生化教学大纲.doc

生物化学 ( Biochemistry )是研究生命化学的科学，它在分子水平探讨生命的本质，即研究生物体的分子结构与功能、物质代谢与调节、及其在生命活动中的作用。由于生物化学越来越多地成为生命科学的共同语言，当今生物化学已成为生命科学领域的前沿学科。生物化学教学任务主要是介绍生物化学的基本知识，以及与医学相关的生物化学进展，包括生物大分子的结构与功能（蛋白质、核酸、酶），物质代谢及其调节（糖、脂、氨基酸、核苷酸代谢、物质代谢的联系与调节）；基因信息的传递（DNA复制、RNA转录、蛋白质生物合成、基因表达调控、重组DNA与基因工程）；相关的专题知识（细胞信息传递，血液生物化学，肝的生物化学，维生素与微量元素，糖蛋白、蛋白聚糖与细胞外基质，癌基因、抑癌基因与生长因子，基因诊断与基因治疗等）。二、基础理论与基本知识本“生物化学”教材中的内容按“掌握、熟悉、了解”三级要求学习及掌握。“掌握”部分要求理解透彻，包括有关概念及其研究进展等内容细节，并能运用其理论及概念于相关学科的学习及今后的临床及科研工作；“熟悉”部分要求能熟知其相关内容的概念及有关理论，并能适当应用；“了解”部分要求能对其中的概念有一定认识，对相关内容有所了解。绪 论熟悉“生物化学”的概念及其与“分子生物学”的关系。本教材的主要内容及讲授安排。了解生物化学的发展简史、当代生物化学研究的主要内容及生物化学与医学的紧密联系。第一篇 生物大分子的结构与功能熟悉生物大分子的概念及其在生命现象中的重要作用。第一章 蛋白质的结构与功能掌握蛋白质在生物体中的重要性及其特点。蛋白质元素组成的特点及其应用；组成蛋白质的二十种氨基酸的结构通式、中文名字及英文三字缩写符号；氨基酸的重要理化性质（两性解离及等电点、紫外吸收、茚三酮反应等）；多肽链、肽及多肽的定义；主链和侧链、肽链两端的概念及肽链书写方法。蛋白质分子结构类型；蛋白质一级结构的概念、维系键、重要性；蛋白质二级结构的概念、维系键、主要形式；肽平面及肽单元的概念；蛋白质三级结构的概念、维系键；结构域、亚基的概念；蛋白质四级结构的概念、维系键。蛋白质两性电离及等电点的概念；蛋白质分子的亲水胶体性质及其稳定因素；蛋白质变性的概念、变性因素及变性原理；蛋白质沉淀的概念及常用沉淀方法；盐析、分段盐析、电泳、透析的概念。熟悉二十种基本氨基酸的分类；部分氨基酸（Asp、Glu、Arg、Lys、His、Pro、Cys、Ser）的侧链功能基团（R基团）；一些重要的生物活性肽（GSH、多肽类激素、神经肽）；蛋白质的三种常用分类方法（按分子组成成分分类、按分子形状分类、按其主要功能分类）。-螺旋、-折叠的结构要点；模序的概念及其常见形式（锌指、HLH、RGD等）；一级结构对二级结构的决定作用（影响-螺旋及-折叠形成的主要因素）。一级结构是空间结构基础的实例（Rnase变性与复性）；一级结构与功能的直接关系；Hb空间结构的改变对其结合氧的功能的影响（氧百分饱和度、氧解离曲线、协同效应及变构效应）。碱性蛋白质及酸性蛋白质的含义；变性蛋白质复性的概念；蛋白质变性、沉淀和凝固之间的联系。了解分子伴侣的概念及其对蛋白质分子空间结构形成的影响；Hb分子的四级结构概况；分子病；Hb和Mb分子的空间结构要点。用丙酮沉淀、盐析、电泳、透析、层析、分子筛过滤、超速离心等分离纯化蛋白质的方法；氨基酸序列的常用分析方法（Sanger水解逐段分析法、未端分析、倒推法）；蛋白质分子空间结构测定的常用方法（X-线晶体衍射法、二维核磁共振技术、计算法预测等）。