0741525001《生物化学》教学大纲.docx
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0741525001《生物化学》教学大纲
《生物化学》教学大纲
课程编号：
0741525001学时：
85（实验34学时）学分：
5
适合专业：
生物类
一、本课程的教学目的、任务和要求：
生物化学是生物工程专业的一门重要的专业基础课，其目的是为生物工程专业的有关专业课提供必要的生物化学理论知识。
本课程选用北大王镜岩主编的《生物化学》作为主要参考教材。
同时结合生物工程应用现代生物化学原理和技术的最新科研成果，使本课程的教学内容和专业应用内容相结合。
本课程在无机化学、分析化学、有机化学、物理化学、细胞生物学等基础课学完之后开设。
本课程要求：
1．着重阐述生物化学的基本概念和基本规律，反映近代生物化学中较为成熟的新成果。
2．通过本课程的讲授，要求学生重点掌握生物化学中的糖、脂肪、蛋白质、酶和核酸的化学结构、物理、化学性质和它们在生物体内的合成、分解代谢过程。
同时使学生掌握它们与生物工程的联系，初步掌握它们的开发利用与前景。
3．通过本课程的讲授，使学生认识到生物化学在生物工程中的重要作用，以及它对生物工程发展所体现出的重要意义。
同时培养学生用生物化学的知识解释和指导生物工程中的科研与生产。
二、课程教学内容：
第一章绪论
1．教学目的：
通过本章的介绍，使学生掌握生物化学的涵义及它所研究的内容，简述生物化学的发展历史，它在生物工程中的地位和作用，展示其发展趋势和前景。
2．教学内容：
（1）生物化学的概念和任务
（2）生物化学与生物工程学科
（3）发展中的生物化学
注：
糖类和脂质为学生自学章节。
在要求有机化学提供必要的糖类和脂质的基本知识，包括：
糖类的结构及其性质；脂质中脂肪酸、三酰甘油、磷脂和固醇类的结构及其性质等的前期知识结构。
第三章蛋白质化学
（本章包括：
教材的第3章；第4章；第5章；第6章和第7章的内容）
1．教学目的：
通过本章的介绍，使学生掌握蛋白质的组成和理化性质，搞清蛋白质的结构和功能，了解蛋白质的分类及蛋白质的提取、制备、分析和研究方法。
2．教学内容：
第一节概论
一、蛋白质在生命活动中的重要性
二、蛋白质的分类
第二节蛋白质的化学组成
一、蛋白质的元素组成
二、蛋白质的组成单位——氨基酸
（一）蛋白质的水解
（二）氨基酸结构的共同特点
（三）氨基酸的分类
（四）氨基酸的重要理化性质
（五）氨基酸的分离和分析
第三节蛋白质的结构
一、蛋白质分子的一级结构
（一）肽键和肽链
（二）几种常见的肽化合物
二、蛋白质的构象
（一）构象和构型
（二）维持蛋白质构象的化学键
（三）蛋白质的三维结构
①二级结构
②超二级结构和结构域
③球状蛋白与三级结构
④亚基缔合和四级结构
（四）蛋白质结构与功能的关系
第四节蛋白质的重要性质
一、蛋白质的胶体性质
二、蛋白质的两性解离与等电点
三、蛋白质的变性
四、蛋白质的沉淀反应
第五节蛋白质的分离、纯化与鉴定的基本原理
一、蛋白质的提取
二、蛋白质的分离和纯化
三、蛋白质的分析鉴定
3．教学重点：
蛋白质的性质、结构、功能与分离纯化技术。
第八章酶化学
（本章包括：
教材的第8章；第9章和第10章）
1．教学目的：
重点掌握酶的化学本质、酶作为生物催化剂的特性及作用的机理、动力学，酶的活力测定。
掌握酶的概念、命名、多酶体系，固定化酶的作用原理和应用方法。
了解酶在生物产品制造、食品以及制药等方面的应用。
