1、授课人：钟德桥职称：副教授职务：江汉大学医学院-医学实验教学中心副主任、生物化学教研室主任电话：027-62699099(小灵通)电子邮件：zdq1007.163.单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版副标题样式*2绪论生物化学概念 生物化学就是研究生命的化学（化学分子、化学反应等）。 它是在分子水平上探讨生命的本质，即研究生物体的分子结构与功能、物质代谢与调节、遗传信息的传递与表达等的科学。 #53. 生物化学的主要内容象和方法 研究对象： 主要在分子水平上研究生物体。 研究方法： 主要运用化学特别是有机化学的原理和方法，同时也涉及物理学、生物学、生理学等诸多学科。 生物化学是一相年青的科
2、学，但也是展最快的科学之一。 我在里回它的史，看看它的在，展望它的未来，是很有必要的。 第一节生物化学发展简史 生物化学的起始研究虽然可上溯至18世纪，但直到20世记初才作为一门独立的学科。近50多年来又有许多重大的进展和突破，总的说，还是比较年青的学科。本学科历史大致分三个阶段，但互有交叉： 一、叙述（静态）生物化学： 18世纪中叶至19世纪末 -研究生物体的分子构与功能 二、动态生物化学阶段：20世纪上半叶 -物代与 三、分子生物学阶段： 20世记中叶至现在 - 信息的 与表达#53.生物化学的主要内容一、叙述（静态）生物化学阶段： 时间：18世纪中叶至19世纪末及20世纪初。 内容：主要
3、探讨生物体的化学组成、生命分子的种类及结构。 1829年将淀粉转化为葡萄糖(法国盖吕萨克)。 1831年首先发现细胞核(英国罗布朗)。 1835年提出化学反应中的催化和催化剂概念，证实催化现象在化学反应中是非常普遍的(瑞典 柏齐力阿斯)。 18481849年发现脂肪伯胺、仲胺、叔胺，其性质类似于氨，并从而证明氨的最简化学式。(法国沃尔茨，德国奥霍夫曼)。 18501855年发现肝脏有合成肝糖的功能，并分离出肝糖(法国贝尔纳)。 1851年用甘油和脂肪酸合成油脂，发现酵母可转化醣为醇(法国拜特洛)。阅读材料 1857年证明乳酸发酵是微生物引起的(法国巴斯德)。 1866年发表植物杂交试验一文，提
4、出遗传学的两个基本定律(奥地利孟德尔)。 1869年从绷带浓血中分离出去氧核糖核酸即DNA(瑞士米歇)。 1877年，德国Hopp.Segler首次提出了“生物化学”术语。 他对生物组织进行了大量研究，第一个获得了蛋白质结晶。阅读材料 1882年，德国Fischer确定了蛋白质是由氨基酸组成，并成功地用化学方法合成了由18个氨基酸组成的肽。他对酶也有祥细的研究，还首先确定了嘌呤和嘧啶的结构等。所以后人称之生物化学的奠基人。 18841885年，证实细胞核是遗传的基础(德国赫脱维奇、斯特劳伯格、克里克尔、魏斯曼)。 1890年人工合成葡萄糖，指出糖有D、L两种，生命组织中的都是D型。确定了嘌呤的
5、结构(德国埃费歇)。 1892年，发表有关烟草花叶病的论文，首次发现病毒(俄国伊凡诺夫斯基)。 1897年，从磨碎的酵母中分离出一种酵素，开创了酶的研究(德国布希纳)。阅读材料重点（第一阶段）： 1869年，瑞士外科医生Fridri Miescher从脓细胞核中首次分离出DNA。 1877年，德国Hopp Segler首次提出了“生物化学”术语。他对生物组织进行了大量研究，第一个获得了蛋白质结晶。 1882年，德国Fischer确定了蛋白质是由氨基酸组成，并成功地用化学方法合成了由18个氨基酸组成的肽。他对酶也有祥细的研究，还首先确定了嘌呤和嘧啶的结构等。所以后人称之生物化学的奠基人。 总之，
