lehninger principles of biochemistry配套课件和教学大纲
酶的催化作用机制实例
Chymotrypsin 胰凝乳蛋白酶 Trypsin 胰蛋白酶
Papain 木瓜蛋白酶
S195-OH57 D102
C25-S-
H195
Aspartic protease 天冬氨酸蛋白酶 ( EC3.4.2.3)
Metallo Protease 金属蛋白酶 (EC3.4.2.4)
生物化学 第六章 第三讲 酶催化反应机制实例
---丝氨酸蛋白酶
蛋白酶 Proteases
没有蛋白酶 天然降解 10 -1000 年 有蛋白酶 完全降解 毫秒
蛋白酶 的分类—活性部位催化功能特征
Family
Example
Mechanism
Serine Protease 丝氨酸蛋白酶类 (EC3.4.2.1）
总结：
1. 酶对底物的专一性 2. 酶催化作用机制
PDB ID 7GCH
Substrate
总结：
1. 酶对底物的专一性 2. 酶催化作用机制
酶与底物的弱相互作用， 生成不稳定的复合物
降低反应的活化能
课后作业
1.请讨论胰蛋白酶和胰凝乳蛋白酶作为工具酶，在蛋白质一级结构测定 中的应用。 2.请解释机体中为什么胰凝乳蛋白酶不能像胰蛋白酶那样自我激活，而 必须依赖胰蛋白酶催化才能成为有活性的酶？
丝氨酸蛋白酶对底物具有严格的专一性
消化系统酶原的激活
酶原 酶
胰凝乳蛋白酶
胰蛋白酶
消化系统酶原的激活
胰凝乳蛋白酶原1chg
胰凝乳蛋白酶1ab9 酶原激活：酶活性部位组建、完善或者暴露的过程
消化系统酶原的激活
Key active site
协助扩散中载体蛋白和通道蛋白的动力学规则
协助扩散中载体蛋白和通道蛋白的动力学规则1. 引言细胞内的物质交换是维持生命活动的重要过程，而载体蛋白和通道蛋白在这一过程中起到了关键作用。
它们通过协助物质的扩散，调节细胞内外物质的平衡。
本文将详细介绍载体蛋白和通道蛋白的动力学规则，包括它们的结构特点、功能机制以及调控方式。
2. 载体蛋白的动力学规则载体蛋白是一类能够与物质结合并跨越细胞膜进行运输的蛋白质。
它们具有高度特异性，能够选择性地与特定物质结合，并通过构象变化将物质从一个侧面转运到另一个侧面。
2.1 结构特点载体蛋白通常由多个跨越细胞膜的α-螺旋结构组成，形成一个管道状结构。
这种结构使得载体蛋白能够与物质相互作用，并将其运输到另一侧。
此外，载体蛋白还具有一个开口，可以与物质结合和释放。
2.2 功能机制载体蛋白的运输过程主要分为两个步骤：结合和转运。
在结合阶段，物质通过碰撞与载体蛋白的结合位点相互作用，形成一个稳定的复合物。
在转运阶段，载体蛋白通过构象变化将物质从一个侧面转移到另一个侧面。
这种构象变化通常涉及到载体蛋白的开口的打开和关闭。
2.3 调控方式载体蛋白的活性可以通过多种方式进行调控。
一种常见的调控方式是磷酸化。
磷酸化可以改变载体蛋白的构象，从而影响其与物质的结合能力和转运速度。
此外，细胞内环境因子如pH值、离子浓度等也可以对载体蛋白的活性产生影响。
3. 通道蛋白的动力学规则通道蛋白是一类能够形成细胞膜通道，并允许特定离子或小分子通过的蛋白质。
它们通过调节细胞膜的通透性，控制物质进出细胞。
3.1 结构特点通道蛋白通常由多个亚单位组成，每个亚单位都具有一个或多个跨越细胞膜的α-螺旋结构。
这些亚单位相互组合形成一个管道状结构，其中的氨基酸残基形成了一个选择性滤过的孔道。
3.2 功能机制通道蛋白的功能主要取决于其结构和电荷特性。
孔道中的氨基酸残基可以与特定离子或小分子相互作用，并形成稳定的复合物。
这种复合物可以改变孔道的电荷分布，从而影响离子或小分子通过通道的速率。
1. 氨基酸
Born july 31, 1800, Escherheim; Germany Died september 23, 1882, Gö ttingen; Germany
目录
（二）“燃烧”学说使“活力论”再次遭遇重创
Justus von Liebig (12 May 1803 – 18 April 1873) was a German chemist who made major contributions to agricultural and biological chemistry, and worked on the organization of organic chemistry. As a professor, he devised the modern laboratory-oriented teaching method, and for such innovations, he is regarded as one of the greatest chemistry teachers of all time. He is known as the "father of the fertilizer industry" for his discovery of nitrogen as an essential plant nutrient, and his formulation of the Law of the Minimum which described the effect of individual nutrients on crops. He also developed a manufacturing process for beef extracts, and founded a company, Liebig Extract of Meat Company, that later trademarked the Oxo brand beef bouillon cube.
