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《生物化学》课程教学资源(教案)教学大纲

1、氨基酸与蛋白质 氨基酸分类:常见蛋白质氨基酸,不常见蛋白质氨基酸,非蛋白氨基酸:氨基酸 的酸碱化学,氨基酸两性解离,氨基酸的等电点;氨基酸的旋光性和紫外吸收 蛋白质的共价结构:蛋白质的化学组成和分类,蛋白质功能,蛋白质的形状和大 小,蛋白质构象和组织层次 肽:肽键结构,肽的物理化学性质,活性多肽。
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课程号:01030131(上)01030132(下) 新课号: 课程名称:生命化学基础 学分:4学分 开课学期:春季 先修课程:有机化学、物理化学、分析化学 基本目的 1.使学生了解生物化学的基本概念、基本知识和基本理论,掌握主要生物大分子 蛋白质、酶、核酸、糖、脂等的结构、性质、功能和代谢。 2.使学生认识复杂生命现象的化学本质,认识化学学科和生命科学的交叉和渗透是 现代化学发展的一个方向,为学生今后进行与生命科学有关的研究和进一步学习 打下基础。 内容提要: 1、氨基酸与蛋白质 氨基酸分类:常见蛋白质氨基酸,不常见蛋白质氨基酸,非蛋白氨基酸;氨基酸 的酸碱化学,氨基酸两性解离,氨基酸的等电点;氨基酸的旋光性和紫外吸收 蛋白质的共价结构:蛋白质的化学组成和分类,蛋白质功能,蛋白质的形状和大 小,蛋白质构象和组织层次。 肽:肽键结构,肽的物理化学性质,活性多肽 蛋白质一级结构测定: Sanger试剂,DNS及 Edman降解,二硫桥位置确定。 蛋白质的三维结构:XRD原理;稳定蛋白质三维结构的作用力,肽平面和两面 角:蛋白质的二级结构:α-螺旋,β-折叠片,β-转角:超二级结构和结构域:球 状蛋白的三级结构;亚基缔合和四级结构 蛋白质结构与功能的关系:肌红蛋白和血红蛋白的结构与功能,镰刀状细胞贫 血病:免疫球蛋白 蛋白质的分离、纯化和表征:蛋白质分子量测定,沉降分析及沉降系数,沉降 系数单位,凝胶过滤及SDS-PAGE法测分子量:蛋白质的沉淀;电泳:区带电泳、薄 膜电泳、等电聚焦电泳、毛细管电泳。 2、酶和辅酶 酶催化作用特点:反应温合、高效、专一、可调节控制:酶活性调节控制:调剂 酶浓度、激素调节、反馈抑制调节、抑制剂激活剂调节、别构调控、酶原激活,可逆 共价修饰:酶的化学本质及其组成,辅酶和辅基,单体酶,寡聚酶和多酶复合体, 酶的命名和分类:习惯命名法:国际系统命名法及酶的编号,六大类酶的特征 酶的专一性:“锁与钥匙”学说:诱导楔合假说:过渡态理论,过渡态类似物与医 药和农药的设计,催化抗体。 酶的活力测定:酶活力单位,比活力。 酶工程:化学修饰酶,固定化酶,人工模拟酶 酶促反应动力学:底物浓度与酶反应速度,酶促反应动力学方程式及推导,米氏 常数的意义和求法 酶的抑制作用:不可逆抑制和可逆抑制及动力学判断,一些重要的抑制剂,有机 磷农药和磺胺药作用机制。 温度、PH、激活剂对酶反应影响 酶的作用机制:酶活性部位及研究方法;影响酶催化效率的有关因素:临近和定 向效应、底物形变和诱导契合、酸碱催化、共价催化、金属离子催化、多元催化和协

