大学生生物化学课程教学大纲

大学生生物化学课程教学大纲生物化学作为生命科学领域的核心基础课程，肩负着搭建分子层面生命活动认知框架的使命，为分子生物学、生物技术、生物制药等后续专业课程提供理论支撑，同时培养学生从化学视角解析生命现象的科学思维。本大纲立足生物科学、生物技术、生物工程等相关专业的培养目标，结合学科前沿与应用需求，系统规划教学内容与实施路径。一、课程基本信息课程名称：生物化学课程代码：（依校历规范填写）学分/学时：3学分（理论40学时+实验8学时，或依专业需求调整）适用专业：生物科学、生物技术、生物工程、制药工程等生命科学相关专业先修课程：有机化学、普通生物学、细胞生物学（建议掌握有机分子结构、细胞基本代谢等知识）二、课程目标（一）知识维度学生需系统掌握生物分子（蛋白质、核酸、酶、糖类、脂质）的结构-功能关联，理解物质代谢（糖、脂、蛋白质、核酸）的动态途径、调控机制及交叉联系，熟悉生物氧化、能量转换的核心原理，并对蛋白质组学、代谢组学等前沿领域形成初步认知。（二）能力维度通过理论分析与实验实践，学生应具备：运用生物化学理论解析生命现象分子机制的能力（如糖尿病的糖代谢紊乱）；设计并实施生物化学实验（如酶活力测定、蛋白质分离）的实操技能；查阅文献、整合信息并撰写实验报告或小型综述的科研素养；以科学思维分析复杂生物学问题（如抗癌药物的作用靶点）的逻辑能力。（三）素质维度培养严谨的科学态度与创新意识，增强团队协作能力（实验小组合作），激发探索生命奥秘的兴趣，为科研或产业应用奠定科学素养。三、教学内容与学时分配教学内容以“生物分子结构-代谢途径-调控前沿”为逻辑主线，理论与实验教学协同推进：模块一：生物分子结构与功能（16学时）1.蛋白质化学（6学时）聚焦氨基酸的结构分类、肽键与肽的形成，解析蛋白质一至四级结构的特点及维系键（如血红蛋白的别构效应），结合镰刀型贫血症案例讨论“结构变异→功能异常”的关联。通过课堂练习（如氨基酸电泳行为分析）强化理化性质（两性解离、变性复性）的应用。2.核酸化学（4学时）对比DNA与RNA的结构差异（双螺旋、mRNA/tRNA/rRNA的功能分工），结合PCR技术原理讲解核酸变性复性、分子杂交的应用。延伸讨论新冠病毒RNA复制的分子机制，建立“结构→功能→应用”的认知链。3.酶（4学时）从“降低活化能”的核心机制出发，解析米氏方程、抑制剂类型（如磺胺类药物的竞争性抑制），结合工业酶（淀粉酶、蛋白酶）的应用案例，讨论酶的别构调节、共价修饰等调控方式。4.维生素与辅酶（2学时）以“缺乏症-代谢关联”为线索（如脚气病与维生素B₁），讲解水溶性/脂溶性维生素的结构功能，延伸辅酶在生物氧化、代谢途径中的“基团/电子传递”作用。模块二：物质代谢与能量转换（20学时）1.生物氧化（4学时）解析线粒体呼吸链的电子传递（复合体Ⅰ-Ⅳ）与氧化磷酸化的化学渗透学说，结合氰化物中毒案例讨论细胞色素氧化酶的抑制机制。对比胞液NADH的两种穿梭途径（α-磷酸甘油、苹果酸-天冬氨酸）的能量差异。2.糖代谢（6学时）系统梳理糖酵解、三羧酸循环、磷酸戊糖途径的“反应-关键酶-能量”逻辑，结合糖尿病案例分析糖异生、血糖调节的分子机制。通过流程图绘制、案例辩论（如“低碳水饮食的代谢影响”）深化理解。3.脂类代谢（5学时）围绕脂肪动员、β-氧化（能量计算）、酮体代谢展开，对比脂肪酸合成与分解的“部位-酶系-辅酶”差异。