《动物生物化学》第四版

,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,*,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,*,动物生物化学,Animal Biochemistry,教材：,动物生物化学,（第,4,版），中国农业出版社，邹思湘主编，,2005,动物生物化学,（第,3,版），中国农业出版社，周顺伍主编，,1999,第,1,章 绪 论,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,）,：生物化学是用化学的原理和方法，从,分子水平,来研究生物体的,化学组成,，及其在体内的,代谢转变规律,从而阐明,生命,现象本质的一门科学。,1.2,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。,根据研究目的分为：医学生化、农业生化、工业生化、环境生化和营养生化等。,2.,生物化学研究内容,2.1,关于生命有机体的化学组成、生物分子，特别是生物大分子（,biological macromolecule,）的结构、相互关系及其功能。,生物大分子是由小分子单体聚合而成的多聚体。如氨基酸,蛋白质、核苷酸,核酸、葡萄糖,淀粉等。生物大分子执行着各种各样的生物学功能，如生物催化、物质运输、代谢调节、贮存、传递与表达遗传信息等。,它们复杂的空间结构是其功能的化学基础。,2.2,细胞中的物质代谢与能量代谢，或称中间代谢,（,intermediary metabolism,）,，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。在这个过程中，,ATP,（三磷酸腺苷）是能量转换和传递的中间体。,2.3,组织和器官机能的生物化学,生命有机体是一个统一协调的整体。,任何组织器官的形态结构、代谢方式都是以其化学组成和分子结构为基础的。,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,1,）中国：早在,4200,年前已开始造酒、酿醋、做豆腐，对于生物化学的发展有重要的贡献。,2,）世界：生化是在物理、化学、生物学、医学有了一发展才出现的。,3,）生化发展史：,（,1,）静态生化：,18,世纪下半叶开始，主要工作：,组成、结构、生理功能,（,2,）动态生化：,1930,年后研究代谢过程,（,3,）,50,年代后：分子生物学、蛋白质、核酸、,DNA,双螺旋模型,分子遗传学,生化在几十年中飞速发展，在较短年代里集中着大量科学发现。其中很多都称的上是人类认识自然界的里程碑，有划时代的意义。有相当数量的科学家因此获得,诺贝尔奖,詹姆斯,沃森（,James D.Watson,）,1953,年,Watson,（美）与,Crick,（英）,提出,DNA,分子的双螺旋结构模型，,1962,年共获诺贝尔奖。,弗朗西斯,克里克（,Francis H.Crick,）,悼念克里克,1969-1972,Arber(,瑞士,),Smith(,美,),与,Nathans(,美,),在核酸,限,限制,酶,酶的,分,分离,与,与应,用,用方面,做,做出,突,突出,贡,贡献,1978,年共,获,获诺,贝,贝尔,奖,奖。,1972Berg,（美,）,）在基因,工,工程,基,基础,研,研究方面,作,作出,了,了杰,出,出成,果,果，,获,获,1980,年诺,贝,贝尔,奖,奖。,1973Cohen,等（,美,美）,用,用核,酸,酸限,制,制性,内,内切,酶,酶,EcoR1,，首,次,次基因,重,重组成功,。,。,HamiltonO.Smith,DanielNathans,WernerArber,PaulBerg,HerbertBoyer,StanleyCohen,2001Venter,（美,）,）等,报,报道,完,完成,了,了人,类,类基,因,因组,草,草图,测,测序,。,。,我国,生,生物,化,化学,的,的开,拓,拓者,吴宪,教授,蛋白,质,质研,究,究领,域,域内,国,国际,上,上最,具,具有,权,权威,性,性的,综,综述,性,性丛,书,书,AdvancesinProteinChemistry,第,47,卷（,1995,年）,发,发表,了,了美,国,国哈,佛,佛大,学,学教,授,授、,蛋,蛋白,质,质研,究,究的,老,老前,辈,辈,J.T.Eddsall,的文,章,章“,吴,吴宪,与,与第一,个,个蛋,白,白质,变,变性,理,理论（,1931,）,HsienWuandthefirstTheoryofProteinDenaturation(1931)”,，对,吴,吴宪,教,教授,的,的学,术,术成,就,就给,予,予了,极,极高,的,的评,价,价。,该,该卷,还,还重,新,新刊,登,登了,吴,吴宪,教,教授,六,六十,四,四年,前,前关,于,于蛋,白,白质,变,变性,的,的论,文,文。,一,一篇,在,在,1931,年发,表,表的,论,论文,居,居然,在,在,1995,年仍,然,然值,得,得在,第,第一,流,流的,丛,丛书,上,上重,新,新全,文,文刊,登,登，,不,不能,不,不说,是,是国,际,际科,学,学界,的,的一,件,件极,为,为罕,见,见的,大,大事,。,。,科学,的,的发,展,展也,不,不是,单,单枪,匹,匹马,的,的，,多,多学,科,科的,互,互相,交,交叉,与,与渗,透,透、,研,研究,技,技术,和,和实,验,验手,段,段的,进,进步,推,推动,和,和加,速,速了,科,科学,进,进步,的,的步,伐,伐。