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生物有机化学  074M4005H

学期:2016-2017学年秋 | 课程属性:专业核心课 | 任课教师:鞠建华等
课程编号: 074M4005H 课时: 60 学分: 4.0
课程属性: 专业核心课 主讲教师:鞠建华等
英文名称: 14

教学目的、要求

本课程为海洋生物学、海洋化学和其它相关专业研究生的核心课程。生物有机化学属于有机化学和生物化学的交叉领域,是用化学手段处理生物学过程的学科,是将有机化学研究的理论和方法向生命科学渗透的学科,负责在分子水平上研究生物过程的化学本质。通过本课程的讲授,要求研究生掌握各类生物分子(如核酸、蛋白质、糖和脂质等)的结构、性质和功能,以及酶促有机反应的类型和机理,了解各类生物分子的合成和分解代谢及其用途,跟踪生物有机化学领域的最新研究进展。

预修课程

有机化学、生物化学

教 材

主要内容

第一章 绪论、生物分子和生物有机化学
教学重点:介绍生物分子与生物有机化学概况。生物分子的种类,生物大分子及其复合物的结构和功能,生物催化的基本反应类型。难点:生物分子的结构和功能特点以及生物体内主要有机反应类型。
第1至3学时:
1.1生物分子与生物有机化学概况
概述生物分子的组成和生物学功能
1.1.1 生物分子的种类、生物分子中的化学键和官能团
1.1.2 组成生物大分子的基本结构单元
1.1.3 生物大分子的立体结构与功能
第4至6学时:
1.2 生物体内基本有机反应类型
1.2.1 生物有机化学中的立体化学
1.2.1 生物体内发生的基本有机反应类型和机理

第二章 核酸的生物有机化学
教学重点:介绍核酸的基本知识与理论及其最新研究进展。核酸(DNA/RNA)的发现、组成、结构及其生物学功能;DNA复制、转录、测序和DNA芯片;基因组学,基因突变与进化;核酸的生物合成和分解代谢;核酶,siRNA技术,核酸药物及其应用。难点:核酸的功能和代谢。
第1至3学时:
2.1 核酸的基本结构与性质
讲解核酸的发现、组成、结构及其物理、化学和生物学功能
2.1.1 核酸的发现历史
2.1.2核酸的组成和结构:DNA的组成;DNA的各种结构形式:单链、双链、三链及四链DNA,发夹结构、平行结构等 
2.1.3 核酸的物理、化学和生物学功能:DNA复制(PCR介绍)和转录
2.1.4 DNA的测序和DNA芯片
第4至6学时:
2.2  基因组学,基因突变与进化,DNA重组与转基因食品
讲解基因组学,基因突变与进化,DNA重组,转基因食品安全性评估方法
3.2.1基因组学,基因突变与进化,DNA重组与转基因及其意义
3.2.2 转基因食品及安全性评估
第7至9学时:
3.3核酸的生物合成和分解代谢,DNA手性的起源;长寿基因、致病基因和生物钟基因;核酶,siRNA技术。
介绍核酸的生物合成和代谢,核酸手性的起源,重要的基因,核酶和siRNA技术
3.3.1核酸的生物合成和分解代谢,DNA手性的起源
3.3.2长寿基因、致病基因和生物钟基因
第10-12学时:
3.4.1 siRNA技术及其应用
3.4.1 核酸药物及其应用(讲解核酸作为药物的价值及研究进展)

第三章 氨基酸、多肽、维生素和辅酶的生物有机化学
教学重点:氨基酸、蛋白质的结构与分类;氨基酸、多肽链的重要化学反应;蛋白质的化学与生物合成;维生素的种类与功能。难点:蛋白质结构与功能的关系及其合成。
第1至3学时:
3.1氨基酸、蛋白质的结构与分类
讲解氨基酸、蛋白质的结构与分类,蛋白质结构与功能的关系。
3.1.1 氨基酸的组成、分类及性质(物理、化学性质)
3.1.2 蛋白质的结构与分类(一级结构、三维结构,简单蛋白、结合蛋白)
3.1.3 蛋白质结构与功能的关系(一级结构、空间结构和蛋白质功能的关系)
第4至6学时:
3.2氨基酸的重要化学反应、多肽结构分析中的化学反应与蛋白质化学合成
讲解氨基酸、多肽结构分析中的重要化学反应、多肽链的反应以及蛋白质的化学合成。
3.2.1 氨基酸的重要化学反应(烃基化反应、酰基化反应、脱氨基作用)
3.2.2 多肽结构分析中的化学反应、重要反应(选择性水解、多肽链端基的分析,羟基的反应、含硫基团的反应、芳环的反应)
3.2.3 蛋白质的化学合成(一般合成步骤,合成方法)
第7至9学时:
3.3蛋白质的生物合成
讲解蛋白质的生物合成过程以及合成后的加工修饰。
3.3.1 中心法则与翻译
3.3.2 蛋白质生物合成体系(mRNA和遗传密码、t RNA和氨基酸的活化、rRNA和核糖体、辅助因子、供能物质和无机离子)
3.3.3 蛋白质生物合成过程(起始、延长、终止)
3.3.4 多肽链合成后加工和修饰(多肽链折叠,一级结构、高级结构修饰)
3.3.5 蛋白质合成后的靶向输送
第10至12学时:
3.4 维生素辅酶的种类和功能
讲解维生素的种类(脂溶性维生素、水溶性维生素)及结构;几种维生素(A、D、E、K、B族、C)的功能和化学合成方法。
3.4.1 维生素的命名、种类(脂溶性、水溶性维生素)
3.4.2 脂溶性维生素的结构、功能及化学合成方法(维生素A、D、E、K)
3.4.3 水溶性维生素的结构、功能及化学合成方法(维生素B族、维生素C)


