生物化学怎么研究生命

Ⅰ 为什么生物化学是生命科学中最重要最基础的学科之一

首先，生物化学是研究生物体中的化学进程的一门学科，它是研究生命物质的化学组成、结构及生命活动过程中各种化学变化的基础生命科学。
生物体是由一定的物质成分按严格的规律和方式组织而成的。生物体的组成既有有机物，也有无机物，除水及无机盐之外，主要是蛋白质、脂类及糖类三类有机物质。除此三大类之外，还有核酸及多种有生物学活性的小分子化合物，如维生素、激素、氨基酸及其衍生物、肽、核苷酸等。这些物质既有由许多单体物质聚合而成的大分子物质，也有结构或简单或复杂的单个分子。
正是这些单独看没有丝毫生命现象的纯化学物质，通过对同时发生的上千种化学反应的精密控制和调节，产生并表现出了生长、发育、修补、替换与交换等新陈代谢现象及遗传和繁殖等生物特有的行为。
而这一切行为和现象的本质，就是化学反应，就是化学过程。只不过这些化学过程发生在生物体内，并且精密受控。那么要研究它们，就必须从它们的化学本质上去进行。而这种研究，就构成了生物化学这一生命科学的基础。
所以说，生物化学是生命科学中最重要最基础的学科之一。

Ⅱ 生化是什么

中文名称：生物化学
英文名称：biochemistry
其他名称：生化
定义：用化学的原理和方法，研究生命现象的学科。通过研究生物体的化学组成、代谢、营养、酶功能、遗传信息传递、生物膜、细胞结构及分子病等阐明生命现象

Ⅲ 现在生物化学的研究方向有哪些

生物化学主要研究生物体分子结构与功能、物质代谢与调节以及遗传信息传递的分子基础与调控规律。

生物化学组成

除了水和无机盐之外，活细胞的有机物主要由碳原子与氢、氧、氮、磷、硫等结合组成，分为大分子和小分子两大类。前者包括蛋白质、核酸、多糖和以结合状态存在的脂质；后者有维生素、激素、各种代谢中间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，还有各种次生代谢物，如萜类、生物碱、毒素、抗生素等。

虽然对生物体组成的鉴定是生物化学发展初期的特点，但直到今天，新物质仍不断在发现。如陆续发现的干扰素、环核苷一磷酸、钙调蛋白、粘连蛋白、外源凝集素等，已成为重要的研究课题。有的简单的分子，如作为代谢调节物的果糖-2，6-二磷酸是1980年才发现的。另一方面，早已熟知的化合物也会发现新的功能，20世纪初发现的肉碱，50年代才知道是一种生长因子，而到60年代又了解到是生物氧化的一种载体。多年来被认为是分解产物的腐胺和尸胺，与精胺、亚精胺等多胺被发现有多种生理功能，如参与核酸和蛋白质合成的调节，对DNA超螺旋起稳定作用以及调节细胞分化等。

代谢调节控制

新陈代谢由合成代谢和分解代谢组成。前者是生物体从环境中取得物质，转化为体内新的物质的过程，也叫同化作用；后者是生物体内的原有物质转化为环境中的物质，也叫异化作用。同化和异化的过程都由一系列中间步骤组成。中间代谢就是研究其中的化学途径的。如糖元、脂肪和蛋白质的异化是各自通过不同的途径分解成葡萄糖、脂肪酸和氨基酸，然后再氧化生成乙酰辅酶A，进入三羧酸循环，最后生成二氧化碳。

在物质代谢的过程中还伴随有能量的变化。生物体内机械能、化学能、热能以及光、电等能量的相互转化和变化称为能量代谢，此过程中ATP起着中心的作用。

新陈代谢是在生物体的调节控制之下有条不紊地进行的。这种调控有3种途径：①通过代谢物的诱导或阻遏作用控制酶的合成。这是在转录水平的调控，如乳糖诱导乳糖操纵子合成有关的酶；②通过激素与靶细胞的作用，引发一系列生化过程，如环腺苷酸激活的蛋白激酶通过磷酰化反应对糖代谢的调控；③效应物通过别构效应直接影响酶的活性，如终点产物对代谢途径第一个酶的反馈抑制。生物体内绝大多数调节过程是通过别构效应实现的。

结构与功能

生物大分子的多种多样功能与它们特定的结构有密切关系。蛋白质的主要功能有催化、运输和贮存、机械支持、运动、免疫防护、接受和传递信息、调节代谢和基因表达等。由于结构分析技术的进展，使人们能在分子水平上深入研究它们的各种功能。酶的催化原理的研究是这方面突出的例子。蛋白质分子的结构分4个层次，其中二级和三级结构间还可有超二级结构，三、四级结构之间可有结构域。结构域是个较紧密的具有特殊功能的区域，连结各结构域之间的肽链有一定的活动余地，允许各结构域之间有某种程度的相对运动。蛋白质的侧链更是无时无刻不在快速运动之中。蛋白质分子内部的运动性是它们执行各种功能的重要基础。

80年代初出现的蛋白质工程，通过改变蛋白质的结构基因，获得在指定部位经过改造的蛋白质分子。这一技术不仅为研究蛋白质的结构与功能的关系提供了新的途径；而且也开辟了按一定要求合成具有特定功能的、新的蛋白质的广阔前景。

核酸的结构与功能的研究为阐明基因的本质，了解生物体遗传信息的流动作出了贡献。碱基配对是核酸分子相互作用的主要形式，这是核酸作为信息分子的结构基础。脱氧核糖核酸的双螺旋结构有不同的构象，J.D.沃森和F.H.C.克里克发现的是B-结构的右手螺旋，后来又发现了称为 Z-结构的左手螺旋。DNA还有超螺旋结构。这些不同的构象均有其功能上的意义。核糖核酸包括信使核糖核酸（mRNA）、转移核糖核酸(tRNA）和核蛋白体核糖核酸（rRNA），它们在蛋白质生物合成中起着重要作用。新近发现个别的RNA有酶的功能。

