生物化學(xué)教案(超全-高職護(hù)理專業(yè))

石家莊計(jì)算機(jī)職業(yè)學(xué)院生物化學(xué)（理論）教案系部：醫(yī)學(xué)系任課教師：教師職稱：講師授課對(duì)象：19級(jí)護(hù)理專業(yè)課程學(xué)時(shí)：80學(xué)年學(xué)期：2019-2020學(xué)年第一學(xué)期第1次課學(xué)時(shí)2授課題目（章，節(jié)）緒論授課類型（請(qǐng)打√）理論課□研討課□習(xí)題課□復(fù)習(xí)課□其他□教學(xué)目的：使學(xué)生了解生物化學(xué)的發(fā)展史，掌握生物化學(xué)的定義、研究?jī)?nèi)容及學(xué)習(xí)方法；理解生物化學(xué)與其他學(xué)科的關(guān)系，認(rèn)識(shí)學(xué)習(xí)生物化學(xué)的重要意義；了解生物化學(xué)知識(shí)在生活中的廣泛應(yīng)用，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)生物化學(xué)的興趣。教學(xué)方法、手段：板書、多媒體教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)：教學(xué)重點(diǎn)：生物化學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)史；生物化學(xué)研究的內(nèi)容。教學(xué)難點(diǎn)：生物化學(xué)研究的內(nèi)容。教學(xué)內(nèi)容及過程設(shè)計(jì)補(bǔ)充內(nèi)容和時(shí)間分配一、新課導(dǎo)入首先通過多媒體課件讓學(xué)生明白生物化學(xué)課時(shí)生命類學(xué)科的一門必修的專業(yè)基礎(chǔ)課，為之后的學(xué)習(xí)打基礎(chǔ)；學(xué)生物化學(xué)有意思、有用。很多生化的理論可以指導(dǎo)我們的生活，能實(shí)現(xiàn)很多個(gè)人愿望，舉例子說明等。學(xué)生了解之后興趣大增，再開始逐一講解。二、講授新課1.酶：作一、生物化學(xué)的概念與研究?jī)?nèi)容生物化學(xué)（Biochemistry）是用化學(xué)的原理和手段研究生命現(xiàn)象，并闡述因果關(guān)系的一門邊緣學(xué)科。生物化學(xué)也稱生物的化學(xué)（Biologicalchemistry）或生理的化學(xué)（physiologcalchemistry）。生物化學(xué)的研究對(duì)象是生物體，包括植物、動(dòng)物和微生物。（1）生物體重要化學(xué)組分，尤其是糖、脂、蛋白質(zhì)和核酸生物大分子結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和功能。（2）生物體內(nèi)的物質(zhì)代謝、能量代謝及調(diào)節(jié)方式。（3）生物體遺傳信息傳遞與表達(dá)。（一）生物體重要化學(xué)組分，尤其是糖、脂、蛋白質(zhì)和核酸生物大分子結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和功能大量元素：C、H、O、N、P、S、Cl、Mg、K、Na、Ca(生物體組成的99%以上)。微量元素：Fe、Cu、Zn、Mo、Mn、Co、Si、Se、I、Al、B等元素所組成。這些元素通常又以碳為中心形成各種化合物，參與生物體的建成。碳?xì)浠衔镏饕ㄒ韵挛宸N形式：（1）氨基酸以及由其構(gòu)成的肽、蛋白質(zhì)。（2）核苷酸、核酸。（3）糖類及其衍生物。（4）脂類及其衍生物。（5）維生素、激素及其它小分子有機(jī)物。其中，糖類、脂類、蛋白質(zhì)、核酸四類化合物只存在于生物體內(nèi)，分子量也很大，因此這些化合物又稱為生物大分子（Biologicalmacromolecue)。（二）生物體內(nèi)的物質(zhì)代謝、能量代謝及調(diào)節(jié)生物體區(qū)別于非生命物體的一個(gè)最主要特征就是具有新陳代謝作用，即生物體與其外界環(huán)境之間不斷的物質(zhì)的和能量的交換過程。同化作用異化作用這部分內(nèi)容主要包括：糖代謝、脂代謝、蛋白質(zhì)代謝和核酸代謝、生物氧化和代謝調(diào)節(jié)六章。（三）生物體遺傳信息傳遞與表達(dá)生物體區(qū)別于非生物物體的另一個(gè)重要特征就是具有自我復(fù)制的能力，即以自身為模板復(fù)制出與自身相同的后代的能力也即繁殖作用。本質(zhì)是遺傳信息在生物體親子代間的傳遞作用。生物化學(xué)按其研究?jī)?nèi)容的不同又可以劃分為：靜態(tài)生物化學(xué)（有機(jī)生物化學(xué)）代謝生物化學(xué)（動(dòng)態(tài)生物化學(xué)）功能生物化學(xué)（機(jī)能生物化學(xué)）（四）生命物質(zhì)的基本特征生命是物質(zhì)的一種特殊存在形式，生命物質(zhì)具有一系列基本特征。（1）生物體內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)遵循普通物理化學(xué)規(guī)律。（2）生物功能分子的結(jié)構(gòu)、理化性質(zhì)及功能之間具有明顯的相互依存關(guān)系。（3）細(xì)胞是生命活動(dòng)的基本結(jié)構(gòu)和功能單位，一切重要功能分子都有明確的細(xì)胞定位。（4）生命是“一致性與差異性”的統(tǒng)一體1）不同生物體內(nèi)的各類有機(jī)大分子均由相同的單體構(gòu)成。2）不同生物體內(nèi)各類有機(jī)大分子的代謝均按照相同的方式進(jìn)行。3）所有生物體均以核酸為遺傳信息載體，并共用一套遺傳密碼。二、生物化學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)史生物化學(xué)和其他自然科學(xué)一樣，他的產(chǎn)生和發(fā)展主要是由生產(chǎn)實(shí)踐和科學(xué)研究的需要所決定。早期生物化學(xué)發(fā)展的動(dòng)力主要來自于醫(yī)藥學(xué)及發(fā)酵業(yè)的興起。在西方，十七、十八世紀(jì)工業(yè)革命的興起對(duì)生物化學(xué)的發(fā)展也起著重大的推動(dòng)作用。生物化學(xué)作為一門科學(xué)，他的發(fā)展大體上可以分成三個(gè)階段。20世紀(jì)之前20世紀(jì)初至50年代20世紀(jì)50年代以后20世紀(jì)之前，本時(shí)期是靜態(tài)生物化學(xué)迅速興起的時(shí)期，主要研究生物體的化學(xué)組成成分的種類、結(jié)構(gòu)、含量、分布。整體上屬于描述性的，在此時(shí)期出現(xiàn)了許多奠基性的重要發(fā)現(xiàn)。1770-1774年P(guān)riestely發(fā)現(xiàn)O2，并證明動(dòng)物消耗O2，植物產(chǎn)生O2。1776-1778年Scheele（舍勒）通過對(duì)許多天然藥物化學(xué)成分的分析，首次分離得到了乳酸、酒石酸、蘋果酸、尿酸、甘油等一系列天然有機(jī)物。1779-1796年Ingen-Housz證明綠色植物產(chǎn)生O2需要光，并證明綠色植物可利用CO2。1780-1789年Lavoisier（拉瓦錫），法國(guó)的一位生物化學(xué)家，第一次發(fā)現(xiàn)動(dòng)物的呼吸作用本質(zhì)就是氧化作用，它和蠟燭的燃燒作用一樣，都是碳?xì)浠衔锏难趸磻?yīng)，并首先認(rèn)識(shí)到乙醇的形成是一系列化學(xué)反應(yīng)的結(jié)果。1854-1864年L.Pasteur證明發(fā)酵是由于微生物活動(dòng)的結(jié)果，推翻了自生論。1864年Hoppe-seyler結(jié)晶出第一種蛋白質(zhì)血紅蛋白。1869年Miescher發(fā)現(xiàn)核酸。1877年Hoppe-seyler首次提出Biochemie，譯成英語(yǔ)是Biochemistry或Biologicalchemistry將生理化學(xué)改為生物化學(xué)，使生物化學(xué)從生理學(xué)中分離出來，成為一門獨(dú)立的學(xué)科。Hoppe-seyler還首創(chuàng)Proteids譯成英語(yǔ)即Protein，他還創(chuàng)辦了世界上第一本生物化學(xué)方面的雜志《生理化學(xué)雜志》。因此，Hoppe-seyler是生物化學(xué)的創(chuàng)始人之一。20世紀(jì)初期至50年代該時(shí)期是新陳代謝過程研究的全盛時(shí)期，由于酶、激素、維生素等活性物質(zhì)的發(fā)現(xiàn)及分離提取，使生物化學(xué)家的研究興趣從此從靜態(tài)轉(zhuǎn)到到了動(dòng)態(tài)，導(dǎo)致了許多新的代謝過程的被發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)在人們所知的許多代謝過程都是在那個(gè)時(shí)期研究清楚的。1905年，Knoop提出了脂肪酸的β-氧化。1912年，Nuberg提出了生醇發(fā)酵的化學(xué)過程。1933年，Embden-Myerhof證明糖酵解及發(fā)酵化學(xué)歷程中的關(guān)鍵性中間物。1937-1940年，Kreb's提出了三羧酸循環(huán)的假設(shè)等。20世紀(jì)50年代以后這個(gè)時(shí)期是生物大分子結(jié)構(gòu)與功能研究突飛猛進(jìn)的時(shí)期，許多與此有關(guān)的重要成果都是在這個(gè)時(shí)期取得的。1950年P(guān)auling和Corey在X-光衍射實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上提出了蛋白質(zhì)的二級(jí)模型學(xué)說。1953年Sanger完成了世界上第一個(gè)天然蛋白質(zhì)分子牛胰島素51個(gè)氨基酸序列的分析。同年，Watson和Crick在M.H.F.WilkinsX-光衍射圖譜研究的基礎(chǔ)上提出了著名的DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型，由于此貢獻(xiàn)這三人分別獲得了1962年度的諾貝爾生理醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)1960年，Kendrew獲得了高分辨率的鯨魚血紅蛋白結(jié)構(gòu)X-光衍射分析。1961年，Jacob、Monod提出了操縱子學(xué)說，并假設(shè)了mRNA的功能，獲得1965年度的諾貝爾生理醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。1965年，Holly測(cè)定了酵母丙氨酸t(yī)RNA的一級(jí)結(jié)構(gòu)，獲得了1968年度諾貝爾生理醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。1965年，我國(guó)首次在世界上用人工的方法合成了具有天然活性的結(jié)晶牛胰島。1973年，使用0.18umX-光衍射分析法測(cè)定了牛胰島素的空間結(jié)構(gòu)。1975年，DulbeccoTemin和Baltimore在勞氏肉瘤病毒中發(fā)現(xiàn)逆轉(zhuǎn)錄現(xiàn)象，共享諾貝爾生理醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。