1、生物化学毕业清考论 文专业： 环境工程 学号： 100909108 姓名： 丁朋凯 对生物化学课程的理解和认识- 1 -对生物化学课程的理解和认识丁朋凯(郑州航空工业管理学院土建学院 ，河南郑州 450000)摘要：生物化学可以认为是生命的化学，是研究微生物、植物、动物及人体等的化学组成和生命过程中的化学变化的一门科学。生命是发展的，生命起源，生物进化，人类起源等，说明生命是在发展，因而人类对生命化学的认识也在发展之中。本篇文章主要通过对生物化学的研究内容、研究历程、开展生物化学研究的意义、以及开设这门课程的重要性等方面阐述来表明我对生物化学课程的理解和认识。关键词：生物化学；代谢；工业化1.
2、 生物化学研究的内容1.1 生物化学(biochemistry)：生物化学是研究生物机体（微生物、植物、动物）的化学组成和生命现象中的化学变化规律的一门科学，即研究生命活动化学本质的学科。所以生物化学可以认为就是生命的化学。生物化学利用化学的原理与方法去探讨生命，是生命科学的基础。它是介于化学、生物学及物理学之间的一门边缘学科。1.2 生物化学研究的主要方面： 1.2.1 生物体的物质组成高等生物体主要由蛋白质、核酸、糖类、脂类以及水、无机盐等组成，此外还含有一些低分子物质，如维生素、激素、氨基酸、多肽、核苷酸及一些分解产物。1.2.2 物质代谢生物体与其外环境之间的物质交换过程就称为物质代谢
3、或新陈代谢。物质代谢的基本过程主要包括三大步骤：消化、吸收中间代谢排泄。其中，中间代谢过程是在细胞内进行的，最为复杂的化学变化过程，它包括合成代谢，分解代谢，物质物质代谢调控，能量代谢几方面的内容。1.2.3 生物分子的结构与功能根据现代生物化学及分子生物学研究还原论的观点，要想了解细胞及亚细胞的结构和功能，必先了解构成细胞及亚细胞的生物分子的结构和功能。因此，研究生物分子的结构和功能之间的关系，代表了现代生物化学与分子生物学发展的方向。2. 生物化学的研究历程生物化学是一门较年轻的学科，在欧洲约在 160 年前开始，逐渐发展，一直到 1903 年才引进“生物化学”这个名词而成为一门独立的学科
4、，但在我国，其发展可追溯到远古。我国古代劳动人民在饮食、营养、医、药等方面都有不少创造和发明，生物化学的发展可分为：叙述生物化学、动态生物化学及机能生物化学三个阶段。2.1 叙述生物化学阶段公元前 21 世纪，我国人民已能造酒，相传夏人仪狄作酒，禹饮而甘之，作酒必用曲，故称曲为酒母，又叫做酶，与媒通，是促进谷物中主要成分的淀粉转化为酒的媒介物。现在我国生物化学工作者将促进生物体内化学反应的媒介物（即生物催化剂）统称为酶，从周礼的记载来推测，公元前 12 世纪以前，已能制饴，饴即今之麦芽糖，是大麦芽中的淀粉酶水解谷物中淀粉的产物。 周礼称饴为五味之一。不但如此，在这同时，还能将酒发酵成醋。醋亦为
5、五味之一。 周礼上已有五味的描述。可见我国在上古时期，已使用生物体内一类很重要的有生物学活性的物质酶，为饮食制作及加工的一种工具。这显然是酶学的萌芽时期。对生物化学课程的理解和认识- 2 -中国古代在生物化学的发展上，是有一定贡献的。但是由于历代封建王朝的尊经崇儒，斥科学为异端，所以近代生物化学的发展，欧洲就处于领先地位。18 世纪中叶，Scheele 研究生物体（植物及动物）各种组织的化学组成，一般认为这是奠定现代生物化学基础的工作。随后，Lavoisier 于 1785 年证明，在呼吸过程中，吸进的氧气被消耗，呼出二氧化碳，同时放出热能，这意味着呼吸过程包含有氧化作用，这是生物氧化及能代谢
