生物化学A教学大纲.doc

生 物 化 学A（上）（Biochemistry A. I）学分数 3 周学时 3课程性质：生命科学学院（理科）专业基础课预修课程：有机化学、普通生物学教学目的：通过本课程的教学，帮助学生掌握组成生物体各类物质（包括氨基酸、多肽、蛋白质、酶、核酸、糖类、脂类、维生素、激素等）的结构和功能基本内容：生物化学绪论、水分子、氨基酸、蛋白质的一级结构、蛋白质的高级结构、蛋白质的结构与功能、蛋白质的理化性质与分离纯化、酶学、核酸化学、糖生物化学、脂生物化学、维生素与辅酶、激素与信号传导、生物膜与运输。基本要求：学生应按本大纲具体要求，理解和掌握组成生物体重要生物化学物质的基本结构和生物学功能，用所学生物化学基本概念、基本理论和基本方法判断、解释和分析日常生活和自然界发生的生物化学现象的生化本质并指导科学研究及生活。教学用书：Lehninger ：Principles of Biochemistry（3rd edition）（Worth Publisher, 2000）。王镜岩等生物化学（第三版，高等教育出版社，2002年）教学内容、要求和课时安排：绪 论绪论（2学时）教学内容一Science的词源二、科学的内涵三、书本知识 学科发展史 研究方法论化学发展史I Chemistry的词源化学发展史 中国的炼金术传到西方化学发展史 从炼金术到化学化学发展史 从气体元素到物质不灭定理化学发展史 有机化学的发展 四、What is 生物化学五、生物化学重大发展年代表六、生物化学中的关键技术七、生物化学能告诉你什么1 地球上的生命体（organism）中化学物质的种类、结构、功能，和新陈代谢的规律。2 生物化学的研究方法。八、生物化学不能回答的问题 地球上最早的生命是如何出现的？ 又是什么样子？ 它的物质基础是什么？ DNA 和蛋白质什么时候建立了“软件”和“硬件”的关系？宇宙中有没有不同于地球生命的生命体？教学要求1了解“科学”的概念和含义，“科学”的发展简史。2了解并掌握“生物化学”的研究内容、方法和生物化学的重要发展历史。水分子水分子（1学时）教学内容一、水生物中的化学反应绝大部分在水中进行，因为有了水，才有了酸和碱。二、氢键水中溶解了溶质后产生的浸透压水分子的极性对其理化性质的影响三、水分子的性质四、液态水中的氢键五、固态水中的氢键六、氢键的强弱与方向密切相关七、水中的酸、碱解离 Henderson-Hasselbalch方程: pH = pK +log质子受体/质子供体教学要求1 了解水的分子结构、性质及水分子在生物化学中的作用。2 掌握水分子在生物化学中的作用。氨基酸氨基酸（5学时）教学内容一、蛋白质化学研究史二、蛋白质的分类1 按理化性质分: 1）. 单纯蛋白 (simple protein) 2）. 复合蛋白 (conjugated protein) 3）. 衍生蛋白质 (derived protein) 2按功能的蛋白质分类1）. 酶类 占细胞内蛋白质种类的绝大部分2）. 运输蛋白 如albumin, hemoglobin, transferrin等3）. 收缩运动蛋白 如actin, myosin, tubolin等4）. 激素蛋白 如insulin, growth hormone等5）. 细胞激动素(cytokinin) 如EGF, PDGF, IL-2等6）. 受体蛋白 如insulin receptor, rhodopsin等7）. 毒素蛋白 如cholera toxin, ricin, pertussist. 8）. 营养贮藏蛋白 如prolamine, glutelin等9）. 防御蛋白 如IgG等10）.结构蛋白 如keratin, collagen等三、对蛋白质化学有突出贡献的Nobel奖获得者四、氨基酸是蛋白质的基本组成材料五、20种氨基酸的发现年代表六、氨基酸的名称与符号（中文名、英文名、三字符号和单字符号）七、L-氨基酸的基本结构1 L型和D型的由来 2 甘油醛的旋光性3 L型氨基酸与D型氨基酸“ 黄氏”判断法 （看CAR的走向）八、修饰型氨基酸从各种生物分离到的氨基酸已达250种以上九、氨基酸的旋光性1 Maxwell 方程对光的理解2 旋光性3 光的圆二色性十、氨基酸的理化性质1一般物理性质2氨基酸的理化性质1）两性电解质2）氨基酸等电点的计算3）蛋白质的等电点计算4）氨基酸的酸碱滴定3氨基酸的化学性质（I）1）850左右分解成？ 