基础生物化学-绪论.pptx

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,基础生物化学,主讲人：,谢 国 生,植物科学技术学院 植物生理生化教研室,Phone:[phone],E-mail:xiegsh,个人简历：,1985.09-1989.07,：华中农业大学农学系，大学毕业,1989.09-1992.07,：华中农业大学农学系，硕士,1996.12-2001.12,：华中农业大学农学系，博士,1999.07-2000.07,：大连外国语学院，进修日本语,2000.10-2001.10,：日本东京大学农学生命科学研究科，访问学者,2005.11-2007.11,：北海道农业研究中心，日本学术振兴会（,JSPS),博士后研究员,2009.01-2009.04,：日本北海道农业科学研究中心,客座研究员,研究方向：,植物耐逆境（低温、高温、铝毒）等种质资源的筛选与评价。,植物逆境信号传导的分子机制。,水稻细胞壁在耐逆性的作用机制。,植物生理活性物质的开发与应用。,科学研究：,主持或参加课题,6,项。发表论文,37,篇，,SCI,论文,4,篇。主编专著,3,本。,谢国生的基本情况,谢国生副教授于,2005-2007,年在日本北海道农业研究中心进行,JSPS,博士后研究期间，与实验室同事的合影。左后二为其合作导师北海道大学今井亮三教授。,谢国生副教授在日本北海道进行,JSPS,博士后研究工作。,第一章 绪论（,2,学时）,第一节 生物化学的,概念与研究内容,第二节 生物化学的,发展历史、,应用与地位,第三节 本课程的内容、要求和进度安排,本章重点内容：,生物化学的概念与发展历史。,第一节 生物化学的,概念与研究内容,一、,生物化学的,概念,二、生命的物质组成,三、,生物化学的研究内容,一,.,生物化学的概念,运用化学的原理和方法，研究生物体的,物质组成,和生命过程中的,化学变化,，进而深入揭示生命活动的化学本质的一门科学。,有,“,生命的化学,”,之称。,根据研究对象不同，可分为：,植物生物化学 动物,(,人,),生物化学 微生物生物化学和病毒生物化学。,根据研究的目的不一样，可分为：,农业生物化学 工业生物化学 医用生物化学和药物生物化学,由,C,、,H,、,O,、,N,、,P,、,S,、,Cl,、,Mg,、,Na,、,K,等（占,99%!),以及微量元素,(1%),组成，基本分布在,1-4,周期（与月球上一样！,),。,基本元素组成小分子，进一步形成生命体的基本化学物质，组成生命体。生命也是一种化合物！也服从普遍的化学基本规律。所以，我们可以按照化学的原理、利用化学的研究方法探索生命的本质。,二,.,生命的物质组成,1.,构成生物的基本化学元素,2.,生命的物质组成,多酶复合体,染色体,生物膜,细胞器,细胞,组织,器官,生物体,（动物、植物、微生物）,蛋白质,核酸,多糖,脂类,4,种生物,大分子,寡,肽,核苷,寡,多糖,磷脂酸,4,种中间,生物分子,氨基酸（,20,种,),含,N,碱（,5,种）,核糖（,1,种）,葡萄糖（,1,种）,脂肪酸（,1,种）,甘油（,1,种）,胆碱（,1,种）,生物超分子,基本生物分子,（,30,种）,构成蛋白质的结构单元,氨基酸,20,种基本氨基酸,:12,个 极性,+8,个非极性氨基酸,碱性氨基酸,(3,个,),酸性氨基酸,(2,个,),极性氨基酸,(4,个,),特殊氨基酸,(3,个,),疏水性氨基酸,(8,个,),构成核酸的结构单元,核苷酸,碱基（,5,个）,核糖（,1,个）,构成多糖的结构单元,单糖,葡萄糖（,1,个）,构成脂类的结构单元,磷脂酸,甘油、脂肪酸和胆碱,甘油（,1,个）、硬脂酸（,1,个）和胆碱（,1,个）,1.,静态生物化学：,研究生物有机体的化学组成、结构、性质和功能,简单元素构成各种含碳有机化合物等生物小分子，组成基本生物分子，再合成生物大分子。