090205生物化学.docx

1、090205生物化学生物化学课程（090205）教学大纲一、课程基本信息课程中文名称:生物化学课程代码：090205学分与学时：5.5学分104学时(其中理论80学时，实验24学时)课程性质：专业必修授课对象：生物技术与应用专业二、课程教学目标与任务生物化学是在分子水平上阐明生命现象化学本质的科学。是生命科学的一门重要专业基础课。通过本课程的学习，使学生掌握：生物大分子的化学组成、结构及功能；物质代谢及其调控（糖代谢、三羧酸循环、脂肪代谢、类脂代谢、氨基酸代谢、核苷酸代谢、生物氧化、物质代谢联系与调节）；遗传信息的贮存、传递与表达等理论知识及基本实验技术。生物化学作为现代生物学的理论和技术基础

2、，成为生物工程专业及其他生命科学专业和医学专业的必修课，它的分支几乎扩展到生物学的各个研究领域，是分子生物学、细胞生物学、植物生理学、基因工程、基因组学等课程的先修课。教学中除了要求学生掌握基本的生物化学知识体系外，着重培养学生的独立思考能力、动手能力和实验技能，为学习后继课程打好基础。三、学时安排课程内容与学时分配表章 节内 容学 时一绪论2二蛋白质的结构与功能15三核酸6四酶与维生素12五糖酵解、柠檬酸循环、磷酸戊糖途径、糖原合成与分解12六生物氧化与氧化磷酸化4七脂类的分解和合成代谢9八蛋白质的酶促降解和氨基酸代谢6九核酸的酶促降解和核苷酸代谢4十蛋白质的生物合成6十一物质代谢的相互联系

3、和调节控制4四、课程教学内容与基本要求第一章 绪论教学目的：通过对生物化学研究内容和发展简史的介绍，激发学生的兴趣和学习热情。基本要求：掌握生物化学的概念和研究内容，了解生物化学发展简史，理解生物化学与其他学科的关系。重点与难点：重点：生物化学的概念和研究内容难点：生物化学与其他学科的关系教学方法：讲授、多媒体主要内容：一、生物化学的概念和研究内容（一）生物化学的概念（二）生物化学的研究内容二、生物化学的发展简史三、生物化学与其他学科的关系第二章 蛋白质的结构与功能教学目的：通过对氨基酸、多肽和蛋白质的分类、结构、性质及功能的介绍，为进一步学习酶和信息代谢奠定基础。基本要求：理解氨基酸的分类、

4、结构、重要的化学反应以及一些分析方法，熟悉氨基酸的两性性质，会计算氨基酸的pI值；掌握肽键、蛋白质一级结构概念，蛋白质的分离纯化方法，几种主要蛋白酶的作用部位和蛋白质氨基酸序列确定的方法；掌握a-螺旋、b-折叠和胶原的结构特征，二级、三级和四级结构概念，维持蛋白质空间结构的主要作用力；熟悉肌红蛋白和血红蛋白结构特征以及它们的氧饱和曲线和镰刀型细胞贫血病的起因。重点与难点：重点：氨基酸的结构、性质难点：蛋白质分离纯化的各种方法教学方法：讲授、多媒体主要内容：第一节 蛋白质的基本结构单位：氨基酸一、 蛋白质氨基酸（20种基本氨基酸）的一般结构特点及其分类（一） 氨基酸的一般结构特点（二） 氨基酸的

5、分类二、 氨基酸的理化性质（一）氨基酸的物理性质（二）氨基酸的化学性质第二节 肽一、肽和肽键（一）肽（二）肽键二、肽的重要性质（一）肽的物理性质（二）肽的化学反应三、天然存在的活性肽第三节 蛋白质的结构一、蛋白质的一级结构二、蛋白质的空间结构（一）蛋白质的二级结构（二）超二级结构和结构域（三）蛋白质的三级结构（四）蛋白质的四级结构第四节 蛋白质分子结构与功能的关系一、蛋白质一级结构与功能的关系二、蛋白构象与功能的关系第五节 蛋白质的重要性质一、蛋白质的两性性质、等电点（一）蛋白质的两性性质（二）等电点二、蛋白的紫外吸收性质三、 蛋白质的胶体性质四、 蛋白质的沉淀五、 蛋白质的变性与复性（一）蛋

