《動(dòng)物生物化學(xué)》第四版

1、動(dòng)物生物化學(xué)Animal Biochemistry,教材：《動(dòng)物生物化學(xué)》 （第4版） ，中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，鄒思湘主編，2005《動(dòng)物生物化學(xué)》 （第3版） ，中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，周順伍主編，1999,第1章 緒 論,本章主要內(nèi)容： 生物化學(xué)的概述 生物化學(xué)研究的內(nèi)容 生物化學(xué)的發(fā)展歷史與現(xiàn)狀 與動(dòng)物生產(chǎn)和動(dòng)物健康的關(guān)系,,1.生物化學(xué)概述,1.1 生物化學(xué)的定義： 生物化學(xué)（biochemistry）：生物

2、化學(xué)是用化學(xué)的原理和方法，從分子水平來(lái)研究生物體的化學(xué)組成，及其在體內(nèi)的代謝轉(zhuǎn)變規(guī)律從而闡明生命現(xiàn)象本質(zhì)的一門科學(xué)。1.2 生物化學(xué)的分類： ①根據(jù)研究對(duì)象分為：動(dòng)物生物化學(xué)、植物生物化學(xué)、 微生物生物化學(xué)等。 ②根據(jù)研究目的分為：醫(yī)學(xué)生化、農(nóng)業(yè)生化、工業(yè)生化、環(huán)境生化和營(yíng)養(yǎng)生化等。,,2.生物化學(xué)研究?jī)?nèi)容,2.1 關(guān)于生命有機(jī)體的化學(xué)組成、生物分子，特別是生物大分子

3、（biological macromolecule）的結(jié)構(gòu)、相互關(guān)系及其功能。,生物大分子是由小分子單體聚合而成的多聚體。如氨基酸—蛋白質(zhì)、核苷酸—核酸、葡萄糖—淀粉等。生物大分子執(zhí)行著各種各樣的生物學(xué)功能，如生物催化、物質(zhì)運(yùn)輸、代謝調(diào)節(jié)、貯存、傳遞與表達(dá)遺傳信息等。 它們復(fù)雜的空間結(jié)構(gòu)是其功能的化學(xué)基礎(chǔ)。,,2.2 細(xì)胞中的物質(zhì)代謝與能量代謝，或稱中間代謝（intermediary metabolism）， 也就是細(xì)胞中進(jìn)行的化學(xué)過(guò)程

4、,合成代謝（anabolism）： 將小分子的前體（precursor）經(jīng)過(guò)特 定的代謝途徑構(gòu)建成較大的分子，并且消 耗能量。 分解代謝（catabolism）： 將較大的分子經(jīng)過(guò)特定的代謝途徑， 分解成小的分子并且釋放出能量。 物質(zhì)代謝與能量代謝相伴隨。在這個(gè)過(guò)程中，A

5、TP（三磷酸腺苷） 是能量轉(zhuǎn)換和傳遞的中間體。,,2.3 組織和器官機(jī)能的生物化學(xué),生命有機(jī)體是一個(gè)統(tǒng)一協(xié)調(diào)的整體。 任何組織器官的形態(tài)結(jié)構(gòu)、代謝方式都是以其化學(xué)組成和分子結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的。 在分子水平、細(xì)胞和組織水平以及整體水平上全面、系統(tǒng)地認(rèn)識(shí)動(dòng)物組織器官的生理機(jī)能，認(rèn)識(shí)它們之間的聯(lián)系、認(rèn)識(shí)它們與環(huán)境互作的機(jī)制，也是動(dòng)物生物化學(xué)的研究目的之一。,,3.生物化學(xué)的發(fā)展歷史和現(xiàn)狀,3.1 歷史回顧,1）中國(guó)：早在4

6、200年前已開(kāi)始造酒、釀醋、做豆腐，對(duì)于生物化學(xué)的發(fā)展有重要的貢獻(xiàn)。2）世界：生化是在物理、化學(xué)、生物學(xué)、醫(yī)學(xué)有了一發(fā)展才出現(xiàn)的。3）生化發(fā)展史： （1）靜態(tài)生化：18世紀(jì)下半葉開(kāi)始，主要工作： 組成、結(jié)構(gòu)、生理功能 （2）動(dòng)態(tài)生化：1930年后研究代謝過(guò)程 （3）50年代后：分子生物學(xué)、蛋白質(zhì)、核酸、 DNA—雙螺旋模型—分

