2015年《生物化学》第七版.pdf-得力文库

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1、课程名称中文名称生物化学英文名称 Biochemistry课程简介生物化学是一门基础医学必修课程，是研究生物体内化学分子与化学反应的科学，主要采用化学的原理和方法从分子水平探讨生命现象的本质。讲述正常人体的生物化学以及疾病过程中的生物化学相关问题，与医学有着紧密的联系。是生命科学中进展迅速的基础学科，其理论和技术已渗透至基础

2、医学和临床医学的各个领域。随着近代医学的发展，越来越多地将生物化学的理论和技术应用于疾病的预防、诊断和治疗，从分子水平探讨各种疾病的发生发展机制，已成为当代医学研究的共同目标。近年来，对人们十分关注的恶性肿瘤、心脑血管疾病、免疫性疾病、神经系统疾病等重大疾病发病机制进行了分子水平的研究取得了丰硕成果。可以相信，随着生物化学

3、与分子生物学（是生物化学的重要组成部分，是其发展和延续）进一步发展，将给临床医学的诊断和治疗带来全新的理念。因此，学习和掌握生物化学知识，除理解生命现象的本质与人体正常生理过程的分子机制外，更重要的是为进一步学习基础医学其它课程和临床医学打下扎实的生物化学基础。对教师的要求 1、教师必需严肃认真地备课，精通本学科的内容，同时

4、必需熟悉相关课程，教学中做到能宏观与微观相结合，形态与功能相结合，基础与临床相结合。2、教师必需深入研究教学法，根据各专业培养目标和课程设置目标认真研究教学内容，分层次分专业教学，充分发挥学生的主体作用，激发其求知欲望，培养学生的自学能力。3、在教学过程中，教师应注重学生综合分析、解决问题能力和实践技能的培养，注重学生创新意识和

5、思想品德的培养。教材选用查锡良主编.生物化学.第 7版.人民卫生出版社参考书籍与常用网地址参考书籍：l.Feng Zuohua,Qu Shen.Biochemistry and Molecular Biology.PEOPLE-S MEDICAL PUBLISHING HOUSE2.GERALD KARP.CELL AND MOLECULAR BIOLOGY(CONCEPTS AND EXPERIMENTS).4th edition.Higher Education Press3.宋今丹.医学细胞细胞生

6、物学.人民卫生出版社网络课件与常用网址：http:教具 http:/jw hx/skja O.htmhttp:/202.198.0.22/jiaow u/sw hx/lilunjiaoxue.htm l授课章节绪论第一章蛋白质的结构与功能授课对象 2009级口腔、临本 3 班字灯 6时间 8 月 3。霍月 1 日授课地点 5222、5226 教室教材见首页教学目的要求掌握：生物化学、生物大分子和分子生物学的概念。蛋白质元素组成

7、及其特点；蛋白质基本组成单位-氨基酸的种类、基本结构及主要特点；蛋白质的分子结构；蛋白质结构与功能的关系；蛋白质的主要理化性质及其应用；蛋白质分离纯化的方法及其基本原理。熟悉：当代生物化学研究的主要内容。各种氨基酸的结构；蛋白质的分类。了解：生物化学的发展简史、生物化学与医学的关系。多肽链氨基酸序列分析；蛋白质空间结构测定。教学重点

8、难点重点：蛋白质元素组成及其特点。氨基酸的种类、基本结构及理化性质。蛋白质的一级结构与高级结构，肽键、肽单元、肽平面的概念。蛋白质结构与功能的关系；蛋白质组学概念，蛋白质的主要理化性质及其应用。蛋白质分离纯化的方法及其基本原理难点：蛋白质结构与功能的关系；氨基酸序列分析及空间结构测定。教学方法大课系统讲授多媒体课件辅以板书授课

9、提纲绪论第一节生物化学发展简史一、叙述生物化学阶段二、动态生物化学阶段三、分子生物学时期四、我国科学家对生物化学发展的贡献第二节当代生物化学研究的主要内容第三节生物化学与医学一、生物化学已成为生物学各学科之间、医学各学科之间相互联系的共同语言二、生物化学为推动医学各学科发展作出了重要贡献第一章蛋白质的结构与功能第

