生物化学-绪论PPT课件.ppt

1、 绪 论 IntroductionIntroduction 1一、生物化学概述一、生物化学概述 1 1、生物生化的概念与任务、生物生化的概念与任务 2 2、生物化学与生命的关系、生物化学与生命的关系 3 3、生物化学的发展史、生物化学的发展史二、二、 生物化学的主要研究内容生物化学的主要研究内容 1 1、人体的化学物质组成、人体的化学物质组成 2 2、生物分子的结构与功能、生物分子的结构与功能 3 3、物质代谢及调控、物质代谢及调控 4 4、基因信息的传递与调控、基因信息的传递与调控 5 5、重要器官的生化、重要器官的生化三、三、 生物化学与医学生物化学与医学 1 1、生物化学在疾病诊断治疗中

2、的应用、生物化学在疾病诊断治疗中的应用 2 2、生物化学在护理工作中的作用、生物化学在护理工作中的作用 3 3、护理专业学生学习生物化学的意义、护理专业学生学习生物化学的意义2 掌握生物化学的概念、生物大分子的含义、新陈代谢的掌握生物化学的概念、生物大分子的含义、新陈代谢的 主要途径、能量转化的核心形式，以及遗传学中心法则。主要途径、能量转化的核心形式，以及遗传学中心法则。 熟悉生物化学的任务及主要研究内容。熟悉生物化学的任务及主要研究内容。 了解生物化学的发展史、生物化学与医学的关系，生物了解生物化学的发展史、生物化学与医学的关系，生物 化学在护理工作中的作用。化学在护理工作中的作用。 通过

3、本章学习，使学生能对生物化学有系统、整体认识。通过本章学习，使学生能对生物化学有系统、整体认识。3 生物化学即生物化学即“生命的化学生命的化学”根据研究对象不同根据研究对象不同 人体生化人体生化 植物生化植物生化 动物生化动物生化 微生物生化微生物生化已成为医学领域重已成为医学领域重要的前沿学科之一要的前沿学科之一医学生物化学医学生物化学4The first partThe first partBiochemical OverviewBiochemical Overview56生物化学（生物化学（biochemistrybiochemistry）是研究生物体内）是研究生物体内化学分子及其代谢反

4、应规律，化学分子及其代谢反应规律，从分子水平探讨生从分子水平探讨生命现象本质的一门学科命现象本质的一门学科。 生物化学的概念生物化学的概念研究任务研究任务研究任务研究任务应用于人们的生产和生活实践，应用于人们的生产和生活实践，以及维持人体健康以及维持人体健康 从分子水平上阐明细胞内及细胞间全部从分子水平上阐明细胞内及细胞间全部的化学反应及其与生命活动的规律的化学反应及其与生命活动的规律一、生物生化的概念与任务一、生物生化的概念与任务7 生命泛指一个或多个细胞组成的一类具有稳生命泛指一个或多个细胞组成的一类具有稳定的物质和能量代谢现象、能对刺激做出反应、定的物质和能量代谢现象、能对刺激做出反应、

5、能进行繁殖的半开放物质系统。能进行繁殖的半开放物质系统。 （一）生命的含义（一）生命的含义 “活活”的生物体的生物体 二、生物化学与生命的关系二、生物化学与生命的关系8 新陈代谢新陈代谢 （二）生物化学与生命特征的关系（二）生物化学与生命特征的关系“吐故纳新吐故纳新”细胞内的细胞内的化学反应化学反应 生命的遗传生命的遗传 与繁殖与繁殖 反应与适应反应与适应 细胞的物质代细胞的物质代谢及其调控谢及其调控基因信息传基因信息传递与表达递与表达9（三）生命的共同（三）生命的共同“语言语言”“化学及化学反应化学及化学反应” ” 生命现象的一致性生命现象的一致性 生物化学就是研究和揭示生生物化学就是研究和

