教学大纲生物化学食品科学各专业54学时2012版ingn.docx

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1、生物化学教学大纲供食品科学与工程、食品质量与安全等专业（本科）使用一、课程性质、目的和任务生物化学（biochemistry）又称为生命的化学，是研究生物体内化学分子与化学反应的科学，从分子水平探讨生命现象的本质。生物化学主要研究生物体分子结构与功能，物质代谢与调节，以及遗传信息传递的分子基础与调控规律。生物化学的研究主要采用化学的原理和方法，但也融入了生物物理学、生理学、细胞生物学、遗传学和免疫学等的理论和技术，使之与众多学科有着广泛的联系和交叉。本课程主要向学生传授了生物大分子的结构与功能；生物体重要物质代谢的基本途径、主要生理意义、调节以及代谢异常与疾病的关系；基因信息传递的基本过程、基

2、因表达调控的概念等知识。为学生学习其他基础课、专业课乃至毕业后的继续教育、相关学科的研究工作奠定理论与实验基础。二、课程基本要求本课程分为掌握、熟悉、了解三种层次要求。掌握的内容要求理解透彻，能在本学科和相关学科的学习工作中熟练、灵活运用其基本理论和基本概念。熟悉的内容要求能熟知其相关内容的概念及有关理论，并能适当应用。了解的内容要求对其中的概念和相关内容有所了解。考试内容中掌握的内容约占70%，熟悉、了解的内容约占30%，超大纲内容不超5%。本课程教学的参考教材是普通高等教育“十一五”国家级规划教材食品生物化学（王淼主编。北京：中国轻工业出版社，2009年）。三、课程基本内容及学时分配本门课

3、程教学学时为72学时，其中理论课54学时，实验课18学时。理论课教学内容大体分两部分：从第二章到第七章为第一部分，主要讨论生物大分子的结构和功能；第八章到第十四章为第二部分，主要内容为物质代谢、能量代谢及代谢调节、遗传信息传递等。 第一章 绪论（1学时）一、生物化学的概念。二、生物化学发展简史：叙述生物化学阶段，动态生物化学阶段，分子生物学时期。三、生物化学研究的主要内容：生物分子的结构与功能，物质代谢与调节，基因信息传递及其调控。四、生物化学与食品科学的关系。第一篇 食品中各组分的特征第二章 糖的化学（4学时）第一节 概述糖的概念、分类、分布及主要生物学作用。第二节 单糖及其衍生物一、单糖的

4、分子结构：开链结构差向异构体、镜像对映体（D、L型）、旋光性、环状结构（和型、吡喃糖、呋喃糖、Haworth式）。二、单糖的理化性质：溶解度、甜度、旋光性和变旋性；单糖的氧化（还原糖）、单糖的还原、糖脎、糖脂、糖苷、脱水作用。三、重要的单糖及衍生物：核糖、脱氧核糖、葡萄糖、果糖；糖酸、脱氧单糖、糖胺、糖醇、糖苷。第三节 寡糖的结构及性质一、寡糖：麦芽糖、蔗糖的分子结构、蔗糖理化性质、转化糖、麦芽糖的理化性质；纤维二糖、异麦芽糖、乳糖的分子结构和理化特性、乳糖不耐症、棉子糖的分子结构。二、低聚糖：环糊精的分子结构；低聚糖的概念和生物学功能。第四节 多糖一、多糖的概念和分类：同多糖、杂多糖的概念。

5、二、重要多糖的结构与生理功能：淀粉(直连淀粉、支链淀粉)分子结构和性质，淀粉的碘显色反应；糖原、纤维素的分子结构和性质、壳多糖、糖胺聚糖、细菌多糖。三、多糖的分离、纯化及降解。第五节 糖复合物及生物功能糖蛋白、蛋白聚糖、糖脂的概念和分子结构。第六节 功能性多糖与功能性低聚糖植物多糖、动物多糖、真菌多糖、藻类多糖、细菌多糖；低聚异麦芽糖、低聚半乳糖、低聚果糖。第三章 脂类化学（4学时）第一节 脂类的概念一、脂类物质的概念和分布。二、脂类物质的分类: 简单脂（甘油脂类、蜡）、复合脂（磷脂、糖脂、脂蛋白）；可皂化脂和不可皂化脂；中性脂和极性脂。三、脂类物质的生理功能。第二节 简单脂类一、甘油三脂的结

