《动物生物化学》第四版
生物化学与其它学科的关系
有机化学
无机化学
化学
物理化学
分析化学
高分子化学
动 物
生物学
植 物
学
学
微生物学
生理学
化学
生 物 化
生 物
学学
栽培、育种 遗传学
生态
生物化学与普通化学的区别
结构
化学反应
普通化学 结构简单
条件多样
常温常压酶催化
反应自我调节
Байду номын сангаас生物化学
结构极为复杂 多样
能量转化、传递反应 自身复制的特殊反
科学的发展也不是单枪匹马的,多学科的互相交叉与渗透、研 究技术和实验手段的进步推动和加速了科学进步的步伐。
化学、物理学、细胞学、遗传学、微生物学以及电子显微镜、 超离心(ultra-centrifugation)、色谱(chromatography)、同 位素示踪(isotope tracing)、X-射线衍射(X-ray reflection)、 质谱(mass chromatography)以及核磁共振(nuclear magnetic resonance)等技术都为现代生物化学的发展作出了重要贡献。
1972 Berg(美)在基因工 程基础研究方面作出了杰出
成果,获1980年诺贝尔奖。 1973 Cohen等(美)用核 Paul Berg 酸限制性内切酶EcoR1,首 次基因重组成功。
Herbert Boyer Stanley Cohen
2001 Venter(美)等报道完成了人类基因组草图测序。
2.2 细胞中的物质代谢与能量代谢,或称中间代谢(intermediary metabolism), 也就是细胞中进行的化学过程
合成代谢(anabolism): 将小分子的前体(precursor)经过特 定的代谢途径构建成较大的分子,并且消 耗能量。
分解代谢(catabolism): 将较大的分子经过特定的代谢途径, 分解成小的分子并且释放出能量。
3.生物化学的发展历史和现状
3.1 历史回顾
1)中国:早在4200年前已开始造酒、酿醋、做豆腐,对于生物化
学的发展有重要的贡献。
2)世界:生化是在物理、化学、生物学、医学有了一发展才出现的。 3)生化发展史:
(1)静态生化:18世纪下半叶开始,主要工作: 组成、结构、生理功能
(2)动态生化:1930年后研究代谢过程 (3)50年代后:分子生物学、蛋白质、核酸、
应
极为细致准确
特殊处
特殊的生物功 能
生物化学与分子生物学都以从分子水平上认识生 命、诠释生命为目标。广义地说,两者没有截然的 区别。只是前者注重生命有机体的化学过程,后者 更强调生物分子的结构与功能,尤其是在遗传分子 核酸方面。
3.2 生物化学的前景和现状
分子生物学的迅速发展从根本上改变了生命科学的面貌,也极大地丰 富和扩展了生物化学的内涵。一方面,经典的生物化学原理不断得到验 证,另一方面,人们对生命有机体中化学过程的认识不断更新和深化, 现代生物化学的发展已经从各个方面融入了生命科学发展的主流当中。
信息爆炸导致了结构生物学(structural biology)的诞生。
蛋白质和核酸大分子之间的相互作用
❖ 基因组学和蛋白质组学
“人类基因组计划”(human genome project,HGP)历经10个年 头,在进入本世纪后不久宣布完成,人类基因组的解读为疾病的诊断、 防治和新药的研究开发提供了有力的武器。科学家已绘制出40余种生 物的基因组图谱,基因组的研究将进入功能基因组(functional genomics)阶段,即确定基因结构与功能的应用阶段。
詹姆斯·沃森(James D. Watson)
悼 念 克 里 克
Hamilton O. Smith Daniel Nathans Werner Arber
1969-1972, Arber(瑞士),Smith(美)与Nathans(美)在核酸限制 酶的分离与应用方面做出突出贡献,1978年共获诺贝尔奖。
我国生物化学的开拓者——吴宪教授
蛋白质研究领域内国际上最具有权威性的综 述性丛书《Advances in Protein Chemistry》第47卷(1995年)发表了美国 哈佛大学教授、蛋白质研究的老前辈J. T. Eddsall的文章“吴宪与第一个蛋白质变性 理论(1931)Hsien Wu and the first Theory of Protein Denaturation(1931)”, 对吴宪教授的学术成就给予了极高的评价。 该卷还重新刊登了吴宪教授六十四年前关于 蛋白质变性的论文。一篇在1931年发表的 论文居然在1995年仍然值得在第一流的丛 书上重新全文刊登,不能不说是国际科学界 的一件极为罕见的大事。
目前,有关生物化学的研究主要集中在以下几个方面: 生物大分子的结构、功能与相互作用 基因组学和蛋白质组学 基因表达的调节 细胞信号的传导 生物工程学
❖ 生物大分子的结构、功能与相互作用
大分子之间的相互作用;大分子结构模体(motif)和结构域的 独特作用;生物大分子三维构象和构象运动进行描述 ;蛋白质空间 构象的正确折叠和“分子伴侣”(molecular chaperone)的作用;磷 酸化、酰基化等化学修饰作用对于蛋白质和酶在快速、高效传递代谢 信息和调节基因表达中的机制;核酸与蛋白质的相互作用与基因表达 的调节;催化核酸等。
物质代谢与能量代谢相伴随。在这个过程中,ATP(三磷酸腺苷) 是 能量转换和传递的中间体。
2.3 组织和器官机能的生物化学
生命有机体是一个统一协调的整体。 任何组织器官的形态结构、代谢方式都是以其化学组成和分 子结构为基础的。
在分子水平、细胞和组织水平以及整体水平上全面、系统地 认识动物组织器官的生理机能,认识它们之间的联系、认识它们 与环境互作的机制,也是动物生物化学的研究目的之一。
DNA—双螺旋模型—分子遗传学
生化在几十年中飞速发展,在较短年代里集中着大量科学发现。
其中很多都称的上是人类认识自然界的里程碑,有划时代的意义。
有相当数量的科学家因此获得
诺贝尔奖
1953年 Watson(美)与 Crick(英)提出DNA分子的双 螺旋结构模型,1962年共获诺贝尔奖。
弗朗西斯·克里克(Francis H. Crick)