基础生物化学教学大纲

《基础生物化学》教学大纲一、课程基本信息课程代码课程类别必修课中文名称基础生物化学英文名称Biochemistry适用专业农学、园艺、植保、资环等开课单位农学与生物科技学院总学时54(理论:54实验实习:0)学分3先修课程化学后续课程二、课程的性质、地位和任务生物化学是研究生命现象及其化学本质的科学。它用化学的理论和方法来揭示生物体的化学组成及其在生命活动中的化学变化规律。生物化学是现代生物科学的理论和技术基础，是生物科学及相关专业重要的专业课或基础课。通过本课程的学习，要求学生较全面了解生物体的基本化学组成，理解其主要组成物质的结构特点、性质和功能以及这些物质在体内的合成、降解和相互转化等的代谢规律，深入了解这些代谢活动与各种重要生命现象之间的关系。掌握常用的生物化学研究方法，学会综合运用所学的基本理论知识和技术来解决一些实际问题，并为学习后续课程打好基础。三、课程基本要求根据《生物化学》课程的特点，教学内容概括为基本理论、基本知识和能力技能几部分。（一）理论知识方面1．生命的分子逻缉和结构基础了解生物构建分子和生物大分子的一般概念及种类．理解核酸、蛋白质等重要生物大分子的结构、性质和功能及其分子机理。理解糖类和脂类的性质、结构和功能。理解酶的概念、分类与命名原则、掌握酶的催化特性、作用机理、酶促反应的动力学以及辅基、辅酶与维生素的关系及其在酶催化过程中的作用。2．生命分子的代谢基础了解新陈代谢的概念。理解生物体内，特别是糖类相互转化的化学机制；掌握糖类分解代谢的主要途径（中心代谢途径）及其特点；弄清生物氧化的概念与电子传递、氧化磷酸化的运行规律和机制；掌握蛋白质、核酸和脂类的合成与降解代谢的关键过程；理解体内主要物质代谢的相互关系及代谢的调节控制机制。（二）能力技能方面掌握一、二种测定核酸、蛋白质、糖类等生物分子含量的方法；常见酶活性的测定方法与环境条件对酶活性的影响；初步掌握生物分子的常用分离纯化技术，如离心、层析和电泳技术等。在教师指导下，能设计和组合实验内容，并运用所学知识对实验结果作出综合判断分析和解释。实验实习单独开课。四、课程内容及学时分配第一章绪论(1学时)教学目的：通过学习，掌握生物化学的涵义、生物化学的研究范围教学重点与难点：基础学科与生物化学的关系、生物化学在医学、农学和工业中的应用教学方法与手段：课堂讲授为主。一、生物化学的涵义；二、生物化学的研究范围；三、生物化学在解释生命本质时的局限性；四、基础学科与生物化学的关系；五、生物化学在医学、农学和工业中的应用；六、学习方法。第二章蛋白质（6学时）教学目的：通过学习，掌握蛋白质的概念，在体内的含量及蛋白质功能的多样性教学重点难点：蛋白质的化学组成,蛋白质的性质讲授要点：第一节概述蛋白质的概念，在体内的含量及蛋白质功能的多样性。第二节蛋白质的化学组成一、蛋白质的元素组成二、蛋白质的分子组成三、蛋白质的其它组分第三节蛋白质的基本单位—氨基酸一、氨基酸结构的共同点二、氨基酸的分类：组成蛋白质的常见氨基酸其三字缩写符、蛋白质稀有氨基酸、非蛋白氨基酸和必需氨基酸。三、氨基酸的重要理化性质：物理性质、立体化学及光学性质、两性性质、化学性质。第四节肽一、肽的结构二、肽的理化性质三、常见的多肽（谷胱甘肽、短杆菌肽S）第五节蛋白质的分子结构一、蛋白质的一级结构：氨基酸的连接方式、排列顺序及测定方法。二、蛋白质的高级结构：二级结构、三级结构、四级结构，并补充介绍超二级结构和结构域。第六节蛋白质的性质一、蛋白质的胶体性质二、蛋白质的两性电离及等电点三、蛋白质的沉淀作用四、蛋白质的变性与复性五、蛋白质的呈色反应第七节蛋白质的分类一、按分子形状分类二、按分子组成及溶解度分类三、按生物功能分类第三章核酸化学（5学时）教学目的：通过学习，掌握核酸的概念,核酸的组成成分教学重点难点：DNA的结构，tRNA、mRNA、rRNA的结构特点。