思维活动, 培养分析问题和解决问题的能力 对学有余力的学生, 积极开展第二课堂, 因材施教 学生在听课和实验的基础上, 积极主动地自学 对学有余力的学生, 通过指定课外阅读资料, 翻译专业文献, 专题讲座, 组织业余兴趣小组等形式适当提高 复习过程中, 及时了解学生学习情况, 针对存在的问题进行答疑

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1 生物化学与分子生物学 课程教学大纲 英文名称 :Biochemistry and Molecular Biology 适用专业 : 临床医学 口腔医学 预防医学 麻醉学 医学心理 医事法学等本科专业 总学时 :126 学时, 理论教学 90 学时, 实验教学 34 学时, 考试 2 学时 选用教材 : 生物化学与分子生物学, 查锡良 药立波主编, 人民卫生出版社, 第八版 ; 一 课程简介与教学目标生物化学与分子生物学是由生物化学与医学遗传学两部分组成 生物化学与分子生物学 是发展和更新较快的前沿学科之一, 其主要任务是在分子水平上研究和阐述生物大分子物质 的结构与功能, 物质代谢途径 规律及调节机制, 遗传信息的传递与表达, 细胞信号的转导 等 生物化学与分子生物学是一门边缘学科, 越来越多的成为生命科学的共同语言, 与其 他有关的基础医学如生理学 微生物学 免疫学 生物物理学 药理学 病理学 病理生理 学 组织学及寄生虫学等都有越来越密切的联系, 是医学科学的重要基础 生物化学与分子生物学是医学生必修的基础医学课程, 为学习其它基础医学和临床医学 课程 在分子水平上认识病因和发病机理 诊断和防止疾病奠定扎实的基础 学生在修完数 学 物理 无机化学 有机化学等课程后修读本课程 本课程与许多医学基础课程和临床医 学专业课程之间均存在十分紧密的联系, 如生物化学与分子生物学的理论对于解释许多疾病 的病理和征象, 其技术和方法应用于某些疾病的诊治和预防等方面, 具有其独特的优势和广 泛的实用价值 生物化学与分子生物学内容主要有生物体的化学组成 结构及功能 ( 包括蛋白质 核酸 酶 多糖 蛋白聚糖 脂类 ), 物质代谢及其调控 ( 包括糖代谢 脂代谢 氨基酸代谢 核 苷酸代谢 生物氧化 物质代谢联系与调节等 ), 遗传信息的贮存 传递与表达 ( 包括复制 转录 翻译 基因表达调控等 ), 分子生物学技术及其与医学的联系和应用 ( 重组 DNA 和 基因工程技术 基因诊断与治疗 癌基因 基因组学等 ), 细胞间信息传递 ( 信息分子 受 体和传递途径等 ), 血液 肝的生物化学及维生素等生命科学知识 学习和掌握这些知识, 将为医学生深入学习其他医学基础课程和临床医学课程 对指引毕业后医学实践工作及毕业 后的继续教育 为辅助医学各学科的科研工作等奠定理论与实验基础 从生物化学与分子生物学不断发展与其应用范围日益扩大的实际考虑, 根据国家教委对 医学生物化学与分子生物学教学要求的精神, 为密切配合教学需要, 通过生物化学与分子生 物学课程学习, 学生将能够 : 1. 描述生物体 ( 主要是人体 ) 内的主要物质的组成 生物学功能, 物质代谢途径及其调 控的规律 2. 解释生物大分子结构与机能的关系 遗传信息传递与基因表达调控的主要方式及其 与生命现象的关系 3. 学会初步运用生物化学与分子生物学知识解释或论述与人类健康 疾病相关的医学 实践问题 4. 熟悉常用的生物化学英语词汇, 为进一步阅读外文专业书刊打下基础 二 教学方式与方法根据具体教学内容, 采用大班讲授的方法 教师在充分备课 写好教案 集体备课的基 础上, 利用制作好的多媒体教学课件, 加强直观教学, 以加深学生对有关内容的理解和记忆 讲课要采用启发诱导, 课后小测试, 课堂讨论等多种形式, 突出重点和难点, 以调动学生的

2 思维活动, 培养分析问题和解决问题的能力 对学有余力的学生, 积极开展第二课堂, 因材施教 学生在听课和实验的基础上, 积极主动地自学 对学有余力的学生, 通过指定课外阅读资料, 翻译专业文献, 专题讲座, 组织业余兴趣小组等形式适当提高 复习过程中, 及时了解学生学习情况, 针对存在的问题进行答疑 同时, 教学过程中应注意培养学生热爱祖国 立志献身于医学事业的正确态度, 树立良好的职业道德 全心全意为人民服务的思想, 培养严谨的 实事求是的科学作风 并在教学中对学生进行多种能力的培养, 包括逻辑思维能力 自学能力 阅读能力 分析综合能力 创造思维能力等 三 教学内容概述 ( 一 ) 理论部分 第一章蛋白质的结构与功能 ( 一 ) 教学要求掌握蛋白质的元素组成特点, 氨基酸的结构通式 ; 氨基酸的分类 三字英文缩写符号 ; 蛋白质一级结构的概念及其主要的化学键 ; 蛋白质的二级结构的概念 主要化学键和形式 : α- 螺旋,β- 折叠,β- 转角与无规卷曲 ; 掌握 α- 螺旋,β- 折叠的结构特点 ; 蛋白质的三级结构 概念和维持其稳定的化学键 : 疏水作用 离子键 氢键和范德华引力 ; 蛋白质的四级结构的 概念和维持稳定的化学键 ; 蛋白质的结构与功能的关系 : 一级结构决定空间结构, 空间结构 决定生物学功能 ; 蛋白质的理化性质 : 两性电离, 胶体性质, 蛋白质变性的概念和意义, 紫 外吸收和呈色反应 熟悉肽 肽键与肽链的概念, 多肽链的写法 生物活性肽的概念 ; 肽单 元概念 ; 模体 锌指结构 分子伴侣的概念 ; 结构域的特点 ; 蛋白质的分类 ; 蛋白质的沉淀, 等电点沉淀, 凝胶过滤, 超过滤和超速离心 ; 蛋白质分离和纯化技术 : 盐析 电泳和分子筛 的原理 ; 了解几种重要的生物活性肽 ; 胰岛素一级结构的特点 ; 分析血红蛋白的四级结构特 点 ; 多肽链中氨基酸序列分析的原理 ; 蛋白质空间结构预测的原理和意义 ( 二 ) 知识点提示蛋白质是细胞组分中含量最丰富 功能最多的高分子物质 酶 抗体 多肽激素 转运 蛋白 收缩蛋白以及细胞的骨架结构均为蛋白质 几乎在所有的生物过程中起着关键作用 蛋白质的基本组成单位是氨基酸 构成天然蛋白质的氨基酸有二十种, 分为非极性 疏 水性氨基酸 ; 极性 中性氨基酸 ; 酸性氨基酸和碱性氨基酸 氨基酸借助肽键连接成多肽链 多肽链是蛋白质分子的最基本结构形式 多肽链中氨基酸的排列顺序称为蛋白质的一级结 构 蛋白质分子中的多肽链经折叠盘曲而具有一定的构象称为蛋白质的高级结构 又分为二 三 四级结构 二级结构是指局部或某一段肽链的空间结构, 也就是肽链某一区段中主链骨 架原子的相对空间位置 包括 α- 螺旋 β- 折叠 β- 转角和无规卷曲 三级结构是指整条肽链 中全部氨基酸残基的相对空间位置, 也就是整条肽链的三维结构 四级结构是由两条或两条 以上的多肽链借助次级键连接而成的结构 维持蛋白质空间结构的次级键有氢键 离子键 疏水键及范德华力 蛋白质在某些理化因素的作用下, 其空间结构会发生改变, 从而使其理 化性质发生改变, 生物学活性丧失, 这称为蛋白质的变性作用 用某些方法可使蛋白质从溶 液中析出, 称为沉淀 蛋白质按形状分类可分为球状蛋白质和纤维状蛋白质 肌红蛋白和血红蛋白属于球状蛋白质 其功能均为运输或贮存 O2 肌红蛋白由一条多 肽链组成 ; 血红蛋白由四条多肽链 ( 两条 α- 肽链, 两条 β- 肽链 ) 组成 血红蛋白的氧解离曲线 为 S 型而肌红蛋白的氧解离曲线为直角双曲线

3 用盐析及丙酮沉淀 电泳 透析 层析 分子筛及超速离心等方法可将蛋白质分离与纯 化 用一定的方法可分析出多肽链中氨基酸的排列顺序 ( 三 ) 教学内容 第一节蛋白质的分子组成 第二节蛋白质的分子结构 氨基酸的结构与分类及理化性质, 肽键与肽链 蛋白质的一级结构 二级结构 (α- 螺旋 β- 折叠 ) 三级结 构 四级结构的概念和维持键以及模体 结构域的概念, 蛋白质的分类 第三节蛋白质结构与功能的关系 功能的关系, 肌红蛋白和血红蛋白分子结构, 别构效应 第四节蛋白质的理化性质 第五节蛋白质的分离 纯化与结构分析 基酸序列分析, 蛋白质空间结构测定 蛋白质一级结构与功能的关系, 蛋白质空间结构与 蛋白质的理化性质, 蛋白质的变性 蛋白质的分离和纯化及其原理, 多肽链中氨 ( 四 ) 思考题 1. 简述蛋白质一 二 三 四级结构的概念 结构要点及维系各级结构的化学键 2. 列举分离纯化蛋白质的主要方法, 并扼要说明其原理 第二章 核酸的结构与功能 ( 一 ) 教学要求掌握常见核苷酸的结构 符号和性质 ;DNA 和 RNA 的分子组成 ; 核酸分子中核苷酸的 连接方式 键的方向性, 核酸的一级结构及其表示法 ;DNA 的二级结构的特点, 原核生物 DNA 的超螺旋结构, 真核生物染色体的基本单位 - 核小体的结构 ;DNA 的生物学功能,RNA 的种类与功能 ; 信使 RNA 和转运 RNA 的结构特点 ;trna 二级结构的特点与功能 ;DNA 的变性和复性概念和特点, 解链曲线与 Tm 熟悉核蛋白体 RNA 的结构与功能 核酸分子 杂交原理 了解核酸酶的分类与功能 ( 二 ) 知识点提示 核酸是生物体遗传的物质基础 各种生物都含有两类核酸, 即核糖核酸 (RNA) 和脱 氧核糖核酸 (DNA) 病毒只含有 DNA 或 RNA 核酸的基本组成单位是核苷酸, 核酸是由 数十个到数十万核苷酸连接而成的, 故也称为多核苷酸 核苷酸由碱基 戊糖和磷酸组成 碱基与戊糖结合后的生成物称核苷 核苷与磷酸以磷酯键相连称为核苷酸, 又分为一磷酸核 苷 二磷酸核苷和三磷酸核苷等 核酸分子的结构分为三级 : 一级结构是组成核酸的核苷酸按一定顺序排列, 以 3',5'- 磷酸二酯键相连的结构 具 3' 和 5' 末端 二级结构及三级结构统称为高级结构,DNA 和 RNA 各有其特点 DNA 的二级结构为双螺旋结构 其特点为双链双螺旋 两条链反向平行 碱 基向内互补 (A-T 配对,G-C 配对 ), 氢键和碱基堆积力维持双螺旋结构的稳定 DNA 的三 级结构, 原核生物为超螺旋 ; 真核生物为核小体, 核小体形成的串珠状结构再进一步卷曲成 筒状, 即染色质纤维 后者再形成染色体 RNA 为单链结构, 局部可形成双螺旋结构 RNA 按功能不同可分为三类, 即信使 RNA(mRNA) 转运 RNA(tRNA) 及核蛋白体 RNA(rRNA) mrna 分子为线型单链结构,5' 端有一个 7- 甲基鸟苷三磷酸 (m7-gtp) 的 帽,3' 端有多 聚腺苷酸 (polya) 的 尾, 中间为密码子, 从 5' 3' 每三个相邻的核苷酸决定一个氨基酸 mrna 是蛋白质生物合成的模板 trna 的二级结构呈三叶草型 有氨基酸臂, 可结合氨基 酸 ; 有反密码环, 其上的反密码子可识别 mrna 上的密码子 ; 另外还有 DHU 环 TψC 环 和附加叉 trna 的三级结构为倒 L 型 rrna 不单独存在, 它与蛋白质结合成核蛋白体, 作为蛋白质合成的场所 DNA 双螺旋的一个重要物理特性是双链可分开成单链及重新形成 双链 试管内这种分与合的过程, 分别称为变性和复性 DNA 在 260nm 波长处具有强吸收 DNA 具有增色效应和减色效应 变性温度 Tm 值的大小与核酸分子中的 G-C 对含量多少及

4 核酸分子的长度有关 如果把不同的 DNA 链放在同一溶液中作变性处理, 或把单链 DNA 与 RNA 放在一起, 只要有某些区域有成立碱基配对的可能, 它们之间就可形成局部的双链 这个过程称为核酸杂交 在核酸杂交的基础上发展起来的一种用于研究和诊断的新技术称探 针技术 用已知序列的核苷酸片段判断被测 DNA 是否与其具有同源性 ( 三 ) 教学内容 第一节核酸的化学组成及一级结构 名, 核酸的一级结构, 寡核苷酸和核酸 (DNA 和 RNA) 第二节 DNA 的空间结构与功能 螺旋结构及其在染色质中的组装,DNA 的功能 基本组成单位 - 核苷酸, 核苷酸的组成 结构与命 DNA 的二级结构 - 双螺旋结构模型要点,DNA 的超 第三节 RNA 的结构与功能信使 RNA 的结构与功能, 遗传密码, 转运 RNA 的结构 与功能, 核糖体 RNA 的结构与功能 ; 其它小分子 RNA 及 RNA 组学 第四节核酸的理化性质核酸的一般理化性质,DNA 的变性,DNA 的复性与分子杂 交, 核酸探针 第五节 核酸酶 ( 四 ) 思考题 1. 试比较 RNA 和 DNA 在分子组成及结构上的异同点 2. 名词解释 : 核酸变性 复性 Tm 核酸分子杂交 3. 简述 DNA 双螺旋结构的结构要点 4. 简述 mrna trna 结构特点 第三章酶 ( 一 ) 教学要求掌握酶的概念, 酶的化学本质 ; 酶的分子组成, 单纯酶和全酶 ; 酶的活性中心的概念 ; 必需基团的分类及其作用 ; 酶促反应的特点 : 高效性 高特异性和可调节性 ; 底物浓度对酶 促反应的影响 : 米一曼氏方程,Km 与 Vmax 值的意义 ; 抑制剂对酶促反应的影响 : 不可逆 抑制的作用, 可逆性抑制包括竞争性抑制 非竞争性抑制 反竞争性抑制的动力学特征及其 生理学意义 ; 酶原与酶原激活的过程与生理意义 ; 变构酶和变构调节的概念 机理和动力学 特征 ; 掌握酶的共价修饰的概念和作用特点 ; 同工酶的概念和生理意义 熟悉酶促反应的机 理, 酶与底物复合物的形成即中间产物学说 ; 酶浓度 底物浓度 温度 ph 激活剂对酶 促反应的影响 ; 酶活性的测定与酶活性单位概念 ; 酶含量的调节特点和调控 了解酶的作用 原理 : 诱导契合学说 邻近反应及定向排列 多元催化 表面效应 ; 酶的分类与命名的原则 ; 酶在疾病发生 疾病诊断 疾病治疗中的应用 ( 二 ) 知识点提示 酶是由活细胞合成的对其特异底物起高效催化作用的蛋白质 酶按其分子组成可分为单 纯酶和结合酶 ( 全酶 ) 两类 单纯酶是仅有氨基酸残基组成的蛋白质, 结合酶除含有蛋白质 部分 ( 称酶蛋白 ) 外, 还含有非蛋白质部分 ( 称为辅助因子 ), 辅助因子可以是金属离子, 也可以是小分子有机化合物 根据辅助因子与酶蛋白结合的紧密程度可分为辅酶和辅基 许 多 B 族维生素参与辅酶或辅基的组成 酶蛋白决定酶促反应的特异性, 辅酶 ( 或辅基 ) 参 与酶的活性中心, 决定酶促反应的性质 酶分子中的必需基团在空间结构上彼此靠近, 组成具有特定空间结构的区域, 能与底物 特异结合并将底物转化成产物, 这一区域成为酶的活性中心 酶与一般催化剂的不同点在于 酶具有高效性 高度特异性 可调控性和不稳定性, 并且没有副作用 酶催化作用的机理是 降低反应的活化能 其催化机制是酶与底物诱导契合形成酶 底物复合物, 通过邻近效应 定向排列 多元催化及表面效应等使酶发挥高效催化作用