6、揭示生物体物体“化学语言化学语言”规律的科规律的科学学 10 “把生命理解成化学把生命理解成化学” 诺贝尔奖金获得者诺贝尔奖金获得者KornbergKornberg教授教授19821982年年1010月月1212日在日在美国哈佛医学院建校美国哈佛医学院建校200200周年纪念会上所做的题为周年纪念会上所做的题为“把生把生命理解成化学命理解成化学”的演讲的结语说：的演讲的结语说：“我们的目的要以合我们的目的要以合理的表达方法来尽可能多地理解生命现象，而生命的许理的表达方法来尽可能多地理解生命现象，而生命的许多方面都可用化学语言来表达。这是一个真正的世界语，多方面都可用化学语言来表达。这是一个真正

7、的世界语，它是连接物理学与生物学、天文学与地理学、医学与农它是连接物理学与生物学、天文学与地理学、医学与农学的纽带。化学语言极为丰富多彩，它能产生出最美的学的纽带。化学语言极为丰富多彩，它能产生出最美的图画。我们应该传授和运用化学评议，代替我们自己、图画。我们应该传授和运用化学评议，代替我们自己、我们的环境和我们的社会表达出最直观的描述。我们的环境和我们的社会表达出最直观的描述。”11叙述生物化学叙述生物化学（1818世纪中叶至世纪中叶至1919世纪末）世纪末）三、生物化学发展史三、生物化学发展史动态生物化学动态生物化学 （2020世纪上叶）世纪上叶）分子生物化学分子生物化学（2020世纪中叶

8、）世纪中叶）对糖类、脂类及氨基酸的性质进行了较为对糖类、脂类及氨基酸的性质进行了较为系统的研究；发现了核酸；从血液中分离系统的研究；发现了核酸；从血液中分离出了血红蛋白；发现了酵母发酵过程中存出了血红蛋白；发现了酵母发酵过程中存在在“可溶性催化剂可溶性催化剂”，奠定了酶学的基础，奠定了酶学的基础等。等。发现了必需氨基酸、必需脂肪酸、维生素发现了必需氨基酸、必需脂肪酸、维生素和激素等物质；认识了酶的化学本质是蛋和激素等物质；认识了酶的化学本质是蛋白质；确定生物体内主要物质的代谢途径。白质；确定生物体内主要物质的代谢途径。 细胞内的两类重要生物大分子细胞内的两类重要生物大分子蛋白质蛋白质与核酸已成

9、为生物化学研究的热点内容。与核酸已成为生物化学研究的热点内容。 细胞内的两类重要生物大分子细胞内的两类重要生物大分子蛋白质蛋白质与核酸已成为生物化学研究的热点内容。与核酸已成为生物化学研究的热点内容。 12静态生物化学时期的主要发现：静态生物化学时期的主要发现：17731773年，伊莱尔年，伊莱尔. .罗埃尔（罗埃尔（Hilaire RouelleHilaire Rouelle）发现尿素。发现尿素。18101810年，提出发酵的重反应。年，提出发酵的重反应。18361836年，明确催化剂的概念。年，明确催化剂的概念。18421842年，提出年，提出“新陈代谢新陈代谢”学说。学说。1857185

10、7年，提出发酵的年，提出发酵的“活力论活力论”。18691869年，发现核酸。年，发现核酸。18901890年，结晶出第一个蛋白质年，结晶出第一个蛋白质卵白蛋白。卵白蛋白。18971897年，完成无细胞的发酵作用。年，完成无细胞的发酵作用。131919世纪末世纪末Louis Louis PasteurPasteur首先证明首先证明活酵母细胞能够发酵。活酵母细胞能够发酵。18971897年爱德华年爱德华. .毕希纳毕希纳（Eduard BuchnerEduard Buchner）证明，）证明，无细胞的酵母提取液仍能催化无细胞的酵母提取液仍能催化发酵，他获发酵，他获19071907年诺贝尔奖。年诺

11、贝尔奖。14动态生物化学时期的主要发现：动态生物化学时期的主要发现：19261926年，年，SumnerSumner从刀豆中制备了脲酶结晶，并证明它的化从刀豆中制备了脲酶结晶，并证明它的化学本质是蛋白质。学本质是蛋白质。19311931年，中国生物化学家吴宪提出了蛋白质变性的概念。年，中国生物化学家吴宪提出了蛋白质变性的概念。19321932年，英国科学家年，英国科学家KrebsKrebs用组织切片实验证明了尿素合成用组织切片实验证明了尿素合成反应，提出了鸟氨酸循环。反应，提出了鸟氨酸循环。19371937年，阐明了三羧酸循环的基本代谢途径。年，阐明了三羧酸循环的基本代谢途径。19401940

