教学大纲生物化学(食品科学各专业54学时)_2012版ingn

1、生物化学教学大纲供食品科学与工程、食品质量与安全等专业（本科）使用一、课程性质、目的和任务生物化学（biochemistry）又称为生命的化学，是研究生物体内化学分子与化学反应的科学，从分子水平探讨生命现象的本质。生物化学主要研究生物体分子结构与功能，物质代谢与调节，以及遗传信息传递的分子基础与调控规律。生物化学的研究主要采用化学的原理和方法，但也融入了生物物理学、生理学、细胞生物学、遗传学和免疫学等的理论和技术，使之与众多学科有着广泛的联系和交叉。本课程主要向学生传授了生物大分子的结构与功能；生物体重要物质代谢的基本途径、主要生理意义、调节以及代谢异常与疾病的关系；基因信息传递的基本过程、基

2、因表达调控的概念等知识。为学生学习其他基础课、专业课乃至毕业后的继续教育、相关学科的研究工作奠定理论与实验基础。二、课程基本要求本课程分为掌握、熟悉、了解三种层次要求。掌握的内容要求理解透彻，能在本学科和相关学科的学习工作中熟练、灵活运用其基本理论和基本概念。熟悉的内容要求能熟知其相关内容的概念及有关理论，并能适当应用。了解的内容要求对其中的概念和相关内容有所了解。考试内容中掌握的内容约占70%，熟悉、了解的内容约占30%，超大纲内容不超5%。本课程教学的参考教材是普通高等教育“十一五”国家级规划教材食品生物化学（王淼主编。北京：中国轻工业出版社，2009年）。三、课程基本内容及学时分配本门课

3、程教学学时为72学时，其中理论课54学时，实验课18学时。理论课教学内容大体分两部分：从第二章到第七章为第一部分，主要讨论生物大分子的结构和功能；第八章到第十四章为第二部分，主要内容为物质代谢、能量代谢及代谢调节、遗传信息传递等。 第一章 绪论（1学时）一、生物化学的概念。二、生物化学发展简史：叙述生物化学阶段，动态生物化学阶段，分子生物学时期。三、生物化学研究的主要内容：生物分子的结构与功能，物质代谢与调节，基因信息传递及其调控。四、生物化学与食品科学的关系。第一篇 食品中各组分的特征第二章 糖的化学（4学时）第一节 概述糖的概念、分类、分布及主要生物学作用。第二节 单糖及其衍生物一、单糖的

4、分子结构：开链结构差向异构体、镜像对映体（D、L型）、旋光性、环状结构（和型、吡喃糖、呋喃糖、Haworth式）。二、单糖的理化性质：溶解度、甜度、旋光性和变旋性；单糖的氧化（还原糖）、单糖的还原、糖脎、糖脂、糖苷、脱水作用。三、重要的单糖及衍生物：核糖、脱氧核糖、葡萄糖、果糖；糖酸、脱氧单糖、糖胺、糖醇、糖苷。第三节 寡糖的结构及性质一、寡糖：麦芽糖、蔗糖的分子结构、蔗糖理化性质、转化糖、麦芽糖的理化性质；纤维二糖、异麦芽糖、乳糖的分子结构和理化特性、乳糖不耐症、棉子糖的分子结构。二、低聚糖：环糊精的分子结构；低聚糖的概念和生物学功能。第四节 多糖一、多糖的概念和分类：同多糖、杂多糖的概念。

5、二、重要多糖的结构与生理功能：淀粉(直连淀粉、支链淀粉)分子结构和性质，淀粉的碘显色反应；糖原、纤维素的分子结构和性质、壳多糖、糖胺聚糖、细菌多糖。三、多糖的分离、纯化及降解。第五节 糖复合物及生物功能糖蛋白、蛋白聚糖、糖脂的概念和分子结构。第六节 功能性多糖与功能性低聚糖植物多糖、动物多糖、真菌多糖、藻类多糖、细菌多糖；低聚异麦芽糖、低聚半乳糖、低聚果糖。第三章 脂类化学（4学时）第一节 脂类的概念一、脂类物质的概念和分布。二、脂类物质的分类: 简单脂（甘油脂类、蜡）、复合脂（磷脂、糖脂、脂蛋白）；可皂化脂和不可皂化脂；中性脂和极性脂。三、脂类物质的生理功能。第二节 简单脂类一、甘油三脂的结

