生物化学教案(上).pdf

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1、优秀教案 优秀教案 中 国 农 业 大 学 生 物 学 院 教 案 课程名称：生物化学(1)教材名称：王镜岩 朱圣庚 徐长法 主编生物化学（高等教育出版社，2002 年第 3 版）授课对象：生物学专业二年级本科生 开课时间：秋季 讲课学时：50 学时 主讲教师：刘国琴 工作单位：生物学院生物化学与分子生物学系 优秀教案 优秀教案 章 第一章 生物化学导论（2 学时）节 第一节 生物化学学科的建立和发展（1 学时）教学目的 让学生了解生物化学学科的发展概况及其在生物学中的重要地位，激发学生的学习热情。教学手段 讲授、多媒体投影 教学重点 生物化学学科发展简史、重要成就及与其它学科的关系 教学难点

2、 激发学生学习生物化学的积极性 类别 时间 教学过程 备注 导言 5 分钟 首先介绍课程学时、任课教师、考试安排及课程主要内容、参考书。（1）从对个人的介绍，谈到对时间的感受，提示要珍视目前的学生时代；（2）从选择生命科学的教学和科研作为自己毕生职业，谈到生物学科发展的潜力（发挥主动、享受自由、满足好奇、富于挑战、创造知识、改造生命、允许错误），同时提示生物化学在生物学中的重要地位。投影 正题 43分钟 引出生物化学概念：生物化学就是研究生命化学组成及化学变化规律的一门科学。要深入理解生物化学这门学科，首先要对它的建立和发展简史有一个较全面的了解。第一节 生物化学学科的建立和发展 一、生物化学

3、发展简史 分三个阶段介绍。以讲故事的形式，介绍生物化学的前期发展。突出几位科学家的作用。第二阶段主要讲三大发现，突出几位诺贝尔获得者。第三阶段，突出其它学科对生物化学发展的贡献，并由此强调学科交叉的重要性、边缘学科的诞生。二、现代生物化学不断取得新进展 举例并结合动画，介绍最新报道（“单分子运动”、“DNA纳米镊子”、“大分子相互作用”等，说明生物化学及相关学科的的快速发展。“分子生物学”是在生物化学发展的基础上建立起来的，而分子生物学的应用和发展还将依赖于继续生物化学的基础理论知识。激发学生认真学好生物化学，一定要走好脚下的第一步。板书 多媒体 多媒体 优秀教案 优秀教案 正题 这里可根据时

4、间，用批判的口气审视目前社会上以及学生中存在的一种“躁动”。提示学生踏踏实实学习。承认每一个学生都是同龄人中的佼佼者，都有很高的智商。是否成功，取决于毅力。只有有毅力、不怕吃苦的人才能成功！智商毅力机会 “机会”永远属于那些有准备的人！三、生物化学与其它学科的关系 四、我国科学家在生物化学领域中的贡献 介绍几个在国际上有影响的重要工作（引导学生发言）。中国人是聪明的，勤奋的。强调一定要有“爱国精神”，无论何时何地（举例留学生故事）。五、学好生物化学 课程特点：不是研究原子、电子，而是研究具有空间构象的大分子；不是研究单分子行为，而是研究大分子相互作用和精密调节；不是研究独立反应事件，而是研究代

5、谢途径和代谢网络；不是研究非生命体，而是研究能自我复制和遗传的生命体；不是静止不变的理论，而是处于快速发展中。要求：按时上课、必要记忆、及时消化、适量参考。措施：成立学习小组、加强课外讨论、写出书面报告、随机课堂点名 板书 板书 总结 2 分钟 本节我们重点介绍了生物化学发展简史。可以看出生物化学理论来源于科学实践，来源于几代代科学家不懈的努力；生物化学理论知识丰富，所有与生物学有关的专业，包括目前最热门的分子生物学都离不开生物化学的基础知识和基本实验技能。学好生物化学是必要的，相信大家都很重视这门课，并能学好这门课。安排：课外学习小组10 人一组，定组长 累计学时 1 优秀教案 优秀教案 章

6、 第一章 生物化学导论（2 学时）节 第二、三节 （1 学时）教学目的 认识生命物质的特征和水在生命活动中的作用 教学手段 讲授、投影 教学重点 生命物质特征、水的性质与生物学作用 教学难点 用化学进化的观点理解生命物质，介电常数，水与电解质的作用 类别 时间 教学过程 备注 导言 上节我们刚讲了生物化学的概念和研究内容。生物化学就是研究（停顿，学生回答）生命体“生命化学组成及化学变化规律的一门科学”。现在我们来具体分析一下生命体的化学组成、生命物质的特征。正题 48分钟 第二节 生命体化学组成及生命物质的特征 一、生命体的化学组成 分析生命体的化学组成，很枯燥，要利用比较法，并从进化的角度帮