12、年，德国科学家年，德国科学家EmbdenEmbden和和MeyerhofMeyerhof提出了糖酵解代提出了糖酵解代谢途径。谢途径。19491949年，年，E.KennedyE.Kennedy等证明等证明F.KnoopF.Knoop提出的脂肪酸提出的脂肪酸-氧化过氧化过程是在线粒体中进行的，并指出氧化的产物是乙酰程是在线粒体中进行的，并指出氧化的产物是乙酰CoACoA。15 19261926年年SumnerSumner证明酶是蛋白质，证明酶是蛋白质，并结晶了脲酶。并结晶了脲酶。他获他获19461946年诺贝年诺贝尔奖。尔奖。SumnerSumner在观察显微镜下的脲酶结晶在观察显微镜下的脲酶结

13、晶1619321932年年Hans A. Hans A. KrebsKrebs发现了尿素循发现了尿素循环，环，19371937年他又发现年他又发现三羧酸循环，三羧酸循环，19531953年年获诺贝尔奖。获诺贝尔奖。17分子生物学时期的主要发现：分子生物学时期的主要发现：19521952年，提出了蛋白质年，提出了蛋白质 - -螺旋结构模型。螺旋结构模型。19531953年，阐明胰岛素的一级结构。年，阐明胰岛素的一级结构。19531953年，年，WatsonWatson和和CrickCrick推导出推导出DNADNA分子的双螺旋结构模型。分子的双螺旋结构模型。19581958年，年，F.Crick

14、F.Crick提出分子遗传的中心法则。提出分子遗传的中心法则。19661966年，由年，由H.G.KhoranaH.G.Khorana和和NirenbergNirenberg合作破译了遗传密码。合作破译了遗传密码。19721972年，年，BergBerg和和BoyerBoyer等创建了等创建了DNADNA重组技术。重组技术。 19771977年，年，BergetBerget等发现了等发现了“断裂断裂”基因，并于基因，并于19931993年获诺贝年获诺贝尔医学和生理学奖。尔医学和生理学奖。19811981年年19831983年，年，CechCech和和AltmanAltman相继发现某些相继发现

15、某些RNARNA具有酶具有酶的催化活性。的催化活性。19851985年，美国年，美国R.SinsheimerR.Sinsheimer首次提出首次提出“人类基因组研究计人类基因组研究计划划”。并于。并于20032003年，宣布人类基因组图绘制成功。年，宣布人类基因组图绘制成功。19971997年，年，I.WilmutI.Wilmut成功获得体细胞克隆羊成功获得体细胞克隆羊- -多莉。多莉。18 19511951年鲍（年鲍（Linus Linus PaulinPaulin）用）用X X射线射线衍射技术发现蛋白衍射技术发现蛋白质分子二级结构：质分子二级结构：-螺旋。他获螺旋。他获19541954年诺

16、贝尔奖。年诺贝尔奖。 他在他在19621962年荣获年荣获了诺贝尔和平奖。了诺贝尔和平奖。 图为图为PaulinPaulin和他的和他的-螺旋模型。螺旋模型。19 1953 1953年年SangerSanger采用化学方法采用化学方法完成了胰岛素全序列分析。他完成了胰岛素全序列分析。他19581958年获诺贝尔奖。年获诺贝尔奖。 他又因测定了一种噬菌体的他又因测定了一种噬菌体的DNADNA一级结构而获一级结构而获19801980年的诺年的诺贝尔奖。贝尔奖。 显微镜下的胰岛素结晶显微镜下的胰岛素结晶2019531953年年Watson&CrickWatson&Crick提出提出DNADNA双螺旋

17、结构，双螺旋结构，他们获他们获19621962年诺贝尔奖。年诺贝尔奖。图为图为WatsonWatson（左）和（左）和CrickCrick（右）与（右）与DNADNA双螺旋模型。双螺旋模型。21切赫切赫 T. CechT. Cech 奥尔特曼奥尔特曼S. AltmanS. Altman 8080年代初发现核酶，他们获年代初发现核酶，他们获19891989年诺贝尔奖年诺贝尔奖22人类基因组计划（人类基因组计划（HGPHGP）投资投资3030亿亿 USDUSD（美国能源部）（美国能源部）20032003年，美、中、日、德、法、年，美、中、日、德、法、英英6 6国科学家宣布人类基因组图国科学家宣布人

