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

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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 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

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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

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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。

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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

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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

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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

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( 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。

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（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。

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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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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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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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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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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。

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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 .

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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 .

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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

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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）

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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。

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4.近代生物化学研究的重大成就？(1)DNA双螺旋结构模型（ 1

953 年）2.0 nm

小沟

大沟

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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。

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(2) 分子遗传的中心法则 (1958 年 )

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(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）

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(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。

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(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。

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(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。

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（ 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。

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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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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

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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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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

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课程特点及学习方法

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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

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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？