生物化學(xué) 緒論PPT課件

一、生物化學(xué)的涵義、生物化學(xué)的涵義二、生物化學(xué)的研究對象和研究內(nèi)容、生物化學(xué)的研究對象和研究內(nèi)容三、生物化學(xué)的發(fā)展、生物化學(xué)的發(fā)展四、生物化學(xué)的成就、生物化學(xué)的成就緒論緒論五、生物化學(xué)與現(xiàn)代工業(yè)五、生物化學(xué)與現(xiàn)代工業(yè)六、如何學(xué)好生物化學(xué)？六、如何學(xué)好生物化學(xué)？第1頁/共38頁 生物化學(xué)是關(guān)于生命的化學(xué)，是運用化學(xué)的原理和方法來研究生命現(xiàn)象，闡明生命現(xiàn)象變化規(guī)律的一門科學(xué)。一、生物化學(xué)的涵義生物化學(xué)的涵義章首器官（肝臟）消化系統(tǒng) 肝臟 竇狀小管肝細胞細胞核分子（DNA）第2頁/共38頁生物化學(xué)與生命科學(xué)的關(guān)系生物化學(xué)與生命科學(xué)的關(guān)系 生命科學(xué)宏觀生命科學(xué) 微觀生命科學(xué) 生態(tài)學(xué) 分子生物學(xué) 生物化學(xué)章首第3頁/共38頁 是自然界中存在的各種生物體，如動物，植物，微生物和病毒等。二、生物化學(xué)的研究對象和研究內(nèi)容二、生物化學(xué)的研究對象和研究內(nèi)容研究對象：研究對象：章首研究內(nèi)容：研究內(nèi)容： 包括生命機體的化學(xué)組成，重要生物分子的結(jié)構(gòu)與功能，新陳代謝及其調(diào)控，以及與生長、發(fā)育、繁殖和遺傳等相關(guān)的研究課題。第4頁/共38頁三、生物化學(xué)的發(fā)展三、生物化學(xué)的發(fā)展章首1、靜態(tài)生物化學(xué)的發(fā)展2、動態(tài)生物化學(xué)的發(fā)展3、功能生物化學(xué)的發(fā)展第5頁/共38頁靜態(tài)生物化學(xué)研究生命化學(xué)本質(zhì)的一個基本任務(wù)是了解有機體的化學(xué)組成，其中最主要的是蛋白質(zhì)、核酸、脂類和多糖等生物大分子以及一些基本生物小分子。主要任務(wù)就是研究這些生物大分子、基本生物分子和生物小分子的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和生理功能。第6頁/共38頁動態(tài)生物化學(xué)生物與非生物的區(qū)別在于它們經(jīng)常進行自我更新，生物體存在的基本條件是與外界不斷地進行物質(zhì)交換，因此，生物化學(xué)的另一方面就是研究糖、脂類、蛋白質(zhì)、核酸等大分子在生物體內(nèi)的分解、合成、相互轉(zhuǎn)化以及轉(zhuǎn)化過程中的能量轉(zhuǎn)換問題。第7頁/共38頁靜態(tài)生物化學(xué)的發(fā)展 靜態(tài)生物化學(xué)發(fā)展描述的是有機生物化學(xué)發(fā)展時期（17701903）。這個時期的生物化學(xué)更多地依附于有機化學(xué)，大量工作是圍繞著生命的存在方式“蛋白質(zhì)”進行的。 1903年，有人首先使用“biochemistry”這個單詞,它反映了作為獨立學(xué)科的生物化學(xué)的誕生。章首節(jié)首第8頁/共38頁動態(tài)生物化學(xué)的發(fā)展 動態(tài)生物化學(xué)是生理生物化學(xué)的發(fā)展時期（19031950）。19世紀中葉，生物學(xué)積累了若干有關(guān)血液循環(huán)和消化、吸收的知識，巴甫洛夫消化生理學(xué)比較完整地建立起來了。開始探索生理功能的化學(xué)過程，從而派生出了生理生物化學(xué)。章首節(jié)首第9頁/共38頁功能生物化學(xué)的發(fā)展 1950年以后,由于各種現(xiàn)代化技術(shù)和設(shè)備的發(fā)明和發(fā)展，生物化學(xué)進入了分子的或綜合生物化學(xué)發(fā)展時期。這期間，生物化學(xué)的進展，更集中、更突出地反映在蛋白質(zhì)、酶和核酸等生物大分子研究上，使生命起源研究進入了新的發(fā)展時期。