2）氨基酸的化学反应: 与茚三酮 (ninhydrin) 的反应 定量反应 与亚硝酸的反应 Van Slyke定氮 与2,4-二硝基氟苯 (FDNB) 的反应 测序 与甲醛的反应 氨基滴定 与酰化基的反应 氨基保护基 与二甲基氨基萘磺酰氯 (DNS-Cl)的反应 测序 与荧光胺的反应 微量检测 与Edman试剂 (苯异硫氢酸) 和有色Edman试剂的反应 测序4氨基酸的化学性质（II）1）羧基的化学反应 Strecker降解: 特殊条件下, 还原成氨基醇、氨基醛 与肼 (hydrazine) 的反应 C端氨基酸分析2）侧链的化学反应 羟基: 酯化 (生物体内的磷酸化) 巯基: 氧化还原5氨基酸的化学性质（III）根据氨基酸侧链的结构，历史上曾研究出了每种氨基酸侧链的特异性反应，可以用来定性和定量分析，但现在已经弃用。十一、氨基酸的鉴定、分离纯化教学要求1 了解蛋白质化学的研究简史、掌握蛋白质的分类。2 了解氨基酸的发现简史、掌握20种基本氨基酸的化学结构、中英文名称、三字符号和单字符号。3 掌握20种基本氨基酸的化学性质和物理性质。4 掌握氨基酸的鉴定、分离纯化方法。蛋白质的一级结构蛋白质的一级结构（5学时）教学内容一、蛋白质的结构层次 四个层次:primary structure 一级结构： 氨基酸序列secondary structure 二级结构： 螺旋，折叠tertiary structure 三级结构： 所有原子空间位置 quanternary structure 四级结构： 蛋白质多聚体 二、肽键将氨基酸与氨基酸头尾相连1氨基酸通过肽键（peptide bond) 连接起来的链状物根据其长短称为寡肽、短肽、多肽和蛋白质，很多场合多肽和蛋白质可以等同使用。2研究蛋白质的一级结构，就是要将氨基酸的排列顺序搞清楚。3 Sanger第一个将一个蛋白质（胰岛素）的所有氨基酸的排列顺序通过高度的实验技巧加以确定。4Sanger试剂(FDNB)标记N末端三、蛋白质一级结构测定的步骤1、蛋白质的分离纯化 Purification2、二硫键的拆分与保护 S-S cleavage & blocking3、(亚基分离） Subunit separation4、多种方法的部分水解 Partial h.5、分离水解后得到的多肽 Peptide s.6、测序 Sequencing7、重叠 Overlapping四、二硫键的切割与保护1、过甲酸performic acid 不可逆2、亚硫酸分解Sulfitolysis 可逆3、还原氧化 不可逆五、Cys 容易引起的问题1、Cys受空气氧化而形成Cys-Cys2、Cys和Cys-Cys会发生交换反应3、分析氨基酸组成时，Cys容易受修饰而不利于定量4、S-S键使蛋白酶难于作用5、Edman反应中不能形成稳定的PTH-AA6、多条肽链以S-S键相连，拥有两个以上N末端，无法用Edman法测序六、蛋白质一级结构测定的步骤1、蛋白质的分离纯化 Purification2、二硫键的拆分与保护 S-S cleavage & blocking3、(亚基分离) Subunit separation4、多种方法的部分水解 Partial h.5、分离水解后得到的多肽 Peptide s.6、测序 Sequencing7、重叠 Overlapping七、肽键的专一性水解(化学法)1化学法: BrCN, H+, NH2OH, etc2肽键的专一性水解(酶法)1）泛用酶： 胰蛋白酶（trypsin）； Lys-X, Arg-X (XPro) 胰糜乳蛋白酶（chymotrypsin）；Y-X（Y=Y,F,W; XPro) 嗜热菌蛋白酶（thermolysin）； 木瓜蛋白酶（papain）； X-Y (X=R, K,Q, H, Y) 胃蛋白酶（pepsin）； 枯草杆菌碱性蛋白酶（subtilisin） 2）专一酶： Lys-X; X-Lys; Arg-X; Glu-X; X-Asp; Pro-X; Asn-X (商品名：Endoproteinase Asn-C)八、蛋白质一级结构测定的步骤1、蛋白质的分离纯化 Purification2、二硫键的拆分与保护 S-S cleavage & blocking3、(亚基分离） Subunit separation4、多种方法的部分水解 Partial h.5、分离水解后得到的多肽 Peptide s.6、测序 Sequencing7、重叠 Overlapping九、N末端和C末端测序法N末端：1、Sanger法2、Edman法3、Dansyl chloride/Edman组合法4、酶降解法C末端：1、肼法2、3H标记法3、酶降解法 4、PFPA/PFPAA法十、其他序列测定法Dicarboxypeptidase (DCP) 法质谱法质谱法N末端和C末端测序法N末端：1、Sanger法2、Edman法3、Dansyl chloride/Edman组合法4、酶降解法C末端：1、肼法2、3H标记法3、酶降解法 4、PFPA/PFPAA法C末端的肼(hydrazine)法测定酶解法末端测序教学要求1 了解蛋白质结构的层次性。