第一篇:生物化学小论文
生物化学毕业清考
论 文
专业: 环境工程 学号: 100909108 姓名: 丁朋凯
对生物化学课程的理解和认识
对生物化学课程的理解和认识
丁朋凯
(郑州航空工业管理学院土建学院,河南郑州450000)摘要:生物化学可以认为是生命的化学,是研究微生物、植物、动物及人体等的化学组成和生命过程中的化学变化的一门科学。生命是发展的,生命起源,生物进化,人类起源等,说明生命是在发展,因而人类对生命化学的认识也在发展之中。本篇文章主要通过对生物化学的研究内容、研究历程、开展生物化学研究的意义、以及开设这门课程的重要性等方面阐述来表明我对生物化学课程的理解和认识。
关键词:生物化学;代谢;工业化
1.生物化学研究的内容
1.1生物化学(biochemistry):
生物化学是研究生物机体(微生物、植物、动物)的化学组成和生命现象中的化学变化规律的一门科学,即研究生命活动化学本质的学科。所以生物化学可以认为就是生命的化学。生物化学利用化学的原理与方法去探讨生命,是生命科学的基础。它是介于化学、生物学及物理学之间的一门边缘学科。1.2生物化学研究的主要方面:
1.2.1生物体的物质组成
高等生物体主要由蛋白质、核酸、糖类、脂类以及水、无机盐等组成,此外还含有一些低分子物质,如维生素、激素、氨基酸、多肽、核苷酸及一些分解产物。
1.2.2物质代谢
生物体与其外环境之间的物质交换过程就称为物质代谢或新陈代谢。物质代谢的基本过程主要包括三大步骤:消化、吸收→中间代谢→排泄。其中,中间代谢过程是在细胞内进行的,最为复杂的化学变化过程,它包括合成代谢,分解代谢,物质物质代谢调控,能量代谢几方面的内容。
1.2.3生物分子的结构与功能
根据现代生物化学及分子生物学研究还原论的观点,要想了解细胞及亚细胞的结构和功能,必先了解构成细胞及亚细胞的生物分子的结构和功能。因此,研究生物分子的结构和功能之间的关系,代表了现代生物化学与分子生物学发展的方向。
2.生物化学的研究历程
生物化学是一门较年轻的学科,在欧洲约在160年前开始,逐渐发展,一直到1903年才引进“生物化学”这个名词而成为一门独立的学科,但在我国,其发展可追溯到远古。我国古代劳动人民在饮食、营养、医、药等方面都有不少创造和发明,生物化学的发展可分为:叙述生物化学、动态生物化学及机能生物化学三个阶段。
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2.1叙述生物化学阶段
公元前21世纪,我国人民已能造酒,相传夏人仪狄作酒,禹饮而甘之,作酒必用曲,故称曲为酒母,又叫做酶,与媒通,是促进谷物中主要成分的淀粉转化为酒的媒介物。现在我国生物化学工作者将促进生物体内化学反应的媒介物(即生物催化剂)统称为酶,从《周礼》的记载来推测,公元前12世纪以前,已能制饴,饴即今之麦芽糖,是大麦芽中的淀粉酶水解谷物中淀粉的产物。《周礼》称饴为五味之一。不但如此,在这同时,还能将酒发酵成醋。醋亦为五味之一。《周礼》上已有五味的描述。可见我国在上古时期,已使用生物体内一类很重要的有生物学活性的物质——酶,为饮食制作及加工的一种工具。这显然是酶学的萌芽时期。
中国古代在生物化学的发展上,是有一定贡献的。但是由于历代封建王朝的尊经崇儒,斥科学为异端,所以近代生物化学的发展,欧洲就处于领先地位。18世纪中叶,Scheele研究生物体(植物及动物)各种组织的化学组成,一般认为这是奠定现代生物化学基础的工作。随后,Lavoisier于1785年证明,在呼吸过程中,吸进的氧气被消耗,呼出二氧化碳,同时放出热能,这意味着呼吸过程包含有氧化作用,这是生物氧化及能代谢研究的开端。接着,Beaumont(1833年)及Bernard(1877年)在消化基础上,Pasteur(1822~1895年)在发酵上,以及Liebig(1803~1873年)在生物物质的定量分析上,都作出显著的贡献。1828年Wohler在实验室里将氰酸铵转变成尿素,人工合成尿素的成功,不但为有机化学扫清了障碍,也为生物化学发展开辟了广阔的道路。自此直到20世纪初叶,对生物体内的物质,如脂类、糖类及氨基酸的研究,核质及核酸的发现,多肽的合成等,而更有意义的则是在1897年Buchner制备的无细胞酵母提取液,在催化糖类发酵上获得成功,开辟了发酵过程在化学上的研究道路,奠定了酶学的基础。9年之后,Harden与Young又发现发酵辅酶的存在,使酶学的发展更向前推进一步。
以上包括我国古代及欧洲的发明创造、研究发现,均可算是生物化学的萌芽时期,虽然也有生物体内的一些化学过程的发现和研究,但总的说来,还是以分析和研究组成生物体的成分及生物体的分泌物和排泄物为主,所以这一时期可以看作叙述生物化学阶段。2.2动态生物化学阶段
从20世纪开始,生物化学进入了一个蓬蓬勃勃的发展时期。在营养方面,研究了人体对蛋白质的需要及需要量,并发现了必需氨基酸、必需脂肪酸、多种维生素及一些不可或缺的微量元素等。在内分泌方面,发现了各种激素。许多维生素及激素不但被提纯,而且还被合成。在酶学方面Sumner于1926年分离出尿酶,并成功地将其做成结晶。这样,酶的蛋白质性质就得到了肯定,对其性质及功能才能有详尽的了解,使体内新陈代谢的研究易于推进。在这一时期,我国生物化学家吴宪等在血液分析方面创立了血滤液的制备及血糖的测定等方法,至今还为人们所采用;在蛋白质的研究中,提出了蛋白质变性学说;在免疫化学上,首先使用定量分析方法,研究抗原抗体反应的机制;自此以后,生物化学工作者逐渐具备了一些先进手段,如放射性核素示踪法,能够深入探讨各种物质在生物体内的化学变化,故对各种物质代谢途径及其中心环节的三羧酸循环,已有了一定的了解。第二次世界大战后,特别从50年代开始,生物化学的进展突飞猛进;对体内各种主要物质的代谢途径均已基本搞清楚,所以,这个时期可以看作动态生物化学阶段。
2.3机能生物化学阶段
近20多年来,除早已在研究代谢途径时所使用的放射性核素示踪法之外,还建立了许多先进技术及·离生物大分子的超速离心法;在测定物质的化学组成时,可使用自动分析仪,如氨基酸自动分析仪等;还有不少近代的物理方法和仪器(如红外、紫外、X线等各种仪器),用以测定生物分子的性质和结构。在知道生物分子的结构之后,就有可能了解其功能,还有可能用人工方法合成。1965年我国的生物化学工作者和有机化学工作者首先人工合成了有生物学活性的胰岛素,开阔了人工合成生物分子的途径。除此之外,生物化学家也常常采用人工培养的细胞及繁殖迅速的细菌,作为研究材料,并用现代的先进手段,把糖类、脂类及蛋白质的分解代谢途径弄得更清楚,不但测出了某些有生物学活性的重要蛋白质的结构(包括一、二、三及四级结构),尤其是一些酶的活性部位,而且还测出了一些脱氧核糖核酸(DNA)及核糖核酸(RNA〕的结构,从而确定了它们在蛋白质生物合成及遗传中的作用。体内构成各种器官及组织的组成成分都有其
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特殊的功能,而功能则来源于各种组成的分子结构;有特殊机能的器官和组织,无疑是由具有特殊结构的生物分子所构成。探索结构与功能之间的关系正是现时期的任务。所以,可以认为生物化学已进入机能生物化学阶段。
3.开展生物化学研究的意义和重要性
生物化学对其他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谢、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。
医学生化对一些常见病和严重危害人类健康的疾病的生化问题进行研究,有助于进行预防、诊断和治疗。如血清中肌酸激酶同工酶的电泳图谱用于诊断冠心病、转氨酶用于肝病诊断、淀粉酶用于胰腺炎诊断等。在治疗方面,磺胺药物的发现开辟了利用抗代谢物作为化疗药物的新领域,如5-氟尿嘧啶用于治疗肿瘤。青霉素的发现开创了抗生素化疗药物的新时代,再加上各种疫苗的普遍应用,使很多严重危害人类健康的传染病得到控制或基本被消灭。生物化学的理论和方法与临床实践的结合,产生了医学生化的许多领域,如:研究生理功能失调与代谢紊乱的病理生物化学,以酶的活性、激素的作用与代谢途径为中心的生化药理学,与器官移植和疫苗研制有关的免疫生化等。
