《高级生物化学》
2024版《高级生物化学二》课程教学大纲[1]
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课程教学大纲•课程简介与目标•生物大分子的结构与功能•生物小分子的代谢与调控•基因表达调控与疾病关系•细胞信号传导与疾病关系•现代生物化学技术在医学中的应用•课程总结与展望目录课程简介与目标课程背景与目的深化学生对生物化学基本理论和知识的理解通过本课程的学习，使学生进一步掌握生物化学的基本概念和原理，为后续专业课程的学习和研究奠定坚实基础。
拓展学生在生物化学领域的研究视野引导学生关注生物化学领域的前沿动态，了解最新研究成果和技术方法，培养学生的科研兴趣和创新意识。
提高学生的实验技能和综合分析能力通过实验操作和案例分析，提高学生的实验技能和数据分析能力，培养学生独立思考和解决问题的能力。
教学目标与要求知识目标能力目标领域的英文文献。
情感、态度和价值观目标课程内容与结构生物大分子的结构与功能包括蛋白质、核酸、多糖等生物大分子的结构特点、功能及其相互作用机制。
生物小分子的代谢与调控包括糖代谢、脂代谢、氮代谢等生物小分子的代谢途径、调控机制及其与生物大分子代谢的联系。
基因表达调控与蛋白质组学包括基因表达调控的分子机制、蛋白质组学的研究方法和技术及其在生物医学领域的应用。
生物化学技术与方法包括常用的生物化学技术如层析、电泳、光谱等的基本原理和应用，以及生物化学实验设计的基本思路和方法。
生物大分子的结构与功能蛋白质的结构与功能蛋白质的基本组成单位蛋白质的一级结构蛋白质的高级结构蛋白质的结构与功能的关系核苷酸的结构和种类核酸的基本组成单位DNA 的双螺旋结构RNA 的种类和结构特点核酸的生物学功能碱基配对、大沟和小沟、结构的多态性mRNA 、tRNA 、rRNA 等遗传信息的储存、传递和表达单糖的结构和性质多糖的组成和结构糖类的生物学功能糖生物学与疾病生物小分子的代谢与调控维生素与辅酶作为辅因子参与酶促反应，对维持生物体正常生理功能具有重要作用。
是核酸的基本组成单位，参与遗传信息的传递和表达。
氨基酸与肽类是蛋白质的基本组成单位，参与生物体内各种生物化学反应。
高级生物化学课程大纲
《高级生物化学》课程教学大纲英文译名：Advanced Biochemistry适用专业：生物学、化学工程、应用化学与工程技术学分数：3学分总学时数：54学时一、本课程教学目的和任务本课程是生物学各研究方向研究生的学位课程。
生物化学是前沿理论研究的基础和高科技应用研究的基础，它从化学层面，介绍生物分子的组成、结构与功能，在分子水平上揭示生命现象的运动和变化规律。
通过对高级生物化学的系统学习，使学生牢固掌握生物化学的基本理论和基础知识，为今后应用生物化学的研究成就对生物体进行不同层次的设计、控制、改造、模拟并产生出巨大的生产能力奠定基础。
二、本课程的基本要求要求学生查阅各种文献、运用网络资源、撰写文献综述、翻译最新研究进展等方法进行本课程的学习，以反映当代生物化学的研究进展及成就，使学生在学习基础知识的同时，通过中外文献“窗口”看到学科发展的前沿、看到其基础知识的延伸及与其他相关学科的密切联系，使学生在学习基础知识的同时获得大量的最新信息，满足和激发学生的求知欲和主动学习的兴趣。
三、本课程与其他课程的关系以分子生物学、细胞生物学、微生物学、免疫生物学、人体生理学、动物生理学、植物生理学、微生物生理学、生物化学、生物物理学、遗传学等几乎所有生物学科的次级学科为支撑。
结合化学、化学工程学、数学、微电子技术、计算机科学等生物学领域之外的尖端基础学科，其中又以生命科学领域的重大理论和技术的突破为基础。
五、其他课程作业：翻译外文文献。
资料查阅：查阅国内外最新研究进展。
课程论文：1篇文献综述。
