第一篇：動物生物化學教案（模版）

動物生物化學教案

第一章

緒

論

1.生物化學的概念

介紹生物化學的概念、動物生物化學的概念。2.生物化學的發展

介紹生物化學的起源；獲得的重大成果；我國的成果及展望。3.生物化學與畜牧和獸醫

介紹生物化學與畜牧和獸醫的關系。

第二章

蛋白質的結構與功能

第一節

蛋白質在生命活動中的重要作用

舉例說明各種蛋白質的生理功能，例如酶、激素蛋白、血紅蛋白、免疫球蛋白等，綜合說明蛋白質是生命活動的體現者。: 第二節

蛋白質的化學組成

1.蛋白質的元素組成

強調氮是蛋白質獨特元素，氮的含量為16%是蛋白質含量測定的依據。2.蛋白質的基本結構單位和其它組分 強調氨基酸是蛋白質的構件分子。

3.氨基酸

氨基酸的基本結構；構型；氨基酸的分類表；其他氨基酸；氨基酸的主要性質。

第三節

蛋白質的化學結構

1氨基酸

構成蛋白質的氨基酸有二十種。

2.肽鍵和肽鏈的概念

肽鍵、肽鏈的概念；肽鍵形成圖。

3.蛋白質的一級結構

蛋白質一級結構的基本概念；蛋白質一級結構的表示；蛋白質一級結構測定的基本步驟。第四節

蛋白質的高級結構

1.蛋白質的結構層次

包括 蛋白質一級、二級、超二級結構、.結構域、.三級、.四級結構，用圖表示。

2.肽單位平面結構和二面角

肽單位、肽單位平面、二面角概念及圖示。

3.維持蛋白質分子構象的化學鍵

以圖介紹，包括氫鍵、疏水鍵、二硫鍵、范德華引力、離子鍵等。

4.二級結構

概念及圖示。主要介紹.á-螺旋、?-折迭?-.轉角等結構。.5.超二級結構

概念及圖示。6.結構域

概念及圖示。

7.三級結構

概念及肌紅蛋白結構圖示。強調三級結構是天然蛋白質存在的形式。8.四級結構

概念及血紅蛋白結構圖示。強調四級結構存在亞基及亞基的概念。第五節

多肽、蛋白質結構與功能的關系

1.多肽結構與功能的關系：

講明其在動物體內的表現狀態.，附圖。

2.同功能蛋白質的種屬特異性與保守性

以胰島素和細胞色素C為例講解，并附表。3.蛋白質的前體激活

以胰島素原、胰蛋白酶原的激活過程為例講解，并附圖。4.一級結構變異與分子病

以鐮刀形紅血球貧血病為例，附圖。5.血紅蛋白變構與運輸氧的功能，先給出變構效應概念，然后以血紅蛋白為例介紹S曲線及影響因素，附圖。6.蛋白質的變性和復性

蛋白質的變性與復性的概念，附圖。第六節

蛋白質的物理化學性質和分離提純

1.蛋白質的物理化學性質

蛋白質的分子量測定；蛋白質的兩性解離和等電點；蛋白質的膠體性質；蛋白質的沉淀（重點是鹽析法）；蛋白質的顏色反應；蛋白質的紫外光譜吸收特征。

2.蛋白質的分離提純 基本步驟：分七步介紹。第七節

蛋白質的分類

1.簡單蛋白質

概念。2.結合蛋白質

概念。

第三章

酶

第一節

酶的一般概念

1.酶是生物催化劑

2.酶催化作用的特征

①高效率性； ②專一性

包括絕對專一性、相對專一性和立體專一性；

③化學本質 ；④可調控性。

3.酶的化學本質

強調酶的化學本質是蛋白質，具有蛋白質的一切理化性質。4.單體酶、寡聚酶和多酶復合體

基本概念, 重點以丙酮酸脫氫酶復合體介紹多酶復合體的概念。區別.單體酶與單結合酶單純蛋白酶，寡聚酶與多酶復合體。

5.酶的重要意義

第二節

酶的組成與輔酶

1.單純酶和結合酶

概念, 重點是結合酶。2.酶的輔助因子

講明酶蛋白與輔酶之間的關系，酶蛋白與輔酶在結合酶中的作用。

3.維生素與輔酶：維生素概念及分類；脂溶性維生素的簡介；各種維生素構成的 輔酶，輔酶的名稱，縮寫符號，功能及構成什么酶類的輔酶。第三節

酶結構與功能的關系

1.酶活性部位和必需基團

圖示,介紹有關基團。

2.酶原激活

附圖，以胰凝乳蛋白為例說明酶原激活的過程。第四節

酶催化機理

1.過渡態和活化能

圖示。

2.中間產物學說

附圖，并以反應式表示出來。3.誘導契合學說

附圖，說明過程。

4.酶催化機理

附圖及表，重點介紹共價催化和酸堿催化概念。第五節

酶活力測定

1.酶活力測定

酶活力概念；酶活力測定方法。2.酶活力單位

解釋概念。3.比活力

解釋概念。第六節

酶促反應動力學

1.底物濃度對酶反應速度的影響

曲線 ,米氏方程, 二者聯系 ,Vmax和Km值，Km的意義。2.抑制劑對酶反應速度的影響

抑制劑分類, 重點是可逆抑制, 舉例說明竟爭性抑制和非竟爭性抑制的動力學曲線特點。.3.激活劑對酶反應速度的影響 三點介紹。

4.酶濃度對酶反應速度的影響 直線。

5.溫度對酶反應速度的影響

基本概念及低溫、高溫對酶活性的影響。最適溫度。6.溶液PH對酶反應速度的影響 基本概念

最適PH。第七節

酶活性調節

1.變構酶

概念, 舉例說明變構調節的機制。2共價調節

概念, 舉例說明共價調節的機制。3.同工酶

概念, 以乳酸脫氫酶說明。第八節

酶工程

1.酶工程的概念

2.化學酶工程

重點介紹固定化酶的概念、制備方法、用途。3.生物酶工程

第九節

酶的命名和分類

1.酶的命名

2.酶的分類

六大類。

第四章

糖類代謝

第一節

糖在動物體內的一般代謝

1.糖的生理功能

從糖能構成細胞成分，氧化供能，轉變成脂和蛋白質來講解。2.糖代謝的概況 ：附圖

把糖各條代謝途經簡單的聯系在一起。第二節

糖的分解供能（各途經反應分步出現）

1.糖酵解

分步介紹,然后總結,說明意義.計算ATP數。

2.丙酮酸形成乙酰輔酶A

反應式,多酶復合體介紹，計算ATP數。3.檸檬酸循環

分三階段,說明能量變化,總結其意義，計算ATP數。4.葡萄糖完全氧化產生的ATP

計算ATP數 第三節

磷酸戊糖途徑

1.磷酸戊糖途徑的反應

途徑可簡單表示，重點是酶的作用，使反應走向會不同。2.磷酸戊糖途徑的生理意義

重點介紹其在不同狀況下的反應方向和生理意義。第四節

葡萄糖異生作用

1.葡萄糖異生作用的生物學意義

可總結為三點：動物饑餓時補充血糖；反芻動物糖的主要來源；清除乳酸。2.葡萄糖異生作用的反應途徑

強調在肝臟中進行，只講三步反應。3.底物循環

介紹其信號放大作用。

4.乳酸異生為葡萄糖的意義

介紹乳酸循環。第五節

糖原

1.糖原的合成簡單反應式,指出限速酶。2.糖原的分解

簡單反應式,指出限速酶。

3.糖原代謝調節

重點是激素調節，強調糖原代謝的意義。第六節

糖代謝各途徑之間的聯系

畫簡單聯絡圖。

第五章

生物氧化

第一節

自由能

自由能的概念，能量與機體代謝的關系。第二節

ATP 1.ATP是生物體中自由能的通用貨幣

指出ATP在能量代謝中的地位，ATP上能量的轉移方式。2.ATP具有較高的磷酸轉移潛勢

掌握ATP結構特點, 重點介紹ATP為什么能提供能量。3.ATP以偶聯方式推動體內非自發反應 ATP與機體代謝反應的偶聯方式。第三節

氧化磷酸化作用

1.生物氧化的特點

可總結為三點：酶促反應；溫和條件；逐步反應、逐步放能、逐步貯能的過程。2.兩條主要的呼吸鏈

引出呼吸鏈的概念。先介紹呼吸鏈組成成分，然后介紹兩條呼吸鏈的排列順序，最后以復合物形式介紹呼吸鏈在線粒體的存在形式。

3.胞液中NADH的氧化

穿梭作用概念，兩種穿梭作用的反應過程以附圖說明，并說明穿梭作用的意義。在此可進一步說明同工酶的作用。

4.氧化磷酸化作用

介紹ATP的合成方式： ①底物磷酸化作用：以糖酵解中的反應為例介紹。②氧化磷酸化作用：概念、意義，可以三羧酸循環的反應為例介紹。

5.化學滲透學說

只講基本觀點，詳細過程不講。第四節

其它生物氧化體系(自學)1.需氧脫氫酶

2.過氧化氫酶和過氧化物酶 3.加氧酶

4.超氧化物歧化酶

第六章

脂類代謝

第一節

脂類的生理功能

重點強調動物機體為什么供能是以糖為主,脂為次? 第二節

脂肪的分解代謝

1.脂肪的動員

概念

2.甘油的代謝

反應式，與糖代謝相連，說明甘油轉變糖。3.脂肪酸的分解代謝

反應式；

脂肪酸的β-氧化； Knoop實驗；脂肪酸的活化；脂酰CoA的轉運；β-氧化過程；計算ATP數。

4.酮體的生成和利用

介紹酮體的概念，然后介紹生成和分解反應，重點強調其生理意義及危害。5.脂肪酸的其他氧化方式

介紹奇數碳原子脂肪酸和不飽和脂肪酸的氧化，強調丙酸代謝是反芻動物體內糖的主要來源。

第三節

脂肪的合成代謝

1.長鏈脂肪酸的合成

以軟脂酸為例,介紹脂肪酸在脂肪酸合成酶系上的合成反應.注意其耗能方式.介紹乙酰COA的過膜反應。

2.脂肪酸碳鏈的延長和脫飽和作用

微粒體系統。3.甘油三酯的合成 介紹兩條合成途經。第四節

脂肪代謝的調節

1.脂肪組織中脂肪的合成與分解的調節 2.肌肉中糖與脂肪分解代謝的相互調節 3.肝臟的調節作用 第五節

類脂代謝

1.磷脂的代謝

2.膽固醇的合成代謝及轉變 第六節

脂類在體內運轉的概況

1.血脂和血漿脂蛋白的結構與分類

重點介紹脂類物質在體內的兩種運輸方式。2.血漿脂蛋白的主要功能

血漿脂蛋白的分類；CM、VLDL、LDL、HDL的功能。

第七章

含氮小分子的代謝

第一節

蛋白質的營養作用

1.飼料蛋白質的生理功能 2.氮平衡

介紹三種氮平衡。

3.蛋白質的生理價值與必需氨基酸

蛋白質的生理價值的定義，重點是必需氨基酸的定義和種類。.第二節

氨基酸的一般分解代謝

1.動物體內氨基酸的代謝概況

2.氨基酸的脫氨基作用

介紹三種脫氨基作用，重點介紹聯合脫氨基作用。3氨基酸的脫羧基作用

介紹只有少數氨基酸能進行脫羧基作用。第三節

氨的代謝

1.動物體內氨的來源與去路

基本概念。2.谷氨酰胺的生成…..氨在體內的運輸形式。

3.尿素的生成鳥氨酸循環過程，以簡圖介紹,然后再分步介紹。4.尿酸的生成和排出

第四節

α-酮酸的代謝和非必需氨基酸的合成

1.α-酮酸的代謝

以圖的形式說明α-酮酸的三條代謝途經。2.非必需氨基酸的合成 第五節

個別氨基酸代謝簡介

1.提供一碳基團的氨基酸 2.芳香族氨基酸的代謝轉變 3.含硫氨基酸的代謝 第六節

核苷酸的合成代謝

1.嘌呤核苷酸的合成 2.嘧啶核苷酸的合成 3.脫氧核苷酸的合成 第七節

核苷酸的分解代謝

1.嘌呤的分解 2.嘧啶的分解

第八節

糖、脂類、氨基酸和核苷酸的代謝聯系

1.相互聯系

布置畫三大代謝聯絡圖。2.營養物質之間的相互影響

第八章

核酸的化學結構

第一節

核酸的化學組成與結構

1.核酸的化學組成將DNA與RNA的化學組成成分進行比較。

2.DNA分子的結構： DNA的一級結構、二級結構、三級結構（螺旋和超螺旋結構）。3.DNA的一些性質

熱變性,Tm值,增色效應和減色效應.DNA的變性、復性和分子雜交。探針等。

第二節

RNA分子的結構

重點是tRNA的二級和三級結構。

第九章

核酸的生物學功能

第一節

DNA的生物合成

1.DNA的復制

DNA復制的概念、復制起始點、復制原則、復制系統、復制過程。2.DNA的損傷和修復

介紹DNA損傷的概念 四種修復方式, 重點為切除修復。3.RNA指導下的DNA合成（反向轉錄）

強調反轉錄酶是多功能酶，并且比較，DNA的復制過程與反轉錄過程的異同點。

4.多聚酶鏈式反應（PCR）

概念、原理及基本步驟.。5.DNA核苷酸的順序測定

重點是雙脫氧法原理。第二節

RNA的生物合成

1.轉錄

①轉錄概念 ②RNA聚合酶介紹 ③轉錄過程

重點區別DNA復制過程與轉錄過程和反轉錄過程的異同點。

2.RNA轉錄后加工成熟

3.真核生物中的轉錄

重點介紹真核細胞內的RNA聚合酶,對原核與真核的轉錄進行比較。第三節

催化活性RNA的發現（核酶）

介紹發現過程，研究進展。第四節

蛋白質的生物合成

1.遺傳密碼

概念及特性。

2.解碼系統

tRNA的結構特點,氨基酸活化過程,密碼與反密碼的配對。3.核糖體

核糖體上的幾個活性位點。

4.蛋白質合成的過程（核糖體循環）分起始,延長,終止三步來講，每步中的各種因子的作用祥細介紹。

5.蛋白質的加工、折疊和修飾 第五節

蛋白質的到位

信號肽學說。第六節

中心法則

概念；以簡圖介紹。第七節

基因表達的調控

1.原核生物的基因表達調控

重點是乳糖操縱子的調控。2.真核生物的基因表達調控

介紹調控蛋白的結構域，重點介紹鋅指調控和亮氨酸拉鏈的作用。第八節

分子生物學技術

1.DNA重組技術

工具酶，重點是限制性內切酶，目的基因的獲得，載體的選擇、重組、轉化、篩選。最后以簡圖總結。

2.轉基因技術

基本概念。3.體細胞克隆技術

基本概念。4.DNA指紋技術

基本概念。5.蛋白質工程

基本概念。

第十章

生物膜的結構與功能

第一節

生物膜的化學組成

1.膜脂

重點介紹膜脂的種類、結構特點、性質等。2.膜蛋白

外周蛋白、內在蛋白。3.膜糖

糖脂、糖蛋白。第二節

生物膜的結構特點

1.膜的運動性

2.膜脂的流動性與相變

介紹液晶態的形成。3.膜蛋白與膜脂質的相互作用 4.脂質雙層的不對稱性 5.流動鑲嵌模型 第三節

物質過膜運輸

1.小分子與離子的過膜運輸

重點介紹物質過膜運輸的三種方式。2.大分子的過膜運輸

第四節

信號的過膜傳導

1.受體的概念

2.G蛋白偶聯型受體系統

G蛋白；蛋白激酶A途徑；蛋白激酶C途徑；IP3－Ｃa2+ ／鈣調蛋白激酶途徑。3.酪氨酸蛋白激酶型受體系統

酪氨酸蛋白激酶型受體；受體酪氨酸蛋白激酶途徑。4.DNA轉錄調節型受體系統

第二篇：生物化學教案

生物化學

內蒙古農業大學 2014年8月 緒論

教學目的與要求：

1、了解生物化學的發展史，明確生物化學的概念、任務；

2、了解生物化學與各學科之間的聯系及研究生物化學現實意義；

3、了解生物化學與其他學科的關系、應用與前景和學習方法。教學重點：生物化學的概念、研究對象和內容 教學難點：生物化學的研究內容 教學時數：1學時

教學手段：講授法，利用多媒體與傳統方法的相結合。教學內容：

一、生物化學的概念、研究對象和內容

1、生物化學是介于生物和化學之間的一門邊緣科學，它是用化學的理論和方法作為主要手段來研究生命現象，從而揭示生命的奧秘。它是從分子水平來研究生物體（包括人類、動物、植物和微生物）內基本物質的化學組成和生命活動所進行的化學變化（即代謝反應）的規律及其與生理機能的關系的一門科學。

生物化學的任務就是研究組成生物體基本物質的性質，結構與功能，以及這些物質在生命活動過程中所進行的化學變化的規律及其與生理機能的關系，從而闡明生命現象的本質，并把這些知識應用到社會實踐和生產實踐中去，以達到征服自然和改造自然的目的。

2、生物化學研究的主要內容 1）．生物體的物質組成、結構與功能：高等生物體主要由蛋白質、核酸、糖類、脂類以及水、無機鹽等組成，通過對生物大分子結構的理解，揭示結構與功能之間的關系。

2）．物質代謝與調控：物質代謝的基本過程主要包括三大步驟：消化、吸收→中間代謝→排泄。其中，中間代謝過程在細胞內進行的，是最為復雜的化學變化過程，它包括合成代謝，分解代謝，物質互變，代謝調控，能量代謝幾方面的內容。

3）．遺傳信息的傳遞與表達：對生物體遺傳與繁殖的分子機制的研究，也是現代生物化學與分子生物學研究的一個重要內容。

4）.組織與器官機能生物化學：生命有機體是一個統一協調整體。

二、生物化學的發展

第一階段從19世紀末到20世紀30年代，主要是靜態的描述性階段，對生物體各種組成成分進行分離、純化、結構測定、合成及理化性質的研究。其中菲舍爾測定了很多糖和氨基酸的結構，確定了糖的構型，并指出蛋白質是以肽鍵連接的。1926年薩姆納制得了脲酶結晶，并證明它是蛋白質。

第二階段約在20世紀30～50年代，主要特點是研究生物體內物質的變化，即代謝途徑，所以稱動態生化階段。其間突出成就是確定了糖酵解、三羧 酸循環以及脂肪分解等重要的分解代謝途徑。對呼吸、光合作用以及腺苷三磷酸(ATF)在能量轉換中的關鍵位置有了較深入的認識。

第三階段是從20世紀50年代開始，主要特點是研究生物大分子的結構與功能。生物化學在這一階段的發展，以及物理學、技術科學、微生物學、遺傳學、細胞學等其他學科的滲透，產生了分子生物學，并成為生物化學的主體。

三、生物化學與其它學科的關系

19世紀以前人們主要是通過生物體內的化學變化來認識生物體的生理機能，直到二十世紀初才發展成為一門獨立的新型學科。它是介于生物和化學之間的一門學科，它和有機化學、生理學、生物物理學和分子生物學等學科的關系極為密切。

深入了解各種生物的生長、生殖、生理、遺傳、衰老、疾病、生命起源和演化等理解，都需要用生物化學的原理和方法進行探討。因此，生物化學是各門生物科學的基礎，特別是生理學、微生物學、遺傳學、細胞學等各科的基礎，在分子生物學中占有特別重要的位置。

若以不同的生物為對象，生物化學可分為動物生化、植物生化、微生物生化、昆蟲生化、醫學生化等；若以生物體的不同組織或過程為研究對象，則可分為肌肉生化、神經生化、免疫生化、生物力能學等；因研究的物質不同，又可分為蛋白質化學、核酸化學、脂化學、糖化學、酶學等分支；研究各種天然物質的化學稱為生物有機化學；研究各種無機物的生物功能的學科則稱為生物無機化學或無機生物化學。

四、生物化學的應用與發展前景

介紹生物化學在農業、工業、醫藥、食品等各個領域的應用。結合實例著重介紹在農業生產及科研中的應用。

本世紀與生物化學有關的最重要的領域主要有以下幾個方面：

（1）生物大分子結構與功能的關系；（2）生物膜的結構與功能；（3）機體自身調控的分子機理；（4）生化技術的創新與發明；（5）功能基因組、蛋白質組、代謝組等；

（6）分子育種與分子農業（工廠化農業）；（7）生物凈化；（8）生物電子學；（9）生化藥物；（10）生物能源的開發等。

五、生物化學的學習方法

在學習理論知識的同時，注意理論聯系實際，重視實驗教學，把握各學科間的交叉與聯系。

思考題：

1、生物化學的概念及研究的內容。課后總結：

本次課教學目的明確，基礎知識準確，符合大綱要求。恰當地選擇和運用教學方法，調動學生學習的積極性使學生對生物化學產生很大興趣。學生反映很好。

存在問題、改進措施： 一些學生化學基礎較差，需復習有關知識。第二章 蛋白質化學

教學目的與要求

1、掌握蛋白質的概念和化學組成；蛋白質的基本結構單位——氨基酸的分類及結構；蛋白質各級分子結構的內容和特點。

2、熟悉氨基酸、蛋白質的理化性質及分離鑒定方法。

3、了解蛋白質的分子結構與功能的關系。教學重點：

蛋白質的分子結構、主要性質以及結構與功能的關系，蛋白質的幾種二級結構、超二級結構與結構域。

教學難點：蛋白質的幾種二級結構、超二級結構與結構域。教學時數：8學時

教學方法：講授法，利用多媒體與傳統方法的相結合。教學內容

2.1蛋白質分類

一、蛋白質的化學組成與分類

1、元素組成

碳50%、氫7%、氧23%、氮16%、硫0.3% 微量的磷、鐵、銅、碘、鋅、鉬

凱氏定氮：平均含氮16%，粗蛋白質含量=蛋白氮×6.25

2、氨基酸組成

氨基酸是蛋白質的基本組成單位，蛋白質主要由20種常見氨基酸組成，其中有8種人體不能合成的氨基酸必須由食物中獲得，為人體必需氨基酸，評價蛋白質食品的營養價值主要要看它的必需氨基酸的含量。此外蛋白質中還有一些稀有氨基酸，如羥基脯氨酸、賴氨酸，甲基甘氨酸、賴氨酸等，他們都是主要氨基酸的衍生物，在一些特殊的蛋白及組織中發揮作用。

二、蛋白質的分類

1.根據生物學功能分：酶、抗體、運輸蛋白、激素等

蛋白質功能的多樣性

1、酶

2、結構成分（結締組織的膠原蛋白、血管和皮膚的彈性蛋白、膜蛋白）

3、貯藏（卵清蛋白、種子蛋白）

4、物質運輸（血紅蛋白、Na+K+ATPase、葡萄糖運輸載體、脂蛋白、電子傳遞體）

5、細胞運動（肌肉收縮的肌球蛋白、肌動蛋白）

6、激素功能（胰島素）

7、防御（抗體、皮膚的角蛋白、血凝蛋白）8．接受、傳遞信息（受體蛋白，味覺蛋白）9．調節、控制細胞生長、分化、和遺傳信息的表達（組蛋白、阻遏蛋白 2.根據化學組成成分分類：

簡單蛋白：僅由aa構成

結合蛋白：簡單蛋白與其它生物分子的結合物。3.根據分子形狀分類：

球蛋白：長/寬≤3～4，血紅蛋白

纖維蛋白：長/寬>10，血纖蛋白、絲蛋白 膜蛋白質：生物膜組成

2.2 蛋白質的基本結構單位—氨基酸

蛋白質的水解：蛋白質可以受酸、堿或酶的作用而水解成氨基酸。

1、酸水解 ：用6MHCl或4MH2SO4，105℃回流20小時即可完全水解。酸水解不引起氨基酸的消旋，但色氨酸完全被破壞，絲氨酸和蘇氨酸部分破壞，天冬酰胺和谷氨酰胺的酰胺基被水解。如樣品含有雜質，在酸水解過程中常產生腐黑質，使水解液變黑。(用3mol/L對甲苯磺酸代替鹽酸，得到色氨酸較多，可像絲氨酸和蘇氨酸一樣用外推法求其含量。)

2、堿水解：用5MNaOH，水解10－20小時可水解完全。堿水解使氨基酸消旋，許多氨基酸被破壞，但色氨酸不被破壞。常用于測定色氨酸含量。(可加入淀粉以防止氧化。)

3、酶水解：酶水解既不破壞氨基酸，也不引起消旋。但酶水解時間長，反應不完全。一般用于部分水解，若要完全水解，需要用多種酶協同作用。

一、氨基酸的結構、分類

1.氨基酸的結構特點：都有一個氨基和一個羧基且連在同一個碳原子上。

兩個例外：

（1）脯氨酸和羥脯氨酸是α-亞氨基酸；

（2）除甘氨酸沒有手性碳原子外，沒有旋光性，其他蛋白質氨基酸均屬于L型。2.氨基酸的分類：

（1）根據R基團的化學結構：脂肪族氨基酸、芳香族氨基酸、雜環族氨基酸（2）根據R基團的酸堿性分為：中性氨基酸、酸性氨基酸、堿性氨基酸

（3）根據R基團的帶電性質分為：疏水性氨基酸、帶電荷極性氨基酸、不帶電荷的極性氨基酸。

3.蛋白質中氨基酸的修飾：4－羥脯氨酸

4.非蛋白質中的氨基酸：L-鳥氨酸、L－瓜氨酸

不對稱碳原子：是連接四個不同原子或基團的碳原子。

旋光異構現象：當光波通過尼克棱鏡時，由于棱鏡的結構通過的只是沿某一平面振動的光波，其他都被遮斷，這種光稱為“平面偏振光”。當它通過具有眩光性質的某異構物溶液時，則偏振面會向右或向左旋轉。“+”和“-”分別表示右旋和左旋。

二、氨基酸的性質

氨基酸的化學性質取決于其分子中的羧基、氨基、側鏈基團以及這些基團的相互影響。

1、一般物理性質

溶解度：水中溶解度差別較大，不溶于有機溶劑。

光吸收性：可見光區無光吸收，紫外光區Phe、Thy、Trp有光吸收。

旋光性：AA的物理常數，與結構、PH值有關。

味感：不同味道(與構型有關).2、兩性電離及等電點

各類氨基酸的pI值范圍：

中性氨基酸的等電點一般在5.0~6.5之間，酸性氨基酸為2.7~3.2，堿性氨基酸為9.5~10.7。

[思考題] 為什么中性氨基酸的等電點不等于7？

中性氨基酸的羧基的酸式電離略大于其氨基的堿式電離，因而溶液的pH值必須達到偏酸時，才能使其兩種電離趨向恰好相等。

3、化學性質：

（1）與茚三酮的反應：Pro產生黃色物質，其它為藍紫色。在570nm（藍紫色）或440nm（黃色）定量測定（幾μg）。

反應后藍紫色的深度或二氧化碳的體積可作為a-氨基酸定量分析的依據。肽類和蛋白質也有此反應。由于反應非常靈敏，是鑒定氨基酸、肽類和蛋白質最迅速而又簡便的方法，廣泛用于a-氨基酸、肽類和蛋白質的比色測定或紙層析與薄層層析的顯色。

（2）與甲醛的反應：氨基酸的甲醛滴定法（3）與2,4-二硝基氟苯(DNFB)的反應

用于測定蛋白質或多肽N-端氨基酸的方法，稱為二硝基苯法，簡稱為DNP法。利用此法不斷降解蛋白質或多肽，反復用DNFB標記其氨基末端，就可確定蛋白質或多肽鏈中氨基酸的排列順序。

（4）與異硫氰酸苯酯（PITC）的反應

在弱堿性條件下，氨基酸的a-氨基易于異硫氰酸酯（PITC）反應，生成苯胺基硫甲酰衍生物，后者在硝基甲烷中與酸作用而環化，生成苯乙內酰硫脲（PTH）衍生物。

蛋白質多肽鏈N端氨基酸的a-氨基也可以與PITC發生上述反應生成OTH-肽，在酸性溶液中釋放出末端的PTH-氨基酸和比原來少一個氨基酸殘基的多肽鏈，所得的PTH-氨基酸用層析法堅定，即可確定肽鏈N端氨基酸的種類。

根據此原理設計出的蛋白質順序測定儀，大大提高了蛋白質測序的效率。（5）與亞硝酸反應：

α-氨基酸與亞硝酸作用，可釋放氮氣。若定量測定反應中所釋放出的N2的體積，即可計算出氨基酸的含量，此種方法稱為van Slyke氨基氮測定法，常用于氨基酸和多肽的定量分析。

（6）與熒光胺反應：

根據熒光強度測定氨基酸含量（ng級）。激發波長λx=390nm，發射波長λm=475nm。

（7）與5,5′-雙硫基-雙（2-硝基苯甲酸）反應：

2.3肽

一、肽鍵及肽 肽鍵：一個氨基酸的—羧基與另一個氨基酸的—氨基縮合脫水而形成的酰胺鍵稱為肽鍵。肽鍵是蛋白質分子中氨基酸之間的主要連接方式。肽：氨基酸通過肽鍵連接形成的化合物稱為肽，2個氨基酸形成的肽稱為二肽，10個以下稱寡肽，10個以上稱多肽，所以蛋白質的結構是多肽鏈結構。

二、肽的命名及結構

介紹肽的命名原則和表示方法及結構。含有游離的α—NH2基一端稱氨基端，或N—末端，含有游離的α—羧基末端稱羧基末端，或C—末端。

三、天然存在的活性寡肽

生物體中有許多游離的肽具有生理功能。（以谷胱甘肽為例介紹谷胱甘肽(glu tathione)可命名為 γ-谷氨酰半胱氨酰甘氨酸。）2.4蛋白質的分子結構

蛋白質的結構可分為四個層次來研究。

一、蛋白質的一級結構

（一）蛋白質一級結構（介紹蛋白質一級結構的概念）

（二）蛋白質一級結構的測定（簡單介紹蛋白質一級結構測定的策略，結合圖介紹牛胰島素和牛胰核糖核酸酶的一級結構）

二、蛋白質的二級結構

首先介紹基本概念：蛋白質的二級結構、構象，并將構象和構型兩個概念加以比較。

（一）肽鍵的幾何學（介紹肽平面的3個特點）1.肽單位是一個剛性的平面；

2.肽平面中羰基上的氧與亞氨基上的氫幾乎總是處于相反位置； 3.Cα和亞氨基N及Cα與羰基C之間的鍵是單鍵，可自由旋轉。

（二）蛋白質的二級結構

重點介紹α—螺旋結構和β—折疊結構

1.α—螺旋結構（結合圖介紹其結構特點）（1）α—螺旋結構是一個類似棒狀的螺旋結構，R在外側，右手螺旋。（2）每個螺旋有3.6個氨基酸，螺距為0.54nm，氨基酸之間的軸心距為0.15nm，每個氨基酸殘基旋轉100度。