农业生化农林牧副渔各业都涉及大量的生化问题。如防治植物病虫害使用的各种化学和生物杀虫剂以及病原体的鉴定;筛选和培育农作物良种所进行的生化分析;家鱼人工繁殖时使用的多肽激素;喂养家畜的发酵饲料等。随着生化研究的进一步发展,不仅可望采用基因工程的技术获得新的动、植物良种和实现粮食作物的固氮;而且有可能在掌握了光合作用机理的基础上,使整个农业生产的面貌发生根本的改变。
工业生化生物化学在发酵、食品、纺织、制药、皮革等行业都显示了威力。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。
4.生物化学前景展望
生物技术与化学工程相结合而形成的生物化工技术已成为生物技术的重要组成部分。生物化工技术为生物技术提供了高效率的反应器,新型分离介质、工艺控制技术和后处理技术,使生物技术的应用范围广阔,产品的下游技术不断更新。随着生物技术的高速发展而诞生的生物化工技术,已成为当今世界高技术竞争的焦点之一。可以说,生物科技时代已经来临,生物经济前途无量。
中国生物经济的发展必须要有超前意识,政府应从机制、税收、金融等方面予以扶持,创造出良好的投资环境。生物化工产生正面临着既要着重推进传统产业革命、又要迎头赶上世界新技术革命的现状。必须积极创造条件,在有选择地引进消化吸收国外先进技术成果的同时,以发酵工程、酶工程和生物化学工程的开发为重点,以工程和装备及放大技术为突破口,逐步开展基因工程和细胞工程等基础研究,建立高效能的科研开发体系,大力培养并建立企业的开发力量,为新世纪开创生物化工产业新局面奠定坚实的基础。
对生物化学课程的理解和认识
参考文献:
[1] 罗纪盛、张丽萍等合编,《生物化学简明教程》(第三版),高等教育出版社,1999
[2] 徐晓利、马涧泉主编,医学生物化学,人民卫生出版社,1998 [3] 于自然、黄泰熙,现代生物化学,化学工业出版社,2001 [4] Lehningger AL,Nelson DL,and Cox MM.Principles of Biochemistry(2nd ed).Worth,Publishers.Inc.1998 [5] 周爱儒、查锡良,生物化学(第五版),人民卫生出版社,2001
第二篇:生物化学转基因论文
转基因技术的应用
08120326 汪彤
摘要:转基因技术目前广泛应用于医药、工业、农业、环保、能源等领域。转基因技术首先在医药领域得到广泛应用,1982年美国食品药物管理局(FDA)批准利用转基因微生物生产的人胰岛素商业化生产,是世界首例商业化应用的转基因产品。此后,利用转基因技术生产的药物层出不穷,如重组疫苗、抑生长素、干扰素、人生长激素等。转基因技术广泛应用的第二个领域在农业,包括转基因动物、植物及微生物的培育,其中转基因作物发展最快,具有抗虫、抗病、耐除草剂等性状的转基因作物大面积推广,品质改良、养分高效利用、抗旱耐盐碱转基因作物纷纷面世。转基因技术在工业中的应用也有长久历史,如利用转基因工程菌生产食品用酶制剂、添加剂和洗涤酶制剂等。此外,转基因技术还广泛应用于环境保护和能源领域,如污染物的生物降解以及利用转基因生物发酵燃料酒精等。
关键词:转基因技术,遗传改良,基因治疗
转基因简介
转基因技术是将人工分离和修饰过的基因导入到生物体基因组中,由于导入基因的表达,引起生物体的性状的可遗传的修饰,这一技术称之为转基因技术(Transgene technology)。转基因技术在医学上的应用
1).基因工程用于生产蛋白质类药物
治疗糖尿病的胰岛素,是一种 51 个氨基酸残基组成的蛋白质,1982 年美国 EliLilly 公司推出基因工程制造的人胰岛素,商品名为(Humulin)。传统的生产方法是从牛的胰脏中提取。每 1000 磅牛胰脏,才能得到 10 克胰岛素。通过基因工程方法,把编码胰岛素的基因送到大肠杆菌细胞中去,造出能生产胰岛素的工程菌;从200升发酵液就可得到10克胰岛素。
干扰素具有广谱抗病毒的效能,是一种治疗乙肝的有效药物,国际上批准治疗丙型病毒性肝炎的药物只有它。但是,通常情况下人体内干扰素基因处于“睡眠”状态,因而血中一般测不到干扰素。只有在发生病毒感染或受到干扰素诱导物的诱导时,人体内的干扰素基因才会“苏醒”,开始产生干扰素,但其数量微乎其微。即使经过诱导,从人血中提取1mg干扰素,需要人血8000ml,其成本高得惊人。据计算:要获取1磅(453g)纯干扰素,其成本高达200亿美元。使大多数病人没有使用干扰素的能力。1980年后,干扰素与乙肝疫苗一样,采用基因工程进行生产,其基本原理及操作流程与乙肝疫苗十分类似。现在要获取1磅(453g)纯干扰素,其成本不到1亿美元。从人血中分离纯化治疗一个肝炎病人的费用高达二三万美元,用基因工程技术生产干扰素治疗一个肝炎病人大约只需二三百美元。基因工程生产出来的大量干扰素,是基因工程药物对人类的又一重大贡献。
生产基因工程药物的基本方法是,将目的基因用DNA重组的方法连接在体载体上,然后将载体导入靶细胞(微生物,哺乳动物细胞或人体组织靶细胞),使目的基因在靶细胞中得到表达,最后将表达的目的蛋白质提纯及作成制剂,从而成为蛋白类药或疫苗。若目的基因直接在人体组织靶细胞内表达,就成为基因治疗。
目前用基因工程生产的蛋白质药物已达数十种,许多以前本不可能大量生产的生长因子,凝血因子等蛋白质药物,现在用基因工程办法便可能大量生产。已有50多种基因工程药物上市,近千种处于研发状态。每年平均有3-4个新药或疫苗问世,开发成功的约五十个药品已广泛应用于治疗癌症、肝炎、发育不良、糖尿病、囊纤维变性和一些遗传病上,在很多领域特别是疑难病症上,起到了传统化学药物难以达到的作用。)基因工程用于疫苗生产
常用的制备疫苗的方法,一种是弱毒活疫苗,一种是死疫苗。两种疫苗各有自身的弱点。活疫苗隐含着感染的危险性。死疫苗免疫活性不高,需加大注射量或多次接种。利用基因工程制备重组亚基疫苗,可以克服上述缺点,亚基疫苗指只含有病原物的一个或几个抗原成分,不含病原物遗传信息。重组亚基疫苗就是用基因工程方法,把编码抗原蛋白质的基因重组到载体上去,再送入细菌细胞或其他细胞中区大量生产。这样得到的亚基疫苗往往效价很高,但决无感染毒性等危险。在酵母中表达乙型肝炎表面抗原 HBsAg 产量可达每升 2.5mg,已于 1984 年问世。
以乙型病毒性肝炎(以下简称乙肝)疫苗为例,像其它蛋白质一样,乙肝表面抗原(HBSAg)的产生也受DNA调控。
长期以来,医学工作者在防治乙肝方面做了大量工作,但曾一度陷于困境。乙肝病毒(HBV)主要由两部分组成,内部为DNA,外部有一层外壳蛋白质,称为HBSAg。把一定量的HBSAg注射入人体,就使机体产生对HBV抗衡的抗体。机体依靠这种抗体,可以清除入侵机体内的HBV。过去,乙肝疫苗的来源,主要是从HBV携带者的血液中分离出来的HBSAg,这种血液是不安全的,可能混有其他病原体[其他型的肝炎病毒,特别是艾滋病病毒(HIV)]的污染。此外,血液来源也是极有限的,使乙肝疫苗的供应犹如杯水车薪,远不能满足需要。基因工程疫苗解决了这一难题。利用基因剪切技术,用一种“基因剪刀”将调控HBSAg的那段DNA剪裁下来,装到一个表达载体中,所谓表达载体,是因为它可以把这段DNA的功能发挥出来;再把这种表达载体转移到受体细胞内,如大肠杆菌或酵母菌等;最后再通过这些大肠杆菌或酵母菌的快速繁殖,生产出大量我们所需要的HBSAg(乙肝疫苗)。)基因工程用于基因治疗
人体基因的缺失,导致一些遗传疾病,应用基因工程技术使缺失的基因归还人体,达到治疗的目的,已成为基因工程在医学方面应用的又一重要内容。
2植物转基因在农业中的应用
1)抗除草剂基因
该类植物由于转入了抗除草剂基因,表现出抗不同类型除草剂的性状。目前已获得了一些抗除草剂作物,如抗草丁膦(Glufosinate)转基因作物冬油菜,抗草甘膦(农达)转基因作物大豆、玉米、棉花、油菜、向日葵、甜菜,抗磺酰脲类除草剂转基因作物大豆、棉花,抗溴苯腈转基因作物油菜、小麦、棉花、烟草,抗阿特拉津(Atrazine)转基因作物大豆、玉米n],抗唑啉酮类除草剂转基因作物玉米、油菜、甜菜、小麦、水稻以及脱卤素酶转基因抗除草剂作物。此外,解溴苯腈毒害的BXn基因和解2,4一D毒害的tfDA基因等也在抗除草剂作物选育中获得成功的表达。
2)抗虫基因
