必 论 发展中的生物化学 生物化学可以认为是生命的化学，是研究微生物、植物，动物及人体等的化学组成和生命 过程中的化学变化的一门科学。 生命是发展的，生命起源、生物进化人类起源等，说明生命是在发展，因此，我们对生化 学的认识也是在发展之中 现代科学是从15世纪下半叶才开始的。那时，资本主义兴起，自然科学冲胺了中世纪封 建宗教的束缚而较快地发展起来。面现代生物化学可以从拉瓦锡研究燃烧和呼吸叙述起，那 是8世纪的下华叶.约相当清乾隆年间。 法国的著名化学家拉瓦锅(Attoine-1 aurent Lavoisier,174-1794年)曾对农业和T 业的发展作出资献：他还对街道的照明系统付出了聪明才智，从而导致他钻研燃烧现象，并进 一步研究呼及作用，也是不发光的燃浇作用。拉瓦锈29岁时开始燃烧的科学试验，他发 磷燃烧后成为顾酸，硫燃烧后成为硫酸：硫酸和硫酸那分别比磷和硫为重，这表明燃浇并不是 失去了燃素“(he),而是跟氧结合的过程，1783年，拉瓦锡和拉普拉新(R. Iap1ac6,1749-1827华，法国数学家和天文学家)在法国科学院院报上发表了关于“动物热1 的理论。他们利用天平和量热器，测景豚鼠等动物在一定时期内的呼吸，定量测定C02和籍 放的热能。他们把动物的呼吸比作结烛的燃浇；只是动物体内的燃烧是缓慢的和不发光的燃 烧：拉瓦锡酒过燃烧试验和呼吸试验，彻底推翻了燃素说(The phlogiston Theory),当时燃 素说处于支配地位。振据这种理论，一切燃浇的本质都在于从燃烧物体中分离出一种称为燃 素的物质，普利斯特列(J0 seph Pristly)于1774年祈出了氧，他称这种气体为无燃素气体。 瑞典的舍(arl Wilhelm8 heele)也析出了氧，并且证明它存在于大气中；他还发现当 种物体在氧或空气中燃烧时，氧就消失了，因此，他称氧为火气。普利斯特列利会物析出了氧， 他们都被“燃素说”范所束缚当时在巴黎的利斯特列立刻把他的发现告诉了拉瓦锡拉 瓦锡通过定量的燃烧试验和呼吸试验，才彻底地推翻了“燃素说”，为生命过程中的氧化獎定了 基础。 瑞典化学家会勒(1742-1786年)因为家无恒产，14岁时即随一位药剂师为学徒，共8年， 在这期间，他废寝忘食地学习化学，并经常在业余时间进行化学试验。在他以后从事药剂师 工作期间，对当时的化学领域中的问题都送行了科学试验。1770年舍勒28岁时和他的朋友 (Anders Reizius)发表第一篇科学论文，从酒石里分离出酒石酸(1 artaric0acid)。舍勒分析 膀胱结石获得尿酸(urioaeid.他还分析研究了柠檬酸(ed).苹果酸(maic acid)、没 食子酸或称五倍子酸(ga山i0acid):他分析研究了甘油(giyeerol)。舍勒还有许多无机化学方面
的贡献，他于1771年发现氟。他发现砷酸铜(copperars)称为舍勒氏绿(soheele8 greon。 1776年舍勒被选入斯德哥尔牒科学院。舍勒拒绝了柏林大学和英国的邀诗担任化学载授的 职位，他乐于在他的药剂师实验室中进行化学试验。舍蓟曾跟友人写信，信中有下列一段 话：“为了解释新的现象，使我能忘却一切的一切，因为假使能够达到最后的日的，那末这种考 察是何等的愉快胸！面这种渝快，便可从心里诵出”。“这种尊贵的学问乃是我一生的日的”。 18世纪，由化学家通过科学试验，发现生物体的呼吸氧化作用：发现柠檬酸、草果酸等生 物中间代谢的产物他们的科学发现是通过他们对科学其理的热忧追求，也通过他们严谨的 科学试验。这里应该指州，他们的科学试验是从生产实际出发的：还可以指出，由于拉瓦锡获 得及时的科学带报，因面进行定量试验，推麵了当时盛行的“燃素说”。当我编写拉瓦锡和会勒 对生物化学所作出的开拓性工作时，我受到教益和启发。我相信青年读者一定更能够从中得 到鼓级。 进入9世纪后，在物與学、化学、生物学方面有极大进展。从而生物化学也就跟着有了发 展。这里仅列举一些有关学科的重大进展：1804年道尔的原子论，1869年门捷列夫的元素 周期律，1895年伦琴发现X-射线.1835年贝采利乌斯(Jo:Jacob Berzelius说明指化作用 1859年达尔文发表物种起源”，1865年孟徽尔的豌豆杂交试验和遗传定律，1848年亥姆霍兹 (Helmholiz)找到肌肉中热能来源，和贝尔纳(Bernard)发现肝脏生糖功能。当然，有许多关于 物理、化学、生物学和生理学的发现和进展不能在这里叙述。