生物化学教学讲义(上海交通大学)(20190418160400)

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1、--WORD格式--专业资料--可编辑--生物化学绪论本章主要介绍生物化学的定义、内容、目的及其与医学的关系o生物化学的定义生物化学（biochemistry）或生物的化学（biologicalchemistry）即生命的化学，是一门研究生物体的化学组成、体内发生的反应和过程的学科。当代生物化学的研究除采用化学的原理和方法外，尚运用物理学的技术方法以揭示组成生物体的物质，特别是生物大分子(biomacromolecules)的结构规律。并且与细胞生物学、分子遗传学等密切联系，研究和阐明生长、分化、遗传、变异、衰老和死亡等基本生命活动的规律。Watson和Cri

2、ck于1953提出了DNA分子的双螺旋结构模型，在此基础上形成了遗传信息传递的“中心法则”，由此奠定了现代分子生物学(molecularbiology)的基础。分子生物学主要的研究内容为探讨不同生物体所含基因的结构、复制和表达，以及基因产物—蛋白质或RNA的结构，互相作用以及生理功能，以此了解不同生命形式特殊规律的化学和物理的基础。可见，当今生物化学与分子生物学不能截然分割，后者是前者深入发展的结果。总之，生物化学与分子生物学是在分子水平上研究生命奥秘的学科，代表当前生命科学的主流和发展的趋势。o生物化学的内容医学生物化学研究的内容大致包括下列4个部分。一.化

3、学组成—生物大分子在研究生命形式时，首先要了解生物体的化学组成，测定其含量和分布。这是生物化学发展的开始阶段的工作，曾称为叙述生化。现知生物体是由多种化学元素组成的，其中C、H、O和N四种元素的含量占活细胞量的99%以上。各种元素进而构成约30种的小分子化合物，这些小分子化合物可以构成生物大分子，所以把他们称为生物分子(biomolecules)或构件分子（buildingblockmolecules）。例如20种L-α-氨基酸是蛋白质的构件分子，4种核苷酸是核酸的构件分子，单糖可构建成多糖、脂肪酸组成多种脂类化合物。当前研究的重点为生物大分子的结构与功能，特

4、别是蛋白质和核酸，二者是生命的基础物质。对生命活动起着关键性的作用。天然氨基酸虽然只有20种，但可构成数量繁多的蛋白质，由于不同的蛋白质具有特殊的一级结构（氨基酸残基的线性序列）和空间结构，因而具有不同的生理功能，从而能体现瑰丽多彩的生命现象，现在已从单一蛋白质深入至细胞或组织中所含有全部蛋白质，即蛋白质组（proteome）的研究。将研究蛋白质组的学科称为蛋白质组学(proteomics)。蛋白质的一级结构是由核酸决定的，人类基因组(genome)即人的全部遗传信息，是由23对染色体组成，约含2.9x109碱基对，测定基因组中全部DNA的序列，将为揭开生--

5、--WORD格式--专业资料--可编辑--命的奥秘迈开一步。把研究基因组的结构与功能的科学称为基因组学(genomics)，经过包括我国在内许多科学家十多年的努力，2003年已完成人类基因组计划(HumanGenomeProject)中全部DNA序列的测定，接着面临更坚具的任务，就是要研究目前所知3万至4万个基因的功能及其与生命活动的关系。这就是后基因组计划(Post-GenomeProject)。生物大分子需要进一步组装成更大的复合体，然后装配成亚细胞结构、细胞、组织、器官、系统，最后成为能体现生命活动的机体，这些都是尚待研究和阐明的问题。二.物质代谢、能量

6、代谢及代谢调节组成生物体的物质不断地进行着多种有规律的化学变化，即新陈代谢(metabolism)或物质代谢,一旦这些化学反应停止,生命即告终结。可见，新陈代谢是生命的基本特征，生物体一方面需要与外界环境进行物质交换，同时在体内进行各种代谢变化，以维持其内环境的相对稳定，通过代谢变化将摄入营养物中储存的能量释放出来，供机体活动所需。要维持体内错综复杂代谢途径有序地进行，需要有严格的调节机制，否则代谢的紊乱可影响正常的生命活动，从而发生疾病。因此，研究物质代谢、能量代谢及代谢调节规律是医学院校生物化学课程的主要内容，也称为动态生化。三.基因的复制、表达及调控遗传

7、信息传递的“中心法则”，可以说是分子生物学的中心法则。DNA是储存遗传信息的物质，通过复制(replication)，即DNA合成，可形成结构完全相同的两个拷贝，将亲代的遗传信息真实地传给子代。DNA分子中的遗传信息又如何表达的呢？现知基因表达的第一步是将遗传信息转录(transcription)成RNA，即RNA的合成，后者作为蛋白质合成的模板，并决定蛋白质的一级结构，即将遗传信息翻译(translation)成能执行各种各样生理功能的蛋白质。上述过程涉及生物的生长、分化、遗传、变异、衰老及死亡等生命过程，体内存在着一整套严密的调控机制，包括一些生物大分子的

8、互相作用，如蛋白质与蛋白质、蛋白质与核