比利时植物遗传公司的科学家于1987年首次将苏云金杆菌(Bacillus thunringiensis)毒蛋白基因导入烟草中得以表达,表现出对一龄烟草夜蛾幼虫的抗性。经过10多年的发展,已取得较大的进展,并实现了大面积的商业化应用。抗虫基因有两类:一类是Bt杀虫蛋白基因,来自苏云金芽孢杆菌,杀虫毒性为伴孢晶体蛋白,对鳞翅目(Lepidoptera)、双翅目(Diptera)和鞘翅目(Coleoptera)昆虫有毒,现已导入棉花、玉米、水稻、烟草、番茄、马铃薯、胡桃(Juglans sp.)、杨树(Populus sp.)、落叶松(Larix sp.)等;另一类是蛋白酶抑制剂基因,可抑制蛋白酶活性,干扰害虫消化作用而导致其死亡,是植物对虫害的自卫反应,主要有丝氨酸类、半胱氨酸类、含金属类、天冬酷氨类,现已导入棉花、烟草、番茄、龙葵(Solanum nigrum)等。根据转化所使用的基因类型,大体可以将抗虫转基因植物的发展过程分为两代:第1代即以转入Bt杀虫晶体蛋白基因为主,其产生的许多转基因作物都已进入商品化生产,如获得Bt杀虫晶体蛋白基因的烟草和番茄植株;第2代则转入Bt杀虫晶体蛋白基因之外的高效杀虫蛋白基因,这一代转基因作物大部分还处在实验室阶段,少数进入田间试验。抗虫基因在棉花作物上得到了最成功的应用,获得转基因抗虫棉的Bt基因已见诸报道的有CrylA(b),CrylA(c),CrylIA和CrylVA;涉及的国家有美国、中国、澳大利亚、埃及、法国、印度、原苏联、泰国等。目前已获得转化植株的蛋白酶抑制剂基因有:大豆胰蛋白酶抑制剂基因(SKTI)、豇豆胰蛋白酶抑制剂基因(CpTI)、慈菇胰蛋白酶抑制剂基因(API)等几类;其中获得转 CpTI基因的植物种类最多,有苹果、油菜、水稻、番茄、向日葵、甘薯、烟草、马铃薯等10余种。我国转CpTI棉花的研究已开展多年,并先后获得了转CpTI基因和转 Bt+CpTI双价基因棉花,并开始了商业化生产。另外,外源凝集素基因(GNA)也至少在油菜、西红柿、水稻、甘薯、甘蔗、向日葵、烟草、马铃薯、大豆和葡萄等10种植物上获得了表达,均表现出一定的抗虫性。
3)抗病基因
1986年,美国Beachy研究小组首次将烟草花叶病毒(TMV)外壳蛋白基因(CP)导入烟草,培育出抗 TMV的烟草植株,开创了抗病毒育种的新途径。通过导入植物病毒的外壳蛋白基因来提高植物的抗病毒能力的技术,已在多种植物病毒中进行了试验,如梁小友等将抗病毒的CMV—f户基因和抗虫的B卜一toxin基因导入番茄,获得了再生的番茄植株。目前被导入的抗病基因有:抗烟草花叶病毒蛋白基因(MP)、抗白叶枯病基因、抗棉花枯萎病基因、抗烟草花叶病毒(TMV)和黄瓜花叶病毒(CMV)基因、小麦抗赤霉病、纹枯病和根腐病基因,并进行了抗水稻白叶枯病,花生、番茄青枯病,大白菜软腐病,柑橘溃疡病,桑树、桉树青枯病、根肿病等研究。获得转基因抗病性状的植物有:烟草、番茄、棉花、大麦、燕麦草、小麦、马铃薯、水稻等。除了外壳蛋白基因这一有效途径外,近年来国内外实验室正在摸索多种抗病毒基因工程的新方法,包括卫星RNA、复制酶基因以及病毒复制抑制因子、核糖体失活蛋白、致病相关蛋白、核酸酶等。细菌病和真菌病的抗病基因工程研究基本上还处于实验室阶段。我国培育的转基因抗黄瓜花叶病毒甜椒和番茄已实现商品化生产。
4)抗逆境基因
目前已分离出大量与抗逆代谢相关的基因,包括与抗(耐)寒有关的脯氨酸合成酶基因、鱼抗冻蛋白(AFP)基因、拟南芥叶绿体3一磷酸甘油酰基转移酶基因、与抗旱有关的茧蜜糖合成酶基因及一些植物去饱和酶基因等。我国在抗逆基因的分离、克隆和转化等方面的研究已取得一定进展,克隆了耐盐碱相关基因,通过遗传转化已获得了耐1%NaCl的苜蓿(Medicago sativa),耐 O.8%NaCl的草莓,耐2%NaCl的烟草,抗逆基因工程作物已进入田间试验阶段。刘岩等获得了耐盐性明显提高的转基因玉米植株。张荃等获得了耐盐性提高的转基因番茄。
5)改良品质基因
品质改良主要涉及蛋白质的含量、氨基酸的组成、淀粉和其它多糖化合物以及脂类化合物的组成。富含蛋氨酸的转基因烟草、直链淀粉含量降低的转基因水稻、月桂酸含量高达40%的转基因油菜都相继成功,有的已进入大田试验。另外,延熟转基因番茄和改变花色转基因玫瑰也已J商品化。“金米的故事”(将水仙花的两个基因和一种细菌的一个基因一起植入一种名为T309的水稻中,获得一种水稻新品种。这样获得的新水稻富含铁元素、锌元素和可转化为维生素A的胡萝卜素,能防止贫血和维生素A缺乏症,大米又呈金黄色)告诉我们转基因技术改良大米品质,解决人类营养不良已成为可能。而我国学者将玉米醇溶蛋白(Zein)基因导人马铃薯后,田间转基因植物的块茎中必需氨基酸含量提高10%以上,而含硫氨基酸的增加尤为显著乜“。此外,富含蛋氨酸的转基因烟草、直链淀粉含量降低的转基因油菜都相继成功,有的已经进入大田试验,延熟转基因番茄和改变花色转基因玫瑰也已商品化。
3.转基因技术在动物方面应用 转基因动物的应用能提高动物体组成、肉品质量、乳产量、毛的质量,提升多产性和抗病性,还包括其它重要的经济特征。下面是一些应用实例:
(1)1983 年美国将大白鼠的生长激素基因注射到小白鼠的受精卵内,经移植和胚胎发育成功地培育出“超级鼠”其体重比一般小鼠增加2倍。可以将其应用到实验室中。
(2)运用反转录病毒为载体携带生长激素基因导入动物,相继培育出快速生长的 转基因猪、羊、鸡、兔和牛等。
(3)将牛的生长激素注射到乳牛或羊羔体内,可以改善食物的转换效率,提高蛋白质与脂肪的比例,生产出更加符合人们要求的较瘦的肉类。
转基因动物的出现引导人们把转基因动物作为一种反应器生产有用的蛋白,特别是医用活性蛋白。美国一大学利用转基因技术使转基因山羊和转基因小鼠分泌出人的t PA。美国公司已成功地培育出3 头能生产人血红蛋白的转基因猪。荷兰一公司培育的一批转基因牛中携带着在奶中表达的人乳铁蛋白基因。我国科学家把乙肝病毒表面抗原基因注入家兔的受精卵中,获得了表达。再有,将能够控制产卵率的促卵素(booroolla)基因导入动物体内,有可能培育出具有高产卵率特性的转基因家畜。这种促卵素基因是从澳大利亚绵羊中分离出来的,它能够提高绵羊的双胞胎和三胞胎的发生率。把这个基因导入其他牛和羊体内,可提高奶牛和母羊的产仔率。4转基因与工业(1)生物能源
某些转基因速生树种(如杨树和桉树)可作为供电站的原料,这些树种也可以直接做燃料。这类转基因树种主要是那些能过量表达纤维素合成酶基因或能过量表达纤维素酶基因(纤维素酶能使纤维素中的生物能转化成乙醇)的树木。(2)木质素和造纸
许多转基因植物中表达了经过修饰的木质素,在这类转基因植物的成浆加工中发现,转基因植物中CAD 的降低,对于木质素的溶解和断裂非常有利,从而大大地提高了成浆效率。成浆过程是一种耗能过程,通过转基因技术修饰木质素能降低能耗、极大地提高经济效益。(3)塑料
最新报道表明,孟山都公司培育的转基因油菜发育胚的白色体内多羟基丁酸盐(P~B)的表达水平占成熟种子干重的8%。这种聚合体也已经在棉纤维细胞中表达,可制作绝缘衣服。根据这个特征,如果把目的基因转化到橡胶树中,就可以非常方便地从转基因橡胶树中得到任何所希望的蛋白。此外,这种树能够很容易地进行营养繁殖,这不仅保证了快速获得商业利润,并且也能阻止转化的目的基因通过种子扩散而导致不利的影响。5转基因作物现状
目前社会上关于转基因作物的争论非常激烈,有人大力抵制,也有人想要大力推广。当然中国政府的意思是想要大力推广的。下面是记者在问及转基因作物时候。农业部负责人的回答。
农业部负责人回答:转基因技术是现代生物技术的核心,运用转基因技术培育高产、优质、多抗、高效的新品种,能够降低农药、肥料投入,对缓解资源约束、保护生态环境、改善产品品质、拓展农业功能等具有重要作用。目前,世界许多国家把转基因生物技术作为支撑发展、引领未来的战略选择,转基因技术已成为各国抢占科技制高点和增强农业国际竞争力的战略重点。我国是人口大国,解决十三亿人口的吃饭问题是头等大事。在工业化、城镇化快速发展的过程中,突破耕地、水等资源约束,保障国家粮食安全和农产品长期有效供给,归根结底要靠科技创新和应用。推进转基因技术研究与应用,是着眼于未来国际竞争和产业分工的重大发展战略,是确保国家粮食安全的必然要求和重要途径。当前我们必须认真实施好国家转基因生物新品种培育重大专项,努力抢占未来经济科技竞争制高点,加速转基因生物技术研究与应用健康发展,为我国农业可持续发展提供强有力的科技支撑。