10、一节蛋白质的分子组成一、组成人体蛋白质的 20种氨基酸均属于 L-a-氨基酸二、氨基酸可根据侧链接构和理化性质进行分类三、20种氨基酸具有共同或特异的理化性质四、蛋白质是由许多氨基酸残基组成的多肽链第二节蛋白质的分子结构一、氨基酸的排列顺序决定蛋白质的一级结构二、多肽链的局部主链构象为蛋白质二级结构三、在二级结构基础上多肽链

11、进一步折迭形成蛋白质三级结构四、含有两条以上多肽链的蛋白质具有四级结构五、蛋白质的分类六、蛋白质组学第三节蛋白质结构与功能的关系一、蛋白质一级结构是高级结构与功能的基础二、蛋白质的功能依赖特定空间结构第四节蛋白质的理化性质一、蛋白质具有两性电离性质二、蛋白质具有胶体性质三、蛋白质空间结构破坏而变性四、蛋白质在紫外光谱

12、区有特征性吸收峰五、应用蛋白质呈色反应可测定蛋白质溶液含量第五节蛋白质的分离、纯化与结构分析一、透析及超滤法可去除蛋白质溶液中的小分子化合物二、丙酮沉淀、盐析及免疫沉淀是常用的蛋白质沉淀方法三、利用荷电性质可用电泳法将蛋白质分离四、利用相分配或亲和原理可将蛋白质进行层析分离五、利用蛋白质颗粒沉降行为不同可进行超速离心

13、分离六、应用化学或反向遗传学方法可分析多肽链的氨基酸序列七、应用物理学、生物信息学原理可进行蛋白质空间结构测定教学主要内容备注绪论生物化学就是生命的化学。它是研究活细胞和有机体中存在的各种化学分子及其所参与的化学反应的科学。分子生物学：是研究生物大分子结构、功能及其基因结构、表达与调控机制的科学。一、生物化学发展简史二

14、、生物化学研究内容 1.生物分子的结构与功能 2.物质代谢及其调节 3.遗传信息的传递及其调控三、生物化学与医学 1.生物化学与分子生物学在生命科学中占有重要的地位 2.生物化学的理论与技术已渗透到医学科学的各个领域 3.生物化学的发展促进了疾病病因、诊断和治疗的研究第一章蛋白质的结构与功能一、蛋白质(protein)是由许多氨基酸(amino a

15、cids)通过肽键(peptidebond)相连形成的高分子含氮化合物。蛋白质是细胞的重要组成部分，是功能最多的生物大分子物 20mins5 mins教学主要内容备注质，儿乎在所有的生命过程中起着重要作用：1）作为生物催化剂，2）代谢调节作用，3）免疫保护作用，4）物质的转运和存储，5）运动与支持作用，6）参与细胞间信息传递。二、蛋白质的分子组成 1.蛋白质的元素组成主

16、要有 C、H、0、N 和 S,各种蛋白质的含 N 量很接近，平均 16%。通过样品含氮量计算蛋白质含量的公式：蛋白质含量（g%）=含氮量（g%）X 6.252.组成蛋白质的基本单位 L-a-氨基酸：种类、三字英文缩 5 mins写符号、基本结构。分类（非极性脂肪族氨基酸、极性中性氨基酸、芳香族氨基酸、25 mins酸性氨基酸、碱性氨基酸）。理化性质（两性解离及等电点、紫外吸收、荀三酮反应）。3.肽

17、键是由一个氨基酸的 a-竣基与另一个氨基酸的 a-氨基脱水缩合而形成的化学键。肽、多肽链；肽链的主链及侧链;肽链的方向（N-末端与 C-末端）,氨基酸残基；生物活性肽：谷胱甘肽及其重要生理功能,多肽类激素及神经肽。三、蛋白质的分子结构 1.蛋白质一级结构概念：蛋白质的一级结构指多肽链中氨基酸的排列顺序。主要化学键肽键。二硫键的位置属于一级结构研

