基础生物化学 第1章 绪论
生物化学第一章绪论.pptx
著名的诺贝尔奖获得者亚瑟·肯博格在哈 佛大学医学院成立１００周年时说： “所有的生命体都有一个共同的语言， 这个语言就是化学。”
医学生物化学研究对象：人体
试想一下，对于我们人体，要做哪些研 究？如何来研究？
研究方法：利用化学的原理和方法，探讨生命 的本质。
同时也与生物物理、生理学、细胞学、遗传学 和免疫学相联系和交叉。
生物化学与医学的关系
生物化学是医学的必备知识 医学为生物化学的研究提供了广阔的前景
研究热点：疾病相关基因克隆、基因诊断、基 因治疗
生物化学与营养的关系
从分子水平阐明健康与疾病的规律，为合理营 养膳食提供理论支持。
研究营养物质在人体中的作用过程，改善不良 饮食习惯。
为提高生活质量，延长人类寿命做理论探索。
T H E E N D 17、一个人如果不到最高峰，他就没有片刻的安宁，他也就不会感到生命的恬静和光荣。下午2时29分53秒下午2时29分14:29:5321.2.9
谢谢观看
生物化学发展史
４０００多年前，粮食酿酒；公元前１２Ｃ，制造酱、 醋和饴；
起始阶段：18世纪~20世纪初。研究了脂类、糖类及 氨基酸；发现了核酸；酵母发酵中的“可溶性催化 剂”----酶的概念。 快速发展阶段：20世纪初~下叶。必需氨基酸、维生 素的发现；酶的蛋白质本质揭示；多种激素的发现； 主要物质代谢途径的确定。 分子生物学的崛起阶段： 20世纪下叶~今。代谢调节 与合成代谢的研究；“中间代谢”的概念。
genome project)，约2.6×109碱基、 10万个基 因(实际3-4万个）
生化魅力
有用－－联系生物学科之间的桥梁 有趣－－了解生命活动，了解人类。 可成名－诺贝尔生理奖、化学奖半数以上是在
生物化学-第一章-绪论幻灯片
本章主要内容：
生物化学的概述 生物化学研究的内容 生物化学的发展历史与现状 与动物生产和动物健康的关系
1.生物化学概述
1.1 生物化学的定义：
生物化学（biochemistry）： 是从分子水平上阐明生命有机体 化学本质的一门学科。
1.2 生物化学的分类：
①根据研究对象分为：动物生物化学、植物生物化学、 微生物生物化学等。
以基因工程技术为核心，与现代发酵工程、细胞工程、胚胎工程 、酶工程、蛋白质工程等集合而成的生物工程学（Biotechnology）， 已经和正在展现出其推动生产力发展的巨大潜力。
遗传工程的工厂
4.与动物生产和健康的关系
生物化学是生物科学，如农学、医学、畜牧、兽医、水产等的基 础学科之一。现代生物化学的理论和实验方法已经作为通用的“语言 ”与有力的“工具”被广泛用于生命科学的表述和研究之中。它与动 物生理学、动物营养学、动物遗传学、动物繁殖学、药理学、动物病 理学、微生物学、免疫学、动物疾病诊断学等学科有着不可分割的联 系，因此学习和掌握生物化学的知识对于从事动物生产和动物健康事 业十分重要。
在分子水平、细胞和组织水平以及整体水平上全面、系统地 认识动物组织器官的生理机能，认识它们之间的联系、认识它们 与环境互作的机制，也是动物生物化学的研究目的之一。
3.生物化学的发展历史和现状
3.1 历史回顾
我国古代对于生物化学的发展有重要的贡献。 科学发展的道路不是平坦的，人们对事物的认识在正确与错误， 真理与谬误的斗争中前进，生物化学的发展也不例外。
大肠杆菌中的蛋白质组
❖ 基因表达的调节
1960年，F.Jacob和J.Monod发现细菌利用乳糖时，相关酶的基因 表达时序受到严格的控制，于是提出了原核生物基因调节操纵子（ operon）模型，开辟了对基因表达调节研究的新领域。
生物化学：第一章 绪论(1周1-3节)
第一章 绪 论（Introduction） 主要内容
一．生物化学的概念 二．生物化学的发展 三．生物化学与其他学科的关系 四．生物体的元素组成 五．生物分子（重点） 六．生物分子的相互作用（重点） 七．生物体系中的水（重点）
一、生物化学的概念
定义：是研究生命的分子和化学反应的科学，是运 用化学的原理和语言在分子水平上解释生命现象的 一门学科。
A hereditary disease（遗传性疾病） GAG GTG of DNA for -subunit of
hemoglobin, as a result Glu Val Sickle red blood cells is hard, sticky, they clog
the flow and break apart. This can cause pain, damage and a low blood count, or anemia.
