生 物 化 学 Biochemistry 第 一 章 绪 论 李 新 梅 一 为 什 么 需 要 学 习 生 物 化 学 (Why) 1 生 物 化 学 是 一 门 有 趣 的 学 科 为 什 么 大 马 哈 鱼 要 历 经 艰 辛 回 到 故 乡? 基 因 是 自 私 的, 为 了 复 制 自 身, 即 使 复 制 过 程 对 生 命 个 体 不 利 也 在 所 不 惜 1976 年, 英 国 生 物 Richard Dawkins 2 生 物 化 学 是 一 门 非 常 有 用 的 学 科 学 好 生 物 化 学, 你 就 是 自 己 的 保 健 医 生 转 基 因 棉 花 1997 年, 我 国 开 始 种 植 Bt 棉 花, 这 是 中 国 首 个 批 准 商 业 化 种 植 的 农 作 物 苏 云 金 杆 菌 (Bacillus thuringiensis 简 称 Bt) 中 科 院 粮 食 政 策 研 究 中 心 主 任 黄 季 焜 表 示, 目 前 超 过 95% 的 中 国 棉 花 都 是 转 基 因 棉 花 减 少 农 药 使 用 量 65 万 吨, 农 田 环 境 污 染 指 数 降 低 21%
所 有 疾 病 都 有 其 生 化 基 础 或 是 结 构 的 变 化 或 是 量 发 生 变 化 或 是 代 谢 过 程 发 生 变 化 或 是 代 谢 过 程 的 酶 发 生 变 化 等 生 产 上 的 重 要 应 用 利 用 转 基 因 工 程 菌 来 生 产 细 胞 因 子 抗 体 疫 苗 激 素 等 等 用 转 基 因 动 物 作 器 官 移 植 的 供 体 可 长 人 耳 的 裸 鼠 理 论 角 度 上 来 说 生 物 化 学 是 联 系 生 物 学 科 之 间 的 桥 梁 所 有 生 物 学 科 都 不 是 孤 立 的, 而 是 相 互 联 系 相 互 补 充 相 互 渗 透, 其 基 础 就 是 生 命 的 化 学 语 言 生 物 化 学 与 分 子 生 物 学 是 化 学 的 最 高 层 次 生 命 的 微 观 层 次 近 代 生 物 化 学 的 发 展 植 物 生 化 动 物 生 化 微 生 物 生 化 病 理 生 化 农 业 生 化 生 物 化 学 分 支 食 品 生 化 无 机 生 化 有 机 生 化 生 理 生 化 临 床 生 化 基 因 工 程 发 酵 工 程 蛋 白 质 工 程 酶 工 程
20 世 纪 Nobel 生 理 学 或 医 学 奖 化 学 奖 中 半 数 以 上 在 生 物 化 学 领 域 取 得 重 大 突 破 2012 年 的 诺 贝 尔 化 学 奖 由 两 位 美 国 科 学 家 罗 伯 特 莱 夫 科 维 茨 (Robert J. Lefkowitz) 和 布 莱 恩 克 比 尔 卡 (Brian K. Kobilka) 因 G 蛋 白 偶 联 受 体 研 究 获 奖 2013 年 诺 贝 尔 奖 生 理 学 或 医 学 奖 获 奖 者 研 究 成 果 是 细 胞 运 输 系 统 的 膜 融 合, 与 蛋 白 质 的 传 递 有 关 生 物 化 学 还 有 很 多 有 待 于 解 决 的 问 题 例 如 癌 症 的 化 学 治 疗 靶 向 性? 5-FU 是 第 一 个 根 据 一 定 设 想 而 合 成 的 抗 代 谢 药 并 在 临 床 上 是 目 前 应 用 最 广 的 抗 嘧 啶 类 药 物 二 什 么 是 生 物 化 学? (What) 李 新 梅 1 生 物 化 学 讲 述 生 命 的 共 性 生 物 化 学 是 用 化 学 的 语 言 讲 述 精 彩 的 生 命 故 事
所 谓 生 命 的 共 性 是 指 成 千 上 万 种 生 物 体 内 发 生 许 多 几 乎 完 全 相 同 的 生 物 化 学 反 应 例 如 羚 羊 和 猎 豹 的 奔 跑 过 程 就 是 相 同 的 生 化 反 应 乳 酸 循 环 乳 酸 循 环 = 肌 肉 的 糖 酵 解 + 肝 脏 糖 异 生 乳 酸 循 环 又 称 Cori 循 环, 是 Cori 夫 妇 发 现, 他 们 因 此 在 1947 年 获 得 诺 贝 尔 生 理 学 和 医 学 奖 2 生 物 化 学 也 揭 示 了 生 命 的 个 性 为 什 么 猎 豹 的 速 度 比 大 多 数 食 草 动 物 快? 乳 酸 是 导 致 人 体 疲 劳 的 主 要 物 质 菲 尔 普 斯 的 乳 酸 指 数 异 于 常 人