氨基酸等电点与ph关系
氨基酸等电点与pH关系1. 引言氨基酸是构成蛋白质的基本组成单位，也是生命体系中重要的小分子。
氨基酸分子中含有一个或多个氨基（NH2）和一个羧基（COOH），以及一个侧链（R）。
在溶液中，氨基酸会解离成带正电荷的氨离子（NH3+）和带负电荷的羧酸离子（COO-）。
当溶液中存在H+离子时，氨基酸分子还可以接受或释放H+离子。
pH值是用来衡量溶液酸碱性强弱的指标。
在水溶液中，pH值定义为负对数函数-log[H+]。
当[H+]浓度较高时，溶液呈酸性；当[H+]浓度较低时，溶液呈碱性。
本文将探讨氨基酸等电点与pH值之间的关系，并介绍等电点的定义、计算方法以及影响因素。
2. 等电点的定义和计算方法2.1 等电点的定义等电点是指溶液中氨基酸带净电荷的平衡状态，即氨基酸分子带正电荷和负电荷数量相等的pH值。
在等电点时，氨基酸不带净电荷，呈现中性状态。
2.2 等电点的计算方法氨基酸的等电点可以通过两种方法计算：理论计算和实验测定。
2.2.1 理论计算理论计算等电点是基于氨基酸分子的化学性质和离子解离平衡的原理。
根据氨基酸的pKa值（指解离常数pKa=-logKa），可以推导出氨基酸在不同pH值下带正负电荷的比例，并找到正负电荷数量相等时对应的pH值作为等电点。
2.2.2 实验测定实验测定等电点是通过测量溶液中氨基酸带净电荷状态转变的pH值来确定。
常用的实验方法包括等电聚焦法、色谱法和电泳法等。
3. 氨基酸等电点与pH关系3.1 酸性氨基酸当溶液中pH低于氨基酸的pKa值时，羧基失去一个质子，形成带负电荷的羧酸离子，而氨基仍保持带正电荷的状态。
随着pH值的升高，氨基酸分子逐渐失去正电荷，直到pH等于pKa值时，氨基酸带正负电荷数量相等，达到等电点。
当溶液中pH继续升高时，羧酸离子将接受更多的质子，使氨基酸带负电荷。
3.2 碱性氨基酸当溶液中pH高于氨基酸的pKa值时，氨基失去一个质子，形成带正电荷的氨离子，而羧基仍保持带负电荷的状态。
生物化学与分子生物学教材课件全集
基因编辑技术
基因编辑技术是指通过人工手段对生物体 基因进行精确编辑和修改的技术，如 CRISPR-Cas9技术等。
基因组学
基因组学是指研究生物体基因组的学科， 包括基因组测序、基因组功能和基因组演 化等方面的研究。
生物信息学
生物信息学是指利用计算机科学和数学的 方法和手段，研究生物系统的信息性质、 信息过程和信息规律的科学。
蛋白质的合成是通过mRNA的 翻译实现的，核糖体是蛋白质 合成的场所。
核酸代谢
01
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03
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核酸是生物体内重要的遗传物 质，通过核酸代谢，生物体可
以合成和降解核酸。
DNA的复制是核酸代谢的重 要途径，它通过一系列酶促反 应将DNA复制成精确的副本
。
DNA的转录是另一种核酸代 谢途径，它通过一系列反应将
合成生物学定义
合成生物学是一门通过设计和构建人 工生物系统来探索生命现象的科学。
合成生物学研究内容
合成生物学主要研究如何设计和构建 人工生物系统，包括基因线路、细胞 工厂和人工组织等。
合成生物学应用
合成生物学在药物研发、生物能源、 生物安全和环境保护等领域具有广泛 的应用价值。
跨学科研究与应用
01
系统生物学与合成生物学
系统生物学定义
系统生物学是一门研究生物系统中所 有组成成分的相互关系的科学。
系统生物学研究内容
通过研究生物系统中各个组分之间的 相互作用和相互调控，揭示生物系统 的整体行为和功能。
系统生物学应用
系统生物学在药物研发、疾病诊断和 治疗、生物工程和环境保护等领域具 有广泛的应用价值。
领域具有广泛的应用价值。
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异化作用是吸收能量的代谢过程
《异化作用是吸收能量的代谢过程》一、引言在生物学中，异化作用是一个非常重要的概念，它指的是生物体利用外界物质和能量，在自身体内合成有机物质的过程。
这个过程是生物体获取能量的一种重要方式，也是维持生命活动的基础。
在本文中，我们将深入探讨异化作用这一代谢过程，从浅入深地解析其机制和生物学意义。
二、异化作用的基本概念1. 异化作用的定义异化作用，又称吸收营养作用，是生物体利用外界物质和能量，在自身体内合成有机物质的过程。
这个过程涉及到多种生物化学反应和酶的参与，是维持生物体生命活动所必需的代谢过程之一。
2. 异化作用的分类根据参与的物质和能量来源不同，异化作用可以分为光合作用和化学合成。
其中，光合作用是指生物体利用光能合成有机化合物，而化学合成则是指生物体利用无机物质合成有机化合物。
三、异化作用的生物学意义1. 能量的来源异化作用是生物体获取能量的重要途径。
通过利用外界物质和能量，生物体能够合成有机化合物，进而获得能量来维持生命活动。
2. 物质的循环在异化作用中，生物体吸收外界物质，将其转化为有机物质，这些物质在生物体内通过代谢活动不断循环利用，保持了生物体内外界物质的平衡。
四、异化作用的机制1. 光合作用的机制光合作用是一种广泛存在于植物和一些微生物中的异化代谢过程。
这一过程中，生物体利用叶绿素等色素捕获光能，将CO2和H2O转化为有机物质，释放氧气。
2. 化学合成的机制化学合成是指生物体通过化学反应将无机物质转化为有机物质的过程。
这一过程通常涉及多种酶的参与，是生物体获取能量和合成有机物质的重要途径之一。
五、异化作用与生物体的其他代谢过程的关系异化作用与生物体的其他代谢过程如呼吸作用、分解代谢等密切相关。
在生物体内，这些代谢过程相互作用，共同维持了生命活动的正常进行。
六、个人观点和总结从上述对异化作用的探讨可以看出，这一代谢过程在维持生物体的生命活动中起着非常重要的作用。
它不仅是生物体获取能量的来源，也是维持生物体体内物质平衡的重要途径。
生物化学双语教学大纲