18、究范畴。2.蛋白质的二级结构概念：蛋白质分子中某一段肽链的局部空间结构,即该段肽链主链骨架原子的相对空间位置，并不涉及氨基酸残基侧链的构象。主要化学键：氢键肽单元是指参与组成肽键的 6 个原子位于同一平面，又叫酰胺 20 mins5 mins20 mins教学主要内容备注平面或肽键平面。它是蛋白质构象的基本结构单位。四种主要结构形式（a 螺旋、0 折叠、

19、B转角、无规卷曲）及影响因素。蛋白质分子中，二个或三个具有二级结构的肽段，在空间上相互接近，形成一个具有特殊功能的空间构象，被称为模体（motif）。3.蛋白质的三级结构概念：整条肽链中全部氨基酸残基的相对空间位置。即肽链中 10 mins所有原子在三维空间的排布位置。主要次级键疏水作用、离子键（盐键）、氢键、范德华力等。结构域（domain）：大分子蛋白质的

20、三级结构常可分割成一个或数个球状或纤维状的区域，折迭得较为紧密，各行其功能，称为结构域。分子伴侣：通过提供一个保护环境从而加速蛋白质折迭成天然构象或形成四级结构的一类蛋白质。4.蛋白质的四级结构 10 mins每条具有完整三级结构的多肽链，称为亚基（subunit）。蛋白质分子中各亚基的空间排布及亚基接触部位的布局和相互作用，称为蛋白质

21、的四级结构。各亚基之间的结合力疏水作用、氢键、离子键。5.蛋白质的分类：根据组成分为单纯蛋白质和结合蛋白质，根据形状分为球状蛋白质和纤维状蛋白质。5 mins6.蛋白质组学 10 mins基本概念：一种细胞或一种生物所表达的全部蛋白质，即“一种基因组所表达的全套蛋白质”。研究技术平台研究的科学意义。四、蛋白质结构与功能的关系 5 mins教学主要内容备

22、注 1.蛋白质一级结构与功能的关系级结构是高级结构和功能的基础;一级结构相似其高级结构与功能也相似；氨基酸序列提供重要的生物进化信息；氨基酸序列改变可能引起疾病。2.蛋白质空间结构与功能的关系蛋白质的功能依赖特定空间结构;肌红蛋白的结构与功能。血红蛋白结构、运输。2功能，氧饱和曲线。协同效应：一个寡聚体蛋白质的一个亚基与其配体结

23、合后，能影响此寡聚体中另一个亚基与配体结合能力的现象，称为协同效应。变构效应：凡蛋白质（或亚基）因与某小分子物质相互作用而发生构象变化，导致蛋白质（或亚基）功能的变化，称为蛋白质的变构效应。蛋白质构象改变可引起疾病如疯牛病等。五、蛋白质的理化性质 20 mins1.两性解离等电点:当蛋白质溶液处于某-p H 时，蛋白质解离成正、负离子的趋势相等，即

24、成为兼性离子，净电荷为零，此时溶液的 p H称为蛋白质的等电点。2.胶体性质 10 mins3.变性、复性、沉淀及凝固蛋白质的变性（denaturation）：在某些物理和化学因素作用下，蛋白质分子的特定空间构象被破坏，从而导致其理化性质改变和生物活性的丧失。变性的本质：破坏非共价键和二硫键，不改变蛋白质的一级结构。lOmins教学主要内容备注造成变性的因素：如

25、加热、乙醇等有机溶剂、强酸、强碱、重金属离子及生物碱试剂等。蛋白质变性后的性质改变：溶解度降低、粘度增加、结晶能力消失、生物活性丧失及易受蛋白酶水解。若蛋白质变性程度较轻，去除变性因素后，蛋白质仍可恢复或部分恢复其原有的构象和功能，称为复性。蛋白质沉淀：在一定条件下，蛋白疏水侧链暴露在外，肽链融会相互缠绕继而聚集，因而从溶液中析出。变性

26、的蛋白质易于沉淀，有时蛋白质发生沉淀，但并不变性。蛋白质的凝固作用(protein coagulatk)n)：蛋白质变性后的絮状物加热可变成比较坚固的凝块，此凝块不易再溶于强酸和强碱中。4.紫外吸收(280nm)、5.呈色反应(荀三酮反应、双缩胭反应)。六、蛋白质的分离纯化与结构分析 1.蛋白质的分离纯化透析(dialysis)：利用透析袋把大分子蛋白质与小分子化合物分

