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1生物化学绪论2绪论第一节生物化学概述第二节生物化学的基本内容第三节生物化学发展史简介第四节我国科学家对现代生物化学发展的贡献第五节生物化学与疾病的发生、诊断和治疗第六节生物化学与医学实践第七节生物化学的教学策略与学习方法3器官（肝脏）消化系统窦状小管肝细胞细胞核分子（DNA）一、生物化学的概念用化学的理论和方法研究所有生物体的化学组成、结构、功能和生命过程中物质及能量变化规律的学科。第一节生物化学概述4动物细胞粗糙性内质网植物细胞核糖体原生质膜细胞壁原核细胞二、生物化学的研究对象生物化学以生物（植物、动物、微生物）为研究对象，是现代生物科学的一个重要分支，在医学科学中，以人体为研究对象，称为医学生物化学。5三、生物化学的目的和任务•生物化学的研究目的是从分子水平阐明各种生命现象的化学基础，其任务是为诊断、预防和治疗疾病，提高人类健康水平提供理论基础。6四、生物化学的学习目标•学习生物化学在于掌握、熟悉和了解人体化学物质组成、新陈代谢的基础理论和基本知识；掌握基本的生物化学实验技能，培养、提高运用生物化学基本理论与知识，分析问题、解决问题的能力。在医学教学环节中，为后续医学基础课程（如病理学、药理学等）和其他临床医学、护理专业课程打下必需的学习基础。7五、生物化学的发展趋势•现代生物化学综合应用了物理学、数学、生物学及免疫学等多门学科的理论与方法，涵盖了细胞（亚细胞）生物学、分子生物学、分子遗传学等现代生命科学领域，是一门边缘交叉学科，被誉为未来世纪生命科学领域中的前沿领头学科。8第二节生物化学的基本内容•一、生物体的物质组成、结构、功能及其相互关系生物体是由哪些物质组成的？它们的结构和性质如何？9•二、生物体的新陈代谢及其调节这些物质在体内发生什么变化？其变化过程如何？变化过程中能量是怎样转变的？10•三、生物遗传信息的贮存、传递、表达和调控这些物质的结构、代谢和生物功能与复杂的生命现象（如生长、生殖、遗传、运动等）之间有什么关系？11第三节生物化学发展史简介•中国：古代4200年前已开始造酒、酿醋、做豆腐。•18世纪下半叶，居住瑞典的德国药师舍勒(K．Scheele)首次从动植物材料中，分离出乳酸、柠檬酸、酒石酸、苹果酸、尿酸和甘油等。•1785年，法国学者拉瓦锡(A.L．Lavoisier)提出呼吸的本质是有机物在体内的氧化作用。这一发现被视为生物氧化研究的开端。•19世纪中叶，Wohler开创了用人工方法将无机化合物——氰酸铵(NH4CNO)合成高等动物和人体内蛋白质代谢有机化合物——尿素(H2NCONH2),为生物化学发展奠定了基础。•1868年，瑞士Miescher从脓细胞中发现了核酸。•1877年，Hopper-Seyler建立了生理化学学科，首次提出“Biochemie”这个词。•1897年，德国Buchner兄弟证明了无细胞的酵母提取液也能发酵葡萄糖生成乙醇和二氧化碳，成为近代酶学奠基人。•1903年，在有机化学和生理学基础上，从生理学分离出独立的、蓬勃发展的一门新兴学科体系——生物化学。12生物化学作为一门古老而又年轻的学科，在近年来取得了重大的进展和突破，大体可分为三个阶段。•第一阶段：静态描述生物化学阶段（19世纪末～20世纪30年代）•第二阶段：动态代谢生物生化阶段（20世纪30年代～50年代）•第三阶段：分子生物学时期（20世纪50年代以后）13一、静态描述生物化学阶段（19世纪末～20世纪30年代）•20世纪初期，费歇(E．Fischer)在发现缬氨酸、脯氨酸和羟脯氨酸之后，又用化学方法合成了18个氨基酸的多肽。E.菲舍尔首次测定了糖和氨基酸的分子结构，确定糖分子构型，指出肽键是蛋白质的主要化学键。•1926年，J.B.萨姆纳提取制备了脲酶（urease）结晶，首次证明酶是蛋白质。