6、构。二、脂肪酸：饱和脂肪酸、不饱和脂肪酸的结构特点与命名；必需脂肪酸的概念。三、脂肪酸与甘油三脂的理化性质：水解和皂化、氧化（皂化值、酸值、碘值）。四、类固醇的存在与结构；动物固醇、植物固醇、菌固醇。五、蜡酯。第三节 复杂脂质磷酸甘油酯、糖基甘油酯、鞘磷脂的结构特点。第四章 蛋白质化学（5学时）第一节 蛋白质的概述一、蛋白质定义；蛋白质的元素组成及元素组成特点：蛋白质平均含氮量为16；蛋白质的分子组成。二、蛋白质的相对分子量与分类。第二节 氨基酸一、蛋白质的水解：酸水解、碱水解、酶水解。二、氨基酸的分类与结构特点：分类；氨基酸的结构通式；氨基酸的三字符号，一字符号，等电点。三、氨基酸的理化性质

7、：两性解离与等电点；旋光性、紫外吸收性质、氨基酸的化学反应。四、氨基酸的分离与分析。第三节 肽一、肽的结构及命名：肽键；肽；多肽链；N末端和C末端；氨基酸残基。二、重要的天然寡肽：谷胱甘肽：结构与功能；多肽类激素和神经肽：结构与功能。第四节 蛋白质的分子结构一、蛋白质的一级结构：定义；稳定力。二、蛋白质的二级结构：定义；肽单位；二级结构的主要类型及结构特点；超二级结构；球状蛋白和纤维状蛋白（角蛋白、角蛋白）的结构特点。三、蛋白质的三级结构：定义；稳定力、折叠驱动力；结构域。四、蛋白质的四级结构：定义；稳定力，亚基缔合的驱动力。五、蛋白质的分类。第五节 蛋白质结构与功能的关系 一、蛋白质一级结构

8、与功能的关系。 二、蛋白质空间结构与功能的关系。第六节 蛋白质的性质一、蛋白质的理化性质：蛋白质的胶体性质；蛋白质的两性解离性质和等电点；蛋白质的变性和复性、沉淀和凝固；蛋白质的紫外吸收；蛋白质的颜色反应。二、蛋白质的免疫学性质。第七节 蛋白质的分离与纯化的基本原理一、蛋白质的分离与纯化的一般原则。二、蛋白质的分离与纯化：透析；超滤；凝胶过滤；密度梯度离心；离子交换层析；电泳；亲和层析。三、蛋白质的纯度鉴定、相对分子量和含量测定。第五章 核酸化学（5学时）第一节 概述一、核酸的分类、分布。二、核酸的功能：DNA、RNA功能。第二节 核酸的结构一、核苷酸是核酸的基本组成单位：碱基、核糖、脱氧核糖

9、、核苷、脱氧核苷、核苷酸、脱氧核苷酸的概念及结构。二、核酸的一级结构：核酸的连接：3，5磷酸二酯键；核酸一级结构的定义；一级结构的书写方式。三、DNA的空间结构：DNA的二级结构：B型DNA的结构特点；DNA的超螺旋结构。四、 RNA的空间结构：转运RNA的结构与功能；信使RNA的结构与功能；核蛋白体RNA的结构与功能。第三节 核酸及核苷酸的性质与研究技术一、核酸的理化性质：一般的理化性质；核酸的紫外吸收。二、核苷和核酸的两性解离。三、核酸的变性，复性，分子杂交；熔解曲线，增色效应，减色效应，熔解温度。四、研究技术：碱基序列分析；PCR。第六章 功能性有机小分子（3学时）第一节 维生素一、维生

