生物化学第一章绪论.ppt

ConferencesCompany Logou课程性质：学位课（课程性质：学位课（75分）分）u理论课时：理论课时：48学时学时u学分：学分：3学分学分u考核方法：闭卷考试考核方法：闭卷考试Company Logo考试成绩考试成绩总分总分100100分分期末卷面成绩期末卷面成绩（60分）分）实验成绩实验成绩(20(20分分)平时成绩平时成绩(20(20分分)作业作业出勤、课堂表现出勤、课堂表现实验态度和操作（实验态度和操作（50%50%）实验报告（实验报告（50%50%）Company LogoLOGO什么是生物化学 BiochemistryBiochemistryuBiochemistry，生命的化学u生命活动过程中的化学变化规律u在分子水平上研究生物体的化学组成u探索生命本质的科学Company Logo生命体具有基本构建层次生命体具有基本构建层次原子原子 小分子构件小分子构件 生物大分子如蛋白质生物大分子如蛋白质和核酸等和核酸等 细胞器细胞器 细胞细胞 机体机体Company Logo黑猩猩我们最近的亲戚u研究显示，黑猩猩和人类基因组的序列相似性达到；u人类与黑猩猩有的共同基因编码生成同样的蛋白质。u科学家说，人类与黑猩猩在万年前由共同的祖先分别进化。Company Logo鸡生蛋鸡生蛋oror蛋生鸡？蛋生鸡？u谢菲尔德大学谢菲尔德大学 科林科林弗里曼弗里曼“虽然人们一度认为蛋先于鸡出现，虽然人们一度认为蛋先于鸡出现，但是现在的科学依据却给出了相但是现在的科学依据却给出了相反的答案反的答案”u研究发现，鸡蛋只有在研究发现，鸡蛋只有在OC-17的的蛋白质的催化下才能形成，而这蛋白质的催化下才能形成，而这种蛋白只存在于鸡的卵巢内种蛋白只存在于鸡的卵巢内u在在OC-17蛋白质的作用下，碳酸蛋白质的作用下，碳酸钙转化为构成蛋壳的方解石。钙转化为构成蛋壳的方解石。Company Logo生物化学发展简史u起源于起源于18世纪晚期世纪晚期u发展于发展于19世纪世纪u直到直到20世纪初始成独立学科世纪初始成独立学科依据发展过程及其特点可大致划分为：依据发展过程及其特点可大致划分为：u 初级阶段初级阶段 静态生化静态生化(descriptive)u 蓬勃发展阶段蓬勃发展阶段-动态生化动态生化(dynamic)u 分子生物学崛起分子生物学崛起-机能生化机能生化(functional)Company Logo静态生物化学萌芽阶段u时间时间 18世纪世纪19世纪世纪u研究内容研究内容 生物物质的组成成分、性质和含量生物物质的组成成分、性质和含量u贡献：贡献：生物化学的萌芽阶段生物化学的萌芽阶段 主要是认识现象、积累材料以及不自觉地应用生主要是认识现象、积累材料以及不自觉地应用生化知识化知识 Company Logo主要代表人物主要代表人物拉瓦锡拉瓦锡1 u拉瓦锡（Lavoisier，法）：生物化学之父u法国著名化学家。近代化学的奠基人之一。u提交燃烧概论，证明燃烧原理，把呼吸作用和燃烧联系一起u现代化学方程式的雏形 葡萄糖(C6H12O6)=二氧化碳（CO2）+酒精(C2H5OH)Company Logo主要代表人物主要代表人物拉瓦锡拉瓦锡2u马拉写出了马拉写出了火焰论火焰论一书，企图做为一种燃烧一书，企图做为一种燃烧学说而提交到了科学院。学说而提交到了科学院。u佛克罗伊其人佛克罗伊其人u他们可以一眨眼就把他的头砍下来，但他那样的头脑一百年也再长不出一个来了。拉格朗日u生命中最后的研究！Company Logo主要代表人物主要代表人物巴斯德巴斯德u“进入科学王国的最完美无缺的人进入科学王国的最完美无缺的人”u1843年发表的两篇论文年发表的两篇论文“双晶现象研究双晶现象研究”和和“结晶形态结晶形态”，开创了对物质光学性质的研究。，开创了对物质光学性质的研究。u1856年年1860年，他提出了以微生物代谢年，他提出了以微生物代谢活动为基础的发酵本质新理论活动为基础的发酵本质新理论u1857年发表的年发表的“关于乳酸发酵的记录关于乳酸发酵的记录”是生物是生物学界公认的经典论文。学界公认的经典论文。u1880年后又成功地研制出鸡霍乱疫苗、狂犬病年后又成功地研制出鸡霍乱疫苗、狂犬病疫苗等多种疫苗疫苗等多种疫苗 Company Logou 机遇只偏爱那些有准备的头脑。机遇只偏爱那些有准备的头脑。u告诉你使我达到目标的奥秘吧，告诉你使我达到目标的奥秘吧，我惟一的力量就是我的坚持精我惟一的力量就是我的坚持精神。神。u科学虽没有国界，但是学者却科学虽没有国界，但是学者却有他自己的国家。有他自己的国家。