7、助学生理解。比较人体、海水、地壳的化学元素差别，给出海洋是孕育生命摇篮的结论。介绍著名实验，证明“甲烷、氨、水、氢气 可能是生命进化的原始物质”，“生物分子首先通过化学进化产生”的观点。无机物（甲烷、氨、水、氢气）有机物（氨基酸、氢氧酸、甲醛、氢氰化物）大分子 二、甲烷、氨、水、氢气 可能是生命进化的原始物质 三、生命物质的特征（重点介绍）试着让学生总结：生命物质大多由轻元素（lighter elements）组成 生物分子是碳的化合物 生物分子都具有三维结构特征 生物分子之间的相互作用具有立体特异性 细胞中的手性化合物一般仅以一种形式存在 板书 多媒体 四、生物化学反应类型 例举化学反应式说

8、明常见反应类型：这里只是让学生对生物化学反应类型有一个概况了解，说明生物化学反应尽管看起来很复杂，但从反应机制看是有规律可寻的。提示学生不要被表面上看似复杂的生物化学反应所吓倒。板书 优秀教案 优秀教案 虽然生物化学反应不计其数，错综复杂，但归纳起来只有五种类型。其中一种就是水解反应。由此过渡到：第三节 水生命的溶剂 一、水的重要作用 1水是生命物质的溶剂。2水作为底物或产物参与生物化学反应。启发学生举例：如水解反应、光合反应、生物氧化反应 3水环境非常适合生命体 二、水是极性分子。先给出一组数据：水具有比较高的熔点、沸点和蒸发热（表）。让学生分析：这些特殊的性质来源于相邻水分子间-比较强的吸

9、引力高的内聚力。提问：为什么有比较高的内聚力？-水是极性分子。帮助分析：水的 2 个 H 原子与 O 原子不是共线性结合，而是呈105 度夹角伸出。O 趋向于负电性，H 趋向于正电性。整个分子呈偶极状态。使相邻水分子 O 和 H 成氢键（hydrogen bond）.水分子间的大量氢键维持着水的高内聚力。氢键使水具有不寻常的性质。三、水与溶质形成氢键（略讲）四、水与电解质的作用 水化（hydration）电荷屏蔽（charge screening）水的这两个作用非常重要，不容易理解，要结合中学物理知识，帮助分析：水对屏蔽电相互作用非常有效，因为水的介电常数高。FQ1Q2/r2 离子间作用力 F

10、 与所带电荷 Q、电荷基团间距 r 及溶剂的介电常数有关。介电常数是表示溶剂中偶极数量的一种物理特性参数。提问：在极性大的环境中，离子间的作用力是大还是（小）。五、非极性气体难溶于水 六、非极性化合物迫使水结构发生变化 七、弱键对生物分子结构与功能很重要 板书 多媒体 板书 总结 2 分钟 在氢键、离子键、疏水键、范德华力这四种作用力中，范德华力的概念比较抽象。与中学学的概念有出入。中学讲的是“分子间”的弱相互作用。但在生物化学中，因为都是大分子，因此，常强调“原子间”弱相互作用。本质一样。本节课重点掌握生命物质的特征。累计学时2 优秀教案 优秀教案 章 第二章 糖类（Saccharides）

11、6 学时（第一讲）节 第一节 单糖（monosaccharides）（2 学时）教学目的 以葡萄糖为例，掌握单糖的构型、构象、理化性质，为多糖的学习及糖的代谢打下基础。教学手段 讲授，多媒体投影 教学重点 葡萄糖的分子结构 教学难点 L-，D-构型，-，-异头体 类别 时间 教学过程 备注 复习 5min 水在生命体中的作用？水的特殊性质？导言 5min 我们在有机化学中曾学习过“糖”。糖类物质是含有多羟基的醛类或多羟基的酮类化合物。为了给后面的糖代谢打下良好基础，我们需要对糖的结构、性质、种类等有更深入的了解，这一章我们将在复习已学知识的基础上，对糖进行进一步剖析。因为部分内容重复，提问要多

12、一些，同学分析多一些。提问 正题 40 min 一、葡萄糖的分子结构 这一节里，有些在有机化学学过，以复习和提问的形式进度快些。重点讲清 L-，D-构型的概念。（与有机化学的概念比较，有机化学是根据顺序法则，D-R，L-S）什么是旋光性？（+）、（-）与 L-，D-构型有没有必然联系？为什么？构型和旋光都与不对称碳有关，但并不一定相等。旋光性用比旋光度（旋光率）表示:D20 变旋现象：一个旋光性物质溶液放置后，其比旋光度改变的现象，称为变旋现象。讲变旋现象时，一般学生只知道概念，不知道本质，要放慢速度，和学生一起分析变旋本质：变旋结构形式的变化与不对称碳有关构型变化？新共价键的形成 介绍-，-

13、异头体，要从葡萄糖分子自我成环、葡萄糖的醛基为半缩醛开始，慢慢引入。当半缩醛羟基在环之下为-葡萄糖，在环平面之下为-葡萄糖。板书 多媒体 优秀教案 优秀教案 类别 时间 教学过程 备注 正题 45 min 吡喃型葡萄糖六元环，呋喃型五元环 葡萄糖的构象：船式，椅式 提问：优势构象？比较分析：构型和构象的区别，包括英文术语。构型（configuration）：分子中原子的特定空间排列。改变构型需要共价键的短裂与重新形成。构象（conformation）：由于分子中单键旋转所产生的原子的空间结构。构象的变化不需要共价键的短裂与形成。下面介绍几种常见重要单糖 二、几种重要单糖 按类别，各举例说明。在