.
生物化学在药物研究方面的应用实例
3'-Azido-2', 3'-Dideoxythymidine (AZT)
胸腺嘧啶
3’-叠氮-2’,3’-二脱氧胸腺嘧啶
the first drug approved in USA for the treatment of HIV infections. It acts as an inhibitor of viral reverse transcriptase in making DNA from the viral RNA
三、生物化学与其他学科的关系
化学
生物化学 现代生物学
相互渗透 相互促进 共同发展
(1) 生命科学中的化学问题是化学的重要研究内容 之一
(完整版)生物化学笔记(完整版)
第一章绪论一、生物化学的的概念：生物化学（biochemistry）是利用化学的原理与方法去探讨生命的一门科学，它是介于化学、生物学及物理学之间的一门边缘学科。
二、生物化学的发展：1．叙述生物化学阶段：是生物化学发展的萌芽阶段，其主要的工作是分析和研究生物体的组成成分以及生物体的分泌物和排泄物。
2．动态生物化学阶段：是生物化学蓬勃发展的时期。
就在这一时期，人们基本上弄清了生物体内各种主要化学物质的代谢途径。
3．分子生物学阶段：这一阶段的主要研究工作就是探讨各种生物大分子的结构与其功能之间的关系。
三、生物化学研究的主要方面：1．生物体的物质组成：高等生物体主要由蛋白质、核酸、糖类、脂类以及水、无机盐等组成，此外还含有一些低分子物质。
2 •物质代谢：物质代谢的基本过程主要包括三大步骤：消化、吸收T中间代谢T排泄。
其中，中间代谢过程是在细胞内进行的，最为复杂的化学变化过程，它包括合成代谢，分解代谢，物质互变，代谢调控，能量代谢几方面的内容。
3 •细胞信号转导：细胞内存在多条信号转导途径，而这些途径之间通过一定的方式方式相互交织在一起，从而构成了非常复杂的信号转导网络，调控细胞的代谢、生理活动及生长分化。
4 •生物分子的结构与功能：通过对生物大分子结构的理解，揭示结构与功能之间的关系。
5 •遗传与繁殖：对生物体遗传与繁殖的分子机制的研究，也是现代生物化学与分子生物学研究的一个重要内容。
第二章蛋白质的结构与功能一、氨基酸：1．结构特点：氨基酸（amino acid）是蛋白质分子的基本组成单位。
构成天然蛋白质分子的氨基酸约有20种，除脯氨酸为a-亚氨基酸、甘氨酸不含手性碳原子外，其余氨基酸均为L- a-氨基酸。
2 •分类：根据氨基酸的R基团的极性大小可将氨基酸分为四类：① 非极性中性氨基酸（8种）:②极性中性氨基酸（7种）：③酸性氨基酸（Glu和Asp）:④ 碱性氨基酸（Lys、Arg和His）。
二、肽键与肽链：肽键（peptide bond）是指由一分子氨基酸的a-羧基与另一分子氨基酸的a-氨基经脱水而形成的共价键（-C0 -NH-）。
第1章 绪 论
• 为表示分子的立体形象可用立体 结构式：
H C H H H
科学的步伐是不会被“鸿沟” 阻止的。1824年，德国化学家维 勒(1800—1882)首次从无机物人工 合成了有机化合物——尿素．给 “生命力论一次巨大冲击。 维勒起初是想用氰作用于氨水 以制取氰酸铵(NH4CN0)、然而却 意外地得到一种白色晶状物质， 经分折这是一种与动物机体内的 代谢产物尿素相同的物质。这一 实验结果震动了整个化学界。
B
+
H
+
• 酸与碱的关系：