6、白质的变性（二）蛋白质的复性六、 蛋白质的呈色反应第六节 蛋白质的分类一、根据蛋白质的分子形状二、根据蛋白质的分子组成三、根据蛋白质的生物功能第三章 核酸教学目的：通过对核酸分类、结构、性质及功能的介绍，为进一步学习核酸的代谢奠定基础。基本要求：掌握核苷酸的结构，了解DNA和RNA在组成、结构和功能上的差异；掌握DNA双螺旋模型的要点，理解DNA超螺旋形成过程和特点；熟悉几种类型RNA结构特征；领会核酸变性和复性时反映在光谱学上的变化。重点与难点：重点：DNA的分子结构和主要理化性质难点：DNA的分子结构教学方法：讲授、多媒体主要内容：第一节 核酸的种类分布与功能一、核酸的种类分布（一）核酸的

7、种类（二）核酸的分布二、核酸的功能第二节 核酸的化学组成一、碱基二、戊糖（一）核糖（二）脱氧核糖三、核苷四、核苷酸五、细胞内的游离核苷酸及其衍生物第三节 核酸的分子结构一、核酸的一级结构二、核酸的空间结构（一）DNA的二级结构和三级结构（二）RNA的构象第四节 核酸的理化性质一、一般物理性质二、两性性质三、紫外吸收四、变性与复性（一）变性（二）复性第四章 酶与维生素教学目的： 系统地学习酶的一般知识，为学习物质代谢奠定基础。基本要求：了解酶的分类和命名，掌握活化能、活性中心、反应初速度、Km、酶原、别构酶、同功酶、竞争性抑制，非竞争性抑制、最适pH等概念；理解米式方程的推导过程和假设的前题条件

8、；掌握影响酶促反应的各种因素；弄清水溶性维生素的名称、结构、生理作用和它们的辅酶形式；熟悉4种脂溶性维生素的生理作用。重点与难点：重点：酶的作用机理、影响酶促反应速度的因素难点：影响酶促反应速度的因素 教学方法：讲授、多媒体主要内容：第一节 酶的概念、化学本质及作用特点一、 酶的概念二、 酶的化学本质三、 酶的作用特点（一） 高效性 （二） 专一性（三） 酶容易变性（四） 酶的可调节性第二节 酶的命名及分类一、 酶的命名（一）习惯命名（二）系统命名二、 酶的分类第三节 酶的作用机理一、 酶的活性中心二、 酶的催化机制（一） 中间产物学说（二） 锁钥学说和诱导契合学说三、 酶作用的高效性机制第四

9、节 影响酶促反应速度的因素一、 酶反应速度与酶活力（一） 酶反应速度（二） 酶活力二、 底物浓度对酶反应速度的影响三、 酶浓度对酶反应速度的影响四、 温度对酶反应速度的影响五、 pH对酶反应速度的影响六、 激活剂对酶反应速度的影响七、 抑制剂对酶反应速度的影响（一） 可逆抑制作用（二） 可逆抑制作用第五节 变构酶与同工酶一、 变构酶（一） 定义（二） 特点二、 同工酶（一）定义（二）特点第六节 维生素与辅酶一、 维生素的概念、分类（一） 维生素的概念（二） 维生素的分类二、 几种重要辅酶（辅基）的结构与功能（一）B族维生素的结构与功能（二）其它族维生素的结构与功能第五章 糖酵解、柠檬酸循环、磷

10、酸戊糖途径、糖原合成与分解教学目的：通过对糖酵解、柠檬酸循环、磷酸戊糖途径、糖原合成与分解的讲解，明确生物体内糖代谢的基本途径。基本要求：掌握酵解途径中的各步酶促反应以及与发酵途径的区别；理解柠檬酸循环途径中的各步酶促反应，以及各步反应酶的作用特点；计算酵解和柠檬酸循环中产生的能量，了解戊糖磷酸途径的生物学意义和解糖代谢的次要途径 ；弄清酵解和糖异生途径的区别重点与难点：重点：糖酵解、三羧酸循环的反应历程及生物学意义难点：磷酸戊糖途径的特点及生物学意义教学方法：讲授、多媒体主要内容：第一节 生物体内的糖类 （简介）一、单糖二、二糖三、多糖第二节 多糖的酶促降解第三节 糖酵解一、 糖酵解的概念二

