生物化学:绪论 山农大生物化学与分子生物学系 第1页共7页 绪论 、生物化学的概念 生物化学发展简史 三、生物化学和其他学科的关系 四、学习方法
生物化学: 绪论 山农大生物化学与分子生物学系 第 1 页 共 7 页 1 绪论 一、生物化学的概念 二、生物化学发展简史 三、生物化学和其他学科的关系 四、学习方法
生物化学:绪论 山农大生物化学与分子生物学系 第2页共7页 、生物化学的概念 (一)、生化定义:研究生命现象化学本质的科学。具体讲:用化学的理论和 方法研究生物体的化学组成、结构、功能和生命活动过程中物质及能量变化规律的 学科。简单讲:是生命的化学 (二)、研究对象:生物体,包括病毒、微生物、动植物和人体。 生命:是由生物大分子所组成,具有系列特殊功能的系列复杂机构。 生命的特征:生长、代谢、感应、繁殖 基本单位:细胞 原生质:泛指生物细胞的全部生命物质 细胞:生物体的基本构成单位,生物体通过细胞的活动进行各种生命活动。 新陈代谢:生命的基本特征之一,生命活动过程化学变化的总称。 调节:新陈代谢是在高度自动、非常精细的调节下进行的。 应激性:生物体对环境变化引起的刺激作出相应反应。 (三)、研究内容: 1、生物体的化学组成 元素组成:C、H、0、N、P、S及微量元素。 基本成分:(1)蛋白质、核酸、多糖、脂类——生物体四大基本组成 特点:作为生物体骨架,提供能量 由于这些有机化合物相对分子质量很大,所以称为生物大分 子。(大分子物质、初生物质) (2)维生素、激素、有机酸一—次生物质 E、维生素、激素三者又称为催化调节物质。 (3)无机盐和水。常见无机盐K、Na、Ca、Mg盐等 2、生物体的物质代谢、能量转换和代谢调节 新陈代谢是生物体与外界环境进行物质交换与能量交换的过程。 分成两个阶段进行研究 同化作用:生物机体吸收外物加工转化构成自身,是一个合成的过程 异化作用:分解排泄的过程,是一个分解的过程。 机体内的代谢反应相互联系、协同制约组成许多代谢途径和网络,在严密精巧 的调控下,有条不紊地进行。代谢调控是近代生物化学研究的一个重要方面。活细 胞内的数万个反应能在同一时间互不干扰、互相配合、有条不紊地在各自代谢途径 中进行,而且在合成、分解速度和数量上,都恰到好处地合乎生物体的各种需要 生物体这种高度自动调控机制对于代谢的正常进行十分重要,是近代生物化学研究 的重点课题 3、生物体的信息代谢
生物化学: 绪论 山农大生物化学与分子生物学系 第 2 页 共 7 页 2 一、生物化学的概念 （一）、生化定义：研究生命现象化学本质的科学。具体讲：用化学的理论和 方法研究生物体的化学组成、结构、功能和生命活动过程中物质及能量变化规律的 学科。简单讲：是生命的化学。 （二）、研究对象：生物体，包括病毒、微生物、动植物和人体。 生命：是由生物大分子所组成，具有系列特殊功能的系列复杂机构。 生命的特征：生长、代谢、感应、繁殖 基本单位：细胞 原生质：泛指生物细胞的全部生命物质。 细胞：生物体的基本构成单位，生物体通过细胞的活动进行各种生命活动。 新陈代谢：生命的基本特征之一，生命活动过程化学变化的总称。 调节：新陈代谢是在高度自动、非常精细的调节下进行的。 应激性：生物体对环境变化引起的刺激作出相应反应。 （三）、研究内容： 1、 生物体的化学组成 元素组成：C、H、O、N、P、S 及微量元素。 基本成分：（1）蛋白质、核酸、多糖、脂类——生物体四大基本组成 特点：作为生物体骨架，提供能量。 由于这些有机化合物相对分子质量很大，所以称为生物大分 子。（大分子物质、初生物质） （2）维生素、激素、有机酸——次生物质 E、维生素、激素三者又称为催化调节物质。 （3）无机盐和水。常见无机盐 K、Na 、Ca、Mg 盐等。 2、 生物体的物质代谢、能量转换和代谢调节 新陈代谢是生物体与外界环境进行物质交换与能量交换的过程。 分成两个阶段进行研究： 同化作用：生物机体吸收外物加工转化构成自身，是一个合成的过程。 异化作用：分解排泄的过程，是一个分解的过程。 机体内的代谢反应相互联系、协同制约组成许多代谢途径和网络，在严密精巧 的调控下，有条不紊地进行。代谢调控是近代生物化学研究的一个重要方面。活细 胞内的数万个反应能在同一时间互不干扰、互相配合、有条不紊地在各自代谢途径 中进行，而且在合成、分解速度和数量上，都恰到好处地合乎生物体的各种需要。 生物体这种高度自动调控机制对于代谢的正常进行十分重要，是近代生物化学研究 的重点课题。 3、 生物体的信息代谢
生物化学:绪论 山农大生物化学与分子生物学系 第3页共7页 核酸是遗传信息的携带者,核酸的生物合成,包括DNA的复制和RNA的合成 以及蛋白质的合成构成构成了生物体内遗传信息传递的主要通路。这也是分子生物 学的主要基础和研究核心。 4、当前研究的主要内容:构成生物体的各种物质是怎样表现出生命活动现象的。 即生物分子是怎样相互识别和相互作用的?这种相互作用所遵循的原理是什么? 生化与其他学科的关系 生化是一门重要的专业基础课,生化具有承上启下的作用,物理、化学、数学 是生化的基础,生化是农学、林学、畜牧、兽医、医学等生物学科的主要专业基础 以生物体为研究对象的生物学科有很多分支: 生物体 植物、动物 生物学器官 根、茎、叶、花、果实、心、肝、肺等 组织 机械组织、输导组织、肌肉组织等 细胞 叶肉细胞、薄壁细胞、红细胞、白细胞等 细胞生物学 细胞器 线粒体、叶绿体、内质网、细胞核等 生物超分子复合物染色体、核糖体、糖蛋白、多酶复合物等 生物化学 生物大分子 多糖、蛋白质、核酸、脂类 基本生物分子单糖、AA、核苷酸、甘油、羧酸等 分 水、二氧化碳、无机盐等 物理、化学 原子 C、H、0、N、P、S等 二、发展简史 1、中国:有关生物化学的许多知识人类早已在生产和实践中发现和应用,其中我 国最早。早在4千2百年前已开始造酒、酿醋、做豆腐。解放前,我国生物化学的 发展是比较缓慢的,美籍华人吴宪与美国哈佛医学院的福林( otto folin)于1919 1922年首次用比色定量法测定血糖等。(吴宪是我国著名生物化学家,在生物 化学领域里作出重要贡献。解放后回国,提出蛋白质变性学说及无蛋白血滤液的提 取方法。解放后,我国生物化学的发展可以说是突飞猛进。如: 1965年成功完成了人工合成具有生物学活性的蛋白质——结晶牛胰岛素
生物化学: 绪论 山农大生物化学与分子生物学系 第 3 页 共 7 页 3 核酸是遗传信息的携带者，核酸的生物合成，包括 DNA 的复制和 RNA 的合成， 以及蛋白质的合成构成构成了生物体内遗传信息传递的主要通路。这也是分子生物 学的主要基础和研究核心。 4、当前研究的主要内容：构成生物体的各种物质是怎样表现出生命活动现象的。 即生物分子是怎样相互识别和相互作用的？这种相互作用所遵循的原理是什么？ 生化与其他学科的关系 生化是一门重要的专业基础课，生化具有承上启下的作用，物理、化学、数学 是生化的基础，生化是农学、林学、畜牧、兽医、医学等生物学科的主要专业基础 课。 