• 酸放出质子后产生的酸根即为该酸的 共轭碱。 • 碱与质子结合后形成的质子化合物即 为该碱的共轭酸。 • 酸越强，它的共轭碱越弱 • 碱越强，它的共轭酸越弱。
• 酸
CH3COOH H2SO4
碱
H2O CH3OH
碱的共轭酸 酸的共轭碱
H3O+ CH3O+H2 CH3COOHSO4-
4、共价键的极性和极化之间区别
• 键的极性是由成键原子的电负性不同而产 生的，其大小取决于成键原子的电负性之 差。键的极性是键的内在性质，是永恒的 现象。而键的极化则是在外界电场作用下 产生的，是一种暂时现象，当外界电场除 去后即可以恢复原来的状态。
三、有机化合物的官能团和分类
• 官能团(functional group)：有机化合物分子 结构中能反映出化学性质的原子或原子团， 有时又叫功能基，功能团。 • 有机化合物一般有两种分类方法：一种按 照骨架分类，另一种按照化学性质分类。
• 异裂(heterlysis)： 另一种断裂方式是成键的一对电子保留 在一个原子或原子团上，由此而产生 正负离子。按异裂而产生正负离子的 反应称为离子型反应。
生物化学第一章绪论
引言概述：生物化学是研究生物体内化学结构、组织和生命活动的科学，它承接了有机化学、生物学和物理学等多个学科的基础知识，并运用这些知识来解析生物体内的复杂化学反应。
本文将围绕生物化学第一章的绪论部分展开叙述，重点介绍生命的起源、生物大分子、生命的能量转化、生物膜和细胞器等方面的内容。
正文内容：一、生命的起源1.生命的化学基础：讲述有机分子在地球早期的环境下的合成过程，以及如何形成简单有机分子的实验模拟研究。
2.生命的起源理论：介绍了地球早期环境和过渡环境中生命起源的几种理论，如原生生命体说、RNA世界假说等，并对比分析它们的优缺点。
3.生命的进化：阐述了生命的起源与进化之间的关系，以及自然选择和基因突变在生命进化中的作用。
二、生物大分子1.蛋白质：描述蛋白质的组成、结构和功能，包括氨基酸的基本性质和反应、蛋白质的一级、二级、三级和四级结构以及蛋白质的功能多样性。
2.核酸：介绍DNA和RNA的结构和功能，包括核苷酸的组成、碱基配对的规则、DNA的双螺旋结构和复制等重要过程。
3.多糖：讲述多糖的种类和结构，包括淀粉、糖原和纤维素等，以及它们在生物体内的生理功能和代谢途径。
三、生命的能量转化1.糖代谢：详细阐述糖的有氧和无氧代谢途径，包括糖解、糖酵解、异源糖母嗣和糖异生等过程，以及这些过程的调控机制。
2.脂肪代谢：解析脂肪在生物体内的合成和降解途径，包括脂肪酸的合成、三酰甘油的降解和胆固醇的合成等重要过程。
3.氨基酸代谢：探讨氨基酸的合成和降解途径，以及转氨酶和脱氨酶在这些过程中的作用。
四、生物膜1.生物膜的结构：介绍生物膜的组成和结构，包括磷脂双分子层的构成、蛋白质和其他分子在生物膜中的分布以及生物膜的流动性等特点。
2.生物膜的功能：阐述生物膜在细胞内外界物质交换、信号传导和细胞间相互作用等方面的重要功能，并介绍生物膜的选择性通透性。
3.膜蛋白：探讨膜蛋白的结构和功能，包括通道蛋白、离子泵和受体蛋白，以及它们在维持细胞内外环境平衡和信号转导中的作用。
生物化学 绪论(共46张PPT)
二十一世纪
生命科学的世纪
人口与粮食 健康与疾病 环境与生态 能源与资源
What is life science?
热爱生命而喜欢生命科学是一份天然, 生命科学的三“神”：神秘、神妙、神圣
学习生命科学是一种荣幸和享受
What is life science?