（3）氫鍵是維持α—螺旋結構穩定的主要作用力。2.β—折疊結構（結合圖介紹其結構特點）

（1）多肽鏈幾乎完全伸展，相鄰氨基酸之間軸心距為0.35nm；

（2）相鄰肽鏈主鏈上的C=O和N—H之間形成氫鍵，維持結構的穩定；（3）肽鏈的排列可以是平行或反平行的。3.β—轉角結構（結合圖介紹其概念）4.β—凸起 5.無規則卷曲

三、超二級結構和結構域

介紹兩個概念。超二級結構是二級結構的聚集體，有不同類型，參見書中的圖。

結構域是介于二級結構和三級結構之間的一種結構層次（見圖）。

四、蛋白質的三級結構

（一）蛋白質的三級結構及特點 介紹蛋白質三級結構的概念，以肌紅蛋白為例說明蛋白質三級結構的特點。分析肌紅蛋白的一級結構、二級結構、三級結構，說明蛋白質的結構是如何從初級結構發展到高級結構的。

（二）維持蛋白質構象的作用力

重點介紹次級鍵，包括氫鍵、離子鍵、疏水鍵和范德華力的概念。說明次級鍵在穩定蛋白質空間構象中的重要作用。

五、蛋白質的四級結構 介紹蛋白質四級結構的概念，以血紅蛋白為例介紹蛋白質四級結構的特點。分析血紅蛋白的一級結構、二級結構、三級結構、四級結構。比較肌紅蛋白和血紅蛋白的相同點和不同點及性質的差別。

2.5 蛋白質結構與功能的關系

一、蛋白質一級結構與功能的關系

通過以下幾個方面說明蛋白質的一級結構與功能的關系：

（一）分子病與結構的關系

（二）同源蛋白質中氨基酸順序的種屬差異

（三）蛋白質的激活

二、蛋白質的空間結構與功能的關系

從以下幾個方面說明蛋白質空間結構與功能之間的關系：

（一）核糖核酸酶的變性與復性

（二）蛋白質的變構現象

通過以上實例說明蛋白質的一級結構和空間結構與蛋白質的功能有相適應性和統一性。蛋白質的特異結構決定了蛋白質的特殊功能。

2.6 蛋白質的重要性質

一、蛋白質的兩性性質和等電點

蛋白質是由氨基酸組成的，所以蛋白質是兩性電解質，各種蛋白質有其特異的等電點。介紹蛋白質等電點的概念以及應用。

電泳：帶電顆粒在電場中移動的現象。分子大小不同的蛋白質所帶凈電荷密度不同，遷移率即異，在電泳時可以分開。

蛋白質在其等電點偏酸溶液中帶正電荷，在偏堿溶液中帶負電荷，在等電點pH時為兩性離子。

二、蛋白質的膠體性質

布郎運動、丁道爾現象、電泳現象，不能透過半透膜，具有吸附能力 蛋白質溶液穩定的原因： 1）表面形成水膜（水化層）2）帶相同電荷。

三、蛋白質的沉淀反應

介紹以下概念：蛋白質的沉淀作用、鹽析、鹽溶、分段鹽析。介紹維持蛋白質膠體穩定的原因以及蛋白質膠體性質在生產和研究中的應用。

四、蛋白質的變性與復性

重點介紹變性和復性的概念以及理化性質的改變，結合生活和生產中的實例加以解釋。請學生舉出生活中遇到的蛋白質變性或復性的例子，并說明其實質。

五、蛋白質的顏色反應 P55

作業與思考題：

作業：1 蛋白質結構層次的概念？

2.維持蛋白質空間結構穩定的作用力有哪些？ 3.氨基酸的結構式。

教學反思

建議：在學習氨基酸的結構時聯系有機化學的羧酸結構；在學習氨基酸的化學性質時聯系氨基酸的結構，再將氨基酸的結構和特性與蛋白質的結構和特性聯系起來。同時注意氨基酸的某些特殊反應在蛋白質的合成工作中的實際意義，認識蛋白質的重要生物學意義和生產實踐意義。

第三章核酸

教學目的與要求：掌握核酸的結構與功能，重要的理化性質。

教學重點：核酸的種類和化學組成，核酸的分子結構和主要性質，DNA的雙螺旋結構模型和tRNA的“三葉草”結構。

教學難點：DNA的雙螺旋結構模型 教學時數：6學時

教學方法：利用多媒體與傳統方法的相結合 教學內容：

3.1核酸的分類及組成

一、分 類

1．核酸是由堿基、戊糖、磷酸組成的，按其所含的戊糖種類的不同分為兩大類：

核糖核酸（ribonucleic acid 即RNA）：戊糖為核糖 脫氧核糖核酸（deoxyribonucleic acid 即DNA）：戊糖為脫氧核糖

2．核糖核酸（RNA）按其功能的不同分為三大類：

（1）核糖體RNA(ribosomal RNAs，rRNAs)，rRNAs的功能是作為核糖體的重要組成成分參與蛋白質的生物合成。原核生物中主要有5S rRNAs、16S rRNAs和23S rRNAs三種，真核生物中主要有5S rRNAs、5.8S rRNAs、18S rRNAs和28S rRNAs四種。

（2）信使RNA（messenger RNAs，mRNAs）。mRNAs是以DNA為模板合成的，又是蛋白質合成的模板。

（3）轉移RNAs(transfer RNAs，tRNAs)。tRNAs是最小的RNA分子。它的主要功能是在蛋白質生物合成過程中把mRNA的信息準確地翻譯成蛋白質中氨基酸順序的適配器（adapter）分子，具有轉運氨基酸的作用。

（4）此外，在細胞中還含有其他的RNA，如真核細胞中還有少量核內小RNA（small nuclear RNA，縮寫成snRNA）、染色體RNA（chRNA）。

二、分 布

（一）DNA的分布

核酸廣泛分布于各類生物細胞中。在真核細胞中，95%～98%的DNA分布于細胞核中，在原核細胞中，DNA存在于細胞質中的核質區。

（二）RNA的分布

RNA主要存在于細胞質中，約占總量的90%，細胞核中也有少量的存在，約占總量的10%。

上述兩大類核酸在細胞內的分布狀況是與它們的功能相一致的。細胞中的DNA起著貯存和傳遞遺傳信息的作用。細胞質中的RNA在核內接受了DNA的“指令”，到細胞質指導并直接參與蛋白質的合成。

三、核酸的化學組成

核酸的基本結構單位是核苷酸（nucleotide）。

部分水解可產生核苷酸，如經完全水解則產生磷酸、堿基和戊糖。

一、堿 基

核酸中的堿基有兩類：嘌呤堿（pyrimidine）和嘧啶堿（purine）。它們是含氮的雜環化合物，稱為堿基，也稱含氮堿。

（一）嘌呤堿

結合教材中嘌呤堿的結構分子式，介紹 DNA和RNA中含有的兩種相同的主要嘌呤堿：腺嘌呤和鳥嘌呤，分別用A和G表示。

（二）嘧啶堿

結合教材中嘧啶堿的結構分子式，介紹核酸中的三種嘧啶堿，即胞嘧啶（cytosine）、尿嘧啶（uracil）和胸腺嘧啶（thymine），分別用C、U和T表示。RNA中含有的是胞嘧啶和尿嘧啶，DNA含有胞嘧啶和胸腺嘧啶。

二、戊 糖

核酸是按其所含戊糖不同而分為兩大類的。DNA所含的戊糖是D-2'-脫氧核糖，RNA所含的戊糖是D-核糖。

三、磷 酸

任何核酸都含有磷酸，參與形成3',5'-磷酸二酯鍵，使核酸連成多核苷酸鏈。

四、核 苷

核苷（由戊糖和堿基縮合而成，并以N-C糖苷鍵連接。核苷可以分成核糖核苷與脫氧核糖核苷兩大類。

五、核苷酸

核苷中的戊糖羥基被磷酸酯化，就形成核苷酸。核苷酸分成核糖核苷酸與脫氧核糖核苷酸兩大類。

生物體內存在的游離核苷酸多是5'-核苷酸。用堿水解RNA時，可得到2'-核糖核苷酸與3'-核糖核苷酸的混合物。

六、細胞中的游離核苷酸及其衍生物

生物體細胞中還有一些以游離形式存在的核苷酸。如腺嘌呤核苷二磷酸（ADP）和腺嘌呤核苷三磷酸（ATP）。

此外，在生物細胞中，還存在著環化核苷酸，其中研究得最多的是3',5'-環腺苷酸（cAMP）。

3.2 脫氧核糖核酸的結構

一、DNA的堿基組成

Chargaff定則：1950年

1．所有DNA中 [A]=[T]； [G]=[C]。因此，[A]+[G]=[C]+[T]。

2．DNA的堿基組成具有種的特異性，即不同生物種的DNA具有自己獨特的堿基組成比例（又稱不對稱率 dissymmetry ratio）。

3.同一種生物DNA的堿基組成沒有組織和器官的特異性。

4.年齡、營養狀況、環境等因素不影響DNA的堿基組成。

二、DNA的一級結構

核酸結構根據一級、二級、三級分級討論。核酸的一級結構是它的共價結構和核苷酸順序，是由數量極其龐大的四種脫氧核糖核苷酸，通過3',5'-磷酸二酯鍵連接起來的直線形或環形多聚體。

多核苷酸的幾種縮寫法：

由于DNA鏈是有極性的，書寫堿基的順序是從5'-端到3'-端。

三、DNA的空間結構

DNA分子雙螺旋結構模型：

（一）B-DNA的結構

根據Watson和Crick所提出的模型（參見圖3-14），B-DNA具有以下特征：

1． 兩條反向平行的多核苷酸鏈圍繞同一中心軸相互纏繞。

2． 嘌呤堿基與嘧啶堿基位于雙螺旋的內側，磷酸與核糖在外側，彼此通過3',5'-磷酸二酯鍵相連接，形成DNA分子的骨架。

3． 雙螺旋的平均直徑為2nm，兩個相鄰的堿基對之間相距的高度，即堿基堆積距離為0.34nm，兩個核苷酸之間的夾角為36°。因此，沿中心軸每旋轉一周有10個核苷酸。每一圈的高度（即螺距）為3.4nm。

4．兩條核苷酸鏈依靠彼此堿基之間形成的氫鍵相連而結合在一起。A與T相配對；G與C相配對，稱為堿基互補。

DNA復制、轉錄、反轉錄等的分子基礎都是堿基互補配對。

對某些重要特性的討論： 1.DNA分子的長度 ；2.DNA分子結構中的堿基互變異構體；3.DNA分子的穩定性：主要因素是堿基堆積力、范德華引力。

4.DNA分子的可塑性

（二）A-DNA的結構

A-DNA是當降低濕度或在水溶液中加入乙醇，可使B-DNA轉變為A-DNA。

（三）Z-DNA分子的結構

除了A-DNA和B-DNA以外，自然界中還發現有一種Z-DNA。

四、DNA的三級結構

環狀DNA結構進一步扭曲成為更復雜的三級結構。包括線狀DNA形成的紐結、超螺旋和多重螺旋以及環狀DNA形成的結、超螺旋和連環等多種類型，其中超螺旋是最常見的，所以，DNA的三級結構主要是指雙螺旋進一步扭曲形成的超螺旋。超螺旋意味著在螺旋的基礎上再螺旋。

DNA超螺旋的性質是可以定量的，這種量化的研究可引用拓撲學知識，以加深對DNA分子構象和功能的了解。

討論環形DNA的一些重要的拓撲學特性。

介紹連環數（L）、纏繞數（T）、超螺旋周數或扭曲數（W）的概念；介紹L、T、W三者之間的關系為: L=T+W。

3.3核糖核酸

一、RNA的結構

RNA是細胞內核酸的第二種主要類型，它在把DNA中的遺傳信息變成功能性蛋白的過程中起中介作用。

組成RNA的核苷酸也是以3',5'-磷酸二酯鍵彼此連接起來的。天然RNA只有局部區域為雙螺旋結構，稱為莖環結構。

二、分別討論三類主要的RNA分子結構。

（一）tRNA 1.tRNA的一級結構（tRNA的一級結構有五個特征）。（第二次課完成以上內容，重點講授有關DNA一級結構的概念；B-DNA二級結構的概念及特點，維持二級結構的作用力）課后要求：

①掌握核酸的組成，比較DNA與RNA核苷、核苷酸的區別。②掌握DNA一級結構的縮寫法；描述B-DNA二級結構的特點及維持結構的穩定因素，簡單描述Z-DNA、A-DNA的突出特點。③分清DNA雙螺旋與超螺旋的關系。④結合習題集，練習有關DNA 結構的習題。2.tRNA的二級結構

結合教材的圖解，介紹tRNA的二級結構（呈三葉草形）的四個基本特征。3．tRNA的三級結構 tRNA三級結構的形狀象一個倒寫的L字母。

（二）mRNA mRNA是以DNA為模板合成的。mRNA的二級結構也是通過單鏈自身折疊而形成的莖環結構。

原核生物和真核生物的mRNA的結構有所不同，其特點區別如下：

1.原核生物的mRNA是多順反子，真核生物的mRNA是單順反子（掌握順反子的概念）。

2.極大多數真核細胞mRNA在3'-末端有一段長約200個核苷酸的polyA。3.真核細胞mRNA 5'-末端還有一個特殊的帽子結構5'-m 7G-5'ppp5'-Nm-3'-P。

（三）rRNA rRNA是核糖體的組成成分，由一級結構推導出來rRNA的二級結構都已闡明，也是通過單鏈自身折疊形成的莖環結構，分子越大莖環結構越復雜。3.4 核酸的理化性質與最常用的研究方法一、一般物理性質

介紹核酸的溶解度、分子大小、形狀及粘度等。

二、核酸的紫外吸收

核酸中由于嘌呤堿和嘧啶堿具有共軛雙鍵，使堿基、核苷、核苷酸和核酸在240~290nm的紫外波段有一強烈的吸收峰，因此核酸具有紫外吸收特性。介紹核酸的吸光率（absorbance）、比吸光系數的概念。介紹實驗室中如何通過A260/A280判斷DNA純度，以及利用核酸的比吸光系數計算溶液中核酸的量。

三、核酸的沉降特性

了解溶液中的核酸分子在引力場中沉降現象及應用。

四、核酸的兩性解離及凝膠電泳

介紹核酸的兩性離子、等電點、電泳的概念。

介紹瓊脂糖凝膠電泳、聚丙烯酰胺凝膠電泳的影響因素及異同點。

五、核酸的變性、復性

（一）變性

變性作用的概念及變性現象，強調與降解的區別。

介紹引起變性的因素，介紹熱變性、增色效應、熔解溫度（Tm值）等概念。了解影響DNA的Tm值大小的因素。

（二）復性 介紹復性、退火、減色效應的概念(三)核酸的雜交

根據變性和復性的原理，發展起來的研究技術，介紹分子雜交的概念。了解分子雜交的種類及基本操作步驟。

六、核酸的酸解、堿解與酶解

介紹核酸在酸、堿和酶的作用下，發生共價鍵斷裂，多核苷酸鏈被打斷，分子量變小，此過程稱為降解。

（一）酸解

介紹DNA和RNA在不同酸解條件下發生降解的區別。

（二）堿解

介紹DNA和RNA在稀堿條件下堿解情況的不同。RNA很容易水解生成2'-核苷酸和3'-核苷酸。DNA在堿的作用下，只發生變性，不發生磷酸二酯鍵的水解。根據堿對DNA和RNA的不同作用，可分別進行定量測定。

（三）核酸的酶解 1.核酸酶的分類

介紹核酸酶、內切和外切核酸酶、脫氧核糖核酸酶、核糖核酸酶、限制性內切酶的概念。

2.限制性內切酶

介紹限制酶的三種類型。重點介紹Ⅱ型限制性內切酶，了解其命名。3.DNA的限制酶圖譜 作業：

1、DNA雙螺旋結構的特點

2、結構式：ATP UMP CAMP CDP GDP 教學反思：

第三篇：生物化學教案

生物化學教案

生態技術與工程學院

第一章 緒論

一、教學目標

了解生物化學在社會經濟和人們生活中的重要地位，了解生物化學研究的國內外發展史，認識學習生物化學的研究內容、知識框架和學習方法。

二、主要講解內容

生物化學研究的內容、生物化學的發展史和生物化學的學習方法

三、教學重點

生物化學研究的內容、生物化學的發展史。

四、教學方法：

先讓學生根據自己的經驗闡述生物化學研究的內容，再通過多媒體教學，發揮多媒體教學的有效信息量大和圖文并茂的特點，采取先看圖像、圖表、照片等，然后讓學生分析園藝產品貯運保鮮上存在的問題，給大家講述科學家的故事，以起到激勵同學們的作用，使學生的思維處于積極狀態。

五、課堂教學過程設計：

1．提問，學生自己對這門課的了解 2．提問，學生自己對生物化學家的了解

3．通過多媒體教學，講解生物化學研究的內容、生物化學的發展史和生物化學的學習方法

第二章 蛋白質化學

一、教學目標

了解蛋白質的組成成分、分類、各級結構的基本概念，掌握蛋白質的性質、氨基酸的性質以及蛋白質結構與功能的關系。

掌握20種氨基酸的化學結構、分類；掌握等電點的概念，熟悉等電點的計算方法，了解氨基酸的一般性質；掌握蛋白質二級結構的主要類型及結構特點，掌握維持蛋白質二級結構的主要作用力；熟悉蛋白質高級結構的結構組成；掌握蛋白質的沉淀與變性的概念、區別與應用；熟悉蛋白質的一般性質；了解蛋白質分離的常用方法及應用領域；了解蛋白質各個結構層次之間的關系。

二、主要講解內容

（一）、蛋白質的氨基酸組成

1、氨基酸的重要理化性質 A、一般物理性質 B、兩性解離和等電點

2、氨基酸的化學性質：（1）與茚三酮的反應；（2）與甲醛的反應；

（3）與2，4—二硝基氟苯（DNFB）的反應；（4）與異硫氰酸酸苯酯（PITC）的反應；（5）與熒光胺反應；

（6）與5，5`-雙硫基雙（2-硝基苯甲酸）反應

3、肽 ：肽鍵的形成，肽平面的概念、性質

（二）、蛋白質的分子結構

主要包括肽和肽鍵的結構；肽鍵的基本性質；活性肽；氨基酸順序測定的一般步驟：N、C末端分析；氨基酸組成的測定、順序測定、蛋白質一級結構序列測定舉例；蛋白質的人工合成等

（三）、蛋白質的高級結構與功能

（1）蛋白質的二級結構：指多肽鏈主鏈骨架盤繞折疊而形成的構象，借氫鍵維系。

主要有以下幾種類型：α-螺旋、β-折疊、β-轉角、無規卷曲

α-螺旋結構特征、影響α-螺旋形成的因素主要、β-折疊結構特征等；（2）蛋白質的超二級結構和結構域、蛋白質的三級結構、蛋白質的四級結構的基本概念，組成這些結構的基本結構單元

（3）蛋白質結構與功能

蛋白質一級結構與功能的關系

（四）、蛋白質的理化性質

蛋白質的相對分子質量、蛋白質的兩性解離與等電點、蛋白質的膠體性質、蛋白質的紫外吸收、蛋白質的沉淀、蛋白質的變性、蛋白質的顏色反應

五、蛋白質的分類

包括簡單蛋白質和結合蛋白質

三、教學重點

組成蛋白質的20種常見氨基酸的分類 等電點的概念、肽平面的結構特點

蛋白質的一般性質，蛋白質一級結構與功能的關系

蛋白質二級結構中α-螺旋、β-折疊的結構特點及基本參數；

四、教學難點

20種氨基酸的結構特點

等電點的計算、氨基酸的特異反應；

蛋白質高級結構中結構域及超二級結構的概念和結構特點 蛋白質性質與氨基酸性質的異同點

五、教學方法：

采用多媒體教學方法，通過實例闡述蛋白質化學的主要學習內容。

六、課堂教學過程設計：

1.提問：什么是蛋白質，蛋白質的組成

2.引入組成蛋白質的20個氨基酸中英文名稱、英文縮寫，理化性質 3.思考：氨基酸的兩性性質、等電點；蛋白質性質與氨基酸性質的異同點 4.詳細論述肽和肽鍵的結構；肽鍵的基本性質；蛋白質的結構與功能的關系等。

5、總結及布置作業

第三章 核酸的化學

一、教學目標

了解核酸的組成成分，掌握核酸及核苷酸的性質、DNA、RNA空間結構與功能的關系。

二、主要講解內容

1、核酸的化學組成及一級結構 2 DNA的空間結構與功能 3 RNA的空間結構與功能 4核酸的理化性質

三、教學重點

1、DNA的結構、功能，核苷酸的組成

2、DNA的一級及空間結構

3、基因的概念

4、RNA的種類及主要作用

5、核酸紫外吸收性質

6、核酸的變性、復性與雜交。

四、教學難點

1、嘌呤、嘧啶、核苷酸和核酸在分子結構上的關系。

2、NA的空間結構

3、DNA的生物學功能；

4、DNA與RNA在組分、結構和功能上的差異；

5、核酸紫外吸收性質、分子雜交；雙脫氧法測定DNA序列的原理。

五、教學方法：

采用多媒體教學方法，通過實例闡述核酸化學的主要學習內容。回憶、復習、蛋白質化學的內容，將蛋白質化學、同本章聯系起來。

六、課堂教學過程設計：

1．回憶，蛋白質高級結構等概念。2．闡述核酸的組成、一級結構和高級結構的內容 3．比較，核酸高級結構與蛋白質結構的差異。4．講解：基因的概念、RNA的種類及主要作用 5．思考，DNA和RNA的比較。

6、總結及布置作業

第四章 酶

一、目的要求

了解酶的概念、命名及分類，酶的分子結構與其生物活性的關系，影響酶作用的因素；掌握酶的化學本質及組成、酶的專一性，酶作用的機制，米氏方程、米氏常數的意義。

二、主要教學內容 1酶的命名與分類 2酶的結構與功能 3酶的作用機制

4酶反應的速度及影響酶促反應速度的因素 5 酶活力的測定

三、教學重點

1、酶促反應動力學，尤其是米氏公式的導出，米氏常數的意義，米氏常數的求法等。

2、酶促反應動力學（各種因素對酶促反應速度的影響）

3、酶的單位、固定化酶的定義。

四、教學難點

1、酶活性中心的組成

2、酶促反應動力學的導出

3、酶的作用機理，包括酶的催化機制、酶結構和功能的關系。

4、抑制劑對酶促反應速度的影響。

5、酶單位的實際應用

五、教學方法：

利用照片、幻燈、圖片、參考書、學術資料，讓學生了解國內外有關酶學的基本知識和發展前沿。

六、課堂教學過程設計：

1．提問，在學生的印象中，知道多少酶的名稱。2．引入國際酶學委員會關于酶的通知命名。3．照片和圖表，酶的催化效率和專一性。

4．講解：酶活性中心的組成、酶促反應動力學的導出、酶的作用機理，包括酶的催化機制、酶結構和功能的關系、抑制劑對酶促反應速度的影響和、酶單位的實際應用

5．思考，酶作為催化劑與一般催化劑的異同。

6、總結及布置作業

第五章 維生素和輔酶

一、目的要求

了解維生素的概念和類別；水溶性維生素及輔酶；脂溶性維生素。

二、主要教學內容

維生素（vitamin)是指一類維持細胞正常功能所必需的，但在許多生物體內不能自身合成而必須由食物供給的小分子有機化合物。

維生素可按其溶解性的不同分為脂溶性維生素和水溶性維生素兩大類。脂溶性維生素有VitA、VitD、VitE和VitK四種；

水溶性維生素有VitB1，VitB2，VitPP，VitB6，VitB12，VitC，泛酸，生物素，葉酸等。重點講述兩種重要輔酶：

（1）FMN和FAD：即黃素單核苷酸（FMN）和黃素腺嘌呤二核苷酸（FAD），是核黃素（VitB2）的衍生物。FMN或FAD通常作為脫氫酶的輔基，在酶促反應中作為遞氫體，為雙遞氫體。

（2）NAD+和NADP+：即尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD+，輔酶Ⅰ）和尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NADP+，輔酶Ⅱ），是Vit PP的衍生物。NAD+和NADP+主要作為脫氫酶的輔酶，在酶促反應中起遞氫體的作用，為單遞氫體。

三、教學重點

掌握與代謝有關的維生素及其輔酶的化學結構及生物學功能。

四、教學難點

與代謝有關的維生素及輔酶的作用機制。

五、教學方法：

先提問學生維生素缺乏癥的癥狀，利用多媒體，通過圖片、動畫等展示不同的不同維生素的生物學功能。

六、課堂教學過程設計：

1．提問，維生素缺乏癥的癥狀是什么？

2．通過多媒體、幻燈片展講解各種維生素的結構、性質和生物學功能 3．重點講解兩種重要輔酶：核黃素和煙酰胺及其衍生物。4．總結及布置作業

第六章 生物氧化

一、目的要求

了解呼吸鏈的概念、組成成分和組分的排列順序，掌握生物氧化的方式、特點。

二、主要教學內容

（一）、新陳代謝

1、新陳代謝的概念、新陳代謝的研究方法、生物體內能量代謝的基本規律

2、高能化合物與ATP的作用：高能化合物的概念、分類、代表物質、ATP的核心作用

（二）、生物氧化

1、生物氧化的特點

2、生物氧化中二氧化碳的生成

3、生物氧化中水的生成：傳氫體和傳電子體的種類、呼吸鏈（NADH和FADH兩種類型的呼吸鏈）

4、呼吸鏈的組成：1． 復合體Ⅰ（NADH-泛醌還原酶）；2． 復合體Ⅱ（琥珀酸-泛醌還原酶）；3． 復合體Ⅲ（泛醌-細胞色素c還原酶）；4． 復合體Ⅳ（細胞色素c氧化酶）

5、呼吸鏈中傳遞體的順序： 氧化磷酸化作用：ATP的生成（底物水平磷酸化、電子傳遞體系的磷酸化）、胞液中NADH的氧化磷酸化、氧化磷酸化作用的機制

6、了解呼吸鏈的概念、組成成分和組分的排列順序，掌握生物氧化的方式、特點。

三、教學重點

1、生物氧化的概念。

2、ATP在生物氧化中的重要作用

3、氧化磷酸化、呼吸鏈的概念。

4、NADH及FADH2呼吸鏈組成，傳遞體的順序。

5、氧化磷酸化中ATP的生成部位及數量

四、教學難點

1、NADH及FADH2呼吸鏈組成，傳遞體的順序；

2、氧化磷酸化作用的化學滲透學說。高能化合物的分類和代表物質；

3、生物體內能量代謝的基本規律

五、教學方法：

利用幻燈片、動畫，讓學生了解呼吸鏈的概念、組成成分和組分的排列順序；展示生物氧化的方式、特點。

六、課堂教學過程設計：

1、提問：關于氧化的概念

2、引入生物氧化的概念

3、通過幻燈片、動畫，詳細講解呼吸鏈的組成、呼吸鏈中傳遞體的順序，能量轉化等知識點。

4、以圖、表形式，講解生物氧化與一般氧化的異同 7．總結及布置作業

第七章 糖代謝

一、目的要求

了解糖的分解代謝；合成代謝；了解糖酵解作用，三羧酸循環途徑，糖分解代謝途徑，糖異生的作用。

二、主要講解內容 1糖的概念

2糖的無氧分解：糖酵解：葡萄糖 ? 丙酮酸。此反應過程一般在無氧條件下進行，又稱為無氧分解。

3糖的有氧氧化：三羧酸循環：丙酮酸 ? CO2 + H2O。由于此氧化過程是通過檸檬酸等幾種三元羧酸的循環反應來完成的，通常稱為三羧酸循環或檸檬酸循環。由于分子氧是此系列反應的最終受氫體，所以又稱為有氧分解

4糖的合成代謝

三、講授重點：

1、糖酵解十步化學反應、丙酮酸的去路

2、三羧酸循環的十步反應；計算三羧酸循環中ATP的量及能量利用效率

四、教學難點

1、計算酵解途徑中ATP的量及能量利用效率、糖酵解的調控。

2、三羧酸循環的調控；乙醛酸循環與三羧酸循環的異同點

五、教學方法：

通過大量的圖片、幻燈片、動畫講解糖的無氧分解和有氧分解的生物化學過程，重點對三羧酸循環及其ATP的量及能量利用效率進行講解。

六、課堂教學過程設計： 1．提問，學生對無氧呼吸（發酵）、有氧呼吸的認識。

2．通過大量的圖片、幻燈片、動畫講解糖的無氧分解和有氧分解的生物化學過程，3．重點對三羧酸循環及其ATP的量及能量利用效率進行講解。4．總結及布置作業

第八章 脂類的代謝

一、目的要求

了解脂肪酸的β-氧化和從頭合成過程。

二、主要講解內容 1脂類的酶促降解 2脂肪的分解代謝 3脂肪的合成代謝

三、教學重點：

1、脂類生物合成中飽和脂肪酸從頭合成途徑、酶系、能量來源、原料；

2、脂類分解代謝中β–氧化作用途徑、酶類、能量變化；

3、了解磷脂結構特點及合成途徑、分解酶類；膽固醇的代謝。

4、酮體的生成和利用。

四、教學難點

1、掌握飽和脂肪酸從頭合成與β–氧化分解途徑的異同點；

2、脂類代謝與糖代謝的關系；

3、脂酰CoA 進入線粒體的機制。

五、教學方法：

通過大量的幻燈片、動畫、實驗等來讓學生比較脂類分解代謝和合成代謝的過程，使學生能掌握脂類分解代謝中β–氧化作用途徑、脂類生物合成中飽和脂 肪酸從頭合成途徑、酶系及酮體的生成和利用。啟發式為主，討論式為輔；啟發式，探究式方法相結合。

