医科大学精品课件：生物化学与分子生物学绪论 7年制.ppt

1、Biochemistry and Molecular BiologyBiochemistry and Molecular Biology 生物化学与分子生物学生物化学与分子生物学 人体结构与功能的关系研究人体结构与功能的关系研究 结构研究：结构研究： 器官：解剖学器官：解剖学 组织：组织学组织：组织学 细胞：细胞学细胞：细胞学 分子：生物化学与分子生物学分子：生物化学与分子生物学 功能研究：功能研究：生理学生理学 异常状态研究：异常状态研究：病理解剖学（结构异常）病理解剖学（结构异常） 病理生理学（功能异常）病理生理学（功能异常） 异常原因研究：异常原因研究：免疫学（自身抗病能力）免疫学（自身

2、抗病能力） 病原学（外源）病原学（外源） 基础医学基础医学 基基 础础 医医 学学 生物学生物学 基础医学基础医学 生物化学与分子生物学生物化学与分子生物学 Biochemistry and Molecular Biology 生物化学生物化学（biochemistrybiochemistry） 是研究生物体内是研究生物体内生物分子生物分子及其及其化学反应化学反应 和功能关系的学科。和功能关系的学科。 从分子水平探讨生命现象本质的学科。从分子水平探讨生命现象本质的学科。 化学反应：化学反应：生物分子在体内的化学变化，生物分子在体内的化学变化， 即物质代谢的过程。即物质代谢的过程。 信息传递信息

3、传递: : 基因遗传信息传递基因遗传信息传递 细胞功能信息传递细胞功能信息传递 生物分子：生物分子：化学组成，分子结构及其功能。化学组成，分子结构及其功能。 Proteins（蛋白质）蛋白质） Nucleic acid（核酸）核酸） Fats （脂类）脂类） Sugars （糖类）糖类） Vitamins（维生素）维生素） Hormones（激素）激素） Minerals（矿物质）矿物质） And many others. 分子生物学分子生物学（molecular biology)molecular biology) 是生物化学的重要组成部分，也是生物是生物化学的重要组成部分，也是生物 化学的

4、发展和延续。化学的发展和延续。 通常将研究核酸、蛋白质等生物大分子通常将研究核酸、蛋白质等生物大分子 的结构、功能的内容，称为分子生物学。的结构、功能的内容，称为分子生物学。 Biochemistry Molecular Biology 发展简史发展简史(History)(History) 初期阶段：初期阶段：静态静态（叙述叙述）生化生化 ( (18182020世纪初世纪初) ) 生物体的化学组成和结构生物体的化学组成和结构 发展阶段：发展阶段：动态生化动态生化 ( (2020初初2020世纪中世纪中) ) 生物体内物质代谢的途径生物体内物质代谢的途径 分子生物学阶段：分子生物学阶段：功能生化

5、功能生化（2020世纪中世纪中 生物大分子结构、功能、信息传递生物大分子结构、功能、信息传递 一、叙述生物化学阶段一、叙述生物化学阶段(20(20世纪以前世纪以前) ) 有机化学基础上，发现蛋白质、核酸、酶有机化学基础上，发现蛋白质、核酸、酶 1864 Ernst Hoppe1864 Ernst Hoppe- -SeylerSeyler分离血红蛋白并制成结晶。分离血红蛋白并制成结晶。 1868 Friedrick Miescher1868 Friedrick Miescher发现发现“核素核素”( (核酸核酸) )。 1878 Wilhelm K1878 Wilhelm K hnehne引入引

6、入“酶酶”的概念。的概念。 1897 Eduard Buchner1897 Eduard Buchner和和Hans BuchnerHans Buchner证明酵母提取液证明酵母提取液 可催化发酵。可催化发酵。 1926 James B Sumner1926 James B Sumner制备了脲酶结晶，证明是蛋白质。制备了脲酶结晶，证明是蛋白质。 二、动态生物化学阶段二、动态生物化学阶段(20(20世纪上半叶世纪上半叶) ) 糖、脂、氨基酸基本代谢过程与能量代谢糖、脂、氨基酸基本代谢过程与能量代谢 1904 Knoop1904 Knoop提出脂酸提出脂酸-氧化假说氧化假说 1930 1930

7、详细描述葡萄糖无氧酵解途径详细描述葡萄糖无氧酵解途径 1932 Hans A. Krebs1932 Hans A. Krebs等发现尿素循环。等发现尿素循环。 1937 Hans A. Krebs1937 Hans A. Krebs揭示三羧酸循环机制。揭示三羧酸循环机制。 1941 Fritz Lipmann1941 Fritz Lipmann提出提出ATPATP循环学说。循环学说。 1944 LeLoir1944 LeLoir证实脂酸证实脂酸-氧化氧化 1948 Eugene Kennedy1948 Eugene Kennedy、Albert LehnigerAlbert Lehniger证