5 影响酶促反应的因素有底物浓度 酶浓度 温度 PH 值 抑制剂和激动剂等 底物浓 度对反应速度的影响可用米氏方程表示, 其中 Km 值为米氏常数, 是酶的特征性常数, 等于 反应速度为最大反应速度一半时的底物浓度, 表示酶与底物的亲和力 酶促反应具有最适 PH 值和最适温度 酶的抑制作用包括不可逆抑制与可逆抑制两种, 可逆抑制又分为竞争性 抑制 反竞争性抑制和非竞争性抑制 酶的调节分为酶活性调节及酶含量调节两方面, 前者涉及一些酶结构的变化, 主要有别 构调节和酶的共价修饰调节 ; 后者包括酶蛋白合成的调节及酶降解的调节 有些酶在细胞中 生成时是以无活性的酶原形式存在, 只有在一定条件下才可转变成有活性的酶, 此过程称为 酶原的激活 同工酶是指催化的化学化学反应相同, 酶蛋白的分子结构 理化性质 乃至免 疫学性质不同的一组酶 酶可分为六大类, 分别是 : 氧化还原酶类 转移酶类 水解酶类 裂合酶类 异构酶类 和合成酶类 酶的名命包括系统命名法和推荐命名法 ( 三 ) 教学内容 第一节酶的分子结构与功能 酶的分子组成, 酶的活性中心及同工酶 第二节酶的工作原理酶促反应的特点, 催化作用, 酶的专一性 ; 酶促反应的机制酶 - 底物复合物 第三节酶促反应动力学 底物浓度对反应速度的影响,Km 和 Vmax 的概念 ; 酶浓度 对反应速度的影响, 温度对反应速度的影响, 最适温度,pH 对反应速度的影响, 最适 ph, 抑制剂对反应速度的影响, 可逆抑制, 可逆抑制 ; 激活剂对反应速度的影响 第四节酶的调节酶活性的调节, 别构效应和协同效应, 酶的共价修饰, 酶原的激活 ; 酶含量的调节 第五节 第六节 酶的分类与命名 酶与医学关系 ( 四 ) 思考题 1. 酶的化学本质是什么? 如何证明? 2. 何为酶的专一性? 可分为几种类型? 举例说明 3. 何谓酶的活性中心 必需基团? 4. 辅酶和辅基的概念 何为变构调节 化学修饰 同工酶? 5. 酶原激活的机理及生理意义 6.Km 的意义 ;Vmax 的意义 7. 何谓竞争性抑制? 举例说明竞争性抑制与非竞争性抑制 反竞争性抑制的区别 8. 简述黄胺类药物抑菌机理 第五章维生素与无机物 ( 一 ) 教学要求掌握维生素的概念 分类,B 族维生素与辅酶的关系及功能, 微量元素的概念 熟悉脂 溶性维生素的来源 化学本质及生理功能, 熟悉 B 族维生素的化学结构特点 性质与生理 功能, 熟悉维生素 C 的化学结构特点 性质与生理功能, 熟悉维生素的缺乏症 了解重要 的微量元素 钙 镁 铜 铁 硒 碘的代谢与生理功能 ( 二 ) 知识点提示 维生素是维持机体正常代谢所必须的, 但体内不能合成或合成量不足, 必须靠食物供 给的营养素 维生素的种类繁多, 化学结构差异很大, 通常按溶解性质将其分为脂溶性维生 素和水溶性维生素 脂溶性维生素包括维生素 A D E K, 水溶性维生素包括 B 族维生素和维生素 C

6 缺乏病发生原因 : (1) 维生素摄入量不足 (2) 维生素的吸收障碍 (3) 需要量增加 (4) 食物以外的维生素供给不足 生理作用及缺乏病 1. 维生素 A: ⑴11 顺视黄醛构成视觉细胞内的感光物质 ⑵ 参与糖蛋白的合成, 维持上皮细胞的完整与健全 ⑶ 具有类固醇激素样作用, 影响细胞分化, 促进机体生长和发育 缺乏病 : 夜盲症, 干眼病 2. 维生素 D: 促进小肠黏膜对钙磷的吸收, 调节钙磷代谢 缺乏病 : 儿童可发生佝偻病, 成人易发生骨软化症 3. 维生素 E: ⑴ 与动物的生殖功能有关 临床上常用维生素 E 治疗先兆流产和习惯性流产 ⑵ 是体内最重要的抗氧化剂, 可捕捉氧自由基 ⑶ 提高血红素合成关键酶 ALA 合酶及 ALA 脱水酶活性 4. 维生素 K: 促进肝合成凝血因子 Ⅱ Ⅶ Ⅸ Ⅹ, 维持体内凝血因子在正常水平 缺乏时, 血液中凝血因子活性降低, 凝血时间延长 严重时发生皮下, 肌肉和胃肠出血 5. 维生素 B1 活性形式 :TPP ⑴ 是 α- 酮酸氧化脱羧酶的辅酶, 催化 α- 酮酸氧化脱羧 ⑵ 作为转酮醇酶的辅酶, 参与磷酸戊糖代谢 ⑶ 与神经冲动传导有关 缺乏病 : 脚气病和末梢神经炎 6. 维生素 B2 活性形式 :FMN FAD 是体内许多氧化还原酶的辅基, 主要起传递氢的作用 缺乏时可出现许多临床症状, 如口角炎 唇炎 舌炎及角膜血管增生等 7. 维生素 PP 活性形式 :NAD+,NADP+ 是多种不需氧脱氢酶的辅酶, 分子中的尼克酰胺部分具有可逆的加氢及脱氢特性, 在反应中起传递氢的作用 缺乏病 : 癞疲病, 主要表现为皮炎 腹泻及痴呆 8. 维生素 B6 活性形式 : 磷酸吡哆醛及磷酸吡哆胺 ⑴ 磷酸吡哆醛是氨基酸代谢中转氨酶及脱羧酶的辅酶, 参与转氨基和脱羧基作用 ⑵ 磷酸吡哆醛是 ALA 合酶的辅酶, 参与血红素的合成 ⑶ 磷酸吡哆醛作为糖原磷酸化酶的重要组成部分, 参与糖原的分解 缺乏维生素 B6 时有可能造成低血色素小细胞性贫血和血清铁增高 9. 泛酸

7 活性形式 : 辅酶 (CoA) 和酰基载体蛋白 (ACP) 辅酶 (CoA) 和酰基载体蛋白 (ACP) 构成酰基转移酶的辅酶 泛酸缺乏症很少见 10. 生物素作为羧化酶的辅酶参与物质代谢的羧化反应, 在反应中生物素与 CO2 结合起着 CO2 载体的作用 生物素来源广泛, 很少出现缺乏症 11. 叶酸活性形式 : 四氢叶酸是一碳单位转移酶的辅酶, 作为一碳单位的载体参与多种物质代谢 缺乏病 : 巨幼红细胞性贫血 12. 维生素 B12 活性形式 : 甲钴胺素,5'- 脱氧腺苷钴胺素 ⑴ 以甲钴胺素的形式作为转甲基酶的辅酶, 参与同型半胱氨酸的甲基化反应生成蛋氨酸 ⑵ 以 5'- 脱氧腺苷钴胺素的形式, 作为甲基丙二酸单酰辅酶 A 的辅酶参与丙二酰辅酶 A 异构为琥珀酸单酰辅酶 A 的反应 缺乏病 : 巨幼红细胞性贫血, 常伴有神经症状 13. 维生素 C ⑴ 参与体内多种羟化反应 ⑵ 参与体内氧化还原反应缺乏病 : 坏血病微量元素是指人体内每人每日的需要量在 100mg 以下的元素, 主要包括铁 碘 铜 锌 锰 硒 氟 钼等 ( 三 ) 教学内容第一节脂溶性维生素维生素 A, 维生素 D, 维生素 E, 维生素 K 第二节水溶性维生素维生素 B1, 维生素 B2, 维生素 PP, 维生素 B6, 泛酸, 生物素, 叶酸, 维生素 B12, 维生素 C, 硫辛酸 第三节钙 磷代谢 ( 自学 ) 第三节微量元素铁 碘 铜 锌 钴 锰 硒 氟 ( 四 ) 思考题简述维生素的缺乏症 第六章糖代谢 ( 一 ) 教学要求掌握糖酵解的概念 糖酵解途径的基本反应过程 限速酶 ATP 生成 作用部位及生理 意义 ; 掌握糖的有氧氧化概念, 糖的有氧氧化途径中丙酮酸氧化脱羧及三羧酸循环的基本反 应过程 限速酶 ATP 生成 作用部位及生理意义 ; 掌握磷酸戊糖途径的生理意义,NADPH 的功能 ; 掌握肝糖原合成与分解的限速酶及其催化的反应 ; 掌握糖异生的概念 限速酶及其 催化的反应和生理意义 ; 掌握血糖的来源和去路 熟悉糖酵解 糖的有氧氧化的调节 ; 熟悉 磷酸戊糖途径的主要反应过程和调节 ; 熟悉肝糖原合成 分解与糖异生途径的调节 ; 熟悉巴 斯德效应的概念和乳酸循环及其生理意义 了解糖的重要功能及其在体内的消化 吸收 ; 了 解糖代谢的概况 ; 了解肌糖原合成与分解的调节及糖原累积症 ; 了解糖醛酸和多元醇途径及 其他单糖的代谢 ; 了解高血糖与低血糖等糖代谢失常疾病

8 ( 二 ) 知识点提示糖类是自然界一类重要的含碳化合物 其主要生物学功能是提供能源和碳源, 也是组织和细胞结构的重要组成成分 食物中可被消化的糖主要是淀粉, 它经过消化道中一系列酶的消化作用, 最终生成葡萄糖, 在小肠被吸收 葡萄糖的吸收是依赖特定载体转运的主动耗能的过程 糖代谢主要指葡萄糖在体内的复杂代谢过程, 包括分解代谢和合成代谢 其分解代谢途径主要有糖酵解, 糖的有氧氧化及磷酸戊糖途径等 糖酵解是在不需氧的情况下, 葡萄糖生成乳酸的过程 其代谢反应可分为两个阶段 : 第一阶段是由葡萄糖分解为丙酮酸的反应过程, 又称糖酵解途径 在此阶段中, 由己糖转变为磷酸丙糖的反应过程需消耗 ATP, 而由 3- 磷酸甘油醛转变为丙酮酸的反应过程则生成 ATP 第二阶段为丙酮酸在乳酸脱氢酶催化下加氢还原为乳酸 糖酵解在胞浆中进行 糖酵解过程的关键酶是 6- 磷酸果糖激酶 -1 丙酮酸激酶 己糖激酶( 或葡糖糖激酶 ) 糖酵解的生理意义在于迅速提供能量,1 分子葡萄糖经糖酵解可净生成 2 分子 ATP 糖的有氧氧化是指葡糖糖在有氧的情况下彻底氧化生成水和 CO2 的反应过程, 是糖氧化供能的主要形式 其反应过程分为三个阶段 : 第一阶段为葡萄糖循酵解途径分解为丙酮酸 ; 第二阶段为丙酮酸进入线粒体在丙酮酸脱氢酶复合体催化下氧化脱羧生成乙酰 CoA NADH +H + CO2; 第三阶段为三羧酸循环和氧化磷酸化 三羧酸循环是以草酰乙酸和乙酰 CoA 缩合生成柠檬酸开始, 经脱氢脱羧等一系列反应又生成草酰乙酸的循环过程 此循环中由三个关键酶 ( 异柠檬酸酸脱氢酶 α- 酮戊二酸脱氢酶系 柠檬酸合酶 ) 催化的反应是不可逆的 三羧酸循环的生理意义在于它是三大营养物质的最终代谢通路 ; 也是三大营养素相互转变的联系枢纽 ; 还为其他合成代谢提供前提物质 三羧酸循环运转一周的净结果是消耗了 1 分子乙酰 CoA, 生成 2 分子 CO2 3 分子 NADH+H + 1 分子 FADH2 及 1 次底物水平磷酸化 NADH + H + 和 FADH2 经氧化磷酸化生成 ATP 及水 因此 1 分子乙酰 CoA 经三羧酸循环完全氧化共生成 12 分子 ATP 调节糖有氧氧化的关键酶有 6- 磷酸果糖激酶 -1 丙酮酸激酶 己糖激酶或葡糖糖激酶 丙酮酸脱氢酶复合体 异柠檬酸脱氢酶 α- 酮戊二酸脱氢酶和柠檬酸合酶 葡萄糖通过磷酸戊糖途径代谢可产生磷酸核糖和 NADPH 磷酸核糖是合成核苷酸的重要原料 NADPH 作为供氢体参与多种代谢反应 磷酸戊糖途径在细胞浆中进行, 其关键酶是 6- 磷酸葡萄糖脱氢酶 糖原是体内糖的储存形式 肝和肌肉是储存糖原的主要组织 肝糖原的合成途径有直接途径 ( 由葡萄糖经 UDPG 合成糖原 ) 和间接途径 ( 由三碳化合物经糖异生合成糖原 ) 肝糖原分解习惯上是指肝糖原分解成为葡萄糖, 这是血糖的重要来源 由于肌肉组织中缺乏葡萄糖 -6- 磷酸酶, 肌糖原不能分解为葡萄糖, 只能进行糖酵解或有氧氧化 糖原合成与分解的关键酶分别为糖原合酶及磷酸化酶, 二者均受到共价修饰和变构调节, 这两种酶活性的变化决定糖原代谢途径的方向和速率 糖异生是指由乳酸 甘油和生糖氨基酸等非糖物质转变为葡萄糖或糖原的过程 进行糖异生的主要器官是肝, 其次为肾 糖异生途径与糖酵解途径的多数反应是共有的可逆反应, 但酵解途径中 3 个关键酶所催化的反应是不可逆的, 在糖异生途径中需由丙酮酸羧化酶 磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶 果糖双磷酸酶 -1 和葡萄糖 -6- 磷酸酶催化 酵解途径和糖异生途径是方向相反的两条代谢途径, 通过 3 个底物循环进行有效的协调 糖异生的生理意义在于维持血糖水平的恒定 ; 也是肝补充或恢复糖原储备的重要途径 ; 长期饥饿时, 肾糖异生增强有利于维持酸碱平衡 血糖是指血中的葡萄糖, 其正常水平相对恒定在 mmol/L 之间, 这是血糖的来

9 源和去路相对平衡的结果 血糖水平主要受多种激素的调控 胰岛素具有降低血糖的作用 ; 而胰高血糖素 肾上腺素 糖皮质激素有升高血糖的作用 当人体糖代谢发生障碍时可引起 血糖水平的紊乱, 常见的临床症状有高血糖及低血糖 糖尿病是最常见的糖代谢紊乱疾病 ( 三 ) 教学内容 第一节概述 第二节糖的无氧氧化 解生理意义 第三节糖的有氧氧化 糖的生理功用, 糖的消化吸收, 糖的代谢概况 糖酵解的反应过程, 基本途径, 关键酶 ; 糖酵解的调节, 糖酵 糖有氧氧化的反应过程, 基本途径, 关键酶, 三羧酸循环的生 理意义 ; 糖有氧氧化生成 ATP, 有氧氧化的调节, 巴斯德效应 第四节磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径的反应过程, 基本途径, 关键酶, 磷酸戊糖途径 的调节及生理意义 ; 糖醛酸和多元醇途径 第五节糖原的合成与分解 糖原合成的反应过程, 基本途径, 关键酶 ; 糖原分解的反 应过程, 基本途径, 关键酶 ; 糖原合成与分解的调节 ; 糖原累积症 第六节糖异生糖异生的概念 途径和关键酶 ; 糖异生的调节, 糖异生的生理意义, 乳酸循环 第七节其他单糖的代谢 果糖 半乳糖和甘露糖的代谢途径 第八节血糖及调节血糖的来源和去路, 血糖水平的调节, 胰岛素 胰高血糖素, 糖皮质激素等对血糖的调节作用及机制 ; 血糖水平异常 ( 四 ) 思考题 1. 糖酵解的生理意义 2. 名词解释 : 糖异生 底物循环 Pastuer 效应 血糖 3. 磷酸戊糖途径的生理意义 4. 血糖的来源及去路和胰岛素的作用 5. 试述糖酵解途径过程中的三个限速酶催化的反应及相关酶 6. 丙酮酸脱氢酶复合体的组成 7. 三羧酸循环的特点和生理意义 第七章脂质代谢 ( 一 ) 教学要求掌握脂肪动员的概念和限速酶, 掌握脂肪酸 β- 氧化的步骤及氧化过程中能量的计算 ; 掌 握酮体的组成 生成和利用的部位及酮体生成的生理意义 ; 掌握磷脂的分类和甘油磷脂的组 成 分类及结构 ; 掌握胆固醇合成的部位 原料和限速酶 ; 掌握血脂的概念, 血浆脂蛋白用 电泳法和超速离心法分类的种类 主要组成成分和功能 熟悉甘油三酯的合成的部位 合成 原料和合成过程 ; 熟悉酮体生成的调节, 脂肪酸合成的原料 部位和限速酶, 熟悉脂肪酸合 成酶的特点, 激素对脂酸合成的调节 ; 熟悉甘油二酯合成途径和 CTP- 甘油二酯合成途径及 磷脂酶类对甘油磷酯的水解 ; 熟悉胆固醇合成的主要步骤和调节 ; 熟悉血浆脂蛋白的结构 载脂蛋白的功能及某些载脂蛋白对脂肪酶活性的激活作用 ; 熟悉血浆脂蛋白的代谢过程及高 脂血症 了解脂类的概念 分类和生理功能 ; 了解脂肪酸的命名 来源和分类 ; 了解脂类的 消化和吸收及脂肪酸的其它氧化方式 ; 了解脂酸碳链的加长和不饱和脂酸的合成过程及前列 腺素等多不饱和脂酸的结构 命名 合成过程 生理功能 ; 了解鞘磷脂的化学组成和结构, 神经鞘磷脂的合成部位和原料 ( 二 ) 知识点提示 脂质是人体的重要营养成分, 包括脂肪 ( 甘油三酯 ) 和类脂两大类 脂肪的主要功能是 储能和供能 类脂包括胆固醇及其酯 磷脂 糖脂等, 是生物膜的重要组分, 参与细胞识别

