当前位置：文档之家 › 动物生物化学--绪论课件

动物生物化学--绪论课件

  • 格式：ppt
  • 大小：3.99 MB
  • 文档页数：50

下载文档原格式

  / 50

合集下载

动物生物化学-1

动物生物化学-1


大肠杆菌中的蛋白质组
基因表达的调节
1960年，F.Jacob和J.Monod发现细菌利用乳糖时，相关酶的基因 表达时序受到严格的控制，于是提出了原核生物基因调节操纵子 （operon）模型，开辟了对基因表达调节研究的新领域。
真核基因表达的调控产要涉及核小体的重构、组蛋白的乙酰化、 DNA的甲基化等化学修饰和DNA超螺旋的拓扑异构化；基因的的调 节也在转录后的加工、翻译和新生多肽链的化学修饰等各个层次上进 行。
2.2 细胞中的物质代谢与能量代谢，或称中间代谢（intermediary metabolism）， 也就是细胞中进行的化学过程
合成代谢（anabolism）： 将小分子的前体（precursor）经过特 定的代谢途径构建成较大的分子，并且消 耗能量。
分解代谢（catabolism）： 将较大的分子经过特定的代谢途径， 分解成小的分子并且释放出能量。
这一领域的研究将最终揭开生命的进化、胚胎的分化、个体的生 长、发育、繁殖、衰老、疾病和死亡之谜。
细胞信号的传导
第二信使学说 cAMP、cGMP、IP3、DG、Ca2+等
G蛋白偶联系统 G蛋白、PKA、PKG、PKC和TPK信号转导系统等小分子气源自物质 NO、CO 生物工程学
到70年代，重组DNA技术（Recombinant DNA technology）诞生， 人类可以按照自己的意愿改造遗传基因和操纵遗传过程。这个技术的 规模化和工业化，就是基因工程，也称遗传工程（Genetic engineering）。
目前，有关生物化学的研究主要集中在以下几个方面： 生物大分子的结构、功能与相互作用 基因组学和蛋白质组学 基因表达的调节 细胞信号的传导 生物工程学
生物大分子的结构、功能与相互作用
动物生物化学(绪论部分)

动物生物化学(绪论部分)


现代生物化学含义：
现代生物化学主要是研究生物大分子（蛋白质、核酸）的相互作
用、相互影响以表现生命活动现象的原理。是从分子水平上阐明生 命有机体化学本质的一门学科。
2. 生物化学研究对象
生物化学研究的对象是生命体，包括动物体（人体）、植物体、微生 物及病毒等。生物化学也就是研究这些生命体的化学及其变化规律。
4. 研究许多重大生物学问题的分子机制：
生物化学与生物物理学、微生物学、遗传学等多学科相互渗透，在分子 水平上阐述许多重大生命的结构与功能、酶作用的分子机制等。
细胞
细胞器
生物大分 子
单体
细
N2
胞 CO2
H2O
三、 生物化学的种类
1. 根据研究对象分为：动物生物化学、植物生物化学、 微生物生物化学等。
动 物生 物 化 学
Animal Biochemistry
动 物生物化学
第一章 绪论 第二章 蛋白质的结构与功能 第三章 酶 第四章 核酸的化学结构
第五章 生物氧化
第六章 糖类代谢 第七章 脂类代谢 第八章 蛋白质代谢 第九章 核苷酸代谢及核酸的生物学功能 第十章 生物膜的结构与功能
第一章 绪 论
二、生物化学的研究内容
1. 研究构成生命体的物质基础： 即组成生命体的物质的化学组成、结构和性质以及它们在体内的分布。
2. 研究生命物质在生命体中的运动规律： 即生命物质在体内的化学变化，以及各种生命物质在变化中的相互关系。
此即为新陈代谢。
3. 研究生命物质的结构、功能与生命现象的关系：
即在生命过程中，各种生命物质的作用、运动规律和相互关系对由这些 生命物质所构成的器官、组织、细胞、亚细胞在生命活动中的功能的影响。
动物生物化学ppt