1 课程号:01030131(上) 01030132(下) 新课号: 课程名称:生命化学基础 学分:4 学分 开课学期:春季 先修课程:有机化学、 物理化学、 分析化学 基本目的: 1. 使学生了解生物化学的基本概念、基本知识和基本理论,掌握主要生物大分子: 蛋白质、酶、核酸、糖、脂等的结构、性质、功能和代谢。 2. 使学生认识复杂生命现象的化学本质,认识化学学科和生命科学的交叉和渗透是 现代化学发展的一个方向,为学生今后进行与生命科学有关的研究和进一步学习 打下基础。 内容提要: 1、 氨基酸与蛋白质 氨基酸分类:常见蛋白质氨基酸,不常见蛋白质氨基酸,非蛋白氨基酸;氨基酸 的酸碱化学,氨基酸两性解离,氨基酸的等电点;氨基酸的旋光性和紫外吸收。 蛋白质的共价结构:蛋白质的化学组成和分类,蛋白质功能,蛋白质的形状和大 小,蛋白质构象和组织层次。 肽:肽键结构,肽的物理化学性质,活性多肽。 蛋白质一级结构测定:Sanger 试剂,DNS 及 Edman 降解,二硫桥位置确定。 蛋白质的三维结构:XRD 原理;稳定蛋白质三维结构的作用力,肽平面和两面 角;蛋白质的二级结构:α-螺旋,β-折叠片,β-转角;超二级结构和结构域;球 状蛋白的三级结构;亚基缔合和四级结构。 蛋白质结构与功能的关系:肌红蛋白和血红蛋白的结构与功能,镰刀状细胞贫 血病;免疫球蛋白。 蛋白质的分离、纯化和表征:蛋白质分子量测定,沉降分析及沉降系数,沉降 系数单位,凝胶过滤及 SDS-PAGE 法测分子量;蛋白质的沉淀;电泳:区带电泳、薄 膜电泳、等电聚焦电泳、毛细管电泳。 2、酶和辅酶 酶催化作用特点:反应温合、高效、专一、可调节控制;酶活性调节控制:调剂 酶浓度、激素调节、反馈抑制调节、抑制剂激活剂调节、别构调控、酶原激活,可逆 共价修饰;酶的化学本质及其组成,辅酶和辅基,单体酶,寡聚酶和多酶复合体。 酶的命名和分类:习惯命名法;国际系统命名法及酶的编号,六大类酶的特征。 酶的专一性:“锁与钥匙”学说;诱导楔合假说;过渡态理论,过渡态类似物与医 药和农药的设计,催化抗体。 酶的活力测定:酶活力单位,比活力。 酶工程:化学修饰酶,固定化酶,人工模拟酶。 酶促反应动力学:底物浓度与酶反应速度,酶促反应动力学方程式及推导,米氏 常数的意义和求法。 酶的抑制作用:不可逆抑制和可逆抑制及动力学判断,一些重要的抑制剂,有机 磷农药和磺胺药作用机制。 温度、PH、激活剂对酶反应影响。 酶的作用机制:酶活性部位及研究方法;影响酶催化效率的有关因素:临近和定 向效应、底物形变和诱导契合、酸碱催化、共价催化、金属离子催化、多元催化和协

同效应、微环境影响:溶菌酶作用机制和胰凝乳蛋白酶 辅酶的结构与活性部位:ⅶitB1和TPP,维生素PP和辅酶Ⅰ、辅酶Ⅱ,ⅵitB2和黄 素辅酶,泛酸与辅酶A,vit.B及其磷酸酯,ⅵit.B1,生物素,叶酸,硫辛酸。 3、氨基酸代谢 氨基酸的脱氧、转氨和联合脱氨基作用,氨基酸脱羧基作用。 尿素的形成:氨的转运和尿素循环 氨基酸碳骨架的氧化途径,生酮氨基酸和生糖氨基酸 由氨基酸衍生的生物活性物质:氨基酸与一碳单位,酪氨酸及儿茶酚胺类物质, 色氨酸衍生物,组胺,牛磺酸。 4、氨基酸及其重要衍生物的生物合成 必需氨基酸:氨基酸的生物合成 氨基酸几种重要衍生物:NO的形成,谷胱甘肽,肌酸,血红素,胆红素 5、糖代谢 糖的生物学作用:糖的结构特点和糖工程 糖酵解作用:酵解和发酵,酵解全过程和反应步骤;酵解过程中能量转变的估算; 丙酮酸去路。 柠檬酸循环:丙酮形成乙酰Coλ,柠檬酸循环概貌和反应步骤;柠檬酸循环的化 学总结算 生物氧化一电子传递和氧化磷酸化:氧化还原电势:电子传递和氧化呼吸链 电子传递抑制剂:氧化磷酸化作用,化学渗透假说,氧化磷酸化解偶联和抑制剂。 戊糖磷酸途径及生理意义:葡糖异生作用及途径:糖原的分解与生物合成 6、脂质和生物膜 脂质:脂肪酸结构特点,必需多不饱和脂肪酸 磷脂:甘油磷脂,卵磷脂,脑磷脂,磷脂酰丝氨酸,磷脂酰肌醇,磷脂酰甘油, 缩醛磷脂:鞘磷脂,鞘氨醇和神经酰胺 糖脂:脑苷脂,神经节苷脂。 类固醇,胆固醇 生物膜的组成与性质:膜脂,胆固醇对膜流动性的调节作用:膜蛋白功能和糖的 细胞通信作用;生物膜分子结构的作用力和主要特征。 生物膜与物质运输:被动运输与主动运输,钠钾泵,生物大分子跨膜运输 人工模拟膜:模拟膜的功能;模拟膜主要类型:LB膜,BLM和脂质体 7、核酸 核酸研究进展:生物技术的兴起,转基因产品,基因工程,基因芯片,人类基因 组计划 核酸的种类和生物功能。 核酸的结构:碱基、核苷与核苷酸;核酸的共价结构,DNA双螺旋结构,DNA 的拓扑异构,DNA的四级结构;mRNA、tRNA和rRNA的高级结构 核酸的物理化学性质:核酸的酶水解和核酸的酸碱性质,核酸的紫外吸收 核酸的变性,复性及杂交 8、核酸的降解 核酸和核苷酸的分解代谢:嘌呤碱的分解,痛风病起因及别嘌呤醇作用机制 嘧啶碱的分解。 核苷酸的生物合成:嘌呤核糖核苷酸的从头合成及补救途径,抗癌和杀菌剂作用 原理:嘧啶环的合成;脱氧核糖核苷酸的合成,5-Fu和氨甲喋呤的抗癌作用机制