10 及信息传递, 并是多种生理活性物质的前体 脂质的消化主要在小肠上段, 经各种酯或脂酶及胆汁酸盐的共同作用, 脂类被水解为甘油 脂酸及一些不完全的水解产物, 主要在空肠被吸收 吸收的甘油及中 短链脂酸, 经门静脉入血液循环 吸收的长链脂酸及甘油则在小肠黏膜上皮细胞内再合成为脂肪, 与载脂蛋白 B48 磷脂 胆固醇等形成乳糜微粒(CM) 后经淋巴进入血液循环 甘油三酯是机体储存能量的主要形式 肝 脂肪组织及小肠是合成甘油三酯的主要场所, 其中以肝合成能力最强 合成所需的甘油及脂酸主要由葡萄糖代谢提供 机体可利用 3- 磷酸甘油与活化的脂酸酯化生成磷脂酸, 然后经脱磷酸及再酯化即可合成甘油三酯 甘油三酯水解产生甘油和脂酸 甘油经活化 脱氢 转变为磷酸二羟丙酮后, 循糖代谢途径代谢 脂酸则在肝 肌 心等组织中分解氧化, 释出大量能量, 以 ATP 形式供机体利用 脂酸的分解需经活化 进入线粒体 β- 氧化 ( 脱氢 加水 再脱氢及硫解 ) 等步骤 脂酸在肝内 β- 氧化生成酮体, 但肝不能利用酮体, 需运至肝外组织氧化 长期饥饿时脑及肌组织主要依靠酮体氧化供能 脂酸合成是在胞液中脂酸合成酶系的催化下, 以乙酰 CoA 为原料, 在 NADPH ATP HCO3 - 及 Mn 2+ 的参与下, 逐步合成的 乙酰 CoA 需先羧化成丙二酰 CoA 后才参与还原性合成反应, 所需之氢全部由 NADPH 提供, 最终合成 16 碳软脂酸 更长链的脂酸则是对软脂酸的加工, 使其碳链延长 碳链延长在肝细胞内质网或线粒体中进行 脂酸脱氢可生成不饱和脂酸, 但亚油酸 亚麻酸等多不饱和脂酸人体不能合成, 必须从食物摄取 花生四烯酸等是前列腺素 白三烯等生理活性物质的前体 磷脂分为甘油磷脂和鞘磷脂两大类 甘油磷脂的合成是以磷脂酸为前提, 需 CTP 参与 甘油磷脂的降解是在磷脂酶 A B C D 的催化下水解进行的 鞘磷脂是以软脂酸及丝氨酸为原料先合成二氢鞘磷脂后, 再与脂酰 CoA 和磷酸胆碱合成鞘磷脂 人体胆固醇一是自身合成, 二是从食物摄取 摄取过多则可抑制胆固醇的吸收及体内胆固醇的合成 胆固醇的合成是以乙酰 CoA 为原料, 先缩合成 HMGCoA, 然后还原脱羧形成甲羟戊酸, 再磷酸化, 进一步缩合成鲨烯, 后者环化即转变为胆固醇 合成一分子胆固醇需 18 分子乙酰 CoA,16 分子 NADPH 及 36 分子 ATP 胆固醇在体内可转化为胆汁酸 类固醇激素 维生素 D3 及胆固醇酯 血脂不溶于水, 以脂蛋白的形式运输 按超速离心法可将血浆脂蛋白分为乳糜微粒 (CM) 极低密度脂蛋白 (VLDL) 低密度脂蛋白 (LDL) 和高密度脂蛋白 (HDL); 按电泳法可将血浆脂蛋白分为乳糜微粒 (CM) 前 β- 脂蛋白 β- 脂蛋白和 α- 脂蛋白 CM 主要转运外源性甘油三酯及胆固醇,VLDL 主要转运内源性甘油三酯,LDL 主要将肝合成的内源性胆固醇转运至肝外组织, 而 HDL 则参与胆固醇的逆向转运 ( 三 ) 教学内容第一节不饱和脂酸的命名及分类命名的原则和分类的方法 第二节脂质的消化和吸收消化的部位 酶及因子, 吸收的部位及形式 第三节甘油三酯代谢脂肪动员, 脂肪酸的 β- 氧化, 酮体的生成 利用和生理意义 ; 脂肪酸合成的部位 原料和合成的基本过程, 甘油三酯的合成部位 原料和合成的基本途径 ; 多不饱和脂肪酸的重要衍生物 前列腺素 血栓噁烷及白三烯的生理功能 第四节磷脂的代谢甘油磷脂基本结构 分类 合成部位 合成原料 合成的基本过程及降解的过程和产物 ; 鞘磷脂合成和降解 第五节胆固醇代谢胆固醇合成的部位和原料, 胆固醇合成的调节 ; 胆固醇的转化 - 类固醇激素生成第六节血浆脂蛋白代谢血脂的组成及含量, 血浆脂蛋白的分类 组成 结构和功能 ; 载脂蛋白的种类及其作用 ; 各种血浆脂蛋白的代谢过程和高脂蛋白血症

11 ( 四 ) 思考题 1. 名词解释 : 脂肪动员 必需脂肪酸 酮体 2. 简述 β- 脂肪酸氧化的具体过程 3. 酮体代谢的特点 意义 4. 试述血浆脂蛋白的分类 组成 部位及生理意义 5. 胆固醇有哪些代谢去路? 第八章生物氧化 ( 一 ) 教学要求掌握生物氧化和呼吸链的概念, 掌握线粒体的两条呼吸链 NADH 氧化呼吸链和琥 珀酸氧化呼吸链的组成成分和排列顺序 ; 掌握氧化磷酸化的概念及氧化磷酸化的偶联部位 熟悉影响氧化磷酸化的因素 高能磷酸化合物的类型及 ATP 的利用 ; 熟悉胞液中 NADH 氧 化的两种转运机制 :α- 磷酸甘油穿梭及苹果酸天冬氨酸穿梭 了解化学渗透假说 ATP 合酶 的结构及 ATP 合成的机制 ; 了解机体其他氧化体系 : 需氧脱氢酶和氧化酶 过氧化物酶体 的氧化酶 超氧物岐化酶和线粒体中的氧化酶 加单氧酶和加双氧酶 ( 二 ) 知识点提示 物质在生物体内的氧化分解称为生物氧化 在细胞的线粒体内和线粒体外均可进行 生 物氧化主要是指供能物质在体内分解时, 逐步释放能量, 以维持生命活动, 并最终生成 CO2 和 H2O 的过程 物质中储存能量的释放主要通过代谢物脱下 2H, 经呼吸链中多种酶和辅酶逐步传递最 终与 O2 结合生成 H2O 完成的 用去垢剂处理线粒体内膜, 可将呼吸链分离得到四种功能复合体 :NADH- 泛醌还原酶 ( 复合体 Ⅰ) 琥珀酸 - 泛醌还原酶 ( 复合体 Ⅱ) 泛醌 - 细胞色素 C 还原酶 ( 复合体 Ⅲ) 和细 胞色素 C 氧化酶 ( 复合体 Ⅳ) CoQ 和 Cytc 不包含在这些复合体中 通过测定呼吸链各组分的标准氧化还原电位, 利用呼吸链各组分特有的吸收光谱, 测定 离体线粒体缓慢给氧时光吸收的改变, 以及采用特殊的抑制剂对呼吸链阻断等实验, 推论得 出呼吸链各组分电子传递顺序 根据传递顺序的不同体内存在两条呼吸链 :NADH 氧化呼吸链和琥珀酸氧化呼吸链 呼吸链电子传递过程中释放的能量, 大约有 40% 可使 ADP 磷酸化生成 ATP, 此过程称 为氧化磷酸化偶联 通过测定不同底物经呼吸链氧化的 P/O 比值及通过呼吸链各组分之间 电位差与自由能变化之间的关系计算所得的结果表明,NADH 氧化呼吸链存在 3 个偶联部 位, 琥珀酸氧化呼吸链存在 2 个偶联部位 此外体内还有一种磷酸化方式称为底物水平磷酸 化, 即代谢物分子中能量直接转移生成 ATP 化学渗透假说是解释氧化磷酸化机制的主要学说 该假说认为, 电子经呼吸链传递释放 的能量, 可将 H + 从线粒体内膜的基质侧泵到内膜外侧, 产生质子电化学梯度储存能量 当 质子顺梯度经 ATP 合酶 F0 回流时,F1 催化 ADP 和 Pi 生成并释放 ATP 实验证明, 复合体 Ⅰ Ⅲ Ⅳ 均有质子泵的作用 氧化磷酸化可受一些化合物的抑制 呼吸链抑制剂阻断呼吸链某一部位使电子不能传递 给氧 ; 解偶联剂使氧化和磷酸化偶联过程脱离 ; 氧化磷酸化抑制剂对电子传递和磷酸化均有 抑制作用 此外氧化磷酸化还受细胞内 ADP/ATP 比值, 以及甲状腺素的调控 线粒体 DNA 突变也可影响氧化磷酸化的功能 生物体内能量的转化 储存和利用都以 ATP 为中心 在肌和脑中, 磷酸肌酸可作为 ATP 末端高能磷酸键的储存形式 线粒体内膜中各种转运蛋白对进出线粒体物质进行转运以保证生物氧化顺利进行 胞浆

12 中生成的 NADH 不能直接进入线粒体, 而必须经 α- 磷酸甘油穿梭或苹果酸 - 天冬氨酸穿梭进 入线粒体后才能进行氧化, 分别生成 1.5 分子和 2.5 分子 ATP 除线粒体的氧化体系外, 在微粒体 过氧化物酶体以及细胞其他部位还存在其他氧化体 系, 参与呼吸链以外的氧化过程, 其特点是不伴随磷酸化, 不生成 ATP, 主要与体内代谢物 药物和毒物的生物转化有关 序 ( 三 ) 教学内容 第一节氧化呼吸链是由具有电子传递功能的复合体组成呼吸链的概念 成分及顺 第二节氧化磷酸化将氧化呼吸链释能与 ADP 磷酸化偶联生成 ATP 氧化磷酸化的概 念及机制 ; ATP 合酶的组成及工作机制 ; ATP 循环与高能磷酸键,ATP 的利用, 其他高能 磷酸化合物 第三节氧化磷酸化的影响因素 第二节其它氧化体系 酶和微粒体氧化酶的作用及过程 影响氧化磷酸化的因素 ; 通过线粒体内膜的物质转运 需氧脱氢酶 氧化酶 过氧化物酶体的氧化酶 超氧化物歧化 ( 四 ) 思考题 1. 名词解释 : 氧化磷酸化 底物水平磷酸化 呼吸链 P/O 比值 2. 简述体内两条主要呼吸链的组成 排列顺序及氧化磷酸化的偶联部位 第九章氨基酸代谢 ( 一 ) 教学要求掌握氮平衡的概念和类型及必需氨基酸概念和种类 ; 掌握氨基酸脱氨基作用的方式和转 氨基作用的概念及作用机制 ; 掌握氨的来源与去路 氨的转运形式 ; 掌握尿素合成的部位 鸟氨酸循环的主要途径和生理意义 ; 掌握一碳单位的概念 来源 载体 种类和生理意义 ; 掌握甲基的直接供体 (S- 腺苷甲硫氨酸 ) 甲硫氨酸循环 硫酸的活性形式 (PAPS) 肌酸 的合成 熟悉蛋白质的需要量和营养价值及蛋白质在小肠的腐败作用 ; 熟悉蛋白质的一般代 谢及 α- 酮酸的代谢去路 ; 熟悉生糖氨基酸 生酮氨基酸的概念, 熟悉氨基酸的脱羧基作用中 谷氨酸 组氨酸和半胱氨酸等氨基酸的脱羧基后产生的胺类物质 ; 熟悉芳香族氨基酸的代谢 及苯丙氨酸和酪氨酸的代谢产物 了解蛋白质的消化作用及胰蛋白酶等蛋白酶对蛋白质的水 解作用, 了解小肠中氨基酸和肽的吸收机制和尿素合成的调节, 了解高血氨症和氨中毒 ( 二 ) 知识点提示 氨基酸是蛋白质的基本组成单位 血液氨基酸的来源和去路保持动态平衡 组成蛋白质 的氨基酸有廿种, 其中八种是人体需要而不能自行合成, 必须由食物供给, 称为必需氨基酸 它们为苏氨酸, 色氨酸, 缬氨酸, 赖氨酸, 亮氨酸, 异亮氨酸, 苯丙氨酸及蛋氨酸 其余十 二种氨基酸在体内可以合成, 称为非必需氨基酸 蛋白质具有高度种属特异性, 进入机体前 必须先水解成氨基酸, 然后再被吸收人体内, 否则会产生过敏现象 氨基酸的一般分解代谢包括脱氨基作用和脱羧基作用 人与动物体内氨基酸脱氨基的主 要方式有 : 氧化脱氨基作用, 非氧化脱氨基作用, 转氨基作用和联合脱氨基作用等 氨在体内有三个主要来源 :1. 氨基酸脱氨基作用生成的氨, 这是最主要来源 2. 由肠道 吸收的氨, 其中包括食物蛋白质在大肠内经腐败作用生成的氨和尿素在肠道细菌脲酶作用下 生成的氨 3. 肾脏泌氨, 谷氨酰胺在肾小管上皮细胞中的谷氨酰胺酶的催化下生成氨 氨是 有毒物质, 各组织中产生的氨必须以无毒的方式经血液运输到肝脏 肾脏 血流中氨主要是 以谷氨酰胺和丙氨酸两种形式运输 氨在体内主要的去路是在肝脏生成无毒的尿素 然后由肾脏排泄, 这是机体对氨的一种 解毒方式 在肝脏的线粒体中, 氨和二氧化碳, 消耗 ATP 和 H2O 生成 氨基甲酰磷酸, 再

13 与鸟氨酸缩合成瓜氨酸 瓜氨酸再与另一分子氨结合生成精氨酸 这另一分子氨不是直接来自 NH3, 而是来自天冬氨酸的氨基 精氨酸在肝精氨酸酶的催化下水解生成尿素和鸟氨酸 鸟氨酸可再重复上述反应 由此可见, 每循环一次便将 2 分子氨和 1 分子二氧化碳变成 1 分子尿素 尿素合成是耗能的反应, 能量由 ATP 供给 在鸟氨酸循环生成尿素过程中, 精氨酸代琥珀酸合成酶是尿素合成的限速酶 氨基酸脱羧作用生成的胺类物质具有重要的生理作用 如谷氨酸脱羧生成的 γ 氨基丁酸是一种抑制性神经递质 ; 组氨酸脱羧生成的组胺是一种强烈血管扩张剂 ; 色氨酸生成的色胺也是一种神经递质和血管收缩剂, 催化氨基酸脱羧作用的酶为氨基酸脱羧酶, 其辅酶为磷酸吡哆醛, 该酶专一性很强 一碳单位是指含有一个碳原子的基团, 如甲基 ( CH3) 亚甲基 (=CH2) 次甲基 (=CH-) 亚氨甲基 ( CH=NH2) 甲酰基( CHO) 等 产生一碳单位的氨基酸是甘氨酸, 丝氨酸, 组氨酸和色氨酸等 虽然这些氨基酸降解产生一碳单位的形式不同, 但它们不能游离存在, 都要以四氢叶酸 (FH4) 作为载体, 才能转运和参加代谢 含硫氨基酸有蛋氨酸 半胱氨酸及胱氨酸 蛋氨酸在腺苷转移酶催化下与 ATP 反应生成的 S- 腺苷蛋氨酸 (SAM),SAM 分子中的甲基主要参与嘌呤 嘧啶 胆碱 肉毒碱和肾上腺素的合成以及 DNA 和 RNA 的合成与修饰反应 半胱氨酸可转变成牛磺酸, 后者是胆汁酸盐的成分 含硫氨基酸分子中的硫在体内最后可转变成 HSO4 -, 转变成活性硫酸根 (PAPS) 苯丙氨酸羟化生成酪氨酸是苯丙氨酸的重要代谢途径, 催化此反应的酶为苯丙氨酸羟化酶 当此酶缺乏时苯丙氨酸不能正常地转变成酪氨酸, 体内的苯丙氨酸堆积, 并可经转氨基作用生成苯丙酮酸, 尿中出现大量苯丙酮酸, 称为苯丙酮酸尿症 它是一种先天性氨基酸代谢缺陷病, 患者多为儿童, 有智力发育障碍 酪氨酸可在酪氨酸转氨酶的催化下, 生成对羟苯丙酮酸, 再生成尿黑酸后, 进一步转变成乙酰乙酸和延胡索酸, 二者分别参加糖代谢和脂代谢 如果缺乏尿黑酸氧化酶, 尿黑酸不能氧化而自尿中排出, 使尿液呈黑色, 故称尿黑酸症, 这也是先天性代谢缺陷症但预后好, 不影响寿命 酪氨酸经酪氨酸羟化酶的作用, 生成多巴, 多巴脱羧变成多巴胺, 再经羟化生成去甲肾上腺素, 若甲基化则生成肾上腺素 多巴胺 去甲肾上腺素及肾上腺素统称儿茶酚胺, 三者均为神经递质 酪氨酸羟化酶是儿茶酚胺合成的限速酶, 受终产物反馈调节 酪氨酸在酪氨酸酶催化下生成多巴, 多巴再氧化而生成黑色素, 为皮肤, 毛发及眼球的色素 如果体内缺乏酪氨酸酶, 黑色素生成受阻, 人体的毛发, 皮肤等皆呈白色, 称为白化病 此病属先天性代谢缺陷病 ( 三 ) 教学内容第一节蛋白质的营养作用蛋白质营养的重要性, 氮平衡的概念和类型, 蛋白质的需要量和营养价值, 第二节蛋白质的消化 吸收与腐败蛋白质的消化部位和酶及过程, 氨基酸吸收的部位 形式和载体, 蛋白质的腐败作用及产物 第三节氨基酸的一般代谢体内蛋白质转换更新的方式和来源, 氨基酸脱氨基作用的方式及机制, 氨基酸脱氨基后 α- 酮酸的代谢去路 第四节氨的代谢体内氨的来源, 氨的转运方式, 尿素的生成部位 过程 关键酶及其调节 第五节个别氨基酸的代谢氨基酸的脱羧基作用及有关氨基酸脱羧基后的产物, 一碳单位的概念 种类 载体 来源及生理意义 ; 含硫氨基酸的代谢产物及过程, 芳香族氨酸的代谢过程及代谢缺陷病, 支链氨基酸的代谢产物

