課程(名稱.編號)簡索

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           生物化學（英語：biochemistry，也作 biological chemistry），顧名思義是研究生物體中的化學進程的一門學科，常常被簡稱為生化。它主要用於研究細胞內各組分，如蛋白質、糖類、脂類、核酸等生物大分子的結構和功能。而對於化學生物學來說，則著重於利用化學合成中的方法來解答生物化學所發現的相關問題。

雖然存在著大量不同的生物分子，但實際上有很多大的複合物分子（稱為「聚合物」）是由相似的亞基（稱為「單體」）結合在一起形成的。每一類生物聚合物分子都有自己的一套亞基類型。例如，蛋白質是由20種胺基酸所組成，而脫氧核糖核酸（DNA）由4種核甘酸構成。生物化學研究集中於重要生物分子的化學性質，特別著重於酶促反應的化學機理。

在生物化學研究中，對細胞代謝和內分泌系統的研究進行得相當深入。生物化學的其他研究領域包括遺傳密碼（DNA和RNA）、 蛋白質生物合成、跨膜運輸（membrantransport）以及細胞信號轉導。


生物的分支學科。它是研究生命物質的化學組成、結構及生命活動過程中各種化學變化的基礎生命科學。

生物化學（Biochemistry）這一名詞的出現大約在19世紀末、20世紀初，但它的起源可追溯得更遠，其早期的歷史是生理學和化學的早期歷史的一部分。例如18世紀80年代，A.-L.拉瓦錫證明呼吸與燃燒一樣是氧化作用，幾乎同時科學家又發現光合作用本質上是植物呼吸的逆過程。又如1828年F.沃勒首次在實驗室中合成了一種有機物──尿素，打破了有機物只能靠生物產生的觀點，給「生機論」以重大打擊。1860年L.巴斯德證明發酵是由微生物引起的，但他認為必需有活的酵母才能引起發酵。1897年畢希納兄弟發現酵母的無細胞抽提液可進行發酵，證明沒有活細胞也可進發這樣複雜的生命活動，終於推翻了「生機論」。

生物體是由一定的物質成分按嚴格的規律和方式組織而成的。人體約含水55－67%，蛋白質15～18%，脂類 10～15%，無機鹽3～4% 及糖類1～2%等。從這個分析來看，人體的組成除水及無機鹽之外，主要就是蛋白質、脂類及糖類三類有機物質。其實，除此三大類之外，還有核酸及多種有生物學活性的小分子化合物，如維生素、激素、氨基酸及其衍生物、肽、核甘酸等。若從分子種類來看，那就更複雜了。以蛋白質為例，人體內的蛋白質分子，據估計不下100000種。這些蛋白質分子中，極少與其它生物體內的相同。每一類生物都各有其一套特有的蛋白質,它們都是些大而複雜的分子。其它大而複雜的分子，還有核酸、糖類、脂類等；它們的分子種類雖然不如蛋白質多，但也是相當可觀的。這些大而複雜的分子稱為「生物分子」。生物體不僅由各種生物分子組成，也由各種各樣有生物學活性的小分子所組成，足見生物體在組成上的多樣性和複雜性。

大而複雜的生物分子在體內也可降解到非常簡單的程度。當生物分子被水解時，即可發現構成它們的基本單位，如蛋白質中的氨基酸，核酸中的核甘酸，脂類中脂肪酸及糖類中的單糖等。這些小而簡單的分子可以看作生物分子的構件，或稱作「構件分子」。它們的種類為數不多，在每一種生物體內基本上都是一樣的。實際上，生物體內的生物分子僅僅是由不多幾種構件分子借共價鍵連接而成的。由於組成一個生物分子的構件分子的數目多，它的分子就大；因為構件分子不只一種，而且其排列順序又可以是各種各樣，由此而形成的生物分子的結構，當然就複雜。不僅如此，某些生物分子在不同情況下，還會具有不同的立體結構。生物分子的種類是非常多的。自然界約一百三十餘萬種生物體中，據估計總大約有 種蛋白質及 種核酸；它們都是由一些構件分子所組成。構件分子在生物體內的新陳代謝中，按一定的組織規律，互相連接，依次逐步形成生物分子、亞細胞結構、細胞組織或器官，最後在神經及體液的溝通和聯繫下，形成一個有生命的整體。

