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生 物 化 学

生 物 化 学. 生物与制药工程学院 曾万勇 vyzeng@163.com 生化实验楼 416 生物技术教研室. 第一章. 绪论. 二十一世纪 —— 生命科学世纪. 二十一世纪 生命科学世纪. 人口与粮食 健康与疾病 环境与生态 能源与资源.

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Presentation Transcript

  1. 生 物 化 学 生物与制药工程学院 曾万勇 vyzeng@163.com 生化实验楼416 生物技术教研室

  2. 第一章 绪论

  3. 二十一世纪——生命科学世纪

  4. 二十一世纪 生命科学世纪 人口与粮食 健康与疾病 环境与生态 能源与资源

  5. 我们所处在的地球充满着无数的生物，从最简单的病毒、类病毒到菌藻树草，从鱼虫鸟兽到最复杂的人类，处处都可以发现生命的活动。地球上的生物形形色色，千姿百态。不同的生物，其形态、生理特征和对环境的适应能力各不相同，都经历着生长、发育、衰老、死亡的变化，都具有繁殖后代的能力。这些生命活动的本质是什么？我们所处在的地球充满着无数的生物，从最简单的病毒、类病毒到菌藻树草，从鱼虫鸟兽到最复杂的人类，处处都可以发现生命的活动。地球上的生物形形色色，千姿百态。不同的生物，其形态、生理特征和对环境的适应能力各不相同，都经历着生长、发育、衰老、死亡的变化，都具有繁殖后代的能力。这些生命活动的本质是什么？

  6. 生命的起源

  7. 生物化学的含义 • 生物化学就是生命的化学 它研究的是生命的化学本质，也就是从化学本质的角度阐明生物的生命，换句话说，就是应用化学的理论和方法(但也吸收和借鉴其他学科的理论和技术)来研究生命现象，阐明生命现象的化学本质。 • 生物化学的研究对象—— 病毒、微生物、动物、植物、人体

  8. 动物学 植物学 分子生物学 基因工程 酶工程 蛋白质工程 生物化学 微生物学 化学 生物学 生物化工

  9. 第一节 生物化学发展简史

  10. 生物化学发展简史 • 生物化学在18世纪开始萌芽，19世纪初步发展，在20世纪初期生物化学才成为一门独立的学科，最初称生理化学，1903年德人Carl Neuberg(1877—1956)初次使用生物化学这一名词。 • 分为三个阶段: • 初期阶段:18世纪中叶—20世纪初 • 蓬勃发展阶段:20世纪初—20世纪中叶 • 生物分子时代:1953年到现在

  11. 生物化学的发展史—初期阶段 研究生物体的化学组成，主要贡献有：拉瓦锡通过燃烧试验和呼吸试验，彻底推翻了“燃素”说，并把动物的呼吸比作蜡烛的燃烧，这是现代生物化学的开始。对脂、糖、AA的性质进行了系统研究，体外合成尿素，发现核酸，明确催化剂概念，完成无细胞发酵作用，奠定了酶学基础。 • 1804年道尔顿的原子论； • 1835年贝采利乌斯说明催化作用； • 1842德国化学家李比希首次提出新陈代谢; • 1848年亥姆霍兹(Helmholtz)找到肌肉中热能来源和贝尔纳发现肝脏生糖功能。 • 1859年达尔文发表《物种起源》； • 1865年孟德尔的豌豆杂交试验和遗传定律确定； • 1869年门捷列夫的元素周期律； • 1895年伦琴发现x—射线；

  12. 生物化学的发展史—蓬勃发展期 在营养学方面，发现了人类必需氨基酸、必需脂肪酸及多种维生素；在内分泌学方面．发现了多种激素，并将其分离、合成；在酶学方面，酶结晶获得成功；在物质代谢方面，由于化学分析及同位索示踪技术的发展与应用，对生物体内主要物质的代谢途径已基本确定，包括糖代谢的酶促反应过程、脂肪酸氧化、尿素合成途径及三羧酸循环等。 • 1903年,Neuberg 首先使用“生物化学”一词 • 1944年,艾弗里（Avery）、麦克劳德(Macleod)和麦卡蒂(Mc Carty)(美)证明DNA是遗传物质.

  13. 生物化学的发展史—生物分子时代 • DNA双螺旋模型，DNA复制机制、RNA转录和翻译过程，中心法则，遗传密码确定；胰岛素氨基酸全序列分析，核酸和蛋白质三维结构研究。70年代，DNA重组技术建立。80年代核酶发现。限制性内切酶技术和PCR技术的发现使研究DNA速度飞速发展。90年代测序技术的发展，使人类基因组计划和各种生物的基因组计划得以实施，现在蛋白质组学也方兴未艾。 • 1953年,Watson和Crick 提出DNA双螺旋结构模型 • 1955年,Sanger (英)确定牛胰岛素的一级结构 • 1965年,首次人工合成结晶牛胰岛素---中国 • 1973年,基因重组技术建立.(美) • 80年代，核酶(Ribozyme)的发现补充了人们对生物催化剂本质的认识。 • 聚合酶链式反应(PCR)技术的发明．使人们有可能在体外高效率扩增DNA。 • 2000年,人类基因组计划完成

  14. James Watson (23y) 丹麦 哥本哈根 Francis Crick (35y) 剑桥大学 Cavendish Lab.

  15. 作物基因组计划 家畜基因组计划 微生物基因组计划 Genomics 1990. 10. 1 人类基因组计划 Human Genomic Project 2000完成

  16. 人类基因组计划的实施表明分子生物学已经从研究单个基因发展到对生物体整个基因组结构与功能的研究。人类基因组计划的实施表明分子生物学已经从研究单个基因发展到对生物体整个基因组结构与功能的研究。 • 近20年来，几乎每年的诺贝尔医学和生理学奖以及一些诺贝尔化学奖都授予从事生物化学和分子生物学的科学家。这个事实本身就足以说明生物化学和分子生物学在生命科学中的重要地位和作用。

