1、目目 录录生物化学医学宣教生物化学医学宣教目目 录录一、本学期的课程安排一、本学期的课程安排周周 次次学学 时时讲讲 授授 内内 容容作作 业业备备 注注第 一 周31.论 氨基酸“课前5分钟”、“教学助理”08月29日第 二 周32.蛋白质结构与功能（一）“课前5分钟”、“教学助理”09月05日第 三 周33.蛋白质结构与功能（二）“课前5分钟”、“教学助理”09月12日第 四 周放假中秋放假中秋节放假19、20、21日09月19日第 五 周34.酶（一）“课前5分钟”、“教学助理”09月26日第 六 周放假国庆放假国庆放假17日10月03日第 七 周35.酶（二）“课前5分钟”、“教学助理
2、”10月10日第 八 周36.糖代谢（一）“课前5分钟”、“教学助理”10月17日第 九周37.糖代谢（二）“课前5分钟”、“教学助理”10月24日第 十 周38.生物氧化“课前5分钟”、“教学助理”10月31日第十一 周39.脂类代谢“课前5分钟”、“教学助理”11月07日第 十二 周310.氨基酸代谢“课前5分钟”、“教学助理”11月14日第 十三 周311.核酸结构与功能、12.核酸代谢“课前5分钟”、“教学助理”11月21日第 十四 周313.DNA的复制与修复“课前5分钟”、“教学助理”11月28日第 十五 周314.RNA的合成与加工“课前5分钟”、“教学助理”12月05日第 十六
3、 周315.蛋白质生物合成“课前5分钟”、“教学助理”12月12日第 十七 周316.细胞代谢和基因的表达调控“课前5分钟”、“教学助理”12月19日第 十八周3复习复习12月26日第 十九周放假元旦放假元旦放假1、2、3日01月02日第 二十周3考试期末考试学校统一安排放寒假（2014年01月15日）01月09日2生物化学医学宣教目目 录录二、教与学二、教与学基本问题（Essential Questions）：关键问题 （Key Questions）：章节总结（Chapter Summarise）：思考题（Problems）：自学3生物化学医学宣教目目 录录 1）杨志敏，蒋立科.生物化学（第
4、2版）.北京：高等教育出版社，2010.2）王希成.生物化学（第3版）.北京：清华大学出版社，2010.3）Lehninger A.L.,Nelson D.L.&Cox M.M.Principles of Biochemistry.Second Edition.New York:Worth Publishers,2008.http:/ 录录四、考试的方式四、考试的方式平时成绩平时成绩 100分制分制(10%计入总成绩计入总成绩)：课前5分钟：以小组为单位（85人分14组，每次推荐1人主讲）平时作业：以章节内容为主，自选5个题/次，共15次作业。期中成绩期中成绩 100分制（分制（20%计入总成
5、绩计入总成绩）：开卷考，10月24日交卷考题：详述一个与生命相关的诺贝尔奖（电子文档形式上交，整理后以PDF格式共享）（1）获奖的人、事、时间等（20分）（2）获奖事件在生化三个发展阶段的发展史（20分）（3）出现的问题、提出的科学假说、经典的实验（20）（4）现在的研究进展及展望（20分）（5）参考文献（JBC、Cell、Nature、Science、PNAS）（近10年不少于10篇，提交PDF电子版本）（20）期末考期末考100分制分制（70%计入总成绩计入总成绩）：闭卷考试，学校统一安排时间5生物化学医学宣教目目 录录绪 论General Introduction一、什么是生物化学一、什
6、么是生物化学三、当代生物化学研究的内容三、当代生物化学研究的内容二、生物化学发展史二、生物化学发展史6生物化学医学宣教目目 录录生物化学（Biochemistry）即“生命的化学”一、什么是生物化学一、什么是生物化学运用化学和物理学及生物学原理和技术，主要是化学原运用化学和物理学及生物学原理和技术，主要是化学原理来研究生命现象的学科。理来研究生命现象的学科。生物化学研究的最终目的是在分子水平揭示生命活动的生物化学研究的最终目的是在分子水平揭示生命活动的本质。本质。7生物化学医学宣教目目 录录8生物化学医学宣教目目 录录1.叙述生化阶段：研究生物体的化学组成2.动态生化阶段：研究生物体内的代谢与
7、调控3.分子生物学时期：研究生物体的合成代谢与代谢调节二、生物化学发展史二、生物化学发展史9生物化学医学宣教目目 录录1、19世纪末以前是叙述生物化学阶段世纪末以前是叙述生物化学阶段（一）尿素合成使“活力论”遭遇第一次打击 Born july 31,1800,Escherheim;Germany Died september 23,1882,Gttingen;GermanyFriedrich Whler(31 July 1800 23 September 1882)was a German chemist,best known for his synthesis of urea,but als
