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1、1中 国 农 业 大 学 生 物 学 院 教 案课程名称：生物化学(1) 教材名称：王镜岩 朱圣庚 徐长法 主编生物化学 （高等教育出版社，2002 年第 3 版） 授课对象：生物学专业二年级本科生 开课时间：秋季 讲课学时：50 学时 主讲教师：刘国琴 工作单位：生物学院生物化学与分子生物学系2章章第一章 生物化学导论（2 学时）节节第一节 生物化学学科的建立和发展（1 学时）教学目的教学目的让学生了解生物化学学科的发展概况及其在生物学中的重要地位，激 发学生的学习热情。教学手段教学手段讲授、多媒体投影教学重点教学重点生物化学学科发展简史、重要成就及与其它学科的关系教学难点教学难点激发学生学
2、习生物化学的积极性类别类别时间时间教学过程教学过程备注导言导言5 5 分钟分钟首先介绍课程学时、任课教师、考试安排及课程主要内容、 参考书。（1）从对个人的介绍，谈到对时间的感受，提 示要珍视目前的学生时代；（2）从选择生命科学的教学 和科研作为自己毕生职业，谈到生物学科发展的潜力（发 挥主动、享受自由、满足好奇、富于挑战、创造知识、改 造生命、允许错误），同时提示生物化学在生物学中的重 要地位。投影正题正题4343 分钟分钟引出生物化学概念：生物化学就是研究生命化学组成生命化学组成 及化学变化规律及化学变化规律的一门科学。 要深入理解生物化学这门学科，首先要对它的建立和 发展简史有一个较全面
3、的了解。 第一节 生物化学学科的建立和发展 一、生物化学发展简史分三个阶段介绍。 以讲故事讲故事的形式，介绍生物化学的前期发展。突出几 位科学家的作用。第二阶段主要讲三大发现三大发现，突出几位诺贝尔获得者。第三阶段，突出突出其它学科对生物化学发展的 贡献，并由此强调学科交叉的重要性、边缘学科的诞生。 二、现代生物化学不断取得新进展 举例举例并结合动画动画，介绍最新报道（“单分子运动”、 “DNA 纳米镊子”、“大分子相互作用”等，说明生物化 学及相关学科的的快速发展。“分子生物学”是在生物化 学发展的基础上建立起来的，而分子生物学的应用和发展 还将依赖于继续生物化学的基础理论知识。激发学生认真
4、 学好生物化学，一定要走好脚下的第一步。板书多媒体多媒体3正题正题这里可根据时间，用批判的口气审视目前社会上以及学 生中存在的一种“躁动”。提示学生踏踏实实学习。 承认每一个学生都是同龄人中的佼佼者，都有很高的智 商。是否成功，取决于毅力。只有有毅力、不怕吃苦的人才只有有毅力、不怕吃苦的人才 能成功！能成功！智商毅力机会“机会”永远属于那些有准备的人！ 三、生物化学与其它学科的关系四、我国科学家在生物化学领域中的贡献 介绍几个在国际上有影响的重要工作（引导学生发言）。 中国人是聪明的，勤奋的。强调一定要有“爱国精神”， 无论何时何地（举例留学生故事）。五、学好生物化学 课程特点课程特点： 不是
5、研究原子、电子，而是研究具有空间构象的大分子； 不是研究单分子行为，而是研究大分子相互作用和精密调节；不是研究独立反应事件，而是研究代谢途径和代谢网络； 不是研究非生命体，而是研究能自我复制和遗传的生命体； 不是静止不变的理论，而是处于快速发展中。 要求：要求：按时上课、必要记忆、及时消化、适量参考。措施：措施：成立学习小组、加强课外讨论、写出书面报告、随机 课堂点名板书板书总结总结2 2 分钟分钟本节我们重点介绍了生物化学发展简史。可以看出生物 化学理论来源于科学实践，来源于几代代科学家不懈的努力； 生物化学理论知识丰富，所有与生物学有关的专业，包括目 前最热门的分子生物学都离不开生物化学的
