生物化学原理教学大纲(清华大学)资料

生物化学原理教学大纲（清华大学）

王 希 成

第一章 氨基酸和蛋白质的一级结构（学时7） 教学要求：

（1）了解氨基酸的分类、结构和一些重要的化学反应以及一些分析方法，要注意氨基酸是个具有两性性质的分子，弄清楚氨基酸的pK值，以及会求pI

（2）掌握肽键、蛋白质一级结构概念，蛋白质分离纯化的各种方法，几种主要蛋白酶的作用部位和蛋白质氨基酸序列确定的方法 教学内容：

（1）蛋白质是由二十种不同的氨基酸构成的（氨基酸分类， 氨基酸的两性性质，氨基酸的化学反应，氨基酸的分离纯化）

（2）蛋白质中的氨基酸是通过肽键连接的（肽键的形成，肽的化学合成，多肽的化学反应） （3）蛋白质可以通过各种生物化学技术纯化（凝胶过滤，电泳，离子交换以及亲和层析） （4）蛋白质的一级结构就是蛋白质的氨基酸序列（Edman降解测序方法，几种蛋白酶的作用部位，蛋白质一级结构与进化关系）

第二章 蛋白质的三维结构和功能（学时3） 教学要求：

（1） 掌握a-螺旋、b-折叠和胶原的结构特征，二级、三级和四级结构概念，维持蛋白质空间结构的主要作用力 （2） 熟悉肌红蛋白和血红蛋白结构特征以及它们的氧饱和曲线和镰刀型细胞贫血病的起因 教学内容：

（1）蛋白质存在着四种水平的结构（蛋白质一级、二级、三级和四级结构） （2）肽链在构象上受到很大的限制（a-螺旋，b－折叠，胶原结构） （3）肌红蛋白是第一个被确定具有三级结构的蛋白

（4）球蛋白的折叠依赖于各种相互作用，变性剂可引起蛋白质去折叠 （5）伴娘蛋白（Chaperones）协助蛋白质折叠

（6）具有四级结构的蛋白质是球状亚基的组装体（血红蛋白是个四聚体蛋白， 血红蛋白和肌红蛋白的氧合曲线不同， 血红蛋白是个别构蛋白， 镰刀型细胞贫血病是一种分子病） 第三章 酶（学时6） 教学要求：

（1） 了解酶的分类和命名，酶与一般催化剂的异同

（2） 掌握一些概念：活化能、活性中心、反应初速度、比活性、Km、酶原、别构酶、同功酶、竞争性抑制，非竞争性抑制、最适pH等

（3） 了解米式方程的推导过程和假设的前题条件 （4） 影响酶促反应的各种因素 教学内容：

（1）酶可以按催化的反应类型分类

（2）米氏方程是表示酶促反应的速度方程（米氏方程，Km、Vmax、中间产物学说） （3）可逆抑制剂通过非共价键与酶结合（竞争性、反竞争性和非竞争性抑制作用） （4）丝氨酸蛋白酶可以说明酶活性的许多特征

（5）调节酶一般都是寡聚体（别构调节作用，天冬氨酸转氨甲酰酶，磷酸化作用调控） （6）存在着几种解释酶催化作用的机制（酶的催化机制，酶的催化中心，酸碱催化机制，共价催化，靠近效应）

（7）催化抗体具有许多酶的特性 第四章 辅酶（学时2） 教学要求：

（1） 了解和掌握一些主要的水溶性维生素的名称、结构、生理作用和它们的辅酶形式。 （2） 了解4种脂溶性维生素的生理作用 教学内容：

＋＋

（1）主要B族维生素的结构和它们的辅酶形式（NAD、NADP，FAD、FMN，辅酶A，硫胺素焦磷酸，磷酸吡哆醛，生物素，四氢叶酸，维生素B12，硫辛酸） （2）4种脂溶性维生素的结构和生理功能（维生素A、D、E、K） 第五章 糖（学时2） 教学要求：