27、开的方法。超滤法：应用正压或离心力使蛋白质溶液透过有一定截留分子量的超滤膜，达到浓缩蛋白质溶液的目的。丙酮沉淀使用丙酮沉淀时,必须在 0 4 低温下进行，丙酮用量一般 10倍于蛋白质溶液体积。蛋白质被丙酮沉淀后，应立即分离。除了丙酮以外，也可用乙醇沉淀。_盐析：(salt precipitation)是将硫酸镀、硫酸钠或氯化钠等加入蛋白质溶液，使蛋白质表面

28、电荷被中和以及水化膜被破坏，导致蛋白质沉淀。免疫沉淀：将某一纯化蛋白质免疫动物可获得抗该蛋白的特异抗体。利用特异抗体识别相应的抗原蛋白，并形成抗原抗体复合物的性质，可从蛋白质混合溶液中分离获得抗原蛋白。5 mins20 mins教学主要内容备注电泳：蛋白质在高于或低于其 p l的溶液中为带电的颗粒，在电场中能向正极或负极移动。这种通过蛋

29、白质在电场中泳动而达到分离各种蛋白质的技术，称为电泳（elctrophoresis）。层析原理：待分离蛋白质溶液（流动相）经过个固态物质（固定相）时，根据溶液中待分离的蛋白质颗粒大小、电荷多少及亲和力等，使待分离的蛋白质组分在两相中反复分配，并以不同速度流经固定相而达到分离蛋白质的目的。超速离心。2.多肽链中氨基酸序列分析 Sanger法：（1）分析已纯化

30、蛋白质的氨基酸残基组成（2）测定多肽链的 N 端与 C 端的氨基酸残基（3）把肽链水解成片段，分别进行分析（4.）测定各肽段的氨基酸排列顺序，一般采用 Edman降解法（5）经过组合排列对比，最终得出完整肽链中氨基酸顺序的结果。反向遗传学方法分离编码蛋白质的基因 V测定 DNA序歹 UV排列出 mRNA序列 V按照三联密码的原则推演出氨基酸的序列 3.蛋白质空间

31、结构测定：圆二色光谱、X 射线晶体衍射法、磁共振技术。20mins15 mins教学主要内容备注复习思考题 1.名词解释：蛋白质一级结构、蛋白质二级结构、蛋白质三级结构、蛋白质四级结构、肽单元、模体、结构域、分子伴侣、协同效应、变构效应、蛋白质等电点、电泳、层析 2.蛋白质变性的概念及本质是什么？有何实际应用？3.蛋白质分离纯化常用的方法有哪些？其原理是什么？4.举例

32、说明蛋白质结构与功能的关系？授课章节第二章核酸的结构与功能授课对象 2009 级学时口腔、临本 3 班 4时间如。年 9 月 6 日一 9 月 10日授课地点 5222、5226 教室教材见首页教学目的要求掌握：核酸的分类、细胞分布，各名酸的化学组成；两类核酸（D N A 与级结构及其主要化学键；D N A 右手刀 mRNA 一级结构特点；tRNA二级结才外吸收、变性、复性），核酸分子杂;熟

33、悉：核酸的高级结构；核酸酶。了解:碱基和戊糖的结构；D N A 其它及 R N A 组学；人类基因组计划研究表达调控。将核酸的功能及生物学意义；核 R.NA）分子组成异同；核酸的一【螺旋结构要点及碱基配对规律；勾特点；核酸的主要理化性质（紫交概念。二级结构形式;其它小分子 RNA的主要内容；snmRNA参与基因教学重点难点重点：两类核酸（D N A 与 RNA）的细胞分布，功能及

34、生物学意义：化学组成；两类核酸分子组成异同；核酸的一级结构及其主要化学键；D N A 右手双螺旋结构要点及碱基配对规律；mRNA、tRNA 的结构特点；核酸的主要理化性质（紫外吸收、变性、复性），核酸分子杂交概念。难点：D N A 的空间结构。教学方法大课系统讲授教具多媒体课件辅以板书授课提纲第一节核酸的化学组成及一级结构一、核甘酸是构成核酸的基本