六、选用教材及主要参考书1、教材：[美] B.B.布坎南，W.格鲁依森姆，R.L 琼斯等主编. 植物生物化学与分子生物学. 科学出版社, 20042、参考书：李关荣，高级生物化学，西南师范大学出版社，2010年王镜岩，生物化学（第三版，上下册），高等教育出版社，2004年张洪渊，生物化学原理（国家“十一五”规划教材），科学技术出版社，2006年王艳萍，生物化学（高等教育“十二五”规划教材），中国轻工业出版社，2013年黄熙泰，现代生物化学（高等教育“十一五”国家级规划教材），化学工业出版社，2014年杨荣武，生物化学（高等教育“十二五”规划教材），科学出版社，2013年陈彻，生物化学（英文版），高等教育出版社，2013年赵宝昌，生物化学（英文版），吉林科学技术出版社，2005年汪世龙，蛋白质化学，同济大学出版社，2012年李冠一，核酸化学，科学出版社，2007。
高级生物化学复习资料
高级生物化学复习资料生物化学作为生命科学领域的重要基础学科，对于深入理解生命现象和生物过程具有至关重要的作用。
高级生物化学则在基础生物化学的基础上，进一步拓展和深化了相关知识，涵盖了更多复杂和前沿的内容。
以下是为您精心整理的高级生物化学复习资料，希望能对您的学习和复习有所帮助。
一、蛋白质结构与功能蛋白质是生命活动的主要承担者，其结构与功能的关系是高级生物化学中的重点内容。
蛋白质的一级结构是指氨基酸的线性排列顺序。
通过肽键连接的氨基酸序列决定了蛋白质的基本性质和潜在功能。
二级结构包括α螺旋、β折叠、β转角和无规则卷曲等。
α螺旋是常见的结构，每个氨基酸残基沿中心轴旋转 100°，上升 015nm，每圈螺旋包含 36 个氨基酸残基。
β折叠则是通过链间的氢键形成片层结构。
三级结构是指整条多肽链的三维构象，主要由疏水相互作用、氢键、离子键和范德华力等维持其稳定。
例如，肌红蛋白就是具有典型三级结构的蛋白质。
四级结构是指多个亚基聚合形成的蛋白质复合物。
血红蛋白就是由四个亚基组成的具有四级结构的蛋白质。
蛋白质的功能与其结构密切相关。
例如，酶的催化活性依赖于其活性中心的特定结构；抗体通过其可变区的结构与抗原特异性结合。
二、核酸的结构与功能核酸包括脱氧核糖核酸（DNA）和核糖核酸（RNA）。
DNA 是双螺旋结构，两条链反向平行，碱基之间通过氢键互补配对。
A 与 T 配对，G 与 C 配对。
这种碱基互补配对原则是 DNA 复制和遗传信息传递的基础。
RNA 有多种类型，如信使 RNA（mRNA）、转运 RNA（tRNA）和核糖体 RNA（rRNA）等。
mRNA 携带遗传信息，指导蛋白质的合成；tRNA 则在蛋白质合成过程中转运氨基酸；rRNA 是核糖体的组成成分。
核酸在生命活动中具有重要的功能，如遗传信息的储存、传递和表达。
三、酶学酶是生物体内具有催化作用的蛋白质或 RNA。
酶的催化特点包括高效性、专一性、可调节性和不稳定性。
高级生物化学
⾼级⽣物化学⾼级⽣物化学第⼀章绪论⼀、发展中的⽣物化学⽣物化学是在⽣物学发展的基础上融合了化学、物理学、⽣理学等学科的理论和⽅法形成的科学，是研究动物、植物、⼈体、微⽣物等⽣命物体的化学组成和⽣命过程中的化学变化的⼀门学科，所以⼈们认为⽣物化学是⽣命的化学。
⽣命是发展的。
⽣命起源、⽣物进化、⼈类起源等等均已说明⽣命是发展的，因此⼈们对⽣命化学的认识也是在发展之中的，⽣物化学的发展可以追寻到18世纪下半叶（在约是乾隆年间），要从拉⽡锡研究燃烧和呼吸说起。
法国著名的化学家拉⽡锡（Attoine—Laureut Lavoisier，1743----1794），他曾经钻研燃烧现象。
并进⽽研究了呼吸作⽤。
在他29岁时开始燃烧的科学试验，发现磷燃烧后成为磷酸，硫燃烧后成为硫酸；磷酸和硫酸分别⽐磷和硫重，这表明燃烧并不是失去了“燃素”，⽽是跟氧结合的过程。
他⼜利⽤天平和量热器，测量了豚⿏等动物在⼀定时间内的呼吸，定量测定了CO2和释放的热量，从⽽证实动物的呼吸作⽤就好象物体的燃烧⼀样，只不过动物体的燃烧是缓慢和不发光的燃烧。
他的研究成果彻底地推翻了“燃素说”，为⽣命过程中的氧化奠定了基础。
瑞典化学家舍勒（Carl Wilhelm Scheele，1742----1786）从14岁开始就随⼀位药剂师作了8年学徒，在此期间，他废这寝忘⾷的学习化学，并利⽤业余时间进⾏化学实验。