（1） 了解葡萄糖的链状和环状结构是如何通过实验确定的，葡萄糖的分子构象

（2） 能画出主要的单糖葡萄糖、果糖、核糖、脱氧核糖，以及一些双糖，如麦芽糖、蔗糖、乳糖等糖分子的结构

（3） 了解糖有那些重要的理化性质

（4） 了解几种常见的多糖和粘多糖分子结构的异同 教学内容：

（1）大多数单糖都是手性化合物（醛糖、酮糖，单糖的构象，一些单糖衍生物） （2）二糖是两个单糖通过糖苷键连接形成的 （3）单糖和大多数多糖是还原糖

（5） 多糖是单糖残基的大的聚合物（同多糖：淀粉、糖原，结构同多糖：纤维素、几丁质） （6） 糖蛋白有三种主要类型 第六章 脂和生物膜（学时3） 教学要求：

（1） 了解天然脂肪酸的结构和特点

（2） 掌握几种重要磷脂的结构、特性和生理作用

（3） 能描述生物膜的组成形式，给出膜流动镶嵌模型的要点 教学内容：

（1） 脂肪酸是许多脂的成分

（2） 甘油磷脂是生物膜的主要成分

（3） 脂双层形成膜的基本结构（脂质体，流动镶嵌模型） 第七章 核酸（学时5） 教学要求：

（1） 能画出主要的嘌呤、嘧啶、核苷、核苷酸的结构。了解DNA和RNA在组成、结构和功能上的差异

（2） 掌握DNA双螺旋模型的要点，以及模型在生物学上的意义 （3） 弄清楚DNA超螺旋形成过程和特点 （4） 了解几种类型RNA结构特征

（5） 了解核酸变性和复性时反映在光谱学上的变化，以及核酸杂化原理 教学内容：

（1）核苷酸是DNA和RNA的构件分子（碱基，核苷，核苷酸，磷酸二酯键） （2）DNA是遗传物质（肺炎双球菌转化作用，噬菌体转导作用）

（3）DNA二级结构是一个双螺旋结构（Chargaff法则，DNA的X衍射图，双螺旋模型） （4）DNA双螺旋可以以几种不同类型的构象存在（A、B和Z构型）

（5）环状双螺旋DNA可形成超螺旋（DNA的三级结构）

（6） 细胞中含有几种类型的RNA（rRNA、mRNA、tRNA和snRNA）

（7） 核酸分子的理化特性（增色效应，减色效应，Tm，变性，杂化） 第八章 代谢导论（学时2） 教学要求：

（1） 了解代谢的全貌。糖、脂、蛋白质共同的代谢中枢途径

（2） 熟悉标准自由能变化、氧化还原电位的概念，以及ΔG°ˊ计算 教学内容：

（1）细胞中代谢包括分解代谢和合成代谢（反应区域，能量载体，还原力） （2）反应的平衡常数与标准自由能变化有关 （3）代谢途径可以通过不同的方法研究 第九章 酵解和柠檬酸循环（学时5） 教学要求：

（1） 掌握一些基本概念：酵解，发酵，底物水平磷酸化，致死合成，巴斯德效应 （2） 熟悉酵解途径中的各步酶促反应以及与发酵途径的区别

（3） 熟悉柠檬酸循环途径中的各步酶促反应，以及各步反应酶的作用特点

（4） 会分析和计算酵解和柠檬酸循环中产生的能量，以及底物分子中标记碳的去向 教学内容：

（1） 糖酵解是个普遍存在的糖代谢途径（糖酵解10步酶促反应，，底物水平磷酸化，酒精发酵，乳酸发酵，巴斯德效应）

（2） 柠檬酸循环可生成贮能丰富的分子（丙酮酸脱羧形成乙酰CoA，柠檬酸循环8步酶促反应，还原型辅酶的生成，柠檬酸循环的调控，代谢物进出柠檬酸循环 路径） （3） 植物中乙醛酸循环是柠檬酸循环的支路 第十章 糖代谢中的其它途径（学时3） 教学要求：