10、素的定义；维生素的分类。二、脂溶性维生素：维生素A、D、E、K的化学结构，俗名，来源，活性形式，功能，缺乏症和中毒症。三、水溶性维生素：维生素B1、B2、PP、泛酸、生物素、B6、叶酸、B12、C的化学结构，俗名，来源，功能，缺乏症和中毒症。第二节 生物活性肽类酪蛋白磷酸肽；谷胱甘肽；抗菌肽；免疫活性肽；甜味肽；抗氧化肽。第三节 生物黄酮一、生物类黄酮的结构特点、生物活性和食物来源。二、异黄酮；花青素；茶多酚。第七章 酶（5学时）第一节 概述一、酶的定义，酶的化学本质；核酶的定义。二、酶与一般催化剂的共同特点；酶催化作用的特点：高效性，特异性，不稳定性，可调节性。三、酶的分子组成：单纯酶，结合

11、酶的概念；全酶、酶蛋白、辅助因子的概念；金属离子的功能；辅酶或辅基的概念及功能。单体酶、寡聚酶、多酶复合体；同工酶，抗体酶。第二节 酶的命名与分类酶的命名与分类。第三节 酶的结构和功能一、酶的活性中心：定义；必需基团、结合基团、催化基团、活性中心外的必需基团的概念和功能；酶作用的专一性。二、空间结构与催化活性。三、酶原与酶原的激活。第四节 酶的作用机制一、酶促反应的机制：能显著降低反应活化能。三、酶催化反应的化学原理：酶与底物结合有利于底物形成过渡态；酶的催化机制呈现多元催化作用。第五节 酶促反应的动力学一、底物浓度对反应速度的影响：米氏方程式、Km与Vm的意义。二、酶浓度对反应速度的影响。三

12、、温度对反应速度的影响。四、pH对反应速度的影响。五、激活剂对反应速度的影响。六、抑制剂对反应速度的影响：不可逆性抑制作用、可逆性抑制作用的概念。不可逆性抑制作用：非专一性抑制、专一性抑制。可逆性抑制作用：竞争性抑制的定义、对Km和Vm的影响；非竞争性抑制的定义、对Km和Vm的影响；反竞争性抑制的定义、对Km和Vm的影响；酶竞争性抑制在医学上的应用：磺胺类药物的作用机理。第六节 酶的活力测定和分离纯化一、酶活力，活力单位，测定方法。二、酶的分离纯化。第七节 酶工程化学酶工程，生物酶工程。第八节 酶与食品生产酶对食品品质的影响；酶在食品加工中的应用。第二篇 生物大分子在体内的代谢及调节第八章 生

13、物氧化（3学时）第一节 概 述生物氧化的概念；有氧氧化和无氧氧化；生物氧化与普通氧化的异同点。第二节 呼吸链及氧化磷酸化一、ATP：高能化合物的概念；常见的高能物质。二、呼吸链：呼吸链的概念；呼吸链中各成员的结构与功能；呼吸链的组成：NADH和FADH这两条重要呼吸链的排列顺序。三、氧化磷酸化和底物水平磷酸化：概念；磷氧比值；氧化磷酸化的偶联部位；氧化磷酸化偶联机制：化学渗透假说；ATP合酶的结构与作用机理。四、影响氧化磷酸化的因素：常见抑制剂的抑制作用；ADP的调节作用。五、线粒体外NADH的氧化：a-磷酸甘油穿梭和苹果酸-天冬氨酸穿梭作用的生理意义。第九章 糖代谢（5学时）第一节 新陈代谢

14、概述一、新陈代谢的概念。二、新陈代谢的内容：物质代谢和能量代谢；同化作用和异化作用；中间代谢；呼吸商；食物的卡价；生物的营养类型。三、代谢的发生过程。四、代谢研究方法。第二节 糖类物质在体内的消化吸收一、糖的生理功能。二、消化吸收。第三节 糖的分解代谢一、糖的无氧分解（糖酵解）的反应过程：糖酵解的定义；糖酵解反应的基本过程；糖酵解反应过程中ATP的生成和关键酶；糖酵解的调节；糖酵解的生理意义；乳酸发酵；生醇发酵。二、糖的有氧氧化：定义；糖有氧氧化的基本过程、关键酶；三羧酸循环的详细过程、关键酶、三羧酸循环的特点和生理意义；有氧氧化的生理意义；乙醛酸循环支路及其重要性；有氧氧化生成的ATP；有氧

