复旦生物化学课件1-序论

Biochemistry(BiologicalChemistry)主要内容•科学的含义及作用•化学及其发展简史•生命的化学特征•生物化学及其发展简史•课程介绍科学的含义和作用古希腊时代的智者们也不知道“科学”是什么，他们把人类对自然的认知体系叫做Philosophia（哲学），表明他们是一些不爱美女爱（Philo）智慧(sophia)的一族。中国先哲也不知道“科学”是何方圣教，他们把对自然的认识过程叫做“格物”，把他们格出来的东西叫做“大道”或“天理”，“存天理灭人欲”，就是多去格物而少爱美女的意思。科学的英文为science，源于拉丁文的scio，后来又演变为scientia，本意是对自然的认识，最后成了今天的写法，表示“知识”、“学问”。日本著名科学启蒙大师福泽谕吉把“science”译为“科学”（分科之学），香港创业学院院长张世平：即分类的“知识”、“学问”。到了1893年，康有为引进并使用“科学”二字。严复在翻译《天演论》等科学著作时，也用“科学”二字。此后，“科学”二字便在中国广泛运用。什么是科学词源:toknow,toseparateonethingfromanother,todistinguish,tosplit,tocleave。与中国的“科学”一词的原意相差甚远(那时在中国指科举之学,日本人借用,意为百科之学,后中国留学生又从日本带回)。何谓科学？工业的先行者,疾病的征服者,农业的推进者,宇宙的探索者,自然定律的解谜者，它永远指明着真理的方向（美国科学院大厅上的标语）。科学只不过是一套人们有计划地解释宇宙，具有内在一致性的谎言（亚瑟·博克私人对话)。科学知识结构(科学概念、科学理论、科学定律)科学过程、方法(提供探究科学知识的方法)科学本质(科学知识的性质)科学的内涵观察/实验思维方法/技术理论现象、数据归纳、演绎大脑解释Paradigm“科学”一词的含义可以从以下几个方面加以概括：一、从科学的本意上讲，科学就是知识，知识就是科学。二、从福泽瑜吉首创科学一词的意思上讲，科学是分门别类之学。三、按照苗力田的说法，“科学是目的不是手段”，是“关于永恒和必然的认识”。这与严复关于“学者，考自然之理，立必然之例，术者，据已知之理，求可成之功”之说相近。这是近代中国人对科学最准确的解释，也是对科学与技术这两个词最恰当的界定。四、综合以上意思，再结合英国人罗素关于科学是“确切的知识体系”之说，科学的定义或解释应当是：科学就是确切的、系统的、分门别类的、理论性的知识体系。HaroldVarmus说(1970年与Bishop开始合作研究逆转录病毒，1986年命名HIV，1989年因发现病毒癌基因的细胞学起源获得诺贝尔生理和医学奖，1993NIH院长)科学研究是一项艰苦的工作，如果你不喜欢它，请选择其他领域；只研究你感兴趣的和你认为重要的问题；尊敬你的科学老前辈，但不要完全相信他们所说、所写的一切；请不要忘记科学只不过是人们生活的一部分。1939.12.18日出生于纽约，他的第一个抱负是文学，他从Amherst学院和哈佛大学获得A.B.学位和M.A.学位，在哈佛大学，他学的是古诗词和玄学派诗歌。他曾经打算将文学作为自己一生的职业，但下面这种想法使他改变了初衷：英语教授缺课时，学生们多半会感到如释重负，而医生不能如约诊病，病人会非常不安。1966年，他从哥伦比亚医学院获得医学博士学位，当阅读了JacqueMonod和FrancoisJacob有关细菌的基因控制论文后，Varmus知道，基础研究才是自己的未来。Varmus与长期的合作伙伴J.MichaelBishop共同提出了一种癌症发生的新理论：癌症这种疾病的产生是由于我们人体正常基因中的某些基因发生了变异的结果，这些变异或者由外来致癌因子引起，或者是因人体细胞在分裂和DNA复制过程中出现的差错所致。书本知识学科发展史研究方法论如果将来从事科学研究工作,现在读书须掌握三种要素：化学及其发展简史化学发展史-Chemistry的词源现代化学起源于炼金术(alchemy)，炼金活动是化学的前史。