以生物体为研究对象的生物学科有很多分支： 生物体 植物、动物 生物学 器官 根、茎、叶、花、果实、心、肝、肺等 组织 机械组织、输导组织、肌肉组织等 细胞 叶肉细胞、薄壁细胞、红细胞、白细胞等 细胞生物学 细胞器 线粒体、叶绿体、内质网、细胞核等 生物超分子复合物 染色体、核糖体、糖蛋白、多酶复合物等 生物化学 生物大分子 多糖、蛋白质、核酸、脂类 基本生物分子 单糖、AA、核苷酸、甘油、羧酸等 分子 水、二氧化碳、无机盐等 物理、化学 原子 C、H、O、N、P、S 等 二、发展简史 1、中国：有关生物化学的许多知识人类早已在生产和实践中发现和应用，其中我 国最早。早在 4 千 2 百年前已开始造酒、酿醋、做豆腐。解放前，我国生物化学的 发展是比较缓慢的，美籍华人吴宪与美国哈佛医学院的福林（otto Folin）于 1919 —1922 年首次用比色定量法测定血糖等。（吴宪是我国著名生物化学家，在生物 化学领域里作出重要贡献。解放后回国，提出蛋白质变性学说及无蛋白血滤液的提 取方法。解放后，我国生物化学的发展可以说是突飞猛进。如： 1965 年 成功完成了人工合成具有生物学活性的蛋白质——结晶牛胰岛素
生物化学:绪论 山农大生物化学与分子生物学系 第4页共7页 1973年人工合成猪胰岛素,并用X光衍射测定其空间结构。 1982年上海生化所的洪国藩在英国桑格尔实验室提出双脱氧法测定核酸序 列(洪氏测定法) 1983年完成酵母丙氨酸转移核糖核酸的人工合成 2、世界:生化是在物理、化学、生物学、医学有了一定发展才出现的。美国、法 国、德国、英国在近代生物化学发展中贡献突出 3、生化发展史(发展阶段) (1)静态生化——18世纪下半叶开始或(30年代前),主要工作:成分分析,研 究生命物质组成、结构、生理功能。 (2)动态生化——1930年后,研究代谢过程 (3)50年代后——分子生物学,蛋白质、核酸,DNA双螺旋模型——分子遗传学。 生化在几十年中飞速发展,在较短年代里集中着大量科学发现。其中很多都称 的上是人类认识自然界的里程碑,具划时代的意义,有相当数量的科学家因此获得 诺贝尔奖。 阿尔弗雷德泊恩哈德诺贝尔:瑞典化学家、发明家、实业家。1833年 10月21日生于瑞典的一个工程师家庭,他一生中完成了350多项发明,建立了几 十家企业。 1、物理学奖2、化学奖3、生理或医学奖4、文学奖5、和平奖 1、费歇尔 德国人1902——化学奖合成糖及对嘌呤的研究成果 2、布希纳 德国人1907—化学奖 发现引起发酵的物质酶及生物化学研究成 果 3、班廷 加拿大为1923——生理学或医学奖发现胰岛素 麦克劳德英国人 4、温道斯德国人1928——化学奖研究甾醇、维生素结构及其相互关系 5、哈登 美国人 929—化学奖对糖发酵和酶的作用的研究 奥伊勒一歇尔平德裔瑞典 6、艾克曼 荷兰人1929—生理学或医学奖发现维生素B1并用于治疗神经炎 霍普金斯 英国 7、费歇尔 德国人1930—化学奖研究血红素和叶绿素的组成,并合成了血红 素 8、瓦尔堡 德国人1931——生理学或医学奖发现呼吸酶的性质和作用方式 英国人1937—化学奖对碳水化合物的研究并人工合成维生素C 卡勒 瑞士人1937——化学奖对类胡萝卜素、核黄素和维生素A、B的研 10、森特一哲尔吉匈牙利人1937—生理学或医学奖关于组织氧化和维生素C的研究 11、萨姆纳 美国人1946—化学奖酶的分离提纯,并证明酶的蛋白质性质 诺斯罗普 美国人1946—化学奖 研究病毒蛋白酶