6、构。二、脂肪酸：饱和脂肪酸、不饱和脂肪酸的结构特点与命名；必需脂肪酸的概念。三、脂肪酸与甘油三脂的理化性质：水解和皂化、氧化（皂化值、酸值、碘值）。四、类固醇的存在与结构；动物固醇、植物固醇、菌固醇。五、蜡酯。第三节 复杂脂质磷酸甘油酯、糖基甘油酯、鞘磷脂的结构特点。第四章 蛋白质化学（5学时）第一节 蛋白质的概述一、蛋白质定义；蛋白质的元素组成及元素组成特点：蛋白质平均含氮量为16；蛋白质的分子组成。二、蛋白质的相对分子量与分类。第二节 氨基酸一、蛋白质的水解：酸水解、碱水解、酶水解。二、氨基酸的分类与结构特点：分类；氨基酸的结构通式；氨基酸的三字符号，一字符号，等电点。三、氨基酸的理化性质

7、：两性解离与等电点；旋光性、紫外吸收性质、氨基酸的化学反应。四、氨基酸的分离与分析。第三节 肽一、肽的结构及命名：肽键；肽；多肽链；N末端和C末端；氨基酸残基。二、重要的天然寡肽：谷胱甘肽：结构与功能；多肽类激素和神经肽：结构与功能。第四节 蛋白质的分子结构一、蛋白质的一级结构：定义；稳定力。二、蛋白质的二级结构：定义；肽单位；二级结构的主要类型及结构特点；超二级结构；球状蛋白和纤维状蛋白（角蛋白、角蛋白）的结构特点。三、蛋白质的三级结构：定义；稳定力、折叠驱动力；结构域。四、蛋白质的四级结构：定义；稳定力，亚基缔合的驱动力。五、蛋白质的分类。第五节 蛋白质结构与功能的关系 一、蛋白质一级结构

8、与功能的关系。 二、蛋白质空间结构与功能的关系。第六节 蛋白质的性质一、蛋白质的理化性质：蛋白质的胶体性质；蛋白质的两性解离性质和等电点；蛋白质的变性和复性、沉淀和凝固；蛋白质的紫外吸收；蛋白质的颜色反应。二、蛋白质的免疫学性质。第七节 蛋白质的分离与纯化的基本原理一、蛋白质的分离与纯化的一般原则。二、蛋白质的分离与纯化：透析；超滤；凝胶过滤；密度梯度离心；离子交换层析；电泳；亲和层析。三、蛋白质的纯度鉴定、相对分子量和含量测定。第五章 核酸化学（5学时）第一节 概述一、核酸的分类、分布。二、核酸的功能：DNA、RNA功能。第二节 核酸的结构一、核苷酸是核酸的基本组成单位：碱基、核糖、脱氧核糖

9、、核苷、脱氧核苷、核苷酸、脱氧核苷酸的概念及结构。二、核酸的一级结构：核酸的连接：3，5磷酸二酯键；核酸一级结构的定义；一级结构的书写方式。三、DNA的空间结构：DNA的二级结构：B型DNA的结构特点；DNA的超螺旋结构。四、 RNA的空间结构：转运RNA的结构与功能；信使RNA的结构与功能；核蛋白体RNA的结构与功能。第三节 核酸及核苷酸的性质与研究技术一、核酸的理化性质：一般的理化性质；核酸的紫外吸收。二、核苷和核酸的两性解离。三、核酸的变性，复性，分子杂交；熔解曲线，增色效应，减色效应，熔解温度。四、研究技术：碱基序列分析；PCR。第六章 功能性有机小分子（3学时）第一节 维生素一、维生

10、素的定义；维生素的分类。二、脂溶性维生素：维生素A、D、E、K的化学结构，俗名，来源，活性形式，功能，缺乏症和中毒症。三、水溶性维生素：维生素B1、B2、PP、泛酸、生物素、B6、叶酸、B12、C的化学结构，俗名，来源，功能，缺乏症和中毒症。第二节 生物活性肽类酪蛋白磷酸肽；谷胱甘肽；抗菌肽；免疫活性肽；甜味肽；抗氧化肽。第三节 生物黄酮一、生物类黄酮的结构特点、生物活性和食物来源。二、异黄酮；花青素；茶多酚。第七章 酶（5学时）第一节 概述一、酶的定义，酶的化学本质；核酶的定义。二、酶与一般催化剂的共同特点；酶催化作用的特点：高效性，特异性，不稳定性，可调节性。三、酶的分子组成：单纯酶，结合

