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绪论(09级临床医学

'绪论(09级临床医学'
(Biochemistry) 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.com.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 对象和方法? 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。 ? 生物化学是一门相对年青的科学, 但也是发展最快的科学之一。? 我们在这里回顾它的历史,看看 它的现在,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 ? ------研究生物体的分子结构与功能? 二、 动态生物化学阶段 :20世纪上半叶? ------物质代谢与调节? 三、分子生物学阶段: ? 20世记中叶至现在? ------遗传信息的传递与表达#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:主要探讨生物体的化学组成、生 命分子的种类及结构。 阅读材料? 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)。? 1848—1849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)。? 1850—1855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。 ? 1884—1885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)。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,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。 阅读材料? 1897年,Buchner氏兄弟发现糖发酵转变为乙醇和 C0 可以不在“活生物体”作用下进行。此成为研究 细胞2 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。? 1909—1929年发现核糖(五碳糖)存在于某些核酸中, 发现脱氧核糖,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? 1910—1926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)。? 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 . Oswald Avery.)。? 1947年人工合成二磷酸腺甙(ADP)及三磷酸腺甙 (ATP)(英国 托德)。? 1947—1951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)。 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 (部分内容与遗传学交叉)? 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是如何决定遗传呢?多年一直悬而未决。 现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 DNA结构及功能。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。2.DNA克隆使基因操作无所不能? 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-2001年人类基因组计划基本完成。 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? 生物信息学分子生物学可是考研的大热门! 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代三大高新科技。 本课程在考研时可能很重要!? 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(诺贝尔)奖的得奖“专业户”!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。瑞典皇家科学院 瑞典卡罗琳医学院阅读材料? 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 阅读材料? 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。 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。 本学科的学生较易出国!? 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。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章组成第一篇: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) 阅读材料 第一篇:生物大分子的结构与功能 (共3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。 阅读材料 第二篇:物质代谢及其调节(共6章)? 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。 阅读材料 第三篇:基因信息的传递(共5章)? 此为分子生物学中的核心内容。? 主要为复制、转录、翻译。它们之间的 联系及调控。基因工程等。 阅读材料 第四篇:专题篇(共7章)? 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。 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 生物化学 1.生物分子结构与功能 2.物质代谢及其调节 3.基因信息传递及其调控? #3. 生物化学概念? #7. 本学科历史注意: 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,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……” 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)? 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。 学习生物化学的方法及注意事项 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,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?本内容结束 谢谢大家!(Biochemistry) 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.com.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 对象和方法? 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。 ? 生物化学是一门相对年青的科学, 但也是发展最快的科学之一。? 我们在这里回顾它的历史,看看 它的现在,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 ? ------研究生物体的分子结构与功能? 二、 动态生物化学阶段 :20世纪上半叶? ------物质代谢与调节? 三、分子生物学阶段: ? 20世记中叶至现在? ------遗传信息的传递与表达#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:主要探讨生物体的化学组成、生 命分子的种类及结构。 阅读材料? 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)。? 1848—1849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)。? 1850—1855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。 ? 1884—1885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)。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,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。 阅读材料? 1897年,Buchner氏兄弟发现糖发酵转变为乙醇和 C0 可以不在“活生物体”作用下进行。此成为研究 细胞2 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。? 1909—1929年发现核糖(五碳糖)存在于某些核酸中, 发现脱氧核糖,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? 1910—1926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)。? 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 . Oswald Avery.)。? 1947年人工合成二磷酸腺甙(ADP)及三磷酸腺甙 (ATP)(英国 托德)。? 1947—1951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)。 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 (部分内容与遗传学交叉)? 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是如何决定遗传呢?多年一直悬而未决。 现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 DNA结构及功能。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。2.DNA克隆使基因操作无所不能? 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
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