物Hale Waihona Puke 量质代 释放能量 谢
代 谢
分解代谢（异化作用）
(catabolism)
大分子
小分子
新陈代谢的内涵
功 能 调 控 路 径
生物化学的分类
动物生化（zoic ~）、植物生化（botanic ~）、 微生物生化（microbial ~）、普通生化（general ~） 进化生化（Evolutional~）或比较生化（Comparative ~） 医学生化（medicinal~）、农业生化（agricultural~）、 工业生化（industrial~）、细胞生物化学(Cellular~) 、 机能生化(Functional ~)、 海洋生物化学(Marine ~)、分 子生物化学(Molecular ~ )、辐射生物化学(Radiation ~)
生物化学的发展史
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） 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。
3． 机能生物化学时期（1950年以后） 生命的本质和奥秘：运动、神经、内分泌、生长、发育、繁
1838年，马采斯·史雷登( Matthais Schleiden)和泽奥多 尔·史旺(Theodor Schwann)证明，细胞是植物的结构单位。
史旺的学生Rudolf提出细胞学说，细胞是进行化学反应的场所。
（四）血红蛋白赋予血液红色
化学家恩斯特·霍普-席勒(Ernst Hoppe-Seyler)首次从血 液中分离出血红蛋白，证明“血液的红色是由血红蛋白的颜色引 起的”，并在1864年将血红蛋白制成了结晶(Crystal)。
“死亡之吻”
泛素（ubiquitin）介导的蛋白质降解
发现和改造了绿色荧光蛋白
发现端粒和端粒酶如何保护染色体
G蛋白偶联受体家族的发现和结构机理研究
蛋白质组：澳大利亚的 Wilkins和Williams 在 1994年提出，指一个细胞 或组织表达的所有蛋白质。 即一个基因组所编码转录 产生的一整套蛋白质。
基因信息传递受特殊机制调节
遗传信息的传递或表达受一定机制调控的。
1961年，Francis Jacob和Jacques Monod（诺贝尔奖， 1965）揭示了原核基因表达的开启和关闭是如何控制的。
1963年，Jacob，Monod和Jean-Pierre首先用酶活性 的“别构调节”(allosteric regulation)理论解释基因和机体 代谢功能是如何被调节的，从此引入了生物调节的概念。
（三）物质代谢与能量代谢偶联
1929年， Cyrus H. Fiske、 Yellapragada Subbarow和Karl Lohman分别发现了腺苷三磷酸(ATP)。
1941年，师从麦耶霍夫的Fritz Lipmann（诺贝尔奖，1953） 提出生物能过程中的ATP循环学说。
1948年, Eugene Kennedy和Albert Lehninger证明，催化三 羧酸循环反应的酶都分布在线粒体(mitochondrion)，线粒体内膜 分布有电子传递体，可进行氧化磷酸化(oxidative phosphorylation)反应。
肯德鲁(Kendrew J.C.)和佩鲁茨 (Perutz M.F.)将Ｘ－射线应用于蛋 白质分子的高级结构研究，分别测 定了肌红蛋白和血红蛋白的结构； 二人于1962年分享诺贝尔化学奖；
目前Ｘ－射线衍射分析已成为蛋 白质与核酸高级结构研究常规方法。
Holley R.W., Khorana H.G., Nirenberg M.W.阐 明遗传密码及其在蛋白 质生物合成中的功能， 1968年诺贝尔生理或医 学奖； 目前，对蛋白质的生物 合成过程已基本清楚
发现免疫球蛋白的化学结构和单克隆抗体产生的原理
对核糖核酸酶的研究，特别是对其氨基酸 序列与生物活性构象之间的联系的研究做
出贡献
对核糖核酸酶分子的活性 中心的催化活性与其化学 结构之间的关系的研究
可逆的蛋白质磷酸化作用是一种生物调节机制
发现G蛋白（GTP结合 蛋白）及其在细胞中
的信号转导作用
发现蛋白质内的信号肽
三、20世纪50年代生物化学进入分子生物学时期
这个时期生物化学发展的几个特点:
物理学家，化学家和遗传学家加入到生物化学 领域中来，研究人员流动性增大。
研究方法有突破性改进，仪器公司和试剂公 司兴起。
各类科学期刊增多，以及计算机的存储，网 络的普遍使用，使信息的传递变得更为方便快捷。
（一）蛋白质研究的突破
Avery的发现揭示了遗传学与生物化学的特殊关 系，生物化学遗传学 (Biochemical Genetics)在那时 就提出来了。
DNA双螺旋是揭示遗传信息传递的“敲门砖”
在威尔金斯和弗兰克林工作的基础上，沃森 和克里克在1953年提出了DNA双螺旋结构模型 (double helix model)（诺贝尔奖，1962）。他们的 原创著作发表在Nature上，具有划时代的意义： DNA双螺旋结构是揭示遗传信息传递规律的“敲 门砖”和联系生物化学与遗传学的“桥梁 ”。从 此，生物化学发展进入了以生物大分子结构与功 能研究为主体的分子生物学时期。
（氰氢铵）
加热
（尿素）
NCONH4
H2NCONH2
（二）“燃烧”学说使“活力论”再次遭遇重创
尤斯图斯·冯·李比希(Justus Von Liebig) 在19世 纪20年代提出了著名的“燃烧”学说—动物通过呼吸获取 空气中的O2，氧化分解摄取的食物，产生水和CO2，并且释 放能量，保持体温，维持活力。
李比希将食物分为糖、脂和蛋白质三大类主要成分， 并提出物质在生物体内可进行合成和分解两种化学过程。 物质代谢(metabolism) 的概念就这样产生了。
（三）细胞是生命体的基本结构单位
既然生命活动是以化学反应为基础的,化学反应又是在何处进 行的?
