教学大纲：生物化学.doc

广 东 药 学 院教 学 大 纲课程名称 生物化学适用专业 药学、中药学、临床医学、预防医学、食品科学等本科各专业生物化学教研室2009年11月（修订）一、课程性质、目的和任务生物化学（biochemistry）又称为生命的化学，是研究生物体内化学分子与化学反应的科学，从分子水平探讨生命现象的本质。生物化学主要研究生物体分子结构与功能，物质代谢与调节，以及遗传信息传递的分子基础与调控规律。生物化学的研究主要采用化学的原理和方法，但也融入了生物物理学、生理学、细胞生物学、遗传学和免疫学等的理论和技术，使之与众多学科有着广泛的联系和交叉。本课程主要向学生传授了生物大分子的结构与功能；生物体重要物质代谢的基本途径、主要生理意义、调节以及代谢异常与疾病的关系；基因信息传递的基本过程、基因表达调控的概念；各组织器官的代谢特点及它们在生命活动中的意义等知识。为学生学习其他基础课、专业课乃至毕业后的继续教育、相关学科的研究工作和在分子水平上探讨疾病的病因、发病机理及疾病诊断、预防、治疗等方面奠定理论与实验基础。二、课程基本要求本课程分为掌握、熟悉、了解三种层次要求。掌握的内容要求理解透彻，能在本学科和相关学科的学习工作中熟练、灵活运用其基本理论和基本概念。熟悉的内容要求能熟知其相关内容的概念及有关理论，并能适当应用。了解的内容要求对其中的概念和相关内容有所了解。考试内容中掌握的内容约占70%，熟悉、了解的内容约占30%，超大纲内容不超5%。本大纲的参考教材是普通高等教育“十五”国家级规划教材、卫生部规划教材、普通高等学校规划教材生物化学（第七版）（查锡良主编，北京，人民卫生出版社，2008年）。三、课程基本内容及学时分配生物化学课程的教学内容大体分为四个部分：从第一章到第三章为第一部分，主要讨论生物大分子的结构和功能；第四章到第九章为第二部分，主要内容为物质代谢、能量代谢及代谢调节；第十章到第十四章为第三部分，主要内容为分子生物学中遗传信息的流向及调控、基因重组与基因工程；第十五章到第十七章为第四部分，主要内容为机能生物化学等内容。不同专业及方向的学时要求不同。药学专业、药学专业医院药学方向、药学专业药物分析方向、药学专业药物化学方向、药物制剂专业、药物制剂专业天然药物制剂方向、食品质量与安全、临床医学专业、临床医学专业全科医学方向、临床医学专业中西医临床方向为90学时（理论54学时，实验36学时）；中药学专业中药保健产品方向、中药学专业中药养生学方向、中药学专业临床中药学方向、食品科学与工程专业为90学时（理论66学时，实验24学时）；预防医学专业、预防医学专业卫生信息管理方向、预防医学专业卫生监督方向、预防医学专业职业病防治方向、预防医学专业医疗保险方向、卫生检验专业、药学专业临床药学方向、制药工程专业、化学工程与工艺专业药用高分子材料方向、中药学专业中药制药方向、中药学专业中药分析与鉴定方向、中药资源与开发专业为72学时（理论45学时，实验27学时）；中药学专业、中药学专业中药现代化技术方向为72学时（理论54学时，实验18学时）；药学专业医药事业管理方向、药学专业国际医药贸易方向、药学专业医药情报方向为54学时（理论54学时，实验0学时）。大纲中的图示说明：下划线“ ”为掌握的内容；下划线“ ”为熟悉的内容；没有划线的为了解的内容。绪论一、生物化学的概念。二、生物化学发展简史：叙述生物化学阶段，动态生物化学阶段，分子生物学时期。三、生物化学研究的主要内容：生物分子的结构与功能，物质代谢与调节，基因信息传递及其调控。四、生物化学与医学的关系第一篇 生物大分子的结构与功能第一章 蛋白质的结构与功能第一节 蛋白质的分子组成一、蛋白质的元素组成及元素组成特点：蛋白质平均含氮量为16。