生物化学(全国中医药行业高等教育“十四五”规划教材)
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二、生物化学的主要内容

生物化学研究的内容大体上可分为三部分。

(一)生物体的物质组成及生物分子的结构与功能

生物体是由各种生命物质按规律构建起来的。75kg成年人体含水约60%、蛋白质约16%、核酸约0.2%、甘油三酯约13%、类脂约2.5%、糖约1.5%、固态无机盐约5.5%、溶解态无机盐约0.7%。生物体的物质组成看似比较简单,其实非常复杂。除水之外,上述每一类物质又可进一步分类,如人体蛋白质就达105种之多。各种蛋白质的组成和结构不同,因而生理功能不同。

当代生物化学研究的重点是生物大分子。生物大分子(biomacromolecule)主要是指蛋白质和核酸,它们属于信息产物和信息载体,故又称生物信息分子。生物大分子是由一些基本结构单位按一定规律连接形成的聚合物(polymer),这些结构单位称为单体(monomer)。

单体 ①可通过聚合反应合成大分子的一类小分子,如氨基酸、核苷酸、单糖。②没有四级结构的蛋白质。○

单体的种类不多,并且在不同生物体内都是一样的,但不同生物大分子所含单体的数量和比例不同,因而分子结构不同,有着不同的生理功能。结构与功能密切相关,结构是功能的基础,功能是结构的体现。生物大分子的功能是通过分子的相互识别和相互作用实现的,因此,分子结构、分子识别和相互作用是实现生物大分子功能的基本要素,这一领域是当代生物化学研究的热点之一。

(二)代谢及其调节

在活体内进行的化学过程称为代谢。各种生命物质按一定规律进行代谢,通过代谢更新组织成分和为生命活动提供能量,这是生命现象的基本特征。代谢是机体与环境进行的物质交换和能量交换过程。通过代谢机体既适应外环境变化,又保持内环境的稳定,这就需要各代谢之间相互协调。一旦出现代谢紊乱,机体就会发生疾病。目前,许多代谢途径虽已基本阐明,但仍有许多问题有待深入研究,代谢调节的分子机制也有待进一步阐明。信号转导参与代谢调节及细胞生长、分裂、分化、凋亡等生命活动的调控。信号转导机制及信号网络也是当代生物化学研究的热点。

(三)遗传信息传递与调控

随着生物化学的不断发展及与相关学科的相互渗透,人类对生物大分子结构与功能关系的认识日趋完善,并进一步从分子水平揭示了遗传的物质基础和基因的表达机制及其调控规律。基因表达是指基因通过转录和翻译等一系列复杂环节指导合成具有特定功能产物的过程。该过程与细胞生长、分化以及机体生长、发育密切相关,在多环节上受到调控,错综复杂而协调有序。对基因表达调控的研究将进一步阐明生物大分子功能和疾病发病机制,从而在分子水平上为疾病的诊断、治疗和预防提供理论依据和技术支持。因此,基因表达与调控是目前分子生物学最重要、最活跃的领域之一。