8、o the first to isolate several chemical elements.10生物化学医学宣教目目 录录（二）“燃烧”学说使“活力论”再次遭遇重创Justus von LiebigJustus 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 profes
9、sor,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
10、 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.11生物化学医学宣教目目 录录（三）、细胞是生命体的基本结构单位12生物化学医学宣教目目 录录（四）血红蛋白赋
11、予血液红色Felix Hoppe-SeylerErnst Felix Immanuel Hoppe-Seyler(December 26,1825 August 10,1895)was a German physiologist and chemist13生物化学医学宣教目目 录录（五）酶的化学本质是蛋白质James Batcheller Sumner(November 19,1887 August 12,1955)was an American chemist.He shared the Nobel Prize in Chemistry in 1946 with John Howard No
12、rthrop and Wendell Meredith Stanley.James B.Sumner14生物化学医学宣教目目 录录（六）酶是化学反应的主宰Louis PasteurDecember 27,1822 September 28,1895)was a French chemist and microbiologist born in Dole.He is remembered for his remarkable breakthroughs in the causes and preventions of diseases.His discoveries reduced mortal
13、ity from puerperal fever,and he created the first vaccine for rabies and anthrax.His experiments supported the germ theory of disease.He was best known to the general public for inventing a method to stop milk and wine from causing sickness,a process that came to be called pasteurization.He is regar
14、ded as one of the three main founders of microbiology,together with Ferdinand Cohn and Robert Koch.Pasteur also made many discoveries in the field of chemistry,most notably the molecular basis for the asymmetry of certain crystals.2 His body lies beneath the Institute Pasteur in Paris in a spectacul
15、ar vault covered in depictions of his accomplishments in Byzantine mosaics.15生物化学医学宣教目目 录录2、20世纪上半叶是动态生物化学阶段（一）糖酵解 Gustav Georg Embden(November 10,1874-July 25,1933)was a German chemist who conducted studies on carbohydrate metabolism and muscle contraction,and was the first to discover and link tog