动物生物化学ppt


（5）分子生物学的兴起
分子生物学（molecular biology）是在分子水平上研究生命 现象的科学。1961年一重要研究成果是Francis Jacob（1920～） 与 Jacques L Monod（1910～1976）对原核细胞基因表达调控的 阐明，他们的工作揭示了基因开启和关闭的机理，提出了操纵子 学说（operon theory），1965年两人分享生理学医学诺贝尔奖。 20世纪70年代建立的基因工程（gene engineering），可在体外 按人类的需要进行基因重组和基因改造，通过各类基因载体进行 基因转移，打破了基因重组和基因转移的物种界限。基因工程基 础研究使基因工程在理论和技术上日趋成熟，应用范围不断拓展， 产生了基因组学（genomics）、蛋白质组学（proteomics）、生 物信息学（bioinformatics）、转基因动植物（transgenic animals and plants）、生物芯片（biochips）、基因治疗 （gene therapy）等许多新的研究领域，极大地丰富了生物科学 理论，推动了生物技术产业的发展。
法国微生物学家 Louis Pasteur（1822～1895）认为酵母中存在 一种酵素（ferment）， Liebig进一步指出酵母的酵素是可溶性 蛋白质类物质， 1876年Wilhelm Kǘhne（1837～1900）将这种酵素 定名为酶（enzyme）。
德国 Carl Ludwing（1816～1895），生物化学早期发展史中有 卓越贡献者 之一；Carl Voit（1831～1908）， Liebig的学生， 对营养、基础代谢皆有重要贡献；Emil Fischer（1852～1919） 使生物化学成为独立学科的最有功劳的人物，人们誉之为生物化 学之父，1894年首先提出酶的专一性及酶作用的“锁－钥”学说 以证明酶的作用机制，20世纪初期即证明了蛋白质是由氨基酸连结 而成的长链，对单糖的发现和结构也做出了杰出贡献。
动物生理学第一章绪论PPT课件

动物生理学第一章绪论PPT课件

(growth)及分化(differentiation)的调节。
Understanding the hierarchy of:
Cell 细胞— Tissues 组织— Organs器官— Organ systems器官系统— Organism生命体.
The ten organ systems of the body and their primary functions.
具连接、固定及支持体内构造的功能
The composition and function of the extracellular matrix 细胞外基质
• 有多种不同的蛋白质及矿物质所组成，有两个主要的 功能：
1. 提供细胞互相连接的支点。
2. 传送讯息给细胞，帮助细胞迁移(migration)、生长
以上3种层次研究，各有不同规律与特点，又相互关联
（三）研究方法
动物生理学的知识主要是来自对生命现象的客观观察和通过实 验获得。其基本实验方法是动物实验方法，归纳起来可分为急 性实验和慢性实验两类。 急性实验是以失去知觉的动物作为研究对象，又可分为在体 （in vivo）和离体（in vitro）两类实验。
（一）研究任务和内容
动物生理学的任务就是阐明动物及其各组成部 分所表现的各种生命活动现象或生理活动过程，例 如：呼吸、血液循环、消化、排泄、生殖、肌肉运 动等产生的机理、产生的条件以及机体的内外环境 变化对这些生理功能的影响。
（二）研究水平
动物生理学的研究可以从细胞、器官和系统、以及 整体这样三个水平上进行。
人体内十个主要的器官系统及其基本功能circulatory循环respiratory呼吸digestive消化urinary泌尿musculoskeletal肌肉骨骼immune免疫nervous神经endocrine分泌reproductive生殖integumentary细胞膜物质转运功能肌肉超微结构及功能神经递质和激素作用机制等器官系统间的相互关系与影响机体与环境以上3种层次研究各有不同规律与特点又相互关联各种原因导致冠状动脉主干或分支的某一段紧贴胸壁但尚未穿行于心肌内可以出现类似心肌桥样的冠状动脉狭窄
动物生物化学课件