35、组成单位二、DNA是脱氧核甘酸通过 3,5-磷酸二酯键连接形成的大分子三、RNA也是具有 3,5-磷酸二酯键的线性大分子四、核酸的一级结构是核甘酸的排列顺序第二节 D N A的空间结构与功能一、D N A的二级结构是双螺旋结构二、D N A的高级结构是超螺旋结构三、D N A是遗传信息的物质基础第三节 R N A的结构与功能一、m R N A是蛋白质合成的模板二、tR N

36、 A是蛋白质合成的氨基酸载体三、以 rRNA为组分的核糖体是蛋白质合成的场所四、snm R N A参与了基因表达的调控。五、核酸在真核细胞和原核细胞中表现了不同的时空特性第四节核酸的理化性质一、核酸分子具有强烈的紫外吸收二、D N A变性是双链解离为单链的过程三、变性的核酸可以复性或形成杂交双链第五节核酸酶教学主要内容备注核酸是以核昔

37、酸为基本组成单位的生物大分子，携带和传递遗 5mins传信息。分为脱氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA)两类,前者 90%以上分布于细胞核，其余分布于核外如线粒体，叶绿体，质粒等。携带遗传信息，决定细胞和个体的基因型(genotype)。而 R N A分布于胞核、胞液，参与细胞内 D N A遗传信息的表达。某些病毒 RNA也可作为遗传信息的载体。一.核酸的化学组成及一级结构核

38、酸的化学组成教学主要内容备注元素组成：C、H、0、N、P（9-10%）分子组成：碱基（喋吟碱，口密噬碱）、戊糖（核糖，脱氧核糖）和磷酸 1.核甘酸中的碱基成分：腺噂吟（A）、鸟喋吟（G）、胞喀咤 10mins（C）、尿喑戏（U）、胸腺密唯（T）o DNA中的碱基（A、G、C、T）,RNA 中的碱基（A、G、C、U）。2.戊糖：D-核糖（RNA）、D-2-脱氧核糖（DNA）。3.磷酸核酸及核甘酸：碱基及戊糖通过糖背键连接形成核甘

39、，核昔与 5 mins磷酸连接形成核甘酸。重要游离核甘酸及环化核甘酸：NMP、NDP、NTP、cAMP、cGMP核酸的一级结构 lOmins概念：核酸中核甘酸的排列顺序，由于核甘酸间的差异主要是碱基不同，所以也称为碱基序列。核甘酸间的连接键一 3,5-磷酸二酯键、方向（5-3）及链书写方式。二、DNA的空间结构与功能 1、DNA的二级结构双螺旋结构 10 mins2.chargaff规则：Chargaf

40、f规则：腺喋吟与胸腺口密咤的摩尔数总是相等（A=T）,鸟喋吟的含量总是与胞嘴唬相等（G=C）；不同生物种属的 DNA碱基组成不同，同一个体不同器官、不同组织的 DNA具有相同的碱基组成。B-DNA结构要点:DNA是一反向平行的互补双链结构亲 20 mins水的脱氧核糖基和磷酸基骨架位于双链的外侧、而碱基位于内侧，两条链的碱基互补配对，A-T形成两个氢键，G-C形成

41、三个氢键。堆积的疏水性碱基平面与线性分子结构的长轴相垂直。两条链呈反平行走向，一条链 5，一另一条链是 3，5，。）。教学主要内容备注 D N A是右手螺旋结构 D N A线性长分子在小小的细胞核中折叠形成了一个右手螺旋式结构。螺旋直径为 2nm。螺旋每旋转一周包含了 10对碱基，每个碱基的旋转角度为 36。螺距为 3.4nm；碱基平面之间的距离为 0.34nm。DNA

42、双螺旋分子存在一个大沟(majorgroove)和-一个小沟(minor groove),目前认为这些沟状结构与蛋白质和 DNA间的识别有关。DNA双螺旋结构稳定的维系横向靠两条链间互补碱基的氢键维系，纵向则靠碱基平面间的疏水性堆积力维持，尤以碱基堆积力更为重要。Z-DNA、A-DNAo2、DNA的高级结构一超螺旋 10 mins超螺旋结构(superhelix或 supercoil)：DNA双螺旋

