生物化學(xué)是一門(mén)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(jiǎn)介：

研究對(duì)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(lèi)、脂類(lèi)、核酸等生物大分子的結(jié)構(gòu)與功能都是其重點(diǎn)研究?jī)?nèi)容.

關(guān)注生命活動(dòng)過(guò)程中各種化學(xué)變化過(guò)程及其與環(huán)境之間的相互關(guān)系，例如細(xì)胞代謝過(guò)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(shí)期（18 世紀(jì) 70 年代 - 1903 年）：科學(xué)家開(kāi)始用化學(xué)觀點(diǎn)研究生物生理問(wèn)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(gè)時(shí)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(dòng)態(tài)生物化學(xué)時(shí)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(shí)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(kāi)啟了分子生物學(xué)時(shí)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(dòng)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(dòng)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(guò)程.

人類(lèi)或醫(yī)藥生物化學(xué)：著重關(guān)注人類(lèi)和人類(lèi)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(duì)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(duì)于理解疾病機(jī)制、開(kāi)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(zhǎng)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(kāi)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(kāi)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(lèi)反應(yīng)研究、食品安全檢測(cè)、農(nóng)作物的生長(zhǎng)調(diào)控等，如通過(guò)基因編輯技術(shù)培育更具抗蟲(chóng)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(lèi)：除了常見(jiàn)的 20 種氨基酸的基本結(jié)構(gòu)、三字符縮寫(xiě)和分類(lèi)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(huì)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(jí)結(jié)構(gòu)（氨基酸排列順序，維系鍵為肽鍵）、二級(jí)結(jié)構(gòu)（α- 螺旋、β- 折疊、β- 轉(zhuǎn)角、無(wú)規(guī)卷曲，維系鍵為氫鍵）、三級(jí)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(jí)結(jié)構(gòu)（多個(gè)亞基通過(guò)非共價(jià)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(jí)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(jí)結(jié)構(gòu)是脫氧核苷酸排列順序；二級(jí)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(duì)等。RNA 的種類(lèi)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(jí)結(jié)構(gòu)及倒 L 型三級(jí)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(guò)程，雜交可用于基因檢測(cè)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(dòng)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(jià)修飾調(diào)節(jié)等，如胰蛋白酶原的激活過(guò)程以及磷酸化對(duì)糖原合成酶和糖原磷酸化酶的調(diào)節(jié).

糖類(lèi)代謝

糖的分類(lèi)與結(jié)構(gòu)：?jiǎn)翁堑慕Y(jié)構(gòu)與性質(zhì)，如葡萄糖的開(kāi)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(jiàn)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(guò)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(guò)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(lèi)代謝

脂類(lèi)的分類(lèi)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(lèi)。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(guò)程、能量計(jì)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(guò)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(guò)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(lái)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(guò)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(guò)多所致.