2 掌握肽键的形成和肽键的化学特性及物理参数。3 掌握蛋白质一级结构的决定、特点、N末断标记方法及蛋白质一级结构的测定原理、方法和步骤。4 掌握肽键的各种水解方法、专一性水解酶及水解位点、N端和C端的保护及测定方法。5 了解其他肽段的测序方法。蛋白质的高级结构蛋白质的高级结构（4学时）教学内容一、维持蛋白质空间构象的作用力氢键疏水作用Van der Waals力离子键二硫键配位键二、LinusCarl Pauling1901-1994对蛋白质高级结构的贡献三、肽链中的肽平面四、螺旋特性五、反平行折叠六、平行折叠七、蛋白质高级结构的层次 一级结构：氨基酸序列 二级结构：螺旋，折叠 超二级结构 Module 结构域（domain） 三级结构：所有原子空间位置 四级结构：蛋白质多聚体八、超二级结构的类型：keratin, myosin, 、：拥有-sheet的蛋白质形成超二级结构的作用力： 螺旋的侧链位置的20度错位：伸展肽链的12.5度自然扭曲九、折叠在蛋白质中的不同形式十、蛋白质的一级结构决定高级结构Anfinsen的实验十一、蛋白质的变性和复性十二、蛋白质的结构与功能：永远的课题蛋白质与人工合成的高分子聚合物的本质性区别为何?教学要求1 掌握维持蛋白质高级结构（空间构象）的作用力。2 掌握肽平面及蛋白质二级结构特性、螺旋特性、反平行折叠、平行折叠及超二级结构。3 了解超二级结构及其特性。4 理解蛋白质一级结构与高级结构的关系。5 掌握蛋白质变性和复性。6 理解蛋白质结构与功能的关系。蛋白质的结构与功能蛋白质的结构与功能（4学时）教学内容一、对蛋白质结构和作用机理的深层次理解二、对蛋白质结构进行改造的基础三、对蛋白质功能的控制四、随心所欲创造具有新功能的蛋白质五、蛋白质结构与功能研究方法1X-Ray衍射2 MR (核磁共振)3 Molecular Modeling4 Mutation/Function (分子生物学)1）、免疫体系中分子间的识别机制2）、DNA与蛋白质的相互作用3）、蛋白水解酶与疾病4）、膜蛋白、受体与信号转导5）、酶抑制剂与药物开发5 MMP inhibitor6 cdk2/cdk4 inhibitor7 Poly(ADP-ribose) polymerase (PARP) inhibitor8 Glycinamide Ribonucleotide formyl transferase (GRFT) inhibitor9 VDGF receptor blocker六、新方向与新技术1、Proteomics2、Protein chips3、Display / molecular evolution engineering4、Two-hybrid system5、Gene knockout mice 七、What is Proteomics?八、蛋白质芯片筛选新药的原理九、常利用蛋白质数据库/www.espasy.ch/swissmod///pdb/教学要求1 理解蛋白质结构与作用机制之间的关系。2 了解对蛋白质结构进行改造的分子基础。3 了解如何控制蛋白质的功能。4 了解研究蛋白质结构与功能关系的方法。5 了解蛋白质组学的研究内容与方法。6 掌握蛋白质芯片用于新药筛选的原理。蛋白质的理化性质及分离纯化蛋白质的理化性质及分离纯化（3学时）教学内容一、蛋白质的理化性质1蛋白质溶液是一种胶体溶液；2特定的空间构象，分子量一定 分子筛层析；3在大部分pH条件下，蛋白质分子同时存在两种电荷 等电点沉淀，盐溶，盐析，电泳，离子交换层析等；4一般而言，蛋白质分子上同时存在疏水和亲水区域 有机溶剂沉淀，疏水层析。 