生物化学绪论
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生物化学绪论
2. 动态生物化学： 动态生物化学：
20世纪初～20世纪中叶：同位素的使用，确定了生物体内各种组成物质的代谢变 世纪初～ 世纪中叶 同位素的使用， 世纪中叶： 世纪初 化，以及生物活性物质（酶、维生素和激素等）在代谢变化中的作用； 以及生物活性物质（ 维生素和激素等）在代谢变化中的作用；
3. 分子生物学时代
人类基因组计划1990年启动 人类基因组计划 年启动
由美、 由美、英、日、德、法、中六国参与，其核心内容是测 中六国参与， 定人基因组的全部DNA序列， 序列， 定人基因组的全部 序列 1999年9月1日中国正式加入该计划，承担了 人类基因组 年 月 日中国正式加入该计划 承担了1%人类基因组 日中国正式加入该计划， (约三千万个碱基 的测序任务。 约三千万个碱基)的测序任务 约三千万个碱基 的测序任务。 2003年，人类基因组计划的所有目标全部实现。已完成的序 年 人类基因组计划的所有目标全部实现。 列图覆盖人类基因组所含基因区域的99％， ％，精确率达到 列图覆盖人类基因组所含基因区域的 ％，精确率达到 99.99％，这一进度比原计划提前两年多。 ％，这一进度比原计划提前两年多 ％，这一进度比原计划提前两年多。
生物化学
Biochemistry
—introduction
生物化学
生物化学（ 生物化学（Biochemistry）是从分子水平上描述 解 ）是从分子水平上描述/解 释生物体的化学组成、 释生物体的化学组成、化学反应及其与生理功能的联 系的一门科学，也即生命的化学。 系的一门科学，也即生命的化学。
分子生物学
基因的贮存、传递、 3．基因的贮存、传递、表达及其调控 自我复制是生命过程的又一基本特征。 自我复制是生命过程的又一基本特征。基因是 DNA分子中的功能片段 分子中的功能片段， DNA分子中的功能片段，研究基因各片段在染色 体中的定位、核苷酸的排列顺序及其功能， 体中的定位、核苷酸的排列顺序及其功能，DNA 复制、RNA转录和蛋白质生物合成过程中基因传 复制、RNA转录和蛋白质生物合成过程中基因传 递的机制， 递的机制，基因传递与表达的时空调节规律等是 生物化学极为重要的课题。 生物化学极为重要的课题。
生物化学 绪论(共46张)
•
• 德国Neuberg (1877-1951) 于1903年 提出“生物化学”这个名词生物化学 才成为一门独立的学科，在此之前， 分别由有机化学和生理学分别研究。
德国有机 化学家
Emil Fischer
‘‘生化之 父’
二十世纪的30年代--五十年代
30年代, 1933～1936年Krebs提出了著 名的尿素循环和三羧酸循环。 1940年德国科学家Embden 和 Meyerhof提出的糖酵解途径。
What is life science? 环境与生态 能源与资源 斯坦利（美）分离提纯酶和病毒蛋白质 开创“寡聚核苷酸基定点诱变”法 二 生物化学的概念、研究对象和内容 细胞是生命的基本组成单位 一 生物大分子的结构、性质和生物功能 1997年, 首例克隆哺乳动物“多莉”的诞生 米尔斯坦（英国）
确立有免疫抑制机理的理论, 研制出了单克隆抗体 生命科学领域显示无限广阔的发 1940年德国科学家Embden 和 Meyerhof提出的糖酵解途径。 抗体化学结构和机能
Out of 19,813,086, 19,568,394 sites were identical to their human
counterparts for a mean percent
Fujiyama et al, 2002, Science, 295: 131-134
What is life science?
生命的基本特征:
4.生物具有个体发育和进化的历史
正常的生物都具有从生到死的完整生命 过程, 即生活史。
生物个体不断繁衍后代, 无数个体失活史 串联起来就构成了生物的进化史, 遗传和 变异结合的后果。
What is life science?
• 德国Neuberg (1877-1951) 于1903年 提出“生物化学”这个名词生物化学 才成为一门独立的学科，在此之前， 分别由有机化学和生理学分别研究。
德国有机 化学家
Emil Fischer
‘‘生化之 父’
二十世纪的30年代--五十年代
30年代, 1933～1936年Krebs提出了著 名的尿素循环和三羧酸循环。 1940年德国科学家Embden 和 Meyerhof提出的糖酵解途径。
What is life science? 环境与生态 能源与资源 斯坦利（美）分离提纯酶和病毒蛋白质 开创“寡聚核苷酸基定点诱变”法 二 生物化学的概念、研究对象和内容 细胞是生命的基本组成单位 一 生物大分子的结构、性质和生物功能 1997年, 首例克隆哺乳动物“多莉”的诞生 米尔斯坦（英国）
确立有免疫抑制机理的理论, 研制出了单克隆抗体 生命科学领域显示无限广阔的发 1940年德国科学家Embden 和 Meyerhof提出的糖酵解途径。 抗体化学结构和机能
Out of 19,813,086, 19,568,394 sites were identical to their human
counterparts for a mean percent
Fujiyama et al, 2002, Science, 295: 131-134
What is life science?
生命的基本特征:
4.生物具有个体发育和进化的历史
正常的生物都具有从生到死的完整生命 过程, 即生活史。
生物个体不断繁衍后代, 无数个体失活史 串联起来就构成了生物的进化史, 遗传和 变异结合的后果。
What is life science?