6、这段时期，主要是对生物组织进行化学分析，进而基本阐明了生物体的化学组成、生命分子的种类及结构。 二、动态生物化学阶段 时间：20世纪上半叶 内容： 研究物质代谢过程与调节（调控）。特别是前者。 1897年，Buchner氏兄弟发现糖发酵转变为乙醇和C02可以不在“活生物体”作用下进行。此成为研究细胞内代谢过程序幕。 1905年英国科学家哈顿开始认识磷酸基在生物化学各领域中的重要作用。 1907年德国科学家艾费歇，经过五年研究，证明蛋白质是由简单的氨基酸相连而成，首次人工合成由十八个氨基酸组成的多肽，这是蛋白质结构与合成的开始。 19091929年发现核糖(五碳糖)存在于某些核酸中，发现脱氧核糖
7、，它存在于另一些核酸中，认识到核酸就分为核糖核酸和脱氧核糖核酸这两类(美籍俄国人勒温)。阅读材料 19101926年确定醣类具有五环糖和六环糖两种基本结构(英国霍沃斯)。 1926年，Sumner首次证明酶的化学本质是蛋白质。 1926年首次制成结晶的尿素酶，开辟了酶化学发展的道路(美国萨姆纳)。 1929年发现三磷酸腺苷(ATP)(德国罗曼)。 1932年，Krebs提出鸟氨酸循环。 1935年首次提纯烟草花叶病毒，并获得病毒体的结晶体(美国斯坦来，英国鲍登)。阅读材料 1937年发现三羧基循环即Krebs循环(英籍德国人克勒勃斯)。 明确维生素参与辅酶部分而发挥生化功能(美国爱尔维杰)。
8、1941年，发现三磷酸腺苷(ATP)的高能键在生物体碳水化合物代谢过程中所起的重要作用，认为ATP是生命体的能源(德国弗李普曼)。 1944年用肺炎双球菌的转化实验，第一次证明了遗传的物质基础是脱氧核糖核酸(DNA)(加拿大爱威瑞.OswaldAvery.)。 1947年人工合成二磷酸腺甙(ADP)及三磷酸腺甙(ATP)(英国托德)。 19471951年发现控制碳水化合物转为脂肪的乙酰辅酶A，是阐明人体中三羧酸循环化学机制的进展(美籍德国人弗李普曼)。阅读材料重点（第二阶段）： 1897年，Buchner氏兄弟发现糖发酵转变为乙醇和C02可以不在“活生物体”作用下进行。此成为研究细胞内代谢过程
9、序幕。有人作过形象的描述“当CO2从波氏兄弟的试管中冒出时，历史宣告生物化学的诞生。” 1926年，Sumner首次证明酶的化学本质是蛋白质。 1932年，Krebs提出鸟氨酸循环。 1937年，Krebs公布了三羧酸循环的研究结果。 1940年，德国科学家公布了糖醇解途径。 随后，脂酸氧化途径和核苷酸代谢途径也相继被阐明。 总之，这个期间将生物体的物质代谢（如三大物质代谢、能量代谢等）的大部分化学反应过程基本阐明，同时进一步了解各种生物分子的组成、结构、功能及它们之间的相互作用。三、(现代)分子生物学阶段 时间：20世记中叶至现在。 内容：DNA双螺旋结构、遗传信息的传递与表达、细胞信息传递
10、等。分子生物学概念 分子生物学是从分子水平研究生命本质的科学。它主要是研究核酸和蛋白质等生物大分子的结构及其在遗传信息和细胞信息传递中的作用。 它是生命科学中发展最快的，它的内容也越来越丰富，所以目前有将它单独作为一门学科（课）的现象，但从广义上说，它还是应属于生物化学。在医学院更是如此。下面是分子生物学(早期)重点（部分内容与 学交叉） 1865年孟德尔发现遗传分离规律、自由组合规律。 1929年摩尔根证明有基因存在。 1944年爱威瑞著名的“肺炎双球菌转化实验”,证明核酸（DNA）决定遗传。 但DNA是如何决定 呢？多年一直而未决。单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版副标题样式*24现