生命的基本特征：
1、细胞是生物的基本单
位
生物体内的生化反应由基因控制
1962年 J.D.沃森（美）、F.H.C.克里克、 M.H.F.威尔金斯（英）
发现核酸的分子结构及其对住处传递的重要性
1968年 R.W.霍利、H.G.霍拉纳、M.W.尼伦伯 格（美）
研究遗传信息的破译及其在蛋白质合
成中的作用
诺贝尔生理或医学奖
1972年 G.M.埃德尔曼（美）、R.R.波特（英）
发明了对生物大分子进行确认和结构分 析的方法和发明了对生物大分子的质谱
分析法
诺贝尔奖
诺贝尔化学奖
2003年 彼得·阿格雷（美）、罗德里克·
麦金农（美） 在细胞膜通道方面做出的开创性贡献。
2004年
阿龙-西查诺瓦、阿弗拉姆-赫尔什 科（以）和伊尔温-罗斯（美）
泛素调节的蛋白质降解
诺贝尔生理或医学奖
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。
生物化学_精品文档
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。
生物化学绪论ppt课件(完整版)
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
生物化学基础(靳利娥)第1章 绪论
2、功能基因组学的深入 、
• 对DNA序列的了解，深入研究影响个体发育和整 序列的了解， 序列的了解 个生物体特定序列表达规律
3、检测、分析技术的开发 、检测、
4、工业、农业等的广泛应用 、工业、
例如：食品工业中的酱油 例如： 大豆蛋白 美拉德反应 曲霉水解 酱油 氨基酸
• 转基因产品研究与开发： 棉花、西红柿 转基因产品研究与开发： 棉花、 • 生物制药 （转基因动物生产人血白蛋白） 转基因动物生产人血白蛋白） • 作物育种（转基因水稻 抗除草剂） 作物育种（转基因水稻-抗除草剂 抗除草剂）
• 2011年诺贝尔生理学或 美国Bruce A. 医学奖，美国 美国 Beutler、法国Jules A. 、法国 Hoffmann、加拿大 、 Ralph M. Steinman三 位科学家因在免疫学方 面的发现获奖。
Bruce A. Beutler
Ralph M. Steinman Jules A. Hoffmann
• 生物大分子由多个单位 小分子聚合成 • 小分子的排列潜藏生命 的意义 • 每一层次的组合都有其 新的特点 • 层次与其他学科的交叉 、 数学 计算机 生物 统计 化学 物理 植物、动物、 植物、动物、微生物 生物统计学 生物化学 生物物理学 生物数学 生物信息学
生物化学发展史—发展期 生物化学发展史 发展期
发展阶段： 发展阶段：1950年至今 年至今 借助各种理化技术， 借助各种理化技术，对蛋 白质、酶、核酸等生物大 白质、 分子进行组成、序列、 分子进行组成、序列、结 构及功能的研究， 构及功能的研究，分子生 物学的时代。 物学的时代。
1953年提出 年提出DNA分子的双螺旋结构模型 年提出 分子的双螺旋结构模型 1962年共获诺贝尔生理学或医学奖。 年共获诺贝尔生理学或医学奖。 年共获诺贝尔生理学或医学奖
生物化学：第一章 绪论
② 蛋白质研究
Sanger F.开展蛋白 质序列测序，测定胰 岛素结构序列，获 1958年诺贝尔化学奖
• 美国化学家鲍林（Pauling）指出镰刀型 细胞贫血是一种分子病
• 确认氢键在蛋白质的结构以及大分子间 的相互作用中的重要性；
• 鲍林认为某些蛋白质具有类似于螺旋 的结构。
• 1954年获诺贝尔奖
• 霍普金斯(Hopkins F.G.)——创立了普通 生物化学学派。
• 1929年他和荷兰的艾克曼(Eijkman C.)因 发现维生素而获得诺贝尔生理和医学奖。 后来又发现了色氨酸和谷胱甘肽。
霍普金斯
艾克曼
• 英籍德裔克雷布斯（ Krebs H.A.) 发现三羧酸循环，与李普曼 （ Lipmann F. A.)共获1953年诺贝 尔生理或医学奖
b.电泳法：在糖、蛋白质、核酸等物质的分析分离方面 取得广泛应用
c.离心法：在蛋白质、核酸的分离、分子量测定中有不 可替代作用
d.另外还有荧光分析法，同位素示踪和电镜等 近年来新兴的生化仪器层出不穷，如:基因扩增仪，基 因合成仪，基因序列分析仪、超过滤系统、高效层析系 统、多肽序列分析、2-D电泳、生物芯片、生物传感器、 质谱等
⑵ 主要成就