14、黑板一侧板书代表性单糖的链式分子结构，并指出与代谢的关系，以提示其重要性。所有的单糖都是由甘油醛、二羟丙酮派生来的。甘油醛醛糖；二羟丙酮酮糖 醛糖、酮糖关系图（投影），重点介绍如下几种：（一）丙糖（三碳糖）D甘油醛 二羟丙酮 它们的磷酸酯是糖代谢的重要中间产物。（二）丁糖（四碳糖）（三）戊糖（五碳糖）（四）己糖（六碳糖）（五）庚糖 D甘露庚酮糖、D景天庚酮糖 和学生一起试着慢慢写出相关的环式结构，并写出-，-两种环式结构。要求：环形结构和线性结构都会写。提示：下节课要让几个同学到黑板上写出一些单糖的环式结构。投影 加强板书 总结 5 分 这节课重点介绍了几种常见单糖的链式和环式结构。要注意规律

15、，先记住几碳糖，再注意构型，然后按异头体的要求，即可正确写出分子结构。生物体内，糖都是采用 D构型，因此常不写D。重点有：葡萄糖、核糖、脱氧核糖、半乳糖、甘露糖、果糖。在这一节课里，重点掌握几个概念：L-，D-构型，-，-异头体，旋光性表示的（+）、（-）及变旋现象的本质。累计学时4 优秀教案 优秀教案 章 第二章 糖类（Saccharides）6 学时（第二讲）节 第一节 单糖（monosaccharides）（1 学时）教学目的 掌握糖的理化性质 教学手段 讲授、多媒体投影 教学重点 糖的化学性质，糖苷 教学难点 烯醇式结构的活性 类别 时间 教学过程 备注 复习 10分钟 让几个学生上讲

16、台分别写出D-葡萄糖、核糖、脱氧核糖、半乳糖、甘露糖、果糖的环形结构。-，-两种。其他下边写 正题 40 分钟 三、单糖的性质（一）物理性质 略讲。（二）化学性质 有机化学曾经学过一些。在这里注意全面介绍常见反应的同时，重点结合糖代谢中常出现的一些反应类型。酸的作用，突出醛糖、酮糖的鉴定；酯化作用，突出磷酸酯；弱碱作用下的转化，突出烯醇式结构的活性；糖苷，突出概念。糖苷（glycosides）：单糖的半缩醛羟基与醇或酚的羟基反应，失水而形成的缩醛式衍生物。由此形成的键叫糖苷键。糖苷无半缩醛羟基。稳定、无醛的性质。“配糖体”糖苷键的普遍性、多样性。天然存在的糖苷键为型。氧化作用，突出糖的定量反应

17、、糖的还原性。还原作用、成月杀反应略讲。（三）单糖的衍生物 略讲 板书 投影 板书 总结 重点掌握化学性质，尤其是单糖的定性、定量反应。名词：糖苷、糖苷键 累计学时5 优秀教案 优秀教案 节 第二节 寡糖（1 学时）教学目的 掌握常见双糖的分子结构和连键性质、基本化学性质 教学手段 讲授，多媒体投影 教学重点 双糖 教学难点 双糖结构式的书写 类别 时间 教学过程 备注 导言 3 分钟 这一节课，我们开始接触到双糖和三糖这些较为复杂的分子结构，还属于小分子范围。书上虽然都有，但我们还是不要怕麻烦，要试着慢慢写出来。为后面学习做准备。正题 45分钟 下面注意大量利用板书写出各种双糖的分子结构，以

18、便让学生随时记录，避免一见分子结构就害怕。注意强调连键性质。一、双糖（disaccharides）（一）麦芽糖 2 分子 D葡萄糖，（14）糖苷键 有还原性（二）蔗糖（甘蔗含 20）D葡萄糖，D果糖,（12）糖苷键 无还原性（三）乳糖（牛奶中含 46）D半乳糖，D葡萄糖（14）糖苷键 有还原性（四）纤维二糖 2 分子 D葡萄糖，（14）糖苷键 有还原性 二、三糖 以棉籽糖为例。因其结构复杂，注意在黑板的合适部位写出单糖，再连接。提示：“三糖”不等于“三碳糖”板书 总结 2 分钟 作业：默写上述 4 种双糖的分子结构，并明确糖苷键的性质。明确告诉学生下节课要找几个同学上讲台写这几个分子结构。累计

19、学时6 优秀教案 优秀教案 章 第二章 糖类（Saccharides）6 学时（第三讲）节 第三节 多糖（polysaccharides）（2 学时）教学目的 掌握淀粉、纤维素、糖原等多糖的基本结构、化学连键 教学手段 讲授,多媒体投影 教学重点 淀粉、纤维素分子结构、连键 教学难点 弄清糖蛋白/粘蛋白/糖胺聚糖/蛋白聚糖/粘多糖区别 类别 时间 教学过程 备注 复习 5 分钟 提问：蔗糖、乳糖、麦芽糖、纤维二糖的分子组成和连键。单糖的定量用什么反应？什么是糖苷？导言 5 分钟（多糖学习比较枯燥，注意先交代一下多糖的重要性和未知领域的神秘性，以提起学生的兴趣）多糖种类很多，构成多糖的糖单元不尽

