第一章绪论 一、生物化学的概念、研究对象和内容 生物化学(biochemistry)是运用化学的原理和方法研究生物有机体化学组成和生命 过程中化学变化规律的科学。简言之，生物化学就是研究生命活动的化学本质。生物化 学的研究对象是生物体，包括动物、植物和微生物。生物化学研究的主要内容包括静态 生物化学和动态生物化学 静态生物化学是研究生物体的化学物质组成，以及它们的结构、性质和功能。地球 上种类繁多的各种生物体，无论是微生 、植物 动 还是人，都具有相似的基本化学 组成：即C、H、O、N、P、S以及少数其他微量化学元素，这些元素组合构成生物体的 水分、无机盐离子和含碳有机化合物。其中的有机化合物主要包括核酸、蛋白质、糖类 和脂类等，由于这些有机化合物分子量很大，因此称为生物大分子(biological macromolecule)。此外，生物体还含有可溶性抽、有机酸、维生素、激素、生物和天然 肽类等多种物质。这些物质在不同生物体中的种类和含量不刊 生物体中最重要的生物大分子是核酸和蛋白质。核酸是遗传信息的携带者和传递者 它通过控制蛋白质的生物合成决定细胞的类型和功能。而蛋白质是细胞结构的主要组成 成分，也是细胞功能的主要体现者。本书第二、三章讨论了蛋白质和核酸这两类最重要 的生物大分子的结构、性质和生理功能。 动态生物化学是研究组成生物体的化学物质在生物体内进行的分解与合成，相互转 化与制约以及物质转化过程中伴随的能量转换等问题 生物体最显著的基本特征就是能够进行繁殖和新陈代谢(metabolism)。生物体要从 周围环境摄取营养物质和能量，通过体内一系列化学变化合成自身的组成物质，这个过 程称为同化作用(assimilation)。同时，生物体内原有的物质又经过一系列的化学变化最 终分解为不能利用的废物和热量排出体外到周围环墙中去，这个过程称为异化作用 )。通过这种分解与合成过程，使生物体的组成物质得到不断的更新 这就 是生物体的新陈代谢。新陈代谢是生命活动的物质基础和推动力。生物体的所有生命现 象，包括生长、发育、遗传、变异等都建立在生物不断进行从不停止的新陈代谢基础之 上：在这些变化中，牛物体内特殊的生物催化剂 酶起着决定性的作用。本书第四章 讨论了酶和辅酶的结构、性质和作用机理。在生物体内各类物质都有其各自的分解和合 成途径，而且各种途径的速率总是能恰到好处地满足机体的需要，并且各种途径之间互 不干扰， 互相配合，彼此协调 互相转化，这说明生物体内有高度精密的自动调节控 系统。本书第五、七、八、九章讨论了生物体内主要物质代谢过程：第十二章讨论了生 物体内代谢过程的调节形式和机理。 在生物体新陈代谢的物质转化同时伴随着能量转化。所有生物体内的最初能量来源
1 第一章 绪 论 一、生物化学的概念、研究对象和内容 生物化学（biochemistry）是运用化学的原理和方法研究生物有机体化学组成和生命 过程中化学变化规律的科学。简言之，生物化学就是研究生命活动的化学本质。生物化 学的研究对象是生物体，包括动物、植物和微生物。生物化学研究的主要内容包括静态 生物化学和动态生物化学。 静态生物化学是研究生物体的化学物质组成，以及它们的结构、性质和功能。地球 上种类繁多的各种生物体，无论是微生物、植物、动物还是人，都具有相似的基本化学 组成：即 C、H、O、N、P、S 以及少数其他微量化学元素，这些元素组合构成生物体的 水分、无机盐离子和含碳有机化合物。其中的有机化合物主要包括核酸、蛋白质、糖类 和脂类等，由于这些有机化合物分子量很大，因此称为生物大分子（biological macromolecule）。此外，生物体还含有可溶性糖、有机酸、维生素、激素、生物碱和天然 肽类等多种物质。