生物化学与分子生物学课程教学大纲

开课教研室： 生物化学与分子生物学教研室      开课院（系、部）： 基础医学院               

课程名称： 生物化学与分子生物学           课程编码：  505044             

课程类别：  必修课                       课程性质： 专业基础课程        

开课学期：  3  学分：  3  ；总学时：  48  ；理论课学时： 48   实验学时： 0         

教    材：生物化学与分子生物学，周春燕，药立波，人民卫生出版社，2018年8月，第9版

参考资料:【1】生物化学，朱圣庚，徐长法，高等教育出版社，2017年1月，第4版

【2】Harper's Illustrated Biochemistry，Victor W. Rodwell et al ，McGraw-Hill Education，31st edition ，2018.

一、课程目标及基本要求

近年来，生物化学与分子生物学的发展突飞猛进，生物化学与分子生物学作为一个医学基础学科正向生物学、遗传学、分子生理学、药理学、病理学及临床各学科领域渗透。为了更好地认识生命，研究生命，探索生命的奥秘，掌握生物化学与分子生物学理论知识是非常必要的，尤其作为医学生，要想在今后的医学领域中施展才华，在分子水平上解决疾病的诊断，治疗以及进行预防，学好生物化学与分子生物学这门课程就显得更加重要。

生物化学与分子生物学的研究内容已从五十年代的新陈代谢为中心转向以分子生物学为重点 。为了适应当今医学其他基础学科及临床医学的需要， 除了解与医学有关的物质代谢，如糖代谢、脂代谢等能量代谢之外，更重要的是学好分子生物学的主要理论，如核酸、蛋白等生物大分子的结构和功能，代谢调节机制及基因表达调控等，同时联系临床的常见疾病，重点在分子水平上认识病因，探究疾病的分子机理，加深对其治疗原理的理解。

本大纲正是从上述目的出发， 在要求学生了解经典的物质代谢途径的基础上，使学生着重联系生命现象及临床医学进行学习，在对分子生物学的研究内容有充分认识的同时又可为从事临床医学打下深厚的基础。

