生物化学 biochemistry
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生物化学 Biochemistry. 主讲教师:李敏 ( 生工学院生命科学系 ) 授课时间: 2008 年 ~2009 学年第二学期 办公电话: 88632124 个人电话: 88825583 E-Mail: [email protected]. 课程性质、授课对象. 课程性质: … … … 基础课或专业基础课。 我校开设本门课程的专业有: 11 个专业 生物工程、食品科学与工程、食品质量与安全 总学时: 102 生物化学: 72 学时,学分: 4.5 生物化学实验: 30 学时,学分: 1.5. 绪论 (Introduction). - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
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生物化学 Biochemistry
主讲教师:李敏 ( 生工学院生命科学系 )授课时间: 2008 年 ~2009 学年第二学期办公电话: 88632124个人电话: 88825583 E-Mail: [email protected]
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课程性质、授课对象
课程性质:… … …基础课或专业基础课。 我校开设本门课程的专业有: 11 个专业 生物工程、食品科学与工程、食品质量与安全 总学时: 102 生物化学: 72 学时,学分: 4.5 生物化学实验: 30 学时,学分: 1.5
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绪论 (Introduction)
生物化学及研究对象、研究内容 生物体的化学组成 生物化学与其它学科的关系 生物化学发展简史与前景展望 生物化学课程特点及学习方法
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一、生物化学及研究对象、研究内容
化学生物学 生物化学
是在分子水平上研究生命科学的一门学科。----生命的化学。
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生物化学的含义
是一门研究生物体的化学组成、物质结构、物质功能、新陈代谢、代谢调节的机理与规律、物质分析与制备方法的一门科学。 1877 年德国医生 Hoppe-Seyler( 霍佩 - 赛勒 ) 1903 年 Neuberg 首次使用“生物化学” 一词。
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研究对象(研究角度--分支学科)
普通生化 应用生化 生命科学领域
免疫生物化学 进化生物化学(或比较生物化学) 分化生物化学等。
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研究内容
静态生物化学(有机生物化学, 1770—1903 ) 动态生物化学(生理生物化学, 1903—1950 ) 机能生物化学(分子或综合生物化学 1950 年以后)
生物化学技术
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研究手段
运用无机化学、有机化学、物理化学、分析化学及物理的理论和方法。
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二、生物体的化学组成
水 无机盐 生物分子
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1. 无机盐 无机盐是存在于体内和食物中的矿物质营养素,由
有机物和无机物综合组成。约占人体重量的 4 ~ 5% 。
常量元素: Ca,K,Na,Mg,S,P,Cl 微量元素: Fe,Cu,Co,Mn,Zn ; F, B,Br, Cr 等
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2 . 生物分子(主要由 C,H,O,N ,最基本的元素组成)
蛋白质、糖类、核酸、脂类、维生素、激素、辅酶、核苷酸、氨基酸等。
都是有机化合物,约占生物体质量的 1/3 以上。 是和生命现象的结构基础和功能基础。 许多重要的生物分子是聚合物。
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生物小分子、生物大分子、复合大分子
单糖 多糖 糖蛋白
氨基酸 蛋白质 糖脂
核苷酸 核酸 脂蛋白
脂类
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生物大分子及基本特征
① 由构件分子聚合而成。② 都具有非常复杂的结构③ 生物分子的手性④ 生物分子之间的相互作用和识别特性
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生物分子之间的相互作用力 ---主要是通过非共价键
①氢键②正负离子之间的静电引力③离域键间的 π电子重叠作
用力:平行方式。④疏水键(疏水作用力)⑤范德华力:非特异性原子
间作用力。
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生物分子之间的识别特性
分子识别 是指生物分子的选择性相互作用。 实现分子识别要求
①两个分子的结合部位是结构互补的。②两个结合部位有相应的基团,相互间能产生作用力。
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例:酶与底物之间
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例:受体与配体之间
-P-P-P-P
P-P-P-P- Src
GapPI3
K
PICr
RPTK-P
-P-P
-P-P
胞外
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例:细胞与细胞之间
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三、生物化学与其它学科的关系
生物化学是分子水平的生物学 生物化学是现代生物学科的基础和前沿
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生物化学与现代工业
生物制药工业、抗菌素制造工业、酿造工业、皮革工业、酶工程、食品工业和发酵工业等都要应用生物化学的理论、技术和方法。
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四、生物化学发展与前景展望
