《生物化学》教案(完整)

湖北医药学院教案单位：基础医学院教研室：生物化学教研室姓名：李强课程名称：生物化学时间2010.8.29课程名称中文名称生物化学英文名称Biochemistry课程简介生物化学是一门基础医药专业的必修课程，是研究生物体内化学分子与化学反应的科学，主要采用化学的原理和方法从分子水平探讨生命现象的本质。讲述正常人体的生物化学以及疾病过程中的生物化学相关问题，与医药学有着紧密的联系。是生命科学中进展迅速的基础学科，其理论和技术已渗透至基础医药和临床医药的各个领域。随着近代科学的发展，越来越多地将生物化学的理论和技术应用于疾病的预防、诊断和治疗，从分子水平探讨各种疾病的发生发展机制，已成为当代医药学研究的共同目标。近年来，对人们十分关注的恶性肿瘤、心脑血管疾病、免疫性疾病、神经系统疾病等重大疾病发病机制进行了分子水平的研究取得了丰硕成果。可以相信，随着生物化学与分子生物学（是生物化学的重要组成部分，是其发展和延续）进一步发展，将给临床医学的诊断和治疗带来全新的理念。因此，学习和掌握生物化学知识，除理解生命现象的本质与人体正常生理过程的分子机制外，更重要的是为进一步学习基础医药其它课程和临床医药打下扎实的生物化学基础。对教师的要求1、教师必需严肃认真地备课，精通本学科的内容，同时必需熟悉相关课程，教学中做到能宏观与微观相结合，形态与功能相结合，基础与临床相结合。2、教师必需深入研究教学法，根据各专业培养目标和课程设置目标认真研究教学内容，分层次分专业教学，充分发挥学生的主体作用，激发其求知欲望，培养学生的自学能力。3、在教学过程中，教师应注重学生综合分析、解决问题能力和实践技能的培养，注重学生创新意识和思想品德的培养。教材选用郑里翔主编.生物化学.中国医药科技出版社常用学习网地址网络课件与常用网址：授课章节蛋白质的性质教学目的要求掌握：（1）蛋白质的两性解离；（2）蛋白质的等电点；（3）蛋白质变性（4）蛋白质的大分子性质教学重点难点重点：（1）蛋白质在不同酸碱环境中所带电荷的不同；（2）蛋白质的等电点的应用价值；（3）蛋白质变性的本质和手段。教学方法理论讲授教学主要内容1．两性解离：等电点：当蛋白质溶液处于某一pH时，蛋白质解离成正、负离子的趋势相等，即成为兼性离子，净电荷为零，此时溶液的pH称为蛋白质的等电点。pH大于pI：蛋白质带负电pH小于pI：蛋白质带正电2．胶体性质：3．变性（1）蛋白质的变性(denaturation)：在某些物理和化学因素作用下，蛋白质分子的特定空间构象被破坏，从而导致其理化性质改变和生物活性的丧失。（2）变性的本质：破坏非共价键和二硫键，不改变蛋白质的一级结构。（3）造成变性的因素：如加热、乙醇等有机溶剂、强酸、强碱、重金属离子及生物碱试剂等。蛋白质变性后的性质改变：生物活性丧失及易受蛋白酶水解。教学主要内容备注绪论生物化学就是生命的化学。它是研究活细胞和有机体中存在的各种化学分子及其所参与的化学反应的科学。分子生物学：是研究生物大分子结构、功能及其基因结构、表达与调控机制的科学。一、生物化学发展简史二、生物化学研究内容20mins教学主要内容备注1．生物分子的结构与功能2．物质代谢及其调节3．遗传信息的传递及其调控三、生物化学与医学1．生物化学与分子生物学在生命科学中占有重要的地位2．生物化学的理论与技术已渗透到医学科学的各个领域3．生物化学的发展促进了疾病病因、诊断和治疗的研究第一章蛋白质的结构与功能一、蛋白质(protein)是由许多氨基酸(aminoacids)通过肽键(peptidebond)相连形成的高分子含氮化合物。蛋白质是细胞的重要组成部分，是功能最多的生物大分子物质，几乎在所有的生命过程中起着重要作用：1）作为生物催化剂，2）代谢调节作用，3）免疫保护作用，4）物质的转运和存储，5）运动与支持作用，6）参与细胞间信息传递。二、蛋白质的分子组成1.蛋白质的元素组成主要有C、H、O、N和S，各种蛋白质的含N量很接近，平均16%。