同時，開始應(yīng)用生物化學(xué)方法改變遺傳特性，創(chuàng)立了遺傳工程學(xué)。章首節(jié)首第10頁/共38頁四、生物化學(xué)的成就四、生物化學(xué)的成就 1953年，DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模式 1958年，分子遺傳的中心法則 1970年，基因工程方法的建立 1981年，發(fā)現(xiàn)有催化功能的RNA（Ribozyme） 1985年，人類基因組作圖和測序計劃 1993年，P53被“Science”評為年度分子明星 1997年，第一只克隆羊誕生 1999年，干細胞的研究位列當年科技重大突破首位 2000年，人類基因組作圖計劃即將完成 2002年，RNAi榮登重大科技突破榜首 2005年，觀察進化發(fā)生位列科技突破首位章首第11頁/共38頁第12頁/共38頁DNADNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模式雙螺旋結(jié)構(gòu)模式 DNA分子結(jié)構(gòu)是由美國生物學(xué)家沃森（James Dewey Watson,1926）和英國生物物理學(xué)家克里克（Francis Harry Compton Crick,1916）所確定的。克里克于1949年入劍橋大學(xué)卡文迪什實驗室醫(yī)學(xué)研究組。1951年沃森來到該研究所，克里克接受了他的觀點：了解DNA三維結(jié)構(gòu)即可明了它在遺傳中所起的作用。1953年，他們建立了DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模式,并跟已知的物理化學(xué)性質(zhì)相符合。這一發(fā)現(xiàn)成為分子生物學(xué)的里程碑。后來他們分享了62年的諾貝爾生理醫(yī)學(xué)獎。 章首節(jié)首第13頁/共38頁分子遺傳的中心法則分子遺傳的中心法則 中心法則(central dogma)是指遺傳信息的流向所遵循的法則。Crick提出，在DNA分子可以自我復(fù)制（replication）傳給子代的基礎(chǔ)上，遺傳信息可以從DNA傳遞給RNA（稱為轉(zhuǎn)錄transcription）再從RNA傳遞給蛋白質(zhì)（稱為翻譯translation），這是遺產(chǎn)信息流所遵循的中心法則。 Temin又證實RNA也可以是遺傳信息的攜帶者，即DNA以RNA為模板反向轉(zhuǎn)錄合成，再推動RNA的合成及蛋白質(zhì)的合成。章首節(jié)首圖片第14頁/共38頁章首節(jié)首第15頁/共38頁基因工程方法的建立基因工程方法的建立 1970年，Temin和Baltimore從雞肉瘤病毒中發(fā)現(xiàn)反轉(zhuǎn)錄酶。 Smith和Wilcox在E.coli中發(fā)現(xiàn)芽豆類限制性內(nèi)切酶,由此為基因工程方法的建立打下了基礎(chǔ)。章首節(jié)首第16頁/共38頁RibozymeRibozyme章首節(jié)首 1978年，Altman在提純RNAaseP時發(fā)現(xiàn)，此酶由蛋白質(zhì)和一個RNA片段組成，單獨的RNA能完成對前體tRNA的剪切，而單獨的蛋白質(zhì)卻無此能力。1981年，Cech在研究四膜蟲前體rRNA的加工過程中發(fā)現(xiàn)，在沒有蛋白質(zhì)存在的情況下，一段RNA序列（IVS）能進行自動剪切，生成L-19IVS。后者在離體條件下能催化五聚胞嘧啶核苷酸的合成。由此提出了具有催化功能的核酸（Ribozyme）的概念。 Ribozyme的提出為解決人類的起源問題提供了一種新的假說，為此，Cech與Altman共同獲得了1989年化學(xué)諾貝爾獎。第17頁/共38頁“人類基因組作圖和測序人類基因組作圖和測序”計劃計劃 1985年，美國科學(xué)家率先提出“人類基因組測序和作圖”計劃（簡稱HGP）。國際合作始于1990年 該計劃的核心就是測定人類基因組的全部DNA序列，從整體上破譯人類遺傳信息，以使人類能在分子水平上全面地認識自我。 