生物化学讲稿.doc

绪 论 生物化学(Biochemistry) 是研究生命化学的科学，它在分子水平探讨生命的本质。研究的主要内容包括生物体的分子结构与功能、物质代谢与调节、基因信息的传递及其调控。生物化学的研究主要采用化学的原理和方法，也与生理学、细胞学、遗传学等有着广泛的联系与交叉。人们通常将生物大分子结构、功能及其代谢调控的研究称为分子生物学。从广义的角度来看，分子生物学是生物化学的重要组成部分。 一、生物化学发展史 18世纪中叶至20世纪初——初期阶段，主要研究生物体的化学组成。其间的重要贡献有对脂类、糖类及氨基酸的性质进行了较为系统的研究；发现了核酸；化学合成了简单的多肽，酵母发酵过程中“可溶性催化剂”的发现，奠定了酶学的基础等。 20世纪初至20世纪下叶——发展阶段，生物体内主要物质的代谢途径基本确定，例如；在营养学方面发现了人类必需氨基酸、必需脂肪酸及多种维生素；在内分泌学方面，发现了多种激素，并将其分离、合成；在酶学方面，酶结晶获得成功；在物质代谢方面由于化学分析及同位素示踪技术的发展与应用，对生物体内主要物质的代谢途径已基本确定，包括糖代谢的酶促反应过程、脂肪酸β氧化、尿素合成途径及三羧酸循环等。 20世纪下叶至今——分子生物学阶段，蛋白质与核酸成为研究的焦点，50年代初期发现了蛋白质a螺旋的二级结构形式；1953年提出的DNA双螺旋结构模型；70年代重组DNA技术的建立，不仅促进了对基因表达调控机制的研究，而且使人们主动改造生物体成为可能。由此相继获得了多种基因工程的产品，大大推动了医药工业和农业的发展。转基因动植物和基因剔除的成功是重组 DNA技术发展的结果。基因诊断与基因治疗也是重组DNA技术在医学领域中应用的重要方面。；80年代核酶的发现；1990年开始实施的人类基因组计划。这些研究结果必将进一步加深人们对生命本质的认识。 二、生物化学研究的主要内容 1．生物体的分子结构与功能 人体由各种组织、器官构成，各组织，器官又以细胞为组成的基本单位，细胞又由成千上万种化学物质组成。人体细胞的基本化学成分包括蛋白质、核酸、脂类、糖类等有机化合物及水和无机盐等无机物。其中，蛋白质、核酸、复合多糖及复合脂类都属于生物体内存在的大分子有机化合物，由某些基本结构单位按一定顺序和方式连接所形成的多聚体(polymer)，称生物大分子。其结构（性质）和功能，是生物化学研究的内容。 2．物质代谢与调节 生物和非生物之间最大的本质差异之一是生物体内不断地进行着新陈代谢。生物化学重点研究细胞内所进行的化学反应，包括合成代谢、分解代谢以及物质之间的相互转化。在以上的物质代谢过程中总伴随着能量的转化和利用。人体各细胞中几大类物质的主要代谢变化及其与生理功能的关系是我们在本门课程内将要学习的主要内容。要使千变万化的化学反应有条不紊地进行，并完成不同而协调一致的生理功能，生物体内存在着精密、细致、完善而绝妙的调控机制，调节机制也是生物化学研究的重要内容。 3．基因信息的传递及其调控 生命现象的另一个特征为细胞的自我复制，这一过程即细胞内贮存的遗传信息的传递和表达的过程。生物体生命特征就是遗传信息最终表达的结果。基因信息传递涉及到遗传变异、生长、分化等诸多生命过程，也与遗传病、恶性肿瘤、心血管病等多种疾病的发病机制有关。因此基因信息的研究在生命科学中的作用越显重要。现已确定，DNA是遗传的主要物质基础，基因即DNA分子的功能片段。当今基因分子生物学除了进一步研究DNA的结构与功能外，更重要的是研究DNA复制、RNA转录、蛋白质生物合成等基因信息传递过程的机制及基因表达时空调控的规律，重组转基因、基因剔除、新基因克隆、人类基因组计划及功能基因组计划等的发展将大大推动这一领域的研究进程。 遗传信息的贮存、传递及表达是现代生物化学研究内容的中心环节，这部分内容主要包含各类核酸，蛋白质的生物合成及其调控机理。 三、生物化学研究方法 采用化学的原理和方法，但也与生理学、细胞学、遗传学等有着广泛的联系与交叉。 四、生物化学与医学 生物化学已渗透到医学科学的各个领域。例如：生理学、微生物免疫学、遗传学、药理学及病理学等基础医学的研究均深入到分子水平，并应用生物化学的理论与技术解决各学科的问题。同样，生物化学与临床医学的关系也很密切，许多疾病的发病机制也需要从分子水平加以探讨。近代医学的发展经常运用生物化学的理论和技术诊断、治疗和预防疾病。例如近年来由于生物化学与分子生物学的迅速发展。大大加深了人们对恶性肿瘤、心血管疾病、神经系统疾病、免疫性疾病等重大疾病本质的认识，并出现了新的诊治方法。相信在生物化学与分子生物学，尤其是疾病相关基因克隆、基因诊断、基因治疗等研究成果的基础上，将会使21世纪的医学进展发生新的突破 第一章 蛋白