基因表达的调节控制是分子遗传学研究的一个中心问题，也是核酸的结构与功能研究的一个重要内容。对于原核生物的基因调控已有不少的了解；真核生物基因的调控正从多方面探讨。如异染色质化与染色质活化；DNA的构象变化与化学修饰；DNA上调节序列如加强子和调制子的作用；RNA加工以及转译过程中的调控等。

ATP在光合、代谢和遗传之间架起了桥梁

方法学

在生物化学的发展中，许多重大的进展均得力于方法上的突破。例如同位素示踪技术用于代谢研究和结构分析；层析，特别是70年代以来全面地大幅度地提高体系性能的高效液相层析以及各种电泳技术用于蛋白质和核酸的分离纯化和一级结构测定；X射线衍射技术用于蛋白质和核酸晶体结构的测定；高分辨率二维核磁共振技术用于溶液中生物大分子的构象分析；酶促等方法用于DNA序列测定；单克隆抗体和杂交瘤技术用于蛋白质的分离纯化以及蛋白质分子中抗原决定因子的研究等。70年代以来计算机技术广泛而迅速地向生物化学各个领域渗透，不仅使许多分析仪器的自动化程度和效率大大提高，而且为生物大分子的结构分析，结构预测以及结构功能关系研究提供了全新的手段。生物化学今后的继续发展无疑还要得益于技术和方法的革新。

