生物化学1绪论课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,2024/8/26,1,生物化学,Biochemistry,主讲老师：胡兴 教授,电 话：,E-mail,：,2024/8/26,2,第,1,章,绪 论,1.1 生物化学的概念,1.2 生物化学的开展史,1.3 生物化学与现代工业,1.4 生物化学的学习策略,1.1,生物化学的概念,2024/8/26,4,生物化学的概念,什么是生物化学,?,研究生命的化学,运用现代科学技术和方法从分子水平探讨生命现象的,化学本质,、生命活动过程中,化学变化规律,的科学。,研究方法,主要采用,化学,、物理学和生物学的理论和方法；,与数学、物理学、生理学、细胞生物学、遗传学等学科相联系和交叉。,生物化学的分类,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。,根据研究内容分为：,医学生化、农业生化、工业生化、环境生化、食品生化和营养生化等。,2024/8/26,5,生物化学的研究内容,研究生物体内各种化合物的组成、结构、性质和功能主要有糖类、脂类、蛋白质、核酸、酶、维生素和激素,研究构成生物体的根本物质在生命活动中进行的化学变化，即新陈代谢及代谢过程中能量的转换和调节,静态生物化学,动态生物化学,2024/8/26,6,代谢与能量,糖类化学,脂类化学,蛋白质化学,核酸化学,酶学,静态生物化学,动态生物化学,糖类代谢,脂类代谢,蛋白质代谢,核 酸代谢,代谢的调节,蛋白质的降解,氨基酸代谢,蛋白质的生物合成,核酸的降解,核苷酸代谢,核酸的生物合成,2024/8/26,7,原子,分子,根本生物分子,生物大分子,超分子复合物,细胞器,细胞,组织,器官,生物界,生物个体,生命的起源与进化,2024/8/26,8,生物体的组成,2024/8/26,9,物质代谢与能量代谢,中间代谢intermediary metabolism：细胞中的物质代谢与能量代谢，也就是细胞中进行的化学过程。,合成代谢anabolism： 将小分子的前体precursor经过特定的代谢途径构建成较大的分子，并且消耗能量。,分解代谢catabolism： 将较大的分子经过特定的代谢途径，分解成小的分子并且释放出能量。,物质代谢与能量代谢相伴随，而ATP三磷酸腺苷是能量转换和传递的中间体。,2024/8/26,10,2024/8/26,11,生物化学研究目的,在认识自然的根底上改造自然，进而提高人类生产水平，改善生活质量。,生物化学领域的重大问题，如遗传工程、光合作用、生物固氮、酶的应用、代谢调控等。,2024/8/26,12,生物化学的开展首先起源于法国，由法国传之德国。再由德国传至美国和英国，20世纪由上述国家流入其他各国。,大约在两个世纪过程中，经过许多杰出的生物学和生物化学工作者的辛勤劳动，生物化学已成为独立完整的新科学。生物化学在生命科学中的位置越来越重要，生物化学的理论和技术已介入生物科学所有的领域之中。,生物化学还将继续开展下去，这有赖于今人和后人所做出的巨大努力和奉献。,现代生物化学,2024/8/26,13,生物化学与其它学科的联系,生物化学是一门交叉学科，从有机化学、生物物理学、营养学、生理学、微生物学、遗传学、细胞生物学等开展起来，并促进了这些学科的开展。,生物化学也是一门独立科学，主要研究生物分子的结构、反响，如酶和生物催化过程、代谢途径及其控制、生命信息传递等过程的化学作用机理。生物化学是揭示生物分子作用本质的一门科学。,2024/8/26,14,生物化学,边缘学科,根底性：生物学的主干课程之一。,交叉性：渗透到生物工程、医学“三理一化、营养学、农学等各学科。,开展性：分子结构生物学、分子生理学、分子遗传学、分子免疫学、分子病毒学、分子发育生物学、分子神经生物学、分子育种学、分子药理学等新学科。,近代生物化学的开展,植物生化 动物生化 微生物生化 食品生化,工业生化,生物化学,农业生化,无机生化 有机生化 病理生化 临床生化,细胞工程 基因工程 发酵工程 蛋白质工程 酶工程,2024/8/26,15,生物化学的研究热点,生物大分子的结构与功能,基因表达的调控,生物膜结构与功能,基因组学,蛋白组学,糖组学,代谢组学,2024/8/26,16,基因组学,“人类基因组方案human genome project，HGP历经10年，在本世纪初宣布完成。,已绘制40多种生物的基因组图谱，基因组的研究进入功能基因组functional genomics阶段，即确定基因结构与功能的应用阶段。,人类基因组解读为疾病的诊断、防治和新药研发提供了有力的武器。,2024/8/26,17,蛋白质组学,蛋白质组学proteomics作为后基因组时代生命科学的新研究领域正在崛起。,综合2D-凝胶电泳、计算机图象分析、质谱、氨基酸测序和生物信息学一系列精细技术，高通量、综合定量和鉴定蛋白质。