① 生物化学研究方法的改进 a.分配色谱方法的建立： 马 丁 （ Martin A.J. ） 与 辛 格 (Synge L.M.)发明了可用于核苷酸、氨基酸、 糖、生物碱等多种混合物分离的色谱 方法,获1952年化学奖 这种方法已在化学、医学和生物学中 得到了广泛的应用并取得了重要进展
生物化学任务
构成生物体的基本物质结构Βιβλιοθήκη 性质在生命活动中不断变化规律
生物体是有哪些物质组成的？ 糖 脂 蛋白质 核酸 维生素等 它们的结构和性质如何？
生物化学_01 基础生物化学 绪论
3.机能或分子生物化学时期(1953年以后) 3.机能或分子生物化学时期(1953年以后) 机能或分子生物化学时期(1953年以后 ——现代生物化学时期。 现代生物化学时期。 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。 核酸与蛋白质合成的遗传关系、人为干预生命过程。 DNA分子结构认识为标志 分子结构认识为标志。 以DNA分子结构认识为标志。
动态生物化学时期(1903 (1903年 1953 1953年 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。 重要分子的发现和物质代谢途径的确定。 营养学:发现了人类必需氨基酸, 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。 生素。内分泌学: 发现了多种激素。 1926年 脲酶结晶。 1926年，Sumner 脲酶结晶。 1937年: Krebs TCA循环。 1937年 TCA循环。 循环 1940年 Embden，Meyerhof，Parnas阐明了EMP途径 阐明了EMP途径。 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。 化学的第二个里程碑。 1951年 ， Pauling & Corey 研究了多肽的二级结构。 1951 年 研究了多肽的二级结构 。 1960年 Micheali酶动力学。 1960年，Micheali-Menten 酶动力学。
三. 生物化学的内容 3.研究生物体的信息代谢。 3.研究生物体的信息代谢。 研究生物体的信息代谢 核酸与蛋白质合成与调节， 核酸与蛋白质合成与调节，是分子生物学的基 础。
ห้องสมุดไป่ตู้
基础生物化学1-2章
第二节 氨基酸 (amino acid)
蛋白质可以被酸、碱和酶催化水解，在水 解过程中逐渐降解成相对分子质量越来越 小的肽段，直到最后成为氨基酸的混合物。 如将天然的蛋白质完全水解，最后都可得 到二十种不同的氨基酸。除脯氨酸和甘氨 酸外，其余均属于L-α -氨基酸。
解毒作用：与毒物或药物结合，消除其毒性作 用；
参与氧化还原反应：作为重要的还原剂，参与 体内多种氧化还原反应；
保护巯基酶的活性：使巯基酶的活性基团-SH 维持还原状态；
维持红细胞膜结构的稳定：消除氧化剂对红细 胞膜结构的破坏作用
第四节 蛋白质的分子结构
蛋白质的结构层次
蛋白质的一级结构 蛋白质的二级结构 蛋白质的超二级结构 蛋白质的结构域与三级结构 蛋白质的四级结构
命活动的化学本质。 生命的本质是新陈代谢，而新陈代谢的物质基础 是细胞，细胞是生物体新陈代谢的基本结构。
细胞结构
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
研究生物体的化学物质组成，以及它们 的结构、性质和功能，包括蛋白质、核 酸等生物大分子；激素、有机酸等小分 子化合物
八、氨基酸的吸收光谱
有显著紫外吸收的氨基酸：
Tyr 275nm
Phe 257nm Trp 280nm
九、氨基酸的重要化学反应
氨基和羧基共同具有的反应 1、茚三酮反应——蓝紫色产物（570nm） 2、成肽反应 氨基具有的反应
1、Sanger反应——黄色产物(DNP-氨基酸) 2、艾德曼(Edman)反应——白色产物(PTH-衍生物)
1-绪论(生物化学)
20世纪80年代
1981 年，Cech在四膜虫中发现有催化功能的RNA （核酶，Ribozyme）。
20世纪90年代
“人类基因组计划”1990年10月启动，耗资30亿 美元，被誉为是生命科学领域的阿波罗登月计划。
生物化学内容
静态生化
糖类 脂类 蛋白质 酶 核酸 激素 维生素
