0741525001《生物化学》教学大纲.docx

1、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

2、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

3、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

4、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 二级结构 超二级结构和结构域 球状蛋白与三级结构 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

5、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

6、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A2. 维生素D3. 维生素E4. 维生素K第三节 水溶性维生素 1、维生素B

7、1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II4、维生素B6和磷酸吡哆醛5、泛酸和辅酶A6、生物素7、叶酸8、维生素B129、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、RNA结构、各类型RNA特点与功能第四节 核

8、酸的理化性质与研究方法、核酸的紫外吸收、核酸的变性与复性、核酸的杂交、限制性内切酶5、核酸的研究方法核酸分离与提取核酸的凝胶电泳核酸的序列分析PCR技术DNA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

9、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

10、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

11、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（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

12、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

13、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

14、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

15、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

16、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

17、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11第三章206114第八章186112第十一章11第十二章84

18、14第十八章11第十九章22第二十二章10812第二十四章5312第二十八章33第三十章22第三十三章22第三十四章44第三十六章22第三十七章11第三十八章33第三十九章22合计855134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，

19、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

20、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

21、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

22、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）

23、 （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：