20、相同，分子量大小不一。许多多糖具有生理活性，对通过人体免疫力很有帮助，因此。受到越来越多的重视。如蘑菇多糖，螺旋藻多糖，正在开发用于抗癌、治癌。多糖的研究目前在现代生物化学中成为活跃的领域。但分离纯化单一多糖难度比较大，结构分析难度大，它的合成没有“模板”，比起蛋白质、核酸来，多糖的研究很不深入。英国科学家桑格曾研究出核酸测序、蛋白测序的方法，到目前还不能对多糖进行快速准确测序。多糖结构与功能的研究向分子生物学提出了新的挑战。正题 40 分钟 多糖由多个单糖分子缩合、失水而成。水解后产生单一形式单糖的多糖叫均一多糖（homopoly saccharide）；水解后产生多于一种的单糖或单糖衍生物

21、的叫不均一多糖（heteropoly saccharide）一、同多糖 均一多糖（homopolysaccharide）1淀粉（starch）强调直链淀粉、支链淀粉不同点：溶解度、大小、连键、碘反应 2糖原（glycogen）动物淀粉 3纤维素（cellulose）(14)糖苷键，存在于细胞壁中。4几丁质（chitin）N乙酰葡萄糖胺的同聚物 5琼脂 二、杂多糖（heteropolysaccharide）分别举例、略讲 板书 投影 优秀教案 优秀教案 正题 45 分钟 1半纤维素（hemicellulose）由多聚戊糖（多聚木糖，多聚阿拉伯糖）和多聚己糖（多聚半乳糖，多聚甘露糖）形成的混合物。

22、（这里强调混合物的概念、不均一性）3肽聚糖 3糖胺聚糖 第四节 结合糖 一、糖蛋白 糖与多肽或蛋白质以共价键连接成的结合蛋白质，即糖蛋白。以蛋白质为主体。糖蛋白普遍存在于生物体组织和体液中，具有重要的生物功能。1免疫球蛋白 所有免疫球蛋白都是糖蛋白。2激素糖蛋白 促性腺激素 3血浆糖蛋白 转铁蛋白 4结缔组织糖蛋白 胶原蛋白 5细胞膜糖蛋白 6植物凝集素 纤维蛋白原 7酶类 如核糖核酸酶 二、糖脂 一个或多个单糖残基与脂类部分结合，称为糖脂（glycolipids）。不包括磷酸的鞘胺醇的衍生物。三、蛋白聚糖 用变性方法从软骨中纯化的蛋白聚糖分子量达 1.6X106，沉降系数为 16S。在活体内

23、以巨大分子聚集体存在（70S600S）。在蛋白聚糖分子结构中，多肽链位于中间，构成一条主链，称为核心蛋白，糖胺聚糖分子排列在两侧。在蛋白聚糖中，强调三种糖肽键：D木糖与丝氨酸羟基之间形成的O糖肽键；N乙酰葡萄糖胺与天冬酰胺之间形成的N糖肽键；N乙酰半乳糖胺与苏氨酸或丝氨酸羟基之间形成的O糖肽键。投影 投影 总结 5 分钟 弄清：粘多糖/粘蛋白，糖胺聚糖/蛋白聚糖/糖蛋白。这里用比较法总结。粘多糖，又叫糖胺聚糖，是含氮多糖，是长而不分支的多糖链，如透明质酸、硫酸软骨素、肝素等。如果在粘多糖一定部位上连上若干个肽链，即成为蛋白聚糖。在蛋白聚糖中，糖含量可超过95。因为具有粘稠性，曾叫粘蛋白。在蛋白

24、聚糖分子结构中，多肽链位于中间，构成一条主链，称为核心蛋白，糖胺聚糖分子排列在两侧。糖蛋白，以蛋白质为主体。下节详细讲。累计学时8 优秀教案 优秀教案 章 第三章 蛋白质 I：蛋白质的组成（4 学时；第一讲）节 第一节 蛋白质通论（1 学时）教学目的 了解蛋白质的组成、分类、功能 教学手段 讲授，多媒体投影 教学重点 蛋白质的组成特点、功能的多样性及重要性 教学难点 对蛋白质功能的认识 类别 时间 教学过程 备注 复习 2 分钟 粘多糖属于糖蛋白？错 粘多糖不分支？对 糖胺聚糖又叫粘蛋白？错 半纤维素属于不均一多糖？错 糖与蛋白质之间只能形成 N 糖苷键？错 导言 2 蛋白质种类很多，在生物体

