《生物化学与分子生物学》教学大纲.doc

生物化学与分子生物学教学大纲一、课程的性质和任务生物化学与分子生物学是研究生命化学的科学，它在分子水平探讨生命的本质，即研究生物体的分子结构与功能、物质代谢及其在生命活动中的作用。生物化学与分子生物学是高等医学院校全科医学专业的必修课之一。本课程主要向学生传授生物大分子的化学组成、结构及功能；物质代谢；遗传信息的贮存、传递与表达；血液、肝的生物化学；分子生物学基本概念、原理和技术等生命科学内容，为医学生深入学习其他医学基础课、临床医学课程乃至毕业后的继续教育、医学各学科的研究工作中在分子水平上探讨疾病的病因、发病机理及疾病诊断、预防、治疗奠定理论与实验基础。二、课程教学的基本要求通过本课程的学习，使学生知道及理解生物分子的结构与生理功能，以及两者之间的关系。理解生物体重要物质代谢的基本途径，主要生理意义、以及代谢异常与疾病的关系。理解基因信息传递的基本过程，理解各组织器官的代谢特点及它们在医学上的意义，了解分子生物学基本概念、原理和技术。本课程教材适用于医学高等专科教育三年制全科医学专业，在第一学期开设，理论课55学时、实验课12学时，总学时为67学时。三、学时分配章内容学时分配理论实验小计1绪 论112蛋白质的结构与功能5273维生素444酶6285生物氧化446糖代谢6287脂类代谢4488蛋白质分解代谢559核酸的结构、功能4410水和电解质代谢自学11酸碱平衡自学12肝的生物化学62813基因信息的传递6614分子生物学概论44合计551267四、教学内容与要求绪论【教学内容】第一节 生物化学发展简史第二节 当代生物化学研究的主要内容第三节 生物化学与医学【教学要求】掌握：生物化学和分子生物学的概念.熟悉：生物化学和分子生物学研究的主要内容及其与医学的关系。了解：生物化学的发展史。第一章 蛋白质的结构与功能【教学内容】第一节 蛋白质的分子组成一、 组成蛋白质的主要元素，氮的含量及应用。组成蛋白质的氨基酸种类、结构通式；氨基酸的分类及结构特点；氨基酸的两性电离、紫外吸收性质及茚三酮反应。 二、 肽和肽键，多肽链及N、C末端，主链骨架的概念。第二节 蛋白质的分子结构一、 蛋白质的一级结构：肽键二、 蛋白质的二级结构：维持蛋白质构象的化学键、肽单元、-螺旋、-折叠、-转角和无规卷曲。三、 蛋白质的三级结构：结构域 四、 蛋白质的四级结构：亚基五、 蛋白质的分类。第三节 蛋白质结构与功能的关系一、 蛋白质一级结构与功能的关系：一级结构与空间结构、蛋白质功能、物种进化的关系。分子病的概念 二、 蛋白质空间结构与功能的关系：血红蛋白的变构效应与协同效应。 第四节 蛋白质的理化性质及其分离纯化一、蛋白质的理化性质：蛋白质的两性电离、蛋白质的胶体性质、紫外吸收性质。蛋白质的变性、沉淀、凝固与呈色反应。二、蛋白质的分离纯化：透析与超滤、盐析和其它沉淀法；电泳的概念、原理、种类；层析的种类与原理、超速离心的概念及在蛋白质研究中的用途。【教学要求】掌握：蛋白质的组成、分子结构和主要性质；氨基酸的分类。熟悉：蛋白质分离纯化的方法和基本原理。了解：蛋白质结构与功能的关系。