生物化学绪论

Biochemistry生物化学理论72学时，必修朱学伸副教授教学参考 书 关于书的成语关于读书的排比句社区图书漂流公约怎么写关于读书的小报汉书pdf ：生物化学教程 王镜岩朱圣庚徐长法主编，高等教育出版社生物化学简明教程.第四版，张丽萍、杨建雄.高等教育出版社,2009生物化学简明教程.第三版，聂剑初等编，罗纪盛等修订．高等教育出版社,1999生物化学（上、下册）．第三版，王镜岩等主编．高等教育出版社,2002* 1.平时：30%，（包括出勤、作业、回答问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 等） 2.期中考试：20%（闭卷） 2.期末考试：50%（闭卷）课程考核方式Chapt1绪论生物化学（biochemistry）即“生命的化学” 生物化学早期主要是用化学的，也用生物学的、物理学的以及数学的原理研究各种形式的生命现象； 至20世纪下半叶，生物化学进入其发展的分子生物学时期，研究手段又有遗传学、生物 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 学、生物信息学等介入。 因此，生物化学是一门边缘学科，也是生命科学领域重要的领头学科。生物化学的起源于最初的生理学研究。早期生理学研究目的主要从宏观角度研究生理组织如内分泌系统，血液系统，肌肉组织，骨骼组织的作用，后来发展到了组培学开始从组织的基本单位细胞来研究生命现象，而生物化学的研究则是更进一步从分子层面研究生命活动。*一、19世纪末以前是叙述生物化学阶段（一）尿素合成使“活力论”遭遇第一次打击 1828年，在哥廷根大学任教的化学家弗里德利克·魏勒（FriedrickWohler）在实验室里将氰酸铵（Ammoniumcyanate）加热产生了尿素（urea）。 NH4CNO----CO(NH2)21828年尿素首次体外合成打破了生命不可知论，活力论等观点，尿素是体内代谢的重要产物，并不是完全神秘的，而是一个普通的化学物质。指出生命活动中可用化学方法来研究。生命体是许多大分子和小分子的有序的堆集和反应结果，利用化学的手段和方法研究生命活动是重要的手段。*(二)“燃烧”学说使“活力论”再次遭遇重创 尤斯图斯·冯·李比希（JustusVonLiebig）在19世纪20年间提出来了著名的“燃烧”学说—动物通过呼吸获取空气中的O2，氧化分解摄取的食物，产生水和CO2，并且释放热量，保持体温，维持活力。 李比希将食物分为糖、脂和蛋白质三大类主要成分，并提出物质在生物体内可进行合成和分解两种化学过程，物质代谢（metabelism）的概念。生命活动本质是物质代谢过程，分子的化学反应过程。*（三）细胞是生命体的基本结构单位 既然生命活动是以化学反应为基础的，化学反应又是在何处进行的？ 1665年，马尔塞罗·马琵李（MarcelloMalpighi）发现红血球（细胞）。同年，罗比特·胡克（RobertHooke）发现植物树皮细胞。 1838年（有说1839年），马采斯·史雷登（MattftaisSchleiden）和汤奥多尔·史旺（ThcodarSchwarm）证明：细胞是植物的结构。生命的化学反应进行的场所随着组培学，细胞生物学研究的深入也被确立，既是细胞。在离体状态下，细胞依然可以存活，而且可以进行生命活动有关的化学反应。*（四）生物大分子-蛋白质的发现化学家恩斯特·霍普·席勒（ErnstHoppe-Seyler）首次从血液中分离出血红蛋白，证明“血液的红色是由血红蛋白的颜色引起的”，并在1864年血红蛋白制成了结晶（Crystal）。 1877年，霍普·席勒创立了德文《生理化学杂志》（ZeitschriftfurPhysiologischeChemie）。 这时，生物化学从生理学分出作为一门新的独立学科诞生。