11、代分子生物学的建立和发展阶段 这一阶段是从50年代初到至今，以1953年Watson和Crick提出的DNA双螺旋结构模型作为现代分子生物学诞生的里程碑，并开创了现代分子生物学基本理论建立和发展的黄金时代。1.DNA双螺旋结构被发现 1953年4月25日，英国著名的自然杂志刊登了由Watson和Crick发表核酸的分子结构-DNA的一个模型的论文，首次从分子水平上揭开了遗传的秘密，目前，大多数人认为，这“标志着现代分子生物学的诞生”。 2000年末，由美国一个著名科学机构所做调查：什么是二十世纪最伟大的发现 - 进化论、相对论、量子力学、高能物理、大陆板块及漂移学说 最后竟是这篇文章所揭示的D
12、NA结构及功能。单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版副标题样式*26 DNA双螺旋发现的最深刻意义在于：确立了核酸作为信息分子的结构基础;提出了硷基配对是核酸复制、遗传信息传递的基本方式；从而最后确定了核酸是遗传的物质基础，为认识核酸与蛋白质的关系及其在生命中的作用打下了最重要的基础。 1972年Berg将外源DNA（SV-40）与噬菌体P22DNA体外重组成功。 1977年Boyer等将人工合成的生长激素释放抑制因子基因在大肠杆菌中表达成功。 1981年Taniguchi用基因克隆技术制造出人类成纤维细胞干扰素。 1983年-Mullis发明“聚合酶链式反应”（PCR） 1990年-20
13、01年人类基因组计划基本完成。2.DNA克隆使基因操作无所不能3.基因组学说及其他组学的研究 1990年-2001年人类基因组计划基本完成。 人类基因组计划于20世纪80年代中期提出，1990年正式启动，原计划需15年左右，但随着技术手段的飞速发展，终于在2001年2月基本完成。这无疑是人类生命科学史上的一个重大里程碑。 基因组学 蛋白质组学 转录组(RNA组)学 代谢组学 糖组学 生物信息学单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版副标题样式*30分子生物学可是考研的大 ！ 目前，以生物化学（含分子生物学）为重要基础的生物信息学是最活跃、发展速度最快的学科之一，与电子信息学、新材料技术并列为现
14、代三大高新科技。本程在考研可能很重要！ 生物化学与分子生物学已广泛深入到生命科学的各个领域，在我们医学领域也是如此！ 因此在考研时，无论哪门专业，肯定都会大量涉及本学科内容，有很多干脆就以本学科作为考试课程（专业基础课）。生物化学的重要性及学科地位 由于生物化学（包括分子生物学）的每一个进步，哪些是一小步，往往在科学上就有重大意义。 半个多世纪以来，生物化学（包括分子生物学）学科及相关领城就荣获了诺贝尔化学奖和生理学与医学奖40余次。这在所有的科学学科中是绝无仅有的。 本学科可是Nobel（ 尔）的得“ ”！生化重点是什么？ 据不完全统计，从至1953年至2008年诺贝尔奖中，有43个奖中主要
