中山大学化学生物学教学大纲.doc

中山大学化学生物学教学大纲课程名称：（中文）化学生物学导论（英文）Foundation of Chemical Biology 课程类别：基础必修课 编号:31110155学时：54 主编姓名：马林 单位：化学与化工学院 职称：教授主审姓名：单位：职称： 授课对象:化学院本科生专业：应化,化学,材化年级：02年级编写日期：2004 年 2月一、课程目的与教学基本要求在众多的自然学科中化学是一门“中心、实用、创新”的学科。化学学科的特点是与其他学科的相互交叉和相互渗透。化学的语言是诸多自然学科的共同语言。化学赖以取得成功的基本科学原理如“结构”和“反应性”等正为各种前沿科学如生命科学和材料科学分享。80年代中后期以来，随着各国政府和科学界对生命科学、材料科学和生物技术等研究领域的日益重视，一大批边缘学科得以蓬勃发展，化学生物学(Chemical Biology)就是其中之一。化学生物学结合传统的天然产物化学、生物有机化学、生物无机化学、生物化学、药物化学、晶体化学、波谱学和计算机化学等学科的部分研究方法，大大拓宽了其研究领域。化学生物学作为一个新兴的交叉前沿研究领域，所发现和创制的新颖生物活性物质将为医学和生命科学研究提供重要的研究工具，用来发现和保证它们在生物体中的靶分子对生理过程有调控作用的蛋白质、核酸和糖的复合物等生物大分子，为开发新颖药物、临床诊断和治疗提供新的途径，有的能直接作为创制新颖药物或农药的先导化合物，从而为医药、农业和环境等方面高新技术的发展提供资源。另一方面，随着化学合成的现代技术、化合物分离手段和化学分子结构解析技术的发展，以及分子识别、分子间相互作用的理论和研究技术的进展，人们对于小分子化合物如何与生物大分子相互作用的认识也达到了一个前所未有的高度。因此，化学生物学是利用化学的理论、研究方法和手段来探索生物医学问题的科学。根据化学生物学的发展，化学生物学主要包括以下内容：1，相互作用、组装和过程；2，生物催化剂和生物转化；3，组合化学；4，催化机制；5，模型化合物；6；分析技术；7，生物无机化学；8，生物大分子。因此，作为化学生物学基础，要求学生牢固掌握组成生物机体中主要物质（蛋白质、核酸、酶、聚糖以及生物膜）的化学组成、结构和主要性质。掌握蛋白质、核酸、糖、脂类在生物机体内的基本功能，以及各种物质在变化中的相互关系。基本掌握生物物质在体内的能量变化，高能磷酸化合物在生物机体内的作用；掌握糖、脂类的基本代谢途径，核酸在生物机体内的功能。了解化学物质与各种生物分子的相互作用及在生物体内的转化过程。二、课程内容绪论：（1学时）了解化学生物学的起源，定义及其主要研究内容；了解化学生物学与生物化学、分子生物学的区别。第一章：细胞与生物膜（5学时）掌握细胞的类型和功能；掌握原核细胞和真核细胞特点和区别；掌握细胞膜的结构组成、性质及生物功能。掌握细胞转运的类型和特点。了解细胞器的种类和基本功能；了解细胞骨架的种类和基本作用第二章：蛋白质的化学（7学时）主要掌握蛋白质水解的几种方法。掌握构成蛋白质的二十种氨基酸的基本结构、基本分类方式和简写方式；掌握氨基酸的结构特点、光学性质、两性电解质性质和特殊的化学性质。掌握肽的定义及多肽、寡肽和蛋白质的区别。了解蛋白质分类形式和各自特点。掌握蛋白质一级结构的基本测定方法；高级结构的定义，二级结构类型和特征，三级结构和四级结构的特性和区别。掌握蛋白质的基本性质，掌握多肽的合成方法。第三章 酶（5学时）掌握酶做为生物催化剂的特点和特性。掌握酶的构成及简单的分类方式，辅因子的定义和类型。了解习惯命名法的命名原则；了解国际系统命名法的基本原则以及酶的分类方法。掌握辅酶的基本结构特点以及如何参与体内的化学反应的？所起的作用是什么？掌握酶的专一性类型及其特点。掌握酶活性中心的概念以及测定酶活性中心必需基团的一般方法；了解酶活性与其高级结构的关系。