生物化学教案任课教师：李妍理论课学时：54第一章绪论（1学时）本章要求1.熟悉生物化学的概念。2.熟悉生物化学的研究内容。3.了解生物化学的发展简史。4了解生物化学与其他生命科学的关系。第一节概述一、生物化学的涵义利用化学、生物学的理论和方法去研究生物体内各种物质的化学本质及其化学变化规律，认识和单明生命现象本质的科学，文称为生命的化学。讲解：生物化学归属为化学的范畴，研究对象为生物体，定义中体现出三项方面的内容，即物质的化学本质、化学变化规律、与生命现象的联系。生物化学研究的对象：生物体。在医学领域中生物化学的研究对象主要是人体。二、生物化学的研究内容1.研究构成生物机体各种物质的组成、结构、性质及生物学功能。讲解：各种物质包括糖、蛋白质、脂类、核酸等2.研究生物体内各种物质的化学变化、与外界进行物质和能量交换的规律，即物质代谢与能量代谢。讲解：物质代谢包括食物的消化吸收过程、细胞内的物质代谢等能量代谢包括水的生成和ATP的产生。举例介绍物质代谢的过程，如淀粉3.研究重要生命物质的结构与功能的关系以及环境对机体代谢的影响，从分子水平来阐明生命现象的机制和规律。讲解：蛋白质的结构与功能的关系，即高级结构决定其生物活性：DNA的结构与功能的关系，即DNA双螺旋结构与DNA复制过程第二节生物化学与其他生命科学的关系一、生物化学是分子水平的生物学1，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。2.生物化学的真正蓬勃发展始于20世纪40年代：3.细胞和组成细胞物质的分子结构研究：4.蛋白质和核酸分子结构的探明。5.进而产生分子生物学
生 物 化 学 教 案 任课教师：李妍 理论课学时：54 第一章 绪论（1学时） 本章要求 1. 熟悉生物化学的概念。 2. 熟悉生物化学的研究内容。 3. 了解生物化学的发展简史。 4. 了解生物化学与其他生命科学的关系。 第一节 概述 一、生物化学的涵义 利用化学、生物学的理论和方法去研究生物体内各种物质的化学本质及其化学 变化规律，认识和阐明生命现象本质的科学，又称为生命的化学。 讲解：生物化学归属为化学的范畴，研究对象为生物体，定义中体现出三项方面的 内容，即物质的化学本质、化学变化规律、与生命现象的联系。 生物化学研究的对象：生物体。在医学领域中生物化学的研究对象主要是人体。 二、生物化学的研究内容 1. 研究构成生物机体各种物质的组成、结构、性质及生物学功能。 讲解：各种物质包括糖、蛋白质、脂类、核酸等 2. 研究生物体内各种物质的化学变化、与外界进行物质和能量交换的规律，即物质 代谢与能量代谢。 讲解：物质代谢包括食物的消化吸收过程、细胞内的物质代谢等 能量代谢包括水的生成和 ATP 的产生。 举例介绍物质代谢的过程，如淀粉 3. 研究重要生命物质的结构与功能的关系以及环境对机体代谢的影响，从分子水平 来阐明生命现象的机制和规律。 讲解：蛋白质的结构与功能的关系，即高级结构决定其生物活性； DNA 的结构与功能的关系，即 DNA 双螺旋结构与 DNA 复制过程 第二节 生物化学与其他生命科学的关系 一、生物化学是分子水平的生物学 1. 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。 2. 生物化学的真正蓬勃发展始于20世纪40年代； 3. 细胞和组成细胞物质的分子结构研究； 4. 蛋白质和核酸分子结构的探明。 5. 进而产生分子生物学