7、子遺傳學(xué),生化在幾十年中飛速發(fā)展，在較短年代里集中著大量科學(xué)發(fā)現(xiàn)。其中很多都稱的上是人類認(rèn)識(shí)自然界的里程碑，有劃時(shí)代的意義。有相當(dāng)數(shù)量的科學(xué)家因此獲得,諾貝爾獎(jiǎng),詹姆斯·沃森（James D. Watson）,1953年 Watson（美）與 Crick（英）提出DNA分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型，1962年共獲諾貝爾獎(jiǎng)。,弗朗西斯·克里克（Francis H. Crick）,悼念克里克,1969-1972, Arber(瑞

8、士),Smith(美)與Nathans(美)在核酸限制酶的分離與應(yīng)用方面做出突出貢獻(xiàn),1978年共獲諾貝爾獎(jiǎng)。,1972 Berg（美）在基因工程基礎(chǔ)研究方面作出了杰出成果，獲1980年諾貝爾獎(jiǎng)。1973 Cohen等（美）用核酸限制性內(nèi)切酶EcoR1，首次基因重組成功。,Hamilton O. Smith,Daniel Nathans,Werner Arber,Paul Berg,Herbert Boyer,Stanley Cohe

9、n,2001 Venter（美）等報(bào)道完成了人類基因組草圖測(cè)序。,我國(guó)生物化學(xué)的開(kāi)拓者——吳憲教授,蛋白質(zhì)研究領(lǐng)域內(nèi)國(guó)際上最具有權(quán)威性的綜述性叢書《Advances in Protein Chemistry》第47卷（1995年）發(fā)表了美國(guó)哈佛大學(xué)教授、蛋白質(zhì)研究的老前輩J. T. Eddsall的文章“吳憲與第一個(gè)蛋白質(zhì)變性理論（1931）Hsien Wu and the first Theory of Protein Denatur

10、ation(1931)”，對(duì)吳憲教授的學(xué)術(shù)成就給予了極高的評(píng)價(jià)。該卷還重新刊登了吳憲教授六十四年前關(guān)于蛋白質(zhì)變性的論文。一篇在1931年發(fā)表的論文居然在1995年仍然值得在第一流的叢書上重新全文刊登，不能不說(shuō)是國(guó)際科學(xué)界的一件極為罕見(jiàn)的大事。,科學(xué)的發(fā)展也不是單槍匹馬的，多學(xué)科的互相交叉與滲透、研究技術(shù)和實(shí)驗(yàn)手段的進(jìn)步推動(dòng)和加速了科學(xué)進(jìn)步的步伐。 化學(xué)、物理學(xué)、細(xì)胞學(xué)、遺傳學(xué)、微生物學(xué)以及電子顯微鏡、超離心（ultra-c

11、entrifugation）、色譜（chromatography）、同位素示蹤（isotope tracing）、X-射線衍射（X-ray reflection）、質(zhì)譜（mass chromatography）以及核磁共振（nuclear magnetic resonance）等技術(shù)都為現(xiàn)代生物化學(xué)的發(fā)展作出了重要貢獻(xiàn)。,生物化學(xué)與其它學(xué)科的關(guān)系,生物化學(xué)與普通化學(xué)的區(qū)別,生物化學(xué)與分子生物學(xué)都以從分子水平上認(rèn)識(shí)生命、詮釋生命為目標(biāo)。廣