Ⅳ 生物历史

发展历史
在自然科学还没有发展的古代,人们对生物的五光十色、绚丽多彩迷惑不解,他们往往把生命和无生命看成是截然不同、没有联系的两个领域,认为生命不服从于无生命物质的运动规律.不少人还将各种生命现象归结为一种非物质的力,即“活力”的作用.这些无根据的臆测,随着生物学的发展而逐渐被抛弃,在现代生物学中已经没有立足之地了.
20世纪特别是40年代以来,生物学吸收了数学、物理学和化学等的成就,逐渐发展成一门精确的、定量的、深入到分子层次的科学.人们已经认识到生命是物质的一种运动形态.生命的基本单位是细胞,它是由蛋白质、核酸、脂质等生物大分子组成的物质系统.生命现象就是这一复杂系统中物质、能和信息三个量综合运动与传递的表现.生命有许多为无生命物质所不具备的特性.例如,生命能够在常温、常压下合成多种有机化合物,包括复杂的生物大分子；能够以远远超出机器的生产效率来利用环境中的物质和能制造体内的各种物质,而不排放污染环境的有害物质；能以极高的效率储存信息和传递信息；具有自我调节功能和自我复制能力；以不可逆的方式进行着个体发育和物种的演化等等.揭露生命过程中的机制具有巨大的理论和实践意义. 现代生物学是一个有众多分支的庞大的知识体系,本文着重说明生物学研究的对象、分科、方法和意义.关于生命的本质和生物学发展的历史,将分别在“生命”、“生物学史”等条目中阐述.
生物学的分支学科各有一定的研究内容而又相互依赖、互相交叉.此外,生命作为一种物质运动形态,有它自己的生物学规律,同时又包含并遵循物理和化学的规律.因此,生物学同物理学、化学有着密切的关系.生物分布于地球表面,是构成地球景观的重要因素.因此,生物学和地学也是互相渗透、互相交叉的.
早期的生物学
主要是对自然的观察和描述,是关于博物学和形态分类的研究.所以生物学最早是按类群划分学科的,如植物学、动物学、微生物学等.由于生物种类的多样性,也由于人们对生物学的了解越来越多,学科的划分也就越来越细,一门学科往往要再划分为若干学科,例如植物学可划分为藻类学、苔藓植物学、蕨类植物学等；动物学划分为原生动物学、昆虫学、鱼类学、鸟类学等；微生物不是一个自然的生物类群,只是一个人为的划分,一切微小的生物如细菌以及单细胞真菌、藻类、原生动物都可称为微生物,不具细胞形态的病毒也可列入微生物之中.因而微生物学进一步分为细菌学、真菌学、病毒学等. 按生物类群划分学科,有利于从各个侧面认识某一个自然类群的生物特点和规律性.但无论具体对象是什么,研究课题都不外分类、形态、生理、生化、生态、遗传、进化等方面.为了强调按类型划分的学科已经不仅包括形态、分类等比较经典的内容,而且包括其他各个过程和各种层次的内容,人们倾向于把植物学称为植物生物学,把动物学称为动物生物学. 生物在地球历史中有着40亿年左右的发展进化历程.大约有1500万种生物已经绝灭,它们的一些遗骸保存在地层中形成化石.古生物学专门通过化石研究地质历史中的生物,早期古生物学多偏重于对化石的分类和描述,近年来生物学领域的各个分支学科被引入古生物学,相继产生古生态学、古生物地理学等分支学科.现在有人建议,以广义的古生物生物学代替原来限于对化石进行分类描述的古生物学. 生物的类群是如此的繁多,需要一个专门的学科来研究类群的划分,这个学科就是分类学.林奈时期的分类以物种不变论为指导思想,只是根据某几个鉴别特征来划分门类,习称人为分类.现代的分类是以进化论为指导思想,根据物种在进化上的亲疏远近进行分类,通称自然分类.现代分类学不仅进行形态结构的比较,而且吸收生物化学及分子生物学的成就,进行分子层次的比较,从而更深刻揭示生物在进化中的相互关系.现代分类学可定义为研究生物的系统分类和生物在进化上相互关系的科学. 生物学中有很多分支学科是按照生命运动所具有的属性、特征或者生命过程来划分的. 形态学是生物学中研究动、植物形态结构的学科.在显微镜发明之前,形态学只限于对动、植物的宏观的观察,如大体解剖学、脊椎动物比较解剖学等.比较解剖学是用比较的和历史的方法研究脊椎动物各门类在结构上的相似与差异,从而找出这些门类的亲缘关系和历史发展.显微镜发明之后,组织学和细胞学也就相应地建立起来,电子显微镜的使用,使形态学又深入到超微结构的领域.但是形态结构的研究不能完全脱离机能的研究,现在的形态学早已跳出单纯描述的圈子,而使用各种先进的实验手段了. 生理学是研究生物机能的学科,生理学的研究方法是以实验为主.按研究对象又分为植物生理学、动物生理学和细菌生理学.植物生理学是在农业生产发展过程中建立起来的.生理学也可按生物的结构层次分为细胞生理学、器官生理学、个体生理学等.在早期,植物生理学多以种子植物为研究对象；动物生理学也大多联系医学而以人、狗、兔、蛙等为研究对象；以后才逐渐扩展到低等生物的生理学研究,这样就发展了比较生理学.
遗传学
是研究生物性状的遗传和变异,阐明其规律的学科.遗传学是在育种实践的推动下发展起来的.1900年孟德尔的遗传定律被重新发现,遗传学开始建立起来.以后,由于T.H.摩尔根等人的工作,建成了完整的细胞遗传学体系.1953年,遗传物质DNA分子的结构被揭示,遗传学深入到分子水平.基因组计划的进展,从基因组、蛋白质组到代谢组的遗传信息传递,以及细胞信号传导、基因表达调控网络的研究,1994年系统遗传学的概念、词汇与原理于中科院提出与发表.现在,遗传信息的传递、基因的调控机制已逐渐被了解,遗传学理论和技术在农业、工业和临床医学实践中都在发挥作用,同时在生物学的各分支学科中占有重要的位置.生物学的许多问题,如生物的个体发育和生物进化的机制,物种的形成以及种群概念等都必须应用遗传学的成就来求得更深入的理解.
胚胎学
是研究生物个体发育的学科,原属形态学范围.1859年达尔文进化论的发表大大推动了胚胎学的研究.19世纪下半叶,胚胎发育以及受精过程的形态学都有了详细精确的描述.此后,动物胚胎学从观察描述发展到用实验方法研究发育的机制,从而建立了实验胚胎学.现在,个体发育的研究采用生物化学方法,吸收分子生物学成就,进一步从分子水平分析发育和性状分化的机制,并把关于发育的研究从胚胎扩展到生物的整个生活史,形成发育生物学.
生态学
是研究生物与生物之间以及生物与环境之间的关系的学科.研究范围包括个体、种群、群落、生态系统以及生物圈等层次.揭示生态系统中食物链、生产力、能量流动和物质循环的有关规律,不但具有重要的理论意义,而且同人类生活密切相关.生物圈是人类的家园.人类的生产活动不断地消耗天然资源,破坏自然环境.特别是进入20世纪以后,由于人口急剧增长,工业飞速发展,自然环境遭到空前未有的破坏性冲击.保护资源、保持生态平衡是人类当前刻不容缓的任务.生态学是环境科学的一个重要组成成分,所以也可称环境生物学.人类生态学涉及人类社会,它已超越了生物学范围,而同社会科学相关联. 生命活动不外物质转化和传递、能的转化和传递以及信息的传递三个方面.因此,用物理的、化学的以及数学的手段研究生命是必要的,也是十分有效的.交叉学科如生物化学、生物物理学、生物数学就是这样产生的. 生物化学是研究生命物质的化学组成和生物体各种化学过程的学科,是进入20世纪以后迅速发展起来的一门学科.生物化学的成就提高了人们对生命本质的认识.生物化学和分子生物学的内容有区别,但也有相同之处.一般说来,生物化学侧重于生命的化学过程、参与这一过程的作用物、产品以及酶的作用机制的研究.例如在细胞呼吸、光合作用等过程中物质和能的转换、传递和反馈机制都是生物化学的研究内容.分子生物学是从研究生物大分子的结构发展起来的,现在更多的仍是研究生物大分子的结构与功能的关系、以及基因表达、调控等方面的机制问题. 生物物理学是用物理学的概念和方法研究生物的结构和功能、研究生命活动的物理和物理化学过程的学科.早期生物物理学的研究是从生物发光、生物电等问题开始的,此后随着生物学的发展,物理学新概念,如量子物理、信息论等的介入和新技术如 X衍射、光谱、波谱等的使用,生物物理的研究范围和水平不断加宽加深.一些重要的生命现象如光合作用的原初瞬间捕捉光能的反应,生物膜的结构及作用机制等都是生物物理学的研究课题.生物大分子晶体结构、量子生物学以及生物控制论等也都属于生物物理学的范围. 生物数学是数学和生物学结合的产物.它的任务是用数学的方法研究生物学问题,研究生命过程的数学规律.早期,人们只是利用统计学、几何学和一些初等的解析方法对生物现象做静止的、定量的分析.20世纪20年代以后,人们开始建立数学模型,模拟各种生命过程.现在生物数学在生物学各领域如生理学、遗传学、生态学、分类学等领域中都起着重要的作用,使这些领域的研究水平迅速提高,另一方面,生物数学本身也在解决生物学问题中发展成一独立的学科. 有少数生物学科是按方法来划分的,如描述胚胎学、比较解剖学、实验形态学等.按方法划分的学科,往往作为更低一级的分支学科,被包括在上述按属性和类型划分的学科中. 生物界是一个多层次的复杂系统.为了揭示某一层次的规律以及和其他层次的关系,出现了按层次划分的学科并且愈来愈受人们的重视. 分子生物学是研究分子层次的生命过程的学科.它的任务在于从分子的结构与功能以及分子之间的相互作用去揭示各种生命过程的物质基础.现代分子生物学的一个主要分科是分子遗传学,它研究遗传物质的复制、遗传信息的传递、表达及其调节控制问题等. 细胞生物学是研究细胞层次生命过程的学科,早期称细胞学是以形态描述为主的.以后,细胞学吸收了分子生物学的成就,深入到超微结构的水平,主要研究细胞的生长、代谢和遗传等生物学过程,细胞学也就发展成细胞生物学了. 个体生物学是研究个体层次生命过程的学科.在复式显微镜发明之前,生物学大都是以个体和器官系统为研究对象的.研究个体的过程有必要分析组成这一过程的器官系统过程、细胞过程和分子过程.但是个体的过程又不同于器官系统过程、细胞过程或分子过程的简单相加.个体的过程存在着自我调节控制的机制,通过这一机制,高度复杂的有机体整合为高度协调的统一体,以协调一致的行为反应于外界因素的刺激.个体生物学建立得很早,直到现在,仍是十分重要的. 种群生物学是研究生物种群的结构、种群中个体间的相互关系、种群与环境的关系以及种群的自我调节和遗传机制等.种群生物学和生态学是有很大重叠的,实际上种群生物学可以说是生态学的一个基本部分. 以上所述,还仅仅是当前生物学分科的主要格局,实际的学科比上述的还要多.例如,随着人类的进入太空,宇宙生物学已在发展之中.又如随着实验精确度的不断提高,对实验动物的要求也越来越严,研究无菌生物和悉生态的悉生生物学也由于需要而建立起来.总之,一些新的学科不断地分化出来,一些学科又在走向融合.生物学分科的这种局面,反映了生物学极其丰富的内容,也反映了生物学蓬勃发展的景象.

