生物化学

生物化學（英語：biochemistry，也作 biological chemistry），顧名思義是研究生物體中的化學進程的一門學科，常常被簡稱為生化。它主要用於研究細胞內各組分，如蛋白質、糖類、脂類、核酸等生物大分子的結構和功能。而對於化學生物學來說，則着重於利用化學合成中的方法來解答生物化學所發現的相關問題。雖然存在着大量不同的生物分子，但實際上有很多大的複合物分子（稱為「聚合物」）是由相似的亞基（稱為「單體」）結合在一起形成的。每一類生物聚合物分子都有自己的一套亞基類型。例如，蛋白質是由20種氨基酸所組成，而脫氧核糖核酸（DNA）由4種核苷酸構成。生物化學研究集中於重要生物分子的化學性質，特別着重於酶促反應的化學機理。在生物化學研究中，對細胞代謝和內分泌系統的研究進行得相當深入。生物化學的其他研究領域包括遺傳密碼（DNA和RNA）、 蛋白質生物合成、跨膜運輸（membrane transport）以及細胞信號轉導。

歷史

在尿素被人工合成之前，人們普遍認為非生命物質的科學法則不適用於生命體，並認為只有生命體能夠產生構成生命體的分子（即有機分子）。直到1828年，化學家弗里德里希·維勒成功合成了尿素這一有機分子，證明了有機分子也可以被人工合成。

生物化學研究起始於1833年，安塞姆·佩恩發現了第一個酶，澱粉酶。1896年，愛德華·畢希納闡釋了一個複雜的生物化學進程：酵母細胞提取液中的乙醇發酵過程。「生物化學」（德語 Biochemie 從希臘語 biochēmeia）這一名詞在1882年就已經有人使用；但直到1903年，當德國化學家卡爾·紐伯格使用後，「生物化學」這一詞彙才被廣泛接受。隨後生物化學不斷發展，特別是從20世紀中葉以來，隨着各種新技術的出現，例如色譜、X射線晶體學、核磁共振、放射性同位素標記、電子顯微學以及分子動力學模擬，生物化學有了極大的發展。這些技術使得研究許多生物分子結構和細胞代謝途徑，如糖酵解和三羧酸循環成為可能。

另一個生物化學史上具有重要意義的歷史事件是發現基因和它在細胞中的傳遞遺傳信息的作用；在生物化學中，與之相關的部分又常常被稱為分子生物學。1950年代，詹姆斯·沃森、佛朗西斯·克里克、羅莎琳·富蘭克林和莫里斯·威爾金斯共同參與解析了DNA雙螺旋結構，並提出DNA與遺傳信息傳遞之間的關係。到了1958年，喬治·韋爾斯·比德爾和愛德華·勞里·塔特姆因為發現「一個基因產生一個酶」而獲得該年度諾貝爾生理學和醫學獎。1988年，科林·皮奇福克成為第一個以DNA指紋分析結果作為證據而被判刑的謀殺犯，DNA技術使得法醫學得到了進一步發展。2006年，安德魯·法厄和克雷格·梅洛因為發現RNA干擾現象對基因表達的沉默作用而獲得諾貝爾獎。

生物化學的三個主要分支：普通生物化學研究包括動植物中普遍存在的生化現象；植物生物化學主要研究自養生物和其他植物的特定生化過程；而人類或醫藥生物化學則關注人類和人類疾病相關的生化性質。