核酸的理化性质讲授要点：第一节核酸的概念一、DNA是遗传信息的主要载体二、RNA在蛋白质生物合成中起重要作用三、DNA和RNA的种类和分部特点第二节核酸的组成成分一、碱基二、戊糖三、核苷四、核苷酸五、核酸组成分的缩写及其在核酸链中的表示方法六、核酸组成分的分离鉴定第三节DNA的结构一、DNA的碱基组成：种类及规律。二、DNA的一级结构：概念与一级结构的测定方法简介。三、DNA的二级结构：双螺旋结构模型。四、DNA双螺旋的不同类型：A、B、C型及Z—DNA等。五、DNA的三级结构第四节RNA的结构：tRNA、mRNA、rRNA的结构特点。第五节核酸的理化性质一、一般性质：两性性质、溶解性质、形状、呈色反应等。二、核酸的紫外吸收性质：吸收曲线、增色效应与减色效应。三、核酸的变性与复性现象与特点。四、核苷酸的解离性质第六节核蛋白一、核糖体二、病毒：烟草花叶病毒、噬菌体等。三、染色质：核小体及其组成、结构。第四章酶（5学时）教学目的：通过学习，掌握酶的催化性质,酶的命名与分类教学重点难点：酶的作用机理，酶促反应的动力学讲授要点：第一节酶的催化性质一、酶的化学本质及其复杂性二、酶的组成：酶蛋白和辅助因子：辅基、辅酶与金属离子、全酶等三、酶蛋白的结构：单体酶与寡聚酶四、酶的催化特性五、酶在细胞内的分布与聚集方式。第二节酶的命名与分类：一、酶的命名二、酶的分类与酶的标码第三节酶催化的专一性一、酶的专一性的概念二、绝对专一性三、相对专一性四、立体专一性五、酶的专一性的相对性第四节酶的作用机理一、酶的活性中心：概念与特点。二、酶的催化机理：酶反应的过渡态学（酶和底物结合的作用力：离子键、氢键、范德华力、疏水相互作用）；邻近和定位效应；诱导契合学说；广义酸碱催化；共价催化（亲核与亲电催化）。三、酶作用机理的实例：胰凝乳蛋白酶（观看录像）。第五节酶促反应的动力学一、酶反应速度与初速度二、酶活力及表示方法（IU、Kat、比活力）三、底物浓度对酶反应速度的影响—米氏学说的提、推导、米氏常数的意义与求法二、酶浓度对酶反应速度的影响三、温度对酶反应速度的影响四、pH对酶反应速度的影响五、激活剂对酶反应速度的影响：激活剂的类型及影响机理。六、抑制剂对酶反应速度的影响：抑制剂及抑制类型。第六节变构酶与同工酶一、变构酶：性质、变构效应、动力学、变构机理二、同工酶：概念及同工酶分析三、酶的应用：酶工程、固定化酶、修饰酶、模拟酶、酶法分析及酶制剂。第七节辅酶与辅基一、NAD和NADP二、FMN和FAD三、胶磷酸硫胺素（TPP）四、磷酸吡哆醛五、辅酶A六、生物素七、四氢叶酸八、VB12九、VC十、硫辛酸第五章糖类及糖类代谢（5学时）教学目的：通过学习，掌握生物体中的糖类结构与生理功能教学重点难点：糖酵解（EMP途径），三羧酸循环讲授要点：第一节生物体中的糖类一、单糖：体内常见单糖及重要衍生物的结构。二、寡糖：自然界常见寡糖的结构与生理功能．三、多糖：淀粉、纤维素、半纤维素、果胺物质、肽聚糖等．四、多糖结构的分析第二节双糖和多糖的酶促降解一、蔗糖的水解二、淀粉的降解：淀粉的水解、淀粉的磷酸解三、纤微素的降解第三节糖酵解（EMP途径）一、糖酵解的过程：四个阶段与约10步反应。二、糖酵解中产生的能量三、糖酵解的控制四、丙酮酸的去路：乙醇发酵和乳酸发酵TCA循环。第四节柠檬酸循环一、丙酮酸的氧化脱羧二、三羧酸循环的反应过程三、三羧酸循环小结：反应和化学计量。四、三羧酸循环的生物学意义五、三羧酸循环中的回补反应六、三羧酸循环的调节第五节磷酸戊糖途径（PPP途径）一、磷酸戊糖途径的生物化学过程二、磷酸戊糖途径的生物学意义第六节单糖的生物合成一、光合作用与单糖的合成：光合作用的基本过程、光合碳素循环与单糖的形成。二、糖异生。第七节蔗糖和多糖的生物合成一、糖核苷酸的作用与形成：二、蔗糖的生物合成三、淀粉的生物合成（直链淀粉与支链淀粉合成）。四、纤维素的生物合成。