SYNOPSIS FOR BIOCHEMISTRY (BILINGUAL)《生物化学》双语教学大纲Course ID: 610020168Course Name: Bilingual Biochemistry生物化学（双语）Total Periods: 63; Lectures: 63; Credit: 3.5Intended Major: Biology, Biotechnology and BioengineeringⅠThe Nature, Status and Task of This CourseBiochemistry may be considered as the description of life at the molecular level. The chemical and physical nature of structures and functions within living cells is studied. This course allows students to develop an understanding of the major classes of biochemical compounds found in living organisms and the metabolism of these compounds. Study of biochemistry is central to studies in biology, and in particular is related to plant and mammalian physiology, microbiology, genetics, cell biology and molecular biology. A series of practical classes is integrated with the lectures to allow students to further develop concepts covered in the lectures, and also to become familiar with use of materials and equipment commonly used in biochemistry laboratories.Ⅱ ObjectivesOn completion of this course students will be able to:(1) demonstrate a knowledge of the major classes of biochemical compounds, including carbohydrates, lipids and proteins; (2) understand and describe the action of enzymes and their application in the metabolism of carbohydrates, lipids and proteins; (3) demonstrate familiarity with the integration of metabolic pathways in an organism; (4) demonstrate an awareness of the different metabolic processes which occur in different species (including animals, plants and microorganisms); (5) demonstrate an awareness of the applications of biochemistry in contemporary science, particularly in biotechnology; (6) demonstrate familiarity with a range of laboratory techniques used to identify, quantify and study biochemical substances; (7) carry out simple qualitative biochemical tests, and quantitative reliably a range of common biochemical substances in biological specimens; and (8) improve the students’ abilities in reading and understanding biochemical language so that they can function smoothly in further (postgraduate) studies; (9) build up necessary biochemical terminologies for their future easy consulting of related researching publications; (10) and the last but not the least, improve their proficiencies in general English.ⅢRationale for Selecting TextbookTextbook selected was Biochemistry Fundamentals (edited by Li Guanrong, 2001). This teaching manual was adapted chiefly from the latest and authoritative Lehninger’s Principles of Biochemistry (David L. Nelson and Michael M. Cox Eds, the Third Edition, Worth Publishers, 2000) and Biochemistry (Lubert Stryer Eds, the Fourth Edition, W.H Freeman and Company, 1995 ) and in combination with the status quo of biochemistry instruction in our university. All together 22 chapters packaged into four parts: Foundations of Biochemistry, Structure and Catalysis, Bioenergetics and Metabolism, Information Pathways, were carefully selected, which encompass all the contents the Biochemistry Synopsis required.