研究生物大分子、基本生物分子和生物小分子的结构、性质和功能，称为,静态生物化学,。,2.,动态生物化学：,研究生命现象的物质代谢、能量代谢与代谢调节,糖、脂类、蛋白质、核酸等大生物分子在体内的分解、合成、转化以及转化过程中的能量转换问题。称为,动态生物化学,。,三,.,生物化学的内容,三,.,生物化学的内容,3.,研究生物体的信息代谢。,核酸与蛋白质合成与调节，是分子生物学的基础。,4.,运用生物化学原理和方法，为农业、工业、医药卫生、环境保护等服务，开拓富有经济价值的生物资源（酶制剂、药品、食品添加剂、杀虫剂,）。,第二节 生物化学的,发展历史,、应用与地位,生物化学的,发展历史,我国科学家在生物化学领域的贡献,三,.,生物化学的应用,四,.,生物化学的,学科,地位,一,.,生物化学的发展历史,1.,静态生物化学时期,(1770-1903,年,),准备和酝酿阶段。,生命物质的化学组成与理化性质的描述。,1775,：,Scheele,生物体内各组织的化学组成,1785,：,Lavoisier,动物的呼吸,1828:Wohler,在实验室用化学方法将氰酸铵合成尿素,1850:Bernard,肝糖元转变成血糖,1864:Seyler,血红蛋白结晶,1869:Miescher DNA,的发现,1897:,Buchner,从破醉的酵母细胞滤液仍能使糖发酵。,开辟了离体方法进行生化研究的道路，也是酶学研究的开始，这是近代生物化学产生的标志和第一个里程碑。,1903,：,Neuberg,提出,“,生物化学,”,概念。,营养学,:,发现了人类必需氨基酸,必需脂肪酸和多种维,生素。内分泌学,:,发现了多种激素。,1926,年，,Sumner,脲酶结晶。,1937,年,:Krebs TCA,循环。,1940,年：,Embden,，,Meyerhof,，,Parnas,阐明了,EMP,途径。,生物体内主要物质代谢途径与调控机理的阐明是生物,化学的第二个里程碑。,1951,年，,Pauling&Corey,研究了多肽的二级结构。,1960,年，,Micheali-Menten,酶动力学。,2.,动态生物化学时期,(1903,年,1953,年,)-,建立与发展阶段 重要分子的发现和物质代谢途径的确定。,这是一个真正突飞猛进的年代,4000,多种杂志,生物化学占领先地位,50,年代以来诺贝尔奖：,生理医学,:1/2;,化学奖,1/3,都是生物化学领域，说明现代科学是生命科学占领先地位,研究成果每,8,年增加一倍。,这些研究成果与研究方法的不断创新有关,(,同位素、,X-,射线、电子显微镜、层析、电泳、超速离心以及全自动分析仪,),。,3.,机能或分子生物化学时期,(1953,年以后,),现代生物化学时期。,核酸与蛋白质合成的遗传关系、人为干预生命过程。以,DNA,分子结构认识为标志。,1953,年，,Watson&Crick DNA,的双螺旋结构,1961,年，,Jacob&Monod,操纵子学说,1973,年，,Berg,Boyer&Cohen,创建了,DNA,克隆技术,1985,年，,Saiki,发明了,PCR,（聚合酶链式反应）,1990-2003,年，基因组测序。,现代生物化学（分子生物学）的标志性事件,(1),深入发展阶段,(1953-2000,年,):,分子生物学时期,DNA,双螺旋结构模型的建立,遗传信息传递的中心法则的建立,基因表达调控机理的研究,单克隆抗体及基因工程抗体的研制,细胞信号转导机理的研究,DNA,重组技术的兴起,人类基因组研究,1997,年,Wilmut,体细胞克隆羊（,Dolly,）,克隆羊的基本策略,体细胞,（芬兰母羊的乳腺细胞核）,未受精卵细胞,（苏格兰黑面母羊）,取核,去核,显微注射,“,授精卵”,代理母亲,移植,克隆羊：多莉,如何克隆大熊猫？