生物化学的建立和发展

生物化学是在化学、生物学、物理学和医药学等相关学科的发展基础上形成的，约在十九世纪二十年代开始逐渐发展，直到1903年引进“生物化学”这一名词后，才成为一门独立学科。
由于人类生活的需要，远在上古时代就在生产、饮食及医药等方面，开始了与目前生物化学范畴有关的一些创造与发明。中外古代著作中，记载有与生物化学范畴有关的内容。
在欧洲，十八世纪下半叶德国药剂师舍勒(Scheele,K.W. 1742～1786)等利用植物和动物材料，分离其中的化学成分，得到柠檬酸、苹果酸、乳酸、尿酸和甘油等，一般认为这些都是奠定生物化学基础的工作。十八世纪末，法国化学家拉瓦锡(Lavoisier,A. L.1724～1794)认识了呼吸作用的本质，通过实验发现有机体的呼吸和蜡烛燃烧相似，都是消耗了氧产生二氧化碳和水并放出能量。1828年德国化学家维勒(Wohler,F. 1803～1873) 以人工方法从无机化合物氰酸铵合成了尿素，尿素也是高等动物和人的蛋白质代谢所产生的有机化合物，从而打破了过去一直认为的有机化合物只能在有生命的动、植物体内合成的不可逾越的界限，这是对活力论或生机论等唯心观点的有力打击。1842年德国化学家李比希(Lie-big,J. F. von 1803～1873)阐明了空气、二氧化碳与土壤中的矿物质是植物需要的营养素。十九世纪对生物催化剂——酶逐渐有了认识，1835年瑞典化学家贝齐里乌斯(Berzelius,J. J. 1779～1848)总结了当时的化学成就，提出了催化学说，产生了催化作用与催化剂的概念，他认识到催化在生命现象中的意义，1837年他用催化力学说来说明酒精的发酵过程。但是，李比希不同意催化力的说法，他认为发酵和腐败过程纯属化学作用。1875年法国化学家、微生物学家巴斯德(Pasteur,L.1822～1895)从事发酵和细菌学的研究，提出了酒精发酵是酵母细胞活动的结果，他把具有这种作用的活的有机体叫做“活体酶”，把不依靠细胞作用的酶叫做“非活体酶”。巴斯德的见解受到李比希、维勒等人的反对，在十九世纪后半叶开展了有名的科学大论战。一方是以巴斯德为代表的带有生机色彩的二元论观点； 另一方是以李比希为代表的从化学原理出发的一元论观点。巴斯德认为活的微生物能够产生酶，他在1858年间接证明酶对酒石酸铵作用，对立体异构物具有选择性的要求，这些都是正确的。而李比希等认为发酵完全是化学过程，并由与蛋白质相似的物质所引起，他们对巴斯德的批驳受到科学界的赞许。但是李比希认为酶在作用时处于分解状态，这是其不足之处。巴斯德与李比希两派之间的长期争论，后来终于被马纳西娜(Манассеина,М.М.)和布克纳兄弟(Buchner,H. & Buchner,E.) 的发现给予了判决。1871年马纳西娜发现酵母细胞被磨碎后仍能使糖发酵； 1877年布克纳兄弟用不含细胞的酵母汁也实现了发酵过程，这场争论推动了酶学的发展。在十九世纪后半叶，许恩拜恩(Scho-nbein,C. F. 1799～1868)、霍佩赛勒(Hoppe-Seyler,F.1825～1895)和伯特兰(Bertrand)认识到生物氧化作用过程也是酶促反应过程，1878年伯特兰注意到酶促反应中，还需要低分子物质（辅酶）的存在，为后来研究酶的化学本质提供资料。1897年巴赫 (Бах,А. Н. 1857～1946)认为生物氧化过程与过氧化物的生成有密切关系；1913年威兰(Wieland,H. O. 1877～1957)提出生物氧化的氢激活说； 1929年瓦尔堡(Warburg,O. H. 1883～1970)提倡氧激活说，后来基林(Keilin,D. 1887～1963)提倡细胞色素传递体系学说，这些工作奠定了近代生物氧化的研究基础。