二、几种常用的电泳1等电聚焦2纸电泳3聚丙烯酰胺凝胶电泳4SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳5OFarrell的双向电泳三、蛋白质分离纯化中应用的层析1分子筛层析2离子交换层析3亲和层析 4疏水/反相层析5物理吸附层析四、蛋白质的定量法1克氏(Kjeldahl)定氮法:浓硫酸加热降解蛋白质后测定NH32双缩脲(biuret)法: CuSO4与肽链的氨基结合3Folin-Phenol法: 芳香族氨基酸侧链发色4紫外法: 280纳米处的紫外吸收 (1 OD280 = 1 mg/ml)5Bradford法:考马斯亮兰 ( Coomassie brilliant blue G250)与肽链结合后吸收谱变化6BCA (bicinchoninic acid)法: FDA唯一认可七、蛋白质紫外吸收定量计算光吸收值 A 的Beer-Lambert公式:教学要求1 掌握蛋白质的理化性质及这些性质用于蛋白质分离、纯化和鉴定的原理和方法。2 掌握蛋白质几种电泳的原理、方法和判断。3 掌握蛋白质几种层析的原理、方法和判断。4 掌握蛋白质的几种定量原理、方法和计算。酶 学酶学（6学时）教学内容一、酶（enzyme）的本质二、酶学研究史1 三、酶为什么能催化生化反应四、酶的结构概念 全酶 (holoenzyme)=酶蛋白（apoenzyme）+辅助因子（cofactor）五、酶的命名法EC号的第一个数字1. oxidoreductase 氧化还原酶类2. transferase 转移酶类3. hydrolase 水解酶类4. lyase 裂合酶类5. isomerase 异构酶类6. ligase/synthetase 连接酶类六、酶催化的反应中各成份的变化酶反应的速度不停在变 七、酶反应的初速度与底物浓度之间的关系Michaelis-Menten方程(1913年)八、酶反应的三种不同抑制1竞争性抑制(Competitive inhibition):2反竞争性抑制(Uncompetitive inhibition):3非竞争抑制(Noncompetitive inhibition):九、不同类型抑制作用的米氏方程1 酶反应的产物生成2 两种不同模式的双底物反应3 双底物反应的米氏方程4 温度和pH对酶的活性的影响十以多(寡)聚体的形式存在1很多酶都有同工酶,可以聚合在一起,也可以单体存在2多亚基酶往往受正协同别构效应的调控3RNA可以是酶, 或酶活性的主要成分4抗体也可以成为酶 进一步要求:1 反应的机制及相应理论和假说2 酶活性的调控:别构效应教学要求1 掌握酶的定义、化学本质、研究简史和酶的分类与命名。2 掌握酶反应的化学变化、酶反应初速度与底物浓度的关系米氏方程、米氏方程的推导和计算、米氏方程的意义。3 掌握三种酶催化反应的抑制和抑制机制及各种抑制条件酶反应米氏常数的推导。4 掌握温度及pH等对酶活性的影响。5 了解同工酶的概念及研究方法。6 了解RNA酶的概念。7 了解抗体酶的概念。8 理解酶催化反应的机制。核酸化学核酸化学（6学时）教学内容一、核酸化学研究史（1）二、核酸化学研究史（2）三、核酸化学研究史（3）四、核酸化学研究史（4）五、核酸化学研究史（5）-rRNA六、核酸化学研究史（6）-mRNA七、核酸化学研究史（7）-tRNA八、RNA（ribonucleic acid）核糖核酸九、DNA（deoxyribonucleic acid）脱氧核糖核酸十、碱基十一、核苷（ribonucleside ） 核糖核苷 （不带磷酸）十二、核苷酸（ribonucletide） 核糖核苷酸 （带磷酸）十三、脱氧核糖核苷酸（deoxyribonucleoside）十四、Watson-Crick的DNA双螺旋1核酸的一级结构2核酸的二级结构-双螺旋3核酸的三级结构-空间构象十五、Watson-Crick的DNA双螺旋1DNA的分子形状2原核生物的基因组DNA（即染色体）、质粒（plasmid）DNA，和一些病毒DNA，呈环状3核生物的染色体DNA，大部分噬菌体DNA，和一些病毒DNA，呈线状。十六、DNA的序列测定（1）化学法Maxam /Gilbert法十七、DNA的序列测定（2）ddNTP法十八、 DNA与限制性内切酶十九、DNA分子的变性1DNA的变性在紫外吸收上的变化2盐浓度对DNA变性的影响3DNA分子的Tm与GC含量有关4DNA浓度与复性时间的关系5DNA复性与Cot分析6Cot曲线的另一种表达形式7人DNA的Cot曲线8DNA的变性与分子杂交技术9聚合酶链反应（PCR）原理二十、RNA分子1. RNA分子在糖基上比DNA分子多一个OH基，位于2位。A260nm/A280nm= 2.0, 而DNA为1.8。RNA分子遇碱极易降解，而DNA则不。2. RNA分子一般为单链分子，因此容易形成自由能为最小的独特的二级结构, 其双链部分符合Watson-Click双螺旋模型。3. 