第二章 维生素【教学内容】一、维生素的概念及主要特点二、脂溶性维生素：维生素A、D、E、K的主要生化作用及缺乏症三、水溶性维生素：B1与TPP，B2与FAD及FMN、PP与NAD及NADP，B6与磷酸吡哆醛及磷酸吡哆胺，泛酸与辅酶A，叶酸与四氢叶酸，生物素，B12；维生素C。【教学要求】掌握：维生素的概念。水溶性和脂溶性维生素的主要生化作用及缺乏症。 熟悉：B族维生素及其构成的辅助因子的名称、功能、参与的反应。第三章 酶【教学内容】第一节 酶的分子结构与功能一、 酶的分子组成：酶的分类、结合酶的组成、酶辅助因子的种类和作用；辅基（酶）与维生素的关系。二、酶活性中心及必需基团 第二节 酶促反应的特点与机制一、 酶促反应的特点：高效性、特异性、可调节性和不稳定性。二、酶促反应的机制：中间产物学说、诱导契合学说第三节 酶促反应动力学一、 底物浓度对反应速度的影响：矩形双曲线及意义，米-曼方程及导出，Km与Vmax的意义；二、酶浓度的影响；三、温度的影响与最适温度；四、pH的影响原因和最适pH；五、抑制剂对反应速度的影响：不可逆性抑制作用、可逆性抑制作用、竞争性、非竞争性、反竞争性抑制作用及区别；激活剂的概念。 六、酶活性测定、活性单位及酶活性测定的意义。第四节 酶的调节一、 酶活性的调节：酶原激活的本质和意义、变构酶、酶的化学修饰。 二、同工酶第五节 酶的命名与分类一、 酶的命名：命名原则二、酶的分类：分类原则及酶的类型第六节 酶与医学的关系一、酶与疾病关系：酶与疾病发生、诊断、治疗二、酶在医学上的其他应用：酶作为试剂、药物：工具酶、固定化酶、酶工程、抗体酶的概念。【教学要求】掌握：酶的结构，影响酶促反应的因素及同工酶、酶原激活、Km等概念与意义；酶的作用特点、辅基（酶）与维生素的关系。熟悉：米氏方程及应用，各种抑制剂的区别。了解：Km、Vmax的求法、酶作用机制、分类、活性测定方法和酶在医药学的应用。第四章 糖代谢【教学内容】第一节 概述一、糖的生理功能二、糖的消化吸收：食物中糖的种类、肠道中淀粉的消化吸收三、糖代谢的概况第二节 糖的无氧分解一、糖酵解的反应过程：糖酵解的概念、进行部位、终末产物。过程：己糖激酶、磷酸己糖异构酶、磷酸果糖激酶-1、醛缩酶、磷酸丙糖异构酶、3-磷酸甘油醛脱氢酶、3-磷酸甘油酸激酶、磷酸甘油酸变位酶、烯醇化酶、丙酮酸激酶、乳酸脱氢酶催化的反应。 二、糖酵解的调节：磷酸果糖激酶-1、丙酮酸激酶、己糖激酶的调节方式、激活剂与抑制剂。糖酵解的生理意义。 第三节 糖的有氧氧化一、有氧氧化的反应过程：概念、进行部位。过程：反应三阶段概况，丙酮酸脱氢酶复合体的组成、总反应和反应过程。三羧酸循环：柠檬酸合酶、异柠檬酸脱氢酶、-酮戊二酸脱氢酶复合体、琥珀酰CoA合成酶、琥珀酸脱氢酶、延胡索酸酶、苹果酸脱氢酶催化的反应。 二、有氧氧化及三羧酸循环的意义。三、有氧氧化ATP的生成四、有氧氧化的调节：关键酶、调节因素。第四节 磷酸戊糖途径一、 基本过程、调节和生理意义第五节 糖原合成与分解一、糖原的合成代谢：基本反应 二、糖原的分解代谢：基本反应三、糖原合成与分解的调节四、糖原累积症。 