生物化学教案标题

生物化学与分子生物学绪论第一节生物化学与分子化学发展简史一、叙述生物化学阶段二、动态生物化学阶段三、分子生物化学时期1、DNA双螺旋结构被发现2、DNA克隆使基因操作无所不能3、基因组学及其他组学的研究四、我国科学家对生物化学发展的贡献第二节生物化学与分子生物学研究的主要内容1、生物分子的结构与功能2、物质代谢及其调节3、基因信息传递及其调控第三节生物化学与分子生物学和医学一、生物化学已成为生物学各科学界之间，医学各学科之间相互联系的共同语言二、生物化学为推动医学各学科发展作出了重要的贡献第一篇生物分子结构与功能第一章蛋白质的结构与功能第一节蛋白质的分子组成一、组成人体蛋白质的20种L-α氨基酸二、氨基酸可根据侧链结构和理化性质进行分类三、20种氨基酸具有共同活特异的理化性质（一）氨基酸具有两性解离的性质（二）含共轭双键的氨基酸具有紫外线吸收性质（三）氨基酸与茚三酮反映生成蓝紫色化合物四、氨基酸通过肽键连接而形成蛋白质或活性肽（一）氨基酸通过肽键连接而形成肽（二）体内存在多种重要的生物活性肽1、谷胱甘肽2、多肽类激素及神经肽第二节蛋白质的分子结构一、氨基酸的排列顺序决定蛋白质的一级结构二、多肽链的局部主链构想为蛋白质的二级结构（一）参与肽键形成的6个原子在同一平面上（二）α－螺旋是常见的蛋白质二级结构（三）β－折叠使多肽键形成片层结构（四）β－转角和无规卷曲在蛋白质分子中普遍存在（五）二级结构可组成蛋白质分子中的模体（六）氨基酸残基的侧链影响二级结构的形成三、多肽链在二级结构基础上进一步折叠形成三级结构（一）三级结构是指整条肽链中全部氨基酸残基的相对空间位置（二）结构域是三级结构层次上的独立功能区（三）蛋白质的多肽链须折叠成正确的空间构象四、含有二条以上多肽链的蛋白质具有四级结构五、蛋白质的分类第三节蛋白质结构与功能的关系一、蛋白质一级结构是高级结构与功能的基础（一）一级结构是空间构象的基础（二）一级结构相似的蛋白质具有相似的高级结构与功能（三）氨基酸序列提供重要的生物进化信息（四）重要蛋白质的氨基酸序列改变可引起疾病二、蛋白质的功能依赖特定空间结构（一）血红蛋白亚基与肌红蛋白结构相似（二）血红蛋白亚基构象变化可影响亚基与氧结合（三）蛋白质构象改变可引起疾病第四节蛋白质的理化性质一、蛋白质具有两性电离性质二、蛋白质具有胶体性质三、蛋白质空间结构破坏而引起变性四、蛋白质在紫外光谱区有特征性吸收峰五、应用蛋白质呈色反应可测定溶液中蛋白质含量1、茚三酮反应2、双缩脲反应第五节蛋白质的分离、纯化与结构分析一、透析及超滤法可去除蛋白质溶液中的小分子化合物二、丙酮沉淀，盐析及免疫沉淀是常用的蛋白质浓缩方法三、利用荷电性可电泳分离蛋白质四、应用相分配或亲和原理可将蛋白质进行层析分离五、利用蛋白质颗粒沉降行为不同可进行超速离心分离六、应用化学或反向遗传学方法可分析多肽链的氨基酸序列七、应用物理学，生物信息原理可进行蛋白质空间结构测定思考题：1、叙述L-α氨基酸结构特征，比较各种结构异同并分析结构与性质的关系。2、蛋白质的基本组成单位是什么?什么是肽键？什么是肽单元？3、简述蛋白质一级结构、二级结构、三级结构、四级结构基本概念及各结构层次间的主要化学键。4、解释蛋白质分子中模体和结构域概念及其与二、三级结构的关系。5、举例说明蛋白质结构与功能的关系。（一级结构与空间结构）6、简要叙述蛋白质理化性质在蛋白质分离、纯化中的应用。7、常用的蛋白质分离纯化方法有哪几种?各自的作用原理是什么?