正因为独特的二级结构和多余的2羟基的存在，一些 RNA分子具有自我切断、自我连接，或切断其他核酸分子、连接其他核酸分子的活性，第一个可以自我复制的分子被认为是RNA分子。4. RNA分子可以通过由蛋白质酶催化的反应转化为DNA分子 (Ribonucleoside diphosphate reductase)。5. RNA分子在细胞中同时扮演着信息的媒介作用和执行者的作用，mRNA为前者，rRNA、tRNA和snRNA为后者。因此很自然的认为生命的早期可以称为RNA world。6. RNA分子比DNA分子更容易受到修饰，均有其用途(作用)， 如mRNA的5帽子能启动蛋白质的翻译，tRNA上的修饰可以增加tRNA的寿命。7. 真核细胞的基因拥有令人吃惊的特点，顺序中插入了很多不编码氨基酸的废物（Introvening sequence, 或叫内含子），这些序列得到转录后在mRNA成熟之前被除去。二十一、RNA的功能1. 遗传密码的中间担体(mRNA)2. mRNA剪接等加工的活性成份(snRNA)3. 核糖体的骨架结构及与mRNA的识别(rRNA)4. 活化氨基酸的担体(tRNA)5酶的活性成份6病毒基因组的担体 二十二、Crick的中心法则1细胞中的RNA2原核生物的基因结构3RNA转录自DNA4真核生物的基因结构5真核基因mRNA的形成6真核生物mRNA的5端和3端7snRNA参与内含子的剪接830S 亚基的三维结构9tRNA与氨基酸的连接10真核生物蛋白质合成的起始11Crick绘制的密码图及使用二十三、RNA的加工类型1. Cleavage2. Trimming3. Splicing4. Editing5. Modification教学要求1 了解核酸化学的研究历史、掌握mRNA、tRNA和rRNA的研究历史。2 掌握DNA及RNA的概念、组成及结构特征。3 掌握DNA双螺旋结构及物理参数，了解核酸三级结构。4 掌握DNA序列测定方法。5 掌握核酸限制性内切酶。6 掌握DNA变性和复性的条件、特征、影响因素及其应用。7 掌握cot曲线及分子杂交的概念和应用。8 掌握PCR反应的原理和实验方法。9 掌握RNA分子的结构特征、理化性质、空间结构特点，了解内含子及其作用。10 掌握RNA的功能。11 掌握中心法则及其内容。12 理解和掌握RNA加工及其作用。糖与糖生物化学糖与糖生物化学（6学时）教学内容一、糖的世界1食用糖（蔗糖）2医疗用糖（葡萄糖及其衍生物，如葡萄糖酸的钠、钾、钙、锌盐等）3绿色植物的皮、杆等多糖（纤维素）4粮食及块根、块茎中的糖（淀粉）5动物体内的贮藏多糖（糖元）6昆虫、蟹、虾等外骨骼糖（几丁质）7食用菌中的糖（香菇多糖、茯苓多糖、灵芝多糖、昆布多糖等）8细菌、酵母的细胞壁糖9结缔组织中的糖（肝素、透明质酸、硫酸软骨素、硫酸皮肤素等）10核酸的糖、脂多糖（糖脂）、糖蛋白（蛋白聚糖）中的糖11细胞膜及其他细胞结构中的糖12血型糖13活性糖分子二、糖的定义 1多羟基醛2多羟基酮3多羟基醛或多羟基酮的衍生物4可以水解为多羟基醛或多羟基酮或它们的衍生物的物质三、糖研究的简史四、糖的组成和实验式、分子式五、糖的分类单糖（monosaccharides） 不能水解为其他糖的糖。寡糖（oligosaccharides） 可以水解为其他糖的糖（2十几个单糖）。多糖（polysaccharides）可水解为多个其他单糖或其衍生物的糖。 糖的衍生物 指糖的氧化产物、还原产物、氨基取代物及糖苷化合物等。 多糖复合物（polysaccharides complex）糖与脂、蛋白等共价相连组成蛋白多糖（protein polysaccharides）、糖蛋白（glycanproteins）、糖脂（glycanlipids）。六、葡萄糖的化学结构七、葡萄糖直链结构的证据八、差向异构体（Epimers）九、糖的旋光性（Optical Rotation）十、糖的构型 （Configuration）十一、对映异构体十二、糖的构型与旋光性十三、葡萄糖的环状结构 十四、变旋现象（Mutarotation）十五、葡萄糖的构象（Conformation） 十六、其他单糖的结构十七、单糖的主要化学性质1、糖的氧化反应(Oxidative Reaction)检糖试剂（纸）2、葡萄糖为葡萄糖氧化酶氧化-血糖(Blood sugar)的测定3、还原反应（Reductive reaction）4、酯化反应（Esterification）5、成苷反应（Glycosidation）6、脎（Osazone）的形成（苯肼反应，phentlhydrazine reaction）十八、糖复合物中的单糖 主要有：D-葡萄糖、D-半乳糖、D-甘露糖和D-木糖（Xylose）十九、糖复合物中的单糖衍生物 1、甲基糖类2、氨基糖类 重要的是2-氨基己糖3、糖醛酸类4、唾液酸（sialic acid）十九、单糖的物理性质 二十、寡糖（Oligosaccharides, oligose） 由2-10个单糖通过糖苷键连接而成，一般易溶于水、具甜味，最简单的是二糖。