如此多的发现和进展必然会影响 和促进生物化学的发展，而且是现代生物化学发展的前提。此外，还应该指出，生产的前进、工 业的发达和杜会的进步也都跟生物化学的发展息息相关。 以下将介绍现代生物化学发展中重要的学术中心和科学家。 德倒化学家李比希(Justus von Liebig,1803-1873年)是法国化学家，物理学家盏-吕片 克Joseph-Io加iGay-Lmso)的学生，是农业化学的莫基人，也是生理化学和酸水化合物化 学的创始人之一。他于826年在德国吉森(Gee)大学楚立李比希实验室，并首创在大学 进行化学实验的教学，创刊了李比希年刊(Liobig's Annalen,1832-1874年)。他在1842年 撰写的有机化学在生理学与病理学上的应用》专著，首次提出新陈代谢(stoffweahsel)这个学 术名词。李比希研究土壤的化学肥料、有机酸、化物，氨化物、醛类和苯酰化合物。他发现马 尿酸(hippurio aeid)、氯薛(chloral)和氯仿(chloroform)。他对脂肪、血液、胆汁和肌肉提取 物进行了研究。在李比希实验室内豪集了许多热减并努力工作的学生。李比希曾长期跟维蓟 (Friedrich Wohler,1800-1882年)一起工作。维物于1828年合成了尿素(C0(NH,)s NH,CNO)。有一位李比希的学生擦洛斯比尔格尔(Julius Schlossberger),他也跟其他化学 教投学习过，第一次担任生理化学教授的取位，于1840-189年间在德国蒂宾根（①bing9n) 大学教授有机化学和生理化学。8 hlrer逝世后，蒂突根大学的生现化学的盛名延续了 一个世纪。历任生理化学教授的都是当时第一流的生理化学家，具有医学和有机化学的基础。 这袋蒂宾根大学教授有霍佩赛勒(opp心-Soyler),Gustav Hufner,.Han Thieriolder(研究 脂肪氧化)和Frans Knoop(研究脂肪氧化，尿中排出马尿酸) 霍佩赛物(Ernst Felix Hoppe-Seyler,1825-1895年)德国医生，因将生理化学（即生 2
物化学)建成一门独立的科举而著名.1877年瓮佩-赛粉首次提出Bi0h6mie”这个名词.承 为英语名词为Biochemistry或Biological Chemistry,汉译为生物化学。他创办并编#了 第一种生理化学杂志(R.Hoppe-Soylor,rph,Chemi(1877 1895),他还出版了生理化学及病理化学分折手册。他首次获得纯卵索脂：曾获得晶体状的 血红素。首创蛋白质(prote)一词，又研究过代湖、叶绿素及血液，他研究病理液体和脑 细胞，从而导致他的学生Friedrich Mieecher(1844一1895年)从脓细胞的细胞核分离出 nuolein,即是脱氧核糖核蛋白，论文发表在Med.Chem.Untersuch1871年。Hoppe-Seyler 的另一位学生A1 brech击K0s阳1(1853-1027华】因对蛋白质细胸及细胞核化学的时岁绕 1910年诺页尔生理学或医学奖金，他分离出腺骡玲、南腺嘧啶、胸腺核苷酸，还分离出盥氨 酸。 Hop0 Seyler球京.了著名的斯特拉斯堡研究所(8 trausbourg Ipstitute)。这里提到战争 和政治跟学术的联系：1870年法普战争结束后，法闲料让斯特拉斯堡给德国，斯特拉斯保大华 也被德国大学(1872一1918年)取而代之。3919年，斯特拉斯堡复归法阚，这所大学重建为自 治的法国大学.德国诗人J.W.歌德(1719一1832年)于1771年在斯特拉斯保完成了他的过 学学习。I.巴斯德(1822一1895)于1849年在该大学任科学教投时，开始进行发酵紫的研究。 且oppe-8 er在8 Btrausbourg任生理化学教授（(1877-1895)，在科学研究和培养学生方面 出突出成绩，倛那研究所是建立在法国原有的医学院院址上。AI6 reoht Kossel回忆起早期的 ,美国的Chittenden从耶鲁大学所在的纽黑文到达时，对研究所的科学研究有深刻印 象，但对实验室的拥挤和设备的陈H感到惊奇、以上：叙述了德铜的两位著名的化学家和生理 学家和他们的教学和科研中心。自1840至1900年间，德国的生理化学跟其他领域的科学 样，处于开拓1领生地位 以下将叙述一些生理学家和作评化学家，以及类同学生到德国留学情况：更要叙述这批美 国臂德学生问到美利后，创建是国的生物化学的教学和科学研究中心的一些事例。 