1980年，Sanger發(fā)明DNA雙脫氧測(cè)序法，與Gilbert和Berg共享諾貝爾生理醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。1981年，中國(guó)上海生物化學(xué)研究所的科學(xué)工作者人工全成了具有完全生物活性的酵母丙氨酸t(yī)RNA。1989年，Altman和Cech由于發(fā)現(xiàn)某些RNA具有催化作用（核酶），獲諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。1993年，Robert和Sharp由于發(fā)現(xiàn)斷裂基因，諾貝爾生理醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。Mullis因發(fā)明PCR儀與第一個(gè)設(shè)計(jì)基因突變的Smith共享諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。1997年，Prusiner由于發(fā)現(xiàn)早老性癡呆癥的病因——朊病毒，諾貝爾生理醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。1990年10月：被譽(yù)為生命科學(xué)“阿波羅登月計(jì)劃”的人類基因組計(jì)劃（HumanGenomeProject,HGP）啟動(dòng)。項(xiàng)目目標(biāo)是了解人類自身，操縱生命。1998年5月，美國(guó)科學(xué)家建塞萊拉遺傳公司，目標(biāo)是投入3億美元，到2001年繪制出完整的人體基因組圖譜，與國(guó)際人類基因組計(jì)劃展開競(jìng)爭(zhēng)。2000年6月26日，科學(xué)家公布人類基因組工作草圖。2001年7月，國(guó)際人類基因組計(jì)劃的科學(xué)家和美國(guó)塞萊拉公司分別宣布將繪制人類基因變異圖譜。1999年7月，中國(guó)科學(xué)院遺傳所人類基因組中心，在國(guó)際人類基因組HGSI注冊(cè)，承擔(dān)了其中1%，即3號(hào)染色體上3000萬個(gè)堿基的測(cè)序任務(wù)，使我國(guó)成為繼美、英、德、日、法之后第六個(gè)參與該計(jì)劃的國(guó)家，也是唯一的發(fā)展中國(guó)家。2002年4月3日，中國(guó)科學(xué)家公布水稻基因組工作草圖，水稻基因組有4億3千萬個(gè)堿基對(duì)（約為人的基因組的1/8），12對(duì)染色體，50，000個(gè)基因，我國(guó)科學(xué)工作者承擔(dān)測(cè)序的是4號(hào)染色體，36Mb(占8%)。繼2001年，人類基因組計(jì)劃，小鼠、大鼠、水稻、擬南芥等模式生物基因組計(jì)劃的完成,生物學(xué)研究了進(jìn)入后基因組時(shí)代。比較基因組學(xué)(comparativegenomics)功能基因組學(xué)(functionalgenomics)蛋白質(zhì)組學(xué)（proteomics）RNA組學(xué)(RNomics)代謝組學(xué)（metabonomics）三、生物化學(xué)與工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)關(guān)系（一）生物化學(xué)與工業(yè)生產(chǎn)的關(guān)系發(fā)酵工業(yè)是利用微生物的生命活動(dòng)，生產(chǎn)人類所需產(chǎn)品的工藝過程。由于原料的投入到產(chǎn)品的形成都是人工控制的條件下，通過微生物的新陳代謝來實(shí)現(xiàn)的。在工業(yè)發(fā)酵過程中，人們之所以能夠獲得多種多樣的產(chǎn)品，關(guān)鍵就是微生物代謝的多樣性、工藝條件的不同性，因此生物化學(xué)知識(shí)對(duì)發(fā)酵工業(yè)來講是非常重要，它是闡明工業(yè)發(fā)酵機(jī)理、選擇合理工藝條件、指導(dǎo)微生物菌種的選育等都有重要意義。（二）生物化學(xué)與農(nóng)業(yè)的關(guān)系生物化學(xué)對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)也有很大使用意義，如弄清楚植物的新陳代謝規(guī)律，我們就可以控制植物的發(fā)育，摸清蛋白質(zhì)、糖、脂等的生物合成規(guī)律，我們就可以控制一定的條件，獲得更多、更優(yōu)質(zhì)的農(nóng)產(chǎn)品。在現(xiàn)代品質(zhì)育種中，也有許多只有通過生化技術(shù)才能辦到的工作，如農(nóng)作物育種親本的選擇，各種重要成分的測(cè)定、許多遺傳性狀如抗旱型、耐寒性、高產(chǎn)性的鑒定等都可以用生物化學(xué)方法來實(shí)現(xiàn)。（三）生物化學(xué)與醫(yī)學(xué)的關(guān)系生物化學(xué)對(duì)于醫(yī)學(xué)研究有極其重要意義，集中體現(xiàn)在四個(gè)方面：一是闡明疾病發(fā)生機(jī)理，二是提供臨床生化檢驗(yàn)和診斷方法，三是尋找治療方法，四是為新藥設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)等。生物化學(xué)對(duì)營(yíng)養(yǎng)學(xué)也很重要，如為人類提供合適營(yíng)養(yǎng)是保證人體健康的重要保證，而各種營(yíng)養(yǎng)成分的比例如何，功能如何，過多過少會(huì)有什么問題等等都可以從生物化學(xué)中找到答案。因此，有人說營(yíng)養(yǎng)學(xué)是生物化學(xué)的對(duì)人類的一個(gè)重要貢獻(xiàn)，我覺得這一點(diǎn)也不夸張。四、生物化學(xué)學(xué)習(xí)中應(yīng)該注意的幾個(gè)問題1.善于記憶、勤于思考學(xué)習(xí)心理學(xué)理論認(rèn)為，學(xué)習(xí)可以分成為4個(gè)不同的層次，即記住、理解、活用和創(chuàng)新。2.堅(jiān)持用辨證統(tǒng)一的觀點(diǎn)和唯物辯證的觀點(diǎn)學(xué)習(xí)和分析生物化學(xué)問題。3.要學(xué)會(huì)從生物進(jìn)化和生物體整體觀點(diǎn)看待生物化學(xué)問題。4.學(xué)以致用的原則，理論學(xué)習(xí)與實(shí)踐技能學(xué)習(xí)并重的原則。（10分鐘）新課導(dǎo)入（35分鐘）詳細(xì)介紹生物化學(xué)研究的內(nèi)容，使學(xué)生從宏觀上認(rèn)識(shí)生物化學(xué)。（20分鐘）生物化學(xué)的發(fā)展簡(jiǎn)史，以及生物化學(xué)學(xué)科發(fā)展大記事。是學(xué)生產(chǎn)生濃厚興趣。（15分鐘）生物化學(xué)與工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)關(guān)系（5分鐘）生物化學(xué)學(xué)習(xí)方法及注意問題。（5分鐘）本次課的總結(jié)思考題、作業(yè)題、討論題：思考題：生物體化學(xué)組成成分及存在形式。生物化學(xué)研究的主要內(nèi)容是什么？作業(yè)題：1．生物化學(xué)的研究對(duì)象是什么？2．生物化學(xué)研究的主要內(nèi)容是什么？3．生物化學(xué)與畜牧專業(yè)的關(guān)系？課后總結(jié)分析：69-第2次課學(xué)時(shí)2授課題目（章，節(jié)）第二章蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能1授課類型（請(qǐng)打√）理論課√□研討課□習(xí)題課□復(fù)習(xí)課□其他□教學(xué)目的：通過學(xué)習(xí)宏觀的了解第二章的總體內(nèi)容；掌握蛋白質(zhì)的化學(xué)組成。教學(xué)方法、手段：多媒體技術(shù)與板書并用。教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)：1、20種氨基酸的分子式、三字母縮寫、分子式。2、蛋白質(zhì)的元素組成及含量計(jì)算。教學(xué)內(nèi)容及過程設(shè)計(jì)補(bǔ)充內(nèi)容和時(shí)間分配一、課程回顧上次課講的主要內(nèi)容：1、生物化學(xué)的概述；2、生物化學(xué)研究的內(nèi)容；3、生物化學(xué)的發(fā)展簡(jiǎn)史；4、生物化學(xué)與動(dòng)物生產(chǎn)、健康的關(guān)系；5、學(xué)習(xí)生物化學(xué)的方法和注意事項(xiàng)。新課導(dǎo)入蛋白質(zhì)是生物體的基本組成成分之一，也是含量最豐富、功能最多的高分子物質(zhì)，約占人體固體成分的45％。蛋白質(zhì)是生命的物質(zhì)基礎(chǔ)，沒有蛋白質(zhì)就沒有生命。蛋白質(zhì)在生命活動(dòng)中執(zhí)行著多種功能，如催化功能（酶）；調(diào)節(jié)功能（部分激素是蛋白質(zhì)、非蛋白激素的合成離不開酶的催化、激素受體是蛋白質(zhì)、基因的調(diào)控也離不開蛋白質(zhì)）；運(yùn)輸功能（血紅蛋白、載體、轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白等）；運(yùn)動(dòng)功能（肌肉收縮是實(shí)現(xiàn)軀體運(yùn)動(dòng)、血液循環(huán)、呼吸、胃腸蠕動(dòng)的基礎(chǔ)，都依賴有收縮功能的蛋白）；防御功能（抗體和補(bǔ)體）；應(yīng)激功能（神經(jīng)的傳導(dǎo)和大腦的思維離不開蛋白質(zhì)）；機(jī)械支持功能（皮膚、結(jié)締組織、骨骼的膠原蛋白）；物質(zhì)代謝；細(xì)胞信息傳遞；個(gè)體生長(zhǎng)發(fā)育；組織修復(fù)等。三、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能概述（一）蛋白質(zhì)是生命的表征，哪里有生命活動(dòng)哪里就有蛋白質(zhì)1.酶：作為酶的化學(xué)本質(zhì)，溫和、快速、專一，任何生命活動(dòng)之必須，酶的另一化學(xué)本質(zhì)是RNA，不過它比蛋白質(zhì)差遠(yuǎn)了，種類、速度、數(shù)量。2.免疫系統(tǒng)：防御系統(tǒng)，抗原（進(jìn)入“體內(nèi)”的生物大分子和有機(jī)體），發(fā)炎。細(xì)胞免疫：T細(xì)胞本身，分化，膿細(xì)胞。體液免疫：B細(xì)胞，釋放抗體，導(dǎo)彈，免疫球蛋白（Ig）。3.肌肉：肌肉的伸張和收縮靠的是肌動(dòng)蛋白和肌球蛋白互動(dòng)的結(jié)果，體育生化。4.運(yùn)輸和儲(chǔ)存氧氣：Hb和Mb。5.激素：含氮類激素，固醇類激素。6.基因表達(dá)調(diào)節(jié)：操縱子學(xué)說，阻遏蛋白。7.生長(zhǎng)因子：EGF（表皮生長(zhǎng)因子），NGF（神經(jīng)生長(zhǎng)因子），促使細(xì)胞分裂。8.信息接收：激素的受體，糖蛋白，G蛋白。9.結(jié)構(gòu)成分：膠原蛋白（肌腱、筋），角蛋白（頭發(fā)、指甲），膜蛋白等。生物體就是蛋白質(zhì)堆積而成，人的長(zhǎng)相也是由蛋白質(zhì)決定的。