環(huán)境生物化學教案

環(huán)境生物化學教案第一章緒論第一節(jié)概述一、生物化學的概念與涵義（幻燈ppt）概念：生物化學是生物學和化學交叉產(chǎn)生的邊緣學科。這是一門以化學理論和方法為主要手段（而非唯一手段）研究生物學的科學。因此，他也被稱為生命的化學。因此，要學好生物化學，我們必須具備各種化學基礎知識。涵義：更具體來說是以生物體為對象，研究生命化學本質及其變化規(guī)律，通過對這些規(guī)律的了解來探索生長、發(fā)育、衰老、遺傳、學習、記憶思維及其疾病的產(chǎn)生根源等復雜生命現(xiàn)象的本質及其規(guī)律。并將這些知識應用于工、農(nóng)、醫(yī)等實踐領域以期改造自然，改善自己，增強生命力，創(chuàng)造人與自然的和諧與發(fā)展的社會環(huán)境，造福于子孫萬代。分支：生物化學從不同角度研究，又產(chǎn)生出許多分支。（幻燈ppt）由于研究對象不同，分為普通生物化學。我們所研究的就是普通生物化學的課程所涉及的問題。二、生物化學的研究內(nèi)容：（幻燈ppt）靜態(tài)生物化學：顧名思義，指身體的化學成分、結構、性質和功能。動態(tài)生化：體內(nèi)各種物質的化學變化及與外界進行信息物質和能量變換。功能生物化學：重要生命物質的結構和功能之間的關系，環(huán)境對身體的影響，并在分子水平上闡明生命現(xiàn)象的機制和規(guī)律。第二節(jié)生物化學與其他生命科學的關系一、生物化學是分子水平的生物學（幻燈ppt）從生物學的發(fā)展史來看，人們對生物體（生命現(xiàn)象）的理解是從宏觀到微觀，從形態(tài)結構到生理功能。來自器官（如眼睛、心臟和大腦）→組織（細胞類型和器官的形態(tài)連接）→細胞（有機體的基本功能單位）→細胞結構→分子水平（細胞的物質結構）→元素（超分子結構、大分子和小分子）圖冊生物化學的發(fā)展歷程：19世紀末以前，人們主要是通過生物體內(nèi)的化學變化來認識生物體的生理機能。到了19世紀末期至20世紀初期，生物化學才成為一門獨立的學科。40年代末50年代初，隨著對量的質、酶、核酸、糖類、脂類等生物大分子結構、性質、功能和代謝的初步探明，越來越多的科學工作者被吸引著，起來越廣的學科向其靠攏，使生物化學跨入了突飛猛進的發(fā)展時代。生物化學的成就使生命科學發(fā)展到分子水平。生物學的各個分支在分子水平上衍生出了新的學科。例如：分子分類學――如細菌，過去主要由觀察形態(tài)，現(xiàn)在以rrna的分子結構為基礎。分子遺傳學――遺傳物質的分子結構，如基因的分子結構、染色體等。人類基因組、動物基因組和植物基因組的破譯給醫(yī)學、衛(wèi)生和農(nóng)業(yè)帶來了革命性的變化。分子免疫學――免疫的分子結構及作用原理。對于人及動物特殊病的診斷治療開辟了新的前景。分子生理學——生理過程的分子水平變化，對疾病發(fā)病機制的研究很重要。分子病理學——導致疾病的分子水平因素的變化過程。分子細胞生物學——細胞的分子組成和功能。隨著這些新學科的出現(xiàn)，分子生物學也從生物化學的發(fā)展中獨立出來，成為一門新的學科，但有些部分依然不能與生物化學完全分開，還有很多交叉。那么分子生物學又與生物化學是什么關系呢？二、生物化學是現(xiàn)代生物學科的基礎和前沿（幻燈）1．為什么說是現(xiàn)代生物學的基礎（板書）？由于生物科學已經(jīng)發(fā)展到分子水平，有必要借助生物化學的理論和方法來探索各種生命現(xiàn)象，例如生長、繁殖、衰老、遺傳變異、生理學、病理學、生物起源和進化。因此，它是所有學科的共同語言；現(xiàn)代生物學是指分子水平上的生物學。