马扬迪(Frangois Magendie,1783-1855年)是法国实轮生理学的创始人，也是现代实验 药理学的莫基者。他的著名学生是法国生理学家贝尔纳(Claude Bernard,813-878年) Mag©ndie发现他的学生Berpard的才能，就坦率艳对他的学生说：“你比我好，你胜过我， Magendie的实验.工作多侣比较零乱，而Bornard就在实验前后多加思考。可以用Bernard 自已的话来表明：“当你进入实验室时，放下你的想象，要如同你进入实验室税下外衣那样，不 再进行想象：当你离实验室时穿上外衣，再进行象的维：实验上作之前和两个分验之 间，你要让想象把你包妻起来。实验工作进行的时刻，你不能有一点儿想象，否则要妨得你的 观察能力” Beroard的学华张南(Wi门y Kuhne,1837-1900年)是德国汉堡人，丁1868-187f东任 Amsterdam的生理学教授，于1871一1900年任宜eidenlberg教授，在生理化学方面的工作有 血红蛋白、胰液对蛋白质的消化，提出胰(Trypsir)的名词。并跟他的美国留德学生池延登 )对胃液和肠液消化过隔中的产物进行化学研究，并 分离出许多新发现的物质。Kble和Ch,ittenden的论文多篇发表于Zeitsoh,f.Biol.,Munjcb。 。2
Chie加dn回到美国纽黑文的耶鲁大学教授生理化学。他是全美画第一位任生理化学 教授职位的留德归国学生。自1882年到1921年退休，0h1end9n在生理化学方面任教达 0年，他居于美园生理化学的领导地位。Chittenden在耶鲁仍常与老师Kuhne通讯，合作 进行蛋白质分解试验。他的继承人为Lafayotte B.Mendel进行蛋白质的营养研究。 勒布(,1859一1924年)德国出生的美国生物学家，曾获斯特拉斯堡大学医学 博士学位。1891年去美国。先后在宾夕法尼亚的布林莫尔学院、艺加哥大学、伯克利加利福 尼亚大学任教授。910年在纽约洛克菲勒研究所工作，直到逝世。1899年开始孤唯生殖试 验，把未受精的海胆卵置于可控制的环境中，成功地育出海胆幼体。后来把试验范图扩大到 菇，把孤唯生殖产生的蛙培养到性成熟期。晚年的重要贡献是蛋白质胶体行为学说。此外他 对生物体持全面观点和机械论的视点，他的两本著作说明了他的学术观点[The Mechanistio Conception of Lifo(19i2年)：The0 rganiam as a Whole(1916年)]。 艾贝尔(John Jacob Abel,1857-1938年)曾在德国学习7年，新特拉斯堡大学医学博 士。返美后在密西根大学(1891一1898年)和约瀚斯·露普金斯大学任教(1898一1938年)。他 分离肾上腺素。1926年制成淡岛素晶体。1932年领导内分邀研究室。1909一1982年主编 《药理学与实验治疗学杂志*。他的学生Reid且un(1870- Leonard Rowntree(1883 )研究甲状膝和胆衍生物 总的说米，美国生理化学初始价段受到德国的影响。有这样的估计，在第一次世界大成开 始的1914年以前，大约有15000位美国医生曾在德国留学。1870到1900年之间，美国生理 化学等深受德国大学莱比锡和海德堡(Leipzigs和且a1deft61gs)的影响。 20世纪后，生物化学有了很大的发爬。德国、美国、英国和法国都有生物化学的学术中 心。就生物化学来说，20世纪前半叶，在蛋白质、酶维生素激素和物质代谢及生物氧化方面 都有了很大的进展。 英国氯桥生物化学中心：需普金期(Sir Frederiok Gowland Hopkins,1861-1947年)剑 桥大学生物化学教授，因发现维生素而与荷兰的艾克曼(0.B1张man,1858-1980)共获1929 年诺贝尔生理学或医学奖。后又发现色酸和谷胱甘肽。普金斯在剑桥大学度过大半生 (1898一193年)。他创楚剑桥普通生物化学学派和中心。J,B.S,Ha1daDe是剑桥第一位高 级讲师(Resder),后米从事遗传学研究。Muriel Willam Onslow她教一门植物生物化学，研 究楂物色素的生化透传。Robin Hill和David Keilin从事植物细胞色素和离体叶绿体的能 力学。Malcolm Dixon从事酶学：Dorothy M.Needbami专攻肌肉收缩的生化机理。Ernt Baldwin进行比较生物化学并开创分子水平的生物进化研究。李约瑟(Joseph Neodham)开 创胚胎发生的生物化学领域。Marjory8 sephenson从事细菌生理学的研究。Sydney Cole长 期跟霍酱金斯一意从事教学与氨基酸等方画的研究。20年代在英国生化杂志(Biochemical J6umal】)所刊是的舒究成果的论文中，蜜普金斯的普通生物化学学派或中心占据杂惠全部论 文的一半。 霍普金斯在剑桥初期，克服了许多艰辛，充分体现摆普金斯创建普通生物化学学派的理 想、襟怀和教力。剑桥大学生理学著名教授酒斯特(Foster,1838-1907)开 。4