11、、 糖酵解的反应历程（一）第一阶段（二）第二阶段（三）第三阶段（四）第四阶段三、 糖酵解中产生的能量及生物学意义（一）糖酵解中产生的能量（二）糖酵解的生物学意义四、 丙酮酸的去处第四节 三羧酸循环一、 丙酮酸氧化为乙酰辅酶A二、 三羧酸循环的反应历程三、 三羧酸循环能量的产生及特点四、 三羧酸循环的生物学意义第五节 磷酸戊糖途径一、 磷酸戊糖途径的反应历程（一）氧化阶段（二）非氧化阶段二、 磷酸戊糖途径的生物学意义第六节 单糖的生物合成一、 糖异生作用的概念二、 糖异生途径的反应历程第七节 糖原的合成与分解一、糖原的合成二、糖原的分解第六章 生物氧化与氧化磷酸化教学目的：通过对生物氧化和氧化磷

12、酸化的介绍，明确物质代谢与能量代谢的关系。基本要求：掌握电子传递链的组成，熟悉氧化与还原反应是如何通过电子传递链偶联的；掌握化学渗透理论的要点，以及电子传递是如何与ADP的磷酸化偶联的。了解胞液中的NADH转换为线粒体中的NADH的途径。重点与难点：重点：电子传递链和氧化磷酸化作用难点：氧化磷酸化的作用机理教学方法：讲授、多媒体主要内容：第一节 生物氧化概述一、生物氧化的概念及特点（一）生物氧化的概念（二）生物氧化的特点二、生化反应的自由能变化及高能化合物（一）生化反应的自由能变化（二）高能化合物第二节 电子传递链一、电子传递链的概念二、呼吸链中电子传递体的组成和分布（一）呼吸链中的电子传递体

13、（二）呼吸链的电子传递顺序（三）呼吸链组分在线粒体内膜上的分布三、呼吸链的电子传递抑制剂第三节 氧化磷酸化一、氧化磷酸化的概念、部位及与底物水平磷酸化区别（一）氧化磷酸化的概念（二）氧化磷酸化的部位（三）与底物水平磷酸化区别二、氧化磷酸化的偶联部位与P/O比（一）氧化磷酸化的偶联部位（二）氧化磷酸化的P/O比三、氧化磷酸化的机理四、氧化磷酸化的解偶联剂和抑制剂（一）氧化磷酸化的解偶联剂（二）氧化磷酸化的抑制剂五、线粒体穿梭系统第七章 脂类的分解和合成代谢教学目的：通过对脂类分解和合成的介绍，明确脂代谢的物质与能量变化过程。基本要求：掌握脂肪酸氧化过程，参与反应的酶、辅基和辅酶；会计算饱和、不饱

14、和脂肪酸经氧化，柠檬酸循环和氧化磷酸化彻底氧化为CO2和水所产生的能量；了解酮体生成的部位、过程及危害；理解脂肪酸合成的过程以及与脂肪酸分解过程的主要差别；了解甘油磷脂以及胆固醇生物合成的基本途径。重点与难点：重点：脂肪酸的-氧化难点：脂肪酸的从头合成教学方法：讲授、多媒体主要内容：第一节 脂肪的分解代谢一、脂肪的酶促水解（一）脂肪酶（二）水解产物二、甘油的氧化分解与转化（一）甘油的氧化分解（二）甘油的转化三、脂肪酸的氧化分解（一）脂肪酸的-氧化（二）脂肪酸的其它氧化方式四、酮体的生成和利用（一）酮体的生成（二）酮体的氧化第二节 脂肪的生物合成一、甘油的生物合成二、脂肪酸的生物合成（一）脂肪酸