25、内执行多种多样的功能。我们知道，生物的性状是有基因来决定的，而前台表演者是蛋白质。科学家们非常重视蛋白质的研究，现在已经进入到后基因组时代、结构生物学时代，有专门的结构生物学期刊。功能是由性质决定的，而性质又是由结构决定的。蛋白质丰富的奥妙在哪里？正题 44 一、蛋白质的化学组成 突出凯氏定氮计算原理。（这里重点强调 16%的应用）二、蛋白质的分类（简要介绍）（一）按组成分为两大类 1简单蛋白质（simple protein）2结合蛋白质（conjugated protein）简单蛋白按溶解度又可分为 7 类。结合蛋白按辅基种类分为 7 类。（这里略讲）（二）按分子外形分为两类 1球状蛋白质（

26、globular proteins）（这里澄清球状蛋白和球蛋白的概念）2纤维状蛋白质（fibrous proteins）（三）按生物功能分为 8 类（引导学生讨论，然后分别举例，以使学生明确蛋白质重要性）1酶（enzymes）；2运输蛋白（transport proteins）；3营养和储存蛋白（nutrient and storage proteins）；4收缩和运动蛋白（contractile and motile proteins）；5结构蛋白（structural proteins）胶原蛋白；6防御蛋白（defense proteins）；7调节蛋白（regulatory protei

27、ns）；8其他蛋白 抗冻蛋白（提一下基因工程，激发学生兴趣）三、蛋白质的水解 板书 投影 总结 2 分钟 从蛋白质的分类也可以看出蛋白质的生物功能的多样性和重要性。要求能举例说明蛋白质的生物功能。累计学时9 优秀教案 优秀教案 正题 45 分钟 第二节 氨基酸-蛋白质的构件分子（2 学时：第一学时）先举例说明蛋白质点突变导致病变的例子，激发学生学习氨基酸结构、了解氨基酸性质的兴趣。有机化学学过，但重点不一样。这一节进度要慢，结合三字母符号和单字母符号，并强调一定记住。一、氨基酸的分类（一）常见蛋白质氨基酸（standard amino acid）20 种 先引出氨基酸的共同结构：氨基酸结构通式

28、 突出侧链对氨基酸种类的决定性：氨基酸的区别在于侧链 R 基的不同；讲授到每一种氨基酸，都要把英文缩写符号写在黑板上。1非极性 R 基氨基酸（Aromatic R Groups）8 种 2不带电荷的极性 R 基氨基酸 7 种 3带负电荷的 R 基氨基酸 2 种 两个羧基，生理 pH 时羧基解离释放质子，带负电荷，为酸性氨基酸 4带正电荷的 R 基氨基酸 3 种 两个氨基，生理 pH 时氨基得到一个质子，带正电荷，为碱性氨基酸 蛋白质测序时，Asn,Gln 容易脱去酰胺基成为 Asp,Glu，因此有时暂用 Asx,Glx 表示还未确定。（二）不常见的蛋白质氨基酸（稀有氨基酸）蛋白质组成中，除常见

29、的 20 种氨基酸外，还有一些不常见的氨基酸，如 4羟脯氨酸，它们是常见氨基酸衍生来的。又称稀有氨基酸。举例（三）非蛋白质氨基酸 还有 300 多种氨基酸不参与蛋白质组成，它们以游离状态或结合状态存在于细胞或组织中。多为蛋白质氨基酸的衍生物。-,-,-AA，D-AA 细菌中存在。投影 板书 多媒体投影 总结 5 分钟 这节课要求记住氨基酸种类和重要氨基酸特征 含芳香环的氨基酸：Phe(F),Trp(W)含羟基氨基酸：Ser(S),Thr(T),Tyr(Y)含硫的氨基酸 Cys(C)（巯基）,Met(M)（甲硫基）含酰胺基氨基酸 Asn(N),Gln(Q)酸性氨基酸：Asp(D),Glu(E)碱

30、性氨基酸：Lys(K),Arg(R),His(H)亚氨基酸：Pro(P)没有旋光性的氨基酸：Ala 名词解释：简单蛋白质、结合蛋白质、球蛋白/球状蛋白质、稀有氨基酸、非蛋白质氨基酸 累计学时10 优秀教案 优秀教案 章 第三章 蛋白质 I：蛋白质的组成（4 学时，第二讲）节 第二节 氨基酸-蛋白质的构件分子（2 学时：第二学时）教学目的 了解氨基酸的化学性质及分析方法 教学手段 讲授，多媒体投影 教学重点 氨基酸的等电点、桑格反应、Edman 降解 教学难点 PI 的来历 类别 过程 教学过程 备注 复习 5 分 默写 20 种氨基酸三字母符号和单字母符号（请几个同学上讲台写）导言 5 分钟

31、上节课我们已经知道氨基酸既有共性又有特性。它们的特性是由侧链差别造成的。这节课来分析一下它们的性质和特色反应，然后再介绍如何根据氨基酸的特性进行分离分析。正题 40 二、氨基酸的酸碱化学 氨基酸具有特征滴定曲线 这里是一个难点，要动态介绍滴定图，和同学一起分析 pK：解离常数 K1代表氨基酸羧基解离情况。pK1等于羧基解离一半时、即R0R-时的 pH 值。解离常数 K2代表氨基酸氨基解离情况。pK2等于氨基解离一半时，即R0R+时的 pH 值。等电点：氨基酸所带正电荷数与负电荷数相等时（净电荷为零时）的溶液 pH 值，称为等电点（pI）。公式推导：pI1/2（pK1pK2）三、氨基酸的重要化学