拓生理学化学，约请霍普金斯参加教学。霞普金斯为化学出身，后学医学。当时霍普金斯被分 配人体解剖的教学任务，科学研究时间极少。官到114年成为到桥生物化学教授，馆第一次 世界大战操发，又延缓其教学和科研工作。其后得到D加n基金的资助，才能建设实验室，扩 大教学科研队伍，从而霍普金斯得以开展普通生物化学的领域，脱离生理学化学的范肺，这里 应该着重叙述，在1912年萌后，霍普金斯既无教授职位，又无正式实验室和新的仪器，但是他 改装了地下室，使用陈旧的仪器，完成了动物饲养试验，发现了食物的辅助因子，即维生素。 该论文原文如下：Hopkin%r.G.Teeding experiments illustrating the imporiance of accessory factors in normal dietaries".Physol.[London],1913 德国在20世纪初，直到第二次世界大战萌夕，在生理化学及有机化学方面有突出贡献的 科学家可以列举如下，埃米尔，费歇尔(ml Fischer,182-1919年)普鲁士化学家。牙究精 和碟岭类物质获1902年诸贝尔化学奖金。他证明了尿酸、黄嘌吟、咖啡碱、可可碱和另外一些 含氨化合物都与哪呤这一物质有关系。他合成苯所，这是糖类化合物的鉴别试剂，确定了左起 糖、葡萄糖及其他许多德的分结构，并合成了这些化合物，验证了这些化合物：此外对蛋白质 及酶的化学也有重要贡献，汉斯·费歇尔（但ansF1sch8r,1881一1945年）悠国生物化学家，因 对氯位红素及叶绿素的研究面获诺贝尔化学奖金：他证明氯血红素结构，并接近完成叶绿豪 的人工合成，并研究过胡萝卜素及卟啉，埃姆登(Gasiav Embden,1874-)在糖代谢、指防代 谢及肝班合氨基酸方面做出献。迈尔夫(Ot0 yorhof,18S4-1951年)德国生物化学 紫，因研究肌肉代谢的搬原-乳酸循环而与英倒的A.V.日1共获1922年诸贝尔生理学或医 学奖金。他普在法国、英国和美讲学，1924年著有生命现象的化学动力学一书。咸尔 泰特(Richard Willstattor,172-一1942年)德国化学家，研究时绿素及其他植物色苯结构而 获115年诺贝尔化学奖金：他明了叶绿素的结构并指出血红素在结构上与叶绿紫中的 啉化合物类似。20年代，他关宁酶在本质上不是蛋白质的观点在130年被证明不对，以前曾 广为流传。（美国化学家萨奶绅，J.B.umne,1887-1955年最先将磷结品，从而证明酶是 蛋白质)。威尔准泰特作为-·个犹太人，124年辞去他在慕尼黑大学的职务；以抗议反犹压 迫，他继续在基尼黑，.199年后在瑞士进行秘密研究：谬道斯(Adoif Windaus,1876 -150 年)德国有机化学家，因新究维生素D等有重要生物学作用的物质而获1928年诺贝尔化学奖 金。他从医学研究转入化学研究。1901年开始的胆固醇结构测定工作，进行了大约30年。在 试验紫外线能否使胆固僻转化为维生素时发现了这种维生素的化学前身是-脱氢胆醇 他的工作还有助于性激素化学的建立，和促进了治疗心脏疾病的药物研究：瓦尔堡(Oo Warburg,1883一1970年)德国生物化学家，因对细胞呼吸的研究而获1931年诺贝尔生理学 或医学奖金。1932年分离出第一种黄酶，郎参与细胞脱氢反应的黄素蛋白，发现的黄酶是与 辅-黄素腺原呤二核苷协同作用。1935年发现另一秤脱氢辅酶，即尼克酰胺腺恩呤二核背 酸。还发现恶性细胞生长时所蓄氧气量明显小于正常细胞 类窗在20世纪前半叶，在留德学者的推动下，生物化学方面有极大进展。耶鲁大学池延 登的后继者为门德尔(Lafyctto Bonediet Mendel,1873-一1935年)美国生钩化学家，发现雏 生素和蛋白质的营养价值，建立现代营养学概念。.他和奥斯本(T.B.Osb)合作，确定了