10.精神、意識(shí)方面：記憶、痛苦、感情靠的是蛋白質(zhì)的構(gòu)象變化，蛋白質(zhì)的構(gòu)象分類是目前熱門課題。11.蛋白質(zhì)是遺傳物質(zhì)？只有不確切的少量證據(jù)。如庫(kù)魯病毒，怕蛋白酶而不怕核酸酶。（二）、構(gòu)成蛋白質(zhì)的元素構(gòu)成蛋白質(zhì)的主要元素有C、H、O、N、S5種，其中N元素的含量很穩(wěn)定，16％，因此，測(cè)定樣品中氮元素的含量就能算出蛋白質(zhì)的量。（三）、蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)層次1．一級(jí)結(jié)構(gòu)：蛋白質(zhì)分子中氨基酸的線性排列順序。2．二級(jí)結(jié)構(gòu)：蛋白質(zhì)主鏈局部有規(guī)則的空間排布方式。3．三級(jí)結(jié)構(gòu)：肽鏈在空間的折疊和卷曲形成的形狀，所有原子在空間的排布。4．四級(jí)結(jié)構(gòu)：多條肽鏈之間的作用。四：蛋白質(zhì)功能上的多樣性是由其結(jié)構(gòu)的千差萬別所決定的。只有在深入了解蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上才能更透徹了解蛋白質(zhì)的功能。150萬種生物中，有1010～1012種蛋白質(zhì)及1010種核酸、人體蛋白質(zhì)有106種。四、講授新課第一節(jié)蛋白質(zhì)的分子組成蛋白質(zhì)（Protein）的元素組成及其特點(diǎn)。主要C、H、O、N、S。其他P、Fe、Cu、Zn、Mn、Co、Mo、I。蛋白質(zhì)含氮量平均為16％，而且大部分氮元素存在在蛋白質(zhì)中測(cè)定生物樣品含氮量，可推算出蛋白質(zhì)大致含量。每克樣品含氮克數(shù)×6.23×100＝100克樣品中蛋白質(zhì)含量（g％）一、氨基酸（aminoacid；aa，AA）蛋白質(zhì)的基本組成單位是氨基酸。存在于自然界中的氨基酸有300余種，組成蛋白質(zhì)的氨基酸只有20種，均屬L－α－氨基酸（甘氨酸除外）。但由于氨基酸的種類、數(shù)量、排列順序及組合方式的不同，20種氨基酸可構(gòu)成種類繁多、功能各異的蛋白質(zhì)。D型氨基酸沒有營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，僅存在于纈氨霉素、短桿菌肽等極少數(shù)寡肽之中，沒有在蛋白質(zhì)中發(fā)現(xiàn)。氨基酸的通式（脯氨酸除外）：COOH│H2N─C─H│R連在羧基上的C稱為α－碳原子，為不對(duì)稱碳原子（甘氨酸除外），不同的氨基酸其側(cè)鏈（R）各異。氨基酸的分類根據(jù)其側(cè)鏈的結(jié)構(gòu)和理化性質(zhì)分為四類：1．非極性疏水性氨基酸側(cè)鏈基團(tuán)有甲基、苯環(huán)等疏水基團(tuán)。側(cè)鏈彼此連結(jié)形成疏水鍵，是蛋白質(zhì)三級(jí)結(jié)構(gòu)中數(shù)量最多的次級(jí)鍵。甘、丙、纈、亮、異亮、苯丙、脯。（7種）2．極性中性氨基酸側(cè)鏈基團(tuán)有羥基、酚基、巰基和酰胺基等極性親水基團(tuán)。色、絲、酪、半胱、蛋、蘇、天冬酰胺、谷氨酰胺。（8種）3．酸性氨基酸側(cè)鏈上有羧基，在中性水溶液中電離出H＋而帶負(fù)電荷。天冬氨酸（Asp）、谷氨酸（Glu）4．堿性氨基酸側(cè)鏈氨基、胍基和咪唑基可接受H＋而帶正電荷。賴氨酸（Lys）、精氨酸（Arg）、組氨酸（His）脯氨酸與半胱氨酸較為特殊。脯氨酸屬亞氨基酸，亞氨基能與另一羧基形成肽鍵；N在環(huán)中，移動(dòng)的自由度受到限制，處于多肽鏈中時(shí)，往往使肽鏈走向形成折角。兩個(gè)半胱氨酸脫氫以二硫鍵相連形成胱氨酸。在蛋白質(zhì)分子中二硫鍵（共價(jià)鍵）是連接肽鏈內(nèi)或肽鏈間的主要橋鍵，造成肽鏈分支或成為環(huán)狀。蛋氨酸又稱甲硫氨酸。（二）氨基酸的理化性質(zhì)1．兩性解離及等電點(diǎn)（1）兩性解離氨基酸含有堿性的α-氨基和酸性的α-羧基，在酸性溶液中與質(zhì)子結(jié)合成帶正電荷的陽(yáng)離子，在堿性溶液中與OH－結(jié)合，失去質(zhì)子成為帶負(fù)電荷的陰離子。氨基酸是兩性電解質(zhì)，具有兩性解離特性。（2）pI氨基酸解離方式取決于所溶液的pH，解離成陽(yáng)離子和陰離子的趨勢(shì)及程度相等成為兼性離子，呈電中性時(shí)的溶液pH稱為該氨基酸的等電點(diǎn)。氨基酸的pI是由α-羧基和α-氨基的解離常數(shù)的負(fù)對(duì)數(shù)pK1和pK2決定的。pI=1/2（pK1＋pK2）（Glu：3.22；Lys：9.74）2.紫外吸收性質(zhì)參與蛋白質(zhì)組成的20種氨基酸，在可見光區(qū)域都沒有光吸收，但在遠(yuǎn)紫外區(qū)（<220nm）均有光吸收。在近紫外光區(qū)域（220－300nm）只有酪氨酸（Tyr）、苯丙氨酸（Phe）和色氨酸（Trp）有吸收光的能力。因?yàn)樗鼈兊腞基含有苯環(huán)共軛雙鍵系統(tǒng)。測(cè)定蛋白質(zhì)溶液在280nm波長(zhǎng)處光吸收值，可快速、簡(jiǎn)便分析溶液中蛋白質(zhì)含量。3．茚三酮反應(yīng)在氨基酸的分析化學(xué)中，具有特殊意義的是氨基酸與茚三酮的反應(yīng)。茚三酮在弱酸性溶液中與α-氨基酸共熱，引起氨基酸氧化脫氨、脫羧反應(yīng)，最后茚三酮與反應(yīng)物——氨和還原茚三酮發(fā)生作用，生成藍(lán)紫色化合物，最大吸收峰在570nm波長(zhǎng)處。茚三酮顯色可用于氨基酸的定性或定量測(cè)定。二、肽（一）肽（peptide）1.肽鍵由一個(gè)氨基酸的α-羧基與另一個(gè)氨基酸的α-氨基脫水形成的共價(jià)鍵，又稱為酰胺鍵，是蛋白質(zhì)的主鍵。－H2OH2N－CH－COOH＋H2N－CH－COOH→→→H2N－CH－CO－NH－CH－COOH││││R1R2R1R22.肽是由許多氨基酸殘基通過肽鍵連接形成的鏈狀結(jié)構(gòu)。又稱肽鏈。3.寡肽、多肽10個(gè)以內(nèi)氨基酸相連而成的肽稱為寡肽，更多的氨基酸相連而成的肽稱為多肽。4.氨基酸殘基肽鏈中的氨基酸由于脫水而結(jié)構(gòu)不完整，稱為氨基酸殘基。5.N－端、C－端多肽鏈有兩端，自由氨基端稱為氨基末端（N端），寫在左側(cè)，自由羧基端稱為羧基末端（C端）寫在右側(cè)。三、蛋白質(zhì)的分類（一）根據(jù)蛋白質(zhì)的組成成分1．單純蛋白質(zhì)只含氨基酸。2．結(jié)合蛋白質(zhì)還含非蛋白部分（輔基），以共價(jià)鍵與蛋白質(zhì)結(jié)合。如色素、寡糖、脂類、磷酸、金屬離子、核酸。（二）根據(jù)蛋白質(zhì)的形狀1．纖維狀蛋白質(zhì)：分子長(zhǎng)軸的長(zhǎng)度比短軸長(zhǎng)10倍以上。纖維狀的結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)，難溶于水。2．球狀蛋白質(zhì)：球形或橢圓形的功能蛋白質(zhì)，可溶于水。小結(jié)：（10分鐘）課程回顧（10分鐘）新課導(dǎo)入（25分鐘）講授新課，蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能概述，把大把白紙這一章的內(nèi)容概括的講一下，讓學(xué)生們宏觀的了解一下這一章的內(nèi)容，然后再展開講解。（10分鐘）蛋白質(zhì)的元素組成和含量計(jì)算。（20分鐘）氨基酸的分類和性質(zhì)，這段內(nèi)容比較抽象，把抽象的內(nèi)容用通俗的舉例子的方法講解出來，再結(jié)合課件中的圖片，爭(zhēng)取學(xué)生課堂能理解掌握。（10分鐘）氨基酸的理化性質(zhì)和分類。（5分鐘）小結(jié)，把這次可得內(nèi)容總結(jié)一下。思考題、作業(yè)題、討論題：1、蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)。2、20種氨基酸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。3、氨基酸的理化性質(zhì)及分類。課后總結(jié)分析：第3次課學(xué)時(shí)2授課題目（章，節(jié)）第二章蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能2授課類型（請(qǐng)打√）理論課□研討課□習(xí)題課□復(fù)習(xí)課□其他□教學(xué)目的：掌握蛋白質(zhì)的化學(xué)組成、基本結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及結(jié)構(gòu)和功能的關(guān)系，熟悉蛋白質(zhì)和氨基酸重要的理化性質(zhì)，了解蛋白質(zhì)的分類和分離純化的手段。教學(xué)方法、手段：老師示范、板書、多媒體技術(shù)教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)：1、蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)和空間結(jié)構(gòu)。2、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系。教學(xué)內(nèi)容及過程設(shè)計(jì)補(bǔ)充內(nèi)容和時(shí)間分配課程回顧回顧上節(jié)課學(xué)過的內(nèi)容：蛋白質(zhì)的生物學(xué)功能。20種氨基酸的名稱和性質(zhì)。3、氨基酸的理化性質(zhì)。二、新課講授第二節(jié)蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)分子是由許多氨基酸通過肽鍵相連形成的生物大分子。氨基酸排列順序及肽鏈的空間排布等構(gòu)成蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)。分為：基本結(jié)構(gòu)（一級(jí)）和高級(jí)結(jié)構(gòu)或空間構(gòu)象（二級(jí)、三級(jí)、四級(jí)結(jié)構(gòu)）。構(gòu)象：是化學(xué)鍵的旋轉(zhuǎn)形成的立體結(jié)構(gòu)，改變構(gòu)象不涉及共價(jià)鍵的破壞。構(gòu)型：是指各原子或基團(tuán)在不對(duì)稱碳原子上的排列形成的空間結(jié)構(gòu)，改變構(gòu)型必須將共價(jià)鍵斷裂后重新連結(jié)。一、蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)1．定義：蛋白質(zhì)分子中氨基酸由N端至C端的排列順序。即氨基酸序列。2．主鍵：肽鍵。有些蛋白質(zhì)還含二硫鍵。3．意義：是蛋白質(zhì)空間構(gòu)象和特異生物學(xué)功能的基礎(chǔ)，不是決定空間構(gòu)象的唯一因素。二、蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)

