茄,转虾青素胡萝卜,痢疾疫苗土豆,高铁青椒,在中国，生物化学成为一门独立学科较国外迟20年至30年，但也有不少令人振奋和世界一流的成就。 20世纪30年代，我国生化学家吴宪（1893-1958，福州人）提出的蛋白质变性学说，至今仍为世界各国学者沿用。 1965年，我国生化专家在世界上首次人工合成了具有生物活性的蛋白质牛胰岛素，这是一个含有51个氨基酸残基的小蛋白，主要用于治疗糖尿病。,国内生物化学发展情况,邹承鲁，生物化学家。1945年毕业于西南联合大学化学系。1951年获英国剑桥大
13、学生物化学博士学位。1992年当选为第三世界科学院院士。 发现纯化的细胞色素C与在线粒体结合时性质的差异；对呼吸链酶系的研究，为我国酶学研究奠定了基础；在胰岛素人工合成中负责A链及B链的拆合，确定了合成路线,早在70年代，就有人提名他们获得诺贝尔奖。瑞典方面也愿意把奖发给中国的科学家。但是中国方面提出的得奖者名单是一个小组，有14个人。这是不符合诺贝尔奖最多只能发给三人的评选规定的。 瑞典方面就此和中国方面有过交涉，但是中方不肯更改名单。一直到80年代初，评委们还讨论过这个成果，都是因为这个问题被卡住了。,第四节 学习生物化学几个要点,1.善于记忆。以四大物质为基础,以糖为核心进行系统记忆。 2.勤于练习。对各种生化习题类型进行及时练习。 3.结合理论知识,认真进行实验,学会用理论知识解释实验现象。 4. 在日常中以化学观点看待生命问题。,