32、性质（一）桑格反应（sanger reaction）桑格试剂：2,4-二硝基氟苯（2,4-dinitrofluorobenzene,DNFB）生成 2,4-二硝基苯基氨基酸（黄色）氨基参加的反应，常用于鉴定多肽链氨基末端氨基酸。（二）艾德曼反应（Edman reaction）试剂：苯异硫氰酸（Phenylisothiocyanate,PITC）氨基参加的反应，常用于鉴定多肽链氨基末端 AA。（三）茚三酮反应（有机化学学过，略讲）（四）巯基的反应（重点介绍）四、氨基酸的光学活性和光谱性质 Tyr,Phe,Trp 苯环、共轭双键 近紫外区光吸收（A280）A=CL 这里突出紫外法测定蛋白质浓度的原

33、理。板书绘图 投影 小结 2 分钟 讨论题：为什么用紫外法能测定蛋白质含量？氨基酸等电点，pK1，pK2 累计11 优秀教案 优秀教案 正题 45分钟 第三节 氨基酸的分离分析（1 学时）以下内容涉及实验方法，要结合绘图说明，重点是技术原理。一、分配柱层析（Partition Chromatography）分配原理、分配系数、固定相、流动相 二、滤纸层析（Filter-paper Chromatography）固定相、流动相、Rf 值 三、薄层层析（Thin-layer Chromatography）略讲 四、离子交换柱层析（Ion-exchange Column Chromatography

34、）离子交换树脂（重点介绍）带酸性基团、能解离出质子，与溶液中阳离子发生交换的叫阳离子交换树脂。-SO3H(强酸型)、COOH(弱酸型)带正电荷的 AA 与阳离子交换树脂结合力强。带碱性基团、能解离出 OH-、可与溶液中阴离子发生交换的叫阴离子交换树脂。N(CH3)OH(强碱型)、-NH3OH(弱碱型)带负电荷的 AA 与阴离子交换树脂结合力强。强调：洗出顺序主要取决于氨基酸与离子交换树脂静电吸引，其次是氨基酸侧链与树脂基质的疏水相互作用。五、气相色谱（gas-liquid chromatography）气相色谱仪 流动相为气体。又叫气液色谱，基于分配原理。优点：微量、快速 六、高 效 液 相

35、色 谱（high performance liquid chromatography,HPLC）溶剂系统为高压 优点：快速、灵敏、高效 板书 投影 总结 5 分钟 讨论题：阳离子交换柱，pH=3 时，中性 AA、酸性 AA、碱性 AA，哪一种先被洗脱下来。为什么？分配柱层析中，填充物就是固定相（错）分配柱层析中，固定相是指填充物吸附的一层不会流动的结合水。（对）。滤纸层析基于分配原理（对）一定条件下，某 AA的 Rf 值为恒定的（对）。名词解释：HPLC、阳离子交换剂、分配系数、Rf 累计学时12 优秀教案 优秀教案 章 第三章 蛋白质 II：蛋白质的结构与功能（4 学时；第一讲）节 第一节

36、蛋白质的一级结构（2 学时）教学目的 了解蛋白质一级结构和序列分析方法 教学手段 讲授，投影 教学重点 一级结构概念、序列分析 教学难点 序列分析原理 类别 过程 教学过程 备注 复习 5 分 氨基酸离子交换柱层析原理及应用要点复习、提问 导言 3 分钟 我们对蛋白质的基本构成单位氨基酸已经有了深入的了解。这些氨基酸是如何构成丰富多彩的蛋白质分子呢？本节课我们将从四个层次来解析蛋白质的结构，以便深入了解其性质和分离分析方法。正题 40 第一节 蛋白质的一级结构 一、蛋白质一级结构的定义 多肽链共价主链的氨基酸顺序及二硫键的位置。结合多媒体和举例.提示注意二硫键的位置.二、肽键（peptide

37、bond）（一）什么是肽键(略讲)（二）肽基的结构特点 1.肽基为反式结构 2.肽基为刚性平面结构（rigid,planar structure）从电子振荡说明.三、肽（一）肽的结构特点 寡肽（oligopeptide）,多肽（polypeptide）强调:蛋白质肽链为不分支的线性结构，有方向性。两个末端：氨基末端(N-)，羧基末端(C-)不同肽链，其共价主链结构相同（二）肽的性质 肽的特征化反应：双缩脲反应(略讲)肽键的水解（酸水解、碱水解、酶水解原理、应用特点）（三）天然活性肽 谷胱甘肽（glutathione）Glu-Cys-Gly（谷氨酰半胱氨酰甘氨酸）.含有活性基团巯基，极易被氧化，