这些物质在不同生物体中的种类和含量不同。 生物体中最重要的生物大分子是核酸和蛋白质。核酸是遗传信息的携带者和传递者， 它通过控制蛋白质的生物合成决定细胞的类型和功能。而蛋白质是细胞结构的主要组成 成分，也是细胞功能的主要体现者。本书第二、三章讨论了蛋白质和核酸这两类最重要 的生物大分子的结构、性质和生理功能。 动态生物化学是研究组成生物体的化学物质在生物体内进行的分解与合成，相互转 化与制约以及物质转化过程中伴随的能量转换等问题。 生物体最显著的基本特征就是能够进行繁殖和新陈代谢（metabolism）。生物体要从 周围环境摄取营养物质和能量，通过体内一系列化学变化合成自身的组成物质，这个过 程称为同化作用（assimilation）。同时，生物体内原有的物质又经过一系列的化学变化最 终分解为不能利用的废物和热量排出体外到周围环境中去，这个过程称为异化作用 （dissimilation）。通过这种分解与合成过程，使生物体的组成物质得到不断的更新，这就 是生物体的新陈代谢。新陈代谢是生命活动的物质基础和推动力。生物体的所有生命现 象，包括生长、发育、遗传、变异等都建立在生物不断进行从不停止的新陈代谢基础之 上；在这些变化中，生物体内特殊的生物催化剂 酶起着决定性的作用。本书第四章 讨论了酶和辅酶的结构、性质和作用机理。在生物体内各类物质都有其各自的分解和合 成途径，而且各种途径的速率总是能恰到好处地满足机体的需要，并且各种途径之间互 不干扰，互相配合，彼此协调，互相转化，这说明生物体内有高度精密的自动调节控制 系统。本书第五、七、八、九章讨论了生物体内主要物质代谢过程；第十二章讨论了生 物体内代谢过程的调节形式和机理。 在生物体新陈代谢的物质转化同时伴随着能量转化。所有生物体内的最初能量来源
是太阳的辐射能。以绿色植物为主的光合生物通过光合作用捕获太阳能，并将太阳能转 变为化学能贮存在以碳水化合物为主的有机物中。但生命活动所需的能量并非直接来自 光合色素所吸收的太阳能，而是通过生物氧化分解有机物而获得。糖类是细胞结构物质 和储藏物质， 既是合成其它生物分子的碳源 又是 生 界进行代谢活动的主要能源 脂 类是生物膜的重要结构成分，可防止热量散发并且提供生物体需要的能量。本书第五 七、六章通过讨论生物体内糖类、脂类的降解和生物氧化过程，介绍了生物体内化学能 的转化。 除了物质代谢和能量代谢以外，信息代谢也是生物化学研究的核心内容。生命现象 得以延续不断地进行就在于生命体能够自我复制 方面生命体可以进行繁殖以产生相 同的后代。另一方面，多细胞生物在细胞分裂过程中也维持了相似的基本组成。生命体 可以在细胞间和世代间保证准确的信息复制和信息传递。核酸是遗传信息的携带者，生 物体内遗传信总传递的主要通路是由DNA的复制和RNA的转录以及蛋白质的生物合成 构成的。本书第十、十一章讨论了这方面的内容。 二、生物化学的发展简史 生物化学是18世纪70年代以后，伴随着近代化学和生理学的发展，开始逐步形成 的一门独立的新兴边缘学科，至今只有200多年历史。但生物化学知识的积累和应用 却可追潮到远古时代。人类在长期的生产活动和社会实践中，累积了许多有关农牧业生 食品加工 药方面的宝贵知识与经 。公元前21世纪 我国人 民就利用曲造清 实际上就是用曲中的酶将谷物中糖类物质转化为酒。公元4世纪，已知道地方性甲状腺 肿可用含碘的海带、紫菜、海藻等海产品防治。公元7世纪，己经知道用猪肝治疗夜自 症。夜盲症是由于缺乏维生素A引起的，而猪肝富含维生煮A。 1785年法国著名化学家Lavoisier证明，动物呼吸是体内缓慢和不发光的燃烧。在呼 吸过程中，吸进的氧气被清耗，呼出的是二氧化碳， 同时放出热能， 在呼吸过程中有氧 化作用。