HGP的精神是：全球共有，國際合作。即時公布，免費共享。章首節(jié)首第18頁/共38頁P53P53被被“ScienceScience”評為年度分子明星評為年度分子明星 p53基因是一種腫瘤抑制基因，定位于人類17號染色體短臂，其編碼的p53磷蛋白具有調(diào)控細胞增殖功能。大量實驗表明，人體內(nèi)約50%的腫瘤發(fā)生與p53的缺失，突變有關(guān)，也與p53蛋白與病毒蛋白的結(jié)合，導(dǎo)致p53蛋白失活有關(guān)。 03年10月央視國際報道了我國用于惡性腫瘤治療的基因藥物誕生并批準上市。這種由深圳賽百諾基因技術(shù)有限公司研制的基因藥物名為重組腺病毒P53抗癌注射液，主要用于治療頭頸部鱗癌和其他惡性腫瘤。 章首節(jié)首第19頁/共38頁 老化：抑制癌癥的代價？ 在細胞水平，p53可以使細胞停止分裂最終導(dǎo)致細胞死亡。在器官水平，p53的過量會導(dǎo)致衰老 p53蛋白：長壽的敵人？ 當降低果蠅神經(jīng)細胞中p53蛋白活性，果蠅壽命明顯延長第20頁/共38頁克隆羊誕生克隆羊誕生章首節(jié)首 1997年2月23日，英國羅斯林研究所宣布，他們成功創(chuàng)造了世界上第一個克隆羊 多莉。它的意義在于，人類已能用高度分化的乳腺細胞作為核供體，通過無性繁殖方法，復(fù)制出與核供體完全一致的新個體。第21頁/共38頁1999年干細胞的研究工作位列年干細胞的研究工作位列年度科學(xué)技術(shù)重大突破首位年度科學(xué)技術(shù)重大突破首位 干細胞（stem cell）是一類既有自我更新能力，又有多分化潛能的細胞。干細胞的研究一方面可以揭示許多有關(guān)細胞生長和發(fā)育的基礎(chǔ)理論難題；另一方面可望將其用于創(chuàng)傷修復(fù)，神經(jīng)再生和抗衰老等臨床醫(yī)學(xué)研究。章首節(jié)首上一頁第22頁/共38頁人類基因組計劃完成人類基因組計劃完成 2000年6月26日，參與人類基因組計劃的各國科學(xué)家，同時向全世界宣布人類基因組“工作框架圖”繪制完成。 2004年10月21日出版的自然雜志公布了人類基因組最精確的序列（包含有28.5億個堿基對），同時澄清人類基因組只有2到2.5萬個基因（而不是原來的10萬個基因） 這篇文章標志著人類基因組計劃又邁出了里程碑意義的一步。 章首節(jié)首上一頁下一頁第23頁/共38頁人類基因組計劃的應(yīng)用前景人類基因組計劃的應(yīng)用前景 將揭示生命世界的一些重大奧秘，如生命起源，生物進化等。 將應(yīng)用于疾病的診斷和治療，將改變21世紀的醫(yī)學(xué)。 將有利于人類培育優(yōu)良的動植物品種。 將大大促進生命科學(xué)工業(yè)的發(fā)展，特別是基因制藥工業(yè)的發(fā)展。 章首節(jié)首上一頁第24頁/共38頁精神病基因的發(fā)現(xiàn)精神病基因的發(fā)現(xiàn) 研究人員確認了增加患上由家族遺傳的精神分裂、抑郁癥和其他精神疾病的基因。發(fā)現(xiàn)了一組增加患上抑郁癥機會的基因，但患者在受到嚴重壓力下才會觸發(fā)基因活動。 這一成果位列2003年重大科技突破第二位 第25頁/共38頁垃圾垃圾DNADNA 人體內(nèi)非編碼雖然占人體基因組的，但它卻不像編碼基因那樣控制產(chǎn)生特定的蛋白質(zhì)，所以曾經(jīng)被稱為“垃圾”。英國科學(xué)家最近研究發(fā)現(xiàn)，這些貌似無用的對某些疾病的嚴重程度卻有著很大影響。 這些DNA對于基因在正確的位置和正確的時間“開啟”起到關(guān)鍵的幫助 這一成果位列04年重大科技突破第五位 返回返回第26頁/共38頁20022002年年 RNAiRNAi榮登重大科技突破榜首榮登重大科技突破榜首 RNA曾被認為是一種缺乏活力的生物分子，但最近一系列發(fā)現(xiàn)表明，一種小分子RNA參與著多項細胞控制工作，能夠關(guān)閉基因或改變它們的表達水平。這一現(xiàn)象稱為核糖核酸干擾（RNAi），它是體內(nèi)抵御外在感染的一種重要保護機制。小RNA的這種功能有可能使21世紀的醫(yī)藥研究產(chǎn)生革命性的變化。