14 ( 四 ) 思考题 1. 名词解释 : 氮平衡 必需氨基酸 蛋白质的腐败作用 蛋白质的营养互补作用 2. 何谓联合脱氨基作用? 举例说明 3. 为什么说尿素的合成是体内各种脱氨基作用后氨的主要去路? 第十章核苷酸代谢 ( 一 ) 教学要求掌握嘌呤核苷酸和嘧啶核苷酸合成的两种途径 - 从头合成途径及补救合成途径的原料 主要步骤及特点 ; 掌握嘌呤核苷酸和嘧啶核苷酸分解代谢的终产物, 熟悉核苷酸的多种生物 功能及脱氧核苷酸的生成 ; 熟悉嘌呤核苷酸和嘧啶核苷酸的抗代谢物及其抗肿瘤作用的生化 机理 了解食物中核酸的消化吸收, 尿酸以及痛风症与血中尿酸含量的关系 ( 二 ) 知识点提示 核苷酸是机体内的一类重要含氮物质, 具有多种生理功用 : 作为合成核酸大分子的基本 原料是其最主要的功能 其次, 核苷酸还可作为能源物质 ( 例如 :ATP GTP 等高能化合物 ); 参与辅酶的组成 ( 如 NAD + FAD 辅酶 A 等 ); 参与物质代谢的调节 ( 如 camp cgmp 环核 苷酸 ) 此外, 体内多种活性代谢中间物也是以核苷酸衍生物的形式存在的 ( 例如糖原合成过 程中的 UDP 葡萄糖, 磷脂合成过程中的 CDP 甘油二酯等 ) 食物中的核酸在消化道中经胰腺和肠道分泌的多种酶作用下逐步分解 但其生成的碱基 大部分可以进一步被分解而排出体外, 极少被机体利用 人体内的核苷酸基本上是由机体细 胞自身合成的, 因此, 核苷酸不属于营养必需物质 体内核苷酸的合成有两个途径 :1. 从头合成途径, 即利用一些简单物质为原料, 经过多 步酶促反应, 合成核苷酸 2. 补救合成 ( 又称重新利用 ) 途径, 即利用已有碱基或核苷, 经过 简单的反应过程, 合成核苷酸 从量来看, 从头合成是主要的途径, 但补救合成也有重要的 意义 嘌呤核苷酸从头合成的原料是 : 磷酸核糖焦磷酸 (PRPP), 由磷酸戊糖代谢而来 甘氨 酸 天冬氨酸 谷氨酰胺 CO2 和一碳单位 ( 由四氢叶酸携带 ) 首先合成次黄嘌呤核苷酸 (IMP), 然后再转变成腺苷酸 (AMP) 和鸟苷酸 (GMP) 嘌呤碱合成的特点是一开始就沿着合成核苷酸 的途径进行, 即在合成嘌呤核苷酸的过程中逐步合成嘌呤环 具体反应步骤不要求逐一背记, 但要掌握关键产物与调节部位 HGPRT( 次黄嘌呤鸟嘌呤磷酸核糖转移酶 ) 和 APRT( 腺嘌呤磷 酸核糖转移酶 ) 是嘌呤核苷酸补救合成的两种重要酶 HGPRT 的缺陷可导致一种先天性疾病 -Lesch -Nyhan 综合征 嘧啶核苷酸从头合成的原料是 :PRPP 天冬氨酸 谷氨酰胺 以及 C02 首先合成的 是尿嘧啶核苷酸 (UMP), 然后再转变成胞嘧啶核苷酸和胸腺嘧啶核苷酸 (dtmp) 与嘌呤核 苷酸合成的程序不同, 嘧啶核苷酸的合成是先合成嘧啶碱, 而后再磷酸核糖化 虽然 UMP CTP 的合成不需要一碳单位参加, 但生成 dtmp 时需要由四氢叶酸携带的一碳单位 肝脏是体内从头合成嘌呤和嘧啶核苷酸的主要部位 嘌呤和嘧啶核苷酸的从头合成均受反馈调节的精密控制 主要是反应产物对有关酶的 反馈抑制, 由此调节适当的合成速度, 一方面保证机体足够核苷酸的需要 ; 另一方面又不至 于合成量过多, 避免营养物和能量的消耗 合成途径中起始步骤的酶类往往是反馈调节的主 要部位 其实, 除了核苷酸外, 反馈调节是机体内多种物质代谢过程的普遍调节方式, 对维 持机体内环境的相对稳定具有重要意义 核苷酸有核糖核苷酸和脱氧 ( 核糖 ) 核苷酸两大类, 后者是合成 DNA 的原料 体内的脱 氧核苷酸如何生成? 现已证明, 体内的脱氧核苷酸 ( 包括嘌呤和嘧啶脱氧核苷酸 ) 主要是在相

15 应的二磷酸核糖核苷 (NDP) 水平, 由核糖核苷酸还原酶催化, 直接还原而生成的 细胞分裂 旺盛时,DNA 合成增强, 此时脱氧核苷酸的生成也相应加快 可以人工合成某些物质, 使其化学结构与嘌呤 嘧啶 叶酸或某些氨基酸类似, 它们 可以通过竞争性抑制或 以假乱真 等方式干扰或阻断核苷酸的正常合成代谢, 从而进一步 抑制核酸 蛋白质合成及细胞增殖 这类物质称为核苷酸的抗代谢物 在临床上常用来作为 抗肿瘤药和免疫抑制剂 常见的核苷酸抗代谢物有 :1. 嘌呤类似物, 例如 6 巯基嘌呤 (6MP), 其结构与次黄嘌呤相似, 在体内可经过磷酸核糖化 ( 补救合成途径 ) 而转变成 6 巯基嘌呤核苷 酸 后者的结构与 IMP 相似, 通过多种途径抑制嘌呤核苷酸合成 2. 嘧啶类似物, 例如 5 氟尿嘧啶 (5-Fu), 其结构与胸腺嘧啶相似, 可以在体内经磷酸核糖化转变成 5 氟尿嘧啶核苷 酸 后者可抑制胸苷酸合成酶, 于扰胸苷酸的合成 3. 叶酸类似物, 例如氨基喋呤和氨甲喋 呤 (MTX), 它们的结构与叶酸类似 ; 能竞争性抑制二氢叶酸还原酶, 使叶酸不能还原成二氢 叶酸及四氢叶酸, 干扰 碳单位代谢, 进而抑制嘌呤核苷酸和胸苷酸的合成 6MP 5-Fu 和 MTX 均为临床常用的抗癌药 4. 氨基酸类似物, 例如氮杂丝氨酸, 其结构与谷氨酰胺类 似, 可干扰谷氨酰胺在嘌呤 嘧啶核苷酸合成中的作用, 从而抑制嘌呤 嘧啶核苷酸的合成 在核苷酸的分解代谢方面, 重点熟悉嘌呤核苷酸的分解 尿酸是人体内嘌呤核苷酸分 解代谢的终产物, 其中黄嘌呤氧化酶是重要的酶 尿酸可由尿排出 若尿酸生成过多或排泄 障碍, 可导致高尿酸血症 - 痛风 由于别嘌呤醇是次黄嘌呤的类似物, 可以抑制黄嘌呤氧化 酶活性, 减少尿酸的生成, 故临床上用以治疗痛风症 嘧啶核苷酸分解代谢的特点是可以产 生某些 β 氨基酸, 如胞嘧啶, 尿嘧啶, 最终生成 β 氨基丙酸, 胸腺嘧啶生成 β 氨基异丁 酸, 这是体内 β 氨基酸的主要来源 ( 三 ) 教学内容 第一节嘌呤核苷酸的合成与分解代谢 嘌呤核苷酸合成代谢的两条途径 - 从头合成途 径及补救合成途径的原料 主要步骤 特点及调节, 脱氧核苷酸的生成形式和过程, 嘌呤核 苷酸抗代谢物的种类及其抗肿瘤作用的作用部位和生化机理, 嘌呤核苷酸分解代谢的产物及 导致的代谢性疾病 第二节嘧啶核苷酸的合成与分解代谢 嘧啶核苷酸合成代谢的两条途径 - 从头合成途 径及补救合成途径的原料 主要步骤 特点及调节, 嘧啶核苷酸抗代谢物的种类及其抗肿瘤 作用的作用部位和生化机理, 嘧啶核苷酸分解代谢的产物 同 ( 四 ) 思考题 1. 从合成原料 合成过程 反馈调节等方面比较嘌呤核苷酸与嘧啶核苷酸从头合成的异 2. 讨论各类核苷酸抗代谢物的作用原理及其临床应用 第十一章非营养物质代谢 ( 一 ) 教学要求掌握生物转化的概念 主要器官 意义及生物转化反应的主要类型, 掌握胆汁酸的肠 肝循环及生理意义掌握胆红素在肝脏 肠道中的转变和胆红素的肠肝循环 掌握血浆蛋白的 功能 红细胞的代谢特点 合成血红素的基本原料和限速酶 熟悉肝脏在物质代谢中的作用, 熟悉参与生物转化的酶类及反应类型, 熟悉胆红素的来源 生成 在血中的运输和排泄 熟 悉血液的化学组成及生理功能, 血红素的合成过程 调节 了解影响生物转化作用的因素和 胆汁的主要成分及胆汁酸的种类, 了解血清胆红素与黄疸的关系 ( 二 ) 知识点提示 肝是人体中最大的腺体, 具有多种代谢功能 肝通过肝糖原的生成与分解 糖异生来 维持血糖浓度的稳定 肝在脂类的消化 吸收 运输 分解与合成中均起重要作用 肝是体

16 内合成磷脂与胆固醇的重要器官 肝将胆固醇转化为胆汁酸, 协助脂类消化吸收并发挥其处理体内胆固醇的重要功能 肝能合成 VLDL HDL 以及 LCAT, 参与脂肪和胆固醇的运输 肝是氧化脂肪酸产生酮体的器官 除 γ- 球蛋白外, 几乎所有的血浆蛋白质均来自肝脏 肝是除支链氨基酸外所有氨基酸分解代谢的重要器官, 是处理氨基酸分解产物的重要场所 氨主要在肝脏内合成尿素 肝在吸收 储存 运输和代谢维生素方面起重要作用 肝将维生素 D 转化为 25- 羟维生素 D, 并合成维生素 D 结合蛋白 肝是许多激素灭活的场所 肝通过生物转化作用对内源性和外源性非营养物质进行改造, 通常增高其溶解度, 降低其毒性, 促使其排除体外 肝生物转化作用分两相反应, 第一相反应包括氧化 还原和水解反应 ; 第二相反应是结合反应, 主要与葡萄糖醛酸 硫酸和酰基等结合 胆汁是肝细胞分泌的液体, 除含胆汁酸和一些酶有助消化作用外, 其他多属排泄物 胆汁酸在肝细胞内由胆固醇转化而来, 是肝清除体内胆固醇的主要形式 胆固醇 7α- 羟化酶是胆汁酸生成的限速酶 肝细胞合成的胆汁酸称为初级胆汁酸, 包括胆酸和鹅脱氧胆酸 初级胆汁酸在肠道中受细菌作用生成次级胆汁酸, 包括脱氧胆酸和石胆酸 胆汁酸包括游离胆汁酸与结合胆汁酸, 结合胆汁酸是胆汁酸与甘氨酸或牛磺酸在肝结合的产物 大部分初级胆汁酸与次级胆汁酸经肠肝循环而被再利用, 以补充体内合成的不足, 满足对脂类消化吸收的生理需要 胆色素是铁卟啉化合物在体内主要分解代谢产物, 包括胆红素 胆绿素 胆素原和胆素 胆红素主要来自单核 - 吞噬细胞系统对红细胞的破坏, 在血红素加氧酶的催化下由血红素生成 胆红素在血液中主要与清蛋白结合而运输 游离胆红素可以自由通透血窦面的肝细胞膜 在肝细胞内, 胆红素主要与配体蛋白结合并被转运到内质网, 在此被转化成葡糖糖醛酸胆红素 ( 结合胆红素 ) 后者经胆管排入小肠 在肠道中, 胆红素被还原成胆素原 小部分胆素原被肠黏膜重吸收入肝, 其中大部分又被排入肠道, 形成胆素原的肠肝循环 ; 小部分胆素原经肾排入尿中 肠道中的胆素原在肠道下段接触空气被氧化为黄褐色的胆素 游离胆红素呈脂溶性, 对神经细胞有毒性作用 与清蛋白结合后不能通透细胞膜, 从而限制其细胞毒性作用 正常时肝对胆红素有强大的摄取 结合 转化与排泄作用, 血浆中胆红素的含量甚微 凡使血浆胆红素浓度生高的因素均可引起黄疸 临床上常见有溶血性黄疸 肝细胞性黄疸和阻塞性黄疸 各种黄疸均有其独特的生化检查指标 血液由有形的红细胞 白细胞和血小板以及无形的血浆组成 血浆的主要成分是水 无机盐 有机小分子和蛋白质 血浆中的蛋白质浓度为 70-75g/L, 多在肝合成 其中含量最多的是清蛋白, 其浓度为 38-48g/L, 它能结合并转运许多物质, 在血浆胶体渗透压形成中起重要作用 血浆中的蛋白质具有多种重要的生理功能 成熟红细胞代谢的特点是丧失了合成核酸和蛋白质的能力, 并不能进行有氧氧化, 红细胞功能的正常主要依赖无氧酵解和磷酸戊糖旁路 未成熟红细胞能利用琥珀酰 CoA 甘氨酸和铁离子合成血红素 血红素生物合成的关键酶是 ALA 合酶 ( 三 ) 教学内容第一节生物转化作用生物转化的概念, 生物转化反应的主要类型, 影响生物转化作用的因素 第二节胆汁与胆汁酸的代谢胆汁和胆汁酸的分类, 胆汁酸的功能, 胆汁酸的代谢 第三节血红素的生物合成血红素的生物合成过程 ; 血红素生物合成的调节 第四节胆色素的代谢与黄疸胆红素的生成与转运, 胆红素在肝中的转变, 胆红素在肠道中的变化和胆色素的肠肝循环, 血清胆红素与黄疸 ( 四 ) 思考题 1. 何谓生物转化? 生物转化包括哪些反应类型

17 2. 简述生物转化的特点 3. 简述三种黄疸时血 尿中胆红素及胆素原的变化 4. 简述红细胞糖代谢的特点 第十三章真核基因与基因组 ( 一 ) 教学要求掌握基因的概念 ; 断裂基因的概念 ; 真核基因的基本结构 ; 基因组的概念 ; 真核基因 组的结构特点 ; 人的基因组在染色体上的分布特征 ; 熟悉线粒体 DNA 结构 ; 了解多基因家 族与假基因 ( 二 ) 知识点提示 基因是编码蛋白质或 RNA 等具有特定功能产物的 负载遗传信息的基本单位 除了某 些以 RNA 为基因组的 RNA 病毒外, 基因通常是指染色体或基因组的一段 DNA 序列 基因 包括编码序列 ( 外显子 ) 调控序列和间隔序列 ( 内含子 ) 基因组是一个生物体内所有遗传 信息的总和 人类基因组包含了细胞核染色体 DNA( 常染色体和性染色体 ) 及线粒体 DNA 所携带的所有遗传物质 与基因功能相关的结构 : 编码区序列, 在细胞内表达为蛋白质或功能 RNA 的 DNA 序 列 非编码序列, 基因表达需要的调控区序列, 包括启动子 增强子等 单个基因的组成结 构及一个完整的生物体内基因的组织排列方式统称为基因组构 外显子是在基因序列中, 出 现在成熟 mrna 分子上的序列 内含子是外显子之间 与 mrna 剪接过程中被删除部分相 对应的间隔序列 真核生物绝大部分编码蛋白质的基因都有内含子 编码 rrna 和一些 trna 的基因也都有内含子 内含子的数量和大小决定了真核基因的大小 不同种属中, 外 显子序列通常比较保守, 而内含子序列则变异较大 外显子与内含子接头处有一段高度保守 的序列, 这一共有序列是真核基因中 RNA 剪接的识别信号 基因的 5 端称之为上游,3 端称为下游基因序列中开始 RNA 链合成的第一个核苷酸所对应的碱基记为 +1, 此碱基上游 的序列记为负数, 下游的序列记为正数 基因编码区中的 DNA 碱基序列决定特定的成熟 RNA 分子的序列, 即 DNA 的一级结构 决定着其转录产物 RNA 分子的一级结构 基因的编码序列决定其编码产物的序列和功能 编码序列中一个碱基的改变或突变, 可能使基因功能发生重要的变化 相同的 DNA 序列因 起始位点的变化或不同的剪接方式而编码不同的蛋白质多肽链 启动子是 DNA 分子上能够介导 RNA 聚合酶结合并形成转录起始复合体的序列 增强 子是增强真核基因启动子工作效率的顺式作用元件, 是真核基因中最重要的调控序列, 决定 着每一个基因在细胞内的表达水平 沉默子是抑制基因转录的特定 DNA 序列, 当其结合一 些反式作用因子时对基因的转录起阻遏作用, 使基因沉默 基因的编码序列所占比例远小于非编码序列 高等真核生物基因组含有大量的重复序 列, 真核基因组中存在多基因家族和假基因 大多基因具有可变剪接,80% 的可变剪接会使 蛋白质的序列发生改变 基因组 DNA 与蛋白质结合形成染色体, 储存于细胞核内, 除配子 细胞外, 体细胞的基因组为二倍体 真核基因组中存在大量重复序列 各重复单位中的 rrna 基因都是相同的 rrna 基因 集中成簇存在, 这样的区域称为 rdna 区 人类的 rrna 基因位于 和 22 号染色体的核仁组织区, 每个核仁组织区平均含有 50 个 rrna 基因的重复单位 5SrRNA 基因似乎全部位于 1 号染色体, 每个单倍体基因组约有 1000 个 5SrRNA 基因 多基因家族是指由某一祖先基因经过重复和变异所产生的一组在结构上相似 功能相 关的基因 基因家族成簇地分布在某一条染色体上, 同时发挥作用, 合成某些蛋白质 如组 蛋白基因家族 基因家族的不同成员成簇地分布于不同染色体上, 编码一组功能上紧密相关