生物化学生物化学Company Logo动态生物化学u时间时间 20世纪世纪u研究内容研究内容 生命活动的化学阶段生命活动的化学阶段u贡献：贡献：生物化学成为独立学科生物化学成为独立学科 Company Logo动态生物化学过程动态生物化学过程酶学酶学u斯帕兰扎尼（意大利）：将肉块斯帕兰扎尼（意大利）：将肉块放入小巧的金属笼中，然后让鹰放入小巧的金属笼中，然后让鹰吞下去。过一段时间他将小笼取吞下去。过一段时间他将小笼取出，发现肉块消失。出，发现肉块消失。u1926年，美国科学家萨姆钠从年，美国科学家萨姆钠从刀豆种子中提取出脲酶的结晶，刀豆种子中提取出脲酶的结晶，并通过化学实验证实脲酶是一种并通过化学实验证实脲酶是一种蛋白质。蛋白质。u 20世纪世纪80年代，美国科学家切年代，美国科学家切赫和奥特曼发现少数赫和奥特曼发现少数RNA也具也具有生物催化作用，称核酶。有生物催化作用，称核酶。Company LogouHevesy于于1923年首先用天然放射性年首先用天然放射性212Pb研研究铅盐在豆科植物内的分布和转移。究铅盐在豆科植物内的分布和转移。u应用方向应用方向 动态平衡、物质转化的研究、序列分析动态平衡、物质转化的研究、序列分析u长期从事放射性同位素长期从事放射性同位素 基因突变、各种癌症疾病基因突变、各种癌症疾病 可遗传可遗传动态生物化学过程动态生物化学过程放射性同位素示踪放射性同位素示踪2001年年1月月10日，中央电视台新闻，沈阳市居民因日，中央电视台新闻，沈阳市居民因为家庭装修使用的陶瓷洁具有放射性污染，造成父为家庭装修使用的陶瓷洁具有放射性污染，造成父子二人患了鼻癌。子二人患了鼻癌。Company Logo机能生物化学u时间时间 20世纪世纪现在现在u研究内容研究内容 生物分子、亚细胞、细胞、组织和器官的结构与生物分子、亚细胞、细胞、组织和器官的结构与功能的关系。功能的关系。从完整生物机体的角度来研究其体内的化学变化从完整生物机体的角度来研究其体内的化学变化u贡献：贡献：生物化学作为独立学科而快速发展生物化学作为独立学科而快速发展Company Logo主要事件及人物主要事件及人物DNA双螺旋结构模型双螺旋结构模型uFranklin：凋谢的：凋谢的“科学玫瑰科学玫瑰”u拍摄到拍摄到DNA晶体照片，为双螺旋结构的建立起到了决晶体照片，为双螺旋结构的建立起到了决定性作用。定性作用。uWaston 和和Crick：进入分子生物学时代：进入分子生物学时代u1953，纠正了，纠正了DNA三双螺旋结构假说，得出三双螺旋结构假说，得出DNA双螺旋结构模型双螺旋结构模型Company Logo1953 Watson and Crick DNA双螺旋结构双螺旋结构Company Logo限制性核酸内切酶限制性核酸内切酶u1970，Herb Boyer发现，某些微生物能够产生特发现，某些微生物能够产生特异性的酶切掉噬菌体的异性的酶切掉噬菌体的DNA。“Big Dad”的限制性的限制性酶酶EcoR1，开启基因工程。，开启基因工程。uHamilton Othanel Smith：分离出新的限制性内：分离出新的限制性内切酶切酶HindII，获得了，获得了1978年诺贝尔医学奖。年诺贝尔医学奖。人类基因组计划人类基因组计划u2001，完成人类基因组计划，进入后基因组时代。，完成人类基因组计划，进入后基因组时代。u我国于我国于1993年启动人类基因组计划。年启动人类基因组计划。Company Logo1950-A physician-geneticist,Dr.Frances Collins is nationally renowned for his landmark discoveries of disease genes,as well as his leadership(director)of HGP.Considered by many to be the most important scientific undertaking of our era,HGP determined the order,or sequence of all 3 billion DNA base pairs in the human genome.人类基因组计划人类基因组计划 Human Genome Project(HGP)Company Logo 人类培育出的第一只转基人类培育出的第一只转基因猴因猴“安迪安迪”。于。于2000年年10月月2日在美国出生。日在美国出生。美国密苏里大学最近通过克隆技术培育出四只含有荧光水母基因的小猪。