六、課堂教學過程設計：

1．導入（思考與討論），我們每天攝取食物中包括糖類、脂類、蛋白質等應用物質。經過消化、吸收進人體后會發生怎樣的變化；

2．講授新課，通過模式圖、課件充分展示動態變化的過程，是學生在較短時間內獲得大量系統的科學知識；

3．課堂小結，以學生為主，讓學生發言回憶本章學到的知識，教師講解學生為掌握的知識；

4.鞏固練習及小結

第九章 蛋白質和氨基酸代謝

一、目的要求

了解氨基酸的分解代謝和合成代謝。

二、主要講解內容 1蛋白質的酶促降解 2氨基酸的一般代謝 3氨基酸的合成代謝

三、教學重點：

1、了解什么是氮平衡；了解氨基酸合成的碳架來源、分解代謝方式；

2、了解蛋白質水解酶類，明確碳代謝與氮代謝之間的關系。

四、教學難點

1、無機N、S元素轉變為有機N、S元素的方式；

2、氨基酸的碳架來源和分解方式。

五、教學方法：

通過大量的圖片、幻燈片、實驗數據等來讓學生了解蛋白質、氨基酸的講解，以及氨基酸的合成代謝。

六、課堂教學過程設計

1．提問，同學們每天使用蛋白質的量，以及如何在體內吸收利用。2．引入蛋白質的酶促降解的概念。

3.通過大量的圖片、幻燈片、實驗數據講解蛋白質、氨基酸的講解以及氨基酸的合成等生物化學過程。

4．總結及布置作業

第十章 核酸代謝

一、目的要求

了解核苷酸的分解代謝和合成代謝

二、主要講解內容

1、核酸的酶促降解

2、嘌呤和嘧啶的分解

3、核苷酸的生物合成

三、教學重點：

1、了解核苷酸水解酶類和核酸的酶促降解；

2、掌握核苷酸合成與分解途徑的特點；

3、掌握嘌呤環和嘧啶環的原子來源

四、教學難點

1、嘌呤核苷酸與嘧啶核苷酸合成途徑的異同點；

2、不同種類的生物分解嘌呤堿的終產物。

五、教學方法：

采用多媒體的教學方法，通過大量的圖片、動畫、實驗等演示核酸的酶促講解過程，重點講解。

六、課堂教學過程設計：

1．提問，核酸降解后最終產物是什么。2．引入核酸的酶促降解過程及概念。

通過動畫、幻燈片詳細講解核酸的酶促降解、核苷酸分解與生物合成的過程與特點

3．總結及布置作業

第十一章 核酸的生物合成

一、目的要求

了解和掌握DNA 復制、RNA轉錄的特點、條件及過程。

二、主要講解內容

1、DNA的生物合成

2、RNA的生物合成

三、教學重點：

1、掌握中心法則；半保留復制、半不連續復制、反轉錄、基因工程的概念；

2、了解參與DNA復制的有關酶類和蛋白質及DNA的復制過程；

3、掌握DNA損傷修復的方式。

四、教學難點

1、對DNA的半保留復制、半不連續復制的理解。

五、教學方法：

通過大量的幻燈片、實驗等講解DNA 復制、RNA轉錄的特點、條件及過程。

六、課堂教學過程設計：

1．提問，生物體的性狀是如何遺傳給下一代的？。2．引入DNA 復制、RNA轉錄的特點的概念；

3.通過大量的幻燈片、實驗等講解DNA 復制、RNA轉錄的特點、條件及過程。

4．總結及布置作業

第十二章 蛋白質的生物合成

一、目的要求

了解和掌握蛋白質生物合成的過程。

二、主要講解內容

1、蛋白質合成體系

2、蛋白質生物合成的分子機制

三、教學重點：

1、了解密碼子的概念與特點；

2、RNA在蛋白質生物合成中的作用；

3、蛋白質合成過程及合成后加工與運輸。

四、教學難點

1、核糖體的結構；

2、蛋白質合成過程；肽鏈合成后的加工與定向運輸；

3、蛋白質生物合成的干擾和抑制。

五、教學方法

通過大量的幻燈片、實驗等講解蛋白質生物合成的過程。

六、課堂教學過程設計

1．通過大量的幻燈片、實驗等講解蛋白質生物合成的過程； 2．總結及布置作業

第十三章 物質代謝的相互聯系和調節控制

一、目的要求

教學要求：了解物質代謝的相互關系和調控機制。5.5分子間力和氫鍵及其對物質性質的影響。

二、主要講解內容

13.1物質代謝的相互聯系 13.2代謝平衡

1、蛋白質合成體系

2、蛋白質生物合成的分子機制

三、教學重點：

1、掌握三大物質代謝的相互關系；

2、掌握酶活性及酶合成的調節；

3、明確兩種調節在代謝上的重要性及調節機制；

3、重點了解原核生物的基因表達的調節。

四、教學難點

理解和掌握第二信使和激素水平的調節機制。

五、教學方法：

采用回憶、復習、看圖表、看參考書及圖片的方法，將這個學期所學其他有關章節同本章聯系起來。

六、課堂教學過程設計：

1．提問，關于糖代謝、脂類代謝、核酸代謝以及蛋白質和氨基酸代謝的回憶及復習。

2．通過圖、表及動畫等，詳細講解三大物質代謝的相互關系、酶活性及酶合成的調節；

4．總結及布置作業。

第四篇：生物化學教案

江南大學生物工程學院教案

課程名稱：生物化學 任課教師：廖祥儒

上課班級：生工0402，生工0403 授課時數：72學時

第一章 緒論（1學時）第一節課：

一、生物化學的涵義及內容 1.化學的概念（共性和個性）化學學科的共性都是研究： 1)化學組成

物質的本質，包括：物質的組成、結構和性質；

物質的轉化即物質轉化的條件和方法。

根據研究的方法和角度不同，可劃分成各種不同的化學： 如：無機化學、有機化學、物理化學 我們由此可以引出生物化學的概念。

2）結構與功能：生物分子的結構、功能，結構與功能的內在關系。

3）物質和能量的轉化：生物體內大分子、小分子之間的相互轉化，以及伴隨的能量變化。4）一切生命現象的新陳代謝，包括：生長、分化、運動、思維等；和自我復制如： 繁殖、遺傳等。

3.生物化學的內容 1）生物體的化學組成四類基本生物大分子 2）新陳代謝的研究

3）遺傳的分子基礎和代謝的調節控制

(a)以膜結構和膜功能為基礎的細胞結構效應;(b)以代謝途徑和酶分子結構為基礎的酶活調節;(c)以酶的合成系統為基礎的酶量調節。

二、生物化學的發展簡史 1.史前期

2.18世紀（啟蒙期）3.19世紀（發展期）4.20世紀上半葉 5.20世紀下半葉

6.我國生物化學的發展情況

三、本課程在生物科學中的地位及作用 1.微生物的代謝活動是工業發酵的基礎。2.菌種是發酵工業的基礎

四、如何學好生物化學1.框架式記憶 2.上課前預習3.上課認真做筆記 4.下課后總結

江南大學生物工程學院教案

5.結合實驗來學習6.充分利用網絡資源

第二章 糖類化學（4學時）

第一節課： 第一節 概述

一、糖的概念及分布 1.糖的分布 2.糖的定義

二、糖類物質的生物學功能 1.作為生物能源

2.作為其他物質如蛋白質、核酸、脂類等生物合成的碳骨架 3.作為生物體的結構物質

4.參與信號識別如糖蛋白、糖脂等具有細胞識別、免疫活性等多種生理活性功能

三、糖的種類

分為：單糖、寡糖、多糖和復合糖 1.單糖 2.寡糖

由2～6個相同或不同的單糖分子縮合而成，也叫低聚糖。3.多糖

很多個單糖分子脫水縮合的生物大分子，按組成有同多糖和雜多糖之分。糖和非糖物質共價結合成的。

復合物。如糖脂或脂多糖，糖蛋白或蛋白聚糖。

第二節 單糖

一、單糖的分子結構及構型 1.鏈式結構 1）構型

指一個分子由于其不對稱C原子上各原子和原子團特有的固定的空間排列，而使該分子所具有的特定的立體化學形式。其改變涉及共價鍵的破壞，劃分以甘油醛為基準。2）異構體

同分異構體：簡稱異構體，是具有相同分子式而分子中原子排列不同的化合物。分為結構異構和立體異構兩大類。

結構異構體：具有相同分子式，而分子中原子或基團連接的順序不同的，稱為結構異構體。立體異構體：在分子中原子的結合順序相同，而原子或原子團在空間的相對位置不同的，稱為立體異構。立體異構又分為構象和構型異構，而構型異構還分為順反異構和旋光異構。幾何異構體：也稱順反異構體。指因在雙鍵兩側的位置不同，而形成的異構體。

旋光異構體：凡能使“平面偏振光”發生旋轉的物質，稱為旋光活性物質，此現象稱為旋光異構現象分子式和結構相同，而旋光作用不同的分子互為旋光異構體。

差向異構體：葡萄糖與甘露糖、葡萄糖與半乳糖，僅一個不對稱C原子構型有所不同，這種非對映體異構物稱為差向異構體（epimers）

對映異構體：互為鏡像的兩個分子叫對映異構體，如D型葡萄糖和L型葡萄糖。2.環狀結構（環狀半縮醛）異頭物

3.透視式（Haworth）

江南大學生物工程學院教案

4.葡萄糖的構象 第二節課：

二、單糖的理化性質㈠ 物理性質

1.旋光性: 一切糖類都有不對稱碳原子,都具旋光性 2.甜度: 各種糖的甜度不一,蔗糖的甜度為標準.3.溶解度

水溶性較好,但不溶于有機溶劑 ㈡ 化學性質

1.氧化作用（還原性）所有的單糖（醛糖或酮糖）都是還原糖

葡糖

⑴弱氧化劑（如溴水）

葡萄糖酸 ⑵強氧化劑（稀硝酸）

葡萄糖二酸 ⑶專一酶

葡萄糖醛酸 弱氧化劑溴水不能使酮糖氧化(與醛糖不同)

2.強酸脫水在強酸條件下戊糖轉變為糠醛，己糖轉變為羥甲基糠醛，產物均能與酚類反應生成有色化合物。3.還原作用

單糖游離的羰基在還原劑作用下易被還原成多羥基醇：如醛糖還原成糖醇。酮糖則被還原成兩種具有同分異構的糖醇。4.形成糖苷

單糖的半縮醛羥基很易與醇及酚的羥基反應，失水形成縮醛式衍生物，統稱糖苷。5.酯化作用

單糖與弱酸作用可形成酯(如磷酸酯)。6.與苯肼成脎反應

常溫下，糖與一分子苯肼縮合成苯腙；加熱則與三分子苯肼作用生成糖脎。7.氨基化

?單糖分子中的OH基（主要C-

2、C-3）可被NH2取代而產生氨基糖，也稱糖胺。

?自然界的氨基糖多以乙酰氨基糖的形式存在，其中較重要的有N-乙酰D-葡糖胺（NAG）與N-乙酰胞壁酸（NAM）。

三、重要的單糖

?單糖根據碳原子數多少，分別稱為丙糖、丁糖、戊糖、己糖 1.丙糖：D-甘油醛、二羥基丙酮

2.丁糖： D-赤蘚糖、D-赤蘚酮糖3.戊糖

戊醛糖：D-核糖、D-2-脫氧核糖、D-木糖、L-阿拉伯糖 戊酮糖： D-核酮糖、D-木酮糖 4.己糖

己醛糖：D-葡萄糖、D-半乳糖、D-甘露糖 己酮糖：D-果糖、D-山梨糖 5.庚糖：景天庚酮糖

四、單糖的分析測定（自習）

第三節課：

第三節 重要的寡糖自然界以游離態存在的低聚糖,主要是二糖三糖

一、常見二糖（disaccharide）1.麥芽糖 [α-葡糖(1, 4)α-葡糖] 2.異麥芽糖 [α-葡糖(1, 6)α-葡糖] 3.龍膽二糖 [β-葡糖(1, 6)α-葡糖] 4.纖維二糖 [β-葡糖(1, 4)α-葡糖]

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4.蔗糖[α-葡糖(1，2)β-果糖]5.乳糖[β-半乳糖(1, 4)葡糖]6.海藻二糖[α-葡糖(1, 1)α-葡糖]低聚糖的結構主要包括1）單糖組成，2）糖苷類型：α-糖苷還是β糖苷，3）糖苷鍵連接的位置

二、常見三糖種類(trisaccharide)1.龍膽糖 [β-葡糖（1, 6）α-葡糖（1, 2）β-果糖] 2.松三糖

[α-葡糖（1, 2）β-果糖（3, 1）α-葡糖]3.棉籽糖[α-半乳糖（1, 6）α-葡糖（1, 2）β-果糖]第四節 幾種重要的多糖(polysaccharide)

一、均一多糖（同多糖）一）淀粉

(starch)1.結構特點1）直鏈淀粉

單體：α-D吡喃葡萄糖連接鍵：α-1，4糖苷鍵

末端：非還原性末端和還原性末端空間構象：左手螺旋（每圈含6個葡萄糖殘基）2）支鏈淀粉 單體：α-D吡喃葡萄糖連接鍵：主鏈為α-1，4糖苷鍵；分支處為α-1，6糖苷鍵 末端：僅主鏈有一個 還原性末端；其余是非還原性末端 分支間隔： 8～9個葡萄糖殘基

2.典型性質

1）糊化 2）老化3）碘的呈色反應4）淀粉的水解（常用方法：酸法、雙酶法）

二、糖原(glycogen)動物和細菌中能量的一種儲存形式 1.結構特點

與支鏈淀粉相似，但分支密度較大，主鏈中平均每隔3個葡萄糖單位即有一個支鏈。2.性質

溶于沸水、遇碘呈紅色、無還原性、不能與苯肼成糖脎。

三、纖維素1.結構特點 2.性質

四、幾丁質（殼多糖）1.結構特點

（二）不均一多糖（雜多糖）

1.果膠質果膠酸——半乳糖醛酸聚糖（PGA）

果膠——甲氧基半乳糖醛酸聚糖（PMGA）2.半纖維素3.透明質酸1）結構單位：

β-D-葡萄糖醛酸-1，3-N-乙酰氨基葡萄糖 2）連接鍵：β-1，4糖苷鍵

3）分子形狀：鏈形大分子4.黃原膠 一種細菌胞外多糖 1）結構特點 2）性質 5.細菌多糖 1）肽聚糖 ?結構 ?功能

第五節 多糖的提取、純化及鑒定（自習）

第三章 蛋白質化學（12學時）

蛋白質存在于所有的生物細胞中，是構成生物體最基本的結構物質和功能物質。蛋白質是生命活動的物質基礎，它參與了幾乎所有的生命活動過程。

第一節課：

江南大學生物工程學院教案

第一節 概述

一、蛋白質的概念及生物學意義 1.什么是蛋白質

蛋白質(Protein)是由許多不同的氨基酸，按照一定的順序，通過肽鍵連接而成的一條或多條肽鏈構成的生物大分子。

2.蛋白質的生物學意義

1）酶：作為酶的化學本質，溫和、快速、專一，任何生命活動之必須，酶的另一化學本質是核酸不過它比蛋白質差遠了，種類、速度、數量。

2）免疫系統：防御系統，抗原（進入“體內”的生物大分子和有機體），發炎。細胞免疫：T細胞本身，分化，膿細胞。

體液免疫：B細胞，釋放抗體，導彈，免疫球蛋白（Ig）。凝血：

3）運動：肌肉的伸張和收縮靠的是肌動蛋白和肌球蛋白互動的結果，原生質環流。4）物質運輸：運輸氧的Hb，Mb，NGB。5）激素：胰島素。

6）基因表達調節：操縱子學說，阻遏蛋白。

7）生長因子：EGF（表皮生長因子），NGF（神經生長因子），促使細胞分裂。8）信息接收：激素的受體，糖蛋白，G蛋白。

9）結構成分：膠原蛋白（肌腱、筋），角蛋白（頭發、指甲），膜蛋白等。生物體就是蛋白質堆積而成，人的長相也是由蛋白質決定的。10）貯存物質：N、C來源。

11）精神、意識方面：記憶、痛苦、感情靠的是蛋白質的構象變化，蛋白質的構象分類是目前熱門課題。

12）蛋白質是遺傳物質？只有不確切的少量證據。如庫魯病毒，怕蛋白酶而不怕核酸酶。因此：

二、蛋白質的化學組成 1.蛋白質的元素組成

大多數蛋白質含氮量較恒定，平均16 %，即1g氮相當于6.25g蛋白質。6.25稱為蛋白質系數。

樣品中蛋白質含量=樣品中的含氮量 ? 6.25

2.蛋白質的分子組成

由50個以上氨基酸殘基組成。3.蛋白質的其他組分

1）簡單蛋白質

全部由氨基酸組成。2）結合蛋白質

含有氨基酸部分和非氨基酸部分。

非氨基酸部分：糖、脂、核酸、輔因子

三、蛋白質的分類

1.根據蛋白質的分子形狀分類

江南大學生物工程學院教案

球狀蛋白質----易溶解、能成結晶。

纖維狀蛋白質----分子形狀不對稱，類似棒狀或纖維狀。

2.根據蛋白質的化學組成分類

簡單蛋白質----只含有氨基酸 如∶溶菌酶

復合蛋白質----由簡單的蛋白質和非蛋白質 結合而成。如∶血紅蛋白(血紅素)

復合蛋白質又可分為∶

色素蛋白、糖蛋白、磷蛋白、核蛋白、脂蛋白、黃素蛋白、金屬蛋白

3.根據蛋白質的溶解度分類 清蛋白∶溶于水。

球蛋白∶微溶于水，而溶于稀鹽溶液。

谷蛋白∶不溶于水、醇及鹽溶液，但溶于稀酸或堿。醇溶蛋白∶不溶于水，但溶于70-80%的乙醇。精蛋白∶溶于水及酸性溶液，呈堿性。

組蛋白∶溶于水及稀酸性溶液，含較多的精氨酸和賴氨酸。硬蛋白∶不溶于水、鹽、稀堿、稀酸溶液。

4.根據蛋白質的功能分類

活性蛋白質∶如酶、激素、抗體等。

非活性蛋白質∶是一類結構蛋白質，多起保護和支撐作用。如膠原蛋白和角蛋白。

第二節課：

第二節 蛋白質的基本結構-----氨基酸

一、蛋白質的水解

蛋白質可以被酸、堿和蛋白酶水解，在水解過程中逐漸降解成分子量越來越小的肽段，直到最后成為氨基酸的混合物。

根據蛋白質的水解程度可分為∶

完全水解

部分水解 1.酸水解

6mol/L鹽酸或 4mol/L硫酸水解20小時左右，完全水解。

優點∶不引起消旋作用。

缺點∶色氨酸完全被酸破壞，羥基氨基酸和酰胺被部分水解。2.堿水解

5mol/LNaOH共煮10-20小時，即可完全水解。在水解過程中，多數氨基酸有不同程度的破壞，產生消旋作用。特別是引起精氨酸脫氨。

3.酶水解

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不產生消旋作用，也不破壞氨基酸。但一種酶往往水解不徹底,需要幾種酶的協同作用；才能使蛋白質完全水解，并且酶水解所需時間較長。

第三節課：

二、氨基酸的結構和分類 1.氨基酸的結構通式 2.基本氨基酸的分類 1）根據R基團的結構分類

?脂肪族氨基酸：酸性氨基酸（2羧基1氨基：Glu、Asp），堿性氨基酸（2氨基1羧基：Arg、Lys），中性氨基酸（氨基羧基各一：很多）

?芳香族氨基酸：含苯環：Phe、Tyr ?雜環氨基酸： His（也是堿性氨基酸）、Pro、Trp 2)根據R基團的酸堿性分類

? 酸性氨基酸： Glu、Asp ?中性氨基酸： Arg、Lys、His ?堿性氨基酸：氨基羧基各一

3）根據R基的極性分類

?極性氨基酸：親水氨基酸：溶解性較好，酸性氨基酸、堿性氨基酸、含巰基、羥基、酰胺基的氨基酸，Glu、Asp、Arg、Lys、His、Cys、Ser、Thr、Tyr、Gln、Asn ?非極性氨基酸：疏水氨基酸：溶解性較差，具有烷烴鏈、甲硫基、吲哚基等的氨基酸，Gly、Ala、Leu、Ile、Val、Pro、Met、Trp 4)根據R 基團的帶電性質 分類

?R 基團帶電荷Aa ?R 基團不帶電荷Aa 5）按營養價值分類

?必需氨基酸：人和哺乳動物不可缺少但又不能合成的氨基酸，只能從食物中補充，共有8種：Leu、Lys、Met、Phe、Ile、Trp、Thr、Val ?半必需氨基酸：人和哺乳動物雖然能夠合成，但數量遠遠達不到機體的需求，尤其是在胚胎發育以及嬰幼兒期間，基本上也是由食物中補充，只有2種：Arg、His。有時也不分必需和半必需，統稱必需氨基酸，這樣就共有10種。記法：Tip MTV Hall ?非必需氨基酸：人和哺乳動物能夠合成，能滿足機體需求的氨基酸，其余10種

從營養價值上看，必需>半必需>非必需

3.非基本氨基酸 11）氨基酸的衍生物

蛋白質化學修飾造成的，有P-Ser、P-Thr、P-Tyr、OH-Pro、OH-Lys，最為重要的是Cyss胱氨酸，是由2分子Cys通過二硫建連接起來的，P54 22）非蛋白氨基酸

僅游離存在，瓜氨酸、鳥氨酸、β-丙氨酸。3）D-氨基酸

纈氨霉素、短桿菌肽中含有。

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第四節課：

三、氨基酸的理化性質 ㈠ 物理性質 1.晶形和熔點 2.溶解性 3．旋光性

20種AA中，除Gly外，皆具旋光性。4.紫外吸收

有共軛雙鍵的物質都具有紫外吸收，在20種基本aa中，有4種是具有共軛雙鍵的，Trp、Tyr、3Phe、His，其中His只有2個雙鍵共軛，紫外吸收比較弱，Trp（摩爾消光系數5.6 ? 10，280nm）、32Tyr(1.4 ? 10 , 275nm)、Phe（2?10 ,257nm）均有3個雙鍵共軛，紫外吸收較強，其中Trp的紫外吸收最強，是蛋白質紫外吸收特性的最大貢獻者。

（二）化學性質 1）氨基酸的等電點

當pH=pI時，凈電荷為0；

當pH

當pH>pI時，Aa帶負電。2)氨基酸的等電點（pI）的推導 2.氨基酸的化學反應性質 1）?-氨基參與的反應

?與甲醛發生羥甲基化反應

? 氨基酸與亞硝酸的作用 ? Sanger反應

?生成西佛堿的反應 ?脫氨基和轉氨基反應

?與熒光胺的反應

2)?-羧基參與的反應

?成鹽反應

?形成酰鹵的反應 ?脫羧反應 ?成肽反應 ? 羥基的性質 ? 咪唑基的性質 ? 甲硫基的性質 ?雙縮脲反應 ?黃色反應

?Millon氏反應

?乙醛酸反應(霍普金斯—柯爾反應)

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?坂口反應 ?Pauly反應 ?Falin反應

（三）氨基酸的分離制備和分析鑒定

自習

第五節課：

第三節 蛋白質的結構

一、蛋白質分子的一級結構 1.一級結構的概念和含義 1）定義

蛋白質的一級結構即蛋白質多肽鏈中氨基酸的排列順序，包括二硫鍵的位置。蛋白質的高級結構和功能一般取決于其一級結構，也就是說當多肽鏈中氨基酸的排列順序相似時，蛋白質的高級結構和功能也基本相似。2）含義

氨基酸殘基的種類、數目、順序（包括Cys之間的連接順序）。2.肽與肽鍵 1）肽

2）肽單位（肽單元）3）肽鍵的性質

?部分雙鍵的性質：C-N鍵不能旋轉

?連接在肽鍵兩端的基團多處于反式構型（Pro亞氨基組成的有順反兩種結構）

4）肽平面

3.一級結構與功能的關系 1）一級結構相似則功能相似

?小肽的功能

?同源蛋白的氨基酸順序具有種屬差異 ?守恒殘基與它的功能的關系：

①組成蛋白質功能區（活性區）氨基酸或維持功能區構象的氨基酸是不可變的，否則會引起功能改變。

②蛋白質有功能區、活性區，即使要變，代替它的氨基酸有類似的結構。

2）一些特定氨基酸殘基往往對其功能的維持具有重要作用

?小肽的功能

?蛋白質氨基酸殘基的置換

?同種蛋白質中氨基酸順序的個體差異

3）一級結構的局部斷裂可導致蛋白質的激活

4)一級結構在一定條件下決定高級結構

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第六節課:

4.一級結構的測定 1)直接分析法

?先分析組成蛋白質的氨基酸,確定氨基酸種類和數目(氨基酸分析儀)?N末端和C-末端的確定

?應用不同水解幾次得大小不同肽段

?分離各肽段，測定它們的順序(蛋白質序列分析儀)自動分析小于60個AA的肽鏈 ?推斷整個順序

2)間接分析法

?先確定蛋白質兩端氨基酸序列

?根據兩端氨基酸順序設計PCR引物

?以所研究的材料總DNA為模板擴增蛋白質的基因

?測定編碼蛋白質的DNA序列 ?利用DNA序列推測氨基酸序列

3)直接分析法實例

第七節課：

二、維系蛋白質分子構象的作用力

除了肽鍵外影響蛋白質分子構象的作用力還有氫鍵、離子鍵(鹽鍵)、二硫鍵、配位鍵(金屬鍵)、疏水相互作用、范德華作用。1.氫鍵(hydrogen bond)2.范德華相互作用 3.疏水作用 4.離子鍵 5.二硫鍵

6.影響蛋白質空間結構的空間限制 1）二面角（兩面角）

φ角：繞Cα—N鍵軸旋轉的二面角。ψ角：繞Cα—C鍵軸旋轉的二面角。

ω角：繞肽鍵鍵軸旋轉的二面角（只有0度和180度）。

當φ、ψ旋轉鍵所在的酰胺平面的取向二等分H-Cα-R平面，且旋轉鍵兩側的主鏈處于順式構型時φ、ψ均規定為0度。

φ、ψ為180度時，兩個相鄰肽單位呈現充分伸展的肽鏈構象。

2）非共價鍵合原子間的最小接觸距離

Ramachandran等把肽鏈上的原子看成是簡單的硬球，根據原子的范德華半徑確定了非共價鍵合原子之間的最小接觸距離。

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三、蛋白質分子的二級結構（secondary structure）

（一）蛋白質的二級結構 1.二級結構的定義

由蛋白質主鏈折疊所形成的有規則的構象，稱為蛋白質的二級結構。

蛋白質的二級結構是指蛋白質多肽鏈主鏈原子局部的空間結構，不包括與其他肽段的相互關系及側鏈構象的內容。維系蛋白質二級結構的主要化學鍵是氫鍵，尤其是在主鏈內和主鏈間常出現的周期性的氫鍵相互作用。

第八節課： 2.α-螺旋

二十世紀五十年代，Pauling 提出了蛋白質的α-螺旋 結構模型。

1）多肽鏈中的酰胺平面繞α-C原子相繼旋轉一定的角度形成α-螺旋，并盤曲前進。

2）螺旋上升時，每個氨基酸殘基圍軸盤旋100度，兩相鄰氨基酸殘基間的垂直距離為1.5?，每隔3.6個氨基酸殘基螺旋上升一圈，每圈間距為5.44 ?。3）螺旋中所有的側鏈均伸向外側。

4）多肽鏈中的羰基和氨基基團幾乎都平行于螺旋軸。

5）多肽鏈上每個氨基酸殘基的氨基基團都與前面第四個氨基酸殘基的羰基靠近形成氫鍵。

α-螺旋多為右手螺旋。

左手螺旋極為稀少，如嗜熱菌蛋白酶中的226-Asp-Asn-Gly-Gly-229。

左手α螺旋和右手α螺旋不是對映體。

左手α-螺旋中L型氨基酸殘基側鏈的第一個碳原子（β-C）過分接近主鏈上羰基基團的氧原子，以致結構太緊、能量較高、構象不穩定。

影響α-螺旋穩定的因素：

a.極大的側鏈基團（存在空間位阻）b.連續的帶電基團 c.Pro的存在

3.β-折疊

β-折疊是由若干肽段或肽鏈排列起來所形成的扇面狀片層構象，其結構特征為： 1）由若干條肽段或肽鏈平行或反平行排列組成片狀結構； 2）主鏈骨架伸展呈鋸齒狀； 3）借相鄰主鏈之間的氫鍵維系。

在β-折疊中，氫鍵與肽鏈的長軸接近垂直，在肽鏈的長軸方向上形成重復單位，在纖維狀蛋白質中氫鍵主要在肽鏈之間形成，而在球蛋白中則既可以在不同肽鏈或不同分子間形成，也可以在同一肽鏈的不同部分間形成。

β-折疊有兩種形式：1）正平行式（parallel），其中肽鏈的排列極性是一致的，即所有肽鏈的N-末端都在同一方向； 2）反平行式（antiparallel），肽鏈的極性一正一反；其中反平行式較為穩定，如絲心蛋白的β-折疊即是反平行式的，在纖維狀蛋白質中β-4.β-轉角

β-轉角(β-turn)是在上世紀70年代發現的一類蛋白質二級結構，主要存在于球蛋白中。β-轉角使蛋白質發生180度回折，也稱回折（reverse turn）、β-彎曲（β-bend）或發卡結構（hairpin structure），在球狀蛋白質中β-轉角約占全部氨基酸殘基的25%。β-轉角是多肽鏈180°回折部分所形成的一種二級結構，其結構特征為： 1）主鏈骨架本身以大約180°回折;2）回折部分通常由四個氨基酸殘基構成;3）構象依靠第一殘基的-CO基與第四殘基的-NH基之間形成氫鍵來維系。

