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Welcome to biochemistry

Welcome to biochemistry. 使用教材：. 参考教材：. 主讲教师 : 王顺 肖建英 李宁 辅导答疑地点：第一教学楼五楼 生化教研室 E-mail: jzmuswhx@sina.com.cn www.swhxjys.jzmu.edu.cn. Introduction. Outline Biochemistry 的概念 Biochemistry 发展简史 Biochemistry 研究任务和内容 Biochemistry 与医学的关系

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Presentation Transcript

  1. Welcome to biochemistry

  2. 使用教材： • 参考教材：

  3. 主讲教师: 王顺 肖建英 李宁 辅导答疑地点：第一教学楼五楼 生化教研室 E-mail: jzmuswhx@sina.com.cn www.swhxjys.jzmu.edu.cn

  4. Introduction Outline • Biochemistry的概念 • Biochemistry 发展简史 • Biochemistry研究任务和内容 • Biochemistry与医学的关系 • Biochemistry的学习方法

  5. 当今生物学的发展方向 当今生物学的发展可谓突飞猛进，日新月异。现代生物学有两个主要发展方向： • 分子水平←亚细胞←组织←器官←系统←个体水平→种群→群落→生态系统→生物圈 • 微观方向←经典生物学→宏观方向 一、What is Biochemistry?

  6. 动物学、植物学、人类学………… • 进一步缩小分析

  7. 进入分子原子领域 • “看不见了” • 提问：如何研究呢？ • 化学、物理学的研究方法与手段 • 分离（有时需分解更小分子）、纯化、化学物理分析（分子量、元素组成）

  8. World of Matter

  9. Biochemistry • 生物化学－－－生命的化学 －－－一门边缘学科 生物化学 化学 生物学

  10. What is Biochemistry Biochemistry The field to study the chemical molecules and chemical reactions in living bodies, and to explore the nature of the life on molecular level. Biochemistry 是研究生物体内化学分子与化学反应的科学，从分子水平探讨生命现象的本质。

  11. 分子生物学（molecular biology) : 通常将研究核酸、蛋白质等所有生物大分子的结构、功能及基因结构、表达与调控的内容，称为分子生物学。 广义上将分子生物学视为生物化学的重要组成部分，是生物化学的发展和延续。

  12. 二、The History of biochemistry “生物化学”这个词是由德国的一位医生霍佩－赛勒（１８２５－１８９５）于１８７７年首次提出。 　 现代生物化学可以说从德国的谢利研究各种动植物组织以及德国的著名化学家拉瓦锡研究燃烧和呼吸叙述起，那是１８世纪的下半叶，相当于清乾隆年间，距今２００多年的历史。人们将这短短的历史划分为三个阶段： 叙述生物化学阶段：１８世纪下半叶至二十世纪初 动态生物化学阶段：二十世纪初至５０年代 机能生物化学阶段：二十世纪５０年代至今

  13. 叙述生物化学阶段primary stage (mid of 18th centry) • 我国生化学家吴宪　在血液分析方面，创立了血滤液的制备及血糖的测定等方法，并在蛋白质的研究中，提出蛋白质变性的学说。 • 德国化学家费歇　发现缬氨酸、脯氨酸、羟脯氨酸后，合成18肽。 • 发现核酸 • 证实连接相邻氨基酸的肽键的形成 　

  14. 动态生物化学阶段prosperous stage • 营养学方面　发现必需氨基酸、必需脂肪酸及多种维生素。 • 内分泌学方面　发现多种激素，并将其分离、合成。 • 酶学方面　酶结晶获得成功。 • 物质代谢方面　对生物体内主要物质代谢途径已基本确定，包括糖代谢的酶促反应过程、脂肪酸β氧化、尿素合成途径及三羧酸循环等。　

  15. 机能生物化学阶段 • 发现蛋白质α螺旋的二级结构形式 • 完成胰岛素的氨基酸全序列分析 • 沃森和克里克提出DNA双螺旋结构模型，为揭示遗传信息传递规律奠定了基础。 • 人工合成具有生物活性的蛋白质－－结晶牛胰岛素，用X射线衍射的方法测定猪胰岛素分子空间结构。 • 提出遗传信息传递的中心法则，破译了mRNA分子中的遗传密码。

