生物化学与分子生物学教案 - 图文

生物化学与分子生物学教案

2005级 本科

王顺 讲师

教材：生物化学（第六版）

周爱儒 主编 人民卫生出版社

2006.8―――2006.12

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课程名称 生物化学和分子生物学 授课对象 2005级本科 授课学时 2 教学目的与要求 章 节 绪论、第一章第1节 授课时间 2006.8.28 授课地点 六教室 掌握：生物化学、分子生物学的基本概念。蛋白质的元素组成，蛋白质的含氮量，蛋白质的分子组成，氨基酸的分类。肽键与肽链。 了解：生物化学与医学的关系，生物化学的发展简史与新进展，生物化学与分子生物学常用的技术及应用。 重点：蛋白质平均含氮量，氨基酸分类及理化性质。肽键与肽链、蛋白质的分子组成。 难点: 等电点与pH值之间的关系 教学重点与难点 教学方法 教具 讲授式＋启发式。以酵母发酵过程、营养学、双螺旋结构等为典型例子介绍生物化学的诞生及发展的三个阶段，激发学生的学习兴趣。 黑板＋多媒体教学 叙述生物化学阶段：１８世纪下半叶至二十世纪初 动态生物化学阶段：二十世纪初至５０年代 机能生物化学阶段：二十世纪５０年代至今 板书提纲 氨基酸分类归纳： 碱性赖精组，酸性天和谷 含硫半甲硫，羟基酪苏丝 芳香苯色酪，分支缬亮异 绪论 50min 第一节 生物化学发展简史 15min 什么是生物化学？ 生命的化学 （通过对历史的回顾激发学生学习兴趣） 叙述生物化学阶段：１８世纪下半叶至二十世纪初 举例：实验室合成尿素 Emil Fischer用化学方法合成18肽 酶的概念的提出 动态生物化学阶段：二十世纪初至５０年代 举例：各种代谢途径的研究 糖酵解 三羧酸循环机制 物质代谢与能量代谢的偶联 机能生物化学阶段：二十世纪５０年代至今 进入分子生物学时期 迅猛发展 引出又一概念：分子生物学 教学步骤 举例：α螺旋是蛋白质分子二级结构的形式之一 DNA是遗传的物质基础 DNA双螺旋是提示遗传信息传递的敲门砖 遗传信息按中心法则传递 DNA“克隆”使基因操作无所不能 人类基因组计划拉开了基因组学的序幕 我国科学家对生物化学发展的贡献：吴宪 刘思聪 牛胰岛素的人工合成 第二节 当代生物化学研究的主要内容 15min （明确生物化学学习的内容结构与方向） 1.生物分子的结构与功能 2.物质代谢及其调节 3.基因信息传递及其调控 第三节 生物化学与医学 10min 作为医学基础课 是医学发展的“催化剂” 第四节 本书纲要 10min 按照生物化学的发展过程分四篇二十二章来学习，并提供适当的学习方法和建议。 第一篇 生物大分子的结构与功能 第一部分内容以生物大分子为出发点系统学习蛋白质、核酸、酶等知识，为后续课程奠定基础。 第一章 蛋白质的结构与功能 第一节 蛋白质的分子组成 50min 蛋白质(protein)是由许多氨基酸(amino acids)通过肽键(peptide bond)相连形成的高分子含氮化合物。 蛋白质的生物学重要性 (5min) 1.蛋白质是生物体重要组成成分 分布广 含量高 2.蛋白质具有重要的生物学功能 1）作为生物催化剂（酶） 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 3.氧化供能 一、氨基酸—— 组成蛋白质的基本单位 (25min) 组成蛋白质的元素 主要有C、H、O、N和S。 各种蛋白质的含氮量很接近，平均为16％。 100克样品中蛋白质的含量 ( g % )=每克样品含氮克数× 6.25×100 (通过习题对蛋白质含氮量恒定进行讲解，并引导出蛋白质含量测定的方法之一：经典凯式定氮法) 存在自然界中的氨基酸有300余种，但组成人体蛋白质的氨基酸仅有20种，且均属 L-氨基酸（甘氨酸除外）。 (一)氨基酸的分类 非极性疏水性氨基酸 极性中性氨基酸 酸性氨基酸 碱性氨基酸 （根据课件中20种基本氨基酸化学结构式，对其特点进行总结分析，帮助学生进行知识点的总结与归纳） 氨基酸分类归纳： 碱性赖精组，酸性天和谷 含硫半甲硫，羟基酪苏丝 芳香苯色酪，分支缬亮异 通过记忆口诀掌握15种氨基酸，另外环状亚氨基酸为脯氨酸，最简单氨基酸是甘氨酸，含一个甲基的是丙氨酸，还有两种酰胺即天冬酰胺和谷氨酰胺 (二)氨基酸的理化性质 1. 两性解离及等电点 等电点(isoelectric point, pI) ：在某一pH的溶液中，氨基酸解离成阳离子和阴离子的趋势及程度相等，成为兼性离子，呈电中性。此时溶液的pH值称为该氨基酸的等电点。 (通过等电点的计算，使学生进一步明确氨基酸的两性解离特性。) 2. 紫外吸收 280nm 共轭双键 色氨酸、酪氨酸 (通过对紫外吸收的讲解，使学生先明确蛋白质含量测定的方法——紫外分光光度法的理论依据) 3. 茚三酮反应 (通过课件中的图片及小实验明确茚三酮反应的化学实质及应用) 二、肽 (20min) (一)肽 肽键(peptide bond)是由一个氨基酸的?-羧基与另一个氨基酸的?-氨基脱水缩合而形成的化学键。 (通过课件图示明确肽键的概念及其形成过程) 肽是由氨基酸通过肽键缩合而形成的化合物。 两分子氨基酸缩合形成二肽，三分子氨基酸缩合则形成三肽…… 由十个以内氨基酸相连而成的肽称为寡肽(oligopeptide)，由更多的氨基酸相连形成的肽称多肽(polypeptide)。 肽链中的氨基酸分子因为脱水缩合而基团不全，被称为氨基酸残基(residue)。 多肽链(polypeptide chain)是指许多氨基酸之间以肽键连接而成的一种结构。 N 末端：多肽链中有自由氨基的一端 C 末端：多肽链中有自由羧基的一端 (通过对肽的讲解，使学生能初步理解蛋白质的组成) (二)生物活性肽 1. 谷胱甘肽(glutathione, GSH) 由谷氨酸、半胱氨酸和甘氨酸通过肽键连接而成，但第一个肽键与一般肽键不同，由谷氨酸的γ-羧基与半胱氨酸的α-氨基形成。 半胱氨酸中巯基是其主要功能基团，具有还原性。 (通过对谷胱甘肽的学习，为后续课糖代谢中磷酸戊糖途径相关内容做好铺垫) 2. 多肽类激素及神经肽 思考题或作业 1.什么是生物化学？如何理解“生物化学是生命科学领域重要的领头学科之一”？ 2.蛋白质的基本组成单位是什么？其结构特征是什么？ 课后记 绪论课，通过列举生活中的实例，尤其列举现在分子生物学发展的前沿知识，能激发学生学习生化的兴趣和积极性。 通过自身的学习积累，给学生一些学习经验和方法介绍，接近师生的距离。 刚开始接触蛋白质的相关内容，要求掌握的知识点比较简单，学生能够理解和接受。

