发布时间：2023-09-21 10:02:30
绪论：一篇引人入胜的核酶的化学本质，需要建立在充分的资料搜集和文献研究之上。搜杂志网为您汇编了三篇范文，供您参考和学习。
生物学教学2005年8期
刘建峰 （广东澄海苏北中学 515829）
1． 酶的化学本质为蛋白质，对吗？
不对。从新教材酶的定义来看，它是具有生物催化功能的有机物。那么，就不能简单地确定其化学本质属性。从脲酶的发现，到较早发现的酶都是蛋白质，所以在以前人们一直以为酶的化学本质就是蛋白质。但是，1982年有人在研究原生动物四膜虫的时候，发现四膜虫核糖体RNA(rRNA)前体能在完全没有蛋白质的情况下进行自我剪切加工，催化本身成为成熟的rRNA。这说明在这个只有在酶催化下才能完成的核酸大分子的剪切处理过程中，RNA充当了酶的催化作用。这在科学界引起了很大的震动。无独有偶，1983年又有两个实验室的合作研究表明RNA具有催化功能。当时已知催化tRNA前体分子趋向成熟的核糖核酸酶P(RNaseP)是由蛋白质和RNA两部分组成的，然而从RNaseP中分离出的蛋白质组分，在各种条件下均无独立的催化活性；相反，其中的RNA部分，在一定的镁离子浓度条件下，再加上亚精胺，可以具有与天然或重组RNase P同样的催化活性。并且该RNA组分的前体，即该基因转录的初始产物，在上述条件下亦具有酶的催化活性。这样，这种RNA可被看作是酶。这一现象的发现者给具有催化活性的RNA定名为ribozyme，即酶性核酸。新近又发现了特异切割RNA的DNA分子，称之为脱氧核酶（DNAzyme）。不难看出，随着对酶研究的深入，以往对酶的许多看法都有必要改变了。
2． 酶是如何实现其催化功能的？
作为生物催化剂，酶具有极为高效的催化能力。其催化效率大约为普通化学催化剂的104-108倍。但是，需要注意，酶只能改变相关反应的速率，缩短反应时间，却不能改变其它的反应特点，如反应程度等。其对反应速率的提高，是通过与反应底物结合，降低反应底物的活化能来实现的。简单地说，就如同让一个小球从一个半圆形弧面自由下滑运动，显然，无论从弧面的哪一高度下滑，即无论其势能大小如何，最终都是稳定到最低点，使用了酶，就相当于把球的起始位置放的低一些，稳定下来（达到化学平衡）的就快一些。势能则相当于球（反应底物）的活化能。
3． 所有的生化反应都需酶的催化吗？
为了说明酶的重要性，许多老师在讲解酶的生物催化功能时，往往容易强调酶促反应，由于生物课本及平常题目所涉及的生化反应大多为酶促反应，就使学生误以为细胞内所有的生化反应都是酶促反应。事实上，酶作为催化剂，与普通的化学无机催化剂一样，仅能催化符合热力学原理的相关反应。而象光合作用光反应阶段水的光解（光化学反应）等则不需酶的催化，也不可能借助酶的催化作用来提高其反应速率。正如课本上的描述：“一般的生化反应都需要酶的催化”。
4． 固定化酶的特性是否有所变化？
通过对酶的各种固定化处理和研究，我们发现固定化酶有以下优点：不溶于水，易于与产物分离；可反复使用；可连续化生产；较游离酶的km值小，催化能力、热稳定性、PH稳定性都有所提高。当然，同时也有其缺点：固定化过程中往往会引起酶的失活。固定化酶酶的活性虽有所降低（与游离的酶相比），但由于稳定性大大地提高（对酸碱和温度的耐受性）易于保存能够连续使用，所以总的活力远远超过游离酶。
生物化学的教材多以“章”的形式组织，介绍糖类、脂类、蛋白质、核酸等生物分子的结构、性质、代谢等内容。生物化学从本质上来讲是一门化学。笔者长期从事有机化学和生物化学的教学工作，根据个人体会，从化学的角度提出了生物化学的几个重要知识规律，对于从整体、宏观上把握生物化学知识有非常好的帮助作用。
一、官能团羟基的重要性
