《生物化学导论》PPT课件.ppt

讲师：赵丹丹,生物化学导论,1,生命科学学院 赵丹丹 农学楼615 周二、五 19:0020:00,生 物 化 学,黑龙江大学 20092010 学年第一学期,讲师：赵丹丹,生物化学导论,2,生物化学导论,讲师：赵丹丹,生物化学导论,3,授课教材,李盛贤,刘松梅,赵丹丹.生物化学.哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,2005/2006,讲师：赵丹丹,生物化学导论,4,习题册,余琼,李盛贤,赵丹丹.新编生物化学辅导与习题精选.北京:化学工业出版社,2009.,讲师：赵丹丹,生物化学导论,5,主要参考书,沈同,王镜岩.(第2版),1990;王镜岩,朱圣庚,徐长法.(第3版),2002.北京:高等教育出版社,讲师：赵丹丹,生物化学导论,6,David L.Nelson,Michael M.Cox.Lehninger Principles of Biochemistry,4th ed.New York:&Co.,2004.,主要参考书,讲师：赵丹丹,生物化学导论,7,生化图书,国内外种类繁多Reginald H.Garrett,Charles M.Grisham.Biochemistry(gravure),2th ed.Beijing:Higher Education Press,2002.周海梦等.Lehninger生物化学原理(第3版)(中文版).高等教育出版社,2005.,讲师：赵丹丹,生物化学导论,8,主要内容,一、生物化学的涵义二、生物化学的研究内容三、生物化学的分类四、生物化学的发展简史和研究现状五、学好生物化学的重要性,讲师：赵丹丹,生物化学导论,9,一、生物化学的涵义,生物化学生命的化学，简称“生化”。,“Biochemistry”,“Chemistry of Life”,?English name,生物化学与生物学&化学的关系？,讲师：赵丹丹,生物化学导论,10,1、生物学,生物学与生命科学生物学是一门重要的自然科学的基础学科，它主要研究生物间内在联系，研究生命发生和发展现律的科学，研究生物的基本特征。,生物的基本特征：结构严整（细胞是生物体的结构和功能的基本单位）、新陈代谢（新陈代谢是生物体进行一切生命活动的基础）、生长和发育、繁殖、遗传和变异、应激性、适应性,讲师：赵丹丹,生物化学导论,11,生命多层次的现象,整体（individual）,器官（organ）,组织（tissue）,细胞（cell）,分子（molecule）,系统（system）,讲师：赵丹丹,生物化学导论,12,真核细胞的结构,讲师：赵丹丹,生物化学导论,13,2、化学,化学是一门重要的自然科学的基础学科，它主要是在原子和分子的水平上研究物质的组成、结构、性质及化学变化的规律。与有机化学关系密切（生物分子，Biomolecule）,讲师：赵丹丹,生物化学导论,14,细胞分子组成的结构层次,讲师：赵丹丹,生物化学导论,15,多样的生物享有共同的化学特征,讲师：赵丹丹,生物化学导论,16,3、生物化学的定义,生物化学是应用物理、化学、生物学的理论和方法去研究生物体内各种物质的化学本质及其化学变化规律，通过对这些规律的了解，以期认识和阐明生命现象的本质，并将这些知识应用于工、农、医等实践领域，为人类的物质文明和精神文明建设服务。,生物化学是研究生物体的化学及其化学变化规律的科学，它是生物学和化学相互渗透、相互交叉而产生的一门边缘学科。,讲师：赵丹丹,生物化学导论,17,二、生物化学的研究内容,深入了解组成生物体的物质以及生物体所产生的物质的化学组成、结构、性质和功能，对这些生物大分子进行深入细微的结构分析。,研究这些物质在体内的化学变化，即新陈代谢过程。即这些物质在酶的催化下合成或分解的过程，即物质的运转和能量转移过程。在此基础上阐明各种生命现象如生长、生殖、运动、适应、遗传、变异的分子活动规律，并应用这些规律为工业，农业和生物学、医学实践服务。,讲师：赵丹丹,生物化学导论,18,三、生物化学的分类,根据研究对象的不同：动物生物化学 植物生物化学 普通生物化学 微生物生物化学,根据从分子水平深入到生命科学的不同领域：免疫生物化学、进化生物化学等根据在生产实践中的应用领域不同：工业生化、农业生化、医学生化、食品生化,讲师：赵丹丹,生物化学导论,19,静态生物化学 构成生物体的物质基础（五种碳氢化合物）动态生物化学 生命物质在生物体中的运动规律功能生物化学 生命物质的结构、功能与生命现象的关系,糖类及其衍生物 脂类及其衍生物 由氨基酸组成的蛋白质和多肽 由含氮杂环化合物构成的核苷酸、核酸、血红素等 维生素、激素和其它有机小分子,根据研究内容的不同：,讲师：赵丹丹,生物化学导论,20,课程目录,Chapter 1 CarbohydrateChapter 2 Lipid&BiomembraneChapter 3 Chemistry of ProteinChapter 4 Nucleic AcidChapter 5 EnzymeChapter 6 Vitamin&CoenzymeChapter 7 Biological OxidationChapter 8 Carbohydrate MetabolismChapter 9 Lipid MetabolismChapter 10 Protein MetabolismChapter 11 Nucleic Acid MetabolismChapter 12 Biosynthesis of ProteinChapter 13 Cell Metabolism and Regulation of Gene Expression,Dynamic Biochemistry,Static Biochemistry,Biomolecules,讲师：赵丹丹,生物化学导论,21,四、生物化学的发展简史和研究现状,生物化学的发展大体可分为三个阶段：静态描述性阶段对生物体各组成进行分离、纯化、结构测定合成及理化性状的研究。动态生化阶段 研究生物体内代谢途径。机能生化阶段研究生物大分子的结构和功能。,讲师：赵丹丹,生物化学导论,22,1、第一阶段：从19世纪末-20世纪30年代,静态描述性阶段对生物体各组成进行分离、纯化、结构测定合成及理化性状的研究。主要成就包括：E.fischer测定很多糖和氨基酸的结构，提出蛋白质由肽键连接；J.B Sumner于1926年首次从刀豆中分离并制成脲酶结晶，证明它是蛋白质；食物分析和营养研究发现维生素和激素,讲师：赵丹丹,生物化学导论,23,2、第二阶段：1930-1950,动态生化阶段研究生物体内代谢途径。利用离体器官、组织切片、组织匀浆及精制的纯酶等方法，进一步研究生物体内各种组成物质的代谢变化，以及生物活性物质在代谢变化中的作用。