,多莉羊,2003,年,Transgenic Tobacco,Transgenic Tomato,Bar-Transgenic Herbicide Resistant Rice,转基因海带,转胃安素番茄,转,MT,黄瓜,高锌西洋番茄,转虾青素胡萝卜,痢疾疫苗土豆,高铁青椒,（,2,）,.,黄金时期（,2000,年,-,）,:,生物化学的展望：后基因组时代,新的学科不断涌现，发展前景广阔：,结构基因组学，功能基因组学，蛋白组学，,转录组学，糖组学，脂组学，代谢组学。,基因芯片技术,2D-PAGE,PROTEAN,1:60,g sample,20 kV-hr,2:8.6 x 6.8 cm,40 min,944 spots,1:100,g sample,50 kV-hr,2:13.3 x 8.7 cm,1 hr,1,287 spots,1:150,g sample,80 kV-hr,2:18.3 x 19.3 cm,5.5 hr,1,724 spots,二、我国科学家在生物化学领域的贡献,早期的生产实践,1936,年，吴宪 提出了蛋白质变性的学说。,1965,年，人工合成具有生物活性的结晶胰岛素。,1981,年，人工合成酵母丙氨酰,tRNA,。,参与了人类基因组计划（,1%,）,首次完成了水稻基因组草图的绘制。,生化知识的应用,解释各种生命现象和生物生产过程的机理和本质。,生化技术的应用,生物产品生产、制备、提取、加工等。,生化产品的应用,培育高产优质高抗的转基因动植物新品种。,生产特殊的化学物质，新型的药物设计、疫苗和诊断盒、抗药性克服、光合特性改进、生物固,N,、污染防治和沙漠治理、石油利用等等。,让生命活动向对人类有利的方向进行！,三、生物化学的应用,四、生物化学与其它学科的关系,生物化学是介于生物学与化学的一门边缘学科，与生物学的许多分支学科有密切的关系,。,基础科学,应用基础科学 应用科学,生物化学 蛋白质化学 生物技术,工程,生物化工,核酸化学,糖工程、蛋白质工程、基因工程,代谢与调控,生理学,.,组织水平,分子生物学 分子遗传学,分子生理学 分子水平（细胞器）,第三节 本课程的内容、要求和进度安排,一、,课程学时安排,二、教学的方法,三、学习的方法,四、,考试方法,一、课程学时安排,第,1,章,绪论,（,2,学时）,第,2,章,核酸,的结构与功能（,8,学时）,第,3,章,蛋白质化学,（,10,学时）,第,4,章,酶,（,8,学时）,第,5,章 糖类化学及其代谢（,10,学时）,第,6,章 生物氧化与氧化磷酸化（,6,学时）,第,7,章 脂类化学及其代谢（,4,学时）,第,8,章 蛋白质的酶促降解及氨基酸代谢（,4,学时）,第,9,章 核酸的酶促降解及核苷酸的代谢（,2,学时）,第,10,章 核酸的生物合成（,8,学时）,第,11,章 蛋白质的生物合成（,6,学时）,第,12,章 细胞代谢网络和基因表达调控（,4,学时）,讲授：理论课,72,学时。,内容体系：,讲授每章的要点、重点、难点。,讲述本人自己的理解、观点、学习方法。,每章的思考题、小结。,机动学时（,2,学时）：讨论感兴趣的生化问题,二、教学的方法,特点：,内容多，名词,/,术语生疏，英文多、结构式多。,学习的要求与方法：,课前预习,课堂上作好笔记：,重点内容和知识点、多记代号，,主要内容在课堂解决。,课后复习：,多理解、多总结、多练习。注意,“,三基,”,知识的系统性、联系性、灵活运用。,习题集：,网站上的思考题、试题。,二手的生物化学习题集。,三、,学习的方法,四、,考试方法,理论课,:,题型（,7,大类）,平时：,10%,；期中：,30%,；期末：,60%,。,实验课,:,实验操作及实验报告,:50%,。,实验理论：闭卷,:50%,。,同舟共济吧！,1.,名词解释：,生物化学、新陈代谢。,2.,问答题：,（,1,）什么是生物化学？它主要研究哪些内容？,（,2,）生物化学经历了哪几个发展阶段？各个时期研究的主要内容是什么？试举各时期,1-2,例重大成就。,第一章 思考题,