（1） 了解戊糖磷酸途径的生物学意义：提供核糖-5-磷酸和NADPH

（2） 了解糖代谢的次要途径葡萄糖醛酸途径可以生成糖醛酸和抗坏血酸（人除外）

（3） 了解酵解和糖异生途径是有分有合的，要记住乙酰CoA不能净合成糖的（植物除外） 教学内容：

（1） 戊糖磷酸途径能提供核糖-5-磷酸和NADPH （2） 葡萄糖醛酸途径可以生成糖醛酸和抗坏血酸

（3） 饮食中的其它糖可以经酵解途径降解（果糖，半乳糖，甘露糖）

（4） 糖原降解和生物合成途径是分开的（磷酸化酶、转移酶、去分支酶，UDP－葡萄糖） （5） 葡萄糖可以通过糖异生途径由非糖物质合成（三个能障） 第十一章 电子传递和氧化磷酸化（学时2） 教学要求：

（1） 熟悉氧化与还原反应是如何通过电子传递链耦联的。质子浓度梯度差是如何形成的 （2） 掌握化学渗透假说的要点，以及电子传递是如何与ADP的磷酸化耦联的 （3） 熟悉胞液中的NADH转换为线粒体中的NADH的途径 教学内容：

（1） 化学渗透假说解释了电子传递是如何与ADP的磷酸化耦联的

（2） 电子传递和氧化磷酸化取决于蛋白质复合体（电子传递中的辅助因子，复合体I，II，III，IV和复合体V）

（3） 穿梭机制使得胞液中的NADH可被有氧氧化（甘油磷酸穿梭机制， 苹果酸－天冬氨酸

穿梭机制）

第十二章 光合作用（学时2） 教学要求：

（1） 掌握一些主要的概念：光合作用和呼吸作用，光合色素，光合单位，光合系统，光合磷酸化，非循环式和循环式光合磷酸化的区别，Calvin循环和四碳二羧酸循环 （2） 了解光反应发生的部位和反应条件，光反应的主要产物

（3） 了解固定CO2的载体和第一个产物，Calvin循环和四碳二羧酸循环途径和两者区别 教学内容：

（1） 藻类和植物中的光合作用发生在叶绿体（叶绿素，类囊体膜，光系统） （2） 非循环电子传递导致NADP＋还原为NADPH

（3） 循环电子传递可以增强跨类囊体膜的质子浓度梯度 （4） 还原戊糖磷酸循环反应将CO2同化为糖 （5） C4途径可以有效地浓缩和固定CO2 第十三章 脂代谢（学时3） 教学要求：

（1） 重点掌握脂肪酸β氧化过程，参与反应的酶、辅基和辅酶

（2） 会计算饱和、不饱和脂肪酸经β氧化，柠檬酸循环和氧化磷酸化彻底氧化为CO2和水所产生的能量

（3） 了解酮体生成的部位、生成过程及危害

（4） 了解脂肪酸合成的过程以及与脂肪酸分解过程的主要差别 （5） 了解甘油磷脂以及胆固醇生物合成的基本途径 教学内容：

（1） 脂肪酸氧化的主要方式是β-氧化（脂肪酸激活， 脂酰CoA转运， 脂肪酸氧化） （2） 奇数碳脂肪酸的β-氧化有丙酰CoA生成

（3） 酮体是燃料分子（酮体在肝脏中的合成，酮体在线粒体中的氧化）

（4） 脂肪酸的合成是在细胞质中进行的（乙酰CoA的转运，丙二酰CoA的生成，脂肪酸合成酶复合体催化的脂肪酸合成）

（5） 磷脂和三脂酰甘油的合成是通过共同途径合成的 （6） 胆固醇是由细胞质中的乙酰CoA合成的 第十四章 氨基酸代谢（学时3） 教学要求：

（1） 掌握一些主要的概念：转氨作用，氧化脱氨，鸟氨酸循环，生酮和生糖氨基酸 （2） 熟悉鸟氨酸循环发生的部位，循环中的各步酶促反应，尿素氮的来源 （3） 了解氨基酸碳骨架的氧化途径，特别是与代谢中心途径（酵解和柠檬酸循环）的关系，以及一些氨基酸代谢中酶的缺损引起的遗传病

