生物化学,绪论,学习要点：,一、生物化学的涵义。,二、生物化学的研究内容。,绪论,生物化学是关于生命的化学，是运用化学的原理和方法来研究生命现象，阐明生命现象变化规律的一门科学。,一、生物化学的涵义和研究内容,章首,1、关于生命的化学本质的科学 生物化学的涵义：生物化学是研究生物体的化学及其化学变化规律的科学。,生物学,动物学,植物学,微生物学,化学,生物学,生物化学,生物化学的学科分支,以研究对象的不同，可分为：动物生化、植物生化、微生物生化、临床生化 随着生物化学向纵深发展，学科本身的各个组成部分常常被作为独立的分支： 蛋白质工程、酶工程、遗传工程或基因工程、分子生物学等。,2、 生物化学的研究内容,生物体的化学组成静态生化： 糖类、脂类、蛋白质、核酸四大类基本物质 酶、维生素、激素三大类活性物质 新陈代谢动态生化 代谢调节和遗传的分子基础功能生化,代谢调节的三种水平： 细胞内的调节通过酶来实现 体液的调节激素 神经系统的调节高等动物 遗传工程：DNA重组技术，亦称基因工程。 是用人工的方法将所需要的某一供体生物的遗传物质DNA大分子提取出来，在体外运用适当的工具酶进行切割后，把它与作为载体的DNA分子重组形成嵌合DNA分子，然后将之导入到宿主细胞，从而使宿主细胞获得新的遗传特性，形成新的产物，转基因动物、植物。,基因工程的理论依据： 不同基因具有相同的物质基础：基因都是具有遗传功能的特定核苷酸序列的DNA片段，而所有生物的DNA基本结构都是一样的。 基因是可以切割的。 基因工程安全性问题：是否对人类有害，基因漂移，转基因动物是否会演变成对人类有极大威胁的新物种，基因治疗是否会对人体的正常功能产生不良影响。,二、生物化学与与其他生命科学的关系,章首,1、生物化学是分子水平的生物学： 层次：解剖学、组织学、细胞学、生物化学 2、生物化学是现代生物学科的基础和前沿,生物化学的成就,章首,1953年，DNA双螺旋结构模式 1958年，分子遗传的中心法则 1970年，基因工程方法的建立 1981年，发现有催化功能的RNA（Ribozyme） 1985年，人类基因组作图和测序计划 1997年，第一只克隆羊诞生 1999年，干细胞的研究位列当年科技重大突破首位 2003年，人类基因组作图完成,下一页,DNA双螺旋结构模式,DNA分子结构是由美国生物学家沃森（James Dewey Watson,1926）和英国生物物理学家克里克（Francis Harry Compton Crick,1916）所确定的。克里克于1949年入剑桥大学卡文迪什实验室医学研究组。1951年沃森来到该研究所，克里克接受了他的观点：了解DNA三维结构即可明了它在遗传中所起的作用。1953年，他们建立了DNA双螺旋结构模式,并跟已知的物理化学性质相符合。这一发现成为分子生物学的里程碑。后来他们分享了62年的诺贝尔生理医学奖。,章首,节首,分子遗传的中心法则,中心法则(central dogma)是指遗传信息的流向所遵循的法则。Crick提出，在DNA分子可以自我复制（replication）传给子代的基础上，遗传信息可以从DNA传递给RNA（称为转录transcription）再从RNA传递给蛋白质（称为翻译translation），这是遗产信息流所遵循的中心法则。 Temin又证实RNA也可以是遗传信息的携带者，即DNA以RNA为模板反向转录合成，再推动RNA的合成及蛋白质的合成。,章首,节首,基因工程方法的建立,1970年，Temin和Baltimore从鸡肉瘤病毒中发现反转录酶。 