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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本课程的含义及研究内容生物化学的研究发展过程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与其他学科的结合本课程的特点、学习方法及考核方法本课程的特点、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的概念及其研究内容生
2、物化学生物化学就是研究生物体的物质组成和生命过程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。中的化学变化的一门科学。或者说或者说生物化学生物化学就是研究生命现象中的物质基础和化学就是研究生命现象中的物质基础和化学变化的一门科学。变化的一门科学。更简单地说更简单地说生物化学生物化学就是研究生命现象的化学本质就是研究生命现象的化学本质。生物化学生物化学就是生命的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阐明构成生命物体的阐明构成生命物体的分子分子分子分子基础基础基础基础生物分子的化学生物分子的化学生物分子的化学生物分子的化学组成、结
3、构和性质。组成、结构和性质。组成、结构和性质。组成、结构和性质。 研究生物研究生物研究生物研究生物分子分子分子分子的结构、功能与生命现象的关系。的结构、功能与生命现象的关系。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。 发现生物发现生物发现生物发现生物分子分子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）。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
4、:静态生化，介绍生物物质，例如蛋白质、酶、核酸、糖和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生物化学研究发展过程静态生物化学时期（静态生物化学时期（19201920年以前）年以前） 动态生物化学时期（动态生物化学时期（1
5、9201920年年19501950年）年）分子生物学的兴起（分子生物学的兴起（19501950年以后）年以后）生物技术与生物工程的兴起生物技术与生物工程的兴起第一阶段第一阶段18世世纪纪70年年代代以以后后，随随着着近近代代化化学学和和生生理理学学的的发发展，展， 生物化学学科开始形成生物化学学科开始形成v1770-1774年年，英英国国普普里里斯斯特特列列J.Priestly发发现现了了氧氧气气，并并指出动物消耗氧而植物产生氧指出动物消耗氧而植物产生氧v1770-1786年年，瑞瑞典典人人舍舍勒勒C.W.Scheele分分离离了了甘甘油油、柠柠檬酸、苹果酸、乳酸、尿酸等檬酸、苹果酸、乳酸、尿
6、酸等v1779-1796年年，荷荷兰兰人人J.Ingenbousz证证明明在在光光照照条条件件下下绿绿色植物吸收色植物吸收CO2 并放出并放出O2 v1828年，年， 维勒维勒Wohler合成了有机物尿素合成了有机物尿素生物化学的发展第一阶段第一阶段18世世纪纪70年年代代以以后后，随随着着近近代代化化学学和和生生理理学学的的发发展，展， 生物化学学科开始形成生物化学学科开始形成v1877年年，霍霍佩佩-赛赛勒勒Seyler首首先先使使用用“Biochemistry”，生生物化学作为一门新兴学科诞生物化学作为一门新兴学科诞生v1897年年， Buchner证证实实不不含含细细胞胞的的酵酵母母提
7、提取取液液也也能能使使糖糖发发酵酵这这这这个个个个阶阶阶阶段段段段，生生生生物物物物化化化化学学学学的的的的主主主主要要要要工工工工作作作作是是是是分分分分离离离离和和和和鉴鉴鉴鉴定定定定了了了了各各各各种种种种氨氨氨氨基基基基酸酸酸酸、羧羧羧羧酸酸酸酸、糖糖糖糖类类类类，发发发发现现现现了了了了核核核核酸酸酸酸，开开开开始进行酶学研究。始进行酶学研究。始进行酶学研究。始进行酶学研究。第二阶段第二阶段从从20世世纪纪初初到到20世世纪纪40年年代代，随随着着分分析析鉴鉴定定技技术术的的进进步步，尤尤其其是是放放射射性性同同位位素素技技术术的的应应用用，生生物物化学进入化学进入动态生物化学动态生
8、物化学的时期。的时期。v1926年，美国化学家年，美国化学家J. B. Sumner首次得到脲酶结晶首次得到脲酶结晶v1912-1933，生物氧化得到了卓有成效的研究，生物氧化得到了卓有成效的研究v30年年代代，陆陆续续得得到到了了胃胃蛋蛋白白酶酶、胰胰蛋蛋白白酶酶、胰胰凝凝乳乳蛋蛋白白酶酶，从而进一步证明酶是蛋白质从而进一步证明酶是蛋白质第二阶段第二阶段从从20世世纪纪初初到到20世世纪纪40年年代代，随随着着分分析析鉴鉴定定技技术术的的进进步步，尤尤其其是是放放射射性性同同位位素素技技术术的的应应用用，生生物物化学进入化学进入动态生物化学动态生物化学的时期的时期。v30年代，英生化学家年代
9、，英生化学家A.Krebs提出尿素循环和三羧酸循环提出尿素循环和三羧酸循环v40年代，能量代谢的提出为生物能学的发展奠定了基础年代，能量代谢的提出为生物能学的发展奠定了基础v此此外外，糖糖酵酵解解途途径径、光光合合碳碳代代谢谢途途径径得得到到证证明明，发发现现了了维维生生素和激素、血红素和叶绿素等素和激素、血红素和叶绿素等这这这这这这个个个个个个阶阶阶阶阶阶段段段段段段，基基基基基基本本本本本本上上上上上上阐阐阐阐阐阐明明明明明明了了了了了了酶酶酶酶酶酶的的的的的的化化化化化化学学学学学学本本本本本本质质质质质质以以以以以以及及及及及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。能