6、研究的开端。接着，Beaumont（1833 年）及 Bernard(1877 年）在消化基础上，Pasteur（1822 1895 年）在发酵上，以及 Liebig（18031873 年）在生物物质的定量分析上，都作出显著的贡献。1828 年 Wohler 在实验室里将氰酸铵转变成尿素，人工合成尿素的成功，不但为有机化学扫清了障碍，也为生物化学发展开辟了广阔的道路。自此直到 20 世纪初叶，对生物体内的物质，如脂类、糖类及氨基酸的研究，核质及核酸的发现，多肽的合成等，而更有意义的则是在 1897 年 Buchner 制备的无细胞酵母提取液，在催化糖类发酵上获得成功，开辟了发酵过程在化学上的研
7、究道路，奠定了酶学的基础。9 年之后，Harden 与 Young 又发现发酵辅酶的存在，使酶学的发展更向前推进一步。以上包括我国古代及欧洲的发明创造、研究发现，均可算是生物化学的萌芽时期，虽然也有生物体内的一些化学过程的发现和研究，但总的说来，还是以分析和研究组成生物体的成分及生物体的分泌物和排泄物为主，所以这一时期可以看作叙述生物化学阶段。2.2 动态生物化学阶段从 20 世纪开始，生物化学进入了一个蓬蓬勃勃的发展时期。在营养方面，研究了人体对蛋白质的需要及需要量，并发现了必需氨基酸、必需脂肪酸、多种维生素及一些不可或缺的微量元素等。在内分泌方面，发现了各种激素。许多维生素及激素不但被提纯
8、，而且还被合成。在酶学方面 Sumner 于 1926 年分离出尿酶，并成功地将其做成结晶。这样，酶的蛋白质性质就得到了肯定，对其性质及功能才能有详尽的了解，使体内新陈代谢的研究易于推进。在这一时期，我国生物化学家吴宪等在血液分析方面创立了血滤液的制备及血糖的测定等方法，至今还为人们所采用；在蛋白质的研究中，提出了蛋白质变性学说；在免疫化学上，首先使用定量分析方法，研究抗原抗体反应的机制；自此以后，生物化学工作者逐渐具备了一些先进手段，如放射性核素示踪法，能够深入探讨各种物质在生物体内的化学变化，故对各种物质代谢途径及其中心环节的三羧酸循环，已有了一定的了解。第二次世界大战后，特别从 50 年
9、代开始，生物化学的进展突飞猛进；对体内各种主要物质的代谢途径均已基本搞清楚，所以，这个时期可以看作动态生物化学阶段。2.3 机能生物化学阶段近 20 多年来，除早已在研究代谢途径时所使用的放射性核素示踪法之外，还建立了许多先进技术及离生物大分子的超速离心法；在测定物质的化学组成时，可使用自动分析仪，如氨基酸自动分析仪等；还有不少近代的物理方法和仪器（如红外、紫外、X 线等各种仪器） ，用以测定生物分子的性质和结构。在知道生物分子的结构之后，就有可能了解其功能，还有可能用人工方法合成。1965 年我国的生物化学工作者和有机化学工作者首先人工合成了有生物学活性的胰岛素，开阔了人工合成生物分子的途径
10、。除此之外，生物化学家也常常采用人工培养的细胞及繁殖迅速的细菌，作为研究材料，并用现代的先进手段，把糖类、脂类及蛋白质的分解代谢途径弄得更清楚，不但测出了某些有生物学活性的重要蛋白质的结构（包括一、二、三及四级结构） ，尤其是一些酶的活性部位，而且还测出了一些脱氧核糖核酸（DNA ）及核糖核酸（RNA 的结构，从而确定了它们在蛋白质生物合成及遗传中的作用。体内构成各种器官及组织的组成成分都有其特殊的功能，而功能则来源于各种组成的分子结构；有特殊机能的器官和组织，无疑是由具有特殊结构的生物分子所构成。探索结构与功能之间的关系正是现时期的任务。所以，可以认为生物化学已进入机能生物化学阶段。3. 开
