环境生物化学第一章

生物催化剂-酶的化学 、作用机理和应用技术
遗传物质-核酸的化学、 作用机理和应用技术 研究烃、有机农药、石油 及环境激素等不易降解物 质的生物代谢与转化规律 及其生物降解的分子机制
环境生物化学
研究有毒污染物的生物 积累与生物转化与有毒 物质的生物化学效应
1.2.2环境生物化学 的研究对象与任务
环境生物化学是一门年轻的科学，我们希望 通过系统地阐明环境污染及其工程处理中的生物 化学基础理论、原理和目前这一领域的最新成果 的介绍和讨论，对这方面知识的全面了解，有助 于环境污染工程技术的改进和提高，促进环境污 染的治理和整个环境科学的发展。
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1.2.4环境生物化学 的学习方法
生物化学分为动态（代谢）和静态（结构）两 大部分，两部分之间是互相联系的。结构是代谢的 基础，而在学习结构时，往往也涉及一些代谢的知 识。学完代谢之后，如果再复习一下结构的知识， 会有更深刻的理解。
环境生物化学
1.1.1生物化学的涵义
此外，根据不同的研究对象和目的，生物化 学还可有许多分支．如微生物生化、医学生化、 农业生化和工业生化等等。
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1.1.2生物化学研究 的主要内容
研究体内的物质组成 (叙述生化) 研究体内物质代谢 (动态生化) 这三个部分是 紧密联系的
研究生物大分子的结构与功能 (分子生物学)
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(1)生物体的物质组成
生物体是由许多物质按严格的规律组建起来的。 在生物体内除水外，每一类物质又包括很多种化 合物。如人体蛋白质就有10万种以上。各种蛋白 质的结构不同，因而也就各种不同的功能。此外， 人体内还含有核酸、激素、微量元素等，它们占 体重的分量虽少，但也是维持正常生命活动不可 缺乏的物质。
环境生物化学
Environmental Biochemistry
赵景联
教材： 《环境生物化学》，赵景联主编，化学工业出版社，2007
1．绪论
1.1生物化学概述
1.1.1生物化学的涵义
1.1.2生物化学研究的主要内容
1.1.3生物化学与其他科学的关系 1.1.4生物化学的应用和发展前景
环境生物化学
环境生物化学
1.1.4生物化学的应 用和发展前景
现代生 物科学 绝大多数生 物学问题都 需要从生化 角度和用生 化方法才可 能较深入地 得到了解。 生产实践 农业科学 生物工程或 生物高技术
如食品、发 酵、制药及 皮革工业， 预防、治疗 医学等都与 生物化学有 密切关系。
如研究植物的 遗传工程或基因 新陈代谢的各 工程；蛋白质工 种过程，就有 程和酶工程；以 可能控制植物 及细胞培养、组 的发育，此外，织培养等体外技 农产品的贮藏 术，用于改造物 与加工，植物 种和生产对人类 病虫害的防治 有用的产物。 等。
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(2)物质代谢及其调控
体内进行的物质代谢叫做中间代谢、中间代谢 的化学反应绝大多放都在细胞内进行。
从分子 大小变 化来分 合成代谢:由小分子物质变成大分子物质的过程 分解代谢:由大分于物质变成小分子物质的过程 同化作用:将从外界吸收来的物质转变成体内组 成成分的过程(以合成代谢为主) 异化作用:使体内组成成分转变成可排出体外的 形式的过程(分解代谢为主)
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(2)物质代谢及其调控
生物体内的化学反应为什么能如此巧妙地进行呢?
是由于多种调节因素进行调节控制来实现的。 首先．酶的催化作用有严格专一性和可调控性， 又有区域分布和多酶体等特点。这些是在一个细 胞内各条代谢途径能有序进行的基础。 此外，动物和人体内还有神经系统、激素及其它 调节物质，通过调节酶的活力来调节代谢途径的 方向和强度。
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(1)生物体的物质组成
所有这些物质不是杂乱处堆积在一起的，它 们彼此之间有一定组成规律，从而构成能够体现 多种生物功能的生物学结构。
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(1)生物体的物质组成
蛋白质和核酸是实现生命活动的主要物质基础， 而且分子量很大。通常称之为生物高分子 (biomacromolecule)，这些生物高分子化合物由较 简单的小分子物质构成，常将这些小分子称为构 件分子。这些构件分子除构成生物大分于发挥作 用外，它单独存在时也有某些特殊作用。
环境科学向化学提出的基本问题已经从早期的分 析监测方法和环境治理方法转向环境过程研究。
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1.2.1环境生物化学定义
从广义来讲
环境生物化学主要 研究天、地、生相 互作用的基本化学 反应，特别是人和 生物对外来物质和 能量所做的应答以 及人类生活生产活 动对环境影响的化 学基础。
从狭义来讲
环境保护角度
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1.1.4生物化学的应 用和发展前景
与工业技术领域学科相结合， 在材料工业．污水和废物 处理方面发挥作用。
分子生物电子学对电 子计算机制造、疾病 防治和生物模拟都有 重要的推动作用。 改造物种．培育高抗逆性、 具有特殊品质的转基因植物
