课程教学大纲.docx

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课程教学大纲

课程教学大纲

课程名称（中文）：

生物化学

课程名称（英文）：

Biochemistry

课程性质：

专业选修

学分：

2.5

学时：

54，其中理论学时：

36，实践（实验）学时：

18

授课对象：

环境科学、环境工程、生态学专业二年级

授课语言：

中文

开课院系：

生态与环境科学学院

课程网址：

→生物化学课程

撰写人：

张颖

审定人：

一、课程简介（中文）

本课程是针对环境科学和生态学专业的生物化学基础课程。

课程主要面向已经完成生物学和化学基础课程学习的学生，从分子水平介绍生物体的化学组成和生命过程中的化学变化。

课程首先讲述蛋白质、酶、核酸、糖类、脂质、维生素、激素等生物分子的结构与功能，进而探讨生物分子的代谢与调控。

同时设置相应实验内容，帮助学生验证和理解理论知识，提高学生发现问题和解决问题的能力。

课程简介（英文）

Thisisanintroductorycourseinbiochemistry,designedtointroducethestudentsofenvironmentalscienceandecologytothescienceofbiochemistry.Thiscourseassumesthatstudentshavetakenbasiccoursesofchemistryandbiology,anddevelopsfurtherunderstandingsofbiologicalmoleculesandchemicalprocesseswithinandrelatingtolivingorganisms.Thefirstpartoftheclassfocusesonstructuresandfunctionsofbiologicalmolecules,includingproteins,enzymes,nucleicacids,carbohydrates,lipids,vitamins,andhormones.Thesecondpartoftheclassseekstounderstandmetabolicpathwaysofvariousmolecules.Experimentalabilityofstudents,especiallyabilitytofindandresolveascientificquestion,willbeimprovedbyexperimentaleducation.

二、课程目标

通过本课程的学习，使学生熟悉和掌握生物化学的基本概念、原理、方法和技术，提高学生动手实践、综合分析和科学思考的能力，为解释、解决生产实践中的有关问题提供理论依据、思路和方法，并为学生学习环境科学和生态学等相关课程提供理论基础。

三、教学内容

本课程内容按“掌握、熟悉、了解”三级要求学习。

“掌握”部分要求理解透彻基本概念、理论及研究进展等内容，并能运用基本理论于相关学科的学习及今后的工作；“熟悉”部分要求能熟知相关内容的概念及有关理论，并能适当应用；“了解”部分要求能对其中的概念和内容有一定认识和了解。

第一章绪论

教学要求

熟悉：

生物化学的概念及主要研究内容。

了解：

生物化学的发展简史、生物化学在环境科学与生态学中的应用。

教学内容

第一节生物化学概念

第二节生物化学发展简史

第三节生物化学的主要研究内容

第四节本课程讲授安排

第二章水

教学要求

掌握：

水的结构，极性与氢键的结构和定义，pH的定义。

熟悉：

极性与水的性质，水分子间的氢键作用，pH对生化反应的影响。

了解：

水在生命活动中的重要作用。

教学内容

第一节生命与水

第二节水分子的极性

第三节水分子中的氢键

第四节水中的酸碱解离与pH

第三章蛋白质

教学要求

掌握：

蛋白质的元素组成特点，氨基酸的结构通式，肽键结构，标准氨基酸的定义，蛋白质一级结构及其主要的化学键，蛋白质的二级结构的概念、主要化学键和形式，α-螺旋与β-折叠的结构特点，蛋白质的三级结构概念和维持稳定的化学键，蛋白质的四级结构概念和维持稳定的化学键，蛋白质结构与功能的关系，两性电离及等电点概念，蛋白质的胶体性质，蛋白质变性的概念、影响变性因素及变性原理，蛋白质紫外吸收。

熟悉：

标准氨基酸的分类，部分氨基酸的侧链功能基团（R基团），多肽、肽链、主链、侧链、氨基酸残基的概念，多肽链的写法，肽单元结构，β-转角的结构特点，模体、结构域、亚基的概念，蛋白质沉淀，等电点沉淀，超过滤和超速离心。

