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生物化學研究方法有哪些

發布時間:2022-10-01 00:39:59

A. 生物學的主要研究方法都有哪些

生物學家對於生命現象的研究通常採用觀察和實驗的方法,通常這兩種方法是一起使用的。

1、 觀察是按生物的物理性狀來描述生物的狀況。通常是先對其外形及行為進行觀察和描述,再把生物體解剖藉助光學儀器對其內部結構進行觀察。觀察是多種多樣的,有個體的觀察也有群體的觀察;有靜態的觀察也有動態的觀察;有相同種類的觀察也有不同種類的對比觀察。

2、 實驗是人為地改變一些條件來觀測生物的變化和反應,以探究生命內在的因果關系,是認識生命活動的方法。

實驗方法是人為地干預、控制所研究的對象,並通過這種干預和控制所造成的效應來研究對象的某種屬性。17世紀前後生物學中出現了最早的一批生物學實驗,如英國生理學家威廉·哈維關於血液循環的實驗,揚·巴普蒂斯塔·范·海爾蒙特關於柳樹生長的實驗等。

到了19世紀,物理學、化學比較成熟了,生物學實驗就有了堅實的基礎,因而首先是生理學,然後是細菌學和生物化學相繼成為明確的實驗性的學科。19世紀80年代,實驗方法進一步被應用到了胚胎學,細胞學和遺傳學等學科。

系統的方法:

系統科學源自對還原論、機械論反省提出的有機體、綜合哲學,從克洛德·貝爾納與沃爾特·布拉福德·坎農揭示生物的穩態現象、諾伯特·維納與威廉·羅斯·艾什比的控制論到卡爾·路德維希·馮·貝塔郎非的一般系統論。

最早建立的是系統心理學,系統生態學、系統生理學等先後建立與發展,20世紀70-80年代系統論與生物學、系統生物學等概念發表。

從克勞德·香農的資訊理論到伊利亞·普里高津的耗散結構理論,將生命看作自組織化系統。細胞生物學、生化與分子生物學發展,曼弗雷德·艾根提出細胞、分子水平探討的超循環(化學)理論。

(1)生物化學研究方法有哪些擴展閱讀:

研究領域

生物學家從很多面向研究生物,因此產生很多研究領域。例如:

1、 面向原子和分子:分子生物學、生物化學、結構生物學。

2、 面向細胞:細胞生物學、微生物學、病毒學。

3、 面向多細胞:生理學、發育生物學、組織學。

4、 面向宏觀:生態學、演化生物學。

生物學本身不斷的快速發展,與其他學科的關聯整合也越來越多。一大原因是分子生物學在近代突飛猛進,終於導致人類基因序列定序基本完成。

由此,為了解讀巨大數量的基因信息,促成了基因組學。為了探究基因和蛋白質的交互作用,開創出蛋白質組學。這些新的研究領域幫助解決疾病、糧食、環境生態等問題。其眾多的研究信息和積累海量研究數據則需要新的電腦演算法來處理。

B. 什麼是生物化學生物化學的主要研究內容是什麼

生物化學是研究生物體中的化學進程的一門學科,常常被簡稱為生化。主要用於研究細胞內各組分,如蛋白質、糖類、脂類、核酸等生物大分子的結構和功能。而對於化學生物學來說,則著重於利用化學合成中的方法來解答生物化學所發現的相關問題。
生物化學若以不同的生物為對象,可分為動物生化、植物生化、微生物生化、昆蟲生化等。若以生物體的不同組織或過程為研究對象,則可分為肌肉生化、神經生化、免疫生化、生物力能學等。因研究的物質不同,又可分為蛋白質化學、核酸化學、酶學等分支。研究各種天然物質的化學稱為生物有機化學。研究各種無機物的生物功能的學科則稱為生物無機化學或無機生物化學。60年代以來,生物化學與其他學科融合產生了一些邊緣學科如生化葯理學、古生物化學、化學生態學等;或按應用領域不同,分為醫學生化、農業生化、工業生化、營養生化等。

