《基础生物化学》课程教学大纲

—PAGE22——PAGE21— 《基础生物化学》课程教学大纲FundamentalsofBiochemistry一、课程基本信息课程名称基础生物化学课程代码CX123096课程性质通识课程/学科（专业）基础课程/专业课/√专业拓展课程/文化素质教育课程/其它学分3.0总学时48理论学时48实验学时0先修课程无机化学，有机化学，动物学，植物学后续课程生理学，病理学，微生物学,开课单位生命科学学院适用专业农学植保质检园艺种子植科生工设施茶学烟草食科制药药学资环主要教学资料选用的教材：朱新产，高玲主编，基础生物化学，中国农业出版社，2011年8月，第一版。主要参考书：赵武玲主编，《基础生物化学》，中国农业出版社，2009年9月,第一版。王镜岩等主编，《生物化学》（上，下册），高等教育出版社，2002年8月,第三版。王金胜主编，《基础生物化学》，中国林业出版社，2006年8月，第二版。二、教学目标（一）知识目标通过本课程的学习，学会从生物分子组成、结构以及代谢的角度理解生命活动中所进行的化学变化与其调控规律等生命现象的本质。通过本课程的学习，能较全面了解生物体的基本化学组成、结构、性质以及这些物质在体内的合成、降解和相互转化的规律，深入了解代谢活动与各种生命现象之间的联系，并为后续课程打好基础。（二）能力目标通过本课程的学习，能综合运用所学的基本知识解决和解释后继课程中与生物化学相关的问题以及相关解决实际问题。（三）素质目标在深入理解生物化学基本概念的基础上，通过对本课程的理论学习，形成较为完整的生物化学知识体系的框架，并将知识灵活运用至后续的课程中，培养其认真、严谨的以化学的视角观察生命现象的素质和能力。三、基本要求（一）了解1、蛋白质一级结构测定的原理。2、了解真核生物蛋白质和核酸生物合成的过程。3、了解不饱和脂肪酸的生物合成的过程。4、了解个别氨基酸的生物合成途径。5、了解RNA复制、基因工程。（二）理解1、理解氨基酸脱氧化脱氨基、联合脱氨基、脱羧基作用。2、ATP合成的机制。3、理解别构酶、共价修饰酶和同工酶的概念。4、理解生物代谢调控的机制和途径。（三）掌握1、掌握蛋白质、核酸等生物大分子的组成、结构和性质。2、掌握酶的催化特性、影响酶促反应速度的因素、作用机理，辅基、辅酶与维生素构成之间的关系。3、掌握呼吸链的组成及其作用机理。4、掌握糖、脂肪、蛋白质生物合成和降解的途径以及相互转化的机制。5、掌握DNA复制的基本过程以及逆转录、RNA的转录及其加工。四、教学内容与学时分配第一章绪论1学时1.生物化学的含义、任务和主要内容2.生物化学的发展及在各专业中的地位和作用3.生物化学在我国的发展及与各专业的关系4.生物化学的学习方法知识点：1．生物化学的含义、主要内容和发展。2．生物化学在各专业中的地位和作用。建议教学方式：讲授和讨论第二章蛋白质化学6学时第一节蛋白质的化学概念2学时知识点：第二节蛋白质的分类知识点：1．根据蛋白质分子形状分类2．根据蛋白质组成分类3．根据蛋白质功能分类第三节蛋白质的化学组成3学时知识点：1.蛋白质的元素组成2.氨基酸第四节蛋白质的结构与功能知识点：1.蛋白质的一级结构氨基酸基本连接方式；氨基酸排列顺序；蛋白质一级结构测定原理与方法2.蛋白质二级结构及二级结构单元、超二级结构、结构域3.蛋白质三级、四级结构4.蛋白质分子中的重要化学键5.纤维状蛋白与球状蛋白的结构与功能第五节蛋白质的重要性质1学时知识点：胶体性质，两性解离与等电点，变性与复性，沉淀作用，紫外吸收，呈色反应第六节蛋白质结构与功能知识点：1.