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1、绪绪 论论生物化学生物化学（Biochemistry）n研究生物体内化学研究生物体内化学分子分子与化学与化学反应反应的基础生命科学，从分子的基础生命科学，从分子水平探讨生命现象的本质。水平探讨生命现象的本质。n是化学、物理学以及生理学、细胞生物学、遗传学、免疫学，是化学、物理学以及生理学、细胞生物学、遗传学、免疫学，甚至于生物信息学的原理和方法来研究生命现象，体现了多甚至于生物信息学的原理和方法来研究生命现象，体现了多学科的联系与交叉。学科的联系与交叉。n研究生物体分子结构和功能、物质代谢与调节、遗传信息传研究生物体分子结构和功能、物质代谢与调节、遗传信息传递的分子基础与调控规律等。递的分子基
2、础与调控规律等。分子生物学分子生物学（Molecular biology）n形成于形成于20世纪世纪50年代，是生物化学重要组成部分，是学科年代，是生物化学重要组成部分，是学科的发展和延续。的发展和延续。n研究核酸、蛋白质等生物大分子的结构和功能以及基因结研究核酸、蛋白质等生物大分子的结构和功能以及基因结构、表达与调控等构、表达与调控等n是目前进展最快的学科之一。是目前进展最快的学科之一。第一节第一节生物化学与分子生物学发展简史生物化学与分子生物学发展简史Brief History of Biochemistry and Molecular Biology 18世纪中期19世纪末（叙述生物化学
3、阶段）20世纪初期开始（动态生物化学阶段）20世纪后半叶（分子生物学阶段）生物化学与分子生物学发展时间树生物化学与分子生物学发展时间树一、叙述生物化学阶段一、叙述生物化学阶段n主要研究生物体化学组成主要研究生物体化学组成n 期间主要成就：期间主要成就： - - 对糖类、脂质和氨基酸等的化学性质进行了较为系统的研对糖类、脂质和氨基酸等的化学性质进行了较为系统的研究究 - - 发现核酸（发现核酸（18691869年，年，F.MiescherF.Miescher） - - 从血液中分离了血红蛋白从血液中分离了血红蛋白(1864)(1864)、证实相邻氨基酸之间的、证实相邻氨基酸之间的肽键肽键 - -
4、 化学法合成简单多肽化学法合成简单多肽 - - 在酵母发酵过程中存在可溶性催化剂（酶）在酵母发酵过程中存在可溶性催化剂（酶）二、动态生物化学阶段二、动态生物化学阶段n作为独立学科而快速发展，对细胞和机体内发生的代谢过作为独立学科而快速发展，对细胞和机体内发生的代谢过程及其调控因素程及其调控因素(动态动态)进行探讨。进行探讨。n期间代表性成就有：期间代表性成就有： - - 营养学营养学 发现必需氨基酸、必需脂肪酸、多种维生素和微量元素发现必需氨基酸、必需脂肪酸、多种维生素和微量元素等等 - - 内分泌学内分泌学 发现、分离及合成多种激素发现、分离及合成多种激素 - - 酶学酶学 酶结晶获得成功，
5、包括脲酶、胃蛋白酶和胰蛋白酶等代谢酶结晶获得成功，包括脲酶、胃蛋白酶和胰蛋白酶等代谢 - - 基本确定了体内主要物质的分解代谢途径，包括糖酵解、脂肪酸基本确定了体内主要物质的分解代谢途径，包括糖酵解、脂肪酸 - -氧化、尿素合成及三羧酸循环等氧化、尿素合成及三羧酸循环等 - -生物能学生物能学 证实证实ATPATP是代谢能产生和利用的关键化合物是代谢能产生和利用的关键化合物( (能量通币能量通币) )，提出呼吸链及氧化磷酸化理论等，提出呼吸链及氧化磷酸化理论等三、分子生物学时期三、分子生物学时期n分子生物学的形成于崛起，同时物质合成代谢与代谢调节分子生物学的形成于崛起，同时物质合成代谢与代谢调
6、节研究获得重要进展。研究获得重要进展。n期间代表性成就有：期间代表性成就有： - -代谢途径代谢途径 重点对合成代谢、代谢调节探讨，揭示蛋白质合成重点对合成代谢、代谢调节探讨，揭示蛋白质合成途径、确定由合成与分解代谢网络组成的途径、确定由合成与分解代谢网络组成的 中间代谢中间代谢概念等概念等 - -生物大分子生物大分子 蛋白质蛋白质和和核酸核酸的结构及功能：发现蛋白质高级结构；的结构及功能：发现蛋白质高级结构；完成胰岛素氨基酸全序列分析及其人工合成；解析完成胰岛素氨基酸全序列分析及其人工合成；解析Mb/Mb/HbHb三维空间分子三维空间分子结构；推断结构；推断DNADNA双螺旋结构模型双螺旋结
7、构模型；建立遗传信息传递中心法则以及破译；建立遗传信息传递中心法则以及破译遗传密码等遗传密码等 - -基因工程基因工程 重组重组DNADNA技术使主动改造生物体成为可能，获得多种技术使主动改造生物体成为可能，获得多种转基因动、植物品种；转基因生物、基因敲除、基因诊断、基因治疗转基因动、植物品种；转基因生物、基因敲除、基因诊断、基因治疗等；建立了等；建立了PCRPCR技术；发现核酶，充实对生物催化剂本质的认识。技术；发现核酶，充实对生物催化剂本质的认识。 - - 基因组学与人类基因组计划基因组学与人类基因组计划 HGPHGP描述人类基因组的全部序列和描述人类基因组的全部序列和510510万个基因