（一）定義：蛋白質(zhì)分子中某一段肽鏈主鏈骨架原子的相對(duì)空間位置，不涉及氨基酸殘基側(cè)鏈的構(gòu)象。是蛋白質(zhì)主鏈局部的空間構(gòu)象。（二）肽單元：參予肽鍵的Cα1、C、O、N，H、Cα26個(gè)原子處于同一平面構(gòu)成。OCαCNCαH根據(jù)X衍射技術(shù)測(cè)定（根據(jù)鍵長(zhǎng)和鍵角，推斷肽的空間結(jié)構(gòu)）一般有機(jī)胺C－N單鍵鍵長(zhǎng)0.149nm異氰根C=N雙鍵鍵長(zhǎng)0.127nm肽鍵C－N鍵長(zhǎng)0.132nm肽鍵鍵長(zhǎng)位于單鍵和雙鍵之間，因此具有一定程度的雙鍵性質(zhì)（近似以π鍵），不能自由旋轉(zhuǎn)。參與肽鍵的6個(gè)原子被約束于同一個(gè)平面上，Cα1和Cα2是在平面的兩個(gè)對(duì)角，為反式構(gòu)型，這就是肽單元。Cα與N和羰基碳原子相連的鍵都是典型的單鍵，可以自由旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)角度決定兩個(gè)相鄰肽單元平面的相對(duì)空間位置。這樣可以把多肽鏈的主鏈看成是由被Cα隔開的許多肽單元所組成。而肽單元可以看做蛋白質(zhì)構(gòu)象的基本單元。肽單元圍繞α－碳原子旋轉(zhuǎn)，使多肽鏈形成各種形式的主鏈構(gòu)象和側(cè)鏈構(gòu)象。但實(shí)際上側(cè)鏈間、主鏈間相互吸引或排斥，相互影響或制約，使整個(gè)蛋白質(zhì)分子形成一個(gè)最穩(wěn)定的特定構(gòu)象。一種天然的蛋白質(zhì)的多肽鏈，在一定條件下，往往只有一種或很少幾種構(gòu)象。（三）主要形式肽鏈局部主鏈原子空間構(gòu)象的分子模型1.α-螺旋（1）多肽鏈的主鏈圍繞中心軸呈有規(guī)律地螺旋式上升，為右手螺旋。（2）螺旋每上升一圈（旋轉(zhuǎn)360o為一個(gè)螺旋周期）含3.6個(gè)氨基酸殘基，螺距為0.54nm。（3）每個(gè)肽鍵的N－H和第四個(gè)肽鍵的羰基氧C＝O形成氫鍵，氫鍵的方向與螺旋軸基本平行。穩(wěn)定α-螺旋結(jié)構(gòu)。（4）側(cè)鏈基團(tuán)位于α-螺旋的外側(cè)，不參與α-螺旋的維系，但對(duì)α-螺旋的形成和穩(wěn)定有重要影響。2.β-折疊（1）幾條多肽鏈或一條多肽鏈反折形成的若干肽段互相靠攏，平行排列。（2）所有肽鍵的C=O和N－H形成鏈間氫鍵，氫鍵與主鏈互相垂直。（3）側(cè)鏈基團(tuán)交替地伸向片層的上方和下方。由于側(cè)鏈基團(tuán)的存在，而主鏈又必須互相靠攏，所以主鏈不能完全伸展，而呈鋸齒狀折疊的片層結(jié)構(gòu)。（4）相鄰肽鏈走向相反者為反平行式，結(jié)構(gòu)較穩(wěn)定，間距0.7nm。相鄰肽鏈走向相同為平行式，間距0.65nm。完全伸展的肽鏈間距為0.72nm。3、β-轉(zhuǎn)角常發(fā)生于肽鏈進(jìn)行180度回折時(shí)的轉(zhuǎn)角上，第一個(gè)氨基酸殘基的CO和第四個(gè)氨基酸殘基的NH形成氫鍵，以保持結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。又稱為發(fā)夾結(jié)構(gòu)或U形轉(zhuǎn)折。4.無規(guī)卷曲沒有確定規(guī)律性的部分肽鏈結(jié)構(gòu)。（四）維持鍵：氫鍵維持二級(jí)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。蛋白質(zhì)中，存在二個(gè)或三個(gè)具有二級(jí)結(jié)構(gòu)的肽段所形成的特殊空間構(gòu)象，稱為模序，發(fā)揮著特殊的生物學(xué)功能。三、蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)1.定義：多肽鏈主鏈和側(cè)鏈的全部原子的三維空間排布位置。2.穩(wěn)定因素：疏水作用、離子鍵、氫鍵、Vanderwaals力。（次級(jí)鍵）3.結(jié)構(gòu)域：對(duì)于較大的蛋白質(zhì)分子或亞基，多肽鏈往往由兩個(gè)或兩個(gè)以上相對(duì)獨(dú)立的三維實(shí)體締合而成三級(jí)結(jié)構(gòu)。這種相對(duì)獨(dú)立的三維實(shí)體就稱為結(jié)構(gòu)域。（結(jié)構(gòu)域介于超二級(jí)結(jié)構(gòu)和三級(jí)結(jié)構(gòu)之間）對(duì)于那些較小的蛋白質(zhì)分子或亞基來說結(jié)構(gòu)域和三級(jí)結(jié)構(gòu)往往是一個(gè)意思，也就是說這些蛋白質(zhì)是單結(jié)構(gòu)域的。4.亞基：具有獨(dú)立完整三級(jí)結(jié)構(gòu)的多肽鏈。四、蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)1.定義：蛋白質(zhì)亞基之間的締合，由2個(gè)或2個(gè)以上的亞基借次級(jí)鍵聯(lián)接構(gòu)成的更復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。各個(gè)亞基的空間排布及接觸部位的布局和相互作用。2.穩(wěn)定因素：主要是疏水作用，其次是氫鍵和離子鍵。依靠次級(jí)鍵維系。含有四級(jí)結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)，獨(dú)立的亞基一般沒有生物學(xué)功能，只有完整的四級(jí)結(jié)構(gòu)寡聚體才有生物學(xué)功能。第三節(jié)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系一、蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系（一）一級(jí)結(jié)構(gòu)是空間構(gòu)象的基礎(chǔ)核糖核酸酶的變性和復(fù)性實(shí)驗(yàn)是一個(gè)很有說服力的證明。8M尿素透析去尿素天然RNA酶→→→→→→變性RNA酶→→→→→→復(fù)性RNA酶β-巰基乙醇和巰基乙醇變性：采用尿素和β-巰基乙醇處理，破壞次級(jí)鍵和二硫鍵，其二、三級(jí)結(jié)構(gòu)破壞，肽鍵不受影響，一級(jí)結(jié)構(gòu)仍在，酶活性喪失。復(fù)性：采用透析法除去變性劑和還原劑以后，酶活力幾乎恢復(fù)到變性前的水平。經(jīng)檢查，其理化性質(zhì)也與天然酶一致，表明其構(gòu)象也已恢復(fù)。據(jù)數(shù)學(xué)計(jì)算，此酶還原后的8個(gè)半胱氨酸的巰基重新結(jié)合成4對(duì)二硫鍵共有105種可能的配對(duì)方式，其中只有一種是正確的配對(duì)，而只有按這種正確的配對(duì)方式連接才能表現(xiàn)此酶的活性。上述實(shí)驗(yàn)酶活性的恢復(fù)說明一級(jí)結(jié)構(gòu)包含著建立正確的空間結(jié)構(gòu)的全部信息。（二）一級(jí)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系一級(jí)結(jié)構(gòu)是空間構(gòu)象和功能的基礎(chǔ)。一級(jí)結(jié)構(gòu)相似的蛋白質(zhì)，其空間構(gòu)象和功能也相似。蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)發(fā)生改變則影響其正常功能，引起的疾病稱為分子病。許多遺傳性疾病是由于某一重要蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)發(fā)生了差錯(cuò)而引起。例如鐮刀形紅細(xì)胞性貧血患者的血紅蛋白（HbS，α2β26谷→纈），β亞基第6位谷氨酸變成纈氨酸，使水溶性的血紅蛋白具集成絲，相互粘著，導(dǎo)致紅細(xì)胞變成鐮刀狀而極易破碎。通過脾臟不易變形而溶血。純合子HbS占80%，兒童期就死亡；雜合子HbS占50%，只有30歲左右的壽命。這種疾病見于非洲某些地區(qū)。比較一些廣泛存在于生物界的蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)，可以幫助了解物種進(jìn)化間的關(guān)系。物種進(jìn)化相差越遠(yuǎn)，一級(jí)結(jié)構(gòu)的差別越大。－－分子分類學(xué)。二、蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系（一）肌紅蛋白（Mb）和血紅蛋白（Hb）結(jié)構(gòu)都是含有血紅素輔基的蛋白質(zhì)。1.Mb是一個(gè)只有三級(jí)結(jié)構(gòu)的單鏈蛋白質(zhì)，球狀分子內(nèi)部有一個(gè)袋形空穴，血紅素居于其中。2.Hb是具有四個(gè)亞基組成四級(jí)結(jié)構(gòu)，成人紅細(xì)胞Hb主要由兩條α鏈和兩條β鏈組成，α鏈含141個(gè)氨基酸殘基；β鏈含146個(gè)氨基酸殘基。Hb各亞基的三級(jí)結(jié)構(gòu)與Mb相似。1.協(xié)同效應(yīng)一個(gè)亞基與其配體（Hb中的配體為O2）結(jié)合后，能影響此寡聚體中另一亞基與配體的結(jié)合能力。如果是促進(jìn)作用則為正協(xié)同效應(yīng)，反之，則為負(fù)協(xié)同效應(yīng)。（寡聚體：由二個(gè)或多個(gè)亞基組成的蛋白質(zhì)。無四級(jí)結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)如溶菌酶、肌紅蛋白等稱為單體蛋白質(zhì)。）2.變構(gòu)效應(yīng)一個(gè)氧分子與Hb亞基結(jié)合后引起亞基的構(gòu)象變化，稱為變構(gòu)效應(yīng)。小分子氧稱為變構(gòu)劑或效應(yīng)劑。Hb則被稱為變構(gòu)蛋白。變構(gòu)效應(yīng)不僅發(fā)生在Hb與O2之間，一些酶與變構(gòu)效應(yīng)劑的結(jié)合，配體與受體的結(jié)合也存在著變構(gòu)效應(yīng)。一個(gè)蛋白質(zhì)與其它配體（或其它蛋白質(zhì)）結(jié)合后，蛋白質(zhì)的構(gòu)象發(fā)生變化，使它更適合于功能需要，這一類變化稱為變構(gòu)效應(yīng)。小結(jié)：和學(xué)生一起回憶本次講過的內(nèi)容，并板書出來。蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)：蛋白質(zhì)分子中氨基酸由N端至C端的排列順序。即氨基酸序列。2、蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)：蛋白質(zhì)分子中某一段肽鏈主鏈骨架原子的相對(duì)空間位置，不涉及氨基酸殘基側(cè)鏈的構(gòu)象。是蛋白質(zhì)主鏈局部的空間構(gòu)象。蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)：蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)：蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系。（10分鐘）上次課程內(nèi)容回顧，以提問的方式和學(xué)生互動(dòng)。加強(qiáng)鞏固上次課所學(xué)內(nèi)容。（15分鐘）蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)的講解。（25分鐘）蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)的講解。