10、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。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。第三阶段第三阶段1950年年以以来来，借借助助于于各各种种理理化化技技术术，对对蛋蛋白白质质、酶酶、核核酸酸等等生生物物大大分分子子进进行行化化学学组组成成、序序列列、空空间间结结构构及及其其生生物物学学功功能能的的研研究究，并并发发展展到到人人工工合合成，创立了成，创立了基因工程基因工程。 v1950年，年，Pauling提出蛋白质二级结构的提出蛋白质二级结构的a-螺旋螺旋v1953年，年，Watson & Crick提出了提出了DNA的双螺旋模型的双螺旋模型v1958年，年，Cri
11、ck提出提出“中心法则中心法则”v1953及及1975年年，Sanger分分别别研研究究出出蛋蛋白白质质序序列列和和核核酸酸序序列列的测定方法的测定方法v1961年，年，Jacob & Monod 提出了操纵子学说提出了操纵子学说第三阶段第三阶段1950年年以以来来，借借助助于于各各种种理理化化技技术术，对对蛋蛋白白质质、酶酶、核核酸酸等等生生物物大大分分子子进进行行化化学学组组成成、序序列列、空空间间结结构构及及其其生生物物学学功功能能的的研研究究，并并发发展展到到人人工工合合成，创立了成，创立了基因工程基因工程。 v1965年，年， Holly 排出酵母排出酵母tRNAAla 的一级结构的
12、一级结构v1966年，年，Nirenberg & Khorana 破译了遗传密码破译了遗传密码近代生物化学发展史上的重大事件近代生物化学发展史上的重大事件1944年年 ， 麦麦 克克 劳劳 德德 (Macleod)和和 麦麦 卡卡 蒂蒂 (Mc Carty)(美美)证明证明DNA是遗传物质是遗传物质1953年年，沃沃森森克克里里克克（WatsonCrick）确确定定DNA双螺旋结构，获双螺旋结构，获1962年诺贝尔生理、医学奖。年诺贝尔生理、医学奖。1955年年，英英国国生生物物化化学学家家桑桑格格尔尔（Sanger）确确定定牛胰岛素结构，获牛胰岛素结构，获1958年诺贝尔化学奖。年诺贝尔化学
13、奖。1965年，首次人工合成结晶牛胰岛素年，首次人工合成结晶牛胰岛素中国中国近代生物化学发展史上的重大事件近代生物化学发展史上的重大事件1973年，基因重组技术建立年，基因重组技术建立.(美美)1980年年，桑桑格格尔尔和和吉吉尔尔伯伯特特（Gilbet）设设计计出出测测定定DNA序序列列得得方方法法，获获1980年诺贝尔化学奖。年诺贝尔化学奖。 1984年年，Bruce Merrifield（美美国国），建建立立和和发发展展蛋蛋白白质质化化学学合合成成方方法法，诺贝尔化学奖诺贝尔化学奖 。1993年年 Rechard J.Roberts(美美)等，发现断裂基因等，发现断裂基因 化学奖化学奖
14、Karg B. Mallis(美美)发明发明PCR方法。方法。 Michaet Smith(加拿大加拿大)建立建立DNA合成用与定点诱变研究合成用与定点诱变研究 1994年年，Alfred G. Giillman（美美）等等，发发现现G蛋蛋白白及及基基因因在在细细胞胞内内信信号号转导的作用。转导的作用。近代生物化学发展史上的重大事件近代生物化学发展史上的重大事件1996年年 Petr c. Doherty（美美）等等，发发现现T细细胞胞对对病病毒毒感感染染细细胞胞的的识识别别和和MHC(主要组织相容性复合体主要组织相容性复合体)限制。限制。 诺贝尔生理医学奖诺贝尔生理医学奖1997年年 sta
15、nley B.prusiner(美美)发发现现一一中中新新型型的的致致病病因因子子感感染染性性蛋蛋白白颗粒颗粒“prion”（疯牛病）（疯牛病） 诺贝尔生理医学奖诺贝尔生理医学奖 paul D.Boyer（美）等，说明（美）等，说明ATP酶促成机制酶促成机制 诺贝尔化学奖诺贝尔化学奖 Jens c. skon(丹麦丹麦)发现输送离子的发现输送离子的Na+K+_ATP酶。酶。1998年年，ROLert F.furchgott（美美国国）等等，发发现现NO是是心心血血管管系系统统的的信号分子信号分子 诺贝尔生理医学奖诺贝尔生理医学奖2000年，人类基因组计划完成年，人类基因组计划完成本课程与其他学
16、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
17、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，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：酶法处理制革与造纸工业：酶法处理化妆品工业、国防工业、环保工业化妆品工业、国防工业、环保工业 生物化学
18、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。疾病诊治、生化制药、基因治疗等。生物化学与生物技术v基因工程基因工程v细胞工程细胞工程v酶工程酶工程v发酵工程等。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%课堂练习和作业课堂练习和作业 要求：准备笔记本。按时交作业。要求：准备笔记本。按时交作业。小专题报告等小专题报告等实验操作15%实验报告15%期末考试50%