最重要的二糖主要有蔗糖、麦芽糖和乳糖。纤维二糖（Cellobiose）三糖（Trisaccharide） 棉子糖(raffinose)二十一、多糖（Polysaccharides）同多糖(Homopolysaccharides)和杂多糖（Heteropolysaccharides）1、淀粉（Starch）直链淀粉（amylose, soluble starch）支链淀粉（amylopectin）几种主要农作物的淀粉含量淀粉结构淀粉显色2、糖元（Glycogen）3、纤维素（Cellulose）纤维素的分子结构纤维素（Cellulose）个体链纤维素的空间结构4、几丁质（壳多糖）（Chitin） 几丁质个体链几丁质的功能几丁质系列开发在保健及医疗上的应用。葡萄糖胺5、香菇多糖、茯苓多糖和昆布素均为b-1，3葡聚糖。香菇多糖存在于香菇中，对动物肉瘤180有明显抑制作用；茯苓多糖是茯苓中的多糖，也被用于抗肿瘤治疗；昆布素是昆布中的葡聚糖，用于治疗动脉粥样硬化。 6、右旋糖酐（dextran）7、杂多糖（Heteropolysaccharides） 包括糖胺聚（多）糖(glycosaminoglycans)、粘多糖（mucopolysaccharides）、氨基多糖（polyaminoglucose）及酸性糖胺聚糖等名称，如透明质酸、硫酸软骨素、硫酸皮肤素等。1）、透明质酸（Hyaluronic acid, hyaluronan）结构透明质酸的生理功能透明质酸的开发应用透明质酸研究开发需注意的问题2）、硫酸软骨素（Chondroitin sulfate）3）、硫酸皮肤素(Dermatan sulfate) 4）、肝素（Heparin）二十二、结合糖（复合糖，糖复合物）糖脂（Glycolipids）、糖蛋白(Glycoproteins)蛋白多糖（proteoglycans）等糖复合物。 多糖研发的意义二十三、糖生物学和糖工程学生命科学中的新前沿糖类和血型糖链和细胞表面的特征 糖链与疾病糖链和多细胞生物的生命现象 糖生物学的崛起各国政府对糖生物学研究的支持教学要求1 从生物化学角度了解到底哪些东西是糖。2 掌握糖的定义、分类和功能。3 以葡萄糖为代表掌握糖的结构、构型，了解糖的构象，掌握变旋现象及异头物的概念。4 掌握糖的化学性质和物理性质。5 了解糖复合物中的单糖和糖的衍生物。6 掌握常见寡糖的结构和功能。7 了解多糖的分类特征及常见多糖种类、结构特点和作用。8 掌握粘多糖概念、常见粘多糖的结构特点和生物学功能。9 了解糖复合物概念、种类和作用。10 了解糖生物学和糖工程学的研究内容及进展。脂类与脂生物化学脂类与脂生物化学（4学时）教学内容一、脂类定义二、脂类功能 1脂肪和油是很多生物主要的能量供应和贮存形式；2磷脂及固醇组成了生物膜约一半的部分；3有些脂类虽然数量较低，但作为酶的辅助因子、电子载体、光吸收色素、疏水稳定体、乳化剂、激素及胞间信息等方面都起着关键作用；4还有些脂类有防止机械损伤及防止热量散发的保护作用。 三、脂类的分类 1单纯脂类(质)(Simple lipids），包括脂肪、油和蜡；2复合脂类（Lipid complex），包括磷脂（甘油磷脂和鞘磷脂）和糖脂（脑苷脂和神经节苷脂）；3异戊二烯类（Isoprenes），包括多萜类、固醇和类固醇类。四、脂肪酸（Fatty acids）亚油酸（Linoleic acid）、亚麻酸（Linolenic acid）和花生四烯酸（Arachidonic acid）为人体必需脂肪酸（Essential fatty acids）。一些天然活性脂肪酸自然界一些常见的脂肪酸五、脂肪酸组装为稳定聚集体六、甘油三酯（Triacylglycerols, tryglycerides） 甘油和甘油三酯脂肪和油（Fats and Oils） 甘油三酯贮存能量和保温 细胞中贮藏的甘油酯脂肪滴（Fat Drop）七、鲸蜡（棕榈酸鲸蜡醇酯）八、甘油酯的理化性质1、皂化反应（Saponification）及皂化值（Saponification Number）2、肥皂的作用 3、酸败（Racidity）和酸值（Acid Number）4、卤化（Halogenation）和碘价（碘化值, Iodine Number） 5、氢化（Hydrogenation）6、乙酰化作用（Acetylation）和乙酰化值（Acetylation Number）7、甘油三酯的物理性质溶解度：水不溶性，也无形成高度分散的倾向，甘油二酯和甘油单酯含-OH，可形成高度分散态。