生物化学: 绪论 山农大生物化学与分子生物学系 第 4 页 共 7 页 4 1973年 人工合成猪胰岛素，并用 X 光衍射测定其空间结构。 1982年 上海生化所的洪国藩在英国桑格尔实验室提出双脱氧法测定核酸序 列（洪氏测定法）。 1983年 完成酵母丙氨酸转移核糖核酸的人工合成。 2、世界：生化是在物理、化学、生物学、医学有了一定发展才出现的。美国、法 国、德国、英国在近代生物化学发展中贡献突出。 3、生化发展史（发展阶段） （1）静态生化——18 世纪下半叶开始或（30 年代前），主要工作：成分分析，研 究生命物质组成、结构、生理功能。 （2）动态生化——1930 年后，研究代谢过程。 （3）50 年代后——分子生物学，蛋白质、核酸，DNA 双螺旋模型——分子遗传学。 生化在几十年中飞速发展，在较短年代里集中着大量科学发现。其中很多都称 的上是人类认识自然界的里程碑，具划时代的意义，有相当数量的科学家因此获得 诺贝尔奖。 阿尔弗雷德•泊恩哈德•诺贝尔：瑞典化学家、发明家、实业家。1833 年 10 月 21 日生于瑞典的一个工程师家庭，他一生中完成了 350 多项发明，建立了几 十家企业。 1、物理学奖 2、化学奖 3、生理或医学奖 4、文学奖 5、和平奖 1、 费歇尔 德国人 1902——化学奖 合成糖及对嘌呤的研究成果 2、 布希纳 德国人 1907——化学奖 发现引起发酵的物质酶及生物化学研究成 果 3、 班廷 加拿大人 1923——生理学或医学奖 发现胰岛素 麦克劳德 英国人 4、 温道斯 德国人 1928——化学奖 研究甾醇、维生素结构及其相互关系 5、 哈登 美国人 1929——化学奖 对糖发酵和酶的作用的研究。 奥伊勒—歇尔平 德裔瑞典人 6、 艾克曼 荷兰人 1929——生理学或医学奖 发现维生素 B1并用于治疗神经炎 霍普金斯 英国人 7、 费歇尔 德国人 1930——化学奖 研究血红素和叶绿素的组成，并合成了血红 素 8、 瓦尔堡 德国人 1931——生理学或医学奖 发现呼吸酶的性质和作用方式 9、 霍沃斯 英国人 1937——化学奖 对碳水化合物的研究并人工合成维生素 C 卡勒 瑞士人 1937——化学奖 对类胡萝卜素、核黄素和维生素 A、B 的研 究 10、森特—哲尔吉 匈牙利人 1937——生理学或医学奖 关于组织氧化和维生素 C 的研究 11、萨姆纳 美国人 1946——化学奖 酶的分离提纯，并证明酶的蛋白质性质 诺斯罗普 美国人 1946——化学奖 研究病毒蛋白酶
生物化学:绪论 山农大生物化学与分子生物学系 第5页共7页 斯坦利 美国人1946—化学奖 12、奥塞 阿根廷人1947—生理学或医学奖发现脑下垂体前叶激素对糖代谢的作 用 C.F.柯里捷克裔美国人1947——生理学或医学奖研究糖原的合成和分解代谢途径 G.T.柯里捷克裔美国人1947—生理学或医学奖研究糖原的合成和分解代谢途径 13、蒂塞留斯瑞典人1948——化学奖发展电泳技术和吸附色谱法并发现血清蛋白的复杂 14、克雷布斯德裔英国人1953——生理学或医学奖发现三羧酸循环 (1932年 Krebs用组织切片实验证明了尿素的合成反应,提出了他的鸟氨酸循环。还用肾 脏浸出液观察了D一型和L一型氨基酸的代谢,并证明了脱氨基的机理 李普曼德裔美国人1953——生理学或医学奖发现辅酶A及其在生理代谢中的重要作 用 15、托德英国人1957——化学奖对核酸的组成成分核苷酸与核辅酶的研究,并 首次人工合成核苷酸单体 桑格英国人1958—化学奖分离和测定一种蛋白质—胰岛素的分子结构 16、奥乔亚西班牙裔美国人1959生理学或医学奖分离提纯DMA聚合酶并人工合成 科恩伯格美国人 美国人 克里克英国人 1962——生理学或医学奖提出和建立DNA的双螺旋结构模型 威尔金斯英国人 (1946年,威尔金斯完成了DMA的X一射线衍射的研究。1953年,沃森和克里克在分析了 威尔金斯所摄制的DMA纤维的X—光衍射图后,提出了DNA双螺旋三维空间结构模型。