Principles of Biochemistry 2016 108C lec2 slides

principles of biochemistry1. 引言1.1 概述生物化学是一门研究生物体内基本分子和化学反应的科学，它揭示了细胞和生物体的运作机制。

通过细致研究和理解生命过程中所涉及的分子结构、功能和代谢途径，我们可以更好地理解生命现象以及许多与人类健康相关的疾病。

1.2 文章结构本文将按照以下结构进行论述：第二部分将介绍生物化学的基本原理。

我们将探讨生物化学的定义、重要概念，并深入了解不同生物分子在维持生命活动中扮演的角色，还会涵盖不同生化反应和代谢途径的重要性。

第三部分将聚焦于分子生物学，强调DNA、RNA、蛋白质等基因组成分与其功能之间的关系。

我们将探索DNA的结构和功能，以及如何通过转录和翻译过程合成RNA和蛋白质。

第四部分将关注酶与酶动力学。

我们将介绍酶的基本特性和分类，深入探讨酶催化机制以及速率方程式对酶反应的描述。

此外，我们还将探讨酶动力学参数及其调节因子在生物体内的重要性。

最后一部分将介绍代谢途径与能量转换。

我们将详细讨论糖类代谢途径的重要性以及相应的调控机制，同时深入了解脂类代谢和β氧化反应在能量产生和存储中的作用。

此外，我们还将研究氨基酸代谢和尿素循环对蛋白质降解和氮排除过程的贡献。

1.3 目的本文旨在通过深入探索生物化学原理，提供关于生物分子结构、功能以及与之相关的生化反应和代谢途径的全面知识。

通过理解这些基本概念，读者可以更好地理解细胞和生物体内发生的化学过程，并认识到其对于维持生命活动、健康和疾病发展等方面的重要性。

2. 基本原理：生物化学是研究生物体内分子结构、组成和转化过程的科学。

在生物化学中，有一些基本原理需要了解。

2.1 生物化学概念：生物化学研究的主要对象是生物分子，如蛋白质、核酸、碳水化合物和脂类等。

通过研究它们的结构和功能，可以深入了解生命的基本单位——细胞的运作方式。

2.2 生物分子的重要性：生物分子在细胞中扮演着各种重要角色。

例如，蛋白质是细胞内许多反应的催化剂，帮助维持生命活动；核酸则携带遗传信息，并参与蛋白质合成；碳水化合物提供能量和结构支持；脂类则构成细胞膜，并参与信号传导等。

生物化学BIOCHEMISTRY绪论ProlegomenaWhat is BIOCHEMISTRY?CHEMISTRY：the branch of science which deals with the identification of the substances of which matter is composed, the investigation of their properties and the ways in which they interact, combine, and change, and the use of these processes to form new substancesBiochemistry: the branch of science concerned with the chemical and physic-chemical processes which occur within living organismsIncluding:The chemistry of the components in living organisms (static biochemistry)The principles for the chemical changes in living organisms (dynamic biochemistry)The chemistry of metabolism and cell functions (functional biochemistry)生物化学的主要分支：按化学的研究范畴划分：生物无机化学（bioinorganic chemistry），生物有机化学（bioorganic chemistry），生物物理化学（biophysical chemistry）按生物学的研究领域划分：动物生物化学（animal biochemistry），植物生物化学（plant biochemistry），微生物生物化学（microbe biochemistry）按研究对象划分：蛋白质化学（protein chemistry），核酸化学（nucleate