第四章 酶催化的生物有机化学
教学重点:生物酶的种类;酶催化的主要反应类型、特点和反应机理;生物酶参与复杂分子的合成机理;酶催化反应动力学及其影响因素;酶的制备、改性和应用举例。难点:酶催化主要反应类型的机理和研究方法。
第1至3学时:
4.1 概述酶的化学特性、生物功能和活性
4.1.1 酶的化学本质和生物功能
4.1.2 酶的分类和命名 
4.1.3 酶酶促反应特点和酶抑制剂
第4至6学时:
4.2 酶促有机反应类型及其应用
4.2.1 酶催化的水解与缩合反应
4.2.1 酶催化的氧化与还原反应
4.2.3 酶催化的加成和消除反应
4.2.4 酶催化的重排、转移和异构反应
第7至9学时:
4.3 酶促反应动力学以及影响因素
4.3.1 酶促反应动力学及其测定方法
4.3.2 影响酶促反应动力学的因素 
第10至12学时:
4.4 酶的制备、改良和功能研究举例
4.4.1 酶的制备与改良
4.4.2 功能酶的发现、制备、表征和应用研究举例

第五章 糖的生物有机化学 教学重点和难点
教学重点:介绍糖的分类、结构与性质;糖的化学和生物合成;糖的生物学作用;使学生了解糖的发展历程以及糖化合物在生命体及人类生活中起到的重要作用。难点:糖的多样性和生物学功能。
第1至3学时:
糖的分类、结构、性质。主要讲述糖的元素组成、糖苷键的形成及对聚糖活性的影响作用,使学生对单糖、寡糖、多糖、直链多糖、支链多糖、同多糖、杂多糖、糖缀合物等概念有相应的了解。
5.1 糖类简介
5.2  单糖的结构和性质
5.3  聚寡糖
5.3.1  二糖和三糖
5.3.2  低聚糖
5.4  多糖
5.4.1  同多糖
5.4.2  杂多糖
5.4.3  糖缀合物
    第4至6学时:
    糖的生物合成途径以及化学合成方法,寡糖及单糖的生物降解及化学降解,分子量的控制、溶解性变化及活性变化,使学生对糖的天然来源及人工合成有较全面的了解。
5.5  糖的生物合成
5.5.1  光合作用
5.5.2  糖异生
5.6 糖的化学合成
    第7至9学时:
    糖在生物体内的代谢途径,能量产生渠道,主要包括糖的消化与吸收、糖原的合成与分解、糖的有氧氧化、糖的无氧氧化、糖异生与糖酵解、血糖调节等几个方面,了解糖的来龙去脉,在体内起到的主要作用。
5.7  糖代谢
5.7.1 糖的无氧分解
5.7.2  糖的有氧氧化
5.7.3  磷酸戊糖途径
5.7.4  生物体内能量的储存和利用
5.7.5 糖异生与糖酵解
5.7.6 血糖及其调节
第10至12学时:
    对糖生物学、糖化学、糖工程、糖组学等几个方面进行介绍,糖及糖缀合物等含糖化合物在工业、农业、卫生、医药、食品等方面的应用及发展现状与趋势;并以肝素、透明质酸、甲壳素等特殊糖类以及含糖环结构的抗生素为代表阐述糖的研究手段与方法。
5.8 糖的研究
5.9 糖的应用
5.10 几种特殊糖类

第五章 脂质的生物有机化学
教学重点:介绍油脂和蜡;复合脂质(磷脂、糖脂);萜类和甾体化合物的种类、性质及其生物合成;脂类的代谢和生物学功能。难点:脂质的种类、功能和代谢。
第1至3学时:
6.1 油脂和蜡
6.1.1油脂
6.1.2 脂肪酸
6.1.3 甘油
6.1.4 高级脂肪醇
6.1.5 蜡
第4至6学时:
6.2复合脂质
6.2.1磷脂
6.2.2 糖脂
第7至10学时:
6.3 萜类化合物
6.3.1 单萜化合物
6.3.2 多萜化合物
6.4甾族化合物
6.4.1甾体化合物命名
6.4.2 甾体激素的生源合成
6.4.3甾体药物
6.5脂类的代谢
6.5.1 脂类的吸收、转化和储存
6.5.2脂肪分解代谢
6.5.3脂肪合成代谢
6.5.4磷脂代谢
6.5.5胆固醇代谢

参考文献

1.	陈洪博,李忠义主编,生物有机化学,高等学校理工科化学化工类规划教材,大连理工大学出版社,2011年第一版;
2.	古练权,马林,生物有机化学,高等教育出版社/施普林格出版社,1998年第一版;
3.	Hermann Dugas. Bioorganic Chemistry. 3rd edition (1995), Springer-Verlag. 生物有机化学影印本,世界图书出版公司

授课时间: 星期二, 第1、2、3节
授课地点: 教2-329
授课周次: 2、3、4、5、7、8、9、10、11、12

授课时间: 星期四, 第1、2、3节
授课地点: 教2-329
授课周次: 2、3、4、5、7、8、9、10、11、12、13

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