1. 现在生物化学的研究方向有哪些
生物化学主要研究生物体分子结构与功能、物质代谢与调节以及遗传信息传递的分子基础与调控规律。
生物化学组成
除了水和无机盐之外,活细胞的有机物主要由碳原子与氢、氧、氮、磷、硫等结合组成,分为大分子和小分子两大类。前者包括蛋白质、核酸、多糖和以结合状态存在的脂质;后者有维生素、激素、各种代谢中间物以及合成生物大分子所需的氨基酸、核苷酸、糖、脂肪酸和甘油等。在不同的生物中,还有各种次生代谢物,如萜类、生物碱、毒素、抗生素等。
虽然对生物体组成的鉴定是生物化学发展初期的特点,但直到今天,新物质仍不断在发现。如陆续发现的干扰素、环核苷一磷酸、钙调蛋白、粘连蛋白、外源凝集素等,已成为重要的研究课题。有的简单的分子,如作为代谢调节物的果糖-2,6-二磷酸是1980年才发现的。另一方面,早已熟知的化合物也会发现新的功能,20世纪初发现的肉碱,50年代才知道是一种生长因子,而到60年代又了解到是生物氧化的一种载体。多年来被认为是分解产物的腐胺和尸胺,与精胺、亚精胺等多胺被发现有多种生理功能,如参与核酸和蛋白质合成的调节,对DNA超螺旋起稳定作用以及调节细胞分化等。
代谢调节控制
新陈代谢由合成代谢和分解代谢组成。前者是生物体从环境中取得物质,转化为体内新的物质的过程,也叫同化作用;后者是生物体内的原有物质转化为环境中的物质,也叫异化作用。同化和异化的过程都由一系列中间步骤组成。中间代谢就是研究其中的化学途径的。如糖元、脂肪和蛋白质的异化是各自通过不同的途径分解成葡萄糖、脂肪酸和氨基酸,然后再氧化生成乙酰辅酶A,进入三羧酸循环,最后生成二氧化碳。
在物质代谢的过程中还伴随有能量的变化。生物体内机械能、化学能、热能以及光、电等能量的相互转化和变化称为能量代谢,此过程中ATP起着中心的作用。
新陈代谢是在生物体的调节控制之下有条不紊地进行的。这种调控有3种途径:①通过代谢物的诱导或阻遏作用控制酶的合成。这是在转录水平的调控,如乳糖诱导乳糖操纵子合成有关的酶;②通过激素与靶细胞的作用,引发一系列生化过程,如环腺苷酸激活的蛋白激酶通过磷酰化反应对糖代谢的调控;③效应物通过别构效应直接影响酶的活性,如终点产物对代谢途径第一个酶的反馈抑制。生物体内绝大多数调节过程是通过别构效应实现的。
结构与功能
生物大分子的多种多样功能与它们特定的结构有密切关系。蛋白质的主要功能有催化、运输和贮存、机械支持、运动、免疫防护、接受和传递信息、调节代谢和基因表达等。由于结构分析技术的进展,使人们能在分子水平上深入研究它们的各种功能。酶的催化原理的研究是这方面突出的例子。蛋白质分子的结构分4个层次,其中二级和三级结构间还可有超二级结构,三、四级结构之间可有结构域。结构域是个较紧密的具有特殊功能的区域,连结各结构域之间的肽链有一定的活动余地,允许各结构域之间有某种程度的相对运动。蛋白质的侧链更是无时无刻不在快速运动之中。蛋白质分子内部的运动性是它们执行各种功能的重要基础。
80年代初出现的蛋白质工程,通过改变蛋白质的结构基因,获得在指定部位经过改造的蛋白质分子。这一技术不仅为研究蛋白质的结构与功能的关系提供了新的途径;而且也开辟了按一定要求合成具有特定功能的、新的蛋白质的广阔前景。
核酸的结构与功能的研究为阐明基因的本质,了解生物体遗传信息的流动作出了贡献。碱基配对是核酸分子相互作用的主要形式,这是核酸作为信息分子的结构基础。脱氧核糖核酸的双螺旋结构有不同的构象,J.D.沃森和F.H.C.克里克发现的是B-结构的右手螺旋,后来又发现了称为 Z-结构的左手螺旋。DNA还有超螺旋结构。这些不同的构象均有其功能上的意义。核糖核酸包括信使核糖核酸(mRNA)、转移核糖核酸(tRNA)和核蛋白体核糖核酸(rRNA),它们在蛋白质生物合成中起着重要作用。新近发现个别的RNA有酶的功能。
基因表达的调节控制是分子遗传学研究的一个中心问题,也是核酸的结构与功能研究的一个重要内容。对于原核生物的基因调控已有不少的了解;真核生物基因的调控正从多方面探讨。如异染色质化与染色质活化;DNA的构象变化与化学修饰;DNA上调节序列如加强子和调制子的作用;RNA加工以及转译过程中的调控等。
ATP在光合、代谢和遗传之间架起了桥梁
方法学
在生物化学的发展中,许多重大的进展均得力于方法上的突破。例如同位素示踪技术用于代谢研究和结构分析;层析,特别是70年代以来全面地大幅度地提高体系性能的高效液相层析以及各种电泳技术用于蛋白质和核酸的分离纯化和一级结构测定;X射线衍射技术用于蛋白质和核酸晶体结构的测定;高分辨率二维核磁共振技术用于溶液中生物大分子的构象分析;酶促等方法用于DNA序列测定;单克隆抗体和杂交瘤技术用于蛋白质的分离纯化以及蛋白质分子中抗原决定因子的研究等。70年代以来计算机技术广泛而迅速地向生物化学各个领域渗透,不仅使许多分析仪器的自动化程度和效率大大提高,而且为生物大分子的结构分析,结构预测以及结构功能关系研究提供了全新的手段。生物化学今后的继续发展无疑还要得益于技术和方法的革新。