,建立蛋白质组的生物信息数据库，为重大病症的发生提供新预警和诊断标志，并为新药开发提供新的思路。,2024/8/26,18,大肠杆菌中的蛋白质组,2024/8/26,19,茯苓中的蛋白质组,2024/8/26,20,蛋白提取：茯苓菌丝经TCA-丙酮沉淀，并经冷冻真空枯燥获得菌丝干粉，再经尿素-硫脲蛋白提取液溶解出菌丝干粉中的蛋白，并用于IEF-SDS/PAGE。双向电泳系统：GE公司 Multiphor II双向电泳系统。IEF等电聚焦采用13cm 非线性胶条；SDS-PAGE凝胶浓度为10%。染色：采用Blue-silver G250考马斯亮蓝染色凝胶扫描：UMAX Powerlook 2100xl光密度扫描仪凝胶分析软件：ImageMaster 2D Platinum,1.2,生物化学的发展简史,2024/8/26,22,生物化学的开展简史,建立时期18世纪20世纪初：研究了脂类、糖类、氨基酸和核酸；酵母发酵中的“可溶性催化剂酶的概念等。,快速开展20世纪初20世纪下叶：必需氨基酸、维生素、多种激素的发现；酶的蛋白质本质揭示；主要物质代谢途径确实定等。,分子生物学的崛起20世纪下叶 ：从分子水平解释生命现象。,2024/8/26,23,生物化学开展简史,国内生物化学开展概况,国际生物化学开展概况,2024/8/26,24,国内生物化学开展概况,中国古代生物化学的渊源,中国近代生物化学的出现,中国近代生物化学的开展,2024/8/26,25,中国古代生物化学的渊源,公元前22世纪的夏代的酿酒杜康。,公元前12世纪?周礼?的发酵制酱。,公元前4世纪，?庄子?记载“瘿病，即现代的地方性甲状腺肿病。,公元4世纪，晋朝葛洪的?肘后百一?以含碘丰富的海藻来治疗“瘿病。,2024/8/26,26,北魏贾思勰?齐民要术?卷八利用曲的滤液进行酿造。,公元1897年德国人布希纳Eduard Buchner才发现酵母菌滤液的发酵作用，比我国晚1353年。,唐代孙思邈581682用米糠熬成的粥来治疗脚气病，用猪肝治疗“雀目。,中国古代生物化学的渊源,2024/8/26,27,明代李时珍15181593长期亲自上山采药，著成?本草纲目?，共载药物1880种。,公元1637年，明末宋应星的?天工开物甘嗜?记载了甘蔗的栽培技术、制糖设备和工艺过程，具有相当高的科学价值，其中用石灰澄清法处理蔗汁的工艺，迄今仍为世界公认的最经济的方法。,中国古代生物化学的渊源,2024/8/26,28,中国近代生物化学的出现,萌芽期19171924：吴宪生物化学家、营养学家，18931959，开设?生理化学?，成立生物化学科(Department of Biochemistry)。,发育期19251936：蛋白质变性学说，营养学、免疫化学、临床生物化学、药物化学等。,苦争期19371949：郑集生物化学家、营养学家，1900，?A Laboratory Manual of Biochemistry?、?实用营养学?，第一次全国营养会议、中国营养学会首任理事长。,2024/8/26,29,中国现代生物化学的开展,1950年，中国科学院生理生化研究所成立。,王应睐19072001, 19581984任中国科学院上海生物化学研究所所长。,1965年，人工合成牛胰岛素(insulin)，生物化学研究所、有机化学研究所、北京大学协作完成。,1981年，人工合成酵母丙氨酸转移核糖核酸tRNAAla， 上海生物化学研究所、细胞研究所、有机化学研究所、生物物理研究所、北京大学生物系和上海试剂二厂协作完成。,2024/8/26,30,国际生物化学开展,18世纪生物化学的萌芽,19世纪生物化学的雏形,20世纪生物化学的开展,国际生物化学的开展概况,2024/8/26,31,2024/8/26,32,2024/8/26,33,2024/8/26,34,2024/8/26,35,2024/8/26,36,2024/8/26,37,2024/8/26,38,2024/8/26,39,2024/8/26,40,2024/8/26,41,2024/8/26,42,1953,年,Watson,和,Crick,描绘出了,DNA,的双螺旋结构模型,，生命科学从此进入了分子生物学新时代,悼念克里克,2024/8/26,43,分子生物学的产生与开展,2024/8/26,44,2024/8/26,45,分子生物学的重要事件,50年代：蛋白质-螺旋结构的发现；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；中心法那么的提出；遗传密码的破译,70年代：DNA重组技术(基因工程)、基因诊断、基因治疗的开展。,80年代：PCR技术、核酶ribozyme等。,90年代：人类基因组方案约3.0109碱基、23万个基因、后基因组时代蛋白质组学、生物信息学。,基因工程的建立,20世纪70年代建立的基因工程gene engineering，在体外按人类的需要进行基因重组和基因改造，通过各类基因载体进行基因转移，打破了基因重组和基因转移的物种界限。