2 同效应、微环境影响;溶菌酶作用机制和胰凝乳蛋白酶。 辅酶的结构与活性部位:vit.B1 和 TPP,维生素 PP 和辅酶Ⅰ、辅酶Ⅱ,vit.B2 和黄 素辅酶,泛酸与辅酶 A,vit. B6 及其磷酸酯,vit. B12,生物素,叶酸,硫辛酸。 3、氨基酸代谢 氨基酸的脱氧、转氨和联合脱氨基作用,氨基酸脱羧基作用。 尿素的形成:氨的转运和尿素循环。 氨基酸碳骨架的氧化途径,生酮氨基酸和生糖氨基酸。 由氨基酸衍生的生物活性物质:氨基酸与一碳单位,酪氨酸及儿茶酚胺类物质, 色氨酸衍生物,组胺,牛磺酸。 4、氨基酸及其重要衍生物的生物合成 必需氨基酸;氨基酸的生物合成。 氨基酸几种重要衍生物:NO 的形成,谷胱甘肽,肌酸,血红素,胆红素。 5、糖代谢 糖的生物学作用:糖的结构特点和糖工程。 糖酵解作用:酵解和发酵,酵解全过程和反应步骤;酵解过程中能量转变的估算; 丙酮酸去路。 柠檬酸循环:丙酮形成乙酰 CoA,柠檬酸循环概貌和反应步骤;柠檬酸循环的化 学总结算。 生物氧化— 电子传递和氧化磷酸化:氧化还原电势;电子传递和氧化呼吸链, 电子传递抑制剂;氧化磷酸化作用,化学渗透假说,氧化磷酸化解偶联和抑制剂。 戊糖磷酸途径及生理意义;葡糖异生作用及途径;糖原的分解与生物合成。 6、脂质和生物膜 脂质:脂肪酸结构特点,必需多不饱和脂肪酸。 磷脂:甘油磷脂,卵磷脂,脑磷脂,磷脂酰丝氨酸,磷脂酰肌醇,磷脂酰甘油, 缩醛磷脂;鞘磷脂,鞘氨醇和神经酰胺。 糖脂:脑苷脂,神经节苷脂。 类固醇,胆固醇。 生物膜的组成与性质:膜脂,胆固醇对膜流动性的调节作用;膜蛋白功能和糖的 细胞通信作用;生物膜分子结构的作用力和主要特征。 生物膜与物质运输:被动运输与主动运输,钠钾泵,生物大分子跨膜运输。 人工模拟膜:模拟膜的功能;模拟膜主要类型:LB 膜,BLM 和脂质体 7、核酸 核酸研究进展:生物技术的兴起,转基因产品,基因工程,基因芯片,人类基因 组计划。 核酸的种类和生物功能。 核酸的结构:碱基、核苷与核苷酸;核酸的共价结构,DNA 双螺旋结构,DNA 的拓扑异构,DNA 的四级结构;mRNA、tRNA 和 rRNA 的高级结构。 核酸的物理化学性质:核酸的酶水解和核酸的酸碱性质,核酸的紫外吸收。 核酸的变性,复性及杂交。 8、核酸的降解 核酸和核苷酸的分解代谢:嘌呤碱的分解,痛风病起因及别嘌呤醇作用机制; 嘧啶碱的分解。 核苷酸的生物合成:嘌呤核糖核苷酸的从头合成及补救途径,抗癌和杀菌剂作用 原理;嘧啶环的合成;脱氧核糖核苷酸的合成,5-Fu 和氨甲喋呤的抗癌作用机制