章首節(jié)首第27頁/共38頁世界首次世界首次RNAiRNAi臨床試驗初獲成功臨床試驗初獲成功 2006年6月，美國一項研究顯示，導(dǎo)致老年人失明的最常見病因老年性黃斑變性（AMD），能夠通過siRNA分子來對付。這些結(jié)果是由評估RNAi(RNA干擾)療法對人類患者效果的首次臨床試驗獲得。 第28頁/共38頁20052005年年 觀察進化發(fā)生位列科技突破首位觀察進化發(fā)生位列科技突破首位 自從達爾文1859年把進化理論首次引入科學(xué)界以來，該理論一直是生物學(xué)的基礎(chǔ)，但也受到其它理論的挑戰(zhàn)。2005年研究人員在對1918年大流行的流感病毒基因、黑猩猩基因以及其它物種的基因進化研究中發(fā)現(xiàn)，達爾文的進化理論仍然對當代生物學(xué)具有指導(dǎo)意義。并且這些研究成果對現(xiàn)實生活具有重要影響。第29頁/共38頁五、生物化學(xué)與現(xiàn)代工業(yè)五、生物化學(xué)與現(xiàn)代工業(yè) 生物化學(xué)對現(xiàn)代化工、輕工、食品、醫(yī)藥工業(yè)的滲透1、在傳統(tǒng)食品工業(yè)中的應(yīng)用 工業(yè)用酶在食品工業(yè)中的大量應(yīng)用；2、在發(fā)酵工業(yè)中的應(yīng)用 各種有機酸等化工產(chǎn)品的生產(chǎn)；各類抗生素的生產(chǎn)3、在現(xiàn)代醫(yī)藥行業(yè)中的應(yīng)用 用基因工程手段生產(chǎn)人胰島素、干擾素等重要藥物第30頁/共38頁六、如何學(xué)好生物化學(xué)？六、如何學(xué)好生物化學(xué)？ 掌握生物化學(xué)的整體框架 經(jīng)常關(guān)注生命科學(xué)的前沿進展1、Nature、Science、Cell等國外期刊2、生命與化學(xué)、生物化學(xué)與生物物理進展、生物工程進展等國內(nèi)期刊 生物化學(xué)是實踐性很強的學(xué)科1、注意動手能力的培養(yǎng)2、嚴謹、求實的科學(xué)態(tài)度 第31頁/共38頁教學(xué)目的與要求 課程性質(zhì)： 生物化學(xué)作為化學(xué)系化學(xué)專業(yè)的專業(yè)課及高分子專業(yè)的基礎(chǔ)課，在修讀完無機化學(xué)和分析化學(xué)后修讀本課程。 基本內(nèi)容： 生物化學(xué)的研究對象為生命現(xiàn)象中的化學(xué)本質(zhì)與過程，是現(xiàn)代生物學(xué)的基礎(chǔ)。本課程包括兩大內(nèi)容： 1. 以蛋白質(zhì)、核酸、糖類、脂類等為核心，介紹生物分子的基本結(jié)構(gòu)、與功能的相關(guān)性。 2. 介紹生物分子的新陳代謝及有關(guān)基因工程方面的知識。第32頁/共38頁 基本要求： 通過本課程的學(xué)習(xí)，要求學(xué)生掌握生物化學(xué)的基本知識，了解生物化學(xué)在現(xiàn)代生物學(xué)中所起的關(guān)鍵作用。第33頁/共38頁全面理解強調(diào)記憶聯(lián)系前后注重復(fù)習(xí)對學(xué)習(xí)生物化學(xué)課程的要求本課程還獨立設(shè)有實驗，即生物化學(xué)實驗，要求重視實驗，提高動手能力。 第34頁/共38頁參考書參考書B.D 黑姆斯，王鏡巖(譯)，生物化學(xué),科學(xué)出版社, 2002年聶劍初 羅紀盛，生物化學(xué)簡明教程（第三版）高等教育出版社 1999年 B.D.Hames，Instant Notes Biochemistry，Bios，UK，2002第35頁/共38頁考核方式 考試（專業(yè)必修課） 閉卷筆試 總評：平時考勤+課堂提問+期末考試 考試課（平時成績20+期末考試80）第36頁/共38頁20062006年重大事件年重大事件科學(xué)造假科學(xué)造假 2004年，干細胞研究人員黃禹錫伙同同事在科學(xué)雜志發(fā)表兩篇重要論文，但他們制造的騙局以及其他一些科學(xué)造假事件在2006年初被徹底揭穿 。第37頁/共38頁感謝您的觀看！第38頁/共38頁