二、蛋白质组成的基本单位氨基酸：氨基酸的结构通式；氨基酸的分类；氨基酸的三字符号，一字符号，等电点；氨基酸的理化性质。三、氨基酸的连接：肽键；肽；多肽链；N末端和C末端；氨基酸残基，蛋白质。四、重要的活性多肽：谷胱甘肽：结构与功能；多肽类激素和神经肽：结构与功能。第二节 蛋白质的分子结构一、蛋白质的一级结构：定义；稳定力。二、蛋白质的二级结构：定义；肽单元；二级结构的主要类型及结构特点；模体。三、蛋白质的三级结构：定义；稳定力；结构域；分子伴侣。四、蛋白质的四级结构：定义；稳定力。五、蛋白质的分类。第三节 蛋白质结构与功能的关系 一、蛋白质一级结构与功能的关系。 二、蛋白质空间结构与功能的关系。第四节 蛋白质的理化性质及其分离纯化一、蛋白质的理化性质：蛋白质的两性解离性质；蛋白质的胶体性质；蛋白质的变性和复性、沉淀和凝固；蛋白质的紫外吸收；蛋白质的呈色反应。二、蛋白质的分离与纯化。三、多肽链中氨基酸序列分析。四、蛋白质空间结构测定。第二章 核酸的结构与功能第一节 核酸的化学组成及一级结构一、核苷酸是核酸的基本组成单位：碱基、核糖、脱氧核糖、核苷、脱氧核苷、核苷酸、脱氧核苷酸的结构。二、核酸的一级结构：核酸的连接：3，5磷酸二酯键；核酸一级结构的定义；一级结构的书写方式。第二节 DNA的空间结构与功能一、DNA的二级结构：B型DNA的结构特点。二、DNA的超螺旋结构及其在染色质中的组装三、DNA的功能：基因、基因组、DNA的功能。第三节 RNA的结构与功能一、信使RNA的结构与功能。二、转运RNA的结构与功能。三、核蛋白体RNA的结构与功能。四、其他小分子RNA及RNA组学。第四节 核酸的理化性质一、核酸的理化性质：一般的理化性质；核酸的紫外吸收。二、DNA的变性，复性，分子杂交；解离曲线，增色效应，减色效应，融解温度。第五节 核酸酶核酸酶的概念、分类、功能。第三章 酶第一节 酶的分子结构与功能一、酶的定义；酶的分子组成：单纯酶，结合酶的概念；全酶、酶蛋白、辅助因子的概念；金属离子的功能；辅酶或辅基的概念及功能。二、酶的活性中心：定义；必需基团、结合基团、催化基团、活性中心外的必需基团的概念和功能。第二节 酶促反应的特点与机制一、酶促反应的特点：高效性，特异性，可调节性。二、酶促反应的机制：能显著降低反应活化能。三、酶催化反应的化学原理：酶与底物结合有利于底物形成过渡态；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、底物浓度对反应速度的影响：米氏方程式、Km与Vm的意义二、酶浓度对反应速度的影响。三、温度对反应速度的影响。四、pH对反应速度的影响。五、抑制剂对反应速度的影响：不可逆性抑制作用、可逆性抑制作用的概念。可逆性抑制作用：竞争性抑制的定义、对Km和Vm的影响；非竞争性抑制的定义、对Km和Vm的影响；反竞争性抑制的定义、对Km和Vm的影响；酶竞争性抑制在医学上的应用：磺胺类药物的作用机理。六、激活剂对反应速度的影响。七、酶活性测定与酶活性单位。第四节 酶的调节一、酶活性的调节：酶原与酶原的激活：概念，生理意义；变构调节和变构酶：概念，作用机理；酶的共价修饰调节：概念，作用机理。二、酶含量的调节。三、同工酶：概念，生理意义。第五节 酶的命名与分类酶的命名与分类。第六节 酶与医学的关系酶与疾病的关系；酶在医学上的其他应用。第二篇 物质代谢及其调节第四章 糖代谢第一节 概述一、糖的生理功能。二、消化吸收。三、糖代谢的概况。第二节 糖的无氧分解一、糖酵解的反应过程：糖酵解的定义；糖酵解反应的基本过程；糖酵解反应过程中ATP的生成和关键酶。二、糖酵解的调节。三、糖酵解的生理意义。