通过样品含氮量计算蛋白质含量的公式：蛋白质含量(g%)=含氮量(g%)×6.252.组成蛋白质的基本单位——L-a-氨基酸：种类、三字英文缩写符号、基本结构。分类（非极性脂肪族氨基酸、极性中性氨基酸、芳香族氨基酸、酸性氨基酸、碱性氨基酸）。理化性质（两性解离及等电点、紫外吸收、茚三酮反应）。3.肽键是由一个氨基酸的-羧基与另一个氨基酸的-氨基脱水缩合而形成的化学键。肽、多肽链；肽链的主链及侧链；肽链的方向（N-末端与C-末端），氨基酸残基；生物活性肽：谷胱甘肽及其重要生理功能，多肽类激素及神经肽。三、蛋白质的分子结构1.蛋白质一级结构5mins5mins25mins20mins5mins教学主要内容备注概念：蛋白质的一级结构指多肽链中氨基酸的排列顺序。主要化学键——肽键。二硫键的位置属于一级结构研究范畴。2.蛋白质的二级结构概念：蛋白质分子中某一段肽链的局部空间结构，即该段肽链主链骨架原子的相对空间位置，并不涉及氨基酸残基侧链的构象。主要化学键：氢键肽单元是指参与组成肽键的6个原子位于同一平面，又叫酰胺平面或肽键平面。它是蛋白质构象的基本结构单位。四种主要结构形式（α螺旋、β折叠、β转角、无规卷曲）及影响因素。蛋白质分子中，二个或三个具有二级结构的肽段，在空间上相互接近，形成一个具有特殊功能的空间构象，被称为模体(motif)。3.蛋白质的三级结构概念：整条肽链中全部氨基酸残基的相对空间位置。即肽链中所有原子在三维空间的排布位置。主要次级键——疏水作用、离子键（盐键）、氢键、范德华力等。结构域（domain）：大分子蛋白质的三级结构常可分割成一个或数个球状或纤维状的区域，折迭得较为紧密，各行其功能，称为结构域。分子伴侣：通过提供一个保护环境从而加速蛋白质折迭成天然构象或形成四级结构的一类蛋白质。4.蛋白质的四级结构每条具有完整三级结构的多肽链，称为亚基(subunit)。蛋白质分子中各亚基的空间排布及亚基接触部位的布局和相互作用，称为蛋白质的四级结构。各亚基之间的结合力——疏水作用、氢键、离子键。5.蛋白质的分类：根据组成分为单纯蛋白质和结合蛋白质，根据形状分为球状蛋白质和纤维状蛋白质。6.蛋白质组学基本概念：一种细胞或一种生物所表达的全部蛋白质，即“一种基因组所表达的全套蛋白质”。研究技术平台20mins10mins10mins5mins10mins教学主要内容备注研究的科学意义。四、蛋白质结构与功能的关系1.蛋白质一级结构与功能的关系一级结构是高级结构和功能的基础；五、蛋白质的理化性质1．两性解离等电点：当蛋白质溶液处于某一pH时，蛋白质解离成正、负离子的趋势相等，即成为兼性离子，净电荷为零，此时溶液的pH称为蛋白质的等电点。2．胶体性质3．变性、复性、沉淀及凝固蛋白质的变性(denaturation)：在某些物理和化学因素作用下，蛋白质分子的特定空间构象被破坏，从而导致其理化性质改变和生物活性的丧失。变性的本质：破坏非共价键和二硫键，不改变蛋白质的一级结构。造成变性的因素：如加热、乙醇等有机溶剂、强酸、强碱、重金属离子及生物碱试剂等。蛋白质变性后的性质改变：溶解度降低、粘度增加、结晶能力消失、生物活性丧失及易受蛋白酶水解。若蛋白质变性程度较轻，去除变性因素后，蛋白质仍可恢复或部分恢复其原有的构象和功能，称为复性。蛋白质沉淀：在一定条件下，蛋白疏水侧链暴露在外，肽链融会相互缠绕继而聚集，因而从溶液中析出。变性的蛋白质易于沉淀，有时蛋白质发生沉淀，但并不变性。蛋白质的凝固作用(proteincoagulation)：蛋白质变性后的絮状物加热可变成比较坚固的凝块，此凝块不易再溶于强酸和强碱中。4．紫外吸收（280nm）、5．呈色反应（茚三酮反应、双缩脲反应）。六、蛋白质的分离纯化与结构分析1.蛋白质的分离纯化透析(dialysis)：利用透析袋把大分子蛋白质与小分子化合物分开的方法。5mins20mins10mins10mins教学主要内容备注超滤法：应用正压或离心力使蛋白质溶液透过有一定截留分子量的超滤膜，达到浓缩蛋白质溶液的目的。