第六节 糖异生一、糖异生途径：丙酮酸羧化酶、磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶、果糖二磷酸酶、葡萄糖-6-磷酸酶催化的反应、原料二、糖异生的调节：底物循环的概念三、糖异生的生理意义 四、乳酸循环：乳酸糖异生的过程第七节 血糖及其调节一、血糖的概念、来源、去路二、血糖的调节：肝的调节与激素调节三、血糖水平异常【教学要求】掌握：糖的生理功用；糖酵解、糖的有氧氧化、磷酸戊糖途径的基本过程和生理意义；糖原合成、糖原分解、糖异生的概念、意义；血糖的概念和调节。熟悉：糖的各种代谢途径的限速反应、不可逆反应、底物水平磷酸化反应、脱氢反应、ATP的生成。了解：糖的消化、吸收。 第五章 脂类代谢【教学内容】第一节 不饱和脂肪酸的命名与分类一、不饱和脂肪酸的概念、名称、必需脂肪酸。第二节 脂类的消化和吸收一、胆汁酸盐、磷脂酶、胰脂酶、辅脂酶等的作用，微团、混合微团的概念，消化的产物及吸收部位第三节 甘油三酯代谢一、甘油三酯的合成代谢：两条途径的部位、原料和合成基本过程 二、甘油三酯的分解代谢：脂肪动员的概念、限速酶、脂解激素、抗脂解激素脂酸的-氧化：脂酸的活化、脂酰CoA进入线粒体的过程及限速酶、脂酸的-氧化过程、脂酸氧化的能量生成；脂酸的其它氧化方式，酮体的概念、生成的器官、亚细胞部位、过程，酮体氧化的器官，和主要的酶、酮体生成的生理意义、酮体生成的调节。 三、脂酸的合成代谢：软脂酸合成的亚细胞部位、合成原料乙酰CoA及乙酰CoA出线粒体的机制；脂酸合成的限速酶乙酰CoA羧化酶、脂酸成酶系及过程、内质网及线粒体脂酸碳链的加长的原料、不饱和脂酸的合成、脂酸合成的调节。 四、多不饱和脂肪酸的重要衍生物前列腺素、血栓素及白三烯 第四节 磷脂的代谢一、甘油磷脂的代谢：甘油磷脂的组成、分类、及结构，甘油磷脂的合成部位、合成原料及辅助因子，合成基本过程、甘油磷脂的降解。二、鞘磷脂的代谢：鞘脂化学组成及结构、鞘氨醇的合成、神经鞘磷脂的合成、神经鞘磷脂的降解。 第五节胆固醇代谢一、胆固醇的合成：合成部位、合成原料乙酰CoA、供氢体NADPH+H+、供能物质ATP、合成基本过程及限速酶：HMG-CoA还原酶，胆固醇合成的调节。二、胆固醇转变为胆汁酸、类固醇激素、7-脱氢胆固醇。第六节 血浆脂蛋白代谢一、血脂二、血浆脂蛋白分类、组成及结构：电泳法将脂蛋白分为-脂蛋白、前-脂蛋白、-脂蛋白、乳糜微粒，超速离心法将脂蛋白分为：高密度脂蛋白、低密度脂蛋白、极低密度脂蛋白、乳糜微粒。每种血浆脂蛋白都由甘油三脂、磷脂、胆固醇及胆固醇酯和载脂蛋白组成，脂蛋白的结构。三、载脂蛋白主要功能包括结合转运脂质、稳定脂蛋白结构、调节脂蛋白代谢关键酶活性、参与脂蛋白受识别。四、血浆脂蛋白代谢：各种脂蛋白主要成分、合成部位、功能五、血浆脂蛋白代谢异常：高脂蛋白血症、遗传性缺陷【教学要求】掌握：甘油三酯的分解代谢，脂肪酸的氧化，酮体生成和氧化，胆固醇的转化，血浆脂蛋白的分类、功能。熟悉：磷脂分类，胆固醇的体内转化去路。了解：脂肪酸的分类、甘油磷脂的代谢，酯类的消化吸收，血浆脂蛋白的代谢。第六章 生物氧化【教学内容】第一节 生成ATP的氧化体系一、呼吸链：生物氧化、呼吸链、呼吸链复合体的概念；呼吸链复合体的种类和组成；NAD+、 FMN、FAD、铁硫蛋白、泛醌的结构和作用；细胞色素的种类、结构和作用；NADH氧化呼吸链、琥珀酸氧化呼吸链及其排列顺序，排列顺序的确定方法。二、氧化磷酸化：氧化磷酸化概念、偶联部位及确定方法；P/O比值与G0；氧化磷酸化偶联机制之化学渗透学说的要点；ATP合成酶的结构与作用机制。 