生物化学绪论
生化教研室教学网页： 202.197.91.116
参考书目
《生物化学》 主编 沈同 王镜岩 《生物化学》 郑集主编 《生物化学原理》伦宁格，国际通用的最佳生化教材 （影印版）Principles of Biochemistry 哈珀生物化学（ Harper's Biochemistry, 英文影 印版，第 25 版），科学出版社 生命的化学（杂志） J. Biology Chemistry （杂志） 联系地点：新教学楼四楼440室
蛋白质、细胞及细胞核化学研究
• Albrecht Kossel Germany （1853-1927） The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1910in recognition of the
contributions to our knowledge of cell chemistry made through his work on proteins, including the nucleic substances 首先分离 出腺嘌呤、 胸腺嘧啶、和组氨 酸。
1953 Nobel Laureate in Medicine for his discovery of the Citric Acid (Krebs) Cycle.
Hans Adolf Krebs (1900-1981), Germanborn British biochemist
三、分子生物学阶段
第二节
当代生物化学研究的主要内容
一、生物分子的结构与功能
生物体的化学组成
元素组成:
组成生物体的主要元素包括 C、H、O、N 4种元素，约占 生物体总质量的96%。 P、S、Ca等也是组成生命体 的基本元素，约占3.35%。 微量元素包括I、Mo、Se、 Si、Mn和Zn等
生物化学
第一章．生物化学绪论1.生命的生物化学定义：生命系统包含储藏遗传信息的核酸和调节代谢的酶蛋白。
但是已知某种病毒生物却无核酸(朊病毒)。
2.生命（生物体）的基本特征：（1）细胞是生物的基本组成单位（病毒除外）。
( 2 ) 新陈代谢、生长和运动是生命的基本功能。
( 3 )生命通过繁殖而延续，DNA是生物遗传的基本物质。
（4）生物具有个体发育和系统进化的历史。
( 5 )生物对外界可产生应激反应和自我调节，对环境有适应性。
3.化学是在原子、分子水平上，研究物质的组成，结构、性质和变化规律的一门基础自然科学。
生物化学就是生命的化学。
4.生物化学：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。
5.生命体的元素组成：在地球上存在的92种天然元素中，只有28种元素在生物体内被发现。
第一类元素：包括C、H、O和N四种元素，是组成生命体最基本的元素。
这四种元素约占了生物体总质量的99%以上。
第二类元素：包括S、P、Cl、Ca、K、Na和Mg。
这类元素也是组成生命体的基本元素。
第三类元素：包括Fe、Cu、Co、Mn和Zn。
是生物体内存在的主要少量元素。
第四类元素：包括Al、As、B、Br、Cr、F、Ga、I、Mo、Se、Si等。
偶然存在的元素。
6.生命分子是碳的化合物：生命有机体的化学是围绕着碳骨架组织起来的。
生物分子中共价连接的碳原子可以形成线状的、分支的或环状的结构。
7.生物（生命）分子是生物体和生命现象的结构基础和功能基础，是生物化学研究的基本对象。
生物分子的主要类型包括：多糖、聚脂、核酸和蛋白质等生物大分子。
维生素、辅酶、激素、核苷酸和氨基酸等小分子。
8 .生物大分子的结构与功能：研究生物分子的结构和功能之间的关系，代表了现代生物化学与分子生物学发展的方向。
9.生物化学的内容：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。
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。
生物化学第一章绪论
1953及 1975年， Sanger分别研究出蛋白质序列和 核酸序列的测定方法 1961年，Jacob & Monod 提出了操纵子学说
1965年， Holly 排出酵母tRNAAla 的一级结构 1966年，Nirenberg & Khorana 破译了遗传密码 1970 年， Temin和 Baltimore 几乎同时发现逆向转录酶，证 实了 Temin 1964 年提出的“前病毒假说”，阐明在劳氏肉 瘤病毒（RSV）感染以后，首先产生含RNA病毒基因组全部 遗传信息的 DNA 前病毒，而子代病毒的 RNA 则是以前病毒 的DNA为模板进行合成。 1972 年～1973年， Berg 等成功地进行了 DNA 体外重组； Cohen创建了分子克隆技术，在体外构建成具有生物学功能 的细菌质粒，开创了基因工程新纪元。在此同时，Boyer等 在 E.coli 中成功表达了人工合成的生长激素释放抑制因子基 因
后发现维生素
1926年，美国化学家J. B. Sumner首次得到脲酶结晶 1912-1933，生物氧化得到了卓有成效的研究
30 年代，陆续得到了胃蛋白酶、胰蛋白酶、胰凝乳 蛋白酶，从而进一步证明酶是蛋白质
30年代，英国生化学家A.Krebs提出尿素循环和三羧 酸循环 40年代，能量代谢的提出为生物能学的发展奠定了 基础 此外，糖酵解途径、光合碳代谢途径得到证明，发 现了维生素和激素、血红素、叶绿素等
第一代转基因食品，是以增加农作物抗性和耐贮 性的转基因植物源食品。