12、義地說(shuō)，兩者沒(méi)有截然的區(qū)別。只是前者注重生命有機(jī)體的化學(xué)過(guò)程，后者更強(qiáng)調(diào)生物分子的結(jié)構(gòu)與功能，尤其是在遺傳分子核酸方面。,,3.2 生物化學(xué)的前景和現(xiàn)狀,目前，有關(guān)生物化學(xué)的研究主要集中在以下幾個(gè)方面： 生物大分子的結(jié)構(gòu)、功能與相互作用 基因組學(xué)和蛋白質(zhì)組學(xué) 基因表達(dá)的調(diào)節(jié) 細(xì)胞信號(hào)的傳導(dǎo) 生物工程學(xué),分子生物學(xué)的迅速發(fā)展從根本上改變了生命科學(xué)的面貌，也極大地豐富和擴(kuò)展了生物化學(xué)的內(nèi)涵。一方面，經(jīng)典的生物化

13、學(xué)原理不斷得到驗(yàn)證，另一方面，人們對(duì)生命有機(jī)體中化學(xué)過(guò)程的認(rèn)識(shí)不斷更新和深化，現(xiàn)代生物化學(xué)的發(fā)展已經(jīng)從各個(gè)方面融入了生命科學(xué)發(fā)展的主流當(dāng)中。,生物大分子的結(jié)構(gòu)、功能與相互作用,大分子之間的相互作用；大分子結(jié)構(gòu)模體（motif）和結(jié)構(gòu)域的獨(dú)特作用；生物大分子三維構(gòu)象和構(gòu)象運(yùn)動(dòng)進(jìn)行描述 ；蛋白質(zhì)空間構(gòu)象的正確折疊和“分子伴侶”（molecular chaperone）的作用；磷酸化、?；然瘜W(xué)修飾作用對(duì)于蛋白質(zhì)和酶在快速、高效傳遞代謝信息

14、和調(diào)節(jié)基因表達(dá)中的機(jī)制；核酸與蛋白質(zhì)的相互作用與基因表達(dá)的調(diào)節(jié)；催化核酸等。 信息爆炸導(dǎo)致了結(jié)構(gòu)生物學(xué)（structural biology）的誕生。,蛋白質(zhì)和核酸大分子之間的相互作用,基因組學(xué)和蛋白質(zhì)組學(xué),“人類基因組計(jì)劃”（human genome project，HGP）歷經(jīng)10個(gè)年頭，在進(jìn)入本世紀(jì)后不久宣布完成，人類基因組的解讀為疾病的診斷、防治和新藥的研究開(kāi)發(fā)提供了有力的武器?？茖W(xué)家已繪制出40余種生物的基因

15、組圖譜，基因組的研究將進(jìn)入功能基因組（functional genomics）階段，即確定基因結(jié)構(gòu)與功能的應(yīng)用階段。 蛋白質(zhì)組學(xué)（proteomics）作為后基因組時(shí)代生命科學(xué)新的研究領(lǐng)域正在崛起。它將一系列精細(xì)的技術(shù)，主要有2D-凝膠電泳、計(jì)算機(jī)圖象分析、質(zhì)譜、氨基酸測(cè)序和生物信息學(xué)結(jié)合起來(lái)，高通量地、綜合地定量和鑒定蛋白質(zhì)。建立蛋白組的生物信息數(shù)據(jù)庫(kù)，將為重大病癥的發(fā)生提供新的預(yù)警和診斷標(biāo)志，并為新藥的開(kāi)發(fā)

16、提供新的思路。,大腸桿菌中的蛋白質(zhì)組,基因表達(dá)的調(diào)節(jié),1960年，F(xiàn).Jacob和J.Monod發(fā)現(xiàn)細(xì)菌利用乳糖時(shí)，相關(guān)酶的基因表達(dá)時(shí)序受到嚴(yán)格的控制，于是提出了原核生物基因調(diào)節(jié)操縱子（operon）模型，開(kāi)辟了對(duì)基因表達(dá)調(diào)節(jié)研究的新領(lǐng)域。 真核基因表達(dá)的調(diào)控產(chǎn)要涉及核小體的重構(gòu)、組蛋白的乙?；?、DNA的甲基化等化學(xué)修飾和DNA超螺旋的拓?fù)洚悩?gòu)化；基因的的調(diào)節(jié)也在轉(zhuǎn)錄后的加工、翻譯和新生多肽鏈的化學(xué)修飾等各個(gè)層次上進(jìn)行。