11、酶的概念；全酶、酶蛋白、辅助因子的概念；金属离子的功能；辅酶或辅基的概念及功能。单体酶、寡聚酶、多酶复合体；同工酶，抗体酶。第二节 酶的命名与分类酶的命名与分类。第三节 酶的结构和功能一、酶的活性中心：定义；必需基团、结合基团、催化基团、活性中心外的必需基团的概念和功能；酶作用的专一性。二、空间结构与催化活性。三、酶原与酶原的激活。第四节 酶的作用机制一、酶促反应的机制：能显著降低反应活化能。三、酶催化反应的化学原理：酶与底物结合有利于底物形成过渡态；酶的催化机制呈现多元催化作用。第五节 酶促反应的动力学一、底物浓度对反应速度的影响：米氏方程式、Km与Vm的意义。二、酶浓度对反应速度的影响。三

12、、温度对反应速度的影响。四、pH对反应速度的影响。五、激活剂对反应速度的影响。六、抑制剂对反应速度的影响：不可逆性抑制作用、可逆性抑制作用的概念。不可逆性抑制作用：非专一性抑制、专一性抑制。可逆性抑制作用：竞争性抑制的定义、对Km和Vm的影响；非竞争性抑制的定义、对Km和Vm的影响；反竞争性抑制的定义、对Km和Vm的影响；酶竞争性抑制在医学上的应用：磺胺类药物的作用机理。第六节 酶的活力测定和分离纯化一、酶活力，活力单位，测定方法。二、酶的分离纯化。第七节 酶工程化学酶工程，生物酶工程。第八节 酶与食品生产酶对食品品质的影响；酶在食品加工中的应用。第二篇 生物大分子在体内的代谢及调节第八章 生

13、物氧化（3学时）第一节 概 述生物氧化的概念；有氧氧化和无氧氧化；生物氧化与普通氧化的异同点。第二节 呼吸链及氧化磷酸化一、ATP：高能化合物的概念；常见的高能物质。二、呼吸链：呼吸链的概念；呼吸链中各成员的结构与功能；呼吸链的组成：NADH和FADH这两条重要呼吸链的排列顺序。三、氧化磷酸化和底物水平磷酸化：概念；磷氧比值；氧化磷酸化的偶联部位；氧化磷酸化偶联机制：化学渗透假说；ATP合酶的结构与作用机理。四、影响氧化磷酸化的因素：常见抑制剂的抑制作用；ADP的调节作用。五、线粒体外NADH的氧化：a-磷酸甘油穿梭和苹果酸-天冬氨酸穿梭作用的生理意义。第九章 糖代谢（5学时）第一节 新陈代谢

14、概述一、新陈代谢的概念。二、新陈代谢的内容：物质代谢和能量代谢；同化作用和异化作用；中间代谢；呼吸商；食物的卡价；生物的营养类型。三、代谢的发生过程。四、代谢研究方法。第二节 糖类物质在体内的消化吸收一、糖的生理功能。二、消化吸收。第三节 糖的分解代谢一、糖的无氧分解（糖酵解）的反应过程：糖酵解的定义；糖酵解反应的基本过程；糖酵解反应过程中ATP的生成和关键酶；糖酵解的调节；糖酵解的生理意义；乳酸发酵；生醇发酵。二、糖的有氧氧化：定义；糖有氧氧化的基本过程、关键酶；三羧酸循环的详细过程、关键酶、三羧酸循环的特点和生理意义；有氧氧化的生理意义；乙醛酸循环支路及其重要性；有氧氧化生成的ATP；有氧

15、氧化的调节；巴斯德效应。三、磷酸戊糖途径：定义；基本过程；关键酶；磷酸戊糖途径的调节；磷酸戊糖途径的生理意义。第四节 糖的异生作用一、糖异生途径：定义；基本过程；关键酶。二、糖异生的调节。三、糖异生的生理意义。四、乳酸循环：定义；基本过程；生理意义。第五节 糖原的合成与分解一、糖原的合成代谢：定义；基本过程；关键酶。二、糖原的分解代谢：定义；基本过程；关键酶。三、糖原合成与分解的调节。第六节 糖代谢各途径之间的联系一、枢纽性中间代谢物。二、血糖的来源和去路；血糖水平的调节：胰岛素作用的机理。三、血糖水平异常。第十章 脂类代谢（4学时）第一节 脂质的主要生理功能脂肪是生物体能量贮存的重要形式；类