2．教学内容：
第一节酶通论
一、酶催化作用特点
二、酶的化学本质及其组成
三、酶的命名与分类
四、酶的专一性
五、酶活力的测定和分离纯化
六、核酶
七、抗体酶
八、酶工程简介
第二节酶促反应的动力学
一、底物浓度对酶反应速度的影响
二、PH对酶反应速度的影响
三、温度对酶反应速度的影响
四、酶浓度对酶反应速度的影响
五、激活剂对酶反应速度的影响
六、抑制剂对酶反应速度的影响
第三节酶的作用机制和酶的调节
一、酶的催化作用与活化能
二、中间产物学说和酶作用的过渡态
三、决定酶作用高效率的机制
四、催化反应机制实例—溶菌酶
五、酶活性的调节控制
1、别构调控
2、酶原激活
3、可逆共价修饰
六、同工酶
第十一章维生素与辅酶
一、教学目的：
维生素是人类健康所必需的微量有机化合物，通过本章的学习，学生应该掌握各种维生素的主要功能，重点是作为辅酶的作用。
二、教学内容：
第一节概论
第二节脂溶性维生素
1.维生素A
2.维生素D
3.维生素E
4.维生素K
第三节水溶性维生素
1、维生素B1和焦磷酸硫胺素
2、维生素B2和黄素辅酶
3、维生素PP和辅酶I、辅酶II
4、维生素B6和磷酸吡哆醛
5、泛酸和辅酶A
6、生物素
7、叶酸
8、维生素B12
9、维生素C
第十二章核酸化学
（本章包括：
教材的第12章；第13章；第14章和第15章）
一、教学目的：
使学生重点掌握核酸分子的化学结构，物理和化学性质，了解核酸在生物大分子中的主导作用，了解核酸的结构与功能的关系，核酸的提取和测定的最新进展。
二、教学内容：
第一节核苷酸
1、碱基
2、核苷
3、核苷酸
第二节DNA的结构与功能
1、DNA的一级结构
2、DNA的空间结构
3、DNA的生物功能
第三节RNA结构与功能
１、RNA结构
２、各类型RNA特点与功能
第四节核酸的理化性质与研究方法
１、核酸的紫外吸收
２、核酸的变性与复性
３、核酸的杂交
４、限制性内切酶
5、核酸的研究方法
①核酸分离与提取
②核酸的凝胶电泳
③核酸的序列分析
④PCR技术
⑤DNA的化学合成
第十八章生物膜的组成与结构
一、教学目的
通过本章的学习，使学生掌握生物膜组成，性质及分子结构的基本特征。
二、教学内容
第一节生物膜的组成和性质
（一）膜脂
（二）膜蛋白
（三）糖类
第二节生物膜的分子结构
（一）生物膜中分子间作用力
（二）生物膜结构的几个主要特征
（三）生物膜分子结构的模型
第十九章代谢总论
（本章包括：
教材的第19章；第20章）
一、教学目的：
是学生了解代谢是生物体表现生命活动的重要特征之一，生物体内酶催化的化学反应是连续的、可以调节的，形成了高度协调的、高度整合在一起的化学反应网络。
了解生物能学的基本概念，以及高能磷酸键形成的机制。
二、教学内容：
第一节代谢描述的是细胞的所有反应
第二节细胞中代谢包括分解代谢和合成代谢
第三节代谢途径是受调控的
第四节代谢途径一般都局限于细胞内的特定区域
第五节热力学原理是代谢研究的基础
第六节ATP是生物能的主要载体
第七节其它代谢物的能量可以与ATP的合成偶联
第八节酰基转移在代谢中也是很重要的
第九节生物氧化反应的自由能可以以还原型辅酶形式贮存
第十节代谢中常见的有机反应机制
第二十二章糖代谢
（本章包括：
教材的第22章；第23章；第25章；第26章）
一、教学目的：
糖代谢是整个生物代谢活动中最重要的组成部分，也是代谢的枢纽，生物的合成、分解、物质的循环、能量的利用都必需通过糖代谢来连接和完成。