熔点：由脂肪酸组成决定，随饱和脂肪酸数目及碳链长度的增加而增加。光学性质：甘油本身无光学活性，C1及C3的脂肪酸不同时，C2为不对称碳，有光学活性。8、两性脂质的聚集体（Amphipathic Lipids Aggregate） 微团(micelles)、双分子层(bilayer)、脂质体(liposome)。 九、蜡（Waxes）-贮存能量及防水外被 生物的蜡有一定的药学、化妆品及其他工业用途，如用于洗涤剂、油膏及擦光剂等。 生物蜡十、膜脂中的脂质1生物膜的中心结构是脂质双分子层，构成了极性分子及离子的通过屏障。组成生物膜的膜脂有三类：甘油磷脂类(Glycerophospholipids)鞘脂类(Sphingolipids)固醇类(Srerols)2三类基本的贮存脂及膜脂甘油磷脂是磷脂酸（Phosphatidic acid, phosphatidate）的衍生物。甘油磷脂中，极性的磷酸与甘油C3的-OH 通过磷酸二酯键相连，因此所有的甘油磷脂都是磷脂酸的衍生物3、卵磷脂(Lecithin,Phosphatidylcholine)组成和结构构成生物膜的主要成分、协助脂肪等运输、控制脂肪代谢和抗脂肪肝。卵磷脂和胆碱的食物资源口服卵磷脂的治疗作用卵磷脂对心脏保护作用的可能机制4、有些磷脂是醚键连接的脂肪酸的脂 结构特征血小板促进因子是一种醚酯十一、鞘脂类（Sphingolipids）是鞘氨醇（Sphingosine）的衍生物1鞘脂类是膜脂的第二大类脂2鞘氨醇分子是母体化合物3N-脂酰鞘氨醇神经酰胺(ceramide)，是鞘脂类化合物的结构单位（共同前体）。4鞘脂（Sphingolipids）（神经）鞘磷脂（sphingomyelins），含磷酸胆碱或磷酸乙醇胺中性（不带电）糖苷脂（glycolipids），含一分子糖神经节苷脂（gangliosides），最复杂的鞘脂类化合物，含有几个糖单位组成极性的头部，人脑灰质中超过6%，而大部分非神经动物组织含量极少。5卵磷脂与鞘磷脂6鞘脂是生物识别的位点 7鞘糖脂决定人类血型8磷脂酶的特异位点-Tay-Sachs病 和Niemann-Pick病十二、固醇(Steroids)是四个固定环的碳氢环化合物 1固醇种类2固醇的作用3膜的组成成分4特殊生物活性物质的前体5胆固醇及胆酸6异戊二烯7异戊二烯类化合物8特别生物活性的脂-维生素D、固醇类激素十三、前列腺素(Prostaglandins, PG) 十四、维生素A、D、K、E十五、脂类的分离和分析教学要求1 掌握脂类定义、分类和生物学作用。2 掌握生物化学中的脂肪酸及必须脂肪酸。3 掌握甘油三酯的结构、作用、化学性质和物理性质。4 了解蜡的概念、结构特点和生物学作用。5 掌握组成生物膜的膜脂、结构、性质。6 掌握卵磷脂的结构和生物学功能。7 了解鞘脂的概念、结构特征和生物学意义。8 掌握胆固醇的结构特点及在体内的生物学作用。9 了解异戊二烯类化合物的结构特点和作用。10 了解脂类的分离和分析方法。生物膜和运输生物膜和运输（2学时）教学内容一、生物膜 (biomembrane) 包括了胞表面膜 (plasma membrance) 及胞膜生物膜的形成对于生物能量的贮存及细胞间的通讯起着中心作用。二、膜的电镜横切面照片三、生物膜的基本功能(1) 生物膜为细胞独立空间的界限，并有选择性阻隔效果；(2) 生物膜为特定生物功能反应进行的场所 ；(3) 生物膜可探测传递电子信号及化学信号；(4) 生物膜控制物质的运输 ；(5) 生物膜为细胞间联系的媒介。四、膜的生化特性 五、膜的分子组成1生物膜的基本组成膜脂质 : 主要分为三类，磷脂、糖脂及固醇类。蛋白质: 主要分为三类，穿性膜蛋白、附着性膜蛋白、附脂质膜蛋白。糖类：糖类沒有单独以糖类分子存在于生物膜上，而是以共价键结合于蛋白质及脂质分子上，以糖蛋白及糖脂出现于生物膜上。2每种膜都有一个特征性的脂质组成3不同组织质膜的主要成分4膜 蛋 白 1) 穿性膜蛋白 (integral membrane protein)2) 附着性膜蛋白（外周蛋白）(peripheral membrane protein)3) 附脂性膜蛋白（抛锚蛋白）(lipid-anchored proteins)5不同功能的膜含有不同的蛋白质不同来源膜的蛋白质组成比其脂质组成的变化更大，反映在膜功能的特化上。