主要成就包括：糖酵解和三羧酸循环途径(EMP-TCA)脂肪酸分解途径(-氧化)氨基酸、嘌呤、嘧啶及脂肪酸等生物合成途径等。新技术的产生：同位素标记、电镜、X衍射、层析、电泳、超离心等,讲师：赵丹丹,生物化学导论,24,3、第三阶段：第20世纪50年代初-80年代,机能生化阶段研究生物大分子的结构和功能。主要成就包括：蛋白质方面：1953年Sanger首次测定牛胰岛素的化学结构；60年代测定了肌红蛋白、血红蛋白的立体结构。核酸方面：1953年Watson和Crick提出了DNA双螺旋结构；1958年Crick提出了中心法则；1961-1965年，Nirenbery破译全部遗传密码。,讲师：赵丹丹,生物化学导论,25,其他方面：1960Jacob提出了操纵子模型等1961年Mitchell创立了化学渗透学说1964年Monod提出酶与蛋白质的变构效应1978年F.Sanger提出了末端终止法测定核苷酸顺序 1982年等在四膜虫中发现了具有催化活性的RNARibozyme1997年英国I.Wilmut等运用羊的体细胞（乳腺细胞）克隆出了羊克隆羊多莉。,讲师：赵丹丹,生物化学导论,26,4、生物化学研究的诺贝尔奖,1902 Emil Fischer(sugar and purine syntheses).1907 Eduard Buchner(cell-free fermentation).1910 Albrecht Kossel(cell chemistry made through work on proteins,including the nucleic substances).1915 Richard Willsttter(plant pigments).1922 Archibald V.Hill(production of heat in the muscle),Otto Meyerhof(fixed relationship between the consumption of oxygen and the metabolism of lactic acid in the muscle)1923 Frederick G.Banting,John Macleod(insulin).1927 Heinrich Wieland(bile acids).,讲师：赵丹丹,生物化学导论,27,1929 Arthur Harden,Hans von Euler-Chelpin(fermentation of sugar and fermentative enzymes).1929 Christiaan Eijkman(antineuritic vitamin),Sir Frederick Hopkins(growth-stimulating vitamins).1930 Hans Fischer(haemin and chlorophyll).1931 Otto Warburg(nature and mode of action of the respiratory enzyme).1937 Albert Szent-Gyrgyi(biological combustion,vitamin C and the catalysis of fumaric acid).1937 Norman Haworth(carbohydrates and vitamin C),Paul Karrer(carotenoids,flavins and vitamins A and B2).,讲师：赵丹丹,生物化学导论,28,1939 Adolf Butenandt(sex hormones),Leopold Ruzicka(terpenes).1943 Henrik Dam,Edward A.Doisy(vitamin K).1945 Sir Alexander Fleming,Ernst B.Chain,Sir Howard Florey(penicillin).1946 James B.Sumner,John H.Northrop,Wendell M.Stanley(enzyme and protein cystallization).1947 Carl Cori,Gerty Cori(catalytic conversion of glycogen),Bernardo Houssay(hormone of the anterior pituitary lobe in the metabolism of sugar).1947 Sir Robert Robinson(alkaloids).1948 Arne Tiselius(electrophoresis,serum proteins).,讲师：赵丹丹,生物化学导论,29,1950 Edward C.Kendall,Tadeus Reichstein,Philip S.Hench(hormones of the adrenal cortex).1952 Selman A.Waksman(streptomycin).1952 Archer J.P.Martin,Richard L.M.Synge(partition chromatography).1953 Hans Krebs(citric acid cycle),Fritz Lipmann(co-enzyme A).1953 Hermann Staudinger(macromolecular chemistry).1954 Linus Pauling(structure of complex substances).1955 Hugo Theorell(nature and mode of action of oxidation enzymes).1955 Vincent du Vigneaud(biochemically important sulphur compounds).,讲师：赵丹丹,生物化学导论,30,1957 Lord Todd(nucleotides and nucleotide co-enzymes).1958 George Beadle,Edward Tatum(genes act by regulating definite chemical events),Joshua Lederberg(genetic recombination and the organization of the genetic material of bacteria).1958 Frederick Sanger(structure of proteins).1959 Severo Ochoa,Arthur Kornberg(biological syn-thesis of ribonucleic acid and