单糖的羟基具有重要的作用。在多糖中，单糖通过羟基形成了糖苷键。如淀粉，葡萄糖是通过1号羟基与4号羟基形成糖苷键的。单糖成环之后除两个羟基用来形成糖苷键外，其余的羟基也会有各自重要的用途。以N-乙酰胞壁酸为例，1、4号羟基用来成苷键，2号羟基发生乙酰化，3号羟基用来与乳酸2号羟基成苷键。以核糖为例，成环的核糖仍保留有1，2，3，5号四个羟基，其中3号羟基，5号羟基与磷酸形成3，5磷酸二酯键，1号羟基与碱基形成糖苷键，RNA中保留了2号羟基，DNA则脱掉了2号羟基中的氧以便和RNA加以区别。多糖与核酸都是依靠羟基才能形成高分子化合物。尽管脂酰甘油酯不需要羟基形成高分子化合物，但甘油是通过羟基与脂肪酸形成酯键的。对聚合成蛋白质的氨基酸来说，羟基虽然没有用来成键，但部分氨基酸，如丝氨酸的羟基作为必需基团，对酶的催化起重要作用。单糖、氨基酸、核苷酸都可以形成多聚体，对生命物质的形成有重要的作用，脂类分子虽然不能形成高聚物，但可以形成微囊，从而为细胞的形成奠定基础。
二、 C、H、O、N元素的代谢
C、H、O、N是组成生物大分子的四种重要的元素，对人类来说，核酸中的N元素以尿酸的形式排出体外，氨基酸中N以尿素的形式排出体外。氨基酸脱去N元素后余下的α-酮酸及脂肪酸进入到三羧酸循环进行代谢，羧基中的C和O元素以CO2的形式排出体外；H元素则传递给O以H2O的形式代谢，同时，在线粒体内膜两侧形成质子浓度差，生成ATP。
三、空间结构与氢键
氢键在维持生物大分子的空间结构中起重要的作用。多糖空间结构、蛋白质的二级结构、碱基配对均与氢键相关。螺旋是一种最常见空间结构类型，部分多糖如淀粉、糖元都会形成螺旋结构，蛋白质二级结构也包括α螺旋，DNA分子也是双螺旋结构。纤维素多糖与β折叠片类似，由氢键维持平行的分子之间的作用力。
四、生物分子物性的选择
生物分子的构型具有选择性，绝大多数天然的单糖为D型、氨基酸为L型。绝大多数的DNA都是右手螺旋。以上几点为笔者初步总结的四种生物大分子之间联系和区别，相信读者在学习生物化学的过程中，如果用心体会，还会有更多的发现。用心学习，用心体会，用心总结，我们就会发现有很多贯穿于生物化学之中的规律，就能化繁为简，学好这门课程。
以易于接受的方式讲述生物化学的核心内容评《生物化学》(第三版)
王镜岩
生命科学、信息科学等的进展,正值腾飞时期,人类在认识和改造自然的漫长岁月里,今日正步近一重大的里程碑。本人在大学从事生物化学教学、科研已近半个世纪,1980年主编了《生物化学》教科书(高等教育出版社),面对学科发展,不得不在1989年,改写第二版,又过了10年,我又主持改写第三版。在这两次改写中,环顾几本国际上著名教科书,它们正不断更新换代,为了写进重大最新成就,又受篇幅限制,就尽量缩小或删除基本的入门内容,但仍都达千页以上。面对如此巨大篇幅,我们写教科书的人,都有点步履艰难之感,何况对我国初习生物化学的学人,更难于适应。
1998年秋天,在国际书展中,我发现了这本Instant Notesin Biochemistry。入手细读,感到这是一本名副其实的“精要,速览”的生物化学教科书。它言简意赅,内容新,编排、写法利于记忆。它十分重视基本知识、基本理论,又简明扼要介绍了最新成就,经过精选,指出重点。对于想了解、记忆和掌握现代生物化学的初学者,无疑是一本好书。书中内容深入扩展,相互参照,相得益彰,必能取得更好的学习效果,为此,我向科学出版社作了推荐。他们经过了解研究,作出了“速译、出版”的决定。我为青年学子们得到出版者的慧眼感到十分高兴。出自这样的心情,我担起了主译的责任,组织了几位能者,用较短时间共同译出,以飨读者。
当前,分子生物学正值热点中的热点,其中,人类基因组DNA全序列测定无疑是重中之重,这个巨大项目即将完成。为阐明生命活动的真谛,“后基因组”研究,即“蛋白质组”研究(基因组表达的全部蛋白的整体研究)的时代即将到来,它将是21世纪整体细胞生物学的最重要的内容。在此时刻,我们必须向前看,否则必将永远落后。
Instants Notes丛书总主编、英国利兹大学生化与分子生物学院教授指出,当我们看到一年级新生辛辛苦苦地啃完大量用小字体印刷的生物化学课本时,我们就相信,肯定有一种更好的方式,那就是以一种更易于接受的方式来讲述其核心内容――《生物化学》(Instant Notesin Biochemistry)因此应运而生。本书的巨大成功证明了这一理念的正确性!