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课程名称 生物化学和分子生物学 授课对象 2005级本科 授课学时 2 教学目的与要求 章 节 第一章 第2节 授课时间 2006.8.30 授课地点 六教室 掌握：1、蛋白质的一、二、三、四级结构 2、模体、结构域、分子伴侣的概念。 重点：分子结构特点及影响其结构稳定的因素。模体、结构域、分子伴侣的概念。 难点：肽单元概念理解 α-螺旋结构特点及影响其结构的稳定因素。 教学重点与难点 讲授式＋启发式＋对比法。蛋白质的分子结构采取层层启发的方法由初级到高级递进讲解， 教学方法 并配合形象立体的投影，激发学生的学习兴趣。最后总结对比蛋白质一、二、三、四级结构。 教具 黑板＋多媒体教学 蛋白质的一级结构 肽键 二硫键 蛋白质的二级结构 氢键 α-螺旋 β-折叠 β-转角和无规卷曲 板书提纲 蛋白质的三级结构 疏水键、离子键、氢键和 Van der Waals力等 蛋白质的四级结构 疏水作用 氢键和离子键 蛋白质结构： 一级氨酸串为链 二级肽链有折卷 三级盘曲更复杂 四级多链合成团 第二节 蛋白质的分子结构 （利用图片形象教学，加深理解） 100min 一、蛋白质的一级结构 (10min) 蛋白质的一级结构指多肽链中氨基酸的排列顺序。 主要的化学键：肽键，有些蛋白质还包括二硫键。 举例：牛胰岛素的一级结构 有A、B两条多肽链组成，A链21个AA，B链30个AA，有3个二硫键(1个A链内，另两个 位于A、B链之间，A6-11、A7-B7，A20-B19) 教学步骤 一级结构是蛋白质空间构象和特异生物学功能的基础。 二、蛋白质的二级结构 (40min) 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 。 主要的化学键： 氢键 (一)肽单元 [10min] 参与肽键的6个原子C1、C、O、N、H、C2位于同一平面，C1和C2在平面上所处的位置 为反式(trans)构型，此同一平面上的6个原子构成了所谓的肽单元 (peptide unit) 。

蛋白质二级结构的主要形式 1.α-螺旋 [10min] 结构要点：每3.6个氨基酸残基螺旋上升一周，螺距0.54nm，侧链伸向外侧，每个肽键的N-H 氢和后面的第四个肽键的羰基氧形成氢键。氢键方向与螺旋主轴方向基本平行。 举例：毛发的角蛋白、肌肉的肌球蛋白等几乎全都卷曲成α-螺旋 2.β-折叠 [5min] 结构要点：呈锯齿状(折纸状)，侧链交替位于锯齿状结构上下方，一般较短，5-8个AA， 若干肽段锯齿状可平行排列(走向相同或相反)，肽链间的肽键羰基氧和亚氨基氢形成氢键。 举例：蚕丝蛋白几乎全部是β-折叠 3. β-转角和无规卷曲 [5min] 结构要点：发生于肽链进行180度回折时的转角上，由4个AA组成，第一个残基的羰基氧 和第四个残基的亚氨基氢形成氢键，形成一个紧密的环，第二个残基通常为脯氨酸。 举例:球蛋白中含量很高，约占全部残基1/4. 无规卷曲是用来阐述没有确定规律性的那部分肽链结构。 (四)模体(超二级结构) [5min] 在许多蛋白质分子中，可发现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 个特殊的空间构象，被称为模体(motif)。 举例：常见的模体 锌指结构 (五)氨基酸残基的侧链对二级结构形成的影响 [5min] 教学步骤 蛋白质二级结构是以一级结构为基础的。一段肽链其氨基酸残基的侧链适合形成?-螺旋或 β-折叠，它就会出现相应的二级结构。 三、蛋白质的三级结构 (30min) (一)三级结构 [10min] 整条肽链中全部氨基酸残基的相对空间位置。即肽链中所有原子在三维空间的排布位置。 主要的化学键：疏水键、离子键、氢键和 Van der Waals力等。 举例：肌红蛋白 (二)结构域 [10min] 大分子蛋白质的三级结构常可分割成一个或数个球状或纤维状的区域，折叠得较为紧密， 各行使其功能，称为结构域(domain) 。 (三)分子伴侣 [10min] 分子伴侣(chaperon)通过提供一个保护环境从而加速蛋白质折叠成天然构象或形成四级结构。 四、蛋白质的四级结构 (15min) 有些蛋白质分子含有二条或多条多肽链，每一条多肽链都有完整的三级结构，称为蛋白质的 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，称为蛋白质的四级结构。 亚基之间的结合力主要是疏水作用，其次是氢键和离子键。 举例：血红蛋白 归纳总结蛋白质一、二、三、四级结构的对比，进行横向和纵向的总结，通过记忆口诀帮助学生进行巩固。 一级氨酸串为链 二级肽链有折卷 三级盘曲更复杂 四级多链合成团 五、蛋白质的分类 (5min) 根据蛋白质组成成分 根据蛋白质形状 教学步骤 思考题或作业 1.什么是蛋白质的二级结构？主要有哪几种？各自的结构特征？ 2.举例说明模体和结构域的概念及其与蛋白质二、三级结构的差别。 利用蛋白质数据库（PDB）中的图片，利用动态三维效果图使学生通过由平面到立体的感观认识，学习蛋白质的一、二、三、四级结构，学生能接受比较抽象的知识点，收到较好的效果。 通过记忆口诀使知识点易消化，并引导学生由点到面进行知识的总结归纳。 课后记