15、的从头合成（二）线粒体和微粒体中脂肪酸的合成（三）不饱和脂肪的生物合成三、三酰甘油的生物合成第三节 类脂代谢（自学）第八章 蛋白质的酶促降解和氨基酸代谢教学目的： 通过对蛋白质的酶促降解和氨基酸代谢的介绍，明确碳代谢与氮代谢之间的关系。基本要求：掌握转氨作用、氧化脱氨反应，熟悉鸟氨酸循环发生的部位，循环中的各步酶促反应，尿素氮的来源；了解氨基酸碳骨架的氧化途径及其与代谢中心途径（酵解和柠檬酸循环）的关系，理解非必需氨基酸和必需氨基酸合成的基本过程。重点与难点：重点：氨基酸的酶促降解难点：氨同化、氨基酸的生物合成教学方法：讲授、多媒体主要内容：第一节 蛋白质的酶促降解一、多肽外切酶二、多肽内切酶

16、第二节 氨基酸的降解和转化一、脱氨基作用（一） 氧化脱氨基作用（二） 转氨基作用（三） 联合脱氨基作用二、脱羧基作用三、氨基酸分解产物的去向（一） 氨的代谢（二） -酮酸的代谢第三节 氨基酸的生物合成一、氨同化二、氨基酸的生物合成（一）必需氨基酸（二）一般氨基酸的合成（三）一碳基团第九章 核酸的酶促降解和核苷酸代谢教学目的： 通过对本章的讲授，了解核酸的酶促降解和核苷酸代谢过程。基本要求：掌握嘌呤环和嘧啶环上各个原子的来源；了解嘌呤核苷酸和嘧啶核苷酸从头合成的过程以及最初产物；熟悉核苷酸补救合成途径的重要意义；弄清核苷酸降解的过程和终产物。重点与难点：重点：核苷酸的从头合成过程难点：核酸的酶促

17、降解教学方法：讲授、多媒体主要内容：第一节 核酸的酶促降解一、核酸外切酶二、核酸内切酶第二节 核苷酸代谢一、 核苷酸的生物降解（一） 核苷酸的降解氧化脱氨基作用（二） 嘌呤的降解（三） 嘧啶的降解二、 核苷酸的生物合成（一） 核糖核苷酸的合成（二） 脱氧核糖核苷酸的合成（三） 核苷酸转变为核苷二磷酸和核苷三磷酸第十章 蛋白质的生物合成教学目的：通过蛋白质生物合成的介绍，明确其特点。基本要求：掌握密码、反密码、氨基酸活化的概念及“摆动”学说，了解tRNA分子在蛋白质合成中的作用，熟悉多肽合成的三个过程。重点与难点： 重点：蛋白质生物合成所涉及的各组分的功能特点难点：多肽的合成过程教学方法：讲授、

18、多媒体主要内容：第一节 蛋白质合成体系的重要组分一、mRNA及遗传密码（一） mRNA （二） 遗传密码二、tRNA（一） tRNA的结构（二） tRNA的功能三、rRNA与核糖体（一） 核糖体的组成（二） 核糖体的功能第二节 蛋白质的合成过程一、氨基酸的活化二、大肠杆菌蛋白质的合成（一） 多肽合成过程（二） 肽链合成后的加工、折叠（三） 蛋白质合成所需的能量第十一章 物质代谢的相互联系和调节控制教学目的： 通过对代谢调节的介绍，明确代谢的不同调节水平。基本要求：掌握共价修饰调节、酶原激活、反馈抑制、前馈激活等基本概念；弄清代谢途径的相互关系；理解操纵子学说内容；了解三种类型的操纵子的转录调控

19、。重点与难点：重点：代谢的酶水平调节难点：不同代谢途径的相互关系教学方法：讲授、多媒体主要内容：第一节 代谢途径的相互关系一、 糖代谢与脂类代谢的相互关系（一） 糖转变成脂的可行性（二） 脂转变成糖的可能性二、糖代谢与蛋白质代谢的相互关系（一） 糖转变成蛋白质的可能性（二） 蛋白质转变成糖的可行性三、脂类代谢与蛋白质代谢的相互关系（一） 脂类转变成蛋白质的可能性（二） 蛋白质转变成脂类的可行性四、核酸代谢与糖、脂类和蛋白质代谢的相互关系第二节 代谢调节一、代谢调节的不同水平二、酶水平调节（一） 酶活性的调节（二） 酶浓度的调节三、激素水平的调节（自学）四、神经系统对代谢的调节（自学）五、课程教