第三节 糖的有氧氧化一、有氧氧化的反应过程：定义；糖有氧氧化的基本过程、关键酶；三羧酸循环的详细过程、关键酶、三羧酸循环的特点和生理意义；有氧氧化的生理意义。二、有氧氧化生成的ATP。三、有氧氧化的调节。四、巴斯德效应。第四节 磷酸戊糖途径一、磷酸戊糖途径的反应过程：定义；基本过程；关键酶。二、磷酸戊糖途径的调节。三、磷酸戊糖途径的生理意义。第五节 糖原的合成与分解一、糖原的合成代谢：定义；基本过程；关键酶。二、糖原的分解代谢：定义；基本过程；关键酶。三、糖原合成与分解的调节。四、糖原累积症。第六节 糖异生一、糖异生途径：定义；基本过程；关键酶。二、糖异生的调节。三、糖异生的生理意义。四、乳酸循环：定义；基本过程；生理意义。第七节 血糖及其调节一、血糖的来源和去路。二、血糖水平的调节：胰岛素作用的机理。三、血糖水平异常。第五章 脂类代谢第一节 不饱和脂肪酸的命名及分类必需脂肪酸。第二节 脂类的消化和吸收脂类的消化和吸收。第三节 甘油三脂代谢一、甘油三脂的合成代谢：原料；基本过程、关键酶。二、甘油三脂的分解代谢：脂肪的动员；甘油分解代谢的基本过程；脂肪酸分解的基本过程：脂肪酸的激活、肉碱的穿梭作用、-氧化的基本过程；脂肪酸氧化的能量生成；酮体的生成与利用：酮体的定义；酮体代谢的基本过程；代谢特点；关键酶；生理意义。三、脂肪酸的合成代谢：脂肪酸合成原料及来源；合成的基本过程；脂肪酸碳链的加长；不饱和脂肪酸的合成；脂肪酸合成的调节。四、多不饱和脂酸的重要衍生物：多不饱和脂肪酸的主要种类；生理功能。第四节 磷脂的代谢一、甘油磷脂的代谢：甘油磷脂的组成、分类及结构；甘油磷脂的合成及降解。二、鞘磷脂的代谢：鞘磷脂的化学组成及结构；鞘磷脂的代谢。第五节 胆固醇代谢一、胆固醇的合成：合成部位；合成原料；合成的基本过程：关键酶；胆固醇合成的调节。二、胆固醇的转化。第六节 血浆脂蛋白代谢一、血脂：概念。二、血浆脂蛋白的分类、组成及结构。三、载脂蛋白：定义和功能。四、血浆脂蛋白代谢：血浆脂蛋白的代谢过程；血浆脂蛋白的主要功能。五、血浆脂蛋白代谢异常。第六章 生物氧化生物氧化的概念；生物氧化与普通氧化的异同点。第一节 生成ATP的氧化体系一、呼吸链：呼吸链的概念；呼吸链中各成员的结构与功能；呼吸链的组成：NADH和FADH这两条重要呼吸链的排列顺序。二、氧化磷酸化和底物水平磷酸化：概念；磷氧比值；氧化磷酸化的偶联部位；氧化磷酸化偶联机制：化学渗透假说；ATP合酶的结构与作用机理。三、影响氧化磷酸化的因素：常见抑制剂的抑制作用；ADP的调节作用；甲状腺素的调节作用。四、ATP：高能化合物的概念；常见的高能物质。五、通过线粒体内膜的物质转运：胞浆中NADH的氧化：a-磷酸甘油穿梭和苹果酸-天冬氨酸穿梭作用的生理意义；腺苷酸转运蛋白；线粒体蛋白质的跨膜转运。第二节 其他氧化体系一、需氧脱氢酶和氧化酶二、过氧化物酶体中的酶类三、超氧化物歧化酶四、微粒体中的酶类第七章 氨基酸代谢第一节 蛋白质的营养作用一、蛋白质营养的重要性。二、蛋白质的需要量和营养价值：个体蛋白质营养状况的评价：氮平衡；蛋白质食物的营养价值评价：蛋白质的总量及必需氨基酸的种类、数量和比例。人体必需氨基酸的概念和种类。第二节 蛋白质的消化、吸收与腐败蛋白质的消化；氨基酸的吸收；蛋白质的腐败作用。第三节 氨基酸的一般代谢一、氨基酸代谢的概况。二、氨基酸的脱氨基作用：转氨基作用：定义，反应通式，维生素B6的作用，生理意义；L-谷氨酸氧化脱氨基作用：定义，反应式，生理意义；联合脱氨基作用：定义，主要方式，基本过程，生理意义；氨基酸的其他脱氨基方式。三、a-酮酸的代谢：主要代谢去路。生糖氨基酸、生酮氨基酸、生糖兼生酮氨基酸的概念。第四节 氨的代谢一、体内氨的来源和去路。