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