讲解：细胞的结构和组成核酸分子的结构二、生物化学是现代生物学科的基础和前沿1.必须借助生物化学的理论和方法探讨生命现象；2.各生物学科的发展有赖于生物化学研究的进展和成就。3．分子生物学与生物化学的关系。4.分子生物学的重要事件：20世纪50年代：蛋白质α-螺旋结构的发现；胰岛素的氨基酸全序列分析的完成1953年Watson和Crick提出了DNA双螺旋结构模型一一分子生物学里程碑。分子遗传学中心法则的提出：遗传密码的破译等20世纪70年代：建立了DNA重组技术一一基因工程。基因诊断和基因治疗的发展。20世纪80年代：发现了核酶（ribozyme）；PCR技术的发明等。20世纪90年代：开始了人类基因组计划genomeproject)，约2.6×109碱基、大（human约有3万～4万个可翻译基因。1985年由美国学者提出，1990年正式启动。5.我国人民对生物化学做出的贡献古代：酿酒、制酱和制醋，用动物的肝治疗雀目（夜盲症）等。近代：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，确定了抗体和抗原结合的定量关系。新中国成立后：1965年，首先采用人工方法合成了胰岛素。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。第三节生物化学与现代工业一、生物化学对现代化工、轻工、食品、医药工业的渗透酶、基因工程、蛋白质工程、新型药物等。举例：开发食品资源，如酶解制备糖浆，微生物发酵制备氨基酸、味精等研究食品工艺，如加工干酪、果汁、肉类嫩化等
讲解：细胞的结构和组成 核酸分子的结构 二、生物化学是现代生物学科的基础和前沿 1. 必须借助生物化学的理论和方法探讨生命现象； 2. 各生物学科的发展有赖于生物化学研究的进展和成就。 3. 分子生物学与生物化学的关系。 4. 分子生物学的重要事件： 20世纪50年代： 蛋白质 α-螺旋结构的发现； 胰岛素的氨基酸全序列分析的完成； 1953年 Watson和Crick提出了DNA双螺旋结构模型——分子生物学里程碑。 分子遗传学中心法则的提出； 遗传密码的破译等 20世纪70年代：建立了DNA重组技术——基因工程。 基因诊断和基因治疗的发展。 20世纪80年代：发现了核酶（ribozyme）； PCR技术的发明等。 20世纪90年代： 开始了人类基因组计划 ( human genome project)，约2.6×109碱基、大 约有3万～4万个可翻译基因。 1985年由美国学者提出，1990年正式启动。 5. 我国人民对生物化学做出的贡献 古代：酿酒 、制酱和制醋，用动物的肝治疗雀目（夜盲症）等。 近代：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，确定了抗体和抗原结合的定量关系。 新中国成立后：1965年，首先采用人工方法合成了胰岛素。 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。 第三节 生物化学与现代工业 一、生物化学对现代化工、轻工、食品、医药工业的渗透 酶、基因工程、蛋白质工程、新型药物等。 举例：开发食品资源，如酶解制备糖浆，微生物发酵制备氨基酸、味精等 研究食品工艺，如加工干酪、果汁、肉类嫩化等
储藏技术，如葡萄糖氧化酶作为脱氧剂使用二、酶工程与自动化用于食品、轻工、化工、医药、环保、能源等领域。举例：酿醋、制酒、制酱酶及细胞的固定化技术、酶的化学合成、分子修饰、人工模拟和各种应用技术等。酶及细胞的固定化技术：可重复利用，稳定性高。讲解：将活细胞固定于载体上，利用细胞内的某些酶来生产某种产品：1973年，日本固定化大肠杆菌，利用天冬氨酸酶由延胡索酸生产L-天冬氨酸。第四节21世纪的生物化学发展趋势大分子结构与功能的关系蛋白质、核酸、糖类等的结构与功能的关系。生物膜的结构与功能承担物质转运、能量交换、细胞识别、神经传导、免疫、激素和药物的作用等。机体自身调控的分子机理生物体内的新陈代谢是按高度协调、统一、自动化的方式进行的。需要进一步揭示其规律。生化技术的创新与发明产品分离纯化技术的突破。生物化学与现代新生物技术生物化学的特点与学习方法1.知识点多且分散，需要记忆内容多2.注意日常学习的积累，减少期末复习压力3.前后联系，将物质的结构组成与代谢联系起来，便于理解和掌握4.配合实验操作，加强理论知识的理解和学习本章小结1.生物化学的涵义。2.生物化学的研究内容。第二章糖类的化学（4学时）本章要求1.理解单糖结构；