这一代的转基因食品研究起始于20世纪70年代末80年代 初，是以转入抗除草剂基因、抗虫基因增加农作物的抗逆性 以及延迟成熟基因等为主要特点。
转基因抗虫水稻
转黄瓜抗青枯病基因的甜椒
1965年， Holly 排出酵母tRNAAla 的一级结构 1966年，Nirenberg & Khorana 破译了遗传密码 1970 年， Temin和 Baltimore 几乎同时发现逆向转录酶，证 实了 Temin 1964 年提出的“前病毒假说”，阐明在劳氏肉 瘤病毒（RSV）感染以后，首先产生含RNA病毒基因组全部 遗传信息的 DNA 前病毒，而子代病毒的 RNA 则是以前病毒 的DNA为模板进行合成。 1972 年～1973年， Berg 等成功地进行了 DNA 体外重组； Cohen创建了分子克隆技术，在体外构建成具有生物学功能 的细菌质粒，开创了基因工程新纪元。在此同时，Boyer等 在 E.coli 中成功表达了人工合成的生长激素释放抑制因子基 因
后发现维生素
1926年，美国化学家J. B. Sumner首次得到脲酶结晶 1912-1933，生物氧化得到了卓有成效的研究
30 年代，陆续得到了胃蛋白酶、胰蛋白酶、胰凝乳 蛋白酶，从而进一步证明酶是蛋白质
30年代，英国生化学家A.Krebs提出尿素循环和三羧 酸循环 40年代，能量代谢的提出为生物能学的发展奠定了 基础 此外，糖酵解途径、光合碳代谢途径得到证明，发 现了维生素和激素、血红素、叶绿素等
第一代转基因食品，是以增加农作物抗性和耐贮 性的转基因植物源食品。
这一代的转基因食品研究起始于20世纪70年代末80年代 初，是以转入抗除草剂基因、抗虫基因增加农作物的抗逆性 以及延迟成熟基因等为主要特点。
转基因抗虫水稻
转黄瓜抗青枯病基因的甜椒
生物化学-第一章绪论
脂肪酸、甘油和胆碱
•它们是脂肪和类脂质的组 成成分。类脂质中磷脂是 组建生物膜双层脂质的基 本物质。
2.物质代谢及调控
生代谢物是体生的物基体与本外特界征的新物陈质交代换谢过。程，
是活细胞进行的复杂的系列酶促反应过 程。
第一阶段：消化吸收
第二阶段：中间代谢过程
合成代谢、分解代谢、
第三阶段：排泄阶物段质互变、代谢调控和
SOD
对后续课程的作用
病理学 本课程为炎症、肿瘤、肝性脑病、酸碱 平衡学习提供分子基础。
药理学
酶类、溶栓类、肿瘤化疗类、抗病毒类、部 分降压类、糖尿病治疗类、降脂类药物的学 习均需生物化学知识。
专业课
内、外、妇、儿等专业课程发病机理、诊断 、治疗的学习必需有生物化学知识。
❖ 对象：一切生物有机体。 ❖ 医学生物化学以人体为研究对象，利用微生物
及动物实验研究获得大量有关生物分子的知识， 也可通过临床医疗实践积累人体生物化学的资 料。 ❖ 应用：其理论和技术广泛应用于临床实践和研 究。又与其他医学基础课程联系广泛。
二、生物化学的研究内容
生化的研究范围涉及整个生物界， 其内容以介绍生物界普遍存在的化 学物质和共同遵循的基本代谢规律 为主，适当结合专业实际。 课程内容主要由四部分组成：
20种氨基酸
2种单糖
•氨基酸是组成所有蛋白质分 子的单体，也参与许多其他结 构物质和活性物质的组成。
D-葡萄糖是植物光合作用的主要 产物，也是多糖化合物的主要单 体分子。D-核糖是核苷酸的组成 成分。
5种芳香族碱基
2种嘌呤（腺嘌呤和鸟嘌呤）和 3种嘧啶（胞嘧啶、尿嘧啶、胸 腺嘧啶）分别参加核苷酸的组 成。核苷酸是DNA和RNA分子 的前体，也是核苷酸类辅酶和 高能磷酸化合物ATP等三磷酸核 苷酸的前体。
生物化学--绪论 ppt课件
生物化学的研究目的是从分子水平阐明各种生命现象的化 学基础，其任务是为诊断、预防和治疗疾病，提高人类健 康水平提供理论基础。
5
四、生物化学的学习目标
学习生物化学在于掌握、熟悉和了解人体化学物 质组成、新陈代谢的基础理论和基本知识；掌握 基本的生物化学实验技能，培养、提高运用生物 化学基本理论与知识，分析问题、解决问题的能 力 。在医 学教学 环节中 ，为后 续医学 基础课 程 （如病理学、药理学等）和其他临床医学、护理 专业课程打下必需的学习基础。
10
第三节 生物化学发展史简介
中国：古代4200年前已开始造酒、酿醋、做豆腐。 18世纪下半叶，居住瑞典的德国药师舍勒 (K．Scheele)首次从动植物 材料中，分离出乳酸、柠檬酸、酒石酸、苹果酸、尿酸和甘油等。
1785年，法国学者拉瓦锡(A.L．Lavoisier)提出呼吸的本质是有机物 在体内的氧化作用。这一发现被视为生物氧化研究的开端。
消化系统 器官（肝脏）
窦状小管
肝细胞
细胞核
分子（DNA）
3
二、生物化学的研究对象
生物化学以生物（植物、动 物、微生物）为研究对象， 是现代生物科学的一个重要 分支，在医学科学中，以人 体为研究对象，称为医学生 物化学。
动物细胞
粗糙性 内质网
核糖体 原生质膜
植物细胞
4
原核细胞
细胞壁
三、生物化学的目的和任务
• 20世纪初期，费歇(E．Fischer)在发现缬氨酸、脯氨酸和羟脯氨酸之后，又用
化学方法合成了18个氨基酸的多肽。E.菲舍尔首次测定了糖和氨基酸的分子结构， 确定糖分子构型，指出肽键是蛋白质的主要化学键。 • 1926年，J.B.萨姆纳提取制备了脲酶（urease）结晶，首次证明酶是蛋白质。 • 1929年，美国塞鲁斯·费斯克（Cyrus H.Fiske）、耶拉普拉伽达·苏巴罗夫 （Yellapragada Subbarow）和德国的卡尔·罗曼（Karl Lohman）分别发现了腺 苷三磷酸（adenosine triphosphate,ATP）。 • 1930年，约翰·诺尔瑟普（John H.Northrop）（1946年诺贝尔奖）连续结晶了 多种水解蛋白质的酶，制备了胃蛋白酶、胰蛋白酶结晶，酶结晶获得成功。酶制 备为体外酶学研究提供重要手段，结合X线衍射分析及多肽成分分析，确立了酶 的化学本质是蛋白质。 • 1931年，中国生物化学家吴宪等在血液分析方面，创立了血滤液的制备及血糖 的测定等方法，并在蛋白质的研究中，首次提出了蛋白质变性的概念。