15、涉及本学科及相应交叉学科。其中其中有8届两奖均是。 在上述的第二、第三阶段的几乎所有较大的进展即同学们学习中所遇到的大一点的重点（如考试中的大部分论述题）、或者说我们课本的大一点重点往往是获得过诺贝尔奖的。同学们可以查查资料，重点不就“一目了然”吗。瑞典卡罗琳医学院瑞典皇家科学院 阅读材料 2006年美国科学家罗杰科恩伯格因在“真核转录的分子基础”研究领域所作出的贡献而独自获得2006年诺贝尔化学奖 2004年以色列科学家阿龙.西查诺瓦、阿弗拉姆.赫尔什科和美国科学家伊尔温.罗斯在蛋白质控制系统方面的重大发现而共同获得诺贝尔化学奖。 2003年美国科学家彼得.阿格雷和罗德里克.麦金农关于细胞膜
16、通道的重大发现而共同获得诺贝尔化学奖。 2002年美国科学家约翰.芬恩、日本科学家田中耕一和瑞士科学家库尔特.维特里希发明了对生与生物大分子进行识别和结构分析的方法共同获得诺贝尔化学奖。 英国科学家约翰劳尔斯顿和悉尼布雷内、美国科学家的罗伯特霍维茨在研究基因如何控制器官发育和细胞死亡过程方面所作出的贡献被授予诺贝尔生理学或医学奖。阅读材料2001年美国科学家利兰哈特韦尔、英国科学家蒂莫西亨特、保罗纳斯因发现了细胞周期的关键分子调节机制，而共同获得诺贝尔生理学及医学奖。 1999年德国科学家布洛贝尔因为发现了“蛋白质带有控制其在细胞中移动和固定的信号”而被授与诺贝尔生理学及医学奖。1998年美国
17、科学家费里德慕拉德、路易斯伊格纳罗和罗伯特佛契哥特，为表彰他们发现一氧化氮重要的生物学机制而共同获得了诺贝尔生理学及医学奖。1997年美国科学家保罗.博伊尔、英国科学家约翰.约克因阐明了ATP在体内形成的生物催化原理与发现钠、钾ATP酶的丹麦科学家延斯.斯科而共同获得诺贝尔化学奖。 美国科学家普鲁西纳因发现了一种全新的蛋白致病因子朊蛋白，并在其致病机理的研究方面做出了杰出贡献，而获得诺贝尔医学及生理学奖。阅读材料1995年美国的埃德华刘易斯和埃里克威德豪斯、德国的克里斯蒂纳伏尔加德，为表彰他们在研究基因是如何在子宫里控制人体器官发育所取得的成果而共同获得诺贝尔生理学或医学奖。1994年美国科学
18、家吉尔曼、罗德贝尔因发现G蛋白及其在细胞中转导信息的作用，而共同获得诺贝尔医学及生理学奖。1993年美国科学家穆利斯因发明“聚合酶链式反应”法，在遗传领域研究中取得突破性成就、加拿大籍英裔科学家史密斯因开创“寡聚核甙酸基定点诱变”方法而共同获得诺贝尔化学奖。英国科学家罗伯茨、美国科学家夏普因发现断裂基因而共同获得诺贝尔生理学或医学奖。1992年美国科学家费希尔、克雷布斯因在逆转蛋白磷酸化作为生物调节机制的发现中作出巨大贡献而共同获得诺贝尔生理学或医学奖。阅读材料 1989年美国科学家切赫、加拿大科学家奥尔特曼因发现核糖核酸催化功能而共同获得诺贝尔化学奖。 美国科学家毕晓普、瓦穆斯因发现致癌基因
19、是遗传物质，而不是病毒而共获得诺贝尔生理学或医学奖。 1988年德国科学家戴森霍费尔、胡贝尔、米歇尔因第一次阐明由膜束的蛋白质形成的全部细节而共同获得诺贝尔化学奖。 1985年美国科学家布朗、戈尔茨坦因在胆固醇新陈代谢方面的贡献而共同获得诺贝尔生理学或医学奖。 1983年美国科学家麦克林托克因研究玉米的传座因子获诺贝尔生理学或医学奖阅读材料 1982年瑞典科学家伯格斯特龙、萨米尔松、英国科学家范恩因对前列腺的化学与生物学研究而共同获得诺贝尔生理学或医学奖。 1980年美国科学家伯格因研究操纵基因重组DNA分子、美国科学家吉尔伯特、英国科学家桑格因创立DNA结构的化学和生物分析法而共同获得诺贝尔