  16. J.D. Watson and F. H. Crick, 1953 DNA double helix model.

  17. 机能生物化学阶段 • 重组DNA技术的建立 　转基因动植物和基因剔除　 　基因诊断和基因治疗 • 核酶的发现补充了对生物催化剂本质的认识 • PCR技术的发明，使体外高效扩增成为可能 • １９９４年第一个基因工程食品面市。１９９７年第一只克隆羊——多利羊诞生。２００２年我国水稻基因组计划基本完成。干细胞研究引起众多争议。 • 人类基因组计划（human genome project ,HGP） • 后基因组计划(Post-human genome project)

  18. Remarkable advances in genetic science and technology have been made in the five decades since the landmark discovery of the double-helix structure of DNA in April 1953. Now, in the very month and year of the 50th anniversary of that important discovery by Watson and Crick, the International Human Genome Sequencing Consortium has completed decoding all the chapters of the instruction book of human life. This information is now freely available to the world without constraints via public databases on the World Wide Web. 人类“生命天书”全部章节的解读，适逢 DNA 双螺旋结构发表五十周年。五十年前的这个月， 沃森与克里克这一里程碑的发现， 使基因科学与生物技术取得了举世瞩目的进展； 五十年后的这一天，“国际人类基因组测序协作组”公布了人类基因组序列信息，全世界都可以通过国际互联网从公共数据库中自由分享，免费使用而不受任何限制。 “人类基因组联合宣言”

  19. “We, the Heads of States of the United States of America, the United Kingdom, Japan, France, Ger-many and China, are proud to announce that scientists from these six countries have completed the essential sequences of 3 billion base pairs of DNA of the human genome…” - Joint Proclamation on HGP 14 April, 2003 sequence 我们, 美国、英国、日本、法国、德国与中国的政府首脑，骄傲地向全世界宣告: 我们六国的科学家已完成了人类生命的分子指南 —— 由 30 亿个碱基对组成的人类基因组 DNA 的关键序列图。 USA UK Japan France Germany China “人类基因组联合宣言”