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4)Gly , Asp, Asn和Trp常常出現在β-轉角中,這類結構有3種類型，每一種都由4個氨基酸殘基組成，它們的共同特征是彎曲處的第一個氨基酸殘基的H和第四個氨基酸殘基的O之間形成氫鍵，產生一種很不穩定的環形結構。5.無規卷曲

無規卷曲是指多肽鏈主鏈部分形成的無規律的卷曲構象。

第九節課：

（二）蛋白質的超二級結構

在蛋白質分子中，若干具有二級結構的肽段在空間上相互接近，形成具有特殊功能的結構區域，稱模序（motif)或超二級結構。

它們是由相鄰的二級結構單位組合在一起，形成的有規則的、在空間上能辨認的二級結構組合體。

超二級結構是由幾個相鄰的二級結構單元組成的二級結構組合體。其中的二級結構單元彼此作用，形成有規則的空間結構，但無完整的結構域，因此只能算做是三級結構的構件。超二級結構主要有簡單的超二級結構和復雜的超二級結構組成，其中簡單的超二級結構有α-loop-α和β發卡結構等；它們經進一步組合形成復雜的超二級結構。1.簡單的超二級結構

在蛋白質結構中頻繁出現的簡單的超二級結構主要有：α拐角（α-α corner），α-發卡（α-hairpin），β-發卡（β-hairpin）和拱形結構（arch）四類。

α拐角結構由兩條非平行的α螺旋和連接肽組成。

α-發卡結構則由連接肽連接兩條平行的α螺旋。

β發卡結構由兩條反平行的β折疊經連接肽組合而成。連接肽長度一般為2—6個氨基酸殘基，β發卡結構常在反平行的β折疊中出現，作為隔離的β折疊區或復雜的β-折疊片的一部分。

拱形結構由連接肽連接兩條不同類型的二級結構多肽。

較典型的超二級結構有α-loop-α結構和β-發卡結構。α-loop-α結構是由2右手α螺旋經連接肽組合而成的超二級結構，這類結構的連接肽一般具有較為特殊的功能。如圖1a的連接肽能夠結合DNA，而圖1b的連接肽可以結合鈣離子。

2.復雜的超二級結構

二級結構和簡單的超二級結構經進一步的組合可以形成復雜的超二級結構，復雜的超二級結構主要有αα結構、βαβ結構和βββ結構等。

αα結構是由2或3條右手α螺旋組成的左手超螺旋，含有這種結構的蛋白質有α角蛋白、肌球蛋白、原肌球蛋白和纖維蛋白原等。

最簡單的βαβ結構由兩段平行的β-折疊和一段連接鏈組成，稱為β×β單位，連接鏈或是α-螺旋、或是無規則卷曲多反平行于β鏈；最常見的βαβ結構由三條平行的β-折疊經兩條α-螺旋連接而成，這一超二級結構叫做Rossmann-折疊。

在磷酸丙糖異構酶中幾乎每個有平行β-折疊的結構都有βαβ結構存在，其中的βαβ結構主要由兩條平行的β-折疊各經一連接肽與一條α-螺旋連接而成，已知α-螺旋氨基端的連接肽與功能結構位點的形成和異構酶活性有關。

βββ結構主要有β曲折和回形拓撲結構（Greek Key topology），其中前者由三條相鄰的反平行式β折疊鏈

經緊湊的β轉角連接而成，后者由4—5個緊鄰的反平行β-折疊經連接肽連接而成，這種結構不參與任何專一功

能，但在蛋白質結構中經常出現。

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第十節課：

四、蛋白質的三級結構

蛋白質的三級結構是在多肽主鏈和側鏈構象的作用下，使二級結構進一步卷曲而形成的空間結構。

蛋白質的三級結構是指蛋白質分子或亞基內所有原子的空間排布，也就是一條多肽鏈的完整的三維結構。

維系三級結構的化學鍵主要是非共價鍵（次級鍵），如疏水鍵、氫鍵、鹽鍵、范氏引力等，但也有共價鍵，如二硫鍵等。1.結構域

二級結構卷曲折疊成的相對獨立、近似球形的組裝體，它介于超二級結構與三級結構之間，有時也被看作為三級結構。二級結構序列中一段或幾段連續的由α螺旋和β折疊構成的空間緊密堆集的最大折疊體稱為緊結構域。

緊結構域有3種：α域，β域和α/ β域。1)α域 2)β域 3)α/ β域

2.蛋白質的結構型

即蛋白質的結構類型,主要分為五種。α型蛋白質由一個或幾個α域構成;β型蛋白質由一個或幾個β域構成;α/ β型蛋白質由一個或幾個α/ β域構成;多域蛋白質為含有 2種或 2種以上不同結構域的蛋白質 ,有α +β ,α +α/ β ,β +α/ β ,α +β +α/ β等幾種情形;δ型蛋白質為不含任何一種結構域的蛋白質。

3.三級結構構象特點

肽鏈在二級結構基礎上進一步卷曲折疊成特定球狀1）大部分親水R在表面—組成親水區 2）大部分疏水R在內部—組成疏水區 3）三級結構穩定性靠疏水作用維持 4）分子表面往往有袋型空穴或裂隙，通常是活性部位

五、球狀蛋白質分子的四級結構 1.四級結構（Quaternary structure）的涵義

由2個或2個以上亞基（subunit）相互作用而形成的結構。

內容包括：亞基的種類和數目亞基之間的排布亞基--指一個或幾個肽鏈在一、二、三級基礎上形成的蛋白質小單位。2.寡聚蛋白質分子的亞基組成有均一和非均一兩種。第十一節課：

第四節 蛋白質的重要理化性質

一、蛋白質的膠體性質 蛋白質分子的相對分子量在1-100萬，其顆粒

大小1-100nm，屬于膠體粒子的范圍。另外，蛋白質分子表面有許多極性基團，親水性極強，易溶與水形成穩定的親水膠體溶液。1.穩定蛋白質膠體溶液的兩個因素∶

(1)表面電荷(在非等電點時)與雙電層；

(2)水化膜蛋白質膠體溶液具有一般膠體溶液的性質∶ 丁道爾現象、布朗運動、半透膜不透性、吸附性、、膠凝性、粘性。2.蛋白質的膜分離技術

二、蛋白質的兩性解離與等電點

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1.酸性基團∶Glu的γ-COOH Asp的β-COOH Tyr的酚羥基 Cys的-SH 2.堿性基團∶Lys的ε-NH2 His的咪唑基

Arg的δ-胍基

3.蛋白質的等電點∶蛋白質溶液在特定的pH下，其分子所帶的正、負電荷相等，凈電荷為零，這一pH稱為 ～(用 pI 表示)。

蛋白質的等電點不是一個恒定值，它受溶液的離子種類和離子強度的影響。蛋白質在純水中的帶電狀態不受其它離子的干擾，完全由H+的解離和結合來決定，這種條件下的等電點稱為蛋白質的等離子點。

4.蛋白質的等電點是特性常數。

三、蛋白質的變性作用1.概念 2.蛋白質變性的可逆性

可逆變性∶是指使蛋白質變性的條件解除后，能恢復其原有性質。

不可逆變性∶是指使蛋白質變性的條件解除后，仍不能恢復其原有性質。3.蛋白質的變性因素及其作用機理

物理因素∶熱、UV、超聲波、X-射線、高壓、表面張力、攪拌、劇烈振蕩、研磨。

化學因素∶酸、堿、有機溶劑、重金屬鹽、脲、胍、表面活性劑、生物堿。4.變性蛋白質的性質∶

變性蛋白質與天然蛋白質性質的差別主要表現在∶

1)理化性質的變化。如旋光性改變、粘度增加、光吸收性質增加、失去結晶能力、溶解度下降、易發生凝聚和沉淀。2)生化性質的變化。變性后的蛋白質易被酶水解。3)生物活性喪失。這是蛋白質變性的重要標志。第十二節課：

四、蛋白質的變構作用 對于具有四級結構、含有亞基的蛋白質來講，當一個亞基的構象發生變化，而引起其余亞基和整個蛋白質分子構象、性質和功能發生改變的作用稱為蛋白質的變構作用(或稱別構作用)。

五、蛋白質的沉淀作用1.概念

蛋白質膠體溶液的穩定性是有條件的、相對的,若改變環境條件，破壞其水化膜和表面電荷，蛋白質親水膠體便失去穩定性，發生絮凝沉淀的現象，就稱為蛋白質的沉淀作用。蛋白質的沉淀可分為∶ 1）不變性沉淀

用于分離活性的天然蛋白質產品。如 酶、抗體等。2）變性沉淀

用于生物制品中除去蛋白質。2.沉淀方法 1）調節等電點法 2）鹽析法

在蛋白質溶液中加入大量中性鹽達一定濃度，蛋白質就會沉淀。

原理 ：①大量鹽加入后，能與蛋白質爭奪水分子，去除水膜；

② 大量鹽能中和蛋白質分子表面電荷，使蛋白質沉淀。鹽析效果： 二價離子>一價離子；離子半徑小>離子半徑大

因為不同蛋白質所需鹽析濃度不一樣，可通過分段加不同濃度中性鹽，把不同蛋白質分別沉淀析出，從而達分離提純目的。

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3）有機溶劑法

在蛋白質溶液中加入一定量有機溶劑，會使蛋白質發生沉淀。注意低溫、攪拌、快分離

原理：① 因有機溶劑本身介電常數很低（水79、乙醇

26、丙酮21），加后可降低蛋白質溶液的介電常數*，增強了蛋白質分子之間的作用，使它靜電引力上升。

② 有機溶劑親水，爭奪水分子，使蛋白質水膜破壞而易凝聚沉淀。

介電常數*—表示介質影響相反電荷間吸力的數值，高則影響大，低則影響小。蛋白質濃度測定的幾種方法 1）280nm光吸收法

2）Bradford檢測法（考馬斯亮藍染色法）3）Lowry檢測法（Folin-酚試劑）

八、蛋白質相對分子質量的測定1.超離心沉淀速度法2.凝膠過濾法原理：

將具網狀結構的葡聚糖凝膠裝柱，對分子量不同的蛋白質，由于進入孔徑程度不同而走不同的歷程，從而有不同的洗脫體積。

3.SDS-聚丙烯酰胺Gel電泳1)原理 ?SDS-聚丙烯酰胺凝膠電泳:是在聚丙烯酰胺凝膠系統中引進SDS（十二烷基硫酸鈉）

?1967年，Shapiro等人首先發現，如果在聚丙烯酰胺凝膠電泳(聚丙烯酰胺凝膠中主要取決于三種因素：蛋白大小，形狀和電荷)系統中加入一定量的十二烷基硫酸鈉（SDS），則蛋白質分子的電泳遷移率主要取決于蛋白質的分子量大小。

2-SDS是一種陰離子去垢劑，SO3帶負電荷。因此蛋白質在含有強還原劑的SDS溶液中與SDS分子結合時，可形成SDS-蛋白質復合物。因此在電泳時，蛋白質分子的遷移速度則主要取決于蛋白質分子大小。

當蛋白質的分子量在15,000－200,000之間時，樣品的遷移率與其分子量的對數呈線性關系。

符合如下方程式：Lg MW =－b ? m R + K 其中，MW 為蛋白質的分子量，m R 為相對遷移率，b為斜率，K為截距。當條件一定時，b與K均為常數。

因此通過已知分子量的蛋白與未知蛋白的比較，就可以得出未知蛋白的分子量。

第五節 蛋白質的分離純化

一、材料選擇

1.代表性 2.易處理 3.易獲得

二、材料破碎 1.溶解性

緩沖液極性、酸堿度、離子強度

2.溫度

盡可能在0－4℃

3.防止變性

保護劑、水解酶抑制劑

三、樣品分離與鑒定

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1.過濾 2.離心 3.沉淀 4.層析

凝膠過濾、離子交換、HPLC、親和層析 5.電泳

非變性PAGE、SDS(SLS)PAGE、IEF 6.轉移電泳與蛋白質印漬

第四章 核酸化學(4學時)

第一節課： 第一節 概述

一、核酸的發現

二、早期研究

1.核酸的功能和在細胞中的定位

三、DNA雙螺旋模型的建立

1.早期分子生物學研究的三大學派

?結構學派：以英國物理學家Astbury和Bernal為代表，認為用X射線和結晶學技術研究生物大分子的結構，是解決生物學問題的根本途徑，研究生物分子的三維結構、研究它們的起源和功能問題是當代分子生物學的主旨。

?信息學派：以物理學家Delbrück與微生物學家Luria為代表，他們認為生物學研究的真正問題應該是信息傳遞問題，包括信息如何被編碼、如何保持其穩定性、偶然的變異是如何產生的。

?生化遺傳學派：包括一批用生物化學方法從事遺傳學研究的科學家，他們試圖闡明基因是如何行使功能而控制特定性狀的。

2.DNA雙螺旋結構模型的提出

1953年Watson和Crick提出了DNA雙螺旋結構模型，其主要依據是： 1）已知的核酸化學結構知識。

2）Chargaff發現的堿基的組成規律。

3）Wilkins和Franklin得到的DNAX射線衍射分析結果。4）Astbury對DNA射線衍射圖的研究。5）Pauling提出的蛋白質α螺旋結構

3.雙螺旋結構模型的意義

1）說明了基因的結構、信息和功能三者之間的關系。

2）三個學派得到統一，推動了分子生物學研究的迅猛發展：操縱子學說提出、核酸序列測定。

四、核酸的類別、分布和功能 1.核酸的類別與分布 1）脫氧核糖核酸

?原核生物

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集中在核區。

含有染色體DNA和質粒DNA，為環狀雙鏈。

?真核生物

DNA分布在細胞核（組成染色質）、線粒體、葉綠體中。

含有染色體DNA、線粒體DNA和葉綠體DNA，染色體DNA是線形雙鏈DNA，線粒體DNA和葉綠體DNA是環狀雙鏈DNA。

?病毒

只含有DNA或RNA。被外殼蛋白包裹。2）核糖核酸

?tRNA：占80%以上。?rRNA：占15％左右 ?mRNA：占5%左右。?病毒RNA ?其他RNA

2.核酸的生物學功能 1）DNA是主要的遺傳物質

2）RNA參與蛋白質的生物合成 3）RNA功能的多樣性

3.應用

1）在食品方面∶強力助鮮劑，如肌苷酸和鳥苷酸。2）在醫藥方面∶ATP、CoA、基因疫苗、基因治療等。3）工業生產：催化劑

第二節課：

第二節 核酸的結構基礎

一、核酸的組成成分 1.堿基 1）嘌呤類 Purines ?Adenine = 6-amino purine ?Guanine = 2-amino-6-oxy purine ?Hypoxanthine = 6-oxy purine ?Xanthine = 2,6-dioxy purine

?DNA的嘌呤堿基

adenine，guanine，?RNA中的嘌呤堿基

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adenine，guanine，2）嘧啶類

Pyrimidines ?Uracil = 2,4-dioxy pyrimidine ?Thymine = 2,4-dioxy-5-methyl pyrimidine ?Cytosine = 2-oxy-4-amino pyrimidine ?Orotic acid = 2,4-dioxy-6-carboxy pyrimidine

?DNA中的嘧啶堿基

cytosine，thymine

?RNA中的嘧啶堿基

cytosine，uracil

tRNA：cytosine，thymine，uracil

3）稀有堿基 DNA 尿嘧啶

5-羥甲基尿嘧啶 5-甲基胞嘧啶 5-羥甲基胞嘧啶 N6-甲基腺嘌呤 RNA 6-二氫尿嘧啶 胸腺嘧啶 4-硫尿嘧啶

5-甲氧基尿嘧啶 N4-乙酰基胞嘧啶 2-硫胞嘧啶 1-甲基腺嘌呤

N6，N6-二甲基腺嘌呤 N6-異戊烯基腺嘌呤 1-甲基鳥嘌呤

N1，N2，N7-三甲基鳥嘌呤

次黃嘌呤

1-甲基次黃嘌呤

2.糖 1）核糖 2）脫氧核糖

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3.磷酸

可以分別在核糖的2′，3′，和5′位；脫氧核糖的 3′，和5′位。

二、核苷與核苷酸 1.核苷

核苷是由戊糖與含氮堿基經脫水縮合而生成的化合物。

在大多數情況下，核苷是由核糖或脫氧核糖的C1' β-羥基與嘧啶堿N1

或嘌呤堿N9進行縮合，故生成的化學鍵稱為β，N糖苷鍵。

2.核苷酸

核苷酸是由核苷與磷酸經脫水縮合后生成的磷酸酯類化合物，包括核糖核苷酸和脫氧核糖核苷酸兩大類。

由于與磷酸基縮合的位置不同而分別生成2’-核苷酸、3’-核苷酸和5’-核苷酸。最常見者為5’-核苷酸（5’ 常被省略）。

也能形成3 ′，5 ′-環核苷酸。

三、核苷酸的功能 1.生命活動的能量來源

?ATP is the most commonly used source.?GTP is used in protein synthesis as well as a few other reactions.?UTP is the source of energy for activating glucose and galactose.?CTP is an energy source in lipid metabolism.2.參與訊號傳導

?作為第二信史cAMP, cGMP ?ATP為蛋白質磷酸化提供能量和磷酸離子

3.參與酶或蛋白質生物活性的調節

?是輔酶的組成成分

AMP is part of the structure of some of the coenzymes like NAD and Coenzyme A.?蛋白質的修飾（ADP或AMP化）

第三節課：

第三節 核酸的結構

一、核苷酸的連接方式

1.磷酸以3′，5′磷酸二脂鍵方式連接核苷酸

1）核酸的酸堿滴定曲線顯示，在核酸分子中的磷酸基只有一級解離，說明另外兩個羥基參與形成磷酸二脂鍵。

2）牛脾磷酸二脂酶可以逐個水解核酸形成3′核苷酸，說明有5′磷酸二脂鍵的形成。

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3）蛇毒磷酸二脂酶可以逐個水解核酸形成5′核苷酸，說明有3′磷酸二脂鍵的形成。

2.由戊糖、磷酸和堿基組成

二、DNA的一級結構

1.DNA主要由4種脫氧核糖核苷酸組成

腺嘌呤脫氧核糖核苷酸，鳥嘌呤脫氧核糖核苷酸，胞嘧啶脫氧核糖核苷酸，胸腺嘧啶脫氧核糖核苷酸，植物中還含有5-甲基胞嘧啶，一些E.coli噬菌體則用5-羥甲基胞嘧啶代替了胞嘧啶。

2.以3′，5′磷酸二脂鍵方式連接 3.呈線形或環狀多聚體 4.分子量大

三、RNA的一級結構

1.主要由4種核糖核苷酸組成

腺嘌呤核糖核苷酸，鳥嘌呤核糖核苷酸，胞嘧啶核糖核苷酸，尿嘧啶核糖核苷酸。

2.以3′，5′磷酸二脂鍵方式連接 3.種類較多結構多不相同 1）tRNA 2）rRNA 3）mRNA

四、DNA高級結構

（一）DNA的二級結構

1.DNA堿基組成的Chargaff規則

? ? ? ? A=T G=C 含氨基的堿基總數等于含酮基的堿基總數A+C=G+T 嘌呤總數等于嘧啶總數A+ G = C +T

2.DNA分子雙螺旋結構 1）結構模型

①兩條反向平行的DNA鏈圍繞同一中心軸相互纏繞，均為右手螺旋。

②嘌呤與嘧啶堿位于雙螺旋內側，磷酸與核糖在外側彼此通過3′，5′磷酸二脂鍵連接形成DNA分子的骨架，堿基平面與中心軸垂直，糖環平面與中心軸平行。

③雙螺旋平均直徑為2nm，兩相鄰的堿基對相距（堿基堆積距離）0.34nm，相鄰兩核苷酸的夾角為36度，因此螺距為3.4nm，每10nt旋轉一周。

④AT配對形成兩個氫鍵、GC配對形成3個氫鍵使兩條DNA鏈結合在一起。⑤堿基在一條鏈上的排列不受任何限制。

2）DNA的構象 A 構象(A—DNA)B 構象(B—DNA)C 構象(C—DNA)

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4.三螺旋結構（triple stranded structure）

目前已分別通過核磁共振和隧道掃描電鏡分析發現，在DNA中存在三鏈結構（H DNA）。1）三鏈結構是在DNA雙螺旋的基礎上形成的DNA大分子中一些區段的三螺旋結構。

2）第三條DNA位于雙螺旋大溝中，隨雙螺旋的旋轉而旋轉。

3）三鏈結構中單條DNA區段的堿基為同一類型，其中雙螺旋的兩條剛好配對，第三條鏈與其中的一條配對。如雙螺旋的一條均為嘌呤，另一條均為嘧啶，第三條鏈均為嘌呤或均為嘧啶。4）堿基配對符合原來的堿基配對原則，但C在質子化后才能與G-C中的G配對。與第三鏈堿基配

＋對的氫鍵均為2條，最后形成三聯體堿基T-A T及C-G C。

4.左旋雙螺旋DNA（Z-DNA）5.DNA四聯體螺旋

（二）DNA的三級結構

DNA分子通過扭曲和折疊形成的特定構象稱為DNA的三級結構，它包括不同二級結構單元間的相互作用、單鏈與二級結構單元間的相互作用以及DNA的拓撲特征。

1.DNA超螺旋

1)大多數原核生物的DNA都是共價封閉的環狀雙螺旋。如果再進一步盤繞則形成麻花狀的超螺旋三級結構。2)在真核生物中，雙螺旋的DNA分子圍繞一蛋白質八聚體進行盤繞，從而形成特殊的串珠狀結構，稱為核小體。核小體結構屬于DNA的三級結構。

2.DNA的拓撲特征

1)連環數(linking number)雙螺旋DNA中一條鏈以右手螺旋繞另一條鏈纏繞的次數，以L表示。2)扭轉數(twisting number)DNA分子中雙螺旋數，以T表示。3）超螺旋數(writhing number)雙螺旋內的再纏繞數，右手螺旋為正值，以W表示。L=T+W

3.DNA蛋白質復合物的結構 1）病毒

?主要由核酸和蛋白質組成，有的還含有脂和糖。

?核酸位于內部，蛋白質包裹核酸稱衣殼（capsid），由許多蛋白質亞基構成，稱原聚體（protomer），脂蛋白組成的衣殼叫被膜（envelope），蛋白質與宿主專一性有關、能夠保護核酸、有的還有酶、引物蛋白或運動蛋白的作用。

?噬菌體以細菌和放線菌為宿主，有RNA噬菌體、單鏈環狀DNA噬菌體，雙鏈DNA噬菌體；植物病毒多為RNA病毒，少數為DNA病毒，如CaMV為雙鏈環狀DNA病毒，雙粒病毒含有兩種單鏈DNA分子，兩者同時存在時才有感染性；動物病毒有RNA類和DNA類有的有被膜。

2）細菌擬核

細菌雙鏈環狀DNA與堿性蛋白和少量的RNA結合，在細胞內緊密纏繞形成致密小體，稱為擬核

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（nucleoid）。

3）真核生物染色體

①核小體（nucleosome）：染色質的基本結構單位兩個分子的H2A，H2B，H3，H4組成8聚體，DNA以左手螺旋在組蛋白核心上纏繞1.8圈，共146bp，平均每個核小體單位含DNA 200bp（壓縮7倍）。

②由連接DNA將核小體連接成串，稱核小體鏈，核小體鏈與H1結合進一步盤繞形成染色質纖絲，每圈6個核小體（壓縮100倍）。

③染色質纖絲組成突環（loop），進而形成玫瑰花結（rosette），再組裝成螺旋圈（coil），由螺旋圈組成染色體。

（三）DNA的功能 1.攜帶遺傳信息 2.調節基因表達 甲基化，啟動子 3.具有催化作用

? RNA 切割活性 ? DNA 連接酶活性

? 卟啉金屬化酶和過氧化酶活性 ? DNA 水解活性 ? DNA 激酶活性 ? N2糖基化酶 ? DNA 戴帽活性

五、RNA 高級結構

（一）RNA的種類

可分為基本RNA：rRNA，mRNA，tRNA；和其它RNA。

1.基本RNA 1）rRNA 起著裝配蛋白質和催化肽鏈形成的作用。

2）mRNA 充當遺傳信息的信使和蛋白質合成的模板 3）tRNA 轉運氨基酸

2.其它RNA 1）核酶和脫氧核酶

具有催化作用的RNA 或DNA

2)hnRNA(heterogeneous nuclear RNA)3）ncRNA(non-coding RNA)4）tmRNA

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（二）RNA的結構

RNA的結構比DNA的復雜。在單鏈的基礎上，RNA可經進一步折疊形成二級結構和三級結構。

1.RNA的二級結構元件 1）雙股螺旋

RNA的雙鏈區，一般為右手螺旋。

2）發夾環

為與螺旋一端兩條鏈連接的非配對的單鏈區。由雙股螺旋及其與之相連的發夾環所組成的結構稱為莖環結構。

3）單堿基突起及突環

聯系的雙鏈RNA中一個或多個連續的不配對堿基可引起單堿基突起或突環。

4）內部環

為隔開或連接兩個雙螺旋RNA的環區。

5）結合環

連接3個或3個以上雙鏈RNA的環區，也稱為支環。

6）單鏈區

常出現于RNA分子的端部。

2.開關結構

由莖環結構組成的二級結構。在開關結構中，RNA分子的某一段序列的堿基隨條件的變化有選擇地和另外2段序列之一的堿基配對形成局部的二級結構，這種構象可隨條件而發生相互轉變，從而構成基因表達的開關系統。

3.二級結構

RNA通常是單鏈線形分子，自身也能回折形成局部雙螺旋，并進一步折疊形成三級結構，除tRNA外幾乎全部的RNA均可與蛋白質結合形成核蛋白復合物參與蛋白質合成（ribosome，spliceosome，editosome）和信號傳導（informosome，signal recognition particle SRP）。1）tRNA

tRNA的功能：攜帶、識別。

tRNA的二級結構呈三葉草狀，主要分為：三葉草形結構，包括氨基酸臂、二氫尿嘧啶環、反密碼環、額外環、TψC環五個部分。

?氨基酸臂（amino acid arm）由5′堿基與3′端的堿基組成，含有7bp，富含G，末端為3′CCA可接受活化Aa。

?二氫尿嘧啶環（dihydrouracil loop）由8—12nt組成，具有2個二氫尿嘧啶，通過3—4bp的雙螺旋區與其余tRNA部分相連。

?反密碼環（anticodon loop）由7nt組成，中部為反密碼子，次黃嘌呤核苷酸（肌苷酸I）常出現于反密碼子中，通過5bp雙螺旋與其余tRNA部分相連。

?額外環（extra loop）由3—18nt組成，不同tRNA的額外環大小不同，是tRNA的重要分類指標。

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?TψC環由7nt組成，通過5bp雙螺旋與其余tRNA部分相連，幾乎所有TψC環都含有TψC。

2）rRNA

rRNA是細胞中含量最多的RNA，占總量的80%。rRNA與蛋白質一起構成核蛋白體，作為蛋白質生物合成的場所。

在真核生物中，rRNA有四種：5S，5.8S，18S，28S。其中，18S的rRNA參與構成核蛋白體小亞基，其余的rRNA參與構成核蛋白體大亞基。

在原核生物中，rRNA有三種：5S，16S，23S。其中，16S的rRNA參與構成核蛋白體的小亞基，而5S和23S的rRNA參與構成核蛋白體大亞基。

（三）RNA的功能

1.直接參與遺傳信息的表達

1）mRNA參與遺傳信號傳導，指導蛋白質合成。

2）tRNA參與氨基酸運輸，為多肽鏈的延伸提供原料。

3）rRNA參與介導核糖體的組裝，并能催化肽鍵形成。實際上核糖體相當于以蛋白質為支架的核酶。

2000年Ban等通過X射線衍射分析發現，在肽鍵形成處2nm范圍中完全沒有蛋白質的電子云存在，說明蛋白質肽鍵形成過程只與rRNA有關，沒有核糖體蛋白的參予。

2.參與核酸和蛋白質的組裝

1）病毒的組裝

門RNA（pRNA）作為分子馬達，驅動噬菌體?29 的DNA 裝入外殼蛋白中。2）核糖體的組裝依賴于小分子RNA

3.參與端粒DNA 合成

以RNA 為模板合成端粒DNA，是癌細胞的特征之一，由于這種作用RNA 可以延緩衰老。

4.調控基因表達

1）miRNA調節基因表達

Lin-4, let-7分別控制線蟲幼蟲從幼蟲1期到2期和從幼蟲到成蟲的發育。這類控制發育的RNA，叫時序調節微小RNA。目前已在線蟲、果蠅和人的cDNA文庫中鑒定出近百種時序調節miRNA。

2）反義mRNA抑制基因表達

3）參與RNA剪接

snoRNA參與核糖體RNA的剪接。

5.貯存和傳遞遺傳信息

1）作為遺傳物質

RNA病毒中只含RNA，它是病毒的遺傳物質，具有貯存和傳遞遺傳信息的作用。

2）作為引物參與DNA復制與基因反轉錄

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6.具有催化作用的RNA 核酶：tRNA 5 ‘ 端成熟酶，磷酸二脂酶，磷酸單脂酶，核苷酸轉移酶，RNA 限制性內切酶，á-1，4 葡萄糖分支酶，轉肽酶等。

第四節課：

第四節 核酸的性質

一、核酸的水解

（一）酸水解 1.糖苷鍵

糖苷鍵更容易酸水解。嘌呤堿的更不穩定。

堿基與脫氧核糖之間的糖苷鍵較不穩定。2.磷酸酯鍵 3.ì??t

1）除去DNA上的嘌呤：pH1.6，37℃，對水透析；pH2.8，100℃，1h。2）DNA嘧啶：F3CCOOH，155℃，60min。3）RNA嘧啶：F3CCOOH，155℃，80min。