chemistry一词也来自alchemy,而alchemy=al(the)+chem,其中的chem来自中国的“金”的古汉语发音。炼金术在各个古代文明中都占重要位置,并不是中国特有,一般而言都是如何将铜、铅、锡等卑金属变成金、银等贵金属的实用学问。在西方,炼金术从公元前几百年开始到17世纪为止,延续了2000年，在中国也生存了差不多同样长的时间。中国的炼丹术，中国由奴隶社会转入封建社会，生产普遍获得了发展，其中酿造、制陶、采矿、冶金等工业都迅速发展起来。由于生产的发展，统治阶级不仅希望提高物质享受，而且希望长生不死。炼丹术就应运而生。秦始皇统一六国之后，曾派人到海上求仙人不死之药。汉武帝本人就热衷于神仙和长生不死之药。这时炼丹术兴起来了，不仅是寻找自然界的长生不死之药，而且要炼制长生不死之药。到了东汉炼丹术得到进一步发展，出现了著名的炼丹术家魏伯阳，著书《周易参同契》以阐明长生不死之说。晋代炼丹述家陶弘景著书《真诰》。唐代，炼丹术跟道教结合起来而进入全盛时期，炼丹术家孙思邈，著作《丹房诀要》。这些炼丹术著作都有不少化学知识，据统计共有化学药物六十多种，还有许多关于化学变化的记载。在炼丹中已经出现了分解反应、化合反应和置换反应。化学发展史-中国的炼金术传到西方中国的炼金术除了从卑金属得到贵金属以外，还致力于研制长生不老之药“金丹”-炼丹术。中国的炼金术随丝绸之路传到了阿拉伯文化圈,所以有了alchemy这个行业。西腊文明在欧州历史上曾一度失传,幸好阿拉伯人继承了其精华(7~14世纪),11~13世纪十字军的侵略将散落在阿拉伯文化中的希腊文化又带回了欧洲,也顺便将中国的炼金术带进入了西方文明。此后，西方的炼金术活动朝着独自的方向发展，特别是对酸、碱、盐等物质的化学性质有了相当的知识积累。化学发展史-从炼金术到化学17世纪，文艺复兴活动使alchemy真正向现代的chemistry过渡。当时的化学家,要么是贵族,要么是业余爱好。与英国Newton同时期的贵族RobertBoyle(1627-1691)对气体和真空进行了研究,写了“TheScepticalChymist(1661)”一书,主张诀别带有神秘色彩的炼金术,而以理性思考的态度来研究化学。他发现了波义耳法则PV=Const,实际上就是现代物理化学的起点。1662英国设立了RoyalSociety,1666年ParisAcademia分别设立,为科学研究和交流提供了土壤，这是化学与炼金术诀别的标志。罗伯特·波义耳（RobertBoyle，1627.1.25－1691.12.30），爱尔兰自然哲学家，在化学和物理学研究上都有杰出贡献。虽然他的化学研究仍然带有炼金术色彩，他的《怀疑派的化学家》一书仍然被视作化学史上的里程碑。他曾研究过气体物理学、气象、热学、光学、电和磁、无机化学、分析化学、化学、工艺、物质结构理论以及哲学、神学。其中成就突出的主要是化学。化学发展史-从气体元素到物质不灭定理1764年CO2(Black),1766年H2(Canvendish),1772年O2(Scheele),1772年N2(Ratherford),1774年Cl2(Scheele)分别被发现,空气中含有不同成分的事实被揭示。1774年Lavoisier确立了物质不灭定理,1777年确立了燃烧理论。此后的化学反应的定比例法则(JosephLouisProust,1799)及化学元素分析方法的发展,为有机化学的出现奠定了基础。拉瓦锡(A.L.Lavoisier，1743-1794)是18世纪法国著名的化学家，被誉为“近代化学之父”。他对化学的第一个贡献是从实验的角度验证并总结了“质量守恒定律”；他是化学方程式的发明者；他对化学的最大贡献是揭示了“燃烧”的本质，推翻了统治化学长达百年之久的“燃素说”，建立了科学的“氧化学说”；他非常重视实验和观察，指出：“在任何情况下，都应该使我们的推理受到实验的检验，除了通过实验和观察的自然道路去寻求真理以外，别无他途”；他对化学实验从定性向定量发展，作出了重要的贡献，因此也被誉为“定量化学之父”、“近代化学奠基人”。