1、生物化学Biochemistry,李 伟 大连水产学院食品工程学院 84763553 2008,What Is Biochemistry?,Biochemistry studies living systems to discover and understand their chemical composition and how organisms carry out life processes.生命的化学，是在分子水平上研究生物体化学本质及其生命活动过程中化学变化规律的科学。Combines biology and organic, inorganic or physical che
2、mistry to study life processes.,Overview of Biochemistry,Brief history of Biochemistry,现代生物化学起源于18世纪晚期，发展于19世纪，在20世纪初期始成为一门独立科学。它是在化学及生理学发展的影响下产生的，故最初称为生理化学，到1903年起称为生物化学。,A mammalian cell,A plant cell,Electron micrograph of the nucleus of the alga chlamydomonas,Nucleus and nucleolus,Endoplasmic ret
3、iculum,Golgi apparatus,Lysosomes for protein degradation,Mitochondrion,Human immuno-deficiency virus,H5N1 virus,生命物质的元素组成自然界存在的90多种化学元素中只有约30种是生物必需的。大量元素：C H O N占细胞总物质99%基本元素：S P Cl Ca K Na Mg微量元素：Al As B Br Cr F Ga I Mo Se Si V, 生物机体的化学组成,活细胞的有机物分为两大类, 大分子：蛋白质、核酸、多糖和以结合状态存在的脂质。, 小分子：维生素、激素、各种代谢中间物，
4、以及合成生物大分子所需的氨基酸、核苷酸、糖、脂肪酸和甘油等。,生物分子:,是构成生命体的、具有生命的最小单位。,四类生物大分子：蛋白质、核酸、糖类、脂质,生物分子的特征：,a. 具有复杂与严整的结构,b.具有各自特有的功能,c.能利用外界能量来建造和维持自身的严整结构,d.具有精确的自我复制功能,2. 生物体内物质代谢的变化，即代谢途径。,新陈代谢(Metabolism)包括,1.合成代谢(Anabolism):是生物体从环境中取得物质，转化为体内新的物质的过程，也叫同化作用(Assimilation);,2.分解代谢(Catabolism):是生物体内的原有物质转化为环境中的物质，也叫异化作
5、用(Dissimilation)。,物质代谢特点：, 在代谢的过程中伴随有能量的变化, 新陈代谢是连续的酶促反应系列, 新陈代谢是在生物体的调节控制之下有条不紊地进行的,当代生物化学研究的主要内容 1)生物大分子结构与功能 2)物质代谢与调节 3)基因信息传递与调控,3.分子生物学（Molecular biology）,研究生物体生物大分子的结构、功能、 相互作用及其同功能的关系。,The inventor of DNA sequencing, double Nobel prize winner Fred Sanger,Dolly,核酸的发现及早期研究,The discovery of DNA
6、 J.F.Miescher (1868),1889年 Altmann提出核酸这个名称。,DNA双螺旋结构模型的建立,Watson,Crick,1953,Franklin,1958年，Crick提出了“中心法则”（central dogma):,复制,DNA,RNA,蛋白质,翻译,转录,反转录,复制,克隆羊的诞生过程从芬兰多塞特母绵羊的乳 腺中取出乳腺细胞，将其放入低浓度的营养培养液中，细胞逐渐停止了分裂，此细胞称之为供体细胞； 从一头苏格兰黑面母绵羊的卵巢中取出未受精的卵细胞，并立即将其细胞核除去，留下一个无核的卵细胞，此细胞称之为受体细胞； 利用电脉冲的方法，使供体细胞和受体细胞发生融合，最
7、后形成了融合细胞，由于电脉冲还可以产生类似于自然受精过程中的一系列反应，使融合细胞也能象受精卵一样进行细胞分裂、分化，从而形成胚胎细胞； 将胚胎细胞转移到另一只苏格兰黑面母绵羊的子宫内，胚胎细胞进一步分化和发育，最后形成一只小绵羊。,基因工程（genetic engineering) 1972年，Berg P et al., 将噬菌体基因和大肠杆菌乳糖操纵子插入猴病毒SV40 DNA中，首次构建DNA的重组体（recombinant)。基因工程是对携带遗传信息的分子进行设计和施工的分子工程，包括基因重组和表达。,聚合酶链式反应（polymerase chain reaction, PCR)是D
8、NA的体外酶促扩增，又称为无细胞分子克隆法。1985年K. Mullis发明这项技术。 1988年Saiki等人将Taq DNA聚合酶用于此技术。,人类基因组计划 1986年，诺贝尔奖获得者H. Dullecco在Science杂志上提出人类基因组计划（HGP）。 1990年，美国政府决定出资30亿美元，用15年时间完成HGP。 1999年，中国加入进来，承担了1%的测序任务。 生命科学进入到后基因时代（post-genome are）。,蛋白质组学是在整体水平上研究细胞内蛋白质组分及其活动规律的科学。 1994年， 澳大利亚学者M. Wikins 和K. Williams 蛋白质组-细胞内基
9、因组表达的所有蛋白质。,蛋白质工程(protein engineering) 是指通过对蛋白质已知结构与功能的认识,借助计算机辅助设计,利用基因定位诱变等技术改造蛋白质,以达到改进某些性能的目的.,生物化学的应用,医药工业：疾病的诊断 食品工业 发酵工业 制药工业,Where Do Biochemists Work?,Colleges, Universities and Government agencies employ the majority of biochemists. Drug companies Biotechnology companies Hospitals,Salaries,B.S. range from $30 - $40 thousand. M.S. approx. $45 thousand. PhD approx. $65 thousand.,
