生物化學醫(yī)學宣教培訓課件

1、生物化學醫(yī)學宣教生物化學醫(yī)學宣教一、本學期的課程安排周 次學 時講 授 內(nèi) 容作 業(yè)備 注第 一 周31. 論 氨基酸“課前5分鐘”、“教學助理”08月29日第 二 周32. 蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能（一）“課前5分鐘”、“教學助理”09月05日第 三 周33. 蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能（二）“課前5分鐘”、“教學助理”09月12日第 四 周放假中秋放假中秋節(jié)放假19、20、21日09月19日第 五 周34. 酶（一）“課前5分鐘”、“教學助理”09月26日第 六 周放假國慶放假國慶放假17日10月03日第 七 周35. 酶（二）“課前5分鐘”、“教學助理”10月10日第 八 周36. 糖代謝（一）“課前5分

2、鐘”、“教學助理”10月17日第 九周37. 糖代謝（二）“課前5分鐘”、“教學助理”10月24日第 十 周38. 生物氧化“課前5分鐘”、“教學助理”10月31日第十一 周39. 脂類代謝“課前5分鐘”、“教學助理”11月07日第 十二 周310. 氨基酸代謝“課前5分鐘”、“教學助理”11月14日第 十三 周311. 核酸結(jié)構(gòu)與功能、12. 核酸代謝“課前5分鐘”、“教學助理”11月21日第 十四 周313 .DNA的復制與修復“課前5分鐘”、“教學助理”11月28日第 十五 周314. RNA的合成與加工“課前5分鐘”、“教學助理”12月05日第 十六 周315. 蛋白質(zhì)生物合成“課前5

3、分鐘”、“教學助理”12月12日第 十七 周316. 細胞代謝和基因的表達調(diào)控“課前5分鐘”、“教學助理”12月19日第 十八周3復習復習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考試期末考試學校統(tǒng)一安排放寒假 （2014年01月15日）01月09日2生物化學醫(yī)學宣教一、本學期的課程安排周 次學 時講 授 內(nèi) 容作 業(yè)備二、教與學基本問題（Essential Questions）：關(guān)鍵問題 （Key Questions）：章節(jié)總結(jié) （Chapter Summarise）：思考題 （Problems）：自學3生物化學醫(yī)學宣教二、教與學基本問題（Essentia

4、l Questions）1）楊志敏，蔣立科. 生物化學（第2版）. 北京：高等教育出版社，2010.2）王希成. 生物化學 （第3版）. 北京：清華大學出版社，2010.3）Lehninger A.L., Nelson D.L. & Cox M.M. Principles of Biochemistry.Second Edition.New York: Worth Publishers, 2008./lehninger5e三、學習使用材料4生物化學醫(yī)學宣教三、學習使用材料4生物化學醫(yī)學宣教四、考試的方式平時成績 100分制 (10% 計入總成績)： 課前5分鐘：以小組為單位（85人分14組，每

5、次推薦1人主講） 平時作業(yè)：以章節(jié)內(nèi)容為主，自選5個題/次，共15次作業(yè)。 期中成績 100分制（20% 計入總成績）：開卷考，10月24日交卷考題：詳述一個與生命相關(guān)的諾貝爾獎（電子文檔形式上交，整理后以PDF格式共享） （1）獲獎的人、事、時間等（20分） （2）獲獎事件在生化三個發(fā)展階段的發(fā)展史（20分） （3）出現(xiàn)的問題、提出的科學假說、經(jīng)典的實驗（20） （4）現(xiàn)在的研究進展及展望（20分） （5）參考文獻 （JBC、Cell、Nature、Science、PNAS）（近10年不少于10篇，提交PDF電子版本）（20） 期末考100分制 （70% 計入總成績） ：閉卷考試，學校統(tǒng)一安