Ⅳ 生物化学生命是什么如何定义

生物化学，是研究生命物质的化学组成、结构及生命活动过程中各种化学变化的基础生命科学。。其任务主要是了解生物的化学组成、结构及生命过程中各种化学变化。从早期对生物总体组成的研究，进展到对各种组织和细胞成分的精确分析。

Ⅵ 科学家是怎么研究生命进化历程的呢

生命是从哪里来的？
地球上的生命是从哪里来的？生命究竟是怎样产生的？这不仅是科学家感兴趣的问题，也是普通人们所感兴趣的问题，它已困扰了人类几千年。但是直到本世纪，生命起源的研究才成为科学研究中的一个重要领域，原因是要想回答这个问题实在是太难了，即使到今天，它也依然是一个尚未完全解开的谜。
远古的时候，人类的生产力还很低下，认识能力也很低下，人们对世界上千姿万态、活蹦乱跳的生物，特别是对人类自身是从哪里来的充满了困惑和神秘感，于是出现了各种各样的神话和传说。而后来，这些神话和传说大都把生命看作是一种超物质的力量，即神或者不可知的上天创造的。
我国古代就有女娲造人的神话。相传开天辟地之后，大地上有了山川河流、草木花鸟、飞食走兽，唯独没有人。天神女娲感到十分孤独，于是掘取地上黄土，掺水揉团，按照自己的样子，捏成一个个小生灵，这就是人。用泥捏人太慢也太累了，于是她取了一根藤子伸进泥潭里，然后猛地向地上一甩，溅落的泥点也都变成了人，从此大地上布满了人的踪迹。
古埃及神话说，人是由圣神哈奴姆在陶器作坊中用泥土塑成，然后与女神赫脱一起把生命注入泥人的身体，于是泥人就有了充满活力的生命。
而从古巴比伦废墟中挖掘出的楔形文字，则记载着神在6天之中创造了世界和用粘土塑成第一个人的故事。后来这个故事被希伯莱人挪到了《圣经》中，成为神圣不可侵犯的"上帝创造万物"的宗教教义。
生命起源何处
生命起源的RNA学说
为了避免先有蛋还是先有鸡的无休止争论，从根本上探索生命的起源，人们从化学进化和生物学进化的角度，提出了RNA学说。即认为生物大分子的进化过程可分为三个阶段：RNA世界，RNA－蛋白质世界和DNA－RNA－蛋白质世界。认为生命起源于RNA，其主要根据有：1.研究表明，许多病毒只含单链RNA而不含DNA；2.研究发现，一些RNA具有酶的催化活性；3.由于RNA酶的发现，人们提出了从多核苷酸到多肽的学说；4.在真核生物基因组中发现了断裂基因，即外显子与内含子相间出现基因结构形式；5.RNA各种编辑变换的发现，使人们对RNA功能的多样性有了更多的认识；6.在一些病毒(如HIV，即AIDS病毒)中发现了逆转录现象；7.生物分子的功能与其结构(主要是三维结构)密切相关。
生命的基本特征是能够携带遗传信息，能够自我复制和能够催化生命过程的生物化学反应，并且为了适应环境的变化在生命进程中要能够不断地从低级到高级进化。以上结果正好说明RNA具有体现这些特征的功能。不过，迄今为止，RNA学说很大程度上是建立在RNA催化作用的若干实验的基础上的，而对于作为原初信息载体则尚缺乏更多的实验事实的支持。
生物是如何进化的？
一、物种的进化
地球大约诞生在46亿年前，其早期是个炽热的球体，根本谈不上生命的发生，后来随着地球的慢慢冷却，才逐步为生命的发生提供了条件。在经过了漫长的元素形成，化学进化过程后，大约在40亿年前，最初的生命出现了，从此，漫长的生物进化过程开始了。原始生命经过不断地发展演化，逐渐形成了现在地球上瑰丽多姿的生命世界。
地球上现有的生物大约有200万种。这些生物是什么时候开始在地球上出现的？在地球上生物漫长的进化过程中，还出现过哪些生物？这些生物是灭绝了还是繁衍至今了呢？古生物学的研究为我们解决了这些疑问。
地质年代是指地壳上不同年代的岩石在形成过程中的时间和顺序。依据古生物学的方法，可以将地质年代划分为太古元、元古代、古生代、中生代和新生代。古生物学通过研究不同地质时期地层中的动植物化石，并将生物化石进行比较，得到下面这张地质年代与生物发展历史表