蛋白质一级结构与功能的关系2.蛋白质空间结构与功能的关系本章小结重点：1．蛋白质构成单位氨基酸的性质。2．蛋白质的结构、结构与功能的关系。3．蛋白质的重要性质。难点：1．氨基酸的结构、分类和理化性质。2．肽、肽键、肽平面；3．蛋白质分子的一级结构和空间结构（二级结构，三级结构，四级结构）；4．蛋白质结构与功能的关系；思考题：1．如何计算氨基酸的pI？2．什么是蛋白质的一、二、三、四级结构？3．维持蛋白质空间结构的作用力有哪些？4．简述蛋白质结构与功能的关系。作业：名词解释1．二面角2．蛋白质一级结构3．蛋白质二级结构4．蛋白质三级结构5．蛋白质四级结构6．超二级结构7．寡聚蛋白质8．简单蛋白质9．结合蛋白质10．蛋白质变性作用11．蛋白质盐析作用12．结构域问答题1．组成蛋白质的20种氨基酸依据什么分类？2．蛋白质的基本结构与高级结构之间存在的关系如何？3．Edman反应所有的试剂和反应的特点如何？4．何谓蛋白质等电点？等电点时蛋白质的存在特点是什么？建议教学方式：讲授和讨论第三章核酸化学4学时第一节核酸的种类、分布和组成2学时知识点：第二节核酸的结构知识点：1.核酸的一级结构2.核酸的二、三级结构；DNA的双螺旋结构3.RNA的二、三级结构第三节核酸性质2学时知识点：核酸的分子大小、溶解性、紫外吸收光谱、变性、降解以及分离提纯第四节核酸的生物学功能DNA和RNA与遗传信息的传递关系，核酸与蛋白质生物合成的关系，核酸结构改变与生物变异，核酸与病变，核酸及其水解产物在人类生活中的作用本章小结重点：1．核酸的化学组成及结构。2．核酸的理化性质。难点：1．核苷酸的结构、核酸的一级结构。2．DNA的空间结构、DNA双螺旋结构模型的要点。3．RNA的分类、结构及各类RNA的功能。4．DNA的变性、复性；分子杂交的原理，方法及应用。思考题：1．比较DNA和RNA在化学结构上，大分子结构上和生物学功能上的特点。2．DNA双螺旋结构模型有哪些基本要点？3．RNA有哪些主要类型，比较其结构与功能特点。作业：1．核酸的组成和在细胞内的分布如何?2．核酸分子中单核苷酸间是通过什么键连接起来的？什么是碱基配对？3．简述DNA和RNA分子的立体结构，它们各有哪些特点？稳定DNA结构的力有哪些？4．将下列DNA分子加热变性，再在各自的最适温度下复性，哪种DNA复性形成原来结构的可能性更大？为什么？5．真核mRNA和原核mRNA各有何异同特点?建议教学方式：讲授和讨论第四章酶化学6学时第一节酶的概念及作用特点1学时知识点：1.酶的概念2.酶的作用特点高效专一性、反应条件温和、易失活、酶活力可调节控制、某些酶催化活力与辅酶、辅基及金属离子有关3.酶的底物专一性：结构专一性和立体化学专一性4.酶的分离与制备第二节酶的命名及分类知识点：1.酶的命名2.酶的分类第三节酶的作用机理2学时知识点：1.酶的活性中心及结构特点2.作用专一性的机制3.酶作用高效率的机制4.酶作用机理举例第四节酶促反应的动力学2学时知识点：1.酶活力与酶反应速度酶活力定义、酶活力单位、酶活力测定方法2.影响酶促反应速度的因素底物浓度对酶促反应速度的影响：米氏方程、米氏常数及其意义、米氏常数的求法；酶浓度的影响；pH的影响；温度的影响；激活剂的影响；抑制剂的影响第五节同工酶、变构酶、共价修饰酶、核酶知识点：同工酶、变构酶、共价修饰酶、核酶的概念第六节维生素的结构与功能1学时知识点：1.维生素的概念、分类2.几种重要辅酶（辅基）的结构与功能本章小结重点：1．酶的作用机理。2．影响酶促反应速度的因素。难点：1．酶的活性中心，诱导契合学说。2．米氏方程3．