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* 动物生物化学 Animal Biochemistry 第1章 绪 论 本章主要内容： 生物化学的概述 生物化学研究的内容 生物化学的发展历史与现状 与动物生产和动物健康的关系 1.生物化学概述 1.1 生物化学的定义： 生物化学（ biochemistry）： 是从分子水平上阐明生命有机体 化学本质的一门学科。 1.2 生物化学的分类： ①根据研究对象分为： 动物生物化学 、植物生物化学、 微生物生物化学等。 ②根据研究目的分为：医学生化、农业生化、工业生化、环境生化 和营养生化等。 2.生物化学研究内容 2.1 关于生命有机体的化学组成、生物分子，特别是 生物大分子（ biological macromolecule）的结构、相 互关系及其功能。 生物大分子是由小分子单体聚合而成的多聚体。如氨基酸 —蛋 白质、核苷酸 —核酸、葡萄糖 —淀粉等。生物大分子执行着各种各 样的生物学功能，如生物催化、物质运输、代谢调节、贮存、传递 与表达遗传信息等。 它们复杂的空间结构是其功能的化学基础。 N2 CO2 H2O 单体 生物大 分 子 超分子 复合体 细胞 和细 胞器 细 胞 2.2 细胞中的物质代谢与能量代谢，或称中间代谢 （ intermediary metabolism）， 也就是细胞中进行的化学过程 合成代谢（ anabolism）： 将小分子的前体（ precursor）经过特 定的代谢途径构建成较大的分子，并且消 耗能量。 分解代谢（ catabolism）： 将较大的分子经过特定的代谢途径， 分解成小的分子并且释放出能量。 物质代谢与能量代谢相伴随。在这个过程中， ATP（三磷酸腺苷） 是能量转换和传递的中间体。 2.3 组织和器官机能的生物化学 生命有机体是一个统一协调的整体。 任何组织器官的形态结构、代谢方式都是以其化学组成和 分子结构为基础的。 在分子水平、细胞和组织水平以及整体水平上全面、系统 地认识动物组织器官的生理机能，认识它们之间的联系、认识 它们与环境互作的机制，也是动物生物化学的研究目的之一。 3.生物化学的发展历史和现状 3.1 历史回顾 我国古代对于生物化学的发展有重要的贡献。 科学发展的道路不是平坦的，人们对事物的认识在正确与错误， 真理与谬误的斗争中前进，生物化学的发展也不例外。 Friedrich Wohler， Eduard 和 Hans Buchner 弟兄以及 J. Sumner 等与 “ 生机论（ vitalism）” 的谬论进行了长期的争论， “生机论”最后以失败告终。 科学的发展也不是单枪匹马的，多学科的互相交叉与渗透、 研究技术和实验手段的进步推动和加速了科学进步的步伐。 化学、物理学、细胞学、遗传学、微生物学以及电子显微镜、 超离心（ ultra-centrifugation）、色谱（ chromatography）、同 位素示踪（ isotope tracing）、 X-射线衍射（ X-ray reflection）、 质谱（ mass chromatography）以及核磁共振（ nuclear magnetic resonance）等技术都为现代生物化学的发展作出了重要贡献。 1953年 Watson 和 Crick描绘出了 DNA的双螺旋结构 模型 ，这在生命科 学发展历史上是一 个具有里程碑意义 的重大事件 。 生命科学从此进 入了分子生物学新 时代。 悼 念 克 里 克 生物化学与分子生物学都以从分子水平上认识 生命、诠释生命为目标。广义地说，两者没有截然 的区别。只是前者注重生命有机体的化学过程，后 者更强调生物分子的结构与功能，尤其是在遗传分 子核酸方面。 3.2 生物化学的前景和现状 目前，有关生物化学的研究主要集中在以下几个方面： 生物大分子的结构、功能与相互作用 基因组学和蛋白质组学 基因表达的调节 细胞信号的传导 生物工程学 分子生物学的迅速发展从根本上改变了生命科学的面貌，也极大地 丰富和扩展了生物化学的内涵。一方面，经典的生物化学原理不断得到 验证，另一方面，人们对生命有机体中化 学过程的认识不断更新和深化， 现代生物化学的发展已经从各个方面融入了生命科学发展的主流当中。 生物大分子的结构、功能与相互作用 大分子之间的相互作用；大分子结构模体（ motif）和结构域的 独特作用；生物大分子三维构象和构象运动进行描述 ；蛋白质空间 构象的正确折叠和“分子伴侣”（ molecular chaperone）的作用；磷 酸化、酰基化等化学修饰作用对于蛋白质和酶在快速、高效传递代谢 信息和调节基因表达中的机制；核酸与蛋白质的相互作用与基因表达