三、影响氧化磷酸化的因素：呼吸链抑制剂的概念、种类；CO、CN-的作用位点；解偶联剂的概念、作用机制和代表性物质；氧化磷酸化抑制剂；ADP的调节，甲状腺素的作用。线粒体DNA突变。四、ATP：高能化合物的概念、种类。ATP的结构、生成与利用方式。磷酸肌酸的生成及作用。 通过线粒体内膜的物质转运：胞浆NADH的氧化-磷酸甘油穿梭、苹果酸天冬氨酸穿梭；ATP、ADP、PPi的转运，线粒体蛋白的跨膜转运。第二节 其他氧化体系（了解）【教学要求】掌握：生物氧化、呼吸链、氧化磷酸化、底物水平磷酸化、高能化合物的概念；呼吸链的组成及氢和电子的传递顺序；ATP生成与利用的方式；氧化磷酸化偶联部位。熟悉：影响氧化磷酸化的因素。了解：化学渗透学说和线粒体外氧化体系和意义。第七章 蛋白质分解代谢【教学内容】第一节 蛋白质的营养作用一、蛋白质营养的重要性二、蛋白质的需要量和营养价值：氮平衡、氮的总平衡、氮的正平衡、氮的负平衡；生理需要量、蛋白质的营养价值、必需氨基酸的概念和种类。第二节 蛋白质的消化、吸收与腐败一、蛋白质的消化：胃中的消化；小肠中的消化、酶原的激活、内肽酶、外肽酶，胰蛋白酶、糜蛋白酶、弹性蛋白酶的专一性。二、氨基酸的吸收：氨基酸吸收载体、-谷氨酰循环对氨基酸的转运作用、肽的吸收。三、蛋白质的腐败作用：概念、有害物质；胺、氨类、其他有害物质的生成。 第三节氨基酸的一般代谢一、体内蛋白质的转换更新：泛素的功能、氨基酸代谢库二、氨基酸的脱氨基作用：转氨基作用与转氨酶、反应过程、转氨酶的辅酶及作用机制；L-谷氨酸氧化脱氨基作用、联合脱氨基作用、嘌呤核苷酸循环。 三、-酮酸的代谢：经氨基化生成非必需氨基酸、转变成糖及脂类、氧化供能第四节氨的代谢一、氨的来源二、氨的转运：丙氨酸-葡萄糖循环、谷氨酰胺的运氨作用 三、尿素的生成：尿素合成的主要器官、尿素合成的鸟氨酸循环学说、鸟氨酸循环的详细步骤、尿素合成的调节、高血氨症和氨中毒。 第五节个别氨基酸的代谢一、氨基酸的脱羧基作用：谷氨酸脱羧基生成-氨基丁酸、半胱氨酸生成牛磺酸、组氨酸脱羧基生成组胺、色氨酸生成5-羟色胺、多胺。二、一碳单位的代谢：概念与种类、一碳单位与四氢叶酸、一碳单位与氨基酸代谢、一碳单位的相互转变、一碳单位的生理功用。 三、含硫氨基酸的代谢：甲硫氨酸的代谢、甲硫氨酸与转甲基作用、甲硫氨酸循环 、肌酸的合成；半胱氨酸与胱氨酸的代谢、半胱氨酸与胱氨酸的互变、硫酸根的代谢。四、芳香族氨基酸的代谢：苯丙氨酸与酪氨酸的代谢、儿茶酚胺与黑色素的生成、酪氨酸的分解代谢、苯丙酮酸尿症；色氨酸的代谢。五、支链氨基酸的代谢【教学要求】掌握：必需氨基酸的概念、种类，氨基酸的脱氨基方式，-酮酸的代谢，尿素生成，一碳单位的概念、种类。熟悉：氮平衡三种情况，蛋白质腐败的概念、有害产物的名称，氨的来源、转运、去路，氨基酸脱羧基的一些重要产物，甲硫氨酸代谢，活性硫酸根，氨基酸的脱羧基作用。了解：蛋白质的消化吸收，芳香族氨基酸代谢。第八章 核酸的结构与功能【教学内容】第一节 核酸的化学组成及一级结构一、核苷酸的结构：碱基、戊糖、核苷、核苷酸的种类、结构、缩写；核苷酸的作用；核苷酸的结构与书写方式。 二、核酸的一级结构：磷酸二酯键与3¢、5¢末端、DNA、RNA一级结构的概念与异同。