38、可以保持巯基酶的活性。2GSHGSSG 板书 连键 投影 小结 2 分钟 讨论题：比较讨论肽基及肽的结构特点？名词解释：蛋白质一级结构，谷胱甘肽 累计13 优秀教案 优秀教案 正题 45分钟 四、多肽链 AA 顺序测定 测序举例：Ala-Gly-Asp-Phe-Arg-Gly 结合大量板书。（一）测定肽的 AA 组成（Ala,Arg,Asp,Gly2,Phe）氨基酸自动分析仪（二）分析氨基酸的氨基末端和羧基末端氨基酸残基 常用于 N末端的测定方法：DNFP，PITC，氨肽酶法 常用于 C末端测定方法：肼解法（无水肼），还原法（硼氢化锂），羧肽酶法。（三）Edman 降解法测定氨基酸顺序 195

39、0 年，Edman 首先提出用于多肽链 N末端氨基酸分析的一种方法。这里结合反应式讲解。最后概括总结，让学生记录下来。因为教材上缺乏一段简短的概述。PITC 与多肽链游离末端氨基作用，发生降解反应，生成 PTH氨基酸和少一个氨基酸残基的肽链。PTHAA经过分离，可得到鉴定。剩余的肽链 N末端又出现一个新的游离氨基，又可参加第二轮反应，对切下的第二个氨基酸残基鉴定。经过多次循环，氨基酸从多肽链上一个一个切下形成PTH氨基酸，分别得到鉴定。这样，就能将多肽链的AA 顺序测定出来。上述用 PITC 作为试剂，通过与多肽链氨基末端重复反应，降解生成 PTHAA，分析获得多肽链氨基酸顺序的方法，叫 Ed

40、man 降解法。蛋白质顺序仪（略讲）这里简单介绍现代方法：推定法、质谱法、信息库 五、蛋白质氨基酸序列与生物功能（一）同源蛋白质 学生容易混淆，强调同源不是相同来源。说明蛋白质的保守氨基酸顺序对蛋白质功能致关重要。（二）镰刀型细胞贫血病（sickle-cell anemia）结合故事讲。说明一个关键氨基酸的变异有可能导致蛋白质功能的失常。板书 绘图 投影 多媒体投影 总结 5 分钟 讨论：举例说明蛋白质一级结构与生物功能的关系。名词：Edman 降解 累计学时14 优秀教案 优秀教案 章 第三章 蛋白质 II：蛋白质的结构与功能（4 学时；第二讲）节 第二、三、四节 蛋白质的高级结构（2 学时

41、）教学目的 了解蛋白质各层高级结构和功能的关系 教学手段 讲授，投影 教学重点 各类结构概念、结构与生物功能的关系 教学难点 二面角、构象图、结构域 类别 过程 教学过程 备注 复习 5 分 蛋白质一级结构，一级结构与功能的关系举例。导言 3 分钟 我们已经讲了蛋白质的一级结构，今天开始讲蛋白质的高级结构，即：二、三、四级结构。书上内容很多，知识点多，举例多，我们只讲主要内容，因此注意记笔记。正题 40 第二节 蛋白质的二级结构（1 学时）一、蛋白质二级结构定义 指多肽链借助氢键排列成沿一维方向具有周期性结构的构象。二、研究蛋白质构象的方法 三、多肽链折叠的空间限制（一）二面角（dihedra

42、l angle）结合图讲 在多肽链的主链结构中，C 在两个肽平面的交线上，与之相连的两个单键可绕键轴旋转，其中 NC 单键的旋转角度用 表示，CC 单键的旋转角度用 表示。这两个旋转角度叫二面角。强调“一对二面角决定了相邻两个肽单位的相对位置”。（二）Ramachandran 构象图 启发学生分析图的含义：用 作纵坐标，作横坐标，作图表示哪些成对二面角所规定的两个相邻肽单位的构象是允许的，哪些是不允许的，这个 图，就是Ramachandran 构象图 从该图可以看出，肽链的折叠具有相当大的局限性。四、二级结构的类型（一）螺旋（helix）（二）折叠片（pleated sheet）（三）转角（t

43、urn）（四）无规卷曲 五、超二级结构（super-secondary structure）种类略讲 六、二级结构、超二级结构与功能的关系 举例说明。投影 板书 投影 优秀教案 优秀教案 小结 2 分钟 名词解释：二面角，螺旋，折叠片，转角，二级结构，Ramachandran 构象图，超二级结构 累计15 正题 45分钟 第二节 蛋白质的三级结构（tertiary structure）一、定义（先看图，再下定义）二、三级结构的特点 1.整个分子紧密解释结实。2.在球状蛋白质中，极性 R 肌体由于其亲水性大部分位于分子表面，非极性 R 基团则位于分子内部。3.常含有结构域（domain）：对于较