•1929年，美国塞鲁斯·费斯克（CyrusH.Fiske）、耶拉普拉伽达·苏巴罗夫（YellapragadaSubbarow）和德国的卡尔·罗曼（KarlLohman）分别发现了腺苷三磷酸（adenosinetriphosphate,ATP）。•1930年，约翰·诺尔瑟普（JohnH.Northrop）（1946年诺贝尔奖）连续结晶了多种水解蛋白质的酶，制备了胃蛋白酶、胰蛋白酶结晶，酶结晶获得成功。酶制备为体外酶学研究提供重要手段，结合X线衍射分析及多肽成分分析，确立了酶的化学本质是蛋白质。•1931年，中国生物化学家吴宪等在血液分析方面，创立了血滤液的制备及血糖的测定等方法，并在蛋白质的研究中，首次提出了蛋白质变性的概念。14二、动态代谢生物生化阶段（20世纪30年代～50年代）•1932年，汉斯·克雷勃斯（HansA.Krebs）和库尔特·汉瑟雷特（KurtHenseleit）发现了尿素循环（ureacycle）。•1937年，汉斯·克雷勃斯又揭示了三羧酸循环（tricarboxylicacidcycle）（也称克雷勃斯循环）（1953年诺贝尔奖）。•1940年，古斯塔夫·恩伯登（GustavEmbden）和欧托·麦耶霍夫（OttoMeyerhof）（1922年诺贝尔奖）等生物化学家完全阐明了糖酵解（glycolysis），该途径又称恩伯登-麦耶霍夫途径（EmbdenMeyerhofpathway，EMP）。•1941年，福里兹·李普曼（FritzLipmann）（1953年诺贝尔奖）提出了ATP循环学说。•1948年，尤金·肯尼迪（EugeneKennedy）和阿伯特·菜宁格（AlbertLehninger）证明催化三羧酸循环反应的酶类均布于线粒体内膜，线粒体内膜电子传递体的存在，进行氧化磷酸化反应。•1955年～1965年间，揭示了氨基酸合成蛋白质的过程。15三、分子生物学时期（20世纪50年代以后）•1951年，李纳斯·鲍林（LinusPauling）（1954年诺贝尔奖）和罗伯特·考利（RobertB.Corey）用X线衍射技术发现了蛋白质分子的二级结构形式α螺旋（α-helix）。•1951年，斯坦福·穆尔（StanfordMoore）和威廉·斯忒因（WilliamStein）发明了蛋白质层析分离技术（1972年诺贝尔奖），为氨基酸自动分析仪发明奠定了基础。•1953年，弗利里德克·桑格（FrederickSanger）完成了胰岛素序列分析（1958年诺贝尔奖）。•1953年，詹姆斯·沃森（JamesD.Watson）和克里克（FrancisCrick），提出了DNA双螺旋结构模型（doublehelixmodel）（1962年诺贝尔奖），为揭示遗传信息传递规律奠定了基础，具有划时代意义，是生物化学发展进入分子生物学时期的最重要标志之一。•1958年，克里克（Crick）提出了生物遗传的“中心法则”揭示了遗传信息的传递规律•1961年，弗朗西斯·亚考伯（FrancisJacob）和雅克·芒诺德（JacquesMonod）（1965诺贝尔奖）阐明了原核生物基因表达的调节机制，提出了大肠杆菌乳糖操纵子模型。•1963年，亚考伯、芒诺德和金-皮埃里·善胥（Jean-PierreChangeux）提出酶活性的别构调节理论，阐释了基因和机体代谢功能调节机制。16•1973年，保尔·伯格（PaulBerg）、郝伯·鲍耶（HerbertBoyer）和斯坦利·科汉（StanleyCohen）首次在体外将重组的DNA分子形成DNA克隆（1980年诺贝尔奖）。•1977年，法国P.Chambon等和美国P.Beget等首次报道真核生物的基因是不连续的，由编码序列（外显子）和非编码序列（内含子）共同组成，编码序列被非编码序列割裂开来的DNA序列被称为断裂基因（SpiltGene）。一种生物所具有的全部遗传信息，即DNA总和，称为一个基因组（genome）。•1981年，T.Cech发现了四膜虫rRNA的自我拼接，打破了一切酶都是蛋白质的传统观念，完善了人们对生物催化剂本质的重新认识。