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生物化学（biochemistry）南方医科大学基因工程研究所生物化学与分子生物学教研室朱利娜julia@fimmu.com绪论WWWWWhat’sthebiochemistry？Whatwillwelearnfrombiochemistry？Howshouldwelearnbiochemistry？Whyshouldwelearnbiochemistry？What’sthebiochemistry？生物化学是研究生物体的化学组成与生命活动过程中化学变化的一门学科，并从分子水平探讨生命现象的本质，因此生物化学也是生命的化学。研究核酸、蛋白质等生物大分子的结构、功能以及基因结构、表达与调控的内容称为分子生物学(molecularbiology)。生物化学是实验科学，生物化学的一切成果均建立在严谨的科学实验基础之上。生物化学技术不是单纯的化学技术，而是融入了生物学、物理学、免疫学、微生物学、药理学等知识与技术，作为自己的研究手段。生物体的构成生物化学发展简史生物化学是在物理、化学、生物学、医学有了一定发展才出现的。（1）初期：18世纪中叶——20世纪初静态生物化学，主要研究生物体的化学组成、结构、生理功能（2）成长：20世纪初——20世纪50年代动态生物化学，研究生物体内物质的转变即新陈代谢（3）发展：1953年至今分子生物学时代，研究生命活动的本质生化重要发现大事年表:1773：发现尿素1779：从橄榄法中提出甘油1780：指出呼吸即氧化作用1810：指出发酵的重反应1836：明确催化剂的概念1847：完成淀粉酶的分解作用，将淀粉变成麦芽糖1857：提出发酵的“活力论”1862：指出淀粉为光合作用的产物1869：发现核酸1886：发现“组织血红素”，后来叫它为细胞色素1890：结晶出第一个蛋白质：卵白蛋白1897：完成无细胞发酵作用1902：表明蛋白质为多肽链1903：分离出第一个激素：肾上腺素Neuburg首次提出“生物化学”这一名词1905：明确“激素”一词1911：明确“维生素”一词1912：指出生物氧化为脱氢作用1913：提出酶动力学理论1914：指出生物氧化由铁激活氧而来1926：分离出第一个维生素:维生素B1;结晶出第一个酶:脲酶1929：发现ATP；鉴定出“呼吸酶类”为血红素化合物1929-1934：分离出四种类固醇激素1932：发现鸟氨酸循环1935：分离出第一个结晶病毒：烟草花叶病毒1936：指出维生素为辅酶的组成成分1937：将柠檬酸循环模式化1938：发现转氨基作用1939：发现氧化磷酸化作用1941：认为ATP的主要作用在于它是“高能化合物”1944：酶的遗传；DNA是细菌的转化因子1951：阐明活性乙酸1952：提出蛋白质的螺旋模型1953：阐明胰岛素的结构；提出DNA的双螺旋模型1958：阐明纯病毒核酸的感染性；证实DNA的半保留复制模式;提出分子遗传的中心法则1959：在激素作用中，发现cAMP是“第二信使”1960：呼吸链磷酸化作用的化学渗透学说；阐明蛋白质的第一个三维结构1961：提出操纵子学说;将遗传密码解译出来;提出化学渗透偶联假说1963：指出酶的变构抑制作用1965：第一次阐明核酸顺序；阐明酶（溶菌酶）的空间模型首次人工合成牛胰岛素1968-1970：发现限制性内切酶1970：发现逆转录酶，对中心法则提出重要修正和补充1971：创建重组DNA技术1973：首次基因重组成功1977：发现DNA中的内含子1982：提出核酶的概念1985：发明PCR技术1990：提出人类基因组计划(HumanGenomeProject，HGP)1993：提出断裂基因的概念1996：克隆羊多莉诞生2000：人类基因组草图测序完成2003：人类基因组序列图绘制成功，人类基因组计划的所有目标实现2004：成功克隆出人类早期成熟胚胎，并从中提取出胚胎干细胞人类基因组计划克隆技术生物化学在一百多年中飞速发展，在较短年代里集中着大量科学发现。其中很多都称得上是人类认识自然界的里程碑，具有划时代的意义，有相当数量的科学家因此获得NobelPrize1953年提出DNA分子的双螺旋结构模型1962年共获诺贝尔生理学或医学奖。