chemistry）按与生产、生活关系划分：生理生化（physiological biochemistry），工业生化（industrial biochemistry），农业生化（agricultural biochemistry），医药生化（medicinal biochemistry）生物化学的使命：揭示生命现象的本质，促进生命科学发展；改善人类健康水平和生活质量；促进物种的改良和优化；带动工、农业的发展和变革分子生物学Molecular biology：什么是分子生物学：在分子水平上研究生物大分子的结构与功能，从而阐明生命现象本质的科学主要研究领域：蛋白质体系，蛋白质-核酸体系，蛋白质-脂质体系分子生物学的三个支柱学科：生物化学，遗传学，微生物学分子生物学的地位：由学科分支成长为主流前沿，殊途同归的集大成者，生物学科走向统一的前驱古代生物化学（在化学中萌芽）：19世纪以前：A.L. Lavoisier, “呼吸作用的本质和燃烧是一样的”；C.W. Scheele, 多种生化物质的分离；J.von.Liebig, 新陈代谢（stoff wechsel)；Hoppe Seyler, 1877年，提出“biochemie”近代生物化学（由静态走向动态）：19世纪中叶——20世纪50年代，相关学科的蓬勃发展：1804，John Dalton 提出原子论；1859，Port Darwin 进化论；1865，Gregor Mendel 遗传定律；1869，D.L.Mendelyeev 元素周期律生物化学的发展：1848, Helmhoitz & Bernard，肝脏的生糖功能；1869，J.F. Michel 分离“核素”（核酸）；1897，Bucher ，酵母榨出液可使蔗糖发酵生成乙醇；1902，D.A. Leeven，从核酸中分离胞嘧啶；1904，Knoop ，脂肪酸的 -氧化；1907，E.H. Fischer ，蛋白质的降解与合成；1912，F.G. Hopkins，确立维生素概念，形成剑桥生物化学学派；1921，F.G.班廷和C.H.贝斯特，分离纯胰岛素；1926，J.B. Sumner 分离脲酶，并证明其是蛋白质；1929，Lohmann & Fiske ，ATP的能量功能；1931，Warburg 制得呼吸酶并研究其生物氧化作用；1937，Krebs，三羧酸循环的假说；1950，L.C. Pauling，蛋白质构象（α-helix）；1953，Watson & Crick DNA的双螺旋模型现代生物化学阶段（分子生物学时代）：20世纪中叶——至今，技术的进步使生物学走向新的时代：1933，Ernst Ruska，电子显微镜，1935，G.C. 海韦希，同位素技术，1940‟s，遗传学开始向分子水平迈进，1930‟s~1940‟s，计算机和自动控制技术的巨大进步生物学各分支向分子水平进军并走向融合：A. L. Hodgkin, 神经兴奋和传导的离子学说；1953，F. Sanger，胰岛素序列测定；1954，S. Benzer，噬菌体基因精细结构分析；1954，M. Calvin，光合作用的CO2固定，Calvin循环；1956，E.W. 萨瑟兰，cAMP，第二信使；1956，F.H.C. Crick，中心法则；1962，M. W. Nirenberg，遗传密码的发现；1965，邹承鲁、刑其毅等，人工合成牛胰岛素；1970，H.O. Smith，限制性内切酶；1970，梁栋材等，精度0.25nm的胰岛素结构（1974，达0.18nm）；1975，F. Sanger，建立DNA序列分析方法；1980，A. Keluger，DNA与组蛋白的结构基因工程和基因技术的兴起：P. Berg，DNA体外重组；1973，S.N. Cohen，外源基因在大肠杆菌的表达；1975，美国Asiomar 国际会议，制定第一个基因安全准则；1977，H.W. Boyer等，第一个基因工程产品——生长激素释放抑制激素（somatostatin）；1983，λ噬菌体DNA全序列；1985，Mulis，聚合酶链式反应技术（PCR)；1987，转基因植物：荧光素转入烟草；1990，Anderson & Cular 第一例基因治疗成功；1997，第一只成年动物体细胞克隆的绵羊——Dolly；2000，人类基因组计划（HGP）公布第一张草图生物化学的一些基本问题什么是生命：我们所处在的地球充满着无数的生物，从最简单的病毒、类病毒到菌藻树草，从鱼虫鸟兽到最复杂的人类，处处都可以发现它们的踪迹，觉察到生命的活动。