  20. ATGCCGATCGTACGACACATATCGTCATCGTACTGACTGTCTAGTCTAAACACATCCATCGTACTGACTGCATCGATCCATTTTAATGCCGATCGTACGACACATATCGTCATCGTACTGACTGTCTAGTCTAAACACATCCATCGTACTGACTGCATCGATCCATTTTA TACTGACTGCATCGTACTGACTGCACATATCGTCATCGTACTGACTGTCTAGTCTAAACACATCCCACATATCGTTTACCCCATG CATCGTACTGACTGTCTAGTCTAAACACATCCCACATATCGTCATCGTACTGACTGTCTAGTCTAAACACATCCCAGCATCCATC CATATCGTCATCGTACTGACTGTCTAGTCTAAACACATCCTATGCCGATCGTACGACACATATCGTCATCGTACTGCCCTACGGG ACTGTCTAGTCTAAACACATCCATCGTACTGACTGCATCGTACTGACTGCATCGTACTGACTGCACATATCGTCATACATAGACT TCGTACTGACTGTCTAGTCTAAACACATCCCACATATCGTCATCGTACTGACTGTCTAGTCTAAACACATCCCACTTTACCCATG ATATCGTCATCGTACTGACTGTCTAGTCTAAACACATCCCACATATCGTCATCGTACTGACTGTCTAGTCTAAACACATCCTATA GCCGATCGTACGACACATATCGTCATCGTACTGCCCTACGGGACTGTCTAGTCTAAACACATCCATCGTACTGACTGCATCGTAC TGACTGCATCGTACTGACTGCACATATCGTCATACATAGACTTCGTACTGACTGTCTAGTCTAAACACATCCCACATATCGTCAT CGTACTGACTGTCTAGTCTAAACACATCCCACTTTACCCATGCATCGTACTGACTGTCTAGTCTAAACACATCCCACATATCGTC ATCGTACTGACTGTCTAGTCTAAACACATCCCAGCATCCATCCATATCGTCATCGTACTGACTGTCTAGTCTAAACACATCCTAT GCCGATCGTACGACACATATCGTCATCGTACTGCCCTACGGGACTGTCTAGTCTAAACACATCCATCGTACTGACTGCATCGTACTGACTGCATCGTACTGACTGCACATATCGTCATACATAGACTTCGTACTGACTGTCTAGTCTAAACACATCCCACATATCGTCAT CGTACTGACTGTCTAGTCTAAACACATCCCACTTTACCCATGATATCGTCATCGTACTGACTGTCTAGTCTAAACACATCCCACA TATCGTCATCGTACTGACTGTCTAGTCTAAACACATCCTATACATATCGTCATCGTACTGACTGTCTAGTCTAAACACATCCTAT GCCGATCGTACGACACATATCGTCATCGTACTGCCCTACGGGACTGTCTAGTCTAAACACATCCATCGTACTGACTGCATCGTAC TGACTGCATCGTACTGACTGCACATATCGTCATACATAGACTTCGTACTGACTGTCTAGTCTAAACACATCCCACATATCGTCAT CGTACTGACTGTCTAGTCTAAACACATCCCACTTTACCCATGATATCGTCATCGTACTGACTGTCTAGTCTAAACACATCCCACA TATCGTCATCGTACTGACTGTCTAGTCTAAACACATCCTATAGCCGATCGTACGACACATATCGTCATCGTACTGCCCTACGGGA CTGTCTAGTCTAAACACATCCATCGTACTGACTGCATCGTACGCCGATCGTACGACACATATCGTCATCGTACTGCCCTACGGGA CTGTCTAGTCTAAACACATCCATCGTACTGACTGCATCGTACTGACTGCATCGTACTGACTGCACATATCGTCATACATAGACTT CGTACTGACTGTCTAGTCTAAACACATCCCACATATCGTCATCGTACTGACTGTCTAGTCTAAACACATCCCACTTTACCCATGC ATCGTACTGACTGTCTAGTCTAAACACATCCCACATATCGTCATCGTACTGACTGTCTAGTCTAAACACATCCCAGCATCCATCC ATATCGTCATCGTACTGACTGTCTAGTCTAAACACATCCTATGCCGATCGTACGACACATATCGTCATCGTACTGCCCTACGGGA CTGTCTAGTCTAAACACATCCATCGTACTGACTGCATCGTACGACTGCATCGTACTGACTGCACATATCGTCATACATAGACTTC GTACTGACTGTCTAGTCTAAACACATCCCACATATCGTCATCGTACTGACTGTCTAGTCTAAACACATCCCACTTTACCCATGAT ATCGTCATCGTACTGACTGTCTAGTCTAAACACATCCCACACTGTCTAGTCTAAACACATCCATCGTACTGACTGCATCGTACGC CGATCGTACGACACATATCGTCATCGTACTGCCCTACGGGACTGTCTAGTCTAAACACATCCATCGTACTGACTGCATCGTACTG

  21. “I send greeting to the International Human Genome Sequencing Consortium as you mark the successful completion of the Human Genome Project. This historic milestone is also the 50th anniversary of the description of the double-helix structure of DNA.” G. W. Bush April 11， 2003

  22. “Most important, the way the molecule was organized immediately suggested solutions to two of biology’s oldest mysteries: how heredi-tary information is stored, and how it is replicated”. J. Watson “最重要的是，这一分子的组织方式直接揭示了两个最古老的生物之谜：遗传信息的储存与复制。”

  23. 三、 Biochemistry研究任务和内容 1.生物分子的结构与功能 • 构成生物体的基本物质化学组成、结构、性质、功能 • Biochemistry as a biological sciencedistinguishing characteristics of living matter --- describe structure, organization, function of cells in molecular terms --- Structural Chemistry

  24. 生物体的化学组成 • 自然界所有的生命物体都由三类物质组成水、无机离子和生物分子

  25. Chemical Elements of Living Matter

  26. 生物分子 / Biological Molecules • 生物分子是生物体和生命现象的结构基础和功能基础，是生物化学研究的基本对象。 • 生物分子的主要类型包括： • Saccharide(糖)、lipids(脂)、Nucleic Acids(核酸)、protein(蛋白质) • 维生素、辅酶、激素、核苷酸和氨基酸等。 • 生物分子中最重要的是糖、脂、核酸和蛋白质四类物质，分子量一般都很大，所以又称为生物大分子(biomacromolecule)。