11、展生物化学研究的意义和重要性生物化学对其他各门生物学科的深刻影响首先反映在与其关系比较密切的细胞学、微生物学、遗传学、生理学等领域。通过对生物高分子结构与功能进行的深入研究，揭示了生物体物质代谢、能量转换、遗传信息传递、光合作用、神经传导、肌肉收缩、激素作用、免疫和细胞间通讯等许多奥秘，使人们对生命本质的认识跃进到一个崭新的阶段。对生物化学课程的理解和认识- 3 -生物学中一些看来与生物化学关系不大的学科，如分类学和生态学，甚至在探讨人口控制、世界食品供应、环境保护等社会性问题时都需要从生物化学的角度加以考虑和研究。此外，生物化学作为生物学和物理学之间的桥梁，将生命世界中所提出的重大而复杂的问
12、题展示在物理学面前，产生了生物物理学、量子生物化学等边缘学科，从而丰富了物理学的研究内容，促进了物理学和生物学的发展。生物化学是在医学、农业、某些工业和国防部门的生产实践的推动下成长起来的，反过来，它又促进了这些部门生产实践的发展。医学生化对一些常见病和严重危害人类健康的疾病的生化问题进行研究，有助于进行预防、诊断和治疗。如血清中肌酸激酶同工酶的电泳图谱用于诊断冠心病、转氨酶用于肝病诊断、淀粉酶用于胰腺炎诊断等。在治疗方面，磺胺药物的发现开辟了利用抗代谢物作为化疗药物的新领域，如 5-氟尿嘧啶用于治疗肿瘤。青霉素的发现开创了抗生素化疗药物的新时代，再加上各种疫苗的普遍应用，使很多严重危害人类健
13、康的传染病得到控制或基本被消灭。生物化学的理论和方法与临床实践的结合，产生了医学生化的许多领域，如：研究生理功能失调与代谢紊乱的病理生物化学，以酶的活性、激素的作用与代谢途径为中心的生化药理学，与器官移植和疫苗研制有关的免疫生化等。农业生化农林牧副渔各业都涉及大量的生化问题。如防治植物病虫害使用的各种化学和生物杀虫剂以及病原体的鉴定；筛选和培育农作物良种所进行的生化分析；家鱼人工繁殖时使用的多肽激素；喂养家畜的发酵饲料等。随着生化研究的进一步发展，不仅可望采用基因工程的技术获得新的动、植物良种和实现粮食作物的固氮；而且有可能在掌握了光合作用机理的基础上，使整个农业生产的面貌发生根本的改变。工业
14、生化生物化学在发酵、食品、纺织、制药、皮革等行业都显示了威力。例如皮革的鞣制、脱毛，蚕丝的脱胶，棉布的浆纱都用酶法代替了老工艺。近代发酵工业、生物制品及制药工业包括抗生素、有机溶剂、有机酸、氨基酸、酶制剂、激素、血液制品及疫苗等均创造了相当巨大的经济价值，特别是固定化酶和固定化细胞技术的应用更促进了酶工业和发酵工业的发展。4. 生物化学前景展望生物技术与化学工程相结合而形成的生物化工技术已成为生物技术的重要组成部分。生物化工技术为生物技术提供了高效率的反应器，新型分离介质、工艺控制技术和后处理技术，使生物技术的应用范围广阔，产品的下游技术不断更新。随着生物技术的高速发展而诞生的生物化工技术，已
15、成为当今世界高技术竞争的焦点之一。可以说，生物科技时代已经来临，生物经济前途无量。中国生物经济的发展必须要有超前意识，政府应从机制、税收、金融等方面予以扶持，创造出良好的投资环境。生物化工产生正面临着既要着重推进传统产业革命、又要迎头赶上世界新技术革命的现状。必须积极创造条件，在有选择地引进消化吸收国外先进技术成果的同时，以发酵工程、酶工程和生物化学工程的开发为重点，以工程和装备及放大技术为突破口，逐步开展基因工程和细胞工程等基础研究，建立高效能的科研开发体系，大力培养并建立企业的开发力量，为新世纪开创生物化工产业新局面奠定坚实的基础。参考文献：1 罗纪盛、张丽萍等合编， 生物化学简明教程 （第三版） ，高等教育出版社， 19992 徐晓利、马涧泉主编，医学生物化学，人民卫生出版社，19983 于自然、黄泰熙，现代生物化学，化学工业出版社，20014 Lehningger AL，Nelson DL，and Cox MM. Principles of Biochemistry(2nd ed). Worth， Publishers. Inc. 19985 周爱儒、查锡良，生物化学（第五版） ，人民卫生出版社，2001