20、学方式与考核方式1.教学方式：以课堂讲授为主，辅以课后作业、小论文等2.考核方式：闭卷考试。六、参考教材及教学参考资料参考教材：王镜岩等主编，生物化学（第三版），高等教育出版社，2003。参考资料：1郑集等主编，普通生物化学（第四版），高等教育出版社，2006。2罗盛纪等主编，生物化学简明教程（第三版），高等教育出版社，1999。3Garrtt，生物化学（影印版第二版），高等教育出版社，2002。七、实验教学内容与要求一、实验教学目的与基本要求介绍常用生化实验技术及原理，动手操作实验，思考分析实验中出现的问题，以加深对实验内容及理论课内容的理解，提高学生实验动手、解决实际问题能力。二、实验内容

21、与基本要求实验总学时24学时，共0.5学分，具体分配如下：（一）实验项目一览序号实验项目名称学时实验类型实验类别每组人数实验室1蛋白质的颜色反应3验证型必做20生化2蛋白质的变性沉淀与凝固3综合型必做20生化3纸层析法分离鉴定氨基酸3综合型必做20生化4酪蛋白等电点的测定3设计型必做20生化5酵母核糖核酸的提取3验证型必做20生化6酵母核糖核酸的组分鉴定3综合型必做20生化7酶的性质实验一3验证型必做20生化8酶的性质实验二3验证型必做20生化合计24（二）实验内容及要求实验一 蛋白质的颜色反应一、实验目的和要求：了解蛋白质的基本结构单位及主要链接方式，2、观察蛋白质和某些氨基酸的显色反应，学

22、习几种常用的鉴定蛋白质和氨基酸的方法。二、仪器设备：冰箱 水浴锅 漏斗 纱布 烧杯 量筒等三、实验材料：鸡蛋、豆浆 尿素 NaOH CuSO4、头发、指甲、甘氨酸、茚三酮、苯酚、浓硝酸、色氨酸、酪氨酸、精氨酸、萘酚、乙醇、次溴酸钠、冰醋酸、浓硫酸（分析纯）、组氨酸、重氮试剂（亚硝酸钠 对氨基 苯磺酸）、半胱氨酸、浓盐酸、醋酸铅等四、教学方法：板书讲解实验原理及操作要点，学生预习、动手操作、书写实验报告。五、实验内容提要：1. 茚三酮反应2. 双缩脲反应3. 黄色反应4. 乙醛酸反应六、注意事项与安全要求实验二 蛋白质的变性沉淀一、实验目的和要求：加深对蛋白质胶体溶液稳定因素的认识，了解沉淀蛋白

23、质的几种方法，理解变性与沉淀的关系。二、仪器设备：冰箱生化培养箱 pH计 水浴锅 小喷雾器 漏斗等三、实验材料：鸡蛋、豆浆 醋酸 醋酸钠 硝酸银 硫酸铵 三氯醋酸 乙醇 氢氧化钠 盐酸 醋酸 碳酸钠 甲基红 醋酸铅 硫酸铜 浓盐酸 浓硫酸 浓硝酸四、教学方法：板书讲解实验原理及操作要点，学生预习、动手操作、书写实验报告。五、实验内容提要：1. 盐析2. 重金属沉淀蛋白质3. 有机酸沉淀蛋白质4. 有机溶剂沉淀蛋白质六、注意事项与安全要求实验三 纸层析法分离鉴定AA一、实验目的和要求：学习纸层析法分离鉴定AA的原理和方法，了解Rf值及其影响因素二、仪器设备：吹风机 漏斗 铁架台 大试管 大试管夹

24、 剪刀 毛细管三、实验材料：层析滤纸 正丁醇 冰醋酸 茚三酮 盐酸 丙酮 乙醇 丙氨酸 亮氨酸四、教学方法：板书讲解实验原理及操作要点，学生预习、动手操作、书写实验报告。五、实验内容提要：1. 扩展剂的配制：2. 点样：3. 展层4. 烘干、显色六、注意事项与安全要求实验四 酪蛋白等电点的测定一、实验目的和要求：了解蛋白质的两性性质及等电点，掌握通过聚沉测定蛋白质等电点的方法。二、仪器设备：冰箱 生化培养箱 pH计 试管、温度计、试管架、吸管、水浴锅、乳钵、200ml锥型瓶、100ml容量瓶三、实验材料：酪蛋白 醋酸钠、醋酸四、教学方法：板书讲解实验原理及操作要点，学生预习、动手操作、书写实验