（20分鐘）蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)的講解，這段內(nèi)容和抽象，結(jié)合課件中的圖片，使學(xué)生更容易學(xué)習(xí)。（10分鐘）蛋白質(zhì)三級(jí)結(jié)構(gòu)講解，學(xué)生們?cè)谡莆樟硕?jí)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上較容易學(xué)習(xí)三級(jí)結(jié)構(gòu)。（10分鐘）蛋白質(zhì)四級(jí)結(jié)構(gòu)講解，學(xué)生們?cè)谡莆樟巳?jí)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上較容易學(xué)習(xí)四級(jí)結(jié)構(gòu)。（15分鐘）蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系。（5分鐘）學(xué)生提問與學(xué)生互動(dòng)，了解學(xué)生接受情況（5分鐘）本次課的內(nèi)容總結(jié)思考題、作業(yè)題、討論題：蛋白子的一級(jí)結(jié)構(gòu)。蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)及四種形式。蛋白質(zhì)的三、四級(jí)結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)。課后總結(jié)分析：第4次課學(xué)時(shí)2授課題目（章，節(jié)）第二章蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能3授課類型（請(qǐng)打√）理論課□研討課□習(xí)題課□復(fù)習(xí)課□其他□教學(xué)目的：掌握蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)，了解蛋白質(zhì)分離純化技術(shù)。教學(xué)方法、手段：多媒體技術(shù)和板書理論為主多媒體為輔。教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)：教學(xué)內(nèi)容及過程設(shè)計(jì)補(bǔ)充內(nèi)容和時(shí)間分配課程回顧上節(jié)課我們學(xué)習(xí)的內(nèi)容：蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)、二級(jí)結(jié)構(gòu)、三級(jí)結(jié)構(gòu)、四級(jí)結(jié)構(gòu)。蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能之間的關(guān)系。二、新課講授第四節(jié)蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)及其分離純化一、蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)（一）蛋白質(zhì)的兩性電離和等電點(diǎn)蛋白質(zhì)分子帶有許多可解離基團(tuán)，在一定的溶液pH條件下可解離為帶負(fù)電荷或帶正電荷的基團(tuán)，稱為兩性電離。當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)溶液處于某一pH時(shí)，蛋白質(zhì)解離成正、負(fù)電荷的趨勢(shì)相等，成為兼性離子，凈電荷為零，此時(shí)溶液的pH稱為蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)。體內(nèi)蛋白質(zhì)的pI大多數(shù)為5.0左右，在體液內(nèi)解離成陰離子。（二）蛋白質(zhì)的膠體性質(zhì)蛋白質(zhì)屬于生物大分子之一，分子量在1萬～100萬之間。其分子的顆粒大小可達(dá)1～100nm膠粒范圍之內(nèi)。蛋白質(zhì)膠體穩(wěn)定的因素有：水化膜和膠粒表面電荷。除去穩(wěn)定因素，蛋白質(zhì)極易從溶液中沉淀析出。（三）蛋白質(zhì)的變性、沉淀和凝固1.蛋白質(zhì)變性：在理化因素（加熱、乙醇、有機(jī)溶劑、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、重金屬離子、生物堿試劑等）作用下，蛋白質(zhì)空間構(gòu)象破壞，導(dǎo)致其理化性質(zhì)改變和生物活性的喪失，稱為蛋白質(zhì)變性。不涉及一級(jí)結(jié)構(gòu)的改變。變性蛋白質(zhì)溶解度降低，粘性增加，結(jié)晶能力消失，易被蛋白酶水解。蛋白質(zhì)變性程度較輕，去除變性因素后，有些蛋白質(zhì)仍可恢復(fù)或部分恢復(fù)其原有的構(gòu)象和功能，稱為復(fù)性。變性后，如空間構(gòu)象嚴(yán)重被破壞，不能復(fù)性，稱為不可逆性變性。2.沉淀和凝固：變性蛋白質(zhì)疏水側(cè)鏈暴露，肽鏈融匯相互纏繞繼而聚集，易于從溶液中析出，稱為蛋白質(zhì)沉淀。在pH為等電點(diǎn)的溶液中，變性蛋白質(zhì)可結(jié)成絮狀物，絮狀物能溶于強(qiáng)酸或強(qiáng)堿中。經(jīng)加熱，絮狀物變成比較堅(jiān)固不再溶解的凝塊，稱為凝固作用。變性的蛋白質(zhì)不一定沉淀，沉淀的蛋白質(zhì)不一定變性，凝固的蛋白質(zhì)一定變性。（四）蛋白質(zhì)的紫外吸收由于蛋白質(zhì)分子中含有酪氨酸、苯丙氨酸和色氨酸（Tyr：275nm；Phe：257nm；Trp：280nm），因此在280nm波長(zhǎng)處有特征吸收峰。可用于蛋白質(zhì)定量測(cè)定。（五）蛋白質(zhì)的呈色反應(yīng)1.茚三酮反應(yīng)：蛋白質(zhì)水解產(chǎn)生的氨基酸可發(fā)生茚三酮反應(yīng)。2.雙縮脲反應(yīng)：蛋白質(zhì)和多肽分子中的肽鍵在稀堿溶液中與硫酸銅共熱，呈現(xiàn)紫色和紅色，稱為雙縮脲反應(yīng)。氨基酸無此反應(yīng)，此反應(yīng)可檢測(cè)蛋白質(zhì)水解程度。二、蛋白質(zhì)的分離和純化（一）丙酮沉淀及鹽析使用丙酮（甲醇、乙醇等脫水劑，破壞蛋白質(zhì)的水化層而使蛋白質(zhì)沉淀）沉淀時(shí)，必須在0～4℃低溫下進(jìn)行，丙酮用量10倍于蛋白質(zhì)在溶液體積。沉淀后立即分離，否則蛋白質(zhì)會(huì)變性。pI時(shí)效果更好。鹽析是將高濃度中性鹽（硫酸銨、硫酸鈉或氯化鈉等）加入蛋白質(zhì)溶液，破壞蛋白質(zhì)在水溶液中的穩(wěn)定因素（水化層、表面電荷），使蛋白質(zhì)溶解度降低而從溶液中沉淀析出的現(xiàn)象。各種蛋白質(zhì)鹽析所需的鹽濃度及pH均不同。用鹽析法可將蛋白質(zhì)初步分離。鹽析一般不會(huì)引起蛋白質(zhì)變性，不同蛋白質(zhì)鹽析時(shí)所需的鹽濃度不同，調(diào)節(jié)鹽濃度，可將不同的蛋白質(zhì)從溶液中先后析出。例如血清加入硫酸銨至50%飽和度，球蛋白先析出，再加至飽和，則清蛋白析出。（分段鹽析）（二）電泳帶電大分子在電場(chǎng)中向所帶電荷相反的電極移動(dòng)的現(xiàn)象稱為電泳。蛋白質(zhì)在偏離其pI的溶液中是帶電的，在電場(chǎng)中能向相反一極移動(dòng)。泳動(dòng)速率與蛋白質(zhì)所帶電荷多少及分子量大小有關(guān)。根據(jù)支撐物不同，有薄膜電泳（醋酸纖維薄膜）、凝膠電泳（瓊脂糖、淀粉、聚丙烯酰胺凝膠為支撐物）等。人血清中各種蛋白質(zhì)的pI不同（中性偏酸），將血清點(diǎn)在醋酸纖維薄膜上，在pH8.6的緩沖液中各種蛋白質(zhì)帶負(fù)電荷，電泳時(shí)向陽(yáng)極移動(dòng)，由于各種蛋白質(zhì)帶電多少、分子量大小不同，泳動(dòng)速率不同而被分離。電泳后顯色，可見各種蛋白質(zhì)顯色區(qū)帶，用于某些疾病的診斷。＋－A－α1－α2－β－γ原點(diǎn)←←←←←←←←←←←聚丙烯酰胺凝膠為支撐物的電泳，因該凝膠還具有分子篩效應(yīng)，不同分子量的蛋白質(zhì)通過凝膠的微孔所受的阻力不同，因而其分辨力很高，可將血清蛋白分成20～30個(gè)區(qū)帶。常用于蛋白質(zhì)的分離鑒定和分子量測(cè)定。（三）透析利用透析袋將大分子與小分子分開的方法。透析袋是用具有超小微孔的膜（硝酸纖維素膜）制成。微孔只允許分子量為1000以下的化合物通過。將蛋白質(zhì)（高分子化合物）溶液放入透析袋，再置于水中，通過不斷換水，可把袋內(nèi)小分子物質(zhì)（硫酸銨、氯化鈉等）全部去盡。袋外放吸水劑（聚乙二醇），還可將蛋白質(zhì)溶液濃縮。（四）層析是蛋白質(zhì)分離純化的重要手段之一。種類很多，有離子交換層析（根據(jù)蛋白質(zhì)帶電荷特性）、親和層析（利用抗原抗體反應(yīng)）等。離子交換層析是利用陰離子交換樹脂（帶正電荷）可吸附帶負(fù)電荷的蛋白質(zhì)，然后用含陰離子（如Cl－）的溶液洗柱，含負(fù)電量小的蛋白質(zhì)先被洗脫，增加Cl－濃度，含負(fù)電量多的蛋白質(zhì)也被洗脫下來，于是蛋白質(zhì)被分離。（五）分子篩又稱凝膠過濾，是層析的一種。層析柱內(nèi)填滿帶有小孔的顆粒（葡聚糖凝膠、瓊脂糖凝膠），蛋白質(zhì)溶液從頂部下滲時(shí)，小分子蛋白質(zhì)進(jìn)入孔內(nèi)而滯留時(shí)間較長(zhǎng)，大分子蛋白質(zhì)逕直流出。不同大小的蛋白質(zhì)得以分離。根據(jù)待分離蛋白質(zhì)的分子量大小，應(yīng)選用不同規(guī)格的凝膠層析劑。（六）超速離心用于分離純化蛋白質(zhì)和測(cè)定蛋白質(zhì)的分子量。利用50萬倍地心引力（5×105g）的超離心力，分離具有不同沉降系數(shù)（S）的蛋白質(zhì)的方法。當(dāng)浮力與沉降力相等時(shí)，沉降停止，不同蛋白質(zhì)得以分離。此法也可用于核酸和細(xì)胞器的分離。蛋白質(zhì)在離心場(chǎng)中的行為用沉降系數(shù)S表示，是指單位離心力作用下顆粒沉降的速度，與蛋白質(zhì)的密度和形狀相關(guān)。dx/dt為顆粒移動(dòng)速率dx/dtω為離心頭的角速度S＝×1013x為沉降距離（距轉(zhuǎn)動(dòng)中心軸距離）ω2xS的單位為（1S＝10－13秒）沉降系數(shù)（S）大體上與蛋白質(zhì)的分子量成正比，應(yīng)用超速離心法測(cè)定蛋白質(zhì)分子量時(shí)，一般用一個(gè)已知分子量的標(biāo)準(zhǔn)蛋白質(zhì)作為參照。計(jì)算式如下：S（未知）Mr（未知）……………＝〔…〕2/3此算式適用于大多數(shù)球狀蛋白質(zhì)，S（標(biāo)準(zhǔn)）Mr（標(biāo)準(zhǔn)）大多數(shù)纖維狀蛋白質(zhì)分子形狀高度不對(duì)稱，無法使用此式。三、多肽鏈中氨基酸序列分析1．第一步分析已純化蛋白質(zhì)的氨基酸殘基組成。利用鹽酸將蛋白質(zhì)水解成為個(gè)別氨基酸，經(jīng)離子交換樹脂層析分開，測(cè)定其量，算出蛋白質(zhì)中氨基酸的百分組成或個(gè)數(shù)。2．第二步鑒定多肽鏈頭、尾（氨基端、羧基端）的氨基酸殘基。氨基端氨基酸殘基，目前多用丹酰氯使之生成丹酰衍生物（具強(qiáng)烈熒光，更易鑒別），水解分離鑒定。羧基端氨基酸殘基用羧肽酶水解，分離鑒定。3．第三步把肽鏈水解成片段，分別進(jìn)行分析。可用胰蛋白酶（能水解賴氨酸或精氨酸的羧基所形成的肽鍵）、胰凝乳蛋白酶（能水解芳香族氨基酸羧基側(cè)的肽鍵）、溴化晴（能水解甲硫氨酸羧基側(cè)的肽鍵）進(jìn)行水解。分離純化肽段，然后采用Edman降解法測(cè)定各肽段的氨基酸排列順序，異硫氰酸苯酯（RITC）只與氨基末端氨基酸的游離α－氨基作用，結(jié)合生成苯氨基硫甲酰基肽（PTC－肽），稀酸處理得異硫氰酸苯酯衍生物自肽鏈上脫落下來（N－末端的PTC－氨基酸環(huán)化生成苯乙內(nèi)酰硫脲衍生物，PTH氨基酸），用氣－液色譜法可鑒定為何種氨基酸的衍生物。如此逐個(gè)鑒定出各個(gè)肽段的氨基酸排列順序。據(jù)此法已制成氨基酸自動(dòng)分析儀，可測(cè)定含20個(gè)以上殘基的肽段的氨基酸順序。要得出整條多肽鏈的氨基酸排列順序，必須弄清這些肽段在多肽鏈中的前后次序?？捎脭?shù)種水解法，分析各個(gè)肽段中的氨基酸排列順序，然后經(jīng)過組合排列對(duì)比，最終得出完整肽鏈的氨基酸排列順序。例如：胰蛋白酶水解：谷－賴甘－甘－賴組－賴蘇－甘－脯酸水解：谷－賴－甘甘－賴－組蘇－甘賴－甘－甘組－賴－蘇拼對(duì)確定順序：谷－賴－甘－甘－賴－組－賴－蘇－甘－脯4．倒推法：近年來，由于DNA核苷酸順序分析速度超過了氨基酸順序分析。人們通過分離測(cè)定該蛋白質(zhì)相應(yīng)的信使RNA（mRNA），再以mRNA為模板合成互補(bǔ)DNA（cDNA），分析此cDNA的核苷酸順序，即可推斷出多肽鏈中氨基酸排列順序。