储藏技术，如葡萄糖氧化酶作为脱氧剂使用 二、酶工程与自动化 用于食品、轻工、化工、医药、环保、能源等领域。举例：酿醋、制酒、制酱 酶及细胞的固定化技术、酶的化学合成、分子修饰、人工模拟和各种应用技术 等。 酶及细胞的固定化技术：可重复利用，稳定性高。 讲解：将活细胞固定于载体上，利用细胞内的某些酶来生产某种产品； 1973 年，日本固定化大肠杆菌，利用天冬氨酸酶由延胡索酸生产 L-天冬 氨酸。 第四节 21世纪的生物化学发展趋势 大分子结构与功能的关系 蛋白质、核酸、糖类等的结构与功能的关系。 生物膜的结构与功能 承担物质转运、能量交换、细胞识别、神经传导、免疫、激素和药物的作用等。 机体自身调控的分子机理 生物体内的新陈代谢是按高度协调、统一、自动化的方式进行的。 需要进一步揭示其规律。 生化技术的创新与发明 产品分离纯化技术的突破。 生物化学与现代新生物技术 生物化学的特点与学习方法 1. 知识点多且分散，需要记忆内容多 2. 注意日常学习的积累，减少期末复习压力 3. 前后联系，将物质的结构组成与代谢联系起来，便于理解和掌握 4. 配合实验操作，加强理论知识的理解和学习 本章小结 1. 生物化学的涵义。 2. 生物化学的研究内容。 第二章 糖类的化学（4学时） 本章要求 1. 理解单糖结构；
2.掌握寡糖中蔗糖和麦芽糖的结构；3.掌握多糖中淀粉、糖原和纤维素的结构特点4.掌握糖类的旋光性和还原性；5.了解糖类的生物学功能，第一节概述一、糖类的定义与元素组成1.定义：糖类是多羟基醛或多羟基酮及其缩聚物和某些衍生物的总称。讲解：糖类结构特征包括多羟基、醛或酮的结构，举例葡萄糖和果糖的结构缩聚物指寡糖、多糖等，衍生物包括糖酸、糖醇等。2.元素组成：C、H、O讲解：碳水化合物的由来，是否准确？二、糖的分类与命名1.分类单糖：不能水解的最简单糖类，多羟基醛或酮（醛糖或酮糖）讲解：如葡萄糖聚糖：分为寡糖和多糖。寡糖：有2~10个分子单糖缩合而成，如蔗糖、麦芽糖、棉籽糖等多糖：多分子单糖或其衍生物所组成，如淀粉、糖原复合糖：糖和非糖物质共价结合而成，如糖蛋白、糖脂糖的衍生物：糖醇、糖酸、糖胺、糖苷2.命名单糖：通俗名称，葡萄糖按碳原子数，如丙糖、已糖等；据羰基位置，分为醛糖和酮糖寡糖：按所含碳原子数，二糖、三糖等习惯名称，麦芽糖，蔗糖三、糖类的生物学功能1.能源：作为一切生物体维持生命活动所需能量的主要来源：讲解：运动后补充能量的来源，如葡萄糖，代谢供能速度快。2、糖分解代谢的许多中间物是合成氨基酸、脂肪、核苷酸的原料。讲解：如草酰乙酸转变为天冬氨酸：丙酮酸转变为丙氨酸：脂肪酸分解为乙酰辅酶A后进入三羧酸循环彻底代谢；核糖分解代谢进入磷酸戊糖途径等。3.结构组分：纤维素和细菌多糖是细胞壁组分；4.其他：复合糖和寡糖具有重要生物功能；糖类是细胞膜上受体分子的重要组成成分，是细胞识别和信息传递等功能的参与者
2. 掌握寡糖中蔗糖和麦芽糖的结构； 3. 掌握多糖中淀粉、糖原和纤维素的结构特点 4. 掌握糖类的旋光性和还原性； 5. 了解糖类的生物学功能。 第一节 概述 一、糖类的定义与元素组成 1. 定义：糖类是多羟基醛或多羟基酮及其缩聚物和某些衍生物的总称。 讲解：糖类结构特征包括多羟基、醛或酮的结构，举例葡萄糖和果糖的结构 缩聚物指寡糖、多糖等，衍生物包括糖酸、糖醇等。 2. 元素组成：C、H、O 讲解：碳水化合物的由来，是否准确？ 二、糖的分类与命名 1. 分类 单糖：不能水解的最简单糖类，多羟基醛或酮（醛糖或酮糖） 讲解：如葡萄糖 聚糖：分为寡糖和多糖。 寡糖：有2~10个分子单糖缩合而成，如蔗糖、麦芽糖、棉籽糖等 多糖：多分子单糖或其衍生物所组成，如淀粉、糖原 复合糖：糖和非糖物质共价结合而成，如糖蛋白、糖脂 糖的衍生物：糖醇、糖酸、糖胺、糖苷 2. 命名 单糖：通俗名称，葡萄糖 按碳原子数，如丙糖、己糖等； 据羰基位置，分为醛糖和酮糖 寡糖：按所含碳原子数，二糖、三糖等 习惯名称，麦芽糖，蔗糖 三、糖类的生物学功能 1. 能源：作为一切生物体维持生命活动所需能量的主要来源； 讲解：运动后补充能量的来源，如葡萄糖，代谢供能速度快。 2. 糖分解代谢的许多中间物是合成氨基酸、脂肪、核苷酸的原料。 讲解：如草酰乙酸转变为天冬氨酸；丙酮酸转变为丙氨酸；脂肪酸分解为乙酰辅酶 A 后进入三羧酸循环彻底代谢；核糖分解代谢进入磷酸戊糖途径等。 3. 结构组分：纤维素和细菌多糖是细胞壁组分； 4. 其他：复合糖和寡糖具有重要生物功能； 糖类是细胞膜上受体分子的重要组成成分，是细胞识别和信息传递等功能的参 与者