C. 跪求幫忙

生物化學
一、 生物化學的概念及其研究內容
生物體的生命現象(過程)作為物質運動的一種獨有的特殊的運動形式,其基本表現形式就是(新陳代謝和自我繁殖)。那麼構成這種特殊運動形式物質基礎又是什麼呢?恩格斯很早就說過「蛋白質是生命活動的體現者」。現在已知僅有蛋白質是遠遠不夠的,還要有核酸,糖類、脂類、維生素、激素、萜類,卜啉等。正是這些生命物質之間的相互協調的作用才形成了豐富多彩的生命現象,那麼,這些生命物質到底有那些呢?他們是怎樣產生和消亡,又是怎樣相互轉變和相互作用呢?這就是生物化學所要研究的內容。

那麼就讓我們試著給生物化學下一個定義吧。

生物化學是研究生物體的物質組成和生命過程中的化學變化的一門科學。或者說生物化學是研究生命現象中的物質基礎和化學變化的一門科學。更簡單地說生物化學就是研究生命現象的化學本質。有人也稱生物化學就是生命的化學。

生物化學是研究生命物質的化學組成結構,及生命過程中各種化學變化的生物學分支學科。

若以不同的生物為對象,生物化學可分為動物生化、植物生化、微生物生化、昆蟲生化等;若以生物體的不同組織或過程為研究對象,則可分為肌肉生化、神經生化、免疫生化、生物力能學等;因研究的物質不同,又可分為蛋白質化學、核酸化學、酶學等分支;研究各種天然物質的化學稱為生物有機化學;研究各種無機物的生物功能的學科則稱為生物無機化學或無機生物化學。

二十世紀六十年代以來,生物化學與其它學科又融合產生了—些邊緣學科,如生化葯理學、古生物化學、化學生態學等;或按應用領域不同,有醫學生化、農業生化、工業生化、營養生化等。

二、 生物化學的研究方法

以上講了生物化學的研究對象,那麼現代生物化學家們整天幹些什麼呢?四個字;分離分析。

從觀察一個具體的生命現象開始,通過抽提、過濾、離心、色譜(層析)等生化技術分離出某種未知的生化物質(生化組分)比如一個新的未知蛋白組分,新基因片段,或新的次生代謝物,然後進行分析,

1. 結構與性質:採用系列測定、X—射線衍射、波譜,質譜、圓二色散性等技術分析其結構和功能,結構是功能的基礎,有其結構必有其功能。

2.功能:生理、病理、信好轉導、抗病、抗旱、耐水肥、肥胖等、

3.代謝及其細胞調控:表達的時空特異性,該物質何時產生與消亡,在什麼組織表達?從哪兒來最終到哪兒去,其代謝受什麼調控?(潛伏、激活、沉默)。

4改造和利用 認識世界是為了改造世界,通過分離、分析後搞清了這些生命現象,最後就可以對症下葯:基因治療:血友病、癌症、肥胖等。生化葯物(基因工程葯物):紅細胞生成素,磺胺葯。遺傳改良:抗蟲、抗病、抗病毒等。

三.生物化學發展簡史

生物化學這一名詞的出現大約在19世紀末、20世紀初,但它的起源可追溯得更遠,其早期的歷史是生理學和化學的早期歷史的一部分。例如18世紀80年代,拉瓦錫證明呼吸與燃燒一樣是氧化作用,幾乎同時科學家又發現光合作用本質上是動物呼吸的逆過程。又如1828年沃勒首次在實驗室中合成了一種有機物——尿素,打破了有機物只能靠生物產生的觀點,給「生機論」以重大打擊。

1860年巴斯德證明發酵是由微生物引起的但他認為必需有活的酵母才能引起發酵。1897年畢希納兄弟發現酵母的無細胞抽提液可進行發酵,證明沒有活細胞也可進行如發酵這樣復雜的生命活動,終於推翻了「生機論」。

生物化學的發展大體可分為三個階段。

第一階段從19世紀末到20世紀30年代,主要是靜態的描述性階段,對生物體各種組成成分進行分離、純化、結構測定、合成及理化性質的研究。其中菲舍爾測定了很多糖和氨基酸的結構,確定了糖的構型,並指出蛋白質是肚鍵連接的。1926年薩姆納製得了脲酶結晶,並證明它是蛋白質。

此後四、五年間諾思羅普等人連續結晶了幾種水解蛋白質的酶,指出它們都無例外地是蛋白質,確立了酶是蛋白質這一概念。通過食物的分析和營養的研究發現了一系列維生素,並闡明了它們的結構。