动物生物化学课件


酶工程和蛋白质工 程的应用：在生物 医药、生物能源、 生物材料等领域的 应用
生物膜和膜蛋白的研究进展
生物膜的 结构和功 能
膜蛋白的 分类和功 能
生物膜和 膜蛋白在 细胞信号 传导中的 作用
生物膜和 膜蛋白在 疾病中的 作用
生物膜和 膜蛋白在 药物设计 中的应用
生物膜和 膜蛋白在 生物技术 中的应用
生物氧化和能量代谢的调控机制研究进展
研究背景：生物氧化和能量代谢是生物体维持生命活动的基础，其调控机制的研究对于理解生 物体的生理功能和疾病发生具有重要意义。
研究进展：近年来，研究人员在生物氧化和能量代谢的调控机制方面取得了一系列重要进展， 包括发现了新的调控因子、信号通路和代谢途径等。
研究方法：研究人员采用了多种研究方法，包括基因敲除、基因编辑、蛋白质组学、代谢组学 等，以深入探讨生物氧化和能量代谢的调控机制。
应用实例：运动训练、运动营 养、运动损伤等方面的应用
蛋白质和酶在疾病诊断和治疗中的应用
蛋白质和酶在疾病诊断中的应用：通过检测血液、尿液等样本中的蛋白质和酶的含量，可以 诊断出多种疾病，如糖尿病、肾病等。
蛋白质和酶在疾病治疗中的应用：通过注射或口服蛋白质和酶，可以治疗多种疾病，如糖尿 病、肾病等。
蛋白质和酶在疾病预防中的应用：通过检测血液、尿液等样本中的蛋白质和酶的含量，可以 预测疾病的发生，从而进行预防。
酶的活性中心： 酶分子中与底 物结合并催化 化学反应的部
分
酶的抑制剂： 能够降低酶活 性的物质，分 为竞争性抑制 剂和非竞争性
抑制剂
酶的动力学： 研究酶催化反 应的速度、反 应条件对酶活 性的影响以及 酶的调节机制
生物氧化和能量代谢
生物氧化：生物体内物质氧化分解的过程，释放能量 能量代谢：生物体内能量的吸收、转化和利用过程 生物氧化与能量代谢的关系：生物氧化是能量代谢的基础，能量代谢是生物氧化的目的 生物氧化与能量代谢的调控：生物体内有多种酶和激素参与调控，维持能量代谢的平衡
动物生物化学--绪论课件

动物生物化学--绪论课件


细胞
细胞器 生物大分子 单体
细
NH3
胞
CO2
H2O
生命物质的结构包括：构成生命的元素、生物小分子、生物大 分子、亚细胞、细胞、组织、器官、生命有机体等８个层次。
物质代谢和能量代谢
生 物
合成代谢
小分子合成大分子
体 （同化作用） 内 新
需要能量 能 物 量质 代代
陈 代
分解代谢
释放能量 谢 谢
谢 （异化作用） 大分子分解成小分子
1777年：Lavoisier呼吸和燃烧实验首先对此提出了挑战
1828年： Wohlen用无机物氰酸铵人工合 成了哺乳动物的代谢产物－尿素，向“活 力论”作出有力的冲击。
1896年：Buchner兄弟发现将蔗糖放入酵 母细胞汁液中，没有完整的酵母细胞，蔗 糖也能发酵，说明没有生命力也能发酵， 彻底地推翻了“活力论”。
四 与动物生产和健康的关系
① 阐明动物新陈代谢活动的规律
生理学、营养学
② 培养优质高产的畜禽品种
遗传育种
③ 生物化学是动物生产学的发展源泉
畜禽养殖学
阐明疾病的发生和发展机理
病理学、免疫学、微生物学
动物疫病的诊疗与防治
临床病理与临床诊断学
药物的作用机理研究和新药的研发
药理学、毒理学
五 生命的化学特征
三 生物化学发展简史
1. 生物化学的萌芽 2. 生物化学的发展
1. 生物化学的萌芽
生物化学产生前时期，最早可追溯到 离现在4000多年前（经验观察阶段）：
公元前22世纪 夏禹时代 酿酒 公元前12世纪 商周时代 制酱、制醋 公元4世纪 葛洪 海藻治疗瘿病（地方性甲状腺肿） 唐代孙思邈 米糠熬粥治疗脚气病 猪肝治疗夜盲症 明代李时珍 《本草纲目》
动物生物化学0578