25、报告。五、实验内容提要：1. 各种pH值溶液的配制2. 边摇匀边滴加 0.5%酪蛋白3. 观察各管的混浊度六、注意事项与安全要求实验五 酵母核糖核酸（RNA）的提取一、实验目的和要求：了解提取RNA的方法，掌握利用稀释碱法提取酵母RNA的基本原理和具体方法。二、仪器设备：试管、试管架、吸管、滴管、烧杯、乳钵、漏斗、量筒、离心机、水浴锅、布氏漏斗、150ml锥型瓶三、实验材料：酵母乙醇、95%乙醇、硫酸、乙醚、氢氧化钠四、教学方法：板书讲解实验原理及操作要点，学生预习、动手操作、书写实验报告。五、实验内容提要：1. 加热2. 调节pH值3. 乙醇沉淀4. 离心5. 洗涤6. 干燥六、注意事项与安

26、全要求实验六 酵母核糖核酸（RNA）的组份鉴定一、实验目的和要求：熟悉利用地衣酚显色法测定RNA含量的基本原理，掌握核糖、嘌呤碱、嘧啶碱和磷酸组分的鉴定方法。二、仪器设备：试管、试管架、吸管、滴管、烧杯、乳钵、漏斗、量筒、离心机三、实验材料：硝酸银、乙醇、95%乙醇、硫酸、浓盐酸、浓氨水、三氯化铁、氢氧化钠、苔酚黑、定磷试剂（硫酸 钼酸铵 抗坏血酸）、四、教学方法：板书讲解实验原理及操作要点，学生预习、动手操作、书写实验报告。五、实验内容提要：1. 核糖的鉴定2. 嘌呤碱的鉴定3. 嘧啶碱的鉴定4. 磷酸鉴定六、注意事项与安全要求实验七 酶的性质实验一一、实验目的和要求：初步认识酶的性质，了解

27、酶促反应的专一性二、仪器设备：冰箱 试管、试管架、吸管、滴管、温度计、水浴锅、电炉 150ml锥型瓶、试管三、实验材料：唾液 蔗糖 可溶性淀粉 干酵母 硫酸铜 柠檬酸钠 无水碳酸钠四、教学方法：板书讲解实验原理及操作要点，学生预习、动手操作、书写实验报告。五、实验内容提要：1. 淀粉酶的专一性2. 蔗糖酶的专一性六、注意事项与安全要求实验八 酶的性质实验二一、实验目的和要求：加深认识酶的性质，了解酶促反应的激活剂与抑制剂；学习检定激活剂和抑制影响酶反应的方法；了解酶的最适温度。二、仪器设备：冰箱 试管、试管架、吸管、滴管、温度计、水浴锅、电炉 150ml锥型瓶、试管、沸水浴、冰水浴三、实验材料

28、：硫酸铜、硫酸钠、蔗糖、蔗糖酶、淀粉、氯化钠、碘、碘化钾、柠檬酸钠、无水碳酸钠、唾液四、教学方法：板书讲解实验原理及操作要点，学生预习、动手操作、书写实验报告。五、实验内容提要：1. 激活剂对淀粉酶活性的影响2. 抑制剂对淀粉酶活性的影响3. 温度对淀粉酶活性的影响六、注意事项与安全要求（三）实验教材： 刘箭主编，生物化学实验教程（第二版），科学出版社，2009。陈钧辉主编，生物化学实验（第三版），科学出版社，2003。（四）考核方式：生物化学实验采取“学生实验平时考核”的方法进行实验考核。对学生每个实验项目的平时考核采取两个环节：实验过程实验报告，评分采用百分制。各实验项目总成绩的平均值就是实验的成绩。 实验成绩（实验过程成绩50报告成绩50）