現(xiàn)代生物技術是分子水平的工程，是現(xiàn)代生物學的核心。2．為什么說它又是現(xiàn)代生物學的前沿（板書）？這是因為生物學科的進步或突破在很大程度上取決于生物化學研究進展的成果。沒有生物化學對生物大分子的結構和功能的闡明，沒有遺傳密碼和傳遞途徑的發(fā)現(xiàn)，就不會有今天的分子生物學和分子遺傳學。沒有生物化學中限制性內(nèi)切酶的發(fā)現(xiàn)和純化，就不會有今天的生物工程。生物化學與各門生物學關系密切，在生物學科中占有舉足輕重的地位。3．那么分子生物學又與生物化學是什么關系呢？分子生物學以生物化學、生物物理學、微生物學和遺傳學為基礎。它的主要任務是在分子水平上闡明生命現(xiàn)象和生物規(guī)律。生物化學主要研究內(nèi)容的蛋白質、核酸、糖類等生物大分子的結構與功能，與分子生物學的研究內(nèi)容是交叉的，二者關系密切，密不可分，但各自有側重點。因此，國際生物化學聯(lián)合會更名為國際生物化學和分子生物學聯(lián)合會。中國生物化學學會也更名為中國生物化學與分子生物學學會。第三節(jié)生物化學與現(xiàn)代化學發(fā)展的關系（幻燈片）因為我們大部分是學化學出身，化學基礎雄厚，所以這里必須特別提示一下，化學家對化學研究的進展對生物化學有著積極的影響，而反過來，生物化學的發(fā)展又促進化學的發(fā)展。這可為我們學化學的同學將來從事生物化學方向的研究提高成功的信心和自信。事實上，生物化學是在不斷研究和澄清生命現(xiàn)象中的化學問題的過程中發(fā)展起來的。以下是一些例子：如：第一個生物化學實驗是1897(板書)年進行的。是一位德國的化學家愛德沃德布赫納（edwardbuchrer板書）用不含細胞的酵母菌提取液成功地在體外實現(xiàn)了糖轉化為酒精的發(fā)酵過程。另一個例子：高分子一詞是由德國化學家赫爾曼·施陶迪格在1922年提出的。它被用來描述大質量的分子。在這些大分子中，原子通過強大的化學鏈組裝而成。另一個極其重要的概念是“特殊性”?！疤禺愋浴笔侵该缸R別其作用的分子（底物）的化學結構的能力。專一性這個概念，首先是1890板書年德國化學家艾米爾費希爾（emilfischer板書）清楚地提出的。費希爾對蛋白質進行過深入的研究。為了說清專一性這一概念的含義，費希爾用鎖和鑰匙進行比喻。（但現(xiàn)在這一概念在酶反應過程中已經(jīng)過時。這一概念也被用于免疫過程中抗原與抗體的關系。從1936年到1940年，特異性的概念從生物學概念實質性地轉變?yōu)榱Ⅲw化學概念。這個迅速的轉變是奧地利免疫化學家卡爾蘭斯泰勒（納）（karllandsteiner）與美國化學家萊納斯波林（linuspauling）相遇的結果。溫德爾·梅雷迪斯·斯坦利（WendellMeredithStanley）于1935年完成了煙草花葉病毒（twy）的純化和結晶（黑板書寫），這是一個革命性的事件，并于1946年獲得諾貝爾化學獎。除了用化學的方法以外，近年來生物物理學的發(fā)展，或者說物理學家對生物化學或分子生物學的進展影響也是巨大的。如物理學家喬治蓋英（georgegammon）宇宙起源“大爆炸”理論的奠基人之一，是另一位對分子生物學發(fā)展做出過重要貢獻的物理學家。此外，生化測定中的一些物理化學方法，如超速離心、電泳以及同位素、光譜學和電子顯微鏡的使用，都是物理化學技術的應用。談到生物化學和分子生物學，大家都會立刻想到dna的結構。吉姆·沃森和弗朗西斯是在1953年出生的。法語之后。C.Crick（黑板書寫）發(fā)現(xiàn)了DNA的雙螺旋結構，桑格于1955年首次確定了蛋白質的一級結構和牛胰島素的一級結構。