15、氧化的调节；巴斯德效应。三、磷酸戊糖途径：定义；基本过程；关键酶；磷酸戊糖途径的调节；磷酸戊糖途径的生理意义。第四节 糖的异生作用一、糖异生途径：定义；基本过程；关键酶。二、糖异生的调节。三、糖异生的生理意义。四、乳酸循环：定义；基本过程；生理意义。第五节 糖原的合成与分解一、糖原的合成代谢：定义；基本过程；关键酶。二、糖原的分解代谢：定义；基本过程；关键酶。三、糖原合成与分解的调节。第六节 糖代谢各途径之间的联系一、枢纽性中间代谢物。二、血糖的来源和去路；血糖水平的调节：胰岛素作用的机理。三、血糖水平异常。第十章 脂类代谢（4学时）第一节 脂质的主要生理功能脂肪是生物体能量贮存的重要形式；类

16、脂具有重要的生物学功能。第二节 脂肪的消化、吸收、转运和贮存脂肪的消化、吸收与转移。第三节 甘油三脂单的分解和脂肪酸代谢一、甘油三脂的酶水解：脂肪的动员；甘油分解代谢的基本过程。二、脂肪酸氧化分解的基本过程：脂肪酸的激活、肉碱的穿梭作用、-氧化的基本过程；脂肪酸氧化的能量生成。三、酮体的生成与利用：酮体的定义；酮体代谢的基本过程；代谢特点；关键酶；生理意义。第四节 脂肪酸和甘油三酯的生物合成一、脂肪酸的合成代谢：脂肪酸合成的碳源和氢源；合成的基本途径；脂肪酸碳链的加长；不饱和脂肪酸的合成。二、甘油三脂的合成代谢：原料；基本过程、关键酶。第五节 磷脂的代谢甘油磷脂的代谢：甘油磷脂的组成、分类及结

17、构；甘油磷脂的合成及分解。第六节 胆固醇代谢一、胆固醇的吸收二、胆固醇的合成：合成部位；合成原料；合成的基本过程：关键酶。三、胆固醇的转化。第七节 脂代谢紊乱酮尿症，脂肪肝，动脉粥样硬化。第八节 脂代谢调节激素调节，代谢物调节。第九节 脂代谢与糖代谢之间的关系糖与脂类物质相互转变。第十一章 蛋白质的降解与氨基酸代谢（4学时）第一节 蛋白质的消化和吸收一、蛋白质营养的生理功能；蛋白质的需要量和营养价值；个体蛋白质营养状况的评价：氮平衡；蛋白质食物的营养价值评价：蛋白质的总量及必需氨基酸的种类、数量和比例。人体必需氨基酸的概念和种类；蛋白质的生理价值；蛋白质的互补作用。二、蛋白质的消化、吸收与腐败

18、作用。第二节 氨基酸的一般代谢一、氨基酸代谢的概况。二、氨基酸的脱氨基作用：转氨基作用：定义，反应通式，维生素B6的作用，生理意义；L-谷氨酸氧化脱氨基作用：定义，反应式，生理意义；联合脱氨基作用：定义，主要方式，基本过程，生理意义；非氧化脱氨基作用。三、a-酮酸的代谢：主要代谢去路。生糖氨基酸、生酮氨基酸、生糖兼生酮氨基酸的概念。四、氨的代谢：体内氨的来源和去路。氨的转运：丙氨酸-葡萄糖循环；谷氨酰胺的运氨作用。尿素的生成：定义；尿素合成的基本过程：场所、关键酶、特点；生理意义；尿素合成的调节。第三节 个别氨基酸的代谢一、一碳单位的代谢：概念；载体；一碳单位的来源和互变；生理意义。二、氨基酸