16、ether all the steps involved in the conversion of glycogen to lactic acid.In 1918 Otto Fritz Meyerhof explained-together with the Jew-Polish-Sovietic biochemist Jakub Karol Parnas-cellular metabolism by showing that it involved the breakdown of glucose to lactic acid.Embden worked out the precise st
17、eps involved in the breakdown.This cellular metabolic sequence from glycogen to lactic acid became known as the Embden-Meyerhof-Parnas pathway.He had also previously studied the livers metabolic processes,laying a foundation for understanding diabetes16生物化学医学宣教目目 录录（二）三羧酸循环是物质氧化分解的最终途径Hans Adolf Kre
18、bs25 August 1900 22 November 1981earned him a Nobel Prize in 195317生物化学医学宣教目目 录录（三）物质代谢与能量代谢偶联Albert Lester Lehninger(February 17,1917 March 4,1986)2 was an American biochemist in the field of bioenergetics.He made fundamental contributions to the current understanding of metabolism at a molecular l
19、evel.In 1948,he discovered,with Eugene P.Kennedy,that mitochondria are the site of oxidative phosphorylation in eukaryotes,which ushered in the modern study of energy transduction.He is the author of a number of classic texts,including:Biochemistry,The Mitochondrion,Bioenergetics and,most notably,hi
20、s series Principles of Biochemistry.The latter is a widely used text for introductory biochemistry courses at the college and university levels.LEHNINGER PRINCIPLES OF BIOCHEMISTRY Fifth Edition18生物化学医学宣教目目 录录(四)合成代谢和分解代谢组成“中间代谢”网络19生物化学医学宣教目目 录录3、20世纪50年代生物化学发展进入到分子生物学时期（一）a 螺旋是蛋白质分子二级结构形式之一Linus P
21、aulingLinus Carl Pauling(February 28,1901 August 19,1994)1 was an American chemist,biochemist,peace activist,author and educator.Frederick SangerFrederick Sanger,OM,CH,CBE,FRS(born 13 August 1918)is an English biochemist and a two-time Nobel laureate in chemistry,the only person to have been so.20生物
