生物化学研究的对象是整个生物界,人体生物化学的研究内容虽然十分广泛,但可归纳为以下几个主要方面。
1.人体的物质组成 人体是以细胞为基本单位,由组织、器官所组成的,而细胞又由成千上万种化学物质所组成。构成人体的主要物质包括水(55%~67%)、蛋白质(15%~18%)、脂类(10%~15%)、无机盐(3%~4%)、糖类(1%~2%)等,此外,还有核酸、维生素、激素等多种化合物。由于蛋白质、核酸、多糖及复合脂类等都属于体内的大分子有机化合物,故简称生物分子。
2.生物分子的结构与功能 人体是由生物分子按照一定的布局和严格的规律组合而成的。对生物分子的研究,重点是研究其空间结构及其与功能的关系。结构是功能的基础,功能是结构的体现。生物大分子的功能还可通过分子之间的相互识别和相互作用来实现。所以分子结构、分子识别和分子间的相互作用是执行生物信息分子功能的基本要素,这个领域是当今生物化学研究的热点之一。
3.物质代谢及其调节 生命活动的基本特征是新陈代谢。正常的物质代谢是生命过程的必要条件,据推测,人的一生中与环境进行物质交换的水约60000kg、糖类10000kg、蛋白质1600kg、脂类1000kg。此外,还有其他小分子物质和无机盐类。
体内各种代谢途径之间存在着密切而复杂的关系,为使各种物质代谢途径按照一定规律有条不紊地进行,需要精确的调节来完成。若调节紊乱、物质代谢异常,则可引起疾病。物质代谢中的绝大部分化学反应由酶催化,酶结构和酶含量的变化对物质代谢的调节起着重要作用。此外,细胞信息传递参与多种物质代谢的调节。目前,生物体内的主要物质代谢途径已经基本确定,但仍有很多问题需要进一步研究。因此,探讨生物体的物质代谢及其调节,对于了解生命活动的本质规律、探索疾病的发生机制、寻求疾病诊断和防治的最佳途径,提高人类健康水平,具有重要的意义。
4.基因信息传递及调控基因信息传递 涉及遗传、变异、生长、分化等生命过程,与遗传性疾病、恶性肿瘤、代谢异常性疾病、免疫缺陷性疾病、心血管疾病等多种疾病的发病机制有关。遗传的主要物质基础是DNA,生物化学与分子生物学除进一步研究DNA的结构与功能外,更重要的是研究DNA复制、RNA转录、蛋白质生物合成等基因信息传递过程的机制及基因表达调控的规律。重组DNA技术、转基因动植物、基因敲除、新基因克隆、人类基因组计划及蛋白质组计划等将进一步推动生物化学的发展。
5.重要人体系统、器官的生物化学 生物体是由细胞、组织、器官等构成的一个有机整体。细胞是生命的基本单元,每种细胞内的不同化学反应及代谢,致使各组织器官都有自身的代谢特点和规律,决定了他们行使不同的生理功能。例如肝脏不仅在蛋白质、氨基酸、糖类、脂类、维生素、激素等代谢中起着非常重要的作用,同时在非营养物质的转化、胆汁酸的分泌和排泄中发挥重要作用;体液既是细胞活动的环境,又是内外各类物质沟通、交流的媒介,在维持机体新陈代谢、渗透压、酸碱平衡和神经兴奋性等方面发挥着重要的作用。