了解：

标准氨基酸的化学结构式，蛋白质在生物体中的重要性，几种重要的生物活性肽，盐析、电泳等蛋白质分离和纯化技术的原理，胰岛素一级结构。

教学内容

第一节蛋白质的分子组成

一、蛋白质的元素组成

二、氨基酸

三、肽

第二节蛋白质的分子结构

一、蛋白质的一级结构

二、蛋白质的二级结构

三、蛋白质的三级结构

四、蛋白质的四级结构

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

二、蛋白质高级结构与功能的关系

第四节蛋白质的理化性质及分离纯化

一、蛋白质的理化性质

二、蛋白质的分离纯化

第四章酶

教学要求

掌握：

酶的概念，酶的化学本质，酶的分子组成，酶的活性中心的概念和结构，必需基团的分类及其作用，酶促反应的特点，酶的高度专一性，底物浓度对酶促反应的影响，米式方程表达式，Km的定义与意义，抑制剂对酶促反应的影响，竞争性抑制、非竞争性抑制、反竞争性抑制的动力学特征及生理学意义。

熟悉：

酶促反应的机理，酶的专一性假说，中间产物学说，Vmax值的定义与意义，酶浓度、温度、pH、激活剂对酶促反应的影响。

了解：

酶的分类与命名，酶的高效催化策略，米式方程的推导与修正过程，酶在相关学科及生活中的应用。

教学内容

第一节酶的结构与功能

一、酶的认识与应用简史

二、酶的化学本质与分子组成

三、酶的活性中心

第二节酶的命名与分类

一、酶的命名

二、酶的分类

第三节酶促反应的特点与机制

一、酶促反应的特点

二、酶促反应的机制

第四节酶促反应动力学

一、底物浓度对反应速度的影响

二、酶浓度

三、温度

四、pH

五、抑制剂

六、激活剂

第五章核酸

教学要求

掌握：

核酸的种类、分布与生物学功能，DNA和RNA的分子组成，核苷酸的连接方式、键的方向性，核酸的一级结构及其表示法，DNA的二级结构的特点，DNA的超螺旋结构，核小体的结构，RNA的种类，信使RNA、转运RNA的结构特点，DNA的变性和复性概念和特点，核酸的紫外吸收，解链曲线与Tm。

