生物化学研究的主要内容

第二节　生物化学研究的主要内容

一、生物体的化学组成

研究生命的化学，首先就要了解生物体的化学组成，并测定其含量和分布。这是生物化学研究初始阶段的工作。

现在，已经知道生物体是由多种化学元素组成的，其中C、H、O和N四种元素的含量占活细胞量的99%以上。各种元素进而构成约30种的小分子化合物，这些小分子化合物可以构成生物大分子，所以将他们称为生物分子（biomolecules）或构件分子（building block molecules）。例如，20种L－α－氨基酸是蛋白质的构件分子，4种核苷酸是核酸的构件分子，单糖可构成多糖，脂肪酸可组成多种脂类化合物。生物大分子需要进一步组装成更大的复合体，然后装配成亚细胞结构、细胞、组织、器官、系统，最后成为能体现生命活动的生命体。

当前研究的重点为生物大分子的结构与功能，特别是蛋白质和核酸，两者是生命的基础物质，对生命活动起着关键性的作用。

二、物质代谢、能量代谢及代谢调节

组成生物体的物质在生命过程中不断地进行着多种有规律的化学变化，即新陈代谢（metabolism）或物质代谢，一旦这些化学变化停止，生命即告终结。可见，新陈代谢是生命的基本特征之一。

新陈代谢包括物质代谢和能量代谢。两者互为条件、相互依存，紧密联系在一起。物质代谢的基本过程包括消化、吸收、中间代谢和排泄。消化、吸收的实质就是在消化道内，将食物中的高分子化合物（如淀粉、蛋白质、脂类等）经物理和化学酶促水解反应，水解成人体可吸收的小分子物质，并选择性吸收进入体内的过程。体内物质的中间代谢在细胞内进行，是最为复杂的化学变化过程，包括合成代谢、分解代谢、物质互变几个方面。合成代谢是指生物体利用内源性和外源性构件分子为原料重新排列组合成机体自身新物质的过程，此过程又称为同化作用，同化作用为耗能过程。分解代谢是指机体将自身组织和外源性营养物质降解，并进而分解成代谢终产物排泄出体外的过程，也称为异化作用。异化作用常伴有能量释放。生物体内不同物质有各自的代谢途径，它们之间既相对独立，又可经一些代谢连接点（共同的代谢中间产物）相互交叉贯通，从而形成相互联系而且复杂的代谢网络，并由此实现物质间的相互转变。

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，在此过程中腺嘌呤核苷三磷酸（ATP）起着中心作用。

新陈代谢是在生物体高效、精确的调节控制之下进行的。这种精细调控保证了体内错综复杂的代谢途径能有条不紊地进行，且能适应千变万化的环境，否则，代谢紊乱可影响正常的生命活动，从而发生疾病。因此，研究物质代谢、能量代谢及代谢调节是生物化学课程的主要内容之一。

三、基因信息的传递及表达

DNA是储存遗传信息的物质。基因即DNA分子中的功能片段。基因信息的传递是通过DNA复制（replication），将亲代的遗传信息忠实地传给子代。DNA分子中的基因信息又是如何表达的呢？现在知道基因表达的第一步是将遗传信息转录（transcription）成核糖核酸（RNA），即RNA的合成，后者作为蛋白质合成的模板，并决定蛋白质的一级结构，即将遗传信息翻译（translation）成能执行各种各样生理功能的蛋白质。