现代生物化学起源于 18世纪晚期,发展于 19世纪,随着医学、发酵工业的发展而逐渐在 20世纪初期成为一门独立科学。最初称生理化学,到1903 年起才称生物化学。
1.早期的生物化学:十八世纪(起源)2. 现代生物化学阶段:十九世纪(发展)3. 生物化学研究中心:二十世纪(学科)
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生物化学研究方法
向微量、快速、精确、简便和自动化方向发展。
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近代生物化学研究的重大成就
1953 年, DNA双螺旋结构模式 2.0 nm
小沟
大沟
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1958 年,分子遗传的中心法则
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1970 年,基因工程方法的建立 (反转录酶、限制性内切酶) 1981 年,发现有催化功能的 RNA( Ribozyme )
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基因组计划 (genome project) ,
作物基因组计划 家畜基因组计划 微生物基因组计划 “ 人类基因组作图和测序”计划(简称 HGP)
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“ 人类基因组作图和测序”计划(简称HGP)
是由美国科学家于 1985 年率先提出,于 1990 年正式启动的。 参与国:美国、英国、法国、德国、日本、中国 计划旨在为 30 多亿个碱基对构成的人类基因组精确测序,发
现所有人类基因并搞清其在染色体上的位置,破译人类全部遗传信息。与曼哈顿原子弹计划和阿波罗计划并称三大科学计划。
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1993 年, P53被“ Science”评为年度分子 明星(肿瘤抑制基因)
p53 基因是一种肿瘤抑制基因,定位于人类 17号染色体短臂,编码P53磷蛋白。
P53磷蛋白的正常功能是调控细胞增殖,在白血病、骨肉瘤、肺癌和结直肠癌中有这P53 蛋白的突变和缺失。
大量实验表明,人体内约 50% 的肿瘤发生与 P53 的缺失,突变有关,也与 P53 蛋白与病毒蛋白的结合,导致P53 蛋白失活有关。
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1997 年克隆羊诞生(英国罗斯林研究)
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1999 年,干细胞的研究位列当年科技重大突破首位
既有自我更新能力,又有多分化潜能的细胞。
揭示许多有关细胞生长和发育的基础理论难题
可望将其用于创伤修复,神经再生和抗衰老等临床医学研究。
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2002 年, RNAi荣登重大科技突破榜首
一种称作小 RNA的 RNA分子参与着多项细胞控制工作,能够关闭基因或改变它们的表达水平。这一现象称为核糖核酸介入( RNAi )。它是体内抵御外在感染的一种重要保护机制。小 RNA的这种功能有可能使 21世纪的医药研究产生革命性的变化。
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20世纪中:酶的结晶、中间代谢途径的阐明、生物能量学的发展、生物大分子结构和功能以及分子生物学兴起。
2003 年,人类基因组作图计划完成
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我国科学家对生物化学的贡献 吴宪教授在世界上首先提出蛋白质变性理论。 生物物理所的邹承鲁、梁栋才院士与上海生化所的王应莱、曹天钦等院士、北京大学化学系的刑其毅、有机化学所的汪猷等教授 1965 年率先用化学方法合成了牛结晶胰岛素。
1983 年又采用有机合成和酶促合成相结合的方法,完成酵母丙氨酸转移核糖核酸的人工全合成。
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多学科合作深入发展 蛋白质结构解析--国际蛋白质数据库 生物工程与生物技术( 20世纪 70 年初):基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程、生化工程、蛋白质工程、抗体工程、糖链工程。
基因组与蛋白质组研究 转基因生物反应器 动物克隆技术、植物基因工程、重组 DNA技术 基因芯片技术 PCR技术 核酸分子杂交技术 .
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21世纪的生物化学发展趋势
生物大分子结构与功能的关系——首要任务 生物膜的结构与功能——重大领域 机体自身调控的分子机理——核心内容 生化技术的创新与发明——必要方面
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二十一世纪--生命科学的世纪
人口与粮食能源与资源
健康与疾病
环境与生态
分子生物学理论的突破生物技术的有效应用新旧技术的有机结合
更加主动
更为有效
利用生物技术 改造生物
创造生物
新兴产业
推动工,农,医 的 发 展
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教学参考书目 Reference
考研参考书 习题书
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五、生物化学课程特点及学习方法
内容多、复杂而繁琐; 理论性强、概念多且前后交错; 书中上下册共 40章,我们整合为 15章 课后做习题
随堂思考题 习题书 书中章节后习题
网上学习,查看相关知识及研究现状、生产应用等。
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课程考核方式 理论课成绩
出勤( 10% ) 完成习题情况(每人可不定期交三次, 10%~15
% ) 期末考试成绩( 75%~ 80% )
实验课成绩 实验过程( 50% 出勤,实验结果,值日) 实验报告( 50% 按要求,保质量完成)
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思考题
生物化学及研究内容是什么? 结合所学专业理解学习生物化学的重要性? 生物大分子的特性? 分子识别及实现分子识别的要求? 生物分子之间的作用力?