熟悉：

碱基与戊糖的结构，DNA双螺旋构象，核糖体RNA的结构与功能，核酸分子杂交的基本原理。

了解：

核酸的发现和发展历史，核苷酸的命名。

教学内容

第一节核酸通论

一、核酸的发现和发展历史

二、核酸的种类、分布与生物学功能

第二节核酸的一级结构

一、核苷酸

二、核酸中核苷酸的连接方式

三、DNA和RNA的一级结构

第三节DNA的空间结构

一、DNA的二级结构模型

二、DNA的三级结构

三、DNA与蛋白质复合物的结构

第四节RNA的空间结构

一、信使RNA的结构与功能

二、转运RNA的结构与功能

三、核糖体RNA的结构与功能

第五节核酸的理化性质

一、核酸的一般理化性质

二、DNA的变性、复性与分子杂交

第六章糖类

教学要求

掌握：

重要单糖（葡萄糖、果糖、半乳糖）、二糖（蔗糖、麦芽糖、乳糖）、同多糖（淀粉）的结构和性质。

熟悉：

常见糖类的结构和主要性质，复合糖的性质与生物学功能，糖类的生理功能，旋光异构。

了解：

糖的分类、构象，杂多糖。

教学内容

第一节糖类的化学本质与分类

一、糖类的存在与来源

二、糖类的生物学作用

三、糖类的元素组成和化学本质

四、糖的命名与分类

第二节旋光异构

一、旋光异构的概念

二、Fischer投影式与构型的RS表示法

第三节单糖的结构与性质

一、单糖的链状结构

二、D系单糖和L系单糖

三、单糖的环状结构

四、单糖的性质

五、重要的单糖和单糖衍生物

第四节寡糖

一、寡糖的结构与性质

二、常见的二糖

第五节多糖

一、同多糖

二、杂多糖

第六节复合糖

一、糖蛋白

二、蛋白聚糖

第七章脂质

教学要求

掌握：

脂肪酸的结构与性质，甘油三酯的结构与性质。

熟悉：

脂肪酸的表示法，甘油磷脂的结构，类固醇的结构。

了解：

脂质的分类与生物学功能，天然存在的脂肪酸类别、结构和特性，磷脂、萜类、糖脂的结构。

教学内容

第一节脂质的定义与生物学作用

一、脂质的定义与分类

二、脂质的生物学作用

第二节脂肪酸

一、脂肪酸的结构特点

二、脂肪酸的物理和化学性质

第三节甘油三酯和蜡

一、甘油单酯、甘油二酯及甘油三酯的结构

二、甘油三酯的物理和化学性质

三、蜡的结构和性质

第四节磷脂

一、甘油磷脂的结构

二、甘油磷脂的一般性质

三、鞘磷脂

第五节萜和类固醇

一、萜

二、类固醇

第六节结合脂质

一、糖脂

二、脂蛋白

第八章维生素

教学要求

掌握：

维生素的概念及分类，维生素与酶的辅助因子的关系。

熟悉：

各类维生素缺乏病，脂溶性维生素的化学本质及生理功能，B族维生素和维生素C的化学结构与生理功能。

了解：

各类维生素的来源，人对重要维生素的需要量。

教学内容

第一节维生素概论

一、维生素的发现

二、维生素的概念

三、维生素的分类

四、维生素与辅酶

第二节脂溶性维生素

一、维生素A

二、维生素D

三、维生素E

四、维生素K

第三节水溶性维生素

一、维生素B1

二、维生素B2

三、维生素PP

四、维生素B6

八、维生素B12

九、维生素C

第九章激素

教学要求

掌握：

激素的定义及作用特点。

熟悉：

受体及作用，几种主要高等动物激素的生理生化功能。

了解：

激素分类，激素分泌的调节机制。

教学内容

第一节激素的定义与化学本质

一、激素的定义

二、激素的分泌

三、激素的化学本质

四、重要激素举例

第二节激素的作用机制及分泌调节

一、激素的作用机制

二、激素分泌的调节

第三节昆虫激素

第四节植物激素

第十章代谢总论

教学要求

掌握：

新陈代谢的概念和特点，高能磷酸化合物的概念，ATP结构及在能量转运中的地位和作用。

熟悉：

分解代谢与合成代谢过程，能量代谢在新陈代谢中的重要地位，高能磷酸化合物的类型及作用。

了解：

新陈代谢的研究方法，化学反应中自由能的变化和意义。

教学内容

第一节新陈代谢

一、新陈代谢的概念

二、分解代谢与合成代谢

三、物质代谢与能量代谢

四、新陈代谢的研究方法

第二节生物能学

一、热力学的一些基本概念

二、化学反应中自由能的变化和意义

三、高能磷酸化合物

四、ATP的结构和作用

第十一章糖代谢

教学要求

掌握：

糖酵解的概念，糖酵解的基本反应过程、限速酶、ATP生成、作用部位及生理意义，糖的有氧氧化概念，柠檬酸循环的基本反应过程、限速酶、ATP生成、作用部位及生理意义，磷酸戊糖途径的限速酶及生理意义，NADPH的功能，肝糖原合成与分解的限速酶及其催化的反应，糖异生的概念、限速酶及其催化的反应、生理意义，人体血糖的来源与去路。

熟悉：

糖酵解调节，丙酮酸的去路，乙酰辅酶A的形成，糖的有氧氧化的调节，磷酸戊糖途径的主要反应过程和调节，肝糖原合成与分解的调节，糖异生途径的调节，乳酸循环及其生理意义，激素对血糖水平的调节作用。