在1770年他28岁时从酒⽯⾥分离出酒⽯酸，以后他⼜分析了膀胱结⽯获得了尿酸，分析研究了柠檬酸、苹果酸、没⾷⼦酸或称为五倍⼦酸，分析研究了⽢油。
舍勒在⽆机化学⽅⾯也有很多贡献，曾经拒绝了柏林⼤学和英国要他担任化学教授职务的邀请，⼀⽣乐于他的化学实验。
这是18世纪的成果，是由化学家通过科学实验，发现了⽣物体的呼吸作⽤，发现了⽣物体的中间代谢产物。
所以拉⽡锡和舍勒是两位⽣物化学的先驱，是⽣物化学的奠基⼈。
进⼊19世纪后，在物理学、化学、⽣物学⽅⾯有了极⼤的进展，如1804年道尔顿的原⼦论，1869年门捷列夫的元素周期律，1895年伦琴发现了X—射线，1835年贝采利乌斯说明了催化作⽤，1859年达尔⽂发表了《物种起源》，1865年孟德尔的碗⾖杂交试验和遗传定律，1848年亥姆霍兹（Helmholtz）找到了肌⾁中热能来源，贝尔纳（Bernard）发现了肝脏⽣糖功能等等。
《高级生物化学》教材建设成果简介
《高级生物化学》教材建设成果简介
项目负责人：农学与生物科技学院李关荣教授
《高级生物化学》是介于《生物化学》和《分子生物学》之间的一门重要的研究生课程。
它是很多高校生命科学、植物生产类等许多相关专业研究生的必修或选修课。
研究生收益面广。
目前研究生高级生物化学课程的教学缺乏相对统一的教学大纲和科学的教学内容体系，更缺少统一的教材或教程,造成了学员学习的困难和教师教学的随意性。
本教材根据生物化学在生命科学大融合中的作用和重要性, 结合国内本科生的生物化学教学实际和硕士研究生的生物化学基础水平, 正确处理了生物化学经典知识与生物化学现代成果、高级生物化学与基础生物化学、高级生物化学与分子生物学及分子遗传学、生物化学理论和生物化学研究技能等的关系。
从国内外权威教材中精选教学内容,形成了较为完整、系统、重点突出的内容体系; 在本科生物化学基础上以“补缺”、“提升”、“纳新”、“系统”等突出了《高级生物化学》课程应有的特点，具有较好的创新性。
全书分4个模块，共10章: 蛋白质结构、功能及研究技术模块、基因结构及研究技术模块、生物膜与信号转导模块和基因表达与代谢调控模块。
本教材适宜于普通高校生命科学及植物生产类相关专业研究生高级生物化学课程教学选用,可供相关任课教师参考。
高级生物化学答案
高级生物化学答案一、名词解释：1、亲和标记：根据酶与底物能特异性的结合的性质，设计合成一种含反应基团的底物类似物，作为活性部位的标记试剂，它能象底物一样进入酶的活性部位，并以其活泼的化学基团与酶的活性基团的某些特定基团共价结合，使酶失去活性。
2、酶原：有些酶在细胞内合成时，或初分泌时，没有催化活性，这种无活性状态的酶的前体称为酶原3、调节酶：凡能通过构象变化或亚基解聚或亚基修饰等方式来改变酶活性而对代谢起调节作用的酶称为调节酶4、别构酶（变构酶）：指调节物与酶分子的调节部位以非共价键结合后，引起酶的构象的改变，进而改变酶的活性状态，酶的这种调节作用称为变构调节，具有变构调节的酶称别构酶5、抗体酶：抗体酶又称催化性抗体，是一种具有催化功能的抗体分子，在其可变区赋予了酶属性6、半抗原：与抗原机理类似，但由于分子量较小不能单独刺激肌体产生免疫反应的化合物。
仅具有反应原性，而无免疫原性的物质，称为半抗原。
类脂质与大多数多糖均为半抗原。
7、体外选择：是从顺序随机的RNA或DNA分子构成的大容量随机分子库出发，在其中筛选得到极少数具有特定功能的分子。
8、钙泵：亦称为Ca2+-ATP酶，它催化质膜内侧的ATP水解，释放出能量，驱动细胞内的钙离子泵出细胞或者泵入内质网腔中储存起来，以维持细胞内低浓度的游离Ca+。
9、神经酰胺：肪酸通过酰胺键与鞘氨醇的氨基相连10、膜锚蛋白：指蛋白质本身并没有进入膜内，它们以共价键与脂质、脂酰链或异戊烯基团相结合并通过它们的疏水部分插入到膜内。
11、Na-K ATP酶：12、G蛋白：鸟苷酸结合蛋白（guanylate binding Protein）位于细胞膜胞浆面的外周蛋白13、协助扩散：凡借助于转运蛋白的帮助，不消耗能量，物质顺浓度梯度的转运方式称协助扩散。
14、单顺反子：编码一个多肽链的DNA的序列区域，相当于真核细胞的一个基因15、多顺反子：原核基因中多个功能相关的结构基因串联在一起构成一个转录单位。
