教學大綱：生物化學(食品科學各專業(yè)54學時)_2012版ingn

1、生物化學教學大綱供食品科學與工程、食品質量與安全等專業(yè)（本科）使用一、課程性質、目的和任務生物化學（biochemistry）又稱為生命的化學，是研究生物體內化學分子與化學反應的科學，從分子水平探討生命現象的本質。生物化學主要研究生物體分子結構與功能，物質代謝與調節(jié)，以及遺傳信息傳遞的分子基礎與調控規(guī)律。生物化學的研究主要采用化學的原理和方法，但也融入了生物物理學、生理學、細胞生物學、遺傳學和免疫學等的理論和技術，使之與眾多學科有著廣泛的聯系和交叉。本課程主要向學生傳授了生物大分子的結構與功能；生物體重要物質代謝的基本途徑、主要生理意義、調節(jié)以及代謝異常與疾病的關系；基因信息傳遞的基本過程、基

2、因表達調控的概念等知識。為學生學習其他基礎課、專業(yè)課乃至畢業(yè)后的繼續(xù)教育、相關學科的研究工作奠定理論與實驗基礎。二、課程基本要求本課程分為掌握、熟悉、了解三種層次要求。掌握的內容要求理解透徹，能在本學科和相關學科的學習工作中熟練、靈活運用其基本理論和基本概念。熟悉的內容要求能熟知其相關內容的概念及有關理論，并能適當應用。了解的內容要求對其中的概念和相關內容有所了解?？荚噧热葜姓莆盏膬热菁s占70%，熟悉、了解的內容約占30%，超大綱內容不超5%。本課程教學的參考教材是普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材食品生物化學（王淼主編。北京：中國輕工業(yè)出版社，2009年）。三、課程基本內容及學時分配本門課

3、程教學學時為72學時，其中理論課54學時，實驗課18學時。理論課教學內容大體分兩部分：從第二章到第七章為第一部分，主要討論生物大分子的結構和功能；第八章到第十四章為第二部分，主要內容為物質代謝、能量代謝及代謝調節(jié)、遺傳信息傳遞等。 第一章 緒論（1學時）一、生物化學的概念。二、生物化學發(fā)展簡史：敘述生物化學階段，動態(tài)生物化學階段，分子生物學時期。三、生物化學研究的主要內容：生物分子的結構與功能，物質代謝與調節(jié)，基因信息傳遞及其調控。四、生物化學與食品科學的關系。第一篇 食品中各組分的特征第二章 糖的化學（4學時）第一節(jié) 概述糖的概念、分類、分布及主要生物學作用。第二節(jié) 單糖及其衍生物一、單糖的

4、分子結構：開鏈結構差向異構體、鏡像對映體（D、L型）、旋光性、環(huán)狀結構（和型、吡喃糖、呋喃糖、Haworth式）。二、單糖的理化性質：溶解度、甜度、旋光性和變旋性；單糖的氧化（還原糖）、單糖的還原、糖脎、糖脂、糖苷、脫水作用。三、重要的單糖及衍生物：核糖、脫氧核糖、葡萄糖、果糖；糖酸、脫氧單糖、糖胺、糖醇、糖苷。第三節(jié) 寡糖的結構及性質一、寡糖：麥芽糖、蔗糖的分子結構、蔗糖理化性質、轉化糖、麥芽糖的理化性質；纖維二糖、異麥芽糖、乳糖的分子結構和理化特性、乳糖不耐癥、棉子糖的分子結構。二、低聚糖：環(huán)糊精的分子結構；低聚糖的概念和生物學功能。第四節(jié) 多糖一、多糖的概念和分類：同多糖、雜多糖的概念。