與此同時,人們又認識到另一類數量少而作用重大的物質——激素。它和維生素不同,不依賴外界供給,而由動物自身產生並在自身中發揮作用。腎上腺素、胰島素及腎上腺皮質所含的甾體激素都在這一階段發現。此外,中國生物化學家吳憲在1931年提出了蛋白質變性的概念。

第二階段約在20世紀30~50年代,主要特點是研究生物體內物質的變化,即代謝途徑,所以稱動態生化階段。其間突出成就是確定了糖酵解、三羧酸循環以及脂肪分解等重要的分解代謝途徑。對呼吸、光合作用以及腺苷三磷酸(ATP)在能量轉換中的關鍵位置有了較深入的認識。

當然,這種階段的劃分是相對的。對生物合成途徑的認識要晚得多,在50~60年代才闡明了氨基酸、嘌嶺、嗜啶及脂肪酸等的生物合成途徑。

第三階段是從20世紀50年代開始,主要特點是研究生物大分子的結構與功能。生物化學在這一階段的發展,以及物理學、技術科學、微生物學、遺傳學、細胞學等其他學科的滲透,產生了分子生物學,並成為生物化學的主體。

生物化學的基本內容

除了水和無機鹽之外,活細胞的有機物主要由碳原子與氫、氧、氮、磷、硫結合組成,分為大分子和小分子兩大類。前者包括蛋白質、核酸、多糖和以結合狀態存在的脂質;後者有維生素、激素、各種代謝中間物,以及合成生物大分子所需的氨基酸、核苷酸、糖、脂肪酸和甘油等。在不同的生物中,還有各種次生代謝物,如萜類、生物鹼、毒素、抗生素等。

雖然對生物體組成的鑒定是生物化學發展初期的特點,但直到今天,新物質仍不斷在發現。如陸續發現的干擾素、環核苷磷酸、鈣調蛋白、粘連蛋白、外源凝集素等,已成為重要的研究課題。

早已熟知的化合物也會發現新的功能,20世紀初發現的肉鹼,50年代才知道是一種生長因子,而到60年代又了解到是生物氧化的一種載體;多年來被認為是分解產物的腐胺和屍胺,與精胺、亞精胺等多胺被發現有多種生理功能,如參與核酸和蛋白質合成的調節,對DNA超螺旋起穩定作用以及調節細胞分化等。

新陳代謝由合成代謝和分解代謝組成。前者是生物體從環境中取得物質,轉化為體內新的物質的過程,也叫同化作用;後者是生物體內的原有物質轉化為環境中的物質,也叫異化作用。同化和異化的過程都由一系列中間步驟組成。中間代謝就是研究其中的化學途徑的。

在物質代謝的過程中還伴隨有能量的變化。生物體內機械能、化學能、熱能以及光、電等能量的相互轉化和變化稱為能量代謝,此過程中ATP起著中心的作用。新陳代謝是在生物體的調節控制之下有條不紊地進行的。生物體內絕大多數調節過程是通過別構效應實現的。

生物大分子的多種多樣功能與它們特定的結構有密切關系。蛋白質的主要功能有催化、運輸和貯存、機械支持、運動、免疫防護、接受和傳遞信息、調節代謝和基因表達等。由於結構分析技術的進展,使人們能在分子水平上深入研究它們的各種功能,蛋白質分子內部的運動性是它們執行各種功能的重要基礎。

80年代初出現的蛋白質工程,通過改變蛋白質的結構基因,獲得在指定部位經過改造的蛋白質分子。這一術不僅為研究蛋白質的結構與功能的關系提供了新的途徑;而且也開辟了按一定要求合成具有特定功能的、新的蛋白質的廣闊前景。

核酸的結構與功能的研究為闡明基因的本質,了解生物體遺傳信息的流動作出了貢獻。鹼基配對是核酸分子相互作用的主要形式,這是核酸作為信息分子的結構基礎。

基因表達的調節控制是分子遺傳學研究的一個中心問題,也是核酸的結構與功能研究的一個重要內容。對於原核生物的基因調控已有不少的了解;真核生物基因的調控正從多方面探討。如異染色質化與染色質活化;DNA的構象變化與化學修飾;DNA上調節序列如加強子和調制子的作用;RNA加工以及轉譯過程中的調控等。

