课程概述

生物化学是研究生命的化学,亦即研究生命现象本质的一门科学。生物化学可通过调控多种生化信号和代谢中化学能量的变化,产生复杂的生命形式。在近半个世纪里,已发展成为当代生命科学领域中发展最为迅速的学科之一。它是在分子水平研究生物体(包括人类、动物、植物和微生物)内基本物质的化学组成和化学变化(即代谢反应)规律及其与生理机能间关系的一门科学。生物化学的一个重要分支是阐明生命过程细胞机制的细胞生物学,也是研究细胞生物学的工具。生物化学的任务就是研究组成生物体基本物质的性质、结构与功能,解析这些物质在生命活动过程中的化学变化规律及其与生理机能间的关系,从而阐明生命现象的本质,并把这些知识应用到社会实践中去,为人类服务,满足人类社会发展需求。


1.为何选用杨荣武教授的《结构生物化学》?

因为杨教授在南京大学讲授生物化学已有二十多年的时间。他的生化课非常有特色,深受学生们的喜爱!该课程目前既是国家精品课程,又是国家双语示范课程,还是国家资源共享课程。

2. 如何才能学好生物化学?

为了让你能更好地学好本课程,让它更好地能为你服务,我这里有几点建议,供参考。

(1)让自己喜欢上生化。当然,让你喜欢上生化是要有理由的:首先生化很有用。从生化课中,你可以得到很多与健康、疾病、医药、营养、保健、防病和治病等有关的知识。这些知识可以让你受用一辈子,而且你也可以将这些生化知识传播给你的家人和朋友。其次,学好生化是你学好生命科学其他课程的基础,比如细胞生物学、遗传学和分子生物学、植物生理学。

(2)本课程每一个视频,都有相应配套的PPT课件,每一个课件都有下载链接,在每一个知识点补充阅读材料的最后。如有可能,请根据链接事先将PPT课件打印出来,上课前能预习一下,听课的时候可以在打印稿上直接做笔记。我们学校采用双语教学,所有课件均为英文,因此我也会将我校的PPT课件(录屏)发给大家对照学习。

(3)选择一本好的教材,平时应该多花点时间去阅读教材。我们选用两本教材,一本是杨荣武教授编写的第三版《生物化学原理》,它既是国家精品教材,又是国家“十一五”和“十二五”规划教材,非常有特色。另一本是原版的《Lehnigue Principle of Biochemistry》,每章前会在网站提前发布;

(4)如何通过本课程,对此我的建议是,你首先要制定好你的学习计划。在学习的过程中要有信心、决心和恒心;其次,按照“I hear,I forget;I see, I remember;I do, I understand”这一句话去做。这句话中的听是听课,看是看书,做是做题目和做实验。

学完这一部分,将会为你学好生物化学的代谢生物化学打下坚实的基础,也为你学好细胞生物学、遗传学等其他生命科学相关课程创造条件。

最后祝学习生化顺利愉快并取得成功!

证书要求

本课程考试包括每章后面的作业和小测验,有一次期中考试和一次期末考试。具体比例待定,成绩为百分制。


预备知识

先修课程:普通生物学和有机化学

授课大纲

第一章 蛋白质的结构与功能(Chapter 1 Structure and Function of Proteins)

1.24   蛋白质的四级结构(1.24  Quaternary Structure of Proteins)

1.25  蛋白质的折叠(1.25 Protein folding)

1.26  天然无折叠蛋白(1.26 Natively Unfolded Proteins)

1.27  Anfinsen实验(1.27 Anfinsen’s Experiment)

1.28  分子伴侣(1.28 Molecular Chaperone)

1.29   蛋白质二硫化物异构酶(1.29  Protein disulfide isomerase)

1.30   脯氨酰肽酰顺反异构酶(1.30  Peptidylprolyl cis-trans isomerase)

1.31   朊病毒(1.31  Prions)

1.32   蛋白质组(1.32  Proteome)

1.33   蛋白质的功能(1.33  Functions of Proteins)

1.34   兼职蛋白(1.34  Moonlighting Proteins)

1.35   蛋白质结构与功能之间的关系(1.35  Structure and function relationships of proteins)

1.36.  α角蛋白(1.36  Alpha Keratin)

1.37  β角蛋白(1.37  Beta Keratin)

1.38   胶原蛋白(1.38   Collagen)

1.39   肌红蛋白与血红蛋白(1.39  Myoglobin & Hemoglobin)

1.40   正协同效应(1.40  Positive Cooperativity)

1.41   波尔效应(1.41  Bohr Effect)

1.42   别构效应(1.42  Allosteric effect)