生物化学---绪论
人类基因组计划（HGP）
投资30亿 USD（美国能源部） 2003年，美、中、日、德、法、 英6国科学家宣布人类基因组图 绘制成功 ，已完成的序列图覆 盖人类基因组所含基因的99%。
•19世纪末路易·巴德斯（Louis Pasteur） 首先证明
•1897年爱德华.毕希纳 （Eduard Buchner）证明， 无细胞的酵母提取液仍能催化
活酵母细胞能够发酵。 发酵，他获1907年诺贝尔奖。
动态生物化学时期的主要发现： 1926年，萨姆纳(Sumner)从刀豆中制备了脲酶结晶，并证 明它的化学本质是蛋白质。 1931年，中国生物化学家吴宪提出了蛋白质变性的概念。 1932年，英国科学家克雷布斯（Krebs）用组织切片实验证 明了尿素合成反应，提出了鸟氨酸循环。 1937年，阐明了三羧酸循环的基本代谢途径。 1940年，德国科学家埃姆登（Embden）和迈尔霍夫 （Meyerhof）提出了糖酵解代谢途径。 1949年，E.Kennedy等证明F.Knoop提出的脂肪酸β-氧化 过程是在线粒体中进行的，并指出氧化的产物是乙酰CoA。
《生物化学》
绪论
Introduction
目录
一、生物化学与生命的关系 二、生物化学的发展史 三、生物化学的主要研究内容与任务 四、 生物化学与医学、护理学
学习目标
知识性目标 掌握生物化学的概念、生物大分子的含义、新陈代谢的 主要途径、能量转化的核心形式，以及遗传学中心法则。 熟悉生物化学的任务及主要研究内容。 了解生物化学的发展史、生物化学与医学的关系，生物 化学在护理工作中的作用。
技能性目标 通过本章学习，使学生能对生物化学有系统、整体认识。
生物化学的概念
生 物 化 学 （ biochemistry ） 是 研 究 生 物 体
《生物化学》绪论
1903年生物化学学科正式成立
霍佩-赛勒的学生米歇尔(Miescher)研究了病理液 体和脓细胞，并从脓细胞的细胞核中分离得到了 脱氧核糖核蛋白。
19世纪50年代，巴斯德(Pasteur)证明了酒精发酵 是由微生物引起的，排除了发酵自生论。
1897年布赫纳(Büchner)兄弟利用无细胞酵母汁 液发酵蔗糖产生酒精的研究，是生化发展早期的 一个重要里程碑，他不仅结束了酒精发酵机理持 续了半个世纪的大论战，而且将酶学和代谢等现 代生化研究引入了一个快速发展的新时期。
3. 生物化学的内容
1）生物体的化学组成
四类基本生物大分子：
糖
由单糖组成
脂类
由甘油、脂肪酸、磷酸、含氮碱等组成
蛋白质
由氨基酸（20种）组成
核酸
由核苷酸组成，而核苷酸又由碱基、戊糖、磷酸
组成
研究生物大分子及其构成它们的前体小分子物质的结构、性质、功
能，以及结构与性质、功能之间的内在联系。
三大活性物质：酶、维生素、激素。
2）结构与功能：生物分子的结构、功能， 结构与功能的内在关系。
3）物质和能量的转化：生物体内大分子、 小分子之间的相互转化，以及伴随的能 量变化。
4）一切生命现象的新陈代谢，包括：生长、 分化、运动、思维等；和自我复制如： 繁殖、遗传等。
从学科范围上来讲，生物化学是由 生物学和化学交叉发展形成的边缘 科学，是以化学方法为主要手段来 研究生物（生命活动）的一门科学。
气病，用猪肝治疗夜盲症等 人们依靠经验自发的利用生物化学规律， 而对本质没有认识。
2. 18世纪（启蒙期）
法国化学家拉瓦锡(Lavoisier)研究燃烧和呼吸， 被认为是现代生物化学研究的开端。 拉瓦锡通过研究指出呼吸是不发光的燃烧，其 本质是氧化作用。
霍佩-赛勒的学生米歇尔(Miescher)研究了病理液 体和脓细胞，并从脓细胞的细胞核中分离得到了 脱氧核糖核蛋白。
19世纪50年代，巴斯德(Pasteur)证明了酒精发酵 是由微生物引起的，排除了发酵自生论。
1897年布赫纳(Büchner)兄弟利用无细胞酵母汁 液发酵蔗糖产生酒精的研究，是生化发展早期的 一个重要里程碑，他不仅结束了酒精发酵机理持 续了半个世纪的大论战，而且将酶学和代谢等现 代生化研究引入了一个快速发展的新时期。
3. 生物化学的内容
1）生物体的化学组成
四类基本生物大分子：
糖
由单糖组成
脂类
由甘油、脂肪酸、磷酸、含氮碱等组成
蛋白质
由氨基酸（20种）组成
核酸
由核苷酸组成，而核苷酸又由碱基、戊糖、磷酸
组成
研究生物大分子及其构成它们的前体小分子物质的结构、性质、功
能，以及结构与性质、功能之间的内在联系。
三大活性物质：酶、维生素、激素。
2）结构与功能：生物分子的结构、功能， 结构与功能的内在关系。
3）物质和能量的转化：生物体内大分子、 小分子之间的相互转化，以及伴随的能 量变化。
4）一切生命现象的新陈代谢，包括：生长、 分化、运动、思维等；和自我复制如： 繁殖、遗传等。
从学科范围上来讲，生物化学是由 生物学和化学交叉发展形成的边缘 科学，是以化学方法为主要手段来 研究生物（生命活动）的一门科学。
气病，用猪肝治疗夜盲症等 人们依靠经验自发的利用生物化学规律， 而对本质没有认识。
2. 18世纪（启蒙期）
法国化学家拉瓦锡(Lavoisier)研究燃烧和呼吸， 被认为是现代生物化学研究的开端。 拉瓦锡通过研究指出呼吸是不发光的燃烧，其 本质是氧化作用。
生物化学绪论ppt课件(完整版)