1665年,马尔塞罗·马瑟季(Marcello Malpighi)发现红血球 （细胞）。同年， 罗伯特·胡克(Robert Hooke)发现植物树皮细 胞。
遗传信息按中心法则传递
1955年，Arthur Kornberg（诺贝尔奖，1959）在E. coli发 现了DNA聚合酶，揭开了DNA复制的秘密。
1959年又有人发现RNA聚合酶。 在克里克提出RNA中介假 说基础上，Marshall Nirenberg, Heinrich Matthaei, Philip Leder和H. Gobind Khorana等历经近10年研究，在1966年揭示 了遗传密码。1968年提出了遗传信息传递的中心法则。
（二）三羧酸循环是物质氧化分解的最终途径
1932年，汉斯·克雷勃斯 (Hans A. Krebs)和库尔 特·汉瑟雷特(Kurt Henseleit)发现了尿素循环 (urea cycle)反应途径。
1937年，克雷勃斯又解释 了三羧酸循环（tricarboxylic acid cycle)机制（诺贝尔奖， 1953）。
约翰·诺尔瑟普(John H. Northrop)在1930年制备了胃蛋白酶、胰 蛋白酶结晶。结合X（射）线晶体衍射 (X-ray crystallography)分析及 多肽成分分析，彻底揭开了“酶的化学本质是蛋白质”的事实。
二、20世纪上半叶是动态生物化学阶段
（一）糖酵解又称恩伯登-麦耶霍夫途径
生物化学
第一章 绪 论
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授课提纲

生物化学的含义任务和分类 生物化学的发展简史 课程学习要求及参考书目
生物化学 (Biochemistry)的含义 —“Chemistry of the living cell”
细胞是如何通过分解反应获得能量的？ 20世纪30年代末，科学家们详细描述了无氧时葡萄糖的 分解途径—（糖）酵解(glycolysis)的酶促反应顺序。古斯塔 夫·恩伯登(Gustav Embden)和奥托·麦耶霍夫(Otto Meyerhof) （诺贝尔奖，1922）对葡萄糖酵解的分子演绎过程贡献最大，因 此糖酵解途径又称恩伯登—麦耶霍夫途径(Embden-Meyerhof pathway)。
1897年，埃德尔德·布希奈 (Eduard Buchner) (诺贝尔奖， 1907）和汉斯·布希奈 (Hans Buchner) 两兄弟实验证明，无细胞的 酵母提取液仍可催化生醇发酵反应，使巴斯德关于“只有活的酵 母细胞才能进行发酵”的认识前进了一步。
20世纪初， 生物化学之父埃米尔·菲舍尔 (Emil Fischer)（诺贝尔奖，1902） 首次证明蛋白质是由不同数量、种类的氨基酸残基组成的多肽，并验证了他早 在1894年提出的酶催化作用的“锁-匙”学说。菲舍尔测定底物化学结构的方 法对 20世纪生物化学研究一直产生极大影响。
1953年，Frederick Sanger采用化学方法 完成了胰岛素 (insulin)序列分析 （诺贝尔奖，1958）。
1949年，Pauling（美国）指出镰 刀形红细胞性贫血是一种分子病， 发现某些蛋白质具有类似于螺旋 的结构 （ɑ螺旋），1954年获诺 贝尔奖。
Linus Pauling
1877年，霍普-席勒创立了德文《生理化学杂志》 (Zeitschrift für Physiologische Chemie)。
生物化学从生理学分出作为一门新的独立的学科诞生。
（五）酶是化学反应的主宰
1878年，威尔海姆·库奈 (Wilhelm Kühne)首先引入 “酶”(enzyme)的概念，用以描述能催化生物化学反应的“可溶 性催化剂”。
生物化学 (Biochemistry) —“Chemistry of the living cell”