22、化学医学宣教目目 录录（二）DNA是遗传的物质基础Friedrich MiescherJohannes Friedrich Miescher(13 August 1844,Basel 26 August 1895,Davos)was a Swiss physician and biologist.He was the first researcher to isolate and identify nucleic acid.George Wells Beadleone gene,one enzyme”Edward Lawrie Tatum(December 14,1909 November 5
23、,1975)was an American geneticist.(October 22,1903 June 9,1989)was an American scientist in the field of genetics,and Nobel Prize in Physiology or Medicine Nobel laureate who with Edward Lawrie Tatum discovered the role of genes in regulating biochemical events within cells.21生物化学医学宣教目目 录录（三）DNA双螺旋是揭
24、示遗传信息传递的“敲门砖”James D.WatsonJames Dewey Watson(born April 6,1928)is an American molecular biologist,geneticist,and zoologist,best known as one of the co-discoverers of the structure of DNA in 1953 with Francis Crick.Francis CrickDiscovery of the DNA Double Helix Francis Harry Compton Crick OM FRS(8 J
25、une 1916 28 July 2004)was an English molecular biologist,biophysicist,and neuroscientist,and most noted for being one of two co-discoverers of the structure of the DNA molecule in 1953,together with James D.Watson.22生物化学医学宣教目目 录录 DNA DNA RNAProteins Proteins Metabolic products（四）遗传信息按中心法则传递23生物化学医学宣
26、教目目 录录（五）基因信息传递是被特殊机制调节的24生物化学医学宣教目目 录录（六）DNA“克隆”使基因操作无所不能25生物化学医学宣教目目 录录三、当代生物化学研究的内容三、当代生物化学研究的内容1、生物分子的结构和功能2、物质、能量代谢及其调节3、遗传信息传递及其调控26生物化学医学宣教目目 录录第一章氨基酸Amino Acids一、组成人体的20种氨基酸均属于L-a-氨基酸 二、20种氨基酸的侧链结构及极性迥然不同三、20种氨基酸具有共同或特异的理化性质四、-氨基参与多种化学反应五、氨基酸的-氨基与-羧基共同参与茚三酮反应六、一个氨基酸的羧基可与另一个氨基酸的氨基反应成肽27生物化学医学
27、宣教目目 录录19世纪末，世纪末，Emil Fischer证明蛋证明蛋白质是由氨基酸组成白质是由氨基酸组成的，并用氨基酸合成的，并用氨基酸合成了多种短肽了多种短肽。课前5分钟“臭烘烘的化学家臭烘烘的化学家埃米尔埃米尔费雪费雪”“最年轻的博士最年轻的博士”由于他的辛勤劳动，人们认识了由于他的辛勤劳动，人们认识了19种氨基酸，自然界中有几十万种氨基酸，自然界中有几十万种蛋白质，而它们都是由种蛋白质，而它们都是由20种氨种氨基酸以不同数量比例和不同排列基酸以不同数量比例和不同排列方式结合而成的。方式结合而成的。28生物化学医学宣教目目 录录University Palace,main buildin
28、g of the former Imperial University of StrasbourgUniversit de StrasbourgEstablished1538;1 1872;2 1 January 20093TypePublicEndowment430 million4PresidentAlain BeretzStudents42,261LocationStrasbourg,FranceWebsitewww.unistra.fr/index.php?id=unistra_en课前5分钟29生物化学医学宣教目目 录录存在自然界中的氨基酸有300余种，但组成人体蛋白质的氨基酸仅有2