,2024/8/26,46,2024/8/26,47,2024/8/26,48,2024/8/26,49,基因工程的拓展,基因工程gene engineering根底研究使基因工程在理论和技术上日趋成熟，应用范围不断拓展，产生了许多新的研究领域，极大地丰富了生物科学理论，推动了生物技术产业的开展。,基因组学genomics,蛋白质组学proteomics,生物信息学bioinformatics,转基因动植物transgenic animals and plants,生物芯片biochips,基因治疗gene therapy,生物化学的前景和现状,分子生物学,从根本上改变了生命科学的面貌，极大地丰富和扩展了生物化学的内涵。一方面，经典的,生物化学原理,不断得到验证，另一方面，人们对,生命的化学过程,的认识不断更新和深化。,现代生物化学已经从各个方面融入了生命科学开展的主流，其研究主要集中在以下几个方面：,生物大分子的结构、功能与相互作用,基因组学与蛋白质组学,基因表达的调节,细胞信号的传导,生物工程学,2024/8/26,50,1.3,生物化学与现代工业,生物化学与现代工业,生物化学对轻化工业的渗透,酶及其应用,2024/8/26,52,生物化学对轻化工业的渗透,蛋白质酶、糖、脂肪、核酸等生物分子的研究成果及应用使传统食品、医药工业发生了根本性的变化。,许多酶粗酶正逐步应用于皮革、纺织、日用化工、原料化工、酿造等轻化工工业。,利用生物化学手段不断研制高效性、常效性新药，如基因工程和蛋白质工程可以用细菌来生产胰岛素、生长素、干扰素等重要药物。,2024/8/26,53,酶的应用,酶含酶的细胞作为一种生物催化剂，具有专一性强、催化效率高、反响条件温和等特点，在各领域得到了广泛的应用。,1969年日本的千畑一郎在工业上应用固定化氨基酰化酶从DL-氨基酸生产L-氨基酸。将酶或细胞固定于载体上生物反响器Bioreactor 酶反响器，就较易做到生产的程序化、自动化。,2024/8/26,54,1.4,生物化学的学习策略,2024/8/26,56,生物化学的学习策略,生物学特点：,特点一：与数理化不同，生物学为实验科学，不存在因果定量关系，即不可能通过公式或定理推出一个准确的结论。,特点二：生物界没有绝对，几乎所有的结论都可以被一些例外打破生物多样性。,2024/8/26,57,生物化学的学习策略,生物化学课程的特点：,知识密集，信息量大,分子水平，内容复杂,涉及面广，记忆性强,联系密切，灵活多变,生物化学的学习策略,生物化学学习的方法：通常认为生物化学难学，其实不然。只要师生共同努力，教与学齐驱并驾同步思维、同步运动，辅以必要的习题演练，自绘代谢网络图，就一定会从无知到有知，从知之较少到知之较多，以至到达融会贯穿、炉火纯青的境地。,教学结合，教学相长,专心听讲，及时复习,精炼概念，把握规律,加强联系，突出整体,进入状态，择重记忆,2024/8/26,58,一条主线：生命的化学、化学的生命,一个中心：认识生命、改造生命,万能方法：理解记忆,一、认真听讲。生物化学不同于某些文科科目可以通过自学方式较易地看懂学好。,二、抓住重点。生物化学记忆量很大，包括了名词概念、图片符号、反响方程式等，不区分重点只能导致低效率。,三、知识系统化。要将所学知识前后左右联系，串连成一个整体。,四、及时复习。多花时间，多问多做。,学习方法,考试,(,进行改革,),平时成绩：40分,包括：出勤、作业10分，小考20分，课堂提问、讨论10分。,期末考试：,60,分,口试：30分，考试时间15分钟，主要考查学生的根底知识、根本概念、根本原理等，以名词解释、选择题、填空、判断等形式出现，采用试题库。,笔试：,30,分，考试时间,1,小时，,主要以综合论述题的形式出现，题量,3-4,个，每章节学完后布置,1,道题目，考试就是从中选出。,两个根本问题,国家为什么创办大学？,国民为什么争读大学？,2024/8/26,61,目的与目标,目的：,提高全民素质，造福人类,公民具备较强的生活能力和生存能力,目标：,强国富民，国泰民安,建立正确的人生观、道德观、价值观，科学的思维方法；掌握相关学科的根本理论和根本技能,2024/8/26,62,永远的真理,书到用时方恨少！,2024/8/26,63,主要参考书,王镜岩，朱圣庚，徐长法主编，生物化学教程，高等教育出版社，2021年。,张丽萍、杨建雄主编，生物化学简明教程第4版，高等教育出版社，2021年。,张洪渊主编，生物化学教程第三版，川大学出版社，2002年。,张楚富主编, 生物化学原理.高等教育出版社出版,欧伶，俞建瑛等编著，应用生物化学第二版，化学工业出版社，2021年。,2024/8/26,64,作 业,查阅和归纳2005-2021年诺贝尔生理学-医学奖以及与生物学相关的诺贝尔化学奖得主及其获奖成就。,2024/8/26,65,2024/8/26,66,