6、排時間5生物化學醫(yī)學宣教四、考試的方式平時成績 100分制 (10% 計入總成績)：緒 論General Introduction一、什么是生物化學三、當代生物化學研究的內(nèi)容二、生物化學發(fā)展史6生物化學醫(yī)學宣教緒 論General Introduction生物化學（Biochemistry）即“生命的化學”一、什么是生物化學運用化學和物理學及生物學原理和技術(shù)，主要是化學原理來研究生命現(xiàn)象的學科。生物化學研究的最終目的是在分子水平揭示生命活動的本質(zhì)。7生物化學醫(yī)學宣教生物化學（Biochemistry）即“生命的化學”一、什么8生物化學醫(yī)學宣教8生物化學醫(yī)學宣教1. 敘述生化階段： 研究生物體的

7、化學組成2. 動態(tài)生化階段：研究生物體內(nèi)的代謝與調(diào)控3. 分子生物學時期：研究生物體的合成代謝與代謝調(diào)節(jié)二、生物化學發(fā)展史9生物化學醫(yī)學宣教1. 敘述生化階段： 研究生物體的化學組成二、生物化學發(fā)展史1、19世紀末以前是敘述生物化學階段（一）尿素合成使“活力論”遭遇第一次打擊 Born july 31, 1800, Escherheim; GermanyDied september 23, 1882, Gttingen; GermanyFriedrich Whler (31 July 1800 23 September 1882) was a German chemist, best know

8、n for his synthesis of urea, but also the first to isolate several chemical elements.10生物化學醫(yī)學宣教1、19世紀末以前是敘述生物化學階段（一）尿素合成使“活力論（二）“燃燒”學說使“活力論”再次遭遇重創(chuàng)Justus von LiebigJustus von Liebig (12 May 1803 18 April 1873) was a German chemist who made major contributions to agricultural and biological chemistry,

9、 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 n

10、itrogen 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

11、beef bouillon cube.11生物化學醫(yī)學宣教（二）“燃燒”學說使“活力論”再次遭遇重創(chuàng)Justus vo（三）、細胞是生命體的基本結(jié)構(gòu)單位12生物化學醫(yī)學宣教（三）、細胞是生命體的基本結(jié)構(gòu)單位12生物化學醫(yī)學宣教（四）血紅蛋白賦予血液紅色Felix Hoppe-SeylerErnst Felix Immanuel Hoppe-Seyler (December 26, 1825 August 10, 1895) was a German physiologist and chemist13生物化學醫(yī)學宣教（四）血紅蛋白賦予血液紅色Felix Hoppe-Seyle（五）酶的化學本質(zhì)

12、是蛋白質(zhì)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 Northrop and Wendell Meredith Stanley.James B. Sumner14生物化學醫(yī)學宣教（五）酶的化學本質(zhì)是蛋白質(zhì)James Batcheller （六）酶是化學反應(yīng)的主宰Louis PasteurDecember 27, 1822 September 2

13、8, 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 mortality from puerperal fever, and he created the first vaccine for rabies and anthrax. His experiments supported the g

14、erm 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 regarded as one of the three main founders of microbiology, together with Ferdinand Cohn and Robert Koch. Pasteur

15、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 spectacular vault covered in depictions of his accomplishments in Byzantine mosaics.15生物化學醫(yī)學宣教（六）酶是化學反應(yīng)的主宰Louis Pas

16、teurDecem2、20世紀上半葉是動態(tài)生物化學階段（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 together all the steps involved in the conversion of glycogen to lactic acid.

17、 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 steps involved in the breakdown. This cellular metabolic sequence from

18、 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生物化學醫(yī)學宣教2、20世紀上半葉是動態(tài)生物化學階段（一）糖酵解 Gusta（二）三羧酸循環(huán)是物質(zhì)氧化分解的最終途徑Hans Adolf Krebs25 August 1900 22 November 1981earned

19、him a Nobel Prize in 195317生物化學醫(yī)學宣教（二）三羧酸循環(huán)是物質(zhì)氧化分解的最終途徑Hans Adolf（三）物質(zhì)代謝與能量代謝偶聯(lián)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 level. In 19