二、课程学时安排

课程教学内容学时安排表

三、课程内容

第一章  蛋白质的结构与功能  （4学时）

（一）基本内容

第一节  蛋白质的分子组成

掌握蛋白质组成的基本单位及结构通式，熟悉氨基酸的理化性质，肽键与肽链。了解生物活性肽。

 第二节  蛋白质的分子结构

掌握蛋白质的一级结构、二级结构、三级结构、四级结构的概念。二级结构的类型；熟悉维持蛋白质一级二级结构的维持键，结构域及分子伴侣的概念；了解蛋白质的分类。

第三节  蛋白质的结构与功能

掌握蛋白质一级结构、空间结构与功能的关系；熟悉蛋白质一级结构、空间结构与功能关系的具体例子；了解蛋白质构象改变和疾病。

第四节  蛋白质的理化性质及其分离纯化

掌握蛋白质的理化性质，蛋白质变性与复性的概念；熟悉蛋白质分离纯化的方法；了解蛋白质的分离氨基酸的序列分析及蛋白质空间结构测定。

（二）重点、难点提示

重点：蛋白质的分子组成、分子结构及理化性质，氨基酸的理化性质。

难点：蛋白质一级结构、空间结构与功能的关系。

（三）习题及课外教学要求

1.简述蛋白质的一、二、三、四级结构特点。

2.举例说明蛋白质结构与功能的关系。

第二章  核酸的结构与功能（4学时）

（一）基本内容

第一节  核酸的化学组成及一级结构

掌握核苷酸的结构、嘌呤与嘧啶、核苷酸各组分间的连接键；熟悉核酸一级结构的概念；了解核酸的书写方式。

第二节  DNA的空间结构与功能

掌握DNA二级结构的特点、Chargaff规则；熟悉．DNA的超螺旋结构，基因 、基因组的概念；了解染色质的组装。

第三节  RNA的结构与功能

掌握信使RNA、转运RNA、核蛋白体RNA的结构特点及功能；熟悉其他小分子RNA种类及功能；了解RNA组学。

第四节  核酸的理化性质、变性和复性及其应用

掌握核酸的理化性质，DNA的变性、解链曲线、Tm值、 增色效应的概念；熟悉DNA的复性与分子杂交；了解杂交的应用。

第五节  核酸酶

掌握DNA酶、RNA酶、内切酶、外切酶的概念。

（二）重点、难点提示

重点：DNA的理化性质，DNA的二级结构的特点，mRNA和tRNA的结构特征及主要功能，DNA的变性、解链曲线、Tm值、 增色效应的概念。

难点：DNA的理化性质,核酸分子杂交。

（三）习题及课外教学要求

1.简述 DNA的二级结构的特点。

2.什么叫核酸杂交，核酸杂交的应用有哪些？

第三章  酶（4学时）

（一）基本内容

第一节  酶的分子结构与功能

掌握酶的概念、分子组成，辅酶的作用，金属离子的作用，酶的活性中心、必需基团、结合基团、催化基团的概念，；熟悉常见的辅酶及与维生素的关系； 

第二节  酶促反应的特点与机制

掌握酶促反应的特点，酶促反应机制；熟悉中间复合物学说。

第三节  酶促反应动力学

掌握影响酶促反应速度的因素，米-曼氏方程，Km的概念及意义，竞争性抑制的概念及特点；熟悉可逆性抑制作用的种类、区别及动力学特点；了解酶活性测定。

第四节  酶的调节

掌握酶原，酶原的激活的概念、机制及意义，变构酶，变构调节与协同效应，  酶的共价修饰调节概念、特点与意义，同工酶的概念；熟悉LDH同工酶谱的变化及临床意义；了解酶含量的调节。