5、二、重要多糖的結構與生理功能：淀粉(直連淀粉、支鏈淀粉)分子結構和性質，淀粉的碘顯色反應；糖原、纖維素的分子結構和性質、殼多糖、糖胺聚糖、細菌多糖。三、多糖的分離、純化及降解。第五節(jié) 糖復合物及生物功能糖蛋白、蛋白聚糖、糖脂的概念和分子結構。第六節(jié) 功能性多糖與功能性低聚糖植物多糖、動物多糖、真菌多糖、藻類多糖、細菌多糖；低聚異麥芽糖、低聚半乳糖、低聚果糖。第三章 脂類化學（4學時）第一節(jié) 脂類的概念一、脂類物質的概念和分布。二、脂類物質的分類: 簡單脂（甘油脂類、蠟）、復合脂（磷脂、糖脂、脂蛋白）；可皂化脂和不可皂化脂；中性脂和極性脂。三、脂類物質的生理功能。第二節(jié) 簡單脂類一、甘油三脂的結

6、構。二、脂肪酸：飽和脂肪酸、不飽和脂肪酸的結構特點與命名；必需脂肪酸的概念。三、脂肪酸與甘油三脂的理化性質：水解和皂化、氧化（皂化值、酸值、碘值）。四、類固醇的存在與結構；動物固醇、植物固醇、菌固醇。五、蠟酯。第三節(jié) 復雜脂質磷酸甘油酯、糖基甘油酯、鞘磷脂的結構特點。第四章 蛋白質化學（5學時）第一節(jié) 蛋白質的概述一、蛋白質定義；蛋白質的元素組成及元素組成特點：蛋白質平均含氮量為16；蛋白質的分子組成。二、蛋白質的相對分子量與分類。第二節(jié) 氨基酸一、蛋白質的水解：酸水解、堿水解、酶水解。二、氨基酸的分類與結構特點：分類；氨基酸的結構通式；氨基酸的三字符號，一字符號，等電點。三、氨基酸的理化性質

7、：兩性解離與等電點；旋光性、紫外吸收性質、氨基酸的化學反應。四、氨基酸的分離與分析。第三節(jié) 肽一、肽的結構及命名：肽鍵；肽；多肽鏈；N末端和C末端；氨基酸殘基。二、重要的天然寡肽：谷胱甘肽：結構與功能；多肽類激素和神經肽：結構與功能。第四節(jié) 蛋白質的分子結構一、蛋白質的一級結構：定義；穩(wěn)定力。二、蛋白質的二級結構：定義；肽單位；二級結構的主要類型及結構特點；超二級結構；球狀蛋白和纖維狀蛋白（角蛋白、角蛋白）的結構特點。三、蛋白質的三級結構：定義；穩(wěn)定力、折疊驅動力；結構域。四、蛋白質的四級結構：定義；穩(wěn)定力，亞基締合的驅動力。五、蛋白質的分類。第五節(jié) 蛋白質結構與功能的關系 一、蛋白質一級結構

8、與功能的關系。 二、蛋白質空間結構與功能的關系。第六節(jié) 蛋白質的性質一、蛋白質的理化性質：蛋白質的膠體性質；蛋白質的兩性解離性質和等電點；蛋白質的變性和復性、沉淀和凝固；蛋白質的紫外吸收；蛋白質的顏色反應。二、蛋白質的免疫學性質。第七節(jié) 蛋白質的分離與純化的基本原理一、蛋白質的分離與純化的一般原則。二、蛋白質的分離與純化：透析；超濾；凝膠過濾；密度梯度離心；離子交換層析；電泳；親和層析。三、蛋白質的純度鑒定、相對分子量和含量測定。第五章 核酸化學（5學時）第一節(jié) 概述一、核酸的分類、分布。二、核酸的功能：DNA、RNA功能。第二節(jié) 核酸的結構一、核苷酸是核酸的基本組成單位：堿基、核糖、脫氧核糖

