生化技术课件1

1939
Domagk
德国
发现磺胺类药物的抗菌作用
1943
Hevesy Dam Doisy Fleming Florey Sumner Robinson C.F.Cori G.T.Cori Tiselius
匈牙利 用同位素示踪法研究化学反应过程 丹麦 发现维生素K的化学性质 美国 英国 发现青霉素及其在治疗各种传染病 澳大利 中效果 亚 美国 英国 美国 美国 瑞典 分离和提纯了结晶蛋白酶 研究生物碱和其它植物制品
1984年德国科学家Kohler、美国科学家Milstein和丹麦 科学家Jerne由于发展了单克隆抗体技术，完善了极微量蛋 白质的检测技术而共享了诺贝尔生理医学奖。 1985年美国加利福尼亚州Cetus公司的Mullis等发明了 用PCR技术（Polymerase Chain Reaction）即聚合酶链式反 应扩增DNA的技术，对于生物化学和分子生物学的研究工 作具有划时代的意义，因而与第一个设计基因定点突变的 Smith共享1993年的诺贝尔化学奖 1988年，美国遗传学家McClintock由于在二十世纪五 十年代提出并发现了可移动的遗传因子而获得诺贝尔生理 医学奖。 1989年，美国科学家Altman和Cech由于发现某些RNA 具有酶的功能（称为核酶）而共享诺贝尔化学奖。
5 生物化学实验技术发展简史 1920年代 微量分析技术导致了维生素、激素和辅酶等 的发现。 瑞典著名的化学家Svedberg奠基了超离心技 术的理论基础，1924年制成了第一台5000 RCF的 离心机（5000 r/min8000 r/min，相对离心力 “RCF”的单位可表示为“×g”)，并准确测定了 血红蛋白等复杂蛋白质的分子量，获得了1926年 的诺贝尔化学奖。。
2 生物化学与分子生物 学的研究范畴 2.1 生物体的组成物质 即静态生物化学， 重点是糖类、脂类、蛋 白质、酶、核酸的结构 和功能。 复杂性: 组成物质 多；分子大；空间结构 复杂。 规律性: 元素→构 件小分子→聚合物（生 物大分子）；结构与功 能相适应。 方法：分离纯化； 序列分析；结构和功能 的研究。
1970年代： 基因工程技术取得了突破性的进展，Arber， Smith和Nathans三个小组发现并纯化了限制性内 切酶，1972年，美国斯坦福大学的Berg等人首次 用限制性内切酶切割了DNA分子，并实现了DNA 分子的重组。1973年，又由美国斯坦福大学的 Cohen等人第一次完成了DNA重组体的转化技术， 这一年被定为基因工程的诞生年，Cohen成为基 因工程的创始人，从此，生物化学进入了一个新 的大发展时期。与此同时，各种仪器分析手段进 一步发展，制成了DNA序列测定仪、DNA合成仪 等。
1980年代
基因工程技术进入辉煌发展的时期，1980年，英国剑 桥大学的生物化学家Sanger和美国哈佛大学的Gilbert分别 设计出两种测定DNA核苷酸序列的方法，而与Berg共获诺 贝尔化学奖，从此，DNA序列分析法成为生物化学与分子 生物学最重要的研究手段之一。他们3人在DNA重组和 RNA结构研究方面都作出了杰出的贡献。 1981年由Jorgenson和Lukacs首先提出的高效毛细管电 泳技术（HPCE），由于其高效、快速、经济，尤其适用 于生物大分子的分析，因此受到生命科学、医学和化学等 学科的科学工作者的极大重视，发展极为迅速，是生化实 验技术和仪器分析领域的重大突破，意义深远。现今，由 于HPCE技术的异军突起，HPLC技术的发展重点己转到制 备和下游技术。
3 生物化学与分子生物学同生产实践的关系
启蒙阶段 食品选择和加工； 医疗。 发展阶段 维生素、抗生素→医疗； 代谢→食品、医疗； 分子生物学→ 基因工程、蛋白质工程。 发展前景 生物制品； 转基因动植物； 基因芯片； 基因诊断； 基因治疗。
4 生物化学与分子生物学同有关学科的关系
（1）生物化学与分子生物学是生物学深层次问题 的研究和探索，已深入到生命科学的各个分支学科。 （2）生物化学与分子生物学是对化学领域最复杂 研究对象的研究和探索，引起化学工作者广泛的关注。 （3）生物化学与分子生物学为农学、医学和食品 科学提供理论依据和研究手段，推动了这些学科的长足 发展。 （4）物理学、信息科学和数学为生物化学与分子 生物学提供研究手段，是生命科学的重要基础。同时， 生物化学与分子生物学可以促进这些学科的理论和技术 进步。
免疫球蛋白部分分子的空间结构
2.2 物质和能量代谢（动态生物化学）
重点是糖类和氨基酸的分解代谢、脂类和核苷酸的分 解和合成代谢，及物质代谢和能量代谢的关系，还应熟悉 氨基酸生物合成、光合作用和生物固氮的概况。 复杂性 多步化学反应构成代谢途径； 多条代谢途径相互交织成网； 物质代谢和能量代谢相互交织； 调节控制有条不紊。 规律性 反应类型不多； 反应机理符合有机化学理论； 调节控制与生物学功能相适应。 方法 分析中间代谢物； 示踪技术； 酶学研究（包括使用抑制剂）； 研究缺陷性和疾病模型。
