《生物化学与分子生物学》教学大纲.docx

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《生物化学与分子生物学》教学大纲

《生物化学与分子生物学》教学大纲

一、课程的性质和任务

生物化学与分子生物学是研究生命化学的科学,它在分子水平探讨生命的本质,即研究生物体的分子结构与功能、物质代谢及其在生命活动中的作用。

生物化学与分子生物学是高等医学院校全科医学专业的必修课之一。

本课程主要向学生传授生物大分子的化学组成、结构及功能;物质代谢;遗传信息的贮存、传递与表达;血液、肝的生物化学;分子生物学基本概念、原理和技术等生命科学内容,为医学生深入学习其他医学基础课、临床医学课程乃至毕业后的继续教育、医学各学科的研究工作中在分子水平上探讨疾病的病因、发病机理及疾病诊断、预防、治疗奠定理论与实验基础。

二、课程教学的基本要求

通过本课程的学习,使学生知道及理解生物分子的结构与生理功能,以及两者之间的关系。

理解生物体重要物质代谢的基本途径,主要生理意义、以及代谢异常与疾病的关系。

理解基因信息传递的基本过程,理解各组织器官的代谢特点及它们在医学上的意义,了解分子生物学基本概念、原理和技术。

本课程教材适用于医学高等专科教育三年制全科医学专业,在第一学期开设,理论课55学时、实验课12学时,总学时为67学时。

三、学时分配

内容

学时分配

理论

实验

小计

1

绪论

1

1

2

蛋白质的结构与功能

5

2

7

3

维生素

4

4

4

6

2

8

5

生物氧化

4

4

6

糖代谢

6

2

8

7

脂类代谢

4

4

8

8

蛋白质分解代谢

5

5

9

核酸的结构、功能

4

4

10

水和电解质代谢

自学

11

酸碱平衡

自学

12

肝的生物化学

6

2

8

13

基因信息的传递

6

6

14

分子生物学概论

4

4

合计

55

12

67

四、教学内容与要求

绪论

【教学内容】

第一节生物化学发展简史

第二节当代生物化学研究的主要内容

第三节生物化学与医学

【教学要求】

掌握:

生物化学和分子生物学的概念.

熟悉:

生物化学和分子生物学研究的主要内容及其与医学的关系。

了解:

生物化学的发展史。

第一章蛋白质的结构与功能

【教学内容】

第一节蛋白质的分子组成

一、组成蛋白质的主要元素,氮的含量及应用。

组成蛋白质的氨基酸种类、结构通式;氨基酸的分类及结构特点;氨基酸的两性电离、紫外吸收性质及茚三酮反应。

二、肽和肽键,多肽链及N、C末端,主链骨架的概念。

第二节蛋白质的分子结构

一、蛋白质的一级结构:

肽键

二、蛋白质的二级结构:

维持蛋白质构象的化学键、肽单元、α-螺旋、β-折叠、β-转角和无规卷曲。

三、蛋白质的三级结构:

结构域

四、蛋白质的四级结构:

亚基

五、蛋白质的分类。

第三节蛋白质结构与功能的关系

一、蛋白质一级结构与功能的关系:

一级结构与空间结构、蛋白质功能、物种进化的关系。

分子病的概念

二、蛋白质空间结构与功能的关系:

血红蛋白的变构效应与协同效应。

第四节蛋白质的理化性质及其分离纯化

一、蛋白质的理化性质:

蛋白质的两性电离、蛋白质的胶体性质、紫外吸收性质。

蛋白质的变性、沉淀、凝固与呈色反应。

二、蛋白质的分离纯化:

透析与超滤、盐析和其它沉淀法;电泳的概念、原理、种类;层析的种类与原理、超速离心的概念及在蛋白质研究中的用途。

【教学要求】

掌握:

蛋白质的组成、分子结构和主要性质;氨基酸的分类。

熟悉:

蛋白质分离纯化的方法和基本原理。

了解:

蛋白质结构与功能的关系。

第二章维生素

【教学内容】

一、维生素的概念及主要特点

二、脂溶性维生素:

维生素A、D、E、K的主要生化作用及缺乏症

三、水溶性维生素:

B1与TPP,B2与FAD及FMN、PP与NAD及NADP,B6与磷酸吡哆醛及磷酸吡哆胺,泛酸与辅酶A,叶酸与四氢叶酸,生物素,B12;维生素C。

【教学要求】

掌握:

维生素的概念。

水溶性和脂溶性维生素的主要生化作用及缺乏症。

熟悉:

B族维生素及其构成的辅助因子的名称、功能、参与的反应。

第三章酶

【教学内容】

第一节酶的分子结构与功能

一、酶的分子组成:

酶的分类、结合酶的组成、酶辅助因子的种类和作用;辅基(酶)与维生素的关系。

二、酶活性中心及必需基团

第二节酶促反应的特点与机制

一、酶促反应的特点:

高效性、特异性、可调节性和不稳定性。

二、酶促反应的机制:

中间产物学说、诱导契合学说

第三节酶促反应动力学

一、底物浓度对反应速度的影响:

矩形双曲线及意义,米-曼方程及导出,Km与Vmax的意义;

二、酶浓度的影响;

三、温度的影响与最适温度;

四、pH的影响原因和最适pH;

五、抑制剂对反应速度的影响:

不可逆性抑制作用、可逆性抑制作用、竞争性、非竞争性、反竞争性抑制作用及区别;激活剂的概念。

六、酶活性测定、活性单位及酶活性测定的意义。

第四节酶的调节

一、酶活性的调节:

酶原激活的本质和意义、变构酶、酶的化学修饰。

二、同工酶

第五节酶的命名与分类

一、酶的命名:

命名原则

二、酶的分类:

分类原则及酶的类型

第六节酶与医学的关系

一、酶与疾病关系:

酶与疾病发生、诊断、治疗

二、酶在医学上的其他应用:

酶作为试剂、药物:

工具酶、固定化酶、酶工程、抗体酶的概念。

【教学要求】

掌握:

酶的结构,影响酶促反应的因素及同工酶、酶原激活、Km等概念与意义;酶的作用特点、辅基(酶)与维生素的关系。

熟悉:

米氏方程及应用,各种抑制剂的区别。

了解:

Km、Vmax的求法、酶作用机制、分类、活性测定方法和酶在医药学的应用。

第四章糖代谢

【教学内容】

第一节概述

一、糖的生理功能

二、糖的消化吸收:

食物中糖的种类、肠道中淀粉的消化吸收

三、糖代谢的概况

第二节糖的无氧分解

一、糖酵解的反应过程:

糖酵解的概念、进行部位、终末产物。

过程:

己糖激酶、磷酸己糖异构酶、磷酸果糖激酶-1、醛缩酶、磷酸丙糖异构酶、3-磷酸甘油醛脱氢酶、3-磷酸甘油酸激酶、磷酸甘油酸变位酶、烯醇化酶、丙酮酸激酶、乳酸脱氢酶催化的反应。

二、糖酵解的调节:

磷酸果糖激酶-1、丙酮酸激酶、己糖激酶的调节方式、激活剂与抑制剂。

糖酵解的生理意义。

第三节糖的有氧氧化

一、有氧氧化的反应过程:

概念、进行部位。

过程:

反应三阶段概况,丙酮酸脱氢酶复合体的组成、总反应和反应过程。

三羧酸循环:

柠檬酸合酶、异柠檬酸脱氢酶、α-酮戊二酸脱氢酶复合体、琥珀酰CoA合成酶、琥珀酸脱氢酶、延胡索酸酶、苹果酸脱氢酶催化的反应。

二、有氧氧化及三羧酸循环的意义。

三、有氧氧化ATP的生成

四、有氧氧化的调节:

关键酶、调节因素。

第四节磷酸戊糖途径

一、基本过程、调节和生理意义

第五节糖原合成与分解

一、糖原的合成代谢:

基本反应

二、糖原的分解代谢:

基本反应

三、糖原合成与分解的调节

四、糖原累积症。

第六节糖异生

一、糖异生途径:

丙酮酸羧化酶、磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶、果糖二磷酸酶、葡萄糖-6-磷酸酶催化的反应、原料

二、糖异生的调节:

底物循环的概念

三、糖异生的生理意义

四、乳酸循环:

乳酸糖异生的过程

第七节血糖及其调节

一、血糖的概念、来源、去路

二、血糖的调节:

肝的调节与激素调节

三、血糖水平异常

【教学要求】

掌握:

糖的生理功用;糖酵解、糖的有氧氧化、磷酸戊糖途径的基本过程和生理意义;糖原合成、糖原分解、糖异生的概念、意义;血糖的概念和调节。

熟悉:

糖的各种代谢途径的限速反应、不可逆反应、底物水平磷酸化反应、脱氢反应、ATP的生成。

了解:

糖的消化、吸收。

第五章脂类代谢

【教学内容】

第一节不饱和脂肪酸的命名与分类

一、不饱和脂肪酸的概念、名称、必需脂肪酸。

第二节脂类的消化和吸收

一、胆汁酸盐、磷脂酶、胰脂酶、辅脂酶等的作用,微团、混合微团的概念,消化的产物及吸收部位

第三节甘油三酯代谢

一、甘油三酯的合成代谢:

两条途径的部位、原料和合成基本过程

二、甘油三酯的分解代谢:

脂肪动员的概念、限速酶、脂解激素、抗脂解激素

脂酸的β-氧化:

脂酸的活化、脂酰CoA进入线粒体的过程及限速酶、脂酸的β-氧化过程、脂酸氧化的能量生成;脂酸的其它氧化方式,酮体的概念、生成的器官、亚细胞部位、过程,酮体氧化的器官,和主要的酶、酮体生成的生理意义、酮体生成的调节。

三、脂酸的合成代谢:

软脂酸合成的亚细胞部位、合成原料乙酰CoA及乙酰CoA出线粒体的机制;脂酸合成的限速酶乙酰CoA羧化酶、脂酸成酶系及过程、内质网及线粒体脂酸碳链的加长的原料、不饱和脂酸的合成、脂酸合成的调节。

四、多不饱和脂肪酸的重要衍生物——前列腺素、血栓素及白三烯

第四节磷脂的代谢

一、甘油磷脂的代谢:

甘油磷脂的组成、分类、及结构,甘油磷脂的合成部位、合成原料及辅助因子,合成基本过程、甘油磷脂的降解。

二、鞘磷脂的代谢:

鞘脂化学组成及结构、鞘氨醇的合成、神经鞘磷脂的合成、神经鞘磷脂的降解。

第五节胆固醇代谢

一、胆固醇的合成:

合成部位、合成原料乙酰CoA、供氢体NADPH+H+、供能物质ATP、合成基本过程及限速酶:

HMG-CoA还原酶,胆固醇合成的调节。

二、胆固醇转变为胆汁酸、类固醇激素、7-脱氢胆固醇。

第六节血浆脂蛋白代谢

一、血脂

二、血浆脂蛋白分类、组成及结构:

电泳法将脂蛋白分为α-脂蛋白、前β-脂蛋白、β-脂蛋白、乳糜微粒,超速离心法将脂蛋白分为:

高密度脂蛋白、低密度脂蛋白、极低密度脂蛋白、乳糜微粒。

每种血浆脂蛋白都由甘油三脂、磷脂、胆固醇及胆固醇酯和载脂蛋白组成,脂蛋白的结构。

三、载脂蛋白主要功能包括结合转运脂质、稳定脂蛋白结构、调节脂蛋白代谢关键酶活性、参与脂蛋白受识别。

四、血浆脂蛋白代谢:

各种脂蛋白主要成分、合成部位、功能

五、血浆脂蛋白代谢异常:

高脂蛋白血症、遗传性缺陷

【教学要求】

掌握:

甘油三酯的分解代谢,脂肪酸的β氧化,酮体生成和氧化,胆固醇的转化,血浆脂蛋白的分类、功能。

熟悉:

磷脂分类,胆固醇的体内转化去路。

了解:

脂肪酸的分类、甘油磷脂的代谢,酯类的消化吸收,血浆脂蛋白的代谢。

第六章生物氧化

【教学内容】

第一节生成ATP的氧化体系

一、呼吸链:

生物氧化、呼吸链、呼吸链复合体的概念;呼吸链复合体的种类和组成;NAD+、FMN、FAD、铁硫蛋白、泛醌的结构和作用;细胞色素的种类、结构和作用;NADH氧化呼吸链、琥珀酸氧化呼吸链及其排列顺序,排列顺序的确定方法。

二、氧化磷酸化:

氧化磷酸化概念、偶联部位及确定方法;P/O比值与ΔG0;氧化磷酸化偶联机制之化学渗透学说的要点;ATP合成酶的结构与作用机制。

三、影响氧化磷酸化的因素:

呼吸链抑制剂的概念、种类;CO、CN-的作用位点;解偶联剂的概念、作用机制和代表性物质;氧化磷酸化抑制剂;ADP的调节,甲状腺素的作用。

线粒体DNA突变。

四、ATP:

高能化合物的概念、种类。

ATP的结构、生成与利用方式。

磷酸肌酸的生成及作用。

通过线粒体内膜的物质转运:

胞浆NADH的氧化—α-磷酸甘油穿梭、苹果酸-天冬氨酸穿梭;ATP、ADP、PPi的转运,线粒体蛋白的跨膜转运。

第二节其他氧化体系(了解)

【教学要求】

掌握:

生物氧化、呼吸链、氧化磷酸化、底物水平磷酸化、高能化合物的概念;呼吸链的组成及氢和电子的传递顺序;ATP生成与利用的方式;氧化磷酸化偶联部位。

熟悉:

影响氧化磷酸化的因素。

了解:

化学渗透学说和线粒体外氧化体系和意义。

第七章蛋白质分解代谢

【教学内容】

第一节蛋白质的营养作用

一、蛋白质营养的重要性

二、蛋白质的需要量和营养价值:

氮平衡、氮的总平衡、氮的正平衡、氮的负平衡;生理需要量、蛋白质的营养价值、必需氨基酸的概念和种类。

第二节蛋白质的消化、吸收与腐败

一、蛋白质的消化:

胃中的消化;小肠中的消化、酶原的激活、内肽酶、外肽酶,胰蛋白酶、糜蛋白酶、弹性蛋白酶的专一性。

二、氨基酸的吸收:

氨基酸吸收载体、γ-谷氨酰循环对氨基酸的转运作用、肽的吸收。

三、蛋白质的腐败作用:

概念、有害物质;胺、氨类、其他有害物质的生成。

第三节氨基酸的一般代谢

一、体内蛋白质的转换更新:

泛素的功能、氨基酸代谢库

二、氨基酸的脱氨基作用:

转氨基作用与转氨酶、反应过程、转氨酶的辅酶及作用机制;L-谷氨酸氧化脱氨基作用、联合脱氨基作用、嘌呤核苷酸循环。

三、α-酮酸的代谢:

经氨基化生成非必需氨基酸、转变成糖及脂类、氧化供能

第四节氨的代谢

一、氨的来源

二、氨的转运:

丙氨酸-葡萄糖循环、谷氨酰胺的运氨作用

三、尿素的生成:

尿素合成的主要器官、尿素合成的鸟氨酸循环学说、鸟氨酸循环的详细步骤、尿素合成的调节、高血氨症和氨中毒。

第五节个别氨基酸的代谢

一、氨基酸的脱羧基作用:

谷氨酸脱羧基生成γ-氨基丁酸、半胱氨酸生成牛磺酸、组氨酸脱羧基生成组胺、色氨酸生成5-羟色胺、多胺。

二、一碳单位的代谢:

概念与种类、一碳单位与四氢叶酸、一碳单位与氨基酸代谢、一碳单位的相互转变、一碳单位的生理功用。

三、含硫氨基酸的代谢:

甲硫氨酸的代谢、甲硫氨酸与转甲基作用、甲硫氨酸循环、肌酸的合成;半胱氨酸与胱氨酸的代谢、半胱氨酸与胱氨酸的互变、硫酸根的代谢。

四、芳香族氨基酸的代谢:

苯丙氨酸与酪氨酸的代谢、儿茶酚胺与黑色素的生成、酪氨酸的分解代谢、苯丙酮酸尿症;色氨酸的代谢。

五、支链氨基酸的代谢

【教学要求】

掌握:

必需氨基酸的概念、种类,氨基酸的脱氨基方式,α-酮酸的代谢,尿素生成,一碳单位的概念、种类。

熟悉:

氮平衡三种情况,蛋白质腐败的概念、有害产物的名称,氨的来源、转运、去路,氨基酸脱羧基的一些重要产物,甲硫氨酸代谢,活性硫酸根,氨基酸的脱羧基作用。

了解:

蛋白质的消化吸收,芳香族氨基酸代谢。

第八章核酸的结构与功能

【教学内容】

第一节核酸的化学组成及一级结构

一、核苷酸的结构:

碱基、戊糖、核苷、核苷酸的种类、结构、缩写;核苷酸的作用;核苷酸的结构与书写方式。

二、核酸的一级结构:

磷酸二酯键与3、5末端、DNA、RNA一级结构的概念与异同。

第二节DNA的空间结构与功能

一、DNA的功能:

基因与基因组的概念。

二、DNA双螺旋结构的要点、双螺旋结构的类型。

第三节RNA的空间结构与功能

一、RNA的种类,mRNA、tRNA的结构特点与功能的关系,rRNA与核蛋白体的种类与组成。

第四节核酸的理化性质、变性和复性及其应用

一、核酸的理化性质:

酸性、大分子、紫外吸收

二、核酸的变性、复性与分子杂交;Tm、退火、探针的概念。

【教学要求】

掌握:

核苷酸与核酸的种类、组成、结构与功能。

熟悉:

DNA与三种RNA的结构特点,核酸的理化性质及其应用。

第九章水和电解质代谢(自学)

【自学内容】

第一节水与电解质的生理功能与摄入排出平衡

一、水的生理功能

二、水的摄入排出

三、无机盐的生理功用

四、无机盐的摄入与排出平衡

第二节体液的含量、分布与组成

一、体液的含量与分布

二、体液的电解质组成

三、各部分体液的交换

第三节水和无机盐平衡的调节

一、神经系统的调节

二、肾脏的调节

三、激素的调节

第四节钙磷代谢

一、体内分布、功能、与骨的关系以及钙磷代谢的调节

【自学要求】

熟悉:

人体体液的基本组成成分及其分布特点,电解质的平衡,钙磷代谢特点。

第十章酸碱平衡(自学)

【自学内容】

第一节酸碱平衡

一、体内酸碱物质的来源

二、酸碱平衡的调节

第二节酸碱平衡紊乱

一、代谢性酸中毒

二、代谢性碱中毒

三、呼吸性酸中毒

四、呼吸性碱中毒

【自学要求】

熟悉:

各型酸碱平衡紊乱的特点。

第十一章肝的生物化学

【教学内容】

第一节肝在物质代谢中的作用

一、在糖代谢中的作用

二、在脂类代谢中的作用

三、在蛋白质代谢中的作用

四、在维生素代谢中的作用

五、在激素代谢中的作用

第二节肝的生物转化作用

一、生物转化的概念:

非营养性物质

二、生物转化反应的主要类型:

氧化反应、依赖细胞色素P450的加单

氧酶系;还原反应;水解反应;结合反应、UDPGA的作用

三、影响生物转化作用的因素

第三节胆汁与胆汁酸代谢

一、胆汁

二、胆汁酸的代谢:

胆汁酸盐、初级胆汁酸、次级胆汁酸、初级胆汁酸

的生成及代谢调节;胆汁酸的肠肝循环、胆汁酸的生理功能

第四节胆色素代谢与黄疸

一、胆红素的生成与转运:

胆色素;未结合胆红素的生成、血液中的运输

二、胆红素肝中的代谢:

结合胆红素

三、胆红素在肠道中的变化和胆色素的肠肝循环

四、血清胆红素与黄疸:

高胆红素血症、黄疸的类型及主要特征

【教学要求】

掌握:

肝脏在糖、脂类、蛋白质、维生素及激素代谢中的主要作用。

生物转化的概念。

胆汁酸的种类、合成原料及器官。

胆色素的概念。

直接胆红素与间接胆红素的特点。

熟悉:

胆色素代谢的基本过程;生物转化反应类型;高胆红素血症与黄疸概念、分型及临床生化表现。

第十二章基因信息的传递

【教学内容】

第一节DNA的生物合成过程

一、半保留复制的实验依据和意义:

概念

二、双向复制

三、复制的半不连续性

四、原核生物的DNA合成:

复制的起始过程中的DNA解链、引发体和引物;

复制的延长;复制的终止、ρ因子的功能

五、DNA损伤(突变)与修复

第二节转录过程

一、转录的特点:

不对称转录。

二、RNA聚合酶:

原核与真核。

三、原核生物转录过程。

第三节蛋白质生物合成过程

一、遗传密码的概念及特点。

二、蛋白质合成过程。

【教学要求】

掌握:

DNA复制的概念、特点、酶的作用,逆转录的概念;转录的概念及特点,原核生物RNA聚合酶的组成;翻译的概念、遗传密码的特点。

熟悉:

原核生物DNA生物合成的过程,DNA突变的分子改变类型、损伤修复方式;RNA和蛋白质的生物合成过程。

了解:

真核生物RNA聚合酶的功能。

第十三章分子生物学概论

【教学内容】

第一节基因

一、分子生物学概念、研究内容。

二、基因的基本概念、结构特点。

三、基因突变与蛋白质活性的关系。

第二节人类基因组计划

一、人类基因组计划的启动。

二、人类基因组计划研究内容。

三、人类基因组计划在医学中的意义。

第三节分子生物学技术

一、PCR技术。

二、重组DNA技术。

三、基因诊断与基因治疗。

【教学要求】

熟悉:

分子生物学研究内容、基因的概念和结构特点。

了解:

人类基因组计划的研究内容和医学意义;基因诊断的概念和临床应用;基因治疗的现状和临床应用。

 

五实验教学目标与内容

一、实验教学在本课程教学体系中的地位和作用

生物化学实验教学是生物化学课程中十分重要的组成部分,掌握生物化学常用的实验方法和技术,不仅是学习生物化学这门课程本身的要求,也是学好其它课程和进行科学研究的需要。

随着生物化学的实验方法和技术的发展,越来越多的学科应用生物化学的理论与技术来解决相关领域的问题,生物化学实验已经成为常规的实验操作。

二、本课程实验教学的目的和基本要求

本课程是全科医学专业必修的专业技术基础实验课,通过实验教学要达到以下三方面的目的:

1.培养学生严谨的科学态度,开拓创新的思维能力,实验设计的思维方法,以及规范的书写实验报告论文等知识,提高分析问题和解决问题的能力。

2.掌握基本的生物化学实验方法和技术,通过本课程的严格训练,为学生进一步学习,掌握复杂的综合性的生物化学技术打下扎实的基础。

3.通过实验,进一步加深对生物化学理论知识的理解。

三、实验内容

实验一蛋白质的两性电离和等电点的测定

【实验内容】

1、蛋白质的等电点,蛋白质在等电点时的特性,测定原理

2、沉淀不一定变性,变性不一定沉淀。

了解变性与降解关系。

【实验要求】

1、了解和验证蛋白质的两性电离性质,初步学会蛋白质等电点的测定

2、掌握蛋白质沉淀的条件

实验二温度、pH、激活剂和抑制剂对酶活性的影响

【实验内容】

温度、pH、激活剂和抑制剂对酶活性的影响

【实验要求】

掌握:

温度、pH、激活剂和抑制剂对酶活性影响的实验方法。

了解:

不同酶的最适温度、最适pH。

实验三血糖的测定

【实验内容】

试剂制备,添加试剂

37度水浴15分钟比色

血糖含量的计算

【实验要求】

学会用葡萄糖氧化酶法测定血糖含量,知道饮食对体液化学成分有影响。

实验四酮体的生成和利用

【实验内容】

1.标本的制备

2.保温和沉淀蛋白质

3.酮体的鉴定

【实验要求】

1.掌握:

检测酮体的基本原理和操作方法。

2.了解:

什么是酮体及其在体内的生成、利用部位。

3.通过实验验证理论。

实验五血清总胆固醇的测定

【实验内容】

1.按表依次加入各试剂

2.计算

3.评价

【实验要求】

1.掌握测定血清总胆固醇的原理及方法。

2.了解测定血清总胆固醇的临床意义。

实验六血清转氨酶活性的测定

【实验内容】

1.测定

2.计算

【实验要求】

1.掌握:

转氨基反应并了解转氨酶测定的临床意义。

2.熟悉:

血清转氨酶测定的原理及方法

 

附录

实验教学时数分配表

实验内容

学时分配

1

蛋白质的两性电离和等电点的测定

2

2

温度、pH、激活剂和抑制剂对酶活性的影响

2

3

血糖的测定

2

4

酮体的生成及其利用

2

5

血清总胆固醇的测定

2

6

血清转氨酶活性的测定

2

 

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