第二章 核酸结构与功能掌握核酸的概念、分类及重要生物学功能；存在于核酸分子中的五种基本碱基（A、G、C、U、T）及其在DNA、RNA中分布的不同；碱基对紫外光的吸收性质及其重要应用；核酸中两种戊糖（R、dR）及其碳原子序号表示方式；核苷的概念、命名及主要种类；核苷酸的概念、结构要点、命名及分类；各种核苷酸的英文符号。多核苷酸、多核苷酸链、磷酸二酯键、多核苷酸链主、侧链及二端的概念；多核苷酸链的书写方式；核酸一级结构的概念；DNA与RNA在一级结构上的区别。Watson和Crick提出的DNA双螺旋结构模型要点（反向互补、右双螺旋、副键维系）及碱基互补规律的概念及其重要意义；DNA的基本生物学功能。动物细胞中主要RNA的种类及功能；mRNA的结构特点及生物学功能；三联体密码的概念；tRNA的结构特点（富含稀有碱基、二级结构为三叶草结构、三级结构为倒“L”型结构）及其生物学功能；rRNA的重要生物学功能。DNA变性的概念、常用变性方法、变性后的改变及DNA变性的实质；Tm、增色效应（高色效应）的概念及（G+C）与Tm之间的联系；变性DNA复性的概念、本质及主要改变（减色效应）；核酸分子杂交的概念及常见形式。熟悉核苷酸的其它功能（辅酶、高能物质、第二信使等）。Chargaff规则；环状DNA分子的超螺旋结构（麻花状结构）；真核DNA超螺旋结构的基本单位（核小体）的形成；基因组的概念。小核RNA、小核仁RNA、小胞质RNA的名称及主要功能。核酸的一般理化性质（酸性、溶液粘度大、易断裂、A260）及其应用；复性的温度条件。核酸酶、核酸外切酶、核酸内切酶及限制性核酸内切酶（限制酶）的概念及其在DNA重组技术中的重要应用。了解稀有碱基；碱基的互变异构。DNA结构的多样性（B-DNA、Z-DNA、A-DNA）；真核细胞从DNA到染色体的组装过程。mRNA的前体（hnRNA）；rRNA的种类及结构特点。第三章 酶掌握酶和核酶的概念及重要作用；酶蛋白、辅助因子、全酶、辅酶和辅基的概念；必需基团、催化基团、活性中心（活性部位）的概念。酶促反应高效率的含义、实例及机理；酶高度特异性的概念和分类并了解各类特异性的一、二种实例；酶促反应可调节性概况。酶促反应动力学的含义；S对V影响的饱和曲线（矩形双曲线）；米氏常数（Km）、Vm的概念、Km和Vm的意义；最适温度的概念、温度对V影响的机理（双重影响）、高温与低温对酶的不同影响；最适pH的概念、pH对V影响的机理；酶抑制剂的概念、酶抑制作用的概念及分类；酶激活剂的概念及分类。酶调节的主要方式（活性调节、含量调节）；酶原及酶原激活的概念、实例、机理和重要生理意义；变构酶、酶的变构作用、变构部位（调节部位）、变构效应剂、 酶的共价修饰调节、同工酶的概念。熟悉单体酶、寡聚酶、多酶体系、多功能酶（串联酶）的含义；单纯酶和结合酶的概念；金属离子辅助因子的作用。酶与一般催化剂作用的共同点；酶-底物复合物的形成与诱导契合假说。用林-贝氏作图法（双倒数作图法）测定Km值及Vm值的原理；T-V曲线；pH-V曲线；不可逆性抑制的概念；可逆性抑制的概念及分类；三类可逆性抑制（竞争、非竞争、反竞争）的概念及动力学特征、竞争性抑制的实例及其在医学上的应用；酶活性的概念、酶活性测定的重要性、酶活性测定的条件；酶活性单位的概念、国际单位（IU）、催量（Kat）的概念及相互换算。酶共价修饰调节的方式；酶蛋白合成诱导与阻遏的概念；诱导剂、辅阻遏剂、阻遏蛋白的概念；同工酶的成因及分布特点；LDH的五种类型。氧、转、水、裂、异、合六大类酶（按顺序记忆）。