四、蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)測(cè)定X射線晶體衍射法（將蛋白質(zhì)制備成能供三維結(jié)構(gòu)分析的晶體，用X射線射至晶體上，形成衍射圖，繪制三維空間電子密度圖，得出空間結(jié)構(gòu)），二維磁共振技術(shù)。根據(jù)蛋白質(zhì)的氨基酸序列預(yù)測(cè)三維空間結(jié)構(gòu)。本章小結(jié)：和學(xué)生一起回憶第二章講過的內(nèi)容，并板書。第一節(jié)：（10分鐘）上節(jié)課內(nèi)容回顧。（30分鐘）講授新課，蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)。把涉及無機(jī)化學(xué)中的理論回顧講解一下，更有助于理解和掌握。（5分鐘）以提問的形式和學(xué)生互動(dòng)，總結(jié)所學(xué)內(nèi)容。（25分鐘）蛋白質(zhì)的分離和純化，這段內(nèi)容較難，主要是讓學(xué)生了解一些生物化學(xué)上的實(shí)驗(yàn)方法和研究進(jìn)展。（25分鐘）蛋白質(zhì)的分離純化技術(shù)的講解，主要讓學(xué)生了解分離純化的原理和實(shí)驗(yàn)手段。（20分鐘）對(duì)第二章內(nèi)容進(jìn)行總結(jié)，并強(qiáng)調(diào)重點(diǎn)、難點(diǎn)。思考題、作業(yè)題、討論題：蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)。課后總結(jié)分析：第5次課學(xué)時(shí)2授課題目（章，節(jié)）第三章核酸化學(xué)1授課類型（請(qǐng)打√）理論課□研討課□習(xí)題課□復(fù)習(xí)課□其他□教學(xué)目的：學(xué)習(xí)掌握動(dòng)畫技法中的中間對(duì)位技法。教學(xué)方法、手段：理論講解、工具的認(rèn)識(shí)以及使用教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)：對(duì)位法較目測(cè)法步驟更多，更復(fù)雜。同學(xué)掌握起來需要一個(gè)過程，必須反復(fù)示范，演示。教學(xué)內(nèi)容及過程設(shè)計(jì)補(bǔ)充內(nèi)容和時(shí)間分配課程回顧二、新課講授第一節(jié)核酸的種類、分布與化學(xué)組成（1學(xué)時(shí)）核酸的概念核酸(nucleicacid)以核苷酸為基本組成單位的生物大分子，攜帶和傳遞遺傳信息。DNA（Deoxyribonucleicacid)脫氧核糖核酸RNA（Ribonucleicacid)核糖核酸三、核酸的化學(xué)組成（一）戊糖（二）堿基1.嘧啶堿：2.嘌呤堿3.稀有堿基（三）核苷（nucleosine）由戊糖和堿基縮合而成，以糖苷鍵連接，糖環(huán)上的C1與嘧啶堿的N1或嘌呤堿的N9相連接。（重復(fù)連鍵性質(zhì)）（四）核苷酸（nucleotide）核苷上的戊糖羥基被磷酸化，形成核苷酸。1.核苷酸的種類磷酸基團(tuán)的位置2’，3’，5’磷酸基團(tuán)數(shù)目戊糖種類2.組成核酸的結(jié)構(gòu)單位是5’－單核苷酸3.核苷酸是許多酶的輔因子的組分(簡(jiǎn)單介紹,以后在維生素和附酶一章會(huì)詳細(xì)講)4.環(huán)腺苷酸（cAMP）是細(xì)胞通訊的媒介第二信使（這里結(jié)合信號(hào)途徑舉例激發(fā)學(xué)生好奇心）第二節(jié)DNA的結(jié)構(gòu)一、堿基組成規(guī)則(Chargaff規(guī)則)Chargaff定則1.所有DNA中A與T的摩爾含量相等，C與G的摩爾含量相等。[A]=[T]，[G]=[C]；[A]+[G]=[T]+[C](嘌呤與嘧啶的總數(shù)相等)2.DNA的堿基組成具有種的特異性。無組織、器官特異性3．不受年齡、營(yíng)養(yǎng)、性別及其他環(huán)境等影響二、DNA的一級(jí)結(jié)構(gòu)（一）定義DNA一級(jí)結(jié)構(gòu)是由數(shù)量龐大的四種脫氧核糖核苷酸按一定順序通過3’，5’－磷酸二酯鍵連接起來的直線形或環(huán)形多聚體。（二）多核苷酸的幾種縮寫法（三）生物的遺傳信息儲(chǔ)存在DNA的核苷酸順序（堿基順序）中。三、DNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型以講故事的形式引出Watson－Crick雙螺旋結(jié)構(gòu)模型DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型:1.兩條多核苷酸鏈圍繞同一中心軸相互纏繞成右手雙螺旋，兩鏈方向相反。2.由磷酸脫氧核糖形成的骨架在外側(cè)，嘌呤和嘧啶堿位于雙螺旋的內(nèi)側(cè)。3.雙螺旋平均直徑為2nm，螺距為3.4nm，沿中心軸每旋轉(zhuǎn)一周有10個(gè)核苷酸。4.兩條鏈被堿基對(duì)之間的氫鍵連為一體，堿基按互補(bǔ)原則進(jìn)行配對(duì)，A＝T，CoG。雙螺旋結(jié)構(gòu)上有兩條螺形凹溝。一條大溝，一條小溝。強(qiáng)調(diào)雙螺旋最重要的內(nèi)容是堿基配對(duì)（basepairing）的特異性。（二）DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的多態(tài)性本此課程小結(jié)：（把本次課程講解的內(nèi)容總結(jié)并板書，強(qiáng)調(diào)重難點(diǎn)、考點(diǎn)）核酸的種類、分布與化學(xué)組成一、核酸的概念二、核酸的分類、分布與功能三、核酸的化學(xué)組成第二節(jié)DNA的結(jié)構(gòu)一、堿基組成規(guī)則(Chargaff規(guī)則)（重點(diǎn)）二、DNA的一級(jí)結(jié)構(gòu)三、DNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)（重點(diǎn)）（10分鐘）對(duì)上次課內(nèi)容的回顧（10分鐘）講授新課主要核酸的種類與分布。（25分鐘）講授新課主要核酸的核酸的化學(xué)組成。（10分鐘）講授Chargaff定則，以例子的形式把各個(gè)點(diǎn)講清楚，使學(xué)生產(chǎn)生興趣。（25分鐘）講解DNA的結(jié)構(gòu)，這段內(nèi)容抽象，利用圖片進(jìn)行細(xì)致的講解。思考題、作業(yè)題、討論題：人物喝水動(dòng)畫一套課后總結(jié)分析：第6次課學(xué)時(shí)2授課題目（章，節(jié)）第三章核酸化學(xué)2授課類型（請(qǐng)打√）理論課□研討課□習(xí)題課□復(fù)習(xí)課□其他□教學(xué)目的：進(jìn)行動(dòng)畫轉(zhuǎn)面的大量練習(xí)，使學(xué)生熟練掌握動(dòng)畫技法中的形象轉(zhuǎn)面技法，為掌握轉(zhuǎn)面技法，首先學(xué)習(xí)并熟練人的頭部結(jié)構(gòu)。教學(xué)方法、手段：板書、多媒體技術(shù)輔助教學(xué)教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)：形象轉(zhuǎn)面法不能單靠找中間位置和加中間線就能解決的，因?yàn)檗D(zhuǎn)面設(shè)計(jì)到十分復(fù)雜的立體透視變化，具有一定難度。（不是單純的平面運(yùn)動(dòng)中間畫），必須根據(jù)形態(tài)的立體結(jié)構(gòu)，運(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生的透視變化，合理準(zhǔn)確的畫出它的中間過程。教學(xué)內(nèi)容及過程設(shè)計(jì)補(bǔ)充內(nèi)容和時(shí)間分配一、課程回顧：核酸的種類、分布與化學(xué)組成一、核酸的概念二、核酸的分類、分布與功能三、核酸的化學(xué)組成第二節(jié)核酸的結(jié)構(gòu)與功能一、堿基組成規(guī)則(Chargaff規(guī)則)（重點(diǎn)）二、DNA的一級(jí)結(jié)構(gòu)三、DNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)（重點(diǎn)）二、新課導(dǎo)入三、講授新課：二、RNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)RNA的種類：mRNA：信使RNA，是從基因上轉(zhuǎn)錄下來去指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成的RNA。tRNA：轉(zhuǎn)運(yùn)RNA，在蛋白質(zhì)合成過程中運(yùn)輸氨基酸。rRNA：核糖體RNA，是核糖體的組成部分。它們都是單鏈分子（一）信使RNA的結(jié)構(gòu)與功能*真核生物mRNA的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)1.大多數(shù)真核mRNA的5′末端均在轉(zhuǎn)錄后加上一個(gè)7-甲基鳥苷，同時(shí)第一個(gè)核苷酸的C′2也是甲基化，形成帽子結(jié)構(gòu)：m7GpppNm-。2.大多數(shù)真核mRNA的3′末端有一個(gè)多聚腺苷酸(polyA)結(jié)構(gòu)，稱為多聚A尾。*mRNA的功能把DNA所攜帶的遺傳信息，按堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，抄錄并傳送至核糖體，用以決定其合成蛋白質(zhì)的氨基酸排列順序。