44、大的蛋白质分子或亚基，多肽链往往由两个或两个以上相对独立的三维实体缔合而成三维结构，这种相对独立的三维实体，就称结构域。三、维持蛋白质三级结构的作用力 学生总结：主要是非共价键：氢键、离子键、疏水键、范德华力，此外有二硫键。如果破坏了这些作用力，蛋白质的三级结构就被破坏，其生物功能就丧失。四、蛋白质的变性作用（一）什么是蛋白质变性作用（denature）天然蛋白质分子受到某些物理因素（如热、紫外线照射、高压、表面张力等）或化学因素（如有机溶剂、脲、胍、酸、碱等）的影响时，次级键被破坏、天然构象解体，生物活性丧失。这种作用称为蛋白质变性作用。（二）蛋白质变性后的特征（三）蛋白质变性剂（四）蛋白质

45、的复性 五、蛋白质的三级结构是由一级结构决定的（重要论点）六、蛋白质三级结构与功能的关系 以肌红蛋白（myoglobin）为例证：（一）肌红蛋白的结构（二）肌红蛋白的氧合曲线 第四节 蛋白质的四级结构（quarternary structure）一、蛋白质四级结构定义 亚单位（sububit）结构特点：分子对称性，亚基间以非共价键缔合 二、蛋白质四级结构与功能的关系 以血红蛋白（hemoglobin）为例证 S 形曲线 最后注意在不同水平综合阐述蛋白质结构与功能的关系 图 投影 板书 绘图 优秀教案 优秀教案 总结 5 分钟 讨论：举例说明蛋白质高级结构与功能的关系 名词：亚基、波耳效应、结构

46、域、蛋白质变性作用。累计16 章 第三章 蛋白质 III：蛋白质的性质、分离与鉴定（4 学时；第一讲）节 第一、二节 蛋白质的性质与分离（2 学时）教学目的 掌握蛋白质的重要性质、常见分离纯化方法 教学手段 讲授，多媒体投影 教学重点 蛋白质胶体性、凝胶过滤、电泳、柱层析 教学难点 不连续电泳原理 类别 过程 教学过程 备注 复习 5 分 提问蛋白质各级结构含义；重点复习各级结构与功能的关系例证。，从举例开始，如分子病、肌红蛋白中血红素的功用、血红蛋白亚基间的协同作用等，分别说明什么道理？导言 1 分钟 这一章实用性很强，涉及许多方法技术，掌握这些技术原理对今后开展生物技术、蛋白质工程技术、酶

47、工程等研究工作很有益处。我们将结合大量图示进行说明。优秀教案 优秀教案 正题 44 第一节 蛋白质的性质（1/2 学时）一、蛋白质的酸碱性质 强调蛋白质等电点（pI）的应用。二、蛋白质分子的大小和形状 三、蛋白质的胶体性质 绘图说明“双电层”、“水化层”四、沉淀蛋白质的方法 突出盐析法的用途：浓缩、分级分离 第二节 蛋白质的分离纯化（1.5 学时）一、蛋白质分离提纯的一般原则 重点归纳：高纯度、高活性、高回收率 二、蛋白质的分离方法（一）根据分子大小不同的分离方法 透析（dialysis）和超滤（ultrafiltration）密度梯度离心（density gradient ultracent

48、rifugation）凝胶过滤（filtration chromatography）先图示介绍凝胶过滤原理，再投影进行概括。强调“大分子先于小分子被洗脱”（二）利用溶解度差别的分离方法 1.等电沉淀 2.盐溶与盐析 3.有机溶剂分离法 4.温度对蛋白质溶解度的影响 板书 板书 板书 优秀教案 优秀教案 正题 45分钟（三）根据电荷不同的分离方法(重点讲授)1电泳（electrophoresis）大多学生尚未接触过此类仪器。要结合图示讲授。a.自由电泳（移动界面电泳）moving-boundary electrophoresis b.区带电泳 zone electrophoresis 迁移率某一

49、蛋白条带移动距离/前沿到达距离 c.不连续电泳 discontinuous electrophoresis 凝胶孔径、缓冲液、pH 不连续。三种效应：浓缩效应、分子筛效应、电荷效应 强调电泳迁移率与蛋白质分子量、分子形状、电荷数量及性质有关。因为蛋白质尚未变性，有时又交活性电泳或非变性电泳。d.等电聚焦电泳 isoelectric focusing electrophoresis（IFE）蛋白质在具有 pH 梯度的介质中进行分离。在电场中，每种蛋白质成分将移向并停留在等于其等电点的 pH 处，形成一个很窄的区带。用途：按等电点分离蛋白质；鉴定蛋白质等电点。2.离子交换柱层析 纤维素离子交换剂（

50、cellulose ion exchanger）葡聚糖离子交换剂（Sephadex ion exchanger）电荷、分子筛 这里强调大分子对介质的特殊要求，不同于氨基酸的离子交换柱层析。（四）根据蛋白质的吸附特性分离 羟基磷灰石 活性碳 硅胶 氧化铝（五）亲和层析（afinity chromatography）利用蛋白质所具有的生物学特异性，通过与特异配基专一、可逆结合（非共价结合）分离蛋白质的一种层析方法。优点：高效、高纯 这里可介绍一些新技术。近年来化学工程用于亲和柱的制备，增加了亲和层析的应用范围。如各种ATP 亲和柱，区别是配体与介质的连接位点。Ni-柱等.投影 投影 板书 投影 总