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课程名称 生物化学和分子生物学 授课对象 2005级本科 授课学时 2 教学目的与要求 章 节 第一章第3、4节 授课时间 2006.9.4 授课地点 六教室 掌握：蛋白质理化性质及分离纯化的方法和原理。 了解：蛋白质分子结构与功能的关系。 组成蛋白质的多肽链氨基酸序列及蛋白质空间结构的测定方法。 重点：蛋白质纯化方法理化性质、纯化方法。 难点：蛋白质变性、沉淀、凝固三者关系。 教学重点与难点 讲授式＋启发式。辅助案例讨论式教学。以“分子病”和“疯牛病”为案例讲清楚蛋白质结 教学方法 构与功能的关系。并通过举例如卤水点豆腐或提出问题讨论蛋白质盐析、沉淀与变性、凝固 的关系。 教具 黑板＋多媒体教学 蛋白质的变性、沉淀和凝固的关系 沉淀的蛋白质不一定变性，也不一定凝固； 变性的蛋白质易于沉淀，但也不一定沉淀； 凝固的蛋白质一般沉淀，同时变性。 蛋白质的分离和纯化 板书提纲 (一)透析及超滤法 (二)丙酮沉淀、盐析及免疫沉淀 (三)电泳 (四)层析 (五)超速离心 第三节 蛋白质结构与功能的关系 40min 一、蛋白质一级结构与功能的关系 (15min) (一)一级结构是空间结构的基础 例：牛核糖核酸酶一级结构与空间结构的关系。 (二)一级结构与功能的关系 一级结构相似的蛋白质具有相似的高级结构与功能 例：不同哺乳类动物胰岛素分子 结构相似 执行调节糖代谢的功能 教学步骤 氨基酸序列提供重要的生物化学信息 例:细胞色素C 比较一级结构，了解物种进化间的关系 重要蛋白质氨基酸序列的改变可引起疾病 例：镰刀形红细胞贫血 由蛋白质分子发生变异所导致的疾病，称为“分子病”。 二、蛋白质空间结构与功能的关系 (25min) (一)肌红蛋白和血红蛋白结构 (利用图片进行详细对照和比较，再讲解。) (二)血红蛋白的构象变化和结合氧 协同效应(cooperativity)：一个寡聚体蛋白质的一个亚基与其配体结合后，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。 如果是促进作用则称为正协同效应(positive cooperativity) 如果是抑制作用则称为负协同效应(negative cooperativity) 变构效应(allosteric effect)：蛋白质空间结构的改变伴随其功能的变化，称为变构效应。 (通过血红蛋白和肌红蛋白结构和功能(结合运输氧的能力)的比较，使学生正确理会蛋白质 空间结构与功能的关系。) (三)蛋白质构象改变与疾病 （问题启发式教学，联系临床，强化学生记忆） 蛋白质构象疾病：若蛋白质的折叠发生错误，尽管其一级结构不变，但蛋白质的构象发生改变，仍可影响其功能，严重时可导致疾病发生。 蛋白质构象改变导致疾病的机理：有些蛋白质错误折叠后相互聚集，常形成抗蛋白水解酶的淀粉样纤维沉淀，产生毒性而致病，表现为蛋白质淀粉样纤维沉淀的病理改变。 这类疾病包括：人纹状体脊髓变性病、老年痴呆症、亨停顿舞蹈病、疯牛病等。 例：疯牛病发病机制：朊病毒蛋白 α-螺旋→β-折叠 第四节 蛋白质理化性质及其分离纯化 60min 一、蛋白质的理化性质 (与氨基酸理化性质对比学习) (30min) (一)蛋白质的两性电离 5min 蛋白质的等电点( isoelectric point, pI) 当蛋白质溶液处于某一pH时，蛋白质解离成正、负离子的趋势相等，即成为兼性离子，净电荷为零，此时溶液的pH称为蛋白质的等电点。 举例：人体内蛋白大多带有负电荷 人体体液pH=7.4 蛋白质等电点pI=5.0 教学步骤 (二)蛋白质的胶体性质 5min 蛋白质胶体稳定的因素：颗粒表面电荷 水化膜 通过对胶体性质的学习，为学生总结分离纯化蛋白的方法：盐析的原理，为实验教学做好铺垫。 (三)蛋白质的变性、沉淀和凝固 10min 蛋白质的变性(denaturation)：在某些物理和化学因素作用下，其特定的空间构象被破坏，也即有序的空间结构变成无序的空间结构，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。 造成变性的因素：如加热、乙醇等有机溶剂、强酸、强碱、重金属离子及生物碱试剂等 。 应用举例： ? 临床医学上，变性因素常被应用来消毒及灭菌。 ? 此外, 防止蛋白质变性也是有效保存蛋白质制剂（如疫苗等）的必要条件。 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(renaturation) 。 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 coagulation)：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。 蛋白质的变性、沉淀和凝固的关系 沉淀的蛋白质不一定变性，也不一定凝固； 变性的蛋白质易于沉淀，但也不一定沉淀； 凝固的蛋白质一般沉淀，同时变性。 (四)蛋白质的紫外吸收 5min 总结出蛋白质含量测定的方法：紫外分光光度法 (五)蛋白质的呈色反应 5min ⒈茚三酮反应(ninhydrin reaction) ⒉双缩脲反应(biuret reaction) 二、蛋白质的分离和纯化（结合生化实验课教学进行讲解，做好实验课的铺垫） 20min (一)透析及超滤法 4min 透析(dialysis)：利用透析袋把大分子蛋白质与小分子化合物分开的方法。 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。 (二)丙酮沉淀、盐析及免疫沉淀 4min 盐析(salt precipitation)是将硫酸铵、硫酸钠或氯化钠等加入蛋白质溶液，使蛋白质表面电荷被中和以及水化膜被破坏，导致蛋白质沉淀。 (三)电泳 4min 蛋白质在高于或低于其pI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(electrophoresis) 。 SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳，常用于蛋白质分子量的测定。 *等电聚焦电泳，通过蛋白质等电点的差异而分离蛋白质的电泳方法。 *双向凝胶电泳是蛋白质组学研究的重要技术。 (四)层析 4min 蛋白质分离常用的层析方法 * 离子交换层析：利用各蛋白质的电荷量及性质不同进行分离。 * 凝胶过滤(gel filtration)又称分子筛层析，利用各蛋白质分子大小不同分离。 (五)超速离心 4min 超速离心法(ultracentrifugation)既可以用来分离纯化蛋白质也可以用作测定蛋白质的分子量。 通过对实验方法的介绍，使学生除掌握方法外，还应使学生明确在进行蛋白纯化工作中必须多种方法联合应用才能达到真正的纯化目的。 三、多肽链中氨基酸序列分析 5min 以前用化学法费时费力 现在运用自动化分析仪器 四、蛋白质空间结构测定 5min 二级结构测定 三级结构测定 1.举例说明蛋白质的一级结构、空间结构与功能之间的关系？ 2.何谓蛋白质变性？变性与沉淀的关系如何？蛋白质变性原理有何应用价值？ 3.蛋白质纯化的方法哪几种？原理是什么？ 思考题或作业 课后记 本次课教学内容多，学生不易理解和消化，要求学生课后要进行自学和巩固。 通过氨基酸和蛋白质理化性质的对比学习，使学生能更好地掌握相关知识。

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课程名称 生物化学和分子生物学 授课对象 2005级本科 授课学时 2 教学目的与要求 章 节 第二章 1-3节 授课时间 2006.9.6 授课地点 六教室 掌握：核酸一级结构特点。DNA、各种RNA的空间结构特点和功能。 了解：核酸的分类、化学组成、核苷酸的生理功能及结构特点。 重点：核苷酸的结构与生理功能。DNA、mRNA、tRNA、rRNA的结构特点、功能。 难点：DNA双螺旋模型结构要点。.mRNA、tRNA、rRNA的结构特点。 教学重点与难点 教学方法 教具 讲授式＋背景启发式。通过双螺旋发现背景的介绍，让同学们自己发现双螺旋。并通过形象 的Powerpoint将双螺旋展示给大家。 黑板＋多媒体教学 DNA右双螺旋结构模型要点总结 右双螺旋，反向平行 碱基在内，主链在外 板书提纲 碱基互补，A＝T，G≡C 螺旋一圈，十对碱基 结构稳定，副键维系 大沟小沟，调节关键 第二章 核酸的结构与功能 第一节 核酸的化学组成及一级结构 20min 一、核苷酸的结构 碱基和核糖（脱氧核糖）通过糖苷键连接形成核苷（脱氧核苷）。 核苷（脱氧核苷）和磷酸以磷酸酯键连接形成核苷酸（脱氧核苷酸）。 核苷酸之间以磷酸二酯键连接形成多核苷酸链，即核酸。 二、核酸的一级结构 核酸中核苷酸的排列顺序。 由于核苷酸间的差异主要是碱基不同，所以也称为碱基序列。 教学步骤 (明确核酸序列的书写方法，5’在左3’在右，与蛋白质一级结构书写方法N在左C在右 相对应。) 第二节 DNA的空间结构与功能 40min 一、 DNA的二级结构----双螺旋结构模型 (一) DNA双螺旋结构的研究背景 碱基组成分析 Chargaff 规则：[A] = [T] [G] ? [C] 碱基的理化数据分析 A-T、G-C以氢键配对较合理 DNA纤维的X-线衍射图谱分析 (二) DNA双螺旋结构模型要点 DNA分子由两条相互平行但走向相反的脱氧多核苷酸链组成，两链以-脱氧核糖-磷酸-为骨架， 以右手螺旋方式绕同一公共轴盘。 螺旋直径为2nm，形成大沟(major groove)及小沟(minor groove)相间。碱基垂直螺旋轴居双螺旋内侧，与对侧碱基形成氢键配对（互补配对形式：A=T; G?C） 。 相邻碱基平面距离0.34nm，螺旋一圈螺距3.4nm，一圈10对碱基。氢键维持双链横向稳定性，碱基堆积力维持双链纵向稳定性。 (用图表与学生一起总结归纳蛋白质二级结构中α螺旋与DNA双螺旋之间的异同点，进而帮助学生消化理解相关知识点。) (三) DNA双螺旋结构的多样性 二、 DNA超螺旋结构及其在染色质中的组装 (一) DNA的超螺旋结构 (二)原核生物DNA的高级结构 (三)DNA在真核生物细胞内的组装 (介绍一些研究新进展，表观遗传学的内容，即对组蛋白进行基团修饰，进而对基因表达调控起作用，激发学生学习兴趣) 三、DNA的功能 DNA的基本功能是以基因的形式荷载遗传信息，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。 教学步骤 第三节 RNA的结构与功能 40min 一、信使RNA的结构与功能 mRNA结构特点 1.大多数真核mRNA的5′末端均在转录后加上一个7-甲基鸟苷，同时第一个核苷酸的C′2也是甲基化，形成帽子结构：m7GpppNm-。 2.大多数真核mRNA的3′末端有一个多聚腺苷酸(polyA)结构，称为多聚A尾。 mRNA的功能 把DNA所携带的遗传信息，按碱基互补配对原则，抄录并传送至核糖体，用以决定其合成蛋白质的氨基酸排列顺序。 二、转运RNA的结构与功能 tRNA的一级结构特点 tRNA的二级结构——三叶草形 tRNA的三级结构—— 倒L形 tRNA的功能：活化、搬运氨基酸到核糖体，参与蛋白质的翻译。 三、核蛋白体RNA的结构与功能 rRNA的结构 rRNA的功能 参与组成核蛋白体，作为蛋白质生物合成的场所。 四、其他小分子RNA及RNA组学 讲解基本概念，介绍小分子RNA和RNA组学研究新进展 思考题或2.简述DNA与RNA有哪些不同？ 作业 1.举例说明核苷酸的生理功能？ 3.细胞几种RNA的结构特点和主要功能？ 第一次在生化课上接触分子生物学中关于核酸的基本知识点，但学生的接受能力较好，基本上能够掌握教学要求的内容。一些学生对于核酸研究新进展的介绍很感兴趣，在课后询问相关知识，这些提示我们备课一定要多查找相关资料，弥补教材的不足。 课后记