第五节  酶的命名与分类

熟悉酶的命名和酶的分类。

第六节  酶与医学的关系

熟悉酶与疾病的关系；了解酶在医学上的其他应用。

（二）重点、难点提示

重点：酶的化学本质，辅助因子，活性中心，必需基团，酶促反应的特点，Km 与Vmax的含义及其生物学意义，竞争性抑制，酶原，变构调节，共价修饰，同工酶。。

难点：竞争性抑制，变构调节，酶的作用机制。

（三）习题及课外教学要求

1.简述三种可逆性抑制的特点和动力学特点。

2.简述辅酶和金属离子的作用。

3.什么是酶的活性中心？活性中心的必需基团有哪些作用？

第四章  糖代谢（4学时）

（一）基本内容

第一节  糖的消化吸收与转运

掌握糖代谢的概况；熟悉糖的消化、吸收过程；了解糖的生理功能。

第二节  糖的无氧氧化

掌握糖酵解概念、反应过程、能量生成及生理意义；熟悉糖酵解的调节；了解其他糖转变成糖酵解的中间产物。

第三节  糖的有氧氧化

掌握有氧氧化的反应过程、关键酶，及ATP的生成；熟悉有氧氧化的调节；了解巴斯德效应。

第四节  磷酸戊糖途径

掌握磷酸戊糖途径关键酶及生理意义；熟悉磷酸戊糖途径的反应过程和临床意义；了解磷酸戊糖途径的调节。

第五节  糖原的合成与分解

掌握糖原的合成代谢和分解代谢过程；熟悉糖原合成与分解的调节；了解糖原的结构，糖原累积症。

第六节  糖异生

掌握糖异生的概念及四个关键酶；熟悉糖异生的生理意义，cori循环的概念；了解糖异生的调节。

第七节  葡萄糖的其他代谢产物

熟悉2,3-二磷酸甘油酸旁路调节血红蛋白运氧；了解糖醛酸途径和多元醇途径

第八节  血糖及其调节

掌握血糖的概念；熟悉血糖的来源和去路，胰岛素、胰高血糖素、糖皮质激素及肾上腺素对血糖的影响及作用机制；了解低血糖、高血糖及糖尿症的概念。

（二）重点、难点提示

重点：糖酵解和有氧氧化的途径及催化所需的关键酶，糖异生及磷酸戊糖途径的生理意义。

难点：糖酵解和有氧氧化的途径的过程。

（三）习题及课外教学要求

1.归纳葡萄糖-6-磷酸在糖代谢中的来源和去路。

2.简述丙酮酸的氧化分解及异生成糖的途径。

第五章  生物氧化（2学时）

（一）基本内容

第一节  氧化呼吸链

掌握生物氧化和呼吸链的概念， NADH和FADH₂氧化呼吸链及确定呼吸链排列顺序的实验方法；熟悉呼吸链各复合体组成成分及其功能。

第二节  氧化磷酸化将氧化呼吸链生成的能量与ADP磷酸化偶联生成ATP

掌握氧化磷酸化、P/O的概念，氧化和磷酸化偶联的部位及确定偶联部位的实验方法；熟悉ATP的生成方式，氧化磷酸化偶联机制；了解ATP在能量代谢中的作用。

第三节  影响氧化磷酸化的因素

掌握影响氧化磷酸化的因素；熟悉线粒体外NADH的穿梭机制；了解ADP和ATP在线粒体内膜的转运。    

第四节  其他氧化与抗氧化体系

熟悉细胞色素P450加单氧酶的作用及其他抗氧化酶的作用；了解自由基的概念及常见自由基。

（二）重点、难点提示

重点：生物氧化、氧化磷酸化、P/O比值、呼吸链的概念，线粒体呼吸链的组成成分、 排列顺序及功能，确定呼吸链排列顺序的实验方法，氧化磷酸化的偶联部位，确定偶联部位的实验方法，氧化磷酸化影响因素，胞质NADH的氧化。

难点：氧化磷酸化的偶联机制及氧化磷酸化的影响因素。

（三）习题及课外教学要求

1.简述糖酵解产生的NADH+H⁺如何通过线粒体氧化呼吸链进行氧化。

2.影响氧化磷酸化的因素有哪些？CO中毒可导致呼吸停止，其机制是什么？

第六章  脂质代谢（4学时）

（一）基本内容

第一节  脂质的结构、功能及分析

熟悉脂质的结构、功能；了解脂质的分析方法。

第二节  脂类的消化和吸收

熟悉脂类消化吸收过程，脂肪合成的甘油一酯途径；了解胆汁酸盐、胰脂酶、辅脂酶的作用。

第三节  甘油三酯代谢

掌握脂肪动员的概念，甘油三酯的分解代谢过程，酮体的生成及利用及意义，熟悉甘油三酯的合成部位，合成原料，甘油三酯的合成基本过程，软脂酸的合成原料及过程。了解其它脂酸的分解方式，多不饱和脂酸的重要衍生物——前列腺素、血栓噁烷及白三烯。   

第四节  磷脂的代谢

掌握甘油磷脂的甘油磷脂的部位，合成原料及辅因子，合成基本过程 ；熟悉甘油磷脂的降解；了解鞘磷脂的代谢。

第五节  胆固醇代谢

掌握胆固醇的合成原料，合成的关键酶，胆固醇的代谢去路；熟悉胆固醇合成的调节；了解胆固醇的分布及生理功能。

第六节  血浆脂蛋白代谢

掌握血脂的概念，血浆脂蛋白的分类、载脂蛋白的概念及功能，各类血浆脂蛋白的功能；熟悉血浆脂蛋白的组成及结构；了解血浆脂蛋白代谢异常和疾病的关系。

（二）重点、难点提示

重点：脂肪酸分解的过程、β氧化的概念，酮体的概念，酮体的生成及利用过程，酮体生成的生理意义及关键酶，血浆脂蛋白的分类和功能、载脂蛋白的概念及功能、胆固醇的代谢去路。

难点：β氧化的过程，血浆脂蛋白的代谢。

（三）习题及课外教学要求

1.1分子硬脂酸在体内彻底氧化分解可产生多少ATP?