19、脱羧基作用：生物活性物质的生成和作用。三、其它具有生物活性的氨基酸衍生物第四节 氨基酸的合成代谢还原氨基化；转氨基作用；氨基酸间的相互转化。第五节 氨基酸代谢缺陷与疾病苯丙酮酸尿症；白化病。第十二章 核苷酸的降解和核苷酸代谢（2学时）第一节 核酸的降解一、核酸酶；限制性内切酶；磷酸单酯酶。二、核酸降解。第二节 核苷酸的分解代谢一、嘌呤核苷酸的分解代谢：分解的基本过程；分解终产物；痛风症及治疗。二、嘧啶核苷酸的分解代谢：分解的基本过程；分解终产物。第三节 核苷酸的合成代谢一、嘌呤核苷酸的合成代谢：从头合成途径的概念；从头合成途径原料的来源；补救合成途径的概念；脱氧核苷酸的生成。二、嘧啶核苷酸的合

20、成代谢：从头合成途径的概念；从头合成途径原料的来源；补救合成途径的概念；脱氧核苷酸的生成。三、嘌呤核苷酸抗代谢物；嘧啶核苷酸抗代谢物。第十三章 物质代谢的联系与代谢调节调节综述（自学）第一节 代谢途径的相互联系一、物质代谢的特点：体内各种物质代谢过程互相联系形成一个整体；机体物质代谢不断受到精细调节；各组织、器官物质代谢各具特色；各种代谢物均具有各自共同的代谢池；ATP是机体储存能量和消耗能量的共同形式；NADPH提供合成代谢所需的还原当量。二、物质代谢的相互关系：各种能量物质的代谢相互联系相互制约；糖、脂和蛋白质代谢通过中间代谢物而相互联系。第二节 代谢调节一、细胞水平的代谢调节：细胞内酶的

21、隔离分布；生物膜的调控作用；酶水平调节：关键酶的概念；关键酶的变构调节及变构调节的特点；酶原激活；酶的化学修饰调节及其调节特点；酶量的调节；反馈调节。二、激素水平的代谢调节。三、整体调节。第十四章 基因信息的传递（9学时）第一节 DNA的生物合成一、DNA的半保留复制：概念，生物学意义；复制的化学反应：合成DNA的基本条件；参与DNA复制的酶。二、复制的方向：复制起始点、复制叉、复制子的概念。三、复制的过程：复制的半不连续性的概念；领头链、随从链、冈崎片段的概念；DNA的合成方向。复制中的解链和DNA分子拓扑学变化：解螺旋酶、单链DNA结合蛋白、引物酶、DNA连接酶、拓扑异构酶I、拓扑异构酶I

22、I的功能。DNA复制的基本过程。四、依赖RNA的DNA合成：反转录病毒和反转录酶：反转录的概念和过程。五、DNA损伤（突变）与修复：引发突变的因素；DNA损伤的类型；DNA损伤的修复。第二节 RNA的生物合成一、转录的概念：转录模板：不对称转录、结构基因、模板链、编码链的概念；模板链、编码链、转录产物、蛋白质肽链间的关系。二、RNA聚合酶：RNA聚合酶的结构及各亚基的功能。三、原核生物的转录过程：基本过程；模板与酶的辨认结合：操纵子、启动子的概念。四、真核mRNA的转录后加工：添加“帽子”、“尾巴”结构；断裂基因、内含子、外显子、剪接体的概念；mRNA剪接的基本过程；mRNA编辑：概念，生物学

23、意义。五、rRNA的转录后加工：剪切；与蛋白质装配为核糖体。六、tRNA的转录后加工：添加“氨基酸臂”；核苷酸的修饰；剪切和剪接。核酶的概念。七、RNA的复制合成。第三节 蛋白质的生物合成一、遗传密码：密码子的概念；密码子的特点：连续性、通用性、简并性、摆动性、防错系统；起始密码子，终止密码子。二、核糖体是蛋白质生物合成的场所：核蛋白体的基本结构。三、tRNA是氨基酸的运载工具及蛋白质生物合成的适配器：氨基酰-tRNA合成酶：功能；翻译的保真性；起始氨基酰-tRNA：功能。四、蛋白质生物合成过程：起始、延长、终止阶段。五、肽链合成后加工：一级结构的修饰：肽链N-端和C-端的切除和化学修饰；氨基