（二）堿水解 1.磷酸酯鍵

RNA的易被水解。

堿性條件下形成不穩定的2′，3′，5′磷酸三酯，再水解為2′，3′環磷酸酯，最后水解成2′核苷酸和3′核苷酸。

2.條件

RNA：NaOH，KOH，用HClO4中和，室溫到37℃，18-24h。DNA：NaOH，100℃，4h。

（三）酶水解 1.核酸酶分類 2.RNA酶類 3.DNA酶類

二、核酸的理化性質

（一）核酸的一般理化性質 1.核酸的解離

在核酸和核苷酸分子中，既含有可以給出H+的磷酸基團，又含有可以得到H+的堿性基團(堿基上的-N=，如嘌呤的N1和N7，胞嘧啶的N3)，所以核酸和核苷酸是兩性化合物，有等電點。（1）堿基的解離（2）核苷的解離（3）核苷酸的解離（4）核酸的滴定

兩性電解質，核苷酸為酸性，pK1為1.5。

2.粘度大

3.能吸收紫外光

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240nm～290nm范圍內均有紫外吸收。最大吸收峰在258nm～260nm。符合朗伯比爾定律。

三、核酸的變性、復性及雜交

（一）DNA的變性 l.定義

在理化因素作用下，DNA雙螺旋的兩條互補鏈松散而分開成為單鏈，從而導致DNA的理化性質及生物學性質發生改變，這種現象稱為DNA的變性。2.引起DNA變性的因素（1）高溫。（2）強酸強堿。（3）有機溶劑等。

3.DNA變性后的性質改變

（1）增色效應：指DNA變性后對260nm紫外光的光吸收度增加的現象。（2）旋光性下降。（3）粘度降低。(4)沉降速率增加

（5）生物學功能喪失或改變。4.DNA的變性溫度（1）Tm 加熱DNA溶液，使DNA雙鏈解旋而變性，其對260nm紫外光的吸收度突然增加，在DNA變性一半時的溫度，就是DNA的變性溫度（融解溫度，Tm）。Am = Amax-S-S-，乙酰化-脫乙酰化，腺苷化-脫腺

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苷化，糖基化，酰基化，甲基化，硫酸化等。

1.共價修飾機制

共價修飾酶通常在兩種不同的酶的催化下發生修飾或去修飾，從而引起酶分子在有活性形式與無活性形式之間進行相互轉變。2.共價修飾調節方式

共價修飾調節一般與激素的調節相聯系，其調節方式為級聯反應。

3.共價修飾調節的特點

1)酶以兩種不同修飾和不同活性的形式存在 2)有共價鍵的變化

3)受其他調節因素（如激素）的影響 4)一般為耗能過程 5)存在放大效應

（四）同工酶調節

在同一種屬生物中，催化活性相同而酶蛋白的分子結構，理化性質及免疫學性質不同的一組酶稱為同工酶(isoenzyme)。這類酶存在于生物的同一種屬或同一個體的不同組織、甚至同一組織或細胞中。

同工酶在體內的生理意義主要在于適應不同組織或不同細胞器在代謝上的不同需要。

現已發現有數種同工酶。如6磷酸葡萄糖脫氫酶、乳酸脫氫酶、酸性和堿性磷酸酶、谷丙轉氨酶和谷草轉氨酸、肌酸磷酸激酶、核糖核酸酶、過氧化酶和膽堿酯酶等。

第八節課：

第五節 酶蛋白的分離純化

一、分離純化策略

（一）前處理

1.使蛋白質達到最大溶解 2.盡可能保證蛋白質活性 目的：去除雜物 手段：破碎細胞

注意事項：

破碎方法(機械、物理、化學、酶)合適溶劑 添加保護劑 較低溫度

盡可能短的時間

（二）粗分離

1.盡可能除去溶液中的其它物質 2.盡可能防止蛋白質損失

目的：除去蛋白質中的其它物質，使蛋白質濃縮，得到較純的蛋白質制品。

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手段：鹽析、等電點沉淀、有機物沉淀。

(三)細分離 1.目的

去掉性質不同的蛋白質 2.手段

1）過濾 ：凝膠過濾和透析 2）離子交換 3）吸附層析 4）親和層析 5）電泳 6）結晶

二、分離純化方法

（一）根據分子大小不同 1.透析和超過濾 2.密度梯度離心 3.凝膠過濾

1）幾種參數Vt，凝膠柱床的總體積，柱床體積

Ve，某一溶質組分的洗脫體積，為自加樣品開始到該組分的洗脫峰或洗脫峰上升側半高點出現時所流出的液體體積

Vo，孔隙體積、外體積或外水體積，凝膠之間空隙的總體積，可用不能進入凝膠孔隙的大分子的洗脫體積來表示

Vi，內體積、內水體積，等于干膠

重量乘于其吸水值，也等于小分子物質洗脫體積減去外水體積 Vm，凝膠基質體積 Vt = Vo + Vi + Vm

2）屬于液—液分配層析

固定相：凝膠珠內的水相 流動相：凝膠珠外的水相

分配系數Kd =（Ve – Vo）/ Vi 可用分配系數：

Kav =（Ve – Vo）/（Vt-Vo）

3）最適柱床體積

兩種溶質的洗脫體積之差Vs Vt – Vo = Vs /（Kav1 – Kav2）樣品體積 ≤ Vs

4.SDS-PAGE 去污劑和蛋白質結合后單位質量分子上帶電量相同，因此蛋白質移動的速率取決于分子大小，大分子移動較慢，小分子快。

（二）利用溶解度差別

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1.等電點沉淀 2.鹽析

3.有機物沉淀

凡能與水以任意比例混合的有機溶劑，如乙醇、甲醇、丙酮等，均可用于沉淀蛋白質。沉淀原理是：① 脫水作用；② 使水的介電常數降低，蛋白質溶解度降低 4.變溫處理

2.層析

離子交換層析 層析聚焦

（四）利用選擇性吸附 1.羥基磷灰石層析 2.疏水層析

（五）利用配體 1.幾種配體

1）酶和底物的關系 2）酶和可逆抑制劑 3）抗原抗體相互作用

4）受體與信號物質或調節物質的關系 5）糖與糖之間的特異性相互作用 6）多聚His與金屬離子的親和作用

2.連接臂 1）選擇策略

? 為蛋白質與配體特異性結合創造條件 ? 盡量避免非特異性吸附

疏水性

親水性

離子相互作用

? 能引入活化基團

? 具有特殊結構域的大分子

2）主要有

可直接偶聯的、由脂肪二胺引入基團形成幾丁質結合結構域（CBD）

3.載體

1）選擇策略

? 無非特異性吸附 ? 具有多孔性

? 具有適合引入配基的官能團 ? 具有化學穩定性 ? 具有生物穩定性 ? 具有適當的機械強度

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2）重要有瓊脂糖、葡聚糖、纖維素、玻璃、硅膠、人工合成高分子化合物

三、酶的濃縮 1.蒸發

薄膜蒸發濃縮 2.冰凍干燥 3.超過濾

4.凝膠濃縮法和化學物質吸水法

四、酶純度的鑒定 1.純化倍數 2.回收率

第九節課：

第六節 酶活力的測定

一、酶活力、酶單位、比活力的概念

酶活力（也稱酶活性）∶是指酶催化一定化學反應能力 1.酶活力與反應速度

酶活力的大小是用在一定條件下，它所催化的某一化學反應的速度來表示的。

2.酶活力的單位

1961年國際酶學會議規定∶1個酶活力單位是指在特定的條件下，在1分鐘內能轉化1μmol底物的酶量為1個IU。

一般，對于酶活力單位人們通常采用習慣用法。

如∶α-淀粉酶的活力單位是指每小時催化1克可溶性淀粉液化所需的酶量來表示。再如∶蛋白酶的活力單位是每分鐘分解酪蛋白產生1μg酪氨酸所需的酶量。

3.比活力

比活力是指：每mg蛋白質所具有的酶活力，一般用U/mg蛋白來表示。對同一種酶來說，比活力越高，表明酶越純。

4.催化中心活性(轉換數)∶

是指酶在底物飽和時，每分鐘催化中心所轉換底物的分子數。(幾種酶的最大轉換數)

二、酶活力測定法

常規測定酶活力的操作程序為： 1.樣品酶液適當稀釋。

2.在最適條件下進行酶促反應，并通過化學分析或儀器分析的方法測定反應物的消耗量或產物的生成量。

3.根據酶單位定義和實驗數據計算出酶活力。

第十節課：

第七節 蛋白質與酶的的化學修飾

一、化學修飾劑 1.選擇策略

1）蛋白質的種類和修飾位點,修飾劑對氨基酸殘基的專一性如何。2）期望的修飾度是多少,在給定的操作條件下,反應是否需要可逆。

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3）修飾劑的水解穩定性和反應活性,修飾劑與蛋白質的連接鍵的穩定性、毒性、免疫原性。

4）修飾后蛋白質的構象是否基本保持不變。5）修飾后是否需要進一步分離。

6）是否適合于建立快速、方便、準確的分析方法。

7）修飾劑的合成是否簡便經濟,修飾劑是否價廉易得等。2.修飾劑類型

有代表性的修飾劑有乙酰咪唑、鹵代乙酸、Ｎ 乙基馬來酰亞胺、碳化二亞胺、焦碳酸二乙酯、四硝基甲烷、Ｎ 鹵代琥珀酰亞胺、乙二酸/丙二酸的共聚物、羧甲基纖維素、聚乙烯吡咯烷酮、乙烯/順丁烯二酰、肼共聚物、多聚唾液酸、聚氨基酸、葡聚糖、環糊精、ＰＥＧ等,其中以ＰＥＧ類修飾劑應用最多。

二、修飾反應

1.修飾反應的影響因素

蛋白質與修飾劑作用所要求的反應條件,除允許修飾過程能夠順利進行外,還必須滿足如下要求:一是不引起蛋白質的不可逆變性,二是有利于選擇性地修飾蛋白質。為此,反應物配比、ｐＨ、反應溫度和反應介質等都要控制在一定的范圍。1）反應的ｐＨ值 2)溫度 3）修飾介質 2.修飾反應類型 修飾反應主要分為： 1）酰化反應。2）烷基化反應。3）氧化還原反應。4）芳香環取代反應。

3.修飾蛋白應有的生物學特性 1）物理和熱穩定性的增強。

2）對酶降解敏感程度的降低,溶解度的增大。3）在體內循環半衰期、清除時間的增長。4）免疫原性和抗原性的降低及毒性的減小。5）體內活性提高。

6）生物分配行為變化,生物學性質變化,膜的滲透性提高。

三、蛋白質修飾的應用

1.用于治療腫瘤;2.酶的遺傳基因缺失癥;3.消炎;4.血液代用品;5.其他

第六章 代謝總論（3學時）

第一節課：

第一節 生物的代謝

一、什么是代謝

自然界的生物從外環境吸收營養物質，同時又不斷地排出廢物，這種有機體與外界環境的物質交換作用，就叫做生物的代謝（metabolism）。代謝作用貫穿有機體生命活動的每一個過程，它是生命活動的基本特征之一。根據代謝過程的特點，可以把代謝分為分解代謝（異

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化作用）和合成代謝（同化作用）。

1.分解代謝

生物細胞將營養物質或細胞組分降解、轉化為小分子物質、放出能量，或把物質排出細胞的過程稱為分解代謝（catabolism），也叫異化作用，這是狹義的代謝作用。如葡萄糖、蛋白質、脂類等的徹底降解和能量的釋放，有機物或無機離子運出細胞的過程。2.合成代謝

合成代謝（anabolism）即細胞從外界環境中攝取生命活動所需的各種物質，并將這些物質轉化的過程，以滿足生長發育的需要。如糖、氨基酸等的合成、無機鹽等的吸收與大分子合成。

二、代謝的一般過程 1.分解代謝 1）大分子降解

大分子降解為單體，如葡萄糖、脂肪酸、氨基酸等。2）單體分子降解

單體分子徹底降解成乙酰輔酶A。3）乙酰基降解

經過三羧酸循環，徹底降解生成還原物質和CO2。4）生物氧化

還原物質被氧化，生成水。

2.合成代謝 1）單體的合成

糖、氨基酸、脂肪酸等的合成。2）簡單大分子的合成

多糖、多肽、脂肪的合成。3）復雜大分子的合成

一些復合物的形成。4）細胞結構成分的組建

各種基本細胞成分、結構的組建。

5）生物活性物質和次生物質的合成

激素、維生素、防御素等的合成。

第二節 生物氧化和能量代謝

一、生物氧化的概念

二、生物氧化的方式 有氧氧化 無氧氧化

三、生物氧化的特點

1.是在酶催化下進行的，反應條件溫和；

2.底物的氧化是分階段進行的。能量逐步釋放；

3.生物氧化過程中釋放的能量通常先儲存在一些特殊的高能化合物中(如ATP)，通過這些物質

江南大學生物工程學院教案 的轉移作用滿足機體吸能反應的需要； 4.生物氧化受細胞的精確調節控制。

四、生物能量的產生、貯存和轉移

（一）生物體能量的產生 1.氧化磷酸化 1）糖酵解

6-磷酸葡萄糖經糖酵解過程被氧化成丙酮酸，生成NADH。2）三羧酸循環

丙酮酸經脫羧生乙酰-CoA進入三羧酸循環，生成NADH和FADH2。

3）磷酸戊糖途徑

6-磷酸葡萄糖經磷酸戊糖途徑氧化產生NADPH。4）脂肪酸氧化

脂肪酸a氧化生成NADH和乙酰-CoA。5）氧化磷酸化

以上途徑生成的還原物質經氧化磷酸化消耗氧生成水、形成合成高能化合物ATP的驅動力。線粒體的ATP合酶在此驅動力作用下合成ATP。

2.光合磷酸化

葉綠體吸收的光能經光合系統II促使水的分解產生氧氣，電子從光系統II向光系統I的傳遞形成產生ATP的驅動力，葉綠體的ATP合酶在此驅動力作用下合成ATP。光系統I在光能驅動下經電子傳遞形成NADPH。3.底物磷酸化

含有高能鍵的化合物直接使ADP或GDP磷酸化形成ATP或GDP的過程叫底物磷酸化。主要在糖酵解和三羧酸循環中發生，如1，3-二磷酸甘油醛向3-磷酸甘油酸的轉變、磷酸烯醇式丙酮酸向烯醇式丙酮酸的轉變可生成ATP，琥珀酰CoA向琥珀酸的轉化可生成GTP。

（二）生物體內能量的貯存 1.貯存在高能化合物之中

生物化學中常將水解時釋放的能量>20kJ/mol的磷酸鍵稱為高能磷酸鍵。

生物體內的高能磷酸鍵主要有以下幾種類型： 1）磷酸酐鍵

包括各種多磷酸核苷類化合物，如ADP，ATP，GDP，GTP，CDP，CTP，GDP，GTP及PPi等，水解后可釋放出30.5kJ/mol的自由能。

2）混合酐鍵

由磷酸與羧酸脫水后形成的酐鍵，主要有1,3-二磷酸甘油酸等化合物。在標準條件下水解可釋放出61.9kJ/mol的自由能。3）烯醇磷酸鍵

見于磷酸烯醇式丙酮酸中，水解后可釋放出61.9kJ/mol的自由能。4）磷酸胍鍵

見于磷酸肌酸中，水解后可釋放出43.9kJ/mol的自由能。磷酸肌酸（C～P）是肌肉和腦組織中能量的貯存形式。但磷酸肌酸中的高能磷酸鍵不能被直接利用，而必須先將其高能磷酸鍵轉移給ATP，才能供生理活動之需。這一反應過程由肌酸磷酸激酶（CPK）催化完成。2.貯存在還原物質之中 NADH, NADPH, FADH2

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3.貯存在大分子化合物中

多糖、蛋白質、脂類等等。

（三）生物體內能量的轉移 1.直接轉移能量攜帶物質 1）線粒體外NADH的穿梭

胞液中的3-磷酸甘油醛或乳酸脫氫，均可產生NADH。這些NADH可經穿梭系統而進入線粒體氧化磷酸化，產生H2O和ATP。

?磷酸甘油穿梭系統

NADH通過此穿梭系統帶一對氫原子進入線粒體，只產生1.5分子ATP。利用不同的磷酸甘油脫氫酶催化磷酸甘油和磷酸二羥丙酮之間的轉化。

?蘋果酸穿梭系統

胞液中NADH+H的一對氫原子經此穿梭系統帶入一對氫原子可生成2.5分子ATP。在此過程中，經蘋果酸脫氫酶催化利用NADH還原草酰乙酸，形成蘋果酸。

2）ATP的運輸

3）多磷酸核苷間的能量轉移

2.通過形成電化學勢梯度 3.通過化學反應

第二節課：

第三節 生物氧化的酶系統和呼吸鏈

一、參與生物氧化的酶類 1.需氧酶類（氧化酶類）

需要氧氣參與而使物質氧化并有水或過氧化氫的產生。如醛氧化酶，細胞色素氧化酶，氨基酸氧化酶等。其中末端氧化酶，可催化氧氣和氫原子反應生成水。2.脫氫酶類

不需要氧氣，通過脫氫而使物質氧化。如乙醇脫氫酶，乳酸脫氫酶等。

二、生物氧化體系

生物氧化作用主要是通過脫氫反應來實現的。一般包括脫氫、遞氫、受氫三個環節。在生物氧化過程中，底物脫下來的氫，大多數情況下是不是直接交給受氫體，而是經過一些遞氫體進行傳遞，最終交給受氫體。

有氧氧化: 不需傳遞體體系、需要電子傳遞體系2種 無氧氧化：包括有機物、無機物的氧化

(一)有氧氧化體系

共性∶以分子氧為最終受體。

1.不需傳遞體體系

是最簡單的生物氧化體系。從底物脫下來的氫不需傳遞，直接在酶作用下與分子氧結合。

1)氧化酶類催化的反應模式

2）需氧脫氫酶類催化的反應模式3)不需傳遞體體系有關的酶類 +

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? 需氧脫氫酶

這類酶分子是以FMN 或FAD 為輔基的黃素蛋白。它催化底物分子脫氫，但與不需氧脫氫酶不同，這類酶需要用分子氧直接作為受氫體，反應生成H2O2。如葡萄糖氧化酶、氨基酸氧化酶。

? 氧化酶類

酶蛋白含Cu或Fe，不能從底物上脫氫，只能奪取底物上的電子對(2e)，用于激活分子氧(O2)，從而促進氧與質子的化合。

++++

重要的氧化酶 細胞色素氧化酶(Fe)、酚氧化酶(Cu)

細胞色素氧化酶是由細胞色素氧化酶a和細胞色素氧化酶a3組成的蛋白復合物，用Cytaa3表示。復合物中含有兩分子的血紅素A。

++++? 不需傳遞體體系中兩種類型的比較

① 氧化酶不能從底物上脫氫，而需氧脫氫酶能脫氫。

② 最終電子受體為氧時，氧化酶氧化的最終產物是水，而需氧脫氫酶氧化的產物是H2O2。③只能以氧作為最終電子受體，而需氧脫氫酶在無氧的情況下，可以甲烯藍或醌代氧作最終電子受體。

2.電子傳遞體系

它是生物體主要的生物氧化體系。不需氧脫氫酶脫下的氫主要通過此途徑進行氧化。

該體系的成員包括：

1）以NAD+為輔酶的不需氧脫氫酶

2）以FMN或FAD為輔基的黃素蛋白(FP)3）泛醌(UQ，即輔酶Q)4）細胞色素(Cyt)b, c1, c 5）細胞色素氧化酶

++① 以NAD或NADP為輔酶的不需氧脫氫酶類

? 以NAD為輔酶(主要）+ 從底物分子脫下的氫原子(2H)主要是通過呼吸鏈發生氧化磷酸化，合成ATP。

? 以NADP為輔酶 + 脫下的氫主要為生物合成提供還原力。如脂肪酸、氨基酸、核苷酸的生物合成需要大+ 量的NADP+H

這類酶通常催化仲醇基(-CHOH-)的脫氫反應和氨基酸的α-碳原子的氨甲基基團(-CHNH2)的脫氫反應。如：

它們專一性地催化烴鏈中相鄰亞甲基(-CH2-CH2-)的脫氫，使底物分子中產生雙鍵。如∶琥珀酸脫氫酶、脂酰輔酶A脫氫酶、二氫硫辛酸脫氫酶和β-磷酸甘油脫氫酶。

(二)無氧氧化體系

1.以有機物為最終電子(氫)受體 2.以無機物為最終電子(氫)受體∶

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三、呼吸鏈 1.定義

能夠將還原物質的電子傳遞給O2的,由一系列的電子傳遞體所組成的系統總稱為氧化作用電子傳遞鏈,也稱為呼吸鏈。

呼吸鏈是由位于線粒體內膜中的一系列電子傳遞體，按標準氧化還原電位的順序，由低到高排列的一種能量轉換體系。

在電子傳遞體系中，底物脫下來的氫不是直接交給氧，而是經一系列傳遞體，最終傳給氧，該體系又稱為電子傳遞鏈或呼吸鏈。

2.呼吸鏈的功能

+ 接受還原型輔酶上的氫原子對(2H+2e)，使輔酶分子還原，并將電子對順序傳遞，直

2-+至激活分子氧，使氧負離子(O)與質子對(2H)結合，生成水。

其所處部位在線粒體內膜

由于電子傳遞產生電化學勢差，導致質子運動，引起線粒體內外質子梯度形成，可驅動ATP合酶產生ATP。

錯誤的觀念：電子對在氧化過程中逐步氧化放能，所釋放的能量驅動ADP和無機磷發生磷酸化反應，生成ATP。

3.電子傳遞鏈的成員

包含在4大酶系統中，除了4大酶外還有： 1）輔酶Q 2）細胞色素C

4.電子傳遞的抑制

能夠阻斷呼吸鏈中某一部位電子傳遞的物質稱為電子傳遞抑制劑。它們抑制呼吸鏈的電子傳遞，從而抑制ATP的產生。根據抑制劑的作用部位，把抑制劑分為3類。1)阻斷電子由NADH向CoQ傳遞的抑制劑

如魚藤酮、安密妥、殺粉蝶菌素。

2)抑制電子從CoQH2向細胞色素C1傳遞的抑制劑

如抗霉素A，干擾細胞色素還原酶中電子從細胞色素bH的傳遞。3)阻斷電子在細胞色素氧化酶中傳遞的抑制劑

如氰化物、疊氮化物、一氧化碳。

第三節課：

第四節 ATP合成機制

一、能量偶聯假說 1.化學偶聯假說

Slater(1953)提出，認為電子傳遞過程中產生了一種活潑的高能共價中間物，它的裂解驅動了氧化磷酸化作用。

2.構象偶聯假說

Boyer（1964）提出，他認為電子沿電子傳遞鏈傳遞使線粒體內膜蛋白質組分發生了構象變化，形成一種高能形式，這種高能形式通過ATP的合成而恢復其原來的構象。

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3.化學滲透假說

Mitchell（1961）提出，認為電子傳遞釋放的自由能和ATP合成是與一種跨線粒體內膜的質子梯度相偶聯的。即電子傳遞的自由能驅動質子從線粒體基質跨過內膜進入到膜間隙，從而形成跨線粒體內膜的質子的電化學勢梯度，驅動ATP合成。

二、質子梯度的形成 1.線粒體結構 1）雙層膜結構

? 外膜平滑。

? 內膜內陷形成嵴，內膜表面形成排列規則的內膜球體。

2）膜組成特殊

?外膜蛋白質和脂類各占50％左右 ? 內膜脂類占20，蛋白質占76％

3）功能

?屏障作用。

? 丙酮酸和脂肪酸的氧化，同時使NAD和FAD還原。

? 電子從NADH和FADH2傳遞到內膜，同時發生質子跨膜運輸。? 合成ATP。

2.質子梯度的形成

1）質子外運是一個需能過程

2）質子轉移機制

?氧化還原回路機制 ?質子泵機制

三、ATP合成部位與機制 1.ATP合酶催化ATP產生

ATP的合成由ATP合酶完成。ATP合酶由FO單元和F1單元組成，FO單元起質子通道的作用，F1單元起催化ATP合成的作用。因此，ATP合酶也稱FO F1－ATP酶。

F1單元由α3β3γδε組成，FO 由4條多肽組成，FO F1之間由OSCP（寡霉素賦予蛋白，有它ATP合酶對寡霉素敏感，寡霉素與FO結合）和偶合因子F6組成的柄連接，另外還有環己酰亞胺（DCCD）結合蛋白（DCCD結合蛋白）。2.作用機制

Boyer的結合變化機制：a亞基處于三種狀態，即O狀態為開放形式，對底物親和力極低；L狀態與底物結合較松弛，無催化能力；T狀態與底物結合緊密，有催化活性。如果在T部位結合ATP，又有ADP和Pi結合在L部位，質子流可使ATP所處的部位轉變為O部位釋放ATP，同時又使原來結合ADP和Pi的部位轉變為T狀態并合成ATP。

四、氧化磷酸化的解偶聯和抑制 1.解偶聯劑

只抑制ATP合成，影響P/O比。如2，4－二硝基苯酚（DNP）,和FCCP。

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2.氧化磷酸化抑制劑

兩者全抑制，如寡霉素，它對氧的利用的作用可被解偶聯劑清除。3.離子載體抑制劑

通過增加一價陽離子的通透性破壞氧化磷酸化，如纈氨霉素可與質子以外的其它陽離子結合，增加其通透性。

第七章 糖代謝（11學時）

第一節課：

第一節 多糖的酶促降解

一、淀粉的降解

凡能催化淀粉分子及片段中α-葡萄糖苷鍵水解的酶，統稱淀粉酶（amylase）。主要可以分為α-淀粉酶、β-淀粉酶、γ-淀粉酶、和異淀粉酶4類。(一)淀粉的酶促水解 1.α-淀粉酶

又稱液化酶、淀粉-1，4-糊精酶。系統名稱∶α-1，4-葡聚糖水解酶(編號∶EC3.2.1.1)。

1）作用機制

內切酶，從淀粉分子內部隨機切斷α-1，4糖苷鍵，不能水解α-1，6-糖苷鍵 及與非還原性末端相連的α-1，4-糖苷鍵。

2）水解產物

?直鏈淀粉

大部分直鏈糊精、少量麥芽糖與葡萄糖

?支鏈淀粉

大部分分支糊精、少量麥芽糖與葡萄糖底物分子越大，水解效率越高。

2.β-淀粉酶

又叫淀粉-1，4-麥芽糖苷酶。系統名稱：α-1，4-葡聚糖麥芽糖苷酶(編號：EC 3.2.1.2)

1）作用機制

外切酶,從淀粉分子的非還原性末端，依次切割α-1，4-麥芽糖苷鍵，生成β-型的麥芽糖；作用于支鏈淀粉時，遇到分支點即停止作用，剩下的大分子糊精稱為β-極限糊精。

2）β-淀粉酶水解產物

?支鏈淀粉:β-麥芽糖和β-極限糊精。?直鏈淀粉:β-麥芽糖。

3.γ-淀粉酶

又稱糖化酶、葡萄糖淀粉酶。系統名稱：α-1，4-葡聚糖葡萄糖水解酶(編號∶EC3.2.1.3)

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1）作用方式

它是一種外切酶。從淀粉分子的非還原性末端，依次切割α-1，4-葡萄糖苷鍵，產生β-葡萄糖。遇α-1，6和α-1，3-糖苷鍵時也可緩慢水解。2)產物

葡萄糖。4.異淀粉酶

又叫脫支酶、淀粉-1，6-葡萄糖苷酶。系統名稱∶葡聚糖-1，6-葡聚糖水解酶(EC3.2.1.33)。

1）作用方式

專一性水解支鏈淀粉或糖原的α-1，6-糖苷鍵，異淀粉酶對直鏈淀粉不作用。

2）產物

生成長短不一的直鏈淀粉(糊精)。

(二)淀粉磷酸化酶催化的淀粉降解

二、糖原的降解

主要由糖原磷酸化酶，脫支酶等協同合作，才能使糖原完全降解。

1.降解方式

采用磷酸解。2.產物

大量1-P葡萄糖、少量葡萄糖。3.降解步驟

1）在糖原磷酸化酶催化下先從各支鏈上部分水解下葡萄糖分子，形成1－磷酸葡萄糖。2）經轉移酶催化將支鏈上剩余的第二個葡萄糖單位開始的短鏈轉移到較長的葡萄糖鏈上。3）去分支酶作用下除去分支處葡萄糖分子。