8、明氧化磷酸化在证明氧化磷酸化在 线粒体进行。线粒体进行。 研究核酸、蛋白质等生物大分子结构、功研究核酸、蛋白质等生物大分子结构、功 能，信息传递的科学。能，信息传递的科学。 三、分子生物学阶段三、分子生物学阶段(20(20世纪世纪5050年代以后年代以后) ) 1 1、DNADNA双螺旋结构的发现双螺旋结构的发现 2 2、DNADNA克隆等生物技术的建立克隆等生物技术的建立 3 3、基因组学等组学的研究、基因组学等组学的研究 1.19511.1951年：年：Linus PaulingLinus Pauling等提出蛋白质等提出蛋白质螺旋结构螺旋结构 （19541954年获诺贝尔奖）年获诺贝尔奖

9、） 19531953年：年：WatsonWatson和和CrickCrick提出提出DNADNA双螺旋结构模型双螺旋结构模型 （19621962年获诺贝尔奖），年获诺贝尔奖），分子生物学时期的标志。分子生物学时期的标志。 遗传信息传递中心发则遗传信息传递中心发则-遗传信息传递规律遗传信息传递规律 1955 Arthur Kornberg1955 Arthur Kornberg发现发现E. coli DNAE. coli DNA聚合酶。聚合酶。 1958 Meselson1958 Meselson和和Stahl Stahl 证明证明DNADNA半保留复制。半保留复制。 1960 S. B. We

10、iss1960 S. B. Weiss、A. StevensA. Stevens和和J. A. HurwitzJ. A. Hurwitz 三个研究组分别发现三个研究组分别发现RNARNA聚合酶。聚合酶。 1966 Synney Brenner1966 Synney Brenner和和CrickCrick证明遗传密码。证明遗传密码。 1968 1968 遗传信息传递中心法则。遗传信息传递中心法则。 1968 1968 第一个第一个限制性核酸内切酶限制性核酸内切酶。 1967 B. M. Olivera1967 B. M. Olivera、B. WeissB. Weiss和和S. B. Zimme

11、rmanS. B. Zimmerman 等分别发现等分别发现DNADNA连接酶连接酶 1973 1973 体外体外DNADNA分子重组分子重组。 1975 1975 “加减法加减法”DNADNA测序。测序。 1977 1977 “双脱氧终止法双脱氧终止法”改进改进DNADNA测序技术测序技术。 1985 Kary Mullis1985 Kary Mullis发明发明聚合酶链式反应聚合酶链式反应(PCR)(PCR)。 1984 J. G. Izant1984 J. G. Izant、H. WeintraubH. Weintraub反义反义RNARNA技术。技术。 1998 RNA1998 RNA

12、干扰技术（干扰技术（RNAiRNAi） 2.DNA2.DNA克隆等生物技术的建立和发展克隆等生物技术的建立和发展 3.3.基因组学等组学的研究：基因组学等组学的研究：系统生物学系统生物学 基因组计划：基因组计划： 1990 1990 人类基因组计划（人类基因组计划（Human Genome ProjectHuman Genome Project， HGPHGP）启动。）启动。 1999 Dunham1999 Dunham等，等，2222号染色体全序列。号染色体全序列。 2001 2001 宣布人类基因组序列草图。宣布人类基因组序列草图。 功能基因组计划：功能基因组计划：蛋白质组蛋白质组 转录组

13、计划：转录组计划：RNARNA组组 糖组糖组 代谢组代谢组 生物信息学生物信息学 2020- -3030年代年代，生物化学家生物化学家吴宪吴宪等等，创立了血创立了血 滤液的制备及血糖测定方法滤液的制备及血糖测定方法，FolinFolin- -吴宪法吴宪法。 19311931年年，吴宪提出国际公认的蛋白质变性吴宪提出国际公认的蛋白质变性 学说学说。 3030- -5050年代年代，我国生物化学家我国生物化学家刘思职刘思职等在免等在免 疫化学研究领域首先采用定量分析方法研究抗疫化学研究领域首先采用定量分析方法研究抗 原抗体反应机制原抗体反应机制。 四、我国科学家的贡献四、我国科学家的贡献 5050

14、- -6060年代年代，我国生物化学家提出了蛋白质我国生物化学家提出了蛋白质 折叠与酶活性调节的理论折叠与酶活性调节的理论。 19651965年年，中国科学院生物化学研究所中国科学院生物化学研究所、有有 机化学研究所和北京大学的科学家首先采用人机化学研究所和北京大学的科学家首先采用人 工方法工方法合成具有生物活性的牛胰岛素合成具有生物活性的牛胰岛素. . 19811981年年，合成了酵母丙氨酸合成了酵母丙氨酸tRNAtRNA。 2020世纪末世纪末- -世纪初世纪初，HGPHGP和蛋白质组学研究和蛋白质组学研究 领域领域。 生物分子的结构与功能；生物分子的结构与功能； 物质代谢与调节；物质代谢