2. 什么叫生物化学研究对象包括哪些主要内容
生物化学(biochemistry)是一门研究生物体的化学组成及其变化规律,从分子水平上揭示生命现象本质的一门生命科学,又称生命的化学。
生物化学的研究对象:蛋白质、核酸、酶。
生物化学的主要内容:
1、人体的物质组成;
2、生物分子的结构与功能;
3、物质代谢及调控;
4、基因信息传递与表达及调控;
5、器官生化。
(2)生化的四个研究方法扩展阅读
生物化学若以不同的生物为对象,可分为动物生化、植物生化、微生物生化、昆虫生化等。若以生物体的不同组织或过程为研究对象,则可分为肌肉生化、神经生化、免疫生化、生物力能学等。因研究的物质不同,又可分为蛋白质化学、核酸化学、酶学等分支。
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。
3. 全自动生化分析仪检测方法
全自动生化分析仪检测方法:
1、终点法(endessay)完全被转化成产物,不再进行反应达到终点,取反应终点的吸光度来计算被测物质的浓度。生化检验中除酶和BUN、CRE外几乎都用终点法来进行检测。
2、一点终点法:取反应达终点时的一个点的吸光度来计算结果。
3、二点终点法:取反应尚未开始时读取一个点的吸光度,待反应达终点时再取第二点的吸光度。用第二点吸光度减去第一点吸光度的差值来计算结果。主要用于扣除试剂和样品空白。保证结果的准确性。一般双试剂用。
4、固定时间法(两点法):是取尚在反应中的两点间的差值来计算结果。此两点既不是反应起始点也不是终点。主要用于检测一些非特异性的项目,如肌酐。
5、连续监测法(动力学法、速率法):是在测定酶的活性或酶代谢产物时,连续取反应曲线中呈线性变化吸光度值(△;A/min)来计算结果。因在反应线性时间内各点间的吸光度差值为零故又称谓零级反应。
(3)生化的四个研究方法扩展阅读:
全自动生化分析仪的原理:
自动化分析仪就是将原始手工操作过程中的取样、混匀、温浴(37℃)检测、结果计算、判断、显示和打印结果及清洗等步骤全部或者部分自动运行。
如今,生化检验基本上都实现了自动化分析,还有专为大型或超大型临床实验室和商业实验室设计的全自动生化分析系统,可根据实验室的检测量任意配置。
无论是当今运行速度最快(9600Test/h)的模块式全自生化分析仪,还是原始手工操作用于比色的光电比色计,其原理都是运用了光谱技术中吸收光谱法。是生化仪最基本核心。
4. 生物学的主要研究方法都有哪些
生物学家对于生命现象的研究通常采用观察和实验的方法,通常这两种方法是一起使用的。
1、 观察是按生物的物理性状来描述生物的状况。通常是先对其外形及行为进行观察和描述,再把生物体解剖借助光学仪器对其内部结构进行观察。观察是多种多样的,有个体的观察也有群体的观察;有静态的观察也有动态的观察;有相同种类的观察也有不同种类的对比观察。
2、 实验是人为地改变一些条件来观测生物的变化和反应,以探究生命内在的因果关系,是认识生命活动的方法。
实验方法是人为地干预、控制所研究的对象,并通过这种干预和控制所造成的效应来研究对象的某种属性。17世纪前后生物学中出现了最早的一批生物学实验,如英国生理学家威廉·哈维关于血液循环的实验,扬·巴普蒂斯塔·范·海尔蒙特关于柳树生长的实验等。
到了19世纪,物理学、化学比较成熟了,生物学实验就有了坚实的基础,因而首先是生理学,然后是细菌学和生物化学相继成为明确的实验性的学科。19世纪80年代,实验方法进一步被应用到了胚胎学,细胞学和遗传学等学科。
系统的方法:
系统科学源自对还原论、机械论反省提出的有机体、综合哲学,从克洛德·贝尔纳与沃尔特·布拉福德·坎农揭示生物的稳态现象、诺伯特·维纳与威廉·罗斯·艾什比的控制论到卡尔·路德维希·冯·贝塔郎非的一般系统论。
最早建立的是系统心理学,系统生态学、系统生理学等先后建立与发展,20世纪70-80年代系统论与生物学、系统生物学等概念发表。
从克劳德·香农的信息论到伊利亚·普里高津的耗散结构理论,将生命看作自组织化系统。细胞生物学、生化与分子生物学发展,曼弗雷德·艾根提出细胞、分子水平探讨的超循环(化学)理论。
(4)生化的四个研究方法扩展阅读:
研究领域
生物学家从很多面向研究生物,因此产生很多研究领域。例如:
1、 面向原子和分子:分子生物学、生物化学、结构生物学。
2、 面向细胞:细胞生物学、微生物学、病毒学。
3、 面向多细胞:生理学、发育生物学、组织学。
4、 面向宏观:生态学、演化生物学。
生物学本身不断的快速发展,与其他学科的关联整合也越来越多。一大原因是分子生物学在近代突飞猛进,终于导致人类基因序列定序基本完成。
由此,为了解读巨大数量的基因信息,促成了基因组学。为了探究基因和蛋白质的交互作用,开创出蛋白质组学。这些新的研究领域帮助解决疾病、粮食、环境生态等问题。其众多的研究信息和积累海量研究数据则需要新的电脑算法来处理。