学生通过本章的学习，务必掌握糖的酵解、三羧酸循环途径及能量的产生与转移。
二、教学内容：
第一节EMP途径—糖酵解作用
第二节TCA途径—柠檬酸循环
第三节HMA途径—戊糖磷酸途径
第四节糖原的合成与分解
第五节糖异生
第六节糖代谢及其调节作用
（1）糖酵解的调控
（2）柠檬酸循环的调控
（3）糖原代谢的调控
第二十四章生物氧化
（本章包括：
教材的第24章）
一、教学目的：
学生应能了解生物能量物质在生物体内是如何为生物提供能量的。
二、教学内容：
第一节引言
1、生物氧化概念
2、生物氧化特点
3、生物体中标准氧化还原电势
第二节电子传递与氧化呼吸链
1、电子传递
2、氧化呼吸链
第三节氧化磷酸化
1、概念
2、P/O比和ATP生成部位
3、ATP形成调节控制
4、氧化磷酸化解偶联和抑制
5、氧化磷酸化偶联机理假说
第二十八章脂类代谢
（本章包括：
教材的第28章；第29章）
一、教学目的：
使学生掌握脂肪酸的分解代谢（β氧化）和脂肪酸的合成代谢。
了解生物是如何从脂肪酸获取能量的。
二、教学内容：
第一节脂肪的分解代谢
1、脂肪酸的氧化
2、不饱和脂肪酸的氧化
3、酮体
4、磷脂的代谢
第二节脂肪的合成代谢
1、脂肪酸的合成
第三十章蛋白质降解和氨基酸代谢
（本章包括：
教材的第30章；第31章）
一、教学目的：
使学生掌握蛋白质的降解，重点掌握氨基酸代谢的共同途径联合脱氨作用和脱氨作用，必需氨基酸。
氨基酸生物合成的特点。
二、教学内容：
第一节氨基酸的分解代谢
第二节氨基酸的合成代谢
第三十三章核酸的降解与核苷酸代谢
（本章包括：
教材的第33章）
一、教学目的：
使学生掌握核酸的降解与核苷酸代谢。
特别是了解核苷酸的生物合成，以及对核酸生物合成的作用和实践意义。
二、教学内容：
第一节核酸和核苷酸的分解代谢。
第二节核苷酸的生物合成
第三十四章DNA的复制和修复
一、教学目的：
DNA复制是了解和掌握生物繁殖的关键，也是中心法则的主要组成部分，所以这也是《生物化学》要求学生必须认真学习和掌握的一个重点内容。
学生通过本章的学习，应该系统掌握DNA的复制过程、复制机理、不同细胞DNA复制酶和复制机理。
二、教学内容：
第一节DNA的复制
（一）DNA的半保留复制
（二）DNA复制的起点和方式
（三）DNA聚合反应有关的酶
（四）DNA的半不连续复制
（五）DNA复制的拓扑性质
（六）DNA复制的过程
第二节DNA的损伤修复（简介）
（一）错配修复
（二）直接修复
（三）切除修复
（四）重组修复
（五）应急反应（SOS）和易错修复
第三节DNA的突变
（一）突变的类型
（二）诱变剂的作用
（三）诱变剂和致癌剂的检测
第三十六章RNA的生物合成和加工
一、教学目的：
RNA的转录是基因表达和调控的重要过程，也是遗传信息横向流动的重要过程。
学生通过学习应该掌握RNA的转录、RNA的转录后加工及在RNA指导下的RNA和DNA的合成和原核细胞、真核细胞基因表达在转录水平上的调控作用。
二、教学内容：
第一节在DNA指导下的RNA的合成
（一）DNA指导下的RNA聚合酶
（二）启动子和转录因子
（三）终止子和终止因子
（四）转录的调节控制
（五）RNA生物合成的抑制剂
第二节RNA的转录后加工
（一）原核生物中的RNA加工
（二）真核生物中RNA的一般加工
（三）RNA的拼接、编辑和再编辑
（四）RNA生物功能的多样性
第三节在RNA指导下的RNA和DNA的合成
（一）RNA的复制
（二）RNA的逆转录
（三）逆转座子的种类和作用机制
第三十七章遗传密码