生物體的糖類物質包括多糖、寡糖和單糖。在多糖中,纖維素和甲殼素是植物和動物的結構物質,澱粉和糖元等是貯存的營養物質。單糖是生物體能量的主要來源。寡糖在結構和功能上的重要性在20世紀70年代才開始為人們所認識。寡糖和蛋白質或脂質可以形成糖蛋白、蛋白聚糖和糖脂。

由於糖鏈結構的復雜性,使它們具有很大的信息容量,對於細胞專一地識別某些物質並進行相互作用而影響細胞的代謝具有重要作用。從發展趨勢看,糖類將與蛋白質、核酸、酶並列而成為生物化學的4大研究對象。

生物大分子的化學結構一經測定,就可在實驗室中進行人工合成。生物大分子及其類似物的人工合成有助於了解它們的結構與功能的關系。有些類似物由於具有更高的生物活性而可能具有應用價值。通過DNA化學合成而得到的人工基因可應用於基因工程而得到具有重要能的蛋白質及其類似物。

生物體內幾乎所有的化學反應都是酶催化的。酶的作用具有催化效率高、專一性強等特點。這些特點取決於酶的結構。酶的結構與功能的關系、反應動力學及作用機制、酶活性的調節控制等是酶學研究的基本內容。酶與人類生活和生產活動關系十分密切,因此酶在工農業生產、國防和醫學上的應用一直受到廣泛的重視。

生物膜主要由脂質和蛋白質組成,一般也含有糖類,其基本結構可用流動鑲嵌模型來表示,即脂質分子形成雙層膜,膜蛋白以不同程度與脂質相互作用並可側向移動。生物膜與能量轉換、物質與信息的傳送、細胞的分化與分裂、神經傳導、免疫反應等都有密切關系,是生物化學中一個活躍的研究領域。

激素是新陳代謝的重要調節因子。激素系統和神經系統構成生物體兩種主要通訊系統,二者之間又有密切的聯系。70年代以來,激素的研究范圍日益擴大,許多激素的化學結構已經測定,它們主要是多肽和甾體化合物。一些激素的作用原理也有所了解,有些是改變的通透性,有些是激活細胞的酶系,還有些是影響基因的表達。維生素對代謝也有重要影響,可分水溶性與脂溶性兩大類。它們大多是酶的輔基或輔酶,與生物體的健康有密切關系。

生物進化學說認為:地球上數百萬種生物具有相同的起源,並在大約40億年的進化過程中逐漸形成。生物化學的發展為這一學說在分子水平上提供了有力的證據。

在生物化學的發展中,許多重大的進展均得力於方法上的突破。90年代以來計算機技術廣泛而迅速地向生物化學各個領域滲透,不僅使許多分析儀器的自動化程度和效率大大提高,而且為生物大分子的結構分析,結構預測以及結構功能關系研究提供了全新的手段。生物化學今後的繼續發展無疑還要得益於技術和方法的革新。

生物化學對其它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酣、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。

生物化學是在醫學、農業、某些工業和國防部門的生產實踐的推動下成長起來的,反過來,它又促進了這些部門生產實踐的發展。

生物化學在發酵、食品、紡織、制葯、皮革等行業都顯示了強大的威力。例如皮革的鞣製、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、生物製品及制葯工業包括抗生素、有機溶劑、有機酸、氨基酸、酶制劑、激素、血液製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。

五.生物化學與二十一世紀生命科學展望
1、 生物化學和分子生物學是二十一世紀生命科學的帶頭學科。學科熱點:基因組、蛋白質組、生物克隆
2、 生物化學與農業原始農業:採集與狩獵,游牧式;傳統農業:原始的種植業,畜牧業;現代農業:化肥,農葯;綠色革命(雜種優勢),生物防治,分子育種。;分子農業(工廠化農業):離開土地,細胞水平甚至是分子水平的生化加工業,仿生學原理。;植物:光合作用 → 固定化細胞培養,葉綠體→光合器。;動物:細胞培養。
3、 生物化學與環保。生物凈化:;生物感測:酶,細胞,指示植物;
4、 生物化學與輕工業;發酵工業:抗生素、氨基酸。食品工業與飼料工業:酶,添加劑,香味劑,製革與造紙工業:生物電子學:DNA儲存器。
5、 生物化學與醫葯。生化葯物:疫苗,基因工程葯物:基因治療:
6、 生物化學的機遇與挑戰。(1)、 機遇:研究手段和研究方法的出現;(2)、 挑戰:許多重大的理論問題沒有解決
光合作用、生物能學、基因表達與調控。

