基础生物化学 第1章 绪论

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
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。
？
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。
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！
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
转录 逆转录 RNA 复制
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。
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：
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 生物膜的结构和功能 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
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
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。
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
1 7 4 5 1 5 3 3 3 1 4 2 3 2
Fra Baidu bibliotek
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．
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。
• 研究生命的化学组成 • 研究生命的新陈代谢 • 研究生命体的自我复制
应用研究： 应用研究：
运用生物化学原理和方法，为农业、 工业、医药卫生、 • 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、 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 ） 药品、食品添加剂、杀虫剂……）