deoxyribonucleic acid).1961 Melvin Calvin(carbon dioxide assimilation in plants).1962 Francis Crick,James Watson,Maurice Wilkins(molecular structure of nucleic acids).1962 Max F.Perutz,John C.Kendrew(structures of globular proteins).,讲师：赵丹丹,生物化学导论,31,1964 Konrad Bloch,Feodor Lynen(cholesterol and fatty acid metabolism).1964 Dorothy Crowfoot Hodgkin(structures of important biochemical substances).1965 Franois Jacob,Andr Lwoff,Jacques Monod(genetic control of enzyme and virus synthesis).1968 Robert W.Holley,H.Gobind Khorana,Marshall W.Nirenberg(interpretation of the genetic code and its function in protein synthesis).1969 Max Delbrck,Alfred D.Hershey,Salvador E.Luria(replication mechanism and the genetic structure of viruses).1970 Luis Leloir(sugar nucleotides).,讲师：赵丹丹,生物化学导论,32,1971 Earl W.Sutherland,Jr(mechanisms of the action of hormones).1972 Gerald M.Edelman,Rodney R.Porter(chemical structure of antibodies).1972 Christian Anfinsen(amino acid sequence and the biologically active conformation),Stanford Moore,William H.Stein(catalytic activity of the active centre of the ribonuclease).1975 David Baltimore,Renato Dulbecco,Howard M.Temin(interaction between tumour viruses and the genetic material of the cell).1975 John Cornforth(stereochemistry of enzyme-catalyzed reactions).,讲师：赵丹丹,生物化学导论,33,1977 Roger Guillemin,Andrew V.Schally,Rosalyn Yalow(peptide hormones)1978 Werner Arber,Daniel Nathans,Hamilton O.Smith(restriction enzymes).1978 Peter Mitchell(chemiosmotic theory of biological energy transfer).1980 Paul Berg(recombinant-DNA),Walter Gilbert,Frederick Sanger(nucleic acid sequencing).1982 Sune K.Bergstrm,Bengt I.Samuelsson,John R.Vane(prostaglandins).1982 Aaron Klug(structural elucidation of biologically important nucleic acid-protein complexes).,讲师：赵丹丹,生物化学导论,34,1983 Barbara McClintock(mobile genetic elements).1984 Bruce Merrifield(chemical synthesis of polypeptides and polynucleotides).1985 Michael S.Brown,Joseph L.Goldstein(regulation of cholesterol metabolism).1986 Stanley Cohen,Rita Levi-Montalcini(growth factors).1987 Susumu Tonegawa(generation of antibody diversity)1988 Sir James W.Black,Gertrude B.Elion,George H.Hitchings(principles for drug treatment).1988 Johann Deisenhofer,Robert Huber,Hartmut Michel(photosynthetic reaction centre).1989 J.Michael Bishop,Harold E.Varmus(oncogenes).,讲师：赵丹丹,生物化学导论,35,1989 Sidney Altman,Thomas R.Cech(catalytic properties of RNA).1991 Erwin Neher,Bert Sakmann(single ion channels).1992 Edmond H.Fischer,Edwin G.Krebs(reversible protein phosphorylation).1993 Richard J.Roberts,Phillip A.Sharp(split genes).1993 Kary B.Mullis(polymerase chain reaction),Michael Smith(site-directed mutagenesis).1994 Alfred G.Gilman,Martin Rodbell(G-proteins).1995 Edward B.Lewis,Christiane Nsslein-Volhard,Eric F.Wieschaus(genetic control of early embryonic development).1997 Stanley B.Prusiner(Prions).,讲师：赵丹丹,生物化学导论,36,1997 Paul