生化試驗(yàn)講義(理論)

1、１〔Ⅰ〕〔Ⅰ〕理論部分理論部分1.1.緒論緒論歡迎同學(xué)們到生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)室來(lái)！對(duì)于大多數(shù)學(xué)生來(lái)說(shuō)，這不是第一次做化學(xué)實(shí)驗(yàn)，但是我們相信，生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)一定是大家最感興趣、最激動(dòng)人心的實(shí)驗(yàn)，當(dāng)然也是花費(fèi)最大、最辛苦的實(shí)驗(yàn)。同學(xué)們?cè)谶^(guò)去幾年中所學(xué)到的各種實(shí)驗(yàn)技術(shù)和操作技能，在這些實(shí)驗(yàn)中將會(huì)經(jīng)常用到，當(dāng)然更重要的是要學(xué)會(huì)一些新的、在生物化學(xué)的科學(xué)研究中最常用的實(shí)驗(yàn)方法。同學(xué)們?cè)谏锘瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)方面要取得好成績(jī)，在很大程度上，取決于你們對(duì)這些專(zhuān)門(mén)化實(shí)驗(yàn)

2、技術(shù)的熟練掌握和對(duì)生物化學(xué)原理的深入了解。當(dāng)同學(xué)們進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，無(wú)疑將會(huì)與以前做的各種實(shí)驗(yàn)進(jìn)行比較。在生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)中，大家會(huì)發(fā)現(xiàn)，極少有像無(wú)機(jī)化學(xué)和有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)菢舆M(jìn)行化學(xué)反應(yīng)和分離出“克”數(shù)量級(jí)的產(chǎn)物。同學(xué)們將進(jìn)行的是“毫克”和“微克”數(shù)量級(jí)的研究，并且在多數(shù)情況下，生物分子是溶解在溶液中的，而且往往看不到所研究的物質(zhì)，但是將會(huì)看到動(dòng)態(tài)的生物化學(xué)過(guò)程和由生物分子引起的生物化學(xué)變化。實(shí)驗(yàn)中所用到的各種技術(shù)和方法，將起到“眼睛”的作用，用以

3、對(duì)各種生物化學(xué)過(guò)程進(jìn)行監(jiān)測(cè)。同學(xué)們通過(guò)生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)應(yīng)該做到：⑴學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)的基本思路，掌握各個(gè)實(shí)驗(yàn)的基本原理，學(xué)會(huì)嚴(yán)密地組織自己的實(shí)驗(yàn)，合理地安排實(shí)驗(yàn)步驟和時(shí)間。⑵訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)的動(dòng)手能力，學(xué)會(huì)熟練地使用各種生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器，包括各種天平、各種分光光度計(jì)、各種離心機(jī)、自動(dòng)部分收集器、恒流泵、核酸蛋白檢測(cè)儀、冰凍干燥機(jī)、酸度計(jì)、電導(dǎo)率儀、高速分散器、各種電泳裝置和搖床等等。⑶學(xué)會(huì)準(zhǔn)確翔實(shí)地記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和數(shù)據(jù)的技能，提高實(shí)驗(yàn)報(bào)告的寫(xiě)作能力，能

4、夠整齊清潔地進(jìn)行所有的實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的科學(xué)作風(fēng)。⑷掌握生物化學(xué)的各種基本實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)技術(shù)，尤其是各種電泳技術(shù)和層析枝術(shù)，為今后參加科研工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。預(yù)祝同學(xué)們以?xún)?yōu)異的成績(jī)跨進(jìn)這一新的科學(xué)殿堂，成為攀登生物科學(xué)高峰的新的勇士！1.1生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)發(fā)展簡(jiǎn)史生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)發(fā)展簡(jiǎn)史生物科學(xué)在20世紀(jì)有驚人的發(fā)展，其中生物化學(xué)與分子生物學(xué)的進(jìn)展尤為迅速，這樣一門(mén)最具活力和生氣的實(shí)驗(yàn)科學(xué)，在21世紀(jì)必將成為帶頭的學(xué)科，這主要有賴(lài)于生