这是生物氧化与能量代谢研究的开端 19世纪，德国科学家Liebig在1840年出版的《有机化学在农业和生理学中的应用》 一书中详细地描述了自然界存在的物质循环，阐明了动物、植物和微生物在物质和能量 方面相互依赖和循环的关系：法国著名微生物学家Pasteur对乳酸发酵和酒精发酵进行了 深入的研究，指出发酵是由微生物 的 为发酵和呼吸的生物化学理论奠定了基础 19世纪末至20世纪初，生物化学领域有三个重大发现，即酶、维生素和激素。Buchne心 于1897年证明破碎酵母细胞的抽提液仍能使糖发酵，引进了生物催化剂的概念。这是用 无细胞提取液离体的方法研究动态生物化学的开始，为以后对糖的分解代谢机制的研究 以及酶学研究打下基础。随后人们对很多酶进行了分离提纯。1926年，Sumr首次将尿 酶制成结晶，并证明酶的化学本质是蛋白质。20世纪初，人们确认脚气病和坏血病是由 缺乏某种微量营养物质引起的.Fuk在1911年结晶出抗神经炎维生素，实际是复合 生素B,并提出Vitamine(维他命)一词，意为“生命的胺”。后来发现许多维生素并非
2 是太阳的辐射能。以绿色植物为主的光合生物通过光合作用捕获太阳能，并将太阳能转 变为化学能贮存在以碳水化合物为主的有机物中。但生命活动所需的能量并非直接来自 光合色素所吸收的太阳能，而是通过生物氧化分解有机物而获得。糖类是细胞结构物质 和储藏物质，既是合成其它生物分子的碳源，又是生物界进行代谢活动的主要能源；脂 类是生物膜的重要结构成分，可防止热量散发并且提供生物体需要的能量。本书第五、 七、六章通过讨论生物体内糖类、脂类的降解和生物氧化过程，介绍了生物体内化学能 的转化。 除了物质代谢和能量代谢以外，信息代谢也是生物化学研究的核心内容。生命现象 得以延续不断地进行就在于生命体能够自我复制。一方面生命体可以进行繁殖以产生相 同的后代。另一方面，多细胞生物在细胞分裂过程中也维持了相似的基本组成。生命体 可以在细胞间和世代间保证准确的信息复制和信息传递。核酸是遗传信息的携带者，生 物体内遗传信息传递的主要通路是由 DNA 的复制和 RNA 的转录以及蛋白质的生物合成 构成的。本书第十、十一章讨论了这方面的内容。 二、生物化学的发展简史 生物化学是 18 世纪 70 年代以后，伴随着近代化学和生理学的发展，开始逐步形成 的一门独立的新兴边缘学科，至今只有 200 多年历史。但生物化学知识的积累和应用， 却可追溯到远古时代。人类在长期的生产活动和社会实践中，累积了许多有关农牧业生 产、食品加工和医药方面的宝贵知识与经验。公元前 21 世纪，我国人民就利用曲造酒， 实际上就是用曲中的酶将谷物中糖类物质转化为酒。公元 4 世纪，已知道地方性甲状腺 肿可用含碘的海带、紫菜、海藻等海产品防治。公元 7 世纪，已经知道用猪肝治疗夜盲 症。夜盲症是由于缺乏维生素 A 引起的，而猪肝富含维生素 A。 1785 年法国著名化学家 Lavoisier 证明，动物呼吸是体内缓慢和不发光的燃烧。在呼 吸过程中，吸进的氧气被消耗，呼出的是二氧化碳，同时放出热能，在呼吸过程中有氧 化作用。这是生物氧化与能量代谢研究的开端。 19 世纪，德国科学家 Liebig 在 1840 年出版的《有机化学在农业和生理学中的应用》 一书中详细地描述了自然界存在的物质循环，阐明了动物、植物和微生物在物质和能量 方面相互依赖和循环的关系；法国著名微生物学家 Pasteur 对乳酸发酵和酒精发酵进行了 深入的研究，指出发酵是由微生物所引起的，为发酵和呼吸的生物化学理论奠定了基础。 19 世纪末至 20 世纪初，生物化学领域有三个重大发现，即酶、维生素和激素。Buchner 于 1897 年证明破碎酵母细胞的抽提液仍能使糖发酵，引进了生物催化剂的概念。