第二节 DNA的空间结构与功能一、DNA的功能：基因与基因组的概念。 二、DNA双螺旋结构的要点、双螺旋结构的类型。 第三节 RNA的空间结构与功能一、RNA的种类，mRNA、tRNA的结构特点与功能的关系，rRNA与核蛋白体的种类与组成。 第四节 核酸的理化性质、变性和复性及其应用一、核酸的理化性质：酸性、大分子、紫外吸收二、核酸的变性、复性与分子杂交；Tm、退火、探针的概念。【教学要求】掌握：核苷酸与核酸的种类、组成、结构与功能。熟悉：DNA与三种RNA的结构特点，核酸的理化性质及其应用。第九章 水和电解质代谢（自学）【自学内容】第一节 水与电解质的生理功能与摄入排出平衡一、水的生理功能二、水的摄入排出三、无机盐的生理功用四、无机盐的摄入与排出平衡第二节 体液的含量、分布与组成一、体液的含量与分布二、体液的电解质组成三、各部分体液的交换第三节 水和无机盐平衡的调节一、神经系统的调节二、肾脏的调节三、激素的调节第四节 钙磷代谢 一、 体内分布、功能、与骨的关系以及钙磷代谢的调节【自学要求】熟悉：人体体液的基本组成成分及其分布特点，电解质的平衡，钙磷代谢特点。第十章 酸碱平衡（自学）【自学内容】第一节 酸碱平衡一、体内酸碱物质的来源二、酸碱平衡的调节第二节 酸碱平衡紊乱一、代谢性酸中毒二、代谢性碱中毒三、呼吸性酸中毒四、呼吸性碱中毒【自学要求】熟悉：各型酸碱平衡紊乱的特点。第十一章 肝的生物化学【教学内容】第一节 肝在物质代谢中的作用一、在糖代谢中的作用二、在脂类代谢中的作用三、在蛋白质代谢中的作用四、在维生素代谢中的作用五、在激素代谢中的作用 第二节 肝的生物转化作用一、生物转化的概念：非营养性物质二、生物转化反应的主要类型：氧化反应、依赖细胞色素P450的加单氧酶系；还原反应；水解反应；结合反应、UDPGA的作用三、影响生物转化作用的因素 第三节 胆汁与胆汁酸代谢一、胆汁二、胆汁酸的代谢：胆汁酸盐、初级胆汁酸、次级胆汁酸、初级胆汁酸的生成及代谢调节；胆汁酸的肠肝循环、胆汁酸的生理功能 第四节 胆色素代谢与黄疸一、胆红素的生成与转运：胆色素；未结合胆红素的生成、血液中的运输二、胆红素肝中的代谢：结合胆红素 三、胆红素在肠道中的变化和胆色素的肠肝循环四、血清胆红素与黄疸：高胆红素血症、黄疸的类型及主要特征【教学要求】掌握：肝脏在糖、脂类、蛋白质、维生素及激素代谢中的主要作用。生物转化的概念。胆汁酸的种类、合成原料及器官。胆色素的概念。直接胆红素与间接胆红素的特点。熟悉：胆色素代谢的基本过程；生物转化反应类型；高胆红素血症与黄疸概念、分型及临床生化表现。第十二章 基因信息的传递【教学内容】第一节 DNA的生物合成过程一、半保留复制的实验依据和意义：概念二、双向复制三、复制的半不连续性四、原核生物的 DNA合成：复制的起始过程中的DNA解链、引发体和引物； 复制的延长；复制的终止、因子的功能五、DNA损伤（突变）与修复第二节 转录过程一、转录的特点：不对称转录。二、RNA聚合酶：原核与真核。三、原核生物转录过程。第三节 蛋白质生物合成过程一、遗传密码的概念及特点。二、蛋白质合成过程。【教学要求】掌握：DNA复制的概念、特点、酶的作用，逆转录的概念；转录的概念及特点，原核生物RNA聚合酶的组成；翻译的概念、遗传密码的特点。