绪　论

学习目标

掌握　　生物化学的概念。

熟悉　　生物化学的主要研究内容。

了解　　生物化学的发展简史、生物化学与医学。

生物化学（biochemistry）是运用化学、物理学和数学的原理和方法，并融入了生理学、细胞生物学、遗传学和免疫学等理论与技术研究生物体的化学组成和生命活动过程中的化学变化及其规律的一门科学。它的主要任务是从分子水平上阐述生物体的基本物质如糖、脂、蛋白质、核酸、酶等的结构、性质和功能，及其这些物质在生物体的代谢规律与复杂的生命现象如生长、生殖、衰老、运动、免疫等之间的关系。由于生物化学与分子生物学的迅速发展，目前已成为新世纪生命科学领域的前沿学科。

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生物化学是较为年轻的学科，它的研究可追溯至18世纪，但作为一门独立的学科是在20世纪初期，近50年来又有许多重大的进展和突破，成为生命科学领域重要的前沿学科之一。18世纪中叶至20世纪末是生物化学发展的初级阶段，主要研究生物体的化学组成。期间的主要贡献有：对糖类、脂类及氨基酸进行了系统的研究；发现了核酸；证实了氨基酸之间肽键的形成，化学方法合成了寡肽；从酵母发酵中发现了可溶性催化剂，奠定了酶学的基础，并证明酶的化学本质为蛋白质。20世纪30年代，重要的物质代谢途径相继被阐明：如糖代谢途径的酶促反应过程、脂肪酸β-氧化；尿素的合成及三羧酸循环等；在营养学方面，发现了营养必需氨基酸、营养必需脂肪酸和多种维生素；在内分泌方面，发现了多种激素，并将其合成与分离。20世纪50年代，发现了蛋白质的α-螺旋的二级结构形式，用化学方法完成了胰岛素序列分析。更为重要的是1953年J.D.Watson和F.H.Crick提出DNA双螺旋模型，为揭示遗传信息传递规律奠定了基础，是生物化学发展迈入分子生物学阶段的重要标志。20世纪60年代提出了遗传信息传递的中心法则、破译了遗传密码。70年代重组DNA技术的建立不仅促进了对基因表达调控的研究，使基因操作无所不能，而且使人们主动改造生物体成为可能。80年代，发现了核酶，发明了聚合酶链反应（PCR）技术。90年代启动了人类基因组计划（HGP）等。目前，生物化学已成为一门重要的基础医学主干学科，并对临床医学产生越来越重要的影响。

生物化学的研究内容十分广泛，当代生物化学的研究主要集中在以下几方面。

生物体由各种组织、器官和系统构成，细胞是组成各种组织和器官的基本单位。每个细胞又由成千上万种化学物质组成，其中包括无机物、有机小分子和生物大分子等。有机小分子主要包括各种有机酸、氨基酸、核苷酸、单糖及维生素等，与体内物质代谢、能量代谢等密切相关。生物大分子主要指蛋白质（酶）、核酸、糖复合物和复合脂类等，分子量一般超过10 ⁴，都是由特殊的亚单位按一定的顺序，首尾连接形成的多聚物。例如，蛋白质是由相邻氨基酸通过肽键连接形成的多肽链；核酸是由核苷酸之间通过磷酸二酯键连接形成的多核苷酸链；聚糖也是由单糖与单糖连接形成的多聚糖链。对这些生物大分子研究，不仅要研究其一级结构和空间结构，还要研究结构与功能的关系。结构是功能的基础，而功能则是结构的体现。生物大分子的功能还通过分子间的相互识别和相互作用而实现。

物质代谢是生命的基本特征之一。有机体不断地从环境摄取营养物质，同时也不断将代谢终产物排出体外。物质代谢包括合成代谢和分解代谢。合成代谢是从小分子合成机体的构件分子、能量物质及生物活性物质的过程，并伴有能量的消耗。分解代谢是机体的构件分子分解成小分子物质的过程，并伴有能量的释放。物质代谢能有条不紊地进行与体内各种代谢途径之间相互协调有关，同时也受到内外环境多种因素的影响。物质代谢的调节主要是通过对酶的活性和含量的调节实现的，并在神经体液的调节下有条不紊地进行。此外细胞信息传递参与多种物质代谢及与其生长、增殖、分化等生命过程的调节。

自我复制是生命的又一基本特征。DNA是遗传的物质基础，基因是DNA分子中可表达的功能片段。DNA通过转录将其携带的遗传信息传递给RNA，RNA再将这些遗传信息通过翻译合成能执行各种生理功能的蛋白质。DNA还通过自我复制，将其遗传信息传给子代。上述过程与遗传、变异、生长、发育、分化等诸多生命过程，也与遗传病、恶性肿瘤、心血管病、免疫系统疾病等发病机制有关。研究DNA复制、RNA转录及蛋白质生物合成中遗传信息传递的机制及基因表达时空调控的规律等是生物化学极为重要的课题。DNA重组、转基因、基团剔除、新基因克隆及人类基因组计划等的大力开展，将极大推动这一领域的研究。

生物化学是医学的重要基础学科，讲述正常人体的生物化学以及疾病过程中生物化学相关问题，与医学有着紧密的联系，其理论和技术已渗透到基础医学和临床医学的各个领域。例如，生理学、药理学、遗传学、免疫学及病理学等基础医学的研究均深入到分子水平，并应用生物化学的理论与技术解决各学科的许多问题，由此产生了“分子生理学”“分子药理学”“分子遗传学”“分子免疫学”及“分子病理学”等新学科。同样，临床医学的发展也经常运用生物化学的理论和技术来应用于疾病的诊断、治疗和预防，而且许多疾病的发病机制也需要从分子水平进行探讨，这又促进了人们对遗传性疾病、恶性肿瘤、心血管疾病、免疫性疾病等病因、诊断、治疗的研究。因此，掌握生物化学的基本知识，将为今后深入学习其他基础医学、临床医学、预防医学、口腔医学和药学等各专业课程以及毕业后的继续教育，都具有重要而深远的意义。