生物化学论文

生物化学摘要：生物体的生命现象（过程）作为物质运动的一种独有的特殊的运动形式，其基本表现形式就是新陈代谢和自我繁殖。

构成这种特殊运动形式物质基础是蛋白质、核酸，糖类、脂类、维生素、激素、萜类，卜啉生物分子等。

正是这些生物分子之间的相互协调作用才形成了丰富多彩的生命现象。

生物化学就是研究生物体的物质组成和生命过程中的生物分子化学变化的一门科学。

在此，化学与生物的界限已经很模糊了。

随着生命科学的飞速发展，生物化学研究的内容在深度和广度上也在迅速地拓展，并已渗透到生物学科内外许多相关学科，产生了生物有机化学、酶工程、蛋白质工程、代谢工程、蛋白质组学、结构生物学、化学生物学等新领域和新知识。

但其基本内容主要涉及蛋白质、糖类、脂类、核酸和数以万计生物分子的结构与功能、代谢与调控等内容。

关键词：生物化学Biochemie 生物大分子人类基因组酶促反应DNA生物化学因研究的物质不同，可分为蛋白质化学、核酸化学、脂化学、糖化学、酶学等分支；研究各种天然物质的化学称为生物有机化学；研究各种无机物的生物功能的学科则称为生物无机化学或无机生物化学。

生物化学这一名词的出现大约在19世纪末、20世纪初，但它的起源可追溯得更远，其早期的历史是生理学和化学的早期历史的一部分。

生物化学的发展大体可分为三个阶段：第一阶段从19世纪末到20世纪30年代，主要是静态的描述性阶段，对生物体各种组成成分进行分离、纯化、结构测定、合成及理化性质的研究。

其中菲舍尔测定了很多糖和氨基酸的结构，确定了糖的构型，并指出蛋白质是肚键连接的。

1926年萨姆纳制得了脲酶结晶，并证明它是蛋白质。

此后四、五年间诺思罗普等人连续结晶了几种水解蛋白质的酶，指出它们都无例外地是蛋白质，确立了酶是蛋白质这一概念。

通过食物的分析和营养的研究发现了一系列维生素，并阐明了它们的结构。

与此同时，人们又认识到另一类数量少而作用重大的物质——激素。

它和维生素不同，不依赖外界供给，而由动物自身产生并在自身中发挥作用。

肾上腺素、胰岛素及肾上腺皮质所含的甾体激素都在这一阶段发现。

此外，中国生物化学家吴宪在1931年提出了蛋白质变性的概念。

1第二阶段约在20世纪30～50年代，主要特点是研究生物体内物质的变化，即代谢途径，所以称动态生化阶段。

其间突出成就是确定了糖酵解、三羧酸循环以及脂肪分解等重要的分解代谢途径。

对呼吸、光合作用以及腺苷三磷酸(ATF)在能量转换中的关键位置有了较深入的认识。

当然，这种阶段的划分是相对的。

对生物合成途径的认识要晚得多，在50～60年代才阐明了氨基酸、嘌岭、嗜啶及脂肪酸等的生物合成途径。

第三阶段是从20世纪50年代开始，主要特点是研究生物大分子的结构与功能。

生物化学在这一阶段的发展，以及物理学、技术科学、微生物学、遗传学、细胞学等其他学科的渗透，产生了分子生物学，并成为生物化学的主体。

生物化学研究的主要内容有以下几个方面：生物分子的结构与功能人体是由生物分子按照一定的布局和严格的规律组合而成的。

对生物分子的研究，重点是对生物大分子的研究，要搞清其空间结构及其与功能的关系。

结构是功能的分子基础，而功能则是结构的体现。

生物大分子种类繁多，结构复杂，功能各异。

2蛋白质与核算是体内主要的生物大分子，参与机体构成并发挥重要生理作用。

这是静态化学。

生物大分子中，蛋白质、核酸、磷脂等是重要的生命基础物质，研究它们的结构、构象等化学问题以阐明生命的奥秘是当今极为重要的研究课题。

应用激光拉曼光谱除能获得有关组分的信息外，更主要的是它能反应与正常生理条件（如水溶液，温度，酸碱度等）相似的情况下的生物大分子的结构变化信息，同时还能比较在各相中的结构差异，这是用其它仪器难以得到的成果3。

