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生物化学A（上）（BiochemistryA.I）学分数3周学时3课程性质：生命科学学院（理科）专业基础课预修课程：有机化学、普通生物学教学目的：通过本课程的教学，帮助学生掌握组成生物体各类物质（包括氨基酸、多肽、蛋白质、酶、核酸、糖类、脂类、维生素、激素等）的结构和功能基本内容：生物化学绪论、水分子、氨基酸、蛋白质的一级结构、蛋白质的高级结构、蛋白质的结构与功能、蛋白质的理化性质与分离纯化、酶学、核酸化学、糖生物化学、脂生物化学、维生素与辅酶、激素与信号传导、生物膜与运输。基本要求：学生应按本大纲具体要求，理解和掌握组成生物体重要生物化学物质的基本结构和生物学功能，用所学生物化学基本概念、基本理论和基本方法判断、解释和分析日常生活和自然界发生的生物化学现象的生化本质并指导科学研究及生活。教学用书：Lehninger：PrinciplesofBiochemistry（3rdedition）（WorthPublisher,2000）。王镜岩等《生物化学》（第三版，高等教育出版社，2002年）教学内容、要求和课时安排：绪论绪论（2学时）教学内容一．Science的词源二、科学的内涵三、书本知识学科发展史研究方法论化学发展史IChemistry的词源化学发展史Ⅱ中国的炼金术传到西方化学发展史Ⅲ从炼金术到化学化学发展史Ⅳ从气体元素到物质不灭定理化学发展史Ⅴ有机化学的发展四、Whatis生物化学五、生物化学重大发展年代表六、生物化学中的关键技术七、生物化学能告诉你什么1．地球上的生命体（organism）中化学物质的种类、结构、功能，和新陈代谢的规律。2．生物化学的研究方法。八、生物化学不能回答的问题地球上最早的生命是如何出现的？又是什么样子？它的物质基础是什么？DNA和蛋白质什么时候建立了“软件”和“硬件”的关系？宇宙中有没有不同于地球生命的生命体？教学要求1．了解“科学”的概念和含义，“科学”的发展简史。2．了解并掌握“生物化学”的研究内容、方法和生物化学的重要发展历史。水分子水分子（1学时）教学内容一、水生物中的化学反应绝大部分在水中进行，因为有了水，才有了酸和碱。二、氢键水中溶解了溶质后产生的浸透压水分子的极性对其理化性质的影响三、水分子的性质四、液态水中的氢键五、固态水中的氢键六、氢键的强弱与方向密切相关七、水中的酸、碱解离Henderson-Hasselbalch方程:pH=pK+log[质子受体]/[质子供体]教学要求1．了解水的分子结构、性质及水分子在生物化学中的作用。2．掌握水分子在生物化学中的作用。氨基酸氨基酸（5学时）教学内容一一、、蛋蛋白白质质化化学学研研究究史史二、蛋白质的分类1．按理化性质分:1）.单纯蛋白(simpleprotein)2）.复合蛋白(conjugatedprotein)3）.衍生蛋白质(derivedprotein)2．按功能的蛋白质分类1）.酶类占细胞内蛋白质种类的绝大部分2）.运输蛋白如albumin,hemoglobin,transferrin等3）.收缩运动蛋白如actin,myosin,tubolin等4）.激素蛋白如insulin,growthhormone等5）.细胞激动素(cytokinin)如EGF,PDGF,IL-2等6）.受体蛋白如insulinreceptor,rhodopsin等7）.毒素蛋白如choleratoxin,ricin,pertussist.8）.营养贮藏蛋白如prolamine,glutelin等9）.防御蛋白如IgG等10）.结构蛋白如keratin,collagen等三、对蛋白质化学有突出贡献的Nobel奖获得者四、氨基酸是蛋白质的基本组成材料五、20种氨基酸的发现年代表六、氨基酸的名称与符号（中文名、英文名、三字符号和单字符号）七、L-氨基酸的基本结构1．L型和D型的由来2．甘油醛的旋光性3．