,化学,、,、物,理,理学,、,、细,胞,胞学,、,、遗,传,传学,、,、微,生,生物,学,学以,及,及电,子,子显,微,微镜,、,、超,离,离心,（,（,ultra-centrifugation,）,、,、,色,色,谱,谱,（,（,chromatography,）,、,、,同,同,位,位,素,素,示,示,踪,踪,（,（,isotopetracing,）,、,、,X-,射,线,线,衍,衍,射,射,（,（,X-rayreflection,）,、,、,质,质,谱,谱,（,（,masschromatography,）,以,以,及,及,核,核,磁,磁,共,共,振,振,（,（,nuclearmagneticresonance,）,等,等,技,技,术,术,都,都,为,为,现,现,代,代,生,生,物,物,化,化,学,学,的,的,发,发,展,展,作,作,出,出,了,了,重,重,要,要,贡,贡,献,献,。,。,化学,有机化学,物理化学,无机化学,分析化学,高分子化学,生物化,学,学与其,它,它学科,的,的关系,生物学,动物学,植物学,微生物学,化学,生物学,生物化学,生理学,遗传学,栽培、育种,生态,生物化,学,学与普,通,通化学,的,的区别,生物化,学,学与分,子,子生物,学,学都以,从,从分子水,平,平上认识,生,生命、,诠,诠释生,命,命为目,标,标。广,义,义地说,，,，两者,没,没有截,然,然的区,别,别。只,是,是前者,注,注重生命有,机,机体的,化,化学过,程,程，后者,更,更强调生,物,物分子,的,的结构,与,与功能，尤其,是,是在遗,传,传分子,核,核酸方,面,面。,3.2,生物化,学,学的前,景,景和现,状,状,目前，,有,有关生,物,物化学,的,的研究,主,主要集,中,中在以,下,下几个,方,方面：,生物大,分,分子的,结,结构、,功,功能与,相,相互作,用,用,基因组,学,学和蛋,白,白质组,学,学,基因表,达,达的调,节,节,细胞信,号,号的传,导,导,生物工,程,程学,分子生,物,物学的,迅,迅速发,展,展从根,本,本上改,变,变了生,命,命科学,的,的面貌,，,，也极,大,大地丰,富,富和扩,展,展了生,物,物化学,的,的内涵,。,。一方,面,面，经,典,典的生,物,物化学,原,原理不,断,断得到,验,验证，,另,另一方,面,面，人,们,们对生,命,命有机,体,体中化,学,学过程,的,的认识,不,不断更,新,新和深,化,化，现,代,代生物,化,化学的,发,发展已,经,经从各,个,个方面,融,融入了,生,生命科,学,学发展,的,的主流,当,当中。,生物大,分,分子的,结,结构、,功,功能与,相,相互作,用,用,大分子,之,之间的,相,相互作,用,用；大,分,分子结,构,构模体,（,（,motif,）和结,构,构域的,独,独特作,用,用；生,物,物大分,子,子三维,构,构象和,构,构象运,动,动进行,描,描述,；,；蛋白,质,质空间,构,构象的,正,正确折,叠,叠和“,分,分子伴,侣,侣”（,molecularchaperone,）的作,用,用；磷,酸,酸化、,酰,酰基化,等,等化学,修,修饰作,用,用对于,蛋,蛋白质,和,和酶在,快,快速、,高,高效传,递,递代谢,信,信息和,调,调节基,因,因表达,中,中的机,制,制；核,酸,酸与蛋,白,白质的,相,相互作,用,用与基,因,因表达,的,的调节,；,；催化,核,核酸等,。,。,信息爆炸导,致,致了结构生物学（,structuralbiology,）的诞生。,蛋白质和核,酸,酸大分子之,间,间的相互作,用,用,基因组学和,蛋,蛋白质组学,“,人类基因组,计,计划”（,humangenome project,，,HGP,）历经,10,个年头，在,进,进入本世纪,后,后不久宣布,完,完成，人类,基,基因组的解,读,读为疾病的,诊,诊断、防治,和,和新药的研,究,究开发提供,了,了有力的武,器,器。科学家,已,已绘制出,40,余种生物的,基,基因组图谱,，,，基因组的,研,研究将进入,功,功能基因组,（,（,functionalgenomics,）阶段，即,确,确定基因结,构,构与功能的,应,应用阶段。,蛋白质组学（,proteomics,）作为后基,因,因组时代生,命,命科学新的,研,研究领域正,在,在崛起。它,将,将一系列精,细,细的技术，,主,主要有,2D-,凝胶电泳、,计,计算机图象,分,分析、质谱,、,、氨基酸测,序,序和生物信,息,息学结合起,来,来，高通量,地,地、综合地,定,定量和鉴定,蛋,蛋白质。建,立,立蛋白组的,生,生物信息数,据,据库，将为,重,重大病症的,发,发生提供新,的,的预警和诊,断,断标志，并,为,为新药的开,发,发提供新的,思,思路,。,大肠杆菌中,的,的蛋白质组,基因表达的,调,调节,1960,年，,F.Jacob,和,J.Monod,发现细菌利,用,用乳糖时，,相,相关酶的基,因,因表达时序,受,受到严格的,控,控制，于是,提,提出了原核,生,生物基因调,节,节操纵子（,operon,）模型，开,辟,辟了对基因,表,表达调节研,究,究的新领域,。,。,真核基因表,达,达的调控产,要,要涉及核小,体,体的重构、,组,组蛋白的乙,酰,酰化、,DNA,的甲基化等,化,化学修饰和,DNA,超螺旋的拓,扑,扑异构化；,基,基因的的调,节,节也在转录,后,后的加工、,翻,翻译和新生,多,多肽链的化,学,学修饰等各,个,个层次上进,行,行。,这一领域的,研,研究将最终,揭,揭开生命的,进,进化、胚胎,的,的分化、个,体,体的生长、,发,发育、繁殖,、,、衰老、疾,病,病和死亡之,谜,谜。,细胞信号的,传,传导,第二信使学,说,说,cAMP,、,cGMP,、,IP,3,、,DG,、,Ca,2+,等,G,蛋白偶联系,统,统,G,蛋白、,PKA,、,PKG,、,P