动物生物化学0578


四、生物化学与畜牧和兽医的关系
1、重要的专业基础课程
2、掌握正常畜禽的代谢规律，对于临床上畜 禽代谢疾病的诊断和治疗具有重要的作用
3、考研必备
五、如何学习生物化学
学习生物化学必须掌握的五个基本原则
1、学会抽象思维 2、理解与记忆并重，更着重对生化内容的理解 3、加强各章内容的前后联系与综合思考 4、在全面复习的基础上要抓住各章基本要求与重点、难点 5、生物化学与分子生物学内容的有机结合
相信相信得力量。20.12.172020年12月 17日星 期四7 时57分3 3秒20. 12.17
谢谢大家！
生活中的辛苦阻挠不了我对生活的热 爱。20. 12.1720 .12.17 Thursday , December 17, 2020
人生得意须尽欢，莫使金樽空对月。0 7:57:33 07:57:3 307:57 12/17/2 020 7:57:33 AM
研究发现黑猩猩 和人类基因组存 在关键性差异
3、生物化学的研究对象 生物体：动物、植物、微生物等 •按研究对象分：动物 ~ 、植物 ~ 、微生物 ~ 。
二、生物化学的发展史
1、生物化学产生前时期
最早可追溯到离现在4000多年前。
公元前22世纪 夏禹时代 酿酒
公元前12世纪 商周时代 制酱、制醋
三、生物化学的应用与展望
1、 生物化学是二十一世纪生命科学的带头学科。 学科热点： 基因组学
蛋白质组学 克隆（组织、器官、个体）
生物化学学科的新进展与热点问题
1、基因组计划研究的继续与深入 2、蛋白质组研究（后基因组研究） 3、RNA组计划正在兴起 4、基因表达调控 5、细胞信号传递 6、与医学密切相关的一些热点问题 7、端粒、端粒酶与细胞正常衰老、凋亡研究 8、与药物生产密切相关的基因工程研究 9、体内第三类生物大分子糖蛋白与蛋白聚糖 10、分子生物学中心法则的理论研究及相关技术研究
动物生物化学00 绪 论

动物生物化学00 绪 论

生理学的发展
– 1819年法国生理学家Francois Magendie (1783-1855) 用青蛙实验证明了士的宁的作用部位在脊髓，为药 理学研究创造了实验方法。
2020/6/15
22
药理学的形成
Rudolf Buchheim (1820-1879) ：药物作 用为细胞和药物相互作用所致，“受体” 理论前驱。
兽药➢ 兽是用有的目中药的材地、用中于成药预；防、诊
断和治➢ 化疗学动原物料药疾及病其，制或剂;调节动物
生理机➢ 血能清的、安疫苗全、、诊有断效液等和生质物量制品可； 控的物➢ 饲质料。添加剂
2020/6/15
6
药物的来源
① 天然药物： 植物、动物、矿物和微生物发酵产物； ② 合成药物： 化学合成药物（全合成与半合成）、生物合成药 物； ③ 生物技术药物： 基因工程药物、细胞工程药物。
动物药理学
Animal Pharmacology
2020/6/15
刘宇
E-mail: lyywfy@
武汉轻工大学
1
课程说明
• 课程类型：选修课 • 教材：兽医药理学，陈杖榴主编，第三版 • 考核方式：理论考试80%，平时成绩20% • 学分：2 • 学时：32
2020/6/15
2
绪言
1
第一章：总论
3
第二章：外周神经系统药理
3
第三章：中枢神经系统药理
3
第四章：血液循环系统药理
2
第五章：消化系统的药理
2
第六章：呼吸系统的药理
1
第七章：生殖系统药理
1
第八章：皮质激素类药理
1
第九章：自体活性物质和解热镇痛抗炎药理 2
第十章：体液和电解质平衡调节药理
《动物生物化学》课件