随着对参与活动的化学反应的研究，首当其冲发现的既是蛋白质。*（五）酶是化学反应的主宰 路易斯·巴斯德（LouisPasteur）首先证明，只有活的酵母细胞才能进行发酵。 1833年，在巴黎一个糖厂工作的安塞尔·佩因（AnsechmePayen）和简·弗朗修斯·波骚兹（JeanFrancoisPersoz）从麦芽中分离出一种可使淀粉转变为酶的可溶性物质，即淀粉酶（diastase，后来化学家又称之amylase）。 稍后几年，细胞的发现人史旺又从胃液中分离出类似于如今胃蛋白酶的物质。随着微生物的发现，微生物学的发展，对酶的研究进入一个新的阶段，由于当时酿酒工业发达，从麦芽中分离出。。。，但对于酶的本质仍没有结论。*（六）酶的化学本质是蛋白质 在20世纪的头二、三十年，“酶的非蛋白质性质”一直束缚着人们的科学思维，是詹姆斯·萨姆奈（JameBSumner）（诺贝尔奖，1946）解除了这一科学禁锢。1926年，萨姆奈第一个成功地制备了尿素酶（Urease）结晶，并首次证明酶是蛋白质。尿素酶可以催化分解尿素成为氨和CO2。以上是零星层面的通过化学原理与方法对生命现象进行解释是整个叙述阶段发展的脉络。*二．20世纪上半叶是动态生物化学阶段（一）糖酵解又称恩伯登·麦耶霍夫途径细胞是如何通过分解反应获得能量的？由于同位素示踪技术的应用，在很多早期工作基础上，终于在20世纪30年代末，科学家详细描述了无氧时葡萄糖的分解途径--（糖）酵解（glycolysis）的酶促反应顺序。古斯塔夫·恩伯登（GustavEmbden）和奥托·麦耶霍夫（OttoMeyerhof）（诺贝尔奖，1922）对葡萄糖酵解的分子演绎过程贡献最大，因此酵解途径又称Embden-MeyerhofPathway。动态生物化学则是是一个相对完整的，宏观的对三大物质在体内的代谢进行系统研究的阶段。首先研究清楚的是能量物质醣类的代谢途径。糖酵解既是6个碳葡萄糖通过11步反应最终转变成为2分子的3碳乳酸。过程中产生了能量，供组织细胞利用。*（二）三羧酸循环是物质氧化分解的最终途径1932年，HansA.Krebs，KurtHenseleit发现了尿素循环（ureacycle）反应途径。1937年，Krebs又揭示了三羧酸循环（Tricarboxylicacidcycle）机制（诺贝尔奖，1953）。这些生物化学知识详尽描绘了物质氧化分解的过程，揭示了生命特征——新陈代谢的化学本质，为认识细胞的功能提供了极有价值的线索，促进了生物科学领域的进步。葡萄糖的有氧氧化途径随后也被研究发现，这是一个葡萄糖主要的功能利用途径。丙酮酸转变为乙酰coA与草酰乙酸合成柠檬酸，然后通过一些列反应，最终回到草酰乙酸的过程。柠檬酸是重要中间物，含有三个羧基因此被称为三羧酸循环。这个过程具有普遍意义，不仅是醣类代谢的途径，同时脂肪和蛋白质氧化同样通过该途径，以及大分子的合成过程许多原料也是来源于这个循环的中间产物。*（三）物质代谢与能量代谢偶联 1929年，CyrusH.Fiske,YellapragadaSubbarow和KarlLohman分别发现了腺苷三磷酸（ATP）。 1948年，EugeneKennedy和AlbertLehninger证明，催化三羧酸循环反应的酶都分布在线粒体（mitochondrion），线粒体内膜分布有电子传递体，可进行氧化磷酸化（oxidativephosphorylation）反应。随着蛋白质代谢和脂肪代谢途径的阐明，物质代谢和能量代谢的关联被研究发现，我们知道物质代谢在生命活动中的作用之一就是提供能量，因此找到关联环节非常关键。ATP是生命体里能量基本单位，举个例子就是电流中的电子，世界货币中的美元，可以被广泛接受，我们的组织包括大脑，肌肉均可以直接分解利用ATP产生能量。ATP含有两个高能磷酸键，断裂一个高能磷酸键转变为ADP，进一步断裂可转变为AMP,断裂的高能键释放的能量可以被利用。