6、基础知识和基本 实验技能。学好生物化学是必要的，相信大家都很重视这门 课，并能学好这门课。 安排：课外学习小组 10 人一组，定组长累计学累计学 时时 1 14章章第一章 生物化学导论（2 学时）节节第二、三节 （1 学时）教学目的教学目的认识生命物质的特征和水在生命活动中的作用教学手段教学手段讲授、投影教学重点教学重点生命物质特征、水的性质与生物学作用教学难点教学难点用化学进化的观点理解生命物质，介电常数，水与电解质的作用类别类别时间时间教学过程备 注导言导言上节我们刚讲了生物化学的概念和研究内容。生物化学就是研 究（停顿，学生回答）生命体“生命化学组成及化学变化规律 的一门科学”。现在我们
7、来具体分析一下生命体的化学组成、 生命物质的特征。正题正题4848 分钟分钟第二节 生命体化学组成及生命物质的特征 一、生命体的化学组成 分析生命体的化学组成，很枯燥，要利用比较法，并从进化的比较法，并从进化的 角度帮助学生理解。角度帮助学生理解。 比较人体、海水、地壳的化学元素差别，给出海洋是孕育生命 摇篮的结论。 介绍著名实验，证明“甲烷、氨、水、氢气 可能是生命进化的 原始物质”，“生物分子首先通过化学进化产生”的观点。 无机物（甲烷、氨、水、氢气）有机物（氨基酸、氢氧酸、 甲醛、氢氰化物）大分子 二、甲烷、氨、水、氢气 可能是生命进化的原始物质三、生命物质的特征（重点介绍重点介绍） 试
8、着让学生总结试着让学生总结： 生命物质大多由轻元素（lighter elements）组成 生物分子是碳的化合物 生物分子都具有三维结构特征 生物分子之间的相互作用具有立体特异性 细胞中的手性化合物一般仅以一种形式存在板 书多 媒 体四、生物化学反应类型 例举化学反应式说明常见反应类型： 这里只是让学生对生物化学反应类型有一个概况了解，说明生 物化学反应尽管看起来很复杂，但从反应机制看是有规律可寻板 书5的。提示学生不要被表面上看似复杂的生物化学反应所吓倒。 虽然生物化学反应不计其数，错综复杂，但归纳起来只有 五种类型。其中一种就是水解反应。由此过渡到： 第三节 水生命的溶剂 一、水的重要作用
9、 1水是生命物质的溶剂。 2水作为底物或产物参与生物化学反应。 启发学生举例：启发学生举例：如水解反应、光合反应、生物氧化反应 3水环境非常适合生命体 二、水是极性分子。 先给出一组数据：水具有比较高的熔点、沸点和蒸发热（表）。让学生分析：让学生分析：这些特殊的性质来源于相邻水分子间-比较强的 吸引力高的内聚力。 提问：提问：为什么有比较高的内聚力？-水是极性分子。 帮助分析：水的 2 个 H 原子与 O 原子不是共线性结合，而是呈 105 度夹角伸出。O 趋向于负电性，H 趋向于正电性。整个分子 呈偶极状态。使相邻水分子 O 和 H 成氢键（hydrogen bond）. 水分子间的大量氢键
10、维持着水的高内聚力。氢键使水具有不寻 常的性质。 三、水与溶质形成氢键（略讲） 四、水与电解质的作用 水化（hydration） 电荷屏蔽（charge screening） 水的这两个作用非常重要，不容易理解，要结合中学物理知识， 帮助分析：水对屏蔽电相互作用非常有效，因为水的介电常数 高。 F FQ Q1 1Q Q2 2/ / r r2 2离子间作用力 F 与所带电荷 Q、电荷基团间距 r 及溶剂的 介电常数有关。 介电常数是表示溶剂中偶极数量的一种物理特性参数。 提问：提问：在极性大的环境中，离子间的作用力是大还是（小）。 五、非极性气体难溶于水 六、非极性化合物迫使水结构发生变化 七、
11、弱键对生物分子结构与功能很重要板 书多 媒 体板 书总结总结2 2 分钟分钟在氢键、离子键、疏水键、范德华力这四种作用力中，范德华 力的概念比较抽象。与中学学的概念有出入。中学讲的是“分 子间”的弱相互作用。但在生物化学中，因为都是大分子，因 此，常强调“原子间”弱相互作用。本质一样。本节课重点掌累累 计计 学学 时时6握生命物质的特征。2 2章章第二章 糖类（Saccharides）6 学时（第一讲）节节 第一节 单糖（monosaccharides）（2 学时）教学目的教学目的以葡萄糖为例，掌握单糖的构型、构象、理化性质，为多糖的学习及 糖的代谢打下基础。教学手段教学手段讲授，多媒体投影教