作是最早的一部生物化学著作。 1864 Ernst Hoppe-Seyler分离血红蛋白并制成结晶。 1865 Johann Gregor Mendel提出“遗传因子”概念。 1868 Friedrick Miescher发现“核素”（核酸早期命名）。 1877 Ernst Hoppe-Seyler创立《生理化学杂志》。
1953 James D. Watson和Francis H. Crick提出 DNA双螺旋结构模型。
Maurice H.F.Wilkins和Rosalind Franklin发现 DNA螺旋结构。
Frederick Sanger完成胰岛素序列分析。
生化发展大事记
1955 Arthur Kornberg发现E. coli DNA聚合酶。 Mahlon Hoagland证明氨基酸参与蛋白质合成前需要 被活化。
➢ “燃烧”学说（Justus Von Liebig，19世纪20年 代） —动物通过呼吸获取空气中的O2，氧化分解摄 取的食物，产生水和CO2，并且释放热量，保持体 温，维持活力。
➢ 物质代谢概念的产生 —比希将食物分为糖、脂和蛋白质三大类主要
成分，并提出物质，生物化学是一门边缘学科，也是 生命科学领域重要的领头学科。
一、概念：
是研究生物体内化学分子与化学反应的 科学，它在分子水平上探讨生命的本质， 即研究生物体的分子结构与功能、物质 代谢与调节、及其遗传信息传递的分子 基础和调控作用的科学。
生化的初级阶段：生物体内的物质，如糖类、
脂类、蛋白质和核酸等等，它们的组成、结构、 性质、功能等
第一章 绪 论
Introduction to Biochemistry
生物：有生命现象 的物体 —— 新陈 代谢，遗传与繁殖
1953 James D. Watson和Francis H. Crick提出 DNA双螺旋结构模型。
Maurice H.F.Wilkins和Rosalind Franklin发现 DNA螺旋结构。
Frederick Sanger完成胰岛素序列分析。
生化发展大事记
1955 Arthur Kornberg发现E. coli DNA聚合酶。 Mahlon Hoagland证明氨基酸参与蛋白质合成前需要 被活化。
➢ “燃烧”学说（Justus Von Liebig，19世纪20年 代） —动物通过呼吸获取空气中的O2，氧化分解摄 取的食物，产生水和CO2，并且释放热量，保持体 温，维持活力。
➢ 物质代谢概念的产生 —比希将食物分为糖、脂和蛋白质三大类主要
成分，并提出物质，生物化学是一门边缘学科，也是 生命科学领域重要的领头学科。
一、概念：
是研究生物体内化学分子与化学反应的 科学，它在分子水平上探讨生命的本质， 即研究生物体的分子结构与功能、物质 代谢与调节、及其遗传信息传递的分子 基础和调控作用的科学。
生化的初级阶段：生物体内的物质，如糖类、
脂类、蛋白质和核酸等等，它们的组成、结构、 性质、功能等
第一章 绪 论
Introduction to Biochemistry
生物：有生命现象 的物体 —— 新陈 代谢，遗传与繁殖
《生物化学》-绪论
1896年
爱德华·布赫纳发现无细 胞发酵
1833年
安塞姆·佩恩发现了第一 个酶——淀粉酶
1865年
孟德尔通过豌Βιβλιοθήκη 杂交实验，提出了 遗传的分离定律和自由组合定律
1877年
霍佩·赛勒首次提出名词“Biochemie”，即英 语中的“Biochemistry”（生物化学）
第一节 生物化学概述
（一）静态生物化学时期
0 1 对糖类、脂类和氨基 酸的性质进行了较为 系统的研究
0 2 发现了核酸
一、生物化学发展简史
主要 贡献
0 3 从血液中分离出了血 红蛋白
0 4 发现了酵母发酵过程中 存在“可溶性催化剂” 奠定了酶学的基础
第一节 生物化学概述
一、生物化学发展简史
（二）动态生物化学时期
20世纪初期至中期--生物化学发展的蓬勃发展阶段
（一）生物大分子的结构与功能
➢生物大分子是构成生命的基础物质，主要包括蛋 白质、核酸、多糖和复合脂类等
➢人体内生物大分子是由基本结构单位按照一定的 顺序和方式相互连接而成的多聚体，具有种类繁 多、结构复杂、功能各异，但其结构有一定的规 律性等特点，分子量一般大于104
➢生物大分子多数具有生物信息功能，因此也被称 为生物信息分子.
1953年
1966年
尼伦伯等人破译了mRNA分
詹姆斯·沃森和弗朗西斯·克里克提
子中的遗传密码
出了DNA双螺旋结构模型
2003年
美、中、日、德、法、英等六国科学 家宣布人类基因组序列图绘制成功
1958年
弗朗西斯·克里克提出了
遗传信息传递的中心法则
1985年
美国科学家率先提出“人类基因组计 划”，该计划于1990年正式启动
《生物化学》绪论
① 发现了必需氨基酸、维生素和激素等物质，并能够将其分离与合成； ② 认识了酶的化学本质是蛋白质，并成功制备了酶晶体； ③ 由于化学分析及同位素示踪技术的发展与应用，对生物体内主要物质的代谢途径已基本确
定，如糖代谢、脂肪酸的β氧化、尿素的合成途径及三羧酸循环等。
- 19 -
第二节 生物化学发展简史
成
➢ 1937年，汉斯·阿道夫·克雷布斯阐明三羧酸循环；
果
➢ 1940年，恩布登·埃姆顿、奥托·迈尔霍夫和杰克布·帕纳斯阐明糖酵解的作用机理；
➢ 1944年，奥斯瓦尔德·埃弗里、麦克林恩·麦克劳德、科林·麦卡蒂三人通过著名的肺炎球菌实
验证明DNA是细胞遗传信息的基本物质。
- 18 -
这个时期生物化学的发展：
DNA
RNA
蛋白质
-8-
结论：
生物大分子种类繁多、结构复杂、功能各异的特征决定了它们在生物体中的重要作用，我 们要想揭开多彩生命的面纱，一探生命现象的本质，就必须对生物大分子基本结构单位的种类、 排列方式、空间结构及结构功能关系进行研究。