4.反應方程

三、纖維素的水解

纖維素是由β-D-1，4卜萄糖苷鍵組成的多糖。水解纖維素的酶有： Cx、C1和β-葡糖苷酶

1).Cx 酶

內切型酶，可隨意水解內部β-1，4糖苷鍵，類似于α-淀粉酶。

Gn → Gn-m + Gm Gn稱為纖維素分子，而Gn-m、Gm稱為纖維糊精。

2)C1酶

外切型酶，從非還原端每隔2個切一下，類似于β-淀粉酶。

即： Gn → Gn-2 + G2 3)β-葡糖苷酶

類似麥芽糖酶，可水解纖維二糖。

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G2 → 2G *產物是β-葡萄糖（可轉變成α型）

四、雙糖的分解

許多微生物通過其分泌酶的作用，可利用一些雙糖如蔗糖、麥芽糖、乳糖等，使它們磷酸解或水解為單糖，再進一步降解。1.蔗糖分解

主要磷酸解成：1-P葡糖+果糖 蔗糖 →

少數水解：葡糖+果糖

2.麥芽糖分解

主要磷酸解成：1-P葡糖+葡糖 麥芽糖→

少數水解：2葡糖

五、人體對糖的吸收

食物中的淀粉經水解消化后，以葡萄糖、果糖和半乳糖等單糖的形式被小腸粘膜細胞吸收進入血液。

吸收速率∶D-半乳糖>D-葡萄糖>D-果糖> D-甘露糖 >D木糖>L-阿拉伯糖

第二節課：

第二節 糖的分解代謝

一、糖酵解途徑(Embden-Meyerhof-Parnas，EMP)1.酵解與發酵的含義 1）糖酵解

葡萄糖經酶催化降解，生成丙酮酸的過程。2）發酵

在現代生化中，發酵主要是指微生物的無氧代謝過程。廣義發酵：

泛指通過工藝條件控制微生物的新陳代謝，利用外加原料合成和積累特定產物的過程。（包括有氧和無氧發酵）2.糖酵解途徑的反應歷程

根據底物分子的變化情況可分三個階段。

1)葡萄糖分子活化階段 2)己糖裂解階段 3)三碳糖氧化階段

1)葡萄糖分子活化階段

? The Hexokinase Reaction

己糖激酶：糖酵解途徑的第一個調節酶。

第五篇：生物化學教案標題

生物化學與分子生物學

緒論

第一節 生物化學與分子化學發展簡史

一、敘述生物化學階段

二、動態生物化學階段

三、分子生物化學時期

1、DNA雙螺旋結構被發現

2、DNA 克隆使基因操作無所不能

3、基因組學及其他組學的研究

四、我國科學家對生物化學發展的貢獻

第二節 生物化學與分子生物學研究的主要內容

1、生物分子的結構與功能

2、物質代謝及其調節

3、基因信息傳遞及其調控

第三節 生物化學與分子生物學和醫學

一、生物化學已成為生物學各科學界之間，醫學各學科之間相互聯系的共同語言

二、生物化學為推動醫學各學科發展作出了重要的貢獻

第一篇

生物分子結構與功能

第一章 蛋白質的結構與功能

第一節

蛋白質的分子組成

一、組成人體蛋白質的20種L-α氨基酸

二、氨基酸可根據側鏈結構和理化性質進行分類

三、20種氨基酸具有共同活特異的理化性質

（一）氨基酸具有兩性解離的性質

（二）含共軛雙鍵的氨基酸具有紫外線吸收性質

（三）氨基酸與茚三酮反映生成藍紫色化合物

四、氨基酸通過肽鍵連接而形成蛋白質或活性肽

（一）氨基酸通過肽鍵連接而形成肽

（二）體內存在多種重要的生物活性肽

1、谷胱甘肽

2、多肽類激素及神經肽 第二節 蛋白質的分子結構

一、氨基酸的排列順序決定蛋白質的一級結構

二、多肽鏈的局部主鏈構想為蛋白質的二級結構

（一）參與肽鍵形成的6個原子在同一平面上

（二）α－螺旋是常見的蛋白質二級結構

（三）β－折疊使多肽鍵形成片層結構

（四）β－轉角和無規卷曲在蛋白質分子中普遍存在

（五）二級結構可組成蛋白質分子中的模體

（六）氨基酸殘基的側鏈影響二級結構的形成

三、多肽鏈在二級結構基礎上進一步折疊形成三級結構

（一）三級結構是指整條肽鏈中全部氨基酸殘基的相對空間位置

（二）結構域是三級結構層次上的獨立功能區

（三）蛋白質的多肽鏈須折疊成正確的空間構象

四、含有二條以上多肽鏈的蛋白質具有四級結構

五、蛋白質的分類

第三節 蛋白質結構與功能的關系

一、蛋白質一級結構是高級結構與功能的基礎

（一）一級結構是空間構象的基礎

（二）一級結構相似的蛋白質具有相似的高級結構與功能

（三）氨基酸序列提供重要的生物進化信息

（四）重要蛋白質的氨基酸序列改變可引起疾病

二、蛋白質的功能依賴特定空間結構

（一）血紅蛋白亞基與肌紅蛋白結構相似

（二）血紅蛋白亞基構象變化可影響亞基與氧結合

（三）蛋白質構象改變可引起疾病

第四節 蛋白質的理化性質

一、蛋白質具有兩性電離性質

二、蛋白質具有膠體性質

三、蛋白質空間結構破壞而引起變性

四、蛋白質在紫外光譜區有特征性吸收峰

五、應用蛋白質呈色反應可測定溶液中蛋白質含量

1、茚三酮反應

2、雙縮脲反應 第五節 蛋白質的分離、純化與結構分析

一、透析及超濾法可去除蛋白質溶液中的小分子化合物

二、丙酮沉淀，鹽析及免疫沉淀是常用的蛋白質濃縮方法

三、利用荷電性可電泳分離蛋白質

四、應用相分配或親和原理可將蛋白質進行層析分離

五、利用蛋白質顆粒沉降行為不同可進行超速離心分離

六、應用化學或反向遺傳學方法可分析多肽鏈的氨基酸序列

七、應用物理學，生物信息原理可進行蛋白質空間結構測定

思考題：

1、敘述L-α氨基酸結構特征，比較各種結構異同并分析結構與性質的關系。

2、蛋白質的基本組成單位是什么?什么是肽鍵？什么是肽單元？

3、簡述蛋白質一級結構、二級結構、三級結構、四級結構基本概念及各結構層次間的主要化學鍵。

4、解釋蛋白質分子中模體和結構域概念及其與二、三級結構的關系。

5、舉例說明蛋白質結構與功能的關系。（一級結構與空間結構）

6、簡要敘述蛋白質理化性質在蛋白質分離、純化中的應用。

7、常用的蛋白質分離純化方法有哪幾種?各自的作用原理是什么?

第二章

功能核酸的結構與功能

第一節 核酸的化學組成以及一級結構

一、核苷酸是構成核酸的基本組成單位

二、DNA是脫氧核苷酸通過3，5－磷酸二脂鍵連接形成的大分子

三、RNA也是具有3，5－磷酸二脂鍵的線性大分子

四、核酸的一級結構是核苷酸的排列順序

第二節 DNA的空間結構與功能

一、DNA的二級結構是雙螺旋結構

（一）DNA雙螺旋結構的試驗基礎

（二）DNA雙螺旋結構模型的要點

1、DNA由兩條多聚脫氧核苷酸鏈組成

2、核糖與磷酸位于外側

3、DNA雙鏈之間形成了互補堿基對

4、堿基對的疏水作用力和氫鍵共同維持著DNA雙螺旋結構的穩定

（三）DNA雙螺旋結構的多樣性

（四）DNA的多鏈結構

二、DNA的高級結構是超螺旋結構

（一）原核生物DNA的環狀超螺旋結構

（二）真核生物DNA以核小體為單位形成高度有序致密結構

三、DNA是遺傳信息的物質基礎

第三節RNA的結構與功能

一、mRNA是蛋白質合成中的模板

1、真核生物mRNA的5`－端由特殊冒結構

2、真核生物mRNA的3`－端有多聚腺苷酸尾

3、mRNA的堿基序列決定蛋白質的氨基酸序列

二、tMRNA是蛋白質合成中的氨基酸載體

1、tRNA中含有多種稀有堿基

2、tRNA 含有莖環結構

3、tRNA的3`－端可連接氨基酸

4、tRNA的反密碼子能夠識別密碼子

三、以rRNA為組分的核糖體是蛋白質合成的場所

四、其他非編碼RNA參與基因表達的調控

五、核酸在真核細胞和原核細胞中表現出不同的時空特性

第四節 核酸的理化性質

一、核酸分子具有強烈的紫外吸收

二、DNA變性是雙鏈解離為單鏈的過程

三、變性的核酸可以復性或形成雜交雙鏈

第五節 核酸酶

思考題：

1、說明堿基與戊糖、核苷與磷酸的連接化學鍵是什么？核苷酸與核苷酸之間的化學鍵是什么？

2、簡述DNA雙螺旋結構的實驗基礎是什么？簡述B型DNA分子雙螺旋結構的要點，并思考雙螺旋結構的大溝和小溝的作用 是什么？

3、簡述rRNA的結構特點及其生物學功能。

4、簡述真核生物mRNA的結構特點。

5、簡述tRNA的結構特點。

6、何謂核小體？

7、敘述核酸的理化性質。

8、DNA和RNA都可以形成雙鏈結構，分析DNA-DNA, RNA-RNA以及DNA-RNA雜交雙鏈中，哪種結構比較穩定？

9、核酸酶與核酶的區別是什么？

第三章

酶

第一節 酶的分子結構與功能

一、酶的分子組成中常含有輔助因子

二、酶的活性中心是酶分子執行其催化功能的部位

三、同工酶催化相同的化學反應

第二節

酶的工作原理

一、酶促反應特點

（一）酶對底物具有極高的催化效率

（二）酶對底物有高度的特異性

1、絕對專一性

2、相對專一性

（三）酶的活性與酶量具有可調節性

（四）酶具有不穩定性

二、酶通過促進底物形成過濾態而提高反映速率

（一）酶比一般催化劑更有效地降低反應的活化能

（二）酶與底物結合形成中間產物

1、誘導契合作用使酶與底物密切結合

2、臨近效應與定向排列使諸底物正確定位于酶的活性中心

3、表面效應使底物分子去溶劑化

（三）酶的催化機制呈現多元催化作用

第三節

酶促反應動力學

一、底物濃度對酶促反應速率的影響呈矩形雙曲線

（一）米－曼氏方程式揭示單底物反應的動力學特性

（二）Km與Vmax是重要的酶促反應動力學參數

1、Km值等于酶促反應速率為最大反應速率一半時的底物濃度

2、Km值是酶的特征性常數

3、Km在一定條件下可表示酶對底物的親和力

4、Vmax是酶被底物完全飽和時的反應速率

5、酶的轉換數

（三）Km與Vmax常通過林－貝作圖法求取

二、底物足夠時酶濃度對酶促反應速率的影響呈直線關系

三、溫度對酶促反應速率的影響具有雙重性

四、PH通過改變酶分子及底物分子的解離狀態影響酶促反應速率

五、抑制劑可降低酶促反應速率

（一）不可逆性抑制劑與酶共價結合

（二）可逆性抑制劑與酶非共價結合

1、競爭性抑制劑與底物競爭結合酶的活性中心

2、非競爭性抑制劑結合活性中心之外的調節位點

3、反競爭性抑制劑的結合位點由底物誘導產生

六、激活劑可提高酶促反應速率

第四節

酶的調節

一、酶活性的調節是對酶促反應速率的快速調節

（一）別構效應劑通過改變酶的構象而調節酶活性

（二）酶的化學修飾調節是通過某些化學基團與酶的共價可逆結合來實現的

（三）酶原需要通過激活過程才能產生有活性的酶

二、酶含量的調節是對酶促反應速率的緩慢調節

（一）酶蛋白合成可被誘導或阻遏

（二）酶的降解與一般蛋白質降解途徑相同

第五節

酶的分類與命名

一、酶可根據其催化的反應類型予以分類

（一）氧化還原酶類

（二）轉移酶類

（三）水解酶類

（四）裂合酶類

（五）異構酶類

（六）合成酶類

二、每一種酶均有其系統名稱和推薦名稱

第六節 酶與醫學的關系

一、酶與疾病發生，診斷及治療密切相關

（一）許多疾病與酶的質和量的異常相關

1、酶的先天性缺陷是先天性疾病的重要病因之一

2、一些疾病可引起酶活性或量的異常

（二）體液中酶活性的改變可作為疾病的診斷指標

（三）某些酶可作為藥物用于疾病的治療

1、有些酶作為助消化的藥物

2、有些酶用于清潔傷口和抗炎

3、有些酶具有溶解血栓的療效

二、酶作為試劑用于臨床檢驗和科學研究

（一）有些酶可作為酶偶聯測定法中的指示酶或輔助酶

（二）有些酶可作為酶標記測定法中的標記酶

（三）多種酶成為基因工程常用的工具酶 思考題：

1、什么是酶？酶的化學本質是什么？

2、什么是全酶？在酶促反應中酶蛋白與輔助因子分別起什么作用？

3、什么是酶的活性中心？為什么加熱、強堿、強酸等因素可使酶失活？

4、何謂同工酶？

5、試述酶促反應的特點。

6、試述酶催化反應的分子機制。

7、簡述Km和Vmax的意義。

8、酶濃度、溫度、pH、激活劑對酶促反應速度的影響。

9、試述三種竟爭性抑制作用的區別和動力學特點。

10、酶在臨床上有哪些用途？

第四章 聚糖的結構與功能

第一節 糖蛋白分子中聚糖及其合成過程

一． N－連接型糖蛋白的糖基化位點為

二． N－連接型聚糖結構有高甘露型，復雜型和雜合型之分 三． N-連接型聚糖合成是以長萜醇作為聚糖載體 四． O－連接型聚糖合成不需聚糖載體

五． 蛋白質β－N－乙酰葡糖胺的糖基化是可逆的單糖基修飾 六． 糖蛋白分子中聚糖影響蛋白質的半衰期，結構與功能 〔一〕聚糖可穩固多肽的結構及延長半衰期 〔二〕聚糖參與糖蛋白新生肽鏈的折疊或聚合 〔三〕聚糖可影響糖蛋白在細胞內的靶向運輸 〔四〕聚糖參與分子間的相互識別

第二節 蛋白聚糖分子中的糖胺聚糖

一．糖胺聚糖是含己糖醛酸和己糖胺組成的重復二糖單位 二．核心蛋白含有與糖胺聚糖結合的結構域 三．蛋白聚糖生物合成在多肽鏈上逐一加上糖基 四．蛋白聚糖是細胞間基質重要成分

〔一〕蛋白聚糖最主要功能是構成細胞間基質 〔二〕各種蛋白聚糖有其特殊功能

第三節 糖脂由鞘糖脂，甘油糖脂和類固醇衍生糖脂組成

一．鞘糖脂是神經酰胺被糖基化的糖苷化合物

1、腦苷脂是不含唾液酸的中性鞘糖脂

2、硫苷脂是指糖基部分被硫酸化的酸性鞘糖脂

3、神經節苷脂是含唾液酸的酸性鞘糖脂 二．髓磷脂中含有甘油糖脂

第四節 聚糖結構中蘊含大量生物信息

一．聚糖組分是糖蛋白執行功能所必需 二．結構多樣性的聚糖蘊含生物信息

〔一〕聚糖空間結構多樣性是其攜帶信息的基礎

〔二〕聚糖空間結構多樣性受基因編碼的糖基轉移酶和糖苷酶調控

第五章維生素與無機鹽

第五節 脂溶性維生素

一．維生素A 〔一〕視黃醇是天然維生素A的主要形式

〔二〕視黃醇，視黃醛和視黃酸視維生素A的活性形式

1、視黃醛與視蛋白的結合維持了正常視覺功能

2、視黃酸對基因表達和組織分化具有調節作用

3、維生素A和胡蘿卜素是有效的抗氧化劑

4、維生素A及其衍生物可抑制腫瘤生長 〔三〕維生素A缺乏或過量攝入均引起疾病 二．維生素D 〔一〕維生素D是類固醇衍生物

〔二〕維生素D的活化形式是1，25－二羥基維生素D3 〔三〕1，25－〔OH〕2－D3具有調節血鈣和組織細胞分化的功能

1、調節血鈣水平是1，25－〔OH〕2－D3的重要作用2、1，25－〔OH〕2－D3還具有影響細胞分化的功能 〔四〕維生素D缺乏或攝入過量均引起疾病 三．維生素E 〔一〕維生素E是生育酚類化合物 〔二〕維生素E具有抗氧化等多方面的動能

1、維生素E是體內最重要的脂溶性抗氧化劑

2、維生素E具有調節基因表達作用

3、維生素E促進血紅素的合成 〔三〕維生素E缺乏可引起輕度貧血 四．維生素K 〔一〕維生素K是2－甲基－1，4－萘醌的衍生物 〔二〕維生素K的主要功能是促進凝血

1、維生素K是凝血因子合成所必須的輔酶

2、維生素K對骨代謝具有重要作用 〔三〕維生素K缺乏可引起出血

第六節 水溶性維生素

一．維生素B1 〔一〕維生素B1形成輔酶焦磷酸硫胺素 〔二〕維生素B1在糖代謝中具有重要作用 〔三〕維生素B1缺乏可引起腳氣病 二．維生素B2 〔一〕維生素B2是FAD和FMV的組成成分 〔二〕FMN和FAD是體內氧化還原酶的輔基 〔三〕維生素B2缺乏病是一種常見的營養缺乏病 三．維生素PP 〔一〕維生素PP是NAD和NADP的組成成分 〔二〕NAD和NADP是多種不需氧脫氫酶的輔酶 〔三〕維生素PP缺乏可引起癩皮病 四．泛 酸

〔一〕泛酸是輔酶A和酰基載體蛋白的組成成分 〔二〕輔酶A和酰基載體蛋白參與酰基轉移反應 〔三〕泛酸缺乏可引起胃腸功能障礙等疾病 五．生

物

素

〔一〕生物素的來源廣泛

〔二〕生物素是多種羧化酶的輔基 〔三〕生物素缺乏也可誘發機體不適 六．維生素B6 〔一〕維生素B6包括吡哆醇，吡哆醛和吡哆胺 〔二〕磷酸吡哆醛的輔酶作用多種多樣

1、磷酸吡哆醛是多種酶的輔酶

2、磷酸吡哆醛可終止類固醇激素的作用 〔三〕維生素B6過量可引起中毒 七．葉 酸

〔一〕四氫葉酸是葉酸的活性形式 〔二〕四氫葉酸是一碳單位的載體

〔四〕葉酸缺乏可導致巨幼紅細胞性貧血 八．維生素B12 〔一〕維生素B12的吸收需要內因子

〔二〕維生素B12影響一碳單位的代謝和脂肪酸的合成 〔三〕維生素B12缺乏可導致巨幼紅細胞性貧血等多種疾病 九．維生素C 〔一〕維生素C是對熱不穩定的酸性物質

〔二〕維生素C既是一些羥化酶的輔酶又是強抗氧化劑

1、維生素C既是一些羥化酶的輔酶

2、維生素C作為抗氧化劑可直接參與體內氧化還原反應

3、維生素C具有增強機體免疫力的作用 〔三〕維生素C嚴重缺乏可引起壞血病 十．α－硫辛酸

第七節 微量元素

一．鐵

〔一〕 運鐵蛋白和鐵蛋白分別是鐵的運輸和儲存形式 〔二〕體內鐵主要存在于卟啉化合物和其他含鐵化合物中 〔三〕鐵的缺乏與中毒均可引起嚴重的疾病 二．鋅

〔一〕清蛋白和金屬硫蛋白分別參與鋅的運輸和儲存 〔二〕鋅是含鋅金屬酶和鋅指蛋白的組成成分 〔三〕鋅缺乏可引起多種疾病 三．銅

〔一〕銅在血液中主要與銅藍蛋白結合而運輸 〔二〕銅是多種含銅酶的輔基

〔三〕銅缺乏可導致小細胞低色素性貧血等疾病 四．錳

〔一〕大部分錳與血漿中－球蛋白和清蛋白結合而運輸 〔二〕錳是多種酶的組成成酚和激活劑 〔三〕過量攝入錳可引起中毒 五．硒

〔一〕大部分硒與和球蛋白結合而運輸

〔二〕硒以硒半胱氨酸形式參與多種重要硒蛋白的組成 〔三〕硒缺乏可引起多種疾病 六．碘

〔一〕碘在甲狀腺中富集

〔二〕碘是甲狀腺激素的組成成分 〔三〕碘缺乏可引起地方性甲狀腺腫 七．鈷 八．氟

〔一〕氟主要與球蛋白結合而運輸

〔二〕氟與骨，牙的形成與鈣磷的代謝密切相關 〔三〕氟缺乏可引起骨質疏松 九．鉻

〔一〕鉻與胰島素的作用關系密切 〔二〕鉻過量對人體具有危害

第八節 鈣，磷及其代謝

一．鈣，磷在體內分布及其功能

〔一〕鈣既是骨的主要成分又具有重要的調節作用 〔二〕磷是體內許多重要生物分子的組成成分 〔三〕鈣磷代謝紊亂可引起多種疾病 二．鈣和磷的代謝

〔一〕鈣和磷的吸收與排泄受多種因素影響 〔二〕骨內鈣和磷代謝是體內鈣磷代謝主要組成 三．鈣和磷代謝的調節

〔一〕維生素D促進小腸鈣的吸收和骨鹽沉積 〔二〕甲狀腺激素具有升高血鈣和降低血磷的作用 〔三〕降鈣素是唯一降低血鈣濃度的激素

第二篇 物質代謝及其調節

第六章 糖代謝

第一節 糖的消化吸收及運轉

一、糖消化后以單糖形式吸收

二、細胞攝取葡萄糖需要轉運蛋白

第二節 糖的無氧氧化

一、糖的無氧氧化分為糖酵解和乳酸生成兩個階段

（一）葡萄糖經糖酵解分解為兩分子丙酮酸

1、葡萄糖磷酸化生成葡糖－6－磷酸

2、葡糖－6－磷酸轉變為果糖－6－磷酸

3、果糖－6－磷酸轉變為果糖－1，6－二磷酸

4、果糖－1，6－二磷酸裂解成2分子磷酸丙糖

5、磷酸二羥丙酮轉變為3－磷酸甘油醛 6、3－磷酸甘油醛氧化為1，3－二磷酸甘油酸 7、1，3－二磷酸甘油酸轉變成3－磷酸甘油酸 8、3－磷酸甘油轉變為2－磷酸甘油酸 9、2－磷酸甘油酸脫水生成磷酸烯醇式丙酮酸

10、磷酸烯醇式丙酮酸將高能磷酸基轉移給ADP生成ATP和丙酮酸

（二）丙酮酸被還原為乳酸

二、糖酵解的調控是對3個關鍵酶活性的調節

（一）磷酸果糖激酶－1對調節糖酵解速率最重要

（二）丙酮酸激酶是糖酵解的第二個重要的調節點

（三）己糖激酶受到反饋抑制調節

三、糖無氧氧化的主要生理意義是機體不利用氧快速供能

四、其他單糖可轉變成糖酵解的中間產物

（一）果糖被磷酸酸化后進入糖酵解

（二）半乳糖轉變為葡糖－1－磷酸進入糖酵解

（三）甘露糖轉變為果糖－6－磷酸進入糖酵解

第三節

糖的有氧氧化

一、糖的有氧氧化分為三個階段

（一）葡萄糖經糖酵解生成丙酮酸

（二）丙酮酸進入線粒體氧化脫羧生成乙酰C0A

1、丙酮酸脫羧形成經乙基-TPP。

2、由二氫硫辛酰胺轉乙酰酶（E2）催化，使經乙基-TPP-E1上的羥乙基被氧化成乙酰基，同時轉移給硫辛酰胺，形成乙酰硫辛酰胺一E2。

3、二氫硫辛酰胺轉乙酰酶（E2）繼續催化，使乙酰硫辛酰胺上的乙酰基轉移給輔酶A生成乙酰CoA后，離開酶復合體，同時氧化過程中的2個電子使硫辛酰胺上的二硫鍵還原為2個巰基。

4、二氫硫辛酰胺脫氫酶（E3），還原的二氫硫辛酰胺脫氫重新生成硫辛酰胺，以進行下一步反應，同時將氫傳遞給FAD，生成 FADH2。

5.在二氫硫辛酰胺脫氫酶（E3）催化下，將FADH2上的氫轉移給NAD+，形成NADH+H。

（三）乙酰C0A進入檸檬酸循環以及氧化磷酸化生成ATP

二、檸檬酸循環是以形成檸檬酸為起始物的循環反應系統

（一）檸檬酸循環由八步反應組成

1、乙酰C0A與草酰乙酸縮合成檸檬酸

2、檸檬酸經順烏頭酸轉變為異檸檬酸

3、異檸檬酸氧化脫羧轉變為α－酮戊二酸

4、α－酮戊二酸氧化脫羥生成CoA

5、琥珀酰CoA合成酶催化底物水平磷酸化反應

6、琥珀酸脫氫生成延胡索酸

7、延胡索酸加水生成蘋果酸

8、蘋果酸脫氫生成草酰乙酸

（二）檸檬酸循環在三大營養物質代謝中具有重要生理意義

1、檸檬酸循環是三大營養物質分解產能的共同通路

2、檸檬酸循環是糖、脂肪、氨基酸代謝聯系的樞紐

三、糖有氧氧化始糖分解成ATP的主要方式

四、糖有氧氧化的調節

+

（一）丙酮酸脫氫酶復合體的調節

（二）檸檬酸循環的調節

1、檸檬酸循環有3個關鍵酶

2、檸檬酸循環與上游和下游反應協調

五、糖有氧氧化可抑制糖無氧氧化

第四節

磷酸戊糖途徑

一、磷酸戊糖途徑分為兩個反應階段

（一）第一階段是氧化反應

（二）第二階段始一系列集團轉移反應

二、磷酸戊糖途徑主要受NADPH或NADP＋比值的調節

三、磷酸戊糖途徑的生理意義是生成NADPH和磷酸戊糖

（一）為磷酸的生物合成提供核酸

（二）提供NADPH作為供氧體參與多種代謝反應

1、NADPH是許多合成代謝的供氫體

2、NADPH參與羥化反應

3、NADPH可維持谷胱甘肽的還原狀態

第五節 糖原的合成與分解

一、糖原合成是由葡萄糖連接成多聚體

（一）葡萄糖活化為尿苷二磷酸葡萄糖

（二）尿苷二磷酸葡萄糖連接形成直鏈和支鏈

二、糖原分解從非還原末端進行磷酸解

（一）糖原磷酸化酶分解α－1，4－糖苷鍵

（二）脫支酶分解α－1，6－糖苷鍵

三、糖原的合成與分解受嚴格調控

（一）糖原磷酸化酶受化學修飾和別構調節

1、糖酸化的糖原磷酸化酶是活性形式

2、糖原磷酸化酶受別構調節

（二）糖原合酶受化學修飾合別構調節

1、去磷酸化的糖原合酶是活性形式

2、糖原合酶受別構調節

四、糖原累積癥是由先天性酶缺陷所致

第六節 糖異生

一、糖異生不完全是糖酵解的逆反應

（一）丙酮酸經丙酮酸羥化支路生成磷酸烯醇式丙酮酸

（二）果糖－1，6－二磷酸轉變為果糖－6－磷酸

（三）葡糖－6－磷酸水解為葡萄糖

二、糖異生的調控主要是對2個底物循環的調節

（一）第一個底物循環在果糖－6－磷酸與果糖－6－二磷酸之間進行

（二）第二個底物循環在磷酸烯醇式丙酮酸與丙酮酸之間進行

三、糖異生的主要生理意義是維持血糖恒定

（一）維持血糖恒定是糖異生最重要的生理作用

（二）糖異生是不充或恢復肝糖原儲備的重要途徑

（三）腎糖異生增強有利于維持酸堿平衡

四、骨骼肌中的乳酸在肝中糖異生形成乳酸循環

第七節 葡萄糖的其他代謝產物

一、糖醛酸途徑生成葡萄糖醛酸

二、多元醇途徑生成木糖醇、山梨醇等

三、2、3－二磷酸甘油酸旁路調節血紅蛋白運氧

第八節 血糖及其調節

一、血糖的來源合去路相對平衡

二、血糖水平的平衡主要受激素調節

（一）胰島素是唯一降低血糖的激素

（二）體內有多種升高血糖的激素

1、胰高血糖素是升高血糖的主要激素

2、糖皮質激素可升高血糖

3、腎上腺素是強有力的升高血精的激素

三、糖代謝障礙導致血糖水平異常

（一）低血糖是指血糖濃度低于2.8mmol/L

（二）高血糖是指空腹血糖高于7.1mmol/L

（三）糖尿病是最常見的糖代謝紊亂疾病

四、高糖刺激產生損傷細胞的生物學效應

思考題：

1、簡述糖酵解、糖有氧氧化、磷酸戊糖途徑、糖異生、糖原合成與糖原分解的概念、部位、大的反應過程（包括與CO2、H2O、ATP 生成有關的部位）、關鍵酶、調節及生理意義。