糖代谢 脂代谢 生物氧化 氨基酸代谢 核苷酸代谢 DNA复制 转录 翻译
神经传导 肌肉收缩
…
功能生化
分子生物学
动态生化
生物化学的研究内容
•静态生物化学
构成生物体的生物分子的化学组成、结构、理化性质、 生物功能及结构与功能的关系。
生物化学的基本内容包括：
生物化学的 概念
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；
生命的化 学，化学
的生命
生物分子在生物机体中的相互作用及 其变化规律。
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
刘思职
1940 我国生物化学家刘思 职发现抗体、抗原反应存在 定量关系。
人类基因组计划中国协调人杨焕明
◆ 生物化学的重要成就
20世纪50年代1953年 Watson和Crick提出了 DNA双螺旋结构模型 ——分子生物学的里程碑。
1958年Watson 和Crick提出分子遗传的 中心法则。
20世纪70年代
蛋白质变性的理论是我国科学家吴宪创立的。
1 绪论基础生物化学
基础生物化学Basic Biochemistry第1章绪论主要内容1.生物化学的研究内容2.生物化学的发展简史3.生物化学与其他学科的关系4.生物化学的应用和发展前景6.如何学习生物化学什么是生物化学？•生物化学（Biochemistry）是化学和生物学形成的交叉学科•生物化学是研究生物体的化学组成、维持生命活动的各种化学变化及其相互联系的科学。
•生物化学是一门从化学角度，分子水平研究生命运动化学本质的科学。
是现代生物学的基础学科之一。
主要研究内容1.1 生物体的化学组成四类生物分子：糖、脂、蛋白和核酸单体（monomer）多聚体（polymer）生物大分子（biomacromolecule）聚集体（aggregate）超分子复合体（supramolecular complex）细胞与细胞器<---超分子复合体<----大分子<---单体1.2 物质和能量代谢1.新陈代谢（metabolism）是生命活动推动力，新陈代谢是通过大量酶促序列生物化学反应实现。
2.代谢反应相互联系，协同制约，而且与能量转换相偶联，形成各种相对独立的代谢途径和纵横交错的代谢网络，代谢过程严格而精巧的调节控制。
3.释放能量的分解代谢（catabolism）和耗能的合成代谢（anabolism）4.ATP充当生物体内的能量通货。
1.3 信息代谢1.核酸是遗传信息的载体，核酸的生物合成，包括DNA的复制和RNA的转录，以及以RNA为模板最终合成各种功能蛋白的过程，此过程又称为“中心法则”。
2.中心法则既可以视为物质代谢过程，更可以看作遗传信息的世代传递和表达过程，构成了生物体内遗传信息传递的主要通路。
生物化学发展史静态生物化学时期1900年以前动态生物化学时期1900 ~ 1950机能生物化学及分子生物学时期1950年以后静态生物化学时期1900年以前18世纪70年代，生物化学随着近代化学和生理学的发展逐步形成。
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生物化学揭示？
生物化学就是要研究由成千上万不同的无生命的生物分子怎样 产生有显著特征的活的有机体的。当这些分子独立存在时， 产生有显著特征的活的有机体的。当这些分子独立存在时，他们服 从所有用于描述无生命物质行为的物理和化学定律， 从所有用于描述无生命物质行为的物理和化学定律，而且所有发生 在有机体中的过程也服从这些定律。 在有机体中的过程也服从这些定律。生物化学要揭示为什么这些构 成活机体的无生命分子的组合和相互作用， 成活机体的无生命分子的组合和相互作用，就能维持和繁衍这么多 活生生的生命？ 活生生的生命？ 生物化学的任务是在分子水平描述所有生物体共同的结构、 生物化学的任务是在分子水平描述所有生物体共同的结构 、 工 作机制和化学过程，了解支配所有不同生命形式的基本原理， 作机制和化学过程 ， 了解支配所有不同生命形式的基本原理 ， 即所 谓生命的分子逻辑（ life） 谓生命的分子逻辑（the molecular logic of life），它的最终目 标是揭示生命现象本质。 标是揭示生命现象本质。
S
少数 R型细胞被 型细胞被 转化产生S型荚膜 转化产生 型荚膜
R
大多数仍 为R型 型
