复旦大学生物化学系

•概念、研究对象•研究方向•研究发展史•生物化学的分支•生物化学的关键技术•发展方向绪论着眼于：搞清生命机体的化学组成；维持生命活动各种化学变化及其联系；生物化学是一门运用化学原理和方法，研究生命现象的科学。一、概念、研究对象1.生物化学的概念2.研究对象生物化学的研究对象,是生命体内的各类物质的结构,功能和作用过程与机理。英语中有Biochemistry和Biologicalchem-istry两个术语。生物化学有三个源头：有机化学:氨基酸、蛋白质、糖、脂质、核酸医学生理学：维生素、激素、辅酶发酵工业：酶学、物质代谢研究对象生物化学于生命科学,就象ABC于英语.我们现在知道,生命体内的主要物质是:蛋白质〔氨基酸〕，核酸，糖类和脂类。还有一类所占比例很小但功能很重要的小分子－维生素和激素。在这些分子中,对脂质的研究最早,19世纪上半叶对其结构就有了较深入的理解。对糖的结构的认识多半要归功于EmilFischer从1884年开始的研究工作。而发酵工业的发展,使酶学和代谢学有了发展,化学与医学、生理学的结合则导致了维生素,激素,必需氨基酸和必需脂肪酸的发现。对核酸的认识起步较晚,在1870左右才注意到其存在,19世纪末又是EmilFischer对嘌啉进行了较深入的研究,成为我们对核酸结构的理解的开幕。生物化学在1920年以后开始进入高速发展期。生物化学的发展研究对象三、研究方向•静态生化：研究上述物质的组成、结构、性质和功能。•动态生化：研究上述物质在生物体内的物质代谢和能量代谢。★分子生物学：研究生物大分子结构、功能、信息传递及代谢调控。绪论基因工程与食品产业四、研究发展史•生物化学发展前期(准备期）•描述生化发展期（1770-1903）•动态生化发展期（1903-1950）•分子生物学的创立与发展期（1950年后）绪论化学发展史IChemistry的词源现代化学起源于炼金术(alchemy)。换言之，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,锡这样的卑金属变成金、银这样的贵金属的实用学问。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。化学发展史I化学发展史Ⅱ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”。因此,中国的炼金术的化学成份比其他古代文明要浓。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II化学发展史Ⅲ从炼金术到化学17世纪兴起的文艺复兴活动使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。在与英国的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,主张决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。他发现了波以尔法则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。这是化学与炼金术决别的标志。化学发展史III化学发展史Ⅳ从气体元素到物质不灭定理1764年CO2(Black),1766年H2(Canvendish),1772年O2(Sheele),1772年N2(Ratherford),1774年Cl2(Sheele),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。化学发展史IV化学发展史Ⅴ有机化学的发展简单的说,有机化学就是H,C,N,O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,我们可以从尿素的合成开始计数。化学发展史V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)酒石酸的光学异构体的发现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有机化学时间表生物化学重大发展年代表1897年Buchner发现酵母细胞质能使糖发酵1902年Fischer肽键理论1926年Sumner结晶得到了脲酶,证明酶就是蛋白质1935年Schneider将同位素应用于代谢的研究1944年Avery等人证明遗传信息在核酸上1953年Sanger的胰岛素氨基酸序列测定Waston-Click提出DNA双螺旋模型1958年Perutz等解明肌红蛋白的立体结构1970年发现了DNA限制性内切酶1972年DNA重组技术的建立1978年DNA双脱氧测序法的成功…1990年人类基因组计划的实施,2001年完成,进入后基因组时代生物化学发展年代五、生物化学的分支•按研究对象分：动物~、植物~、微生物~；•按学科分：无机~、有机~、生理~、物理化学~、临床~、农业~等。绪论六、生物化学中的关键技术•电泳（1923）生物大分子的分离、分析•超离心（1925）蛋白质、细胞亚器官的分离；分子量的确定•同位素标记（1934）物质代谢途径、生物大分子结构测定•层析（1944）生物大分子的分离纯化•X-光衍射：生物大分子结构测定生物化学的关键技术•生命起源•遗传进化•生物发育•疾病的产生•大脑记忆推理•生物行为•环境生态•人类健康等。绪论七生物化学的发展方向一、地球上的生命体（organism）中化学物质的种类、结构、功能，和新陈代谢的规律。二、生物化学的研究方法。生物化学能告诉你什么生物化学能告诉你什么生物化学不能回答的问题地球上最早的生命是如何出现的？又是什么样子？它的物质基础是什么？DNA和蛋白质什么时候建立了“软件”和“硬件”的关系？宇宙中有没有不同于地球生命的生命体？生物化学不能回答的问题宇宙并非自古亘生它一直在不停地演化，从BigBang到原子的出现，恒星行星的出现（星体演化），有机化合物的出现（化学演化），原始生命的出现（结构演化），高等生物的出现（DNA和细胞的演化），智慧的出现（组织演化），计算机的出现（信息演化）。宇宙在不停地演化演化（evolution）才自古亘生宇宙在演化星体在演化物种在演化社会、文化在演化文明、科技在演化我们每个人在“演化”演化才是永恒的