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1、生物科学专业本科理论课程教 案生命科学学院微生物与生物化学教研室生物化学教案一、 课程基本信息课程代码课程类别专业必修中文名称生物化学英文名称Biochemistry适用专业生物科学、生物工程开课单位生命科学学院总学时81 学 分4.5 先修课程无机化学、有机化学后续课程分子生物学、免疫学等二、课程教材：生物化学;出版社;高等教育出版社;第三版;2002;三、教学对象：生物科学、生物技术、生物工程专业及其他生命科学专业和医学专业四、主要参考资料：1、郑集等编著，普通生物化学，北京，高等教育出版社，2002； 2、Trudy Mcke (影印版)，Biochemistry: An introdu
2、ction (Second Edition)，北京，科学出版社，2000；3、盛等编著，生物化学简明教程（第三版），北京，高等教育出版社，1999.4、郭蔼光. 基础生物化学（面向21世纪课程教材）.北京：高等教育出版社，2001 5、王希成，生物化学，北京：清华大学出版社，2000 6、Lubert stryer. Biochemistry.4th Edition.New York; W. H Freeman and Company,Fifth printing 1998.7、D L Nelson. Principles of Biochemistry.3rd ed. New York; W
3、orth publisher,2000五、课程考核方式及成绩评定考试形式：闭卷。考试题型：名词解释、选择题、判断题、填空题、问答题。成绩评定方法：平时成绩10%、课程论文20%，期末考试占70%。六、教案（见后）绪论一、教学目的了解生物化学的发展史，明确生物化学的概念、任务；了解生物化学与各学科之间的联系及研究生物化学现实意义；了解生物化学的进展和学习方法。二、教学重点一、生物化学的涵义二、生物化学与其它学科的关系三、生物化学的发展及突出成就四、我国生物化学的发展过程三、教学时数2学时四、教学方法利用多媒体与传统方法的相结合; 只讲重点和难点和前沿性的热点，一般性知识看书。五、教学内容绪 论一
4、、生物化学的涵义生物化学是介于生物和化学之间的一门边缘科学，它是用化学的理论和方法作为主要手段来研究生命现象，从而揭示生命的奥秘。它是从分子水平来研究生物体（包括人类、动物、植物和微生物）内基本物质的化学组成和生命活动所进行的化学变化（即代谢反应）的规律及其与生理机能的关系的一门科学。生物化学的任务就是研究组成生物体基本物质的性质，结构与功能，以及这些物质在生命活动过程中所进行的化学变化的规律及其与生理机能的关系，从而阐明生命现象的本质，并把这些知识应用到社会实践和生产实践中去，以达到征服自然和改造自然的目的。二、生物化学与其它学科的关系19世纪以前人们主要是通过生物体内的化学变化来认识生物体
5、的生理机能，直到二十世纪初才发展成为一门独立的新型学科。它是介于生物和化学之间的一门学科，它和有机化学、生理学、生物物理学和分子生物学等与生物化学的关系极为密切。随着对蛋白质、酶、核酸、糖类和脂类等生物大分子结构、性质、功能和代谢的不断阐释，越来越多的科学工作者被吸引着，越来越多的学科向其不断靠拢，使生物化学迅速地跨入突飞猛进的时代。生物化学的日新月异也促进了其它学科的发展，与许多学科相互联系、相互发展。如欲深入了解各种生物的生长、生殖、生理、遗传、衰老、疾病、生命起源和演化等理解，都需要用生物化学的原理和方法进行探讨。因此，生物化学是各门生物科学的基础，特别是生理学、微生物学、遗传学、细胞学