L型氨基酸与D型氨基酸“黄氏”判断法（看看CCAARR的的走走向向））八、修饰型氨基酸从各种生物分离到的氨基酸已达250种以上九、氨基酸的旋光性1．Maxwell方程对光的理解2．旋光性3．光的圆二色性十、氨基酸的理化性质1．一一般般物物理理性性质质2．氨基酸的理化性质1）两性电解质2）氨基酸等电点的计算3）蛋白质的等电点计算4）氨基酸的酸碱滴定3．氨基酸的化学性质（I）1）850℃左右分解成？？2）氨基酸的化学反应:◆与茚茚三三酮酮(ninhydrin)的反应定定量量反反应应◆与亚亚硝硝酸酸的反应VVaannSSllyykkee定定氮氮◆与22,,44--二二硝硝基基氟氟苯苯(FDNB)的反应测测序序◆与甲甲醛醛的反应氨氨基基滴滴定定◆与酰酰化化基基的反应氨氨基基保保护护基基◆与二二甲甲基基氨氨基基萘萘磺磺酰酰氯氯(DNS-Cl)的反应测测序序◆与荧荧光光胺胺的反应微微量量检检测测与EEddmmaann试试剂剂(苯异硫氢酸)和有有色色EEddmmaann试试剂剂的反应测测序序4．氨基酸的化学性质（II）1）羧基的化学反应▲Strecker降解:▲特殊条件下,还原成氨基醇、氨基醛▲与肼肼(hydrazine)的反应CC端端氨氨基基酸酸分分析析2）侧链的化学反应▲羟基:酯化(生物体内的磷酸化)▲巯基:氧化还原5．氨基酸的化学性质（III）根据氨基酸侧链的结构，历史上曾研究出了每种氨基酸侧链的特异性反应，可以用来定性和定量分析，但现在已经弃用。十一、氨基酸的鉴定、分离纯化教学要求1．了解蛋白质化学的研究简史、掌握蛋白质的分类。2．了解氨基酸的发现简史、掌握20种基本氨基酸的化学结构、中英文名称、三字符号和单字符号。3．掌握20种基本氨基酸的化学性质和物理性质。4．掌握氨基酸的鉴定、分离纯化方法。蛋白质的一级结构蛋白质的一级结构（5学时）教学内容一、蛋白质的结构层次四个层次:pprriimmaarryyssttrruuccttuurree一级结构：氨氨基基酸酸序序列列sseeccoonnddaarryyssttrruuccttuurree二级结构：αα螺螺旋旋，，ββ折折叠叠tteerrttiiaarryyssttrruuccttuurree三级结构：所所有有原原子子空空间间位位置置qquuaanntteerrnnaarryyssttrruuccttuurree四级结构：蛋蛋白白质质多多聚聚体体二、肽键将氨基酸与氨基酸头尾相连1．氨基酸通过肽键（peptidebond)连接起来的链状物根据其长短称为寡肽、短肽、多肽和蛋白质，很多场合多肽和蛋白质可以等同使用。2．研究蛋白质的一一级级结结构构，就是要将氨基酸的排列顺序搞清楚。3．Sanger第一个将一个蛋白质（胰岛素）的所有氨基酸的排列顺序通过高度的实验技巧加以确定。4．Sanger试剂(FDNB)标记N末端三、蛋白质一级结构测定的步骤1、蛋白质的分离纯化Purification2、二硫键的拆分与保护S-Scleavage&blocking3、(亚基分离）Subunitseparation4、多种方法的部分水解Partialh.5、分离水解后得到的多肽Peptides.6、测序Sequencing7、重叠Overlapping四、二硫键的切割与保护1、过甲酸〔performicacid〕不不可可逆逆2、亚硫酸分解〔Sulfitolysis〕可可逆逆3、还原＋氧化不不可可逆逆五、Cys容易引起的问题1、CCyyss受空气氧化而形成CCyyss--CCyyss2、CCyyss和CCyyss--CCyyss会发生交换反应3、分析氨基酸组成时，Cys容易受修饰而不利于定量4、S-S键使蛋白酶难于作用5、Edman反应中不能形成稳定的PTH-AA6、多条肽链以S-S键相连，拥有两个以上N末端，无法用Edman法测序六、蛋白质一级结构测定的步骤1、蛋白质的分离纯化Purification2、二硫键的拆分与保护S-Scleavage&blocking3、(亚基分离)Subunitseparation4、多种方法的部分水解Partialh.5、分离水解后得到的多肽Peptides.6、测序Sequencing7、重叠Overlapping七、肽键的专一性水解(化学法)1．