掌握酶为什么能催化化学反应，如何催化？为什么具有高效率和高度的专一性？了解各种理论、学说的基本原理。掌握米氏方程的产生过程以及米氏常数的意义。掌握各种因素影响酶催化作用的特点。掌握酶的生物活性调节的类型和特点。核酸的化学（4学时）掌握核酸中的基本单位核苷酸的组成，核糖及RNA和DNA中所含的碱基，掌握核苷酸、核苷、碱基的结构形式，了解核酸分子中其它核苷酸的存在方式。掌握细胞质RNA的三种类型和特性；掌握核酸降解的几种方式和特点；了解RNA一级结构的研究方法；掌握RNA一级结构特点及tRNA的二级结构和三级结构特点。掌握DNA的结构及基因的定义；了解一级结构研究方法和真核细胞染色质DNA的结构特点；重点掌握DNA的二级结构特征。掌握核酸的性质及变性复性特性。掌握核酶的定义和结构类型，催化反应及特点。第五章 聚糖的化学（4学时）掌握多糖存在的多样性（结构的多样性、糖衍生物的多样性、糖种类的多样性）；掌握各种多糖的类型形式和基本结构特征，化学性质以及在分子识别过程中的作用。掌握糖蛋白和糖脂中糖链的连接方式和基本作用。第六章生物氧化和（3学时）了解生物体的能量代谢和物质代谢及生物氧化的定义，了解生物氧化所具有的特点。掌握高能化合物的概念，高能磷酸化合物的类型以及ATP的意义和特殊作用。了解呼吸链的概念，掌握呼吸链的组成成份及作用；了解线粒体的构造和特点，了解氧化磷酸化作用和能的产生过程以及氧化磷酸化的机制。了解微粒体氧化体系的类型、催化反应机制以及对化学物质-药物氧化的反应类型及其作用。第七章 物质代谢（7学时）掌握糖元和葡萄糖等糖类物质的主要代谢途径(糖酵解和三羧酸循环)及能量变化情况；了解其它代谢途径的特点。掌握光合作用的概念，光合作用的部位和组成成份及各组分的作用；掌握光反应系统的类型、特点和光和磷酸化作用；掌握暗反应的特点，了解三碳循环和四碳循环的特点及能量变化情况。掌握脂肪及磷酯的水解方式；掌握脂肪酸的的主要分解代谢过程和合成代谢过程。了解生物体内其它的脂类代谢途径。了解生物体内各种氨基酸的共同分解代谢途径，了解个氨基酸的不同分解代谢过程和合成代谢过程。第八章：遗传信息的传递与表达（4学时）掌握遗传的概念和中心法则，掌握遗传密码的形成原则和特点，掌握DNA复制的类型涉及到的主要酶和蛋白质、主要过程。了解逆转录过程、RNA的合成过程及其产物后加工过程。掌握蛋白质合成的过程，了解合成机制；掌握蛋白质合成中涉及到的酶、核酸以及合成过程。了解化学物质对遗传信息表达的调控过程及其意义。第九章：细胞信号转导（6学时）掌握生物体内细胞信号的主要类型，细胞间、细胞内信号的传递形式；化学信号分子的几种类型。掌握激素的类型、化学结构形式及生理作用；了解缺乏时对机体产生的危害。掌握多肽和蛋白质激素中几种激素的生理作用和相互关系。了解类固醇激素的结构形式和生理作用。掌握神经递质的主要类型。掌握化学信号分子传递的方式，细胞膜、细胞内受体的结构类型，信号分子与受体结合的理论学说，受体激动剂和拮抗剂的定义和作用。掌握信号传递的通路类型。第十章 化学物质与生物分子的相互作用（8学时）掌握化学物质对蛋白质的沉淀作用、变性作用和稳定作用；掌握化学物质对酶的抑制作用；重点掌握抑制作用的类型，动力学特性以及抑制剂研究的意义；了解酶对化学物质的催化作用；了解酶催化反应在有机合成中的基本应用方式；酶在有机合成中的应用的方法和技术，了解酶催化的有机合成反应类型。掌握DNA化学突变的原理和遗传变异的危害；基因突变的化学机制。了解化学物质相互作用的类型和意义。三、使用说明（对各种教学环节的安排如：实验、实习、习题课、作业等以及本课程与其他相关课程的联系、分工等作必要说明）生物化学教科书后的练习采取学生自主，教师批改的方式。拟分四-五次进行课堂练习（每次记20-25分，总分100分），记为平时成绩（占总成绩10-30%），期末考试100分，占70-90%。四