  27. All Macromolecules Are Constructed from a Few Simple Compounds

  28. 生命的物质组成 多酶复合体 染色体 生物膜 氨基酸 肽 蛋白质 含N碱 核糖 核苷 核苷酸 细胞器 细胞 葡萄糖 多聚糖 多糖 组织 脂肪酸 甘油 胆碱 器官 脂类 磷脂酸 生物体 4种生物大分子 动物植物微生物 基本生物分子 4种生物高分子

  29. 环境 机体 大分子 生物小分子 同化作用 assimilation 合成代谢 吸能反应 能 量 代 谢 物 质 代 谢 新 陈 代 谢 放能反应 异化作用 dissimilation 生物大分子 小分子 分解代谢 体内 环境 2.物质代谢及其调节

  30. 物质的新陈代谢 Metabolism： • 物质在体内发生了什么变化？ • 怎样的变化？ • 伴随的能量是如何转变（物质代谢和能量代谢）？ 包括：（1）糖代谢 （2）脂代谢 （3）生物氧化（4）氨基酸代谢 （5）核苷酸代谢 代谢调节 • 复杂的生命现象是如何有条不紊进行？ • 是受到怎么样 的精确调控的？ • 物质代谢是如何相互联系的?

  31. 3.基因信息传递及其调控 包括：（1）DNA的生物合成 —复制 （2）RNA的生物合成 — 转录 （3）蛋白质的生物合成 — 翻译

  32. 本书纲要 物质代谢及其调节 4.Metabolism of Carbohydrates 5.Metabolism of Lipid 6.Biological Oxidation 7.Metabolism of Amino Acids 8.Metabolism of Nucleotides 9.Metabolic Interrelationships and Regulation 生物大分子的结构与功能 1.Structure and Function of Protein 2.Structure and Function of Nucleic Acid 3.Enzyme 基因信息的传递 10.DNA Biosynthesis，Replication 11.RNA Biosynthesis, Transcription 12.Protein Biosynthesis，Translation. 13.Regulation of Gene Expression 14.Genetic Recombination and Genetic Engineering 专题 15.Cell Communication and Signal Transduction 16.Hemal Biochemistry 17.Biochemistry in Liver 19.Glycoprotein, Proteoglycan and Extracellular Matrix 20.Oncogenes, Anti-oncogenes and Growth Factors 21.Genetic Diagnosis and Gene Therapy

  33. 四、 Biochemistry and Medicine • 各种疾病的发病机制、诊断手段、治疗方案、预防措施等，都依据生物化学的理论和技术。 • 　糖代谢紊乱→糖尿病 • 　脂类代谢紊乱→动脉粥样硬化 • 　氨代谢异常→肝性脑病 • 　胆色素代谢异常→黄疸 • 　维生素缺乏→夜盲症和佝偻病

  34. 体液中各种无机盐类、有机化合物和酶类等的检测，成为疾病诊断的常规指标。体液中各种无机盐类、有机化合物和酶类等的检测，成为疾病诊断的常规指标。 • 癌基因的发现，证明在正常情况下并不引起　癌变，只有在某些理化因素或病毒以及情感等因素作用下，才能被激活而导致癌变。 • 分子病　　镰刀状红细胞性贫血 • 先天性代谢缺陷病　　苯丙酮尿症

  35. 基因工程的发展，对临床医学起着极大的促进作用。基因工程的发展，对临床医学起着极大的促进作用。 　基因探针　PCR技术　重组蛋白试剂等应用于临床诊断，达到了高特异性、高灵敏度和简便快捷。 　基因工程疫苗的生产为解决免疫学难题提供了手段。 　基因工程药物（如胰岛素）的研究开发和大量生产

  36. Biochemistry and Medicine biochemistry Medicine prevention, diagnosis, treatment

  37. 生 物 化 学 五、How to learn biochemistry? 学习方法和要求１、课前预习，课堂上认真听课、记笔记，课后要复习，并积极参与讨论。２、结构、功能、性质要联系起来，在理解的基础上记忆。３、要学习一章，理解一章，不懂的问题要及时的搞懂。

  38. 生物化学的学习方法(36字诀) 抓重点，带枝节；概念明，条理清 多比较，列分歧；勤总结，常归纳 找问题，多思考；不畏难，自信强 No pain, no gain!

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