8、的一级结构、物理图谱、遗传图谱和万个基因的一级结构、物理图谱、遗传图谱和DNADNA序列等，对人类序列等，对人类健康和疾病研究带来根本性的变革健康和疾病研究带来根本性的变革（精准医学）（精准医学）。 - -组学研究的兴起组学研究的兴起 蛋白质组学、转录组学（蛋白质组学、转录组学（mRNAmRNA）、）、RNARNA组学（非组学（非mRNAmRNA小小RNARNA）、代谢组学、糖组学、生物学信息学。）、代谢组学、糖组学、生物学信息学。2004年度诺贝尔化学奖泛素调节的蛋白质降解，以色列科学家西查诺瓦、阿夫拉姆赫什科和美国科学家欧文罗斯2006年度诺贝尔生理学或医学奖，美国法尔和梅洛，RNA干扰机
9、制 2006年度诺贝尔化学奖美国科恩伯格，基因内存储的信息生产蛋白质 l 2007年诺贝尔医学和生理奖：基因敲除基因敲入l2008年诺贝尔化学奖，绿色荧光蛋白GFPl2009年诺贝尔化学奖，美国Ramakrishnan、Steitz及以色列Yonath，对核糖体结构和功能的研究四、我国科学家对生物化学发展的贡献四、我国科学家对生物化学发展的贡献n我国近代生物化学领域科学家表性成就有：我国近代生物化学领域科学家表性成就有： - -早期开拓者包括江清早期开拓者包括江清(1886-1939(1886-1939，齐鲁大学，齐鲁大学) )、窦维廉、窦维廉(1890-1952(1890-1952，燕京，燕
10、京大学大学) )、郑集、郑集(1900-2010(1900-2010，南京大学，南京大学) )和吴宪和吴宪(1893-1959(1893-1959，协和医学院，协和医学院) )等等 - - 血液化学分析中的血滤液制备和血糖测定法血液化学分析中的血滤液制备和血糖测定法( (吴宪吴宪) )，免疫化学中的抗原，免疫化学中的抗原- -抗抗体反应机制（刘思聪），蛋白质研究中的蛋白变性学说（体反应机制（刘思聪），蛋白质研究中的蛋白变性学说（19301930年吴宪）等年吴宪）等 - - 19651965率先合成出具有高生物活性的结晶牛胰岛素率先合成出具有高生物活性的结晶牛胰岛素( (邹承鲁等邹承鲁等) )
11、- - 1970s1970s先后完成猪胰岛素先后完成猪胰岛素X-X-射线晶体结构分析射线晶体结构分析 - - 19811981首先人工合成出具有生物活性的酵母丙氨酰首先人工合成出具有生物活性的酵母丙氨酰- -tRNAtRNA - - 近年来的发展更为迅猛，如人类基因组计划、华大基因、水稻基因组、近年来的发展更为迅猛，如人类基因组计划、华大基因、水稻基因组、在基因工程、蛋白质工程、以及基因克隆与在基因工程、蛋白质工程、以及基因克隆与RNAiRNAi基因沉默机制研究等方面取得基因沉默机制研究等方面取得为世人所瞩目的重要成果，正在朝向国际先进水平迈进。为世人所瞩目的重要成果，正在朝向国际先进水平迈进
12、。第二节第二节当代生物化学与分子生物学研究当代生物化学与分子生物学研究的主要内容的主要内容Main Content of Modern Biochemistry and Molecular Biology Research1. 生物分子的结构与功能生物分子的结构与功能n核酸、蛋白质、多糖、蛋白聚糖、复合脂类等均由基本核酸、蛋白质、多糖、蛋白聚糖、复合脂类等均由基本单位组成的多聚体单位组成的多聚体n具有信息功能，是信息分子具有信息功能，是信息分子n结构是功能的基础，功能是结构的体现结构是功能的基础，功能是结构的体现n生物大分子的功能还要通过生物分子之间的相互识别来生物大分子的功能还要通过生物分子
13、之间的相互识别来实现。实现。2. 物质代谢及其调节物质代谢及其调节n深入研究酶分子结构和酶量的变化在新深入研究酶分子结构和酶量的变化在新陈代谢自我有序调节中的分子作用机制陈代谢自我有序调节中的分子作用机制n物质代谢的有序性物质代谢的有序性n参与多种物质代谢及与其密切相关的生参与多种物质代谢及与其密切相关的生长、增殖和分化等重要生命过程调节的长、增殖和分化等重要生命过程调节的细胞信息传递机制及其网络构建模式等细胞信息传递机制及其网络构建模式等3. 基因信息传递及其调控基因信息传递及其调控n基因信息传递不仅与生命过程有关，还与很多重大基因信息传递不仅与生命过程有关，还与很多重大疾病的发病有关。疾病的发病有关。n基因信息传递的机制及基因表达的时空规律。基因信息传递的机制及基因表达的时空规律。n基因表达调控：信号转导研究、转录因子研究、基因表达调控：信号转导研究、转录因子研究、RNA剪辑研究剪辑研究第三节第三节生物化学与分子生物学和医学生物化学与分子生物学和医学Medicine and Biochemistry & Molecular Biology形态学形态学分类学分类学生理学生理学生物化学生物化学遗传学遗传学生态学生态学遗传学遗传学免疫学免疫学病原生物学病原生物学病理学病理学药理学药理学临床诊治临床诊治生物化学与分子生物学生物化学与分子生物学