从 生 化 角 度 上 来 说, 猎 豹 和 菲 尔 普 斯 都 是 在 乳 酸 循 环 这 个 最 普 遍 的 生 化 途 径 上 进 行 适 应 性 进 化, 产 生 个 性 化 的 生 化 代 谢 途 径 3 书 写 故 事 的 字 母? 生 命 是 由 哪 些 元 素 组 成? 有 哪 些 元 素 参 与 生 命 组 成? 119 种 元 素 中 只 有 28 种 元 素 在 生 物 体 内 被 发 现 根 据 含 量 不 同 分 为 四 类 元 素 第 一 类 元 素 : 包 括 C H O 和 N 四 种 元 素 是 组 成 生 命 体 最 基 本 的 元 素 这 四 种 元 素 约 占 了 生 物 体 总 质 量 的 99% 以 上 第 二 类 元 素 : 包 括 S P Cl Ca K Na,Mg 常 量 元 素 在 人 体 中 含 量 较 大 微 量 元 素 在 人 体 中 含 量 很 少 0.01% 以 下 英 新 娘 携 亡 父 骨 灰 钻 石 完 婚 常 量 元 素 微 量 元 素
在 人 体 内 第 一 类 和 第 二 类 元 素 又 称 常 量 元 素 包 括 C H O,N,S P Cl Ca K Na,Mg 第 三 类 元 素 : 包 括 Fe Cu Co Mn 和 Zn 是 生 物 体 内 存 在 的 主 要 少 量 元 素 第 四 类 元 素 : 包 括 Al As B Br Cr F Ga I Mo Se Si 等 印 度 补 铁 胶 囊 竟 能 吸 附 磁 铁 本 来 用 于 治 疗 贫 血 的 胶 囊 竟 然 可 以 用 磁 铁 吸 住 人 体 吸 收 的 铁 元 素 是 指 有 机 铁 补 充 保 健 品 不 如 从 食 物 中 摄 取 微 量 元 素 如 牛 肉, 鸡 胸 肉 含 有 丰 富 的 铁 人 体 内 的 第 三 类 和 第 四 类 元 素 称 为 微 量 元 素 包 括 Fe Cu Co Mn, Al As B Br Cr F Ga I Mo Se Si 和 Zn
4 生 命 故 事 的 词 汇 : 生 物 分 子 生 物 分 子 是 生 物 体 和 生 命 现 象 的 结 构 基 础 和 功 能 基 础, 是 生 物 化 学 研 究 的 基 本 对 象 包 括 多 糖 聚 脂 核 酸 和 蛋 白 质 等 生 物 大 分 子 和 氨 基 酸, 单 糖, 核 苷 酸, 脂 肪 酸, 甘 油, 维 生 素 等 生 物 小 分 子 例 如 胰 岛 素 由 C,H,O,N 和 S 元 素 组 成, 构 件 分 子 为 51 个 氨 基 酸 5 故 事 发 生 在 哪 里? 细 胞 是 生 命 的 基 本 结 构 单 位, 一 切 生 命 都 离 不 开 细 胞 乳 酸 菌 甲 烷 八 叠 球 菌 血 细 胞 恐 龙 蛋 化 石 绿 藻 神 经 细 胞 湖 南 大 学 小 生 肠 物 学 绒 院 毛 细 胞 植 物 细 胞 细 胞 分 为 两 大 类 : 原 核 细 胞 和 真 核 细 胞 生 物 体 分 为 原 核 生 物, 真 核 生 物 和 非 细 胞 生 物 思 考 题 : 原 核 细 胞 和 真 核 细 胞 有 什 么 区 别? 细 菌 属 于 原 核 细 胞 还 是 真 核 细 胞? 支 原 体 哪 一 个 细 胞 器 是 生 物 体 的 主 要 产 能 细 胞 器? 制 造 蛋 白 质 的 是 哪 一 个 细 胞 器? 蓝 藻 大 肠 杆 菌
脑 膜 炎 细 菌 宛 如 蝴 蝶 脑 膜 炎 细 菌 拍 摄 者 : 英 国 Sao Jin Ong 原 核 细 胞 包 括 细 菌, 支 原 体 和 蓝 藻, 衣 原 体, 立 克 次 体 细 菌 结 构 图 真 核 细 胞 的 结 构 原 核 细 胞 的 特 点 是 细 胞 中 没 有 明 显 的 细 胞 核, 没 有 明 显 的 细 胞 器 唯 一 细 胞 器 为 核 糖 体 蓝 藻 有 叶 绿 体 逆 转 录 病 毒 腺 病 毒 真 核 细 胞 动 物, 植 物, 原 生 生 物 和 真 菌 细 胞 核 各 个 细 胞 器 具 有 不 同 的 生 物 功 能, 它 们 之 间 的 协 调 运 作, 使 细 胞 内 的 代 谢 和 各 种 生 理 活 动 能 够 有 条 不 紊 地 进 行 烟 草 花 叶 病 毒 细 菌 病 毒 痘 病 毒 各 种 病 毒 的 形 态