《动物生物化学》课件


细胞信号的类型
细胞信号包括化学信号和物理信号等类型。
细胞信号转导的途径
细胞信号转导涉及多种途径，如受体介导的信号转导和G蛋白介导 的信号转导等。
细胞信号转导的意义
细胞信号转导对于维持细胞正常生理功能具有重要意义，能够调节 细胞的生长、发育和分化等过程。
PART 03
动物生物化学的应用
动物营养与饲料科学
WENKU DESIGN
WENKU DESIGN
WENKU
KEEP VIEW
《动物生物化学》 PPT课件
REPORTING
ONE
2023-2026
WENKU DESIGN
WENKU DESIGN
CATALOGUE
目 录
• 动物生物化学简介 • 动物生物化学基础知识 • 动物生物化学的应用 • 动物生物化学的未来发展
纳米技术可以用于设计和制造新 型药物和疫苗，提高药物的靶向
性和疗效。
纳米技术还可以用于动物疾病的 诊断和监测，提高诊断的准确性
和及时性。
纳米技术还可以用于改善动物饲 养环境和生活质量，提高动物的
健康和生产效率。
酶的分类
酶可以根据其催化的反应 类型和化学本质进行分类 。
酶的特性
酶具有高效性、专一性和 作用条件温和等特性。
酶的作用
酶在生物体内发挥着催化 作用，促进化学反应的进 行。
生物氧化与能量代谢
生物氧化的类型
生物氧化包括有氧氧化和无氧氧 化两种类型。
能量代谢的过程
能量代谢涉及能量的产生、储存和 利用等过程。
合成生物学在动物生物化学领域的应用
合成生物学通过设计和构建人 工基因组和细胞系统，实现动 物生物化学领域的创新。
动物生物化学-绪论

动物生物化学-绪论


五、生物化学的应用与前景（自学）
（一）生物化学的应用
1、生化知识的应用
用于医疗保健和工农业生产 －－利用发酵法成功地生产出维生素C和许多 氨基酸。 －－制定合理的动物饲养和作物栽培措施 －－设计各种农药和除草剂 －－农产品、畜产品、水产品的贮藏、保鲜、加工等
2、生化技术的应用 生化分析已经成为现代工业生产和医学实
三废治理中得到应用 －－疫苗、血液制品、激素、维生素、氨基酸、核苷酸、抗菌 素和抗代谢药物等,广泛用于医疗实践 －－许多食品添加剂、营养补剂和某些饲料添加剂也是生化制 品。
（二）生物化学前景
从生物大分子和生物膜的结构、性质和功能的关系来 阐明生命过程的一些基本问题，如生物进化，遗传变 异，细胞增殖、分化、转化，个体发育，衰老等。
动物生物化学实验独立开课，学时24，实验6个。 影响酶作用的因素 血液葡萄糖含量测定 转氨酶活性测定 血清蛋白质的醋酸纤维素薄膜电泳 聚丙烯酰胺凝胶圆盘电泳分离血清蛋白质 凝胶过滤层析分离血红蛋白与硫酸铜。
究中的地位日渐重要。
2、与生物学其他学科的关系 近50年来，随着蛋白质和核酸结构与功能的
研究进展，尤其是20世纪70年代DNA重组技术 的进步，生物化学进入到一个崭新的发展时期。
生物化学的巨大进步对生物学其他学科例如 细胞生物学、遗传学、发育生物学和免疫学起到 很大的推动作用；也为农学、医学和食品科学提 供理论依据和研究手段。
次生代谢物:如萜类、生物碱、毒素、抗生素等。
构成蛋白质的结构单元分子－－20种基本氨基酸
除此之外，氨基酸也参与许多其他结构物质 和活性物质的组成。
构成核酸的结构单元分子
构成脂的结构单元分子
脂肪酸
甘油
胆碱 磷脂酰胆碱（卵磷脂）
动物生物化学课件

动物生物化学课件


Hamilton O. Smith Daniel Nathans Werner Arber
1969-1972, Arber(瑞士),Smith(美)与Nathans(美)在核酸限制 酶的分离与应用方面做出突出贡献,1978年共获诺贝尔奖。
1972 Berg（美）在基因工 程基础研究方面作出了杰出
成果，获1980年诺贝尔奖。 1973 Cohen等（美）用核 Paul Berg 酸限制性内切酶EcoR1，首 次基因重组成功。
一是作为领导干部一定要树立正确的 权力观 和科学 的发展 观，权 力必须 为职工 群众谋 利益， 绝不能 为个人 或少数 人谋取 私利
科学的发展也不是单枪匹马的，多学科的互相交叉与渗透、研 究技术和实验手段的进步推动和加速了科学进步的步伐。
化学、物理学、细胞学、遗传学、微生物学以及电子显微镜、 超离心（ultra-centrifugation）、色谱（chromatography）、同 位素示踪（isotope tracing）、X-射线衍射（X-ray reflection）、 质谱（mass chromatography）以及核磁共振（nuclear magnetic resonance）等技术都为现代生物化学的发展作出了重要贡献。
生物化学的概述 生物化学研究的内容 生物化学的发展历史与现状 与动物生产和动物健康的关系
一是作为领导干部一定要树立正确的 权力观 和科学 的发展 观，权 力必须 为职工 群众谋 利益， 绝不能 为个人 或少数 人谋取 私利
1.生物化学概述
1.1 生物化学的定义：
生物化学（biochemistry）：生物化学是用化学的原理和方法，从分 子水平来研究生物体的化学组成，及其在体内的代谢转变规律从而阐 明生命现象本质的一门科学。