但在许多国家如美国,转基因食品虽然没有明令禁止,但遭到了民众的一致抵制,转基因食品在市场上毫无市场。因为大多数美国民众认为转基因食品有很大风险。下列实例就可看出:
一、作为食用的转基因土豆(NewLeaf),在2001年之后就被撤出了美国、加拿大市场,目前的转基因土豆(Amflora)是只供工业用的。
二、转基因西红柿在美国、欧洲的遭遇悲惨,上市时间比转基因土豆还短。到1998年为止,就被欧美消费者市场淘汰了。
三。美国市场上所有的新鲜蔬菜和水果,基本没有被转基因,只有黄色歪脖南瓜和绿皮西葫芦当中的10%左右及部分夏威夷木瓜被转基因,而这两种蔬菜和水果均不属于消费量高的大众化蔬果。
而在中国,不像美国有政府认定的“有机”标志,也就是“非转基因”,我国没有规范要求标注“非转基因”,因此,对于“非转基因”并没有标准,也没有检测要求,基本上是企业的自愿行为。所以,有许多转基因食品在民众所未知的情况下就已经流向的人们的肚子里了。虽然群众对转基因有一定的怀疑,但在价格优势和模糊不清的市场环境下,大多数人都差不多已悄悄默认。
6.究竟是否有害尚且未知
对于转基因作物之所以存在安全性顾虑,主要原因之一是有些转基因作物特别是抗虫的转基因品种,含有一种物质叫做BT毒蛋白。由于虫子吃了BT毒蛋白可以被毒死,因此长期摄入该物质对人是否有害很难说,需要经过非常长的时间来考察„„
国际上对转基因食品的安全性问题尚无定论、看法不一,有人赞成有人反对;不管是反对还是赞成,都没有确切的证据可以证明它绝对安全或并不安全。各个国家对转基因食品的规定和认定标准也是不一样的,各自设置的准入门槛也各不相同。
第三篇:食品生物化学课程论文
脂类、维生素与人体健康
摘要:
本文主要从脂类和几种常见的维生素对人体健康的影响讨论,了解脂类和维生素对人体的重要作用。人体对脂类和维生素的摄取应该适量,不宜过少或过多,脂类和维生素的搭配也要合理才能更加有利于人体健康。脂类是生物体的重要组成部分,供给人体必需的脂肪酸,因此人体的正常代谢中脂类是必不可少的一类营养物质。维生素是人和动物营养、生长所必需的某些少量有机化合物。人体犹如一座极为复杂的化工厂,不断地进行着各种生化反应,而维生素是维持和调节机体正常代谢的重要物质,所以维生素也是人体必不可少的营养物质。因此脂类和维生素在维持人体健康中起着非常重要的作用。
关键词:脂类、维生素、营养健康、过多或过少
脂类和维生素在日常生活中对人们来说并不陌生,人体的营养健康必须在这两者之间找到一个平衡点,过量或者过少的摄入都会对人体的健康造成影响。
1、下面先分别给脂类与维生素进行定义: 脂类的概述:脂类是由脂肪酸和醇作用生成的酯及其衍生物统称为脂类,这是一类一般不溶于水而溶于脂溶性溶剂的化合物。【1】
维生素的概述:维生素又名维他命,通俗来讲,即维持生命的物质,是维持人体生命活动必须的一类有机物质,也是保持人体健康的重要活性物质。维生素在体内的含量很少,但不可或缺。【2】
2、脂类对人体健康的影响及原因
1)过多摄入脂类:
摄入过多,导致高血脂、高脂蛋白血、高血压、动脉粥样硬化、冠心病、心肌梗死、脑出血、肥胖、脂肪肝等疾病。摄入过多的脂类主要是因为平时经常大鱼大肉,而又不喜欢运动所致。
2)过少摄入脂类:
长期摄入不足会发生必需脂肪酸缺乏症,影响婴幼儿的神经、智力、体格发育,易出现湿疹;成人消瘦、皮炎、伤口不愈合、胃下垂等疾病。缺乏脂类是因为不喜欢鸡鸭鱼肉,而经常以青菜为主菜。
3、维生素对人体健康的影响及原因
各种维生素的化学结构以及性质虽然不同,但它们却有着以下共同点:
① 维生素均以维生素原(维生素前体)的形式存在于食物中。
② 维生素不是构成机体组织和细胞的组成成分,它也不会产生能量,它的作用主要是参与机体代谢的调节。
③ 大多数的维生素,机体不能合成或合成量不足,不能满足机体的需要,必须经常通过食物中获得。
④ 人体对维生素的需要量很小,日需要量常以毫克或微克计算,但一旦缺乏就会引发
相应的维生素缺乏症,对人体健康造成损害。
由于维生素种类较多,缺乏或过多摄入不同维生素所造成的影响都会不同,所以下面分 别对几种常见的维生素进行讨论。
1)维生素A——眼睛的维生素
其主要作用是防治眼部疾病,如夜盲症、干眼症等。此外,维生素A还有助于增强人体免疫力,对幼儿的生长于骨骼的发育起着重要的作用,以及预防癌症等。维生素A还可以抑制皮肤角化,维生素A酸也有这种功能,但它不储存与肝内,运输不需要RBP,可进入组织中,迅速代谢,很快从体内消失,毒性很少,所以可以用维生素A酸及其衍生物治疗毛囊角化和痤疮等。【3】
缺乏维生素A将导致夜盲症,骨的生长受到抑制,儿童生长缓慢;维生素A缺乏的啮齿类动物表现出运动能力和学习记忆功能的异常【4】;同时缺乏维生素A还会使呼吸系统容易感染。
维生素A在动物肝脏中的含量最为丰富,其他的来源还有鱼类,蛋类,奶类,水果和蔬菜。维生素A每日的最佳摄入量为900微克~3000微克,所以每天吃些蔬菜、水果对人体健康是很重要的。
2)B族维生素
1、维生素B1——脑的维生素
维生素B1它对脑神经的传递有重要作用,是刺激神经传导信息所不可缺少的;而且还 可加速疲劳因子的分解,有助于体力的恢复,因此维生素B1也被称为脑的维生素。维生素B1还与心脏和肠胃的功能有关。【5】
如果维生素B1缺乏的话就会影响心肌,骨骼等组织的能量代谢;还会造成消化不良,食欲不振;脚气病等等。
维生素B1和其他的B族维生素一样都是水溶性维生素,多余的维生素B1不会贮藏于体内,而会完全排出体外。【6】所以人体必须每天补充维生素B1才能维持人体健康,维生素B1主要的食物来源是动物内脏、肉类、豆类和粮食作物中。
2、维生素B2——皮肤的维生素
维生素B2的主要作用是参与体内生物氧化与能量代谢,促进生长发育,维护皮 肤和细胞膜的完整性,具有保护皮肤毛囊粘膜及皮脂腺的功能;提高视力、减缓眼睛的疲劳;参与细胞的生长代谢。
缺乏维生素B2有可能导致皮肤过敏、粗糙、发炎、红肿等;嘴角和口腔也易出现溃烂现象、毛发和指甲易受损;长期缺乏会导致儿童生长迟缓,轻中度缺铁性贫血;人体缺乏维生素B2 会引起胃病及眼睛、肝脏、神经等功能障碍, 会引起某些皮炎及视力受损、疲劳以至不能工作等, 甚至会导致骨骼异常。【7】
维生素B2是水溶性维生素,容易消化和吸收,被排出的量随体内的需要以及可能随蛋白质的流失程度而有所增减;它不会蓄积在体内,所以时常要以食物或营养补品来补充。广泛存在于酵母、肝、肾、蛋、奶、大豆等中。
3、维生素B6——女性的维生素
维生素B6可以防治妊娠呕吐和术后呕吐,治疗妊娠糖尿病,还参与神经递质、糖原、神经鞘磷脂、血红素、类固醇和核酸的代谢,维生素B6还可以调控基因的表达。
维生素B6 缺乏者的症状为虚弱、失眠、神经紊乱、唇干裂、舌炎、口腔炎、动脉硬化、贫血和细胞介导免疫损害等, 给予维生素B6后可以很快纠正上述症状。【8】婴幼儿缺乏维生素B6有可能出现情绪和精神异常。
富含b6的食物有金枪鱼、瘦牛排、鸡胸肉、香蕉、花生、牛肉等。在动物性及植物性
食物中含量均微,酵母粉含量最多,米糠或白米含量亦不少,其次是来自于肉类、家禽、鱼,马铃薯、甜薯、蔬菜中。中国营养学会推荐可耐受最高摄入量为: 儿童50mg /d, 成人100mg /d。所以维生素B6虽然有利于人体的健康,但是我们应该适量的补充。
4、维生素B12
维生素B12对维持神经细胞髓鞘的形成具有重要的作用,是造血红细胞不可缺少的重要组成部分;有助于脂肪和糖类的代谢;降低患上心脏病的几率;而且还可促进核酸的合成,维护肠胃粘膜和脊髓的正常生长。另外,摄取维生素B12还具有调节时差的作用。缺乏维生素B12 人还会增加心脏疾病、中风、动脉硬化症、血管疾病等的患病危险, 特别是中老年人更容易因维生素B12的缺乏而增加患病几率【9】。恶性贫血症也是由缺乏维生素B12造成,严重缺乏者有可能损害肝功能的正常发挥;导致神经系统异常;记忆力和抵抗力下降,易患老年痴呆症;性功能障碍;运动性共济失调、痉挛、肌肉虚弱、痴呆等, 都跟人体内维生素B12的缺乏有关。【10】
人体自身不能合成维生素B12, 动物性食品是人体获取维生素B12的主要来源, 尤其以动物内脏中的维生素B12含量高;植物性食品中的含量则极其微少。
3)维生素C——万能维生素
维生素c的主要作用是提高免疫力,预防癌症、心脏病、中风,保护牙齿和牙龈等。另外,坚持按时服用维生素c还可以使皮肤黑色素沉着减少,从而减少黑斑和雀斑,使皮肤白皙。【11】并且有助于血液的循环,清除杂质;维生素C还有解毒、抵抗传染病的作用。