1763，法学学士1764，研究化学1765，候补院士1768，征税官1778，正教授1775，火药局长1789，入狱1794，绞刑化学发展史-有机化学的发展简单的说,有机化学就是C、H、O和N的化学。其发展是必然的,因为人对生命物质的兴趣要比对非生命物质更浓。化学分析的手段发展后,势必要用来研究有机的物质。通过有机化学研究知道的物质结构成为生物化学研究的起点。有机化学的发展,可以从尿素的合成开始。有机化学发展时间表1828年Wohler(德)从无机盐合成了尿素1831年Liebig(德)有机物元素分析定量法的发明1840年有机基团(group)的概念的形成1848年Pasteur(法)酒石酸光学异构体的发现1858年Kekule(德)C原子的四价理论1865年Kekule(德)Benzen环结构的发现（1869年元素周期表的确立)1874年van‘tHoff(荷)C4的正四面体结构1884年Fischer(德)糖的化学结构研究的开始在氰酸中加入氨水后蒸干得到的白色晶体并不是铵盐，到了1828年他终于证明出这个实验的产物是尿素。发现了从无机物合成有机物的方法，而被认为是有机化学研究的先锋。在此之前，人们普遍认为：有机物只能依靠一种生命力在动物或植物体内产生；人工只能合成无机物而不能合成有机物。维勒的老师永斯·贝采利乌斯当时也支持生命力论学说，他写信给维勒问他能不能在实验室里“制造出一个小孩来”。后来，还发现同分异构体现象，发现并制备铝等元素单质。弗里德里希·维勒（FriedrichWohler，1800-1882），德国著名的有机化学家。少年时代特别喜爱收集、研究矿物和做化学实验。1820年入马尔堡大学。1828年以对尿素的研究获得医学博士学位，后又去贝采里乌斯留学一年。李比希（JustusvonLiebig,1803-1873），农业化学的奠基人、生理化学及碳水化合物化学的创始人之一。1826在德国建立李比希实验室，首创在大学教授化学实验，创刊了“李比希刊”。专著《有机化学在生理学和病理学上的应用》。首次提出新陈代谢名词，研究土壤化合物，对脂肪、血液、胆汁和肌肉提取物进行研究。长期与维勒一起工作费歇尔（EmilFischer1852-1919），他发现了苯肼，对糖酶、氨基酸、嘌呤、蛋白质的研究取得了突出的成就，荣获1902年的诺贝尔化学奖。他的贡献主要有四个方面：对糖类的研究[1890，合成了12个己醛糖]对嘌呤类化合物的研究对蛋白质，主要是氨基酸、多肽的研究在化工生产和化学教育上的贡献1852年10月9日，费歇尔生于德国波恩附近的奥斯吉城镇商人家庭，1869年春以全班第一名的成绩中学毕业。酷爱数学和物理学。父亲的评价：“这孩子太笨，不是经商做买卖的料，还是继续读书吧”。父亲对我和堂弟奥托·费歇尔的职业选择起了决定性作用”。1871年春进入波恩大学(著名有机化学家凯库勒任化学教授）。1872年秋，二人转学到古老的斯特拉斯堡大学，遇上了良师益友拜耳(A.VonBaeyer)。1874年在拜耳的指导下完成论文“有色物质的荧光和苔黑素”，获博士学位(该校有史以来最年轻的博士)。毕业后留校任助教，不久发现苯肼。1892年(40岁)，受聘柏林大学化学教授（教育部提议凯库勒、拜耳和费歇尔为霍夫曼继任候选人）。在柏林大学继续从事糖和嘌呤的研究，并开始转向新的研究领域—蛋白质和酶化学，奠定了现代蛋白质和酶化学的基础。1902年，费歇尔因研究嘌呤和糖的卓越成就获诺贝尔化学奖。四次任德国化学会主席，八次任副主席之职，是普鲁士科学院院士。1914年第一次世界大战爆发，被政府任命为煤焦油产品生产委员会主席和氮肥增产委员会主席。1919年7月15日，一代科学伟人在柏林自己的寓所服下氢氰酸自杀身亡，终年66岁。生命的化学生命