动物生物化学 第一章 绪论

细胞的细胞膜、细胞质和细胞器是细胞 的功能机构。
生命现象中的许多重要过程，例如细胞 的进化，遗传信息的传递，生物的生殖、 发育和衰老，生物代谢和调节，能量的 产生和转换，激素的作用机制，神经信 息的传递等，都与生物膜和细胞器功能 密切相关。
(1)细胞膜 Cell membrane
细胞膜是真核 细胞表层的一 层薄膜，是活 细胞的重要组 成部分。
它具有保护细 胞、进行物质 交换、传递信 息、能量转换、 运动和免疫等 生理功能。
(2)细胞质 cell plasma
细胞质是非常复杂的生物胶体。 细胞质所含的有形物质为各种细胞器，
细胞器之间为胞液。 细胞胞液主要由酶、激素、脂类、糖类
以及多种无机盐和水组成。 胞液是细胞内各种细胞器之间相互联系
原核细胞的结构
原核细胞的特点：
原核细胞的外层是细胞壁和细胞膜（质 膜），内部为细胞质。细胞质的结构非 常简单，没有明显的细胞器（由封闭的 生物膜包裹的固体质粒），只有原始的 细胞核（无核膜和核仁）和其它一些核 糖核蛋白体等。
(2)真核细胞
真核细胞是高等植物和动物的基本 组织单位。
真核细胞的外层为细胞膜（植物细 胞还有一层细胞壁），内部为细胞 质。
施旺指出：“细胞是有机体，整个动物或植物 体乃是细胞的集合体。它们依照一定的规律排 列在动物体内。”在此基础上他们创立了细胞 学说。
细胞是生物体的基本结构单元
细胞是组成生物体的基本结构单元，是生物体 进行代谢、能量转换、遗传以及其它生理活动 的基本场所。
恩格斯把细胞学说、能量守恒和转换定律、达 尔文进化论一起誉之为19世纪自然科学的三大 发现。
单元分子按不同的排列组合，形成数量庞大， 结构复杂的线性分子或环状分子。通常将只涉 及结构单元的排列顺序的结构类型称为一级结 构。
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
• 水分子是极性分子，既是氢键的受体，又是氢 键的供体。水分子的极性和形成氢键的能力使 其具有高度反应性，直接参与许多的代谢反应， 没有水就没有生命。
学习生物化学的五个基本原则：
1. 学会抽象思维 2. 理解与记忆并重，更着重对生化内容的理解 3. 加强各章内容的前后联系与综合思考 4. 在全面复习的基础上要抓住各章基本要求与
本章主要内容
生物化学概述 生物化学研究内容 生物化学发展简史 与动物生产和动物健康的关系 生命的化学特征
重点与难点：生物化学的定义、
研究内容和简史 生命的基本化学特征 生命化学的逻辑
一 生物化学概述
1. 生物化学的概念：
生命的化学
传统定义：运用化学、物理学和生物学的现 代理论和技术，研究生物体的物质组成与结 构、物质代谢与能量转变，以及这些变化与 生理机能之间关系的一门科学。
重点、难点 5. 生物化学与分子生物学内容的有机结合
参考书目
❖ 《生物化学》龙良启主编 科学出版社 ❖ 《动物生物化学》（第四版）邹思湘主编 中国农业出版社 ❖ 《动物生物化学》（第三版）周顺伍主编 中国农业出版社 ❖ 王镜岩, 徐长法等《生物化学》第三版，高等教育出版社 ❖ 动物生物化学精要.题解.测试 刘维全 主编 化学工业出版社 ❖ ❖
三 生物化学发展简史
1. 生物化学的萌芽 2. 生物化学的发展
1. 生物化学的萌芽
生物化学产生前时期，最早可追溯到 离现在4000多年前（经验观察阶段）：
公元前22世纪 夏禹时代 酿酒 公元前12世纪 商周时代 制酱、制醋 公元4世纪 葛洪 海藻治疗瘿病（地方性甲状腺肿） 唐代孙思邈 米糠熬粥治疗脚气病 猪肝治疗夜盲症 明代李时珍 《本草纲目》
现代定义：在分子水平上研究生物体的化学 本质及生命活动过程中化学变化规律的科学。
2. 生物化学的分类
人体生化
微
生 物 生
研究对象