ⅣSYNOPSIS FOR BILINGUAL BIOCHEMISTRY (Lecture: 62 Periods, Credit: 3) PARTⅠ FOUNDATIONS OF BIOCHEMISTRY第一部分生物化学地基Chapter 01 The Molecular Logic of Life （2 periods）第一章 生命的分子逻辑(2学时)1.The Chemical Unity Of Diverse Living Organisms第一节 生物的化学统一性1.1 Biochemistry Explains Diverse Forms of Life in Unifying Chemical Terms一、生物化学用统一化学术语解析各种生命形式All Macromolecules Are Constructed from a Few Simple Compounds二、生物大分子由简单的分子构成2. Energy Production and consumption in Metabolism第二节 新陈代谢中的产能与耗能2.1 Organisms Are Never at Equilibrium with Their surroundings.一、生物与其环境永难平衡2.2 Molecular Composition Reflects a Dynamic Steady State二、生物分子组成的动力学稳态2.3. Organisms Transform Energy and Matter from Their Surroundings三、生物与环境间的物质和能量转化2.4 The Flow of Electrons Provides Energy for Organisms四、电子流动为生物提供能量2.5 Energy Coupling Links Reactions in Biology五、生物化学反应与能量偶联2.6 Enzymes Promote Sequences of Chemical Reactions六、酶催化系列反应2.7 Metabolism is Regulated to Achieve Balance and Economy七、代谢受到调节以实现平衡和经济性3. Biological Information Transfer第三节 生物信息转移3.1Genetic Continuity Is Vested in DNA Molecules一、 DNA与遗传连续性3.2 The Structure of DNA Allows for its Repair and Replication with Near-perfect Fidelity二、 DNA结构及其几近完美的复制和修复忠实性3.3 Changes in the Hereditary Instructions Allow Evolution三、 遗传指令的改变导致进化3.4 Molecular Anatomy Reveals Evolutionary Relationships四、 分子解剖学揭示进化关系3.5 The Linear sequence in DNA encodes Proteins with Three-dimensional Structures五、 DNA的线形序列编码三维蛋白质3.6 Noncovalent Interactions Stabilize Three-dimensional Structures六、非共价键相互作用稳定三维结构4. The Physical Roots of the Biochemical World第四节 生物化学世界的物理根基Chapter 02 Cells （2periods）第二章细胞（2学时）1. Cellular Dimensions第一节 细胞的大小2.Cells and Tissues Used in Biochemical Studies第二节 生物化学研究中使用的细胞和组织3.Evolution and Structure of prokaryotic Cells第三节 原核细胞的结构与进化4. Evolution of Eukaryotic Cells第四节 真核细胞的进化5. Major Structural features of Eukaryotic Cells第五节 真核细胞的主要结构特征5.1 The Plasma Membrane Contains Transporters and Receptors一、 质膜上有转运体和受体5.2 Endocytosis and Exocytosis carry Traffic across the Plasma Membrane二、 跨膜的内吞作用和胞泌作用5.3 The Endoplasmic Reticulum Organizes the Synthesis of Proteins and Lipids三、 内质网组织蛋白质和脂类的生物合成5.4 The Golgi Complex Processes and Sorts Proteins四、 高尔基复合体加工分选蛋白质5.5 Lysosomes Are the Sites of Degradative Reactions五、 溶酶体是降解反应的发生部位5.6 Vacuole of Plant cells Play Several Important Roles六、 植物液泡的几个重要作用5.7 Peroxisomes Destroy Hydrogen Peroxide, and Glyoxysomes convert Fats to carbohydrates七、 过氧化物酶体消除过氧化氢，乙醛酸体将脂肪转变为碳水化合物5.8 The Nucleus Contains the Genome八、 细胞核含有基因组5.9 Mitochondria Are the Power Plants of Aerobic Eukaryotic Cells九、 线粒体是需氧生物的动力工厂5.10 Chloroplasts Convert Solar Energy into Chemical Energy十、 叶绿体使光能转变成化学能5.11 Mitochondria and Chloroplasts Probably Evolved from Endosymbiotic Bacteria十一、线粒体和叶绿体可能由早期的内共生细菌进化而来5.12 The Cytoskeleton Stabilizes Cell Shape the Cytoplasm, and Produces Motion十二、细胞骨架维持细胞和细胞质的形状并产生细胞运动。
Principles of Biochemistry 习题答案chapter 11
Total surface area of one cell (mm2) 98 29.8 99.4
Source: Data from Gorter, E. & Grendel, F. (1925) On bimolecular layers of lipoids on the chromocytes of the blood. J. Exp. Med. 41, 439–443.
