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* * * * * 在自然界中 雖然物質是趨向最大亂度，但生命卻是以消耗能量來保持其秩序性。就像人類的文字有其排列意義，一棟房屋有其建築藍圖，生命的巨分子也有其排列法則；這種有規則的序列，是生命的最基本條件。 事實上，這個序列也是基因所要傳遞的 meme 的根本。 從大爆炸開始，一直都在進行著組合的遊戲：基本粒子組成質子、中子，後者組成各種形形色色的原子，原子組成小分子，小分子再組成巨分子。巨分子因為能夠複製，開始有了繁衍自己的能力；但並非所有的巨分子都能夠有效地複製自己，複製能力差的就要被淘汰。因此，好的序列可以有好的複製能力，也就會成為優勝者。演化的巨大力量，在早期地球的分子世界已經殘酷地開始運作。 若你能瞭解上圖的意義，知道細胞的運作與巨分子的次序都是如此井井有條，那為何我們的生活環境卻是亂七八糟？ * 細胞內 有三大類巨分子，都是由特定的單位小分子所組成的，回想自從大爆炸開始，整個宇宙都在做組合的遊戲。巨分子核酸由核苷酸單位組成，蛋白質由胺基酸，多糖類由單糖組成；有關它們的詳細構造及性質，會在以後的課程中一一介紹，在此則說明三者的差異。 * * * * * * * * * * * 生物化学与分子生物学是生物学的最深层次； 生物化学与分子生物学是化学的最高层次； 生物化学与分子生物学为农学、医学和食品科学提供理论依据和研究手段； 物理学、信息科学和数学为生物化学与分子生物学提供研究手段。 生物化学与其它学科的关系 * 生命分子（生物物质）的特点 * 一堆散乱字母 无法组成有意义的文章 (文法) 一堆凌乱砖块 不能组成一间房屋 (建筑) 串起一堆核苷酸 不能成为一个有用的基因 串起一堆氨基酸 不能成为一个有用的蛋白质 生命分子是有规则序列 Juang RH (2004) BCbasics * 核 酸 遗传信息传递 蛋白质合成 DNA RNA 蛋白质 细胞构造 生理功能 肌肉 酶 糖 类 细胞构造 能量 细胞壁 葡聚糖 细胞內的三种大分子 Juang RH (2004) BCbasics * Nelson Cox (2000) Lehninger Principles of Biochemistry (3e) p.5, 70 (1) 大分子由单位小分子聚合成 (2) 单位小分子的序列有其意义 细胞內大分子的特性 (3) 每一层次组合都有新的功能 (4) 越后来的组合其复杂性越高 * ATCG 包括动物、植物、微生物等所有生物，以及病毒等，都是使用这四种遗传密码单位。 ACDEFGHIKLMNPQRSTVWY 氨基酸也是一样 Juang RH (2004) BCbasics 必须注意：生物分子的单元是具有不对称性的，即选择性。 * 1、生命物质是少数几类有机物组成的。 生命物质的化学特征 2、生命物质从分子水平上来说结构复杂。 3、生物大分子是由简单的小分子为结构单元构成。 4、在所有的生物体系中，结构单元是相同的。 5、非共价键（氢键、盐键、疏水相互作用、范德华力）在生物学中有重要地位。 * 生物化学的发展新趋势 * 生物工程学（Biotechnology) 以生命体或生命物质为生产工具，理论上可合成任何种类的天然有机物质或原料（异型化合物除外）。是解决当今和未来人类社会危机的最主要手段。 可再生，无污染或低污染，并能够减轻和消除污染物。 从分子、细胞、多细胞、生物群体、生物圈多层次研究和开发其应用技术，高速发展更新。 涉及和渗透社会经济生活的各个领域和产业，为今后的主导产业之一，需要与计算机等众多基础学科高度结合。 * 生物工程学（Biotechnology) 基因工程 Gene eng. 细胞工程 Cell Eng. 发酵工程 Ferm. Eng. 酶 工 程 Enzy. Eng. 蛋白质工程 Pro. Eng. 生物下游技术 DF Tech. 现代社会，生物技术已触及社会、经济、生活的各个行业和各个层面： 农林畜牧渔业 医疗保健 能源和新原料及材料 环境和生态保护 生物采矿（油）和生物冶金 * 生物工程学（Biotechnology) Human Genome Project 2001年2月12日，由美国、日本、德国、法国、英国和中国组成的研究机构及美国塞莱拉公司联合宣布对人类基因组的初步分析结果： 31.6亿bp，3-3.5 万 genes 在染色体上不均匀分布，多基因或（约1/4）荒漠区域。不同种族有99.99%相同基因。 HGP的意义及对人类生活的影响 基础研究：人类种族的起源；人的生、老、病、死；细胞分化、胚胎发育、人类思维、人类记忆的高级生命活动的分子基础。 应用研究：建立疾病诊断、治疗、遗传保健及优生优育等全新人类医学 中国HGP：1999年9月加入，全序列1%-3号染色体