高级生物化学试题及答案
高级生物化学试题及答案一、选择题（每题2分，共20分）1. 下列哪项不是蛋白质的功能？A. 催化生物化学反应B. 储存能量C. 作为细胞骨架D. 作为信号分子答案：B2. DNA复制过程中，哪一项不是必需的？A. DNA聚合酶B. 解旋酶C. 核糖体D. 引物答案：C3. 以下哪个过程不涉及酶的催化？A. 糖酵解B. 光合作用C. 蛋白质合成D. 细胞凋亡答案：D4. 以下哪种分子不是第二信使？A. cAMPB. Ca2+C. IP3D. ATP答案：D5. 下列哪种氨基酸是必需氨基酸？A. 谷氨酸B. 赖氨酸C. 丝氨酸D. 甘氨酸答案：B6. 细胞呼吸过程中，哪个阶段不产生ATP？A. 糖酵解B. 柠檬酸循环C. 电子传递链D. 所有阶段都产生ATP答案：D7. 以下哪种物质不是脂肪酸的衍生物？A. 甘油三酯B. 胆固醇C. 前列腺素D. 氨基酸答案：D8. 以下哪种酶不参与DNA修复？A. DNA聚合酶B. DNA连接酶C. DNA内切酶D. 核糖体答案：D9. 以下哪种维生素是水溶性的？A. 维生素AB. 维生素DC. 维生素ED. 维生素B12答案：D10. 以下哪种化合物不是核酸？A. RNAB. DNAC. 脂多糖D. tRNA答案：C二、填空题（每空1分，共20分）1. 蛋白质的一级结构是指蛋白质分子中氨基酸的______。
答案：排列顺序2. 细胞膜的流动性主要是由于膜脂分子的______。
答案：流动性3. 糖原是动物细胞中储存______的主要形式。
答案：葡萄糖4. 细胞周期中，DNA复制发生在______期。
答案：S期5. 酶的活性中心通常含有______。
答案：必需氨基酸残基6. 真核生物的mRNA分子具有______结构。
答案：帽子和尾巴7. 脂肪酸的合成发生在______。
答案：细胞质8. 光合作用中，光能被______捕获。
答案：叶绿素9. 细胞凋亡是由______信号触发的程序性细胞死亡。
高级生物化学课件
高级生物化学课件一、引言二、生物大分子的结构与功能1. 蛋白质：蛋白质是生命活动的主要执行者，具有多种生物学功能。
本节将介绍蛋白质的一级、二级、三级和四级结构，以及蛋白质的折叠与功能关系。
2. 核酸：核酸是遗传信息的携带者，本节将阐述DNA和RNA的结构、功能及生物合成过程。
3. 糖类：糖类是生物体内重要的能量来源和结构材料，本节将介绍糖类的分类、结构及生理功能。
4. 脂质：脂质是生物膜的主要组成成分，本节将探讨脂质的分类、结构和功能。
三、酶与酶促反应酶是生物体内催化化学反应的生物大分子，具有高效、专一、可调节等特点。
本节将阐述酶的动力学、作用机制、调控原理及酶的应用。
四、生物膜结构与功能生物膜是细胞内外环境的隔离屏障，具有物质运输、信号传递等功能。
本节将介绍生物膜的组成、结构、功能及生物膜与疾病的关系。
五、代谢途径及其调控1. 糖酵解与三羧酸循环：糖酵解和三羧酸循环是生物体内能量代谢的核心途径，本节将阐述这两个途径的反应过程及其调控机制。
2. 生物氧化与氧化磷酸化：生物氧化和氧化磷酸化是生物体内能量代谢的关键过程，本节将介绍这两个过程的反应机理及调控因素。
3. 碳代谢与氮代谢：碳代谢和氮代谢是生物体内物质代谢的重要组成部分，本节将探讨这两个途径的代谢网络及其调控机制。
六、遗传信息的传递与表达1. DNA复制：DNA复制是遗传信息传递的基础，本节将介绍DNA复制的过程、酶学机制及调控因素。
2. RNA转录：RNA转录是遗传信息从DNA向RNA传递的过程，本节将阐述RNA转录的机制、调控及转录后加工。
3. 蛋白质翻译：蛋白质翻译是遗传信息从RNA向蛋白质传递的过程，本节将介绍蛋白质翻译的机制、调控及翻译后修饰。
七、生物化学技术在生命科学中的应用1. 分子克隆技术：分子克隆技术是研究生物分子功能的重要手段，本节将介绍分子克隆的基本原理及应用。
2. 蛋白质组学技术：蛋白质组学技术是研究生物体内蛋白质组成及功能的有效方法，本节将阐述蛋白质组学技术的基本原理及应用。