二、氨的转运：丙氨酸-葡萄糖循环；谷氨酰胺的运氨作用。三、尿素的生成：定义；尿素合成的基本过程：场所、关键酶、特点；生理意义；尿素合成的调节；高血氨症和氨中毒。第五节 个别氨基酸的代谢一、氨基酸脱羧基作用：生理活性物质的生成和作用。二、一碳单位的代谢：概念；载体；一碳单位的来源和互变；生理意义。三、含硫氨基酸的代谢：甲硫氨酸循环。四、芳香族氨基酸的代谢。五、支链氨基酸的代谢。第八章 核苷酸代谢第一节 嘌呤核苷酸的合成代谢一、嘌呤核苷酸的合成代谢：从头合成途径的概念；从头合成途径原料的来源；补救合成途径的概念；脱氧核苷酸的生成；嘌呤核苷酸抗代谢物。二、嘌呤核苷酸的分解代谢：分解的基本过程；分解终产物。第二节 嘧啶核苷酸代谢一、嘧啶核苷酸的合成代谢：从头合成途径的概念；从头合成途径原料的来源；补救合成途径的概念；脱氧核苷酸的生成；嘧啶核苷酸抗代谢物。二、嘧啶核苷酸的分解代谢：分解的基本过程；分解终产物。第九章 物质代谢的联系与调节第一节 物质代谢的特点体内各种物质代谢过程互相联系形成一个整体；机体物质代谢不断受到精细调节；各组织、器官物质代谢各具特色；各种代谢物均具有各自共同的代谢池；ATP是机体储存能量和消耗能量的共同形式；NADPH提供合成代谢所需的还原当量。第二节 物质代谢的相互关系各种能量物质的代谢相互联系相互制约；糖、脂和蛋白质代谢通过中间代谢物而相互联系。第三节 组织、器官的代谢特点及联系肝、心、脑、肌肉、成熟红细胞、脂肪组织、肾等主要组织、器官代谢的特点及联系。第四节 代谢调节一、细胞水平的代谢调节：细胞内酶的隔离分布；关键酶的概念；关键酶的变构调节及变构调节的特点；酶的化学修饰调节及其调节特点；酶量的调节。二、激素水平的代谢调节。三、整体调节。第三篇 基因信息的传递遗传学的中心学法则。第十章 DNA的生物合成第一节 复制的基本规律一、半保留复制：概念，生物学意义。二、双向复制：概念；复制起始点、复制叉、复制子的概念。三、复制的半不连续性：概念；领头链、随从链、冈崎片段的概念；DNA的合成方向。第二节 DNA复制的酶学和拓扑学变化一、复制的化学反应：合成DNA的基本条件。二、DNA聚合酶：原核生物DNA聚合酶的主要类型，结构及功能；真核生物DNA聚合酶的主要类型及功能。三、复制保真性的酶学依据。四、复制中的解链和DNA分子拓扑学变化：解螺旋酶、单链DNA结合蛋白、引物酶、拓扑异构酶I、拓扑异构酶II的功能。五、DNA连接酶：功能。第三节 DNA生物合成过程一、原核生物的DNA生物合成：基本过程。二、真核生物的DNA生物合成：基本过程。端粒的概念，组成，作用原理，生物学意义。第四节 逆转录和其他复制方式一、逆转录病毒和逆转录酶：逆转录的概念。二、逆转录研究的意义。三、滚环复制和D环复制。第五节 DNA损伤（突变）与修复一、突变的意义。二、引发突变的因素。三、突变的分子改变类型。四、DNA损伤的修复。第十一章 RNA的生物合成（转录）转录和复制的异同点。第一节 转录的模板和酶一、转录模板：不对称转录、结构基因、模板链、编码链的概念；模板链、编码链、转录产物、蛋白质肽链间的关系。二、RNA聚合酶：RNA聚合酶的结构及各亚基的功能。三、模板与酶的辨认结合：操纵子、启动子的概念。第二节 转录过程一、原核生物的转录过程：基本过程。二、真核生物的转录过程：真核生物RNA聚合酶的分类及功能；转录的基本过程。第三节 真核生物转录后修饰一、真核mRNA的转录后加工：添加“帽子”、“尾巴”结构；断裂基因、内含子、外显子、剪接体的概念；mRNA剪接的基本过程；mRNA编辑：概念，生物学意义。二、rRNA的转录后加工：剪切；与蛋白质装配为核糖体。三、tRNA的转录后加工：添加“氨基酸臂”；核苷酸的修饰；剪切和剪接。