结合动脉粥样硬化案例，分析脂蛋白代谢异常的病理机制。4.氨基酸代谢（3学时）从蛋白质消化吸收切入，解析脱氨基作用（转氨、氧化脱氨）与尿素循环的生理意义，结合肝性脑病案例讨论氨代谢紊乱的危害。延伸介绍一碳单位、芳香族氨基酸的代谢衍生物（如甲状腺素、5-羟色胺）。5.核酸代谢（2学时）对比嘌呤/嘧啶核苷酸的“从头合成-补救合成”途径，结合痛风案例分析尿酸生成机制，延伸抗癌药物（甲氨蝶呤、5-氟尿嘧啶）的“核苷酸合成抑制”靶点。模块三：代谢调节与生物化学前沿（8学时）1.物质代谢的联系与调节（4学时）以“碳骨架-能量”为纽带，分析糖、脂、蛋白质代谢的交叉对话（如饥饿状态下的代谢重编程）。从细胞（关键酶调节）、激素（胰岛素/胰高血糖素）、整体（神经-体液调节）三级水平解析代谢调控网络。2.生物化学前沿专题（4学时）聚焦蛋白质组学（双向电泳+质谱）、代谢组学（疾病诊断）、合成生物学（人工代谢途径）、CRISPR/Cas9技术的生物化学应用。通过文献汇报（如“代谢组学在肿瘤早筛中的研究”）培养科研思维，讨论生物化学技术在生物医药、农业育种中的产业价值。实验教学（8学时，可选配）实验以“技能训练+问题探究”为导向，涵盖：蛋白质定量（Bradford法）、酶活力测定（温度/pH影响）；糖酵解中间产物鉴定、血清脂蛋白电泳（或核酸提取与定量）。实验报告要求整合“原理-操作-结果分析-改进建议”，培养科学严谨的实验素养。四、教学方法与手段（一）理论教学：问题驱动+多元融合案例教学：以临床（糖尿病、痛风）、科研（新冠病毒代谢）、产业（酶制剂应用）案例为切入点，引发“结构→功能→应用”的思考链；多媒体辅助：通过动画（呼吸链电子传递）、微课（蛋白质三维结构）直观展示动态过程；混合教学：雨课堂发布预习资料、课后习题，课堂开展答疑、小组辩论（如“转基因食品的生物化学争议”），延伸学习深度。（二）实验教学：示范-操作-研讨教师示范关键操作（如移液器使用、电泳上样），学生分组实验，实验后以“结果异常分析”为主题开展小组研讨（如“酶活力实验中底物浓度过高的影响”），教师点评并引导优化方案。五、考核方式（一）过程性评价（30%）考勤（5%）：记录课堂参与度；作业（10%）：代谢途径流程图、案例分析（如“阿司匹林的酶抑制机制”）、文献综述；课堂表现（10%）：小组汇报、问题讨论的贡献度；实验成绩（5%）：操作规范性、报告质量（数据处理、结论推导）。（二）终结性评价（70%）闭卷笔试涵盖：基础概念（选择题，20%）：如酶的米氏常数意义；原理分析（简答题，40%）：如三羧酸循环的生理意义；综合应用（论述题，40%）：如结合代谢途径分析“减肥过程中脂肪的代谢去向”。六、教材与参考资料（一）主教材《生物化学》（第4版），朱圣庚、徐长法、王镜岩主编，高等教育出版社（内容系统，兼顾经典与前沿）。（二）参考教材《LehningerPrinciplesofBiochemistry》（第8版），Nelson&Cox著（英文教材，前沿知识丰富）；《生物化学教程》（第3版），张洪渊、万海清主编，四川大学出版社（简明实用，适合拓展阅读）。（三）拓展资源期刊：《中国生物化学与分子生物学报》《Biochemistry》；在线平台：Coursera“Biochemistry:MoleculesofLife”、NCBIPubM