16、脂具有重要的生物学功能。第二节 脂肪的消化、吸收、转运和贮存脂肪的消化、吸收与转移。第三节 甘油三脂单的分解和脂肪酸代谢一、甘油三脂的酶水解：脂肪的动员；甘油分解代谢的基本过程。二、脂肪酸氧化分解的基本过程：脂肪酸的激活、肉碱的穿梭作用、-氧化的基本过程；脂肪酸氧化的能量生成。三、酮体的生成与利用：酮体的定义；酮体代谢的基本过程；代谢特点；关键酶；生理意义。第四节 脂肪酸和甘油三酯的生物合成一、脂肪酸的合成代谢：脂肪酸合成的碳源和氢源；合成的基本途径；脂肪酸碳链的加长；不饱和脂肪酸的合成。二、甘油三脂的合成代谢：原料；基本过程、关键酶。第五节 磷脂的代谢甘油磷脂的代谢：甘油磷脂的组成、分类及结

17、构；甘油磷脂的合成及分解。第六节 胆固醇代谢一、胆固醇的吸收二、胆固醇的合成：合成部位；合成原料；合成的基本过程：关键酶。三、胆固醇的转化。第七节 脂代谢紊乱酮尿症，脂肪肝，动脉粥样硬化。第八节 脂代谢调节激素调节，代谢物调节。第九节 脂代谢与糖代谢之间的关系糖与脂类物质相互转变。第十一章 蛋白质的降解与氨基酸代谢（4学时）第一节 蛋白质的消化和吸收一、蛋白质营养的生理功能；蛋白质的需要量和营养价值；个体蛋白质营养状况的评价：氮平衡；蛋白质食物的营养价值评价：蛋白质的总量及必需氨基酸的种类、数量和比例。人体必需氨基酸的概念和种类；蛋白质的生理价值；蛋白质的互补作用。二、蛋白质的消化、吸收与腐败

18、作用。第二节 氨基酸的一般代谢一、氨基酸代谢的概况。二、氨基酸的脱氨基作用：转氨基作用：定义，反应通式，维生素B6的作用，生理意义；L-谷氨酸氧化脱氨基作用：定义，反应式，生理意义；联合脱氨基作用：定义，主要方式，基本过程，生理意义；非氧化脱氨基作用。三、a-酮酸的代谢：主要代谢去路。生糖氨基酸、生酮氨基酸、生糖兼生酮氨基酸的概念。四、氨的代谢：体内氨的来源和去路。氨的转运：丙氨酸-葡萄糖循环；谷氨酰胺的运氨作用。尿素的生成：定义；尿素合成的基本过程：场所、关键酶、特点；生理意义；尿素合成的调节。第三节 个别氨基酸的代谢一、一碳单位的代谢：概念；载体；一碳单位的来源和互变；生理意义。二、氨基酸

19、脱羧基作用：生物活性物质的生成和作用。三、其它具有生物活性的氨基酸衍生物第四节 氨基酸的合成代谢还原氨基化；转氨基作用；氨基酸间的相互转化。第五节 氨基酸代谢缺陷与疾病苯丙酮酸尿症；白化病。第十二章 核苷酸的降解和核苷酸代谢（2学时）第一节 核酸的降解一、核酸酶；限制性内切酶；磷酸单酯酶。二、核酸降解。第二节 核苷酸的分解代谢一、嘌呤核苷酸的分解代谢：分解的基本过程；分解终产物；痛风症及治疗。二、嘧啶核苷酸的分解代谢：分解的基本过程；分解终产物。第三节 核苷酸的合成代谢一、嘌呤核苷酸的合成代谢：从头合成途径的概念；从头合成途径原料的来源；补救合成途径的概念；脱氧核苷酸的生成。二、嘧啶核苷酸的合