人体内缺乏维生素C最易患上坏血病。长期缺乏维生素C,将导致性格孤僻、情感抑郁、反应迟钝,皮肤干枯。缺乏维生素C,骨脆易折,骨骼折伤后愈合比较困难,其他外伤愈合也慢。
富含维生素c的食物有花菜、青辣椒、橙子、葡萄汁、西红柿等,可以说,在所有的蔬菜、水果中,维生素c含量都不少。美国专家认为,每人每天维生素c的最佳用量应为200~300毫克,最低不少于60毫克,半杯新鲜橙汁便可满足这个最低量。所以只要我们每天都能吃上新鲜的蔬菜和水果,那么我们将可以补充人体所需的维生素C。
4)维生素D——钙磷维生素
维生素D为固醇类衍生物,具抗佝偻病作用,又称抗佝偻病维生素。此外,维生素D 还维持血清钙磷浓度的稳定;促进怀孕及哺乳期输送钙到子体;促进钙磷的吸收,又可将钙磷从骨中动员出来,使血浆钙、磷达到正常值,促使骨的矿物化,并不断更新。此外,日本曾报道说维生素D制剂有助于治愈结核病。
维生素D的缺乏导致肠道对钙和磷的吸收减少,影响骨钙化,造成骨骼和牙齿的矿物异常化;缺乏维生素D也容易使少儿得佝偻病成人得软骨病;老年人缺乏维生素D易患上骨质疏松症。维生素D每天的需求量0.0005至0.01毫克。35克鲱鱼片,60克鲑鱼片,50克鳗鱼或2个鸡蛋加150克蘑菇就可以得到这些维生素D。只有休息少的人,才需要吃些含维生素D的食品或制剂。【12】维生素D主要存在于动物性食品中,其中鱼类是其丰富的来源。
5)维生素E——生育维生素
维生素E它能促进人体新陈代谢,增强机体耐力,提高免疫力,是一种高效抗氧化剂【13】 能保护生物膜免于遭受过氧化物的损害;起着改善皮肤血液循环,增强肌肤细胞活力及延缓衰老的作用。
成人每天的维生素E需要量尚不清楚,但动物实验结果表明,每天食物中有50毫克即可满足需要,妊娠及哺乳期需要量略增。每天摄入200毫克的维生素E就会出现恶心,肌肉萎缩,头痛和乏力等症状。每天摄入的维生素E超过300毫克会导致高血压,伤口愈合延缓,甲状腺功能受到限制。缺乏维E会造成抗氧化能力降低,可出现视网膜的蜕变,溶血性贫血
和肌肉无力等。缺乏维生素E还有可能导致性功能降低、生殖机能障碍、流产、不孕不育;引发溶血性贫血症;易出现遗传性疾病等。维生素E的缺乏很少见,4匙葵花油,100毫克橄榄油,100克花生或30克杏仁加70克核桃含有一天所需的维生素E。【13】维生素E的存在范围比较广泛,动物性食品和植物性食品中都含有维生素E。6)维生素K——止血维生素
维生素K能够防止新生婴儿出血疾病;预防内出血及痔疮;减少生理期大量出血;促 进血液正常凝固。【15】
维生素K的缺乏直接导致凝血酶原含量减少,最终会使血液无法凝固,患上出血病而死;缺乏维生素K时平滑肌张力及收缩减弱,它还可影响一些激素的代谢;肌肉注射维生素K可治疗胃痉挛、肠痉挛等引发的绞痛等。
人的肠中有肠道细菌(如大肠杆菌)会为人体源源不断地制造维生素K,加上在猪肝、鸡蛋、绿色蔬菜中含量较丰,因此,一般人不会缺乏【16】。维生素K主要来源于植物性的食品。
在新中国成立之初,百废待兴,中国的老百姓每年从年头到年尾都很少吃上几次荤菜,基本上每天都是以素为主菜,所以那时候的人们都缺乏营养,身体素质不高;从改革开放以来,中国的经济快速发展,人们的钱包也逐渐的鼓起来了,所以大家都在追求美味佳肴,明天都是大鱼大肉,很少吃些蔬菜,所以现在许多人都患上了高血糖,高血脂,高血压等等。出现以上情况的主要原因就是人们在饮食方面没有找到一个完美的平衡点,不是缺乏某种营养物质,就是过多的摄入某种营养物质,从而引起各种各样的身体疾病。所以人们要想保持一个健健康康的身体,就必须在摄入脂类和维生素这两类营养物质之中找到一个平衡点,我们应该合理地摄入维生素和脂类,合理地安排自己的饮食,才能保持身体的健康,才会有更多的精力投入到工作与生活中去。
相信只要我们能够合理的安排自己的饮食,那么我们每一个人都会有更加强健的身体,让我们的生活变得更加精彩。
相关文献:
【1】百度百科:脂类
【2】百度百科:维生素
【3】常世敏,张智强,浅谈维生素A的代谢与生理功能,中国食物与营养,2005年02期
【4】张明,维生素A缺乏对神经精神系统影响的蛋白质组学研究,中国知网,2009年11月
【5】宋宏新 毛跟年 薛海燕.现代食品营养与安全.北京:化学工业出版社 2005:1-1
【6】安徽师范大学 生命科学学院维生素与人体的健康
【7】汪多仁 维生素B2的开发与应用发酵科技通讯 2008年03期
【8】肖玉梅 李楠 傅滨 维生素B6——人体的“建筑师” 大学化学2010年s1期
【9】JOOSTEN E, BERG A VAN DEN, RIEZLER R et al1 M etabol ic ev-i
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【16】杨晓光,翟凤英,朴建华,赵文华,何宇纳,张坚.中国居民营养状况调查[J].中国预防医学杂志.2010(01)
第四篇:生物化学学习方法[小编推荐]
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《生物化学》学习方法
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第一单元 1.肉眼形态表现为颗粒性固缩肾的疾病是()a.慢性硬化性肾小球肾炎 b.慢性肾盂肾炎
c.急性弥漫性增生性肾小球肾炎 d.膜性肾小球肾炎 e.新月体性肾小球肾炎 1题选a。解析:慢性硬化性肾小球肾炎也称慢性肾小球肾炎,它是不同类型肾炎发展的终末阶段。其大体标本称为继发性颗粒性固缩肾。2.在直线回归分析中,如果算得回归系数b>0,则()a.不需要进行假设检验确定β是否等于零 b.还需进行假设检验确定β是否等于零 c.β大于0 d.β等于0 e.β小于0 2题选择b(2013年公卫考题)3.大肠埃希菌o157:h7引起的腹泻特点是()a.脓性便 b.血样便 c.米泔水样便 d.蛋花样便 e.黏液便 3题选b。解析:o157:h7是肠出血性大肠埃希菌的主要血清型。早期表现为水样便,后期为伴剧烈腹痛的血便。容易混淆的米泔水样便是霍乱的腹泻特点。4.决定红细胞血型的物质是()a.红细胞膜特异凝集原 b.红细胞膜特异受体 c.红细胞膜特异凝集素 d.血浆特异性凝集原 d.血浆特异性凝集素
4题选a。5.以躯干、四肢等大腿肌肉群参与为主的,有节律、时间较长,能够维持在一个稳定状态的身体活动称为()a.阻力活动 b.体适能 c.协调性活动 d.无氧运动 e.有氧运动
5题选e。解析:可以叫有氧运动或是耐力运动。6.属于肿瘤相关抗原的分子是()a.tnf b.lps c.ifn d.cea e.hbsag 6题选d。解析:tnf肿瘤坏死因子,lps脂多糖,ifn干扰素,cea癌胚抗原,hbsag乙肝表面抗原。肿瘤相关抗原指并非某一种肿瘤所特有,在其他肿瘤细胞或正常细胞上也存在的抗原分子。比如afp,caxxx,cea。7.与eb病毒感染无关的疾病是()a.鼻咽癌
b.淋巴组织增生性疾病 c.宫颈癌
d.非洲儿童恶性淋巴瘤 e.传染性单核细胞增多症 7题选?。我的第一反应是选宫颈癌,因为hpv感染是其高危因素,但查了下又有很多关于eb病毒感染与宫颈癌发病关系的研究,讨论了其致癌性。其他几个选项并无问题。8.有些人在工作中认真负责,有些人敷衍了事,有些人得过且过。这些表现在人的性格特征中属于()a.态度特征 b.理智特征 c.认知特征
d.情绪特征 e.意志特征 8题选a。解析:性格的态度特征,是指个体在对现实生活各个方面的态度中表现出来的一般特征。9.肾小球滤过膜中,阻挡大分子物质滤过的主要屏障是()a.肾小囊脏层足细胞足突 b.肾小囊脏层足细胞胞体
c.肾小囊脏层足细胞足突裂隙膜 d.肾小球毛细血管内皮下基膜 e.肾小球毛细血管内皮细胞 9题选d。解析:基膜层上有直径2~8nm的多角形网孔,网孔的大小决定分子大小不同的溶质是否可以通过,也是阻挡血浆蛋白滤过的重要屏障。13.在流行病学研究中,由因到果的研究为()a.生态学研究 b.筛检 c.队列研究 d.现状研究
e.病例对照研究 14.潜意识又称无意识,在人的心理活动中一般处于()a.警觉状态 b.缓冲状态 c.知觉状态 d.清晰状态篇二:《生物化学》学习方法 如何学习生物化学?
