1、湖北医药学院教 案单 位 ： 基础医学院教 研 室 ： 生物化学教研室姓 名 ： 李 强课程名称 ： 生物化学时间 2010.8.29中文名称 生物化学课程名称 英文名称 Biochemistry课程简介生物化学是一门基础医学必修课程，是研究生物体内化学分子与化学反应的科学，主要采用化学的原理和方法从分子水平探讨生命现象的本质。讲述正常人体的生物化学以及疾病过程中的生物化学相关问题，与医学有着紧密的联系。是生命科学中进展迅速的基础学科，其理论和技术已渗透至基础医学和临床医学的各个领域。随着近代医学的发展，越来越多地将生物化学的理论和技术应用于疾病的预防、诊断和治疗，从分子水平探讨各种疾病的发生
2、发展机制，已成为当代医学研究的共同目标。近年来，对人们十分关注的恶性肿瘤、心脑血管疾病、免疫性疾病、神经系统疾病等重大疾病发病机制进行了分子水平的研究取得了丰硕成果。可以相信，随着生物化学与分子生物学（是生物化学的重要组成部分，是其发展和延续）进一步发展，将给临床医学的诊断和治疗带来全新的理念。因此，学习和掌握生物化学知识，除理解生命现象的本质与人体正常生理过程的分子机制外，更重要的是为进一步学习基础医学其它课程和临床医学打下扎实的生物化学基础。对教师的要求1、教师必需严肃认真地备课，精通本学科的内容，同时必需熟悉相关课程，教学中做到能宏观与微观相结合，形态与功能相结合，基础与临床相结合。2、
3、教师必需深入研究教学法，根据各专业培养目标和课程设置目标认真研究教学内容，分层次分专业教学，充分发挥学生的主体作用，激发其求知欲望，培养学生的自学能力。3、在教学过程中，教师应注重学生综合分析、解决问题能力和实践技能的培养，注重学生创新意识和思想品德的培养。教材选用 查锡良主编.生物化学.第 7版.人民卫生出版社参考书籍与常用网地址参考书籍：1.Feng Zuohua,Qu Shen.Biochemistry and Molecular Biology. PEOPLE, S MEDICAL PUBLISHING HOUSE2.GERALD KARP.CELL AND MOLECULAR BIO
4、LOGY (CONCEPTS AND EXPERIMENTS).4th edition.Higher Education Press3.宋今丹.医学细胞细胞生物学.人民卫生出版社网络课件与常用网址：http:/ 绪论 第一章 蛋白质的结构与功能授课对象2009 级口腔、临本 3班学时 6 时 间 2010 年8 月 30 日9 月 1 日授课地点 5222、5226 教室 教 材 见首页教学目的要求掌握：生物化学、生物大分子和分子生物学的概念。蛋白质元素组成及其特点；蛋白质基本组成单位-氨基酸的种类、基本结构及主要特点；蛋白质的分子结构；蛋白质结构与功能的关系；蛋白质的主要理化性质及其应用；蛋
5、白质分离纯化的方法及其基本原理。熟悉：当代生物化学研究的主要内容。各种氨基酸的结构；蛋白质的分类。了解：生物化学的发展简史、生物化学与医学的关系。多肽链氨基酸序列分析；蛋白质空间结构测定。教学重点难点重点：蛋白质元素组成及其特点。氨基酸的种类、基本结构及理化性质。蛋白质的一级结构与高级结构，肽键、肽单元、肽平面的概念。蛋白质结构与功能的关系；蛋白质组学概念，蛋白质的主要理化性质及其应用。蛋白质分离纯化的方法及其基本原理难点：蛋白质结构与功能的关系；氨基酸序列分析及空间结构测定。教学方法 大课系统讲授教具 多媒体课件辅以板书授课提纲绪论第一节 生物化学发展简史一、叙述生物化学阶段二、动态生物化学
6、阶段三、分子生物学时期四、我国科学家对生物化学发展的贡献第二节 当代生物化学研究的主要内容第三节 生物化学与医学一、生物化学已成为生物学各学科之间、医学各学科之间相互联系的共同语言二、生物化学为推动医学各学科发展作出了重要贡献第一章 蛋白质的结构与功能第一节 蛋白质的分子组成一、组成人体蛋白质的 20 种氨基酸均属于 L-氨基酸 二、氨基酸可根据侧链接构和理化性质进行分类三、20 种氨基酸具有共同或特异的理化性质 四、蛋白质是由许多氨基酸残基组成的多肽链 第二节 蛋白质的分子结构一、氨基酸的排列顺序决定蛋白质的一级结构 二、多肽链的局部主链构象为蛋白质二级结构 三、在二级结构基础上多肽链进一步