了解酶活性部位的结构特征。酶降低反应活化能、提高反应速率的几种途径（邻近效应，定向排列、多元催化、表面效应等）。米氏方程的推导；巯基酶及羟基酶抑制的实例及其解救；酶激活剂的作用机理。酶变构调节的实例；酶降解调节、酶含量调节的特点（迟、久）； CK的三种类型；同工酶在疾病诊断中的应用。酶的习惯命名法及系统命名法；酶编号（EC）的含义。酶在探讨疾病发生机理、疾病诊断、疾病治疗中的作用；酶在临床检验、药物治疗、医学科研和工业生产中的应用。第二篇 物质代谢及其调节了解物质代谢的一般规律；合成代谢与分解代谢概念；本篇主要内容及要求。第四章 糖代谢掌握糖在体内的生理功能；G在体内主要代谢途径。糖酵解概念及反应过程的两个主要阶段、糖酵解的生理意义及ATP生成。糖有氧氧化的概念、有氧氧化反应过程的的三个主要阶段；三羧酸循环（TAC）概念、部位及其反应的总过程、生理意义；有氧氧化生成的ATP数目。PPP的限速酶、PPP的生理意义；NADPH参与的代谢反应。葡萄糖储存的形式及生理意义。糖异生的概念、原料、反应主要器官；糖异生途径主要反应过程；糖异生的三大生理意义。血糖的概念、参考正常值、主要来源及去路；激素（胰岛素、肾上腺素）对血糖的调节要点。熟悉糖酵解反应部位、反应的详细过程、三个不可逆反应及其所催化的酶。糖有氧氧化反应的详细过程及其关键酶；丙酮酸脱氢酶复合体的组成及其作用；TAC的具体反应过程、ATP生成及关键酶。PPP的概念；PPP的反应部位、反应的两个主要阶段。糖原合成的概念、反应过程及关键酶；糖原分解的概念、反应过程及关键酶；葡萄糖-6-磷酸酶存在的部位；化学修饰对糖原合成与分解关键酶的调节、激素对糖原合成与分解的调节。糖异生反应过程关键酶及草酰乙酸的穿梭方式、NADH的来源；底物循环（substrate cycle）及无效循环（futile cycle） 的概念；糖异生的间接途径（三碳途径）和直接途径的概念；乳酸循环（Cori cycle）的概念、反应过程及生理意义。血糖的其它调节。了解糖的概念；淀粉的消化概况；葡萄糖吸收是主动吸收过程，同时伴Na+转运；G转运载体（SGLT）的作用。其它已糖进入酵解途径的概况；糖酵解调节的三个调节点及调节的方式。丙酮酸脱氢酶复合体的作用机制；乙酰CoA/CoA比值、NADH/NAD+比值、ATP/ADP比值及Ca2+对有氧氧化的调节；巴斯德效应的概念及其机制。磷酸戊糖途径的调节过程。糖原累积症特点及成因。主要在两个底物循环间进行的糖异生调节、 激素对糖异生的调节；乳酸循环的成因。高血糖、糖尿症及低血糖。 第五章 脂类代谢掌握甘油三酯合成的原料。脂肪动员、激素敏感脂肪酶（HSL）、脂解激素、抗脂解激素的概念；脂肪水解产物的去向及甘油的代谢；脂酸氧化的的主要器官、脂酸的活化及脂酰CoA进入线粒体（氧化的限速步骤及相关限速酶）的概况；氧化的概念、部位、四步循环反应及反应的产物（乙酰CoA）的代谢去向；酮体的概念、生成的部位；酮体在肝中生成、在肝外利用的要点；酮体生成的生理意义及病理意义。脂肪酸合成原料（乙酰CoA、NADPH等）的主要来源。胆固醇在体内转化为三个重要物质。各类脂蛋白的化学组成（组成特点）、来源（合成部位）及主要生理功能。熟悉脂类的概念、分类、脂肪及类脂的主要生理功用；体内脂肪酸的二个来源；必需脂肪酸及其在体内转变为三个生理活性物质。脂类消化吸收所涉及的酶；甘油三酯合成的部位、合成的基本过程（甘油一酯和甘油二酯途径）。