43、链再盘绕即形成超螺旋结构。原核生物 DNA的高级结构是环状超螺旋真核生物染色质(chromatin)DNA是线性双螺旋,它缠绕在组蛋白的八聚体上形成核小体。组蛋白：富含 Lys和 A rg的碱性蛋白质，包括 H l、H2A、H2B、H3、H4o由许多核小体形成的串珠样结构又进一步盘曲成直径为 3 0nm的中空的染色质纤维，称为螺线管。螺线管再经几次卷曲才能形成染色单体。人

44、类细胞核中有 4 6 条染色体，这些染色体的 DNA总长达 1.7m,经过这样的折叠压缩，4 6 条染色体总长亦不过 200nm左右。4、D N A的功能：D N A的基本功能是以基因的形式荷载遗传 10 mins信息，并作为基因复制和转录的模板。它是生命遗传的物质基础，也是个体生命活动的信息基础。5、人类基因组计划研究的主要内容。三、RNA的结构与功能(一)m R N A：特点(含量最

45、少(2-3%),种类多，代谢最快(寿命 10 mins短)教学主要内容备注结构：原核细胞 mRNA整个分子分为三部分，即 5非编码序列、编码序列、3非编码序列。真核细胞 mRNA分子分为五部分帽子、5 非编码序列（前导序列）、编码序列、3非编码序列（拖尾序列）和尾巴（二）tRNA：10-15%,70-90 个核甘酸特点：（稀有碱基多，分子量小）结构：二级结构：三叶草形主要组成：四臂三环三级结构：倒 L

46、形（三）、rRNA：特点（含量最大 70-80%甲基化多）种类：原核：23S、16S、5S,真核:28S、18S、5S、5.8S与多种蛋白质结合形成核糖体（大亚基、小亚基），是蛋白质 5 mins5 mins合成场所。4.snmRNA参与基因表达调控 snmRNAs的种类：核内小 R N A,核仁小 R N A,胞质小 R N A,催化性小 R N A,小片段干涉 RNAsnmRNAs的功能：参与 hnRNA和 rRNA的加工和转运。核酶：概念、化学本质（RN

47、A）、作用底物（核酸）及应用。5、核酸在真核细胞和原核细胞中表现不同时空特性。四、D N A 的理化性质及其应用（一）变性概念：在物理、化学因素的影响下，DNA双螺旋结构解为单链的现象称为变性。变性不会破坏 DNA的共价键结构。只是破坏 DNA的氢键和碱基堆积力。变性后的特点：特点：1.紫外吸收增加。增色效应:DNA变性过程中，其紫外吸收增加的现象。变性因素：强酸碱、有

48、机溶剂、高温等等。影响因素：LG素含量。2.DNA的复杂程度（均一性）：均一性好，则熔解温度范围 10 mins10 minslOmins教学主要内容备注窄。3.介质的离子强度：离子强度高，则 Tm值高。（二）复性：10 mins概念：变性 DNA重新成为双螺旋结构的现象。特点：紫外吸收减少。减色效应：DNA复性过程中，紫外吸收减少的现象。常用的复性方法：退火。（温度缓慢降低，使变性的 D N A 重新

49、形成双螺旋结构的过程）。（三）核酸分子杂交。概念：不同来源的核酸链因存在互补序列而形成互补双链结 10 mins构，这一过程就是核酸杂交过程。包括 DNADNA 杂交。DNARNA 杂交。RNA-RNA 杂交。原因：不同核酸的碱基之间可以形成碱基配对。用途：是分子生物学研究与基因工程操作的常用技术。五、核酸酶核酸酶是指所有可以水解核酸的酶 10 mins依据底物不同分类

50、D N A(deoxyribonuclease,DNase)：专，降解 D N A。R N A 酶(ribonuclease,RNase)：专一降解 R N A。依据切割部位不同核酸内切酶：分为限制性核酸内切酶和非特异性限制性核酸内切酶。核酸外切酶：5f3或 3-5核酸外切酶。化学本质（蛋白质）作用底物（核酸）教学主要内容备注生物体内的核酸酶负责细胞内外催化核酸的降解复习思考题 1.名词解释：核酸、DNA变性、

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