生物化学笔记2009版.pdf.pdf

第一章 概 论 一、 生物化学的概念及其研究内容 生物体的生命现象（过程）作为物质运动的一种独有的特殊的运动形式，其基本表现形式就是（新陈代谢 和自我繁殖）。那么构成这种特殊运动形式物质基础又是什么呢？恩格斯很早就说过“蛋白质是生命活动的 体现者”。现在已知仅有蛋白质是远远不够的，还要有核酸，糖类、脂类、维生素、激素、萜类，卜啉等。 正是这些生命物质之间的相互协调的作用才形成了丰富多彩的生命现象，那么，这些生命物质到底有那些 呢？他们是怎样产生和消亡，又是怎样相互转变和相互作用呢？这就是生物化学所要研究的内容。 那么就让我们试着给生物化学下一个定义吧。 生物化学是研究生物体的物质组成和生命过程中的化学变化的一门科学。 或者说生物化学是研究生命现象中的物质基础和化学变化的一门科学。 更简单地说生物化学就是研究生命现象的化学本质。 有人也称生物化学就是生命的化学。 二、 生物化学的研究方法 以上讲了生物化学的研究对象，那么现代生物化学家们整天干些什么呢？ 四个字；分离分析。 从观察一个具体的生命现象开始，通过抽提、过滤、离心、色谱（层析）等生化技术分离出某种未知的生 化物质（生化组分）比如一个新的未知蛋白组分，新基因片段，或新的次生代谢物，然后进行分析， 1． 结构与性质：采用系列测定、X—射线衍射、波谱，质谱、圆二色散性等技术分析其结构和功能，结 构是功能的基础，有其结构必有其功能。 2．功能：生理、病理、信好转导、抗病、抗旱、耐水肥、肥胖等、 3．代谢及其细胞调控：表达的时空特异性，该物质何时产生与消亡，在什么组织表达？从哪儿来最终到哪 儿去，其代谢受什么调控？（潜伏、激活、沉默）。 4改造和利用 认识世界是为了改造世界，通过分离、分析后搞清了这些生命现象，最后就可以对症下药： 基因治疗：血友病、癌症、肥胖等。 生化药物（基因工程药物）：红细胞生成素，磺胺药。 遗传改良：抗虫、抗病、抗病毒等。 三、 生物化学的发展史 生物化学是生命科学中最古老的学科之一（之二：遗传学、细胞学）。 科学的发展总是由粗到细再到粗，或综—分—综。 最早的自然科学就是数、理、化、天、地、生。生就是生物学，研究的就是一些力所能及的生物形态观察、 分类等。 随着各学的发展，学科间在理论知识和技术上相互渗透，尤其是化学、物理学的渗透，那么到18世纪，一 些从事化学研究的科学家，如拉瓦锡、舍勒等人和一些药剂师、炼丹师转向生物领域，这就为生物化学的 诞生播下了种子。这时生物学就逐渐分离成生理化学、遗传学、细胞学。 19世纪末，又从生理化学中分离出生物化学，20世纪中后期又从生物化学中分离出分子生物学并与经典遗 传学结合为分子遗传学，还有发育生物学，结构生物学等等。现在又有统一的趋势，叫二十一世纪的“统一 生物学”或干脆叫生命科学，生物工程严格讲应是生物技术与工程学的杂交学科。 1、 静态生物化学时期（1920年以前） 研究内容以分析生物体内物质的化学组成、性质和含量为主。 2、 动态生物化学时期（1950年以前） 这是一个飞速发展的辉煌时期， 随着同位素示踪技术、色谱技术等物理学手段的广泛应用，生物化学从单纯的组成分析深入到物质代谢途 径及动态平衡、能量转化，光合作用、生物氧化、糖的分解和合成代谢、蛋白质合成、核酸的遗传功能、 酶、维生素、激素、抗生素等的代谢，都基本搞清。 3、 机能生物化学时期（1950年以后） 真正意义上的现代的生命化学。蛋白质化学和和核酸化学成为研究重点。 生物化学研究深入到生命的本质和奥秘：运动、神经、内分泌、生长、发育、繁殖等的分子机理。 1953年，DNA双螺旋结构、近代实验技术和研究方法奠定了现代分子生物学的基础，从此，核酸成了生 物化学研究的热点和重心。 1776—1778年，瑞典化学家舍勒（Sheele）从天然产物中分离出: 甘 油 glycerol 苹果酸 malic acid 苹果 柠檬酸 citric acid 柠檬 尿 酸 uric acid 膀胱结石 酒石酸 tartaric acid 酒石 1937年，英国生物化学家克雷布斯（Krebs）发现三羧酸循环,获1953年诺贝尔生理学奖。 1953年，沃森—克里克（Watson—Crick）确定DNA双螺旋结构，获1962年诺贝尔生理、医学奖。 1955年，英国生物化学家桑格尔（Sanger）确定牛胰岛素结构，获1958年诺贝尔化学奖。 1980年，桑格尔和吉尔伯特（Gilbet）设计出测定DNA序列得方法，获1980年诺贝尔化学奖。 1984年，化学奖，Bruce Merrifield（美国