第六章生物氧化与氧化磷酸化（5学时）教学目的：通过学习，掌握生物氧化的特点、生物氧化的形式教学重点难点：电子传递链（呼吸链）,氧化磷酸化作用讲授要点：第一节概述一、生物氧化的特点二、生物氧化的几种形式第二节电子传递链（呼吸链）一、电子传递链的主要类型二、电子传递链的主要组分三、电子传递链中电子传递的机理：传递体的排列顺序、电子流动的方向及其确定依据。四、外源NADH的氧化五、电子传递链的其他途径—抗氰途径。第三节氧化磷酸化作用一、底物水平磷酸化作用二、电子传递体系（链）上的磷酸化作用三、氧化磷酸化作用的机理：几种主要假说的主要内容。四、腺苷酸通过线粒体内膜的方式五、氧化磷酸化的解偶联作用六、葡萄糖完全氧化的能量收支。第四节生物氧化的其他途径一、加氧酶类催化的反应二、氧化酶类催化的反应三、需氧脱氢酶类催化的反应。第七章脂类及脂类代谢（5学时）教学目的：通过学习，掌握脂类的组成和结构特点教学重点难点：中性脂类,脂类转变为糖讲授要点：1.中性脂类一、中性脂类的化学：中性脂类的组成和结构特点。二、中性脂类的生物合成：脂肪酸、磷酸甘油、甘油三酯的生物合成。三、中性脂类的降解：甘油三酯的水解、甘油的去路、脂肪酸的降解。2.磷脂一、磷脂的化学：甘油磷酸脂、磷脂的组成和结构。二、磷脂的生物合成三、磷脂的降解3.糖脂一、糖脂的化学二、糖基甘油脂的生物合成三、植物体糖基甘油脂的降解4.脂类转变为糖一、乙醛酸循环：主要生化反应历程。二、脂类与糖类的互变作用：途径及生理意义。第八章蛋白质的酶促降解和氨基酸代谢（3学时）教学目的：通过学习，掌握蛋白质,氨基酸的降解与转化教学重点难点：蛋白质的酶促降解（肽酶与蛋白酶）,氮素同化作用讲授要点：第一节蛋白质的酶促降解（肽酶与蛋白酶）第二节氨基酸的降解与转化一、脱氨基作用二、脱羧作用三、羟化作用四、尿素的形成和尿素循环第三节氮素同化作用一、氮素的来源及氮素循环：重点介绍生物固氮作用和植物体内硝酸盐、亚硝酸盐的还原。二、碳架的来源三、氨基酸的合成：氨基化作用、转氨基作用、氨基酸间的相互转化。第九章核酸的酶促降解与核苷酸代谢（3学时）教学目的：通过学习，掌握核酸,核苷酸的生物降解教学重点难点：核酸的酶促降解,核苷酸的生物合成讲授要点：第一节核酸的酶促降解一、核酸外切酶二、核酸内切酶及限制性内切酶第二节核苷酸的生物降解一、核苷酸的降解二、嘌呤的降解三、嘧啶的降解第三节核苷酸的生物合成一、瞟呤核苷酸的合成：“从头合成”途径和补救途径。二、嘧啶核苷酸的合成：“从头合成”途径和补救途径。三、单核苷酸转化成核苷三磷酸四、脱氧核苷酸的生物合成第十章核酸的生物合成（6学时）教学目的：通过学习，掌握DNA,RNA的生物合成教学重点难点：DNA复制过程,RNA的转录过程,DNA的重组讲授要点：第一节DNA的生物合成一、半保留、半不连续复制二、DNA的复制有关的酶和蛋白质三、DNA复制的基本过程四、逆向转录五、基因突变和DNA的损伤修复。第二节RNA的生物合成一、RNA聚合酶二、RNA的转录过程三、转录后的加工四、RNA的复制第三节基因工程简介一、目的基因的制备二、基因载体三、DNA的重组四、基因工程的应用与展望第十一章蛋白质的生物合成（5学时）教学目的：通过学习，掌握蛋白质的合成教学重点难点：蛋白质合成体系,蛋白质的合成过程讲授要点：第一节蛋白质合成体系的重要组分一、mRNA和遗传密码二、tRNA、三、rRNA与核糖体第二节蛋白质的合成过程一、氨基酸的活化二、大肠杆菌中肽链合成的起始三、肽链的延伸四、肽链合成的终止与释放五、真核细胞蛋白质生物合成六、肽链合成后的加工与折叠第三节蛋白质的合成后的运送一、蛋白质的分选信号二、蛋白质的运送类型三、蛋白质的运输方式四、蛋白质的运输过程第十二章代谢调节（5学时）教学目的：通过学习，掌握代谢途径的相互联系教学重点难点：酶量,酶分子活性的调节.代谢的区域化讲授要点：第一节代谢途径的相互联系一、代谢网络二、代谢的单向性和多酶系统三、代谢与能量第二节酶量的调节一、酶合成的调节二、酶降解的调节第三节酶分子活性的调节一、酶原激活二、酶的共价修饰和级联系统三、前馈和反馈作用第四节代谢的区域化一、细胞结构和酶的分布二、