生物化学医学宣教培训课件

1、生物化学医学宣教生物化学医学宣教一、本学期的课程安排周 次学 时讲 授 内 容作 业备 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”10月10日第 八 周36. 糖代谢（一）“课前5分

2、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 周315. 蛋白质生物合成“课前5

3、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生物化学医学宣教一、本学期的课程安排周 次学 时讲 授 内 容作 业备二、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生物化学医学宣教二、教与学基本问题（Essentia

4、l Questions）1）杨志敏，蒋立科. 生物化学（第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./lehninger5e三、学习使用材料4生物化学医学宣教三、学习使用材料4生物化学医学宣教四、考试的方式平时成绩 100分制 (10% 计入总成绩)： 课前5分钟：以小组为单位（85人分14组，每

5、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 100分制（20% 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100分制 （70% 计入总成绩） ：闭卷考试，学校统一安

6、排时间5生物化学医学宣教四、考试的方式平时成绩 100分制 (10% 计入总成绩)：绪 论General Introduction一、什么是生物化学三、当代生物化学研究的内容二、生物化学发展史6生物化学医学宣教绪 论General Introduction生物化学（Biochemistry）即“生命的化学”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本质。7生物化学医学宣教生物化学（Biochemistry）即“生命的化学”一、什么8生物化学医学宣教8生物化学医学宣教1. 叙述生化阶段： 研究生物体的

7、化学组成2. 动态生化阶段：研究生物体内的代谢与调控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9生物化学医学宣教1. 叙述生化阶段： 研究生物体的化学组成二、生物化学发展史1、19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; 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生物化学医学宣教1、19世纪末以前是叙述生物化学阶段（一）尿素合成使“活力论（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,

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生物化学医学宣教（二）“燃烧”学说使“活力论”再次遭遇重创Justus vo（三）、细胞是生命体的基本结构单位12生物化学医学宣教（三）、细胞是生命体的基本结构单位12生物化学医学宣教（四）血红蛋白赋予血液红色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（四）血红蛋白赋予血液红色Felix Hoppe-Seyle（五）酶的化学本质

12、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 Northrop and Wendell Meredith Stanley.James B. Sumner14生物化学医学宣教（五）酶的化学本质是蛋白质James Batcheller （六）酶是化学反应的主宰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生物化学医学宣教（六）酶是化学反应的主宰Louis Pas

16、teurDecem2、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 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生物化学医学宣教2、20世纪上半叶是动态生物化学阶段（一）糖酵解 Gusta（二）三羧酸循环是物质氧化分解的最终途径Hans Adolf Krebs25 August 1900 22 November 1981earned

19、him a Nobel Prize in 195317生物化学医学宣教（二）三羧酸循环是物质氧化分解的最终途径Hans Adolf（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 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生物化学医学宣教（三）物质代谢与能量代谢偶联Albert Lester Le(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(四) 合成代谢和分解代谢组成“中间代谢”网络19生物化学医3

22、、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 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生物化学医学宣教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（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 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生物化学医学宣教（二）DNA是遗传的物质基础Friedrich Miesch（三）DNA双螺旋是揭示遗传信息传递的“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

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生物化学医学宣教（三）DNA双螺旋是揭示遗传信息传递的“敲门砖”James DNA DNA RNAProteins Proteins Metabolic products（四）遗传信息按中心法则传递23生物化学医学宣教 （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（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（六）DNA“克隆”使基因操作无所不能25生物化学医学宣教（六）DNA“克隆”使基因操作无所不能25生物化学医学宣教三、当代生物化学研究的内容1、生物

28、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、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生物化学医学宣教第一章氨基酸一、组成人体的20种氨基酸均属于L-a-氨基酸 19世纪末，Emil Fischer证明蛋白质是由氨基酸组成的，并用氨基酸合成了多种短肽 。

29、 课前5分钟“臭烘烘的化学家埃米尔费雪”“最年轻的博士”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蛋白质，而它们都是由20种氨基酸以不同数量比例和不同排列方式结合而成的。28生物化学医学宣教19世纪末，Emil Fischer证明蛋白质是由氨基酸组成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课前5分钟29生物化学医学宣教University Palace, main buildi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20种，且均属 L-氨基酸（甘氨酸除外）。一、组成人体的20种氨基酸均属于L-氨基酸30生物化学医学宣教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按Fischer投影式：羧基在上方，氨基在左侧的是L型，