地质年代和生物发展的历史代纪
距今年代（百万年）
地质现象和
自然条件
植物
动物
新生代
第四纪
全新世
0.011
冰川广布、黄土形成，气温下降
被子植物繁盛
猿人出现，人类发展，高等哺乳类繁盛
更新世
3
第三纪
上新世
12
气候变冷，有造山运动
被子植物分化出各科、属
哺乳类及鸟类兴盛，灵长类和类人猿出现，节肢动物、软体动物繁盛
中新世
25
渐新世
40
始新世
60
古新世
70
中生代
白垩纪
135
山岳兴起，后期气候变冷
前期裸子植物为主。后期被子植物兴起
有袋类繁盛，有胎盘动物及鸟类兴起，大型爬行类灭亡，昆虫类扩展
侏罗纪
180
大陆升高，气候温暖
被子植物出现
单孔类和恐龙繁盛、昆虫兴起
三迭纪
225
气候温和，地壳平静
裸子植物（银杏、松柏等）繁盛
恐龙兴起，原始哺乳类出现
古生代
二迭纪
280
末期造山运动频繁，大陆性气候、炎热干燥
裸子植物兴起，蕨类开始衰落
爬行类开始兴盛，昆虫类初现
石炭纪
345
有造山运动。气候湿润温暖
种子蕨类繁殖。原始裸子植物出现
两栖类繁盛，爬行类出现
泥盆纪
405
海陆变迁，出现广大陆地，气候干燥炎热
陆地蕨类成林，裸子植物出现
两栖类（坚头类）初现，鱼类繁盛
志留纪
425
陆地升起，气候变干，海面缩小
陆生植物裸蕨类出现
水生无脊椎动物（珊瑚类）繁盛，原始鱼类出现
奥陶纪
500
浅海广布，气候温暖
海藻繁盛
水生无脊椎动物（三叶虫、头足类）繁盛
寒武纪
600
地壳静止，浅海广布
藻类兴起
所有无脊椎动物门类已出现
元古代
震旦纪
1800
岩层古老地壳变动剧烈
细菌、藻类出现
单细胞动物和低等无脊椎动物
二、DNA和蛋白质的进化
生命有着共同的起源。蛋白质和核酸是生物体的主要成分，组成生物体的蛋白质的氨基酸都是L－型的，而核酸的结构也极为相似。所有生物的生物化学反应都是由酶来催化的，它们的物质和能量代谢过程也很相似。通过对不同生物体起相同作用的蛋白质或核酸的化学结构进行比较，结果发现，亲缘越近其结构越相似，这说明蛋白质和核酸也在不断进化着。
根据对不同蛋白质进化速率的研究表明，生物体中，越是共同的蛋白质，其保守性越强、进化速率越慢；越是趋异性的蛋白质，其保守性越弱，进化速率越快。蛋白质分子的进化只能从表型上证明生物进化发展的历程，在分子水平上探讨进化的机理，更直接的方法是分析遗传物质本身--核酸。
愈是高等的生物，其DNA含量愈高
在进化过程中，生物体细胞中的DNA含量是逐渐增加的。大肠杆菌作为比较进化的原核生物，其DNA的含量为4×106个核苷酸对，能编码4000个基因。而哺乳动物生殖细胞中基因组的DNA含量约为3.2×109个核苷酸对，如果全部用来编码基因，则基因含量为300万个。生物由简单的类型进化到复杂的类型，其DNA含量的增加是一个很重要的直接证据。
从总的进化趋势来说，愈是高等的生物，其DNA含量愈高。但是DNA的含量不一定总是与生物的复杂程度成正比。因为DNA中有很多是不编码的重复顺序，重复顺序的多少与进化程度没有直接的相关性。但基因的数量与生物的复杂程度必然是相关的，因为高度发展、结构复杂的生物要维持它的生命活动和繁衍它的种族，就需要有大量的基因。事实上，很多基因只存在于高等的生物中，如血红蛋白质基因和免疫球蛋白基因等。
基因扩增的两种类型
在生物进化的历程中，基因数量的扩增与生物进化的复杂程度是一致的。基因的扩增有两种类型；一是原有基因数量的圹增，即重复基因的产生；二是新基因的扩增，即由于碱基对突变、等位基因的不等位交换等原因产生生理生化功能与原基因不同的新基因。
进化论与神创论的大论战
1859年底，达尔文的《物种起源》一书终于出版了。它像一块巨石落水，引起了社会各界的激烈争论。反对者蜂拥而起，但也有许多科学家坚定地支持达尔文，特别是英国生物学家赫胥黎（1825-1895）和德国生物学家海克尔，他们不仅热情宣传、勇敢捍卫进化论，而且发展了进化论。

赫胥黎首先把进化论用到了人类起源上。他从卵的发育、躯体和四肢的比例、脊椎、头骨、牙齿、手、足一直到脑的结构，把人和猿作了一一比较。证明人科和猿科应排在同一目中，并且第一次明确提出了人和猿类由同一祖先分支而来。

海克尔根据大量事实，提出了生物重演律，他不仅相信生物的进化，而且提出了动植物系统树，指明了动植物进化的程序。

1860年6月28日到30日，在英国牛津大学发生了科学史上有名的神创论与进化论的大论战。讨论会在第三天达到了高潮，700多名听众把演讲大厅挤得水泄不通。能言善辩、号称"油滑的山姆"的大主教威尔伯福斯亲自出马。他指责达尔文的进化论根本违背《圣经》的教义，挑衅地说："请问坐在我身旁的赫胥黎教授，究竟是你的祖父还是祖母哪一方面猿猴同发生了血缘关系？"