/download/shtml/001309.shtml物质代谢及其调节新陈代谢是生命的最基本特征。

生物体一方面需要与外界环境进行物质交换，同时在体内进行各种代谢变化，以维持期内环境的相对稳定，并通过代谢变化将摄入营养物中存储的能量释放出来，供肌体活动所需。

因此，研究物质代谢、能量代谢及代谢调节规律是很重要的，也称为动态化学。

基因信息的传递及调控生物体通过自我复制而完成的生物遗传特性，即细胞内贮存的遗传信息传递和表达的过程。

Dna是遗传的物质基础，遗传信息传递涉及遗传、变异、生长、分化等诸多生命过程，也与遗传疾病、恶性肿瘤等多种疾病的发生机制有关3。

生物化学史上有很多里程碑事件。

维勒自1824年起研究氰酸铵的合成，但是他发现在氰酸中加入氨水后蒸干得到的白色晶体并不是铵盐，到了1828年他终于证明出这个实验的产物是尿素。

维勒由于偶然的发现了从无机物合成有机物的方法，而被认为是有机化学研究的先锋。

在此之前，人们普遍认为：有机物只能依靠一种生命力在动物或植物体内产生；人工只能合成无机物而不能合成有机物。

他的论文详尽记述了如何用氰酸与氨水或氯化铵与氰酸银来制备纯净的尿素。

随着其他化学家对他的实验的重现成功，人们认识到有机物是可以在实验室由人工合成的，这打破了多年来占据有机化学领域的生命力学说。

随后，乙酸、酒石酸等有机物相继被合成出来，支持了维勒的观点。

1828年，弗里德里希·维勒从无机化合物氰化铵合成有机化合物尿素1833年，安塞姆·佩恩发现第一个酶——淀粉酶。

在酶的催化反应体系中，反应物分子被称为底物，底物通过酶的催化转化为另一种分子。

几乎所有的细胞活动进程都需要酶的参与，以提高效率。

与其他非生物催化剂不同的是，酶具有高度的专一性，只催化特定的反应或产生特定的构型。

目前已知的可以被酶催化的反应有约4000种。

酶促反应又称酶催化或酵素催化作用指的是由酶作为催化剂催化进行的化学反应。

生物体内的化学反应绝大多数属于酶促反应。

在酶促反应中，酶作为高效催化剂，使得反应以极快的速度或在一般情况无法反应的条件下进行。

酶是生物体内进行各种化学反应最重要的物质。

影响酶催化速度有以下因素：温度、酸碱度、酶的浓度、被催化物质的浓度、重金属。

亦即，凡是会影响蛋白质活性的因子，皆会影响酵素活性与催化效力。

1865年，孟德尔的豌豆杂交实验和遗传定律。

孟德尔自立粒子说并且预言，决定父母方性质的是某种单位化的粒子状物质。

由于当时的技术水平的局限孟德尔没能完全解释这里的粒子是什么，现在我们知道这里的粒子就是遗传因子。

可以说孟德尔为以后的遗传因子理论奠定了框架基础，这一发现具有历史性的意义。

1896年，爱德华·毕希纳发现无细胞发酵。

1912年，霍普金斯,F.G.发现食物辅助因子——维生素。

维生素不能像糖类、蛋白质及脂肪那样可以产生能量，组成细胞，但是它们对生物体的新陈代谢起调节作用。

缺乏维生素会导致严重的健康问题；适量摄取维生素可以保持身体强壮健康；过量摄取维生素却会导致中毒1929年，Gustav Embden、奥托·迈尔霍夫和Jakub Parnas阐明糖酵解作用机理：糖酵解又称糖解作用是所有生物细胞糖代谢过程的第一步。