影响酶促反应速度的因素。4．酶的别构调节，酶的共价修饰调节，酶原与酶原激活及其生理意义，同工酶。思考题：1．Km的意义是什么？2．影响酶促反应速度的因素有哪些？3．抑制剂的类型及作用特点有哪些？作业：1．为什么处于低介电环境中的基团之间的反应会得到加强？2．影响酶高催化效率的因素及其机理是什么？为什么说咪唑基是酸碱催化中的重要基团?3．什么是别构效应？简述别构酶的结构和动力学特点及其在调节酶促反应中的作用。4．某酶在溶液中会丧失活性，但若此溶液中同时存在巯基乙醇可以避免酶失活，该酶应该是一种什么酶，为什么？5.测定酶活力时为什么以初速度为准？建议教学方式：讲授和讨论。第五章糖类代谢6学时第一节新陈代谢的概念2学时知识点：代谢概念及研究方法；生物体内的糖类物质第二节双糖，多糖的酶促降解知识点：1.蔗糖、麦芽糖、乳糖的酶促降解2.淀粉（糖原）的酶促降解3.细胞壁多糖的酶促降解第三节糖酵解2学时知识点：概念、化学历程、化学计量、生物意义、丙酮酸的去路第四节三羧酸循环知识点：1.丙酮酸氧化为乙酰CoA2.三羧酸循环3.三羧酸循环调控4.生物学意义第五节磷酸戊糖途径2学时知识点：反应历程，化学计算与生物学意义，调控第六节单糖的生物合成知识点：糖异生途径，其它途径第七节蔗糖和多糖的生物合成知识点：1.糖核苷酸的作用2.蔗糖的生物合成3.淀粉（糖原）的合成4.纤维素的生物合成本章小结重点：1．糖酵解、三羧酸循环的反应历程及生物学意义。2．磷酸戊糖途径的特点及生物学意义。3．蔗糖和淀粉的生物合成。难点：1．糖酵解的反应过程，限速酶（限速步骤），能量计算，生理意义。2．三羧酸循环的反应过程，特点，限速酶（限速步骤），能量的计算，调节。3．磷酸戊糖途径的反应特点，关键酶，调节，生理意义。4．蔗糖和淀粉的生物合成。思考题：1．糖酵解，三羧酸循环和磷酸戊糖途径的反应过程，限速酶，能量计算。2．三羧酸循环在生物体代谢中的作用和地位如何？3．糖异生途径过程中的关键酶是什么？作业：1．什么是新陈代谢？它有什么特点？什么是物质代谢和能量代谢？2．糖类物质在生物体内起什么作用？3．什么是糖异生作用？有何生物学意义？4．什么是磷酸戊糖途径？有何生物学意义？5．三羧酸循环的意义是什么？糖酵解的生物学意义是什么？6．ATP是磷酸果糖激酶的底物，但高浓度的ATP却抑制该酶的活性，为什么？7．三羧酸循环必须用再生的草酰乙酸起动，指出该化合物的可能来源。8．核苷酸糖在多糖代谢中有何作用？建议教学方式：讲授。第六章生物氧化与氧化磷酸化5学时第一节生物氧化概述1学时知识点：概念，自由能及氧化还原电位，高能磷酸化合物，生物学意义第二节电子传递链（呼吸链）2学时知识点：概念，电子传递链，传递链抑制剂氧化磷酸化2学时知识点：概念及类型，偶联部位，解偶联剂和抑制剂，氧化磷酸化的作用机理，线粒体穿梭系统，能荷本章小结重点：1．电子传递链。2．氧化磷酸化作用。难点：1．生物氧化的概念。2．氧化磷酸化的概念，呼吸链的主要组成成分，功能作用以及NADH呼吸链和FADH2呼吸链中的电子传递顺序，氧化与磷酸化的偶联。3．α-磷酸甘油穿梭作用和苹果酸穿梭作用。4．能荷的概念。思考题：1．电子传递链和氧化磷酸化之间有何关系？2．什么是磷/氧比（P/O比），测定P/O比有何意义？作业：名词解释生物氧化高能化合物P/OF1-Fo复合体电子传递抑制剂解偶联剂问答题1．生物氧化的特点和方式是什么？2．CO2与H2O以哪些方式生成？3．简述化学渗透学说。建议教学方式：讲授和自学第七章脂类代谢4学时第一节脂肪的降解1学时知识点：1.脂肪的酶促水解2.