四、核酶：概念，结构特点，应用。第十二章 蛋白质的生物合成（翻译）第一节 蛋白质生物合成体系一、mRNA是蛋白质生物合成的直接模板：密码子的概念；密码子的特点：方向性、连续性、简并性、摆动性。起始密码子，终止密码子，开放阅读框。二、核糖体是蛋白质生物合成的场所：核蛋白体的基本结构。三、tRNA是氨基酸的运载工具及蛋白质生物合成的适配器：氨基酰-tRNA合成酶：功能；翻译的保真性；起始氨基酰-tRNA：功能。第二节 蛋白质生物合成过程一、肽链合成的起始阶段。二、肽链合成的延长阶段。三、肽链合成的终止阶段。第三节 蛋白质合成后加工和输送一、多肽链折叠为天然功能构象的蛋白质：分子伴侣的功能。二、一级结构的修饰：肽链N-端和C-端的切除和化学修饰；氨基酸残基的化学修饰；水解加工生成活性蛋白质或多肽。三、空间结构的修饰：亚基的聚合；辅基的连接。四、蛋白质合成后的靶向输送：信号序列。第四节 蛋白质生物合成的干扰和抑制一、抗生素类抑制蛋白质的合成。二、其他干扰蛋白质合成的物质。第十三章 基因表达调控第一节 基因表达调控基本概念与原理一、基因表达的概念。二、基因表达的特异性：时间特异性，空间特异性。三、基因表达的方式：基本表达调控；管家基因；组成性表达；诱导和阻遏表达；协调表达。四、基因表达调控的生物学意义。第二节 基因表达调控的基本原理一、基因表达调控的多层次和复杂性。二、基因转录激活调节基本要素：特异DNA序列决定基因转录活性；转录调节蛋白影响转录活性；转录调节蛋白与DNA的结合或转录调节蛋白间的结合影响转录活性；RNA聚合酶影响转录活性。第三节 原核基因表达调节一、原核基因转录调节特点：因子决定RNA聚合酶识别特异性；操纵子模型在原核生物基因表达调控中具有普遍性；原核操纵子受阻遏蛋白的负性调控。二、原核生物转录起始调节：乳糖操纵子调节机理。三、原核生物转录终止调节。四、原核生物翻译水平调节。第三节 真核基因表达调节一、真核基因组结构特点。二、真核基因表达调控特点。三、RNA pol I和pol III的转录调节。四、RNA pol II转录起始的调节：顺式作用元件的概念及主要类型：启动子，增强子，沉默子；反式作用因子的概念及主要类型：转录因子，基本转录因子，特异转录因子；转录因子的结构：DNA结合域（锌指结构，亮氨酸拉链，螺旋-环-螺旋等），转录激活域（酸性激活域，谷氨酰胺富含域，脯氨酸富含域），二聚化结构域。五、RNA pol II转录终止的调节。六、转录后水平的调节。七、翻译水平的调节。第十四章 基因重组与基因工程第一节 DNA的重组基因重组的概念和主要方式：同源重组是DNA最基本的重组方式；细菌的DNA重组：接合作用，转化作用，转导作用；位点特异性重组；转座重组。第二节 重组DNA技术一、重组DNA技术（基因工程）相关概念：克隆，基因克隆，DNA克隆，基因工程，工具酶，目的基因，基因载体。二、重组DNA技术中常用的工具酶及其功能。三、基因工程的基本过程：分；切；接；转；筛。第四篇 机能生物化学第十五章 血液的生物化学第一节 血浆蛋白质血浆蛋白质的分类，性质及功能。第二节 血液凝固一、凝血因子与抗凝血成分。二、内、外源性凝血途径：基本过程。三、血凝块的溶解。第三节 血细胞物质代谢特点一、红细胞代谢特点。二、血红蛋白的合成与调节：血红素生物合成的原料及关键酶，基本过程，合成的调节；血红蛋白的合成。三、白细胞的代谢特点。第十六章 肝的生物化学第一节 肝在物质代谢中的作用肝在糖、脂类、蛋白质、维生素、辅酶代谢及多种激素灭活中作用。第二节 肝的生物转化一、生物转化的概念，生理意义。二、生物转化的基本过程：第一相反应，第二相反应。三、生物转化的调节。第三节 胆