18、类基因组图绘制成功绘制成功 ，已完成的序列图覆，已完成的序列图覆盖人类基因组所含基因的盖人类基因组所含基因的99%99%。2319971997年克隆羊多莉在英国问世年克隆羊多莉在英国问世20012001年年VenterVenter等报道完成了人等报道完成了人类基因组草图测序，进入后基因类基因组草图测序，进入后基因组时代：组时代： 鉴定基因组全部基因的功鉴定基因组全部基因的功能，以及各个基因的表达和调控能，以及各个基因的表达和调控模式。模式。多莉多莉2003.2.142003.2.14去世，享年去世，享年7 7岁岁24我国对生物化学发展的贡献我国对生物化学发展的贡献 40004000年前人类开始

19、用糖年前人类开始用糖发酵生成酒精发酵生成酒精25 淮南王刘安利用蛋白质沉淀方法制作豆腐，表明当时淮南王刘安利用蛋白质沉淀方法制作豆腐，表明当时在提取豆类蛋白质方面已经应用了近代生物化学及胶体在提取豆类蛋白质方面已经应用了近代生物化学及胶体化学的方法。化学的方法。26公元公元7 7世纪，孙思邈利用富含维生素世纪，孙思邈利用富含维生素A A的猪肝治疗夜盲症。的猪肝治疗夜盲症。27我国对生物化学发展的贡献我国对生物化学发展的贡献19651965年我国首次人工合成具有生物活性的年我国首次人工合成具有生物活性的胰岛素胰岛素28The second partThe second part 2930一、一、

20、人体的化学物质组成人体的化学物质组成维持生命的七大营养素：水、无机盐、糖类、脂类、维持生命的七大营养素：水、无机盐、糖类、脂类、蛋白质、维生素以及空气中的氧蛋白质、维生素以及空气中的氧31二、二、生物分子的结构与功能生物分子的结构与功能 将由某些将由某些基本结构单位基本结构单位按一定的顺序和方式所按一定的顺序和方式所 形成的形成的分子量大于分子量大于10104 4的的生物分子生物分子，称为，称为生物生物 大分子大分子 ，由于这些分子多数具有生物信息功，由于这些分子多数具有生物信息功 能，故又称能，故又称生物信息分子生物信息分子。 32三、三、物质代谢及调控物质代谢及调控 物质代谢是新陈代谢的核

21、心，其实质是由物质代谢是新陈代谢的核心，其实质是由酶酶所所催化的一系列有序进行的化学反应实现的生物催化的一系列有序进行的化学反应实现的生物体与外环境的物质交换过程。体与外环境的物质交换过程。 （一）新陈代谢的基本过程（一）新陈代谢的基本过程三三个个阶阶段段食物中的营养成分在消化道内经食物中的营养成分在消化道内经酶的作用被分解成构件小分子酶的作用被分解成构件小分子 构件小分子和小分子物质吸收入构件小分子和小分子物质吸收入血，送到各组织细胞血，送到各组织细胞 细胞内，进行合成代谢和分解代谢细胞内，进行合成代谢和分解代谢33（二）新陈代谢的主要途径（二）新陈代谢的主要途径1.1.合成代谢合成代谢 由

22、小分子物质转变为大分子物质由小分子物质转变为大分子物质 的过程的过程保证了机体生长、发育、组织的更新和保证了机体生长、发育、组织的更新和修复等过程。修复等过程。2.2.分解代谢分解代谢 大分子物质转变为小分子物质大分子物质转变为小分子物质 的过程的过程释放能量以供机体利用释放能量以供机体利用 34多糖多糖 脂肪脂肪蛋白质蛋白质 葡萄糖葡萄糖 甘油、脂肪酸甘油、脂肪酸 氨基酸氨基酸 乙酰乙酰CoA 呼吸链呼吸链 ADP+Pi ATP 35（三）新陈代谢的调控（三）新陈代谢的调控 主要都是针对各代谢途径中起关键作用的酶（即主要都是针对各代谢途径中起关键作用的酶（即关关键酶键酶）的活性和含量进行调节