这是用 无细胞提取液离体的方法研究动态生物化学的开始，为以后对糖的分解代谢机制的研究 以及酶学研究打下基础。随后人们对很多酶进行了分离提纯。1926 年，Sumner 首次将脲 酶制成结晶，并证明酶的化学本质是蛋白质。20 世纪初，人们确认脚气病和坏血病是由 于缺乏某种微量营养物质引起的。Funk 在 1911 年结晶出抗神经炎维生素，实际是复合维 生素 B，并提出 Vitamine（维他命）一词，意为“生命的胺”。后来发现许多维生素并非
胺类化合物，因此，又改为Vitamin(维生素)。1902年，Abel分离出肾上腺素并制成结 晶。1905年，Starling提出hormone(激素)一词。1926年，Went从燕麦胚芽鞘分离出 植物激素生长素。酶、维生素和激素的研究极大地丰富了生物化学的知识，促讲了 生物化学的发展，确立了生物化学作为生命科学重要基础的地位 20世纪30年代以后，随着实验技 术和分析鉴定手段不断更新与完善，生物化学进) 了动态生物化学发展时期，在研究生物体的新陈代谢及其调控机制方面取得了重大进展 在1940年前后，基本上图明了各卷生物大分子的主要代谢途轻：钠鞋解、三期酸循环 氧化磷酸化、磷酸戊糖途径、脂肪代谢和光合磷酸化等。如德国生物化学家Embden Mev rhof和Parnas阐明了糖酵解反应途径： 英国生物化学家Krebs证明了尿素循环和 羧酸循环：美国生物化学豸 Lipmann发现了ATP在能量传递循环中 中心作用：美国人 Calvin和Benson证明了光合碳代谢途径。另外，对代谢调控机制也有了更多的了解 从20世纪50年代开始.生物化学以更快的速度发展，建立了许名先讲技术和方法 其中同位素、电子显微镜、X-射线衍射、层析、电泳、超速离心等技术手段应用于生物 化学研究中，使人们可以从整体水平逐步深入到细胞、细胞器、以至分子水平，来探索 生物分 的结构与 例如将放射性同位素示 法应用于代谢途径的 层析法 用于分离和鉴定各种化合物：超速离心法用于分离大分子：用氨基酸自动分析仪测定氨 基酸的组成及排列顺序：用X-衍射等方法测定蛋白质的空间结构。有些科学家的工作为 生物化学研究做出了突出贡献，为生物化学的发展蓝定了基础。 自1945至1955年，Sanger用10年时间完成了牛胰岛素蛋白质一级结构的分析，这 项工作建立了测定蛋白质 基酸顺序的方法，为蛋白质一级结构的测定打下基础，具有 划时代的意义 我国首先完成了结晶牛胰岛素的人 合成 20世纪50年代中期，Kendrew和Peut应采用X-光衍射法对鲸肌红蛋白和马血红蛋 白进行研究，阐明了这两种蛋白的三维空间结构，这是蛋白质研究中的又一重大贡献。 1953年，Watson和Crick创造性地提出了DNA分子的双螺旋结构模型，使人们第 次知道了基因的结构实质，不仅为DNA复制机制的研究打下了基础，从分子水平上揭 示遗传现象的本反 而且开辟了分 :生物学的新纪 元 从分子水平上研究和 改变生物年 胞的基因结构及遗传特性。这是生物学历史上的重要里程碑。 1977年，Sanger完成了噬菌体ΦX174DNA一级结构的分析，这是由5375个核苷酸 组成的DNA。这一工作对遗传物质的结构与功能的研究具有重要的意义。现在，已有多 种DNA和RNA的结构被成功地测定。1981年，我国首先完成了酵母丙氨酸转移核糖核 酸的人工合成 现代生物化学正在进一步发展，其基本理论和实验技术目前已经渗透到生命科学的 各个领域中（如生理学、遗传学、细胞学、分类学和生态学），在光合作用机理、酶作用 机理、代谢过程的调节控制、生物固氮机理、抗逆性的生物化学基础、核酸和蛋白质三 维空间结构、基因克隆、转化和基因表达的调节控制等领域内的重大问题方面不断取得 新的进展：并产生了许多新兴的边缘学科和技术领域，如分子生物学、分子遗传学、 子生物学、结构生物学、 生物工程等。生物化学是这些新兴学科的理论基础，而这些号 3