20、48, 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,

21、his series Principles of Biochemistry. The latter is a widely used text for introductory biochemistry courses at the college and university levels.LEHNINGER PRINCIPLES OF BIOCHEMISTRYFifth Edition18生物化學醫(yī)學宣教（三）物質(zhì)代謝與能量代謝偶聯(lián)Albert Lester Le(四) 合成代謝和分解代謝組成“中間代謝”網(wǎng)絡(luò)19生物化學醫(yī)學宣教(四) 合成代謝和分解代謝組成“中間代謝”網(wǎng)絡(luò)19生物化學醫(yī)3

22、、20世紀50年代生物化學發(fā)展進入到分子生物學時期（一）a 螺旋是蛋白質(zhì)分子二級結(jié)構(gòu)形式之一Linus PaulingLinus 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

23、 Nobel laureate in chemistry, the only person to have been so.20生物化學醫(yī)學宣教3、20世紀50年代生物化學發(fā)展進入到分子生物學時期（一）a（二）DNA是遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)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 nuc

24、leic acid.George Wells Beadleone gene, one enzyme”Edward Lawrie Tatum(December 14, 1909 November 5, 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 Tat

25、um discovered the role of genes in regulating biochemical events within cells.21生物化學醫(yī)學宣教（二）DNA是遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)Friedrich Miesch（三）DNA雙螺旋是揭示遺傳信息傳遞的“敲門磚”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

26、of the structure of DNA in 1953 with Francis Crick.Francis CrickDiscovery of the DNA Double Helix Francis Harry Compton Crick OM FRS (8 June 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

27、 the DNA molecule in 1953, together with James D. Watson.22生物化學醫(yī)學宣教（三）DNA雙螺旋是揭示遺傳信息傳遞的“敲門磚”James DNA DNA RNAProteins Proteins Metabolic products（四）遺傳信息按中心法則傳遞23生物化學醫(yī)學宣教 （五）基因信息傳遞是被特殊機制調(diào)節(jié)的24生物化學醫(yī)學宣教（五）基因信息傳遞是被特殊機制調(diào)節(jié)的24生物化學醫(yī)學宣教（六）DNA“克隆”使基因操作無所不能25生物化學醫(yī)學宣教（六）DNA“克隆”使基因操作無所不能25生物化學醫(yī)學宣教三、當代生物化學研究的內(nèi)容1、生物

28、分子的結(jié)構(gòu)和功能2、物質(zhì)、能量代謝及其調(diào)節(jié)3、遺傳信息傳遞及其調(diào)控26生物化學醫(yī)學宣教三、當代生物化學研究的內(nèi)容1、生物分子的結(jié)構(gòu)和功能2、物質(zhì)、第一章氨基酸Amino Acids一、組成人體的20種氨基酸均屬于L-a-氨基酸 二、20種氨基酸的側(cè)鏈結(jié)構(gòu)及極性迥然不同三、20種氨基酸具有共同或特異的理化性質(zhì)四、-氨基參與多種化學反應(yīng)五、氨基酸的-氨基與-羧基共同參與茚三酮反應(yīng)六、一個氨基酸的羧基可與另一個氨基酸的氨基反應(yīng)成肽27生物化學醫(yī)學宣教第一章氨基酸一、組成人體的20種氨基酸均屬于L-a-氨基酸 19世紀末，Emil Fischer證明蛋白質(zhì)是由氨基酸組成的，并用氨基酸合成了多種短肽 。

29、 課前5分鐘“臭烘烘的化學家埃米爾費雪”“最年輕的博士”由于他的辛勤勞動，人們認識了19種氨基酸，自然界中有幾十萬種蛋白質(zhì)，而它們都是由20種氨基酸以不同數(shù)量比例和不同排列方式結(jié)合而成的。28生物化學醫(yī)學宣教19世紀末，Emil Fischer證明蛋白質(zhì)是由氨基酸組成University Palace, main building of the former Imperial University of StrasbourgUniversit de StrasbourgEstablished1538;1 1872;2 1 January 20093TypePublicEndowment430