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整理课件
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磷酸甘油穿梭 Glycerophosphate shuttle
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氧化磷酸化解偶联
电子传递与氧化磷酸化相偶联是基于线粒 体内膜的不通透性，致使电子传递时因H+ 产生的跨膜电化学梯度得以建立。
一些化合物如2,4-二硝基苯酚(DNP)可以 使电子传递与ATP合成解偶联。
制剂
DCCD（二环已基碳二亚胺）
抑制F1 抑制F0 阻止质子通过质子F0通道
解偶联剂
DNP(2,4二硝基苯酚)、FCCP 缬氨霉素 生热素
脂溶性质子载体 钾离子载体，破坏电势能 质子通道
ATP/ADP交换体 苍术苷、米酵菌酸 抑制剂
抑 制 线 粒 体 基 质 内 的 ATP与 细胞质内的ADP之间交换
氧化磷酸化抑制剂:寡霉素 离子载体抑制剂:
缬氨霉素
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抑制类型
抑制剂名称
作用位点或作用机制
呼吸链抑制剂
鱼藤酮、安米妥、杀粉菌素
复合体I
萎锈灵
复合体II
抗霉素Ａ
复合体III
氰化物、CO、H2S、叠氮化合物 复合体IV
Aurovertin
F1F0-ATP合酶抑 寡霉素、venturicidin
氧化磷酸化要求完整的线粒体内膜
线粒体内膜对H+、OH-、K+和Cl-等离子不通透，它们的自由扩 Peter Mitchell,
散将会消减电化学梯度
1920–1992
电子传递导致H+被运出完整线粒体，因而产生一个可测量的跨
线粒体内膜的电化学梯度
某些因能增加线粒体内膜对质子的通透性而消减电化学梯度的 化合物，能使电子传递继续进行，但是却抑制ATP合成，相反 ，增加线粒体内膜外侧的酸性将刺激ATP合成。
2.氧化磷酸化：是指在电子传递过程中, 释放的能量使ADP磷酸化成ATP的过程。又 称电子传递水平磷酸化。
3.光合磷酸化：由光驱动的ATP合成。
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底物水平磷酸化
在细胞内凡是有ATP作为磷酸基因供体的 酶促反应，ATP都是以Mg2+ATP2-的形式参 加反应。
Mg2+ATP2-的结构式
Mg2+ADP-的结构式
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电子传递与氧化磷酸化
线粒体——细胞的发 电厂
含有丙酮酸脱氢酶系、柠檬酸循 环的酶系、催化脂肪酸氧化的酶 和参与电子传递和氧化磷酸化的 酶以及氧化还原的蛋白。
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电子传递
NADH氧化反应是高效放能的 1molNADH被O2氧化伴随释放218KJ自由能 由ADP和Pi合成1molATP所需自由能是
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ATP的磷酸基因转移势能和其他一些磷酸 化合物比较,处于中间地位。
ATP作为共同中间传递体的实质是传递能 量，它水解释放的自由能可推动一个在热 力学上不利的反应，使之能够顺利进行。
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ATP合成的方式
1.底物水平磷酸化：底物的高能磷酸基团 直接转移给ADP生成ATP。
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Paul Boyer
提出了ATP合成酶的结合 变化和旋转催化机制
Walker发表了0.28nm分 辨率的牛心线粒体晶体 结构,为此与Boyer分享 了1997年的诺贝尔化学 奖.