3 胺类化合物，因此，又改为 Vitamin（维生素）。1902 年，Abel 分离出肾上腺素并制成结 晶。1905 年，Starling 提出 hormone（激素）一词。1926 年，Went 从燕麦胚芽鞘分离出 植物激素 生长素。酶、维生素和激素的研究极大地丰富了生物化学的知识，促进了 生物化学的发展，确立了生物化学作为生命科学重要基础的地位。 20 世纪 30 年代以后，随着实验技术和分析鉴定手段不断更新与完善，生物化学进入 了动态生物化学发展时期，在研究生物体的新陈代谢及其调控机制方面取得了重大进展。 在 1940 年前后，基本上阐明了各类生物大分子的主要代谢途径：糖酵解、三羧酸循环、 氧化磷酸化、磷酸戊糖途径、脂肪代谢和光合磷酸化等。如德国生物化学家 Embden、 Meyerhof 和 Parnas 阐明了糖酵解反应途径；英国生物化学家 Krebs 证明了尿素循环和三 羧酸循环；美国生物化学家 Lipmann 发现了 ATP 在能量传递循环中的中心作用；美国人 Calvin 和 Benson 证明了光合碳代谢途径。另外，对代谢调控机制也有了更多的了解。 从 20 世纪 50 年代开始，生物化学以更快的速度发展，建立了许多先进技术和方法。 其中同位素、电子显微镜、X-射线衍射、层析、电泳、超速离心等技术手段应用于生物 化学研究中，使人们可以从整体水平逐步深入到细胞、细胞器、以至分子水平，来探索 生物分子的结构与功能。例如将放射性同位素示踪法应用于代谢途径的研究；层析法应 用于分离和鉴定各种化合物；超速离心法用于分离大分子；用氨基酸自动分析仪测定氨 基酸的组成及排列顺序；用 X-衍射等方法测定蛋白质的空间结构。有些科学家的工作为 生物化学研究做出了突出贡献，为生物化学的发展奠定了基础。 自 1945 至 1955 年，Sanger 用 10 年时间完成了牛胰岛素蛋白质一级结构的分析，这 项工作建立了测定蛋白质氨基酸顺序的方法，为蛋白质一级结构的测定打下基础，具有 划时代的意义。1965 年我国首先完成了结晶牛胰岛素的人工合成。 20 世纪 50 年代中期，Kendrew 和 Perutz 采用 X-光衍射法对鲸肌红蛋白和马血红蛋 白进行研究，阐明了这两种蛋白的三维空间结构，这是蛋白质研究中的又一重大贡献。 1953 年，Watson 和 Crick 创造性地提出了 DNA 分子的双螺旋结构模型，使人们第 一次知道了基因的结构实质，不仅为 DNA 复制机制的研究打下了基础，从分子水平上揭 示遗传现象的本质，而且开辟了分子生物学的新纪元，从分子水平上研究和改变生物细 胞的基因结构及遗传特性。这是生物学历史上的重要里程碑。 1977 年，Sanger 完成了噬菌体ΦX174 DNA 一级结构的分析，这是由 5375 个核苷酸 组成的 DNA。这一工作对遗传物质的结构与功能的研究具有重要的意义。现在，已有多 种 DNA 和 RNA 的结构被成功地测定。1981 年，我国首先完成了酵母丙氨酸转移核糖核 酸的人工合成。 现代生物化学正在进一步发展，其基本理论和实验技术目前已经渗透到生命科学的 各个领域中（如生理学、遗传学、细胞学、分类学和生态学），在光合作用机理、酶作用 机理、代谢过程的调节控制、生物固氮机理、抗逆性的生物化学基础、核酸和蛋白质三 维空间结构、基因克隆、转化和基因表达的调节控制等领域内的重大问题方面不断取得 新的进展；并产生了许多新兴的边缘学科和技术领域，如分子生物学、分子遗传学、量 子生物学、结构生物学、生物工程等。生物化学是这些新兴学科的理论基础，而这些学