生物化学就是生命的化学,组成生命体的物质有哪些?这些物质的结构和功能怎样?这些物质在我们体内如何代谢的(主要是糖类、脂类、蛋白质,俗称三大代谢)?代谢之间是如何联系和调控的?另外又加了一部分分子生物学内容,就是遗传信息是如何传递和表达,如何调控的。三大代谢是最重点最核心的内容,一定学好,尤其是糖代谢。另外的重点就是遗传信息的传递表达,也就是复制、转录、翻译。
抓住主线,由表及里,循序渐进:
根据研究内容,生物化学可分为以下几部分:①重要生物分子的结构和功能:着重介绍糖类、脂类、蛋白质、核酸、酶、维生素、激素和抗生素等的组成、结构与功能。重点掌握生物分子具有哪些基本的结构?哪些重要的理化性质?以及结构与功能之间有什么关系等问题,同时要随时将它们进行比较。这样既便于理解,也有利于记忆。②物质代谢及其调节:主要介绍糖代谢、脂类代谢、能量代谢、氨基酸代谢、核苷酸代谢、以及各种物质代谢的联系和调节规律。此部分内容是传统生物化学的核心内容。学习这部分内容时,应注重学习各种物质代谢的基本途径,特别是糖代谢途径(糖酵解、三羧酸循环途径、糖异生途径等);脂肪酸分解与合成和酮体代谢途径;氨基酸的脱氨基及氨的代谢;能量生成方式等;各代谢途径的关键酶及生理意义;各代谢途径的主要调节环节及相互联系等问题。③分子生物学基础:重点介绍了dna复制、dna转录和翻译。学习这部分内容时,应重点学习复制、转录和翻译的基本过程,并从必要条件、所需酶及特点等方面对三个过程进行比较。在理顺本课程的基本框架后,就应全面、系统、准确地掌握教材的基本内容,并且找出共性,抓住规律,学会抓住线条、围绕主线向外扩展和上下联系的方法。
懂得记忆法,学会记忆:
首先分清楚哪些需要记忆,哪些根本就不需要记忆。如氨基酸的三字母和单字母符号、一些关键词的缩写、氨基酸和碱基的结构等是需要记的,而有些生物分子的结构式如维生素b12等并不需要记;其次明白理解是记忆之母,因此对各章内容,必须先对有关原理理解透,然后再去记忆;第三,记忆要讲究技巧,多想想方法,注意前后关联,不要前后脱节。另外,理解和记忆都是掌握知识的基本保证,记忆应该建立在理解的基础之上,并且也只有在理解的基础上记忆,才能记得牢,记得准。
因此,学好生化,第一个是必须有框架结构,第二,理解+记忆一个都不能少。记忆中理解,理解中记忆。如果想要脉络清晰,必须有总体观念。举个例子来讲。有氧氧化,至少你先能知道这个过程发生的细胞部位在哪里,条件是什么,主要的启动物质,生成物质是什么,中间重要的中间物有什么?这样知道框架来,再往里填东西就好多了。别的也是一样。也就是先大概知道具体的部位,条件,大概物质,再详细填充并加以记忆,推算。这些下册我们都会讲。篇三:生物化学教学方法及学习方法
生物化学,也称之为“生命的化学”,是在分子水平上研究生物体组成与结构、代谢与调控的一门科学。这门学科建立在化学基础上,力图揭示生命现象在分子水平上的物质变化规律,与生命科学其它学科广泛联系、相互渗透。由于其内容多、发展速度快、新知识与新进展不断涌现,因此,该学科有大量内容需要理解、记忆以及在实践中思考。所以,掌握这门学科并非易事,需要长期的知识积累和科学实践。下面,就本科阶段如何学好这门课程,提供一些有用的建议。
一、把握主线—加深理解
根据研究内容,生物化学可以分为以下三个主要的部分。
(1)重要生物分子的结构和功能:这是传统生物化学中的“静态”部分,主要介绍蛋白质、核酸、酶、维生素、激素和抗生素等的分子组成、结构和功能,其中,重点介绍蛋白质、核酸这两类生物大分子以及具有催化活性的生物大分子——酶。这里,重点掌握生物分子的基本结构、典型的理化性质以及结构与功能间的关系。同时,有意识地将它们进行比较,以便于理解和记忆。
(2)能量、物质代谢及其调节:这是传统生物化学中的“动态”部分,主要介绍生物氧化、糖代谢、脂类代谢、氨基酸代谢、核苷酸代谢以及各种物质代谢的联系与调节规律。学习这部分内容时,应注重学习各种物质代谢的基本途径,特别是糖代谢途径(包括糖酵解、三羧酸循环、糖异生等)、脂肪酸分解与合成的途径、酮体代谢途径、氨基酸脱氨基及氨的代谢、核苷酸的合成代谢途径;还要注意各代谢途径中能量的生成方式及相关计算、各代谢途径的关键酶及生理意义、各代谢途径的主要调节环节及其相互联系。
(3)分子生物学基础:这是“信息生物化学”内容,围绕遗传信息传递的基本过程,重点介绍dna复制、转录及蛋白质的翻译过程。重点学习复制、转录和翻译的基本过程,并从必要条件、所需酶及特点等方面对这三个过程进行比较。以上为本课程的基本内容,在理顺框架的基础上进一步全面、系统、准确地把握教材的基本内容,运用梳理主线并围绕主线向外扩展和上下联系的学习方法,归纳其中的共性和规律,以加深对生化知识的理解。
二、动脑动手—联系实际
掌握生物化学知识,必须勤于动脑动手,并且善于将书本知识与实际生活或科研实习联系起来。这要努力做到三点:
(1)重视习题训练,避免因“只看不练”而导致“貌似学懂、实则不会做”的结果。在理论学习层面上,“看明白了”不等于“真正懂了”,知识只有真正学懂了才能运用自如,优秀的生物化学习题则为我们提供了一个熟悉学科思想、培养学科思维能力的平台——通过亲手解题,我们会发现在看书过程中没有真正理解、甚至没有想到的问题,可以体验生物化学知识体系严密的逻辑性,可以加深对基本概念、基本理论内涵的理解,正由于此,习题思考是生化理论实践的第一步。
(2)重视生物化学实验课。生物化学是实验科学,其所有理论来源于实验,我们学习生化基本概念和理论,也是为未来通过实验解决实际问题、发展学科本身打下基础。很多生化概念和理论,看似抽象难懂,如果能亲自完成一个这方面的实验,则会感到豁然开朗,比如蛋白质的纯化技术,又比如核酸、蛋白质的变性-复性理论。所以,本科生物化学实验课程开设的实验项目,尽管大多不是很复杂,但却要高度重视,尽量亲手操作,独立完成实验过程和实验报告,这是生化理论实践的第二步,也是最为关键的一步。
(3)重视理论联系实际。将所学的生化基础知识与实际生活联系,培养学科知识应用意识。
比如,用酶促动力学和维生素等知识解释磺胺类药物的作用机理,应用糖代谢基础理论解释糖尿病的发病机理以及临床上“三多一少”症状产生的原因。坚持理论与实际相结合,既能加强对生物化学知识的理解,也可使学习过程充满趣味和生活气息。
三、科学记忆—灵活掌握
不可否认,生物化学学科有很多知识需要记忆,而运用科学记忆方法可以取得事半功倍的学习效果。生化科学记忆法主要有三个原则:
(1)记忆有重点:即分清必须记的重点内容和目前可以不必记的次要内容。譬如,氨基酸的三字符和单字符、一些生化关键词的缩写、氨基酸和碱基结构特点是必须要记住的,而过于复杂的维生素及辅酶的分子结构则不必记得很清楚。
(2)重视理解,避免死记硬背:理解是有效记忆的基础,因此,对于生化各章内容的基本原理要透彻理解,基本遵循以记忆促进理解、在理解后加深记忆的原则,即先用少数必要的记忆内容建立知识框架以提纲切领,然后逐步细化记忆内容以充实纲领而达到透彻、完整地掌握知识的目的。(3)注重联系、讲究技巧(如比较记忆法):生物化学知识是广泛联系的。譬如,生物大分子性质的比较(如蛋白质、核酸的变性复性)、各代谢途径间的关联(如糖、脂分解与合成代谢比较)、遗传信息传递在化学水平上遵循的诸多公用原则、生化技术与理论的彼此依赖等等,在这里,比较记忆大有用武之地。如此,科学记忆除了以理解为基础,还必须以联系为动力,以求广泛发散,举一反三,使记忆内容在学科水平上系统化。同时,根据个人经历、爱好和习惯,巧妙借用顺口溜、谐音或运用情景法帮助记忆,也是提高记忆效率的好办法。总之,记忆务必遵循“理解+联系”科学原则,具体途径则灵活、多样、因人而异,当养成良好的记识习惯后,记忆问题则不会成为生化学习的障碍。
此外,本科教科书中的生物化学知识大多数为成熟的概念和理论,由于生物化学是目前发展迅速的生命科学前沿学科之一,新概念、新理论、新成就不断涌现,所以,有志于深入掌握生物化学知识或希望将来从事生物化学相关研究的同学,应不满足于目前所学,而应对生化传统知识的发展更新有所关注,通过网络、讨论、科学报告等途径广泛涉猎生化相关的进展信息,注重培养兴趣和开拓眼界,补充课堂之所学,不但能更好地掌握课堂知识,而且有助于培养自身的综合素质。篇四:生物化学理论课教学方法
生物化学理论课教学方法 摘 要:比较是认识事件的本质,把握事件特征的重要手段。通过比较,可以加深印象,有助于记忆。特别是在对学生所学的相关知识进行总结或复习时,应用比较法,效果更佳。如比较dna分子复制与转录的区别,可以从产物、主要催化的酶、是否需要dna引物、合成模式、产物分子大小、是否具有双重校对功能这几个方面进行对比,突出这两个过程的区别,并揭示两者之间的联系,有利于学生理解它们的内涵,加强思维的变通。关键词:生物化学 理论教学 教学研究
生物化学是研究生命的化学,从分子水平研究和探索生命的奥秘,是生命科学如医学、农学、林学、畜牧学、水产养殖学中一门重要的基础课。也可以说是生命科学的“共同语言”。由于这门学科的研究范围涉及生命活动过程的各个环节,具有较强的系统性、抽象性、综合性,学生普遍反映学习难度较大。而且知识更新快,知识点繁多,代谢途径错综复杂,学生感到既枯燥乏味,难以理解与记忆,常被学生称作最难学的学科之一。为了激发学生的学习兴趣,提高课堂教学的效率与质量,我们对生物化学的教学进行研究和探索。
一、现代化教学手段——多媒体课件在理论课堂教学中的应用 计算机和网络是当今先进生产力的标志,其在教育领域的引入对传统的教育思想、教学内容、教学方法和课程体系产生巨大的影响。为培养高素质的创新人才,我们在生物化学教学中引入多媒体课件