29、0种，且均属 L-氨基酸（甘氨酸除外）。一、组成人体的一、组成人体的20种氨基酸均属于种氨基酸均属于L-氨基酸氨基酸30生物化学医学宣教目目 录录按Fischer投影式：羧基在上方，氨基在左侧的是L型，在右侧的是D型。费歇尔以甘油醛为标准，以D/L命名与甘油醛联系的旋光性的化合物。D、L命名法区分的构型与旋光性没有必然关系。天然氨基酸（构成蛋白质的）都是L型。L-L-氨基酸的通式氨基酸的通式 （R R为侧链）为侧链）31生物化学医学宣教目目 录录L-氨基酸氨基酸32生物化学医学宣教目目 录录-氨基酸氨基酸33生物化学医学宣教目目 录录氨基酸分类氨基酸分类 疏水性氨基酸 极性氨基酸中性氨基酸中性
30、氨基酸酸性氨基酸酸性氨基酸碱性氨基酸碱性氨基酸脂肪族氨基酸脂肪族氨基酸芳香族氨基酸芳香族氨基酸34生物化学医学宣教目目 录录(一一)侧链含烃链的氨基酸属于非极性脂肪族侧链含烃链的氨基酸属于非极性脂肪族氨基酸氨基酸二二、2020种氨基酸的侧链结构及极性种氨基酸的侧链结构及极性迥然不同迥然不同 此类氨基酸有甘氨酸、丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、甲硫氨酸和脯氨酸。此类氨基酸在水溶液中溶解度小。35生物化学医学宣教目目 录录36生物化学医学宣教目目 录录甘氨酸甘氨酸 glycine Gly G 5.97丙氨酸丙氨酸 alanine Ala A 6.00缬氨酸缬氨酸 valine Val V 5.9
31、6亮氨酸亮氨酸 leucine Leu L 5.98 异亮氨酸异亮氨酸 isoleucine Ile I 6.02 苯丙氨酸苯丙氨酸 phenylalanine Phe F 5.48脯氨酸脯氨酸 proline Pro P 6.301.非极性疏水性氨基酸非极性疏水性氨基酸37生物化学医学宣教目目 录录中性氨基酸有丝氨酸、半胱氨酸、苏氨酸、天冬酰胺和谷氨酰胺。（二）侧链有极性但不带电荷的氨基酸是极性中性氨基酸38生物化学医学宣教目目 录录极性中性氨基酸39生物化学医学宣教目目 录录(三三)侧链含芳香基团的氨基酸是芳香族氨基酸侧链含芳香基团的氨基酸是芳香族氨基酸 此类氨基酸有苯丙氨酸、酪氨酸和色氨
32、酸，其侧链分别有苯基、酚基和吲哚基。40生物化学医学宣教目目 录录芳香族氨基酸芳香族氨基酸41生物化学医学宣教目目 录录(四四)侧链含负性解离基团的氨基酸是酸性氨基酸侧链含负性解离基团的氨基酸是酸性氨基酸 此类氨基酸有天冬氨酸、谷氨酸，其侧链都含有羧基，均可解离而带负电荷。42生物化学医学宣教目目 录录酸性氨基酸酸性氨基酸43生物化学医学宣教目目 录录(五五)侧链含正性解离基团的氨基酸属于碱性侧链含正性解离基团的氨基酸属于碱性氨基酸氨基酸 此类氨基酸有赖氨酸、精氨酸和组氨酸，其侧链分别含有氨基、胍基和咪唑基，均可发生质子化，使之带正电荷。44生物化学医学宣教目目 录录碱性氨基酸碱性氨基酸45生
33、物化学医学宣教目目 录录（六）几种特殊氨基酸（六）几种特殊氨基酸 脯氨酸脯氨酸（亚氨基酸）（亚氨基酸）CH2CHCOO-NH2+CH2CH2CH2CHCOO-NH2+CH2CH246生物化学医学宣教目目 录录 半胱氨酸半胱氨酸 +胱氨酸胱氨酸二硫键二硫键-HH47生物化学医学宣教目目 录录修饰性氨基酸修饰性氨基酸 羟赖氨酸HO-Lys 羟脯氨酸HO-Pro 苏氨酸、丝氨酸、酪氨酸磷酸化 丝氨酸糖基化 天冬酰胺糖基化48生物化学医学宣教目目 录录三三、2020种氨基酸具有共同或特异的种氨基酸具有共同或特异的理化性质理化性质（一）（一）氨基酸具有两性解离性质氨基酸具有两性解离性质氨基酸是两性电解质
34、，其解离程度取决于氨基酸是两性电解质，其解离程度取决于所处溶液的酸碱度。所处溶液的酸碱度。49生物化学医学宣教目目 录录 从上图可知：氨基酸在酸性环境中，主要以阳离子的形式存在，在碱性环境中，主要以阴离子的形式存在。在某一pH环境下，以两性离子（兼性离子）的形式存在。该pH称为该氨基酸的等电点。所以氨基酸的等电点可以定义为：氨基酸所带正负电荷相等时的溶液pH。50生物化学医学宣教目目 录录pH=pI+OH-pHpI+H+OH-+H+pHpI氨基酸的兼性离子氨基酸的兼性离子 阳离子阳离子阴离子阴离子CHNH3+COO-R CHNH3+COO-RCHNH2COO-R CHNH2COO-RCH CO