2.血浆脂蛋白的分类方法有哪些？分别分为哪些种类？这些脂蛋白的作用分别是什么？

第七章  蛋白质的消化吸收和氨基酸代谢（4学时）

（一）基本内容

第一节  蛋白质的生理功能和营养价值

掌握氮平衡、必需氨基酸、蛋白质的互补作用的概念，必需氨基酸的种类；熟悉蛋白质的生理功能，营养价值；了解蛋白质的生理需要量。

第二节  蛋白质的消化

掌握蛋白质的腐败作用的概念；熟悉蛋白质的消化吸收形式，肝性脑病的假神经递质学说；了解腐败作用的产物。

第三节  氨基酸的一般代谢 

掌握转氨基、氧化脱氨基、联合脱氨基及嘌呤核苷酸循环的概念，氨基酸脱氨基作用的方式，α-酮酸的代谢的去路。   

第四节  氨的代谢

掌握氨的来源和去路，氨的运输方式，鸟氨酸循环的过程、关键酶及特点；熟悉高氨血症和氨中毒。

第五节  个别氨基酸的代谢

掌握一碳单位的概念和辅酶，常见的一碳单位，甲硫氨酸循环及其意义；熟悉氨基酸的脱羧基作用，芳香族氨基酸代谢和疾病的关系 ，半胱氨酸与胱氨酸的代谢及硫酸根的代谢；了解一碳单位的来源，支链氨基酸的代谢。

（二）重点、难点提示

重点：氨基酸的脱氨基作用，氨的代谢，一碳单位代谢。

难点：脱氨基作用，鸟氨酸循环，蛋氨酸循环。

（三）习题及课外教学要求

1.写出丙氨酸在体内的彻底氧化分解的过程。

2.体内氨基酸脱氨基的方式有哪些？

第八章  核苷酸代谢（2学时）

（一）基本内容

第一节  嘌呤核苷酸合成与分解代谢

掌握嘌呤核苷酸的从头合成、补救合成的概念，嘌呤核苷酸从头合成的原料，嘌呤环各元素的来源，参与嘌呤核苷酸补救合成的酶；熟悉脱氧核苷酸的生成，从头合成的调节 ，嘌呤核苷酸的分解代谢的终产物，痛风及痛风的治疗，嘌呤核苷酸的抗代谢物；了解从头合成和补救合成的过程，嘌呤核苷酸的相互转变。