-9-
第一节 生物化学概述
基因信息的传递与调控
生物体在繁殖的过程中，决定生物特性的基因信息是代代相传的。现已证明，除一部分病毒的遗传物质是 RNA外，其余的病毒及全部具典型细胞结构的生物的遗传物质都是DNA。
- 22 -
2 生物化学作为医学的基础，为疾病预防、诊断和治疗提供了理论基础。 例如，肝癌患者的甲胎蛋白含量会升高，急性黄疸性肝炎患者血液中的谷丙转氨酶、谷草转氨酶的 活力会升高等。在临床上，许多疾病的诊断越来越多地依靠于生化指标的测定。
- 23 -
第三节 生物化学与医学
二、医学专业学生学习生物化学的目的 你想通过学习这门课程获得什么知识？达到什么要求？
定，如糖代谢、脂肪酸的β氧化、尿素的合成途径及三羧酸循环等。
- 19 -
第二节 生物化学发展简史
成
➢ 1937年，汉斯·阿道夫·克雷布斯阐明三羧酸循环；
果
➢ 1940年，恩布登·埃姆顿、奥托·迈尔霍夫和杰克布·帕纳斯阐明糖酵解的作用机理；
➢ 1944年，奥斯瓦尔德·埃弗里、麦克林恩·麦克劳德、科林·麦卡蒂三人通过著名的肺炎球菌实
验证明DNA是细胞遗传信息的基本物质。
- 18 -
这个时期生物化学的发展：
DNA
RNA
蛋白质
-8-
结论：
生物大分子种类繁多、结构复杂、功能各异的特征决定了它们在生物体中的重要作用，我 们要想揭开多彩生命的面纱，一探生命现象的本质，就必须对生物大分子基本结构单位的种类、 排列方式、空间结构及结构功能关系进行研究。
-9-
第一节 生物化学概述
基因信息的传递与调控
生物体在繁殖的过程中，决定生物特性的基因信息是代代相传的。现已证明，除一部分病毒的遗传物质是 RNA外，其余的病毒及全部具典型细胞结构的生物的遗传物质都是DNA。
- 22 -
2 生物化学作为医学的基础，为疾病预防、诊断和治疗提供了理论基础。 例如，肝癌患者的甲胎蛋白含量会升高，急性黄疸性肝炎患者血液中的谷丙转氨酶、谷草转氨酶的 活力会升高等。在临床上，许多疾病的诊断越来越多地依靠于生化指标的测定。
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第三节 生物化学与医学
二、医学专业学生学习生物化学的目的 你想通过学习这门课程获得什么知识？达到什么要求？
生物化学--绪论ppt课件
我国的现代生物化学研究起步较晚，由留美、 德、法、英等学者开始主要有吴宪教授，王英睐，曹 天钦，邹承鲁等教授。
1965年上海有机化学研究所汪猷、北京大学邢其 毅教授用化学法人工合成了具有生物活性的结晶牛胰 岛素。
小结：不同学科的合作与交流是推动 生物化学前进的基本因素。多学科合作， 有机化学基础，分离与分析技术的发展， 研究方法与仪器设备的结合，是生化发 展的主要动力。
英国剑桥生物化学中心：论文发表较多，获得资助，成立实验室， 购进新仪器设备，扩大研究队伍，获得 成果。
霍普金斯Sir Frederick Gowwland Hopkins, 1861-1947, 发现维生 素，色氨酸，谷胱甘肽等。成立学派。 德国在生理化学及有机化学方面有突出贡献的科学家有：
Emil Fischer 1852-1919,普鲁士化学家研究糖 嘌呤类物质，合成了 苯肼，确定了糖的分子结构，也从事蛋白质、酶的研究。
十九世纪德国的生物化学、有机化学 等领域领先于世界各国，美国等落后于 德国，德国生物化学较强的大学有： Leipzigs大学和Heidelbergs大学。
二十世纪：德、美、英、法等国相继成立生物化学 研究中心，在蛋白质、酶、维生素、激素及代谢、氧化 取得较大进展，各国政府及投资家重视生物化学的研究， 条件改善。
发酵工业：新陈代谢，酒精，氨基酸，抗菌素，酶等 基因工程、蛋白质工程及酶工程：具有治疗作用的各种
干扰素，重组产品如水蛭素，t-PA, endostatin等。 农业：产品品质改良，生物农药，生物肥料，农产品加
工与贮藏，如棉花基因改良，抗旱抗盐耐碱植物， 植物育苗与脱毒，转基因食品等。
人类基因组计划的成功实施：
生物化学的发展前景
借助于现代科技成果，高速发展生化理 论与技术，促进生物学理论技术及生物 工程学的发展。
生物化学绪论
核仁： 核酸：
第4节 细胞的新陈代谢
生物体的重要特征是新陈代谢现象，包括物质 代谢和能量代谢。 一、物质交换方式
1. 自由扩散
2. 促进扩散
3. 主动运输
4. 内吞 5. 出胞
二、能量代谢方式
生物体内能量代谢是通过化学反应 来实现的。
能量代谢方式有产能代谢和储能代 谢两种。
生物体内可被细胞直接利用的能量 是一类高能化合物，它是存在于生物 体内的特殊分子，如三磷酸腺苷(ATP)。
离子: K, Na, Mg,
细胞的化合物
第3节 生命的结构基础
生物体都是由细胞构成的，细胞是生物 体的基本单位。成年人含6×1013个细胞。 细胞分为两类：
原核细胞：结构不完善，没有成形的 细胞核
真核细胞：结构完善，有成形的细胞 核，外被核膜，核中有染 色体，细胞质中有细胞器。
1. 产能代谢与储能代谢 能量代谢的内容包括： 能量释放 能量转移 能量利用
能量的来源： 生物体从外界所吸收的营
养物质。
2. 高能化合物ATP三磷酸腺苷
腺嘌呤
核糖
O-
O-
O-
O P O ～ P O ～ P O-
O
O
O
高能键
高能键：在水解反应或基团转移时放出 大量能量 的键。
细胞膜 (7.5～10nm)
磷脂(50%)：有亲水的头和疏水的尾，构成膜的骨架，有流 动性，不是刚性的
蛋白质(50%)：嵌入脂质双层或浮在磷脂表面
细胞
胞质 (细胞膜 与细胞 之间, 液体部 分称为 基质， 有一定 结构和 功能。