9、、核苷、脫氧核苷、核苷酸、脫氧核苷酸的概念及結構。二、核酸的一級結構：核酸的連接：3，5磷酸二酯鍵；核酸一級結構的定義；一級結構的書寫方式。三、DNA的空間結構：DNA的二級結構：B型DNA的結構特點；DNA的超螺旋結構。四、 RNA的空間結構：轉運RNA的結構與功能；信使RNA的結構與功能；核蛋白體RNA的結構與功能。第三節(jié) 核酸及核苷酸的性質與研究技術一、核酸的理化性質：一般的理化性質；核酸的紫外吸收。二、核苷和核酸的兩性解離。三、核酸的變性，復性，分子雜交；熔解曲線，增色效應，減色效應，熔解溫度。四、研究技術：堿基序列分析；PCR。第六章 功能性有機小分子（3學時）第一節(jié) 維生素一、維生

10、素的定義；維生素的分類。二、脂溶性維生素：維生素A、D、E、K的化學結構，俗名，來源，活性形式，功能，缺乏癥和中毒癥。三、水溶性維生素：維生素B1、B2、PP、泛酸、生物素、B6、葉酸、B12、C的化學結構，俗名，來源，功能，缺乏癥和中毒癥。第二節(jié) 生物活性肽類酪蛋白磷酸肽；谷胱甘肽；抗菌肽；免疫活性肽；甜味肽；抗氧化肽。第三節(jié) 生物黃酮一、生物類黃酮的結構特點、生物活性和食物來源。二、異黃酮；花青素；茶多酚。第七章 酶（5學時）第一節(jié) 概述一、酶的定義，酶的化學本質；核酶的定義。二、酶與一般催化劑的共同特點；酶催化作用的特點：高效性，特異性，不穩(wěn)定性，可調節(jié)性。三、酶的分子組成：單純酶，結合

11、酶的概念；全酶、酶蛋白、輔助因子的概念；金屬離子的功能；輔酶或輔基的概念及功能。單體酶、寡聚酶、多酶復合體；同工酶，抗體酶。第二節(jié) 酶的命名與分類酶的命名與分類。第三節(jié) 酶的結構和功能一、酶的活性中心：定義；必需基團、結合基團、催化基團、活性中心外的必需基團的概念和功能；酶作用的專一性。二、空間結構與催化活性。三、酶原與酶原的激活。第四節(jié) 酶的作用機制一、酶促反應的機制：能顯著降低反應活化能。三、酶催化反應的化學原理：酶與底物結合有利于底物形成過渡態(tài)；酶的催化機制呈現多元催化作用。第五節(jié) 酶促反應的動力學一、底物濃度對反應速度的影響：米氏方程式、Km與Vm的意義。二、酶濃度對反應速度的影響。三

12、、溫度對反應速度的影響。四、pH對反應速度的影響。五、激活劑對反應速度的影響。六、抑制劑對反應速度的影響：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：非專一性抑制、專一性抑制?？赡嫘砸种谱饔茫焊偁幮砸种频亩x、對Km和Vm的影響；非競爭性抑制的定義、對Km和Vm的影響；反競爭性抑制的定義、對Km和Vm的影響；酶競爭性抑制在醫(yī)學上的應用：磺胺類藥物的作用機理。第六節(jié) 酶的活力測定和分離純化一、酶活力，活力單位，測定方法。二、酶的分離純化。第七節(jié) 酶工程化學酶工程，生物酶工程。第八節(jié) 酶與食品生產酶對食品品質的影響；酶在食品加工中的應用。第二篇 生物大分子在體內的代謝及調節(jié)第八章 生

13、物氧化（3學時）第一節(jié) 概 述生物氧化的概念；有氧氧化和無氧氧化；生物氧化與普通氧化的異同點。第二節(jié) 呼吸鏈及氧化磷酸化一、ATP：高能化合物的概念；常見的高能物質。二、呼吸鏈：呼吸鏈的概念；呼吸鏈中各成員的結構與功能；呼吸鏈的組成：NADH和FADH這兩條重要呼吸鏈的排列順序。三、氧化磷酸化和底物水平磷酸化：概念；磷氧比值；氧化磷酸化的偶聯部位；氧化磷酸化偶聯機制：化學滲透假說；ATP合酶的結構與作用機理。四、影響氧化磷酸化的因素：常見抑制劑的抑制作用；ADP的調節(jié)作用。五、線粒體外NADH的氧化：a-磷酸甘油穿梭和蘋果酸-天冬氨酸穿梭作用的生理意義。第九章 糖代謝（5學時）第一節(jié) 新陳代謝