有些膜蛋白还有一个或多个脂共价结合，后者可能形成一种疏水的稳定体系以保证蛋白质存在于膜中。 6膜的超分子结构所有生物膜拥有共同的基本特征流动镶嵌模型（Fluid Mosaic Model）脂双分子层是基本的结构膜脂在不断地流动flip-flop、晶态-液态转变、膜蛋白在脂双分子层上可侧向运动。生物膜的冰冻蚀刻技术7膜内（嵌入）蛋白不溶于水8有些外周膜蛋白共价泊锚在膜脂上9膜蛋白是不对称的 六、膜融合是许多生物过程的中心事件膜的融合（Membrrane Fusion）膜融合事件融合蛋白(fusion protein) 膜联蛋白(annexin) 病毒进入宿主细胞的膜融合七、跨膜运输1所有生物细胞都要从环境获得原材料为其生物合成和能量消耗，同时还需释放其代谢物到环境中去。 2溶质通过透过性膜的移动3简单扩散 顺浓度梯度(电化学梯度)方向扩散(由高到低); 不需能量 ;无膜蛋白协助。4协助扩散 沿浓度梯度减小方向扩散不需细胞提供能量需特异膜蛋白协助转运，以加快运输速率。5 膜蛋白 .载体蛋白(carrier)亦称通透酶(permease) .通道蛋白(chnnel protein)。比自由扩散转运速率高; 存在最大转运速率; 在一定限度内运输速率同物质浓度成正比。如超过一定限度，浓度再增加，运输也不再增加。有特异性， 即与特定溶质分子相结合。6被动运输是由膜蛋白促进的顺浓度梯度的扩散7水是一种例外，可很快透过生物膜，机制尚不清楚，膜两侧溶质浓度差异大时，渗透压的不平衡引起膜两侧水的流动，直至两侧的渗透压相等。8 溶质或离子的过膜运输由膜上的蛋白降低活化能而对特异的物质提供过膜路径而过膜的双分子层，引起促进扩散。 9亲水溶质通过生物膜脂双层的能量变化10红细胞葡萄糖渗透酶（Glucose Permease）调控被动运输 11通透酶(Permease) 氯化物和碳酸氢盐跨红细胞膜的运输为协同运输（Cotransport） 12 离子交换体氯化物-碳酸氢盐交换体也被称为阴离子交换蛋白13主动运输（Active Transport）引起物质的逆浓度梯度运输 逆浓度梯度、 需能 、 都有载体蛋白。三类主要运输系统ATP供能的主动运输I I 、Na+K+泵ATP供能的主动运输IIII、Ca2+ATPaseIII、 质子泵： Ptype、 Vtype、 H+-ATPase14真核细胞通过内吞作用(endocytosis)和外排作用(exocytosis) 15信号传导中离子选择性16. 通道的作用教学要求1 掌握生物膜的结构特点和基本生物学作用。2 了解膜的生物化学特性。3 掌握膜的生物化学组成、膜脂、膜蛋白和糖的特性。4 掌握生物膜的超分子结构特点。5 了解膜的融合及生物学意义。6 掌握物质跨膜运输的特点和分类、掌握被动运输和主动运输的特点。7 了解离子通道的特点。维生素与辅酶（3学时）维生素与辅酶（3学时）教学内容一、维生素是一类有机化合物，天然食物中含量极少，但对人体的生长和健康都为必要，人体自身不能合成，必须由饮食中摄取，因此，维生素是参与生物生长发育及代谢所必需的一类微量有机物。二、维生素的作用作为辅酶或辅基的功能、或影响酶的活性、或影响一些特殊的生理功能影响到正常代谢而影响正常生命活动和生长发育。严重缺乏时会引发病变。三、维生素的分类脂溶性维生素Lipid(fat)-soluble vitamins，Vit A, Vit D, Vit E, VitK等；水溶性维生素(Water-soluble vitamins)，如Vit B家族（B1, B2, 烟酸和烟酰胺，B6, 遍多酸，生物素，叶酸，B12等）和Vit C。四、维生素A和胡萝卜素（Carotene）Vit A的化学名称是视黄醇（retinol）， 维生素A1、前体及衍生物维生素A1和维生素A2Vit A的主要功能Vit A缺乏的症状维生素A与暗适应主要来源几种有生物活性的异戊二烯化合物五、维生素D属于类固醇化合物，具环戊烷多氢菲结构，包括D2和D3两种，紫外线照射可它们变为相应的活化形式。主要作用主要来源。维生素D缺陷引起的佝偻病六、维生素E生育酚（tocopherol），为Vit E均为苯马并二氢吡喃的衍生物。维生素E的功效维生素E的种类七、维生素K2-甲基-1，4萘醌的衍生物，即血凝维生素。八、硫辛酸(Thioctic Acid, Lipoic Acid)含硫的八碳酸，对于动物不能算是一个维