科的发展又为生物化学提供了新的理论和研究手段。如今生物化学和分子生物学之间日 益密切的联系，为阐明生命现象的分子机理开辟了广阔的前景。 三、生物化学与其他学科的关系 牛物化学是由化学和生物学互相格诱互相影响而形成的一门学科，所以它与化学及 有关的生物学科有若密切的联系。 (一)与化学的关系 主物化学与化学特别是有机化学和物理化学有若不可分制的联系。近代生物化学的 起源依赖于有机化学对各种有机物结构的研究。在进行生物体新陈代谢的研究工作，必 须具备有关生物体内有机化合物结构和性质的知识，所以首先要运用化学的方法和原理 将生物分子分离纯化出来，再进一步研究其结构和性质：而物理化学中热力学的原则和 理论则是分析生物体内物质和能量复杂的变化规律的理论基础。 生牛 科学的关系 生物化学的研究对象是生物体，属于生物学科的一个分支，和生物学科的其他分支 均有若密切的关系。 首先，牛物化学与牛理学是特别密切的姑怯学科。研究植物生命话动原理的牯物生 理学，必然要涉及植物体内有机物代谢这.生命活动的重要内容，而有机物代谢的途径 和机理也正是生物化学的核心内容之 生物化学与遗传学关系密切。遗传学研究生命过程中遗传信息的传递与变异。核 是一切生物遗传信息的载体，而遗传信息的表达是通过核酸所携带的遗传信息翻译为蛋 白质来实现的。所以，核酸和蛋白质的结构、性质、代谢与功能，同时是遗传学和生物 化学的重要内容。这种将生物化学与遗传学相结合的边缘科学也被称为分子遗传学或狭 义的分子生物学，主要研究遗传物质（核酸）的复制、转录、表达、调控以及与其他生 命活动的关系 生物化学与微生物学的联系也十分密切，目前积累的许多生物化学知识，有相当司 分是用微生物为研究材料获得的，如大肠杆菌是被生物化学广泛应用的试验材料。而生 物化学的理论又是研究微生物形态、分类和生理过程的理论基础。在研究微生物的代谢、 生理话动，病毒的本质，以及免疫的化学程序、抗体的牛成机制等方面都要应用生物化 学的理论和技术 生物化学与细胞生物学也有着十分密切的联系。细胞生物学研究生物细胞的形态 成分、结构和功能，研究过程中必须探索组成细胞的各种化学物质的性质及其变化。所 以要应用生物化学的知识和理论。 生物化学与分类学也有关系。目前的研究发现，不同生物体内某些相似的蛋白质具 有一定的保守性，它们比形态解剖特征较少受到自然选择的影响，所以可以作为生物物 种遗传关系和进化亲缘关系的可靠指标。蛋白质及其他特殊生化成分，可以作为生物 类的依据，以补充形态分类的不足，解决分类学中的难题。 4
4 科的发展又为生物化学提供了新的理论和研究手段。如今生物化学和分子生物学之间日 益密切的联系，为阐明生命现象的分子机理开辟了广阔的前景。 三、生物化学与其他学科的关系 生物化学是由化学和生物学互相渗透互相影响而形成的一门学科，所以它与化学及 有关的生物学科有着密切的联系。 （一）与化学的关系 生物化学与化学特别是有机化学和物理化学有着不可分割的联系。近代生物化学的 起源依赖于有机化学对各种有机物结构的研究。在进行生物体新陈代谢的研究工作，必 须具备有关生物体内有机化合物结构和性质的知识，所以首先要运用化学的方法和原理 将生物分子分离纯化出来，再进一步研究其结构和性质；而物理化学中热力学的原则和 理论则是分析生物体内物质和能量复杂的变化规律的理论基础。 （二）与生物科学的关系 生物化学的研究对象是生物体，属于生物学科的一个分支，和生物学科的其他分支 均有着密切的关系。 首先，生物化学与生理学是特别密切的姊妹学科。