熟悉：原核生物DNA生物合成的过程，DNA突变的分子改变类型、损伤修复方式；RNA和蛋白质的生物合成过程。了解：真核生物RNA 聚合酶的功能。第十三章 分子生物学概论【教学内容】第一节 基因一、分子生物学概念、研究内容。二、基因的基本概念、结构特点。三、基因突变与蛋白质活性的关系。第二节 人类基因组计划一、人类基因组计划的启动。二、人类基因组计划研究内容。三、人类基因组计划在医学中的意义。第三节 分子生物学技术一、PCR技术。二、重组DNA技术。三、基因诊断与基因治疗。【教学要求】熟悉：分子生物学研究内容、基因的概念和结构特点。了解：人类基因组计划的研究内容和医学意义；基因诊断的概念和临床应用；基因治疗的现状和临床应用。五 实验教学目标与内容一、实验教学在本课程教学体系中的地位和作用生物化学实验教学是生物化学课程中十分重要的组成部分，掌握生物化学常用的实验方法和技术，不仅是学习生物化学这门课程本身的要求，也是学好其它课程和进行科学研究的需要。随着生物化学的实验方法和技术的发展，越来越多的学科应用生物化学的理论与技术来解决相关领域的问题，生物化学实验已经成为常规的实验操作。二、本课程实验教学的目的和基本要求本课程是全科医学专业必修的专业技术基础实验课，通过实验教学要达到以下三方面的目的：1.培养学生严谨的科学态度，开拓创新的思维能力，实验设计的思维方法，以及规范的书写实验报告论文等知识，提高分析问题和解决问题的能力。2.掌握基本的生物化学实验方法和技术，通过本课程的严格训练，为学生进一步学习，掌握复杂的综合性的生物化学技术打下扎实的基础。3.通过实验，进一步加深对生物化学理论知识的理解。三、实验内容实验一 蛋白质的两性电离和等电点的测定【实验内容】1、蛋白质的等电点，蛋白质在等电点时的特性，测定原理2、沉淀不一定变性，变性不一定沉淀。了解变性与降解关系。【实验要求】1、了解和验证蛋白质的两性电离性质，初步学会蛋白质等电点的测定2、掌握蛋白质沉淀的条件实验二 温度、pH、激活剂和抑制剂对酶活性的影响【实验内容】温度、pH、激活剂和抑制剂对酶活性的影响【实验要求】掌握：温度、pH、激活剂和抑制剂对酶活性影响的实验方法。了解：不同酶的最适温度、最适pH。实验三 血糖的测定【实验内容】试剂制备，添加试剂37度水浴15分钟比色血糖含量的计算【实验要求】学会用葡萄糖氧化酶法测定血糖含量，知道饮食对体液化学成分有影响。实验四 酮体的生成和利用【实验内容】1标本的制备 2保温和沉淀蛋白质 3酮体的鉴定【实验要求】1.掌握：检测酮体的基本原理和操作方法。2.了解：什么是酮体及其在体内的生成、利用部位。3.通过实验验证理论。实验五 血清总胆固醇的测定【实验内容】1按表依次加入各试剂 2计算 3评价【实验要求】1掌握测定血清总胆固醇的原理及方法。2了解测定血清总胆固醇的临床意义。实验六 血清转氨酶活性的测定【实验内容】1测定 2计算【实验要求】1掌握：转氨基反应并了解转氨酶测定的临床意义。2熟悉：血清转氨酶测定的原理及方法附 录实验教学时数分配表实验内容学时分配1蛋白质的两性电离和等电点的测定22温度、pH、激活剂和抑制剂对酶活性的影响23血糖的测定24酮体的生成及其利用 25血清总胆固醇的测定26血清转氨酶活性的测定2