第一个里程碑： 第一个里程碑：1953年 年 证实DNA双螺旋结构 双螺旋结构 证实
James Watson
Francis Crick
1958年:Crick 年 揭示遗传信息传递的中心法则
复制
DNA
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生物化学与其他学科有什么关系？ 生物化学与其他学科有什么关系？
生物化学的发展来自于其他许多学科有机化学、 • 生物化学的发展来自于其他许多学科有机化学、 生物物理学、微生物学、生理学、细胞生物学、 生物物理学、微生物学、生理学、细胞生物学、遗 传学、医学、营养学等的成就； 传学、医学、营养学等的成就； • 生物化学的形成和发展又反过来推动其他学科的 发展， 发展，使从分子水平来探讨生命以及与生命相关的 理论问题和实践问题成为可能。 理论问题和实践问题成为可能。 生物化学发展越来越迅速， 生物化学发展越来越迅速，涉及的领域越来越 它的成就有力地推动了其他生物学科的研究， 广，它的成就有力地推动了其他生物学科的研究， 不同程度地促进了其他生物学科的进步， 不同程度地促进了其他生物学科的进步，生物化学 已经成为生物学领域的带头学科之一。 已经成为生物学领域的带头学科之一。
全球共有，国际合作，即时公布， 全球共有，国际合作，即时公布，免费共享
人类基因组的四大图谱
家系研究 染色体定位 筛选大片段克隆 确定基因先后
完 整 的 基 因 组
遗传图谱
物理图谱
转录图谱
序列图谱 序列图谱
Saccharomyces Cervisiae (baker’s yeast)
6,034
部 分 已 测 序 的 生 物
课程内容 学时安排
生命大分子的 结构和功能
主要物质代谢 及能量代谢
遗传信息的存 储传递和表达
第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 第八章 第九章 第十章 第十一章 第十二章 第十三章 第十四章 第十五章
绪论 蛋白质化学 核酸化学 酶 维生素与辅酶 生物膜的结构功能 糖类代谢 能量代谢 脂类代谢 氨基酸代谢 核苷酸代谢 DNA的生物合成 DNA的生物合成 RNA的生物合成 RNA的生物合成 蛋白质的生物合成 代谢途径的相互联系调控
四川农业大学生物化学课程组
第一章 绪论
介绍生物化学的概念、 主要内容 : 介绍生物化学的概念 、 研 究内容、 究内容、学科发展历史和前景及生物化学与 其它科学的关系。对本课程的内容、 其它科学的关系。对本课程的内容、进度和 要求作具体安排。 要求作具体安排。
生物体所具有的独特性质
1、具有高度的化学复杂性和精细的微观组织； 具有高度的化学复杂性和精细的微观组织； 2、有着从环境中吸收、转化和使用能量的系统； 有着从环境中吸收、转化和使用能量的系统； 3、具有精确的自我复制和自组装能力； 具有精确的自我复制和自组装能力； 4、能感受到环境改变并有做出反应的能力； 能感受到环境改变并有做出反应的能力； 5、内部的化学成分及它们之间有规律的相互作用具 有独特的功能； 有独特的功能； 6、衍生自相同的进化祖先，使用相同的遗传密码， 衍生自相同的进化祖先，使用相同的遗传密码， 拥有共同的基本结构单位和相同类型的生物大分子。 拥有共同的基本结构单位和相同类型的生物大分子。
第一次突破： 第一次突破：证实酶作为生物催化剂的作用
1833年 Payen和Persoz用麦芽提取物使淀粉转化成糖； 1833年，Payen和Persoz用麦芽提取物使淀粉转化成糖； 用麦芽提取物使淀粉转化成糖 1878年，Kuhne将细胞中有催化活性的物质定义为酶 年 将细胞中有催化活性的物质定义为酶(enzyme); 将细胞中有催化活性的物质定义为酶 1897年，Buchner用酵母无细胞提取液使葡萄糖发酵产生乙醇 年 用酵母无细胞提取液使葡萄糖发酵产生乙醇 证实了酶的催化作用， 和CO2，证实了酶的催化作用，开启了在体外分析生物体内化 学反应的道路； 学反应的道路； 1926年，Sumner首次从刀豆中得到脲酶结晶，并证明其本质为 年 首次从刀豆中得到脲酶结晶， 首次从刀豆中得到脲酶结晶 蛋白质。 蛋白质。
？
蛋白质
翻译