D. 生物學的主要研究方法都有哪些

生物學的主要研究方法有:觀察描述的方法、比較的方法、實驗的方法、系統的方法。

1、觀察描述法

生物學的研究則是考察那些將不同生物區別開來的、往往是不可測量的性質。生物學用描述的方法來記錄這些性質,再用歸納法,將這些不同性質的生物歸並成不同的類群。18世紀,由於新大陸的開拓和許多探險家的活動,生物學記錄的物種幾倍、幾十倍地增長,於是生物分類學首先發展起來。生物分類學者搜集物種進行鑒別、整理,描述的方法獲得巨大發展。要明確地鑒別不同物種就必須用統一的、規范的術語為物種命名,這又需要對各種各樣形態的器官作細致的分類,並制定規范的術語為器官命名。

2、比較法

運用比較的方法研究生物,是力求從物種之間的類似性找到生物的結構模式、原型甚至某種共同的結構單元。19世紀30年代,消色差顯微鏡問世,使人們得以觀察到細胞的內部情況。1838~1839年施萊登和施萬的細胞學說提出:細胞是一切動植物結構的基本單位。比較形態學者和比較解剖學者多年來苦心探求生物的基本結構單元,終於有了結果。細胞的發現和細胞學說的建立是觀察和描述深入到顯微領域所獲得的成果,也是比較方法研究的一個重要成果。

3、實驗法

實驗方法則是人為地干預、控制所研究的對象,並通過這種干預和控制所造成的效應來研究對象的某種屬性。實驗的方法是自然科學研究中最重要的方法之一。19世紀80年代,實驗方法進一步被應用到了胚胎學,細胞學和遺傳學等學科。到了20世紀30年代,除了古生物學等少數學科,大多數的生物學領域都因為應用了實驗方法而取得新進展。

4、系統法

系統科學源自對還原論、機械論反省提出的有機體、綜合哲學,從C.貝爾納與W.B.坎農揭示生物的穩態現象、維納與艾什比的控制論到貝塔郎菲的一般系統論,系統生態學、系統生理學等先後建立與發展,20世紀70-80年代系統論與生物學、系統生物學等概念發表。從香農資訊理論到I.普里戈津的耗散結構理論,將生命看作自組織化系統。

(4)生物化學研究方法有哪些擴展閱讀:

生物學是研究生物(包括植物、動物和微生物)的結構、功能、發生和發展規律的科學,是自然科學的一個部分。目的在於闡明和控制生命活動,改造自然,為農業、工業和醫學等實踐服務。幾千年來,中國在農、林、牧、副、漁和醫葯等實踐中,積累了有關植物、動物、微生物和人體的豐富知識。1859年,英國博物學家達爾文《物種起源》的發表,確立了唯物主義生物進化觀點,推動了生物學的迅速發展。

生物分類學是研究生物分類的方法和原理的生物學分支。分類就是遵循分類學原理和方法,對生物的各種類群進行命名和等級劃分。瑞典生物學家林奈將生物命名後,而後的生物學家才用域(Domain)、界(Kingdom)、門( Phylum)、綱(Class)、目(Order)、科(Family)、屬(Genus)、種(Species)加以分類。最上層的界,由懷塔克所提出的五界,比較多人接受;分別為原核生物界、原生生物界、菌物界、植物界以及動物界。 從最上層的「界」開始到「種」,愈往下層則被歸屬的生物之間特徵愈相近。共有七大類,分別是:界門綱目科屬種。

E. 何謂生物化學,其主要研究內容有哪些

生物化學
(自然科學)
運用化學的理論和方法研究生命物質的邊緣學科。其任務主要是了解生物的化學組成、結構及生命過程中各種化學變化。從早期對生物總體組成的研究,進展到對各種組織和細胞成分的精確分析。目前正在運用諸如光譜分析、同位素標記、X射線衍射、電子顯微鏡以及其他物理學、化學技術,對重要的生物大分子(如蛋白質、核酸等)進行分析,以期說明這些生物大分子的多種多樣的功能與它們特定的結構關系。
生物化學主要研究生物體分子結構與功能、物質代謝與調節以及遺傳信息傳遞的分子基礎與調控規律。

