学习目标
(1) 了解动物生物化学研究的对象和任务、研究内容及学习方法。
(2) 了解动物生物化学的发展动态。
(3) 明确动物生物化学与畜牧兽医及生物学科的关系。
1. 生物化学研究的对象和任务
生物化学是以生物为研究对象,运用物理、化学及生物学的理论与技术,研究生物体物质组成与结构,物质在生物体内发生的化学变化,以及这些变化与生理机能关系的一门学科。
动物生物化学是生物化学的一个分支,它以动物为研究对象,除了阐述生物化学基本理论和基本知识外,着重突出动物科学特点,较系统、完整地阐述动物机体代谢联系及调节机理等方面知识。
学习生物化学的任务,就是了解生物体的化学组成、代谢的一般规律,生物大分子的结构与功能的联系规律,为学习畜牧、兽医各学科课程打下必要的基础。通过学习掌握和运用这些规律,帮助认识疾病的发生、发展,为预防、诊断和治疗疾病提供有关依据。还可以直接运用生物化学的理论和技术,研究当前畜牧、兽医学科中存在的问题,促进畜牧、兽医事业的发展。
2. 动物生物化学研究的主要内容
(1) 动物体物质的组成
动物体由各种组织器官构成,组织器官由各种细胞组成,细胞则由成千上万种化学物质组成。动物体的化学组成主要有水、糖类、蛋白质、脂类、核酸和无机盐。水和无机盐是无机物,其他则属于有机物。有机物包括小分子有机物和大分子有机物。动物体内的大分子有机物也称为生物大分子,例如蛋白质、核酸、多糖和脂类等。通常将相对分子质量大于104的生物分子称为生物大分子。生物大分子种类繁多,结构复杂,但都是由基本组成单位按一定顺序和方式连接而形成的有机大分子。对生物大分子的研究除了基本组成单位的排列顺序外,更重要的是研究空间结构与功能的关系。分子结构是功能的基础,而功能则是结构的体现,生物大分子的功能还需要通过分子之间的相互识别和相互作用来实现。
(2) 物质代谢、能量代谢及调节
生物体区别于非生命物体的一个最主要特征是其具有新陈代谢作用,即生物体与其外界环境之间不断地进行物质和能量的交换过程。生物体每时每刻都在进行物质交换,摄入营养物质和排出代谢废物,从而维持其内环境的相对稳定,延续生命。动物摄取的营养物质经消化吸收进入机体组织细胞后,作为机体生长发育、组织更新和修补、个体繁殖等过程需要的原料,经一系列的化学反应将其转变为自身物质,即进行合成代谢; 同时,也可将自身的物质作为生命活动所需的能源,进行分解代谢,分解代谢所产生的废物经排泄器官排出体外。若物质代谢停止,生命即刻结束。体内各种物质之间存在着密切而复杂的联系,各种物质代谢途径经调节作用,按一定的规律有条不紊地进行,以适应内外环境的变化。物质代谢中绝大部分化学反应由酶来催化,而酶的结构和含量的变化对物质代谢调节起着重要作用。
(3) 基因信息传递与调控
生物体区别于非生物体的另一个重要特征就是具有自我复制的能力,即以自身为模板复制出与自身相同的后代的能力,也称繁殖作用。其本质是遗传信息在生物体亲、子代之间的传递作用。DNA是遗传物质,基因是DNA分子中的各个功能片段。生物体的遗传信息以基因为基本单位储存于DNA分子中。基因信息传递涉及遗传、变异、生长、分化等生命过程,也与遗传病、恶性肿瘤、心血管病、代谢异常、免疫缺陷等多种疾病的发生机制有关。因此,基因信息传递的研究在生命科学尤其是医学中的作用越来越显示出其重要性。
(4) 生命物质的基本特征
生命是物质的一种特殊存在形式,生命物质具有一系列基本特征。
(1) 生物体内的化学反应遵循普通物理化学规律。
(2) 生物功能分子的结构、理化性质与功能之间具有明显的相互依存关系。
(3) 细胞是生命活动的基本结构和功能单位,一切重要功能分子都有明确的细胞定位。
(4) 生命是“一致性与差异性”的统一体: 不同生物体内的各类有机大分子均由相同的单体构成; 不同生物体内各类有机大分子的代谢均按照相同的方式进行; 所有生物体均以核酸为遗传信息载体,并共用一套遗传密码。
3. 生物化学的发展
生物化学和其他自然科学一样,其产生和发展主要是由生产实践和科学研究需要决定的。早期生物化学发展的动力主要来自医药学及发酵业的兴起。在西方,17、18世纪工业革命的兴起对生物化学的发展也起着重大的推动作用,开始形成萌芽; 19世纪初步发展,到19世纪末期至20世纪初期,生物化学成为一门独立的科学。
生物化学作为一门科学,其发展大体上可以分成3个阶段。
(1) 静态生物化学阶段从19世纪末到20世纪30年代,主要是对生物体各种组成成分进行分离、纯化、结构测定、合成及理化性质的研究。侧重于研究生物体的物质组成及其含量、性质等。
(2) 动态生物化学阶段从20世纪30年代至50年代,主要研究生物体内物质代谢途径,生命活动的化学变化,以及酶、维生素、激素等在代谢中的作用。此阶段突出成绩是确定了糖酵解、三羧酸循环及脂肪酸分解等重要的分解代谢途径,阐明了氨基酸、嘌呤、嘧啶及脂肪酸等的生物合成途径。
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