植 物 生 化
化
动物生化
环境、营养生化
工 业
研究目的
农 业
生
生
化
化
医学生化
二 生物化学研究内容
研究生命有机体的化学组成、生物分子，特 别是生物大分子的结构、相互关系及其功能。 研究生物体内物质代谢（新陈代谢）、能量转 变及其调控机理。 研究生物体遗传的物质基础，基因信息传递、 表达及其调控规律。
Hale Waihona Puke 细胞细胞器 生物大分子 单体
细
NH3
胞
CO2
H2O
生命物质的结构包括：构成生命的元素、生物小分子、生物大 分子、亚细胞、细胞、组织、器官、生命有机体等８个层次。
物质代谢和能量代谢
生 物
合成代谢
小分子合成大分子
体 （同化作用） 内 新
需要能量 能 物 量质 代代
陈 代
分解代谢
释放能量 谢 谢
谢 （异化作用） 大分子分解成小分子
疏水作用力（hydrophobic interaction）
非极性分子或基团在水相环境中相互吸引、 聚集的作用力
4 种非共价作用力的示意图
5. 水—生命的溶剂
• 水是生命有机体中含量最多的物质，一般占体 重的70%以上；
• 水有自由水和结合水，前者流动性大，含量可 变，后者主要存在在胶体中，相对稳定；
生物大分子是由其构件分子（单体）聚合形成的多聚物。 构件分子包括：20种氨基酸、2 种糖、脂肪酸、甘油、胆碱、 5 种碱基（腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶、胸腺嘧啶、尿嘧啶）
生物分子中的化学键:
在生物大分子之间主要存在的非共价相互作用 力包括氢键、离子键、范德华力、疏水作用力。
氢键（hydrogen bonds）
2. 生物化学的发展
第一阶段：静态生物化学阶段 第二阶段：动态生物化学阶段 第三阶段：分子水平研究阶段
静态生物化学阶段
大约从十九世纪到二十世纪初，主要完成了各种 生物体化学组成的分析研究，发现了生物体主要 由糖、脂、蛋白质和核酸四大类有机物质组成。
生物科学的活力论：生命过程由一种神秘的 超物质的生命力所支配。
1777年：Lavoisier呼吸和燃烧实验首先对此提出了挑战
1828年： Wohlen用无机物氰酸铵人工合 成了哺乳动物的代谢产物－尿素，向“活 力论”作出有力的冲击。
1896年：Buchner兄弟发现将蔗糖放入酵 母细胞汁液中，没有完整的酵母细胞，蔗 糖也能发酵，说明没有生命力也能发酵， 彻底地推翻了“活力论”。
由两个原子来分享一个氢原子，具有高度定 向性，一个是氢供体，另一个是氢受体
离子键（ionic bonds）
正、负电荷之间的静电引力
范德华力（Van der Waals bonds）
一定距离内（0.3~0.4nm）的一类原子之间通 过偶极发生的相互作用，本质上也是静电引 力，分子距离处于范德华半径时吸引力最大
生长激素基因注入小鼠受精卵中培育出了“硕鼠”
抗老化转基因兰花
转基因荧光鱼
畜產系 鄭登貴 教授
转基因抗虫烟草
转基因羊
我国生物化学的开拓者-吴宪教授
1931第一个提出了蛋白 质变性理论。64年后(2019) 国际一流丛书《Advances in Protein Chemistry》重新刊 登了吴宪教授前关于蛋白质 变性的论文，是国际科学界 的一件极为罕见的大事。
细胞
（4）生命在分子水平表现出相似性
整体水平差异和生物化学类似性的辩证 统一是生物的特征。
相似性
所有生物都使用相同构件去构造大分子 相同种类重要的生物分子在功能上是一致的 相同功能生物分子精细结构的类似性 基本代谢过程的类似性 生物使用相同的能量物质ATP 所有生物的信息传递方式是一样的 编码基因的遗传密码也基本上是通用的
四 与动物生产和健康的关系
① 阐明动物新陈代谢活动的规律
生理学、营养学
② 培养优质高产的畜禽品种
遗传育种