18 的蛋白质 如球蛋白基因家族 线粒体 DNA(mitochondrial DNA,mtDNA) 是核外遗传物质, 能独立编码线粒体中的一些蛋白质 mtdna 的结构为环状分子, 与原核生物的 DNA 类似, 结构特点也与原核生物相似 人基因组中有两万多个基因 基因在染色体上并不是均匀分布 基因密度最大的是第 19 号染色体, 密度最小的是第 13 号和 Y 染色体 染色体上存在着无基因的 沙漠区, 即在 500kb 区域内, 没有任何基因的编码序列 ( 三 ) 教学内容第一节真核基因的结构与功能真核基因的基本结构 ; 基因编码区编码多肽链和特定的 RNA 分子 ; 调控序列参与真核基因表达调控 第二节真核基因组的结构与功能真核基因组具有独特的结构 ; 真核基因组中存在大量重复序列 ; 真核基因组中存在大量的多基因家族与假基因 ; 线粒体 DNA 结构有别于染色体 DNA; 人基因组中有两万多个基因 ; 人的基因在染色体上的分布特征 ( 四 ) 思考题 1. 如何理解断裂基因及其意义? 2. 何谓启动 增强子 沉默子? 3. 真核基因组的结构特点是什么? 4. 举例说明是否可以根据基因组大小或基因数量判断生物体的复杂程度? 第十四章 DNA 的生物合成 ( 一 ) 教学要求掌握中心法则 基因表达 半保留复制的概念, 参与 DNA 复制的主要物质及其作用机 理 ; 掌握 DNA 聚合酶作用特点, 原核生物和真核生物 DNA 聚合酶的异同 ; 掌握 DNA 复制 过程及各阶段的特点, 端粒和端粒酶概念及作用 掌握逆转录概念 作用过程, 逆转录酶作 用特点 生物学意义及应用 ; 掌握突变概念,DNA 损伤的类型, 切除修复的基本原理 熟 悉 DNA 复制的方向性 保真性及连接酶作用机理 ; 熟悉复制起始和冈崎片段 引发体 负 超螺旋概念 了解半保留复制的实验依据和意义, 真核生物复制的起始 延长 终止过程, 逆转录研究的意义, 滚环复制和 D 环复制方式及过程 ( 二 ) 知识点提示 DNA 是遗传的物质基础, 遗传信息以碱基排列顺序的方式储藏在 DNA 分子中, 以亲代 DNA 为模板合成子代 DNA 时, 即将遗传信息准确地传递给子代 DNA 分子, 此过程称为复 制 实验证明, 复制时 DNA 局部双链打开形成复制叉, 两条单链分别作为模板, 按照碱基 互补规律各自合成一条与之互补的 DNA 链 这样子代两条 DNA 链, 一条来自亲代, 而另一 条是新合成的, 这种复制方式称为半保留复制 DNA 的复制过程非常复杂, 需要多种酶和蛋白质因子的参与 首先, 拓扑异构酶松弛 DNA 超螺旋, 然后解螺旋酶打开 DNA 双链, 而单链 DNA 结合蛋白结合在 DNA 单链上, 以 保持模板处于单链状态, 引物酶在起始点处按照 5' 3' 的方向合成一小段 RNA 作为引物, 在 DNA 聚合酶的作用下, 在引物的 3'-OH 上逐个加上由模板决定的 dntp 使链延伸, 由于 DNA 的两条链走向是相反的, 故新合成的链一条是连续合成, 而另一条是不连续合成的, 起 初生成的只是许多短的 DNA 片段 ( 冈崎片段 ),DNA 聚合酶 Ⅰ 除聚合功能外, 还具有 5' 3' 外切酶活性, 可切除片段前的 RNA 引物并填补空缺, 最后, 由 DNA 连接酶连接各片 段形成完整的子代 DNA 分子, 完成 DNA 复制过程 某些理化因素可导致 DNA 分子的损伤, 包括点突变 插入 缺失突变及链的断裂等, 机体可通过一定方式使损伤的 DNA 得到恢复, 其中切除修复是人体细胞修复 DNA 损伤的主

19 要方式 RNA 病毒的基因组是 RNA 而不是 DNA, 其复制方式是逆转录, 因此也称为逆转录病毒 逆转录的信息流动方向是 RNA DNA, 催化的酶为逆转录酶 ( 三 ) 教学内容第一节复制的基本规律半保留复制的概念 特征 实验依据和意义, 双向复制的概念及机制, 复制的半不连续性的成因及机制 第二节 DNA 复制的酶学和拓扑学变化复制的化学反应基础, 参与复制的 DNA 聚合酶的特性和功能, 复制保真性的酶学依据, 复制中的解链和 DNA 分子拓扑学变化,DNA 连接酶的功能和机制 第三节 DNA 生物合成过程原核生物的 DNA 生物合成, 真核生物的 DNA 生物合成 第四节逆转录和其他复制方式逆转录病毒的复制方式和逆转录酶, 逆转录的基本过程及其意义, 滚环复制和 D 环复制方式和过程 ( 四 ) 思考题 1. 简述中心法则 2. 半保留复制的概念 特点 3. 简述复制过程所需的物质 相关的酶类及其作用 第十五章 DNA 损伤与修复 ( 一 ) 教学要求掌握 DNA 损伤的概念,DNA 损伤的分子改变类型,DNA 损伤修复的最普遍的方式 熟悉 DNA 损伤的修复方式 了解 DNA 损伤和修复的意义和引起 DNA 损伤的因素 ( 二 ) 知识点提示 复制过程中发生的 DNA 突变称为 DNA 损伤 许多因素都能造成 DNA 分子结构的损伤, 如电离辐射 紫外线 烷化剂 氧化剂等 一种因素可能造成多种类型的损伤, 一种类型的 损伤也可能来自不同因素的作用 常见的损伤方式有 :1 由一种嘧啶变成另一种嘧啶, 或一 种嘌呤变成另一种嘌呤, 称为转换 例如 C 氧化脱氨成为 U;A 氧化脱氨成为 I 2 原为嘧 啶突变后换成嘌呤, 或原为嘌呤换成嘧啶, 称为颠换 转换和颠换只引起 DNA 局部的改变, 而 DNA 其它部分的结构不受影响, 故称为点突变 3 丢失或插入一个或一段核苷酸, 可能 使下游 DNA 的编码发生改变, 此称为移码突变或框移突变 4 链内或链间发生共价结合, 如紫外线能使 DNA 分子中同一条链相邻嘧啶碱基之间形成二聚体, 最易形成的是 T^T, 其 次是 C^T 和 C^C 二聚体 从而影响了 DNA 的双螺旋结构, 进一步阻碍了 DNA 的复制 机体可通过一定方式使损伤的 DNA 得到恢复 生物体内有一种光修复酶, 被光激活后能利用光所提供的能量使紫外线照射引起的嘧啶 二聚体分开, 恢复原来的两个核苷酸, 称为光修复 切除修复是最主要的修复方式 通过一种特殊的内切核酸酶切除 DNA 分子中的损伤部 分, 同时以另一条完整的 DNA 链为模板, 由 DNApol I 催化填补被切除部分的空隙, 再由 DNA 连接酶封口, 使 DNA 恢复正常的结构 当 DNA 分子的损伤面较大, 还来不及修复就进行复制时, 可利用重组过程进行修复 随着多次复制及重组修复, 损伤链所占比例越来越少, 不影响细胞的正常功能 重组修复的 酶有多种, 其中最重要的 RecA 蛋白 SOS 修复是一种应急修复机制, 当 DNA 分子受到严重损伤时, 细胞处于危险状态, 正 常修复机制均已被抑制, 此时只能进行 SOS 方式的修复 这种修复的机制是 :DNA 受到严 重损伤时,recA 蛋白的蛋白酶活性被活化, 使得 LexA 蛋白被水解 LexA 蛋白是一种抑制蛋 白, 抑制与 SOS 修复有关基因的 (reca 基因,UurABC 基因以及其它 SOS 基因 ) 的表达,

20 当它被水解后, 这些基因的抑制被解除, 于是 SOS 修复酶系大量表达 ( 三 ) 教学内容第一节 DNA 损伤多种因素通过不同机制导致 DNA 损伤 ;DNA 损伤有多种类型 第二节 DNA 损伤的修复有些 DNA 损伤可以直接修复 ; 切除修复是最普遍的 DNA 损伤修复方式 ;DNA 严重损伤时需要重组修复 ; 某些修复发生在跨越损伤 DNA 的复制事件之后 第三节 DNA 损伤和修复的意义 DNA 损伤具有双重效应 ;DNA 损伤修复障碍与肿瘤等多种疾病相关 ( 四 ) 思考题 1. DNA 损伤的分子改变类型 2. DNA 损伤的修复方式 第十六章 RNA 的生物合成 ( 一 ) 教学要求掌握转录 不对称转录 模板链 编码链的概念, 原核生物 RNA 聚合酶全酶, 核心酶 的组成和作用, 掌握真核生物 RNA 聚合酶的主要类型和产物 ; 掌握原核转录起始, 真核基 因的断裂基因 内含子 外显子的概念,mRNA trna 转录后的加工方式 ; 掌握复制与转 录的异同 熟悉 RNA 聚合酶与模板辨认结合 真核转录因子 转录前起始复合物 延长及 原核两类转录的终止过程 ; 熟悉内含子剪接机制,rRNA 的加工过程 了解核酶结构和作用 特点 ( 二 ) 知识点提示 细胞中的 RNA 是以 DNA 为模板合成的 这种由 DNA 向 RNA 传递信息的过程, 称为转 录 RNA 的转录需要多种成分参与, 包括 DNA 模板, 四种三磷酸核糖核苷 (NTP),RNA 聚合酶及某些蛋白质因子等, 总称为转录体系 RNA 合成需要 DNA 做为模板, 根据碱基配对规律, 按照 DNA 模板中脱氧核苷酸的排 列顺序, 合成相应核苷酸顺序的 RNA 分子, 即模板 DNA 分子中的 A G C T 分别对应合 成 RNA 分子中的 U C G A 由此, 模板 DNA 的结构决定着转录 RNA 的结构, 从而将 遗传信息传递给 RNA(mRNA) 细胞内 DNA 的双链中只有一条链可以作为模板转录合成 RNA, 此链称为模板链 转录 本 RNA 的核苷酸序列与 DNA 模板链序列互补 DNA 的另一条链无转录功能, 称为编码链 因此, 与 DNA 复制不同, 转录是不对称的 ( 即只有一条链转录, 而不是象复制中两条链均 可以用做模板 ), 这是转录的重要特点 需要指出的是, 在一个包含多个基因的双链 DNA 分 子中, 各个基因的模板链并不是全在同一条链上, 在某个基因节段以某一条链为模板转录, 而在另一个基因节段则以另一条链为模板 转录是在 DNA 模板上的特定部位开始的 转录起始点之前有一段核苷酸序列组成的启 动子, 是 RNA 聚合酶的识别和结合部位 启动子在转录的调控中起着重要作用 在 DNA 模 板上, 从起始点顺转录方向的区域称为 下游, 从起始点开始与转录方向相反的区域称为 上游 在转录的 DNA 模板上, 除了启动子外, 还有停止转录作用的部位, 称为终止信 号 能转录出 mrna, 然后指导蛋白质合成的基因, 称为结构基因 可见, 转录过程是在模 板的一定范围内进行的, 称为转录单位 DNA 指导的 RNA 聚合酶是转录过程中最重要的酶, 它催化核糖核苷酸之间形成磷酸二 酯键, 合成 RNA 链 已知大肠杆菌的 RNA 聚合酶由五个亚基组成, 全酶去除 σ 亚基后, 称 为核心酶 (ααββ') σ 因子的作用是辨认 DNA 模板上转录的启动子, 协助转录的起始 核心 酶的作用是延长 RNA 链 某些药物如利福霉素或利福平能特异抑制细菌的 RNA 聚合酶, 从

21 而发挥药理作用 真核细胞中有三种 RNA 聚合酶 它们分别催化不同类型 RNA 的合成 转录过程大体分为三个阶段, 即起始 RNA 链的延长和终止 与 DNA 复制不同的是 : 转录不需要引物 ; 碱基配对的规律是 U 代替 T 转录时 RNA 链的合成也有方向性, 即从 5' 3' 端进行, 这一点与复制类似 值得注意的是, 转录生成的是 RNA 初级产物, 即 RNA 的前体 真核细胞转录的前体 RNA 均要经过一系列酶的作用, 进行修饰加工, 才能成为具有生物功能的成熟 RNA, 这个过程称为转录后加工 mrna 的加工具有特别重要的意义, 主要包括 :⑴ 剪接 : 真核生物的结构基因, 由若干编码序列和非编码序列相间排列而成, 转录编码蛋白质的序列称为外显子, 转录非编码蛋白质的序列称为内含子 转录后的 hnrna 需经过剪接 去除内含子部分, 再将外显子部分连接起来 该过程有多种酶和其他活性物质参与 ( 如 snrna,usnrnp) ⑵5' 端加 帽 : 真核细胞成熟的 mrna5' 末端均有一个 m 7 GpppNmp 结构, 称为 帽 ⑶3' 末端加尾 :mrna 前体分子 3' 末端在多聚 A 聚合酶的催化下, 由 ATP 聚合形成多聚 A 尾 ⑷ 化学修饰 :mrna 中有少量稀有碱基是经转录后化学修饰形成的 ( 如碱基被甲基化 ) ⑸RNA 编辑 : 某些 mrna 转录后还需插入 删除和取代某些核苷酸残基, 才具有翻译功能, 并改变了原有 DNA 模板上的遗传信息 虽然 mrna,trna,rrna 的具体加工过程不同, 但不外乎是链的剪切 拼接 末端添加核苷酸和碱基修饰等几种基本方式 ( 三 ) 教学内容第一节原核生物转录的模板和酶转录模板 ( 不对称转录 模板链 编码链 ),RNA 聚合酶的组成及功能,RNA 聚合酶与模板的辨认结合机制 第二节原核生物的转录过程原核生物的转录过程中 RNA 聚合酶不同亚基的具体作用及机制 第三节真核生物 RNA 的生物合成真核生物 RNA 聚合酶的种类及功能, 真核生物的具体转录过程及与原核生物转录过程的比较 第四节真核生物 RNA 的加工真核生物新生 mrna 的剪接 修饰过程和机制,rRNA 的转录后加工过程和机制 ;trna 的转录后加工过程和机制, 核酶和小 RNA 干扰现象 ( 四 ) 思考题 1. 何谓不对称转录 2. 简述转录的过程 3. 转录后加工修饰的过程包括哪些? 4. 简述掌握复制与转录的异同 第十七章蛋白质的生物合成 ( 一 ) 教学要求掌握翻译的概念及参加蛋白质生物合成的物质,mRNA trna,rrna 在翻译过程中的 作用和相互配合关系 ; 掌握遗传密码的特点 密码子和反密码子的关系, 掌握原核及真核生 物翻译的基本过程 : 起始阶段 延长阶段 ( 三个步骤 : 注册, 成肽, 转位 ) 终止阶段 ; 掌 握翻译后加工的概念及加工方式 熟悉起始因子 延长因子和释放因子的种类和作用, 熟悉 蛋白质一级结构修饰 了解蛋白质高级结构修饰及蛋白质合成后的靶向输送, 了解抗生素及 其他物质对蛋白质生物合成的干扰和抑制 ( 二 ) 知识点提示 蛋白质生物合成即翻译过程, 是以 mrna 作为模板, 由氨基酸通过肽键连接, 形成特 定多肽链的过程 20 种氨基酸是蛋白质合成的原料 mrna trna 及 rrna 均参与蛋白质 合成过程, 此外还需要有关的酶 蛋白质因子 ATP 与 GTP 供能物质以及必要的无机离子, 总称为蛋白质合成体系