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课程名称 生物化学和分子生物学 授课对象 2005级本科 授课学时 2 第二章4-5节 第三章 1节 授课时间 2006.9.11 授课地点 六教室 章 节 教学目的掌握：核酸的理化性质及应用。酶分子的结构与功能。 与要求 教学重点重点：核酸的理化性质和功能。酶的活性中心 与难点 教学方法 教具 讲授式＋启发式。通过实际例子的介绍，引出主体，并给出DNA的变性、复性、杂交 的概念及其应用。 黑板＋多媒体教学 酶的不同形式 ? 单体酶(monomeric enzyme) ? 寡聚酶(oligomeric enzyme) 板书提纲 ? 多酶体系(multienzyme system) ? 多功能酶(multifunctional enzyme)或串联酶(tandem enzyme)： 第四节 核酸的理化性质、变性和复性及其应用 40min 一、核酸的一般理化性质 （10min） 紫外吸收 260nm (比较核酸与蛋白质最大紫外吸收波长的不同，提示学生不要混淆。) 二、DNA的变性 （15min） DNA的变性(denaturation)：在某些理化因素作用下，DNA双链解开成两条单链的过程。 方法：过量酸，碱，加热，变性试剂如尿素、酰胺以及某些有机溶剂如乙醇、丙酮等。 DNA变性的本质：双链间氢键的断裂 增色效应：DNA变性时其溶液OD260增高的现象。 Tm：变性是在一个相当窄的温度范围内完成，在这一范围内，紫外光吸收值达到最大值的 50%时的温度称为DNA的解链温度，又称融解温度(melting temperature, Tm)。其大小与 教学步骤 G+C含量成正比。 (比较蛋白质变性与核酸变性的异同点) 三、DNA的复性与分子杂交 （15min） 在适当条件下，变性DNA的两条互补链可恢复天然的双螺旋构象，这一现象称为复性 减色效应：DNA复性时，其溶液OD260降低。 核酸分子杂交(hybridization) ：在DNA变性后的复性过程中，如果将不同种类的DNA 单链分子或RNA分子放在同一溶液中，只要两种单链分子之间存在着一定程度的碱基 配对关系，在适宜的条件（温度及离子强度）下，就可以在不同的分子间形成杂化双链 (heteroduplex)。这种杂化双链可以在不同的DNA与DNA之间形成，也可以在DNA和 RNA分子间或者RNA与RNA分子间形成。这种现象称为核酸分子杂交。 核酸分子杂交的应用：研究DNA分子中某一种基因的位置，确定两种核酸分子间的序列 相似性，检测某些专一序列在待检样品中存在与否，是基因芯片技术的基础。 第五节 核酸酶 10min 核酸酶是指所有可以水解核酸的酶 依据底物不同分类 DNA酶(deoxyribonuclease, DNase)：专一降解DNA。 RNA酶 (ribonuclease, RNase)：专一降解RNA。 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：5′→3′或3′→5′核酸外切酶。 功能：生物体内的核酸酶负责细胞内外催化核酸的降解 核 酶 催化性RNA (ribozyme) 作为序列特异性的核酸内切酶降解mRNA。 催化性DNA (DNAzyme) 人工合成的寡聚脱氧核苷酸片段，也能序列特异性降解RNA。 (明确核酸酶与核酶的本质：核酸酶本质是蛋白质，核酶本质是核酸。) 第三章 酶 第一节 酶的分子结构与功能 50min 一、酶的分子组成 （30min） 酶的不同形式 ? 单体酶(monomeric enzyme)：仅具有三级结构的酶。 ? 寡聚酶(oligomeric enzyme)：由多个相同或不同亚基以非共价键连接组成的酶。 ? 多酶体系(multienzyme system)：由几种不同功能的酶彼此聚合形成的多酶复合物。 ? 多功能酶(multifunctional enzyme)或串联酶(tandem enzyme)：一些多酶体系在教学步骤 进化过程中由于基因的融合，多种不同催化功能存在于一条多肽链中，这类酶称为多功能酶。 酶蛋白决定反应的特异性 辅助因子决定反应的种类与性质 ? 金属离子的作用 稳定酶的构象； 参与催化反应，传递电子； 在酶与底物间起桥梁作用； 中和阴离子，降低反应中的静电斥力等。 ? 小分子有机化合物的作用(结合维生素知识进行教学) 在反应中起运载体的作用，传递电子、质子或其它基团。 二、酶的活性中心 （20min） 必需基团(essential group) 酶分子中氨基酸残基侧链的化学基团中，一些与酶活性密切相关的化学基团。 酶的活性中心(active center)：或称活性部位(active site)，指必需基团在空间结构上彼此靠近，组成具有特定空间结构的区域，能与底物特异结合并将底物转化为产物。 ? 活性中心内的必需基团 结合基团(binding group)与底物相结合 催化基团(catalytic group)催化底物转变成产物 活性中心外的必需基团：位于活性中心以外，维持酶活性中心应有的空间构象所必需。 思考题或作业 课后记 1.什么是DNA的增色效应和减色效应？ 2. 酶的必需基团有几种?各有什么作用? 本次课内容学生易理解，效果较好。