赫胥黎从容不迫地应战。他简明了阐述了达尔文的进化论，用科学的事实揭露了大主教的愚昧无知，并且用这段着名的话结束了他的发言："一个人没有任何理由因为他的祖先是无尾猿而感到羞耻。如果有人让我在回忆中感到耻辱的话，那就是这样一种人，他不满足在自己活动范围内取得的令人怀疑的成功，却要插手他并不了解的科学问题，想用花言巧语和宗教偏见把真理掩盖起来。"

赫胥黎的发言赢得了人们热烈的掌声，这场辩论以进化论的胜利而告终。经过激烈的斗争，到了19世纪末，达尔文的学说终于赢得了科学界绝大多数人的支持，成为流行最广、影响最大的科学思潮之一。
进化论在进化中

达尔文的进化论打破了生物学中被神学盘踞的最后一个顽固堡垒，推翻了那种把物种看作是彼此毫无联系的、神造的、不变的观点，给生物学乃至整个自然科学的发展带来了一场革命。

但是，由于科学技术发展水平的限制，达尔文的进化论也有不足和局限性。他虽然揭示了生存斗争、自然选择、适者生存的原理，但是对于变异的原因并没有真正搞清楚，达尔文自己也很坦然地说过："关于变异的规律，我们实在是深深无知的，我们能够说明的这部分或那部分发生变异的任何原因，恐怕还不及百分之一。"

随着20世纪生物科学的发展，特别是遗传学和分子生物学的发展，进化论有了新的发展。人们弄清楚了变异的物质基础是基因，对基因给生物带来的影响有了越来越多的了解。

本世纪三四十年代，人们把遗传学的研究成果同达尔文的自然选择学说有机会地结合起来，提出了综合进化论，或称现代达尔文主义。综合进化论认为群体是生物进化的单位，物种进化是突变、基因重组、选择和隔离这几种因素相互作用的综合效应。

60年代以来，随着分子生物的异军突起，人们对进化的认识也开始深入到分子水平。1968年，日本学者木村资生发表了一篇论文，提出中性进化学说，对达尔文的"物竞天择"发生了挑战。他提出决定分子进化的主导因素是那些对生物既不有利、也不有害的"中性"基因突变。这此中性突变日积月累，积少成多，可以构成相当大的差异，形成种属的特性。在自然选择对它们并不发生作用的情况下，生物大分子照样可以进化。木村认为，这种长期持续的中性分子突变乃是进化的动力。

100多年来，进化论经受了各种考验，同时也在不断从科学发展中吸取营养，进化论的研究正从原来的个体进化水平向群体进化水平和分子进化水平纵深发展，进化论也在不断地进化中。

生命进化的奥秘--"神创论"与科学的较量
地球上为什么会有千千万万不同的生物种类？它们从哪里来的？不同的物种之间有联系吗？早在古代，就有人在思考这个问题了。
古希腊有一个学者叫阿那克西曼德（公元前610-前546），他猜测，地球上原来是一片汪洋，后来陆地才渐渐露了出来，生物是由海洋发展到陆地上的。比如人最初是披着鳞甲的鱼，当他们浮出水面来到陆地后甲壳炸裂，于是变成了人。
我国战国时期的思想家庄周（公元前369-前286），也有"青宁生程，程生马，马生人"之说。这里所说的青宁是竹根虫，程是貘或豺。我们现在当然都知道，人不是由马变来的，不过可以看出，这个古老的学说中蕴涵了生物可变的可贵思想：即由虫产生四脚动物，由四脚动物产生人。
这些古代的朴素的进化思想很快就为宗教神学的"神创论"给压抑下去了。我国封建社会有"天命观"，主张天是宇宙间最高的主宰，创造了包括人在内的万物，而在西方，很长的时间里，上帝创造万物的观点一直统治着人们的思想。
基督教的经典《圣经》的第一章"创世纪"，就描述了万能的上帝耶和华是怎样在6天中创造万物的：世界伊始，地上是浩淼无际的水，暗淡无光。第一天，上帝创造了光，从此有了光明和黑暗、白昼和黑夜。第二天，上帝创造了空气，把水上下分开。空气为天，天上的水是云和雨，地下的水是江河湖海。第三天，上帝创造了海洋和陆地，让大地长满青草、蔬菜、树木。第四天，上帝创造了日、月、星辰，分管白天黑夜。第五天，上帝创造了水中的游的鱼，空中飞的鸟，让海洋天空充满生机。第六天，上帝创造了地上生活的昆虫、野兽，并且按着自己的形象，创造出人，让人来管理这一切。万物都造齐了，第七天，上帝就休息了，这一天也就叫安息日。
《圣经》中还说，上帝创造的一切都是有用的，比如猫被创造出来是为了吃老鼠，老鼠创造出来是为了给猫吃……物种是按照上帝的意思被创造出来的，从它们被造出来的那一起就是不变的。从中世纪以来，谁要是敢对这种观点表示疑义，就是亵渎圣灵，就是大逆不道。
可是随着科学的进步，地质学、胚胎学、细胞学取得的许多新发现，使得一些哲学家和科学家们开始怀疑"上帝创造万物"和"物种不变"的观点了。
1748年，法国出版了一本名字很长很怪的书《泰利姆：或一个印度哲学家与一个法国传教士关于海洋的缩小陆地形成以及人和动物的起源等问题的谈话》。作者借异教徒泰利姆之口，指出物种是随着海洋的缩小，陆地的增加而增加的，物种随着环境变化获得的性状可以通过遗传而传递。泰利姆其实就是作者马耶的名字倒着拼写出来的，他由于害怕宗教迫害不改说出自己的真实姓名，这本书直到作者死了10年之后才出版。
法国博物学家布丰（1707-1788）是最早对"神创论"提出质疑的科学家之一。他在从事比较解剖学研究中发现，许多动物具有不完善的没有用处的退化的器官，如果物种是万能的上帝创造的，那么这些不完善的器官怎么会存在呢？
布丰在他的网络全书书式的巨着《自然史》中描绘了宇宙、太阳系、地球的演化。他认为地球是由炽热的气体凝聚而成的，地球的诞生比《圣经》创世纪所说的公元前4004年要早得多，地球的年龄起码有10万年以上。生物是在地球的历史发展过程中形成的，并随着环境的变化而变异。布丰甚至大胆地提出，人应当把自己列为动物的一属，他在他的着作中写道："如果只注意面孔的话，猿是人类最低级的形式，因为除了灵魂外，它具有人类所有的一切器官。""如果《圣经》没有明白宣示的话，我们可能要去为人和猿找一个共同的祖先。"
尽管布丰用的是假设的语气，并用造物主和神灵来掩盖自己的进化论，但是还是遭到了教会的围攻。在压力下，布丰不得不违心地宣布："我没有任何反对《圣经》的意图，我放弃所有我的着作中关于地球形成的说法，放弃与摩西故事相抵触的说法。"直到18世纪，宗教还在顽固地维持着对科学的统治。