14、概述一、新陳代謝的概念。二、新陳代謝的內容：物質代謝和能量代謝；同化作用和異化作用；中間代謝；呼吸商；食物的卡價；生物的營養(yǎng)類型。三、代謝的發(fā)生過程。四、代謝研究方法。第二節(jié) 糖類物質在體內的消化吸收一、糖的生理功能。二、消化吸收。第三節(jié) 糖的分解代謝一、糖的無氧分解（糖酵解）的反應過程：糖酵解的定義；糖酵解反應的基本過程；糖酵解反應過程中ATP的生成和關鍵酶；糖酵解的調節(jié)；糖酵解的生理意義；乳酸發(fā)酵；生醇發(fā)酵。二、糖的有氧氧化：定義；糖有氧氧化的基本過程、關鍵酶；三羧酸循環(huán)的詳細過程、關鍵酶、三羧酸循環(huán)的特點和生理意義；有氧氧化的生理意義；乙醛酸循環(huán)支路及其重要性；有氧氧化生成的ATP；有氧

15、氧化的調節(jié)；巴斯德效應。三、磷酸戊糖途徑：定義；基本過程；關鍵酶；磷酸戊糖途徑的調節(jié)；磷酸戊糖途徑的生理意義。第四節(jié) 糖的異生作用一、糖異生途徑：定義；基本過程；關鍵酶。二、糖異生的調節(jié)。三、糖異生的生理意義。四、乳酸循環(huán)：定義；基本過程；生理意義。第五節(jié) 糖原的合成與分解一、糖原的合成代謝：定義；基本過程；關鍵酶。二、糖原的分解代謝：定義；基本過程；關鍵酶。三、糖原合成與分解的調節(jié)。第六節(jié) 糖代謝各途徑之間的聯系一、樞紐性中間代謝物。二、血糖的來源和去路；血糖水平的調節(jié)：胰島素作用的機理。三、血糖水平異常。第十章 脂類代謝（4學時）第一節(jié) 脂質的主要生理功能脂肪是生物體能量貯存的重要形式；類

16、脂具有重要的生物學功能。第二節(jié) 脂肪的消化、吸收、轉運和貯存脂肪的消化、吸收與轉移。第三節(jié) 甘油三脂單的分解和脂肪酸代謝一、甘油三脂的酶水解：脂肪的動員；甘油分解代謝的基本過程。二、脂肪酸氧化分解的基本過程：脂肪酸的激活、肉堿的穿梭作用、-氧化的基本過程；脂肪酸氧化的能量生成。三、酮體的生成與利用：酮體的定義；酮體代謝的基本過程；代謝特點；關鍵酶；生理意義。第四節(jié) 脂肪酸和甘油三酯的生物合成一、脂肪酸的合成代謝：脂肪酸合成的碳源和氫源；合成的基本途徑；脂肪酸碳鏈的加長；不飽和脂肪酸的合成。二、甘油三脂的合成代謝：原料；基本過程、關鍵酶。第五節(jié) 磷脂的代謝甘油磷脂的代謝：甘油磷脂的組成、分類及結

17、構；甘油磷脂的合成及分解。第六節(jié) 膽固醇代謝一、膽固醇的吸收二、膽固醇的合成：合成部位；合成原料；合成的基本過程：關鍵酶。三、膽固醇的轉化。第七節(jié) 脂代謝紊亂酮尿癥，脂肪肝，動脈粥樣硬化。第八節(jié) 脂代謝調節(jié)激素調節(jié)，代謝物調節(jié)。第九節(jié) 脂代謝與糖代謝之間的關系糖與脂類物質相互轉變。第十一章 蛋白質的降解與氨基酸代謝（4學時）第一節(jié) 蛋白質的消化和吸收一、蛋白質營養(yǎng)的生理功能；蛋白質的需要量和營養(yǎng)價值；個體蛋白質營養(yǎng)狀況的評價：氮平衡；蛋白質食物的營養(yǎng)價值評價：蛋白質的總量及必需氨基酸的種類、數量和比例。人體必需氨基酸的概念和種類；蛋白質的生理價值；蛋白質的互補作用。二、蛋白質的消化、吸收與腐敗