22 mrna 在蛋白质合成中具有重要作用 mrna 分子中每相邻的三个核苷酸构成三联体, 在蛋白质的合成时, 代表某一种氨基酸, 称为密码子 共有 64 种密码子,UAA UAG UGA 不代表任何一种氨基酸, 只代表终止信号, 在余下的 61 种密码子中,AUG 位于 5' 时, 还代表起始密码子, 密码子具有方向性 连续性 简并性 通用性 摆动性等特点, 不同氨基酸所具有的密码子数目不同, 每一种氨基酸至少有 1 个密码子, 多者可达 6 个, 大多数氨基酸有 2-4 密码子 trna 在蛋白质生物合成中的作用是特异性的转运氨基酸, 并通过 trna 的反密码子与 mrna 的密码子反平行配对结合, 使氨基酸准确地在 mrna 密码子上 对号入座, 保证了遗传信息的传递 此外, 反密码子中的第一位碱基常出现次黄嘌呤 (I), 它与密码子中的 A C U 均可形成氢键而结合, 配对不甚严格 但是反密码子中的第 2,3 位碱基与密码子的第 2,1 位碱基的结合是严格遵循碱基配对规律的 在氨基酸转运过程中, 氨基酰 trna 合成酶起着重要作用 由 rrna 组成的核蛋白体是蛋白质多肽链合成的场所 在蛋白质合成过程中, 上述三类 RNA 缺一不可 蛋白质合成过程包括氨基酸的活化与转运, 肽链合成的起始 延长和终止 在多肽链合成过程, 转肽酶起着重要作用 蛋白质的合成是耗能的过程, 并且有方向性, 既由 N 端向 C 端延伸, 体内蛋白质合成的速度很快 多个核蛋白体可以同时利用同一条 mrna, 构成多核蛋白体, 合成多条相同的多肽链, 从而提高合成效率 许多蛋白质在多肽链合成后还需要经过一定的加工修饰, 才能转变成具有一定生物学功能的蛋白质, 这个过程称为翻译后的加工 加工方式常有 : 切除 N 端起始的蛋氨酸 ; 形成二硫键 ; 肽链的水解修饰 ; 辅基的结合以及亚基的聚合等 不同蛋白质的加工方式不同 体内蛋白质的合成受到各种因素的严密调控 蛋白质的合成与医学有密切联系 例如分子病 多种抗生素的抗菌 抗肿瘤作用机理均与蛋白质合成过程有关 ( 三 ) 教学内容第一节蛋白质生物合成体系 mrna 在蛋白质合成中的作用及机制, 遗传密码的概念及特点 ;rrna 在蛋白质合成中的作用及机制,tRNA 在蛋白质合成中的作用 ; 其他酶和蛋白质因子在蛋白质合成中的作用 第二节氨基酸的活化 trna 与氨基酸结合的机制, 真核生物起始氨基酰 -trna 的合成过程 第三节肽链的生物合成过程原核生物肽链合成的起始 延长和终止的具体过程, 真核生物肽链合成的过程及与原核生物肽链合成的比较 第四节蛋白质翻译后修饰和靶向输送新生肽链的折叠机制, 一级结构的修饰机制, 空间结构的修饰机制和过程, 蛋白质的靶向输送机制 第五节蛋白质生物合成的干扰和抑制抗生素抑制蛋白质生物合成的机制, 其他干扰蛋白质合成的物质作用机制 ( 四 ) 思考题 1. 简述翻译过程中 3 种 RNA 的作用 2. 比较复制 转录 翻译的异同点 第十八章基因表达调控 ( 一 ) 教学要求掌握基因表达的概念 ; 基因表达的特异性 基因表达的方式 ; 管家基因的概念 ; 基因 转录激活调节基本要素 ; 乳糖操纵子的结构 调节机制 ;RNA pol II 转录起始的调节 顺式 作用元件与反式作用因子 熟悉基因表达调控的生物学意义 ; 原核基因转录调节的特点 ; 真 核基因组结构特点 ; 真核基因表达调控的特点 了解原核生物转录终止及翻译水平调节 ;

23 RNA pol I 和 RNA pol III 的转录调节 ;RNA pol II 转录终止 转录后水平及翻译水平的调节 ( 二 ) 知识点提示基因表达调控的基本内容是介绍细胞或个体生长过程中基因表达的方式 规律及调节机制, 以及这些表达规律 调节机制与发育 分化的关系, 个体与环境的适应 一 基因表达的概念及意义基因表达就是指基因转录和翻译的过程 并非所有基因表达过程都产生蛋白质分子, 有些基因只转录合成 RNA 分子, 如 rrna trna 等 这些基因转录合成 RNA 的过程也属于基因表达 二 基因表达的规律与方式 1. 基因表达的规律性可分为阶段特异性和组织特异性两种 : 阶段特异性 : 按功能需要, 原核生物某一特定基因的表达随时间 环境而变化, 严格按特定时间顺序发生, 这就是基因表达的时间特异性 多细胞真核生物从受精卵到组织器官形成经历不同发育阶段 在各个发育阶段, 相应基因严格按一定时间顺序开启和关闭, 表现为与分化 发育阶段一致的时间性 因此, 多细胞生物基因表达的时间特异性又称阶段特异性 组织特异性 : 在多细胞真核生物中, 同一基因在同一发育阶段的不同组织器官表达水平是不一样的 ; 在发育 分化的特定时期内, 不同基因在同一组织细胞内表达水平也不一样, 即基因在不同组织空间表达不同, 这就是基因表达的空间特异性, 又称组织特异性 原核生物基因表达无组织特异性 2. 基因表达的方式不同基因功能不同, 调控机制不同, 基因表达的方式也不同 基本的基因表达 : 有些基因在生物个体生命全过程的几乎所有细胞中持续表达, 称为基本的基因表达 这类基因通常被称之为管家基因 基本的基因表达并非绝对一成不变, 其表达也是在一定机制控制下进行的 诱导与阻遏 : 大多数基因表达状况极易受外环境变化的影响, 有些基因在特定环境中或特殊条件刺激下表达水平增强, 称作诱导 这类基因被称为可诱导基因 相反, 如果基因在对环境信号应答时表现为表达水平降低, 称作阻遏 这类基因就是可阻遏基因 刺激诱导发生的信号分子称为诱导剂, 引起阻遏发生的分子称为阻遏剂 三 基因表达的多级调控从基因激活至蛋白质合成的各个环节, 如基因活化 转录起始 转录后加工 mrna 降解 蛋白质翻译 翻译后加工修饰及蛋白质降解等任一环节发生异常, 均会影响某个基因的表达水平 四 基因表达调控要素基因表达调控是在多级水平上进行的, 其中转录起始是基本控制点 以 mrna 转录为例, 参与 mrna 转录调节的基本要素如下 : 1.DNA 元件 DNA 元件是指具有调节功能的特异 DNA 序列 2. 调节蛋白大部分属序列特异的 DNA 结合蛋白 根据调节蛋白的功能, 原核调节蛋白分为三类 : 特异因子 阻遏蛋白和激活蛋白 3.RNA 聚合酶 DNA 元件与调节蛋白对转录激活的调节作用最终由 RNA 聚合酶的活性来体现 RNA 聚合酶活性受启动序列或启动子的结构 调节蛋白的性质影响 五 原核基因表达调控 1. 原核基因表达及调控的特点原核基因表达及其调控具有下述特点 : (1) 原核基因表达时转录与翻译过程紧密偶联 (2) 操纵子调节机制在原核基因调控中具有普遍的意义 (3) 在操纵子调节机制中普遍存在阻遏蛋白介导的负性调节 (4) 原核基因转录合成多顺反子 mrna (5) 原核基因转录起始是控制基因活性的关键 2. 原核基因表达调控基本原理 操纵子

24 操纵子的概念 : 所谓操纵子就是由功能上相关的一组基因在染色体上串联 共同构成的一个转录单位 一个操纵子通常含一个启动序列及数个可转录的编码基因, 除启动序列和编码序列, 操纵子内还含有其它具有调节功能的序列 六 真核基因表达调控 1. 真核基因结构特点 (1) 真核基因的转录产物为单顺反子, 即一个结构基因转录生成一个 mrna 分子 翻译合成一条多肽链 (2) 高等真核基因中重复序列比原核更多 更普遍 某些重复序列发生在调控区, 对 DNA 复制 转录调控具有重要意义 (3) 真核基因是不连续的, 即在真核基因可转录的基因序列内部有内含子和外显子序列 初级转录本经剪接加工形成成熟的 mrna 不同的剪接方式形成不同的 mrna 因此, 转录后产物的剪接过程也是真核基因表达调控的重要环节 2. 真核基因的转录特点在下述方面真核与原核基因转录存在明显差别 (1) 活性染色体结构变化 (2) 正性调节占主导 (3) 转录与翻译分隔进行 3. 真核基因转录激活调节有关概念顺式作用元件 : 是转录调节因子的结合位点或 DNA 序列, 包括启动子 增强子和抑制子 反式作用因子 : 又称转录调节因子或转录调节蛋白 按功能特性可将转录因子分为如下 (1) 基本转录因子 (2) 转录激活因子 (3) 转录抑制因子顺式作用元件与反式作用因子之间的 DNA 蛋白质相互作用 反式作用因子之间的蛋白质 蛋白质相互作用是转录起始复合物形成过程中重要的反应形式 ( 三 ) 教学内容第一节基因表达调控的基本概念基因表达与调控的概念, 基因表达的时间特异性和空间特异性, 基因表达的方式, 基因表达的多级调控, 基因表达调控的生物学意义 第二节基因表达调控的基本原理基因表达调控的多层次和复杂性, 基因转录激活调节基本要素 第三节原核基因表达调节原核基因转录调节特点, 原核生物转录起始调节 乳糖操纵子, 原核生物转录终止调节 色氨酸操纵子, 原核生物翻译水平调节 第四节真核基因表达调节真核基因组结构特点, 真核基因表达调控特点,RNA pol Ⅰ 和 polⅢ 的转录调节,RNA polⅡ 转录起始的调控,RNA polⅡ 转录终止的调节, 转录后水平的调节, 翻译水平的调节 ( 四 ) 思考题 1. 何谓操纵子? 简述乳糖操纵子的调节机制 2. 简述真核基因转录激活调节的两大基本要素 第十九章细胞信号转导的分子机制 ( 一 ) 教学要求掌握受体的概念及其分类 化学本质, 掌握信息传递进入细胞内的两种传递方式 ( 膜 受体介导的信息传递和细胞内受体介导的信息传递 ) 熟悉细胞间信息物质 细胞内信息物 质和第二信息的概念, 熟悉受体与配体作用的特点, 熟悉细胞膜受体介导的 5 条信息传递

25 途径的大致过程, 包括蛋白激酶 A 通路, 蛋白激酶 G 通路, 酪氨酸蛋白激酶通路, 蛋白激酶 C 通路 了解细胞间信息物质的分类及其特点 ; 了解受体活性的调节作用及细胞内受体介导的信息传递途径 ; 了解信息传递的交互联系特点和信息传递的异常与疾病的关系 ( 二 ) 知识点提示高等生物由成亿个细胞组成, 相互之间通过有效的信息联络彼此协调 互相配合, 维持机体的稳定状态, 适应各种生命活动和生长 繁殖的需要 细胞间的信息传递有神经与体液两条途径 后者以激素 细胞因子等为第一信使, 通过特异的受体, 将信息传递至细胞内的信息分子 ( 第二信使 ), 最终导致相应的生物学效应 激素与受体的结合具有高度亲合力 特异性 可逆性及饱和性的特点 按受体所在部位, 激素可被分为膜受体激素和胞内受体激素 作用于膜受体的激素的化学本质为蛋白质肽类及儿茶酚胺类, 不能透过生物膜, 其所携带的信息被膜受体接受后转导到细胞内的过程称为跨膜信息转导 真核细胞的跨膜信息转导主要有 camp- 蛋白激酶途径 Ca 2+ - 依赖性蛋白激酶途径 cgmp- 蛋白激酶系统 酪氨酸蛋白激酶体系等 作用于细胞内受体的激素为类固醇激素和甲状腺激素, 其可进入细胞内与胞液或核内受体结合, 进而激素 - 受体复合物与特定的 DNA 部位结合, 引起基因表达, 从而加速酶蛋白或活性蛋白的合成 ( 三 ) 教学内容第一节细胞信号转导概述细胞外化学信号的分类, 受体的概念及作用特点, 受体的分类, 细胞信号转导的基本方式 第二节细胞内信号转导相关分子 camp,cgmp, 脂类,Ca 2+,NO,G 蛋白 第三节各种受体介导的细胞内基本信号转导通路蛋白激酶 A 通路, 蛋白激酶 G 通路, 酪氨酸蛋白激酶通路, 蛋白激酶 C 通路 第四节细胞信号转导与医学细胞信号转导障碍与疾病发生, 受体病 ( 四 ) 思考题 1. 简述 camp- 蛋白激酶信息传导途径 Ca2+- 依赖性蛋白激酶途径 2. 简述细胞间信息物质的特点及作用方式 第二十一章 DNA 重组与重组 DNA 技术 ( 一 ) 教学要求掌握 DNA 重组的类型 ; 接合作用 转化作用 转导作用的概念 转座重组的形式 ;DNA 克隆 基因工程 限制性内切核酸酶 回文结构 目的基因 基因载体 质粒的概念 ; 重组 DNA 技术的基本原理 ; 获取目的基因的途径 熟悉限制性内切核酸酶切割 DNA 产生的末 端类型 ; 目的基因的类型 ; 基因载体的类型 ; 外源基因与载体的连接方式重组体的筛选方法 了解不同类型 DNA 重组的机理 ; 其它重组 DNA 技术中常用的工具酶 重组 DNA 技术与医 学的关系 ( 二 ) 知识点提示 重组 DNA 技术是基于人们对自然界基因转移和重组的认识发展起来的一门分子生物学 技术 自然界基因的转移有几种形式 : 接合作用 转化作用 转导作用 转座 当细胞与细 胞或细菌通过菌毛相互接触时, 质粒 DNA 从一个细胞转移至另一细胞, 这种类型的 DNA 转移称为接合作用 通过自动获取或人为地供给外源 DNA, 使细胞获得新的遗传表型, 这 就是转化作用 由病毒携带 将宿主 DNA 片段从一个细胞转移至另一细胞的现象或机制, 称为转导作用 由插入序列和转座子介导的基因移位或重排称为转座 在接合 转化 转导 或转座过程中, 若不同 DNA 分子之间发生共价连接称重组 这些过程中的基因重组有两种 类型, 即位点特异的重组和同源重组 依赖整合酶 在两个 DNA 序列的特异位点间发生的 整合称位点特异的重组 发生在同源序列间的重组称为同源重组, 又称基本重组 体外重组

26 DNA 技术实质是将不同 DNA 片段进行人工连接 利用酶学的方法, 将不同来源的 DNA 分子在体外进行特异切割, 重新组成一个新的 DNA 分子, 再通过一定的方式导入宿主细胞并在其内进行扩增表达, 产生大量的同一基因或其表达产物, 称为基因克隆或分子克隆, 又称重组 DNA 技术 一个完整的基因克隆过程应包括 : 目的基因的获取, 克隆基因载体的选择与改造, 目的基因与载体的连接, 重组 DNA 分子导入受体细胞, 筛选出含感兴趣基因的重组 DNA 转化细胞 实现上述过程需要一些重要的工具酶, 如限制性核酸内切酶及连接酶等 限制性核酸内切酶是一类识别 DNA 特异序列的内切核酸酶 人们要克隆并研究的基因称目的基因, 其来源有几种途径 : 化学合成, 酶促合成 cdna, 制备的基因组 DNA 及 PCR 技术 外源 DNA 离开染色体是不能复制的 将外源基因连接到复制子上, 构建嵌合 DNA, 外源基因即可作为复制子的一部分在宿主细胞中复制 这种复制子就是克隆基因的载体 细菌质粒 噬菌体和一些病毒 DNA 均可被改造成基因克隆的载体 根据采用的克隆载体性质不同, 将重组 DNA 分子导入受体细菌的方法有转化 转染及感染 将重组 DNA 分子导入受体菌后, 通过适当形式的培养板生长即可获得一定的抗药菌落 利用原位杂交 Southern 印迹或免疫学方法对抗药菌落进行筛选, 获得含目的基因的转化子菌落, 再经扩增 分离重组 DNA, 获得基因克隆 以上过程也可概括为 分 切 接 转 筛 分离的克隆 cdna 或基因与适当表达载体连接后可实现目的基因在 E.coli 或其他表达体系的表达 重组 DNA 技术在疾病病因的发现, 表达有药用价值的蛋白质,DNA 诊断及疾病的预防等方面具有广泛的应用价值, 并促进了当代分子医学的诞生和发展 ( 三 ) 教学内容第一节自然界 DNA 重组和基因转移是经常发生的同源重组, 细菌的基因转移与重组, 特异位点重组, 转座重组 第二节重组 DNA 技术重组 DNA 技术相关概念, 重组 DNA 技术基本原理和操作步骤 第三节重组 DNA 技术与医学的关系疾病基因的发现与克隆, 生物制药, 基因诊断与治疗, 遗传病的预防 ( 四 ) 思考题 1. 简述限制性核酸内切酶的概念及作用特点 2. 简述重组 DNA 技术的主要步骤 第二十三章癌基因 肿瘤抑制基因与生长因子 ( 一 ) 教学要求掌握癌基因 肿瘤抑制基因 生长因子的概念及肿瘤发生的机制 熟悉常见的癌基因 与肿瘤抑制基因 ( 二 ) 知识点提示 癌基因就是具有增加癌源性或转化潜能, 在一定条件下导致其编码区或调节区域遗传 性状发生改变的基因 癌基因的命名形式为 3 个斜体小写字母表示, 如 src 癌基因可分为 两大类 : 一类是致瘤病毒中能在体内诱发肿瘤并在体外引起细胞转化的基因, 即病毒癌基因 (viral oncogene, v-onc); 另一类是存在于细胞基因组中 正常情况下处于静止或低水平 ( 限 制性 ) 表达状态, 对维持细胞正常功能具有重要作用, 当受到致癌因素作用被活化而导致细 胞恶变的基因, 即原癌基因 (protooncogene,pro-onc) 或称细胞癌基因 (cellular oncogene, c-onc) 癌基因活化的机制 : 点突变 ; 启动子插入 ; 增强子插入 ; 甲基化程度降低 ; 原癌基因 的扩增拷贝数增加 ; 基因移位或重排