线粒体(动力工厂)：由内外两层生物膜组成。内膜上有许多
小颗粒，称为基粒。膜上有许多与呼吸有关酶
4. 化学工业 发酵；精细化学品开 发；催化剂
第4节 细胞的新陈代谢
生物体的重要特征是新陈代谢现象，包括物质 代谢和能量代谢。 一、物质交换方式
1. 自由扩散
2. 促进扩散
3. 主动运输
4. 内吞 5. 出胞
二、能量代谢方式
生物体内能量代谢是通过化学反应 来实现的。
能量代谢方式有产能代谢和储能代 谢两种。
生物体内可被细胞直接利用的能量 是一类高能化合物，它是存在于生物 体内的特殊分子，如三磷酸腺苷(ATP)。
离子: K, Na, Mg,
细胞的化合物
第3节 生命的结构基础
生物体都是由细胞构成的，细胞是生物 体的基本单位。成年人含6×1013个细胞。 细胞分为两类：
原核细胞：结构不完善，没有成形的 细胞核
真核细胞：结构完善，有成形的细胞 核，外被核膜，核中有染 色体，细胞质中有细胞器。
1. 产能代谢与储能代谢 能量代谢的内容包括： 能量释放 能量转移 能量利用
能量的来源： 生物体从外界所吸收的营
养物质。
2. 高能化合物ATP三磷酸腺苷
腺嘌呤
核糖
O-
O-
O-
O P O ～ P O ～ P O-
O
O
O
高能键
高能键：在水解反应或基团转移时放出 大量能量 的键。
细胞膜 (7.5～10nm)
磷脂(50%)：有亲水的头和疏水的尾，构成膜的骨架，有流 动性，不是刚性的
蛋白质(50%)：嵌入脂质双层或浮在磷脂表面
细胞
胞质 (细胞膜 与细胞 之间, 液体部 分称为 基质， 有一定 结构和 功能。
线粒体(动力工厂)：由内外两层生物膜组成。内膜上有许多
小颗粒，称为基粒。膜上有许多与呼吸有关酶
4. 化学工业 发酵；精细化学品开 发；催化剂
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1830-1842 Liebig（德）将食 物分为糖、脂、蛋白质类，提 出“代谢”一词，证明动物体 温形成是食物在体内“燃烧” 的缘故。最先写出两本生物化 学相关专著。
1890－1902 Fischer（德）首次证 明了蛋白质是多肽；发现酶的专一 性，提出并验证了酶催化作用的 “锁-匙”学说；合成了糖及嘌呤。 1902年获诺贝尔奖。
•1978年 DNA双脱氧测序法的成功
•1985年 PCR技术的建立
•
…
•1990年 人类基因组计划的实施
•2003年 HGP完成,进入后基因组时代
我国生物化学的开拓者——吴宪教授
吴宪教授(1893-1959)是我国杰出 的生物化学家和营养学家，在国 际上负有盛名。他在临床生物化 学，特别是血液分析、气体与电 解质的平衡、蛋白质的生物化学， 特别是蛋白质的变性理论、免疫 化学、氨基酸的代谢和营养学诸 领域的研究工作，都是当时的先 驱。
生物化学的创始人埃米尔·费舍尔（Emil Fischer）
1937年 Krebs（英） 发现三羧酸循环， 1953年获诺贝尔奖。
汉斯·克雷勃斯（Hans A. Krebs）
1949 Pauling（美）指出 镰刀形红细胞性贫血是一 种分子病，并于1951年提 出蛋白质存在二级结构。 1954年获诺贝尔奖
人类基因组的功能区
• 人类基因组中的蛋白质编码区不足2%。 • 人类基因组中不编码蛋白质的重复顺序（“junk
DNA”)超过50%。 • 重复顺序可能没有直接的功能，但参与染色体的结构
形成和动态变化。在进化过程中，这些重复顺序还与 基因组重排、新基因产生、已有基因修饰和重排有关。 • 人类基因组中的重复顺序（50%）明显高于拟南芥 （11%）、线虫（7%）和果蝇（3%）。
人类基因组计划的进展
• 1985年，开始讨论人类基因组测序问题。 • 1990年10月，美国能源部和卫生部启动人类
基因组计划。 • 2000年6月，人类基因组工作框架图宣告完成。 • 2001年2月，发表对工作框架图的分析结果。 • 2003年4月，HGP计划提前两年圆满完成。 • 2006年5月，最后一条人类染色体分析完成。
生物化学
生物化学绪论
生物化学 生物化学发展简史 生物化学与有关科学 生物化学的应用与发展
一、生物化学
生物化学是基础生物的主干学科，已成为生命科学的共同语言
动 物
生物学
植 物
学
学
微生物学
化学
生
物 化
生物学
学
生命的定义
具有复制的能力 具有催化的能力 具有突变的能力
生命的的共同“语言”——化学
已 测 序 的 生 物
HGP对人类的影响
人类基因组计划与“蔓哈顿”原子弹计划、“阿波罗” 登月计划，并称为自然科学史上的三大计划，但是人类基因 组计划对人类自身的影响将远远超过另两项计划。因为人类 基因蕴涵有人类生、老、病、死的绝大多数遗传信息，破译 它将为疾病的诊断、新药物的研究开发和新的疾病治疗方法 的探索带来革命性的变革，所以解码人类基因组又被喻为生 物的“圣杯” 。
•控制生命的孕育—优生优育 •选择最佳生活环境
•延长人的寿命
得以进行精确的个体鉴定
•基因身份证
•生物考古
将带来巨大的商机
•生物制药
•器官培植
HGP 可能给人类带来的隐患
•遗传信息的私有性和隐私权。
•• 遗传差异的心理影响、描述方法和歧视问题。 • 生育问题：信息告知和生育决定。 • 临床：医学教育、遗传检测、公共限制、社会风 险、复杂疾病基因检测的不确定性、使用高级基 因组技术的公平性、 • 疾病与健康的概念、人类尊严。 • 相关商品的专利、版权、商业秘密。
1972 Berg（美）在基因工 程基础研究方面作出了杰出 成果，获1980年诺贝尔奖。 1973 Cohen等（美）用核 Paul Berg 酸限制性内切酶EcoR1，首 次基因重组成功。