教学模式,使难于理解的生化机理通过图象、图表、文字、数据与动画演示结合,融为一体,直观地表现出来。激发了学生的学习兴趣,活跃了课堂氛围,使学习变得相对轻松愉快。例如在讲授“蛋白质生物合成”章节时,传统的教学模式难以展现这种动态的合成过程,教师通过板书花很多时间去讲解起始复合物的形成、氨基酸的活化,进入、转肽、移位等,学生普遍反映太抽象,理解不了,更读不上记忆。而应用多媒体课件动画演示可以生动、直观、形象地展示蛋白质合成的起始、延长、终止阶段,氨基酸与密码子的一一对应,使学生很容易掌握蛋白质合成的过程以及“核糖体循环”,提高了教学效果。而且与课程相关的教学大纲、教学方案、应掌握的各章知识要点、所采用的现用教材、实验指导、习题集、参考文献目录均已上网,并免费开放,让学生得以自学、及时获得相关信息,并做好预习的准备和参考复习。让学生多渠道、多途径获得所学内容,对学生进行多方位的学习管理。
多媒体在生物化学教学中的成功应用,是对传统教学的改进和提高,但凡事有利必有弊。多媒体课件确实增强了教学的直观性、形象性,而且可根据所讲内容设置适宜的背景图片和优美的音乐,营造出良好的学习氛围,使学生能够在轻松自然的环境中接受知识,增进学习效果,同时教学内容充实,信息量大。
二、针对专业特点以及授课对象,精选教学内容
不同的专业教学内容的侧重点不同,生物化学作为必修课,绝大多数专业将其作为专业基础课要求,但不同的专业授课学时不一
样,有的专业如生物技术、生物工程、食品科学与工程要求授课学时多一些,除了强调基础理论知识的讲解外,还需要对具体章节有所侧重。比如,对于食品科学与工程专业,一些后续课程与糖代谢以及酶的知识密切相关,应重点多花些时间讲解。而对于园林园艺专业来说,要求授课的学时少一些,更注重对基础知识、基本概念的掌握。而且不同的班级学生的学习基础不一样。
(1)基础生物化学:(总学时80)非生物学类各专业:理论60学时,实验20学时。为学生打下更宽厚的生物学基础;
(2)专业生物化学:(总学时80)生物学类各专业:理论论64学时,实验32学时。注重学生实验技能的提高。
通过修订教学大纲,加强教学内容的更新;选用或编写高质量的教材和辅助教材,来实现教学内容的精选、重组和更新。
三、课堂教学的设计 1.教学手段的设计:多提问,重视讨论式教学,激发学生学习兴趣。在学习新概念、新问题,或需进一步提升的概念和规律时,不要平铺直述,满堂灌。要预先提出疑问,引起学生困惑、思考,从而引导学生探索、解答,全身心地投入到学习活动中来,提高学习效果。2.学习方法的设计:善于分析综合,使结论水到渠成;善于比较异同,从不同方面突出事物的本质特征与联系。
分析与综合的过程,是生物化学课程学习中的“爬坡”过程,同时也是学生觉得最有收获的一个过程。学会了分析和综合,就会有
一种“一览众山小”的感觉。比如,在学习物质代谢之间的联系此时,可安排学生课后自行动脑分析总结糖代谢与脂代谢相互关系;糖、脂、蛋白质代谢之间的关系,并将总结的图表、结论相互比较,使学生对知识融会贯通,全面掌握。比较是认识事件的本质,把握事件特征的重要手段。通过比较,可以加深印象,有助于记忆。特别是在对学生所学的相关知识进行总结或复习时,应用比较法,效果更佳。如比较dna分子复制与转录的区别,可以从产物、主要催化的酶、是否需要dna引物、合成模式、产物分子大小、是否具有双重校对功能这几个方面进行对比,突出这两个过程的区别,并揭示两者之间的联系,有利于学生理解它们的内涵,加强思维的变通。
生物化学是从有机化学和生物学中脱离出来的一门边缘学科,是生物专业的一门专业基础课。代谢反应错综复杂,理论点多、面广,学生在有限的时间内并不容易较好地掌握。为了解决这一问题,教师应善用多媒体,充分对每堂课进行设计,以提高学生的学习积极性,提高教学效率。使我们的生物教学充满活力,为培养我们生物科技人才做出贡献。
参考文献: [1]郭冬招.多媒体课件在生物化学教学中的应用[j].卫生职业教育,2005,23(2):41 [2]徐鹰,范启,罗晓婷.生物化学双语教学的实践与探索[j].时珍国医国药,2008,(03):774-775 [3]张丽娟,周秀燕,胡玲静.高职《生物化学》网络课程的研制与体会[j].检验医学教育,2008,(02):31-32篇五:《生物化学》学习方法总结
生物化学学习方法总结
发布人:圣才学习网 发布日期:2012-09-24 17:40 生物化学是是在分子水平上研究生物体的组成与结构、代谢及其调节的一门科学。其发展快、信息量丰富,有大量需要记忆的内容,因此学好它不是一件容易的事情。下面就如何学好生物化学这门课程谈一谈自己的浅见,希望能对学生们有所帮助。
1、选择好教材和参考书
目前市场上有各种各样的生物化学教材和一些参考书,如何选择适合自己的教材和参考书对于培养自己的学习兴趣,学好本学科十分重要。我个人认为应该准备三本教材和一本学习指南与习题解析:一本是简单的版本,便于理解和自学。如南京大学郑集教授等编写的《普通生物化学》;一本是高级的版本,如南京大学杨荣武教授主编的《生物化学原理》,阅读此类教科书便于对各章内容全面和深入的掌握;第三本应该是一本英文的原版教材,如lehninger’s principles of biochemistry。英文版教材的特点是新、印刷精美,图表多为彩图,通常还有配套的多媒体光盘,方便你自学。阅读一本好的英文生化教材,不仅对提高自己的专业英语水平,而且对理解各章节的内容,学好本学科是非常有帮助。
2、由表及里,循序渐进,课前预习,课后复习 根据研究内容,本课程可分为以下几部分:①结构生物化学:着重介绍蛋白质、核酸、酶、维生素等的组成、结构与功能。重点阐述生物分子具有哪些基本的结构?哪些重要的理化性质?以及结构与功能有什么关系等问题,同时要随时将它们进行比较。这样既便于理解,也有利于记忆。②代谢生物化学:主要介绍糖代谢、脂类代谢、能量代谢、氨基酸代谢、核昔酸代谢、以及各种物质代谢的联系和调节规律。此部分内容是传统生物化学的核心内容。学习这部分内容时,应注重学习各种物质代谢的基本途径,特别是糖代谢途径、三羧酸循环途径、糖异生途径和酮体代谢途径;各代谢途径的关键酶及生理意义;各代谢途径的主要调节环节及相互联系;代谢异常与临床疾病的关系等问题。③分子遗传学基础:重点介绍了 dna复制,dna转录和翻译。学习这部分内容时,应重点学习复制、转录和翻译的基本过程,并从必要条件、所需酶蛋白和特点等方面对三个过程进行比较,在理顺本课程的基本框架后,就应全面、系统、准确地掌握教材的基本内容,并且找出共性,抓住规律。
3、学会做笔记
首先有一点必须强调,上课时学生的主要任务时是听老师讲课而不是做笔记,因此在课堂上要集中精力听讲,一些不清楚的内容和重要的内容可以笔录下来,以便课后复习和向老师求教。当然,条件好的同学可以买来录音设备,将老师的上课内容录下来,以供课后消化。另外,老师的讲稿大都做成了幻灯片,学生可从老师那里得到拷贝。
4、懂得记忆法
学习生物化学时,学生反映最多的问题是记不住学过的内容。关于此问题我的建议是:首先分清楚那些需要记忆,那些根本就不需要记忆。如氨基酸的三字母和单字母符号是需要记的,而许多生物分子的结构式并不需要记;其次明白理解是记忆之母,因此对各章内容,必须先对有关原理理解透,然后再去记忆;第三,记忆要讲究技巧,多想想方法。如关于必需氨基酸的记忆,可以将高等动物10种必需氨基酸的首写字母拼写成一句话:tip mtv hall(需付小费的mtv厅)。
5、勤于动手,联系实际
这是由“学懂”通向“会做”的桥梁和提高考生在考试中的实践能力的重要保证。平时多做习题,多做实验,是你掌握本学科,取得比较理想的考试成绩的一个很重要的保证。6.注意将原核系统和真核系统进行比较
无论是原核生物还是真核生物,都在进行dna复制、转录、转录后加工、翻译等基本的分子事件,两类生物在这些事件上既有相同之处,也有许多差异。在学习的时候,时刻要注意将两大系统进行全面的比较。例如:在学习dna复制的时候,注意将原核细胞内的dna聚合酶i、ii、iii、iv、v和真核生物的dna聚合酶α、β、γ、δ、ε进行比较,将原核dna聚合酶iii的β滑动钳和真核dna聚合酶δ的pcna滑动钳进行比较;在学习转录的时候,需要将两者的启动子结构和rna聚合酶的结构与功能进行比较;在学习转录校对的时候,注意将原核细胞中的grea、greb和真核细胞内的tfiis进行比较;在学习dna甲基化的时候,要注意原核生物与真核生物在甲基化的位点和功能上是不同的;在学习弱化子机制的时候,要注意这种机制是原核系统特有的,真核系统没有。如果能这样去学习的话,那所有的内容就活了,将它们串在一起理解要比孤立地记忆要强得多!7.注意将两种不同的分子机制进行比较
细胞内的很多分子机制是很相似的,这就需要我们在学习的时候,将相关联的分子机制放在一起去领会、理解。如dna复制和dna转录,两者有很多共同的特点,例如都需要解链,合成的方向都是从5′→3′,都遵循watson和crick碱基配对原则。当然,在意识到这些共同的特点的时候,也不能忽视它们的差别,比如,dna复制需要引物,rna不需要,dna聚合酶通常具有自我校对能力,rna聚合酶没有校对能力。这里更要明白为什么会有这些差异,为什么允许有这些差异? 8.在分子生物学部分,要以“中心法则”为核心,“碱基互补配对”和“蛋白质与核酸之间的相互作用”为主线,巧妙地利用“外因与内因的关系”的理论,全面理解分子生物学的机制