人们从医药卫生和航海业等的发展中，逐渐认识到食物成分必须有维生素的存在。在维生素这一名词出现以前，就知道坏血病、脚气病和佝偻病等是由于饮食不当引起的，这些疾病现在统称维生素缺乏病。1888年俄国的卢宁(Лунин,Н. И. 1853～1937)证明，精制的糖、脂肪、蛋白质、无机盐及水等人工配制的食品喂食小鼠，并不能维持小鼠的生存，还需要上述已知成分之外的不可缺少的辅佐物质。1877年日本军医高木兼宽用改善膳食措施在日本海军中治疗脚气病，但是他还未弄清脚气病的真正病因。1887年荷兰医学研究人员爱克曼(Eijkman,C. 1858～1895)以全米代替精米饲养鸡，可以防止脚气病，后来发现米糠也有疗效，其有效成分可以用水提取。1912年芬克 (Funk,C. 1884～1967)把爱克曼提出的抗脚气病物质分离，证明是胺类化合物，由于这是维持生命所必需的，所以在胺前面冠以“维生”字样，称为维生胺(vitamine)，实际上维生素并非皆属胺类，后来才改称为vitamin（维生素）。到1926～1927年荷兰科学家詹森(Jansen,B. C. P.)及丹纳兹 (Danath,W. F.)在爱克曼工作过的实验室中得到结晶，称为 “抗神经炎素”(aneurin),1951年国际上采用硫胺素(thiamine)名称，即维生素B₁。
1868年密希尔(Miescher,F. 1844～1895)从脓细胞分离出细胞中物质，称为核素(nuclein)这是研究核酸的开端，1889年奥尔特曼(Altmann,R.1852～1900)由酵母和动物组织制备出一种不含蛋白质的物质称为核酸，1894年科塞尔(Kossel,A.1853～1927)和纽曼(Neumann,A.)由胸腺制备核酸，到1930年人们才对核糖核酸(RNA)和脱氧核糖核酸(DNA)的类型有一定认识。1874年皮卡德(Piccard,J.)分离出核酸组成成分的鸟嘌呤和次黄嘌呤；1879年科塞尔分离出腺嘌呤和黄嘌呤；1894年科塞尔和纽曼确定了密希尔从核酸水解产物分离出的碱基是胸腺嘧啶；1902年科塞尔等又分离确定了胞嘧啶；1900年阿斯科利(Ascoli,A.)由酵母分离出尿嘧啶。其后核酸的研究进展速度不大，到二十世纪五十年代提出DNA的双螺旋结构学说后，核酸的研究进展突飞猛进，从而推动了分子遗传学、蛋白质生物合成等方面的研究。
氨基酸的发现与乳酸发酵工业、蚕丝、羊毛的分解相联系，德国化学家费雪(Fischer,E. 1852～1919)经过长期科学试验，于本世纪初发现缬氨酸、脯氨酸和羟脯氨酸，同时他又从事多肽的合成，于1907年合成十八肽，这是人工合成蛋白质的开端，直到1965年中国在世界上第一个人工合成了胰岛素。二十世纪以来，由于营养学、酶学及免疫学等的需要，以及许多先进技术方法的建立，对蛋白质结构与功能的研究有突飞猛进发展。1878年恩格斯在《反杜林论》中指出，生命是蛋白体的存在形式，从目前的知识来看，蛋白体应包括蛋白质和核酸，符合生物化学也是生命化学的含意。
近代生物化学的内容分为三个方面（或阶段），即叙述生物化学、动态生物化学和机能生物化学。生物化学和许多学科密切相关，它从分子水平来研究生命现象，就必然深入到一个新的领域—分子生物学。当前分子生物学已成为生命科学领域中的带头科学。