6、等各科的基础，在分子生物学中占有特别重要的位置。三、生物化学的发展及突出成就（一）、生物化学的发展阶段 第一阶段从19世纪末到20世纪30年代，主要是静态的描述性阶段，对生物体各种组成成分进行分离、纯化、结构测定、合成及理化性质的研究。其中菲舍尔测定了很多糖和氨基酸的结构，确定了糖的构型，并指出蛋白质是以肽键连接的。1926年萨姆纳制得了脲酶结晶，并证明它是蛋白质。 第二阶段约在20世纪3050年代，主要特点是研究生物体内物质的变化，即代谢途径，所以称动态生化阶段。其间突出成就是确定了糖酵解、三羧酸循环以及脂肪分解等重要的分解代谢途径。对呼吸、光合作用以及腺苷三磷酸(ATF)在能量转换中的关键
7、位置有了较深入的认识。第三阶段是从20世纪50年代开始，主要特点是研究生物大分子的结构与功能。生物化学在这一阶段的发展，以及物理学、技术科学、微生物学、遗传学、细胞学等其他学科的渗透，产生了分子生物学，并成为生物化学的主体。（二）、二十世纪生物化学的突出成就在20世纪前30年代中，生物化学的研究仍继续侧重在酶、激素、维生素的分离和功能以及人体氨基酸需要等几个方面。在20世纪中最突出的生化成就有：酶的结果、中间代谢途径的阐明、生物能量学的发展、生物大分子结构和功能以及分子生物学的兴起几个方面：1） 酶的结晶 20世纪30年代中，最突出的生化成果之一就是脲酶(urease)的第一次结晶成功。192
8、6年James B. Sumner(1877-1855)发表了他第一次成功地制成了晶体脲酶，随后是John H. Northrup（1891-1987）制得了晶体胃蛋白酶和胰蛋白酶。这两项研究成果是当今酶学的重大突破。因为有了晶体纯酶，就为体外研究个别酶的生物功能铺平了道路，从而开辟了酶学研究的新领域。2） 代谢途径的阐明 Hans A. Krebs提出的三羧酸循环对糖的分解代谢及尿素循环对氮的代谢都取得巨大进展。脂肪、蛋白质、氨基酸及其他生物物质的分解途径也得到阐明。由于物质分解途径的阐明及同位素在代谢研究上的应用，大大促进了20世纪晚期的合成代谢研究。3） 生物能研究的发现 生物能的研究使
9、生物化学更能深入地认识代谢在生命过程中的功用，自20世纪50年代以来，许多生化研究人员，包括Otto Meyerhof (1884-1951)、Otto Warburg (1883-1970)等在代谢能的产生和利用上作了基本阐述。指出了ATP是代谢能的产生作用的关键化合物，提出了呼吸链及氧化磷酸化的理论，从而建立了生物能量学（Bioenergetics）。4） 生物大分子的结构和功能的研究及分子生物学的兴起 从20世纪50年代起，生物化学的另一重要研究成果就是蛋白质及核酸的结构和功能。首先是Pauling 与Rober Corey利用X射线衍射技术研究蛋白质的二级结构，提出了著名的蛋白质的-螺
10、旋结构（-helix）、其次是Frederich Sanger在1953年发表了他对胰岛素分子中51个氨基酸序列的研究。 在Pauling的蛋白质的-螺旋结构的启示下James D. Waston与Francis H.C. Crick制成了DNA双螺旋结构模型，这一成就导致人们从DNA分子的三维结构去理解与DNA有关的生命现象，被认为是分子生物学的开始。四、我国生物化学的发展过程我国是世界文明发达最早的国家之一，中华民族是一个具有悠久历史和优秀文化的民族。我国劳动人民，远在古代即因生活需要，在生产、医疗和营养等方面的实践中积累了许多有关生物化学的丰富经验，并有许多发明创造，对生物化学的发展做出