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课程名称 生物化学和分子生物学 授课对象 2005级本科 授课学时 2 教学目的与要求 章 节 第三章2-3节 授课时间 2006.9.13 授课地点 六教室 掌握：底物浓度、酶浓度对酶促反应速度的影响。 了解：酶促反应的特点和机制. 重点:酶促反应的特点。双倒数方程图象。 难点:米氏方程的推导过程。 教学重点与难点 教学方法 讲授式＋启发式+举例。板书推导米式方程，强化学生的理解和记忆。 教具 黑板＋多媒体教学 板书提纲

第二节 酶促反应的特点与机制 40min 一、酶促反应的特点 20min (一)酶促反应具有极高的效率 (二) 酶促反应具有高度的特异性 (三) 酶促反应的可调节性 二、酶促反应的机制 20min (一) 酶—底物复合物的形成与诱导契合假说 酶与底物相互接近时，其结构相互诱导、相互变形和相互适应，进而相互结合。这一过程称为酶-底物结合的诱导契合假说 。 举例：锁匙学说，但不能完全等同于锁匙的关系 (二) 酶促反应的机制 ? 1. 邻近效应(proximity effect)与定向排列(orientation arrange ) ? 2. 多元催化(multielement catalysis) ? 3. 表面效应(surface effect) 第三节 酶促反应动力学 60min 研究各种因素对酶促反应速度的影响，并加以定量的阐述。 影响因素包括有:酶浓度、底物浓度、pH、温度、抑制剂、激活剂等。 研究一种因素的影响时，其余各因素均恒定。 一、底物浓度对反应速度的影响 55min 在其他因素不变的情况下，底物浓度对反应速度的影响呈矩形双曲线关系。 当底物浓度较低时反应速度与底物浓度成正比；反应为一级反应。 随着底物浓度的增高反应速度不再成正比例加速；反应为混合级反应。 教学步骤 当底物浓度高达一定程度反应速度不再增加，达最大速度；反应为零级反应 (一)米曼氏方程式 [25min] 酶促反应模式——中间产物学说 1913年Michaelis和Menten提出反应速度与底物浓度关系的数学方程式，即米－曼氏方程式，简称米氏方程式(Michaelis equation)。 V=(Vmax[S])/(Km+[S]) 米－曼氏方程式推导过程： Km值的推导：Km值等于酶促反应速度为最大反应速度一半时的底物浓度，单位是mol/L。 (二)Km与Vm的意义 [15min] Km值 ① Km等于酶促反应速度为最大反应速度一半时的底物浓度。 ② 意义： a) Km是酶的特征性常数之一； b) Km可近似表示酶对底物的亲和力； c) 同一酶对于不同底物有不同的Km值。 Vmax 定义：Vmax是酶完全被底物饱和时的反应速度，与酶浓度成正比。 意义：Vmax=K3 [E] 如果酶的总浓度已知，可从Vmax计算 酶的转换数(turnover number)，即动力学常数K3。 (三)Km值和Vmax的测定 [15min] 1. 双倒数作图法(double reciprocal plot)，又称为 林-贝氏(Lineweaver- Burk)作图法 2. Hanes作图法 (结合实验课教学进行讲解，实验课中要通过测定数据制作矩形双曲线和双倒数曲线，进而求得碱性磷酸酶的Km值，这里要讲解清楚，为学生提供实验的理论依据。) 二、酶浓度对反应速度的影响 5min ? 当[S]＞＞[E]，酶可被底物饱和的情况下，反应速度与酶浓度成正比。 ? 关系式为：V = K3 [E] 1.简述Km及Vmax的意义和Km值的测定方法。 2.酶促反应的特点和作用机制有哪些？ 思考题或作业 课后记 酶促反应动力学部分是教学的重点和难点，尤其是对米－曼氏方程的推导过程，有的同学化学基础较差，在进行推导时对其理解不是很好。

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课程名称 生物化学和分子生物学 授课对象 2005级本科 授课学时 2 教学目的与要求 重点:酶促反应的特点。抑制剂的竞争、非竞争、反竞争抑制作用特点。 难点:竞争、非竞争、反竞争抑制作用特点. 章 节 第三章3节 授课时间 2006.9.18 授课地点 六教室 掌握：温度、pH值、抑制剂、激活剂对酶促反应速度的影响。 教学重点与难点 教学方法 教具 讲授式＋对比启发式＋问题讨论式。通过举例、图示对比三种可逆性抑制作用。并以生活 实际例子如磺胺类药物的抑菌机制等讨论其应用，加深学生的理解和记忆。 黑板＋多媒体教学 竞争性抑制作用 动力学特点：Vmax不变，表观Km增大。 非竞争性抑制作用 板书提纲 动力学特点：Vmax降低，表观Km不变。 反竞争性抑制作用 动力学特点：Vmax降低，表观Km降低。 三、 温度对反应速度的影响 5min 双重影响 温度升高，酶促反应速度升高；由于酶的本质是蛋白质，温度升高，可引起酶的变性，从而反应速度降低 。 最适温度 (optimum temperature)：酶促反应速度最快时的环境温度。 四、 pH值对反应速度的影响 5min 最适pH (optimum pH)：酶催化活性最大时的环境pH。 五、 抑制剂对反应速度的影响 75min 酶的抑制剂(inhibitor) 教学步骤 凡能使酶的催化活性下降而不引起酶蛋白 变性的物质称为酶的抑制剂。 区别于酶的变性：抑制剂对酶有一定选择性， 引起变性的因素对酶没有选择性 (一) 不可逆性抑制作用 15min 抑制剂通常以共价键与酶活性中心的必需基团相结合，使酶失活。 * 举例 有机磷化合物 ?? 羟基酶 解毒 -- -- -- 解磷定(PAM) 重金属离子及砷化合物 ?? 巯基酶 解毒 -- -- -- 二巯基丙醇(BAL) (二) 可逆性抑制作用 50min 抑制剂通常以非共价键与酶或酶-底物复合物可逆性结合，使酶的活性降低或丧失；抑制剂可用透析、超滤等方法除去。 1. 竞争性抑制作用 20min 抑制剂与底物的结构相似，能与底物竞争酶的活性中心，从而阻碍酶底物复合物的形成，使酶的活性降低。这种抑制作用称为竞争性抑制作用。 特点：I与S结构类似，竞争酶的活性中心； 抑制程度取决于抑制剂与酶的相对亲和力及底物浓度； 动力学特点：Vmax不变，表观Km增大。 举例：丙二酸与琥珀酸竞争琥珀酸脱氢酶 磺胺类药物的抑菌机制 与对氨基苯甲酸竞争二氢叶酸合成酶 2. 非竞争性抑制作用 10min 特点：抑制剂与酶活性中心外的必需基团结合，底物与抑制剂之间无竞争关系； 抑制程度取决于抑制剂的浓度； 动力学特点：Vmax降低，表观Km不变。 3. 反竞争性抑制作用 10min 教学步骤 特点：抑制剂只与酶－底物复合物结合； 抑制程度取决于抑制剂的浓度及底物的浓度； 动力学特点：Vmax降低，表观Km降低。 运用图表比较，总结归纳三种抑制作用的特点、动力学变化(Vmax、Km、曲线上斜率、截距)情况。 10min 六、 激活剂对反应速度的影响 5min 使酶由无活性变为有活性或使酶活性增加的物质。 七、 酶活性测定与酶活性单位 10min 酶的活性是指酶催化化学反应的能力，其衡量的标准是酶促反应速度。 酶的活性单位是衡量酶活力大小的尺度，它反映在规定条件下，酶促反应在单位时间（s、min或h）内生成一定量（mg、μg、μmol等）的产物或消耗一定数量的底物所需的酶量。 思考题或作业 1. 比较竞争、非竞争、反竞争抑制作用特点? 2. 加入某抑制剂后发现酶促反应的Vmax减小，Km不变，此抑制剂属于是酶的抑制形式？为什么？ 课后记 结合生活实际，运用举例、做图的方法，使学生加深对竞争、非竞争、反竞争抑制作用特点的理解，但仍有部分学生在理解上存在一定的困难。 教案首页