帽子結(jié)構(gòu)和多聚A尾的功能：（二）tRNA的結(jié)構(gòu)與功能1、tRNA的一級(jí)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)含10~20%稀有堿基，如DHU3′末端為-CCA-OH5′末端大多數(shù)為G具有TyC2、tRNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)三葉草形、三級(jí)結(jié)構(gòu)‘倒L‘型氨基酸臂DHU環(huán)反密碼環(huán)額外環(huán)TΨC環(huán)3、tRNA的功能：活化、搬運(yùn)氨基酸到核糖體，參與蛋白質(zhì)的翻譯。（三）rRNA的結(jié)構(gòu)與功能原核生物（以大腸桿菌為例）真核生物（以小鼠肝為例）小亞基30S40SrRNA16S1542個(gè)核苷酸18S1874個(gè)核苷酸蛋白質(zhì)21種占總重量的40%33種占總重量的50%大亞基50S60SrRNA23S5S2940個(gè)核苷酸120個(gè)核苷酸28S5.85S5S4718個(gè)核苷酸160個(gè)核苷酸120個(gè)核苷酸蛋白質(zhì)31種占總重量的30%49種占總重量的35%三、DNA的三級(jí)結(jié)構(gòu)：在雙螺旋結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上形成的超螺旋1．兩種超螺旋及其意義正超螺旋：左手超螺旋，是B-DNA加劇螺旋形成的超螺旋，用繩子示意，非自然選擇，不利于基因表達(dá)。負(fù)超螺旋：右手超螺旋，是B-DNA減弱螺旋形成的超螺旋，用繩子示意，自然選擇，利于基因表達(dá)。解鏈環(huán)狀DNA：將環(huán)狀雙鏈DNA中的一條鏈切斷，也可加劇或減弱原來的螺旋，進(jìn)而形成正超螺旋或負(fù)超螺旋，超螺旋的描述：略RNA的三級(jí)結(jié)構(gòu)：第三節(jié)核酸的理化性質(zhì)一、一般性質(zhì)1．兩性解離：DNA無，只有酸解離（P），堿基被屏蔽（在分子內(nèi)部形成了H鍵）。RNA有，有PI。2.粘度大：DNA>RNA，粘度由分子長(zhǎng)度/直徑?jīng)Q定，DNA為線狀分子，RNA為線團(tuán)。3.堿的作用：DNA耐堿，RNA易被堿水解。4.顯色反應(yīng)：鑒別DNA和RNA濃HCl濃HClRNA→綠色化合物DNA→藍(lán)紫色化合物苔黑酚二苯胺啡啶溴紅（熒光染料）和溴嘧啶都可對(duì)DNA染色，原理是卡在分子中，DNA的離心和電泳顯色可用它們。5.溶解性：都溶于水而不溶于乙醇，因此，常用乙醇來沉淀溶液中的DNA和RNA。DNA溶于苯酚而RNA不溶，故可用苯酚來沉淀RNA。6.紫外吸收：核酸的λm＝260nm，堿基展開程度越大，紫外吸收就越強(qiáng)。當(dāng)A＝1時(shí)，DNA：50ug/ml，RNA和單鏈DNA：40ug/ml，寡核苷酸：20ug/ml。用A260/A280還可來表示核酸的純度：>1.8，DNA很純；>2RNA很純。7.沉降速度：對(duì)于拓?fù)洚悩?gòu)體（核苷酸數(shù)目相同的核酸），其沉降速度為：RNA>超螺旋DNA>解鏈環(huán)狀DNA>松弛環(huán)狀DNA>線形DNA也就是在離心管中最上層是線形DNA，最下面是RNA。8.電泳：核苷酸、核酸均可以進(jìn)行電泳，泳動(dòng)速度主要由分子大小來決定，因此，電泳是測(cè)定核酸分子量的好方法。9.DNA分子量測(cè)定最直接的方法：用適當(dāng)濃度的EB（溴嘧啶）染色DNA，可以將其他形式的DNA變成線形DNA，用電鏡測(cè)出其長(zhǎng)度，按B-DNA模型算出bp數(shù)，根據(jù)核苷酸的平均分子量就可計(jì)算出DNA的分子量。二、DNA的變性與雜交1.DNA的變性：在外界因素的影響下，維持DNA雙螺旋的堿基堆積力和氫鍵遭到破壞，使DNA發(fā)生解鏈，物化性質(zhì)隨之改變，生物活性喪失的現(xiàn)象。這些因素包括：加熱、有機(jī)試劑等理化性質(zhì)改變包括：A260增大、粘度下降。2.DNA的熱變性：給DNA溶液加熱可使其解鏈。伴隨有增色效應(yīng)：A260增大（原因是暴露了堿基）。DNA的熱變性可以用DNA的熔點(diǎn)來描述。DNA的熔點(diǎn)：Tm：加熱使一半DNA解鏈時(shí)的溫度。在Tm時(shí)，A260＝A260最大/2影響Tm的因素：DNA分子中的堿基比：GC/AT↑Tm↑，原因是G＝C，A＝T，經(jīng)驗(yàn)公式：GC％＝（Tm-69.3）×244介質(zhì)的離子強(qiáng)度：I↑Tm↑。復(fù)雜度↑Tm↑，復(fù)雜度指DNA分子中的最小重復(fù)單位中的bp個(gè)數(shù)。例如：d（AT/TA）n，復(fù)雜度為2，d（ATTA/T氨基酸T）n的復(fù)雜度為4。3.DNA的復(fù)性：撤出變性因素后，DNA可以重新形成雙螺旋，物化性質(zhì)隨之恢復(fù)。其中伴隨著減色效應(yīng)，即A260減低。RNA也具有變性和復(fù)性現(xiàn)象，它是指局部雙螺旋的破壞和恢復(fù)。4.核酸的分子雜交：將不同來源的DNA單鏈以及將DNA單鏈和RNA形成雙螺旋的方法。產(chǎn)物叫雜交分子。核酸分子雜交的意義：發(fā)現(xiàn)原核生物的基因是連續(xù)基因，而真核生物的基因是斷裂基因。連續(xù)基因：基因中的bp序列能夠連續(xù)的在成熟的蛋白質(zhì)中找到其相應(yīng)的氨基酸，電鏡顯示這種基因能夠和它的成熟mRNA形成平滑的雜交分子。斷裂基因：基因中的bp序列能夠斷續(xù)的在成熟的蛋白質(zhì)中找到其相應(yīng)的氨基酸，電鏡顯示這種基因和它的成熟mRNA只能形成帶泡的雜交分子。見講義草圖P78發(fā)現(xiàn)癌基因的普遍性：腫瘤病毒的RNA能夠與人類正常的DNA分子形成帶泡的雜交分子。課程小結(jié)第一節(jié)核酸的種類、分布與化學(xué)組成一、核酸的概念二、核酸的分類、分布與功能三、核酸的化學(xué)組成第二節(jié)核酸的結(jié)構(gòu)與功能一、堿基組成規(guī)則(Chargaff規(guī)則)（重點(diǎn)）二、DNA的結(jié)構(gòu)與功能（重點(diǎn)、難點(diǎn)）三、RNA的結(jié)構(gòu)與功能（重點(diǎn)、難點(diǎn)）第三節(jié)核酸的理化性質(zhì)一、一般性質(zhì)二、DNA的變性與雜交（10分鐘）課程回顧（10分鐘）新課導(dǎo)入（25分鐘）講授新課，三中RNA的結(jié)構(gòu)與功能。（30分鐘）核酸理化性質(zhì)的講解，與蛋白質(zhì)理化性質(zhì)比較著講解。（15分鐘）本此課程總結(jié)。思考題、作業(yè)題、討論題：三毛、老頭、花木蘭、從上至下轉(zhuǎn)等。課后總結(jié)分析：第7次課學(xué)時(shí)2授課題目（章，節(jié)）第三章酶與輔酶1授課類型（請(qǐng)打√）理論課□研討課□習(xí)題課□復(fù)習(xí)課□其他□教學(xué)目的：掌握酶的概念、酶催化的特異性、酶催化的機(jī)理、影響酶促反應(yīng)的各種因素，熟悉米氏方程，了解酶的分類、酶的組成和結(jié)構(gòu)。教學(xué)方法、手段：板書、多媒體技術(shù)輔助教學(xué)教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)：酶催化的特異性、酶催化的機(jī)理、影響酶促反應(yīng)的各種因素教學(xué)內(nèi)容及過程設(shè)計(jì)補(bǔ)充內(nèi)容和時(shí)間分配一、課程回顧：第一節(jié)核酸的種類、分布與化學(xué)組成一、核酸的概念二、核酸的分類、分布與功能三、核酸的化學(xué)組成第二節(jié)核酸的結(jié)構(gòu)與功能一、堿基組成規(guī)則(Chargaff規(guī)則)（重點(diǎn)）二、DNA的結(jié)構(gòu)與功能（重點(diǎn)、難點(diǎn)）三、RNA的結(jié)構(gòu)與功能（重點(diǎn)、難點(diǎn)）第三節(jié)核酸的理化性質(zhì)一、一般性質(zhì)二、DNA的變性與雜交二、新課導(dǎo)入學(xué)習(xí)生物化學(xué)我們倡導(dǎo)一條主線：生命的化學(xué)；化學(xué)的生命。也都是就是說只要有生命存在，那么就存在這化學(xué)反應(yīng)，所有的化學(xué)反應(yīng)都是在酶的催化下進(jìn)行的，也就是說酶是無時(shí)無刻無處不在的（舉例說明一下），酶停止工作代表生命停止。所以酶在生命活動(dòng)中非常重要。下面我們開始學(xué)習(xí)酶：三、講授新課：第一節(jié)酶的概述一、酶是生物催化劑二、酶的特點(diǎn)1.效率高：用轉(zhuǎn)換數(shù)來衡量，即每個(gè)酶分子每秒鐘催化底物的量（uM），比其它催化劑高出107～1013倍。2.具有專一性：每一種酶只能作用與一種或一類相似的物質(zhì)，稱為底物。專一性表現(xiàn)在對(duì)某一種鍵的催化上（如水解糖苷鍵、肽鍵），高度專一性的酶不僅對(duì)化學(xué)鍵有要求，對(duì)該鍵兩側(cè)的基團(tuán)也有要求（胰蛋白酶），甚至對(duì)基團(tuán)的構(gòu)型也有嚴(yán)格要求（體內(nèi)所有蛋白質(zhì)合成或分解的酶都只認(rèn)L型氨基酸）3.條件溫和：室溫、常壓、溫和的PH，劇烈條件反而使酶失活。對(duì)比蛋白質(zhì)的酸堿水解。三、酶的化學(xué)本質(zhì)1.是蛋白質(zhì)：酶的性質(zhì)符合蛋白質(zhì)的特性，為主，80年代以前的書籍都認(rèn)為酶的本質(zhì)就是蛋白質(zhì)。2.是RNA：新發(fā)現(xiàn)的某些酶的成分是RNA，稱為核糖酶。對(duì)比而言，蛋白質(zhì)作為的酶種類多，數(shù)量大，效率高，是酶中的主力。核糖酶僅限于水解酶類，且效率低。四、酶的分類1.按組成成分分：簡(jiǎn)單蛋白質(zhì)：只有蛋白質(zhì)成分。結(jié)合蛋白質(zhì)：蛋白質(zhì)+非蛋白成分＝全酶，蛋白質(zhì)部分稱為酶蛋白。非蛋白成分稱為輔酶：與酶蛋白結(jié)合疏松或輔基：與酶蛋白結(jié)合緊密通過透析可以鑒別兩者。2.按分子結(jié)構(gòu)分：?jiǎn)误w酶：酶蛋白只是一條單肽鏈，如胃蛋白酶、胰蛋白酶、溶菌酶等。寡聚酶：酶蛋白是具有4級(jí)結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)，有幾條～幾十條彼此非共價(jià)連接的肽鏈，如糖原磷酸化酶等。這種酶便于進(jìn)行調(diào)節(jié)。多酶體系：由幾種獨(dú)立的酶彼此結(jié)合形成的聚合體，后一種酶的底物正好是前一種酶的產(chǎn)物，多酶體系的效率極高，很像是流水作業(yè)。3.按反應(yīng)性質(zhì)分：6大類，很重要。（1）氧化還原酶類：催化氧化還原反應(yīng)的酶，以催化脫氫為主加氧為次（包括其逆反應(yīng)：就是加氫脫氧）。用方程式表示就是：A·2H+B←→A+B·2H這類酶通常都需要輔酶幫忙，輔酶有下列幾種：NAD（尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸）、NADP（尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸）、FAD（黃素腺嘌呤二核苷酸）、FMN（黃素腺嘌呤單核苷酸），這些都是維生素的衍生物。具體例子：乳酸發(fā)酵的最后一步，見草圖。（2）轉(zhuǎn)移酶類：催化基團(tuán)轉(zhuǎn)移反應(yīng)的，用方程式表示為：AB+CD←→AC+BD具體例子：氨基酸代謝中的轉(zhuǎn)氨反應(yīng)：見草圖。（3）水解酶類：催化水解反應(yīng)。用方程式表示為：AB+HOH→AOH+BH例子太多。