中心法则总结了生物体内遗传信息的流动规律， 中心法则总结了生物体内遗传信息的流动规律 ， 揭示遗传 的分子基础，不仅使人们对细胞的生长、发育、遗传、 的分子基础 ， 不仅使人们对细胞的生长 、 发育 、 遗传 、 变异等 生命现象有了更深刻的认识， 生命现象有了更深刻的认识 ， 而且以这方面的理论和技术为基 础发展了基因工程，给人类的生产和生活带来了深刻的革命。 础发展了基因工程，给人类的生产和生活带来了深刻的革命。
人们逐渐认识到酶是一切生命活动的基础， 人们逐渐认识到酶是一切生命活动的基础，是机 体内一切化学变化的激发促进者， 体内一切化学变化的激发促进者，并结合体内体外实 弄清了体内一些主要物质的化学变化途径。 验，弄清了体内一些主要物质的化学变化途径。
第二次突破：证实DNA是遗传信息载体 第二次突破：证实DNA是遗传信息载体 DNA
1944年：Averry肺炎球菌转化实验 年
S型细胞（有毒） 型细胞（有毒） 型细胞 破碎细胞 R型细胞（无毒） 型细胞（无毒） 型细胞
DNA
+
S(光滑型 光滑型) 光滑型
R(粗糙型 粗糙型) 粗糙型
DNAase降 降 解后的DNA 解后的
R型细胞接受 型细胞接受S 型细胞接受 型DNA
R
只有 R型 型
第二个里程碑：人类基因组计划(HGP) 第二个里程碑：人类基因组计划(HGP) 的科学目标和精神
前基因组计划：获得四张图谱（遗传图、物理图、 前基因组计划：获得四张图谱（遗传图、物理图、转录 四张图谱 图、序列图），这四张图组成为人类不同层次的、分子水平 序列图），这四张图组成为人类不同层次的、 ），这四张图组成为人类不同层次的 的“第二张解剖图”，成为人类认识自我的新的知识源泉。 第二张解剖图” 成为人类认识自我的新的知识源泉。 并催生了一门新的学科—生物信息学。 并催生了一门新的学科 生物信息学。 生物信息学 后基因组计划：对基因组DNA的信息进行解读， 后基因组计划：对基因组DNA的信息进行解读，即基因组 DNA的信息进行解读 功能信息的提取、鉴定和开发利用，以及与此相关的数据资 功能信息的提取、鉴定和开发利用， 料和技术手段的储存和使用，开展功能基因组学、 料和技术手段的储存和使用，开展功能基因组学、蛋白质组 学的研究。 学的研究。 人类基因组计划的科学精神： 人类基因组计划的科学精神：
生物化学是怎样发展的？ 生物化学是怎样发展的？
两个历史的突破： 两个历史的突破：
证实了酶作为生物催化剂的作用 • 证实了酶作为生物催化剂的作用 证实了核酸作为遗传信息载体的作用 • 证实了核酸作为遗传信息载体的作用
两座历史的丰碑： 两座历史的丰碑：
1953年Watson和Crick推导出DNA的 推导出DNA • 1953年Watson和Crick推导出DNA的双螺旋结构 世纪之交人类及一些模式生物基因组的框架图 基因组的框架图、 • 世纪之交人类及一些模式生物基因组的框架图、 序列图绘制成功
Drosophia Melanogaster (fruit fly)
13,061
Caenorhaboditis Elegans (roundworn)
Arabidopsis thaliana (mustard plant)
19,099
2,500
生物化学研究些什么？ 生物化学研究些什么？
理论研究： 理论研究：
1 7 4 5 1 5 3 3 3 1 4 2 3 2
教材
赵武玲，陈惠，高玲．基础生物化学． 赵武玲，陈惠，高玲．基础生物化学．中国农业 大学出版社，2008. 大学出版社，
参考书
1、黄熙泰，于自然，李翠凤．现代生物化学， 黄熙泰，于自然，李翠凤．现代生物化学， 第二版．化学工业出版社， 第二版．化学工业出版社，2005. 2、王镜岩，朱圣庚，徐长法． 生物化学，第三 王镜岩，朱圣庚，徐长法． 生物化学， 版．高等教育出版社，2002． 高等教育出版社，2002．
如何学习生物化学？ 如何学习生物化学？
在理解的基础上掌握生物化学基本原理、 • 在理解的基础上掌握生物化学基本原理、重要代谢过 程的特点以及重要生物分子的基本分子结构和符号 • 学习利用生物化学基本原理解释生命现象及相关问题 • 学习和掌握生物化学研究的基本方法和技能，为解决 学习和掌握生物化学研究的基本方法和技能， 实际问题打好基础 生物化学是一个趣味的、生动的学科， 生物化学是一个趣味的、生动的学科，当你进入这 个领域，你就踏上了探索生命本质之旅。 个领域，你就踏上了探索生命本质之旅。你将发现化学 如何使生命成为可能，又如何使生命变得更美好！ 如何使生命成为可能，又如何使生命变得更美好！