11、了许多贡献。比如，在四千多年前（夏禹时代）就已发明用粮食酿酒，酿酒用的酒母称为曲或媒（即现代的酶）。在商周时期（公元前12世纪）已知制造酱、醋和饴糖的技术。酒、酱、醋和饴都是属于发酵酿造业，是利用生物体内的酶所催化的化学产物。在医药方面，春秋战国时期（公元前6世纪）已知用曲治疗消化道疾病，至今仍沿用，如“神曲”等。在晋朝（公元4世纪）时，已知用海藻（含碘）治疗瘿病（甲状腺肿）。而在欧洲直到公元1170年始用海藻治疗甲状腺肿。唐朝初年（公元7世纪）孙思邈已知脚气病为食米区一种流行病，并用含维生素B1丰富的国草药如车前、防风、大豆、米皮等进行治疗。他首先用含维生素A丰富的猪肝治疗雀目（夜盲症）。公
12、元10世纪起，我国就用动物各种脏器治疗疾病，尤其是明朝我国伟大科学家李时珍（公元16世纪）编著本草纲目一书，共载一千八百余种，其中有关动物药（包括代谢产物和分泌物）的记载就有四百多种。可见，我国古代人民对生物化学已有很大贡献。只是由于长期的封建统治和保守落后思想束缚了我国生产力和科学技术的发展，生物化学也不例外。中国生物化学的发展是20世纪20年代开始的。从1917年起，中国才有生物化学这门学科。在中国，现代生物化学起源于西方，尤其是美国、英国和德国。所有中国生物化学的开拓者，都是从美国及欧洲留学回来的。最早的是前齐鲁大学医学院的江清（1886-1939）、燕京大学的窦维廉（William H
13、. Adolph）(1890-1952)和协和医学院的吴宪(1893-1959)等，对中国早期生物化学的发展都是有功劳的，特别是吴宪法对中国生化的发展影响最大。第一章 蛋白质化学一、教学目的1.掌握蛋白质的概念和化学组成；蛋白质的基本结构单位氨基酸的分类及结构；蛋白质各级分子结构的内容和特点。2.熟悉氨基酸、 蛋白质的理化性质及分离鉴定方法。3.了解蛋白质的分子结构与功能的关系及蛋白质一级结构的测定。二、教学重点和难点：掌握蛋白质的分子结构、重要性质及结构与功能的关系。建议：在学习氨基酸的结构时联系有机化学的羧酸结构；在学习氨基酸的化学性质时联系氨基酸的结构，再将氨基酸的结构和特性与蛋白质的结
14、构和特性联系起来。同时注意氨基酸的某些特殊反应在蛋白质的合成工作中的实际意义，认识蛋白质的重要生物学意义和生产实践意义。三、教学时数18学时四、教学方法利用多媒体与传统方法的相结合五、教学内容第一节 蛋白质概论蛋白质是所有生物中非常重要的结构分子和功能分子，几乎所有的生命现象和生物功能都是蛋白质作用的结果，因此，蛋白质是现代生物技术，尤其是基因工程，蛋白质工程、酶工程等研究的重点和归宿点。一、蛋白质的化学组成与分类1、元素组成碳50% 氢7% 氧23% 氮16% 硫03%微量的磷、铁、铜、碘、锌、钼凯氏定氮：平均含氮16%，粗蛋白质含量=蛋白氮6.252、氨基酸组成从化学结构上看，蛋白质是由2
15、0 种L型氨基酸组成的长链分子。二、蛋白质分子大小与分子量蛋白质是由20 种基本aa 组成的多聚物，aa 数目由几个到成百上千个，分子量从几千到几千万。一般情况下，少于50 个aa 的低分子量aa 多聚物称为肽，寡肽或生物活性肽，有时也罕称多肽。多于50 个aa 的称为蛋白质。但有时也把含有一条肽链的蛋白质不严谨地称为多肽。此时，多肽一词着重于结构意义，而蛋白质原则强调了其功能意义。对于任一给定的蛋白质，它的所有分子在氨基酸组成、顺序、肽链长度、分子量等方面都是相同的，均一性。三、蛋白质分子的构象与结构层次蛋白质分子是由氨基酸首尾连接而成的共价多肽链，每一种天然蛋白质都有自己特有的空间结构，这种空间结构称为蛋白质的（天然）构象。四、蛋白质功能的多样性细胞中含量最丰实、功能最多的生物大分子。1 酶2 结构成分（结缔组织的胶原蛋白、血管和皮肤的弹性蛋白、膜蛋白）3 贮藏（卵清蛋白、种子蛋白）4 物质运输（血红蛋白、Na+K+ATPase、葡萄糖运输载体、脂蛋白、电子传递体）5 细胞运动（肌肉收缩的肌球蛋白、肌动蛋白）6 激素功能（胰岛素）7 防御（抗体、皮肤的角蛋白、血凝蛋白）8 接受、