1.43  HbS

1.44  HbF

1.1   氨基酸(1.1  Amino acids)

1.2 蛋白质氨基酸与非蛋白质氨基酸(1.2 Proteinogenic AA & non-protenogenic AA)

1.3  疏水氨基酸与亲水氨基酸(1.3 Hydrophobic & Hydrophilic AAs)

1.4  必需氨基酸与非必需氨基酸(1.4 Essential & Non-essential AAs)

1.5   氨基酸的英文缩写(1.5  Abbreviations for 22 amino acids)

1.6 氨基酸的缩合反应(1.6 AA Condensation reaction)

1.7  氨基酸的手性(1.7  Chirality of Amino Acids)

1.8  氨基酸的两性解离与等电点(1.8  Acid & base dissociation of amino acids and pI)

1.9 茚三酮反应(1.9 Reaction with Ninhydrin)

1. 10 Sanger反应(1.10 Reaction with DNFB)

1.11   Edman反应(1.11  Reaction with PITC)

1.12   蛋白质(1.12  Proteins)

1.13   蛋白质的一级结构(1.13  Primary Structure of Proteins)

1.14   肽键(1.14  Peptide bonds)

1.15  蛋白质的二级结构(1.15  Secondary Structure of Proteins)

1.16 α螺旋(1.16  The Alpha Helix)

1.17   β折叠(1.17  The Beta-Pleated Sheet)

1.18  β转角(1.18  The Beta Turn)

1.19   β突起(1.19  The Beta Bulge)

1.20   蛋白质的三级结构(1.20  Tertiary Structure of Proteins)

1. 21   疏水键(1.21  Hydrophobic interactions)

1.22  模体(1.22 Motif)

1.23   结构域(1.23  Domain)

第一章 蛋白质的结构与功能

第二章 核酸的结构与功能(Chapter 2 Structure and Function of Nucleic Acids)

2.1 碱基(2.1 Bases)

2.2   互变异构(2.2  Keto-enol tautomerism)

2.3   核苷(2.3  Nucleosides)

2.4 核苷酸(2.4 Nucleotides)

2.5   核酸(2.5  Nucleic Acids)

2.6 多种多样的RNA(2.6 Versatile RNAs)

2.7   核酸的一级结构(2.7  Primary Structure of Nucleic Acids)

2.8 B-DNA

2.9  A-DNA

2.10  Z-DNA

2.11 几种DNA的非常规的二级结构(2.11 Other forms of secondary structure of DNA)

2.12  RNA二级结构(2.12  Secondary Structure of RNA)

2.13   DNA三级结构(2.13  Tertiary Structure of DNA)

2.14  RNA三级结构(2.14  Tertiary Structure of RNA)

2.15 核糖核酸蛋白复合物(2.15 RNA-Protein Complex)

2.16  核小体(2.16  Nucleosome)

2.17   RNA世界(2.17  The RNA world hypothesis)

第二章 核酸的结构与功能(Chapter 2 Structure and Function of Nucleic Acids)

第三章 蛋白质和核酸的性质(Chapter 3 Properties of Proteins and Nucleic Acids)

3.1  紫外吸收(3.1  UV absorption)

3.2  沉淀(3.2 Precipitation)

3.3 两性解离(3.3 Acid & base dissociation and pI)

3.4  变性(3.4 Denaturation)

3.5   复性(3.5  Renaturation)

3.6  Tm

3.7  水解(3.7 Hydrolysis)

3.8  蛋白质的颜色反应(3.8 Protein coloring reaction)

3.9   电泳(3.9  Electrophoresis)

3.10   层析(3.10  Chromatography)

3.11   透析与超滤(3.11  Dialysis and Ultrafiltration)

第三章 蛋白质和核酸的性质(Chapter 3 Properties of Proteins and Nucleic Acids)

第四章 酶的结构与功能(Chapter 4 Structure and Function of Enzymes)

4.1 酶(4.1 Enzymes)

4.2 辅助因子(4.2 Cofactors)

4.3 核酶(4.3 Ribozymes)

4.4 活性中心(4.4 The Active Site)

4.5 “锁与钥匙”模型(4.5 The Lock and Key Model)

4.6 “诱导契合”模型(4.6 The Induced Fit Model)

4.7 “三点附着”模型(4.7 The Three-point Attachment Model)

4.8 酶的命名和分类(4.8 Enzyme Nomenclature)

4.9 酶动力学(4.9 Enzyme Kinetics)

4.10 米氏方程(4.10 The Mechaelis-Menten Equation)