第二节  嘧啶核苷酸合成与分解代谢

掌握嘧啶核苷酸的从头合成、补救合成的概念；熟悉嘧啶核苷酸的相互转变，嘧啶核苷酸的抗代谢物；了解从头合成和补救合成的过程，嘧啶核苷酸的分解代谢的产物。

（二）重点、难点提示

重点：嘌呤环和嘧啶环合成的元素来源， 分解代谢产物，痛风症的发病机制及治疗，核糖单核苷酸向脱氧核糖单核苷酸的转变。

难点：嘧啶核苷酸的相互转变，嘌呤核苷酸和嘧啶核苷酸的抗代谢物。

（三）习题及课外教学要求

1.有人说核酸具有营养、美容、抗衰老等作用，你有什么看法？

2.举出几种嘌呤与嘧啶抗代谢物的名称，举例说明抗代谢物具有抗肿瘤作用机制。

第十章  DNA的合成（4学时）

（一）基本内容

第一节  复制的基本特征

掌握半保留复制、双向复制、半不连续复制、复制叉，领头链，随从链，冈崎片段的概念；熟悉DNA半保留复制的实验证据。

第二节  DNA复制的酶学和拓扑学变化

掌握DNA复制过程中需要的酶及其功能，复制保真性的机制；熟悉原核生物和真核生物DNA聚合酶的区别，复制中解链和DNA分子拓扑学变化。

第三节   原核DNA复制过程

掌握原核生物的DNA复制的过程，引发体的组成，熟悉参与复制的酶的作用顺序，了解利福平的作用。

第四节   真核生物的DNA生物合成过程

掌握真核生物的DNA复制与原核生物DNA复制的区别，端粒的概念、组成和端粒酶的作用；了解真核生物的细胞周期，真核生物复制后核小体的组装。

第五节  逆转录和其他复制方式

掌握逆转录的概念，逆转录酶的作用，cDNA的概念；熟悉逆转录和肿瘤发生的关系；，真核生物线粒体DNA的D环复制。

（二）重点、难点提示

重点：半保留复制、领头链、随从链、冈崎片段、逆转录、端粒的概念， DNA复制有关的酶的作用及特点，DNA复制的过程，逆转录酶的作用。

难点： DNA复制的过程，真核生物的端粒和端粒酶。

（三）习题及课外教学要求

1.原核生物DNA的复制体系有哪些酶及蛋白质成分？各有何作用？

2.哪些酶可以催化3’-5’磷酸二酯键的形成？各有何不同？

第十二章  RNA的合成（4学时）

（一）基本内容

第一节  原核生物转录的模板和酶

掌握大肠杆菌染色体DNA复制和转录的异同，转录的概念及特点，模板链、编码链的概念，真核生物、原核生物的RNA聚合酶及其作用；熟悉模板与RNA聚合酶的辨认结合的机制。

第二节  原核生物转录过程

掌握启动子的概念及序列，共有序列的概念，RNA聚合酶的组成及各亚基的作用，原核生物转录起始复合物的组成，原核生物的转录过程，转录终止方式；熟悉原核生物转录和翻译同时进行的现象，了解RNA聚合酶的发现。

第三节    真核生物RNA的生物合成

掌握真核生物的三种RNA聚合酶的转录产物及特点，DNA聚合酶Ⅱ各转录因子的作用，熟悉基本转录因子和特异转录因子的概念，真核生物和原核生物转录的区别；了解转录终止和加尾修饰。

第四节   真核生物的RNA的加工和降解

掌握真核生物mRNA的加工成熟过程，mRNA编辑的概念；熟悉真核生物tRNA、rRNA的转录后加工修饰过程；了解内含子的剪接机制。

（二）重点、难点提示

重点：掌握大肠杆菌染色体DNA复制和转录的异同，转录的概念及特点，模板链、编码链的概念，真核生物、原核生物的RNA聚合酶及其作用。启动子的概念及序列，共有序列的概念，RNA聚合酶的组成及各亚基的作用，原核生物转录起始复合物的组成，原核生物的转录过程，转录终止方式，真核生物的三种RNA聚合酶的转录产物及特点。

难点：原核生物的转录过程，，真核生物mRNA的转录后加工修饰。

（三）习题及课外教学要求

1.真核、原核生物的RNA聚合酶各有哪些类型？其作用有哪些？

2.真核生物mRNA的转录后加工修饰方式有哪些？

第十三章  蛋白质的合成（4学时）

（一）基本内容

第一节  蛋白质合成体系

掌握蛋白质生物合成体系的组成及作用，遗传密码的特点，起始密码和终止密码；熟悉翻译过程中需要的酶类和蛋白质因子；了解密码子的发现。

第二节  氨基酸与tRNA的连接

掌握氨基酰-tRNA合成酶催化的反应及作用特点；熟悉原核生物与真核生物肽链合成的起始氨基酰-tRNA。

第三节  肽链的合成过程 

掌握肽链合成起始原核和真核生物翻译起始复合物形成，核蛋白体循环的概念及过程（进位、成肽、转位），肽链合成的终止；熟悉蛋白质生物合成过程中的能量消耗；了解多聚核蛋白体。 