2、丙酮酸脫氫酶復合體包括哪幾個酶？哪幾個輔酶？

3、敘述巴斯德效應的概念。

4、何謂糖原累積癥？

5、百米短跑時，骨骼肌收縮產生大量乳酸，試述該乳酸的主要代謝去向，不同組織中的乳酸代謝具有不同特點，這取決于什么生化機制？

6、營養不良的人飲酒，或者劇烈運動后飲酒，常出現低血糖。試分析酒精干預了體內糖代謝的哪些環節？

7、敘述血糖的來源和去路，列舉幾種臨床上治療糖尿病的藥物，想一想它們為什么有降低血糖的作用？

第七章 脂質代謝

第一節

脂質的構成、功能及分析

一、脂質是種類繁多、結構復雜的一類大分子物質

（一）甘油三脂是甘油的脂肪酸脂

（二）脂肪酸是脂肪烴的羧酸

（三）磷脂可分為甘油磷脂合鞘磷脂兩類

（四）膽固醇以環戊烷多氫菲為基本結構

二、脂質具有多種復雜的生物學功能

（一）甘油三脂是機體重要的能源物質

（二）脂肪酸具有多種重要生理功能

1、提供必須脂肪酸

2、合成不飽和脂肪酸衍生物

（三）磷脂是重要的結構成分和信號分子

1、磷脂是構成生物膜的重要成分

2、磷脂酰肌醇是第二信使的前體

（二）膽固醇是生物膜的重要成分和具有重要生物學功能固醇類物質的前體

1、膽固醇是細胞膜的基本結構成分

2、膽固醇可轉化為一些具有重要生物學功能的固醇化合物

三、脂質組分的復雜性決定了脂質分析技術的復雜性

（一）用有機溶劑提取脂質

（二）用層析分離脂質

（三）根據分析目的和脂質性質選擇分析方法

（四）復雜的脂質分析海需要特殊的處理 第二節脂質的消化吸收

一、膽汁酶鹽協助脂質消化酶消化脂質

二、吸收的脂質經再合成進入血循環

三、脂質消化吸收在維持機體脂質平衡中具有重要作用

第三節

甘油三酯代謝

一、不同來源脂肪酸在不同器官以步完全相同的途徑合成甘油三酯

（一）肝、脂肪組織及小腸是甘油三酯合成的主要場所

（二）甘油和脂肪酸是合成甘油三酯的基本原料

（三）甘油三酯合成有甘油一酯和甘油二酯兩條途徑

1、脂肪酸活化成脂酰CoA

2、小腸黏膜細胞以甘油一酯途徑合成甘油三酯

3、肝和脂肪組織細胞以甘油二酯途徑合成甘油三酯

二、內源性脂肪酸的合成需先合成軟脂酸再加工延長

（一）軟脂酸由乙酰COA再脂肪酸酶催化下合成

1、軟脂酸在胞質中合成

2、乙酰CoA是軟脂酸合成的基本原料

3、一分子軟脂酸由1分子乙酰CoA與7分子丙二酸單酰CoA縮合而成

（二）軟脂酸延長在內質網和線粒體內進行

1、內質網脂肪酸延長途徑以丙二酸單酰CoA為二碳單位供體

2、線粒體脂肪酸延長途徑以乙酰CoA為二碳單位供體

（三）不飽和脂肪酸的合成需多種去飽和酶催化

（四）脂肪酸合成受代謝物和激素調節

1、代謝物通過改變原料供應量和乙酰CoA羧化酶活性調節脂肪酸合成

2、胰島素是調節脂肪酸合成的主要激素

3、脂肪酸合酶可作為藥物治療的靶點

三、甘油三酯氧化分解產生大量ATP供機體需要

（一）甘油三酯分解代謝從脂肪運動員開始

（二）甘油轉化為3－磷酸甘油后被利用

（三）β－氧化是脂肪酸分解的核心過程

1、脂肪酸活化為脂酰CoA

2、脂酰CoA進入線粒體

3、脂酰CoA分解產生乙酰CoA、FADH2和NADH

4、脂肪酸氧化是機體ATP的重要來源

（四）不同的脂肪酸還有不同的氧化方式

1、不飽和脂肪酸β－氧化需轉變構型

2、超長碳鏈脂肪酸需先在過氧化酶體氧化成較短碳鏈脂肪酸

3、丙酰CoA轉變為琥珀酰CoA進行氧化

4、脂肪酸氧化還可從遠側甲基端進行

（五）脂肪酸在肝分解可產生酮體

1、酮體在肝生成

2、酮體在肝外組織氧化利用

3、酮體是肝向外組織輸出能量的重要形式

4、酮體生成受多種因素調節

第四節 磷脂代謝

一、磷脂酸是甘油磷脂合成的重要中間產物

（一）甘油磷酯合成的原料來自糖、脂質和氨基酸的代謝

（二）甘油磷脂合成有兩條途徑

1、磷脂酰膽堿和磷酸酰乙醇胺通過甘油二酯途徑合成

2、磷脂酰機醇、磷脂酰絲氨酸及心磷脂通過CDP－甘油二酯途徑合成

二、甘油磷脂由磷脂酶催化降解

三、鞘氨醇是神經鞘磷脂合成的重要中間產物

四、神經鞘磷脂在神經鞘磷脂酶催化下降解

第五節膽固醇代謝

一、體內膽固醇來自事務和內源性合成

（一）體內膽固醇合成的主要場所是肝

（二）乙酰COA和NADPH是膽固醇合成基本原料

（三）膽固醇合成由以HMG-COA還原酶為關鍵酶的一系列酶促反應完成

1、由乙酰CoA合成價羥戊酸

2、甲羥戊酸經15碳化合物轉變成30碳鯊烯

3、鯊烯環化為羊毛固醇后轉變為膽固醇

（四）膽固醇合成通過HMG-CoA還原酶調節

1、HMG-CoA還原酶活性具有與膽固醇合成相同的晝夜節律性

2、HMG-CoA還原酶活性受性別別構調節、化學修飾調節和酶含量調節

3、細胞膽固醇含量是影響膽固醇合成的主要因素之一

4、餐食狀態影響膽固醇合成

5、膽固醇合成受激素調節

二、轉化為膽汁酸是膽固醇的主要去路

第六節血漿脂蛋白代謝

一、血脂是血漿所有脂質的統稱

二、血漿脂蛋白是血脂的運輸及代謝形式

（一）血漿脂蛋白可用電泳法和超速離心法分類

1、血漿脂蛋白可用電泳法和超速離心法分類

2、超速離心法按密度對血漿脂蛋白分類

（二）血漿脂蛋白是脂質與蛋白質的復合體

1、血漿脂蛋白中的蛋白質稱為載脂蛋白

2、不同蛋白質具有相似基本結構

三、不同來源脂蛋白具有不同功能和不同代謝途徑

（一）乳糜微粒主要運轉外源性甘油三酯及膽固醇

（二）極地密度脂蛋白主要運轉內源性甘油三脂

（三）低密度脂蛋白主要轉運內源性膽固醇

（四）高密度脂蛋白主要逆向轉運膽固醇

四、血漿脂蛋白代謝紊亂導致脂蛋白異常血癥

（一）不同脂蛋白的異常改變引起不同類型高脂血癥

（二）血漿脂蛋白代謝相關基因遺傳性缺陷引起脂蛋白異常血癥

思考題

1、什么是脂質？脂質的生物學功能有哪些？

2、脂質的消化吸收的條件？長鏈、中短鏈脂肪酸如何吸收？

3、脂肪酸的合成的部位、原料、關鍵酶？碳鏈加長的部位及原料是什么？

4、什么是營養必須脂肪酸，脂肪動員、激素敏感脂肪酶、脂解激素、抗脂解激素什么？ 5、1分子軟脂酸徹底氧化凈生成多少分子ATP？（說明過程）

6、敘述酮體代謝的部位、原料、關鍵酶及生理意義。

7、磷脂合成的部位、原料是什么？

8、甘油二酯合成途徑生成哪些磷脂？CDP甘油二酯合成途徑生成生成哪些磷脂？

9、膽固醇合成原料、關鍵酶有哪些？如何調節？如何轉化？

10、什么是血漿脂蛋白?按照密度梯度超速離心法可將其各分為哪幾類？簡述它們的主要作用。

11、載脂蛋白的種類及主要作用是什么？

第八章

生物氧化

第一節、氧化呼吸鏈是由具有電子傳遞功能的復合體組成

一、氧化呼吸鏈由4種具有傳遞電子能力的復合體組成

（一）復合體Ⅰ將NADH＋H＋中的電子傳遞給泛醌

（二）復合體Ⅱ將電子從琥珀酸傳遞到泛醌

（三）復合體Ⅲ將電子從還原型泛醌傳遞至細胞色素C

（四）復合體Ⅳ將電子從細胞色素C傳遞給氧

二、NADH和FADH2是氧化呼吸鏈的電子供體

第二節

氧化磷酸化將氧化呼吸鏈釋能與ADP磷酸化偶聯生成ATP

一、氧化磷酸化偶聯部位在復合體ⅠⅢ Ⅳ內

（一）P/O比值

（二）自由能變化

二、氧化磷酸化偶聯機制是產生跨線粒體內膜的質子梯度

三、質子順濃度梯度回流釋放能量用于合成ATP

四、ATP在能量代謝中起核心作用

（一）ATP是體內能量捕獲和釋放利用的重要分子

（二）ATP是體內能量轉移和磷酸核苷化合物相互轉變的核心

（三）ATP 通過轉移自身基團提供能量

（四）磷酸肌酸是高能鍵能量的儲存形式

第三節

氧化磷酸化的影響因素

一、體內能量狀態可調節氧化磷酸化速率

二、抑制劑可阻斷氧化磷酸化過程

（一）呼吸鏈抑制劑阻斷電子傳遞過程

（二）解偶聯劑阻斷ADP的磷酸化過程

（三）ATP合酶抑制劑同時抑制電子傳遞和ATP的生成

三、甲狀腺激素可促進氧化磷酸化和產熱

四、線粒體DNA突變可影響氧化磷酸化功能

五、線粒體的內膜選擇性協調轉運氧化磷酸化相關代謝物

（一）胞質中的NADH通過穿梭機制進入線粒體的氧化呼吸鏈

1、α－磷酸甘油穿梭主要存在于腦和骨骼肌中

2、蘋果酸－天冬氨酸穿梭主要存在于肝和心肌中

（二）ATP-ADP轉位酶協調轉運ADP進入和ATP移出線粒體

第四節

其他氧化與抗氧化體系

一、線粒體氧化呼吸鏈也可以產生活性氧

二、抗氧化酶體系有清除反應活化氧的功能

三、微粒體細胞色素P450單加氧酶催化底物分子羥基化 思考題：

1、氧化呼吸鏈由哪幾種復合體組成？各有何作用？

2、何謂氧化磷化作用，何謂P/O比值？NAPH呼吸鏈中有幾個氧化磷酸化偶聯部位？

3、化學滲透假說的基本要點是什么？

4、ATP合酶的工作機制是什么？

5、氧化磷酸化的影響因素有哪些？

6、常見的呼吸鏈電子傳遞抑制劑有哪些？CO中毒可致呼吸停止、其機制是什么？

7、線粒體有哪兩種穿梭，各生成多少分子的ATP?

8、反應活性氧類有哪些？抗氧化酶體系有有哪些？

第九章 氨基酸代謝

第一節

蛋白質的生理功能和營養價值

一、體內蛋白質具有多方面的重要功能

（一）蛋白質維持組織細胞的生長、更新和修補

（二）蛋白質參與體內多種重要的生理活動

（三）蛋白質可作為能源物質氧化功能

二、體內蛋白質的代謝狀況可用于氮平衡描述

三、營養必須氨基酸決定蛋白質的營養價值

第二節、蛋白質的消化、吸收與腐敗

一、外源性蛋白質消化成寡肽和氨基酸后被吸收

（一）在胃和腸道蛋白質被消化成寡肽和氨基酸

1、蛋白質在胃中被水解成多肽和氨基酸

2、蛋白質在小腸被水解成小肽和氨基酸

（二）氨基酸和寡肽通過主動轉運機制被吸收

1、通過轉運蛋白憲成氨基酸和小肽的吸收

2、通過γ－谷氨酰基循環完成氨基酸的吸收

二、未消化吸收蛋白質在大腸下段發生腐敗作用

（一）腸道細菌通過脫羧基作用產生胺類

（二）腸道細菌通過脫氨基作用產生胺

（三）腐敗作用產生其他有害物質

第三節

氨基酸的一般代謝

一、體內蛋白質分解生成氨基酸

（一）蛋白質以不同的速率進行降解

（二）真核細胞內蛋白質的降解有兩條重要途徑

1、蛋白質在溶酶體通過ATP非依賴途徑被降解

2、蛋白質在蛋白酶體通過ATP依賴途徑被降解

二、外源性氨基酸與內源性氨基酸組成氨基酸代謝庫

三、氨基酸分解先脫氨基

（一）氨基酸通過轉氨基作用脫去氨基

1、轉氨基作用由轉氨酶催化完成

2、各種轉氨酶都具有相同的輔酶和作用機制

（二）L－谷氨酸通過L-谷氨酸脫氫酶催化脫去氨基

（三）氨基酸通過嘌呤核苷酸循環脫去氨基

（四）氨基酸通過氨基酸氧化酶催化脫去氨基

四、氨基酸碳鏈骨架可進行轉換或分解

（一）α－丙酮可徹底氧化分解并提供能量

（二）α－酮酸經氨基化生成營養非必須氨基酸

（三）α－酮酸可轉變成糖和脂類化合物

第四節

氨 的 代 謝

一、血氨有三個重要來源

（一）氨基酸脫氨基作用和胺類分解均可產生氨

（二）腸道細菌腐敗作用產生氨

（三）腎小管上皮細胞分泌的氨主要來自谷氨酰胺

二、氨在血液中以丙氨酸和谷氨酰胺的形式轉運

（一）氨通過丙氨酸－葡萄糖循環從骨骼肌運往肝

（二）氨通過谷氨酰胺從腦和骨骼肌等組織運往肝或腎

三、氨在肝合成尿素是氨的主要代謝去路

（一）Krebs提出尿素是通過鳥氨酸循環合成的學說

（二）肝中鳥氨酸循環的詳細步驟

1、NH3、CO2和ATP縮合生成氨基甲酰磷酸

2、氨基甲酰磷酸與鳥氨酸反應生成瓜氨酸

3、瓜氨酸與天冬氨酸反應生成精氨酸代琥珀酸

4、精氨酸代琥珀酸裂解生成精氨酸與延胡索酸

5、精氨酸水解釋放尿素并再生成鳥氨酸

（三）尿素合成受膳食蛋白質和兩種關鍵酶的調節

1、高蛋白質膳食促進尿素合成

2、AGA激活CPS-啟動尿素合成

3、精氨酸代琥珀酸合成酶活性促進尿素合成

（四）尿素合成障礙可引起高血氨癥與氨中毒

第五節

個別氨基酸的代謝

一、氨基酸的脫羧基作用成生特殊的胺類化合物

（一）谷氨酸經谷氨酸脫羥酶催化生成γ－氨基丁酸

（二）組氨酸經組氨酸脫羧酶催化生成組胺

（三）色氨酸經5－羥色氨酸生成5－羥色胺

（四）某些氨基酸的脫羧基作用可產生多胺類物質

二、某些氨基酸在分解代謝中產生一碳單位

（一）四氫葉酸作為一碳單位的運載體參與一碳單位代謝

（二）由氨基酸產生的一碳單位可相互轉變

（三）一碳單位的主要功能是參與嘌呤和嘧啶的合成

三、含硫氨基酸的代謝是相互聯系的

（一）甲硫氨酸參與甲基轉移

1、甲硫氨酸轉甲基作用與甲硫氨酸循環有關

2、甲硫氨酸為肌酸合成提供甲基

（二）辦胱氨酸代謝可產生多種重要的生理活性物質

1、半胱氨酸與胱氨酸可以互變

2、半胱氨酸可轉變成牛磺酸

3、半胱氨酸可生成活性硫酸根

四、芳香族氨基酸代謝可產生神經遞質

（一）苯丙氨酸和酪氨酸代謝既有聯系又有區別

1、苯丙氨酸羥化生成酪氨酸

2、酪氨酸轉變為兒茶酚胺和黑色素或徹底氧化分解

（二）色氨酸的分解代謝可產生丙酮酸和乙酰乙酰COA

五、支鏈氨基酸的分解有相似的代謝過程 思考題：

1、體內蛋白質有哪些功能？

2、什么是氮平衡？氮平衡有什么意義？

3、什么是營養必須氨基酸？ 它包括哪些？什么是蛋白質的營養價值？什么是蛋白質的互補作用？

4、蛋白質消化需要的部位與酶有哪些？

5、何謂蛋白質腐敗作用？

6、體內有幾種脫氨基方式？它的部位與酶是什么？

7、何謂轉氨基作用？體內重要的轉氨酶有哪幾種？測定血清中這些轉氨酶的活性有何意義？

8、體內生糖氨基酸、生酮氨基酸及生糖兼生酮氨基酸有哪些？

9、列舉氨的來源與去路，及血中如何轉運？并分析谷氨酸和精氨酸治療肝性腦病（肝昏迷）的生化基礎。

10、何謂一碳單位？有何生物學意義？哪些氨基酸在代謝過程中可產生一碳單位？

11、簡述甲硫氨酸循環及其生理意義？

12、苯酮酸尿癥、白化病、帕金森病、尿黑酸尿癥分別與哪些酶有關？

第十章 核苷酸代謝

第一節 嘌呤核苷酸的合成與分解代謝

一、嘌呤核苷酸的合成存在從頭合成和補救合成兩種途徑

（一）嘌呤核苷酸的從頭合成

1、從頭合成途徑

2、從頭合成的調節

（二）嘌呤核苷酸的補救合成有兩種方式

（三）體內嘌呤核苷酸可以相互轉變

（四）脫氧核苷酸的生成在二磷酸核苷苷水平進行

（五）嘌呤核苷酸的抗代謝物是一些嘌呤、氨基酸或葉酸類似物

二、嘌呤核苷酸的分解代謝最終產物是尿酸

第二節 嘧啶核苷酸的合成與分解代謝

一、嘧啶核苷酸的合成同樣有從頭合成與補救合成兩條途徑

（一）嘧啶核苷酸的從頭合成比嘌呤核苷酸簡單

1、從頭合成途徑

2、從頭合成的調節

（二）嘧啶核苷酸的補救合成途徑與嘌呤核苷酸類似

（三）嘧啶核苷酸的抗代謝物也是嘧啶、氨基酸或葉酸等的類似物

二、嘧啶核苷酸的分解代謝 思考題

1、就氨基甲酰磷酸合成嶺Ⅰ、Ⅱ的分布，底物，反應條件，功能等說明兩個酶的作用與差別。

2、簡述合成嘌呤、嘧啶核苷酸的原料來源與差別；說明為什么核苷酸不屬于營養必需物質？

3、已知尿酸是嘌呤核苷酸代謝的終產物，說明痛風癥與尿酸的相關性并從酶學角度說明使用別嘌呤醇治療痛風癥的機制。

4、舉例說明核苷酸的基本生物學功能。

5、舉出幾種嘌呤與嘧啶抗代謝物的名稱，舉例說明抗代謝物具有抗腫瘤作用的機制。

第十一章

非營養物質代謝

第一節

生物轉化作用

一、體內非營養物質有內源與外源性兩類

二、肝的生物轉化作用不等于解毒作用

三、肝的生物轉化作用包括兩相反應

〔一〕氧化反應是最多見的生物轉化第一相反應

1、單加氧酶系是氧化非營養物質最重要的酶

2、單胺氧化酶類氧化脂肪族和芳香族胺類

3、醇脫氫酶與醛脫氫酶將乙醇最終氧化成乙酸

〔二〕硝基還原酶和偶氮還原酶是第一相反應的主要還原酶 〔三〕酯酶、酰胺酶和糖苷酶是生物轉化的主要水解酶 〔四〕結合反應是生物轉化的第二相反應

1、葡糖醛酸結合是最重要和最普遍的結合反應

2、硫酸結合也是常見的結合反應

3、乙酰化是某些含胺非營養物質的重要轉化反應

4、谷胱甘肽結合是細胞應對親電子性異源物的重要防御反應

5、甲基化反應是代謝內源化合物的重要反應

6、甘氨酸主要參與含羧基非營養物質的生物轉化

四、生物轉化作用受許多因素的影響

〔一〕年齡、性別、營養、疾病及遺傳等因素對生物轉化產生明顯影響

1、年齡對生物轉化的影響很明顯

2、某些生物轉化反應存在明顯的性別差異

3、營養狀況對生物轉化作用亦產生影響

4、疾病尤其嚴重肝病可明顯影響生物轉化作用

5、遺傳因素亦可顯著影響生物轉化酶的活性 〔二〕許多異源物可誘導生物轉化作用酶類

第二節 膽汁與膽汁酸的代謝

一、膽汁的主要固體成分是膽汁酸鹽

二、膽汁酸有游離型、結合型及初級、次級之分

三、膽汁酸的主要生理功能

〔一〕促進脂類物質的消化與吸收

〔二〕維持膽汁中膽固醇的溶解狀態以抑制膽固醇析出

四、膽汁酸的代謝及膽汁酸的腸肝循環

〔一〕初級膽汁酸在肝內以膽固醇為原料生成 〔二〕次級膽汁酸在腸道由腸菌作用生成

〔三〕膽汁酸的腸肝循環使有限的膽汁酸庫存循環利用 第三節

血紅素的生物合成過程

一、血紅素的生物合成過程

〔一〕－氨基――酮戊酸〔ALA〕的生成 〔二〕膽色素的生成

〔三〕尿卟啉111與糞卟啉原111的生成 〔四〕血紅素的生成

二、血紅素生物合成的調節

〔一〕ALA合酶是血紅素合成途徑的關鍵酶

1、血紅素對ALA合酶的別構反饋抑制

2、許多物質可誘導ALA合酶的合成

〔二〕重金屬可敏感抑制ALA脫水酶與亞鐵螯合酶 〔三〕EPO是紅細胞生成的主要調節劑

第四節

膽色素的代謝與黃疸

一、膽紅素是鐵卟啉類化合物的降解產物 〔一〕膽紅素主要源于衰老紅細胞的破壞

〔二〕血紅素加氧酶和膽綠素還原酶催化膽紅素的生成

二、血液中的膽紅素主要與血清蛋白結合而運輸

三、膽紅素在肝細胞中轉變為結合膽紅素并泌入膽小管 〔一〕游離膽紅素可滲透肝細胞膜而被攝取

〔二〕膽紅素在內質網結合葡糖醛酸生成水溶性結合膽紅素 〔三〕肝細胞向膽小管分泌結合膽紅素

四、膽紅素在腸道內轉化為膽素原和膽素

〔一〕膽素原是結合膽紅素經腸菌作用的產物

〔二〕少量膽素原可被腸黏膜重吸收，進入膽素原的腸肝循環

五、血液膽紅素含量增高可出現黃疸

第十二章

物質代謝的整合與調節

第一節

物質代謝的特點

一、體內各種物質代謝過程互相聯系形成一個整體

二、機體物質代謝不斷受到精細調節

三、各組織、器官物質代謝各具特色

四、體內各種代謝物都有共同的代謝池

五、ATP是機體制儲存能量和消耗能量的共同形式

六、NADPH提供合成代謝所需的還原當量

第二節

物質代謝的相互聯系

一、各種能量物質的代謝相互聯系相互制約

二、糖、脂和蛋白質代謝通過中間代謝物而相互聯系 〔一〕葡萄糖可轉變為脂肪酸

〔二〕葡萄糖與大部分氨基酸可以相互轉變

〔三〕氨基酸可轉變為多種脂質但脂質幾乎不能轉變為氨基酸 〔四〕一些氨基酸、磷酸戊糖是合成核苷酸的原料

第三節

肝在物質代謝中的作用

一、肝是維持血糖水平相對穩定的重要器官

〔一〕肝內生成的葡糖－6－磷酸是糖代謝的樞紐 〔二〕肝是糖異生的主要場所

二、肝在脂質代謝中占據中心地位

〔一〕肝在脂質消化吸收中具有重要作用

〔二〕肝是甘油三酯和脂肪酸代謝的中樞器官 〔三〕肝是維持機體膽固醇平衡的主要器官 〔四〕肝是血漿磷脂的主要來源

三、肝的蛋白質合成及分解代謝均非常活躍 〔一〕肝合成多數血漿蛋白質 〔二〕肝儲存多種維生素

〔三〕肝參與多數維生素的轉化

五、肝參與與多種激素的滅火

第四節

肝外重要組織器官的物質代謝特點及聯系

一、心肌優先利用脂肪酸氧化分解功能

〔一〕心肌可利用多種營養物質及其代謝中間產物為能源 〔二〕心肌細胞分解營養物質供能方式以有氧氧化為主

二、腦主要利用葡萄糖功能且耗氧量大 〔一〕葡萄糖和酮體是腦的主要能量物質

〔二〕腦耗氧量高達全身耗氧總量的四分之一 〔三〕腦具有特異的氨基酸及其代謝調節機制

三、骨骼肌主要氧化脂肪酸，強烈運動產生大量乳酸 〔一〕不同類型骨骼肌產能方式不同

〔二〕骨骼肌適應不同耗能狀態選擇不同能源

四、糖酵解是成熟紅細胞的主要功能途徑

五、脂肪組織是儲存和釋放能量的重要場所

〔一〕機體將從膳食中攝取的能量主要儲存于脂肪組織 〔二〕饑餓時主要靠分解儲存于脂肪組織的脂肪供能

六、腎能進行糖異生和酮體生成

第五節

物質代謝調節的主要方式

一、細胞水平的物質代謝調節主要調節關鍵酶活性

〔一〕各種代謝酶在細胞內區隔分布是物質代謝及其調節的亞細胞結構基礎 〔二〕關鍵酶活性決定整個代謝途徑的速度和方向 〔三〕別構調節通過別構效應改變關鍵酶活性 〔四〕化學修飾調節通過酶促共價修飾調節酶活性

1、酶促共價修飾有多種形式

2、酶的化學修飾調節具有級聯放大反應 〔五〕通過改變細胞內酶含量調節酶活性

1、誘導或阻遏酶蛋白基因表達調節酶含量

2、改變酶蛋白降解速度調節酶含量

二、激素通過特異受體調節物質代謝

〔一〕膜受體激素通過跨膜信號轉導調節物質代謝

〔二〕胞內受體激素通過激素－胞內受體復合物改變基因表達、調節物質代謝

三、機體通過神經系統及神經－體液途徑整體調節體內物質代謝 〔一〕飽食狀態下機體三大物質代謝與膳食組成有關

〔二〕空腹機體物質代謝以糖原分解、糖異生和中度脂肪運動員為特征 〔三〕饑餓時機體主要氧化分解脂肪功能

1、短期饑餓后糖氧化供能減少而脂肪動員加盟

2、長期饑餓可造成器官損害甚至危及生命 〔四〕應激使機體分解代謝加強

1、應激使血糖升高

2、應激使脂肪動員增加

3、應激使蛋白質分解加強

〔五〕肥胖使多因素引起物質和能量代謝失衡的結果

1、肥胖是多種重大慢性疾病的危險因素

2、較長時間的能量攝入大于消耗導致肥胖

第三篇 遺傳信息的傳遞

第十三章 真核基因與基因組

第一節

真核基因的結構與功能

一、真核基因的基本結構

二、基因編碼區編碼多肽鏈和特定的RNA分子

三、調控序列參與真核基因表達調控

1、啟動子提供轉錄起始信號

2、增強子增強臨近基因的轉錄

3、沉默子是負調節元件

第二節

真核基因組的結構與功能

一、真核基因組具有獨特的結構

二、真核基因組中存在大量重復序列 〔一〕高度重復序列 〔二〕中度重復序列

1、短分散重復片段

2、長分散重復片段

〔三〕單拷貝序列〔低度重復序列〕

三、真核基因組中存在大量的多基因家族與假基因

四、線粒體DNA結構有別于染色體DNA

五、人基因組中有兩萬多個基因

六、人的基因在染色體上的分布特征

第十四章

DNA的生物合成

第一節

DNA復制的基本特征

一、DNA以半保留方式進行復制

二、DNA復制從起點向兩個方向延伸

三、DNA復制反應呈半個不連續特征

第二節

DNA復制的酶學和拓撲變化

一、DNA聚合酶催化脫氧核苷酸簡的聚合

（一）原核生物有3種DNA聚合酶

（二）常見的真核細胞DNA聚合酶有5種

二、DNA 聚合酶的堿基選擇和校對功能實現復制的保真性

（一）復制的保真性依賴正確的堿基選擇

（二）聚合酶中的核酸外切酶活性在復制中辨認切除錯配堿基并加以校正

三、復制中的解鏈伴有DNA分子拓撲學變化

（一）多種酶參與DNA解鏈和穩定單練狀態

（二）DNA 拓撲異構酶改變DNA超螺旋狀態

四、DNA連接酶連接復制中產生的單鏈缺口

第三節

原核生物DNA復制過程

一、復制的起點

（一）DNA的解鏈

1、復制有固定起始點

2、DNA解鏈需多種蛋白質參與

3、解鏈過程中需要DNA拓撲異構酶

（二）引物合成和引發體形成

二、DNA鏈的延長

三、復制的終止

第四節 真核生物DNA生物合成過程

一 真核生物復制的起始與原核生物基本相似

二、真核生物復制的延長發生DNA聚合酶α/δ轉化

三、真核生物DNA 合成后立即組裝成核小體

四、端粒酶參與解決染色體末端復制問題

五、真核生物染色體DNA在每個細胞周期中只能復制一次

第五節

逆轉錄和其他復制方式

一、逆轉錄病毒的基因組RNA以逆轉錄機制復制

二、逆轉錄的發現發展了中心法則

三、真核生物線粒體DNA按D環方式復制 思考題

1、DNA復制的主要特征包括包括哪些？各為什么？

2、原核生物DNA的復制體系有哪些酶及蛋白質成分？各有何作用？

3、岡崎片段合成結束時是如何連接的？

4、DNA聚合酶、拓撲酶和連接酶都催化3，5-磷酸二酯鍵的生成，各有何不同？

5、真核生物的DNA復制如何實現高速及保真性？

6、端粒有何作用？為何有些腫瘤的發生與端粒有關？

7、闡述逆轉錄的基本過程和逆轉錄現象發現的重大研究價值。

/

/第十五章 DNA損傷與修復

第一節 DNA損傷

一、多種因素通過不同機制導致DNA損傷 〔一〕體內因素

1、DNA復制錯誤

2、DNA自身的不穩定性

3、機體代謝過程中產生的活性氧 〔二〕體外因素

1、物理因素

2、化學因素

3、生物因素

二、DNA損傷有多種類型

1、堿基損傷與糖基破壞

2、堿基之間發生錯配

3、DNA鏈發生斷裂

4、DNA鏈的共價交連

第二節 DNA損傷的修復

一、有些DNA損傷可以直接修復

1、嘧啶二聚體的直接修復

2、烷基化堿基的直接修復

3、無嘌呤位點的直接修復

4、單鏈斷裂的直接修復

二、切除修復是最普遍的DNA修復方式

1、堿基切除修復

2、核苷酸切除修復

3、堿基錯配修復

三、DNA嚴重損傷時需要重組修復

1、同源重組修復

2、非同源末端連接的重組修復

四、某些修復發生在跨越損傷DNA的復制時間之后

1、重組跨越損傷修復

2、合成跨越損傷修復

第三節 DNA損傷和修復的意義

一、DNA損傷具有雙重效應

二、DNA損傷修復障礙與腫瘤等多種疾病相關 〔一〕DNA損傷修復系統缺陷與腫瘤 〔二〕DNA損傷修復缺陷與人類遺傳病 〔三〕DNA損傷修復與衰老

〔四〕DNA損傷修復缺陷與免疫性疾病

思考題

1、有很多突變，對于野生型基因是隱形的，也就是說，在一個含有野生型與突變型基因的二倍體細施中，野生型的特性能夠得到表達。請根據基因突變理論，解釋這一事實。

2、RecA蛋白足如何調節SOS的？．

3、為什么DNA的甲基化狀態可以被DHA損傷修復所利用？

4、突變能影響高等真核生物結構基因表達的幾個水平？

5、假如發生了堿基對的錯配，如何被有效修復？

第十六章 RNA的生物合成

第一節 原核生物轉錄的模板和酶 一 原核生物轉錄的模板

二、RNA聚合酶催化RNA合成

（一）RNA聚合酶能從頭啟動RNA鏈的合成

（二）RNA聚合酶由多個亞基組成

三、RNA聚合酶結合到DNA的啟動子上啟動轉錄 第二節 原核生物的轉錄過程

一、轉錄起始需要RNA聚合酶全酶

二、RNApol核心酶獨立延長RNA鏈

三、原核生物轉錄延長與蛋白質的翻譯同時進行

四、原核生物轉錄終止分為依賴p因子與非依賴p因子兩大類

（一）依賴因子p的轉錄終止

（二）非依賴因子p的轉錄終止 第三節 真核生物RNA的生物合成

一、真核生物有三種DNA依賴的RNA聚合酶

二、轉錄因子在真核生物轉錄起始中具有重要作用

（一）轉錄前起始復合體的形成

（二）少數幾個反式作用因子的搭配啟動特定基因的轉錄

三、真核生物轉錄延長過程中沒有轉錄與翻譯同步的現象

四、真核生物的轉錄終止和加尾修飾同時進行 第四節 真核生物RNA的加工和降解

一、核不均一RNA經首、尾 修飾和剪接后成為和成熟的mRNA

（一）前體RNA在5`-端加入“帽”結構

（二）前體mRNA在3`-端特異位點斷裂并加上多聚腺苷酸尾結構

（三）前體mRNA的剪接主要是去除內含子

1、內含子形成套索RNA被剪除

2、內含子在剪接接口處剪除

4、剪接體是內含子剪接場所

5、前體mRNA分子有剪切和剪接兩種模式

（四）前體mRNA分子可發生可變剪接

（五）mRNA編輯是對基因的編碼序列進行轉錄后加工

二、真核rRNA前體經過剪接形成不同類別的rRNA

三、真核生物前體tRNA的加工包括核苷酸的堿基修飾

四、RNA催化一些真核和原核基因內含子的自剪接

五、RNA在細胞內的降解有多種途徑

（一）依賴于脫腺苷酸化的mRNA降解是重要的mRNA代謝途徑

（二）無義介導的mRNA降解是重要的真核細胞mRNA質量監控機制 思考題：

1、何謂不對稱轉錄？請比較復制與轉錄的異同。

2、RNA聚合酶由哪些亞基組成？各亞基的功能是什么？

3、啟動子在RNA轉錄中有何作用？對啟動子研究的方法是什么？

4、簡述原核生物轉錄的過程。

5、何謂轉錄空泡？

6、說明依賴Rho的轉錄終止和 非依賴Rho的轉錄終止有何區別？

7、真核生物RNA聚合酶各有多少種？比較他們的轉錄產物與對α-鵝膏葷堿的敏感性區別。

8、真核細胞mRNA、tRNA、rRNA的加工方式有哪些？

9、何謂外顯子、內含子、剪接體、豐富基因、核酶？

第十七章 蛋白質的生物合成

第一節

蛋白質生物合成體系

一、mRNA是蛋白質合成的信息模板

1、方向性

2、連續性

3、簡并性

4、擺動性

5、通用性

二、氨基酰-tRNA通過其反密碼子與mRNA中對應的密碼子互補結合

三、核糖體是肽鏈“裝配廠”

