环境生物化学教案

环境生物化学教案第一章绪论第一节概述一、生物化学的概念与涵义（幻灯ppt）概念：生物化学是生物学和化学交叉产生的边缘学科。这是一门以化学理论和方法为主要手段（而非唯一手段）研究生物学的科学。因此，他也被称为生命的化学。因此，要学好生物化学，我们必须具备各种化学基础知识。涵义：更具体来说是以生物体为对象，研究生命化学本质及其变化规律，通过对这些规律的了解来探索生长、发育、衰老、遗传、学习、记忆思维及其疾病的产生根源等复杂生命现象的本质及其规律。并将这些知识应用于工、农、医等实践领域以期改造自然，改善自己，增强生命力，创造人与自然的和谐与发展的社会环境，造福于子孙万代。分支：生物化学从不同角度研究，又产生出许多分支。（幻灯ppt）由于研究对象不同，分为普通生物化学。我们所研究的就是普通生物化学的课程所涉及的问题。二、生物化学的研究内容：（幻灯ppt）静态生物化学：顾名思义，指身体的化学成分、结构、性质和功能。动态生化：体内各种物质的化学变化及与外界进行信息物质和能量变换。功能生物化学：重要生命物质的结构和功能之间的关系，环境对身体的影响，并在分子水平上阐明生命现象的机制和规律。第二节生物化学与其他生命科学的关系一、生物化学是分子水平的生物学（幻灯ppt）从生物学的发展史来看，人们对生物体（生命现象）的理解是从宏观到微观，从形态结构到生理功能。来自器官（如眼睛、心脏和大脑）→组织（细胞类型和器官的形态连接）→细胞（有机体的基本功能单位）→细胞结构→分子水平（细胞的物质结构）→元素（超分子结构、大分子和小分子）图册生物化学的发展历程：19世纪末以前，人们主要是通过生物体内的化学变化来认识生物体的生理机能。到了19世纪末期至20世纪初期，生物化学才成为一门独立的学科。40年代末50年代初，随着对量的质、酶、核酸、糖类、脂类等生物大分子结构、性质、功能和代谢的初步探明，越来越多的科学工作者被吸引着，起来越广的学科向其靠拢，使生物化学跨入了突飞猛进的发展时代。生物化学的成就使生命科学发展到分子水平。生物学的各个分支在分子水平上衍生出了新的学科。例如：分子分类学――如细菌，过去主要由观察形态，现在以rrna的分子结构为基础。分子遗传学――遗传物质的分子结构，如基因的分子结构、染色体等。人类基因组、动物基因组和植物基因组的破译给医学、卫生和农业带来了革命性的变化。分子免疫学――免疫的分子结构及作用原理。对于人及动物特殊病的诊断治疗开辟了新的前景。分子生理学——生理过程的分子水平变化，对疾病发病机制的研究很重要。分子病理学——导致疾病的分子水平因素的变化过程。分子细胞生物学——细胞的分子组成和功能。随着这些新学科的出现，分子生物学也从生物化学的发展中独立出来，成为一门新的学科，但有些部分依然不能与生物化学完全分开，还有很多交叉。那么分子生物学又与生物化学是什么关系呢？二、生物化学是现代生物学科的基础和前沿（幻灯）1．为什么说是现代生物学的基础（板书）？由于生物科学已经发展到分子水平，有必要借助生物化学的理论和方法来探索各种生命现象，例如生长、繁殖、衰老、遗传变异、生理学、病理学、生物起源和进化。因此，它是所有学科的共同语言；现代生物学是指分子水平上的生物学。现代生物技术是分子水平的工程，是现代生物学的核心。2．为什么说它又是现代生物学的前沿（板书）？这是因为生物学科的进步或突破在很大程度上取决于生物化学研究进展的成果。没有生物化学对生物大分子的结构和功能的阐明，没有遗传密码和传递途径的发现，就不会有今天的分子生物学和分子遗传学。没有生物化学中限制性内切酶的发现和纯化，就不会有今天的生物工程。生物化学与各门生物学关系密切，在生物学科中占有举足轻重的地位。3．那么分子生物学又与生物化学是什么关系呢？分子生物学以生物化学、生物物理学、微生物学和遗传学为基础。它的主要任务是在分子水平上阐明生命现象和生物规律。生物化学主要研究内容的蛋白质、核酸、糖类等生物大分子的结构与功能，与分子生物学的研究内容是交叉的，二者关系密切，密不可分，但各自有侧重点。因此，国际生物化学联合会更名为国际生物化学和分子生物学联合会。中国生物化学学会也更名为中国生物化学与分子生物学学会。第三节生物化学与现代化学发展的关系（幻灯片）因为我们大部分是学化学出身，化学基础雄厚，所以这里必须特别提示一下，化学家对化学研究的进展对生物化学有着积极的影响，而反过来，生物化学的发展又促进化学的发展。这可为我们学化学的同学将来从事生物化学方向的研究提高成功的信心和自信。事实上，生物化学是在不断研究和澄清生命现象中的化学问题的过程中发展起来的。以下是一些例子：如：第一个生物化学实验是1897(板书)年进行的。是一位德国的化学家爱德沃德布赫纳（edwardbuchrer板书）用不含细胞的酵母菌提取液成功地在体外实现了糖转化为酒精的发酵过程。