Smith和Wilcox在E.coli中发现芽豆类限制性内切酶,由此为基因工程方法的建立打下了基础。,章首,节首,Ribozyme,章首,节首,1978年，Altman在提纯RNAaseP时发现，此酶由蛋白质和一个RNA片段组成，单独的RNA能完成对前体tRNA的剪切，而单独的蛋白质却无此能力。1981年，Cech在研究四膜虫前体rRNA的加工过程中发现，在没有蛋白质存在的情况下，一段RNA序列（IVS）能进行自动剪切，生成L-19IVS。后者在离体条件下能催化五聚胞嘧啶核苷酸的合成。由此提出了具有催化功能的核酶（Ribozyme）的概念。 Ribozyme的提出为解决人类的起源问题提供了一种新的假说，为此，Cech与Altman共同获得了1989年化学诺贝尔奖。,“人类基因组作图和测序”计划,1985年，美国科学家率先提出“人类基因组测序和作图”计划（简称HGP）。国际合作始于1990年。 这一计划旨在为30多亿个碱基对构成的人类基因组精确测序，发现所有人类基因并搞清其在染色体上的位置，破译人类全部遗传信息。 HGP的目的是解码生命、了解生命的起源、了解生命体生长发育的规律、认识种属之间和个体之间存在差异的起因、认识疾病产生的机制以及长寿与衰老等生命现象、为疾病的诊治提供科学依据。,章首,节首,克隆羊诞生,章首,节首,1997年2月23日，英国罗斯林研究所宣布，他们成功创造了世界上第一个克隆羊 多莉。它的意义在于，人类已能用高度分化的乳腺细胞作为核供体，通过无性繁殖方法，复制出与核供体完全一致的新个体。,人类基因组计划完成,年月日，美国联邦国家人类基因组研究项目负责人弗朗西斯柯林斯博士在华盛顿宣布，美、英、日、法、德和中国科学家经过年努力共同绘制完成了人类基因组序列图，人类基因组计划所有目标全部实现。 中国于年跻身人类基因组计划，承担了的测序任务。虽然参加时间较晚，但是我国科学家提前两年于年月日绘制完成“中国卷” 。,章首,节首,上一页,下一页,1999年干细胞的研究工作位列年度科学技术重大突破首位,干细胞（stem cell）是一类既有自我更新能力，又有多分化潜能的细胞，在一定条件下，它可以分化成多种功能细胞。干细胞的分类：（一）胚胎干细胞和成体干细胞。（二）全能干细胞、多能干细胞和单能干细胞。胚胎干细胞是全能干细胞，而成体干细胞的发育等级较低，是多能或单能干细胞。 干细胞的研究一方面可以揭示许多有关细胞生长和发育的基础理论难题；另一方面可望将其用于创伤修复，神经再生和抗衰老等临床医学研究。,章首,节首,上一页,三、生物化学与轻化工程行业,造纸：植物纤维原料，纤维素和半纤维素是其重要的化学组成成分。纤维素更是成品纸的主要成分。淀粉是造纸工业中最重要的化学助剂之一。 “生物质精炼”(Biorefinery)一词意指从树木等生物质原料中转化生产出一系列的化学品、材料和能源产品。 染整：天然纤维是该行业的重要原料。 皮革：主要加工对象生皮，蛋白质：包括胶原、角蛋白、弹性蛋白、球状蛋白。,酶： 皮革：酶在皮革生产中的应用：浸水、脱脂、浸灰、软化、脱毛，应用蛋白酶、脂肪酶。 造纸：生物制浆、漂白、树脂控制、废纸制浆、脱墨。 染整：退浆（淀粉酶、果胶酶）煮练、漂白（过氧化氢酶）、丝光（蛋白酶），表面处理（纤维素酶）。,四、21世纪的生物化学发展趋势,大分子结构与功能的关系：DNA、蛋白质 生物膜的结构与功能 机体自身调控的分子机理 生化技术的创新与发明,考核,本课程的内容以静态生化为主， 期末考核70； 期中考核20； 平 时 10。,