丙酮沉淀使用丙酮沉淀时，必须在0～4℃低温下进行，丙酮用量一般10倍于蛋白质溶液体积。蛋白质被丙酮沉淀后，应立即分离。除了丙酮以外，也可用乙醇沉淀。盐析：(saltprecipitation)是将硫酸铵、硫酸钠或氯化钠等加入蛋白质溶液，使蛋白质表面电荷被中和以及水化膜被破坏，导致蛋白质沉淀。免疫沉淀：将某一纯化蛋白质免疫动物可获得抗该蛋白的特异抗体。利用特异抗体识别相应的抗原蛋白，并形成抗原抗体复合物的性质，可从蛋白质混合溶液中分离获得抗原蛋白。电泳：蛋白质在高于或低于其pI的溶液中为带电的颗粒，在电场中能向正极或负极移动。这种通过蛋白质在电场中泳动而达到分离各种蛋白质的技术,称为电泳(elctrophoresis)。层析原理：待分离蛋白质溶液（流动相）经过一个固态物质（固定相）时，根据溶液中待分离的蛋白质颗粒大小、电荷多少及亲和力等，使待分离的蛋白质组分在两相中反复分配，并以不同速度流经固定相而达到分离蛋白质的目的。超速离心。2.多肽链中氨基酸序列分析Sanger法：（1）分析已纯化蛋白质的氨基酸残基组成（2）测定多肽链的N端与C端的氨基酸残基（3）把肽链水解成片段，分别进行分析（4.）测定各肽段的氨基酸排列顺序，一般采用Edman降解法（5）经过组合排列对比，最终得出完整肽链中氨基酸顺序的结果。反向遗传学方法5mins20mins分离编码蛋白质的基因教学主要内容备注3.蛋白质空间结构测定：圆二色光谱、X射线晶体衍射法、磁共振技术。复习思考题1.名词解释：蛋白质一级结构、蛋白质二级结构、蛋白质三级结构、蛋白质四级结构、肽单元、模体、结构域、分子伴侣、协同效应、变构效应、蛋白质等电点、电泳、层析2.蛋白质变性的概念及本质是什么？有何实际应用？3.蛋白质分离纯化常用的方法有哪些？其原理是什么？4.举例说明蛋白质结构与功能的关系？20mins15mins授课章节第二章核酸的结构与功能授课对象2009级口腔、临本3班学时4时间2010年9月6日—9月10日授课地点5222、5226教室教材见首页测定DNA序列排列出mRNA序列按照三联密码的原则推演出氨基酸的序列教学目的要求掌握：核酸的分类、细胞分布，各类核酸的功能及生物学意义；核酸的化学组成；两类核酸（DNA与RNA）分子组成异同；核酸的一级结构及其主要化学键；DNA右手双螺旋结构要点及碱基配对规律；mRNA一级结构特点；tRNA二级结构特点；核酸的主要理化性质（紫外吸收、变性、复性），核酸分子杂交概念。熟悉：核酸的高级结构；核酸酶。了解：碱基和戊糖的结构；DNA其它二级结构形式；其它小分子RNA及RNA组学；人类基因组计划研究的主要内容；snmRNA参与基因表达调控。教学重点难点重点：两类核酸（DNA与RNA）的细胞分布，功能及生物学意义；化学组成；两类核酸分子组成异同；核酸的一级结构及其主要化学键；DNA右手双螺旋结构要点及碱基配对规律；mRNA、tRNA的结构特点；核酸的主要理化性质（紫外吸收、变性、复性），核酸分子杂交概念。难点：DNA的空间结构。教学方法大课系统讲授教具多媒体课件辅以板书授课提纲第一节核酸的化学组成及一级结构一、核苷酸是构成核酸的基本组成单位二、DNA是脱氧核苷酸通过3´，5´-磷酸二酯键连接形成的大分子三、RNA也是具有3´，5´-磷酸二酯键的线性大分子四、核酸的一级结构是核苷酸的排列顺序第二节DNA的空间结构与功能一、DNA的二级结构是双螺旋结构二、DNA的高级结构是超螺旋结构三、DNA是遗传信息的物质基础第三节RNA的结构与功能一、mRNA是蛋白质合成的模板二、tRNA是蛋白质合成的氨基酸载体三、以rRNA为组分的核糖体是蛋白质合成的场所四、snmRNA参与了基因表达的调控。五、核酸在真核细胞和原核细胞中表现了不同的时空特性第四节核酸的理化性质一、核酸分子具有强烈的紫外吸收二、DNA变性是双链解离为单链的过程三、变性的核酸可以复性或形成杂交