教育研究课程教育研究84 学法教法研究生物化学是研究生命机体中生物活性分子结构功能及其代谢的一门学科。

生物化学作为医学、农林、综合院校的专业核心课程，其是一门飞速发展的学科同样也是学生最难学透彻的课程之一。

教材的作用不言而喻，其是学生获取知识的重要方式，也是教师教学活动的重要参考依据，教材的合理选用与教学效果有着必然联系。

对比国内外教材可以发现，国外教材平均三四年更新一次版本，更新速度较快，能够及时吸收最新研究成果。

国内教材内容相对陈旧，版本更新周期较长，教材插图比较少，且大多数直接引自国外教材，同时缺乏实验原始数据分析，以黑白印刷的原版彩图效果差强人意。

本文就具有一定国际知名度的《Biochemistry （6th edition ）》、《Lehninger Principles of Biochemistry （7th edition ）》、《Biochemistry （8th edition ）》、《Principles of Biochemistry （5h edition ）》、《Biochemistry （4th edition ）》五本教材进行了初步的分析比较与探讨，旨在全面了解国际上生物化学教材的内容特色、发展趋势和教学方法，希望对国内生物化学教材编写和教学工作有所帮助。

一、教材简介表格一教材基本情况比较二、教材特点介绍1.《Biochemistry （6th edition ）》该教材由弗吉尼亚大学Reginald H.Garrett 、Charles M.Grisham 两位教授主编，他们一位是生物学博士，另外一位是化学博士，他们以各自领域内的独特视角来看待生物化学这个共同的内容，完成了本教材的编写，这也是本书的亮点之一。

本教材具有如下一些特点：（1）除了基础生物化学的内容外，独立编写了第16章马达分子，详细的介绍了马达分子的结构性质等；（2）本版新增如：生化试剂盒的研制、低聚糖与蛋白质折叠、脂筏作用、超级呼吸复合体等；（3）书中穿插了很多实验室技术小box ，介绍了很多实验室常用的研究技术，意在使学生明白实验的重要性；（4）知识覆盖全面，增加了生物化学在治疗疾病、改善公共卫生、改善环境污染，开发更廉价更安全的天然产品等这些与人类联系更加紧密的这些内容；（5）这本书的每一章都围绕着一个这是一个很重要的问题，它邀请学生积极参与到他们的学习中，激发他们对主题的好奇心和想象力；（6）每章末均列出了部分相关推荐阅读文献，同时还有对本章重点内容的概括，全书最后附有章节习题解答。