6 精 彩 的 生 命 之 旅 开 始 了 小 结 (1) 组 成 生 物 体 的 元 素 有 多 少 种? 组 成 人 体 的 常 量 元 素 有 哪 些? (2) 生 物 化 学 研 究 哪 些 生 物 分 子? (3) 生 命 的 基 本 结 构 单 位 是 什 么? (4) 原 核 细 胞 和 真 核 细 胞 有 什 么 不 同? 1 教 材 三 生 物 化 学 的 学 习 方 法 (How) 生 物 化 学 ( 第 三 版 ) 王 镜 岩 高 等 教 育 出 版 社 李 新 梅 2 参 考 书 生 物 化 学 第 三 版 王 希 成 清 华 大 学 出 版 社 生 物 化 学 原 理 作 者 : 杨 荣 武 第 二 版 高 等 教 育 出 版 社 普 通 高 等 教 育 十 一 五 国 家 级 规 划 教 材
3 学 习 的 方 法 (1) 一 条 主 线 : 生 物 分 子 结 构 和 生 物 功 能 为 轴 线 维 生 素 类 化 合 物 有 30 多 种 它 们 的 化 学 结 构 相 差 很 大 但 功 能 是 相 似 的 例 如 : 维 生 素 C 生 物 分 子 功 能 结 构 维 生 素 C 抗 坏 血 病 还 原 型 L- 维 生 素 C 维 持 羟 化 酶 活 性, 保 证 胶 原 蛋 白 正 确 装 配 生 物 体 如 何 合 成? (2) 多 种 方 法 反 复 练 习 生 化 内 容 无 论 怎 样 编 排, 前 后 内 容 都 是 互 相 联 系, 互 相 依 存, 随 学 随 消 化 平 时 成 绩 (50%) 考 试 成 绩 (50%) (3) 提 供 学 习 网 站 在 课 程 中 心 网 址 为 :http://kczx.hnu.cn 搜 索 李 新 梅 生 物 化 学 A 3 课 程 的 考 核 方 式 (1) 期 末 考 试 为 闭 卷 考 试, 占 50% 进 入 考 试 周 (2) 平 时 成 绩 占 50% 平 时 成 绩 一 : 期 中 考 试 10% 平 时 成 绩 一 : 平 时 提 问, 平 时 考 勤 10% 不 得 迟 到, 早 退 和 旷 课 有 正 当 事 由 的 写 请 假 条, 班 长 签 字 平 时 成 绩 三 : 每 个 班 级 的 课 程 指 导 课 占 总 成 绩 的 30% 学 生 分 组 每 组 2 人 每 次 课 3 个 组 共 5 次 至 少 参 加 一 个 项 目
项 目 一 习 题 课 的 出 题 和 批 改 第 二 章 蛋 白 质 习 题 分 两 个 组 第 三 章 酶 分 两 个 组 第 四 章 核 酸 一 个 组 项 目 二 知 识 扩 展 课 堂 讨 论 每 次 两 个 组 讲 相 似 内 容 共 5 次 讨 论 1 维 生 素 D 的 结 构 和 功 能 2 埃 博 拉 病 毒 的 结 构 和 功 能 3 胰 岛 素 的 结 构 和 功 能 4 肉 毒 素 的 结 构 和 功 能 5 反 式 脂 肪 酸 的 结 构 和 功 能 项 目 三 课 外 实 践 项 目 1 酸 奶 制 作 每 个 班 两 个 组 筛 选 条 件 : 酸 奶 制 作 预 算 和 原 理 报 告 2 过 表 达 F-box 基 因 拟 南 芥 的 筛 选 和 表 型 鉴 定 总 共 2 个 名 额 以 后 可 以 参 加 SIT 筛 选 条 件 : 报 名 后 翻 译 一 篇 英 文 文 献 四 那 些 发 现 生 命 故 事 的 人 (Who) 李 新 梅 1 前 期 : 公 元 前 几 百 年 到 17 世 纪 中 国 炼 丹 术 阶 段, 中 国 的 炼 金 术 随 丝 绸 之 路 传 到 了 阿 拉 伯 文 化 圈,chemistry 中 的 chem 来 自 中 国 的 金 的 古 汉 语 发 音 11~13 世 纪 十 字 军 的 侵 略 将 中 国 的 炼 金 术 带 进 入 了 西 方 文 明 2 静 态 生 物 化 学 十 九 世 纪 发 现 了 生 物 体 主 要 由 糖 类 脂 类 蛋 白 质 和 核 酸 四 大 类 物 质 组 成 主 要 完 成 了 各 种 生 物 体 化 学 组 成 的 分 析 研 究
3 动 态 生 物 化 学 阶 段 从 二 十 世 纪 初 到 二 十 世 纪 五 十 年 代, 研 究 酶 的 本 质, 动 力 学 和 生 化 反 应 4 功 能 生 物 化 学 : 也 称 为 分 子 生 物 学 阶 段 从 1953 年 Watson 和 Crick 提 出 的 DNA 双 螺 旋 结 构 模 型 为 标 志, 生 物 化 学 的 研 究 进 入 分 子 生 物 学 阶 段
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