第四节   蛋白质合成后的加工和靶向输送

掌握分子伴侣的概念及作用，信号序列（信号肽、导肽、核定位序列）的概念及特点；熟悉肽链生物合成后加工，不同细胞部位的蛋白质合成后的靶向输送过程。

第五节  蛋白质合成的干扰和抑制

掌握常见抗生素如四环素族，氯霉素，链霉素，嘌呤霉素，放线菌酮等对蛋白质合成的影响；熟悉干扰素和白喉毒素影响蛋白质合成的机制。

（二）重点、难点提示

重点：蛋白质生物合成体系，遗传密码的特点，氨基酸的活化，蛋白质生物合成过程。

难点：核蛋白体循环。

（三）习题及课外教学要求

1.简述遗传密码的特点。

2.简述原核生物蛋白质合成的过程。

第十四章  基因表达调控（4学时）

（一）基本内容

第一节  基因表达和基因表达调控基本概念与特点

掌握基因、基因组、基因表达的概念，基因表达的时间特异性和空间特异性，顺式作用元件、反式作用因子的概念，管家基因、基本表达（组成性表达）的概念；熟悉基因表达的调控方式，诱导和阻遏的概念，了解基因表达调控的意义。

第二节  原核基因表达调控

掌握操纵子的概念、组成及各组成结构的功能，乳糖操纵子和色氨酸操纵子组成及调控机制，衰减子的概念；熟悉自我控制的概念，反义RNA和反义控制的概念。

第三节   真核基因表达调控

掌握真核细胞基因表达的特点，cpG岛的概念，常见的顺势作用元件，增强子的概念及结构特点，转录因子的分类；熟悉转录因子的结构特点，miRNA、siRNA的概念及对翻译的调控机制；了解转录起始复合物的形成，mRNA的稳定性、帽子结构、尾巴结构与翻译的关系，铁转运蛋白受体mRNA的翻译调控的机制。 

（二）重点、难点提示

重点：管家基因、顺式作用元件、反式作用因子的概念，乳糖操纵子结构、功能及调节机制，色氨酸操纵子的作用机制，真核生物基因表达的特点。

难点：乳糖操纵子和色氨酸操纵子的调节机制。

（三）习题及课外教学要求

1.何谓顺式作用元件？顺式作用元件在基因表达调控中有何作用？

2.简述lac操纵子的结构、功能及调节机制。

第十五章  DNA重组和重组DNA技术（4学时）

（一）基本内容

第一节  自然界DNA重组和基因转移

掌握自然界DNA重组的基本方式，同源重组、位点特异重组、转座重组、接合、转化和转导的概念；熟悉λ噬菌体的整合机制，沙门氏杆菌逃避免疫作用的机制，免疫球蛋白多样性的机制；了解转座的作用机制。

第二节  重组DNA技术

掌握分子克隆的概念，限制性核酸内切酶的特点，克隆载体和表达载体的概念及基本特点，常见的克隆载体的种类，质粒的概念，重组DNA技术基本原理和操作步骤，获得目的基因的方法，感受态细胞的概念，常用遗传标志筛选、序列特异筛选的方法，α互补的概念；熟悉重组DNA技术中常用的工具酶及其作用。

第三节   重组DNA技术在医学中的应用

了解重组DNA技术生物制药和医学中的应用。

（二）重点、难点提示

重点：同源重组、位点特异重组、转座重组、转化、转导、接合作用、重组DNA、感受态细胞的概念，限制性核酸内切酶的特点，基因工程的步骤，目的基因的获得方法

难点：基因工程的步骤，常用遗传标志筛选、序列特异筛选的方法

（三）习题及课外教学要求

1.简述获得目的基因的方法及基因工程的步骤。

2.常用基因克隆的筛选方法有哪些？

1.周军燕，药立波，《生物化学与分子生物学》第9版，人民卫生出版社，2018。

2.朱圣庚，徐长法，《生物化学》第4版，高等教育出版社，2017。

3.魏民，张丽萍，杨建雄，《生物化学简明教程》第6版，高等教育出版社，2020。

4.尹淑莹，龚明玉，《生物化学》第2版，高等教育出版社，2022。

5.Harper's Illustrated Biochemistry，Victor W. Rodwell et al ，McGraw-Hill Education，31st edition ，2018.