F. 現在生物化學的研究方向有哪些

生物化學主要研究生物體分子結構與功能、物質代謝與調節以及遺傳信息傳遞的分子基礎與調控規律。

生物化學組成

除了水和無機鹽之外,活細胞的有機物主要由碳原子與氫、氧、氮、磷、硫等結合組成,分為大分子和小分子兩大類。前者包括蛋白質、核酸、多糖和以結合狀態存在的脂質;後者有維生素、激素、各種代謝中間物以及合成生物大分子所需的氨基酸、核苷酸、糖、脂肪酸和甘油等。在不同的生物中,還有各種次生代謝物,如萜類、生物鹼、毒素、抗生素等。

雖然對生物體組成的鑒定是生物化學發展初期的特點,但直到今天,新物質仍不斷在發現。如陸續發現的干擾素、環核苷一磷酸、鈣調蛋白、粘連蛋白、外源凝集素等,已成為重要的研究課題。有的簡單的分子,如作為代謝調節物的果糖-2,6-二磷酸是1980年才發現的。另一方面,早已熟知的化合物也會發現新的功能,20世紀初發現的肉鹼,50年代才知道是一種生長因子,而到60年代又了解到是生物氧化的一種載體。多年來被認為是分解產物的腐胺和屍胺,與精胺、亞精胺等多胺被發現有多種生理功能,如參與核酸和蛋白質合成的調節,對DNA超螺旋起穩定作用以及調節細胞分化等。

代謝調節控制

新陳代謝由合成代謝和分解代謝組成。前者是生物體從環境中取得物質,轉化為體內新的物質的過程,也叫同化作用;後者是生物體內的原有物質轉化為環境中的物質,也叫異化作用。同化和異化的過程都由一系列中間步驟組成。中間代謝就是研究其中的化學途徑的。如糖元、脂肪和蛋白質的異化是各自通過不同的途徑分解成葡萄糖、脂肪酸和氨基酸,然後再氧化生成乙醯輔酶A,進入三羧酸循環,最後生成二氧化碳。

在物質代謝的過程中還伴隨有能量的變化。生物體內機械能、化學能、熱能以及光、電等能量的相互轉化和變化稱為能量代謝,此過程中ATP起著中心的作用。

新陳代謝是在生物體的調節控制之下有條不紊地進行的。這種調控有3種途徑:①通過代謝物的誘導或阻遏作用控制酶的合成。這是在轉錄水平的調控,如乳糖誘導乳糖操縱子合成有關的酶;②通過激素與靶細胞的作用,引發一系列生化過程,如環腺苷酸激活的蛋白激酶通過磷醯化反應對糖代謝的調控;③效應物通過別構效應直接影響酶的活性,如終點產物對代謝途徑第一個酶的反饋抑制。生物體內絕大多數調節過程是通過別構效應實現的。

結構與功能

生物大分子的多種多樣功能與它們特定的結構有密切關系。蛋白質的主要功能有催化、運輸和貯存、機械支持、運動、免疫防護、接受和傳遞信息、調節代謝和基因表達等。由於結構分析技術的進展,使人們能在分子水平上深入研究它們的各種功能。酶的催化原理的研究是這方面突出的例子。蛋白質分子的結構分4個層次,其中二級和三級結構間還可有超二級結構,三、四級結構之間可有結構域。結構域是個較緊密的具有特殊功能的區域,連結各結構域之間的肽鏈有一定的活動餘地,允許各結構域之間有某種程度的相對運動。蛋白質的側鏈更是無時無刻不在快速運動之中。蛋白質分子內部的運動性是它們執行各種功能的重要基礎。

80年代初出現的蛋白質工程,通過改變蛋白質的結構基因,獲得在指定部位經過改造的蛋白質分子。這一技術不僅為研究蛋白質的結構與功能的關系提供了新的途徑;而且也開辟了按一定要求合成具有特定功能的、新的蛋白質的廣闊前景。

核酸的結構與功能的研究為闡明基因的本質,了解生物體遺傳信息的流動作出了貢獻。鹼基配對是核酸分子相互作用的主要形式,這是核酸作為信息分子的結構基礎。脫氧核糖核酸的雙螺旋結構有不同的構象,J.D.沃森和F.H.C.克里克發現的是B-結構的右手螺旋,後來又發現了稱為 Z-結構的左手螺旋。DNA還有超螺旋結構。這些不同的構象均有其功能上的意義。核糖核酸包括信使核糖核酸(mRNA)、轉移核糖核酸(tRNA)和核蛋白體核糖核酸(rRNA),它們在蛋白質生物合成中起著重要作用。新近發現個別的RNA有酶的功能。