③ 生物化学是动物生产学的发展源泉
畜禽养殖学
阐明疾病的发生和发展机理
病理学、免疫学、微生物学
动物疫病的诊疗与防治
临床病理与临床诊断学
药物的作用机理研究和新药的研发
药理学、毒理学
五 生命的化学特征
所有生物含有多种不同 种类的生物分子
生物的多样性
生物分子多 样性及其结 构复杂性
生物功能需要 细胞生命属性
物种特征
分子经济学原则
酶作为代谢反应催化剂
酶是催化细胞内大多数代谢反应的蛋白质。酶 催化的反应类型包含有生物分子的化学变化和 伴随的能量转移。
一个细胞内有数百种不同的酶促反应，通常它 们以2～20个反应步骤连接成专一的反应序列， 称之为代谢途径（metabolic pathways）。
1953年Watson和Crick描绘出了 DNA的双螺旋结构模型，这在生命科学 发展历史上是一个具有里程碑意义的重 大事件 。生命科学从此进入了分子生物 学新时代。获1962年诺贝尔生理医学奖
Francis H Crick 英国 James D.Watson 美国
注重生命 有机体的 化学过程
强调生物分子的 结构与功能，尤 其是在遗传分子 核酸方面
适宜性和可获得性
组成生命体的生物大分子:
生物体干重的90%以上由生物大分子构成， 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。
生物大分子由相对简单的单体（构件分子） 通过聚合形成的高分子量的聚合物。是表现 生命特征的基本物质。最主要的是蛋白质、 核酸、多糖和脂类四类物质。
（1）生物体内的化学反应遵循普通物理化学规律 （2）结构与功能的高度统一 （3）细胞是生命的基本单位 （4）生命在分子水平表现出相似性 （5）蛋白质与核酸在生命系统中的中心地位
4. 生物分子的特征
主要的生物分子由轻元素组成 生物大分子是含碳的化合物 生物大分子由单体组成 非共价键在生物分子结构中的重要性
代表性的成就：
• 1944年 Avery等人首次证明DNA是遗传物质 • 1945年 Sanger完成牛胰岛素序列分析 • 1950年 Chargaff发现碱基互补配对法则A=T G=C • 1953年 Watson和Crick提出DNA的双螺旋结构 • 1958年 遗传中心法则（Crick) • 1960年 Jacob和Monod创立操纵子学说 • 1966年 遗传密码破译 • 1982年 Palmiter 转基因技术 • 1990年 人类基因组计划开始实施
组成生命体的元素：
• C、H、O、N四种元素是组成生命体最基本的 元素，占生物体总质量的99%以上；
• S、P、Cl、Ca、K、Na和Mg是组成生命体的 主要元素。
• Fe、Cu、Co、Mn和Zn是生物体内存在的主 要少量元素，另外还有Al、As、B、Br、Cr、 F、Ga、I、Mo、Se、Si等。
再见
生命的新陈代谢反应过程也能在体外 进行研究，生物化学进入发展的新时代。
动态生物化学阶段
从二十世纪初到二十世纪中叶。此阶 段以物质和能量代谢为主要研究内容，研 究生物组成物质的代谢变化、生物活性物 质在代谢中的作用，以及代谢过程中的能 量变化。弄清了生物体内各种主要化学物 质的代谢途径 。
19世纪末，首 次提出了新陈 代谢一词。
1. 生物体的化学组成
所有生命体都有3中物质组成：水、无机盐离子、生物大分子
2. 生命的基本化学特征
所有生物含有多种不同种类的生物分子 所有生物都是一个复杂和高度组织化的
分子系统 所有生物要求酶作为代谢反应催化剂 所有生物都需要能量供应 所有生物的遗传信息都编码在基因中
3. 生命化学的逻辑
（3）细胞是生命的基本单位
细胞是生物生命的结构与功能单位。活细胞
是由无生命的分子组成的，这些分子经过装 配、组织化、分子间相互作用而赋予细胞以 活的生命形式。