然而,我们的初次尝试并没有使各方面的内容都处理到位。例如,学生读者和教员告诉我们,基因表达部分所涉及的内容相对匮乏,还应有许多其他较小的重要知识点。我们在新版中涉及了所有这些内容。主要扩写了基因转录及其在真核生物和原核生物中的调控,以及RNA的加工和蛋白质合成。我们还根据反馈意见增加或重写了许多其他主题,包括酸和碱、pH、氨基酸的离子化、热力学、蛋白质的稳定性、蛋白质的折叠、蛋白质的结构测定、流式细胞术、以及肽的合成。我们在编撰新版时,还重新考虑了每一幅插图,并作了必要的修改,以便使学生读者获得更加清晰的印象。我们还增加了许多新插图。所有这些工作必然导致本书篇幅的增加。然而,无论如何,不管是从正文看还是从插图看,我们都尽力设法使本书仅包括我们认为对理解本门课程来说是重要的那些内容。
因此,新版的特色就是保留了与前一版相同的特征――以一种易于接受的方式来讲述生物化学的核心内容,该方式有利于学生的理解,并且在可怕的考试来临时也适于复习!非常希望修订版也会起到同样的作用。
(本文作者为北京大学生命科学学院教授)
《生物化学》(第三版),科学出版社2009年8月,定价:55.00元
内容丰富 图文并茂
评《生物化学》
王曦
相信王镜岩的《生物化学》一书对生物专业的同学来说已经不存在是否值得推荐的问题了,因为这是很多院校考研的指定教材。
以前上课的时候没认真听过生化学,而且我是想考动物学,对生化不感兴趣,所以学起来特别痛苦。在考研的那段时候每天都在复习,简直是痛不欲生,1300多页的书让我不知从何入手。但是我要强调的是,尽管我学起来很困难,但这的确是一本写得很好的书。
这本教材吸收了国内外生物化学领域的最新进展,内容丰富,图文并茂;章节仍按先“静态”后“动态”组织编排,符合我国生物化学的教学习惯,便于教师教学和学生自学。但是教材中有些概念有待商榷,如酶的竞争性抑制、不可逆抑制的定义,多酶体系与多酶复合体的定义。另外,它的覆盖知识点全面,内容包括糖类、脂质、蛋白质、核酸、酶、维生素和辅酶、抗生素、激素和生物膜等,有一定深度,便于学生深入学习生物化学知识。每章都附有提要和习题,但是缺少相关解答。
本书在同类教材中是比较好的一本,能较详细介绍各方面的知识,较系统完善,总体上对于所有生物专业的学生来说,都是很好的参考书。
《生物化学》(第二版),王镜岩编,高等教育出版社2003年6月,定价:56.00元(上)62.00元(下)
推荐教材
《生物化学》(第6版)
由吴梧桐主编,人民卫生出版社出版的《生物化学》(第6版)一书是普通高等教育“十一五”国家级规划教材。根据全国高等医药院校药学专业教材主编会议的精神,本版教材要能适应当前我国高等教育的改革与发展的需要,较好地体现本学科的进展与我国医药现代化的发展趋势。为此,教材在第5版的基础上,对部分内容进行了适当调整,增加了第三篇遗传信息的传递和第三章维生素与微量元素。
教材重点阐述了现代生物化学的基础理论、基本知识和基本技能,并尽可能反映生命科学与化学相结合的现代药学研究模式的特点,突出了生物化学的基础理论与现代生物技术的进展及其在现代药学研究中的地位与作用。
本版教材还加强了遗传信息传递和结构分子生物学的内容,以及基因组学、蛋白质组学和系统生物学的研究进展;充实了维生素与微量元素,物质代谢、代谢调控与基因表达调控的内容;扩充了生物药物的近代概念,介绍了生物药物研究的最新进展;书末附有生物化学专业名词英语注解等。
本书作者吴梧桐是我国生物技术与生化药学专家,中国药科大学教授。他长期倡导生命科学与化学相结合的现代药学教育模式,建立了以生物化学和分子生物学为基础,工业微生物学与现代药学相结合的综合性生物制药学科体系,主持创办了生物制药专业和生物制药学院。其权威地位也保证了本教材的高水平呈现。
《生物化学简明教程》(第三版)
由罗纪盛等修订,高等教育出版社出版的《生物化学简明教程》一书是根据教育部1980年6月在武汉召开的高等学校理科生物学教材编审委员会扩大会议上制订的高等师范院校生物专业《生物化学》教学大纲编写的。教材第一版和第二版10多年在各级各类学校使用,广大教师和学生普遍认为本书是一本适用面广,实用性强,内容简明扼要,概念严密准确,科学性强,文字精练,层次清楚的教科书。为适应学科发展,满足基础教学的需要,1996年12月在上海召开本书的修订小组编委会,确定了修订原则和各章修订细则。
第3版主要进行了以下修订工作:
1.蛋白质一章增加了超二级结构、结构域,蛋白质功能分类等内容,充实了氨基酸化学反应和生理活性肽等内容;
2.重新编写了核酸一章,增加了核酸变性复性的影响因素、分子杂交、各类RNA的结构和功能、核酸序列测定等内容。改写了核苷酸、DNA构象类型、超螺旋结构等内容;
3.充实了糖类、脂类和生物膜生物学功能方面的内容;
4.酶学一章补充了核酶、抗体酶、酶工程,底物过渡态等新概念;
5.物质代谢部分增写了“代谢总论”一节,与“生物氧化”合为一章,在糖代谢之前增加了代谢研究方法、各条代谢途径的调控、个别氨基酸分解和合成代谢概况、苹果酸穿梭、柠檬酸穿梭等内容;
6.核酸和蛋白质生物合成部分增加了真核生物DNA、RNA、蛋白质生物合成、PCR原理、第二套密码系统、多肽链折叠的辅助蛋白(分子伴侣)等内容,改写了RNA剪接、反转录作用、核糖体结构等内容;