课程名称 生物化学和分子生物学 授课对象 2005级本科 授课学时 2 教学目的与要求 章 节 授课时间 授课地点 第三章4-6节 第四章 1节 2006.9.20 六教室 掌握：酶的调节方式及同工酶。 了解：酶的命名、分类、酶与医学的关系。 糖的生理功能，食物中糖类的消化和吸收、糖在机体内的代谢概况。 重点：酶的调节方式及同工酶 难点：同工酶 教学重点与难点 教学方法 教具 讲授式＋启发式。注意Powerpoint的灵活运用，将抽象的调节内容形象化、具体化。 通过举例“乳酸脱氢酶”讲清同工酶的作用及临床意义。 黑板＋多媒体教学 酶原与酶原的激活 同工酶 举例：乳酸脱氢酶(LDH1～ LDH5) 生理及临床意义 糖代谢的概况 其他物质 糖原 糖原合成 肝糖原分解 酵解途径 ATP 有氧 转化 板书提纲 核糖 磷酸戊糖途径 + NADPH+H+ 葡萄糖 丙酮酸 无氧 消化与吸收 糖异生途径 乳酸、氨基酸、甘油 乳酸 淀粉 第四节 酶的调节 50min 一、酶活性的调节 20min (一)酶原与酶原的激活 ? 酶原 (zymogen) 教学步骤 有些酶在细胞内合成或初分泌时只是酶的无活性前体，此前体物质称为酶原。 ? 酶原的激活 在一定条件下，酶原向有活性酶转化的过程。 酶原激活的机理：形成或暴露出酶的活性中心

酶原激活的生理意义 避免细胞产生的酶对细胞进行自身消化，并使酶在特定的部位和环境中发挥作用，保证体内 代谢正常进行。 有的酶原可以视为酶的储存形式。在需要时，酶原适时地转变成有活性的酶，发挥其催化作用。 (酶原激活的内容要为后续代谢课程教学中蛋白质消化与吸收作好铺垫) (二)变构酶 ? 变构调节 (allosteric regulation) 一些代谢物可与某些酶分子活性中心外的某部分可逆地结合，使酶构象改变，从而改变酶的催 化活性，此种调节方式称变构调节。 (三)酶的共价修饰调节 ? 共价修饰(covalent modification) 在其他酶的催化作用下，某些酶蛋白肽链上的一些基团可与某种化学基团发生可逆的共价结合，从而改变酶的活性，此过程称为共价修饰。 ? 常见类型 磷酸化与脱磷酸化（最常见） 乙酰化和脱乙酰化 甲基化和脱甲基化 腺苷化和脱腺苷化 －SH与－S－S互变 二、酶含量的调节 15min (一)酶蛋白合成的诱导与阻遏 (二)酶降解的调控 教学步骤 三、同工酶 15min 同工酶(isoenzyme)是指催化相同的化学反应，而酶蛋白的分子结构理化性质乃至免疫学性质不同的一组酶。 举例：乳酸脱氢酶(LDH1～ LDH5) 生理及临床意义 在代谢调节上起着重要的作用； 用于解释发育过程中阶段特有的代谢特征； 同工酶谱的改变有助于对疾病的诊断； 同工酶可以作为遗传标志，用于遗传分析研究。 第五节 酶的命名与分类 10min 一、酶的命名 二、酶的分类 1.氧化还原酶类(oxidoreductases) 2.转移酶类 (transferases ) 3.水解酶类 (hydrolases) 4.裂解酶类 (lyases) 5.异构酶类( isomerases) 6.合成酶类 (ligases, synthetases) 第六节 酶与医学的关系 10min 一、酶与疾病的关系 二、酶在医学上的其他应用 第二篇 物质代谢及其调节 第四章 糖代谢 第一节 概述 30min 糖(carbohydrates)即碳水化合物，其化学本质为多羟醛或多羟酮类及其衍生物或多聚物。 根据其水解产物的情况，糖主要可分为以下四大类。单糖 (monosacchride) 寡糖 (oligosacchride)、多糖 (polysacchride)、结合糖 (glycoconjugate)。 一、糖的生理功能 10min 1. 氧化供能 2. 提供合成体内其他物质的原料 3. 作为机体组织细胞的组成成分 二、糖的消化吸收 10min 消化部位： 主要在小肠，少量在口腔 吸收部位： 小肠上段 吸收形式： 单 糖 吸收机制： Na+依赖型葡萄糖转运体 吸收途径： 三、糖代谢的概况 10min 其他物质 糖原 糖原合成 肝糖原分解 酵解途径 ATP 有氧 转化 核糖 磷酸戊糖途径 + NADPH+H+ 葡萄糖 丙酮酸 无氧 消化与吸收 糖异生途径 乳酸、氨基酸、甘油 乳酸 淀粉 思考题或作业 1.什么是酶原、酶原激活，酶原激活的生理意义 2.以LDH为例，简述同工酶的生理及临床意义 3.简述糖的生理功能有哪些？ 课后记 对于酶原及其激活、同工酶等教学的基本知识点掌握的较好，但对酶的共价修饰及变构调节的掌握上不是很好，提示同学在后续课中结合具体的代谢过程进行理解和掌握。

