《植物生物化学》
Plant Biochemistry
作者:Hans-Walter
Heldt , Birgit Piechulla
出版社: Academic Press
索书号:Q946/H474(5)/2021/Y
ISBN:9780128186312
生物化学,顾名思义是研究生物体中的化学进程的一门学科,常常被简称为生化。 它主要用于研究细胞内各组分,如蛋白质、糖类、脂类、核酸等生物大分子的结构和功能。而对于化学生物学来说,则着重于利用化学合成中的方法来解答生物化学所发现的相关问题。
生物化学(Biochemistry)这一名词的出现大约在19世纪末、20世纪初,但它的起源可追溯得更远,其早期的历史是生理学和化学的早期历史的一部分。例如18世纪80年代,A.-L.拉瓦锡证明呼吸与燃烧一样是氧化作用,几乎同时科学家又发现光合作用本质上是植物呼吸的逆过程。又如1828年F.沃勒首次在实验室中合成了一种有机物──尿素,打破了有机物只能靠生物产生的观点,给“生机论”以重大打击。1860年L.巴斯德证明发酵是由微生物引起的,但他认为必需有活的酵母才能引起发酵。1897年毕希纳兄弟发现酵母的无细胞抽提液可进行发酵,证明没有活细胞也可进发这样复杂的生命活动,终于推翻了“生机论”。
在尿素被人工合成之前,人们普遍认为非生命物质的科学法则不适用于生命体,并认为只有生命体能够产生构成生命体的分子(即有机分子)。直到1828年,化学家弗里德里希·维勒成功合成了尿素这一有机分子,证明了有机分子也可以被人工合成。
生物化学研究起始于1883年,安塞姆·佩恩(Anselme Payen)发现了第一个酶,淀粉酶。1896年,爱德华·毕希纳阐释了一个复杂的生物化学进程:酵母细胞提取液中的乙醇发酵过程。“生物化学”(biochemistry)这一名词在1882年就已经有人使用;但直到1903年,当德国化学家卡尔·纽伯格(Carl Neuberg)使用后,“生物化学”这一词汇才被广泛接受。随后生物化学不断发展,特别是从20世纪中叶以来,随着各种新技术的出现,例如色谱、X射线晶体学、核磁共振、放射性同位素标记、电子显微学以及分子动力学模拟,生物化学有了极大的发展。这些技术使得研究许多生物分子结构和细胞代谢途径,如糖酵解和三羧酸循环成为可能。
另一个生物化学史上具有重要意义的历史事件是发现基因和它在细胞中的传递遗传信息的作用;在生物化学中,与之相关的部分又常常被称为分子生物学。1950年代,詹姆斯·沃森、佛朗西斯·克里克、罗莎琳·富兰克林和莫里斯·威尔金斯共同参与解析了DNA双螺旋结构,并提出DNA与遗传信息传递之间的关系。
到了1958年,乔治·韦尔斯·比德尔和爱德华·劳里·塔特姆因为发现“一个基因产生一个酶”而获得该年度诺贝尔生理学和医学奖。1988年,科林·皮奇福克成为第一个以DNA指纹分析结果作为证据而被判刑的谋杀犯,DNA技术使得法医学得到了进一步发展。2006年,安德鲁·法厄和克雷格·梅洛因为发现RNA干扰现象对基因表达的沉默作用而获得诺贝尔奖。
生物化学的三个主要分支:普通生物化学研究包括动植物中普遍存在的生化现象;植物生物化学主要研究自养生物和其他植物的特定生化过程;而人类或医药生物化学则关注人类和人类疾病相关的生化性质。
光合作用是使地球上包括人类在内的所有动物得以生存的最重要的过程。植物(和光合作用细菌)利用太阳的能量从水、二氧化碳、硝酸盐和硫酸盐中合成碳水化合物和氨基酸。植物生物化学不仅研究光合作用的分子机制,而且强调并将这一观点扩展到促进植物生命的所有方面。本教材的目标是通过解释生命的生物过程,如生长、发育、衰老、生物与环境之间的相互作用、化学反应等,传授植物生物化学的基础知识。
植物生物化学阐明了植物如何在它们的栖息地中生存,这可能是由于干旱、炎热、寒冷、霜冻、洪水或过度辐射的恶劣环境,以及它们如何应对敌人的攻击。植物虽然是无柄的,但在面对这些外部条件时,它们的新陈代谢非常灵活,其中有各种各样的调节过程。日复一日,叶子必须应对白天的光合作用代谢和夜晚的氧化代谢之间的变化。
这些能力是由基因或表观遗传决定的,这些基因的表达导致了一系列分子,主要是结构蛋白和酶,它们促进了植物的生长、发育和性能。代谢能力在不同的植物种类中有所不同,并产生大量的中间产物和化合物,这些中间产物和化合物通过维管系统从叶片通过茎进入植物的其他区域,在需要的地方为根和其他器官提供能量。植物的分枝根毛具有从土壤中提取水分和无机养分的有效系统。种子中的储藏库是许多农产品的储藏库,如碳水化合物、糖和淀粉、蛋白质和脂肪。
《植物能力清单》表明,植物生物化学不仅是解释植物如何在分子水平上发挥作用的重要基础科学领域,而且是一门有助于解决重要经济问题的应用科学。植物农业生产是人类营养的基本来源。各种技术有助于应对即将到来的全球粮食短缺,例如,通过使用环境兼容的除草剂和防止病毒和真菌感染。植物生物化学在作物生产品种的育种和发展中也起着重要作用。植物是重要工业的来源。
《植物生物化学》一书于2021由 Academic Press出版,作者是Hans-Walter Heldt和 Birgit Piechulla。
Hans-Walter Heldt是哥廷根大学植物生物化学系的教授。他与人合著了250多份科学出版物,也是《植物生物化学》教科书的合著者。1993年,他与马歇尔·戴维森·哈奇一起被授予马克斯·普朗克研究奖。自1990年以来,他一直是哥廷根科学院的正式成员。
Birgit Piechulla目前的研究重点是了解细菌和植物(花)挥发性有机化合物的生物合成和调控,并阐明mVOC受体中潜在的分子和细胞机制和反应,包括信号转导。她发表了112篇同行评议出版物、25篇书籍文章和非同行评议文章(Researchgate h索引37)。她与H.W.Heldt合著的《植物生物化学》一书已以德语、英语、俄语、日语、印度语、汉语和土耳其语出版。1998年至2013年,她曾担任《植物生物学》的联合编辑、德国植物学家协会(DBG)董事会成员(2009-2016年)、生物化学与分子生物学学会(GBM)董事会委员(2008-2016年)、国际化学生态学学会(ISCE)委员(2014-2017年),并在该校担任多个学术职位,包括罗斯托克大学科学副校长。
植物生物化学,第五版,使学生能够获得整个领域的基本知识,从光合作用到基因工程及其许多商业应用。主题包括类异戊二烯、类苯丙酯和其他次级代谢产物的细胞结构和功能,以及植物生长调节和发育。本文涵盖了最近的研究结果,并确定了未来研究的领域。本书适用于植物生理学、植物病理学、植物细胞生物学和其他植物科学的研究生和高级本科生,积极参与农业企业、其他生物技术企业的行业研究人员,以及农学、农业、植物开发和相关领域的研究人员。
本书作为讲述植物生物化学的书籍,内容专业详实,语言浅显易懂,具有以下特点:
1、以简明易懂的方式提供最新研究结果
2、从植物结构和功能的角度介绍植物代谢
3、包括300多个双色图和代谢方案
王昊宇 武汉大学生命科学学院 博士研究生