（4） 了解非必需氨基酸和必需氨基酸合成的基本过程 教学内容：

（1） 生物圈中的氮处于循环中（生物固氮，氨的生成，氧化脱氨，转氨作用） （2） 许多非必需氨基酸可直接由中间代谢物合成 （3） 细菌和植物合成动物所必需的氨基酸 （4） 氨基酸分解代谢常开始于脱氨作用

（5） 尿素循环将氨转化为尿素（氨甲酰磷酸的生成， 尿素循环，尿素的合成的调控） 氨基酸碳骨架的降解会聚在代谢的主要途径柠檬酸循环途径 第十五章 核苷酸代谢（学时2）

教学要求：

（1） 熟悉嘌呤环和嘧啶环上各个原子的来源

（2） 了解嘌呤核苷酸和嘧啶核苷酸从头合成的过程以及最初产物。二者合成途径的差异 （3） 了解核苷酸补救合成途径的重要意义

（4） 了解核苷酸降解的过程和终产物，尿酸堆积引起的疾病和治疗方法 教学内容：

（1） 核苷酸生物合成需要磷酸核糖焦磷酸。

（2） 嘌呤核苷酸从头合成的最初产物是次黄嘌呤核苷酸（嘌呤环上各个原子的来源） （3） 核苷酸可以通过补救途径合成

（4） 嘧啶核苷酸的从头合成途径的最初产物是UMP （5） 嘌呤核苷酸降解产生尿酸

（6）嘧啶可以降解生成乙酰CoA和琥珀酰CoA 第十六章 激素（学时2） 教学要求：

（1） 了解生物体内存在的激素类型，激素作用的两种类型。熟悉存在的几种第二信使 （2） 重点掌握肾上腺素、甲状腺素的结构以及它们作用的原理和引起的生理作用 （3） 了解胰岛素和胰高血糖素的生理作用 教学内容：

（1） 有些激素只影响表面存在特异受体的细胞（cAMP，肌醇三磷酸，二脂酰甘油） （2） 胰岛素和许多生长因子的受体是酪氨酸激酶 （3） 类固醇和甲状腺激素进入核内改变基因表达

（4） 胰高血糖素可引起脂肪和肝组织中cAMP浓度的增加 （5） 肾上腺素也是通过cAMP起作用的

（6） 胰岛素可激活许多细胞中的酪氨酸激酶 第十七章 DNA复制（学时3） 教学要求：

（1）掌握一些基本概念：中心法则，半保留复制，前导链，滞后链，复制叉，不连续复制，冈崎片段

（2）了解几类DNA聚合酶的催化特点，DNA复制的一般过程，以及原核细胞和真核细胞DNA合成的异同，逆转录酶催化cDNA的合成特点 （3） 了解DNA损伤和几种修复的机制 （4） 了解PCR有选择扩增DNA的原理 教学内容：

（1） DNA复制是半保留式的（复制双向进行，DNA聚合酶III催化的聚合反应）

（2） DNA聚合酶III同时催化两条链的合成（滞后链DNA的不连续合成，岗崎片段，RNA引物，RNA引物切除，岗崎片段延伸，岗崎片段连接，复制叉移动） （3） DNA复制起始于细菌染色体上的唯一的一个部位，终止于ter区

（4） 除了标准的DNA复制方式之外，还存在其它复制方式（滚环复制机制，延迟合成， 逆转录酶催化的cDNA合成）

（5） 利用PCR可以有选择地放大DNA序列

（6） 损伤的DNA可以修复（脱嘌呤，脱氨和形成胸腺嘧啶二聚体造成的DNA损伤，自然选择， E.coli中存在的4种修复系统） 第十八章 RNA合成（学时2） 教学要求：

（1） 了解RNA合成涉及的起始、延伸和终止三个过程，一些抗生素对合成的抑制作用 （2） 大多数RNA剪接机制，特别是几类自我剪接机制，掌握核酶的概念 教学内容：