Ⅶ 什么是生物化学

生物化学是研究生命物质的化学组成结构，及生命过程中各种化学变化的生物学分支学科。

若以不同的生物为对象，生物化学可分为动物生化、植物生化、微生物生化、昆虫生化等；若以生物体的不同组织或过程为研究对象，则可分为肌肉生化、神经生化、免疫生化、生物力能学等；因研究的物质不同，又可分为蛋白质化学、核酸化学、酶学等分支；研究各种天然物质的化学称为生物有机化学；研究各种无机物的生物功能的学科则称为生物无机化学或无机生物化学。

二十世纪六十年代以来，生物化学与其它学科又融合产生了—些边缘学科，如生化药理学、古生物化学、化学生态学等；或按应用领域不同，有医学生化、农业生化、工业生化、营养生化等。

生物化学发展简史

生物化学这一名词的出现大约在19世纪末、20世纪初，但它的起源可追溯得更远，其早期的历史是生理学和化学的早期历史的一部分。例如18世纪80年代，拉瓦锡证明呼吸与燃烧一样是氧化作用，几乎同时科学家又发现光合作用本质上是动物呼吸的逆过程。又如1828年沃勒首次在实验室中合成了一种有机物——尿素，打破了有机物只能靠生物产生的观点，给“生机论”以重大打击。

1860年巴斯德证明发酵是由微生物引起的但他认为必需有活的酵母才能引起发酵。1897年毕希纳兄弟发现酵母的无细胞抽提液可进行发酵，证明没有活细胞也可进行如发酵这样复杂的生命活动，终于推翻了“生机论”。

生物化学的发展大体可分为三个阶段。

第一阶段从19世纪末到20世纪30年代，主要是静态的描述性阶段，对生物体各种组成成分进行分离、纯化、结构测定、合成及理化性质的研究。其中菲舍尔测定了很多糖和氨基酸的结构，确定了糖的构型，并指出蛋白质是肚键连接的。1926年萨姆纳制得了脲酶结晶，并证明它是蛋白质。

此后四、五年间诺思罗普等人连续结晶了几种水解蛋白质的酶，指出它们都无例外地是蛋白质，确立了酶是蛋白质这一概念。通过食物的分析和营养的研究发现了一系列维生素，并阐明了它们的结构。

与此同时，人们又认识到另一类数量少而作用重大的物质——激素。它和维生素不同，不依赖外界供给，而由动物自身产生并在自身中发挥作用。肾上腺素、胰岛素及肾上腺皮质所含的甾体激素都在这一阶段发现。此外，中国生物化学家吴宪在1931年提出了蛋白质变性的概念。

第二阶段约在20世纪30～50年代，主要特点是研究生物体内物质的变化，即代谢途径，所以称动态生化阶段。其间突出成就是确定了糖酵解、三羧酸循环以及脂肪分解等重要的分解代谢途径。对呼吸、光合作用以及腺苷三磷酸(ATF)在能量转换中的关键位置有了较深入的认识。

当然，这种阶段的划分是相对的。对生物合成途径的认识要晚得多，在50～60年代才阐明了氨基酸、嘌岭、嗜啶及脂肪酸等的生物合成途径。

第三阶段是从20世纪50年代开始，主要特点是研究生物大分子的结构与功能。生物化学在这一阶段的发展，以及物理学、技术科学、微生物学、遗传学、细胞学等其他学科的渗透，产生了分子生物学，并成为生物化学的主体。

生物化学的基本内容

除了水和无机盐之外，活细胞的有机物主要由碳原子与氢、氧、氮、磷、硫结合组成，分为大分子和小分子两大类。前者包括蛋白质、核酸、多糖和以结合状态存在的脂质；后者有维生素、激素、各种代谢中间物，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，还有各种次生代谢物，如萜类、生物碱、毒素、抗生素等。

虽然对生物体组成的鉴定是生物化学发展初期的特点，但直到今天，新物质仍不断在发现。如陆续发现的干扰素、环核苷磷酸、钙调蛋白、粘连蛋白、外源凝集素等，已成为重要的研究课题。

早已熟知的化合物也会发现新的功能，20世纪初发现的肉碱，50年代才知道是一种生长因子，而到60年代又了解到是生物氧化的一种载体；多年来被认为是分解产物的腐胺和尸胺，与精胺、亚精胺等多胺被发现有多种生理功能，如参与核酸和蛋白质合成的调节，对DNA超螺旋起稳定作用以及调节细胞分化等。