詹姆斯·沃森（JamesD.Watson）弗朗西斯·克里克（FrancisH.Crick）1969-1972,在核酸限制酶的分离与应用方面做出突出贡献1978年共获诺贝尔生理学或医学奖HamiltonO.SmithDanielNathansWernerArber1972年创建人工重组DNA技术1980年获诺贝尔化学奖PaulBergKaryB.Mullis1985年发明了聚合酶链反应（PCR）技术1993年获诺贝尔化学奖AaronCiechanoverAvramHershkoIrwinRose“forthediscoveryofubiquitin-mediatedproteindegradation”——TheNobelPrizeinChemistry2004“fortheirdiscoveriesofprinciplesforintroducingspecificgenemodificationsinmicebytheuseofembryonicstemcells”——TheNobelPrizeinPhysiologyorMedicine2007MarioR.CapecchiSirMartinJ.EvansOliverSmithiesElizabethH.BlackburnCarolW.GreiderJackW.Szostakforthediscoveryofhowchromosomesareprotectedbytelomeresandtheenzymetelomerase“——TheNobelPrizeinPhysiologyorMedicine2009VenkatramanRamakrishnanThomasA.SteitzAdaE.Yonathforstudiesofthestructureandfunctionoftheribosome“——TheNobelPrizeinChemistry2009我国对生物化学发展的贡献1.古代：公元前23世纪，我国人民已能造酒。公元前12世纪以前，已能制饴，在这同时，还能将酒发酵成醋《黄帝内经·素问》的“藏气法时论”篇记载有“五谷为养，五畜为益，五果为助，五菜为充”公元4世纪，葛洪著《肘后百一方》中载有用海藻酒治疗瘿病的方法公元5世纪对缺乏维生素B1引起的脚气病已有记载；孙思邈（公元581～682年）明代李时珍（公元1522～1596年）撰著《本草纲目》2.现代我国近代生物化学家吴宪首创了血滤液的制备和血糖测定法，提出了蛋白质的变性学说；1965年我国首先人工合成了具有生物活性的胰岛素，后来又合成了酵母丙氨酰tRNA；2000年我国出色地完成了人类基因组计划中1%的测序工作；2002年，我国又率先完成了水稻的基因组精细图，为水稻的育种和防病奠定基因基础。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《AdvancesinProteinChemistry》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）HsienWuandthefirstTheoryofProteinDenaturation(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。Whatwillwelearnfrombiochemistry？生物分子的结构与功能——静态生物化学物质代谢及其调节——动态生物化学基因信息传递与调控机能生物化学研究各组织器官的结构与功能及其代谢生物化学实验Whyshouldwelearnthebiochemistry？生物化学是重要的医学专业基础课生物化学与临床医学的关系–为临床疾病的诊断、治疗和预后提供检测方法和客观指标–协助查找某些疾病的病因–为某些疾病的治疗提供药物–协助阐明某些药物的作用机理–分子生物学技术的发展为某些疾病（特别是遗传性疾病）的诊断和治疗奠定了基础生物化学的发展已使人们能对生理学、药理学、病理学、微生物学、免疫学、遗传学，以及临床各学科的认识深入到分子水平。生物化学，尤其是其中的分子生物学已经成为生命科学与医学的“共同语言”，融合入生物化学与分子生物学的各项技术已成为生命科学与医学研究的“通用技术”。Howshouldwelearnbiochemistry？思想上做好：“两变”变：苦学、怕学为乐学、好学变：要我学为我要学Howshouldwelearnbiochemistry？方法上抓住：四个环节即：预习——有机化学基础听讲——跟着老师思路，化被动为主动复习——学而时习之,不亦悦乎总结——提炼与浓缩万能方法：以记忆为主，在记忆的基础上加以理解Howshouldwelearnbiochemistry？策略上记住：四句话记住轮廓掌握重点纵横联系重视实验Howshouldwelearnbiochemistry？理论与实验的联系书本与实际的联系基础与临床的联系静态生化与动态生化间的联系代谢前因与代谢后果间的联系主线框架与分支细节间的联系课程安排章节内容学时第四章蛋白质化学6第五章核酸化学4第六章酶4第三章维生素2第七章激素及其作用机制2第九章糖代谢6第八章生物氧化4第十章脂类代谢6第十一章蛋白质的分解代谢4第十二章核酸与核苷酸代谢2第十三章代谢调控4课程安排章节内容学时第十四章DNA的复制与修复4第十五章转录与基因表达调控4第十六章蛋白质的生物合成4第十七章药物在体内的转运和代谢转化2第十八章生物药物2第十九章药物研究的生物化学基础2实验一Lowry’s法测定蛋白质含量4实验二氨基酸薄层层析4实验三血脂测定4实验四SDS-PAGE4考试2