英国生物化学家Sanger还于1953年确定了 牛胰岛素中氨基酸的顺序而获得1958年的诺贝 尔化学奖。 1956年Arthur Kornberg发现了DNA聚合酶I， 美藉西班牙裔科学家Uchoa发现了细菌的多核苷 酸磷酸化酶，研究并重建了将基因内的遗传信 息通过RNA中间体翻译成蛋白质的过程。两人 分享了1959年诺贝尔生理医学奖。
1930年代
电子显微镜技术打开了微观世界，使我们能够看到 细胞内的结构和某些生物大分子的大致结构。 美国哈佛大学的Folin教授和中国的吴宪教授建立了 不少生物化学常用的分析方法如血糖分析、蛋白质含量 分析、氨基酸测定等。 1935年Schoenheimer和Rittenberg首次将放射性同位素 示踪用于碳水化合物及类脂物质的中间代谢的研究， 1937年英藉德裔生物化学家Krebs发现了三羧酸循环，对 细胞代谢及分子生物学的研究作出了重要贡献，他与美 藉德裔生物化学家Lipmann共获1953年诺贝尔生理医学奖。
生物化学领域获得的诺贝尔奖（68项）
获奖 时间
1902 获奖人 Fischer 国别 德国 获奖原因 合成糖和嘌呤衍生物 发现无细胞酵母液的发酵现象（是 由酶催化的） 蛋白质和核酸的研究 研究植物色素，特别是叶绿素 发明超速离心机，用于研究分散体 系 研究胆固醇的组成及其与维生素的 关系 阐明糖的发酵过程以及酶和辅酶的 作用 发现促进生长的维生素
生物化学与 分子生物学技术
杨建雄
导
论
1 生物化学与分子生物学的定义
生物化学(1877年词汇出现，上世纪初形成学 科）是用化学的理论和方法研究生命现象的科学。 分子生物学（上世纪70年代形成较完整的学 科，出现教科书）是研究生物大分子结构和功能 的学科，狭义的分子生物学只研究基因的表达及 其调控。 生物化学与分子生物学是同一个二级学科， 在大学本科阶段可以作为两门课开设， 也可以作 为一门课开设。
1945 1946 1947
1947
1948
发现糖代谢中的酶促反应
发明了电泳技术并发现血清蛋dall Hench Reichstein
1950年代
放射性同位素示踪技术有了大的发展，为各 种生物化学代谢过程的阐明发挥了重要作用。 1953年Wilkins和Franklin通过对DNA分子的 X-射线衍射研究为Watson和Crick的DNA模型提供 了有力的实验证据，美国科学家Watson和英国科 学家Crick提出DNA分子的双螺旋模型，1962年与 英国科学家Wilkins分享诺贝尔生理医学奖， DNA 双螺旋模型的提出开创了生物科学的历史新纪元。 英国物理学家Perutz对血红蛋白的结构进行X射线结构分析, Kendrew测定了肌红蛋白的结构， 成为研究生物大分子立体结构的先驱，他们同获 1962年诺贝尔化学奖。
1990年代：
1993年，美国科学家Roberts和Sharp由于在断裂基因 方面的工作而荣获诺贝尔生理医学奖。 1994年，美国科学家Gilman和Rodbell由于发现了G蛋 白在细胞内信息传导中的作用而分享诺贝尔生理医学奖。 1995年，美国科学家Lewis、德国科学家NussleinVolhard和美国科学家Wieschaus由于在20世纪4070年代先 后独立鉴定了控制果蝇体节发育基因而共享诺贝尔生理医 学奖。 质谱技术用于蛋白质的序列测定，核磁共振技术用于 蛋白质空间结构的研究，推动了蛋白质组学的发展。 进入21世纪以来，PCR技术、生物芯片技术不断完善， 基因组学、蛋白质组学、生物信息学发展迅速。
1960年代
各种仪器分析方法用于生物化学研究，取得了很大 的发展，如HPLC技术、红外、紫外、圆二色等光谱技术、 NMR核磁共振技术等。 1958年Stem，Moore和Spackman设计出氨基酸自动分 析仪，1967年Edman和Begg提出了连续进行氨基酸序列 分析的方法，1973年Moore和Stein设计出氨基酸序列自动 分析仪，大大加快了对多肽一级结构的测定。 在60年代，层析和电泳技术又有了重大的进展，在 19681972年Anfinsen创建了亲和层析技术，开辟了层析 技术的新领域。1969年Weber应用SDS-聚丙烯酰胺凝胶电 泳技术测定了蛋白质的相对分子质量，使电泳技术取得 了重大进展。
美国生物化学家Nirenberg在破译遗传密码 方面作出了重要贡献，Holly阐明了酵母丙氨 酸tRNA的核苷酸排列顺序，后来证明所有 tRNA的结构均相似。美藉印度裔生物化学家 Khorana提出按预定的序列合成核酸分子的方 法。他们3人共获1969年诺贝尔生理医学奖。 法国生物学家Lwoff因发现溶原现象， Jacob和生物化学家Monod由于发现操纵子， 而分享1965年诺贝尔生理医学奖。
1940年代
两位英国科学家Martin和Synge发明了分配色谱（层 析），他们获得了1952年的诺贝尔化学奖。由此，层析 技术成为分离生化物质的关键技术。 电泳技术由瑞典的著名科学家Tisellius奠基，从而开 创了电泳技术的新时代，他因此获得了1948年的诺贝尔 化学奖。 层析技术和电泳技术用于分析生物大分子的组成和 代谢的中间产物，示踪技术的应用推动了代谢的研究。 美国化学家Pauling确认氢键在蛋白质空间结构中以 及生物大分子间相互作用的重要性，发现了蛋白质的α螺旋，并因此而获得了诺贝尔化学奖。