一、教学目的：
遗传密码的破译是生物化学和分子生物学领域中的一件大事，学生通过本章的学习要找种调节遗传密码的主要特性和遗传密码重要意义。
二、教学目的：
第一节DNA是遗传信息的携带分子
第二节RNA传递和加工遗传信息
第三节遗传密码的破译
第四节遗传密码的基本特性
第三十八章蛋白质的生物合成及运转
一、教学目的：
使学生掌握蛋白质的生物合成的过程、生物学意义和真核生物蛋白质合成后的加工和运转概况。
二、教学内容：
第一节蛋白质合成的分子基础
（一）mRNA是蛋白质合成的模版
（二）tRNA转运活化的氨基酸之mRNA模版上
第二节翻译的步骤
（一）氨酰tRNA合成酶帮助氨基酸结合到特定的tRNA上
（二）每个氨酰tRNA合成酶识别一个氨基酸和特定部位
（三）氨酰tRNA合成酶能够纠正酰化的错误
（四）一个特殊的tRNA启动了蛋白质合成
（五）翻译开始于mRNA与核糖体的结合
（六）蛋白因子帮助的蛋白质合成起始
（七）在氨基酸的掺入过程中有3个重复的延伸反应
（八）核糖体反应中GTP的作用
（九）翻译的终止需要释放因子和终止密码子的参加
（一十）核糖体在翻译中能跳跃式读码
（一十一）蛋白质合成的抑制剂（简介）
第三节蛋白质的运输机翻译后的修饰
（一）蛋白质通过其信号肽引导到目的地
（二）一些线粒体、叶绿体蛋白是翻译完成后运输的
（三）分泌型的真核蛋白在内质网内合成
（四）高尔基体中多肽的糖基化修饰及多肽的分类（简介）
（五）大肠杆菌蛋白质在翻译的同时也在被运输（简介）
第三十九章细胞代谢与基因表达调控
一、教学目的：
现代生物技术的关键是搞清楚基因表达调控过程。
本章要使学生掌握细胞代谢和基因表达过程及原核、真核生物的区别。
二、教学内容：
第一节细胞代谢的调节网络
第二节酶活性的调节
第三节细胞结构对代谢途径的分隔控制
第四节细胞信号传递系统（简介）
第五节基因表达的调节（简介）
三、课时分配表（90学时=51理论课学时+34实验课学时）
章节
总课时
课堂讲授
作业
实验
上机
其他
备注
第一章
1
1
第三章
20
6
1
14
第八章
18
6
1
12
第十一章
1
1
第十二章
8
4
1
4
第十八章
1
1
第十九章
2
2
第二十二章
10
8
1
2
第二十四章
5
3
1
2
第二十八章
3
3
第三十章
2
2
第三十三章
2
2
第三十四章
4
4
第三十六章
2
2
第三十七章
1
1
第三十八章
3
3
第三十九章
2
2
合计
85
51
34
主要参考书：
1、《生物化学》（上下册）王镜岩等主编高等教育出版社（第三版）2002年8月
2、《生物化学原理》张楚富主编高等教育出版社2003年9月
3、《现代生物化学》于自然、黄熙泰主编化学工业出版社2004年（第二版）
备注：
修订日期：
2007年9月30日（第三次修订）
各章修订分工：
1、张晓玲：
第3章，第8章
2、张明春：
第11章，第12章，第18章
3、陈庆森：
第19章，第22章，第24章，第28章，第30章和第33章。
4、庞广昌：
第34章，第36章，第37章，第38章和第39章。
实验教学部分
适合专业：
生物工程
学时：
34
一、本课程的教学目的和要求
生物化学实验是食品专业与生物工程专业必修的一门专业基础课，通过完成本门课程，使学生能够学习到生物化学中主要的经典实验方法和基本的操作技能；能够对有关生物工程专业所必需的生物化学理论进行验证；能够掌握常用的生物大分子的提取、分离、定性、定量测定方法；学习层析、电泳、离心、生化制备、光学分析等技术。