物质的氧化代谢可以促使AMP磷酸化合成ATP。*（四）合成代谢和分解代谢组成“中间代谢”网络 50年代末，由于很多代谢途径被揭示，确立了由合成代谢（anabolism）和分解代谢网络组成的“中间代谢”（intermediarymetabolism）概念。*三、20世纪50年代生物化学发展进入分子生物学时期（一）α螺旋是蛋白质分子二级结构形式之一 1951年，LinusPauling（诺贝尔奖，1954）和RobertB.Carey采用X射线衍射（X-raydiffraction）技术研究蛋白质结晶，发现了蛋白质分子的二级结构形式α-螺旋（α-helix）。 1953年，FrederickSanger采用化学方法完成了胰岛素序列 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 （诺贝尔奖）。分子生物学阶段主要的体现是对核酸分子的结构与功能，以及中心法则的研究。在这个过程中蛋白质等生物大分子的空间构象也得到进一步的分析。*（二）DNA是遗传的物质基础 1868年，瑞士青年学者，霍普-席勒的学生弗里德利克·米歇尔（FriedrickMiescher）从伤口敷料的脓血球中发现“核素”（“核酸”的早期命名）。 在20世纪20-30年代，还发现有两种类型核酸——核糖核酸（DNA）和脱氧核糖核酸（DNA）存在。 1941年，GeorgeBeadle和EdwardTatum提出了“一个基因一个酶”的假说（诺贝尔奖）。（三）DNA双螺旋是揭示遗传信息传递的“敲门砖” 在威尔金斯和弗兰克林工作的基础上，沃森和克里克在1953年提出了DNA双螺旋结构模型（doublehelixmodel）(诺贝尔奖，1962)。他们的原创著作在世界著名杂志《自然》上发 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf ，具有划时代的意义；DNA双螺旋结构是揭示遗传信息传递规律的“敲门砖”和联系生物化学与遗传学的“桥梁”。 从此，生物化学发展进入了以遗传信息物质结构与功能研究为主体的分子生物学时代。（四）遗传信息按中心法则传递 认知论的两大杰出成就： 一是生物大分子三维结构与功能关系的认识； 二是对生命同一性的认识，即生命的基本功能表现为基本相同的生化过程。 1960s中心法则（五）基因信息传递是被特殊机制调节的 遗传信息的传递或表达是受一定机制调控的。 1961年，FrancisJacob和JacquesMonod（诺贝尔奖，1965）揭示了原核基因表达的开启和关闭是如何控制的。 1963年，Jacob、Monod和Jean-PierreChangcaus首先用酶活性的“别构调节”（allostericregulation）理论解释基因和机体代谢功能，从此引入了生物调节的概念。*（六）DNA“克隆”使基因操作无所不能 1973年，PaulBerg，HerbertBoyer和StanleyCohen首次在体外将重组的DNA分子形成无性繁殖系——DNA“克隆”（clone）（诺贝尔奖，1980）。 1985年，KaryMully发明了一种体外扩增DNA的专门技术——聚合酶链式反应（PCR）（诺贝尔奖，1993）。研究分析基因的一批工具同时也被研究发现。限制性内切酶的发现同时也为基因操作和可供提供更有利的工具。* 从此，以重组DNA（RecombinantDNA）操作作为核心的重组DNA技术（RecombinantDNATechnology）迅速发展，科学家们分离及操作基因的能力几乎达到无所不能的地步。 也正是有了重组DNA工艺学才能使人类基因组计划得以实施，并对基因组学（genomics）诞生、工农业产业革命产生巨大影响。人类基因组计划(humangenomeproject,HGP)是由美国科学家于1985年率先提出，于1990年正式启动的。