甘油的降解与转化3.脂肪酸的氧化分解第二节脂肪的生物合成2学时知识点：1.脂肪酸的生物合成2.脂肪的生物合成第三节类脂代谢1学时知识点：1.磷脂的代谢2.糖脂的代谢3.胆固醇的合成与转化本章小结重点：1．脂肪酸的β-氧化与从头合成。2．明确糖代谢与脂代谢的关系。建议教学方式：讲授和自学难点：1．脂肪的合成部位，原料及基本过程。2．脂肪酸的β-氧化反应过程，限速酶，能量的生成。3．软脂酸的合成部位，合成原料，合成酶系及反应过程。思考题：1．说明脂酰CoA穿过线粒体内膜进入线粒体基质的机制。2．脂肪酸合成酶系的组成及作用机理是什么？3．试比较脂肪酸的β-氧化循环与TCA循环中哪些反应顺序相类似。4．试比较脂肪酸全程合成过程与脂肪酸β-氧化过程有哪些不同？作业：1．为什么哺乳动物摄入大量糖容易长胖？2．脂肪酸的合成在胞浆中进行，但脂肪酸合成所需要的原料乙酰-CoA在线粒体内产生，这种物质不能直接穿过线粒体内膜，在细胞内如何解决这一问题？3．为什么脂肪酸合成中的缩合反应是丙二酸单酰辅酶A，而不是两个乙酰辅酶A？4．说明油料种子发芽时脂肪转化为糖类的代谢。建议教学方式：讲授和自学。第八章蛋白质的酶促降解和氨基酸代谢4学时第一节蛋白质的酶促降解2学时知识点：蛋白酶，肽酶第二节氨基酸的分解与转化知识点：1.脱氨基作用2.脱羧基作用3.氨基酸分解产物的去向第三节氨及氨基酸的生物合成2学时知识点：1.氮素循环2.生物固氮3.硝酸的还原作用4.氨的同化5.氨基酸的生物合成本章小结重点：1．氨基酸的酶促降解、氨同化、氨基酸的生物合成。难点：1．氨基酸的脱氨基作用方式及作用机制。2．体内氨的来源和氨的转运。3．一碳单位的概念。思考题：1．生物体内氨基酸脱氨基作用的主要方式是什么，有何意义？2．蛋白质分解代谢的最终产物是什么？3．什么是鸟氨酸循环？4．氨基酸脱氨基以后产生的α-酮酸有哪些代谢途径？作业：1．计算1mol的丙氨酸在植物或动物体内彻底氧化可产生多个摩尔的ATP。2．简明叙述尿素形成的机理和意义。3.简述植物界普遍存在的谷氨酰胺合成酶及天冬酰胺合成酶的作用及意义。4．高含蛋白质的食品腐败往往会引起人畜食物中毒，简述基原因。5．在生物体要使蛋白质水解成氨基酸需要哪些蛋白酶。6．转氨酶主要有那些种类它们对底物专一性有哪些特点，它们可与什么酶共同完成氨基酸脱氨基作用。建议教学方式：讲授和自学。第九章核酸的酶促降解及核苷酸代谢2学时第一节核酸的酶促降解1学时知识点：1.核酸外切酶2.核酸内切酶3.限制性内切酶第二节核苷酸的降解知识点：1.核苷酸的降解2.嘌呤的降解3.嘧啶的降解第三节核糖核苷酸的合成代谢1学时知识点：1.核糖核苷酸的生物合成2.脱氧核糖核苷酸的生物合成3.核苷酸转变为核苷二磷酸和核苷三磷酸本章小结重点：1．核酸的酶促降解。2．核苷酸的合成。难点：1．核酸的酶促降解。2．嘌呤核苷酸，嘧啶核苷酸从头合成途径，特点，补救合成途径及其生理意义。3．脱氧胸腺嘧啶核苷酸的生成以及核苷酸的相互转变。思考题：1．合成嘌呤核苷酸的起始物是什么，首先合成出具有嘌呤环结构的中间物是什么？2．合成嘧啶碱基的起始物是什么，首先合成出具有嘧啶环结构的中间物是什么？3．脱氧核苷酸是如何生成的，说明催化该过程酶的作用机理。4．何为核苷酸合成的补救途径，有哪些补救酶？建议教学方式：讲授和自学。第十章核酸的生物合成4学时第一节中心法则1学时知识点：第二节DNA的生物合成2学时知识点：1.DNA复制2.逆转录3.DNA突变4.DNA损伤与修复第三节RNA的生物合成1学时知识点：1.转录2.RNA转录后加工3.RNA的复制4.