1 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 学年第一学期 办公电话： 88632124 个人电话： 88825583

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1 1 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 学年第一学期 办公电话： 88632124 个人电话： 88825583 E-Mail: liminsong@hebust.edu.cnliminsong@hebust.edu.cn

2 2 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  制药工程、药物制剂、药学 总学时： 64 （理论教学 44 学时，实验教学 20 学时） 学分： 4 分

3 3 第一章 绪论 (Introduction)  生物化学的涵义  生物化学的研究内容  生物体的化学组成  生物化学与其他生命科学的关系  生物化学与现代工业  生物化学的发展与趋势

4 4 一、生物化学的涵义 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。

5 5  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。  研究角度（分支学科） 普通生化 应用生化 生命科学领域

6 6 二、生物化学的研究内容 1. 静态生物化学（或有机生物化学 （ 1770—1903 ） 2. 动态生物化学（ 1903—1950 ） 3. 功能（机能）生物化学（ 1950 年以后） 4. 生物化学技术

7 7 三、生物体的化学组成 （一）物质组成 1. 水 2. 无机盐 3. 生物分子

8 8 ( 二）元素组成  C,H,O,N ，最基本的元素，占 99% 以上。  Ca,K,Na,Mg,S,P,Cl. 基本的元素.  Fe,Cu,Co,Mn,Zn. 主要少量元素。  Al,As,B,Br,Cr,F,Ga,I,Mo,Se,Si,V. 属微量元素。

9 9 （三）生物分子  包括：蛋白质、糖类、核酸、脂类、维生素、激素、 辅酶、核苷酸、氨基酸等。其特点 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。

10 10 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

11 11 生物小分子和生物大分子的关系 （由小分子到大分子 ） 小分子 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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14 14 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。

15 15 例：酶与底物之间

16 16 例：受体与配体之间 -P P- Src Gap PI3K PICr RPTK -P 胞外

17 17 例：细胞与细胞之间

18 18 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。

19 19 四、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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21 21 五、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。

22 22 化学制药技术  是研究, 设计和选择最安全, 经济和最合理的化 学合成药物工业生产途径的一门科学, 也是研究, 选用适宜的中间体和确定最佳, 高产的合成路线, 工艺原理和工业生产过程, 实现制药生产最优化 的一门科学.

23 23 生物药物  生物药物 泛指生物体, 生物组织, 体液或其代谢产物－－－  药物。  按原料来源分 人体组织来源 动物组织来源 微生物来源 植物来源 海洋生物来源的生物药物.  按功能用途分 治疗药物, 预防药物, 诊断药物, 其他用途药物.

24 24 生物技术制药  采用现代生物技术人为地创造一些条件，借助 某些微生物，植物，动物来生产某些药品。 基因工程制药 抗体制药 动物细胞制药 植物细胞制药 酶工程制药

25 25 六、生物化学发展与前景展望 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）

26 26 生物化学研究方法的改进与多学科合作研究  向微量、快速、精确、简便和自动化方向发展。

27 27 4. 近代生物化学研究的重大成就？ (1)DNA 双螺旋结构模型 （ 1953 年） 2.0 nm 小沟小沟 大沟大沟

28 28 分子生物学 (Molecular biology)  从分子水平研究作为生命活动主要物质基础的 生物大分子（核酸和蛋白质）结构与功能，从 而阐明生命现象本质的科学。

29 29 (2) 分子遗传的中心法则 (1958 年 )

30 30 (3) Genomic 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 ）

31 31 (4) 克隆羊诞生  1997 年 2 月 23 日， 英国罗斯林研究所 宣布，他们成功创 造了世界上第一个 克隆羊 --- 多莉。

32 32 (5)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。

33 33 (6)1999 年干细胞的研究工作位列年度科学 技术重大突破首位  干细胞（ stem cell ）是一类既有自我更新能力，又 有多分化潜能的细胞。干细胞的研究一方面可以揭 示许多有关细胞生长和发育的基础理论难题；另一 方面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。

34 34 （ 7 ） P53 被 “Science” 评为年度分子明星  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。

35 35 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。

36 36 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.

37 37 5. 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

38 38 二十一世纪－－生命科学的世纪  将是分子生物学、生物化学共同发展，渗透到所有生 命科学领域的时代。并使生命科学走向纵深。

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40 40 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

41 41 教学参考书目 Reference

42 42 课程特点及学习方法

43 43 课程考核方式  出勤率  完成习题情况  实验成绩（实验过程表现和实验报告）  期末考试成绩

44 44 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？  生物分子包括？  分子识别及实现分子识别的要求？  生物分子之间的作用力？生物大分子的特性？