分子生物学的核心内容是所谓的“中心法则”,即生物体内的三种生物大分子——dna、rna和蛋白质之间的关系。其中涉及到遗传信息的复制、损伤修复、重组、转录、逆转录、转录后加工和翻译等。这些过程总是涉及到蛋白质和核酸分子之间的相互作用和碱基互补配对,因此,掌握蛋白质和核酸分子之间相互作用的规律以及碱基互补配对的原则对于深入理解分子生物学的各种机制和原理至关重要。另外,细胞内的很多机制都可以使用哲学中“外因”和“内因”之间的关系原理进行理解,掌握这一点非常重要。例如,理解dna复制为什么具有固定的起点?这涉及到dna复制起始区和复制起始蛋白之间的相互作用,在这里可以将dna复制起始区看成“内因”,复制起始蛋白(大肠杆菌为dnaa蛋白)看成“外因”。按照“内因”和“外因”之间的关系原则,即“内因”是变化的根据,“外因”是变化的条件,“外因”需要通过“内因”起作用,dna复制区所具有的特殊序列是dna复制具有固定起点的根本原因,即“内因”,但仅有它是不够的,还需要识别这种特殊序列的蛋白质,它就是“外因”,正是它们之间的相互作用才使得dna复制从固定的起点开始。9.注意掌握各种研究方法的原理及其应用 生物化学的发展与研究方法的进步分不开来的,而反过来它的发展又使得人们提出和发明新的研究手段。两者之间相互依存,相互促进。因此,在学习各章节内容的时候,对于生物化学家在研究各种分子机理时所使用的方法要充分理解。例如,对参与dna复制的各种蛋白质和酶的鉴定主要是利用dna复制突变体的互补和体外复制系统的重建两种方法。互补的原理是利用某种野生型的蛋白质去恢复特定的dna复制缺陷突变体的复制功能,从而确定参与复制的蛋白质。重建的原理是在较为简单的体外复制系统(如sv40病毒复制系统)中,先人为去掉某种成分,致使复制不能正常进行,然后,将复制系统中逐一添加分步收集的可能参与复制的蛋白质抽取物,看是否能够恢复复制活性,从而确定复制蛋白。有时,添加的蛋白质可能来自于其他物种,这样可以从其他物种中找到同源的或同工的蛋白质。为了方便理解重建的原理,这里可以打一个比方加以说明。假定你的一台电脑坏了一个部件而不能运转,那么如何迅速找到是哪一个部件有毛病呢?这时可以用类似重建的手段来确定:首先弄一台运转正常的电脑,将它的各个部件拆开,那么,来自这台正常电脑内的所有部件都应该是正常的(相当于野生型蛋白质)。然后,将坏掉的电脑逐一取出一个部件(如内存条或主板),再用正常电脑的相应部件取而代之。如果某一个部件经过替换以后,坏的电脑恢复正常了,这就等于找到了坏的部件(相当于突变型蛋白质)。这两种方法对于参与其他过程(如信号转导、转录、转录后加工、翻译、细胞周期的调控等)的蛋白质的鉴定也很有帮助。例如,为了找到人细胞内参与细胞周期的某一种蛋白质,先是将酵母细胞内某一种与细胞周期有关的蛋白质突变,这样的酵母的细胞周期肯定会有异常。然后,将正常的人细胞内的各种可能与细胞周期有关的蛋白质导入到突变的酵母细胞中,如果其中的某一组分加入以后,酵母的细胞周期恢复正常,那么这种导入的蛋白质就是人细胞内的一种与细胞周期有关的蛋白质。
第五篇:生物化学期中论文
标题
论酶在生命体研究中的作用
作者
摘要
生物的生长发育、繁殖、遗传、运动、神经传导等生命活动都与酶的催化过程紧密相关,可以说,没有酶的参与,生命活动一刻也不能进行。因此从酶作用的分子水平研究生命活动的本质及其规律无疑是十分重要的。
正文
近几十年来酶学研究得到很大发展,提出了一些新理念和新概念。一方面在酶的分子水平上揭示酶和生命活动的关系,阐明酶在细胞代谢调节和分化过程中的作用,酶生物合成的遗传机制,酶的起源和酶的催化机制等方面取得进展。另一方面酶的应用研究得到迅速发展,酶工程已成为当代生物工程的重要支柱。如今,酶已普片用于食品、发酵、制革、纺织、日用化学及医药保健等部门,当然酶还在其他很多方面也有相当重要的作用,也有待继续研究。
一、酶催化作用的特点
酶是细胞所产生的,基因选择性表达的结果,酶在发生反应时,本身在反应前后不发生变化,在可逆反应中,酶对正逆反应按同一倍数加速。酶的催化本质是降低反应的活化能,从而使反应速率加快。而正因为酶由细胞产生的生物催化剂,所以酶受多种因素调节控制。从而体现出几个重要特点。
1、酶易失活
当受到高温、强酸、强碱、重金属盐等都能使酶失去催化活性,因此酶所催化的反应往往都是在比较温和的常温、常压和接近中性酸
碱条件下进行。正常人血浆近中性,PH在7.35~7.45之间,而温度在37℃左右,正适宜酶催化。
2、酶具有很高的催化效率
生物体内的大多数反应,在没有酶的情况下,几乎是不能进行的。据报道,如果在人的消化道中没有各种酶类参与催化作用,那么,在体温37℃的情况下,要消化一餐简单午饭,大约需要50年。经过实验分析,动物吃下的肉食,在消化道内只要几小时就可完全消化分解,再如将唾液淀粉酶稀释100万倍后,仍具有催化能力。由此可见,酶的催化效率是极高的。
3、酶具有高度转移性
一种酶往往只能催化一种或一类反应,作用于一种或一类物质。而一般催化剂没有这样严格的选择性。如淀粉酶只能催化淀粉糖苷键的水解,蛋白酶只能催化蛋白质肽键的水解,脂肪酶只能催化脂肪酯键的水解,而对其他物质没有催化作用。
4、酶活性受到调节和控制
有机体的生命活动表现了它内部化学反应历程的有序性,这种有序性是受多方面因素调节控制的,一旦破坏了这种有序性,就会导致代谢紊乱,产生疾病,甚至死亡。酶活力受到调节和控制是区别于一般催化剂的重要特征。
二、酶的分类
1、氧化还原酶类
氧化还原酶类是一类催化氧化还原反应的酶,可分为氧化酶和脱氢酶两类。
(1)氧化酶类,如葡糖氧化酶的每个酶分子中含有两分子FAD作为氢受体,催化葡萄糖氧化生成葡糖酸,并产生H2O2,以血红素为辅基的细胞色素c氧化酶催化底物脱氢,并氧化生成水。
(2)脱氢酶类,如乳酸脱氢酶以NAD+为辅酶将乳酸氧化成丙酮酸
2、转移酶类
转移酶类催化化合物某些基团的转移,即将一种分子上的某一基团转移到另一种分子上的反应。如谷并转氨酶属于转移酶类中的转氨基酸。该酶需要磷酸吡哆醛为辅基,使谷氨酸上的氨基转移到丙酮酸上,使之成为丙氨酸,而谷氨酸成为α-酮戊二酸。这一大类中还有转移碳基、醛或酮基、酰基、糖苷基、磷酸基和含硫基的酶。
3、水解酶类
水解酶类大都属于细胞外酶,在生物体内分布最广,数量最多,包括水解酯键、糖苷键、醚键、肽键、酸酐键及其他C-N键共11个亚类,常见的有蛋白酶、淀粉酶、核酸酶和脂肪酶等。例如磷酸二酯酶催化磷酸酯键水解。
4、聚合酶类
聚合酶类催化从底物移去一个基团而形成双键的反应或其逆反应,这类酶包括最常见的C-C、C-O、C-N、C-S裂解酶亚类。
5、异构酶类
异构酶类催化各种同化异构体之间的相互转变,即分子内部基团的重新排列。这类酶包括消旋酶、差向异构酶、顺反异构酶、分子内氧化还原酶、分子内转移酶和分子内裂解酶等亚类。
6、连接酶类
连接酶类催化有腺苷三磷酸参加的合成反应,即由两种物质合成一种新物质的反应。这类酶包括生成C=O,C-S,C-N,C-C和磷酸酯键的5个亚类。
三、两种特殊的酶
1、核酶
含有RNA的一类酶,可以分为自我剪接核酶和自我剪切核酶两类。自我剪切与自我剪接不同,后者包含剪切与连接两个步骤。剪切是转录后加工方式之一,是基因复制和表达所必需的。具有催化功能RNA的重大发现,表明RNA是一种既能携带遗传信息又有生物催化功能的生物分子。因此很可能RNA早于蛋白质和DNA,是生命起源中首先出现的生物大分子,而一些有酶活性的内含子可能是生物进化过程中残余的分子“化石”。酶活性RNA的发现,提出了生物大分子和生命起源的新概念,无疑将促进对生物进化和生命起源的研究。
2、抗体酶
本质是免疫球蛋白,但是在易变区被赋予了酶的属性。近年来,有关抗体酶的研究得到迅速发展,在有些情况下,抗体酶催化反应速率达到非催化速率的107倍。在医学上这种抗体酶将有可能用来专一的破坏病毒蛋白质及专一的清除心血管病人血管壁上的血液凝块。预计在接下来几年里,这种抗体酶在医学上的运用会越来越广。
四、酶在生命代谢中的作用
酶对人体的新陈代谢至关重要,在人体的代谢工程中,进行着许多很复杂的化学反应,人每天都要吸进氧气,喝水,吃含有糖、脂肪、蛋白质、矿物质、维生素的食物,从肺部排出二氧化碳,从汗腺排出水分,以及排出尿、各种不能消化的东西和细菌,这些过程都伴随各式各样的化学反应。
化学家研究人体内的代谢反应时从研究酵母怎么把糖转变成乙醇开始的,他们发现是酵母中的酶使糖变成乙醇。动物细胞中的酶使糖代谢的过程与酵母略有不同,糖不是转化为乙醇,而是转化为乳酸。在糖变成乳酸的过程中,产生一定的能量,细胞就可利用这些能量。乳酸进一步分解,变成二氧化碳和水,在这一反应中需要消耗氧气,但反应产生的能量比葡糖糖转化为乳酸的反应要多得多。
在糖的代谢工程中,还形成了某些磷酸的化合物,磷酸的化合物和其他部分连结起来的化学键里,储存这很大的能量,这种高能量的磷酸键被交给了细胞中的能量载体,例如三磷酸腺苷。当人体需要能量时,必须使磷酸键发生水解反应,并放出能量,这些能量就会转换成化学能,即用来将氨基酸合成蛋白质,或者将这种能量转换成电能,用来传导神经的冲动,或者将这种能量转换成动能,用来使肌肉收缩。
脂肪的代谢作用是通过辅酶A的催化作用进行的。蛋白质的分解虽然比糖和脂肪复杂一些,但是,它也是通过某些氨基酸酶,把氨基酸分子裂解,最后产生尿素分子。
五、酶工程
酶工程是在1971年第一届国际酶工程会议上才得到命名的一项新技术。酶工程主要研究酶的生产、纯化、固定化技术、酶分子结构的修饰和改造以及在工农业、医药卫生和理论研究等方面的应用。
现已被发现和鉴定的酶有数千种,但是目前国际上工业用和研究用的商品酶的种类也仅有数百种。
酶工程是将酶学原理和化学工程技术及基因重组技术有机结合而形成的新型应用技术,是生物工程的支柱。根据研究和解决问题的手段不同将酶工程分为生物酶工程和化学酶工程。对于化学酶工程,也可称为初级酶工程,是指天然酶、化学修饰酶、固定化酶及人工模拟酶的研究和应用。生物酶工程是酶学和以DNA重组技术为主的现代分子生物学技术相结合的产物。
随着化学工程技术及基因工程技术的发展,酶工程发展更为迅速,必将成为一个很大的生物技术产业。