化学生物学导论新版教学大纲-终.doc

化学生物学导论教学大纲课程编码：课程名称：化学生物学导论（Foundation of Chemical Biology）课程地位及意义：该课程类型为学科平台课程，学分：2；学时：36；开课学期：第三学年学年。随着生命科学领域研究的不断深入，生物功能分子机制研究水平进入了单细胞、单分子层次。特别是人类基因组计划的完成，人们需要在分子水平上认识生命的过程，发现并阐明不同基因以及相应的蛋白质的结构和功能。摆在化学家的面前的任务是如何利用化学的理论、研究方法和手段更加深入的理解和解释更多的生命现象，这就是新的一门交叉学科-化学生物学。目前，化学生物学已经成为化学学科与生命科学交叉的一个重要发展方向，是一个充满活力和应用前景的研究领域。近年来，化学生物学领域已取得了长足的发展，化学生物学研究的基本问题已经集中于生物大分子（蛋白质、核酸、多糖）与小分子的相互识别、作用和酶、模拟酶催化的有机合成及生物转化的研究。化学生物学被定义为“发展和应用化学手段研究生命现象”。无可置疑，化学生物学不但要突出化学学科在化学与生命科学结合中的作用，还要强调化学在为生命科学的发展作出贡献的同时也为化学学科本身发展提供更大的发展空间。化学学科除了让学生掌握化学专业基础课知识外，还应该掌握化学生物学这门交叉学科的基础知识，以培养合格具有创新能力的现代复合化学人才。因此，我们面向化学学科所有专业本科生开设化学生物学导论课程。该课程主要培养目标就是要学生能够掌握化学生物学的基础。具体要求学生牢固掌握组成生物体中的主要物质蛋白质、酶、核酸、聚糖、脂和膜的化学组成、结构、功能和主要性质；掌握化学物质与各种生物分子的相互作用及其在生命过程中的各种分子间作用机制。为从分子水平上探究了生命的本质，为解决重大生物医学问题提供工具、方向和资源，造福于人类。教学内容及课时分配绪论（2学时）Introduction知识点：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：蛋白质化学（4学时）Chapter 1 Protein chemistry第一节 蛋白质的组成 （Protein composition）第二节 多肽 (Polypeptide)第三节 蛋白质的结构 (Protein structure)第四节 蛋白质的分类 (Protein classification)主要知识点：1. 熟练掌握构成蛋白质的20种氨基酸的基本结构、分类和简写方式；2. 熟练掌握氨基酸的结构特点和物理化学性质（光学性质、两性电解质性质）；3. 掌握蛋白质一级结构的基本测定方法和高级结构的定义；4. 掌握二级结构类型和特征，三级结构和四级结构的特性和区别。5. 掌握蛋白质的理化性质及其应用；6. 了解多肽的合成方法；第二章 酶（4学时）Chapter 2 Enzyme第一节 酶是生物催化剂 (Enzymes are biocatalysts)第二节 辅酶 (Coenzymes)第三节 酶的结构和酶的催化作用机制(Enzyme structure and the catalytic mechanisms of enzymes) 第四节 酶促反应的速度和影响因素(The rate of enzymatic reaction and factors influencing enzymatic reactions) 第五节 酶活性的调控 (Regulation of enzyme activity)主要知识点：1. 熟练掌握生物催化剂-酶的特点和特性。2. 了解习惯命名法的命名原则、国际系统命名法的基本原则和酶的分类；3. 熟练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；4. 熟练掌握米氏方程的产生过程以及米氏常数的意义；5. 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；6. 掌握各种因素影响酶催化作用的特点。第三章 核酸的化学（4学时）Chapter 3 Nucleic acid chemistry第一节 核酸的分类和组成 (Classification and composition of nucleic acids) 第二节 核酸的结构 (The structure of nucleic acids)第三节 核酸的性质 (Physico-chemical characters of nucleic acids)第四节 核酸碱基顺序分析 (Sequence analysis of nucleic acids)第五节 核酸的催化性质(The catalytic properties of nucleic acids) 主要知识点：1. 熟练掌握核酸中的基本单位核苷酸的组成，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；2. 掌握RNA一级结构特点及tRNA的二级结构和三级结构特点。3. 熟练掌握DNA的结构及基因的定义、DNA的二级结构特征。了解一级结构研究方法和真核细胞染色质DNA的结构特点；4. 掌握核酸的性质及变性复性特性。5. 掌握核酶的定义和结构类型，催化反应及特点。第四章 聚糖（2学时）Chapter 4 Glycan第一节 糖类物质的多样性 (The diversity of carbohydrates) 第二节 多糖的结构及其主要类型(Structure and classification of polysaccharide) 第三节 糖蛋白(Glycoproteins) 第四节 糖脂的结构与功能(Structure and function of glycolipids ) 第五节 糖蛋白的生物合成(Biosynthesis of glycoprotein) 主要知识点：1. 掌握多糖存在的多样性、各种多糖的类型形式和基本结构特征，化学性质；2. 掌握多糖在分子识别过程中的作用；3. 熟练掌握糖蛋白和糖脂中糖链的连接方式和基本作用；4. 了解糖蛋白的生物合成。第五章 相互作用与分子识别（2学时）Chapter 5 Interactions and molecular recognition第一节 生物分子之间的分子识别(Molecular recognition between biological molecules) 第二节 分子识别的化学基础（The chemical basis of molecular recognition） 第三节 分子识别中的立体化学因素（Molecular recognition of stereochemical factors） 第四节 超分子化学与分子识别(Supramolecular chemistry and molecular recognition) 主要知识点：1. 熟练掌握生物分子之间分子识别定义和物理化学基础；2. 掌握立体结构与分子识别关系和立体化学因素；3. 