4.11 kcat和kcat/Km(4.11 kcat & kcat/Km)

4.12 双倒数作图(4.12 The Double-Reciprocal Plot)

4.13 酶抑制剂(4.13 Enzyme Inhibitors)

4.14竞争性抑制剂(4.14 Competitive Inhibitor)

4.15 非竞争性抑制剂(4.15 Non-competitive Inhibitor)

4.16 反竞争性抑制剂(4.16 Uncompetitive Inhibitor)

4.17 基团特异性抑制剂(4.17 Group Specific Reagent)

4.18 底物类似物(4.18 Substrate Analogue)

4.19 自杀性抑制剂(4.19 Suicide Inhibitor)

4.20 别构酶(4.20 Allosteric Enzymes)

4.21 齐变模型(4.21 The Concerted Model)

4.22 序变模型(4.22 The Sequential Model)

4.23 过渡态稳定学说(4.23 The Transition-State Stabilization Theory)

4.24 抗体酶(4.24 Abzymes)

4.25 临近与定向效应(4.25 Catalysis by Proximity and Orientation)

4.26 广义酸碱催化(4.26 General Acid-Base Catalysis)

4.27 静电催化(Electrostatic Catalysis)

4.28 金属催化(4.28 Metal Catalysis)

4.29 共价催化(4.29 Covalent Catalysis)

4.30 底物形变(4.30 Substrate Strain)

4.31 蛋白酶(4.31 Proteases)

4.32 酶活性的调节(4.32 Regulation of Enzyme Activities)

4.33 同工酶(4.33 Isozymes)

4.34 别构调节(4.34 Allosteric Control)

4.35 共价修饰调节(4.35 Regulation by Covalent Modification)

4.36 水解激活(4.36 Proteolytic Activation)

4.37 调节蛋白的激活和抑制(4.37 Stimulation and Inhibition by Control Proteins)

4.38 维生素(4.38 Vitamins)

第四章 酶的结构与功能(Chapter 4 Structure and Function of Enzymes)

第五章 糖类和脂类的结构与功能(Chapter 5 Structure and Function of Carbohydrates and Lipids)

5.1 碳水化合物(5.1 Carbohydrates)

5.2 单糖(5.2 Monosaccharides)

5.3 差向异构体(5.3 Epimers)

5.4 异头体(5.4 Anomer)

5.5 寡糖(5.5 Oligosaccharides)

5.6 多糖(5.6 Polysaccharides)

5.7 糖缀化合物(5.7 Glycoconjugates)

5.8 脂类(5.8 Lipids)

5.9 脂肪酸(5.9 Fatty acids)

5.10 脂肪(5.10 Fats)

5.11 反式脂肪(5.11 Trans Fats)

5.12 磷脂(5.12 Phospholipids)

5.13 胆固醇(5.13 Cholesterol)

5.14 脂双层(5.14 Lipid Bilayers)

第五章  糖类和脂类的结构与功能(Chapter 5  Structure and Function of Carbohydrates and Lipids)

第六章 激素的结构与功能(Chapter 6 Structure and Function of Hormones)

6.1 激素(6.1 Hormones)

6.2 放射免疫测定法(6.2 Radioimmunoassay,RIA)

6.3 受体(6.3 Receptors)

6.4 第二信使(6.4 Second Messengers)

6.5 G蛋白(6.5 G-proteins)

6.6 蛋白质激酶(6.6 Protein Kinases)

6.7 通过胞内受体的激素作用机制(6.7 Mechanism of Hormone Action by Intracellular Receptors)

6.8 PKA系统(6.8 The PKA System)

6.9 PKC系统(6.9 The PKC System)

6.10 PKG系统(6.10 The PKG System)

6.11 NO系统(6.11 Nitric Oxide System)

6.12 受体酪氨酸激酶系统(6.12 The RTK System)

6.13 视觉产生相关的信号转导(6.13 Visual Signal Transduction)

6.14 嗅觉产生相关的信号转导(6.14 Olfactory Signal Transduction)

6.15 信号系统的终止(6.15 Termination of the Signal)

第六章 激素的结构与功能(Chapter 6 Structure and Function of Hormones)

参考资料

1. 杨荣武等. 生物化学原理. 第三版. 北京:高等教育出版社,2018

2. 《生物化学》,第8  姚文兵 主编,人民卫生出版社,出版时间:20177月出版

3. 《生物化学与分子生物学》,张玉彬主编,人民卫生出版社; 第2版,出版时间: 2019年12月

4. David L. Neslson and Michael M. Cox. Lehninger principles of biochemistry. 6th ed. W.H. Freeman and Company, 2013



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