了解：

糖类在体内的消化、吸收，糖代谢的概况，肌糖原合成与分解的调节，高血糖与低血糖等糖代谢失常疾病。

教学内容

第一节糖代谢概述

一、糖的生理功能

二、糖的消化吸收

三、糖代谢的概总

第二节糖的无氧分解

一、糖酵解的反应过程

二、糖酵解的调节

三、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

二、有氧氧化生成的ATP

三、有氧氧化的调节

第四节磷酸戊糖途径

一、磷酸戊糖途径的反应过程

二、磷酸戊糖途径的调节

三、磷酸戊糖途径的生理意义

第五节糖原的合成与分解

一、糖原的合成代谢

二、糖原的分解代谢

三、糖原合成与分解的调节

第六节糖异生

一、糖异生途径

二、糖异生的调节

三、糖异生的生理意义

四、乳酸循环

第七节血糖及其调节

一、血糖的来源和去路

二、血糖水平的调节

三、血糖水平异常

第十二章脂质代谢

教学要求

掌握：

脂肪动员的概念和限速酶，脂肪酸的β-氧化的概念和主要步骤，酮体的概念、生成和利用的部位以及酮体生成的生理意义，血脂的概念、来源和去路。

熟悉：

甘油三酯的合成原料、部位和过程，酮体生成的调节，脂肪酸的合成原料、部位和限速酶，脂肪酸合成酶的特点，激素对脂酸合成的调节。

了解：

脂质的消化和吸收，脂肪酸的其它氧化方式，脂酸碳链的加长和不饱和脂酸的合成过程，血浆脂蛋白的结构和载脂蛋白的功能。

教学内容

第一节脂质的消化和吸收

第二节甘油三酯代谢

一、甘油三酯的合成代谢

二、甘油三酯的分解代谢

第三节血脂及调节

一、血脂

二、血浆脂蛋白及代谢

第十三章氨基酸代谢

教学要求

掌握：

氮平衡的概念和类型，氨基酸的脱氨基作用，氨基酸的脱羧基作用，转氨基作用的概念，糖类、脂质、氨基酸代谢之间的联系。

熟悉：

α-酮酸的代谢去路，生糖氨基酸、生酮氨基酸概念，氨的来源与去路。

了解：

蛋白质的消化作用，小肠中氨基酸的吸收，蛋白酶的水解作用。

教学内容

第一节蛋白质的消化与吸收

一、蛋白质的消化

二、氨基酸的吸收

第二节氨基酸的分解代谢

一、氨基酸的脱氨基作用

二、氨基酸的脱羧基作用

三、氨的代谢

第三节氨基酸碳骨架的氧化途径

第四节生糖氨基酸和生酮氨基酸

第十四章总结

实验内容

教学要求

基本要求：

1.进入实验室的学生必需严格遵守实验室规则；2.根据实验教程，复习有关理论知识，认真预习实验内容；3.明确实验目的，掌握实验设计的原理和思路；4.认真完成每一次实验，掌握基本的生物化学实验方法和技术，真实记录实验结果并完成实验报告。

同时，鼓励学生自行设计实验或参与实验教学改革，并积极与老师交流意见

实验内容

实验一氨基酸和蛋白质的颜色反应

实验二影响酶活性的因素

实验三酵母RNA的提取

实验四维生素C的测定

教学时数分配

理论

一

二

三

四

五

六

七

八

九

十

学时

2

2

4

4

4

3

2

2

1

2

十一

十二

十三

十四

4

2

2

2

实验

一

二

三

四

学时

4

4

6

4

四、教材与参考资料

教材

①.《Lehninger生物化学原理》，中文版，DavidL.Nelson&MichaelM.Cox，第3版

②.《生物化学》上、下册，王镜岩等主编，高等教育出版社，第3版

参考资料

①.Science、Nature、AnnualReviewofBiochemistry等专业期刊中的文献；

②.针对各章节内容的书籍和专著，如《Thestructureandpropertiesofwater》、《ProteinStructureandFunction》、《酶——在生活与工业中广为使用的超级分子催化剂》等。

五、考核办法与评价结构比例

本课程采用平时考查与期末考试相结合的考核方法。

平时成绩占50%，其中课堂参与及讨论占25%，主要通过课堂讨论、课后问题、话题辩论等形式了解学生对课程的学习状况，实验及报告占25%，主要从实验操作、问题解答、课堂表现等方面了解学生对实验技能的掌握情况。

期末考试成绩占50%，命题覆盖大纲，题型多样，着重考查学生对基本理论的掌握以及综合分析问题的能力。