《生物化学》教案(完整)

教案授课日期：年月日教案编号：教学安排课型：新授课教学方式：讲授性，主体参与教学教学资源相关视频，图片，多媒体授课题目（章、节）蛋白质化学教学目的与要求：1，掌握蛋白质的元素组成特点，氨基酸的结构通式；2、掌握蛋白质一级结构、二级结构的概念、维系键；3、掌握蛋白质的结构与功能的关系；4、熟悉蛋白质物化性质；5、了解蛋白质的与医学的关系；重点与难点：重点：蛋白质的元素组成特点，氨基酸的结构通式难点：蛋白质物化性质教学内容与教学组织设计：详见附页课堂教学小结：一、蛋白质的变性1、概念：天然蛋白质受到物理、化学因素的影响，导致其空间结构的破坏，从而使蛋白质的理化性质发生改变和生物功能的丧失称为蛋白质的变性作用。2、引起蛋白质变性的因素：物理因素、化学因素二、蛋白质的两性性质蛋白质中所带的正电荷与负电荷相等而呈电中性（此时为两性离），此时溶液的pH称为该蛋白质的等电点，常用pI表示。三、蛋白质具有两性电离、胶体、变性和沉淀的性质。四、蛋白质的定性、定量测定方法有多种。五、蛋白质具机体的有三大功能:。不同状态下的机体对蛋白质的需求及代谢情况有差异。构成人体的氨基酸有20种，其中8种是体内不能合成的，需从饮食种摄取。复习思考题、作业题：医院杀菌灭毒的方式有哪些？这些方式和蛋白质变性有何关系？课后反思：做好新课导入是成功教学的关键，尽量做到知识点讲解的深入简出，要注意结合日常生活知识和护理相关知识。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%。20mins5mins5mins25mins教学主要内容备注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20mins5mins20mins10mins教学主要内容备注上相互接近，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；一级结构相似其高级结构与功能也相似；10mins5mins10mins5mins20mins教学主要内容备注氨基酸序列提供重要的生物进化信息；氨基酸序列改变可能引起疾病。2.蛋白质空间结构与功能的关系蛋白质的功能依赖特定空间结构；肌红蛋白的结构与功能。血红蛋白结构、运输O2功能，氧饱和曲线。协同效应：一个寡聚体蛋白质的一个亚基与其配体结合后，能影响此寡聚体中另一个亚基与配体结合能力的现象，称为协同效应。变构效应：凡蛋白质（或亚基）因与某小分子物质相互作用而发生构象变化，导致蛋白质（或亚基）功能的变化，称为蛋白质的变构效应。蛋白质构象改变可引起疾病如疯牛病等。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10mins10mins教学主要内容备注能力消失、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。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，5mins20mins20mins教学主要内容备注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。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？15mins教案授课日期：年月日教案编号：教学安排课型：新授课教学方式：讲授性，主体参与教学教学资源相关视频，图片，多媒体授课题目（章、节）核酸化学教学目的与要求：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。重点与难点：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；难点：DNA的空间结构。教学内容与教学组织设计：详见附页课堂教学小结：核酸是以核苷酸为基本组成单位的生物大分子，携带和传递遗传信息。分为脱氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA)两类。核酸的化学组成元素组成：C、H、O、N、P（9~10%）分子组成：碱基（嘌呤碱，嘧啶碱）、戊糖（核糖，脱氧核糖）和磷酸RNA主要有mRNA，tRNA，rRNA复习思考题、作业题：你所熟悉的疾病中，哪些是基因突变导致的？课后反思：该章内容抽象，复杂。尽量以流程图，要尽量用直观视频图片的方式将内容展示给学生。教学主要内容备注核酸是以核苷酸为基本组成单位的生物大分子，携带和传递遗传信息。分为脱氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA)两类，前者90%以上分布于细胞核，其余分布于核外如线粒体，叶绿体，质粒等。携带遗传信息，决定细胞和个体的基因型(genotype)。而RNA分布于胞核、胞液，参与细胞内DNA遗传信息的表达。某些病毒RNA也可作为遗传信息的载体。一.核酸的化学组成及一级结构核酸的化学组成元素组成：C、H、O、N、P（9~10%）分子组成：碱基（嘌呤碱，嘧啶碱）、戊糖（核糖，脱氧核糖）和磷酸1．核苷酸中的碱基成分：腺嘌呤（A）、鸟嘌呤（G）、胞嘧啶（C）、尿嘧啶（U）、胸腺嘧啶（T）。DNA中的碱基（A、G、C、T），RNA中的碱基（A、G、C、U）。2．戊糖：D-核糖（RNA）、D-2-脱氧核糖（DNA）。3．磷酸核酸及核苷酸：碱基及戊糖通过糖苷键连接形成核苷，核苷与磷酸连接形成核苷酸。重要游离核苷酸及环化核苷酸：NMP、NDP、NTP、cAMP、cGMP核酸的一级结构概念：核酸中核苷酸的排列顺序，由于核苷酸间的差异主要是碱基不同，所以也称为碱基序列。核苷酸间的连接键——3’，5’-磷酸二酯键、方向（5’→3’）及链书写方式。二、DNA的空间结构与功能1、DNA的二级结构——双螺旋结构2．chargaff规则：Chargaff规则：①腺嘌呤与胸腺嘧啶的摩5mins10mins5mins10mins10mins教学主要内容备注尔数总是相等（Ａ=T），鸟嘌呤的含量总是与胞嘧啶相等（G=C）；②不同生物种属的DNA碱基组成不同，③同一个体不同器官、不同组织的DNA具有相同的碱基组成。B-DNA结构要点：①DNA是一反向平行的互补双链结构亲水的脱氧核糖基和磷酸基骨架位于双链的外侧、而碱