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認識生物化學
什么是生物化學
生物化學的內容是生物化學的發展情況
生物化學和其他學科的關系
不可不知的生命物質
生命是什么
生命的起源?
生命的奠基石——細胞
最小的細胞器——核糖體
快速的能源——糖
人本內的燃料——脂肪
生命的動力——蛋白質
記錄遺傳物質的“天書”——核酸
人體必需的物質——碳水化合物
能量的“傳遞員”——ATP
生命的鑰匙——酶
維持生命的營養素——維生素
生命的標志——氨基酸
形形色色的激素
人工酶與限制酶
生命密碼揭秘
從豌豆到遺傳規律
基因是什么
人類基因組計劃
基因的發現過程
基因的類別
基因突變
基因探針技術
認識RNA
核酸的結構
DNA的復制過程
……
走近生物克隆
生物化學無處不在
醫學中的生物化學
生物化學在工農業的應用
生物化學的探索者
生物化學對其他各門生物學科的深刻影響首先反映在與其關系比較密切的細胞學、微生物學、遺傳學、生理學等領域。通過對生物高分子結構與功能進行的深入研究,揭示了生物體物質代謝、能量轉換、遺傳信息傳遞、光合作用、神經傳導、肌肉收縮、激素作用、免疫和細胞間通訊等許多奧秘,使人們對生命本質的認識躍進到一個嶄新的階段。
生物學中一些看來與生物化學關系不大的學科,如分類學和生態學,甚至在探討人口控制、世界食品供應、環境保護等社會性問題時都需要從生物化學的角度加以考慮和研究。
此外,生物化學作為生物學和物理學之間的橋梁,將生命世界中所提出的重大而復雜的問題展示在物理學面前,產生了生物物理學、量子生物化學等邊緣學科,從而豐富了物理學的研究內容,促進了物理學和生物學的發展。
生物化學的研究者們不僅應用生物化學特有的技術,而且越來越多地從遺傳學、分子生物學和生物物理學的技術和思路中獲得啟迪,綜合利用。因此,這些學科間越來越多地相互融合,不再有明確的分界線。而生物化學和分子生物學更是基本上相互結合在一起了。
生物化學主要研究化學物質在生物體關鍵的生命進程中的作用。
遺傳學主要研究生物體間遺傳差異的影響。這些影響常常可以通過研究正常遺傳組分(如基因)的缺失來推斷,如研究缺少了一個或多個正常功能性遺傳組分的突變型與正常表現型〈又稱為“野生型”)之間的關系。
分子生物學主要研究遺傳物質的復制、轉錄和翻譯進程中的分子基礎。分子生物學的中心法則認為“0財制造鼎人,鼎4制造蛋白質,蛋白質反過來協助前兩項流程,并協助0^4自我復制”;雖然這一描述對分子生物學所涵蓋的內容過于簡單化〈特別是的新功能仍在不斷發現中〉,但仍不失為了解這一領域的很好的起點。
化學生物學則注重于發展新的基于小分子的工具,從而在只對生物學系統引人微小的干擾的情況下,對它們所發揮的功能提供更具體的信息。而且,化學生物學還利用生物學系統合成由生物分子和合成裝置組成的非天然雜合物,如將藥物分子裝入空的病毒顆粒來進行更為有效的治療。
生物化學是在醫學、農業、某些工業和國防部門的生產實踐推動下成長起來的,反過來,它又促進了這些部門生產實踐的發展。
醫學生化:對一些常見病和嚴重危害人類健康的疾病的生化問題進行研究,有助于進行預防、診斷和治療。如血清中肌酸激酶同工酶的電泳圖譜用于診斷冠心病、轉氨酶用于肝病診斷、淀粉酶用于胰腺炎診斷等。在治療方面,磺胺藥物的發現開辟了利用抗代謝物作為化療藥物的新領域,如5-氟尿嘧啶用于治療腫瘤。青霉素的發現開創了抗生素化療藥物的新時代,再加上各種疫苗的普遍應用,使很多嚴重危害人類健康的傳染病得到控制或基本被消滅。生物化學的理論和方法與臨床實踐的結合,產生了醫學生化的許多領域,如研究生理功能失調與代謝紊亂的病理生物化學,以酶的活性、激素的作用與代謝途徑為中心的生化藥理學,與器官移植和疫苗研制有關的免疫生化等。
農業生化:農林牧副漁各業都涉及大量的生化問題,如防治植物病蟲害使用的各種化學和生物殺蟲劑以及病原體的鑒定、篩選和培育農作物良種所進行的生化分析、家魚人工繁殖時使用的多肽激素、喂養家畜的發酵飼料等。隨著生化研究的進一步發展,不僅可望采用基因工程的技術獲得新的動、植物良種和實現糧食作物的固氮,而且有可能在掌握了光合作用機理的基礎上,使整個農業生產的面貌發生根本的改變。
工業生化:生物化學在發酵、食品、紡織、制藥、皮革等行業都顯示了威力,如皮革的鞣制、脫毛,蠶絲的脫膠,棉布的漿紗都用酶法代替了老工藝。近代發酵工業、生物制品及制藥工業包括抗生素、有機溶劑、有機酸、氨基酸、酶制劑、激素、血液制品及疫苗等均創造了相當巨大的經濟價值,特別是固定化酶和固定化細胞技術的應用更促進了酶工業和發酵工業的發展。
20世紀70年代以來,生物工程受到很大重視。利用基因工程技術生產貴重藥物進展迅速,包括一些激素、干擾素和疫苗等。基因工程和細胞融合技術用于改進工業微生物菌株不僅能提高產量,還有可能創造新的抗生素雜交品種。一些重要的工業用酶,如0-淀粉酶、纖維素酶、青霉素醜化酶等的基因克隆均已成功,正式投產后將會帶來更大的經濟效益。
國防方面的應用:防生物戰、防化學戰和防原子戰中提出的課題很多與生物化學有關,如射線對于機體的損傷及其防護、神經性毒氣對膽堿酯酶的抑制及解毒等。