性生物化学与 fact 分子生29学 (d) mRNA ILLLLLLLILLIIILIHILHHHLLLHLLLHIIH-
生物化学与 分子生物学
绪论 生物化学与分子生物学的定义 生物化学是用化学的理论和方法研究生命 现象的科学 分子生物学是研究生物大分子结构和功能的 学科 生物化学与分子生物学是同一个二级学科, 在大学本科阶段可以作为两门课开设,也可以 作为一门课开设
一．生物化学与分子生物学的定义 生物化学是用化学的理论和方法研究生命 现象的科学。 分子生物学是研究生物大分子结构和功能的 学科。 生物化学与分子生物学是同一个二级学科, 在大学本科阶段可以作为两门课开设, 也可以 作为一门课开设. 绪论
Carbon dioxide, Water, Ammonia, 生物化学与分子生 Carbon diad 物学的研究范畴 Metapelite (50-250 daltons) (100-350 dalton e Amino acids, Nucleotide (一)生物体的组成物质 o Monoucchndes, Fatty acids 复杂性 Protein, Nucleic acids. 组成物质多;分子大;空间 源 Protein 结构复杂。 规律性 元素→构件小分子→聚合物 (生物大分子); 结构与功能相适应。 reticulum, Gogi apy The cell
二．生物化学与分子生 物学的研究范畴 （一）生物体的组成物质 复杂性 组成物质多；分子大；空间 结构复杂。 规律性 元素→构件小分子→聚合物 （生物大分子）； 结构与功能相适应
(二)物质和能量代谢 复杂性 规律性 多步化学反应构成代谢 反应类型不多 途径; 反应机理符合有机化学 多条代谢途径相互交织 理论; 成网; ·调节控制与生物学功能 物质代谢和能量代谢相 相适应 互交织; ·调节控制有条不紊
（二）物质和能量代谢 复杂性 • 多步化学反应构成代谢 途径； • 多条代谢途径相互交织 成网； • 物质代谢和能量代谢相 互交织； • 调节控制有条不紊。 规律性 • 反应类型不多； • 反应机理符合有机化学 理论； • 调节控制与生物学功能 相适应
(三)信息分子的生物合成 复杂性 规律性 合成过程复杂; 遗传密码已经破译; ·调节控制复杂; 基因表达的基本过程 ·与生命现象的关系 已经清楚; 复杂 生物大分子结构与功 能的关系逐渐明晰; 研究方法日新月异
（三）信息分子的生物合成 复杂性 • 合成过程复杂； • 调节控制复杂； • 与生命现象的关系 复杂。 规律性 • 遗传密码已经破译； 基因表达的基本过程 已经清楚； • 生物大分子结构与功 能的关系逐渐明晰； • 研究方法日新月异
生物化学与分子生物学同生产实践的关系 启蒙阶段 发展前景 食品选择和加工; 生物制品; 医疗。 转基因动植物; 发展阶段 基因芯片 维生素、抗生素→医疗 基因诊断; 代谢→食品、医疗; 分子生物学→基因工程 基因治疗 蛋白质工程
三.生物化学与分子生物学同生产实践的关系 启蒙阶段 • 食品选择和加工； • 医疗。 发展阶段 • 维生素、抗生素→医疗； • 代谢→食品、医疗； • 分子生物学→ 基因工程、 蛋白质工程。 发展前景 • 生物制品； • 转基因动植物； • 基因芯片； • 基因诊断； • 基因治疗
四.生物化学的发展史 1.炼金术阶段: 现代化学起源于炼金术( alchemy。换言之,炼金活动是化学的前史。 emsy一词也来自 alchemy而 alchemy=al(the)+chem,其中的chem来自中国的 金”的古汉语发音。炼金术在各个古代文明中都占重要位置,并不是中国特 有,一般而言都是如何将铜,铅,锡变成金、银这样的贵金属的实用学问。在西方, 炼金术从公元前几百年开始到17世纪为止,延续了2000年;在中国也生存了差不 多同样长的时间。 中国的炼金术除了得到贵金属以外,还致力于研制长生不老之药“金丹”。因 此,中国的炼金术的化学成份比其他古代文明要浓 中国的炼金术随丝绸之路传到了阿拉伯文化圈,所以有了 alchemy这个行业 西腊文明在欧州历史上曾一度失传,幸好阿拉伯人继承了其精华(7~14世纪) l1~13世纪十字军的侵略将散落在阿拉伯文化中的希腊文化又带回了欧洲,也顺 便将中国的炼金术带进入了西方文明。此后,西方的炼金术活动朝着独自的方 向发展,特别是对酸,碱,盐等物质的化学性质有了相当的知识积累
四.生物化学的发展史 1.炼金术阶段: 现代化学起源于炼金术(alchemy)。换言之，炼金活动是化学的前史。 “ chemistry” 一词也来自alchemy, 而alchemy = al (the) + chem, 其中的chem来自中国的 “ 金” 的古汉语发音。炼金术在各个古代文明中都占重要位置, 并不是中国特 有, 一般而言都是如何将铜, 铅, 锡变成金、银这样的贵金属的实用学问。在西方, 炼金术从公元前几百年开始到17世纪为止, 延续了2000年；在中国也生存了差不 多同样长的时间。 中国的炼金术除了得到贵金属以外，还致力于研制长生不老之药“ 金丹”。因 此, 中国的炼金术的化学成份比其他古代文明要浓。 中国的炼金术随丝绸之路传到了阿拉伯文化圈, 所以有了alchemy这个行业。 西腊文明在欧州历史上曾一度失传, 幸好阿拉伯人继承了其精华(7~14世纪), 11~13世纪十字军的侵略将散落在阿拉伯文化中的希腊文化又带回了欧洲, 也顺 便将中国的炼金术带进入了西方文明。此后，西方的炼金术活动朝着独自的方 向发展，特别是对酸, 碱, 盐等物质的化学性质有了相当的知识积累