5、物化學(xué)與分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)的不斷發(fā)展和完善。這里我們簡(jiǎn)單回顧一下生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)的發(fā)展歷史。20年代：微量分析技術(shù)導(dǎo)致了維生素、激素和輔酶等的發(fā)現(xiàn)。瑞典著名的化學(xué)家T.Svedberg奠基了“超離心技術(shù)”，1924年制成了第一臺(tái)5000g（5000rmin～8000rmin）相對(duì)離心力的超離心機(jī)(相對(duì)離心力“RCF”的單位可表３生物大分子的分析，因此受到生命科學(xué)、醫(yī)學(xué)和化學(xué)等學(xué)科的科學(xué)工作者的極大重視，發(fā)展極為迅速，是生化實(shí)驗(yàn)技術(shù)和儀器

6、分析領(lǐng)域的重大突破，意義深遠(yuǎn)?，F(xiàn)今，由于HPCE技術(shù)的異軍突起，HPLC技術(shù)的發(fā)展重點(diǎn)己轉(zhuǎn)到制備和下游技術(shù)。1984年德國(guó)科學(xué)家Kohler、美國(guó)科學(xué)家Milstein和丹麥科學(xué)家Jerne由于發(fā)展了單克隆抗體技術(shù)，完善了極微量蛋白質(zhì)的檢測(cè)技術(shù)而共享了諾貝爾生理醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。1985年美國(guó)加利福尼亞州Cetus公司的Mullis等發(fā)明了PCR技術(shù)（PolymeraseChainReaction）即聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的DNA擴(kuò)增技術(shù)，對(duì)于生物化學(xué)和

7、分子生物學(xué)的研究工作具有劃時(shí)代的意義，因而與第一個(gè)設(shè)計(jì)基因定點(diǎn)突變的Smith共享1993年的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。除上述歷史以外，還可以列出許多生物化學(xué)發(fā)展史上的重要成就，例如：美國(guó)哈佛大學(xué)的Folin教授和中國(guó)的吳憲教授對(duì)生物化學(xué)常用的各種分析方法（血糖分析、蛋白質(zhì)含量分析、氨基酸測(cè)定等）的建立作出了歷史性的貢獻(xiàn)。美國(guó)化學(xué)家Pauling確認(rèn)氫鍵在蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)中以及生物大分子間相互作用的重要性等，他獲得了諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。英藉德裔生物化學(xué)家Kre

8、bs，在1937年發(fā)現(xiàn)了三羧酸循環(huán)，對(duì)細(xì)胞代謝及分子生物學(xué)的研究作出了重要貢獻(xiàn)，他與美藉德裔生物化學(xué)家Lipmann共獲1953年諾貝爾生理醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。英國(guó)生物化學(xué)家Sanger還于1953年確定了牛胰島素中氨基酸的精確順序而獲得1958年的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。1959年，美藉西班牙裔科學(xué)家Uchoa發(fā)現(xiàn)了細(xì)菌的多核苷酸磷酸化酶，研究并重建了將基因內(nèi)的遺傳信息通過(guò)RNA中間體翻譯成蛋白質(zhì)的過(guò)程。他和Knberg分享了當(dāng)年的諾貝爾生理醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)，而后者

9、的主要貢獻(xiàn)在于實(shí)現(xiàn)了DNA分子在細(xì)菌細(xì)胞和試管內(nèi)的復(fù)制。美國(guó)生物化學(xué)家Nirenberg在破譯遺傳密碼方面作出了重要貢獻(xiàn)，Holly闡明了酵母丙氨酸t(yī)RNA的核苷酸排列順序，后來(lái)證明所有tRNA的結(jié)構(gòu)均相似。美藉印度裔生物化學(xué)家Khana曾合成了精確結(jié)構(gòu)的己知核酸分子，并首次人工制成酵母基因。他們3人共獲1969年諾貝爾生理醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。法國(guó)生物學(xué)家Lwoff、JAcob和生物化學(xué)家Monod由于在病毒DNA和mRNA等方面出色的大量研究工作

10、而共獲1965年諾貝爾生理醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。1988年，美國(guó)遺傳學(xué)家McClintock由于在二十世紀(jì)五十年代提出并發(fā)現(xiàn)了可移動(dòng)的遺傳因子而獲得諾貝爾生理醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。1989年，美國(guó)科學(xué)家Altman和Cech由于發(fā)現(xiàn)某些RNA具有酶的功能（稱(chēng)為核酶）而共享諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。1993年，美國(guó)科學(xué)家Roberts和Sharp由于在斷裂基因方面的工作而榮獲諾貝爾生理醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。1994年，美國(guó)科學(xué)家Gilman和Rodbell由于發(fā)現(xiàn)了G蛋白在細(xì)胞內(nèi)信息傳導(dǎo)中的