24、酸残基的化学修饰；水解加工生成活性蛋白质或多肽；二硫键的形成。第四节 基因表达调控一、基因表达的概念。基因和基因组的概念。念组毒和逆二、基因表达的特异性：时间特异性，空间特异性。三、基因表达的方式：基本表达调控；管家基因；组成性表达；诱导和阻遏表达；协调表达。 四、基因表达调控的基本原理：基因表达调控的多层次和复杂性；基因转录激活调节基本要素：特异DNA序列决定基因转录活性；转录调节蛋白影响转录活性；转录调节蛋白与DNA的结合或转录调节蛋白间的结合影响转录活性；RNA聚合酶影响转录活性。五、原核基因表达调节：因子决定RNA聚合酶识别特异性；操纵子模型在原核生物基因表达调控中具有普遍性；诱导型操

25、纵子和阻遏型操纵子；原核生物翻译水平调节。六、真核基因表达调节：转录前水平调节；转录水平调节：顺式作用元件的概念及主要类型：启动子，增强子，沉默子；反式作用因子的概念及主要类型：转录因子，基本转录因子，特异转录因子；转录因子的结构：DNA结合域（锌指结构，亮氨酸拉链，螺旋-环-螺旋等），转录激活域（酸性激活域，谷氨酰胺富含域，脯氨酸富含域），二聚化结构域；转录后水平的调节；翻译水平的调节。生物化学课程实验课教学大纲一、实验教学的指导思想和教学目的食品生物化学实验是生物化学课程教学的重要组成部分。生化实验力求帮助学生深入理解生化课程教学的基本理论和概念，使学生更多的掌握一些生物化学实验技术的基本

26、原理和操作方法。实验内容涉及生物大分子的分离、纯化、分析鉴定的方法以及层析技术和电泳技术。通过实验使学生学会设计实验，掌握实验的基本原理，学会熟练地使用生物化学实验仪器，提高学生的动手能力，为参加科学研究工作打下坚实的基础。二、实验教学的基本要求1实验前必先预习，预习的内容包括：实验目的及实验要求、实验原理、基本实验程序及注意事项、与实验内容有关的理论。2严格遵守实验课纪律，不迟到、不早退，不在实验室内做与实验无关的事情，不妨碍他人实验。3自觉加强基本技能训练，严格遵守操作规程，注意实验安全。4认真做好实验记录，不许弄虚作假实验报告应如实反映自己的实验结果。5爱护公物，节约水、电、试剂。遵守“

27、损坏仪器的登记、报告、赔偿制度。6保持实验室的整洁，坚持值日生清洁实验室的制度。7赤脚、穿拖鞋者不得进入实验室。实验过程必须穿白大衣。三、实验教材 生物化学实验指导（自编）。四、实验考核实验成绩主要由实验过程的操作技术水平及实验报告成绩进行综合评定。五、实验项目表序号实验项目学时实验要求实验类型每组人数1Folin-酚试剂法测定蛋白质含量（含基本实验技能训练）6掌握蛋白质含量测定的原理；初步掌握可见光分光技术的原理及操作；掌握用移液管液体定量转移技术。基本技能训练22血清蛋白聚丙烯酰胺凝胶电泳3掌握电泳技术的原理及操作。基本技能训练23酶的性质3通过实验加深酶有关的理论知识。验证性实验24食物中还原糖和总糖含量测定6掌握食物中不同类型糖的测定原理、熟练使用比色计。综合性实验25茶中游离氨基酸含量测定3掌握茶叶中氨基酸的提取和含量测定方法。基本技能训练6氨基移换作用3掌握转氨基作用的原理；熟悉纸层析技术、氨基酸显色技术。基本技能训练2