2.从炼金术到化学: 17世纪兴起的文艺复兴活动使 alchemy真正向现代的 chemistry过渡。当 时的化学家,要么是贵族,要么是业余爱好。在与英国的 Newton同时期的 贵族 Robert boyle(1627-1691)对气体和真空进行了研究,写了“The Sceptical Chymist(1661)一书,主张决别带有神秘色彩的炼金术而以理 性思考的态度来研究化学。他发现了波以尔法则PV= Const,实际上就 是现代物理化学的起点。1662英国设立了 Royal society,1666年Pari Academia分别设立,为科学研究和交流提供了土壤。这是化学与炼金术 决别的标志。 随后空气中含有不同成分1764年CO2( Black),1766年H2( Cavendish), 1772年02( Sheele),1772年N2( Ratherford),1774年Cl2( Sheele), 相继被发现。1774年 Lavoisier确立了物质不灭定理,1777年确立了燃 烧理论。此后的化学反应的定比例法则( Joseph Louis Proust,1799) 及化学元素分析方法的发展,为有机化学的出现奠定了基础
2.从炼金术到化学: 17世纪兴起的文艺复兴活动使alchemy真正向现代的chemistry过渡。当 时的化学家, 要么是贵族, 要么是业余爱好。在与英国的Newton同时期的 贵族Robert Boyle (1627-1691) 对气体和真空进行了研究, 写了“ The Sceptical Chymist (1661)” 一书, 主张决别带有神秘色彩的炼金术, 而以理 性思考的态度来研究化学。他发现了波以尔法则PV=Const, 实际上就 是现代物理化学的起点。1662英国设立了Royal Society, 1666年Paris Academia 分别设立, 为科学研究和交流提供了土壤。这是化学与炼金术 决别的标志。 随后,空气中含有不同成分1764年CO2 (Black), 1766年H2 (Canvendish), 1772年O2 (Sheele), 1772年N2 (Ratherford) , 1774年Cl2 (Sheele), 相继被发现。1774年Lavoisier确立了物质不灭定理, 1777年确立了燃 烧理论。此后的化学反应的定比例法则 (Joseph Louis Proust, 1799) 及化学元素分析方法的发展, 为有机化学的出现奠定了基础
3有机化学的发展 简单的说,有机化学就是H,C,N,0的化学。其发展是必然的,因 为人对生命物质的兴趣要比对非生命物质更浓。化学分析的手段发展 后,势必要用来研究有机的物质。通过有机化学研究知道的物质结构, 成为生物化学研究的起点。 有机化学的发展,是从尿素的合成开始的 1828年 Wohler(德)从无机盐合成了尿素 1831年 Liebig(德)有机物元素分析定量法的发明 1840年有机基团( group)的概念的形成 1848年 Pasteur(法)酒石酸的光学异构体的发 1858年 Kekule(德)C原子的四价理论 1865年 Kekule(德) Benzen环结构的发现 1869年元素周期表的确立 1874年van‘ t Hoff(荷)C4的正四面体结构 1884年 Fischer(德)糖的化学结构研究的开始
3.有机化学的发展 简单的说, 有机化学就是H, C, N, O的化学。 其发展是必然的, 因 为人对生命物质的兴趣要比对非生命物质更浓。化学分析的手段发展 后, 势必要用来研究有机的物质。通过有机化学研究知道的物质结构, 成为生物化学研究的起点。 有机化学的发展, 是从尿素的合成开始的。 1828年 Wohler (德) 从无机盐合成了尿素 1831年 Liebig (德) 有机物元素分析定量法的发明 1840年 有机基团 (group) 的概念的形成 1848年 Pasteur (法) 酒石酸的光学异构体的发 1858年 Kekule (德) C原子的四价理论 1865年 Kekule (德) Benzen环结构的发现 1869年 元素周期表的确立 1874年 van‘t Hoff (荷) C4的正四面体结构 1884年 Fischer (德) 糖的化学结构研究的开始
4.生物化学重大发展年代表 1897年 Buchner发现酵母细胞质能使糖发酵 1902年 Fischer肽键理论 1926年 Sumner结晶得到了脲酶,证明酶就是蛋白质 1935年 Schneider将同位素应用于代谢的研究 1944 Avery等人证明遗传信息在核酸上 1953年 Sanger的胰岛素氨基酸序列测定 Waston- Click提出DNA双螺旋模型 1958年 Perutz等解明肌红蛋白的立体结构 1970年发现了DNA限制性内切酶 1972年DNA重组技术的建立 1978年DNA双脱氧测序法的成功 1990年人类基因组计划的实施,2003年完成,进入 后基因组时代
4.生物化学重大发展年代表 1897年 Buchner 发现酵母细胞质能使糖发酵 1902年 Fischer 肽键理论 1926年 Sumner结晶得到了脲酶,证明酶就是蛋白质 1935年 Schneider将同位素应用于代谢的研究 1944年 Avery等人证明遗传信息在核酸上 1953年 Sanger的胰岛素氨基酸序列测定 Waston-Click提出DNA 双螺旋模型 1958年 Perutz等解明肌红蛋白的立体结构 1970年 发现了DNA限制性内切酶 1972年 DNA重组技术的建立 1978年 DNA双脱氧测序法的成功 … 1990年 人类基因组计划的实施,2003年完成,进入 后基因组时代