四、肽鏈生物合成需要酶類和蛋白質因子

第二節氨基酸與tRNA的連接

一、氨基酰-tRNA合成酶識別特定氨基酸和tRNA

二、肽鏈合成的起始需要特殊的起始氨基酰-tRNA 第三節 肽鏈的生物合成過程

一、翻譯起始復合物的裝配啟動肽鏈合成

（一）原核生物翻譯起始復合物的形成

1、核糖體大小亞基分離

2、核糖體小亞基結合于mRNA的起始密碼子附近

3、fMet-tRNAfMet結合在核糖體P位

4、核糖體大亞基結合形成起始復合物

（二）真核生物翻譯起始復合物的形成

1、核糖體大小亞基分離

2、fMet-tRNAiMet定位結合于小亞基P位

3、mRNA與核糖體小亞基定位結合

4、核糖體大亞基結合

二、在核糖體上重復進行的三步反應延長肽鏈

1、進位

2、成肽

3、轉位

三、終止密碼子和釋放因子導致肽鏈合成停止

第四節肽鏈生物合成后的加工和靶向輸送

一、肽鏈折疊為功能構象需要分子伴侶

1、熱激蛋白

2、伴侶蛋白Gro和Gro ES

二、肽鏈的肽鍵水解生成活性蛋白質或功能肽

（一）合成后肽鏈的末端被水解加工

（二）肽鏈中肽鍵水解產生多種功能肽

三、肽鏈中氨基酸殘基的化學修飾增加蛋白質功能多樣性

四、亞基聚合形成功能性蛋白質復合物

五、蛋白質合成后被靶向輸送至細胞特定部位

（一）分泌型蛋白在內質網加工運轉

（二）定位于內質網的蛋白質C－端含有滯留信號序列

（三）大部分線粒體蛋白質在細胞質合成后靶向輸入線粒體

（四）質膜蛋白質由囊泡靶向轉運至細胞膜

（五）細胞核蛋白質由核輸入因子運載經核孔入核

第五節

蛋白質合成的干擾與抑制

一、許多抗生素通過抑制肽鏈生物合成發揮作用

（一）抑制肽鏈合成起始的抗生素

（二）抑制肽鏈延長的抗生素

1、干擾進位的抗生素

2、引起讀碼錯誤的抗生素

3、影響成肽的抗生素

4、影響轉位的抗生素

二、某些毒素抑制真核生物蛋白質合成

三、干擾素經抑制蛋白質生物合成而呈現抗病毒作用

思考題：

1、參與蛋白質生物合成體系的物質有哪些？各自的作用是什么？

2、遺傳密碼的特點有哪些？每個的定義是什么？

3、試述氨基酰-tRNA合成酶有何作用？

4、具有起始功能的原核生物、真核生物的氨基酰-tRNA的符號各是什么？

5、試述原核生物蛋白質合成的主要步驟。

6、何謂SD序列？有何作用？

7、試述多肽鏈合成后的一級結構修飾的主要內容。

8、何謂信號序列和靶向輸送？

第十八章

基因表達調控

第一節

基因表達與基因表達調控的基本概念與特點

一、基因表達是基因轉錄和翻譯的過程

二、基因表達具有時間特異性和空間特異性

〔一〕時間特異性是指基因表達按一定的時間順序發生

〔二〕空間特異性是指多細胞生物個體在特定生長發育階段，同一基因在不同的組織器官表達不同

三、基因表達的方式存在多樣性

〔一〕有些基因幾乎存在所有細胞中持續表達 〔二〕有些基因的表達受到環境變化的誘導和阻遏 〔三〕生物體內不同基因的表達受到協調調節

四、基因表達受順式作用元件和反式作用因子共同調節

五、基因表達調控呈現多層次和復雜性

六、基因表達調控是生物體生長和發育的基礎

〔一〕生物體調節基因表達以適應環境、維持生長和增殖 〔二〕生物體調節基因表達以維持細胞分化與個體發育

第二節

原核基因表達調控

一、操縱子是原核基因轉錄調控的基本單位

二、乳糖操縱子是典型的誘導型調控 〔一〕乳糖操縱子的結構 〔二〕乳糖操縱子受到阻遏蛋白質和CAP的雙重調節

1、阻遏蛋白的負性調節

2、CAP的正性調節

3、協同調節

三、色氨酸操縱子通過轉錄衰減的方式阻遏基因表達

四、原核基因表達在轉錄終止階段有不同的調控機制

五、原核基因表達在翻譯水平的多個環節受到精細調控 〔一〕轉錄與翻譯的偶聯調節提高了基因表達調控的有效性 〔二〕蛋白質分子結合于啟動子或啟動子周圍進行自我調節

〔三〕翻譯阻遏利用蛋白質與自身mRNA的結合實現對翻譯起始的調控 〔四〕反義RNA結合mRNA翻譯起始部位互補序列以調節翻譯起始 〔五〕mRNA密碼子的編碼頻率影響翻譯速度

第三節

真核基因表達調控

一、真核細胞基因表達特點

二、染色質結構與真核基因表達密切相關 〔一〕轉錄活化的染色質對核酸酶極為敏感 〔二〕轉錄活化染色質的組蛋白發生改變 〔三〕CpG島甲基化水平降低

三、基因組中的順式作用元件是轉錄起始的關鍵調節部位 〔一〕真核生物啟動子結構和調節遠較原核生物復雜 〔二〕增強子是一種能夠提高轉錄效率的順式調控元件 〔三〕沉默子能夠抑制基因的轉錄

四、轉錄因子是轉錄調控的關鍵分子 〔一〕通用轉錄因子 〔二〕特異轉錄因子

〔三〕轉錄因子作用的結構特點

1、轉錄因子的DNA結合結構域主要有以下幾種

〔1〕鋅指模體結構

〔2〕堿性螺旋－環－螺旋

〔3〕堿性亮氨酸拉鏈

2、轉錄因子的轉錄激活結構域

〔1〕酸性結構激活域

〔2〕谷氨酰氨富含結構域

〔3〕脯氨酸富含結構域

〔四〕二聚化是常見的蛋白質－蛋白質相互作用方式

五、轉錄起始復合物的動態構成是轉錄調控的主要方式 〔一〕啟動子與RNA聚合酶活性 〔二〕調節蛋白與RNA聚合酶活性

六、轉錄后調控主要影響真核mRNA的結構與功能 〔一〕mRNA的穩定性影響真核生物基因表達

〔二〕一些非編碼小分子RNA可引起轉錄后基因沉默

〔三〕mRNA前體的選擇性剪接可以調節真核生物基因表達

七、真核基因表達在翻譯及翻譯后仍可受到調控 〔一〕對翻譯起始因子活性的調節主要通過磷酸化修飾進行

1、翻譯起始因子e-IF-2α的酸化抑制翻譯起始

2、eIF-4E及eIF-4e結合蛋白的磷酸化激活翻譯起始 〔二〕RNA結合蛋白參與了對翻譯起始的調節

〔三〕對翻譯產物水平及活性的調節可以快速調控基因表達 〔四〕小分子RNA對基因表達的調節十分復雜

1、miRNA

2、siRNA 〔五〕長鏈非編碼RNA在基因表達調控中的作用不容忽視

第十九章

細胞信號轉導的分子機制

第一節

細胞信號轉導概述

一、細胞外化學信號有可溶型和膜結合型兩種形式 〔一〕可溶型信號分子作為游離分子在細胞間傳遞 〔二〕膜結合型信號分子需要細胞間接觸才能傳遞信號

二、細胞經由特異性受體接受西保外信號 〔一〕受體由細胞內受體和膜受體兩種類型 〔二〕受體結合配體并轉換信號

1、細胞內受體能夠直接傳遞信號或通過特定的通路傳遞信號

2、膜受體識別細胞外信號分子并轉換信號 〔三〕受體與配體的相互作用具有共同的特點

1、高度專一性

2、高度親和性

3、可飽和性

4、可逆性

5、特定的作用模式

三、細胞內信號轉導具有多條信號通路并形成網絡調控

第二節

細胞內信號轉導分子

一、第二信使結合并激活下游信號轉導分子 〔一〕小分子信使傳遞信號具有相似的特點

1、上游信號轉導分子使第二信使的濃度升高或分布變化

2、小分子信使濃度可迅速降低

3、小分子信使激活下游信號轉導分子 〔二〕環核苷酸是重要的細胞內第二信使

1、cAMP和cGMP的上游信號轉導分子是相應的核苷酸環化酶

2、磷酸二脂酶催化環核苷酸水解

3、環核苷酸在細胞內調節蛋白激酶活性

4、蛋白激酶不是cAMP和cGMP的唯一靶分子 〔三〕脂類也可衍生出胞內第二信使

1、磷脂酰肌醇激酶和磷脂酶催化生成第二信使

2、脂類第二信使作用于相應的靶蛋白分子 〔四〕鈣離子可以激活信號轉導相關的酶類

1、鈣離子在細胞中的分布具有明顯的區域特征

2、鈣離子的下游信號轉導分子是鈣調蛋白

3、鈣調蛋白不是鈣離子的唯一靶分子 〔五〕NO等小分子也具有信使功能

二、許多酶可通過其催化的反應而傳遞信號 〔一〕蛋白激酶和蛋白磷酸酶可調控信號傳遞

1、蛋白絲/蘇氨酸激酶和蛋白酪氨酸激酶是主要的蛋白激酶

2、蛋白磷酸酶衰減或終止蛋白激酶誘導的效應 〔二〕許多信號通路涉及蛋白絲/蘇氨酸激酶的作用

1、MAPK調控細胞的多種重要的生理功能

2、MAPK級聯激活是多種信號通路的中心環節 〔三〕蛋白酪氨酸激酶轉導細胞增殖與分化信號

1、部分膜受體具有PTK功能

2、細胞內有多種非受體型的PTK

三、信號傳導蛋白可通過蛋白質相互作用傳遞信號 〔一〕G蛋白的GTP/GDP結合狀態決定信號的傳遞

1、三聚體G蛋白介導G蛋白偶聯受體傳遞信號

2、低分子量G蛋白是信號轉導通路中的轉導分子 〔二〕銜接蛋白和支架蛋白連接信號通路與網絡

1、蛋白質相互作用結構域介導信號通路中蛋白質的相互作用

2、銜接蛋白連接信號轉導分子

3、支架蛋白保證特異和高效的信號轉導

第三節

細胞受體介導的細胞內信號轉導

一、細胞內受體通過分子遷移傳送信號

二、離子通道受體將化學信號轉變為電信號

三、G蛋白偶聯受體通過G蛋白和小分子信使介導信號轉導 〔一〕G蛋白偶聯受體介導的信號轉導通路具有相同的基本模式 〔二〕不同G蛋白偶聯受體可通過不同通路傳遞信號

四、酶偶聯受體主要通過蛋白質修飾或相互作用傳遞信號

〔一〕蛋白激酶偶聯受體介導的信號轉導通路也具有相同的基本模式 〔二〕幾種常見的蛋白激酶偶聯受體介導的信號轉導通路

第四節

信號轉導的基本規律和復雜性

一、各種信號轉導機制具有共同的基本規律 〔一〕信號的傳遞和終止涉及許多雙向反應 〔二〕細胞信號在轉導過程中被逐級放大

1、MAPK通路

2、JAK-STAT通路

3、Smad通路

4、PI－3K 通路

5、NF-kB通路

〔三〕細胞信號轉導通路既有通用性又有專一性

二、細胞信號轉導復雜且具有多樣性 〔一〕一種細胞外信號分子可通過不同信號轉導通路影響不同的細胞 〔二〕受體與信號轉導通路有多樣性組合

〔三〕一種信號轉導分子不一定只參與一條通路的信號轉導 〔四〕一條信號轉導通路中的功能分子可影響和調節其他通路 〔五〕不同信號轉導通路可參與調控相同的生物學效應

〔六〕細胞內的特殊事件也可以啟動信號轉導或調節信號轉導

第五節

細胞信號轉導異常與疾病

一、信號轉導異常及其與疾病的關系具有多樣性

二、信號轉導異常可發生在兩個層次 〔一〕受體異常激活和失能

1、受體異常激活

2、受體異常失能

〔二〕信號轉導分子的異常激活和失活

1、細胞內信號轉導分子異常激活

2、細胞內信號轉導分子異常失活

三、信號轉導異常可導致疾病的發生

〔一〕信號轉導異常導致細胞獲得異常功能或表現

1、細胞獲得異常的增殖能力

2、細胞的分泌功能異常

3、細胞膜通透性改變

〔二〕信號轉導異常導致細胞正常功能缺失

1、失去正常的分泌功能

2、失去正常的反應性

3、失去正常的生理調節能力

四、細胞信號轉導分子失重要的藥物作用靶位

第四篇

分子醫學專題

第二十章

常用分子生物學技術的原理及其應用

第一節 分子雜交與印跡技術

一、分子雜交和印跡技術的原理 〔一〕印跡技術 〔二〕探針技術

二、印跡技術的類別及應用 〔一〕DNA印跡 〔二〕RNA印跡 〔三〕蛋白質印跡

第二節

PCR技術的原理與應用

一、PCR技術的工作原理

二、PCR技術的主要用途 〔一〕目的基因的克隆 〔二〕基因的體外突變

〔三〕DNA和RNA的微量分析 〔四〕DNA序列測定 〔五〕基因突變分析

三、幾種重要的PCR衍生技術 〔一〕逆轉錄PCR技術 〔二〕原位PCR技術 〔三〕實時PCR技術

1、TaqMan探針法

2、分子信標探針法

3、FRET探針法

第三節

基因文庫

一、基因組DNA文庫

二、cDNA文庫

第四節

生物芯片技術

一、基因芯片

二、蛋白質芯片

第五節

生物大分子相互作用研究技術

一、蛋白質相互作用研究技術 〔一〕標簽蛋白沉淀

〔二〕酵母雙雜交技術的原理和用途

二、DNA－蛋白質相互作用分析技術 〔一〕電泳遷移率變動分析 〔二〕染色質免疫沉淀技術

第二十一章

DNA重組及重組DNA技術

第一節

自然界的DNA重組和基因轉移

一、同源重組是最基本的DNA重組方式

二、位點特異性重組是發生在特異位點間的DNA整合 〔一〕γ噬菌體DNA的整合 〔二〕細菌的位點特異性重組 〔三〕免疫球蛋白基因的重排

三、轉座重組可使基因移位 〔一〕插入序列轉座 〔二〕轉座子轉座

四、原核細胞可通過接合、轉化和轉導進行基因轉移或重組 〔一〕接合作用 〔二〕轉化作用 〔三〕轉導作用

第二節

重組DNA技術

一、重組DNA技術常用的工具酶

二、重組DNA技術中常用的載體 〔一〕克隆載體

1、克隆載體應具備的基本特點

2、常用的克隆載體 〔二〕表達載體

1、原核表達載體

2、真核表達載體

三、重組DNA技術的基本原理及操作步驟 〔一〕目的DNA的分離獲取――分

1、化學合成法

2、從基因組DNA文庫和cDNA文庫中獲取目的DNA

3、PCR法

4、其他方法

〔二〕載體的選擇與構建――選 〔三〕目的DNA與載體連接――接

1、黏端連接

2、平端連接

3、黏－平末端連接

〔四〕重組DNA轉入受體細胞――轉

1、轉化

2、轉染

3、感染

〔五〕重組體的篩選與鑒定――篩

1、借助載體上的遺傳標志進行篩選

2、序列特異性篩選

3、親和篩選法

〔六〕克隆基因的表達

1、原核表達體系

2、真核表達體系

第三節

重組DNA技術在醫學中的應用

一、重組DNA技術廣泛應用于生物制藥

二、重組DNA技術還應用于醫學的其他諸多方面

第二十二章

基因結構與功能分析技術

第一節

基因結構分析技術

一、基因一級結構解析技術

〔一〕雙脫氧法和化學降解法是兩種常規的DNA測序方法

〔二〕全自動激光熒光DNA測序技術的原理基于Sanger 雙脫氧法

1、四色熒光法

2、單色熒光法

〔三〕焦磷酸測序是一種基于發光法測定焦磷酸的測序技術 〔四〕循環芯片測序被稱為第二代測序技術 〔五〕單分子測序技術被成為第三代測序技術

二、基因轉錄起點分析技術

〔一〕用cDNA克隆直接測序法鑒定TSS 〔二〕用5－cDNA末端快速擴增技術鑒定TSS 〔三〕用數據庫搜索TSS

三、基因啟動子結構分析技術

〔一〕用PCR結合測序技術分析啟動子結構

〔二〕用核酸－蛋白質相互作用技術分析啟動子結構

1、用足跡法分析啟動子中潛在的調節蛋白結合位點

2、用電泳遷移率變動分析和染色質免疫沉淀技術鑒定啟動子 〔三〕用生物信息學預測啟動子

1、用啟動子數據庫和啟動子預測算法第一啟動子

2、預測啟動子的其他結構特征

四、基因編碼序列分析技術

〔一〕用cDNA文庫法分析基因編碼序列 〔二〕用RNA剪接分析法確定基因編碼序列 〔三〕用數據庫分析基因編碼序列

五、基因拷貝數分析技術

第二節

基因表達產物分析技術

一、通過檢測RNA而在轉錄水平分析基因表達 〔一〕用核酸雜交法檢測RNA表達水平

1、用RNA印跡分析RNA表達

2、用核糖核酸酶保護實驗分析RNA水平及其剪接情況

3、用原位雜交進行RNA區域定位 〔二〕用PCR技術檢測RNA表達水平

1、用逆轉錄PCR進行RNA的半定量分析

2、用實時定量PCR進行RNA的定量分析

〔三〕用基因芯片和高通量測序技術分析RNA表達水平

1、基因芯片已成為基因表達譜分析的常用方法

2、用循環芯片測序技術分析基因表達譜

二、通過檢測蛋白質/多肽而在翻譯水平分析基因表達 〔一〕用蛋白質印跡技術檢測蛋白質/多肽 〔二〕用酶聯免疫吸附實驗分析蛋白質/多肽

〔三〕用免疫組化實驗原位檢測組織/細胞表達的蛋白質/多肽 〔四〕用流式細胞術分析表達特異蛋白質的陽性細胞

〔五〕用蛋白質芯片和雙向電泳高通量分析蛋白質/多肽表達水平

1、用蛋白質芯片分析蛋白質/多肽的表達譜

2、用雙向電泳分析蛋白質/多肽表達譜

第三節

基因的生物學功能鑒定技術

一、用功能獲得策略鑒定基因功能 〔一〕用轉基因技術獲得基因功能 〔二〕用基因敲入技術獲得基因的功能

1、用RNA干擾技術研究基因功能

2、用miRNA技術研究基因功能

3、用反義RNA技術研究基因功能

4、核酶技術

二、用功能失活策略鑒定基因功能

〔一〕用基因敲除技術使基因功能完全缺失 〔二〕用基因沉默技術可使基因功能部分缺失

三、用隨機突變篩選策略鑒定基因功能

第二十三章

癌基因、腫瘤抑制基因與生長因子

第一節

癌 基 因

一、癌基因的基本概念 〔一〕細胞癌基因 〔二〕病毒癌基因

二、癌基因活化的機制

〔一〕獲得強啟動子或增強子 〔二〕染色體異位 〔三〕基因擴增 〔四〕點突變

三、原癌基因的產物與功能 〔一〕細胞外生長因子 〔二〕跨膜生長因子受體 〔三〕細胞內信號轉導分子

四、癌基因表達產物促進腫瘤發生發展 〔一〕BRAF 〔二〕HER2 〔三〕BCR－ABL 第二節

腫瘤抑制基因

一、腫瘤抑制基因的發現

二、腫瘤抑制基因的功能

三、腫瘤抑制基因失活促進腫瘤發生發展 〔一〕RB基因 〔二〕TP53基因 〔三〕PTEN基因

四、腫瘤抑制基因與疾病

五、癌基因與腫瘤抑制基因在腫瘤發生中的作用特點 〔一〕細胞癌變的多基因協同

〔二〕細胞周期和細胞凋亡的分子調控是腫瘤進展的關鍵

1、癌基因核腫瘤抑制基因與細胞周期

2、癌基因、腫瘤抑制基因與細胞凋亡

第三節

生長因子

一、生長因子的分類與功能 〔一〕生長因子的分類 〔二〕生長因子的功能

二、生長因子的作用機制 〔一〕生長因子與腫瘤

〔二〕生長因子與心血管疾病

1、原發性高血壓

2、動脈粥樣硬化

3、心肌肥厚

第二十四章

疾病相關基因的鑒定與基因功能研究

第一節

鑒定疾病相關基因的原則

一、鑒定疾病相關基因的關鍵是確定疾病表現型和疾病間的實質聯系

二、鑒定克隆疾病相關基因需要多科學多途徑的綜合策略

三、確定候選基因是多種克隆疾病相關基因方法的交匯

第二節

疾病相關基因克隆的策略和方法

一、不依賴染色體定位的疾病相關基因克隆政策 〔一〕從已知蛋白質的功能和結構出發克隆疾病基因

1、依據蛋白質的氨基酸序列信息鑒定克隆疾病相關基因

2、用蛋白質的特異性抗體鑒定疾病基因

〔二〕從疾病的表現型差異出發發現疾病相關基因

1、RDA技術是建立在核酸差異雜交基礎上的PCR技術

2、mRNA是技術和聚丙酰胺凝膠電泳技術的結合 〔三〕采用動物模型鑒定克隆疾病相關基因

二、定位克隆是鑒定疾病相關基因的經典方法 〔一〕基因定位的方法有多種

1、體細胞雜交法通過融合細胞的篩查定位基因

2、染色體原位雜交是在細胞水平定位基因的常用方法

3、染色體異常有時可提供疾病基因定位的替代方法

4、連鎖分析是定位疾病未知基因的常用方法 〔二〕定位克隆的基本程序包括三大步驟

1、盡可能縮小染色體上的候選區域

2、構建目的的區域的物理圖譜

3、疾病相關基因的確定

〔三〕假肥大型肌營養不良基因的克隆是定位克隆的成功例證

三、確定常見病的基因需要全基因組關聯分析和全外顯子測序

四、生物信息數據庫儲藏豐富的疾病相關基因信息

第三節

疾病相關基因的功能研究

一、基因對比及功能詮釋

二、利用工程細胞研究基因功能

〔一〕采用基因重組技術建立基因高表達工程細胞系 〔二〕基因沉默技術抑制特異基因的表達

三、研究生物大分子間的相互作用可確定基因功能

四、利用基因修飾動物整體研究基因功能

第二十五章

基因診斷和基因治療

第一節

基因診斷

一、基因診斷的主要對象和樣品來源

二、基因診斷技術

〔一〕基因缺失或插入的診斷

1、DNA印跡法

2、PCR技術

〔二〕基因點突變的診斷

1、等位基因特異性寡核苷酸分子雜交

2、反向點雜交

3、變性高效液相色譜

4、DNA序列分析

三、基因診斷的醫學應用

〔一〕遺傳性疾病診斷和風險預測 〔二〕多基因常見病的預測性診斷 〔三〕傳染病原體檢測 〔四〕療效評價和用藥指導

〔五〕DNA指紋鑒定是法醫學個體識別的核心技術

第二節

基因治療

一、基因治療的基本策略

〔一〕缺陷基因精確的原位修復 〔二〕基因增補

〔三〕基因沉默或失活

二、基因治療的基本程序 〔一〕選擇治療基因

〔二〕選擇攜帶治療基因的載體

1、逆轉錄病毒載體

2、腺病毒載體

〔三〕選擇基因治療的靶細胞

1、造血干細胞

2、皮膚成纖維細胞

〔四〕將治療基因導入人體 〔五〕治療基因表達的檢測

三、基因治療的臨床應用現狀

1、單基因遺傳病的基因治療

2、針對多基因的基因治療

第二十六章

組學與醫學

第一節

基因組學

一、基因組學包含結構基因組學、功能基因組學和比較基因組學

二、結構基因組學的主要任務是基因組作圖和大規模測序 〔一〕遺傳作圖和物理作圖是繪制人類基因組草圖的重要策略

1、遺傳作圖就是繪制連鎖圖

2、物理作圖就是描繪雜交圖、限制性酶切圖及克隆系圖 〔二〕通過BAC克隆系、鳥槍法等完成大規模DNA測序

1、BAC克隆系的構建是大規模DNA測序的基礎

2、鳥槍法是大規模DNA測序的重要方法

3、高通測序技術大大加快了基因組DNA測序進度 〔三〕生物信息學是測定基因組結構和功能的重要手段

三、功能基因組學系統探討基因的活動規律

〔一〕通過全基因組掃描鑒定DNA序列中的基因 〔二〕通過BLAST等程序搜索同源基因 〔三〕通過實驗設計驗證基因功能

〔四〕通過轉錄組和蛋白質組描述基因表達模式

第二節

轉錄組學

一、轉錄組學研究全部mRNA的表達及功能

〔一〕微陣列是大規模基因組表達譜研究的主要技術 〔二〕SAGE在轉錄物水平研究細胞或組織基因表達模式

〔三〕MPSS是以基因測序為基礎的基因表達譜自動化和高通量分析新技術

二、RNA組學研究非編碼RNA的集合

第三節

蛋白質組學

一、蛋白質組學研究細胞內所有蛋白質的組成及其活動規律 〔一〕蛋白質鑒定是蛋白質組學的基本任務

〔二〕翻譯后修飾的鑒定有助于蛋白質功能的闡明 〔三〕蛋白質功能確定是蛋白質組學的根本目的 二、二維電泳和質譜是蛋白質組學研究的常規技術 〔一〕二維電泳是分離蛋白質組的有效方法 〔二〕質譜技術是蛋白質組鑒定的重要工具

1、用肽質量指紋圖譜鑒定蛋白質

2、用串聯質譜鑒定蛋白質

〔三〕蛋白質相互作用研究是認識蛋白質功能的重要內容

第四節

代謝組學

一、代謝組學的任務是分析生物/細胞代謝產物的全貌

二、核磁共振、色譜及質譜是代謝組學的主要分析工具

三、代謝組學數據依賴模式識別技術進行分析

第五節

其他組學

一、糖組學研究生命體聚糖多樣性及其生物學功能 〔一〕糖組學分為結構糖組學與功能糖組學兩個分支

〔二〕色譜分離/質譜鑒定和糖微陣列技術是糖組學研究的主要技術

1、色譜分離與質譜鑒定技術

2、糖微陣列技術

3、生物信息學

〔三〕糖組學與腫瘤的關系密切

二、脂組學揭示生命體脂質多樣性及其代謝調控 〔一〕脂質組學是代謝組學的一個分支

1、樣品分離

2、脂質鑒定

3、數據庫檢索

〔二〕脂組學研究的三大步驟――分離、鑒定和數據庫檢索 〔三〕脂組學促進脂質生物標志物的發現和疾病診斷

第六節

組學在醫學上的應用

〔一〕定位克隆技術是發現和鑒定疾病基因的重要手段 〔二〕SNPs是疾病易感性的重要遺傳學基礎

二、藥物基因組學揭示遺傳變異對藥物效能和毒性的影響 〔一〕藥物基因組學預測藥物反應性并指導個體化用藥 〔二〕基因多態性是藥物基因組學的基礎和重要研究內容 〔三〕鑒定基因序列的變異是藥物基因組學的主要研究策略

三、蛋白質組學發現和鑒別藥物新靶點

〔一〕疾病相關蛋白質組學的研究是發現和研究藥物新靶點的有效途徑 〔二〕耐藥病原體的蛋白質組學將為新一代抗生素的發現提供新的契機 〔三〕信號轉導分子和途徑是藥物設計的合理靶點

四、代謝組學是開展預測醫學和個體化醫學的重要手段 〔一〕代謝組學豐富了預測醫學的內涵 〔二〕代謝組學促進了個體化醫學的發展