美国、英国、法国、德国、日本和我国科学家共同参与了这一预算达30亿美元的人类基因组计划。按照这个计划的设想，在2005年，要把人体内约2.5万个基因的密码全部解开，同时绘制出人类基因的图谱。换句话说，就是要揭开组成人体2.5万个基因的30亿个碱基对的秘密。人类基因组计划与曼哈顿原子弹计划和阿波罗计划并称为三大科学计划。被誉为生命科学的“登月计划”。2001年人类基因组工作草图的发表（由公共基金资助的国际人类基因组计划和私人企业塞雷拉基因组公司各自独立完成，并分别公开发表）被认为是人类基因组计划成功的里程碑。*四、我国科学家对生物化学发展也有贡献 20世纪20-30年代，我国生物化学家吴宪等在血液分析方面，创立了血滤液的制备及血糖测定方法。 1931年，吴宪还提出了国际公认的蛋白质变性学说。 30-50年代，我国生物化学家刘思职等在免疫化学研究领域首先采用定量分析方法研究抗原抗体反应机制。 在50-60年代，我国生物化学家就开始了蛋白质化学研究，系统地提出了蛋白质折叠与酶活性调节的理论。 1965年，中国科学院生物化学研究所、有机化学研究所和北京大学的科学家首先采用人工方法合成了具有生物活性的牛胰岛素。 在1981年，又合成了酵母丙氨酸tRNA。牛胰岛素有两条链，A和B，当时国外已经研究透彻了A链和B链的氨基酸序列，但仅1条链是没有活性的。只有当两条链间的固定位置的二硫键合成后才具备活性，我们国家合成了有生物活性的牛胰岛素，注射到小鼠体内具备降低血糖的功能。* 生物化学发展过程与诺贝尔奖诺贝尔奖 2002年诺贝尔化学奖授予美国科学家约翰-B-芬恩、日本科学家田中耕一(KoichiTanaka)、瑞士科学家库特-乌特里希，以表彰他们在生物大分子研究领域的贡献。从左至右库特-乌特里希、田中耕一、约翰-B-芬恩 2003年诺贝尔化学奖授予美国科学家彼得·阿格雷和罗德里克·麦金农，以表彰他们在细胞膜通道方面做出的开创性贡献。 图中从左至右为以色列科学家西查诺瓦(AaronCiechanover)、阿夫拉姆•赫什科(AvramHershko)和美国科学家欧文•罗斯(IrwinRose) 2004年度诺贝尔化学奖 发现了人类细胞如何控制某种蛋白质的过程---泛素调节的蛋白质降解，具体地说，就是人类细胞对无用蛋白质的“废物处理”过程。 美国科学家安德鲁·法尔(AndrewFire)和克雷格·梅洛(CraigMello) 2006年度诺贝尔生理学或医学奖 发现了RNA（核糖核酸）干扰机制 美国科学家罗杰·科恩伯格(RogerKornberg) 2006年度诺贝尔化学奖 揭示了真核生物体内的细胞如何利用基因内存储的信息生产蛋白质 美国WoodsHole海洋生物学实验室的OsamuShimomura（下村修）、哥伦比亚大学的MartinChalfie和加州大学圣地亚哥分校的RogerY.Tsien（钱永健，钱学森的堂侄） 2008年诺贝尔化学奖 发现并发展了绿色荧光蛋白（GFP）下村修1928年生MartinChalfie1947年出生钱永健1952年出生VenkatramanRamakrishnanThomasA.SteitzAdaE.Yonath这三位科学家为美国的VenkatramanRamakrishnan、ThomasA.Steitz及以色列的AdaE.Yonath。2009年诺贝尔化学奖“对核糖体结构和功能的研究”。他们在原子水平上显示了核糖体的形态和功能。三位科学家利用X射线结晶学技术标出了构成核糖体的无数个原子每个所在的位置。 2011年拉斯克奖于9月12日揭晓，中国科学家屠呦呦获得其中的临床医学奖。 获奖理由是“因为发现青蒿素——一种用于治疗疟疾的药物，挽救了全球特别是发展中国家的数百万人的生命。”迄今为止，共有超过300人次获得拉斯克奖，而其中有80位在后来获得了诺贝尔奖，所以该奖项也被看作诺贝尔奖的“风向标 2015年10月，屠呦呦获得诺贝尔生理学或医学奖，理由是她发现了青蒿素，这种药品可以有效降低疟疾患者的死亡率。