左为荧光小 猪，右为正常小猪转基因技术转基因技术Company Logo我国生物化学发展过程我国生物化学发展过程古代古代u公元前21世纪：周礼记载酒的制作u公元前12世纪：周礼饴、醋“五味”之一u公元前160年左右：淮南王刘安，西汉高祖刘邦之孙。丹苗+豆汁=豆腐Company Logo我国生物化学发展过程我国生物化学发展过程古代古代u唐朝：新唐书，唐与古印度交流蔗糖制作工艺。u营养缺乏病的发现：孙思邈（581-682）脚气：维生素B1，车前子、杏仁、防风。夜盲症：维生素A；苍术、决明子u黄帝内经.素问 “五谷为养，五畜为益，五果为助，五菜为充”Company Logo我国生物化学发展过程我国生物化学发展过程现代现代始于始于20世纪世纪20年代，早期开拓者包括江清年代，早期开拓者包括江清(1886-1939，齐鲁大学，齐鲁大学)、窦维廉、窦维廉(1890-1952，燕京大，燕京大学学)、郑集郑集(1900-2010，南京大学南京大学)和和吴宪吴宪(1893-1959，协和医学院，协和医学院)等等人工合成结晶牛胰岛素人工合成结晶牛胰岛素u上海中科院生物化学所上海中科院生物化学所u人工合成蛋白质人工合成蛋白质u政治背景：大跃进。政治背景：大跃进。u科研需要一点精神的。科研需要一点精神的。Company Logo历史与发展u20年代年代 吴宪吴宪 n血液分析：血滤液制备及血糖测定血液分析：血滤液制备及血糖测定n蛋白质化学：蛋白质变性学说蛋白质化学：蛋白质变性学说u1965 人工合成牛胰岛素人工合成牛胰岛素u1972 测定猪胰岛素分子的空间结构测定猪胰岛素分子的空间结构u1979 合成酵母合成酵母ala-tRNAu1990 转基因动物及参与转基因动物及参与HGPCompany LogoLOGO第二节 现代生物化学的研究内容在确定一级结构在确定一级结构(基本构件基本构件单位种类、排列顺序和方单位种类、排列顺序和方式式)的基础上，进一步探讨的基础上，进一步探讨各种生物大分子的空间结各种生物大分子的空间结构及其与相应功能之间的构及其与相应功能之间的联系，尤其是分子结构、联系，尤其是分子结构、分子识别和分子互作等基分子识别和分子互作等基本要素在本要素在生物膜生物膜整合以及整合以及生物信息分子功能调控中生物信息分子功能调控中所具有的决定性作用所具有的决定性作用当代生物化学研究的主要任务当代生物化学研究的主要任务 生物分子的结构与功能生物分子的结构与功能LW-18Structure&FunctionCompany Logo 代谢及其调节代谢及其调节深入研究酶分子结构和深入研究酶分子结构和酶量的变化在新陈代谢酶量的变化在新陈代谢自我有序调节自我有序调节中的分子中的分子作用机制，以及参与多作用机制，以及参与多种物质代谢及与其密切种物质代谢及与其密切相关的生长、增殖和分相关的生长、增殖和分化等重要生命过程调节化等重要生命过程调节的细胞信息传递机制及的细胞信息传递机制及其网络构建模式等其网络构建模式等Metabolism&RegulationCompany Logo进一步探讨与进一步探讨与DNA复制、复制、RNA转录、转录、以及蛋白质生物合成以及蛋白质生物合成等基因信息传递过程等基因信息传递过程密切相关的分子作用密切相关的分子作用机制，尤其是基因表机制，尤其是基因表达的时、空调控规律达的时、空调控规律(eg.RNAi)基因信息传递与调控基因信息传递与调控Transfer&ModulationCompany LogoLOGO第三节 生物化学与医学及中医药学的关系生物化学与疾病u据临床统计，大约据临床统计，大约25的生理缺陷、的生理缺陷、30的儿童死亡和的儿童死亡和60的成年人疾病的成年人疾病都是由遗传疾病引起的都是由遗传疾病引起的 u重症联合免疫缺陷重症联合免疫缺陷(SCID)：腺苷酸脱腺苷酸脱氨酶氨酶(ADA)的基因的基因(ad2)发生了突变发生了突变u伴性遗传伴性遗传Company Logo高脂血症高脂血症冠心病冠心病糖尿病糖尿病脂肪肝脂肪肝胆石症胆石症痛痛 风风阻塞性睡眠呼吸暂停综合症阻塞性睡眠呼吸暂停综合症肥胖肥胖Company Logo司法鉴定2-亲子鉴定母亲母亲 孩子孩子 父亲父亲1 父亲父亲2Company Logo生物化学与中药Company Logo重点内容回顾重点内容回顾u生物化学发展u静态生化静态生化(descriptive)：拉瓦锡拉瓦锡 巴斯德巴斯德u动态生化动态生化(dynamic)：酶学酶学u机能生化机能生化(functional):Waston 和和Crick DNA双螺旋模型双螺旋模型 人类基因组计划人类基因组计划Company Logo