以生物化学 的理论和技术 利用植物建造“植物工厂 为基础的生 ，生产对人类有用的 物工程具有 特殊生物化学物质。 广阔的前景
生产新型的药物和疫苗， 对于治疗疾病、维护人类 健康有着重要的意义
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极大地改变社会产业结构 和人们的劳动生产方式。
1.2环境生物化学概述
1.2.1环境生物化学定义 1.2.2环境生物化学的研究对象与任务 1.2.3环境生物化学的由来 1.2.4环境生物化学的学习方法
环境生物化学
1.2.1环境生物化学定义
环境生物化学
从生物 学意义 上来分
(2)物质代谢及其调控
中间代射中的化学反应绝大多数是连锁反应， 将这种连锁反应叫做代谢途径。在许多种酶的催 化下进行。一个细胞内有近2千种酶，在同一时间 内催化着各种不同代谢途径中的各种化学反应， 这些化学反应彼此密切配合并与机体的需要精确 地相应、构成非常协调的统一体系。
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1.2.3环境生物化学 的由来
我国目前有近200个院校开设环境科学和环境 工程专业，西安交通大学等校已将环境生物化学 作为环境工程专业本科生，环境工程和环境科学 专业研究生必修课，在据了解其他数院校也已开 设或打算开设环境生物化学课程。
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1.2.4环境生物化学 的学习方法
生物化学虽然与化学，特别是有机化学密切相 关，但性质毕竟有所不同，主要区别是生物化学 反应是在生物体内进行的，反应的环境比体外复 杂，—般由生物催化剂(酶)参加。有些在体外发生 的反应，在体内就不一定照样进行，因此，不能 简单地根据体外的化学反应去理解体内的反应。
环境生物化学
动态生物化学:研究 构成生物体的基本物 质在生命活动过程中 进行的化学变化，也 就是新陈代谢及在代 谢过程中能量的转换 和调节规律。
1.1.1生物化学的涵义
生物化学研究的是生命现象的化学本质，一切与 生命有关的化学现象都是生物化学的研究对象。
动物生物化学：以人体及动物为研究对象。 植物生物化学：以植物为研究对象。 从研究 对象分 类 普通生物化学：研究对象不局限于动物或植物、而且一 般生物。 进化生物化学或比较生物化学：以生物(特别是动物)的 不同进化阶段为化学特征(包括化学组成和代谢方式)为 研究对象。 生理化学：以生理为研究对象。
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1.1.3生物化学与其 他科学的关系
⑴生物化学与化学的关系
生物化学的 问题主要由 化学(特别是 有机化学)及 生理学分别 研究 生物化学才成 为一门独立科 学.研究生物体 的化学成分必 须应用化学的 方法. 生物化合物的结 构、性质、功能 以及物质代谢的 研究上已经广泛 应用了物理化学 的理论及技术
阐明DNA半保留复制机理，破 译遗传密码，证实反转录作用
蛋白质分子中氨基酸残基 排列顺序是其空间结构与 Sanger 发表了胰岛素分子 生物功能的重要基础 中氨基酸残基的排列顺序
开创了分子 生物学时代
Watson—Crick发表了DNA 分子结构的双螺旋模型
因此，生物高分子的结构与功能的研究是生物化学分子生物学中最引人注目的内容
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(3)物质的分子结构 与功能的关系
组成生物体的各种物质都与其生理功能密切 相关，尤其是生物高分子显得格外突出，可以 说．具体的物质结构和物质代谢的 基础上体现出来的。
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(3)物质的分子结构 与功能的关系
为改造生物性状、揭开生命 奥秘又向前跨进了一大步 提出了遗传中心 法则的现代见解 在此基础上发展起 来的基因重组技术
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(1)生物体的物质组成
研究生物体物质组成的另一个重要方面，是 用人工方法来合成生物大分子，其目的，不仅是 验证对体内物质进行化学分析的结果，更重要的 是在于深入认识分子结构与生物功能的关系，探 索生命现象的奥秘，追索生命的起源，还可制备 极难获得的生物活性物质。 我国科学家在1965年首先人工合成了胰岛素， 1981年合成了酵母丙氨酸tRNA，这些郁是国际上 的首创成果．为人类作出的重大贡献。
19世纪末期以前
19世纪末和20世纪初
环境生物化学
近年来
1.1.3生物化学与其 他科学的关系
⑵生物化学与其他生物科学的关系
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生物化学的一个目的 就是通过体内的化学 变化来认识生物体的 生理机能，找出其化 学依据。因此生物化 学的研究工作不能脱 离生理学，生理学的 研究也离不开生物化 学。
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微生物学的研究更 此外，细胞生物学、 需要广泛应用生物 化学的原理与技术， 遗传学、胚胎学、 例如微生物的生理 组织学、进化论甚 活动、病毒的本质、 至分类学的研究都 免疫的化学程序、 离不开生物化学。 抗体的生成机制等 均与生物化学有密 切关系。 环境生物化学
1.1.3生物化学与其 他科学的关系
生物化学与有机化学、生理学、物理化学、分 析化学等虽然有密切的联系，但是作为一门独立 的科学，生物化学本身具有独特的研究对象和研 究方法。