20、化学奖。 1978年英国科学家米切尔因生物系统中的能量转移过程获诺贝尔化学奖。 瑞士科学家阿尔伯、美国科学家史密斯、内森斯因发现并应用脱氧核糖核酸的限制酶而共同获得诺贝尔生理学或医学奖。阅读材料1974年美国科学家克劳德因研究细胞的结构和功能、比利时科学家德迪夫因发现溶酶体、美国科学家帕拉德因发现核糖核蛋白质而共同获得诺贝尔生理学或医学奖。1972年美国科学家穆尔、斯坦因因研究核糖核酸梅的分子结构而共同获得诺贝尔化学奖。1971年加拿大科学家赫茨伯格因研究分子结构、美国科学家安芬森因研究核糖核酸梅的分子结构而共同获得诺贝尔化学奖。英国科学家萨瑟兰因在分子水平上阐明激素的作用机理获诺贝尔生理学或
21、医学奖。1970年阿根廷科学家莱格伊尔因发现糖核甙酸及其在碳水化合的的生物合成中的作用获诺贝尔化学奖。美国科学家阿克塞尔罗德、英国科学家卡茨、瑞典科学家奥伊勒因发现神经传递的化学基础而共同获得诺贝尔生理学或医学奖。 阅读材料1969年美国科学家德尔布吕克、赫尔希、卢里亚因研究并发现病毒和病毒病而共同获得诺贝尔生理学或医学奖。1968年美国科学家霍利、科拉纳、尼伦伯格因解释遗传密码而共同获得诺贝尔生理学或医学奖。1965年法国科学家F.雅各布，J.L.莫诺，A.M.雷沃夫研究有关酶和细菌合成中的遗传调节机构（操纵子学说）共同获得诺贝尔生理学或医学奖。美国科学家伍德沃德因人工合成类固醇、叶绿素等物
22、质获诺贝尔化学奖。1964年美国科学家布洛赫、德国科学家吕南因发现胆固醇和脂肪酸的代谢而共同获得诺贝尔生理学或医学奖。1962年英国科学家肯德鲁、佩鲁茨因研究蛋白质的分子结构获诺贝尔化学奖。英国科学家克里克、威尔金斯、美国科学家沃森因发现脱氧核糖核酸的分子结构而共同获得诺贝尔生理学或医学奖。阅读材料 1961年美国科学家卡尔文因研究植物光合作用中的化学过程获诺贝尔化学奖。 1959年美国科学家奥乔亚、科恩伯格因人工合成核酸，并发现其生理作用而共同获得诺贝尔生理学或医学奖。 1958年英国科学家桑格因确定胰岛素分子结构获诺贝尔化学奖。 1957年英国科学家托德因研究核苷酸和核苷酸辅酶获诺贝尔化学
23、奖。 奖。 阅读材料 1955年美国科学家迪维格诺德因第一次合成多肽激素获诺贝尔化学奖。 瑞典科学家西奥雷尔因发现氧化酶的性质和作用获诺贝尔生理学或医学奖。 1953年美国科学家李普曼因发现辅酶A及其中间代谢作用、英国科学家克雷布斯因阐明合成尿素的鸟氨酸循环和三羧循环而共同获得诺贝尔生理学或医学奖。阅读材料四、我国科学家对生物化学发展的贡献 我国在生物化学上还是发展很快的。如在上世纪上半叶，吴宾等创立了血糖测定的“福-吴氏法”，另外在蛋白质变性、营养学等也有所建树。 1919年，北京协和医学院就成立了“生物化学”系，教材直接引用最新的原版。我国（解放后）在生物化学上的重大成就 1965年，中科
24、院上海生化所在邹鲁承等领导下于世界上首次人工合成出蛋白质-牛结晶胰岛素。 1983年，也是他（她）们同样首次合成出RNA-酵母丙氨酸。 1999年，我国继美、日、英、法、德后成为又一参加“人类基因组计划”课题组的国家，并提前完成1%测序任务。目前，仍在此课题组，并承担了更多的“后基因组计划”任务。本学科的学生易出国！ 生物化学特别是分子生物学是全球、首先是美国最活跃的领域，并且商机无限。 它是实验科学，需要大量具有相当的学历背景；又能没日没夜的在实验室、拿着相对较低的工资的高级“打工仔”、“打工妹”。 这就是本专业的学生容易在国外找工作的原因。单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版副标题样式