（4）裂解酶類：從底物中移去一個(gè)基團(tuán)并形成雙鍵的反應(yīng)，無方程式可表示。（5）異構(gòu)酶：催化同分異構(gòu)反應(yīng)。用方程式表示為：A←→B例子：見草圖。（6）合成酶：催化2種物質(zhì)合成一種物質(zhì)，又必須由ATP水解提供能量的反應(yīng)，無方程式可表示。六大類酶的記憶訣竅：Z字訣：O2+H2←→H2O氧轉(zhuǎn)水，裂亦合。思考題：催化ATP+G←→G-6-P+ADP反應(yīng)的酶是那一類酶。五、酶的命名1.習(xí)慣名：規(guī)律性不強(qiáng)，搶先原則，比較亂，會(huì)出現(xiàn)一酶多名或一名多酶，優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單明了。2.系統(tǒng)命名：酶與名一一對(duì)應(yīng)，要求標(biāo)名所有底物的名稱以及反應(yīng)的性質(zhì)，例如上述的谷氨酰氨合成酶是習(xí)慣名，其系統(tǒng)名為：Glu：NH3合成酶，優(yōu)點(diǎn)是明確，缺點(diǎn)是羅嗦。3.酶的編號(hào)：為了對(duì)酶進(jìn)行有效的分類和查詢，國(guó)際酶學(xué)委員會(huì)對(duì)每一種酶都編有一個(gè)號(hào)，其形式是：EC□·□·□·□，其中EC＝EnzymeCommission，第一個(gè)□為6大類之一，第二個(gè)□為該大類中的亞類，依此類推。第二節(jié)酶的作用機(jī)制氨基酸中間復(fù)合物學(xué)說：解釋酶的高效性的理論，即酶為什么能催化生化反應(yīng)。1．內(nèi)容：（以單底物單產(chǎn)物的生化反應(yīng)為例：S←→P），酶先與底物形成過渡態(tài)的中間復(fù)合物，進(jìn)而分解成為底物和酶，從而降低了反應(yīng)的活化能。用方程式表示為：E+S←→［ES］←→E+P2.用圖來描述上述過程：見草圖，隧道效應(yīng)。3.證據(jù)：（1）理論證據(jù)：用該理論推導(dǎo)出的酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程（米氏方程）與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)極為相符。（2）直接證據(jù)：尋找過渡態(tài)中間復(fù)合物［ES］，這是一種極不穩(wěn)定的物質(zhì)，壽命只有10-12～10-10秒，正常情況下是找不到的，通過低溫處理（-50℃），使［ES］的壽命延長(zhǎng)至2天，彈性蛋白酶，切片的電鏡照片以及X光衍射圖都證明了［ES］的存在。二、鎖鑰學(xué)說：解釋酶專一性的理論，已經(jīng)過時(shí)，但是解釋得很形象。1.酶的活性中心：酶與底物直接接觸和作用的部位。一般而言，底物比酶要小得多。2.鎖鑰學(xué)說：酶的活性中心的構(gòu)象與底物的結(jié)構(gòu)（外形）正好互補(bǔ)，就像鎖和鑰匙一樣是剛性匹配的，這里把酶的活性中心比作鑰匙，底物比作鎖。在此理論的基礎(chǔ)上還衍生出一個(gè)三點(diǎn)附著學(xué)說，專門解釋酶的立體專一性。3.缺陷：酶促反應(yīng)多數(shù)是可逆反應(yīng)，S←→P，這就產(chǎn)生了一只鑰匙開2把鎖的情況，是荒唐的。三、誘導(dǎo)鍥合理論：這是為了修正鎖鑰學(xué)說的不足而提出的一種理論。它認(rèn)為，酶的活性中心與底物的結(jié)構(gòu)不是剛性互補(bǔ)而是柔性互補(bǔ)。當(dāng)酶與底物靠近時(shí)，底物能夠誘導(dǎo)酶的構(gòu)象發(fā)生變化，使其活性中心變得與底物的結(jié)構(gòu)互補(bǔ)。就好像手與手套的關(guān)系一樣。該理論已得到實(shí)驗(yàn)上的證實(shí)，電鏡照片證實(shí)酶“就像是長(zhǎng)了眼睛一樣”。四、關(guān)于酶與底物具體作用的方式用于說明酶的高效性，不同的酶適用于不同的類型，但第一種類型是共有的。1．鄰近與定向效應(yīng)：鄰近指底物匯聚于酶的活性中心，使酶的活性中心的底物濃度高于其它處，定向則指底物的敏感化學(xué)鍵與酶的催化基團(tuán)正好對(duì)準(zhǔn)，使反應(yīng)加速進(jìn)行。見P198。2．張力與變形效應(yīng)：酶的活性中心與底物結(jié)合后，底物分子中的敏感鍵被拉扯而變形，易于斷裂。見P198。3．廣義的酸堿催化：釋放與吸收H+的物質(zhì)分別稱為廣義的酸堿，用得失H+來催化反應(yīng)是廣泛存在的，酶的廣義的酸堿催化機(jī)理與有機(jī)化學(xué)中的相同。酸性氨基酸和堿性氨基酸常常作為這類酶的活性中心，酶蛋白中的His的咪唑基也很特別，它即能行酸催化，又能行堿催化。4．共價(jià)催化：當(dāng)酶與底物形成［ES］時(shí)是以共價(jià)鍵相連的，導(dǎo)致底物的敏感鍵發(fā)生斷裂，又導(dǎo)致新的共價(jià)鍵形成，最后［ES］中的共價(jià)鍵斷裂而釋放出E。第三節(jié)酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)研究反應(yīng)條件對(duì)反應(yīng)速度的影響，這里僅研究最簡(jiǎn)單的酶促反應(yīng)，即單底物單產(chǎn)物的反應(yīng)：S←→P氨基酸酶促反應(yīng)的速度：僅指初速度，即剛開始反應(yīng)不久的速度，舉例，3Mol→2Mol→1.9Mol與2Mol→1.9Mol。v=d[P]/dt=-d[S]/dt，單位Mol/L*s，各個(gè)符號(hào)的意義，考慮到測(cè)定的難易程度，最好用v=d[P]/dt二、各種因素對(duì)v的影響1．［E］的影響：保持其它因素不變，則［E］與v成正比，見P214，其斜率就是酶的轉(zhuǎn)換數(shù)。2．［S］的影響：保持其它因素不變，如［E］、T、PH，對(duì)于單底物單產(chǎn)物的酶促反應(yīng)而言，［S］對(duì)v的影響見圖P203，分析之。Michaelis和Menten兩人總結(jié)出了一個(gè)經(jīng)驗(yàn)公式，這就是米氏方程，它與根據(jù)中間復(fù)合物學(xué)說推導(dǎo)出的方程是一致的（P204，請(qǐng)大家回去自己看懂）。互相證明了其正確性。該方程的形式為P204，各個(gè)符號(hào)的意義。（1）Vm：最大速度，是當(dāng)［S］→∞時(shí)的速度，注意，［E］恒定了，Vm就是常數(shù)，但不同的［E］Vm不同。（2）Km：米氏常數(shù)，是研究酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)最重要的常數(shù)。它的意義如下：它的數(shù)值等于酶促反應(yīng)達(dá)到其最大速度Vm一半時(shí)的底物濃度［S］，圖示以及公式推導(dǎo)。它可以表示E與S之間的親和能力，Km值越大，親和能力越強(qiáng)，反之亦然。它可以確定一條代謝途徑中的限速步驟：代謝途徑是指由一系列彼此密切相關(guān)的生化反應(yīng)組成的代謝過程，前面一步反應(yīng)的產(chǎn)物正好是后面一步反應(yīng)的底物，例如，EMP途徑。限速步驟就是一條代謝途徑中反應(yīng)最慢的那一步，Km值最大的那一步反應(yīng)就是，該酶也叫這條途徑的關(guān)鍵酶。它可以用來判斷酶的最適底物，某些酶可以催化幾種不同的生化反應(yīng)，叫多功能酶，其中Km值最小的那個(gè)反應(yīng)的底物就是酶的最適底物。Km是一種酶的特征常數(shù)，只與酶的種類有關(guān)而與酶的濃度無關(guān)，與底物的濃度也無關(guān)，這一點(diǎn)與Vm是不同的，因此，我們可以通過Km值來鑒別酶的種類。但是它會(huì)隨著反應(yīng)條件（T、PH）的改變而改變。Km的求法：雙倒數(shù)作圖法：將米氏方程兩邊取倒數(shù)就變成了P208的形式，這是一個(gè)典型的直線方程，y=kx+b，只要測(cè)得［S］和v，就能作出一條直線P208，該直線的X軸截距為-1/Km，Y軸截距為1/Vm，這樣就能通過作圖求出Km和Vm。之所以要變成直線形式是為了減少誤差也就是說，凡是測(cè)量誤差較大的點(diǎn)，都很容易剔除掉（偏離直線），若是曲線的話，正確點(diǎn)和誤差點(diǎn)是很難區(qū)別的。該法的缺點(diǎn)是所測(cè)各點(diǎn)過于集中，不利于確定直線的位置。Eadie-Hofstee法：將米氏方程兩邊乘以（Km+［S］）/［S］就變成了P209的形式，也是一個(gè)直線方程，只要測(cè)得［S］和v，就能作出一條直線P209，該直線的X軸截距為Vm/Km，Y軸截距為Vm，這樣也能通過作圖求出Km和Vm。本法的點(diǎn)分布較為均勻，直線位置容易定，但數(shù)據(jù)處理要麻煩些。3.pH的影響：保持其它條件不變，則PH對(duì)v的影響見圖P213，其中的縱坐標(biāo)改為v。最適PH：v最大時(shí)的PH。4.T的影響：保持其它條件不變，則T對(duì)v的影響見圖P212，其中的縱坐標(biāo)改為v。最適T：v最大時(shí)的T。5.抑制劑的影響：抑制劑是使酶活性降低或喪失的物質(zhì)，用I表示，根據(jù)它與酶的結(jié)合情況分為兩種，結(jié)合緊密（一般為共價(jià)連接）的不可逆性抑制劑以及結(jié)合松弛（一般為非共價(jià)連接）的可逆性抑制劑，后者可以通過透析來除去?？咕夭⒉荒芟麥缂?xì)菌，而是抑制了細(xì)菌中某種酶的活性。（1）不可逆性抑制劑實(shí)例，酶學(xué)研究的探針：DIFP二異丙基氟磷酸：結(jié)構(gòu)見草圖，這是一種有機(jī)磷農(nóng)藥，殺蟲劑，其中的F能夠與酶的的Ser的-OH特異性結(jié)合（脫HF），形成DIP-酶，從而抑制了酶的活性。Thr和Tyr雖然也有-OH，但不與DIFP作用，所以DIFP可以當(dāng)探針來研究酶活性中心的結(jié)構(gòu)，看看有沒有Ser。對(duì)氯汞苯甲酸：結(jié)構(gòu)見草圖，能夠特異性的結(jié)合酶中Cys的SH基（脫HCl），因此也能當(dāng)探針來研究酶活性中心的結(jié)構(gòu)，看看有沒有Cys。（2）可逆性的抑制劑：分為三種，其特點(diǎn)如下競(jìng)爭(zhēng)性的抑制劑：與底物競(jìng)爭(zhēng)性的結(jié)合酶的活性中心，它的結(jié)構(gòu)與底物的結(jié)構(gòu)相似，這種抑制可以通過提高底物的濃度來消除。其作用方式可以表示為P216。抑制的結(jié)果使Km↑，Vm不變。例如：CH2COOH琥珀酸脫氫酶CHCOOHCOOH｜←→‖抑制劑：｜CH2COOHCHCOOH是底物的類似物CH2COOH琥珀酸延胡索酸丙二酸非競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑：抑制劑與酶活性中心以外的地方結(jié)合，形成IES三元復(fù)合物，從而降低了酶活性中心對(duì)底物的催化。其作用方式可以表示為P217。抑制的結(jié)果使Km不變，Vm↓。反競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑：I不能和E結(jié)合，只能和ES結(jié)合，形成IES三元復(fù)合物，從而降低了酶活性中心對(duì)底物的催化。其作用方式可以表示為P218。抑制的結(jié)果使Km↓，Vm↓。課程小結(jié)（10分鐘）課程回顧（10分鐘）新課導(dǎo)入（25分鐘）講授新課，三中RNA的結(jié)構(gòu)與功能。（3