12、学重点教学重点葡萄糖的分子结构教学难点教学难点L-，D-构型，-，-异头体类别类别时间时间教学过程备注复习复习5min5min水在生命体中的作用？水的特殊性质？导言导言5min5min我们在有机化学中曾学习过“糖”。糖类物质是含有多羟基 的醛类或多羟基的酮类化合物。为了给后面的糖代谢打下良 好基础，我们需要对糖的结构、性质、种类等有更深入的了 解，这一章我们将在复习已学知识的基础上，对糖进行进一 步剖析。因为部分内容重复，提问要多一些，同学分析多一 些。提问正题正题4040 minmin一、葡萄糖的分子结构 这一节里，有些在有机化学学过，以复习和提问的形式进度复习和提问的形式进度 快快些。 重
13、点讲清重点讲清 L-，D-构型的概念。（与有机化学的概念比较，有 机化学是根据顺序法则，D-R，L-S） 什么是旋光性？（+）、（-）与 L-，D-构型有没有必然联系？ 为什么？构型和旋光都与不对称碳有关，但并不一定相等。 旋光性用比旋光度（旋光率）表示: D20 变旋现象：一个旋光性物质溶液放置后，其比旋光度改变 的现象，称为变旋现象。 讲变旋现象时，一般学生只知道概念，不知道本质，要放慢放慢 速度速度，和学生一起分析一起分析变旋本质： 变旋结构形式的变化与不对称碳有关构型变化？新 共价键的形成 介绍-，-异头体，要从葡萄糖分子自我成环、葡萄糖的醛 基为半缩醛开始，慢慢引入。当半缩醛羟基在环
14、之下为-葡 萄糖，在环平面之下为-葡萄糖。板书多媒体7类别类别时间时间教学过程备 注正题正题4545 minmin吡喃型葡萄糖六元环，呋喃型五元环 葡萄糖的构象：船式，椅式 提问：提问：优势构象？ 比较分析比较分析：构型和构象的区别，包括英文术语。 构型（configuration）：分子中原子的特定空间排列。改变构 型需要共价键的短裂与重新形成。 构象（conformation）：由于分子中单键旋转所产生的原子的 空间结构。构象的变化不需要共价键的短裂与形成。 下面介绍几种常见重要单糖 二、几种重要单糖 按类别，各举例说明按类别，各举例说明。在黑板一侧板书代表性单糖的链式分子 结构，并指出与
15、代谢的关系，以提示其重要性。 所有的单糖都是由甘油醛、二羟丙酮派生来的。 甘油醛醛糖；二羟丙酮酮糖 醛糖、酮糖关系图（投影），重点介绍重点介绍如下几种： （一）丙糖（三碳糖） D甘油醛 二羟丙酮 它们的磷酸酯是糖代谢的重要中间产物。 （二）丁糖（四碳糖） （三）戊糖（五碳糖） （四）己糖（六碳糖） （五）庚糖 D甘露庚酮糖、D景天庚酮糖 和学生一起试着慢慢写出相关的环式结构，并写出和学生一起试着慢慢写出相关的环式结构，并写出 - -， - -两种两种 环式结构。环式结构。 要求：要求：环形结构和线性结构都会写。 提示：提示：下节课要让几个同学到黑板上写出一些单糖的环式结构。投 影加 强 板 书
16、8总结总结5 5 分分这节课重点介绍了几种常见单糖的链式和环式结构。要注意规 律，先记住几碳糖，再注意构型，然后按异头体的要求，即可 正确写出分子结构。生物体内，糖都是采用 D构型，因此常 不写 D。重点有：葡萄糖、核糖、脱氧核糖、半乳糖、甘露糖、 果糖。 在这一节课里，重点掌握几个概念：L-，D-构型，-，-异头 体，旋光性表示的（+）、（-）及变旋现象的本质。累累 计计 学学 时时4 4章章第二章 糖类（Saccharides）6 学时（第二讲）节节 第一节 单糖（monosaccharides）（1 学时）教学目的教学目的掌握糖的理化性质教学手段教学手段讲授、多媒体投影教学重点教学重点糖的化学性质，糖苷教学难点教学难点烯醇式结构的活性类别类别时间时间教学过程备注备注复习复习1010 分钟分钟 让几个学生上讲台分别写出 D-葡萄糖、核糖、脱氧核糖、半 乳糖、甘露糖、果糖的环形结构。-，-两种。其他下边写9正题正题4