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课程名称 生物化学和分子生物学 授课对象 2005级本科 授课学时 2 教学目的与要求 重点：熟练掌握糖酵解、糖的有氧氧化反应途径及特点，反应限速步骤及关键酶。 糖酵解、三羧酸循环的生理意义。.巴斯德效应 难点：2,6-双磷酸果糖对糖酵解反应途径的调节。 磷酸烯醇式丙酮酸是三羧酸循环中间物质彻底氧化的支点。 章 节 第四章2-3节 授课时间 2006.9.25 授课地点 六教室 掌握：机体不同生理条件下，糖的分解代谢途径、代谢调节及生理意义。 教学重点与难点 教学方法 教具 讲授式＋对比启发式。为了加深同学们对反应过程的认识，板书糖代谢反应过程。 最后总结归纳，对比糖酵解和糖的有氧氧化，并通过举例消化理解。 黑板＋多媒体教学 板书提纲 三羧酸循环的要点 经过一次三羧酸循环， – 消耗一分子乙酰CoA， – 经四次脱氢，二次脱羧，一次底物水平磷酸化。 – 生成1分子FADH2，3分子NADH+H+，2分子CO2， 1分子GTP。 – 关键酶有：柠檬酸合酶 α-酮戊二酸脱氢酶复合体 异柠檬酸脱氢酶 第二节 糖的无氧分解 50min 一、糖酵解的反应过程 25min 在缺氧情况下，葡萄糖生成乳酸(lactate)的过程称之为糖酵解。 (一)葡萄糖分解为丙酮酸 ⑴ 葡萄糖磷酸化为6-磷酸葡萄糖 ⑵ 6-磷酸葡萄糖转变为 6-磷酸果糖 ⑶ 6-磷酸果糖转变为1,6-双磷酸果糖 ⑷ 磷酸己糖裂解成2分子磷酸丙糖 ⑸ 磷酸丙糖的同分异构化 ⑹ 3-磷酸甘油醛氧化为1,3-二磷酸甘油酸 ⑺ 1,3-二磷酸甘油酸转变成3-磷酸甘油酸 ⑻ 3-磷酸甘油酸转变为2-磷酸甘油酸 ⑼ 2-磷酸甘油酸转变为磷酸烯醇式丙酮酸 ⑽ 磷酸烯醇式丙酮酸转变成丙酮酸， 并通过底物水平磷酸化生成ATP (二) 丙酮酸转变成乳酸 糖酵解小结 ⑴ 反应部位：胞浆 ⑵ 糖酵解是一个不需氧的产能过程 ⑶ 反应全过程中有三步不可逆的反应 ⑷ 产能的方式和数量 方式：底物水平磷酸化 净生成ATP数量：从G开始 2×2-2= 2ATP 教学步骤 从Gn开始 2×2-1= 3ATP ⑸ 终产物乳酸的去路 释放入血，进入肝脏再进一步代谢。 分解利用 乳酸循环（糖异生） 二、糖酵解的调节 15min 关键酶：① 己糖激酶 ② 6-磷酸果糖激酶-1 ③ 丙酮酸激酶 调节方式：① 别构调节 ② 共价修饰调节 (一)6-磷酸果糖激酶-1 (二)丙酮酸激酶 (三)葡萄糖激酶或已糖激酶 三、糖酵解的生理意义 10min 1. 是机体在缺氧情况下获取能量的有效方式。 2. 是某些细胞在氧供应正常情况下的重要供能途径。 ① 无线粒体的细胞，如：红细胞 ② 代谢活跃的细胞，如：白细胞、骨髓细胞 第三节 糖的有氧氧化 50min 糖的有氧氧化(aerobic oxidation)指在机体氧供充足时，葡萄糖彻底氧化成H2O和CO2，并释放出能量的过程。是机体主要供能方式。 一、有氧氧化的反应过程 (一)丙酮酸的氧化脱羧 10min 丙酮酸进入线粒体，氧化脱羧为乙酰CoA (acetyl CoA)。 丙酮酸脱氢酶复合体的组成 丙酮酸脱氢酶复合体催化的反应过程 (二)三羧酸循环 20min 三羧酸循环(Tricarboxylic acid Cycle, TAC)也称为柠檬酸循环，这是因为循环反应中的第一个中间产物是一个含三个羧基的柠檬酸。由于Krebs正式提出了三羧酸循环的学说，故此循环又称为Krebs循环，它由一连串反应组成。指乙酰CoA和草酰乙酸缩合生成含三个羧基的柠檬酸，反复的进行脱氢脱羧，又生成草酰乙酸，再重复循环反应的过程。 TAC过程的反应部位是线粒体。 三羧酸循环的要点 经过一次三羧酸循环， ? 消耗一分子乙酰CoA， ? 经四次脱氢，二次脱羧，一次底物水平磷酸化。 ? 生成1分子FADH2，3分子NADH+H+，2分子CO2， 1分子GTP。 ? 关键酶有：柠檬酸合酶 α-酮戊二酸脱氢酶复合体 异柠檬酸脱氢酶 三羧酸循环的生理意义： ? 是三大营养物质氧化分解的共同途径； ? 是三大营养物质代谢联系的枢纽； ? 为其它物质代谢提供小分子前体； ? 为呼吸链提供H+ + e。 二、有氧氧化生成的ATP 15min H+ + e 进入呼吸链彻底氧化生成H2O 的同时ADP偶联磷酸化生成ATP。 有氧氧化的生理意义 ：供能 三、有氧氧化的调节 5min 特点 ⑴ 有氧氧化的调节通过对其关键酶的调节实现。 ⑵ ATP/ADP或ATP/AMP比值全程调节。该比值升高，所有关键酶均被抑制。 ⑶ 氧化磷酸化速率影响三羧酸循环。前者速率降低，则后者速率也减慢。 ⑷ 三羧酸循环与酵解途径互相协调。三羧酸循环需要多少乙酰CoA，则酵解途径相应产生多少丙酮酸以生成乙酰CoA。 四、巴斯德效应 5min 巴斯德效应(Pastuer effect)指有氧氧化抑制糖酵解的现象。 +有氧时，NADH+H进入线粒体内氧化，丙酮酸进入线立体进一步氧化而不生成乳酸; 缺氧时，+酵解途径加强，NADH+H在胞浆浓度升高，丙酮酸作为氢接受体生成乳酸。 1.机体通过底物水平磷酸化生成ATP的反应有几种？ 2.三羧酸循环特点及生理意义？ 3.1mol葡萄糖、丙酮、乳酸彻底氧化各生成多少mol ATP？ 本次课重点多、难点多，时间紧张，但学生课堂反应还可以，能基本理解相关的知识点，提示学生在课后结合习题指导，对相关知识进行巩固。 思考题或作业 课后记

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课程名称 生物化学和分子生物学 授课对象 2005级本科 授课学时 2 教学目的与要求 章 节 第四章 4-5节 授课时间 2006.9.27 授课地点 六教室 掌握：磷酸戊糖途径的反应部位、关键酶和意义。糖原合成与分解的关键酶。 了解：糖原的合成与分解的过程及调节。 教学重点与难点 教学方法 教具 重点：磷酸戊糖途径的生理意义。 糖原的合成与分解的关键酶以及糖原的合成与分解的调节 。 讲授式＋对比启发式＋问题讨论式。讨论式讲解磷酸戊糖途径，重点是生理意义的讨论。 Powerpoint与板书图示有机配合对比启发讲授糖原的合成与分解。 黑板＋多媒体教学 板书提纲 第四节 磷酸戊糖途径 50min 磷酸戊糖途径是指由葡萄糖生成磷酸戊糖及NADPH+H+，前者再进一步转变成3-磷酸甘油醛和6-磷酸果糖的反应过程。 一、磷酸戊糖途径的反应过程 25min ? 第一阶段：氧化反应 生成磷酸戊糖，NADPH+H+及CO2 ? 催化第一步脱氢反应的6-磷酸葡萄糖脱氢酶是此代谢途径的关键酶。 ? 两次脱氢脱下的氢均由NADP+接受生成NADPH + H+。 ? 反应生成的磷酸核糖是一个非常重要的中间产物。 ? 第二阶段则是非氧化反应 包括一系列基团转移。 ? 每3分子6-磷酸葡萄糖同时参与反应，在一系列反应中，通过3C、4C、6C、7C等演变阶段，最终生成3-磷酸甘油醛和6-磷酸果糖。 3-磷酸甘油醛和6-磷酸果糖，可进入酵解途径。因此，磷酸戊糖途径也称磷酸戊糖旁路(pentose phosphate shunt)。 特点 ⑴ 脱氢反应以NADP+为受氢体，生成NADPH+H+。 ⑵ 反应过程中进行了一系列酮基和醛基转移反应，经过了3、4、5、6、7碳糖的演变过程。 ⑶ 反应中生成了重要的中间代谢物——5-磷酸核糖。 ⑷ 一分子G-6-P经过反应，只能发生一次脱羧和二次脱氢反应，生成一分子CO2和2分子NADPH+H+。 二、磷酸戊糖途径的调节 5min 教学步骤 6-磷酸葡萄糖脱氢酶为磷酸戊糖途径的关键酶，其活性的高低决定6-磷酸葡萄糖进入磷酸戊糖途径的流量。 三、磷酸戊糖途径的生理意义 20min （一）为核苷酸的生成提供核糖 （二）提供NADPH作为供氢体参与多种代谢反应 1. NADPH是体内许多合成代谢的供氢体 2. NADPH参与体内的羟化反应，与生物合成或生物转化有关 3. NADPH可维持GSH的还原性 第五节 糖原的合成与分解 50min ? 糖原的结构特点及其意义 1. 葡萄糖单元以α-1,4-糖苷 键形成长链。 2. 约10个葡萄糖单元处形成分枝，分枝处葡萄糖以α-1,6-糖苷键连接，分支增加，溶解度增加。 3. 每条链都终止于一个非还原端.非还原端增多，以利于其被酶分解。 一、糖原的合成代谢 15min 指由葡萄糖合成糖原的过程。 糖原合成途径 1. 葡萄糖磷酸化生成6-磷酸葡萄糖 2. 6-磷酸葡萄糖转变成1-磷酸葡萄糖 3. 1- 磷酸葡萄糖转变成尿苷二磷酸葡萄糖 4. α-1,4-糖苷键结合 5. 糖原分枝的形成 教学步骤 二、糖原的分解代谢 15min 习惯上指肝糖原分解成为葡萄糖的过程。 1. 糖原的磷酸解 2. 脱枝酶的作用 ①转移葡萄糖残基 ②水解?-1,6-糖苷键 3. 1-磷酸葡萄糖转变成6-磷酸葡萄糖 4. 6-磷酸葡萄糖水解生成葡萄糖 三、糖原合成与分解的调节 15min 关键酶：糖原合成：糖原合酶 糖原分解：糖原磷酸化酶 这两种关键酶的重要特点： * 它们的快速调节有共价修饰和变构调节二种方式。 * 它们都以活性、无（低）活性二种形式存在，二种形式之间可通过磷酸化和去磷酸化而相互转变。 四、糖原累积症 5min 糖原累积症(glycogen storage diseases)是一类遗传性代谢病，其特点为体内某些器官组织中有大量糖原堆积。引起糖原累积症的原因是患者先天性缺乏与糖原代谢有关的酶类。 思考题或作业 1.磷酸戊糖途径的特点有哪些？ 2.简述NADPH的生理功能。 3.机体如何调节糖原的合成与分解使其有条不紊地进行？ 课后记 随着代谢途径的不断增多，明显看出有些学生不能随堂消化教学内容，提示同学要进行课前的预习及课后的复习。 教案首页