第二章功能核酸的结构与功能第一节核酸的化学组成以及一级结构一、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－磷酸二脂键连接形成的大分子三、RNA也是具有3，5－磷酸二脂键的线性大分子四、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（一）DNA双螺旋结构的试验基础（二）DNA双螺旋结构模型的要点1、DNA由两条多聚脱氧核苷酸链组成2、核糖与磷酸位于外侧3、DNA双链之间形成了互补碱基对4、碱基对的疏水作用力和氢键共同维持着DNA双螺旋结构的稳定（三）DNA双螺旋结构的多样性（四）DNA的多链结构二、DNA的高级结构是超螺旋结构（一）原核生物DNA的环状超螺旋结构（二）真核生物DNA以核小体为单位形成高度有序致密结构三、DNA是遗传信息的物质基础第三节RNA的结构与功能一、mRNA是蛋白质合成中的模板1、真核生物mRNA的5`－端由特殊冒结构2、真核生物mRNA的3`－端有多聚腺苷酸尾3、mRNA的碱基序列决定蛋白质的氨基酸序列二、tMRNA是蛋白质合成中的氨基酸载体1、tRNA中含有多种稀有碱基2、tRNA含有茎环结构3、tRNA的3`－端可连接氨基酸4、tRNA的反密码子能够识别密码子三、以rRNA为组分的核糖体是蛋白质合成的场所四、其他非编码RNA参与基因表达的调控五、核酸在真核细胞和原核细胞中表现出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双链第五节核酸酶思考题：1、说明碱基与戊糖、核苷与磷酸的连接化学键是什么？核苷酸与核苷酸之间的化学键是什么？2、简述DNA双螺旋结构的实验基础是什么？简述B型DNA分子双螺旋结构的要点，并思考双螺旋结构的大沟和小沟的作用是什么？3、简述rRNA的结构特点及其生物学功能。4、简述真核生物mRNA的结构特点。5、简述tRNA的结构特点。6、何谓核小体？7、叙述核酸的理化性质。8、DNA和RNA都可以形成双链结构，分析DNA-DNA,RNA-RNA以及DNA-RNA杂交双链中，哪种结构比较稳定？9、核酸酶与核酶的区别是什么？第三章酶第一节酶的分子结构与功能一、酶的分子组成中常含有辅助因子二、酶的活性中心是酶分子执行其催化功能的部位三、同工酶催化相同的化学反应第二节酶的工作原理一、酶促反应特点（一）酶对底物具有极高的催化效率（二）酶对底物有高度的特异性1、绝对专一性2、相对专一性（三）酶的活性与酶量具有可调节性（四）酶具有不稳定性二、酶通过促进底物形成过滤态而提高反映速率（一）酶比一般催化剂更有效地降低反应的活化能（二）酶与底物结合形成中间产物1、诱导契合作用使酶与底物密切结合2、临近效应与定向排列使诸底物正确定位于酶的活性中心3、表面效应使底物分子去溶剂化（三）酶的催化机制呈现多元催化作用第三节酶促反应动力学一、底物浓度对酶促反应速率的影响呈矩形双曲线（一）米－曼氏方程式揭示单底物反应的动力学特性（二）Km与Vmax是重要的酶促反应动力学参数1、Km值等于酶促反应速率为最大反应速率一半时的底物浓度2、Km值是酶的特征性常数3、Km在一定条件下可表示酶对底物的亲和力4、Vmax是酶被底物完全饱和时的反应速率5、酶的转换数（三）Km与Vmax常通过林－贝作图法求取二、底物足够时酶浓度对酶促反应速率的影响呈直线关系三、温度对酶促反应速率的影响具有双重性四、PH通过改变酶分子及底物分子的解离状态影响酶促反应速率五、抑制剂可降低酶促反应速率（一）不可逆性抑制剂与酶共价结合（二）可逆性抑制剂与酶非共价结合1、竞争性抑制剂与底物竞争结合酶的活性中心2、非竞争性抑制剂结合活性中心之外的调节位点3、反竞争性抑制剂的结合位点由底物诱导产生六、激活剂可提高酶促反应速率第四节酶的调节一、酶活性的调节是对酶促反应速率的快速调节（一）别构效应剂通过改变酶的构象而调节酶活性（二）酶的化学修饰调节是通过某些化学基团与酶的共价可逆结合来实现的（三）酶原需要通过激活过程才能产生有活性的酶二、酶含量的调节是对酶促反应速率的缓慢调节（一）酶蛋白合成可被诱导或阻遏（二）酶的降解与一般蛋白质降解途径相同第五节酶的分类与命名一、酶可根据其催化的反应类型予以分类（一）氧化还原酶类（二）转移酶类（三）水解酶类（四）裂合酶类（五）异构酶类（六）合成酶类二、每一种酶均有其系统名称和推荐名称第六节酶与医学的关系一、酶与疾病发生，诊断及治疗密切相关（一）许多疾病与酶的质和量的异常相关1、酶的先天性缺陷是先天性疾病的重要病因之一2、一些疾病可引起酶活性或量的异常（二）体液中酶活性的改变可作为疾病的诊断指标（三）某些酶可作为药物用于疾病的治疗1、有些酶作为助消化的药物2、有些酶用于清洁伤口和抗炎3、有些酶具有溶解血栓的疗效二、酶作为试剂用于临床检验和科学研究（一）有些酶可作为酶偶联测定法中的指示酶或辅助酶（二）有些酶可作为酶标记测定法中的标记酶（三）多种酶成为基因工程常用的工具酶思考题：1、什么是酶？