以软脂酸为例，熟悉脂肪酸氧化产生ATP的计算；软脂酸合成的部位、丙二酰CoA的生成、限速酶；从乙酰CoA及丙二酰CoA合成软脂酸的概况。磷脂的概念、分类；甘油磷脂的合成部位、原料及辅助因子；甘油磷脂降解的概况。胆固醇的基本结构；胆固醇的合成部位、合成原料的来源、合成的三个阶段及限速酶。血脂的概念、组成及来源；脂蛋白的概念及血浆脂蛋白的分类；载脂蛋白的概念及主要的五种类型、载脂蛋白的三大功能。了解食物中脂肪的消化与吸收概况；脂肪消化产物被吸收后的去向。脂肪酸的其他氧化方式；不饱和脂肪酸、丙酸氧化概况； 脂肪酸在过氧化酶体的氧化概况；酮体生成的调节要点；脂肪酸合成酶系（属多功能酶）的组成特点；脂肪酸碳链的加长、不饱和脂肪酸的合成及脂酸合成的调节概况。前列腺素、血栓噁烷及白三烯（略）。甘油磷脂的组成、分类及基本结构；甘油磷脂合成的基本过程（DG合成途径、CDP-DG合成途径）概况；磷脂交换蛋白的概念；磷脂酶A1、A2 在溶血性磷脂生成中的作用。胆固醇合成的调节要点。正常成人空腹血脂的组成及含量；脂蛋白的球状结构及载脂蛋白的双性-螺旋结构要点；各类血浆脂蛋白的代谢要点（生成、降解或转化、最后归宿）；高脂蛋白血症的概念及分型；遗传性缺陷在高脂血症（高脂蛋白血症）发病分子机制中的地位。第六章 生物氧化掌握生物氧化、呼吸链（电子传递链）、递氢体和电子传递体的概念；各种辅基在电子传递链中的主要功能；两条氧化呼吸链的排列顺序；氧化磷酸化和底物磷酸化的概念；同样2H经由不同呼吸链传递可生成的ATP数目；高能磷酸键和高能磷酸化合物的概念；ATP在体内可转变为其他高能化合物以及ATP的贮存形式。熟悉生物氧化中物质的氧化方式；生物氧化与体外氧化的异同。ATP的生成和利用；组成呼吸链的四种酶复合体及其辅基的名称； 由P/O比值和自由能变化（Go/）确定的三个偶联部位；常见的呼吸链抑制剂、解偶联剂和氧化磷酸化抑制剂及其作用的机制；ADP、甲状腺激素和线粒体DNA突变对氧化磷酸化的影响。了解确定呼吸链顺序的方法（还原电位、体外呼吸链拆开与重组、阻断试验、吸收光谱）；呼吸链各组分的标准还原电位概况；化学渗透假说、ATP合酶结构要点及ATP合成的概况；-磷酸甘油穿梭作用和苹果酸-天冬氨酸穿梭作用；腺苷酸载体的转运；线粒体蛋白质的跨膜转运。线粒体外其他氧化酶系的催化特点和功能。第七章 氨基酸代谢掌握 蛋白质的生理功用、氮平衡的三种情况、蛋白质的生理需要量及蛋白质的营养价值；营养必需氨基酸、半必需氨基酸。体内氨基酸的代谢概况。脱氨基的多种方式；转氨基作用的概念；体内最重要的转氨酶（GPT、GOT）的名称、催化的反应；转氨酶辅酶的名称、与VitB6的关系并了解其作用机制；“一般联合脱氨基作用”的概念、进行部位及反应过程；a-酮酸三个主要代谢途径；以a-酮酸为核心去理解并掌握三大物质代谢联系的整体情况。体内氨的三个来源；尿素合成的部位、原料及大致过程（鸟氨酸循环）；高血氨症的概念。一碳单位的概念及种类；FH4是一碳单位的运载体和代谢的辅酶；一碳单位的生理功用。熟悉蛋白质腐败的概念及主要腐败产物（胺、NH2及其它）。氨基酸代谢库的概念；L-谷氨酸脱氢酶（GLDH）催化的反应；“嘌呤核苷酸循环”的进行部位；生糖氨基酸、生酮氨基酸、生糖兼生酮氨基酸的概念。NH3以无毒形式运输的必要性；氨经血转运的两种形式（丙氨酸-葡萄糖循环、谷氨酰胺运氨）；CSP-与CSP-的分布特点、催化反应及其活性对体内NH3代谢分流的调节作用；肝昏迷氨中毒学说的生化基础。一碳单位的生成与相互转变的概况；含硫氨基酸代谢重要产物（SAM、肌酸、PAPS、GSH、牛磺酸等）的名称、大体结构及主要生理功用。