17、 這一領(lǐng)域的研究將最終揭開(kāi)生命的進(jìn)化、胚胎的分化、個(gè)體的生長(zhǎng)、發(fā)育、繁殖、衰老、疾病和死亡之謎。,細(xì)胞信號(hào)的傳導(dǎo),第二信使學(xué)說(shuō) cAMP、cGMP、IP3、DG、Ca2+等 G蛋白偶聯(lián)系統(tǒng) G蛋白、PKA、PKG、PKC和TPK信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)等小分子氣體物質(zhì) NO、CO,生物工程學(xué),到70年代，重組DNA技術(shù)（Recombinant DNA technology）誕生，人類可以按

18、照自己的意愿改造遺傳基因和操縱遺傳過(guò)程。這個(gè)技術(shù)的規(guī)模化和工業(yè)化，就是基因工程，也稱遺傳工程（Genetic engineering）。 以基因工程技術(shù)為核心，與現(xiàn)代發(fā)酵工程、細(xì)胞工程、胚胎工程、酶工程、蛋白質(zhì)工程等集合而成的生物工程學(xué)（Biotechnology），已經(jīng)和正在展現(xiàn)出其推動(dòng)生產(chǎn)力發(fā)展的巨大潛力。,遺傳工程的工廠,,4.與動(dòng)物生產(chǎn)和健康的關(guān)系,生物化學(xué)是生物科學(xué)，如農(nóng)學(xué)、醫(yī)學(xué)、畜牧、獸醫(yī)、水產(chǎn)等的基礎(chǔ)學(xué)科之

19、一?，F(xiàn)代生物化學(xué)的理論和實(shí)驗(yàn)方法已經(jīng)作為通用的“語(yǔ)言”與有力的“工具”被廣泛用于生命科學(xué)的表述和研究之中。它與動(dòng)物生理學(xué)、動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)學(xué)、動(dòng)物遺傳學(xué)、動(dòng)物繁殖學(xué)、藥理學(xué)、動(dòng)物病理學(xué)、微生物學(xué)、免疫學(xué)、動(dòng)物疾病診斷學(xué)等學(xué)科有著不可分割的聯(lián)系，因此學(xué)習(xí)和掌握生物化學(xué)的知識(shí)對(duì)于從事動(dòng)物生產(chǎn)和動(dòng)物健康事業(yè)十分重要。,,闡明動(dòng)物新陳代謝活動(dòng)的規(guī)律 生理學(xué)、營(yíng)養(yǎng)學(xué) 培養(yǎng)優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的畜禽品種 遺傳育種 藥物的作用機(jī)理研究和新藥

20、的研發(fā) 藥理學(xué)、毒理學(xué) 疾病的發(fā)生和發(fā)展機(jī)理 病理學(xué)、免疫學(xué)、微生物學(xué) 動(dòng)物疫病的診療與防治 臨床病理與臨床診斷學(xué),,教學(xué)安排與要求,（1）教材 《動(dòng)物生物化學(xué)》（第四版）（2）學(xué)時(shí)：54小時(shí)（3）課外自習(xí)（4）輔導(dǎo)與答疑（5）考試方式,一條主線：生命的化學(xué)、化學(xué)的生命,一個(gè)中心：認(rèn)識(shí)生命、改造生命,萬(wàn)能方法：理解＋記憶,學(xué)習(xí)方法,一、較簡(jiǎn)單的內(nèi)容：自學(xué)+上課抽查二、重點(diǎn)：上課講

21、三、重點(diǎn)中的難點(diǎn)：反復(fù)講,授課方式：,注意：需要有機(jī)化學(xué)的基礎(chǔ)；中途缺課，可能聽(tīng)不懂；隨堂考試，請(qǐng)及時(shí)復(fù)習(xí)。,,參考書,1. 王鏡巖，朱圣庚，徐長(zhǎng)法. 生物化學(xué)（第三版）. 北京：高等教育出版社，20022. 汪玉松，鄒思湘，張玉靜. 現(xiàn)代動(dòng)物生物化學(xué)（第三版）. 北京： 高等教育出版社，20054. DL Nelson，MM Cox. Lehninger Principles of Biochemistry（4rd