生物化學(xué)是一門研究生物體中的化學(xué)進(jìn)程的基礎(chǔ)生命學(xué)科，以下是其簡介：

研究對象與內(nèi)容

主要研究生物體內(nèi)物質(zhì)的化學(xué)組成、結(jié)構(gòu)和功能，像蛋白質(zhì)、糖類、脂類、核酸等生物大分子的結(jié)構(gòu)與功能都是其重點(diǎn)研究內(nèi)容.

關(guān)注生命活動過程中各種化學(xué)變化過程及其與環(huán)境之間的相互關(guān)系，例如細(xì)胞代謝過程中的物質(zhì)轉(zhuǎn)化與能量變化，以及生物分子如何與外界環(huán)境進(jìn)行物質(zhì)和能量的交換等.

發(fā)展歷史

靜態(tài)生物化學(xué)時期（18 世紀(jì) 70 年代 - 1903 年）：科學(xué)家開始用化學(xué)觀點(diǎn)研究生物生理問題，如 1770-1774 年普利斯特里發(fā)現(xiàn) O₂，1828 年維勒合成尿素，1868 年米歇爾發(fā)現(xiàn)核素等，這個時期主要是分析和研究生物體的化學(xué)組成及其理化性質(zhì)，為生物化學(xué)的誕生奠定了基礎(chǔ).

動態(tài)生物化學(xué)時期（1903 年 - 1953 年）：隨著分析鑒定技術(shù)的進(jìn)步，維生素、激素、酶等相繼被發(fā)現(xiàn)，物質(zhì)代謝、能量代謝及其調(diào)控等研究取得顯著成果，如 1932 年克雷伯提出尿素循環(huán)，1937 年提出三羧酸循環(huán)等，現(xiàn)代生物化學(xué)的框架基本確立.

機(jī)能生物化學(xué)時期（1953 年至今）：1953 年沃森和克里克提出 DNA 雙螺旋結(jié)構(gòu)模型，開啟了分子生物學(xué)時代，此后，RNA 的結(jié)構(gòu)、蛋白質(zhì)的合成機(jī)制等重要信息也被相繼揭示，推動了生命科學(xué)的迅速發(fā)展.

主要分支

普通生物化學(xué)：研究動植物中普遍存在的生化現(xiàn)象.

植物生物化學(xué)：主要聚焦于自養(yǎng)生物和其他植物的特定生化過程.

人類或醫(yī)藥生物化學(xué)：著重關(guān)注人類和人類疾病相關(guān)的生化性質(zhì).

研究技術(shù)與方法

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，生物化學(xué)運(yùn)用了一系列先進(jìn)的研究方法和技術(shù)手段，如電泳、質(zhì)譜、核磁共振等，這些技術(shù)有助于對生物大分子進(jìn)行深入研究，從而揭示生物體內(nèi)化學(xué)物質(zhì)的更多特性.

應(yīng)用領(lǐng)域

醫(yī)學(xué)領(lǐng)域：對于理解疾病機(jī)制、開發(fā)新藥和創(chuàng)新療法至關(guān)重要，如利用生物工程生產(chǎn)胰島素、生長激素等基因工程藥物.

生物技術(shù)行業(yè)：在基因工程、蛋白質(zhì)工程和合成生物學(xué)等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用，例如基因編輯技術(shù)可用于治療遺傳性疾病、改良農(nóng)作物基因等.

環(huán)境與能源領(lǐng)域：在開發(fā)可持續(xù)能源和環(huán)境修復(fù)技術(shù)中發(fā)揮重要作用，如研究微生物代謝途徑以開發(fā)新的生物燃料生產(chǎn)技術(shù)，利用微生物降解污染物技術(shù)凈化水體和土壤等.

食品與農(nóng)業(yè)領(lǐng)域：可用于食品中的酶類反應(yīng)研究、食品安全檢測、農(nóng)作物的生長調(diào)控等，如通過基因編輯技術(shù)培育更具抗蟲性的農(nóng)作物.

蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能

氨基酸的特性與分類：除了常見的 20 種氨基酸的基本結(jié)構(gòu)、三字符縮寫和分類外，還需掌握特殊氨基酸的性質(zhì)，如甘氨酸是唯一不含手性碳原子的氨基酸；脯氨酸是亞氨基酸，會中斷 α- 螺旋；半胱氨酸可形成二硫鍵；組氨酸的 R 基 pKa 值在 7 附近，有緩沖作用等.

蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)層次：包括一級結(jié)構(gòu)（氨基酸排列順序，維系鍵為肽鍵）、二級結(jié)構(gòu)（α- 螺旋、β- 折疊、β- 轉(zhuǎn)角、無規(guī)卷曲，維系鍵為氫鍵）、三級結(jié)構(gòu)（主鏈和側(cè)鏈的整體構(gòu)象，靠疏水鍵、鹽鍵、氫鍵、范德華力等維持，二硫鍵也起重要穩(wěn)定作用）和四級結(jié)構(gòu)（多個亞基通過非共價鍵聚集，疏水鍵最重要）.

蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)：兩性電離與等電點(diǎn)、膠體性質(zhì)、紫外吸收特性、變性與復(fù)性等。例如，蛋白質(zhì)變性后其空間結(jié)構(gòu)破壞，生物活性喪失，但一級結(jié)構(gòu)不變，在適當(dāng)條件下可復(fù)性.

核酸的結(jié)構(gòu)與功能

核酸的化學(xué)組成：核苷酸由堿基、戊糖和磷酸組成，DNA 中的堿基為 A、T、C、G，戊糖是脫氧核糖；RNA 中的堿基為 A、U、C、G，戊糖是核糖.

核酸的結(jié)構(gòu)：DNA 的一級結(jié)構(gòu)是脫氧核苷酸排列順序；二級結(jié)構(gòu)是雙螺旋結(jié)構(gòu)，其特點(diǎn)包括反向平行、右手螺旋、堿基互補(bǔ)配對等。RNA 的種類較多，如 mRNA、tRNA、rRNA，它們各自具有獨(dú)特的結(jié)構(gòu)與功能，如 tRNA 的三葉草二級結(jié)構(gòu)及倒 L 型三級結(jié)構(gòu).

核酸的性質(zhì)：變性、復(fù)性及雜交的概念與應(yīng)用。DNA 變性后增色效應(yīng)明顯，復(fù)性是變性 DNA 恢復(fù)雙鏈的過程，雜交可用于基因檢測等領(lǐng)域.

酶

酶的本質(zhì)與特性：酶的化學(xué)本質(zhì)大部分是蛋白質(zhì)，少數(shù)是 RNA。酶具有高效性、特異性、可調(diào)節(jié)性和不穩(wěn)定性等特點(diǎn)，其活性中心由結(jié)合基團(tuán)和催化基團(tuán)組成.

酶促反應(yīng)動力學(xué)：米氏方程及米氏常數(shù)的意義，米氏常數(shù)可反映酶與底物的親和力大小。影響酶促反應(yīng)速度的因素包括底物濃度、酶濃度、溫度、pH、抑制劑和激活劑等.

酶的調(diào)節(jié)：酶原與酶原的激活，變構(gòu)酶的調(diào)節(jié)機(jī)制，共價修飾調(diào)節(jié)等，如胰蛋白酶原的激活過程以及磷酸化對糖原合成酶和糖原磷酸化酶的調(diào)節(jié).

糖類代謝

糖的分類與結(jié)構(gòu)：單糖的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)，如葡萄糖的開鏈結(jié)構(gòu)和環(huán)狀結(jié)構(gòu)、旋光異構(gòu)等；寡糖的組成與性質(zhì)，常見二糖如麥芽糖、蔗糖、乳糖的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)；多糖的結(jié)構(gòu)與功能，如淀粉、糖原、纖維素的結(jié)構(gòu)差異及生理意義.

糖酵解：糖酵解的反應(yīng)過程、關(guān)鍵酶、能量變化及生理意義。例如，1 分子葡萄糖經(jīng)糖酵解可生成 2 分子丙酮酸、2 分子 ATP 和 2 分子 NADH.

三羧酸循環(huán)：三羧酸循環(huán)的反應(yīng)步驟、關(guān)鍵酶、能量產(chǎn)生以及其在物質(zhì)代謝中的樞紐作用，1 分子乙酰 CoA 經(jīng)三羧酸循環(huán)可產(chǎn)生 12 分子 ATP.

磷酸戊糖途徑：該途徑的反應(yīng)過程、關(guān)鍵酶及生物學(xué)意義，如產(chǎn)生 NADPH 和磷酸戊糖，為生物合成提供還原力和原料.

脂類代謝

脂類的分類與結(jié)構(gòu)：脂肪、磷脂、糖脂、脂蛋白等的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與分類。例如，甘油三酯由甘油和脂肪酸組成，磷脂的基本結(jié)構(gòu)包括磷酸、甘油、脂肪酸和含氮堿等.

脂肪酸的氧化：飽和脂肪酸和不飽和脂肪酸的 β- 氧化過程、能量計算以及酮體的生成與利用.

脂肪酸的合成：脂肪酸合成的原料、關(guān)鍵酶及反應(yīng)過程，脂肪酸合成主要在胞質(zhì)中進(jìn)行，原料為乙酰 CoA 等.

氨基酸代謝

氨基酸的分解代謝：氨基酸的脫氨基作用（轉(zhuǎn)氨基、氧化脫氨基、聯(lián)合脫氨基等）、脫羧基作用以及相應(yīng)的酶和產(chǎn)物.

尿素循環(huán)：尿素循環(huán)的反應(yīng)過程、關(guān)鍵酶及生理意義，尿素循環(huán)是將氨轉(zhuǎn)化為尿素排出體外的重要途徑.

一碳單位代謝：一碳單位的概念、來源、載體及生理功能，一碳單位參與嘌呤、嘧啶的合成等.

核苷酸代謝

核苷酸的合成：嘌呤核苷酸和嘧啶核苷酸的從頭合成途徑與補(bǔ)救合成途徑的原料、關(guān)鍵酶及反應(yīng)過程.

核苷酸的分解代謝：嘌呤堿和嘧啶堿的分解產(chǎn)物及代謝異常導(dǎo)致的疾病，如痛風(fēng)是由于嘌呤代謝異常，尿酸生成過多所致.