了解蛋白质消化的重要性及在胃、小肠中消化的大致过程；氨基酸、二肽、三肽的主动吸收机理。组织蛋白质的寿命、降解途径及泛素对组织蛋白降解的促进作用。转氨酶在临床诊断上的主要应用；嘌呤核苷酸循环的大致反应过程。鸟氨酸循环的详细步骤（其中熟悉鸟氨酸循环与TAC的联系）；尿素合成调节的概况。-氨基丁酸、牛磺酸、组胺、5-HT及多胺的生成概况及主要生理作用；FH4的生成及其与一碳单位的结合；蛋氨酸循环的概念及生理意义；Phe、Tyr的重要代谢产物（多巴胺、肾上腺素、去甲肾上腺素、黑色素等）；Trp的重要代谢产物（5-HT、一碳单位及VitPP）；Val、Leu及Ile的代谢概况。第八章 核苷酸代谢熟悉体内核苷酸的来源、分布及多种生物学功能；嘌呤核苷酸从头合成的概念、原料、进行部位、大致过程及特点；dNDP由NDP（N=A、G、U、C）还原生成的概况；嘌呤核苷酸分解代谢的终产物及特点。嘧啶核苷酸从头合成的概念、原料、进行部位、大致过程及特点；dTMP的生成；嘧啶核苷酸分解代谢的终产物及特点。了解食物中核酸的消化吸收概况。嘌呤核苷酸从头合成的调节概况、补救合成的概念、大致过程及生理意义；嘌呤核苷酸的相互转变；多种嘌呤核苷酸抗代谢物（嘌呤类似物、氨基酸类似物及叶酸类似物）的作用原理要点。嘧啶核苷酸从头合成的调节要点、补救合成概况；三种嘧啶核苷酸抗代谢物（嘧啶类似物、氨基酸类似物及叶酸类似物）的作用原理要点。 第九章 物质代谢的联系与调节掌握代谢途径、关键酶（调节酶）的概念；关键酶（调节酶）所催化反应的特点；变构调节、变构酶、变构效应剂、调节亚基、催化亚基的概念；变构调节的生理意义；酶的化学修饰调节的概念及主要方式。熟悉物质代谢的六大特点；三大营养物质氧化供能的一般规律和相互关系；糖、脂、蛋白质、核酸代谢之间的相互联系；组织、器官的代谢特点及联系。细胞水平的代谢调节的概况、细胞内酶隔离分布的意义；变构调节的机制、酶的化学修饰调节的特点；激素种类及其调节物质代谢的特点；物质代谢整体调节的两种方式。了解代谢调节的三种方式（细胞水平、激素水平、整体调节）；酶活性调节、酶量调节的方式；饥饿和应激状态下的代谢改变。第三篇 基因信息的传递掌握基因、基因表达、分子生物学的中心法则及补充的概念。了解对RNA生物学功能的新认识及复制、转录、翻译、基因表达调控、基因工程的一般概况。第十章 DNA的生物合成（复制）掌握半保留复制的概念。DNA复制系统的组成（底物，聚合酶，模板，引物，其他酶和蛋白质因子）；复制过程中磷酸二酯键的形成、复制过程中新链延伸的方向性；大肠杆菌DNA聚合酶的不同种类和功能；DNA聚合酶的两种催化活性（聚合，外切）；复制的保真性的三种机理及DNA聚合酶所起的作用；引物酶的本质及其作用（构成引发体、催化引物RNA生成）。冈崎片段的概念。逆转录的概念。熟悉半保留复制的意义、半保留复制与遗传相对保守性之间的关系。解螺旋酶、DNA拓扑异构酶、单链DNA结合蛋白在DNA复制中的主要作用；DNA连接酶的作用。DNA复制起始概况（选点、解链解旋、引发体及引物的生成）及各种酶、蛋白质因子的作用；双向复制、复制叉、复制子的概念；DNA复制延长的一般概况、模板阅读方向及复制的不连续性（双向性、领头链、随从链）；复制终止的概况、引物的取代及DNA连接酶的作用、新链的完整化；真核生物的端粒和端粒酶，突变的概念。逆转录酶的作用及应用。了解半保留复制的实验依据。真核生物DNA聚合酶的种类及功能；真核生物DNA-pol 与mt DNA复制；DNA聚合酶、拓扑酶及连接酶三者的活性对比。