绪论 第一章 蛋白质的结构与功能(1)

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挂图或幻灯片：氨基酸分类。
简介氨基酸的理化性质。
10分钟
挂图或幻灯片:肽键和谷胱甘肽的结构式
教案末页
小结
5分钟。
本次课我们学习了生物化学的概念、发展、研究的主要内容给予医学的关系；另外还学习了蛋白质的元素组成，基本组成单位——氨基酸的结构特点、分类、命名与分类。
请同学们重点掌握生物化学的概念，蛋白质的元素组成及特点，氨基酸的结构特点及连接方式。
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课程名称
生物化学
序次
1
专业班级
2009级护理
授课教师
王文玉
职称
副教授
类型
理论
学时
2
授课题目
(章,节)
绪论
第一章蛋白质的结构与功能
第一节蛋白质的分子组成
教学目的
与要求
1.掌握生物化学的概念。
2.熟悉生物化学的主要内容。
3.了解生物化学与医学的关系。
4.掌握蛋白质的元素组成及特点，氨基酸的结构特点及连接方式。
2.医学上重要的肽
（1）谷胱甘肽（glutathione, GSH）：是由谷氨酸、半胱氨酸和甘氨酸组的三肽，结构式如下：
GSH是体内重要的还原剂。其分子中半胱氨酸巯基可保护细胞内含巯基的蛋白质或酶免遭氧化，维持巯基可与外源性的毒物、药物等结合阻蛋白质或酶的活性。此外，GSH的巯基可与外源性的毒物、药物等结合，阻断这些物质与DNA、RNA以及蛋白质结合，从而对机体起到保护作用。
5.熟悉氨基酸的分类及理化性质。
教学重点
蛋白质的元素组成及特点，
氨基酸的结构特点及连接方式。
教学难点
氨基酸的结构特点及分类
教学方法和手段
课堂讲述和多媒体教学相结合
复习内容
使用教材
全国医药类高职高专“十二五”规划教材《生物化学》邱烈王文玉主编，第四军医大学卫生出版社，2010年1月第1版。实验指导为本校自编《生物化学实验指导》。
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举例说明蛋白质的主要功能。
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虽然各种氨基酸结构各不相同，但都具有如下特点
1.组成蛋白质的氨基酸都是α-氨基酸。即氨基均连在α-碳原子上。脯氨酸为α-亚氨基酸。
2.除甘氨酸外，其余氨基酸的α-碳原子是不对称碳原子，有两种不同的构型，即L型和D型。组成人体蛋白质的氨基酸都是L型，即L-α-氨基酸。
氨基酸通过肽键连接而成的化合物称为肽。由两个氨基酸形成的肽称为二肽，由三个氨基酸形成的肽称三肽。通常将10个以内的氨基酸形成的肽称为寡肽，十肽以上者称为多肽。多肽成链状，称为多肽链。肽链中的氨基酸因脱水缩合已不是完整的氨基酸，故称为氨基酸残基。
多肽链有两端，有自由氨基的一端称氨基末端或N端，通常写在多肽链的左侧。有自由羧基的一端称羧基末端或C端，通常写在多肽链的右侧。多肽链中氨基酸残基的顺序编号是从N端开始，因此肽的命名也从N端开始。
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基本内容
辅助手段和时间分配
绪论
一、生物化学的概述
生物化学（biochemistry）是研究生物体内化学分子与化学反应，从分子水平探讨生命现象的本质的科学。
生物化学的研究对象：生物体。在医学领域中生物化学的研究对象主要是人体。
生物化学的研究方法：主要采用化学的原理和方法，同时也与生物学、物理学、生理学、细胞学、遗传学和免疫学相联系和交叉。
100g样品中蛋白质含量（g%）＝每克样品中含氮克数×6.25×100
二、蛋白质的基本组成单位——氨基酸
氨基酸(amino acid)是组成蛋白质的基本单位。
（一）氨基酸的命名（略）
（二）氨基酸的结构特点
自然界中的氨基酸有300余种，组成人体蛋白质的氨基酸仅有20种。都有相应的遗传密码，故又称为编码氨基酸。氨基酸的结构通式可用下式表示：
三、生物化学与医学
生物化学是一门重要的医学基础课，与医学各学科密切相关，相互促进。生物化学发展迅速，尤其是分子生物学技术的应用和发展，更加促进了生物化学与医学各学科的联系，由此产生了“分子遗传学”、“分子药理学”、“分子免疫学”、“分子病理学”等新学科。生物化学为临床医学各学科从分子水平探讨疾病的发病机制、进行疾病的预防、诊断和治疗提供了科学的理论和技术。尤其是基因诊断、基因治疗、疾病相关基因的克隆、基因芯片和蛋白质芯片等技术的应用，将使医学领域对疾病的诊断、治疗取得重大突破。学好生物化学对于医学学生是十分必要的。
3.物质代谢及其调节
生物体的基本特征是新陈代谢，即机体与外环境的物质交换及维持内环境的相对稳定。正常的物质代谢是正常生命活动的必要条件，物质代谢紊乱则可引起疾病。
物质代谢错综复杂。体内主要物质代谢途径已基本清楚，但物质代谢的调节的分子机制尚需进一步阐明，如酶结构和酶含量的变化对物质代谢的调节，细胞信号转导参与物质代谢调节的机制及网络。