9、DNA的复制和修复 DNA的复制:DNA的半保留复制,复制叉:DNA聚合酶及DNA聚合要素,DNA 连接酶和拓扑异构酶。 DNA半不连续复制和冈崎片段;DNA复制的起始、延伸和终止:DNA复制的复 杂性 DNA损伤修复:错配修复,直接修复,切除修复,重组修复和应急反应。 10、RNA的生物合成和加工 DNA指导的RNA合成,RNA聚合酶,不对称转录:启动子和转录因子,终止子 和终止因子;转录的调节控制,操纵子模型:转录反应四阶段。 RNA生物合成的抑制剂:嘌呤和嘧啶类似物,DNA模板功能抑制物,RNA聚合 酶抑制剂。 RNA转录后加工:原核生物中RNA的加工,真核生物RNA的加工,RNA拼接 编辑和再编码,酶性核酸:RNA生物功能多样性 在RNA指导下RNA和DNA的合成:RNA复制和RNA病毒复制的重要方式, RNA的逆转录和逆转录配 11、蛋白质生物合成 遗传密码:三联密码,遗传密码的基本特性。 蛋白质合成及转运:m-RNA是蛋白质合成的模板,tRNA转运氨基酸,核糖体 是蛋白质合成的工厂。翻译的步骤 蛋白质运输及翻译后修饰。 12、基因工程 DNA克隆的基本原理:DNA限制酶和连接酶,克隆载体与宿主系统,外源基因 导入宿主细胞,分离筛选及克隆:基因文库和cDNA文库 聚合酶链式反应:PCR基本原理,最适条件和发展应用 DNA序列的测定 教学方式:课堂讲授 教材或教科书: 镜岩、朱圣庚、徐长法主编,生物化学(第三版),高等教育出版社 2、 Lu Bert Stryer著,唐有棋等译校,生物化学,北京大学出版社。 3、张来群、谢丽涛主编,生物化学习题集,科学出版社 4. B D Hames, N M. Hooper J D Houghton(O), Instant Notes in Biochamistry 科学出版社(影印版)。 学生成绩评定方法:期中、期末考试,平时作业计分

3 9、DNA 的复制和修复 DNA 的复制:DNA 的半保留复制,复制叉;DNA 聚合酶及 DNA 聚合要素,DNA 连接酶和拓扑异构酶。 DNA 半不连续复制和冈崎片段;DNA 复制的起始、延伸和终止;DNA 复制的复 杂性。 DNA 损伤修复:错配修复,直接修复,切除修复,重组修复和应急反应。 10、RNA 的生物合成和加工 DNA 指导的 RNA 合成,RNA 聚合酶,不对称转录;启动子和转录因子,终止子 和终止因子;转录的调节控制,操纵子模型;转录反应四阶段。 RNA 生物合成的抑制剂:嘌呤和嘧啶类似物,DNA 模板功能抑制物,RNA 聚合 酶抑制剂。 RNA 转录后加工:原核生物中 RNA 的加工,真核生物 RNA 的加工,RNA 拼接、 编辑和再编码,酶性核酸;RNA 生物功能多样性。 在 RNA 指导下 RNA 和 DNA 的合成:RNA 复制和 RNA 病毒复制的重要方式, RNA 的逆转录和逆转录酶。 11、蛋白质生物合成 遗传密码:三联密码,遗传密码的基本特性。 蛋白质合成及转运:m-RNA 是蛋白质合成的模板,t-RNA 转运氨基酸,核糖体 是蛋白质合成的工厂。翻译的步骤。 蛋白质运输及翻译后修饰。 12、 基因工程 DNA 克隆的基本原理:DNA 限制酶和连接酶,克隆载体与宿主系统,外源基因 导入宿主细胞,分离筛选及克隆;基因文库和 c DNA 文库。 聚合酶链式反应:PCR 基本原理,最适条件和发展应用。 DNA 序列的测定 教学方式:课堂讲授 教材或教科书: 1、王镜岩、朱圣庚、徐长法主编,生物化学(第三版),高等教育出版社。 2、 Lu Bert Stryer 著,唐有棋等译校,生物化学,北京大学出版社。 3、 张来群、谢丽涛主编,生物化学习题集,科学出版社。 4、B.D.Hames, N.M.Hooper & J.D.Houghton(英), Instant Notes in Biochamistry, 科学出版社(影印版)。 学生成绩评定方法:期中、期末考试,平时作业计分

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