滚环复制；端粒与细胞生长、肿瘤形成的关系。突变的后果（积极，有害，多态）；引发突变的物理及化学因素；DNA突变时DNA分子改变的类型（错配、缺失、插入、框移突变、重排）；四种修复途径的概况。逆转录现象、逆转录病毒。第十一章 RNA的生物合成（转录）掌握转录的概念。模板链、编码链的概念；模板DNA单链的阅读方向；大肠杆菌转录酶的组成、各亚基的功能、全酶与核心酶的概念；启动子概念及其作用。转录全过程的概况（起始、延长、终止三个阶段）。断裂基因、外显子、内含子的概念。熟悉转录与复制的对比（异同点）、转录的特点。不对称转录的含义；RNA聚合酶辨认和结合的区域及序列特征。原核生物转录起始复合物、转录空泡（转录复合物）的概念及其形成、因子的作用；真核生物顺式作用元件、反式作用因子、转录因子相互间的关系；真核生物转录起始区的序列特点；转录延长的化学反应、新链延伸的方向、转录延长的概况。真核生物mRNA初级转录产物（hnRNA）在核内戴帽（GpppmG）、加尾（polyA）的概况及帽、尾的功能；tRNA的转录后加工包括剪接（剪去插入序列再拼接）、修饰（形成稀有碱基）、加尾（加CCA-OH）的概况；核酶（ribozyme）的概念、特点及功能。了解真核细胞转录酶的种类及转录产物；RNA聚合酶对真核生物的重要性；辨认位点及Pribnow盒。转录因子的作用、真核生物的转录前起始复合物；原核生物转录终止的两种方式（依赖Rho因子的转录终止及不依赖Rho因子的转录终止）概况；真核生物与转录后修饰密切相关的转录终止方式概况。mRNA的剪接概况；内含子的分类及功能；rDNA的特点；初级rRNA的加工概况（45S18S、5.8S、28S）及特点（不需任何蛋白质参与的自我剪接过程）。 第十二章 蛋白质的生物合成（翻译）掌握翻译的概念。mRNA、核糖体、tRNA在翻译中的作用（直接模板、多肽链合成的场所、活化及转运氨基酸）；遗传密码（密码子）的概念并熟悉其四大特点。翻译起始的含义及重要作用；核蛋白体循环（含广义核蛋白体循环）的含义及所需的蛋白因子（EF）；合成终止的含义及所需的蛋白质因子（RF）。翻译后加工的概念。熟悉参与翻译的各类物质的概况；核糖体的化学组成与结构（大小亚基）；氨基酸的活化反应（氨基酰-tRNA的生成）及保证翻译准确性的两大环节（mRNA密码-tRNA反密码-氨基酸之间的“对号入座”、氨基酰tRNA合成酶对tRNA及氨基酸的识别、氨基酰tRNA合成酶的校正活性）；氨基酰-tRNA的表示方法。每次核蛋白体循环包括的三个步骤（进位、成肽、转位）、肽链合成延伸的方向。高级结构修饰的两种方式（亚基聚合、辅基连接）、 一级结构修饰的几种方式；靶向输送、分泌性蛋白质、信号肽的概念；了解原核生物（大肠杆菌）翻译起始的概况、起始因子的作用及真核生物翻译起始的特点；合成终止过程概况；肽键生成过程中的能量消耗。核糖体循环三个步骤反应的概况。蛋白质在核蛋白体合成后的去向；蛋白质合成后透过膜性结构必须具备的三个条件（信号肽，蛋白质自身结构特点和转运的机构）；分泌性蛋白质转运系统的有关学说。几种抗生素（四环素、氯霉素、链霉素、嘌呤霉素、放线菌酮）对翻译的抑制作用；白喉毒素的作用机理、干扰素抗病毒作用机理。第十四章 基因重组与基因工程掌握基因重组的概念；DNA克隆（又称基因克隆、分子克隆、重组DNA）、基因工程、目的基因、基因载体的概念。熟悉工具酶及限制性内切核酸酶的概念、作用特点；DNA克隆（基因工程）的一般