  17. 近年诺贝尔医学生理学和化学奖

  18. 我国对生物化学的发展做出的贡献 • 公元前21世纪的造酒，这是我国古代用“曲”作“煤”(即酶)催化谷物淀粉发酵的实践。 • 《食疗本草》记载用营养知识治疗疾病的原理 • 近代生物化学发展时期，我国生物化学家吴宪等在血液化学分析方面创立了血滤液的制备和血糖测定法；在蛋白质研究中提出了蛋白质变性学说；在免疫化学方面，对抗原抗体反应机制的研究也有重要发现。 • 1965年，我国首先采用人工方法合成了具有生物学活性的胰岛素。 • 1981年，成功地合成了酵母丙氨酰tRNA。 • 2002年4月，我国科学家在《SCIENCE》发表了独立绘制的水稻基因组工作框架图，标志着我国进入生命研究国际先进水平。

  19. 第二节 生物化学研究的主要内容 一、生物分子的结构与功能 二、物质的代谢与调节 三、基因信息的传递与调控 研究生物体的化学组成，生物物质的结构与功能，生命过程中物质变化和能量变化的规律，以及一切生命现象的化学原理（生长、发育、运动、呼吸、遗传、变异、衰老、生命起源等）

  20. 生物体的化学组成 • 自然界所有的生命物体都由三类物质组成水、无机离子和生物分子

  21. 由基本相同类型的分子单体组成 研究 结构功能 性质 生物分子 • 生物大分子(生物信息分子) 糖 G6（葡萄糖）F（果糖） 脂 FA（脂肪酸）＋甘油 核酸 5种含氮碱基（A、G、T、C、U） 蛋白质 20种氨基酸 • 有机小分子 维生素、辅酶、激素、有机酸、色素等。 生物复杂多样，但在分子水平具有简单同一性。

  22. 物质的代谢与调节—新陈代谢 • 同化作用 吸收与合成 生长、发育、生殖 • 异化作用 排泄与分解 衰老、死亡 是生命的必然的两个部分 在新陈代谢中不断发生能量变化及物质变化 探索物质的运动规律

  23. 三、基因信息的传递与调控 • DNA是主要的遗传物质，中心法则是遗传信息传递的基本规律。基因信息传递涉及到遗传、变异、生长、分化等诸多生命过程。

  24. 第三节 生物化学与其他学科的关系 • 生物化学与分子生物学 是姊妹学科二者侧重点不同但又紧密联系。 • 生物化学与遗传学 遗传学研究遗传物质的生命活动规律。 • 生物化学与生物工程 生物工程是生化与分子生物学理论在生产中的应用。 • 生化与医学 分子免疫学、分子遗传学、分子药理学、分子病理学 • 生物化学与化学/环境专业

  25. 环境生物技术 环境污染控制与治理中的生物化学 微生物修复 环境毒理生物化学

  26. 应用 • 生物化学的最终目的是控制生命过程为人类的健康与工农业生产服务。 • A.战胜生理疾病 • 疾病的诊断与病理分析、新药物的开发设计、各类保健品开发、基因疗法、器官克隆等 • B. 农业丰产 • 转基因技术进行育种、生物病虫害防止、利用代谢调控技术保证产品储存等、高级动植物品种的克隆技术

  27. 诊断试剂 治疗药物 植物品种 畜用制品 食品加工 环境工程 废物处理 生物塑料 民用制品 再生能源 生物化学 生物技术

  28. 课程特点及学习方法 • 内容多 • 复杂而繁琐 按生物分子的功能分类（不同于化学的结构和官能团分类） • 理论性强、概念多且前后交错 • 培养兴趣、及时预习 • 认真听讲、认真笔记 • 随时消化、温故知新 • 及时总结归纳、比较分类 • 理解的基础上必要的记忆 • 知识点和习题结合

  29. 输入账号09hjX0Y 初始密码0000

  30. 本课程成绩记录 • 平时检验与作业 10分 • 课堂参与 10分 • 实验 20分 • 期末考试 60分

  31. 参考书目 • 使用教材： • 新编生物化学 刘志国主编 中国轻工业出版社 2003 参考书目： • 生物化学简明教程（第三版）主编 罗纪盛，张丽萍，杨建雄等．高等教育出版社出版,1999 • 现代生物化学实验技术教程 宋宏新，李敏康．陕西人民出版社，2002 • 生物化学（适用于工业发酵专业）魏述众．中国轻工业出版社，1996 • 食品生物化学郭志均．西北大学出版社，1996 • 生物化学与分子生物学原理 王联结．科学出版社，2003。

  32. 参考书目： • 生物化学（第三版） 王镜岩、朱圣庚等主编，北京，高等教育出版社 2002.9 • 普通生物化学 郑集等编著，高等教育出版社，2002.10 • 蛋白质与核酸　王琳芳,杨克恭. 北京. 北京医科大学，中国协和医院大学联合出版社　1998. • 现代分子生物学（第二版）朱玉贤，李毅. 北京. 高等教育出版社. 2002.7. • 现代生物化学理论与研究技术　孙志贤．北京.军事医学科学出版社　1995 • 生物化学学习指南习题与解答　王延枝．武汉大学出版社。 • 佐贝《生物化学》，复旦大学译。 • Stryer《生物化学》，北大译。 • Biochemistry: An introduction (Second Edition) Trudy Mcke (影印版) 科学出版社 2000 • Instant notes in biochemistry B.D. Hames N.M.Hooper (影印及翻译版) 科学出版社 2000

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