另一个例子：高分子一词是由德国化学家赫尔曼·施陶迪格在1922年提出的。它被用来描述大质量的分子。在这些大分子中，原子通过强大的化学链组装而成。另一个极其重要的概念是“特殊性”。“特异性”是指酶识别其作用的分子（底物）的化学结构的能力。专一性这个概念，首先是1890板书年德国化学家艾米尔费希尔（emilfischer板书）清楚地提出的。费希尔对蛋白质进行过深入的研究。为了说清专一性这一概念的含义，费希尔用锁和钥匙进行比喻。（但现在这一概念在酶反应过程中已经过时。这一概念也被用于免疫过程中抗原与抗体的关系。从1936年到1940年，特异性的概念从生物学概念实质性地转变为立体化学概念。这个迅速的转变是奥地利免疫化学家卡尔兰斯泰勒（纳）（karllandsteiner）与美国化学家莱纳斯波林（linuspauling）相遇的结果。温德尔·梅雷迪斯·斯坦利（WendellMeredithStanley）于1935年完成了烟草花叶病毒（twy）的纯化和结晶（黑板书写），这是一个革命性的事件，并于1946年获得诺贝尔化学奖。除了用化学的方法以外，近年来生物物理学的发展，或者说物理学家对生物化学或分子生物学的进展影响也是巨大的。如物理学家乔治盖英（georgegammon）宇宙起源“大爆炸”理论的奠基人之一，是另一位对分子生物学发展做出过重要贡献的物理学家。此外，生化测定中的一些物理化学方法，如超速离心、电泳以及同位素、光谱学和电子显微镜的使用，都是物理化学技术的应用。谈到生物化学和分子生物学，大家都会立刻想到dna的结构。吉姆·沃森和弗朗西斯是在1953年出生的。法语之后。C.Crick（黑板书写）发现了DNA的双螺旋结构，桑格于1955年首次确定了蛋白质的一级结构和牛胰岛素的一级结构。在此基础上，埃德曼改进并发明了一种自动氨基酸分析和测序仪。目前，已有1000多种蛋白质的一级结构通过液相、固相测序仪和气相测序仪进行了测定，并通过计算机建立了数据库。近年来，通过X射线衍射和核磁共振直接测定蛋白质的二级、三级和四级结构，为揭示生命现象和疾病发生发展机制的本质提供了重要依据。第四节。生物化学与现代化学工业（应用生物化学）幻灯片分子生物学与基础生化学主要是生化和分子水平生物学的理论研究。但他的理论与技术已广泛的应用于现代工农业、现代医学、食品医药等行业。生物化学对现代化工、轻工、食品、医药工业的渗透。生物化学的发展不仅在生命现象和生物进化等理论问题上取得了突出的成就，而且随着生物化学技术和设备的进步，生物化学不断应用于工业、农业和医学实践，在现代工业、现代农业和现代医学中发挥着越来越重要的作用。应用生物化学和分子生物学理论指导现代生物技术，在工业、农业和各行各业的应用构成了应用生物化学的许多分支。在这里，首先，我们应该讨论什么是生化技术及其与现代生物技术的关系。生物化学技术包括：发酵、提取、纯化、酶工程、生化工程。现代生物技术主要利用分子生物学的工程技术，生物体或其体系及它们的衍生物来创造人类所需要的各种产品的一门新型的跨学科技术体系。并牵涉到生物机能及其产物的控制，以达到工业化生产，其产品实现商业化。这项综合技术包括：基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程和生化工程。因此，生化技术是现代生物技术的重要组成部分，而不是全部。第五节生物化学与国民经济各领域发展的关系（幻灯片）当阐述生物化学与国民经济各领域发展的关系时，必然离不开生物技术。生物化学的发展在很大程度上依赖于生物技术的发展，而生物化学与分子生物学的理论又为生物技术的发展奠定了理论基础。第二章糖的化学目的与要求：使学生从生物化学的角度理解糖的本质意义和糖在生物体中的作用，掌握糖化学的基本知识以及一些概念与有机化学的区别。重点讲解：糖的概念和分类以及单糖、双糖和多糖的化学结构和性质，使学生能够通过掌握典型单糖（葡萄糖和果糖）的结构和性质，在单糖的基础上理解双糖的结构和性质，使学生能够学习比较分析的方法，了解各种重要糖的特性。对几种主要多糖的解释应与医学应用相结合。在解释单糖的结构和性质时，我们应该联系有机化学、醛和酮的化学性质和结构。对学生要求：掌握糖及其衍生物的化学组成和结构；掌握环状单糖的基本概念、构型和构象差异、不同的书写方法和重要的化学反应。理解不同构型和构象造成的稳定性差别。了解不同糖在生物体中的用途及其在体内的分布第一节.糖的概念I糖的类型和功能1糖的定义：曾用的概念：碳水化合物：通式cn(h2o)m人们错误地认为它是碳和水的化合物，所以它被称为碳水化合物。糖的现代概念：糖类：鼠李糖(rhamnase)c6h12o5和脱氧核糖(deoxyribos