在该过程中，一分子葡萄糖会经过十步酶促反应转变成两分子丙酮酸。

C6H12O6 + 2 NAD+ + 2 ADP + 2 H3PO4 →2 NADH + 2 C3H4O3 + 2 ATP + 2 H2O + 2 H+ 。

1944年，Avery, Macleod, Mc Carty三人著名的肺炎球菌实验证明DNA是细胞遗传信息的基本物质1953年，詹姆斯·沃森和佛朗西斯·克里克等人阐明DNA三维结构。

脱氧核糖核酸（英语：Deoxyribonucleic acid，缩写为DNA）又称去氧核糖核酸，是一种分子，可组成遗传指令，以引导生物发育与生命机能运作。

主要功能是长期性的资讯储存。

其中包含的指令，是建构细胞内其他的化合物，如蛋白质与RNA 所需。

带有遗传讯息的DNA片段称为基因，其他的DNA序列，有些直接以自身构造发挥作用，有些则参与调控遗传讯息的表现。

44444444444将组成生物体的物质逐一分离研究，均为非生命物质，并遵守物理和化学的规律，然而由这些物质组成的生物体何以能呈现及维持各种生命现象，这是生物化学要探讨和阐明的问题。

555生物化学和分子生物学是边缘性学科，发展又十分迅速，因而形成了许多新理论新概念，如基因组学、蛋白质组学；同时发展许多新技术，如基因工程、克隆技术。

生物化学和分子生物学的理论和方法已广泛被应用于其他科学，促进了很多分支学科的产生。

生物化学是研究生命体内分子水平反应机理的，其最直接的应用就体现在医学和医药学上。

学习生物化学对理解人体功能、维持机体健康、认识疾病本质等都是十分必要的。

生物化学是研究生命活动规律的科学，它是生命科学其它学科的基础，对其它各门生物学科的深刻影响首先反映在与其关系比较密切的细胞生物学学、微生物学、遗传学、发育生物学、生理学等领域。

通过对生物高分子结构与功能进行的深入研究，揭示了生物体物质代酣、能量转换、遗传信息传递、光合作用、神经传导、肌肉收缩、激素作用、免疫和细胞间通讯等许多奥秘，使人们对生命本质的认识跃进到一个崭新的阶段。

生物化学有着广泛的应用前景，工业方面，可用于食品加工、酶制剂工业、饲料工业、皮革工业等。

农业方面，明确糖类、脂类、蛋白质、维生素、生物碱、芳香油等在植物体内的合成规律，可获得大量优质作物；对合理贮藏食物有帮助；在提高农产品产量上有实际意义；而在临床上，主要用于生化诊断。

附：★人类基因组计划（Human Genome Project, HGP, 1990～2003）人类基因组计划是生命科学领域的一项巨大工程。

人体单基因组包括22条常染色体和1条性染色体（X或Y），由31.467亿个碱基对组成，大约含有3.0～3.5万个编码蛋白质的基因，编码序列只占到全部序列的2%。

人体基因组全序列分析，简称基因组研究，就是要分析测定30亿个脱氧核糖核苷酸的排列顺序，破译核苷酸序列中所包含的遗传信息，弄清楚它的生物学功能，并绘制成直观图谱，进而弄清楚基因组所编码的所有蛋白质的表达情况，最终达到从整体系统水平上认识人体构造与功能并帮助制定有效治疗策略和开发有效治疗药物的目的。

1986年3月7日，著名生物学家、诺贝尔奖获得者雷纳托.杜尔贝科（Renato Dulbecco）在Science杂志上发表了一篇题为《癌症研究的转折点——测定人类基因组序列》的文章，指出癌症和其它疾病的发生都与基因有关，并提出测定人类整个基因组序列的途径和重要意义，率先提出“人类基因组计划”（Human Genomic Project, 简称HGP）。

1990年10月，美国政府正式启动人类基因组计划，后有德、日、英、法、中等6个国家的科学家先后正式加入，有16个实验室及1100名生物科学家、计算机专家和技术人员参与。