第二节单糖的结构和性质一、单糖的旋光性与开链结构1.单糖的旋光性当普通光通过一个偏振的透镜或尼科尔棱镜时，一部分光就被挡住了，只有振动方向与棱镜晶轴平行的光才能通过。这种只在一个平面上振动的光称为平面偏振光。旋光性：使平面偏振光的偏振面发生旋转的性质。具有旋光性的分子：手性结构分子。手性碳原子：四个价键与四个不同的原子或原子团相连接。单糖具有旋光性，物质的旋光性以比旋光度或旋光率表示。比旋光度是一个物理常数，可以此对糖进行定性定量测定。2.开链结构一一具有游离羰基的结构形式以甘油醛为例CHOCHOHHIOHHOCH2OHCH2OHD-甘油醛L-甘油醛单糖有D-及L-两种对映异构体。注意构型和旋光性的区别。含3个碳原子以上的糖，规定构型时以距离醛基或酮基最远的不对称碳原子为准，羟基在右的为D-型，羟基在左为L-型。单糖分子如果有n个手性碳原子，则应该有2个异构体。如六碳糖，有4个手性碳原子，共有2=16个异构体。二、单糖的环状结构1.环状结构一单糖的半缩醛形式开链形式无法解释变旋现象、醛基不发生加成反应、只能与一分子醇反应等。费歇尔提出单糖的环状结构，醛基和其他碳原子上的羟基发生成环反应，称为半缩醛反应（seiacetolreaction）。实验证明具有两类反应：醛基与C5位羟基、醛基与C4位羟基反应。为了完善环状结构，人们提出了另一种书写法，即哈渥斯式（Haworth）。将Fischer式书写成Haworth式遵循的两条原则：（1）将直链碳链右边的羟基写在环的下面，左边的羟基写在环的上面；（2）当糖的环形成后还有多余的碳原子时，如果直链环是向右的，则未成环碳原子按规定写在环之上，反之写在环之下，酮糖的第一位碳例外。粗线代表靠近读
第二节 单糖的结构和性质 一、单糖的旋光性与开链结构 1. 单糖的旋光性 当普通光通过一个偏振的透镜或尼科尔棱镜时，一部分光就被挡住了，只有振 动方向与棱镜晶轴平行的光才能通过。这种只在一个平面上振动的光称为平面偏振 光。 旋光性：使平面偏振光的偏振面发生旋转的性质。 具有旋光性的分子：手性结构分子。 手性碳原子：四个价键与四个不同的原子或原子团相连接。 单糖具有旋光性，物质的旋光性以比旋光度或旋光率表示。比旋光度是一个物 理常数，可以此对糖进行定性定量测定。 2. 开链结构——具有游离羰基的结构形式 以甘油醛为例 单糖有D-及L-两种对映异构体。注意构型和旋光性的区别。 含3个碳原子以上的糖，规定构型时以距离醛基或酮基最远的不对称碳原子为准，羟 基在右的为D-型，羟基在左为L-型。单糖分子如果有n个手性碳原子，则应该有2 n 个异构体。如六碳糖，有4个手性碳原子，共有2 4 =16个异构体。 二、单糖的环状结构 1. 环状结构——单糖的半缩醛形式 开链形式无法解释变旋现象、醛基不发生加成反应、只能与一分子醇反应等。 费歇尔提出单糖的环状结构，醛基和其他碳原子上的羟基发生成环反应，称为 半缩醛反应（seiacetol reaction）。实验证明具有两类反应：醛基与C5位羟基、醛基 与C4位羟基反应。 为了完善环状结构，人们提出了另一种书写法，即哈渥斯式（Haworth）。 将Fischer式书写成Haworth式遵循的两条原则： （1）将直链碳链右边的羟基写在环的下面，左边的羟基写在环的上面； （2）当糖的环形成后还有多余的碳原子时，如果直链环是向右的，则未成环碳 原子按规定写在环之上，反之写在环之下，酮糖的第一位碳例外。粗线代表靠近读 CHO H OH CH2OH D-甘油醛 CHO H OH CH2OH D-甘油醛 CHO HO H CH2OH L-甘油醛 CHO HO H CH2OH L-甘油醛