了解超分子化学与分子识别在分子印迹中的应用。第六章 化学物质与蛋白质的相互作用（2学时）Chapter 6 Interactions between chemicals and proteins第一节 化学物质对蛋白质的沉淀作用(Precipitation of proteins by chemicals)第二节 化学物质对蛋白质的稳定作用(Stabilization of proteins by chemicals)第三节 化学物质对蛋白质侧链基团的共价修饰作用 (Covalent modification of protein side-chain groups by chemicals)第四节 蛋白质光谱探针(Spectroscopic probe of proteins)主要知识点：1. 熟练掌握化学物质对蛋白质的沉淀作用、变性作用和稳定作用；2. 掌握化学物质对蛋白质侧链基团的共价修饰作用；3. 掌握蛋白质吸光光度、荧光等分子光谱探针对蛋白质定量分析。第七章 化学物质与酶的相互作用（2学时）Chapter 7 Interaction between chemicals and enzymes第一节 化学物质对酶的抑制作用(Inhibition of enzymes by chemicals)第二节 化学物质对酶的激活作用(Activation of enzymes by chemicals)第三节 酶对化学物质的催化作用(Enzymatic catalysis of chemical substances)主要知识点：1. 掌握化学物质对酶的抑制作用；2. 熟练掌握抑制作用的类型，动力学特性以及抑制剂研究的意义；3. 了解酶对化学物质的催化作用；4. 了解酶催化的有机合成反应类型。第八章 化学物质与核酸的相互作用（3学时）Chapter 8 Interaction between chemicals and nucleic acids第一节 化学物质的致突变作用(Mutagenesis by chemicals)第二节 小分子药物与DNA的相互作用 (Interactions between small molecule drugs and DNA)第三节 小分子化合物与RNA的相互作用 (Interactions between small molecules and RNA)第四节 核酸的小分子探针(Small molecule probe of nucleic acids)主要知识点：1. 了解化学物质相互作用的类型和意义；2. 掌握DNA化学突变的原理和遗传变异的危害；3. 掌握基因突变的化学机制；4. 掌握小分子与核酸的相互作用；5. 小分子探针在核酸检测中的应用。第九章 无机物质与生物分子的相互作用（3学时）Chapter 9 Interaction between inorganics and biological molecules第一节 生物体中的化学元素(Chemical elements in organisms)第二节 无机物质与酶的相互作用(Interaction between inorganics and enzymes)第三节 无机物质与核酸的相互作用(Interactions between inorganics and nucleic acids)主要知识点：1、掌握生物体中的化学元素的分类和主要功能；2、了解金属离子与生物分子配合物；3、了解金属离子与酶蛋白作用的方式；4、掌握金属配合物对酶的抑制作用；5、了解金属与核酸共价配位、静电、嵌插、断裂作用；第十章 生物氧化（2学时）Chapter 10 Biologic oxidation第一节 生物能及其存在形式 (Bioenergy and its forms)第二节 线粒体呼吸链 (Mitochondrial respiratory chain)第三节 氧化磷酸化( Oxidative phosphorylation)第四节 微粒体氧化体系(Microsomal oxidation system)主要知识点：1. 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；2. 了解生物氧化的定义以及生物氧化所具有的特点；3. 了解呼吸链的概念，掌握呼吸链的组成成份及作用；4. 了解线粒体的构造和特点，氧化磷酸化作用和能的产生过程以及氧化磷酸化的机制。5. 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。第十一章 物质代谢（2学时）Chapter 11 Metabolism第一节 糖代谢 (Carbohydrate metabolism) 第二节 光合作用( Photosynthesis)第三节 脂类代谢 (Metabolism of lipid)第四节 蛋白质降解和氨基酸代谢( Protein degradation and amino acid metabolism)第四节 核酸的降解和核苷酸的代谢(Degradation of nucleic acids and nucleotide metabolism)主要知识点：1. 掌握糖元和葡萄糖等糖类物质的主要代谢途径及能量变化情况；了解其它代谢途径的特点。2. 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。3. 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。4. 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。第十二章 遗传信息的传递与表达（4学时）Chapter 12 Transmission and expression of genetic information第一节 DNA的复制( DNA replication)第二节 DNA指导下的RNA合成(DNA-directed RNA synthesis) 第三节 蛋白质的生物合成 (Protein biosynthesis)第四节 遗传信息表达过程的化学调控 (Regulation of gene expression) 主要知识点：1. 掌握遗传的概念和中心法则、遗传密码的形成原则和特点；2. 熟练掌握DNA复制的类型涉及到的主要酶和蛋白质、主要过程；3. 掌握RNA的合成过程及其产物后加工，了解逆转录过程；4. 掌握蛋白质合成的过程以及涉及到的酶、核酸和合成过程；5. 了解化学物质对遗传信息表达的调控过程及其意义。授课方式与手段采用传统板书教学与多媒体教学技术相结合的教学手段，采用启发式教学方法，注重专业学习与素质教育的有机结合，达到教书与育人的双重目的。1）课堂教学中，教学内容上夯实基本知识，通过梳理知识结构、剖析重点难点、分解知识要点，并结合课上一定数量的习题练习及对所教授内容的归纳总结，注重提高学生的自学能力和综合能力；2）激发学习兴趣，通过精心准备教学、介绍前沿知识和诺贝尔奖情