35、OHRNH3+CH COOHRNH3+51生物化学医学宣教目目 录录目目 录录等电点等电点(isoelectric point,pI)在某一在某一pH的溶液中，氨基酸解离成阳离子和阴离子的溶液中，氨基酸解离成阳离子和阴离子的趋势及程度相等，成为兼性离子，呈电中性。此时溶液的趋势及程度相等，成为兼性离子，呈电中性。此时溶液的的pH值称为该氨基酸的等电点。值称为该氨基酸的等电点。理论意义：理论意义：生物分子的活性状态与分子的带电状态有关，而带电状态生物分子的活性状态与分子的带电状态有关，而带电状态有有pI和环境和环境pH有关。有关。实践意义：实践意义：电泳、离子交换层析、沉淀法等分离分析方法的基础
36、。电泳、离子交换层析、沉淀法等分离分析方法的基础。53生物化学医学宣教目目 录录（二）（二）氨基酸具有特征性的滴定曲线氨基酸具有特征性的滴定曲线甘氨酸滴定曲线甘氨酸滴定曲线从氨基酸的酸碱滴定曲线可以进一步讨论羧基和氨从氨基酸的酸碱滴定曲线可以进一步讨论羧基和氨基解离和等电点的关系基解离和等电点的关系54生物化学医学宣教目目 录录（三）含共轭双键的氨（三）含共轭双键的氨基酸具有紫外吸收性质基酸具有紫外吸收性质 芳香族氨基酸的紫外吸收芳香族氨基酸的紫外吸收峰在峰在 280nm 附近。附近。大多数蛋白质含有大多数蛋白质含有芳香族氨基酸芳香族氨基酸残基，所以测定残基，所以测定蛋白质溶液蛋白质溶液280
37、nm的光吸收值是分析溶液中蛋白质含的光吸收值是分析溶液中蛋白质含量的快速简便的方法。量的快速简便的方法。55生物化学医学宣教目目 录录（四）（四）-氨基、羧基分别参与多种化学反应氨基、羧基分别参与多种化学反应Schiff碱碱 醛醛氨基酸氨基酸56生物化学医学宣教目目 录录（五）氨基酸的（五）氨基酸的-氨基与氨基与-羧基共同参与羧基共同参与茚三酮反应茚三酮反应氨基酸与茚三酮水合物共热，可生氨基酸与茚三酮水合物共热，可生成蓝紫色化合物，其最大吸收峰在成蓝紫色化合物，其最大吸收峰在570nm处。由于此吸收峰值与氨基酸的处。由于此吸收峰值与氨基酸的含量存在正比关系，因此可作为氨基酸含量存在正比关系，因
38、此可作为氨基酸定量分析方法。定量分析方法。57生物化学医学宣教目目 录录（六）一个氨基酸的羧基可与另一个氨基酸（六）一个氨基酸的羧基可与另一个氨基酸的氨基反应成肽的氨基反应成肽 氨基酸的-羧基与另一个氨基酸的-氨基脱水缩合而生成二肽，多个氨基酸缩合生成多肽。58生物化学医学宣教目目 录录四、氨基酸的光学活性除甘氨酸外，蛋白质中的氨基酸的碳原子都是不对称碳原子，都是L-型氨基酸。氨基酸的这种光学性质叫做旋光性（rotation）或光学活性（optical activity），也称分子的手性（chirality）。59生物化学医学宣教目目 录录60生物化学医学宣教目目 录录61生物化学医学宣教目目
39、 录录（一）旋光性（一）旋光性使偏正面旋转的角度称旋光度。氨基酸的比旋光度是指1g/ml的氨基溶液，在1dm长度的旋光管内，25,钠光D线下的旋光度，它是-氨基酸的物理常数之一，也是鉴别各种氨基酸的一种根据。62生物化学医学宣教目目 录录只允许沿某一平面的振动的光波通过，其他光波都被阻断，成为平面偏振光，当这种光通过旋光性物质溶液时，则光的偏振面会向右（+）或向左（-）旋转。（p3：旋光性）63生物化学医学宣教目目 录录64生物化学医学宣教目目 录录（二）光吸收特性（二）光吸收特性蛋白质合成的氨基酸在可见光内没有光吸收，在远紫外蛋白质合成的氨基酸在可见光内没有光吸收，在远紫外（220nm）都有
40、光吸收，）都有光吸收，Tyr,Phe,Trp在在220-280nm内有吸收内有吸收峰，吸收峰分别在峰，吸收峰分别在275,257,280.蛋白质可以用蛋白质可以用280nm测定其含量。测定其含量。65生物化学医学宣教目目 录录Trp,TyrTrp,Tyr和和PhePhe的紫外吸收的紫外吸收66生物化学医学宣教目目 录录（三）核磁共振波谱（三）核磁共振波谱核磁共振光谱主要应用于：核磁共振光谱主要应用于：1.1.氨基酸的电离状态；氨基酸的电离状态；2.2.分析多肽或蛋白质的三维结构。分析多肽或蛋白质的三维结构。67生物化学医学宣教目目 录录68生物化学医学宣教目目 录录本章本章作业作业:1.蛋白质的合成氨基酸分为几类？熟记结构式、中英文名、三字一字符号。2.蛋白质氨基酸与非蛋白质氨基酸在结构上有何不同？3.为什么说氨基酸通常是以离子形式存在，氨基酸的带电数与什么因素有关？4.什么是氨基酸的等电点，如何求氨基酸的等电点？5.茚三酮反应的原理是什么，它的主要应用是什么？6.氨基酸的哪些性质可用与氨基酸的定性定量分析？作业上交时间：9月05日收批作业人员：1组上报作业情况时间：9月12日69生物化学医学宣教