（1） RNA合成涉及三个过程：起始，延伸和终止（DNA依赖性的RNA聚合酶，启动子序列，核苷酰基转移反应，转录终止，一些抗生素对RNA合成的抑制作用）

（2） 大多数RNA剪接机制都需要一个RNA催化的两步反应（第I类、第II类内含子的自我剪接，hnRNA剪接，核酶） （3） rRNA和tRNA是从前体转录本加工来的，加工后的mRNA含有一个5ˊ甲基鸟苷帽子和3ˊ-聚腺苷酸尾巴

第十九章 蛋白质合成（学时3） 教学要求：

（1） 掌握一些基本概念：密码，反密码，氨基酸活化，“摆动”学说 （2） 了解tRNA分子在蛋白质合成中的作用

（3） 了解多肽合成的三个过程，以及一些抗生素和毒素对合成的抑制作用 教学内容：

（1） 遗传密码是三联体密码

（2） 蛋白质合成需要tRNA分子（tRNA的三维结构，“摆动”学说，氨酰-tRNA合成酶催化的氨酰-tRNA合成）

（3） 核糖体是蛋白质合成的场所（起始复合体在起始密码处组装，起始需要的tRNA分子， 起始复合体形成的三个步骤）

（4） 多肽合成主要包括起始、延伸和终止三个过程 （5） 蛋白质的合成受到许多抗生素和毒素的抑制 第二十章 基因调控（学时2） 教学要求：

（1） 了解操纵子学说内容

（2） 弄清楚三种类型的操纵子的转录调控 教学内容：

（1） 转录因子既可作为转录的激活剂，也可作为阻遏剂

（2） E.Coli中乳糖操纵子的转录调控（IPTG引起乳糖操纵子的去阻遏，激活蛋白正向调控乳糖操纵子）

（3） AraC既是阿拉伯糖操纵子的阻遏剂，也是它的激活剂 （4） 通过细胞中的色氨酸浓度双向调控色氨酸操纵子

（1） 了解RNA合成涉及的起始、延伸和终止三个过程，一些抗生素对合成的抑制作用 （2） 大多数RNA剪接机制，特别是几类自我剪接机制，掌握核酶的概念 教学内容：

（1） RNA合成涉及三个过程：起始，延伸和终止（DNA依赖性的RNA聚合酶，启动子序列，核苷酰基转移反应，转录终止，一些抗生素对RNA合成的抑制作用）

（2） 大多数RNA剪接机制都需要一个RNA催化的两步反应（第I类、第II类内含子的自我剪接，hnRNA剪接，核酶） （3） rRNA和tRNA是从前体转录本加工来的，加工后的mRNA含有一个5ˊ甲基鸟苷帽子和3ˊ-聚腺苷酸尾巴

第十九章 蛋白质合成（学时3） 教学要求：

（1） 掌握一些基本概念：密码，反密码，氨基酸活化，“摆动”学说 （2） 了解tRNA分子在蛋白质合成中的作用

（3） 了解多肽合成的三个过程，以及一些抗生素和毒素对合成的抑制作用 教学内容：

（1） 遗传密码是三联体密码

（2） 蛋白质合成需要tRNA分子（tRNA的三维结构，“摆动”学说，氨酰-tRNA合成酶催化的氨酰-tRNA合成）

（3） 核糖体是蛋白质合成的场所（起始复合体在起始密码处组装，起始需要的tRNA分子， 起始复合体形成的三个步骤）

（4） 多肽合成主要包括起始、延伸和终止三个过程 （5） 蛋白质的合成受到许多抗生素和毒素的抑制 第二十章 基因调控（学时2） 教学要求：

（1） 了解操纵子学说内容

（2） 弄清楚三种类型的操纵子的转录调控 教学内容：

（1） 转录因子既可作为转录的激活剂，也可作为阻遏剂

（2） E.Coli中乳糖操纵子的转录调控（IPTG引起乳糖操纵子的去阻遏，激活蛋白正向调控乳糖操纵子）

（3） AraC既是阿拉伯糖操纵子的阻遏剂，也是它的激活剂 （4） 通过细胞中的色氨酸浓度双向调控色氨酸操纵子

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