27 肿瘤病毒是一类能使敏感宿主产生肿瘤或使培养细胞转化成癌细胞的动物病毒中, 分 为 DNA 病毒和 RNA 病毒 ( 即逆转录病毒 ) 最早知道的癌基因 src 是在逆转录病毒 鸡 Rous 肉瘤病毒中发现 病毒癌基因的来源 : 由于逆转录病毒生活周期的特点, 细胞的原癌基因转 导至病毒基因组内变成病毒癌基因 具有与病毒癌基因同源序列, 其表达产物具有促进正常细胞的生长 增殖 分化和发 育等的正常细胞基因称为细胞癌基因 正常细胞内未被激活的癌基因称为原癌基因 (1) 原 癌基因存在于正常细胞中, 对维持细胞正常功能起重要作用, 有四大特点 1 广泛存在于生物 界 ;2 在进化中序列呈高度保守性 ;3 通过其蛋白表达产物起作用, 对维持细胞正常功能起 重要作用 ;4 在某些因素如放射线和某些化学物质作用下可被激活转变成癌基因 (2) 主要 的癌基因家族 :1src 家族 : 产物是酪氨酸蛋白激酶, 定位于胞膜内面或跨膜分布 2ras 家 族 : 编码小 G 蛋白 P21, 位于细胞质膜内面 3myc 家族 : 编码核内转录因子 4sis 家族 : 编码蛋白 P28 5myb 家族 ; 编码核内转录因子 肿瘤抑制基因是正常细胞内的一大类可抑制细胞生长并具有潜在的肿瘤抑制作用的基 因 瘤抑制基因表达产物主要包括跨膜受体 细胞调节因子或结构蛋白 转录因和转录调节 因子 细胞周期因子 DNA 损伤修复因子以及其它的一些功能蛋白质 如 p53 基因 Rb P16 APC DCC NF1 NF2 VHL 生长因子是一类由细胞分泌的 类似于激素的信号分子, 多数为肽类 ( 含蛋白类 ) 物 质, 具有调节细胞生长与分化的作用 肿瘤的发生除了与癌基因的异常活化以及肿瘤抑制基 因的异常失活密切相关外, 其与生长因子及其受体的高度活化亦紧密相关, 如 EGF VEGF TNF 及 IGF PDGF 等的过度表达能导致相应的肿瘤发生 ( 三 ) 教学内容 第一节癌基因癌基因的基本概念 ; 癌基因活化的机制 ; 原癌基因的产物与功能 ; 癌 基因表达产物促进肿瘤发生发展 第二节肿瘤抑制基因肿瘤抑制基因的发现 ; 肿瘤抑制基因的功能 ; 肿瘤抑制基因失 活促进肿瘤发生发展 ; 肿瘤抑制基因与疾病 第三节生长因子生长因子的分类和功能 ; 生长因子的作用机制 ; 生长因子与疾病 ( 四 ) 思考题 1. 癌基因表达产物可分为哪几类? ( 二 ) 实验教学部分 1 说明 课程性质 生物化学与分子生物学实验教学是生物化学课程中十分重要的组成部分, 掌握生 物化学常用的实验方法和技术, 不仅是学习生物化学与分子生物学这门课程本身的要求, 也是学好 其它课程和进行科学研究的需要 随着生物化学与分子生物学的实验方法和技术的发展, 越来 越多的学科应用生物化学的理论与技术来解决相关领域的问题, 生物化学与分子生物学实验 已经成为常规的实验操作 实验目的 培养学生严谨的科学态度, 开拓创新的思维能力, 实验设计的思维方法, 以 及规范的书写实验报告论文等知识, 提高分析问题和解决问题的能力 掌握基本的生物化学 与分子生物学实验方法和技术, 通过本课程的严格训练, 为学生进一步学习, 掌握复杂的综 合性的生物化学与分子生物学技术打下扎实的基础 通过实验, 进一步加深对生物化学与分子 生物学理论知识的理解 实验内容 生物化学与分子生物学实验主要任务是使学生掌握生物化学与分子生物学研究 的基本方法与技术 ( 经典的, 常规的 ), 使学生具有适应于从事相关学科的基础理论研究与 实际生产应用的生物化学与分子生物学实验技能 与生物化学与分子生物学理论课紧密结合, 使学生将理性知识与感性认识有机地结合, 将书本知识用于实验, 在实验中更深地理解基础

28 理论, 提高学生的综合能力与创新意识 实验课考核方式实验报告要求规范书写实验报告 每项实验内容均按实验目的 实验原理 实验材料 实验方法及实验结果分析与判断的要求书写 考核方式实验课的考核方式 : 综合评定实验课考核成绩确定 : 实验课的考核成绩根据学生的实验预习 实验纪律 实验动手能力及实验报告质量由实验课教师综合评定 实验一实验须知实验目的生物化学与分子生物学实验课是生物化学与分子生物学教学的重要组成部分, 加强和改进实验课教学是提高教学质量的重要环节, 通过生化与分子生物学实验课教学要达到以下三方面的目的 1. 培养学生严谨的科学态度, 提高分析问题和解决问题的能力 2. 掌握生物化学的基本实验方法和实验技术 3. 通过实验, 进一步加深对生物化学理论的理解 实验前的准备 1. 复习好有关课堂讲授的理论 2. 根据实验的目的, 掌握实验设计的原理 3. 明确本实验目的, 掌握实验设计的原理 4. 了解操作步骤和初步判断实验的预期结果 实验时的注意事项 1. 严格遵守实验规则, 注意保持实验台面及仪器整洁, 公用仪器及试剂不得随意搬动 2. 必须严肃认真, 一丝不苟地按照 实验教程 进行操作, 仔细观察, 综合分析实验所出现的现象与结果, 并及时记录下来 3. 如果实验结果与理论不相符时, 必须进行科学分析, 找出原因并重做, 直到结果正确为止 4. 试剂用完后放回原处, 瓶盖切勿盖错 标准试剂不应用潮湿吸管或滴管与之直接接触, 取出后不得再行放入原瓶 5. 使用玻璃仪器时, 要稳拿轻放, 尽量避免损坏 使用分光光度计 离心机 电泳仪等贵重仪器时, 必须先熟悉使用方法, 严禁随意开动 6. 实验用过的滤纸 火柴梗以及沉淀物不得倒入水槽, 以防阻塞水管 舍去的浓酸 浓碱, 均须倒入废液缸中, 不得到如水槽, 以免损坏下水道 实验后注意事项 1. 及时清洗试管仪器, 整理实验台面, 打扫室内卫生 2. 如有仪器损坏, 应填写 仪器损坏单 交给老师, 说明损坏原因, 以便吸取教训 3. 离开实验室前要将门 窗水 电 煤气均关闭好 试验报告每次做完实验, 须及时整理实验记录, 按照规定的格式和内容写出试验报告, 交指导老师评阅 试验报告内容包括 : 1. 实验名称及实验日期 2. 实验原理用自己的语言表达, 不要抄袭实验教程 3. 操作简述实验过程 4. 结果如实记录观察到的实验现象和数据, 对数据进行必要的计算 5. 讨论分析实验结果, 经过自己思考, 得出明确的结论

29 安全注意事项 1. 低沸点有机溶剂, 如乙醚, 石油醚, 酒精, 丙酮等均系易燃物品, 应远离火源, 若 要加热时, 须用水浴加热 2. 万一发生失火, 首先将一切易燃物品移至远处, 然后将火扑灭 灭火方法 : 可用湿 布或工作服盖上扑灭, 或取沙扑灭 若乙醚 油类等比水轻而易燃之物着火时, 切勿用水, 火势大者速取灭火机灭之 3. 万一发生酸 碱灼伤事故, 先用大量自来水冲洗, 酸灼伤者用饱和 NaHCO3 溶液中 和, 碱灼伤者用饱和 H3BO3 溶液中和, 氧化剂伤害者用 Na2S2O4 处理 ( 一 ) 教学目标与要求 实验二 1 掌握电泳的原理和概念 ; 2 掌握醋酸纤维素薄膜电泳的操作方法 ( 二 ) 基本理论, 实验类型 实验目的 [ 基本理论 ] 电泳 蛋白质的等电点 电泳速度 醋酸纤维薄膜电泳 1 电泳 : 带电质点在电场作用下向着与其电性相反的电极移动的现象 2 等电点 (PI): 蛋白质在某种溶液中所带正负电荷量相等, 这种溶液的 ph 值即此蛋 白质的等电点 3 血清中各种蛋白质都有它特有的等电点, 各种蛋白质在各自的等电点时呈电中性状 态 将蛋白质置于 ph 比其等电点更高的缓冲液中, 它们将形成带负电荷质点, 在电场中均 向正极移动 蛋白质的等电点大多数在 ph4.5~7.5 之间, 故我们采用 ph=8.6 的巴比妥 - 巴比 妥钠缓冲液 4 由于血清中各种蛋白质的等电点不同, 带电荷量多少有差异, 蛋白质的分子量大小 也不同, 所以在同一电场中泳动速度也不同 蛋白质分子小 带电荷多的移动速度较快 ; 分 子大 带电荷少的移动较慢 按其泳动速度可将血清蛋白质分成 5 条区带, 从正极端起依次 为白蛋白 α1- 球蛋白 α2- 球蛋白 β- 球蛋白及 γ- 球蛋白 5 氨基黑是酸性染料, 其磺酸基与蛋白质反应构成复合盐, 是最常用的蛋白质染料 磺柳酸亦称为磺基水杨酸, 为生物碱试剂, 在酸性环境下, 其阴离子 ( 酸根 ) 与蛋白质的氨基端阴 离子结合, 成为不溶的蛋白盐 6 由于染色时染料与蛋白质的结合与蛋白质的量成正比, 因此可将各蛋白区带剪下, 经脱色 比色或经透明处理后直接用光密度计扫描, 即可计算出血清各蛋白组分的相对百分 数 如同时测定血清总蛋白浓度, 还可计算出各蛋白组分的绝对浓度 [ 实验类型 ] 验证 [ 实验目的 ] 掌握醋酸纤维素薄膜电泳的原理 操作技术 ( 三 ) 实验内容 1 醋酸纤维素薄膜的准备 : 取醋酸纤维素薄膜 (2 8cm), 在毛面的距一端 1.5cm 处, 用铅笔轻划一横线 ( 负极侧 ), 作为点样标记, 编号, 并标明正 负极后将醋酸纤维素薄膜 置于巴比妥 - 巴比妥钠缓冲液浸泡 ( 毛面向下 ), 待充分浸透后取出 ( 约 20 分钟 ), 夹于洁净 滤纸中间轻轻吸去多余的缓冲液 注意不要用手触摸薄膜, 应用镊子夹其两端 2 点样 : 吸取一滴血清滴在载玻片上, 用小玻片蘸新鲜血清在薄膜的点样标记处 ( 毛 面 ) 轻轻印一条直线 3 将已点样薄膜毛面向下紧贴于电泳槽的支架上拉直 点样端放在负极, 放置时要平 整, 点样处要架空 4 接通电源, 注意正 负极, 电压 100~120V, 夏季通电 45 分钟, 冬季通电 60 分钟后, 关闭电源

30 5 染色 : 取下薄膜直接浸入氨基黑 10B 染色液中, 染色 3~5 分钟 ( 白蛋白带染透为止 ), 取出以自来水冲洗, 然后在漂洗液 1,2 中依次漂洗, 漂去剩余染料, 直至背景无色 6 洗脱比色: 将各蛋白区带仔细剪下, 分别置于各试管内, 另从空白背景剪一块平均大小的膜条置于空白管中, 在白蛋白管内加入 0.4M NaOH 溶液 6 ml( 计算时吸光度乘 2), 其余各管加 3ml, 于 37 水浴 20min, 并不断摇动, 待颜色脱净后, 取出冷却 波长 620nm 比色, 空白管调零, 读取各管吸光度值 ( 四 ) 实验方式与基本要求 1 本课程以基础性实验为主, 学生根据各个实验的任务,3 人 1 组 ( 常规仪器 ),1 组 1 套实验装置 ; 2 整个实验过程包括课前预习 课前讨论 实验操作 实验报告 结果讨论 思考题 3 在规定时间内, 独立或共同完成实验测定 数据处理, 并撰写实验报告 实验前, 学生必须认真阅读实验指导书, 了解实验目的和实验原理, 明确本次实验中要测定什么量, 最终要求什么量, 用什么实验方法, 使用什么仪器, 控制什么条件, 需要注意什么问题 教师需对学生的预习情况进行检查, 以提问 口试的方式进行, 考核合格后, 学生才能开始做实验 4 实验过程中, 老师应在实验室进行巡视, 及时纠正学生的错误操作, 检查学生的实验记录和报告 实验过程中, 要求学生勤于动手, 敏锐观察, 细心操作, 开动脑筋, 勤于提问, 深入分析 钻研问题, 准确记录原始数据 5 实验结束, 学生应认真分析实验现象, 整理实验结果, 分析产生误差产生的原因, 能对实验提出自己的改建意见或建议 老师检查实验结果并认可后, 学生须清理实验仪器 整洁实验台面, 经老师同意后学生方可离开实验室 6 任课教师要认真备课, 提前预做实验, 上好每一堂课 实验前教师要亲自检查仪器设备情况, 清点学生人数, 做好实验教学记录 教师应详细介绍工作仪器原理 仪器组成和作用 ( 对照仪器实物介绍 ) 仪器操作方法和注意事项 ; 实验前和实验过程中, 均要向学生提问, 引导学生深入思考与实验现象有关的一些问题, 着力培养学生观察实验 综合考虑问题的能力, 使学生学会分析和研究问题的方法 ( 五 ) 思考题 1 影响本次实验的因素? 2 怎样才能克服影响实验结果的因素? ( 六 ) 参考书目与文献索引 生物化学实验教程, 刘粤梅 朱怀荣主编, 人民卫生出版社,1997 实验三温度 ph 激活剂和抑制剂对酶活性的影响 ( 一 ) 教学目标与要求 1 掌握酶活性中心的概念 2 掌握温度 PH 激活剂及抑制剂对酶活性的影响 ( 二 ) 基本理论, 实验类型 实验目的 [ 基本理论 ] 1 酶的最适温度: 酶促进反应速度达到最大时环境的温度 2 酶的最适 ph: 在某一 ph 条件下酶的催化活性最大, 此 ph 值称为酶的最适 ph 3 凡能增加酶活性的物质称为激活剂, 凡降低酶活性的物质称为抑制剂 4 唾液淀粉酶催化淀粉水解生成各种糊精和麦芽糖 淀粉与碘反应呈蓝色 分子大小不同的糊精, 与碘反应分别呈蓝 紫 红等不同的颜色, 麦芽糖不与碘呈色 根据上述性质, 可以用碘检查淀粉是否水解及其水解程度, 间接判断淀粉酶是否存在及其活性大小 [ 实验类型 ]

31 验证 [ 实验目的 ] 1 掌握酶活性中心的概念 2 掌握温度 PH 激活剂及抑制剂对酶活性的影响 ( 三 ) 实验内容 1 唾液 试验者先用少量蒸馏水漱口, 以清楚口腔内食物残渣, 然后收集唾液约 2ml 于小烧杯中, 用蒸馏水稀释 5~10 倍 取小漏斗一只, 垫小块脱脂棉, 过滤稀释唾液, 滤液 备用 2 取试管两支, 各加稀释唾液 2ml, 一管直接加热煮沸, 另一管置冰水浴中预冷 5 分 钟, 剩余唾液置 37 水浴中 3 另取试管 4 支, 编号, 按下表操作 : 管号 试剂 (d) 唾液 冰水浴 10min 37 C 水浴 10min 沸水浴 10min 1% 淀粉 ( 含 Nacl) 室温静置 5min 1% 碘液 混匀各管, 观察现象 4 取试管 3 支, 编号, 按下表操作 : 管号 试剂 磷酸盐缓冲液 (PH5.0)2ML (PH6.8)2ML (PH8.0)2ML 1% 淀粉 2ML 2ML 2ML 稀释唾液 10d 10d 10d 混匀各管, 于 37 C 水浴保温 取白瓷盘一个, 预先在各小池分别加 1~2 滴 0.3% 碘液 每隔 1 分钟从 2 号管吸取溶液 1 滴, 加到已有碘液的比色盘小池中, 直至此管不与碘呈色 ( 即只显碘的浅棕色 ) 时, 向各 管加 1% 碘液 2 滴, 混匀观察 5 取试管 3 支, 编号, 按下表操作 : 管号 试剂 (d) 1% 淀粉 ( 不含 Nacl) %Nacl 2 1%CuSO4 2 1%NaSO4 2 蒸馏水 2 稀释唾液 将各管混匀, 置 37 水浴中, 取白瓷盘一个预先加一排 0.3% 碘液 ( 各小池加 1~2 滴 ), 每隔 1 分钟从 1 号管吸取保温液 1 滴, 测碘反应, 直至 1 号管不与碘呈色时, 向各管加 1% 碘液 2 滴 摇匀观察并解释结果 ( 四 ) 实验方式与基本要求 1 本课程以基础性实验为主, 学生根据各个实验的任务,3 人 1 组 ( 常规仪器 ),1 组 1 套实验装置 ;