使学生加深对基本理论的理解及掌握，早期接触临床，增加基础与临床的联系，学生兴趣很高，主动查材料，积极参与。
存在问题改进措施
讲课内容中出现了大量的生化名词，需要在以后学习中和绪论互相衔接。
一、蛋白质的元素组成
蛋白质的元素主要有碳（50%～55%）、氢（6%～7%）、氧（19%～24%）、氮（13%～19%）。大部分蛋白质还含有硫，有的还含有少量的磷或铁、锰、锌、铜、钴、钼，个别还含有碘。蛋白质元素组成特点：含氮量很接近，平均为16%。1g氮相当于6.25g蛋白质。
测定出生物样品的含氮量可按下式计算出其蛋白质大致含量：
4.基因信息传递及调控
DNA是生物遗传的主要物质基础，在DNA分子中储存着遗传信息，即基因，基因就是DNA分子上为生物活性产物编码的功能片段。这些产物主要是蛋白质，也可以是各种RNA。生物体内进行的一切生命活动是遗传信息最终表达的结果。这涉及DNA的复制、RNA的转录、蛋白质生物合成等基因信息传递的过程和机制，还涉及基因表达的调控。基因信息的传递与调控的研究对阐明遗传、变异、生长、分化等诸多生命过程以及遗传性疾病、恶性肿瘤、心血管病等多种疾病的发病机制具有重要的作用。
20分钟
5分钟
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基本内容
辅助手段和时间分配
第一章蛋白质的结构与功能
蛋白质(protein)是生命的物质基础。种类繁多，人体含蛋白质种类在10万种以上。是生物体含量最丰富的生物大分子，约占人体固体成分的45%。几乎所有的器官都含有蛋白质，并各自具有其特殊的结构，因而决定了蛋白质功能的多样性。
第一节蛋白质的分子组成
（2）肽类激素和神经肽
①肽类激素：如神经垂体分泌的抗利尿激素是9肽，促肾上腺皮质激素是39肽等。这些肽在调节物质代谢方面起重要作用。
②神经肽：是一些在神经传导中发挥信号作用的肽，如脑啡肽（5肽）和强啡肽(17肽)等。它们都是具有类吗啡作用的活性肽，有很强的镇痛作用。
以氨基酸的结构式说明氨基酸的结构特点。
2.生物分子的结构与功能
生物分子种类繁多、各自有其结构特征，分别行使不同的功能。生物大分子的功能是由其结构所决定的。结构是功能的基础，功能是结构的体现。生物大分子还可通过分子之间的相互识别和相互作用实现其功能。因此，分子结构、分子识别和分子的相互作用是执行生物信息分子的基本要素，也是当今生物化学研究的热点之一。
新中国成立后，我国生物化学迅速发展。1965年，首先采用人工方法合成了具有生物学活性的蛋白质——胰岛素。1981年又成功的合成了酵母丙氨酰-tRNA。近年来，我国的基因工程、蛋白质工程、人类基因组计划以及新基因的克隆与功能研究等方面均取得了重要成果，正朝着国际先进水平迈进。
二、生物化学研究内容
1.人体的物质组成
生物化学是一门既古老又年轻的学科。从18世纪中叶开始，直到1903年才引进“生物化学”这一名称成为一门独立的学科。
初级阶段：18世纪中～20世纪初。主要研究生物体的化学组成。研究了脂类、糖类及氨基酸的性质、肽键、化学合成多肽；发现了核酸；酵母发酵中的“可溶性催化剂”----酶的发现。
蓬勃发展的阶段：20世纪初期～后半叶。除在营养、内分泌、酶学方面的研究成果外，还基本确定了体内主要物质的代谢途径，如糖代谢途径的酶促反应、脂酸的β-氧化、尿素合成途径及三羧酸循环。
人体的物质组成包括水、无机盐、糖类、脂类)和蛋白质等。除此之外，还有核酸、激素和维生素等多种化合物。生物分子包括无机物（水、无机盐）、有机小分子和生物大分子。通常将蛋白质、核酸、多糖及复合脂类等称为生物大分子。分子量一般大于104。它们都是由各自基本结构单位按一定顺序和方式连接形成的多聚体。生物分子的重要特征之一是具有信息功能，又称之为生物信息分子。
组织教学
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分子生物学崛起的阶段：20世纪后半叶～今。物质代谢途径的研究继续发展，并重点进入代谢调节和合成代谢的研究。核酸和蛋白质成为研究的焦点。
我国人民对生物化学的发展做出了重大贡献。
古代，利用生物化学的知识酿酒、制酱和制醋，用动物的肝治疗雀目（夜盲症）等。
近代，家吴宪等创立了血滤液的制备和血糖测定法；在蛋白质研究中，提出了蛋白质变性学说；在免疫化学方面，对抗原抗体反应机制也有重要的发现。
（三）氨基酸的分类
根据氨基酸侧链的结构和理化性质不同可将20种氨基酸分为：
1.非极性疏水性氨基酸
2.极性中性氨基酸
3.酸性氨基酸
4.碱性氨基酸
除上述20种氨基酸外，有些氨基酸是在蛋白质合成后，由相应的编码氨基酸经加工、修饰而成，如胱氨酸、羟脯氨酸、羟赖氨酸等。
三、蛋白质分中子氨基酸的连接方式
1.肽键与肽在蛋白质分子中，氨基酸通过肽键相互连接。肽键是由一个氨基酸的α-羧基与另一个氨基酸的α-氨基脱水缩合形成的酰胺键（-CO-NH-）。
生物化学的任务：研究生物体的化学组成、分子结构与功能，物质代谢及其调节，基因信息的传递及调控等。总之，旨在阐明生命过程中所发生的一切化学变化及其与生命活动的关系，故又称为生命的化学。