《植物生物化学》

Plant Biochemistry

作者:Caroline bowsher and Alyson tobin

出版社: CRC Press

书号:Q946/B788(2)/2021/Y

ISBN978036768535

藏书地点:武大外教中心

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1828F.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。1860L.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2021CRC Press出版,作者是Caroline bowsher Alyson tobin

Caroline Bowsher是曼彻斯特大学生物、医学和健康学院负责教学、学习和学生体验的副院长。她是生物学教授和国家助教。主要研究方向为质体代谢和碳水化合物与氮代谢的相互关系。

Alyson Tobin是爱丁堡纳皮尔大学负责学习和教学的副校长。她是生物学教授、英国皇家生物学学会会员、詹姆斯·赫顿研究所主任,并担任圣安德鲁斯大学名誉主席。她的研究领域是植物的同化、叶绿体和线粒体发育。

植物生物化学专注于每个主要代谢途径的分子和细胞方面,并将它们置于整个植物的环境中。通过生物医学、环境、工业和农业应用的例子,本文展示了如何做到这一点。对植物生物化学的基本理解可以用来解决现实世界的问题。本文阐述了植物如何影响人类活动和成功,从它们作为食物供应和工业和制药产品原材料的重要性出发,并考虑了人类如何从开发植物生化途径中获益。

第二版的所有章节都进行了实质性的修订,以纳入最新的研究进展,案例研究包括开发新植物和植物产品的最新进展。艺术作品,现在是彩色的,完美地说明了关键的概念和机制呈现贯穿始终。

 

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、从细胞水平到生态和环境水平,将每个主题放在整个植物的背景下。

2、将生化通路表示为路线图,显示一个反应如何在通路内和通路间与另一个反应相互作用。

3、包括全面的阅读清单和描述性的注释,使他们能够对自己希望进一步探索的主题进行研究。

4、提供了一个广泛的方法,强调在通路的作用和为什么需要它的框架内学习植物生化通路的重要性。

5、阐述了植物作为食物来源、原料和新产品来源的基本意义。从植物结构和功能的角度介绍植物代谢

 

 

王昊宇 武汉大学生命科学学院 博士研究生