基因表達的調節控制是分子遺傳學研究的一個中心問題,也是核酸的結構與功能研究的一個重要內容。對於原核生物的基因調控已有不少的了解;真核生物基因的調控正從多方面探討。如異染色質化與染色質活化;DNA的構象變化與化學修飾;DNA上調節序列如加強子和調制子的作用;RNA加工以及轉譯過程中的調控等。

ATP在光合、代謝和遺傳之間架起了橋梁

方法學

在生物化學的發展中,許多重大的進展均得力於方法上的突破。例如同位素示蹤技術用於代謝研究和結構分析;層析,特別是70年代以來全面地大幅度地提高體系性能的高效液相層析以及各種電泳技術用於蛋白質和核酸的分離純化和一級結構測定;X射線衍射技術用於蛋白質和核酸晶體結構的測定;高解析度二維核磁共振技術用於溶液中生物大分子的構象分析;酶促等方法用於DNA序列測定;單克隆抗體和雜交瘤技術用於蛋白質的分離純化以及蛋白質分子中抗原決定因子的研究等。70年代以來計算機技術廣泛而迅速地向生物化學各個領域滲透,不僅使許多分析儀器的自動化程度和效率大大提高,而且為生物大分子的結構分析,結構預測以及結構功能關系研究提供了全新的手段。生物化學今後的繼續發展無疑還要得益於技術和方法的革新。

G. 什麼叫生物化學研究對象包括哪些主要內容

生物化學(biochemistry)是一門研究生物體的化學組成及其變化規律,從分子水平上揭示生命現象本質的一門生命科學,又稱生命的化學。

生物化學的研究對象:蛋白質、核酸、酶。

生物化學的主要內容:

1、人體的物質組成;

2、生物分子的結構與功能;

3、物質代謝及調控;

4、基因信息傳遞與表達及調控;

5、器官生化。

(7)生物化學研究方法有哪些擴展閱讀

生物化學若以不同的生物為對象,可分為動物生化、植物生化、微生物生化、昆蟲生化等。若以生物體的不同組織或過程為研究對象,則可分為肌肉生化、神經生化、免疫生化、生物力能學等。因研究的物質不同,又可分為蛋白質化學、核酸化學、酶學等分支。

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。

H. 化學研究的方法有哪些

有機化學研究手段的發展經歷了從手工操作到自動化、計算機化,從常量到超微量的過程。
20世紀40年代前,用傳統的蒸餾、結晶、升華等方法來純化產品,用化學降解和衍生物制備的方法測定結構。後來,各種色譜法、電泳技術的應用,特別是高壓液相色譜的應用改變了分離技術的面貌。各種光譜、能譜技術的使用,使有機化學家能夠研究分子內部的運動,使結構測定手段發生了革命性的變化。
電子計算機的引入,使有機化合物的分離、分析方法向自動化、超微量化方向又前進了一大步。帶傅里葉變換技術的核磁共振譜和紅外光譜又為反應動力學、反應機理的研究提供了新的手段。這些儀器和x射線結構分析、電子衍射光譜分析,已能測定微克級樣品的化學結構。用電子計算機設計合成路線的研究也已取得某些進展。
未來有機化學的發展首先是研究能源和資源的開發利用問題。迄今我們使用的大部分能源和資源,如煤、天然氣、石油、動植物和微生物,都是太陽能的化學貯存形式。今後一些學科的重要課題是更直接、更有效地利用太陽能。
對光合作用做更深入的研究和有效的利用,是植物生理學、生物化學和有機化學的共同課題。有機化學可以用光化學反應生成高能有機化合物,加以貯存;必要時則利用其逆反應,釋放出能量。另一個開發資源的目標是在有機金屬化合物的作用下固定二氧化碳,以產生無窮盡的有。機化合物。這幾方面的研究均已取得一些初步結果。
其次是研究和開發新型有機催化劑,使它們能夠模擬酶的高速高效和溫和的反應方式。這方面的研究已經開始,今後會有更大的發展。
20世紀60年代末,開始了有機合成的計算機輔助設計研究。今後有機合成路線的設計、有機化合物結構的測定等必將更趨系統化、邏輯化。

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