要求学生通过生化实验课学习，培养和提高观察和分析实验现象的本领和独立操作的能力，培养自己严肃认真的工作作风、实事求是的科学态度和爱护国家财产、遵守纪律的优良品德。
二、实验项目名称、本课程教学内容：
（一）糖类化学
总糖和还原糖的测定----3、5二硝基水扬酸法
本实验测定还原糖含量，掌握3、5二硝基水扬酸比色法定糖的原理和方法。
（2学时）
（二）脂类化学
1、脂类总量的测定----索氏提取法
本实验学习和掌握粗脂肪提取的原理和测定方法，熟悉和掌握重量分析的基本操作，包括样品的处理、定量转移、烘干、恒重等。
（2学时）
2、卵磷脂的提取和鉴定
本实验学习卵磷脂的提取和鉴定方法。
（2学时）
（三）蛋白质化学
1、纸层析法分离氨基酸
本实验学习分配层析的原理，掌握氨基酸纸上层析的操作技术（包括点样、平衡、展层、显色、鉴定）。
（4学时）
2、人血清蛋白醋酸纤维素薄膜电泳（4学时）
本实验分离人血清中各蛋白组分，掌握醋酸纤维薄膜电泳的原理和操作技术。
3、牛乳酪蛋白制备
学习和利用蛋白质等电点制备蛋白质方法，验证蛋白质在等电点时溶解度低的理论。
（2学时）
4、蛋白质浓度测定----Folin-酚法
学习Folin-酚法测定蛋白质含量的原理和方法，作蛋白质标准曲线及测定未知样品蛋白浓度。
（4学时）
5、凯氏定氮法测定蛋白质含量
学习凯氏定氮法测定蛋白质含量的原理，掌握凯氏定氮法的操作技术，包括标准硫酸铵含氮量的测定、未知样品的消化、蒸馏、滴定及其含氮量的计算等。
（4学时）
（四）核酸化学
1、酵母RNA的提取和测定
学习提取核酸原理，掌握提取核酸的方法和测定手段。
（4学时）
2、紫外吸收法测定核酸的含量
熟悉紫外分光光度计的基本原理和使用方法，学习并掌握紫外分光光度计测定核酸含量的原理和操作方法。
（2学时）
（五）酶化学
1、酵母蔗糖酶的提取与比活力测定
学习提取酶的基本方法，掌握比活力测定方法。
（4学时）
2、蔗糖酶进程曲线制作
掌握在一定条件下测定蔗糖酶活力的初速度时间范围，并了解它的实际意义。
（2学时）
3、蔗糖酶米氏常数（Km）的测定
了解底物浓度与酶反应速度之间的关系；学会测定酶的Km和最大反应速度。
（4学时）
4、固定化活性干酵母的制备
学会固定化微生物细胞的制备方法，了解其实践意义。
（4学时）
5、固定化细胞热稳定性实验。
（2学时）
（六）维生素
*维生素C的定量测定
学习定量测定维生素C的原理和方法。
进一步掌握滴定法的基本操作技术。
（2学时）
（七）代谢
1、发酵过程中无机磷的被利用和ATP的生成。
本实验通过测定发酵液中的无机磷含量降低ATP含量的上升，以确定发酵过程中无机磷利用的情况。
（4学时）
2、脂肪酸氧化
了解脂肪酸氧化作用；通过测定和计算反应液内丁酸氧化生成丙酮的量，掌握测定脂肪酸氧化作用的方法及其原理。
（4学时）
从以上实验选做34学时实验。
教材：
《实用生物化学实验技术指导》陈庆森主编天津科学技术出版社2006年3月
主要参考文献：
1、《生物化学实验指导》北京大学生物系生化教研室编，高等教育出版社。
2、《基础生物化学实验》北京师范大学生物系生化教研室编，高等教育出版社。
3、《生物化学实验》南京大学生物系编，高等教育出版社。
4、《生物化学实验技术教程》蔡武城等编，复旦大学出版社。
执笔人：
陈庆森张明春张晓玲
审核人：
审批人：
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