7、折迭形成蛋白质三级结构四、含有两条以上多肽链的蛋白质具有四级结构 五、蛋白质的分类 六、蛋白质组学 第三节 蛋白质结构与功能的关系一、蛋白质一级结构是高级结构与功能的基础二、蛋白质的功能依赖特定空间结构 第四节 蛋白质的理化性质一、蛋白质具有两性电离性质二、蛋白质具有胶体性质三、蛋白质空间结构破坏而变性四、蛋白质在紫外光谱区有特征性吸收峰五、应用蛋白质呈色反应可测定蛋白质溶液含量第五节 蛋白质的分离、纯化与结构分析 一、透析及超滤法可去除蛋白质溶液中的小分子化合物二、丙酮沉淀、盐析及免疫沉淀是常用的蛋白质沉淀方法三、利用荷电性质可用电泳法将蛋白质分离四、利用相分配或亲和原理可将蛋白质进行层析分
8、离五、利用蛋白质颗粒沉降行为不同可进行超速离心分离六、应用化学或反向遗传学方法可分析多肽链的氨基酸序列七、应用物理学、生物信息学原理可进行蛋白质空间结构测定教 学 主 要 内 容 备 注绪论生物化学就是生命的化学。它是研究活细胞和有机体中存在的各种化学分子及其所参与的化学反应的科学。 分子生物学：是研究生物大分子结构、功能及其基因结构、表达与调控机制的科学。一、生物化学发展简史二、生物化学研究内容1生物分子的结构与功能2 物质代谢及其调节 3遗传信息的传递及其调控三、生物化学与医学1生物化学与分子生物学在生命科学中占有重要的地位 2生物化学的理论与技术已渗透到医学科学的各个领域3生物化学的发展
9、促进了疾病病因、诊断和治疗的研究第一章 蛋白质的结构与功能一、蛋白质(protein) 是由许多氨基酸(amino acids)通过肽键(peptide bond)相连形成的高分子含氮化合物。20mins5 mins教 学 主 要 内 容 备 注蛋白质是细胞的重要组成部分，是功能最多的生物大分子物质，几乎在所有的生命过程中起着重要作用：1）作为生物催化剂，2）代谢调节作用，3）免疫保护作用，4）物质的转运和存储，5）运动与支持作用，6）参与细胞间信息传递。二、蛋白质的分子组成1. 蛋白质的元素组成主要有 C、H、O、N 和 S，各种蛋白质的含 N 量很接近，平均 16%。通过样品含氮量计算蛋白
10、质含量的公式：蛋白质含量 ( g % ) = 含氮量 ( g % ) 6.252. 组成蛋白质的基本单位 L-a-氨基酸：种类、三字英文缩写符号、基本结构。分类（非极性脂肪族氨基酸、极性中性氨基酸、芳香族氨基酸、酸性氨基酸、碱性氨基酸） 。理化性质（两性解离及等电点、紫外吸收、茚三酮反应 ） 。3. 肽键是由一个氨基酸的 -羧基与另一个氨基酸的 -氨基脱水缩合而形成的化学键。肽、多肽链；肽链的主链及侧链；肽链的方向（N-末端与 C-末端） ，氨基酸残基；生物活性肽：谷胱甘肽及其重要生理功能，多肽类激素及神经肽。三、蛋白质的分子结构1. 蛋白质一级结构概念：蛋白质的一级结构指多肽链中氨基酸的排列
11、顺序。主要化学键肽键。二硫键的位置属于一级结构研究范畴。2. 蛋白质的二级结构概念：蛋白质分子中某一段肽链的局部空间结构，即该段肽链主链骨架原子的相对空间位置，并不涉及氨基酸残基侧链的构5 mins25 mins20 mins5 mins20 mins教 学 主 要 内 容 备 注象 。主要化学键：氢键肽单元是指参与组成肽键的 6 个原子位于同一平面，又叫酰胺平面或肽键平面。它是蛋白质构象的基本结构单位。四种主要结构形式（ 螺旋、 折叠、 转角、无规卷曲）及影响因素。蛋白质分子中，二个或三个具有二级结构的肽段，在空间上相互接近，形成一个具有特殊功能的空间构象，被称为模体(motif)。3. 蛋
12、白质的三级结构概念：整条肽链中全部氨基酸残基的相对空间位置。即肽链中所有原子在三维空间的排布位置。主要次级键疏水作用、离子键（盐键） 、氢键、范德华力等。结构域（domain）：大分子蛋白质的三级结构常可分割成一个或数个球状或纤维状的区域，折迭得较为紧密，各行其功能，称为结构域。分子伴侣：通过提供一个保护环境从而加速蛋白质折迭成天然构象或形成四级结构的一类蛋白质。4. 蛋白质的四级结构每条具有完整三级结构的多肽链，称为亚基 (subunit)。蛋白质分子中各亚基的空间排布及亚基接触部位的布局和相互作用，称为蛋白质的四级结构。各亚基之间的结合力 疏水作用、氢键、离子键。5. 蛋白质的分类：根据组