她成为首获科学类诺贝尔奖的中国人。生物化学的起源于最初的生理学研究。早期生理学研究目的主要从宏观角度研究生理组织如内分泌系统，血液系统，肌肉组织，骨骼组织的作用，后来发展到了组培学开始从组织的基本单位细胞来研究生命现象，而生物化学的研究则是更进一步从分子层面研究生命活动。*1828年尿素首次体外合成打破了生命不可知论，活力论等观点，尿素是体内代谢的重要产物，并不是完全神秘的，而是一个普通的化学物质。指出生命活动中可用化学方法来研究。生命体是许多大分子和小分子的有序的堆集和反应结果，利用化学的手段和方法研究生命活动是重要的手段。*生命活动本质是物质代谢过程，分子的化学反应过程。*生命的化学反应进行的场所随着组培学，细胞生物学研究的深入也被确立，既是细胞。在离体状态下，细胞依然可以存活，而且可以进行生命活动有关的化学反应。*随着对参与活动的化学反应的研究，首当其冲发现的既是蛋白质。*随着微生物的发现，微生物学的发展，对酶的研究进入一个新的阶段，由于当时酿酒工业发达，从麦芽中分离出。。。，但对于酶的本质仍没有结论。*尿素酶可以催化分解尿素成为氨和CO2。以上是零星层面的通过化学原理与方法对生命现象进行解释是整个叙述阶段发展的脉络。*动态生物化学则是是一个相对完整的，宏观的对三大物质在体内的代谢进行系统研究的阶段。首先研究清楚的是能量物质醣类的代谢途径。糖酵解既是6个碳葡萄糖通过11步反应最终转变成为2分子的3碳乳酸。过程中产生了能量，供组织细胞利用。*葡萄糖的有氧氧化途径随后也被研究发现，这是一个葡萄糖主要的功能利用途径。丙酮酸转变为乙酰coA与草酰乙酸合成柠檬酸，然后通过一些列反应，最终回到草酰乙酸的过程。柠檬酸是重要中间物，含有三个羧基因此被称为三羧酸循环。这个过程具有普遍意义，不仅是醣类代谢的途径，同时脂肪和蛋白质氧化同样通过该途径，以及大分子的合成过程许多原料也是来源于这个循环的中间产物。*随着蛋白质代谢和脂肪代谢途径的阐明，物质代谢和能量代谢的关联被研究发现，我们知道物质代谢在生命活动中的作用之一就是提供能量，因此找到关联环节非常关键。ATP是生命体里能量基本单位，举个例子就是电流中的电子，世界货币中的美元，可以被广泛接受，我们的组织包括大脑，肌肉均可以直接分解利用ATP产生能量。ATP含有两个高能磷酸键，断裂一个高能磷酸键转变为ADP，进一步断裂可转变为AMP,断裂的高能键释放的能量可以被利用。物质的氧化代谢可以促使AMP磷酸化合成ATP。**分子生物学阶段主要的体现是对核酸分子的结构与功能，以及中心法则的研究。在这个过程中蛋白质等生物大分子的空间构象也得到进一步的分析。**研究分析基因的一批工具同时也被研究发现。限制性内切酶的发现同时也为基因操作和可供提供更有利的工具。*人类基因组计划(humangenomeproject,HGP)是由美国科学家于1985年率先提出，于1990年正式启动的。美国、英国、法国、德国、日本和我国科学家共同参与了这一预算达30亿美元的人类基因组计划。按照这个计划的设想，在2005年，要把人体内约2.5万个基因的密码全部解开，同时绘制出人类基因的图谱。换句话说，就是要揭开组成人体2.5万个基因的30亿个碱基对的秘密。人类基因组计划与曼哈顿原子弹计划和阿波罗计划并称为三大科学计划。被誉为生命科学的“登月计划”。2001年人类基因组工作草图的发表（由公共基金资助的国际人类基因组计划和私人企业塞雷拉基因组公司各自独立完成，并分别公开发表）被认为是人类基因组计划成功的里程碑。*牛胰岛素有两条链，A和B，当时国外已经研究透彻了A链和B链的氨基酸序列，但仅1条链是没有活性的。只有当两条链间的固定位置的二硫键合成后才具备活性，我们国家合成了有生物活性的牛胰岛素，注射到小鼠体内具备降低血糖的功能。*