生物化學大體可分為靜態生物化學和動態生物化學。靜態生物化學研究的是生物體的化學組成、分子結構及其結構與功能的關係;動態生物化學主要研究的是生物體內各物質的化學變化與能量轉移規律以及生物信息傳遞的分子基礎和調節控製等生命現象的化學本質。
一、生物體的化學組成、分子結構及其與功能的關係
組成生物體的化學元素主要是C,H,O,N,P,S和Ca,Mg,Na,K,Cl,Fe等元素。這些元素構成各種有機化合物和無機化合物存在於體內。其中,蛋白質(酶)、核酸(DNA和RNA)、糖複合物和複合脂質等聚合物的相對分子質量較大,稱為生物大分子。蛋白質是生命活動的物質基礎,核酸是生命體遺傳信息儲存、傳遞和個體生長發育的物質基礎。生物大分子在體內不斷地進行著有序的運轉變化,執行其特定的生理功能,從而表現出各種生命現象。許多無機元素既是蛋白質和酶的重要組成部分,也參與代謝、調控和信息的傳遞等生命過程。
二、新陳代謝
新陳代謝是生命的基本特征之一。廣義的新陳代謝是機體與外界進行物質和能量的交換過程,即物質的消化、吸收、中間代謝、廢物排泄過程;狹義的新陳代謝即中間代謝,即生物大分子在細胞中的分解、合成、再分解、再合成及其能量轉移規律,是在細胞中進行的化學過程,這是生物化學研究的重點內容之一。機體的各種代謝活動是由許多代謝途徑構成的網絡,是在一係列的調控下有條不紊地進行的。外界刺激通過體內神經、激素等作用於細胞,通過對酶的調節改變細胞內的物質代謝。細胞內存在的各種信號傳導係統也調節機體的生長、增殖、分化、衰老等生命過程。細胞信號傳導機製與網絡的深入研究也是現代生物化學重要的研究領域。
三、遺傳信息的傳遞、表達及調控
生物體通過個體的繁衍,將其遺傳信息傳給後代使生命得以延續。核酸起著攜帶、傳遞遺傳信息的作用;基因是遺傳信息儲存與傳遞的載體,基因通過DNA的複製、轉錄和翻譯將遺傳信息傳遞給後代,使生命延續並多姿多彩。因此,研究核酸的核苷酸序列及功能以及DNA複製、RNA轉錄和蛋白質生物合成等遺傳信息傳遞與表達的機製、調控規律等是生物化學極為重要的內容。這將為解開生命之謎奠定堅實的基礎。
四、生物化學技術
生物化學是實驗科學,生物化學的一切成果均建立在嚴謹的科學實驗基礎之上。這些技術包括生物大分子的提取、分離、純化與檢測技術,生物大分子組成成分的序列分析和體外合成技術,物質代謝與信號轉導的跟蹤檢測技術,以及基因重組、轉基因、基因剔除、基因芯片等基因研究的相關技術等。生物化學技術不是單純的化學技術,其中融入了生物學、物理學、免疫學、微生物學、藥理學等知識與技術作為其研究手段。這些技術的發展及新技術、新儀器的不斷湧現,促進了生物化學的發展,同時也推動了其他學科的發展。
五、組織器官生物化學
現代生物化學,特別是醫藥生物化學除了上述內容外,還要在分子水平上闡明其體內重要組織器官的生物化學特點與其功能的關係,比如血液、肝髒、腦等組織細胞的生物化學特點,等等。