酶的化学本质是什么？2、什么是全酶？在酶促反应中酶蛋白与辅助因子分别起什么作用？3、什么是酶的活性中心？为什么加热、强碱、强酸等因素可使酶失活？4、何谓同工酶？5、试述酶促反应的特点。6、试述酶催化反应的分子机制。7、简述Km和Vmax的意义。8、酶浓度、温度、pH、激活剂对酶促反应速度的影响。9、试述三种竟争性抑制作用的区别和动力学特点。10、酶在临床上有哪些用途？第四章聚糖的结构与功能第一节糖蛋白分子中聚糖及其合成过程一．N－连接型糖蛋白的糖基化位点为二．N－连接型聚糖结构有高甘露型，复杂型和杂合型之分三．N-连接型聚糖合成是以长萜醇作为聚糖载体四．O－连接型聚糖合成不需聚糖载体五．蛋白质β－N－乙酰葡糖胺的糖基化是可逆的单糖基修饰六．糖蛋白分子中聚糖影响蛋白质的半衰期，结构与功能〔一〕聚糖可稳固多肽的结构及延长半衰期〔二〕聚糖参与糖蛋白新生肽链的折叠或聚合〔三〕聚糖可影响糖蛋白在细胞内的靶向运输〔四〕聚糖参与分子间的相互识别第二节蛋白聚糖分子中的糖胺聚糖一．糖胺聚糖是含己糖醛酸和己糖胺组成的重复二糖单位二．核心蛋白含有与糖胺聚糖结合的结构域三．蛋白聚糖生物合成在多肽链上逐一加上糖基四．蛋白聚糖是细胞间基质重要成分〔一〕蛋白聚糖最主要功能是构成细胞间基质〔二〕各种蛋白聚糖有其特殊功能第三节糖脂由鞘糖脂，甘油糖脂和类固醇衍生糖脂组成一．鞘糖脂是神经酰胺被糖基化的糖苷化合物1、脑苷脂是不含唾液酸的中性鞘糖脂2、硫苷脂是指糖基部分被硫酸化的酸性鞘糖脂3、神经节苷脂是含唾液酸的酸性鞘糖脂二．髓磷脂中含有甘油糖脂第四节聚糖结构中蕴含大量生物信息一．聚糖组分是糖蛋白执行功能所必需二．结构多样性的聚糖蕴含生物信息〔一〕聚糖空间结构多样性是其携带信息的基础〔二〕聚糖空间结构多样性受基因编码的糖基转移酶和糖苷酶调控第五章维生素与无机盐第五节脂溶性维生素一．维生素A〔一〕视黄醇是天然维生素A的主要形式〔二〕视黄醇，视黄醛和视黄酸视维生素A的活性形式1、视黄醛与视蛋白的结合维持了正常视觉功能2、视黄酸对基因表达和组织分化具有调节作用3、维生素A和胡萝卜素是有效的抗氧化剂4、维生素A及其衍生物可抑制肿瘤生长〔三〕维生素A缺乏或过量摄入均引起疾病二．维生素D〔一〕维生素D是类固醇衍生物〔二〕维生素D的活化形式是1，25－二羟基维生素D3〔三〕1，25－〔OH〕2－D3具有调节血钙和组织细胞分化的功能1、调节血钙水平是1，25－〔OH〕2－D3的重要作用2、1，25－〔OH〕2－D3还具有影响细胞分化的功能〔四〕维生素D缺乏或摄入过量均引起疾病三．维生素E〔一〕维生素E是生育酚类化合物〔二〕维生素E具有抗氧化等多方面的动能1、维生素E是体内最重要的脂溶性抗氧化剂2、维生素E具有调节基因表达作用3、维生素E促进血红素的合成〔三〕维生素E缺乏可引起轻度贫血四．维生素K〔一〕维生素K是2－甲基－1，4－萘醌的衍生物〔二〕维生素K的主要功能是促进凝血1、维生素K是凝血因子合成所必须的辅酶2、维生素K对骨代谢具有重要作用〔三〕维生素K缺乏可引起出血第六节水溶性维生素一．维生素B1〔一〕维生素B1形成辅酶焦磷酸硫胺素〔二〕维生素B1在糖代谢中具有重要作用〔三〕维生素B1缺乏可引起脚气病二．维生素B2〔一〕维生素B2是FAD和FMV的组成成分〔二〕FMN和FAD是体内氧化还原酶的辅基〔三〕维生素B2缺乏病是一种常见的营养缺乏病三．维生素PP〔一〕维生素PP是NAD