生物化学BIOCHEMISTRY绪论ProlegomenaWhat is BIOCHEMISTRY?CHEMISTRY：the branch of science which deals with the identification of the substances of which matter is composed, the investigation of their properties and the ways in which they interact, combine, and change, and the use of these processes to form new substancesBiochemistry: the branch of science concerned with the chemical and physic-chemical processes which occur within living organismsIncluding:The chemistry of the components in living organisms (static biochemistry)The principles for the chemical changes in living organisms (dynamic biochemistry)The chemistry of metabolism and cell functions (functional biochemistry)生物化学的要紧分支：按化学的研究范畴划分：生物无机化学（bioinorganic chemistry），生物有机化学（bioorganic chemistry），生物物理化学（biophysical chemistry）按生物学的研究领域划分：动物生物化学（animal biochemistry），植物生物化学（plant biochemistry），微生物生物化学（microbe biochemistry）按研究对象划分：蛋白质化学（protein chemistry），核酸化学（nucleate chemistry）按与生产、生活关系划分：生理生化（physiological biochemistry），工业生化（industrial biochemistry），农业生化（agricultural biochemistry），医药生化（medicinal biochemistry）生物化学的使命：揭示生命现象的本质，促进生命科学进展；改善人类健康水平与生活质量；促进物种的改良与优化；带动工、农业的进展与变革分子生物学Molecular biology：什么是分子生物学：在分子水平上研究生物大分子的结构与功能，从而阐明生命现象本质的科学要紧研究领域：蛋白质体系，蛋白质-核酸体系，蛋白质-脂质体系分子生物学的三个支柱学科：生物化学，遗传学，微生物学分子生物学的地位：由学科分支成长为主流前沿，殊途同归的集大成者，生物学科走向统一的前驱古代生物化学（在化学中萌芽）：19世纪往常：A.L. Lavoisier, “呼吸作用的本质与燃烧是一样的”；C.W. Scheele, 多种生化物质的分离；J.von.Liebig, 新陈代谢（stoff wechsel)；Hoppe Seyler, 1877年，提出“biochemie”近代生物化学（由静态走向动态）：19世纪中叶——20世纪50年代，有关学科的蓬勃进展：1804，John Dalton 提出原子论；1859，Port Darwin 进化论；1865，Gregor Mendel 遗传定律；1869，D.L.Mendelyeev 元素周期律生物化学的进展：1848, Helmhoitz & Bernard，肝脏的生糖功能；1869，J.F. Michel 分离“核素”（核酸）；1897，Bucher ，酵母榨出液可使蔗糖发酵生成乙醇；1902，D.A. Leeven，从核酸中分离胞嘧啶；1904，Knoop ，脂肪酸的 -氧化；1907，E.H. Fischer ，蛋白质的降解与合成；1912，F.G. Hopkins，确立维生素概念，形成剑桥生物化学学派；1921，F.G.班廷与C.H.贝斯特，分离纯胰岛素；1926，J.B. Sumner 分离脲酶，并证明其是蛋白质；1929，Lohmann & Fiske ，ATP的能量功能；1931，Warburg 制得呼吸酶并研究其生物氧化作用；1937，Krebs，三羧酸循环的假说；1950，L.C. Pauling，蛋白质构象（α-helix）；1953，Watson & Crick DNA的双螺旋模型现代生物化学阶段（分子生物学时代）：20世纪中叶——至今，技术的进步使生物学走向新的时代：1933，Ernst Ruska，电子显微镜，1935，G.C. 海韦希，同位素技术，1940’s，遗传学开始向分子水平迈进，1930’s~1940’s，计算机与自动操纵技术的巨大进步生物学各分支向分子水平进军并走向融合：A. L. Hodgkin, 神经兴奋与传导的离子学说；1953，F. Sanger，胰岛素序列测定；1954，S. Benzer，噬菌体基因精细结构分析；1954，M. Calvin，光合作用的CO2固定，Calvin循环；1956，E.W. 萨瑟兰，cAMP，第二信使；1956，F.H.C. Crick，中心法则；1962，M. W. Nirenberg，遗传密码的发现；1965，邹承鲁、刑其毅等，人工合成牛胰岛素；1970，H.O. Smith，限制性内切酶；1970，梁栋材等，精度0.25nm的胰岛素结构（1974，达0.18nm）；1975，F. Sanger，建立DNA序列分析方法；1980，A. Keluger，DNA与组蛋白的结构基因工程与基因技术的兴起：P. Berg，DNA体外重组；1973，S.N. Cohen，外源基因在大肠杆菌的表达；1975，美国Asiomar 国际会议，制定第一个基因安全准则；1977，H.W. Boyer等，第一个基因工程产品——生长激素释放抑制激素（somatostatin）；1983，λ噬菌体DNA全序列；1985，Mulis，聚合酶链式反应技术（PCR)；1987，转基因植物：荧光素转入烟草；1990，Anderson & Cular 第一例基因治疗成功；1997，第一只成年动物体细胞克隆的绵羊——Dolly；2000，人类基因组计划（HGP）公布第一张草图生物化学的一些基本问题什么是生命：我们所处在的地球充满着无数的生物，从最简单的病毒、类病毒到菌藻树草，从鱼虫鸟兽到最复杂的人类，处处都能够发现它们的踪迹，觉察到生命的活动。