32 2 整个实验过程包括课前预习 课前讨论 实验操作 实验报告 结果讨论 思考题 3 在规定时间内, 独立或共同完成实验测定 数据处理, 并撰写实验报告 实验前, 学生必须认真阅读实验指导书, 了解实验目的和实验原理, 明确本次实验中要测定什么量, 最终要求什么量, 用什么实验方法, 使用什么仪器, 控制什么条件, 需要注意什么问题 教师需对学生的预习情况进行检查, 以提问 口试的方式进行, 考核合格后, 学生才能开始做实验 4 实验过程中, 老师应在实验室进行巡视, 及时纠正学生的错误操作, 检查学生的实验记录和报告 实验过程中, 要求学生勤于动手, 敏锐观察, 细心操作, 开动脑筋, 勤于提问, 深入分析 钻研问题, 准确记录原始数据 5 实验结束, 学生应认真分析实验现象, 整理实验结果, 分析产生误差产生的原因, 能对实验提出自己的改建意见或建议 老师检查实验结果并认可后, 学生须清理实验仪器 整洁实验台面, 经老师同意后学生方可离开实验室 6 任课教师要认真备课, 提前预做实验, 上好每一堂课 实验前教师要亲自检查仪器设备情况, 清点学生人数, 做好实验教学记录 教师应详细介绍工作仪器原理 仪器组成和作用 ( 对照仪器实物介绍 ) 仪器操作方法和注意事项 ; 实验前和实验过程中, 均要向学生提问, 引导学生深入思考与实验现象有关的一些问题, 着力培养学生观察实验 综合考虑问题的能力, 使学生学会分析和研究问题的方法 ( 五 ) 思考题影响酶促反应动力学因素有哪些? ( 六 ) 参考书目与文献索引 生物化学实验教程, 刘粤梅 朱怀荣主编, 人民卫生出版社,1997 实验四糖酵解中间产物的鉴定 ( 一 ) 教学目标与要求 1 对糖酵解过程进一步加深理解; 2 初步了解一碘醋酸对酶的抑制作用; 3 通过一碘醋酸和硫酸肼的作用, 了解使中间产物堆积的方法对研究中间代谢的意义 ( 二 ) 基本理论, 实验类型 实验目的 [ 基本理论 ] 1 缓冲液的作用: 维持适宜的 ph 值 ; 提供必要的金属离子 2 碘醋酸与 3- 磷酸甘油醛脱氢酶的 -SH 发生烃化反应, 使其灭活 3 硫酸肼溶液可固定磷酸丙糖, 使其不再向其它方向转化 4 二羟丙酮 +2,4- 二硝基苯肼 二羟丙酮苯腙甘油醛 +2,4- 二硝基苯肼 甘油醛苯腙 [ 实验类型 ] 验证 [ 实验目的 ] 1 通过本实验对糖酵解过程进一步加深理解 2 初步了解一碘醋酸对酶的抑制作用 3 通过一碘醋酸和硫酸肼的作用, 了解使中间产物堆积的方法在研究中间代谢的意义 ( 三 ) 实验内容 1 肝匀浆的制备: 取兔肝 3g 剪碎, 在研钵中加入 Krebs-Ringer 缓冲液 2ml, 研匀后再加入 5ml 缓冲液 2 取短试管 3 支, 编号, 按下表操作 : 管号 试剂

33 Krebs-Ringer 液 (ml) 碘醋酸溶液 ( 滴 ) 硫酸肼溶液 ( 滴 ) 三氯醋酸溶液 ( 滴 ) 肝匀浆 ( 滴 ) 摇匀,37 水浴 50min 碘醋酸溶液 ( 滴 ) 硫酸肼溶液 ( 滴 ) 三氯醋酸溶液 ( 滴 ) 摇匀, 静置 5min, 分别过滤至长试管中, 再取 3 支短管, 管号试剂 滤液 (ml) N NaOH(ml) ,4- 二硝基苯肼 ( 滴 ) 水浴 5min 0.75N NaOH(ml) 结果 淡棕或淡黄色 棕红色 淡黄色 ( 四 ) 实验方式与基本要求 1 本课程以基础性实验为主, 学生根据各个实验的任务,3 人 1 组 ( 常规仪器 ),1 组 1 套实验装置 ; 2 整个实验过程包括课前预习 课前讨论 实验操作 实验报告 结果讨论 思考题 3 在规定时间内, 独立或共同完成实验测定 数据处理, 并撰写实验报告 实验前, 学 生必须认真阅读实验指导书, 了解实验目的和实验原理, 明确本次实验中要测定什么量, 最 终要求什么量, 用什么实验方法, 使用什么仪器, 控制什么条件, 需要注意什么问题 教师 需对学生的预习情况进行检查, 以提问 口试的方式进行, 考核合格后, 学生才能开始做实 验 4 实验过程中, 老师应在实验室进行巡视, 及时纠正学生的错误操作, 检查学生的实 验记录和报告 实验过程中, 要求学生勤于动手, 敏锐观察, 细心操作, 开动脑筋, 勤于提 问, 深入分析 钻研问题, 准确记录原始数据 5 实验结束, 学生应认真分析实验现象, 整理实验结果, 分析产生误差产生的原因, 能对实验提出自己的改建意见或建议 老师检查实验结果并认可后, 学生须清理实验仪器 整洁实验台面, 经老师同意后学生方可离开实验室 6 任课教师要认真备课, 提前预做实验, 上好每一堂课 实验前教师要亲自检查仪器 设备情况, 清点学生人数, 做好实验教学记录 教师应详细介绍工作仪器原理 仪器组成和 作用 ( 对照仪器实物介绍 ) 仪器操作方法和注意事项 ; 实验前和实验过程中, 均要向学生 提问, 引导学生深入思考与实验现象有关的一些问题, 着力培养学生观察实验 综合考虑问 题的能力, 使学生学会分析和研究问题的方法 ( 五 ) 思考题 1 三氯醋酸溶液的作用? 2 三个试管的区别及目的? ( 六 ) 参考书目与文献索引 生物化学实验教程, 刘粤梅 朱怀荣主编, 人民卫生出版社,1997 实验五 血清总胆固醇的测定

34 ( 一 ) 教学目标与要求 掌握 721 分光光度计的使用 ; 熟悉比色分析法的基本原理 ; 了解血清总胆固醇总量的正常范围 ( 二 ) 基本理论, 实验类型 实验目的 [ 基本理论 ] 1 胆固醇为一重要类脂, 血液中胆固醇包括游离胆固醇和胆固醇酯两种, 二者合称总 胆固醇 现用单一试剂显色即可直接测定 在无水条件下, 醋酐能使胆固醇脱水生成脱水胆 固醇, 后者与硫酸结合生成绿色化合物, 与同样处理的胆固醇标准液比色, 即可求出总胆固 醇的含量 2 溶液的浓度与颜色成正比, 因此可利用比较溶液颜色深浅的方法, 测定有色溶液的 浓度, 即比色分析法 [ 实验类型 ] 验证 [ 实验目的 ] 常范围 掌握 721 分光光度计的使用 ; 熟悉比色分析法的基本原理 ; 了解血清总胆固醇总量的正 ( 三 ) 实验内容 取干燥试管 3 支, 编号, 按下表操作 : 试剂 管号 标准管测定管空白管 血清 (ml) 胆固醇标准溶液 (ml) 单一显色剂 (ml) ( 四 ) 实验方式与基本要求 摇匀, 置 37 水浴 15min, 取出后立即在波长 620nm 处比色 : 先 以空白管校正光密度到零点, 然后分别测量并记录各管光密度 1 本课程以基础性实验为主, 学生根据各个实验的任务,3 人 1 组 ( 常规仪器 ),1 组 1 套实验装置 ; 2 整个实验过程包括课前预习 课前讨论 实验操作 实验报告 结果讨论 思考题 3 在规定时间内, 独立或共同完成实验测定 数据处理, 并撰写实验报告 实验前, 学 生必须认真阅读实验指导书, 了解实验目的和实验原理, 明确本次实验中要测定什么量, 最 终要求什么量, 用什么实验方法, 使用什么仪器, 控制什么条件, 需要注意什么问题 教师 需对学生的预习情况进行检查, 以提问 口试的方式进行, 考核合格后, 学生才能开始做实 验 4 实验过程中, 老师应在实验室进行巡视, 及时纠正学生的错误操作, 检查学生的实 验记录和报告 实验过程中, 要求学生勤于动手, 敏锐观察, 细心操作, 开动脑筋, 勤于提 问, 深入分析 钻研问题, 准确记录原始数据 5 实验结束, 学生应认真分析实验现象, 整理实验结果, 分析产生误差产生的原因, 能对实验提出自己的改建意见或建议 老师检查实验结果并认可后, 学生须清理实验仪器 整洁实验台面, 经老师同意后学生方可离开实验室 6 任课教师要认真备课, 提前预做实验, 上好每一堂课 实验前教师要亲自检查仪器 设备情况, 清点学生人数, 做好实验教学记录 教师应详细介绍工作仪器原理 仪器组成和 作用 ( 对照仪器实物介绍 ) 仪器操作方法和注意事项 ; 实验前和实验过程中, 均要向学生

35 提问, 引导学生深入思考与实验现象有关的一些问题, 着力培养学生观察实验 综合考虑问题的能力, 使学生学会分析和研究问题的方法 ( 五 ) 思考题 721 分光光度计使用过程中需要注意哪些问题? ( 六 ) 参考书目与文献索引 生物化学实验教程, 刘粤梅 朱怀荣主编, 人民卫生出版社,1997 实验六纸层析法鉴定谷丙转氨酶的转氨基作用 ( 一 ) 教学目标与要求学习一种鉴定氨基移换作用的简便方法及其原理 ; 进一步掌握纸层析的原理和操作技术 ( 包括点样 展开 显色及测定 Rf 值 ); 并了解氨基移换作用在中间代谢中的意义 ( 二 ) 基本理论, 实验类型 实验目的 [ 基本理论 ] 转氨基作用又称氨基移换作用, 是氨基酸代谢中的一个重要反应 在转氨酶的作用下, 将氨基酸的氨基转移到 α- 酮酸上 每种转氨基反应均由专一的转氨酶催化, 转氨酶广泛分布于机体各器官 组织, 种类很多, 分别催化不同的氨基酸和酮酸的转氨基作用 本实验用纸层析法来观察丙氨酸与谷氨酸在肝细胞的谷丙转氨酶 (GPT) 催化下的转氨基作用 它们催化的反应如下 ( 可逆 ): 纸上层析法属于分配层析, 以滤纸为载体, 滤纸上吸附的水为固定相, 通常以有机溶液, 如醇 酚等作为流动相 在分离氨基酸时, 由于氨基酸在此两相中分配系数不同, 从同一位点展开时, 不同的氨基酸在滤纸上的移动速度不同, 各有一定的迁移率 (Rf): Rf= 点样处至色斑中心的距离 / 点样处至溶剂前沿的距离根据迁移率, 可鉴定被分离的氨基酸 本实验用圆形滤纸进行水平型层析, 以水饱和酚溶液作层析溶液, 再用茚三酮显色鉴定氨基酸 [ 实验类型 ] 验证 [ 实验目的 ] 学习一种鉴定氨基移换作用的简便方法及其原理 ; 进一步掌握纸层析的原理和操作技术 ( 包括点样 展开 显色及测定 Rf 值 ); 并了解氨基移换作用在中间代谢中的意义 ( 三 ) 实验内容 1 肝匀浆制备取新鲜的动物肝 1g, 在研钵中剪碎, 加磷酸盐缓冲液 1ml, 迅速研磨成匀浆, 再加磷酸盐缓冲液 3ml 2 转氨基反应取洁净试管 2 支, 按下表操作 : 试剂测定管对照管肝匀浆 10 滴 10 滴 37 水浴 10min 沸水浴 10min

36 0.1M 丙氨酸 10 滴 10 滴 0.1M α- 酮戊二酸 10 滴 10 滴 37 水浴 30min 3 层析: 取直径 15cm 圆形滤纸一张, 用圆规在中心画一直径为 2cm 的圆, 用铅笔过圆 心画两条相互垂直的直径, 在每条线的端点作为点样处, 并分别在各点对应的滤纸边缘标上 测 谷 对 丙 字样 ( 见下图 ) 谷 对 测 丙 纸层析点样示意图 4 用圆规在滤纸圆心戳一小孔( 直径约 2mm), 另取滤纸条 (2cm 3cm), 下一半剪成须状, 卷成圆筒如灯芯, 从滤纸中心背面插入小孔 ( 约突出滤纸面 1mm) 5 取 4 根采血管, 用顶端分别沾取测定管液体 0.05M 谷氨酸 对照管液体 0.1M 丙氨酸, 在相应点样处点样, 使斑点的直径不超过 0.3cm, 迅速用电吹风吹干 ( 一般仅点一次即可, 必要时可重复一次 ) 6 加入约 20ml 展层溶剂至 6cm 培养皿, 置于直径为 12cm 培养皿中, 将滤纸平放在培养皿上, 使灯芯浸入展层溶剂, 盖好 溶剂将沿灯芯上升到滤纸, 并向四周扩散 ( 展层时间约 40~50 分钟 ), 待溶剂前沿距滤纸边沿约 3cm 时, 即可取出 用铅笔划出溶剂前沿, 用电吹风吹干 7 将滤纸平放于培养皿上, 用喷瓶均匀喷洒 0.1% 茚三酮乙醇溶液, 再用电吹风吹干, 必要时重复 1 次, 滤纸上即出现紫色弧形色斑 用铅笔描出色斑轮廓, 并按下表记录有关数据, 计算 Rf 值 谷丙对测 1 测 2 点样处至色斑中心距离 (A) 点样处至溶剂前沿距离 (B) Rf 值 (A/B) 对比各色斑的 Rf 值, 推测它们各是哪种氨基酸 据此解释转氨基作用 ( 四 ) 实验方式与基本要求 1 本课程以基础性实验为主, 学生根据各个实验的任务,3 人 1 组 ( 常规仪器 ),1 组 1 套实验装置 ; 2 整个实验过程包括课前预习 课前讨论 实验操作 实验报告 结果讨论 思考题 3 在规定时间内, 独立或共同完成实验测定 数据处理, 并撰写实验报告 实验前, 学生必须认真阅读实验指导书, 了解实验目的和实验原理, 明确本次实验中要测定什么量, 最终要求什么量, 用什么实验方法, 使用什么仪器, 控制什么条件, 需要注意什么问题 教师

37 需对学生的预习情况进行检查, 以提问 口试的方式进行, 考核合格后, 学生才能开始做实验 4 实验过程中, 老师应在实验室进行巡视, 及时纠正学生的错误操作, 检查学生的实验记录和报告 实验过程中, 要求学生勤于动手, 敏锐观察, 细心操作, 开动脑筋, 勤于提问, 深入分析 钻研问题, 准确记录原始数据 5 实验结束, 学生应认真分析实验现象, 整理实验结果, 分析产生误差产生的原因, 能对实验提出自己的改建意见或建议 老师检查实验结果并认可后, 学生须清理实验仪器 整洁实验台面, 经老师同意后学生方可离开实验室 6 任课教师要认真备课, 提前预做实验, 上好每一堂课 实验前教师要亲自检查仪器设备情况, 清点学生人数, 做好实验教学记录 教师应详细介绍工作仪器原理 仪器组成和作用 ( 对照仪器实物介绍 ) 仪器操作方法和注意事项 ; 实验前和实验过程中, 均要向学生提问, 引导学生深入思考与实验现象有关的一些问题, 着力培养学生观察实验 综合考虑问题的能力, 使学生学会分析和研究问题的方法 ( 五 ) 思考题 1 各种数据有何差异? 2 为什么会出现数值差异? ( 六 ) 参考书目与文献索引 生物化学实验教程, 刘粤梅 朱怀荣主编, 人民卫生出版社,1997 实验七质粒 DNA 的提取 ( 碱裂解法 ) ( 一 ) 教学目标与要求熟悉碱性裂解法提取质粒 DNA 的实验原理 ; 掌握碱性裂解法提取质粒 DNA 的实验操作 ( 二 ) 基本理论, 实验类型 实验目的 [ 基本理论 ] 质粒是染色体外能够进行自主复制的遗传单位, 包括真核生物的细胞器 ( 主要指线粒体和叶绿体 ) 和细菌细胞中染色体以外的 DNA 分子, 在基因工程中质粒常被用做基因的载体 在碱性环境中, 细菌膜破裂释放内容物 细菌基因组 DNA 变性分开, 而质粒 DNA 虽变性但仍处于缠绕状态 将 ph 调至中性并有高盐存在的条件下, 细菌基因组 DNA 大分子量的 RNA 和蛋白质在 SDS 的作用下形成沉淀, 而质粒 DNA 仍然为可溶状态 通过离心, 可除去大部分细胞碎片 基因组 DNA RNA 及蛋白质, 得到质粒 DNA [ 实验类型 ] 验证 [ 实验目的 ] 熟悉碱性裂解法提取质粒 DNA 的实验原理 ; 掌握碱性裂解法提取质粒 DNA 的实验操作 ( 三 ) 实验内容 1. 取 1 ml 过夜菌液于 EP 管中, r/min 离心 2min, 弃去上清液 EP 管倒置在滤纸上以吸去多余的上清液 2. 加 200 μl 溶液 P1(50 mmol/l 葡萄糖 25 mmol/l Tris-HCl ph mmol/l EDTA ph 8.0), 用微量移液器彻底重悬菌液, 使菌体悬浮均匀, 室温放置 5min 3. 加 200 μl 溶液 P2(0.2 mol/l NaOH 1% SDS ) 轻柔颠倒混匀 6~8 次, 室温放置 5min 4. 加 300μl 溶液 P3 (29.4g 乙酸钾 11.5ml 冰乙酸 ), 轻柔颠倒混匀 6~8 次, 此时将出现白色絮状沉淀 r/m 离心 5 min