31、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-氨基酸的通式 （R为侧链）31生物化学医学宣教按Fischer投影式：羧基在上方，氨基在左侧的是L型，在右L-氨基酸32生物化学医学宣教L-氨基酸32生物化学医学宣教-氨基酸33生物化学医学宣教-氨基酸33生物化学医学宣教氨基酸分类疏水性氨基酸极性氨基酸中性氨基酸酸性氨基酸碱性氨基酸脂肪族氨基酸芳香族氨基酸34生物化学医学宣教氨基酸分类中性氨基酸脂肪族氨基酸34生物化学医学宣教(一)侧链含烃链的氨基酸属于非极性脂肪族氨基酸二、2

32、0种氨基酸的侧链结构及极性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(一)侧链含烃链的氨基酸属于非极性脂肪族氨基酸二、20种氨基36生物化学医学宣教36生物化学医学宣教甘氨酸 glycine Gly G 5.97丙氨酸 alanine Ala A 6.00缬氨酸 valine Val V 5.96亮氨酸 leucine Leu L 5.98 异亮氨酸 isoleucine Ile I 6.02 苯丙氨酸 phenylalanine Phe F 5.48脯氨酸 proline Pro P 6.30非极性疏水性

33、氨基酸37生物化学医学宣教甘氨酸 glycine Gly 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。（极性中性氨基酸39生物化学医学宣教极性中性氨基酸39生物化学医学宣教(三)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、酪氨酸和色氨酸，其侧链分别有苯基、酚基和吲哚基。40生物化学医学宣教(三)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芳香族氨基酸41生物化学医学宣教芳香族氨基酸41生物化学医学宣教(四)侧链含负性解离基团的氨基

34、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(四)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酸性氨基酸43生物化学医学宣教酸性氨基酸43生物化学医学宣教(五)侧链含正性解离基团的氨基酸属于碱性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(五)侧链含正性解离基团的氨基酸属于碱性氨基酸此类氨基酸有赖碱性氨基酸45生物化学医学宣教碱性氨基酸45生物化学医学宣教（六）几种特殊氨基酸 脯氨酸（亚氨基酸）46生物化学医学宣教（六）几种特殊氨基酸 脯氨酸46

35、生物化学医学宣教 半胱氨酸 +胱氨酸二硫键-HH47生物化学医学宣教 半胱氨酸 +胱氨酸二硫键-HH47生物化学医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生物化学医学宣教修饰性氨基酸羟赖氨酸HO-Lys48生物化学医学宣教三、20种氨基酸具有共同或特异的理化性质（一）氨基酸具有两性解离性质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。49生物化学医学宣教三、20种氨基酸具有共同或特异的理化性质（一）氨基酸具有两性 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

36、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 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pH=pI+OH-pHpI+H+OH-+H+pHpI+H+OH-+H+pHpI氨生物化学医学宣教培训课件等电点 (isoelectric point, pI)在某一pH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pH值称为该氨基酸的等电点。理论意义：生物分子的活性状态与分子的带电状态有关，而带电状态有pI和环境pH有关。实践意义：电泳、离子交

37、换层析、沉淀法等分离分析方法的基础。53生物化学医学宣教等电点 (isoelectric point, pI)在某一（二） 氨基酸具有特征性的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基解离和等电点的关系54生物化学医学宣教（二） 氨基酸具有特征性的滴定曲线甘氨酸滴定曲线从氨基酸的酸（三）含共轭双键的氨基酸具有紫外吸收性质 芳香族氨基酸的紫外吸收峰在 280nm 附近。大多数蛋白质含有芳香族氨基酸残基，所以测定蛋白质溶液280nm的光吸收值是分析溶液中蛋白质含量的快速简便的方法。55生物化学医学宣教（三）含共轭双键的氨基酸具有紫外吸收性质 （四） -氨基、羧基分别参与多种化学反应Schiff碱 醛氨基酸56生物化学医学宣教（四） -氨基、羧基分别参与多种化学反应Schiff碱 醛（五）氨基酸的-氨基与-羧基共同参与茚三酮反应氨基酸