化学法:BrCN,H+,NH2OH,etc2．肽键的专一性水解(酶法)1）泛用酶：胰蛋白酶（trypsin）；Lys-X,Arg-X(X≠Pro)胰糜乳蛋白酶（chymotrypsin）；Y-X（Y=Y,F,W;X≠Pro)嗜热菌蛋白酶（thermolysin）；木瓜蛋白酶（papain）；X-Y(X=R,K,Q,H,Y)胃蛋白酶（pepsin）；枯草杆菌碱性蛋白酶（subtilisin）2）专一酶：Lys-X;X-Lys;Arg-X;Glu-X;X-Asp;Pro-X;Asn-X(商品名：EndoproteinaseAsn-C)八、蛋白质一级结构测定的步骤1、蛋白质的分离纯化Purification2、二硫键的拆分与保护S-Scleavage&blocking3、(亚基分离）Subunitseparation4、多种方法的部分水解Partialh.5、分离水解后得到的多肽Peptides.6、测序Sequencing7、重叠Overlapping九、N末端和C末端测序法N末端：1、Sanger法2、Edman法3、Dansylchloride/Edman组合法4、酶降解法C末端：11、、肼肼法法22、、33HH标标记记法法33、、酶酶降降解解法法44、、PPFFPPAA//PPFFPPAAAA法法十、其他序列测定法DDiiccaarrbbooxxyyppeeppttiiddaassee((DDCCPP))法法质质谱谱法法质谱法N末端和C末端测序法N末端：1、Sanger法2、Edman法3、Dansylchloride/Edman组合法4、酶降解法C末端：11、、肼肼法法22、、33HH标标记记法法33、、酶酶降降解解法法44、、PPFFPPAA//PPFFPPAAAA法法C末端的肼((hhyyddrraazziinnee))法测定酶解法末端测序教学要求1．了解蛋白质结构的层次性。2．掌握肽键的形成和肽键的化学特性及物理参数。3．掌握蛋白质一级结构的决定、特点、N末断标记方法及蛋白质一级结构的测定原理、方法和步骤。4．掌握肽键的各种水解方法、专一性水解酶及水解位点、N端和C端的保护及测定方法。5．了解其他肽段的测序方法。蛋白质的高级结构蛋白质的高级结构（4学时）教学内容一、维持蛋白质空间构象的作用力氢氢键键疏疏水水作作用用VVaannddeerrWWaaaallss力力离离子子键键二二硫硫键键配配位位键键二、LinusCarlPauling1901-1994对蛋白质高级结构的贡献三、肽链中的肽平面四、α螺旋特性五、反平行β折叠六、平行β折叠七、蛋白质高级结构的层次一级结构：氨氨基基酸酸序序列列二级结构：αα螺螺旋旋，，ββ折折叠叠超超二二级级结结构构MMoodduullee结结构构域域（（ddoommaaiinn））三级结构：所所有有原原子子空空间间位位置置四级结构：蛋蛋白白质质多多聚聚体体八、超二级结构的类型αα：keratin,myosin,βαβ、βββ：拥有β-sheet的蛋白质形成超二级结构的作用力αα：α螺旋的侧链位置的20度错位βαβ：伸展肽链的12.5度自然扭曲九、β折叠在蛋白质中的不同形式十、蛋白质的一级结构决定高级结构AAnnffiinnsseenn的的实实验验十一、蛋白质的变性和复性十二、蛋白质的结构与功能：永永远远的的课课题题蛋白质与人工合成的高分子聚合物的本质性区别为何?教学要求1．掌握维持蛋白质高级结构（空间构象）的作用力。2．掌握肽平面及蛋白质二级结构特性、α螺旋特性、反平行β折叠、平行β折叠及超二级结构。3．了解超二级结构及其特性。4．理解蛋白质一级结构与高级结构的关系。5．掌握蛋白质变性和复性。6．理解蛋白质结构与功能的关系。蛋蛋白白质质的的结结构构与与功功能能蛋蛋白白质质的的结结构构与与功功能能（（44学学时时