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生物化學在醫學的應用

生物化學,顧名思義是研究生物體中的化學進程的壹門學科,常常被簡稱為生化。[1]

它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。[1]

中文名

生物化學

外文名

Biochemistry

核心

用化學的方法、理論研究生命

簡稱

生化

快速

導航

歷史

物質組成

物質代謝

結構與功能

繁殖與遺傳

分類

研究內容

實際應用

發展簡史

定義

生物的分支學科。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。

拉瓦錫

生物化學(Biochemistry)這壹名詞的出現大約在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壹部分。例如18世紀80年代,A.-L.拉瓦錫證明呼吸與燃燒壹樣是氧化作用,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壹種有機物──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”。

歷史

在尿素被人工合成之前,人們普遍認為非生命物質的科學法則不適用於生命體,並認為只有生命體能夠產生構成生命體的分子(即有機分子)。直到1828年,化學家弗裏德裏希·維勒成功合成了尿素這壹有機分子,證明了有機分子也可以被人工合成。[1]

生物化學研究起始於1883年,安塞姆·佩恩(Anselme Payen)發現了第壹個酶,澱粉酶。1896年,愛德華·畢希納闡釋了壹個復雜的生物化學進程:酵母細胞提取液中的乙醇發酵過程。“生物化學”(biochemistry)這壹名詞在1882年就已經有人使用;但直到1903年,當德國化學家卡爾·紐伯格(Carl Neuberg)使用後,“生物化學”這壹詞匯才被廣泛接受。隨後生物化學不斷發展,特別是從20世紀中葉以來,隨著各種新技術的出現,例如色譜、X射線晶體學、核磁***振、放射性同位素標記、電子顯微學以及分子動力學模擬,生物化學有了極大的發展。這些技術使得研究許多生物分子結構和細胞代謝途徑,如糖酵解和三羧酸循環成為可能。[1]

另壹個生物化學史上具有重要意義的歷史事件是發現基因和它在細胞中的傳遞遺傳信息的作用;在生物化學中,與之相關的部分又常常被稱為分子生物學。1950年代,詹姆斯·沃森、佛朗西斯·克裏克、羅莎琳·富蘭克林和莫裏斯·威爾金斯***同參與解析了DNA雙螺旋結構,並提出DNA與遺傳信息傳遞之間的關系。[1]

到了1958年,喬治·韋爾斯·比德爾和愛德華·勞裏·塔特姆因為發現“壹個基因產生壹個酶”而獲得該年度諾貝爾生理學和醫學獎。1988年,科林·皮奇福克成為第壹個以DNA指紋分析結果作為證據而被判刑的謀殺犯,DNA技術使得法醫學得到了進壹步發展。2006年,安德魯·法厄和克雷格·梅洛因為發現RNA幹擾現象對基因表達的沈默作用而獲得諾貝爾獎。[1]

生物化學的三個主要分支:普通生物化學研究包括動植物中普遍存在的生化現象;植物生物化學主要研究自養生物和其他植物的特定生化過程;而人類或醫藥生物化學則關註人類和人類疾病相關的生化性質。[1]

物質組成

生物體是由壹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。每壹類生物都各有其壹套特有的蛋白質,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

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