核酸合成抑制剂第四节基因工程简介基因工程概念，操作步骤，应用前景本章小结重点：1．DNA复制及其特点。2．RNA转录及其特点。难点：1．半保留复制的特点，意义。2．逆转录的概念，过程，逆转录酶的功能。3．转录模板的特点，转录特性，转录过程；真核生物转录后的加工修饰。思考题：1．何谓DNA的半保留复制，DNA的复制过程可分为哪几个阶段，其主要特点是什么？2．mRNA前体转录后的加工包括哪些内容？3．生物体内对DNA损伤的修复存在哪几种修复系统？作业：1．什么是复制？DNA复制需要哪些酶和蛋白质因子？2．在转录过程中哪种酶起主要作用？简述其作用。3．单链结合蛋白在DNA复制中有什么作用？4．大肠杆菌的DNA聚合酶和RNA聚合酶有哪些重要的异同点？5.下面是某基因中的一个片段的(－)链：3′……ATTCGCAGGCT……5′。A、写出该片段的完整序列B、指出转录的方向和哪条链是转录模板C、写出转录产物序列D、其产物的序列和有意义链的序列之间有什么关系？6.简要说明DNA半保留复制的机制。建议教学方式：讲授和讨论。第十一章蛋白质的生物合成4学时第一节蛋白质合成体系的组成1学时知识点：1.信使RNA与遗传密码2.转运RNA3.核糖体RNA4.蛋白质合成辅助因子第二节蛋白质合成过程3学时知识点：1.氨基酸的活化2.肽链合成的起始3.肽链合成的延伸4.肽链合成的终止与释放5.真核细胞的蛋白质生物合成6.蛋白质合成后的加工7.蛋白质构象的形成本章小结重点：蛋白质生物合成过程及其特点。难点：1．参与蛋白质生物合成的物质及其作用。2．蛋白质生物合成过程。思考题：1．蛋白质生物合成体系由哪些物质组成，它们各有何作用？2．试述原核生物蛋白质合成后多肽链的加工修饰主要有哪些内容？3．密码子的简并性与变偶性各指什么，这些性质有何生物学意义？作业：1．遗传密码与密码子2．起始密码子3．密码的简并性和变偶性4．核糖体、多核糖体5．同功tRNA、起始tRNA、延伸tRNA6．信号肽7．移码突变建议教学方式：讲授和自学。第十二章代谢调节2学时第一节物质代谢的相互联系1学时知识点：1.糖代谢与脂代谢的相互联系2.糖代谢与蛋白质的相互联系3.脂类代谢与蛋白质代谢的相互联系4.核酸代谢与糖、脂、蛋白质代谢的相互联系第二节代谢调节1学时知识点：1.细胞的区域化调节2.酶水平的调节3.激素的调节4.神经系统对代谢的调节5.辅因子调节6.金属离子浓度的调节第三节基因表达调控知识点：1.原核和真核生物基因组2.原核生物的基因表达调控3.真核生物的基因表达调控本章小结重点：1．酶活性及酶合成的调节。难点：1．代谢调节的原理及酶水平的调节。2．原核基因转录调节特点及乳糖操纵子调节机制。思考题：1．酶对代谢的调节是通过几种方式实现？2．分支代谢途径的反馈调节模式有几种，分别用图示说明。3．何谓操纵子，根据操纵子模型说明酶合成的诱导和阻遏过程。4．什么是级联放大系统？作业：1．何谓酶的共价修饰（或化学修饰）？举例说明通过共价修饰来调节酶的活性。2．何谓反馈调节？可分为哪些类型？3．举例说明什么叫级联放大作用。4.举例说明原核生物基因表达的调节。建议教学方式：讲授和自学。五、考核方式及成绩评定理论课程考核方式平时成绩：√习题作业/课堂小测验/√课堂提问/√课堂讨论/√课外作业/课程论文/√其他；结课后考试：√闭卷/开卷/其他；成绩构成：考勤10%/平时20%/考试70%。六、育人案例（一）育人案例一徐会连：从1978年进入我校学习并获得农学学士，而后中国农业大学出国研究生班，后入东京大学研究生院获作物生理学硕士、博士，又到日本化