23、，从而实现调节物质）的活性和含量进行调节，从而实现调节物质代谢速率的目的。代谢速率的目的。 某种原因引起物质代谢的紊乱，则可导致相应疾病某种原因引起物质代谢的紊乱，则可导致相应疾病的发生，严重会危及生命。的发生，严重会危及生命。 36遗传学的中心法则（遗传学的中心法则（the central dogmathe central dogma）逆转录逆转录DNARNA蛋白质蛋白质转录转录翻译翻译复制复制四、基因信息的传递与调控四、基因信息的传递与调控 基因信息传递涉及到遗传、变异、生长、分化等生命过基因信息传递涉及到遗传、变异、生长、分化等生命过程，与遗传性疾病、恶性肿瘤、代谢异常性疾病、免疫缺程，

24、与遗传性疾病、恶性肿瘤、代谢异常性疾病、免疫缺陷性疾病、心血管病等的发病机制有关。研究基因信息传陷性疾病、心血管病等的发病机制有关。研究基因信息传递过程的机制及基因表达调控的规律，对进一步揭示生命递过程的机制及基因表达调控的规律，对进一步揭示生命的奥秘及破解医学难题势必会起到至关重要的作用。的奥秘及破解医学难题势必会起到至关重要的作用。37五、重要器官的生化五、重要器官的生化生物体是由细胞、组织、器官构成的一个有机整生物体是由细胞、组织、器官构成的一个有机整体。细胞是人体的基本单位，器官和组织都是由体。细胞是人体的基本单位，器官和组织都是由相应的细胞构成的，每种细胞内的生化反应不同，相应的细胞

25、构成的，每种细胞内的生化反应不同，致使各器官组织都有其各自的代谢特点，决定了致使各器官组织都有其各自的代谢特点，决定了它们行驶不同的生理功能。它们行驶不同的生理功能。 肝、血液等重要器官组织的代谢过程也是生物化肝、血液等重要器官组织的代谢过程也是生物化学研究的主要内容学研究的主要内容 38The third partThe third part39一、生物化学在疾病诊断治疗中的应用一、生物化学在疾病诊断治疗中的应用物质代谢紊乱物质代谢紊乱以及以及物质缺乏物质缺乏疾病疾病糖尿病、糖尿病、ASAS、肝性、肝性脑病、黄疸脑病、黄疸 夜盲症、夜盲症、佝偻病佝偻病 对体液中各种生化指标的检测对体液中各种

26、生化指标的检测分子医学分子医学突破重大疾病突破重大疾病 基因诊断和基因治疗基因诊断和基因治疗 疾病诊断的疾病诊断的常规措施常规措施40二、生物化学在护理工作中的作用二、生物化学在护理工作中的作用为解决护理学领域的实际问题提供必需的理为解决护理学领域的实际问题提供必需的理论和技术论和技术 为护理人员提供认识健康及维持健康的基本为护理人员提供认识健康及维持健康的基本知识，以及了解疾病，对病人进行有效护理的知识，以及了解疾病，对病人进行有效护理的理论基础理论基础41三、护理专业学生学习生物化学的意义三、护理专业学生学习生物化学的意义生物化学为学生学习护理专业培养体系中的其他生物化学为学生学习护理专业

27、培养体系中的其他学科提拱了必要的理论和技术，是学习护理专业学科提拱了必要的理论和技术，是学习护理专业课程的基础课程的基础为学生了解药物作用机制奠定了必须的理论基础为学生了解药物作用机制奠定了必须的理论基础 使学生了解疾病的发生、发展、治疗与预防的相使学生了解疾病的发生、发展、治疗与预防的相关知识，为培养治疗、咨询、教育综合服务模式关知识，为培养治疗、咨询、教育综合服务模式的护理人才奠定深厚的理论基础的护理人才奠定深厚的理论基础42学习生化应注意的问题学习生化应注意的问题 基本概念、关键酶、重要过程、特基本概念、关键酶、重要过程、特点、意义等要记忆点、意义等要记忆 课后及时认真复习课后及时认真复习43