20、成代谢：从头合成途径的概念；从头合成途径原料的来源；补救合成途径的概念；脱氧核苷酸的生成。三、嘌呤核苷酸抗代谢物；嘧啶核苷酸抗代谢物。第十三章 物质代谢的联系与代谢调节调节综述（自学）第一节 代谢途径的相互联系一、物质代谢的特点：体内各种物质代谢过程互相联系形成一个整体；机体物质代谢不断受到精细调节；各组织、器官物质代谢各具特色；各种代谢物均具有各自共同的代谢池；ATP是机体储存能量和消耗能量的共同形式；NADPH提供合成代谢所需的还原当量。二、物质代谢的相互关系：各种能量物质的代谢相互联系相互制约；糖、脂和蛋白质代谢通过中间代谢物而相互联系。第二节 代谢调节一、细胞水平的代谢调节：细胞内酶的

21、隔离分布；生物膜的调控作用；酶水平调节：关键酶的概念；关键酶的变构调节及变构调节的特点；酶原激活；酶的化学修饰调节及其调节特点；酶量的调节；反馈调节。二、激素水平的代谢调节。三、整体调节。第十四章 基因信息的传递（9学时）第一节 DNA的生物合成一、DNA的半保留复制：概念，生物学意义；复制的化学反应：合成DNA的基本条件；参与DNA复制的酶。二、复制的方向：复制起始点、复制叉、复制子的概念。三、复制的过程：复制的半不连续性的概念；领头链、随从链、冈崎片段的概念；DNA的合成方向。复制中的解链和DNA分子拓扑学变化：解螺旋酶、单链DNA结合蛋白、引物酶、DNA连接酶、拓扑异构酶I、拓扑异构酶I

22、I的功能。DNA复制的基本过程。四、依赖RNA的DNA合成：反转录病毒和反转录酶：反转录的概念和过程。五、DNA损伤（突变）与修复：引发突变的因素；DNA损伤的类型；DNA损伤的修复。第二节 RNA的生物合成一、转录的概念：转录模板：不对称转录、结构基因、模板链、编码链的概念；模板链、编码链、转录产物、蛋白质肽链间的关系。二、RNA聚合酶：RNA聚合酶的结构及各亚基的功能。三、原核生物的转录过程：基本过程；模板与酶的辨认结合：操纵子、启动子的概念。四、真核mRNA的转录后加工：添加“帽子”、“尾巴”结构；断裂基因、内含子、外显子、剪接体的概念；mRNA剪接的基本过程；mRNA编辑：概念，生物学

23、意义。五、rRNA的转录后加工：剪切；与蛋白质装配为核糖体。六、tRNA的转录后加工：添加“氨基酸臂”；核苷酸的修饰；剪切和剪接。核酶的概念。七、RNA的复制合成。第三节 蛋白质的生物合成一、遗传密码：密码子的概念；密码子的特点：连续性、通用性、简并性、摆动性、防错系统；起始密码子，终止密码子。二、核糖体是蛋白质生物合成的场所：核蛋白体的基本结构。三、tRNA是氨基酸的运载工具及蛋白质生物合成的适配器：氨基酰-tRNA合成酶：功能；翻译的保真性；起始氨基酰-tRNA：功能。四、蛋白质生物合成过程：起始、延长、终止阶段。五、肽链合成后加工：一级结构的修饰：肽链N-端和C-端的切除和化学修饰；氨基

24、酸残基的化学修饰；水解加工生成活性蛋白质或多肽；二硫键的形成。第四节 基因表达调控一、基因表达的概念。基因和基因组的概念。念组毒和逆二、基因表达的特异性：时间特异性，空间特异性。三、基因表达的方式：基本表达调控；管家基因；组成性表达；诱导和阻遏表达；协调表达。 四、基因表达调控的基本原理：基因表达调控的多层次和复杂性；基因转录激活调节基本要素：特异DNA序列决定基因转录活性；转录调节蛋白影响转录活性；转录调节蛋白与DNA的结合或转录调节蛋白间的结合影响转录活性；RNA聚合酶影响转录活性。五、原核基因表达调节：因子决定RNA聚合酶识别特异性；操纵子模型在原核生物基因表达调控中具有普遍性；诱导型操纵子和阻遏型操纵子；原核生物翻译水平调节。六、真核基因表达调节：转录前水平调节；转录水平调节：顺式作用元件的概念及主要类型：启动子，增强子，沉默子；反式作用因子的概念及主要类型：转录因子，基本转录因子，特异转录因子；转录因子的结构：DNA结合域（锌指结构，亮氨酸拉链，螺旋-环-螺旋等），转录激活域（酸性激活域，谷氨酰胺富含域，脯氨酸富含域），二聚化结构域；转录后水平的调节；翻译水平的调节。生物化学