15、与调节； 基因遗传信息的传递与调控；基因遗传信息的传递与调控； 生物化学的研究内容生物化学的研究内容 揭示生物体的生长、发育、衰老、死亡以揭示生物体的生长、发育、衰老、死亡以 及生殖、遗传等生命现象的本质。及生殖、遗传等生命现象的本质。 1 1. .无机物无机物、有机物有机物、水；水； 2 2. .维持生命需要的维持生命需要的七大营养要素七大营养要素： O O2 2、H H2 2O O、无机盐无机盐、糖糖、脂脂、蛋白质蛋白质、维生素维生素。 宏量营养素：宏量营养素：糖糖、脂脂、蛋白质蛋白质 3 3. .生物大分子的结构和功能关系：生物大分子的结构和功能关系： 生物大分子由某些生物大分子由某些基

16、本结构单位基本结构单位按一定按一定顺序顺序 和和方式方式连接所形成的连接所形成的多聚体多聚体。 蛋白质、核酸、复合糖、酶蛋白质、核酸、复合糖、酶 （一）生物分子组成、结构和功能（一）生物分子组成、结构和功能 生物分子的结构与功能 （二）生物分子在生物体内的变化（二）生物分子在生物体内的变化 物质代谢：物质代谢：生物分子在体内的化学反应。生物分子在体内的化学反应。 合成、分解代谢合成、分解代谢途径组成代谢网络途径组成代谢网络。 能量代谢：能量代谢：物质代谢伴随着能量物质代谢伴随着能量储存与释放储存与释放。 代谢调节：代谢调节：精密、细致、完善的调控机制，使精密、细致、完善的调控机制，使 化学反应

17、有条不紊地进行，协调生理功能。化学反应有条不紊地进行，协调生理功能。 物质代谢及其调节 基因信息传递的中心法则基因信息传递的中心法则: : 基因表达基因表达 DNARNADNARNA蛋白质蛋白质 复制复制 转录转录 翻译翻译 基因表达调控基因表达调控: : 遗传信息的调控遗传信息的调控: : 转录、翻译调控；转录、翻译调控； 转录后、翻译后调控、转录后、翻译后调控、RNA干扰；干扰； 细胞信息传导与调控：细胞信息传导与调控：环境信息调控环境信息调控 生物学技术生物学技术 （三）基因遗传信息的传递与调控（三）基因遗传信息的传递与调控 基因信息传递及其调控 从从DNADNA和蛋白质入手和蛋白质入手

18、，研究疾病的分子基研究疾病的分子基 础础，发现疾病相关基因发现疾病相关基因, , 为疾病的诊断和治疗为疾病的诊断和治疗 开 辟 了 新 途 径开 辟 了 新 途 径 , , 从 而 导 致从 而 导 致 分 子 医 学分 子 医 学 （ MolecularMolecular MedicineMedicine ） 和和 遗 传 医 学遗 传 医 学 （GeneticGenetic MedicineMedicine）的兴起的兴起。 ( (四四) ) 揭示生命活动的本质、揭示生命活动的本质、 致病机制和治疗原理。致病机制和治疗原理。 （临床生化）（临床生化） （一一）联系生物学各学科的联系生物学各学

19、科的“桥梁桥梁” 分子生物学理论和技术应用到各个学科。分子生物学理论和技术应用到各个学科。 （二）现代医学的基础和发展的（二）现代医学的基础和发展的“催化剂催化剂” 发展最快的医学基础学科发展最快的医学基础学科, , 使医学的研究均深入到分子水平。使医学的研究均深入到分子水平。 （三）营养学的基础（三）营养学的基础 生物化学与其它学科有着密切的联系生物化学与其它学科有着密切的联系 Important of Biochemistry and Molecular Biology: * 专业基础必修课专业基础必修课 * 医学主干课程医学主干课程 * 医师资格考试必考内容医师资格考试必考内容 How

20、to learn Biochemistry and Molecular Biology？ 参考资料：参考资料： 生命的化学生命的化学杂志杂志 医学分子生物学医学分子生物学杂志杂志 基因的分子生物学基因的分子生物学J.D J.D 沃森等编，杨焕明等译，科学出版沃森等编，杨焕明等译，科学出版 社。社。 Lehninger Principles of biochemistry. Fourth editionLehninger Principles of biochemistry. Fourth edition， Nelson DL et alNelson DL et al，20042004 LippincottsLippincotts图解生物化学图解生物化学，林德馨主译，林德馨主译，20112011年，科学出年，科学出 版社版社 目的与要求目的与要求 熟悉：熟悉：生物化学和分子生物学的概念。生物化学和分子生物学的概念。 当代生物化学研究的主要内容。当代生物化学研究的主要内容。 了解了解: 生物化学发展简史，生物化学发展简史， 生物化学与医学关系。生物化学与医学关系。