•1985年，凯瑞·穆里斯（KaryMullis）发明了一种体外扩增DNA技术—聚合酶链式反应（PCR）（1993年诺贝尔奖）；基因转移结合同源重组实现了特异基因敲除（knock-out）、敲入（knock-in）及RNA干扰（RNAinterference，RNAi）等技术观察细胞或个体的形态及功能表型改变，促进了对基因表达调控机制的研究，使人们主动改造生物体成为可能，同时相继开发了多种基因工程产品，极大地推动了医药工业和农业等多方面的快速发展。•1992年，发现了蛋白激酶，从而掌握了蛋白磷酸化机制。•1986年3月，美国能源部开始讨论组织和实施人类基因组序列测定计划，1990年被喻为“基因圣战”的人类基因组计划正式启动，由于测序技术的进步，该计划于2000年2月完成。172002~生理学或医学奖获奖原因：发现器官发育和程序性细胞死亡的基因规律。罗伯特·霍维茨（英国），悉尼·布雷内（美国），约翰·苏尔斯顿（英国）18彼得·阿格雷罗德里克·麦金农（美国）（美国）2003~化学奖获奖原因：细胞膜通道方面做出的开创性贡献。192004~化学奖获奖原因：发现了蛋白质降解过程的机理。阿龙-西查诺瓦阿弗拉姆-赫尔什科伊尔温-罗斯（以色列）（以色列）（美国）20J.RobinWarren和BarryJ.Marshall（澳大利亚）2005年诺贝尔生理学或医学奖——幽门螺杆菌的发现21安德鲁•菲尔克雷格•梅洛2006年度诺贝尔生理学或医学奖他们发现了RNA干扰现象（美国）（美国）22•马里奥-卡佩奇马丁-埃文斯奥利弗-史密斯2007年,三位科学家“在涉及胚胎干细胞和哺乳动物DNA重组方面有着一系列突破性发现”，为“基因靶向”技术的发展奠定了基础。23马里奥·卡佩基马丁·埃文斯奥利弗·史密斯2008年，诺贝尔医学奖公布德法科学家“平分”奖金。成果:楚尔豪森发现人乳头瘤病毒引发子宫颈癌，将获得总共140万奖金中的一半。而两名法国人西诺斯和蒙塔尼耶因发现人类免疫缺陷病毒（HIV）将分享剩下的70万美元。•2008年化学诺贝尔奖得主24•2009年,美国3名科学家获诺贝尔生理学或医学奖。•成果:发现了端粒和端粒酶保护染色体的机理。2010年?人类端粒DNA结构252010年诺贝尔医学或生理学奖•1998年7月20日，罗伯特·爱德华兹与两名试管婴儿索菲和杰克·埃梅瑞在伦敦庆祝他们的两岁生日。•2011？？26•2011年诺贝尔生理学或医学奖揭晓，美国、法国三位科学家因在免疫学方面的发现获奖。其中一半的奖金归于BruceA.Beutler和JulesA.Hoffmann，获奖理由是“先天免疫激活方面的发现”；另一半奖金归于RalphM.Steinman，获奖理由是“发现树枝状细胞及其在获得性免疫中的作用”。27“人类基因组测序和作图”计划1985年，美国科学家率先提出“人类基因组测序和作图”计划（简称HGP）。国际合作始于1990年。该计划的核心就是测定人类基因组的全部DNA序列，从整体上破译人类遗传信息，以使人类能在分子水平上全面地认识自我。HGP的精神是：全球共有，国际合作。即时公布，免费共享。2829•（1）病毒极易变异•（2）杂交出的新毒株•1、脂质包膜（衣壳）2、血凝素(简称HA)3、神经氨酸酶(简称NA)甲型H1N1流感30图甲型流感病毒的复制(Murrayetal,2005)31人类香港型流感（H3N2）病毒+北美猪型流感（H1N1）病毒+禽流感病毒=1998年在美国发生的3种混合型猪流感病毒；3种混合型猪流感病毒+北美猪型流感（H1N1）病毒=（在猪体内杂交后得到）北美猪型流感；（H1N2）病毒+北美猪型流感（H1N1）病毒；北美猪型流感（H1N2）病毒+北美猪型流感（H1N1）病毒+欧亚猪型流感（H1N1）病毒=(在猪体内杂交后得到)2009年4种流感混合的甲型H1N1流感病毒32第四节我国科学家对现代生物化学发展的贡献•20世纪20年代～30年代，我国生物化学家吴宪等创立了血滤液的制备和血糖测定方法，提出了蛋白质变性学说。•20世