研究植物生命活动原理的植物生 理学，必然要涉及植物体内有机物代谢这一生命活动的重要内容，而有机物代谢的途径 和机理也正是生物化学的核心内容之一。 生物化学与遗传学关系密切。遗传学研究生命过程中遗传信息的传递与变异。核酸 是一切生物遗传信息的载体，而遗传信息的表达是通过核酸所携带的遗传信息翻译为蛋 白质来实现的。所以，核酸和蛋白质的结构、性质、代谢与功能，同时是遗传学和生物 化学的重要内容。这种将生物化学与遗传学相结合的边缘科学也被称为分子遗传学或狭 义的分子生物学，主要研究遗传物质（核酸）的复制、转录、表达、调控以及与其他生 命活动的关系。 生物化学与微生物学的联系也十分密切，目前积累的许多生物化学知识，有相当部 分是用微生物为研究材料获得的，如大肠杆菌是被生物化学广泛应用的试验材料。而生 物化学的理论又是研究微生物形态、分类和生理过程的理论基础。在研究微生物的代谢、 生理活动，病毒的本质，以及免疫的化学程序、抗体的生成机制等方面都要应用生物化 学的理论和技术。 生物化学与细胞生物学也有着十分密切的联系。细胞生物学研究生物细胞的形态、 成分、结构和功能，研究过程中必须探索组成细胞的各种化学物质的性质及其变化。所 以要应用生物化学的知识和理论。 生物化学与分类学也有关系。目前的研究发现，不同生物体内某些相似的蛋白质具 有一定的保守性，它们比形态解剖特征较少受到自然选择的影响，所以可以作为生物物 种遗传关系和进化亲缘关系的可靠指标。蛋白质及其他特殊生化成分，可以作为生物分 类的依据，以补充形态分类的不足，解决分类学中的难题
四、生物化学的应用与发展前景 生物化学的产生和发展源于人们的生产实践，它的迅速进步随即又有力地推动若生 产实践的发展。生物化学的理论知识、实验技术以及生化产品广泛应用于农业、工业、 医药、食品加工生产等重要经济领域，己经和正在为社会经济发展和人们生活水平的提 高做出重要贡献 在农业生产上 作物栽培、作物品种鉴定、遗传育种、土壤农业化学 ,豆科作物的 共生固氯、植物的抗逆性、植物病虫害防治等学科都越来越多地应用生物化学作为理论 基础。 农业科学中栽培学是研究经济植物栽培的理论和技术，运用生物化学的知识，可以 阐明这些植物在不同生物环境中新陈代谢变化的规律，了解人们关心的产物成分积累的 途径和控制方式，以便设计合理的栽培措施和创造适宜的条件，使人们获取优质的、 更 高的经济产量 作物品种鉴定是农业生产中一个很重要的问题。过去鉴定作物品种要将种子在田间 分别播种，长成植株后从形态上比较它们的性状来进行鉴定。这种传统的方法需要时间 长，消耗人力和土地较多，而现在可运用电泳的方法将不同品种中的储藏蛋白分离，染 色后显现出蛋白质的区带，不同作物品种具有不同的区带。将这些区带编号，根据某 品种的蛋白质区带即可查出它属于什么品种。同时，还可利用现代分子生物学中的限制 性片段长度多态性(restriction fragment length pol小vmorphism,RFLP)技术手段，直接提取 同一作物不同品种的种子DNA,进行限制性内切酶消化并进行电泳分析，根据不同品种 具有其独特的电泳谱带，来鉴别种子的真伪，保护消费者的权益 遗传有种就是要应用生物化学的理论和技术，有目的地控制作物品种的优良性状在 世代间传递 些生化性状可以作为确定品种亲缘关系和品种 有的指标 例如， 同功酶的研究有助于确定作物品种的亲缘关系。利用植物基因克隆和转化研究的理论利 实践，可以不受亲缘关系的限制，进行作物品种改良，甚至创造出新物种。这就是整个 生物技术的核心内容 基因工程。 土壤农业化学的深入研究依赖生物化学的基础知识。土壤微生物学、土壤酶学和士 壤营养元素的研究 可以揭示土壤中有机成分的分解转化过程 有助 于提高士壤肥力和档 物对养分的吸收利用。