30、million4PresidentAlain BeretzStudents42,261LocationStrasbourg, FranceWebsitewww.unistra.fr/index.php?id=unistra_en課前5分鐘29生物化學醫(yī)學宣教University Palace, main buildi存在自然界中的氨基酸有300余種，但組成人體蛋白質(zhì)的氨基酸僅有20種，且均屬 L-氨基酸（甘氨酸除外）。一、組成人體的20種氨基酸均屬于L-氨基酸30生物化學醫(yī)學宣教存在自然界中的氨基酸有300余種，但組成人體蛋白質(zhì)的氨基酸僅按Fischer投影式：羧基在上方，氨基在左側(cè)的是L型，

31、在右側(cè)的是D型。 費歇爾以甘油醛為標準，以D/L命名與甘油醛聯(lián)系的旋光性的化合物。D、L命名法區(qū)分的構(gòu)型與旋光性沒有必然關(guān)系。 天然氨基酸（構(gòu)成蛋白質(zhì)的）都是L型。L-氨基酸的通式 （R為側(cè)鏈）31生物化學醫(yī)學宣教按Fischer投影式：羧基在上方，氨基在左側(cè)的是L型，在右L-氨基酸32生物化學醫(yī)學宣教L-氨基酸32生物化學醫(yī)學宣教-氨基酸33生物化學醫(yī)學宣教-氨基酸33生物化學醫(yī)學宣教氨基酸分類疏水性氨基酸極性氨基酸中性氨基酸酸性氨基酸堿性氨基酸脂肪族氨基酸芳香族氨基酸34生物化學醫(yī)學宣教氨基酸分類中性氨基酸脂肪族氨基酸34生物化學醫(yī)學宣教(一)側(cè)鏈含烴鏈的氨基酸屬于非極性脂肪族氨基酸二、2

32、0種氨基酸的側(cè)鏈結(jié)構(gòu)及極性迥然不同此類氨基酸有甘氨酸、丙氨酸、纈氨酸、亮氨酸、異亮氨酸、甲硫氨酸和脯氨酸。此類氨基酸在水溶液中溶解度小。35生物化學醫(yī)學宣教(一)側(cè)鏈含烴鏈的氨基酸屬于非極性脂肪族氨基酸二、20種氨基36生物化學醫(yī)學宣教36生物化學醫(yī)學宣教甘氨酸 glycine Gly G 5.97丙氨酸 alanine Ala A 6.00纈氨酸 valine Val V 5.96亮氨酸 leucine Leu L 5.98 異亮氨酸 isoleucine Ile I 6.02 苯丙氨酸 phenylalanine Phe F 5.48脯氨酸 proline Pro P 6.30非極性疏水性

33、氨基酸37生物化學醫(yī)學宣教甘氨酸 glycine Gly 中性氨基酸有絲氨酸、半胱氨酸、蘇氨酸、天冬酰胺和谷氨酰胺。（二）側(cè)鏈有極性但不帶電荷的氨基酸是極性中性氨基酸38生物化學醫(yī)學宣教中性氨基酸有絲氨酸、半胱氨酸、蘇氨酸、天冬酰胺和谷氨酰胺。（極性中性氨基酸39生物化學醫(yī)學宣教極性中性氨基酸39生物化學醫(yī)學宣教(三)側(cè)鏈含芳香基團的氨基酸是芳香族氨基酸此類氨基酸有苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸，其側(cè)鏈分別有苯基、酚基和吲哚基。40生物化學醫(yī)學宣教(三)側(cè)鏈含芳香基團的氨基酸是芳香族氨基酸此類氨基酸有苯丙氨芳香族氨基酸41生物化學醫(yī)學宣教芳香族氨基酸41生物化學醫(yī)學宣教(四)側(cè)鏈含負性解離基團的氨基

