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什麼叫生物化學其主要任務有哪些

發布時間:2023-01-25 13:27:14

『壹』 什麼是生物化學

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。

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(ATF)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。

『貳』 生物化學的作用

生物化學是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、電子顯微鏡一級其他物理學、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。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。

『叄』 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。

(3)什麼叫生物化學其主要任務有哪些擴展閱讀

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。

『肆』 名詞解釋生物化學

【名詞解釋】
生物化學是指用化學的方法和理論研究生命的化學分支學科。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,以此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。
一、定義
化學的分支學科。它是研究生命物質的化學組成、結構及生命活動過程中各種化學變化的基礎生命科學。
生物化學(Biochemistry)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,A.-L.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植物呼吸的逆過程。又如1828年F.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L.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發這樣復雜的生命活動,終於推翻了「生機論」。
二、物質組成
生物體是由一定的物質成分按嚴格的規律和方式組織而成的。人體約含水55-67%,蛋白質15~18%,脂類 10~15%,無機鹽3~4% 及糖類1~2%等。從這個分析來看,人體的組成除水及無機鹽之外,主要就是蛋白質、脂類及糖類三類有機物質。其實,除此三大類之外,還有核酸及多種有生物學活性的小分子化合物,如維生素、激素、氨基酸及其衍生物、肽、核苷酸等。若從分子種類來看,那就更復雜了。以蛋白質為例,人體內的蛋白質分子,據估計不下100000種。這些蛋白質分子中,極少與其它生物體內的相同。每一類生物都各有其一套特有的蛋白質,它們都是些大而復雜的分子。其它大而復雜的分子,還有核酸、糖類、脂類等;它們的分子種類雖然不如蛋白質多,但也是相當可觀的。這些大而復雜的分子稱為「生物分子」。生物體不僅由各種生物分子組成,也由各種各樣有生物學活性的小分子所組成,足見生物體在組成上的多樣性和復雜性。
大而復雜的生物分子在體內也可降解到非常簡單的程度。當生物分子被水解時,即可發現構成它們的基本單位,如蛋白質中的氨基酸,核酸中的核苷酸,脂類中脂肪酸及糖類中的單糖等。這些小而簡單的分子可以看作生物分子的構件,或稱作「構件分子」。它們的種類為數不多,在每一種生物體內基本上都是一樣的。實際上,生物體內的生物分子僅僅是由不多幾種構件分子借共價鍵連接而成的。由於組成一個生物分子的構件分子的數目多,它的分子就大;因為構件分子不只一種,而且其排列順序又可以是各種各樣,由此而形成的生物分子的結構,當然就復雜。不僅如此,某些生物分子在不同情況下,還會具有不同的立體結構。生物分子的種類是非常多的。自然界約一百三十餘萬種生物體中,據估計總大約有 種蛋白質及 種核酸;它們都是由一些構件分子所組成。構件分子在生物體內的新陳代謝中,按一定的組織規律,互相連接,依次逐步形成生物分子、亞細胞結構、細胞組織或器官,最後在神經及體液的溝通和聯系下,形成一個有生命的整體。

『伍』 生物化學的定義是什麼有人知道嗎

生物化學的定義是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。
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『陸』 生物化學的作用

生物化學是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、電子顯微鏡一級其他物理學、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.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.

『柒』 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。

『捌』 什麼是生物化學

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。

生物體是由一定的物質成分按嚴格的規律和方式組織而成的。人體約含水55%~67%,蛋白質15%~18%,脂類10%~15%,無機鹽3%~4%及糖類1%~2%等。從這個分析來看,人體的組成除水及無機鹽之外,主要就是蛋白質、脂類及糖類三類有機物質。其實,除此三大類之外,還有核酸及多種有生物學活性的小分子化合物,如維生素、激素、氨基酸及其衍生物、肽、核苷酸等。

物質代謝的調節控制是生物體維持生命的一個重要方面。物質代謝中絕大部分化學反應是在細胞內由酶促成,而且具有高度自動調節控制能力。這是生物的重要特點之一。

基因是遺傳的物質基礎,是DNA分子上具有遺傳信息的特定核苷酸序列的總稱。基因通過復制把遺傳信息傳遞給下一代,使後代出現與親代相似的性狀。基因是生命的密碼,記錄和傳遞著遺傳信息。生物體的生、長、病、老、死等一切生命現象都與基因有關。

『玖』 究竟什麼是生物化學

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。

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