18、作用。第二節(jié) 氨基酸的一般代謝一、氨基酸代謝的概況。二、氨基酸的脫氨基作用：轉氨基作用：定義，反應通式，維生素B6的作用，生理意義；L-谷氨酸氧化脫氨基作用：定義，反應式，生理意義；聯合脫氨基作用：定義，主要方式，基本過程，生理意義；非氧化脫氨基作用。三、a-酮酸的代謝：主要代謝去路。生糖氨基酸、生酮氨基酸、生糖兼生酮氨基酸的概念。四、氨的代謝：體內氨的來源和去路。氨的轉運：丙氨酸-葡萄糖循環(huán)；谷氨酰胺的運氨作用。尿素的生成：定義；尿素合成的基本過程：場所、關鍵酶、特點；生理意義；尿素合成的調節(jié)。第三節(jié) 個別氨基酸的代謝一、一碳單位的代謝：概念；載體；一碳單位的來源和互變；生理意義。二、氨基酸

19、脫羧基作用：生物活性物質的生成和作用。三、其它具有生物活性的氨基酸衍生物第四節(jié) 氨基酸的合成代謝還原氨基化；轉氨基作用；氨基酸間的相互轉化。第五節(jié) 氨基酸代謝缺陷與疾病苯丙酮酸尿癥；白化病。第十二章 核苷酸的降解和核苷酸代謝（2學時）第一節(jié) 核酸的降解一、核酸酶；限制性內切酶；磷酸單酯酶。二、核酸降解。第二節(jié) 核苷酸的分解代謝一、嘌呤核苷酸的分解代謝：分解的基本過程；分解終產物；痛風癥及治療。二、嘧啶核苷酸的分解代謝：分解的基本過程；分解終產物。第三節(jié) 核苷酸的合成代謝一、嘌呤核苷酸的合成代謝：從頭合成途徑的概念；從頭合成途徑原料的來源；補救合成途徑的概念；脫氧核苷酸的生成。二、嘧啶核苷酸的合

20、成代謝：從頭合成途徑的概念；從頭合成途徑原料的來源；補救合成途徑的概念；脫氧核苷酸的生成。三、嘌呤核苷酸抗代謝物；嘧啶核苷酸抗代謝物。第十三章 物質代謝的聯系與代謝調節(jié)調節(jié)綜述（自學）第一節(jié) 代謝途徑的相互聯系一、物質代謝的特點：體內各種物質代謝過程互相聯系形成一個整體；機體物質代謝不斷受到精細調節(jié)；各組織、器官物質代謝各具特色；各種代謝物均具有各自共同的代謝池；ATP是機體儲存能量和消耗能量的共同形式；NADPH提供合成代謝所需的還原當量。二、物質代謝的相互關系：各種能量物質的代謝相互聯系相互制約；糖、脂和蛋白質代謝通過中間代謝物而相互聯系。第二節(jié) 代謝調節(jié)一、細胞水平的代謝調節(jié)：細胞內酶的

21、隔離分布；生物膜的調控作用；酶水平調節(jié)：關鍵酶的概念；關鍵酶的變構調節(jié)及變構調節(jié)的特點；酶原激活；酶的化學修飾調節(jié)及其調節(jié)特點；酶量的調節(jié)；反饋調節(jié)。二、激素水平的代謝調節(jié)。三、整體調節(jié)。第十四章 基因信息的傳遞（9學時）第一節(jié) DNA的生物合成一、DNA的半保留復制：概念，生物學意義；復制的化學反應：合成DNA的基本條件；參與DNA復制的酶。二、復制的方向：復制起始點、復制叉、復制子的概念。三、復制的過程：復制的半不連續(xù)性的概念；領頭鏈、隨從鏈、岡崎片段的概念；DNA的合成方向。復制中的解鏈和DNA分子拓撲學變化：解螺旋酶、單鏈DNA結合蛋白、引物酶、DNA連接酶、拓撲異構酶I、拓撲異構酶I