课程名称 生物化学和分子生物学 授课对象 2005级本科 授课学时 2 教学目的与要求 章 节 第四章 6-7节 授课时间 2006.10.9 授课地点 六教室 掌握：糖异生的反应过程、关键酶、限速步骤及生理意义。 血糖的来源、去路和机体对血糖水平的调节。 了解：糖代谢障碍引起常见的临床疾病 重点：糖异生的反应过程、关键酶、限速步骤及生理意义。 乳酸循环概念，乳酸循环意义 难点：糖异生的调节，胰岛素、胰高血糖素调节血糖的机制。 2,6-双磷酸果糖对糖酵解和糖异生反应途径的调节。 磷酸烯醇式丙酮酸是三羧酸循环中间物质彻底氧化与糖异生的支点。 教学重点与难点 讲授式＋综合启发式＋问题讨论式。通过Powerpoint与板书的有机配合，以丙酮酸为例， 教学方法 讲情糖酵解与糖异生的关系，并对比总结。然后再举例进一步消化理解。 血糖的内容以糖尿病为切入点，重点讲清胰导素的作用及机制。 教具 黑板＋多媒体教学 板书提纲 第六节 糖异生 70min 是指从非糖化合物转变为葡萄糖或糖原的过程。 部位：主要在肝、肾细胞的胞浆及线粒体 原料：主要有乳酸、甘油、生糖氨基酸 一、糖异生途径 （与糖酵解途径进行对比学习） 20min 指从丙酮酸生成葡萄糖的具体反应过程。 ? 糖异生途径与酵解途径大多数反应是共有的、可逆的； ? 酵解途径中有3个由关键酶催化的不可逆反应。在糖异生时，须由另外的反应和酶代替。 1. 丙酮酸转变成磷酸烯醇式丙酮酸(PEP) 2. 1,6-双磷酸果糖 转变为 6-磷酸果糖 3. 6-磷酸葡萄糖水解为葡萄糖 二、糖异生的调节 15min 在前面的三个反应过程中，作用物的互变分别由不同酶催化其单向反应，这种互变循环称之为底物循环(substratecycle)。 1. 6-磷酸果糖与1,6-双磷酸果糖之间 2. 磷酸烯醇式丙酮酸与丙酮酸之间 三、糖异生的生理意义 15min （一）维持血糖浓度恒定 （二）补充肝糖原 （三）调节酸碱平衡（乳酸异生为糖） 四、乳酸循环 20min 教学步骤 ⑴ 循环过程 ⑵ 乳酸循环是一个耗能的过程 ⑶ 生理意义 第七节 血糖及其调节 30min 指血液中的葡萄糖 血糖水平，即血糖浓度。正常血糖浓度 ：3.89－6.11mmol/L 血糖水平恒定的生理意义 保证重要组织器官的能量供应，特别是某些依赖葡萄糖供能的组织器官。 ? 脑组织不能利用脂酸，正常情况下主要依赖葡萄糖供能； ? 红细胞没有线粒体，完全通过糖酵解获能； ? 骨髓及神经组织代谢活跃，经常利用葡萄糖供能。 一、血糖的来源和去路 10min 氧化CO2 + H2O 分解 食 物 糖 消化，吸收 分解 肝糖原 糖异生 血糖 糖原合成 肝（肌）糖原 磷酸戊糖途径等 其它糖 脂类、氨基酸合成代谢 非糖物质 脂肪、氨基酸 二、血糖水平的调节 10min 主要依靠激素的调节 降低血糖：胰岛素(insulin) 升高血糖：胰高血糖素(glucagon)、糖皮质激素、肾上腺素 三、血糖水平异常 10min （一）高血糖及糖尿症 临床上将空腹血糖浓度高于7.22~7.78mmol/L称为高血糖。 高血糖及糖尿的病理和生理原因 （二）低血糖 空腹血糖浓度低于3.33~3.89mmol/L时称为低血糖。 低血糖的病因 教学步骤 思考题或作业 1.糖酵解和糖异生关键酶是什么？ 2.分别写出乳酸糖异生和彻底氧化的途径及能量的变化？ 3.百米短跑时，肌肉收缩会产生大量乳酸，试述该乳酸的主要代谢去向。 4.简述6-磷酸葡萄糖的代谢途径。 按教学计划安排，本段教学任务全部完成，总体感觉效果还不错。学生在课堂上能够与老师互动，学习热情较高。课下也经常有学生请教问题。但教学中也发现有相当一部分学生不爱学习，课上不注意听讲，课后不复习。对如何激发学生的学习兴趣还有待于研究探讨。 课后记

二、血糖水平的调节 10min 主要依靠激素的调节 降低血糖：胰岛素(insulin) 升高血糖：胰高血糖素(glucagon)、糖皮质激素、肾上腺素 三、血糖水平异常 10min （一）高血糖及糖尿症 临床上将空腹血糖浓度高于7.22~7.78mmol/L称为高血糖。 高血糖及糖尿的病理和生理原因 （二）低血糖 空腹血糖浓度低于3.33~3.89mmol/L时称为低血糖。 低血糖的病因 教学步骤 思考题或作业 1.糖酵解和糖异生关键酶是什么？ 2.分别写出乳酸糖异生和彻底氧化的途径及能量的变化？ 3.百米短跑时，肌肉收缩会产生大量乳酸，试述该乳酸的主要代谢去向。 4.简述6-磷酸葡萄糖的代谢途径。 按教学计划安排，本段教学任务全部完成，总体感觉效果还不错。学生在课堂上能够与老师互动，学习热情较高。课下也经常有学生请教问题。但教学中也发现有相当一部分学生不爱学习，课上不注意听讲，课后不复习。对如何激发学生的学习兴趣还有待于研究探讨。 课后记

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