Noji的实验证实了旋转 催化假说的正确性.
John E. Walker
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线粒体的转运系统
细胞质的还原当量转运进入线粒体 ADP-ATP转运体 Ca2+转运
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细胞质中的NADH必须进入线粒体的电子传 递链以便进行有氧氧化，但线粒体内膜没 有NADH转运蛋白
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苹果酸—天冬氨酸穿梭 malate-aspartate shuttle
(CH2O)+H2O
在光反应中,特定的色素分子捕获光能而被氧
化,再经一系列电子传递反应最终将NADP+还
原为NADPH，产生的跨膜质子梯度中蕴含的能
量促使ADP+Pi合成ATP。氧化态的色素分子被
H2O还原，产生O2。
暗反应利用NADPH和ATP还原CO2，并将CO2整合 到糖的三碳前体分子中。
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习题
1.根据下图所示,假定你将有活性的F1F0-ATP合酶重组到脂质体 上,重组时酶的朝向有两种,一种是头部(F1部分)朝外、柄部朝 内（F0），另一种是柄部朝外，头部朝内。这些脂质体外部的 环境都 是一样的，都含有ADP、Pi，pH都是7，但内部pH不同。
有氧代谢还伴随产生少量活性氧代谢物, 长时间可能破坏细胞成分
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细胞色素P450
超氧化物歧化酶SOD
谷胱甘肽过氧化物酶
2GSH+H2O2
GSSG+2H2O
GSSG+NADPH+H+
谷胱甘肽还原酶
2GSH+NADP+
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光合磷酸化
2H2O 光 O2+4[H.]
4[H.]+CO2
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棕色脂肪组织 解偶联产热
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有氧代谢的生理意义
并非所有的生物都能进行氧化磷酸化,然 而具有这种功能的生物确实能从有限量的 代谢燃料中获得更多的能量.
1分子葡萄糖的无氧酵解只产生2分子ATP 1分子葡萄糖的有氧代谢可产生38分子ATP
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然而有氧代谢也有其缺点,许多生物和组 织仅仅依靠有氧代谢,则当氧气缺乏时它 们将遭受不可逆转的损伤.
30.5KJ 1分子NADH大约产生３(2.5)分子ATP 1分子FADH2大约产生2(1.5)分子ATP
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ATP的合成
ATP合成机制最有说服力的是1961年由 Peter Mitchell 提出的化学渗透原理
(chemiosmotic theory)
高级生物化学
赵永斌 吉林师范大学
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生物能量及ATP 代谢 基因表达调控 蛋白质及酶
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第一部分 生物能量与ATP
ATP－细胞的能量货币 “货币代谢物（currency metabolites）
或者通用代谢物”是指可在细胞全局范围 内像货币一样流通的代谢物，如能量货币 ATP以及以辅助因子的形式出现的辅酶 NADH 和NADPH。它们的作用主要在于协调 代谢流的流量和方向，使受它（它们）控 制的途径成为代谢网络整体的一部分。