生物化学 讲义

《生物化学》课程教学讲义1． 课程简介21世纪是生命科学的世纪，《生物化学》是现代生物学的基础，是生命科学发展的支柱，是生命科学领域的“世界语”因此奠定坚实的生物化学基础是农业科学生命科学学生和科技工作者的共同需要。生物化学的内容：生物化学是生命的化学。生物是一个高度复杂和组织化的分子系统。这个分子系统主要是由生物大分子—糖类、脂类、蛋白质和核酸组成的。生物的多样性是生物体中生物分子多样性及其结构复杂性（一级结构和空间结构）决定的。但生物体内生物分子及其化学变化不是无序的。生命的化学有着自己的规律。生命最突出的属性是自我复制和新陈代谢。自我复制依赖的遗传信息都存在于由核酸序列组成的基因中。代谢包含生物体内发生的所有化学反应-四大物质代谢，酶是反应的催化剂，物质代谢伴随着能量的生成和利用。总之生物化学的内容可划分为两部分：静态生物化学—生物分子的化学组成、结构和性质；生物分子的结构、功能与生命现象的关系。动态生物化学—生物分子在生物机体中的相互作用及其变化规律。生物化学的发展史：19世纪末，德国化学家李比希（J.Liebig）初创了生理化学，德国的霍佩赛勒（E.F.Hoppe-seyler）将生理化学建成一门独立的学科，并于1877年提出“Biochemie”一词，译成英语为“Biochemistry”，即生物化学。生物化学的发展大体可分为三个阶段：静态生物化学阶段(static biochemistry stage) 时期:19世纪末到20世纪30年代特点:发现了生物体主要由糖、脂、蛋白质和核酸四大类有机物质组成,并对生物体各种组成成分进行分离、纯化、结构测定、合成及理化性质的研究。动态生物化学阶段(dynamic biochemistry stage) 时期:20世纪30～60年代主要特点:研究生物体内物质的变化，即代谢途径，所以称动态生化阶段。现代生物化学阶段(modern biochemistry stage) 时期:从20世纪60年代开始特点:探讨各种生物大分子的结构与其功能之间的关系。我国:1966年王应睐和邹承鲁合成结晶牛胰岛素；1972年,X-射线衍射法测定了猪胰岛素的空间结构；1979年合成了41个核苷酸的酵母丙氨酸 tRNA3；1981年完成了该tRNA的全合成(76个核苷酸)；唯一一个发展中国家,加入人类基因组计划,并出色完成了1%的任务。生物化学的应用和发展前景：生物化学的原理和技术是研究现代生物科学的重要手段之一；生物化学的原理和技术在生产实践中广泛应用，如食品发酵制药及皮革工业，预防治疗医学等都与生物化学有着密切联系；生物化学是农业科学的重要理论基础之一，如研究植物的新陈代谢过程，可以控制植物的发育，优质高产。了解生物的遗传特性，可进行基因重组。另外，生物化学将在转基因植物、植物工厂、药物和疫苗、材料工业、污水废水处理等方面发挥更大的作用。生物化学同其他课程的关系：生物化学与化学特别是分析化学有机化学及物理化学有着密切的关系；生物化学是生物学科的一个分支，和生物学科的其他分支也有着相互联系。生物化学的知识不仅在理论上是生理、遗传和分子生物学等后继专业课的重要基础，而且实践上在农业、工业、医药，营养保健等领域也得到广泛应用。

本课程的基本要求：在教学中通过讲授生物化学的基本知识，使学生掌握掌握生物大分子的结构与功能，理解物质代谢过程及调节并学会在实验中得以论证及应用，力求认识基因信息传递及其调控，通过教学与实验，培养学生的职业化与综合能力。教学内容及学时安排 Preface[教学目的与要求]掌握生物化学的主要内容与研究方法；了解生命、细胞和生物分子之间的关系；明确生物化学发展史。[重点和难点]生物化学的主要内容与研究方法。[教学时数]2学时[内容提要教学方法与手段]What is Biochemistry?The main features of the living mattersWhat are the questions for biochemists to answer?The development of biochemistryCells and their structureStructure of Prokaryotic cells1.1 life、cell and biomolecule（生命、细胞和生物分子）1.1.1 character of life（生命的特点）Biochemistry is a science whose boundaries now encompass all aspects of biology，from moleculs to cells，to organisms，to medicine ，and to ecology. • Basic questions about its chemical composition,thecomplexities of its metabolism,its diffrentiation anddevelopment,its evolution and behavior.1.1.2 species and character of biomolecule（生物分子的种类及特点）The elemental composition of livingSimple moleculesBiomolecular Recognition Is Mediated by Weak ChemicalForces1.2 content and method of biochemistry（生物化学的研究内容与研究方法）1.2.1 content（研究内容）1.2.2 method（研究方法）1.3 development of biochemistry（生物化学的发展）1.3.1 development in the world（世界发展情况）• the development of biochemistry• the front development of biochemistry1.3.2 development in china（在我国的发展情况）[参考书目]1.Lehninger,Nelson,Cox.Principles of Biochemistry,secondeidition.2.B.D.Hames, N.M.Hoopeer& J.D.Houghton《Instant NotesBiochemistry》Science press ,Beijing ,19993. Horton.H.R.Principles of Biochemistry (Third Edition).Prentice-Hall Inc. 20024.B.D. Hames & N.M. Hooper.Instant notes in biochemistry .Science press，20035. Peter R.Bergethon.The physical basis of biochemistry . Worlepress,20056.H.Robert Horton. Principles of Biochemistry. Sciencepress,2003[ 课堂训练、作业思考题]1. Name four classes of small biomolecules. In what largerbiomolecules are they found?2. How do cells obtain energy from chemical bonds?3. What are the common types of chemical reactions foundin living cells?4.Life on earth arose from nonliving molecules. Life ishighly organized, and nonliving materials are disorganized.Is this seemingly spontaneous increase in organization aviolation of the second law of thermodynamics? Explain.

第2章 amino and protein（蛋白质化学）[教学目的与要求]掌握氨基酸的分类与性质，理解蛋白质的一、二级结构，了解三、四级结构，理解蛋白质的结构与功能的相关性，掌握蛋白质的重要性质与生物学功能[重点难点]氨基酸与蛋白质的性质，蛋白质的一、二级结构，蛋白质的变性与复性[教学时数]4学时[内容提要教学方法与手段]2.1 Amino （讲授，启发式，1学时 ）2.1.1 AMINO ACIDS:Building Blocks of Proteins.All proteins are made up from the same set of 20 standardamino acids.Proline has a secondary amino group.1.The two enantiomers of an amino acid2.Enantiomers3.The 20 standard amino acids

2.1.2 Ionization of amino acids1.Two acid-base groups:the α-amino and α-carboxylgroups.2.Isoelectric point(pI):The pH at which a molecule has anet zero charge.For example: Gly3.The pK of an amino acid is the pH at which it is halfdissociated.2.1.3 Spectroscopic Properties of Amino AcidsOnly the aromatic amino acids phenylalanine,tyrosine,andtryptophan exhibit significant ultraviolet absorption above250 nm. These strong absorptions can be used for spectroscopic determinations of protien concentration.2.1.4 Reaction of Amino Acids