D.Boyer(synthesis of ATP),John E.Walker,Jens C.Skou(ion-transporting enzyme).1998 Robert F.Furchgott,Louis J.Ignarro,Ferid Murad(nitric oxide).1999 Gnter Blobel(protein localization).2000 Arvid Carlsson,Paul Greengard,Eric R.Kandel(signal transduction in the nervous system).2001 Leland H.Hartwell,Tim Hunt,Sir Paul Nurse(regulators of the cell cycle).2002 Sydney Brenner,H.Robert Horvitz,John E.Sulston(regulation of organ development and programmed cell death).,讲师：赵丹丹,生物化学导论,37,2003 Peter Agre,Roderick MacKinnon(channels in cell membranes).2002 John B.Fenn,Koichi Tanaka,Kurt Wthrich(structure analyses of biological macromolecules).2004 Richard Axel,Linda B.Buck(odorant receptors).2004 Aaron Ciechanover,Avram Hershko,Irwin Rose(ubiquitin-mediated protein degradation).2005 Yves Chauvin,Robert H.Grubbs(for the development of the metathesis method in organic synthesis).2005 Barry J.MarshallJ,Robin Warren(for their discovery of the bacterium Helicobacter pylori and its role in gastritis and peptic ulcer disease).,讲师：赵丹丹,生物化学导论,38,2006,讲师：赵丹丹,生物化学导论,39,2007,讲师：赵丹丹,生物化学导论,40,2008,http:/,讲师：赵丹丹,生物化学导论,41,5、我国生物化学的主要成就,吴宪教授的工作：现代临床血液化学分析（福林吴方法）20世纪30年代，1931年蛋白质变性理论 气体与电解质的平衡 早在20世纪30年代就提出了蛋白质变性理论 确定了抗体和抗原结合的定量关系 中国现代最早的营养学专着营养概论1965年上海生化所、上海有机所、北大联合首次分成了具有生物活性结晶牛胰岛素。1972年用X衍射研究了猪胰岛素的三维结构。80年代后的生物工程快速发展：克隆牛/猪。目前已能用基因工程的方法生产许多产品如乙型肝炎疫苗、SOD、人生长激素、各种干扰素、各种白细胞介素等等。,讲师：赵丹丹,生物化学导论,42,五、学好生物化学的重要性,你的专业你的现在你的未来,讲师：赵丹丹,生物化学导论,43,1、生物化学与其他学科的关系,Organic chemistry,which describes the properties of biomolecules.Biophysics,which applies the techniques of physics to study the structures of biomolecules.Medical research,which increasingly seeks to understand disease states in molecular terms.Nutrition,which has illuminated metabolism by describing the dietary requirements for maintenance of health.,讲师：赵丹丹,生物化学导论,44,Microbiology,which has shown that single-celled organisms and viruses are ideally suited for the elucidation of many metabolic pathways and regulatory mechanisms.Physiology,which investigates life processes at the tissue and organism levels.Cell biology,which describes the biochemical division of labor within a cell.Genetics,which describes mechanisms that give a particular cell or organism its biochemical identity.,讲师：赵丹丹,生物化学导论,45,2、生物化学是现代生物学科的基础和前沿,必须明确生物化学与分子生物学的关系。连接点：生物大分子(蛋白质和核酸)的结构和功能 从而，生物化学是分子水平的生物学。生物化学是现代生物学的基础 多门生物学科的研究有赖于生物化学的理论和技术“分子”水平，“共同语言”和“通用货币”生物化学是现代生物学的前沿 众多生物学科的进一步发展要取得更大的进展或突破，在很大的程度上有赖于生物化学研究进展和所取得的成就。,讲师：赵丹丹,生物化学导论,46,3、生物化学在现代工业的重要作用,生物化学对现代化工、轻工、食品、医药工业的渗透基因工程和蛋白质工程可以利用细菌来生产胰岛素、生长素、干扰素等重要药物，利用生物化学的手段可以不断研制具有高效性、长效性的新药，或者改造现有药物的疗效，减少毒副作用；食品生物化学作为开发食品资源、研究食品工艺、质量管理和贮藏技术的理论基础，必将促进新型食品生产的大发展，以满足人们对营养的需要，适应人们的生理特点和感官要求。酶工程与自动化，所谓酶工程就是起源于酶的生产与应用。酶作为生物催化剂的特点，已在食品、轻工、化工、医药、环保、能源等领域广泛应用。,讲师：赵丹丹,生物化学导论,47,How to do well?,Human being,lively and hardly Book&referencePen&noteKeep practiceExperiment,讲师：赵丹丹,生物化学导论,48,THANKS FOR YOUR ATTENTION,