其中双螺 旋DNA碱基对互补的原则,成为DNA复制、转录、反转录及翻译的分子基础。这是一个划时代的 贡献。它开辟了从分子水平去理解基因功能的道路,成为当今分子生物学的起点 18、佩鲁斯奥地利裔英国人11962—化学奖测定肌红蛋白和血红蛋白的原子排列 肯德鲁英国人 19、雅各布法国人1965-——生理学或医学奖提出“信使核糖核酸”和“操纵子学说 莫诺法国人 (发现操纵子的基因集团能影响mRNA的合成从而调节其他基因的 功能,划时代地说明基因的表达是受到生物严格调控的。) 雷沃夫法国人1965——生理学或医学奖发现酶和细菌合成中的遗传调节机制 20、雷拉纳印度裔美国人1968——生理学或医学奖基因密码破译蛋白质合成机制、信 使RNA方面的研究 霍利美国人1968—生理学或医学奖提出确定核酸的技术并测定了一种RMA的核苷酸顺 尼伦伯格美国人1968——生理学或医学奖研究遗传密码的破译
生物化学: 绪论 山农大生物化学与分子生物学系 第 5 页 共 7 页 5 斯坦利 美国人 1946——化学奖 12、奥塞 阿根廷人 1947——生理学或医学奖 发现脑下垂体前叶激素对糖代谢的作 用 C．F．柯里 捷克裔美国人 1947——生理学或医学奖 研究糖原的合成和分解代谢途径 G．T．柯里 捷克裔美国人 1947——生理学或医学奖 研究糖原的合成和分解代谢途径 13、蒂塞留斯 瑞典人 1948——化学奖 发展电泳技术和吸附色谱法并发现血清蛋白的复杂本 质 14、克雷布斯 德裔英国人 1953——生理学或医学奖 发现三羧酸循环 （1932 年 Krebs 用组织切片实验证明了尿素的合成反应，提出了他的鸟氨酸循环。还用肾 脏浸出液观察了 D—型和 L—型氨基酸的代谢，并证明了脱氨基的机理 李普曼 德裔美国人 1953——生理学或医学奖 发现辅酶 A 及其在生理代谢中的重要作 用 15、托德 英国人 1957——化学奖 对核酸的组成成分核苷酸与核辅酶的研究，并 首次人工合成核苷酸单体 桑格 英国人 1958——化学奖 分离和测定一种蛋白质——胰岛素的分子结构 16、奥乔亚 西班牙裔美国人 1959——生理学或医学奖 分离提纯 DNA 聚合酶并人工合成 DNA 科恩伯格 美国人 17、沃森 美国人 克里克 英国人 1962——生理学或医学奖 提出和建立 DNA 的双螺旋结构模型 威尔金斯 英国人 （1946 年，威尔金斯完成了 DNA 的 X—射线衍射的研究。1953 年，沃森和克里克在分析了 威尔金斯所摄制的 DNA 纤维的 X—光衍射图后，提出了 DNA 双螺旋三维空间结构模型。其中双螺 旋 DNA 碱基对互补的原则，成为 DNA 复制、转录、反转录及翻译的分子基础。这是一个划时代的 贡献。它开辟了从分子水平去理解基因功能的道路，成为当今分子生物学的起点。） 18、佩鲁斯 奥地利裔英国人 1962——化学奖 测定肌红蛋白和血红蛋白的原子排列 肯德鲁 英国人 19、雅各布 法国人 1965——生理学或医学奖 提出“信使核糖核酸”和“操纵子学说” 莫诺 法国人 （发现操纵子的基因集团能影响 mRNA 的合成从而调节其他基因的 功能，划时代地说明基因的表达是受到生物严格调控的。） 雷沃夫 法国人 1965——生理学或医学奖 发现酶和细菌合成中的遗传调节机制 20、雷拉纳 印度裔美国人 1968——生理学或医学奖 基因密码破译蛋白质合成机制、信 使 RNA 方面的研究 霍利 美国人 1968——生理学或医学奖 提出确定核酸的技术并测定了一种 RNA 的核苷酸顺 序 尼伦伯格 美国人 1968——生理学或医学奖 研究遗传密码的破译