Answer The conclusions are justified for dog erythrocytes but not for sheep or human erythrocytes. The table provides the total surface area of the lipid monolayer. To determine the monolayer surface area per cell, first calculate the total number of cells. For example, for dog erythrocytes, the number of cells is 8 106 per mm3 8 109 per cm3 (or per mL). In 40 mL, there is a total of (40 mL)(8 109 cells/mL) 3 1011 cells. From the table, this number of cells yielded a monolayer surface area of 62 m2 6.2 105 cm2. Dividing the surface area by the number of cells gives 6.2 105 cm2 3 1011 cells 2 10
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lehninger principles of biochemistry配套课
件和教学大纲
在生物化学领域，Lehninger Principles of Biochemistry是一本经典的教科书，广泛用于大学本科生物化学课程的教学。
为了更好地教授这门课程，配套的课件和教学大纲扮演着重要的角色。
本文将探讨Lehninger Principles of Biochemistry配套课件和教学大纲的重要性以及如何设计和使用它们来促进学生的学习。
I. Lehninger Principles of Biochemistry配套课件的设计与使用
配套课件在教学中起着重要的辅助作用。
它们能够帮助学生更好地理解和消化教材中的概念，并提供相关的图表和动画来支持讲解。
以下是设计和使用Lehninger Principles of Biochemistry配套课件的一些关键考虑因素。
A. 内容与结构
配套课件的内容应紧密跟随教材的结构，以保持一致性和连贯性。
课件应突出重点内容，并通过简洁而清晰的方式呈现。
同时，还应该充分考虑学生的学习需求和能力水平，避免过于晦涩难懂的语言和概念。
B. 图表与动画
图表和动画是生物化学教学中不可或缺的工具。
配套课件应提供清晰而引人入胜的图表和动画，以帮助学生更好地理解复杂的生化过程
和分子结构。
这样的可视化呈现可以使抽象的概念更具体和形象化，
让学生更容易学习和记忆。
C. 互动与讨论
配套课件可以通过添加互动元素和讨论题目，促进学生的主动参与
和思考。
例如，在课件中引入问题或案例分析，鼓励学生在课堂上与
教师和同学进行讨论和交流。
这样的互动可以提高学生的学习动机和
理解深度，培养他们的批判性思维和解决问题的能力。
II. Lehninger Principles of Biochemistry教学大纲的设计与使用
教学大纲是指导课程教学的重要工具，它有助于教师组织和安排课
程内容，确保教学的连贯性和完整性。
以下是设计和使用Lehninger Principles of Biochemistry教学大纲的一些建议。
A. 主题和章节划分
教学大纲应明确课程的主题和章节划分，以帮助学生了解课程的结
构和学习目标。
大纲中可以列出每个章节的标题和主要内容摘要，使
学生能够预习和复习相关知识，以更好地参与课堂讨论和学习活动。
B. 学习目标和评估方法
教学大纲应明确课程的学习目标，并说明如何评估学生对这些目标
的达成程度。
学习目标可以根据课程内容和教学方法的不同来制定，
如知识理解、问题解决能力、实验技巧等。
评估可以通过考试、作业、实验报告等方式进行。
C. 教学方法与资源
教学大纲还应提供教学方法和资源的建议，以帮助教师更好地设计和组织课程的教学活动。
例如，可以推荐使用特定的教材、实验室设备或模拟软件，并提供相应的教学指导和支持材料。
总结：
Lehninger Principles of Biochemistry配套课件和教学大纲在生物化学教学中起着重要的作用。
适当设计和使用这些教学辅助工具可以提高学生的学习效果和兴趣，促进他们对生物化学知识的理解和应用能力的提升。
教师应根据课程特点和学生需求，灵活运用配套课件和教学大纲，为学生提供丰富而有趣的教学体验，培养他们的科学思维和研究能力。
（注：本文根据题目判断，采用了一般的学术文章格式来书写。
）。