34、酸是酸性氨基酸此類氨基酸有天冬氨酸、谷氨酸，其側(cè)鏈都含有羧基，均可解離而帶負電荷。42生物化學醫(yī)學宣教(四)側(cè)鏈含負性解離基團的氨基酸是酸性氨基酸此類氨基酸有天冬酸性氨基酸43生物化學醫(yī)學宣教酸性氨基酸43生物化學醫(yī)學宣教(五)側(cè)鏈含正性解離基團的氨基酸屬于堿性氨基酸此類氨基酸有賴氨酸、精氨酸和組氨酸，其側(cè)鏈分別含有氨基、胍基和咪唑基，均可發(fā)生質(zhì)子化，使之帶正電荷。44生物化學醫(yī)學宣教(五)側(cè)鏈含正性解離基團的氨基酸屬于堿性氨基酸此類氨基酸有賴堿性氨基酸45生物化學醫(yī)學宣教堿性氨基酸45生物化學醫(yī)學宣教（六）幾種特殊氨基酸 脯氨酸（亞氨基酸）46生物化學醫(yī)學宣教（六）幾種特殊氨基酸 脯氨酸46

35、生物化學醫(yī)學宣教 半胱氨酸 +胱氨酸二硫鍵-HH47生物化學醫(yī)學宣教 半胱氨酸 +胱氨酸二硫鍵-HH47生物化學醫(yī)修飾性氨基酸羥賴氨酸HO-Lys羥脯氨酸HO-Pro蘇氨酸、絲氨酸、酪氨酸磷酸化絲氨酸糖基化天冬酰胺糖基化48生物化學醫(yī)學宣教修飾性氨基酸羥賴氨酸HO-Lys48生物化學醫(yī)學宣教三、20種氨基酸具有共同或特異的理化性質(zhì)（一）氨基酸具有兩性解離性質(zhì)氨基酸是兩性電解質(zhì)，其解離程度取決于所處溶液的酸堿度。49生物化學醫(yī)學宣教三、20種氨基酸具有共同或特異的理化性質(zhì)（一）氨基酸具有兩性 從上圖可知：氨基酸在酸性環(huán)境中，主要以陽離子的形式存在，在堿性環(huán)境中，主要以陰離子的形式存在。在某一pH

36、環(huán)境下，以兩性離子（兼性離子）的形式存在。該pH稱為該氨基酸的等電點。所以氨基酸的等電點可以定義為：氨基酸所帶正負電荷相等時的溶液pH。50生物化學醫(yī)學宣教 從上圖可知：氨基酸在酸性環(huán)境中，主要以陽離子的形式存在pH=pI+OH-pHpI+H+OH-+H+pHpI+H+OH-+H+pHpI氨生物化學醫(yī)學宣教培訓課件等電點 (isoelectric point, pI)在某一pH的溶液中，氨基酸解離成陽離子和陰離子的趨勢及程度相等，成為兼性離子，呈電中性。此時溶液的pH值稱為該氨基酸的等電點。理論意義：生物分子的活性狀態(tài)與分子的帶電狀態(tài)有關(guān)，而帶電狀態(tài)有pI和環(huán)境pH有關(guān)。實踐意義：電泳、離子交

37、換層析、沉淀法等分離分析方法的基礎(chǔ)。53生物化學醫(yī)學宣教等電點 (isoelectric point, pI)在某一（二） 氨基酸具有特征性的滴定曲線甘氨酸滴定曲線從氨基酸的酸堿滴定曲線可以進一步討論羧基和氨基解離和等電點的關(guān)系54生物化學醫(yī)學宣教（二） 氨基酸具有特征性的滴定曲線甘氨酸滴定曲線從氨基酸的酸（三）含共軛雙鍵的氨基酸具有紫外吸收性質(zhì) 芳香族氨基酸的紫外吸收峰在 280nm 附近。大多數(shù)蛋白質(zhì)含有芳香族氨基酸殘基，所以測定蛋白質(zhì)溶液280nm的光吸收值是分析溶液中蛋白質(zhì)含量的快速簡便的方法。55生物化學醫(yī)學宣教（三）含共軛雙鍵的氨基酸具有紫外吸收性質(zhì) （四） -氨基、羧基分別參與多種化學反應(yīng)Schiff堿 醛氨基酸56生物化學醫(yī)學宣教（四） -氨基、羧基分別參與多種化學反應(yīng)Schiff堿 醛（五）氨基酸的-氨基與-羧基共同參與茚三酮反應(yīng)氨基酸