25、*48第二节当代生物化学研究的主要内容 生化内容很多，不同专业也有不同。根据本专业及本教材，主要内容可归纳为四、三、二。什么是“四”？本教材由4篇共21章成第一篇：生物大分子的结构与功能 （共3章）第二篇：物质代谢及其调节（共6章）第三篇：基因信息的传递（共5章）第四篇：专题篇（共7章） 主要糖、脂、蛋白质、核酸等。另外，还有激素、各种递质、介质、细胞因子等。第一篇：生物大分子的结构与功能 （共3章）阅读材料 上述诸物质(主要糖、脂、蛋白质、核酸等)代谢途径-在体内的来源、去路、转化甚至排泄，它们之间的联系及调控。第二篇：物质代谢及其调节（共6章）阅读材料 此为分子生物学中的核心内容。 主要为
26、复制、转录、翻译。它们之间的联系及调控。基因工程等。第三篇：基因信息的传递（共5章）阅读材料 分子生物学其它部分及技术、临床生化等。 例如细胞信息传递、胆色素代谢、分子生物学常用技术等。第四篇：专题篇（共7章）阅读材料什么是“三”？ 3大基础+专题。第一篇：生物大分子的结构与功能 （共3章）第二篇：物质代谢及其调节（共6章）第三篇：基因信息的传递（共5章）第四篇：专题篇（共7章） 第四篇：为针对性、探索性地熟悉、了解当前热点。考研很重要。生物化学的主要内容 #3. 生物化学概念 #7. 本学科历史 实际上1、2就是传统的“生物化学”，加上3就是当前的“生物化学”，但分子生物学已单独成一门学科，
27、当然在医学院等很多学校还只作为一门课。因此，常常可听到“生物化学及分子生物学”注意：什么是“二”？ 更为简洁的说:本课程由以下2个部分组成: 传统的生物化学 （生物大分子组成、结构、基本功能 十 物质代谢 ） 现代分子生物学 （遗传信息的传递、调控及基因工程 十 细胞信息传递）学习生物化学的难点：学习生物化学的难点： 生物化学是医学生们公认的最难学的课程(之一)，也是不及格率最高的课程(之一)，为什么？1.内容繁杂，仅分子生物学就可学几年，而学时？2.化学反应多，难记，不象其它医学课直观易懂。3.重点难抓。学生物化学的方法及注意事 1.一定要予习，并结合化学、生物学知识。2.首先理解、记住框架
28、，再弄懂（并不都祥记）细节。3.上课听讲，课间抢做笔记。4.抓重点。方法很多呢！多画图。如重要的化学反应途径、重要的交叉点等。书上如要点、特点、基本（过程、途径），并且标有1.2.3的。书上有“最”的。听老师说重点，并自己领悟。5.对比式、归纳式学习！如蛋白质与核酸结构异同；脂肪酸的合成与分解的异同等。6.重视实验课。要考的呀！ 课外阅读书籍1.生物化学上、下册 （第三版） 王镜岩、朱圣庚、徐长法主编, 高等教育出版社 2002.92. 医学分子细胞生物学邓耀祖，屈伸主编 科学出版社 2002年7月第1版 教学辅助资料医学生物化学学习与解题指南 定价￥22.8 孙军 段秋红主编 华中科技大学出版社 2008.10小结与思考题 生物化学的概念？ 生物化学研究的主要内容？ 生物化学发展简史？ 上述内容间的相互联系？单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版副标题样式*63本内容结束 谢谢大家！
