1 绪论
1.1 生物化学研究范畴
我们生存的星球遍布着形态各异的生物，它们的外表和功能千差万别。这些千姿百态的生物有没有共同的特征，科学家们又是如何揭示生命现象本质的呢？生物化学——生命的化学——就是以生命体为研究对象，应用化学的理论和方法，从分子水平研究生命体内各物质的化学组成和生命过程中化学变化的一门学科，其目的是阐明生命中的化学本质、物质统一性、物质和能量的转化规律等。
生物化学是一门年轻的学科，其历史仅有一百多年。生物化学发展的萌芽时期可以追溯到18世纪的欧洲，舍勒（Carl Wilhelm Scheele）于1775年研究了生物体各种组织的化学组成，奠定了生物化学的基础；1785年拉瓦锡（Antoine-Laurent de Lavoisier）和拉普拉斯（Pierre-Simon Laplace）首先证明在呼吸过程中吸入的氧被消耗，呼出的是二氧化碳，同时产生热能，阐明了呼吸过程的本质，这是生物化学中生物氧化与能量代谢的开端；接着，伯尔纳（Clande Bernard）在消化方面，巴斯德（Louis Pasteur）在微生物发酵方面，李比希（Justus von Liebig）在生物物质的定量分析方面都做出了显著的贡献。特别值得一提的是，1828年沃勒（Friedrich Wöhler）首次用无机化合物合成生物体内发现的有机物——尿素，彻底推翻了有机化合物只能在生物体内合成的错误观点。科学家们普遍认为尿素的人工合成是生物化学的开端，尽管此时离第一个生物化学系在大学的建立还有75年。自此以后，生物体内的糖类、脂类及氨基酸等物质被详尽地研究，核酸的发现、多肽的合成相继成功。
尿素
从20世纪初至50年代近半个世纪中生物化学迅速发展，科学家们在已有的研究基础上，运用多种实验方法进一步研究生物体内各种组成物质的代谢变化及相互转换。从营养的角度研究了生物对蛋白质的需要，发现了必需氨基酸、必需脂肪酸、各种维生素及生物生命活动不可缺少的微量元素；在酶学方面，确定了酶的蛋白质本质，并研究了一些酶的功能。在酶促化学反应研究的基础上，又深入地研究了酶、维生素、激素等生物活性物质在代谢中的作用，尤其建立了有关发酵和三羧酸循环等生化途径。对糖、脂肪、蛋白质及其代谢中间产物在体内代谢的变化研究以及它们之间的相互联系和转换的研究，已经构成一幅较为完整的代谢图。从20世纪50年代开始，生物化学的进展可谓突飞猛进，从分子水平上探讨生物分子的结构与功能之间的关系。生物化学研究技术得到极大改进，如同位素示踪法研究代谢途径，色谱法、电泳法和超速离心法等分离与鉴定各种化合物，还应用各种自动分析仪（如氨基酸自动分析仪等）、近代物理方法和分析仪器（红外线、紫外线、X射线等）测定生物分子的结构和功能。近几十年来，生物化学研究成果日新月异。生化科学家对生物大分子的分解代谢、生物合成途径以及相互之间的关系了解得更加清楚，如“中心法则”的完善，能够在DNA位点进行切割的限制性内切酶的发现，遗传密码的破译以及生物工程的诞生和迅速发展，核酸分子结构的测定，具有生物化学活性的蛋白质和基因的人工合成；人类基因组计划的实施、克隆技术的成功、代谢调控和生物膜研究的纵深推进使生物化学发展到一个崭新的时代。
人类基因组计划
在生物化学的发展史上，里程碑式的研究成果有：
1828年，Friedrich Wöhler从无机化合物氰化铵合成有机化合物尿素；
1833年，Anselme Payen发现第一个酶（酵素）——淀粉酶；
1869年，Friedrich Miescher发现遗传物质核素（核酸）；
1896年，Eduard Buchner发现无细胞发酵；
1926年，Otto Heinrich Warburg发现呼吸作用关键酶——细胞色素氧化酶；
1929年，Gustav Embden、Otto Meyerhof和Jakub Parnas解释了糖酵解作用机理；
1932年，Hans Adolf Krebs解释了柠檬酸循环；
1953年，James D.Watson和Francis H.C.Crick解析了DNA三维结构；
1982年，Sidney Altman和Thomas R.Cech发现了核酶；
1985年，Kary B.Mullis创建了聚合酶链反应（PCR）技术；
2000年，人类基因组工作草图由10个国家的科学家携手完成，中国完成了其中的1％。
两个突破性的进展特别值得关注——生物催化剂酶的发现和核酸作为遗传信息的载体的发现。1896年，Buchner发现酵母细胞破碎后的溶液仍能够使葡萄糖发酵生成乙醇和二氧化碳，而在这之前人们认为只有活细胞才能催化生化反应。对于酶的生物催化剂的性质，与Buchner同时代的科学家Emil Fischer作了大量的研究，对酶与底物的关系提出了锁-钥匙理论，这一理论仍是现代酶学的一个基本原则。第二个突破——核酸作为遗传信息的载体，这一发现晚于Buchner和Fischer的实验半个世纪。1944年Oswald Avery、Colin Macleod和Maclyn McCarty将从有毒和无毒的肺炎球菌（Streptococcus pneumoniae）中提取的脱氧核糖核酸（DNA）混合，发现来自无毒菌株的DNA可被永久性地转移到有毒的菌株中，证明DNA可作为遗传物质。1953年James D.Watson和FrancisH.C.Crick解析出DNA的三维结构，此结构显示DNA可自我复制、转移遗传信息给下一代。随后的研究发现，DNA编码的遗传信息是通过转录成核糖核酸（RNA），再翻译成蛋白质的。1958年，Crick提出著名的“DNA→RNA→蛋白质”中心法则。为此，他们获得了1962年的诺贝尔生理学或医学奖。
诺贝尔生理学或医学奖
在分子水平上研究基因或核酸是分子生物学的重要内容，而分子生物学又是在生物化学基础上发展起来的。想要很好地理解核酸是如何储存、传递遗传信息，就必须理解核酸的结构和它们编码的酶或蛋白质是如何合成和降解的。通过生物化学的学习，尤其是对酶和核酸的认知，无疑会获取了解和认识这个多姿多彩的生命世界的钥匙。