在此基礎上，埃德曼改進并發(fā)明了一種自動氨基酸分析和測序儀。目前，已有1000多種蛋白質的一級結構通過液相、固相測序儀和氣相測序儀進行了測定，并通過計算機建立了數(shù)據(jù)庫。近年來，通過X射線衍射和核磁共振直接測定蛋白質的二級、三級和四級結構，為揭示生命現(xiàn)象和疾病發(fā)生發(fā)展機制的本質提供了重要依據(jù)。第四節(jié)。生物化學與現(xiàn)代化學工業(yè)（應用生物化學）幻燈片分子生物學與基礎生化學主要是生化和分子水平生物學的理論研究。但他的理論與技術已廣泛的應用于現(xiàn)代工農(nóng)業(yè)、現(xiàn)代醫(yī)學、食品醫(yī)藥等行業(yè)。生物化學對現(xiàn)代化工、輕工、食品、醫(yī)藥工業(yè)的滲透。生物化學的發(fā)展不僅在生命現(xiàn)象和生物進化等理論問題上取得了突出的成就，而且隨著生物化學技術和設備的進步，生物化學不斷應用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)和醫(yī)學實踐，在現(xiàn)代工業(yè)、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)和現(xiàn)代醫(yī)學中發(fā)揮著越來越重要的作用。應用生物化學和分子生物學理論指導現(xiàn)代生物技術，在工業(yè)、農(nóng)業(yè)和各行各業(yè)的應用構成了應用生物化學的許多分支。在這里，首先，我們應該討論什么是生化技術及其與現(xiàn)代生物技術的關系。生物化學技術包括：發(fā)酵、提取、純化、酶工程、生化工程。現(xiàn)代生物技術主要利用分子生物學的工程技術，生物體或其體系及它們的衍生物來創(chuàng)造人類所需要的各種產(chǎn)品的一門新型的跨學科技術體系。并牽涉到生物機能及其產(chǎn)物的控制，以達到工業(yè)化生產(chǎn)，其產(chǎn)品實現(xiàn)商業(yè)化。這項綜合技術包括：基因工程、細胞工程、酶工程、發(fā)酵工程和生化工程。因此，生化技術是現(xiàn)代生物技術的重要組成部分，而不是全部。第五節(jié)生物化學與國民經(jīng)濟各領域發(fā)展的關系（幻燈片）當闡述生物化學與國民經(jīng)濟各領域發(fā)展的關系時，必然離不開生物技術。生物化學的發(fā)展在很大程度上依賴于生物技術的發(fā)展，而生物化學與分子生物學的理論又為生物技術的發(fā)展奠定了理論基礎。第二章糖的化學目的與要求：使學生從生物化學的角度理解糖的本質意義和糖在生物體中的作用，掌握糖化學的基本知識以及一些概念與有機化學的區(qū)別。重點講解：糖的概念和分類以及單糖、雙糖和多糖的化學結構和性質，使學生能夠通過掌握典型單糖（葡萄糖和果糖）的結構和性質，在單糖的基礎上理解雙糖的結構和性質，使學生能夠學習比較分析的方法，了解各種重要糖的特性。對幾種主要多糖的解釋應與醫(yī)學應用相結合。在解釋單糖的結構和性質時，我們應該聯(lián)系有機化學、醛和酮的化學性質和結構。對學生要求：掌握糖及其衍生物的化學組成和結構；掌握環(huán)狀單糖的基本概念、構型和構象差異、不同的書寫方法和重要的化學反應。理解不同構型和構象造成的穩(wěn)定性差別。了解不同糖在生物體中的用途及其在體內(nèi)的分布第一節(jié).糖的概念I糖的類型和功能1糖的定義：曾用的概念：碳水化合物：通式cn(h2o)m人們錯誤地認為它是碳和水的化合物，所以它被稱為碳水化合物。糖的現(xiàn)代概念：糖類：鼠李糖(rhamnase)c6h12o5和脫氧核糖(deoxyribos