新陈代谢由合成代谢和分解代谢组成。前者是生物体从环境中取得物质，转化为体内新的物质的过程，也叫同化作用；后者是生物体内的原有物质转化为环境中的物质，也叫异化作用。同化和异化的过程都由一系列中间步骤组成。中间代谢就是研究其中的化学途径的。

在物质代谢的过程中还伴随有能量的变化。生物体内机械能、化学能、热能以及光、电等能量的相互转化和变化称为能量代谢，此过程中ATP起着中心的作用。新陈代谢是在生物体的调节控制之下有条不紊地进行的。生物体内绝大多数调节过程是通过别构效应实现的。

生物大分子的多种多样功能与它们特定的结构有密切关系。蛋白质的主要功能有催化、运输和贮存、机械支持、运动、免疫防护、接受和传递信息、调节代谢和基因表达等。由于结构分析技术的进展，使人们能在分子水平上深入研究它们的各种功能，蛋白质分子内部的运动性是它们执行各种功能的重要基础。

80年代初出现的蛋白质工程，通过改变蛋白质的结构基因，获得在指定部位经过改造的蛋白质分子。这一术不仅为研究蛋白质的结构与功能的关系提供了新的途径；而且也开辟了按一定要求合成具有特定功能的、新的蛋白质的广阔前景。

核酸的结构与功能的研究为阐明基因的本质，了解生物体遗传信息的流动作出了贡献。碱基配对是核酸分子相互作用的主要形式，这是核酸作为信息分子的结构基础。

基因表达的调节控制是分子遗传学研究的一个中心问题，也是核酸的结构与功能研究的一个重要内容。对于原核生物的基因调控已有不少的了解；真核生物基因的调控正从多方面探讨。如异染色质化与染色质活化；DNA的构象变化与化学修饰；DNA上调节序列如加强子和调制子的作用；RNA加工以及转译过程中的调控等。

生物体的糖类物质包括多糖、寡糖和单糖。在多糖中，纤维素和甲壳素是植物和动物的结构物质，淀粉和糖元等是贮存的营养物质。单糖是生物体能量的主要来源。寡糖在结构和功能上的重要性在20世纪70年代才开始为人们所认识。寡糖和蛋白质或脂质可以形成糖蛋白、蛋白聚糖和糖脂。

由于糖链结构的复杂性，使它们具有很大的信息容量，对于细胞专一地识别某些物质并进行相互作用而影响细胞的代谢具有重要作用。从发展趋势看，糖类将与蛋白质、核酸、酶并列而成为生物化学的4大研究对象。

生物大分子的化学结构一经测定，就可在实验室中进行人工合成。生物大分子及其类似物的人工合成有助于了解它们的结构与功能的关系。有些类似物由于具有更高的生物活性而可能具有应用价值。通过DNA化学合成而得到的人工基因可应用于基因工程而得到具有重要能的蛋白质及其类似物。

生物体内几乎所有的化学反应都是酶催化的。酶的作用具有催化效率高、专一性强等特点。这些特点取决于酶的结构。酶的结构与功能的关系、反应动力学及作用机制、酶活性的调节控制等是酶学研究的基本内容。酶与人类生活和生产活动关系十分密切，因此酶在工农业生产、国防和医学上的应用一直受到广泛的重视。

生物膜主要由脂质和蛋白质组成，一般也含有糖类，其基本结构可用流动镶嵌模型来表示，即脂质分子形成双层膜，膜蛋白以不同程度与脂质相互作用并可侧向移动。生物膜与能量转换、物质与信息的传送、细胞的分化与分裂、神经传导、免疫反应等都有密切关系，是生物化学中一个活跃的研究领域。

激素是新陈代谢的重要调节因子。激素系统和神经系统构成生物体两种主要通讯系统，二者之间又有密切的联系。70年代以来，激素的研究范围日益扩大，许多激素的化学结构已经测定，它们主要是多肽和甾体化合物。一些激素的作用原理也有所了解，有些是改变的通透性，有些是激活细胞的酶系，还有些是影响基因的表达。维生素对代谢也有重要影响，可分水溶性与脂溶性两大类。它们大多是酶的辅基或辅酶，与生物体的健康有密切关系。

生物进化学说认为：地球上数百万种生物具有相同的起源，并在大约40亿年的进化过程中逐渐形成。生物化学的发展为这一学说在分子水平上提供了有力的证据。

在生物化学的发展中，许多重大的进展均得力于方法上的突破。90年代以来计算机技术广泛而迅速地向生物化学各个领域渗透，不仅使许多分析仪器的自动化程度和效率大大提高，而且为生物大分子的结构分析，结构预测以及结构功能关系研究提供了全新的手段。生物化学今后的继续发展无疑还要得益于技术和方法的革新。

生物化学对其它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酣、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。

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。

生物化学在发酵、食品、纺织、制药、皮革等行业都显示了强大的威力。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。

Ⅷ 生物化学与分子生物学的研究生有哪些方向

研究方向:

(01)核酸生物化学、基因工程

(02)蛋白质化学、蛋白质结构功能与蛋白质组学

(03)基因表达调控

(04)基因工程疫苗

(05)结构生物学

(06)代谢组学

(07)细胞与分子机理
专业介绍:

生物化学与分子生物学专业属于生物学下设的一个二级学科，生物化学是研究生物机体的化学组成和生命过程中的化学变化及其规律的学科，分子生物学是以生物大分子的结构与功能及其相互关系为中心，以数学、物理学、化学和生物学的基本概念和方法为基础，在分子水平上研究生命现象和生命过程的活动规律。生物化学与分子生物学专业是生命科学的前沿和最活跃的学科。

培养目标:

研究生毕业生应掌握生物化学与分子生物学系统的理论知识和基本实验技能，具有坚实的基础理论和基本实验操作技术;了解本学科的发展历史、现状和所研究领域的最新动态;具有独立从事本学科有关的科学研究和教学工作的能力。