22、I的功能。DNA復制的基本過程。四、依賴RNA的DNA合成：反轉錄病毒和反轉錄酶：反轉錄的概念和過程。五、DNA損傷（突變）與修復：引發(fā)突變的因素；DNA損傷的類型；DNA損傷的修復。第二節(jié) RNA的生物合成一、轉錄的概念：轉錄模板：不對稱轉錄、結構基因、模板鏈、編碼鏈的概念；模板鏈、編碼鏈、轉錄產物、蛋白質肽鏈間的關系。二、RNA聚合酶：RNA聚合酶的結構及各亞基的功能。三、原核生物的轉錄過程：基本過程；模板與酶的辨認結合：操縱子、啟動子的概念。四、真核mRNA的轉錄后加工：添加“帽子”、“尾巴”結構；斷裂基因、內含子、外顯子、剪接體的概念；mRNA剪接的基本過程；mRNA編輯：概念，生物學

23、意義。五、rRNA的轉錄后加工：剪切；與蛋白質裝配為核糖體。六、tRNA的轉錄后加工：添加“氨基酸臂”；核苷酸的修飾；剪切和剪接。核酶的概念。七、RNA的復制合成。第三節(jié) 蛋白質的生物合成一、遺傳密碼：密碼子的概念；密碼子的特點：連續(xù)性、通用性、簡并性、擺動性、防錯系統(tǒng)；起始密碼子，終止密碼子。二、核糖體是蛋白質生物合成的場所：核蛋白體的基本結構。三、tRNA是氨基酸的運載工具及蛋白質生物合成的適配器：氨基酰-tRNA合成酶：功能；翻譯的保真性；起始氨基酰-tRNA：功能。四、蛋白質生物合成過程：起始、延長、終止階段。五、肽鏈合成后加工：一級結構的修飾：肽鏈N-端和C-端的切除和化學修飾；氨基

24、酸殘基的化學修飾；水解加工生成活性蛋白質或多肽；二硫鍵的形成。第四節(jié) 基因表達調控一、基因表達的概念?；蚝突蚪M的概念。念組毒和逆二、基因表達的特異性：時間特異性，空間特異性。三、基因表達的方式：基本表達調控；管家基因；組成性表達；誘導和阻遏表達；協(xié)調表達。 四、基因表達調控的基本原理：基因表達調控的多層次和復雜性；基因轉錄激活調節(jié)基本要素：特異DNA序列決定基因轉錄活性；轉錄調節(jié)蛋白影響轉錄活性；轉錄調節(jié)蛋白與DNA的結合或轉錄調節(jié)蛋白間的結合影響轉錄活性；RNA聚合酶影響轉錄活性。五、原核基因表達調節(jié)：因子決定RNA聚合酶識別特異性；操縱子模型在原核生物基因表達調控中具有普遍性；誘導型操縱子和阻遏型操縱子；原核生物翻譯水平調節(jié)。六、真核基因表達調節(jié)：轉錄前水平調節(jié)；轉錄水平調節(jié)：順式作用元件的概念及主要類型：啟動子，增強子，沉默子；反式作用因子的概念及主要類型：轉錄因子，基本轉錄因子，特異轉錄因子；轉錄因子的結構：DNA結合域（鋅指結構，亮氨酸拉鏈，螺旋-環(huán)-螺旋等），轉錄激活域（酸性激活域，谷氨酰胺富含域，脯氨酸富含域），二聚化結構域；轉錄后水平的調節(jié)；翻譯水平的調節(jié)。生物化學