物質代謝
生物體內有許多化學反應，按一定規律，繼續不斷地進行著。如果其中一個反應進行過多或過少，都將表現為異常，甚至疾病。病毒除外，病毒在自然環境下無生命反應。生物體內參加各種化學反應的分子和離子，不僅有生物分子，而更多和更主要的還是小的分子及離子。有人認為，沒有小分子及離子的參加，不能移動或移動不便的生物分子便不能產生各種生命攸關的生物化學反應。沒有二磷酸腺甘（ADP）及三磷酸腺甘（ATP）這樣的小分子作為能量接受、儲備、轉運及供應的媒介，則體內分解代謝放出的能，將會散發為熱而被浪費掉，以致一切生理活動及合成代謝無法進行。再者，如果沒有 、 、 、 等離子的存在，體內許多化學反應也不會發生，憑借各種化反應，生物體才能將環境中的物質（營養素）及能量加以轉變、吸收和利用。營養素進人體內後，總是與體內原有的混合起來，參加化學反應。在合成反應中，作為原料，使體內的各種結構能夠生長、發育、修補、替換及繁殖。在分解反應中，主要作為能源物質，經生物氧化作用，放出能量，供生命活動的需要，同時產生廢物，經由各排泄途徑排出體外，交迴環境，這就是生物體與其外環境的物質交換過程，一般稱為物質代謝或新陳代謝。據估計一個人在其一生中（按60歲計算），通過物質代謝與其體外環境交換的物質約相當於60000kg水，10000kg糖類，1600kg蛋白及1000kg脂類。
物質代謝的調節控制是生物體維持生命的一個重要方面。物質代謝中絕大部分化學反應是在細胞內由酶促成，而且具有高度自動調節控制能力。這是生物的重要特點之一。一個小小的活細胞內，幾近兩千種酶，在同一時間內，催化各種不同代謝中各自特有的化學反應。這些化學反應互不妨礙，互不干擾，各自有條不紊地以驚人的速度進行著，而且還互相配合。結果，不論是合成代謝還是分解代謝，總是同時進行到恰到好處。以蛋白質為例，用人工合成，即使有眾多高深造詣的化學家，在設備完善的實驗室裡，也需要數月以至數年，或能合成一種蛋白質。然而在一個活細胞裡，在37℃及近於中性的環境中，一個蛋白質分子只需幾秒鐘，即能合成，而且有成百上千個不相同的蛋白質分子，幾乎像在同一個反應瓶中那樣，同時在進行合成，而且合成的速度和量，都正好合乎生物體的需要。這表明，生物體內的物質代謝必定有盡善盡美的安排和一個調節控制系統。根據現有的知識，酶的嚴格特異性、多酶體系及酶分佈的區域化等的存在，可能是各種不同代謝能同時在一個細胞內有秩序地進行的一個解釋。在調節控制方面，動物體內，除神經體液發揮著重要作用之外，作用物的供應及輸送、產物的需要及反饋抑制，基因對酶的合成的調控，酶活性受酶結構的改變及輔助因子的豐富與缺乏的影響等因素，亦不可忽視。


結構與功能
組成生物體的每一部分都具有其特殊的生理功能．從生物化學的角度，則必須深入探討細胞、亞細胞結構及生物分子的功能。功能來自結構。欲知細胞的功能，必先瞭解其亞細胞結構；同理，要知道一種亞細胞結構的功能，也必先弄清構成它的生物分子。關於生物分子的結構與其功能有密切關係的知識，已略有所知。例如，細胞內許多有生物催化劑作用的蛋白質——酶；它們的催化活性與其分子的活性中心的結構有著密切關係，同時，其特異性與其作用物的結構密切相關；而一種變構酶的活性，在某種情況下，還與其所催化的代謝途徑的終末產物的結構有關。又如，胞核中脫氧核糖核酸的結構與其在遺傳中的作用息息相關；簡而言之，DNA中核甘酸排列順序的不同，表現為遺傳中的不同信息，實際是不同的基因。分子生物學。
在生物化學中，有關結構與功能關係的研究，才僅僅開始；尚待大力研究的問題很多，其中重大的，有亞細胞結構中生物分子間的結合，同類細胞的相互識別、細胞的接觸抑制、細胞間的粘合、抗原性、抗原與抗體的作用、激素、神經介質及藥物等的受體等。

繁殖與遺傳
生物體有別於無生物的另一突出特點是具有繁殖能力及遺傳特性。一切生物體都能自身複製；複製品與原樣幾無差別，且能代代相傳，這就是生物體的遺傳特性。遺傳的特點是忠實性和穩定性，三十多年前，對遺傳的瞭解，還不夠深入。基因還只是一個神秘莫測的術語。隨著生物化學的發展，已經證實，基因只不過是DNA分子中核甘酸殘基的種種排列順序而已。DNA分子的結構已不難測得，遺傳信息也可以知曉，傳遞遺傳信息過程中的各種核糖核酸也已基本弄清，不但能在分子水平上研究遺傳，而且還有可能改變遺傳，從而派生出遺傳工程學。如果能將所需要的基因提出或合成，再將其轉移到適當的生物體內去，以改變遺傳、控制遺傳，這不但能解除人們一些疾患，而且還可以改良動、植物的品種，甚至還可能使一些生物，尤其是微生物，更好為人類服務，可以預見在不遠的將來，這一發展將為人類的幸福作出巨大的貢獻。

分類
生物化學若以不同的生物為對象，可分為動物生
化、植物生化、微生物生化、昆蟲生化等。若以生物體的不同組織或過程為研究對象，則可分為肌肉生化、神經生化、免疫生化、生物力能學等。因研究的物質不同，又可分為蛋白質化學、核酸化學、酶學等分支。研究各種天然物質的化學稱為生物有機化學。研究各種無機物的生物功能的學科則稱為生物無機化學或無機生物化學。60年代以來，生物化學與其他學科融合產生了一些邊緣學科如生化藥理學、古生物化學、化學生態學等；或按應用領域不同，分為醫學生化、農業生化、工業生化、營養生化等。
　

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