13、成分为单纯蛋白质和结合蛋白质，根据形状分为球状蛋白质和纤维状蛋白质。6. 蛋白质组学基本概念：一种细胞或一种生物所表达的全部蛋白质，即10 mins10 mins5 mins10 mins5 mins教 学 主 要 内 容 备 注“一种基因组所表达的全套蛋白质” 。研究技术平台研究的科学意义。四、蛋白质结构与功能的关系1. 蛋白质一级结构与功能的关系一级结构是高级结构和功能的基础；一级结构相似其高级结构与功能也相似；氨基酸序列提供重要的生物进化信息；氨基酸序列改变可能引起疾病。2. 蛋白质空间结构与功能的关系蛋白质的功能依赖特定空间结构；肌红蛋白的结构与功能。血红蛋白结构、运输 O 2功能，氧
14、饱和曲线。协同效应：一个寡聚体蛋白质的一个亚基与其配体结合后，能影响此寡聚体中另一个亚基与配体结合能力的现象，称为协同效应。 变构效应：凡蛋白质（或亚基）因与某小分子物质相互作用而发生构象变化，导致蛋白质（或亚基）功能的变化，称为蛋白质的变构效应。蛋白质构象改变可引起疾病如疯牛病等。五、蛋白质的理化性质1两性解离等电点：当蛋白质溶液处于某一 pH 时，蛋白质解离成正、负离子的趋势相等，即成为兼性离子，净电荷为零，此时溶液的pH 称为蛋白质的等电点。2胶体性质3变性、复性、沉淀及凝固蛋白质的变性(denaturation)：在某些物理和化学因素作用下，20 mins10 mins10mins教
15、学 主 要 内 容 备 注蛋白质分子的特定空间构象被破坏，从而导致其理化性质改变和生物活性的丧失。变性的本质：破坏非共价键和二硫键，不改变蛋白质的一级结构。造成变性的因素：如加热、乙醇等有机溶剂、强酸、强碱、重金属离子及生物碱试剂等 。 蛋白质变性后的性质改变：溶解度降低、粘度增加、结晶能力消失、生物活性丧失及易受蛋白酶水解。若蛋白质变性程度较轻，去除变性因素后，蛋白质仍可恢复或部分恢复其原有的构象和功能，称为复性。蛋白质沉淀：在一定条件下，蛋白疏水侧链暴露在外，肽链融会相互缠绕继而聚集，因而从溶液中析出。变性的蛋白质易于沉淀，有时蛋白质发生沉淀，但并不变性。蛋白质的凝固作用(protein
16、coagulation) ：蛋白质变性后的絮状物加热可变成比较坚固的凝块，此凝块不易再溶于强酸和强碱中。 4紫外吸收（280nm） 、5呈色反应（茚三酮反应、双缩脲反应） 。六、蛋白质的分离纯化与结构分析1. 蛋白质的分离纯化透析(dialysis)：利用透析袋把大分子蛋白质与小分子化合物分开的方法。超滤法：应用正压或离心力使蛋白质溶液透过有一定截留分子量的超滤膜，达到浓缩蛋白质溶液的目的。丙酮沉淀使用丙酮沉淀时，必须在 04低温下进行，丙酮用量一般 10 倍于蛋白质溶液体积。蛋白质被丙酮沉淀后，应立即分离。除了丙酮以外，也可用乙醇沉淀。 5 mins20 mins教 学 主 要 内 容 备
17、注盐析：(salt precipitation)是将硫酸铵、硫酸钠或氯化钠等加入蛋白质溶液，使蛋白质表面电荷被中和以及水化膜被破坏，导致蛋白质沉淀。 免疫沉淀：将某一纯化蛋白质免疫动物可获得抗该蛋白的特异抗体。利用特异抗体识别相应的抗原蛋白，并形成抗原抗体复合物的性质，可从蛋白质混合溶液中分离获得抗原蛋白。 电泳：蛋白质在高于或低于其 pI 的溶液中为带电的颗粒，在电场中能向正极或负极移动。这种通过蛋白质在电场中泳动而达到分离各种蛋白质的技术, 称为电泳(elctrophoresis) 。层析 原理：待分离蛋白质溶液（流动相）经过一个固态物质（固定相）时，根据溶液中待分离的蛋白质颗粒大小、电荷多少及亲和力等，使待分离的蛋白质组分在两相中反复分配，并以不同速度流经固定相而达到分离蛋白质的目的 。超速离心。2. 多肽链中氨基酸序列分析Sanger 法：（1）分析已纯化蛋白质的氨基酸残基组成（2）测定多肽链的 N 端与 C 端的氨基酸残基（3）把肽链水解成片段，分别进行分析（4.）测定各肽段的氨基酸排列顺序，一般采用 Edman 降解法（5）经过组合排列对比，最终得出完整肽链中氨基酸顺序的结果。反向遗传学方法20mins15 mins分离编码蛋白质的基因