Herbert Boyer Stanley Cohen
1970年，限制性内切酶的发现开辟了基因工程的新纪元
诺贝尔奖获得者Kary Mullis PCR技术发明人（1985年）
➢ 第四类元素：包括Al、As、B、Br、Cr、F、 Ga、I、Mo、Se、Si等。
生物分子
生物分子是生物体和生命现象的结 构基础和功能基础，是生物化学研 究的基本对象。
生物分子的主要类型包括：多糖、 聚脂、核酸和蛋白质等生物大分子
维生素、辅酶、激素、核苷酸和氨 基酸等。
3、生物化学的基本内容包括：
发现和阐明构成生命物体的分 子基础生物分子的化学组成、 结构和性质；
生物分子的结构、功能与生命 现象的关系；
生物分子在生物机体中的相互 作用及其变化规律。
生命的化 学，化学 的生命
具体内容
生物大分子的结构与功能：蛋白质、核酸化学、酶、 维生素与微量元素
物质代谢：糖、脂、氨基酸、核苷酸代谢，生物氧 化、代谢调节
著 名 的 诺 贝 尔 奖 获 得 者 亚 瑟 ·肯 伯 格 （Arthur Kornberg）在哈佛大学医学院 建校100周年时说：“所有的有生命体都 有一个共同的语言，这个语言就是化学。”
DNA是生命体的“共同语言”
生物化学（Biochemistry)是研究生物体内化学分子与化学反 应的科学
人 类 基 因 工 程 蓝 图
人类基因组计划的目标
• 鉴别人类DNA中的全部约三万个基因。 • 测定组成人类DNA的30亿碱基对的顺序。 • 将这些信息存贮于数据库。 • 转化相关技术。 • 应对人类基因组计划引起的伦理、法律
和社会问题。
杨焕明，1952年10月6日生于浙江温州。1982 年在南京铁道医学院生物系获硕士学位，1988年 在丹麦哥本哈根大学医学遗传学研究所获博士学 位。后到法国马赛免疫中心人类分子遗传实验室 进行研究。曾先后在美国哈佛大学、洛杉矶大学 加州分校攻读博士后。1997年任中国医学科学院、 中国协和医科大学医学遗传学教授，博士生导师。
二十世纪的 三大计划： 曼哈顿原子 弹计划 60年代阿波 罗计划 HGP计划
2000年6月26日，被誉为第二次阿波罗计划的HGP 草图完成，从此步入后基因组时代
人类基因组计划产生的背景
人类基因组计划的产生与“肿瘤计划”的搁浅是 分不开的。美国从70年代起启动了“肿瘤计划”，但 是，不惜血本的投入换来的是令人失望的结果。人们 渐渐认识到，包括癌症在内的各种人类疾病都与基因 直接或间接相关。测出基因的碱基序列，则是基因研 究的基础。这时，科学家们面临两种选择：要么“零 敲碎打”地从人类基因组中分离和研究出几个肿瘤基 因，要么对人类基因组进行全测序。1986年3月，杜 伯克在美国《科学》杂志上发表了一篇题为《癌症研 究的转折点：测序人类基因组》的文章，这篇短文后 来被称为人类基因组计划的“标书”。杜伯克说，正 确的选择是对人类基因组进行全测序，这样大的项目 也应当由世界各国的科学家携手完成。
分子免疫学
分病理学
分子药理学
二、生物化学的发展史
初期：18世纪中叶－－－－20世纪初，主要研 究生物体的化学组成
成长：20世纪初－－－－50年代，研究生物体 内物质的转变即新陈代谢
发展：1953年－－－－至今，分子生物学时代 ，研究生命活动的本质
1743-1794 Lavoisier （法）研究“生物体内 的燃烧”，指出此类 “燃烧”耗氧并排出二 氧化碳。后人称他是生 物化学之父。
•1935年 Schneider将同位素应用于代谢的研究
•1944年 Avery等人证明遗传信息在核酸上
•1953年 Sanger的胰岛素氨基酸序列测定
•
Waston-Click提出DNA 双螺旋模型
•1958年 Perutz等解明肌红蛋白的立体结构
•1970年 发现了DNA限制性内切酶
•1972年 DNA重组技术的建立
李纳斯·鲍林（Linus Pauling）
1953年 Watson（美）与 Crick（英）提出DNA分子的双 螺旋结构模型，1962年共获诺贝尔奖。
弗朗西斯·克里克（Francis H. Crick）
詹姆斯·沃森（James D. Watson）
Marshall Nirenberg
(尼伦伯格)
1、生物化学的概念
生物化学是运用化学原理和方法，研究生 物体的物质组成和遵循化学规律所发生的一 系列化学变化，进而深入揭示生命现象本质 的一门科学，有生命的化学之称。
细胞水平
亚细胞
大分子
单体分子
生物化学研究的不同层次
2、生物体的化学组成
自然界 所有的 生命物 体都由 三类物 质组成 水、无 机离子 和生物 分子
生命体的元素组成
➢ 在地球上存在的92种天然元素中，只有28 种元素在生物体内被发现
➢ 第一类元素：包括C、H、O和N四种元素， 是组成生命体最基本的元素。这四种元素约 占了生物体总质量的99%以上。
➢ 第二类元素：包括S、P、Cl、Ca、K、Na 和Mg。这类元素也是组成生命体的基本元 素。
➢ 第三类元素：包括Fe、Cu、Co、Mn和Zn。 是生物体内存在的主要少量元素。
现任中科院遗传所人类基因组中心主任，联合国教科文组织 生物伦理委员会委员，国际人类基因组计划中国协调人，中国人 类基因组计划秘书长，中国人类基因组多样性委员会秘书长。
杨焕明教授与于军、汪建等创立华大基因中心，为中国争取了 人类基因组测序1％的任务，并提前完成。不久前他们又对袁隆 平院士的超级杂交稻进行测序，在2002年的美国《科学》杂志 上发表论文，被国际生物学界认为是一个里程碑式的成就。 2002年《科学美国人》把杨焕明评为年度科研领袖人物。
人类基因组的基本数据
• 人类基因组包含31.647亿碱基对（A, C , G, T）。