土壤中的微生物可分泌出多种胞外酶，这些醇对土壤中有机成分 的转化及营养物质的释放有密切关系，影向若土壤中营养的有效性。这些问题的研究都 要应用生物化学的原理和方法，属于生物化学的研究内容。 豆科植物的共生固氮作用是生物化学的一个重要课颗，近年来对豆科植物与根痛黄 的共生固氮作用己经了解得更加清楚，如果进一步了解固氨机理，则有可能扩大优良根 瘤菌种的共生寄主范围， 促进豆 物结瘤，从而增加豆科植物的固氨作用并提高 植物的抗寒性、抗早性、抗盐性以及抗病性的研究离不开生物化学。以抗寒性为例， 抗寒性是作物的重要遗传性状，过去育种要在田间鉴定作物的抗寒性。现在已经知道作 物的抗寒性与植物的生物膜有密切关系。生物膜上的膜脂的流动性大的品种抗寒性强， 5
5 四、生物化学的应用与发展前景 生物化学的产生和发展源于人们的生产实践，它的迅速进步随即又有力地推动着生 产实践的发展。生物化学的理论知识、实验技术以及生化产品广泛应用于农业、工业、 医药、食品加工生产等重要经济领域，已经和正在为社会经济发展和人们生活水平的提 高做出重要贡献。 在农业生产上，作物栽培、作物品种鉴定、遗传育种、土壤农业化学、豆科作物的 共生固氮、植物的抗逆性、植物病虫害防治等学科都越来越多地应用生物化学作为理论 基础。 农业科学中栽培学是研究经济植物栽培的理论和技术，运用生物化学的知识，可以 阐明这些植物在不同生物环境中新陈代谢变化的规律，了解人们关心的产物成分积累的 途径和控制方式，以便设计合理的栽培措施和创造适宜的条件，使人们获取优质的、更 高的经济产量。 作物品种鉴定是农业生产中一个很重要的问题。过去鉴定作物品种要将种子在田间 分别播种，长成植株后从形态上比较它们的性状来进行鉴定。这种传统的方法需要时间 长，消耗人力和土地较多，而现在可运用电泳的方法将不同品种中的储藏蛋白分离，染 色后显现出蛋白质的区带，不同作物品种具有不同的区带。将这些区带编号，根据某一 品种的蛋白质区带即可查出它属于什么品种。同时，还可利用现代分子生物学中的限制 性片段长度多态性（restriction fragment length polymorphism, RFLP）技术手段，直接提取 同一作物不同品种的种子 DNA，进行限制性内切酶消化并进行电泳分析，根据不同品种 具有其独特的电泳谱带，来鉴别种子的真伪，保护消费者的权益。 遗传育种就是要应用生物化学的理论和技术，有目的地控制作物品种的优良性状在 世代间传递。一些生化性状可以作为确定品种亲缘关系和品种选育的指标。例如，应用 同功酶的研究有助于确定作物品种的亲缘关系。利用植物基因克隆和转化研究的理论和 实践，可以不受亲缘关系的限制，进行作物品种改良，甚至创造出新物种。这就是整个 生物技术的核心内容 基因工程。 土壤农业化学的深入研究依赖生物化学的基础知识。土壤微生物学、土壤酶学和土 壤营养元素的研究可以揭示土壤中有机成分的分解转化过程，有助于提高土壤肥力和植 物对养分的吸收利用。土壤中的微生物可分泌出多种胞外酶，这些酶对土壤中有机成分 的转化及营养物质的释放有密切关系，影响着土壤中营养的有效性。这些问题的研究都 要应用生物化学的原理和方法，属于生物化学的研究内容。 豆科植物的共生固氮作用是生物化学的一个重要课题，近年来对豆科植物与根瘤菌 的共生固氮作用已经了解得更加清楚，如果进一步了解固氮机理，则有可能扩大优良根 瘤菌种的共生寄主范围，促进豆科植物结瘤，从而增加豆科植物的固氮作用并提高产量。 植物的抗寒性、抗旱性、抗盐性以及抗病性的研究离不开生物化学。以抗寒性为例， 抗寒性是作物的重要遗传性状，过去育种要在田间鉴定作物的抗寒性。现在已经知道作 物的抗寒性与植物的生物膜有密切关系。生物膜上的膜脂的流动性大的品种抗寒性强