《生物化學》課程教學大綱

ADDINCNKISM.UserStyle《生物化學》課程教學大綱（理論課程）一、課程基本信息課程號1223S00003開課單位生命科學學院課程名稱（中文）生物化學（英文）Biochemistry課程性質必修考核類型考試課程學分4課程學時68課程類別專業(yè)核心課先修課程無機及分析化學、無機及分析化學實驗、有機化學、有機化學實驗、普通物理學適用專業(yè)（類）生物科學、生物信息、生物技術二、課程描述及目標（一）課程簡介《生物化學》課程是生物科學及生物信息專業(yè)的一門專業(yè)核心課程，是以化學的基本理論和方法研究生物體的化學組成以及在生命活動中發(fā)生的化學變化及其調(diào)控規(guī)律，從而闡明生命現(xiàn)象本質的科學。本課程旨在通過理論教學與實踐操作訓練，使學生掌握生命的物質基礎，生命物質的結構、性質和功能，生命物質的代謝規(guī)律，具備從分子水平認識生命現(xiàn)象的基本能力，了解生物化學的基本概念、基本原理，了解生物化學的新進展，為分子生物學、細胞生物學、基因工程等后續(xù)課程奠定必要的基礎。（二）教學目標通過本課程，學生將了解生物化學研究的基本內(nèi)容和研究技術，深刻理解生物化學在生命科學發(fā)展和研究中的重要地位，掌握生命的化學組成，掌握生命物質的結構、性質、功能以及在生物體內(nèi)的代謝規(guī)律，掌握生物體內(nèi)能量的來源和利用，掌握生物化學的基礎理論、基本知識和基本技能。課程目標1：掌握生命物質的結構、性質及功能。掌握生命的物質代謝和能量代謝規(guī)律。課程目標2：掌握生物化學基本研究技術，符合國家最新頒布的本科教育質量工程要求，具備利用所學知識升學深造進行生命科學研究以及從事生物相關產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)實踐活動的能力。課程目標3：具備求真務實、敢于創(chuàng)新的科學精神，具備專注專業(yè)、職業(yè)道德的工匠精神，成為具有家國情懷、遵紀守法的新時代社會主義建設者。三、課程目標對畢業(yè)要求的支撐關系畢業(yè)要求指標點課程目標權重1-4：掌握扎實的生物科學與生物技術的基礎理論、基本知識和基本技能，熟悉生物技術及其產(chǎn)業(yè)的相關方針、政策、法規(guī)。課程目標1、32-2：具有綜合運用所掌握的理論知識和技能，從事生物技術及其相關領域科學研究的能力；課程目標23-3：具備良好的專業(yè)素質，受到嚴格的科學思維訓練，有求實創(chuàng)新的精神、批判性思維和可持續(xù)發(fā)展理念課程目標3四、教學方式與方法1.講授法對于課程重點內(nèi)容以講授法為主。教師在充分備課、寫好教案、集體備課和討論的基礎上，以制作好的多媒體教學課件為主，適當?shù)陌鍟鵀檩o進行授課。利用學習通智慧教學工具的多個板塊，以調(diào)動學生的思維活動，提高學生分析問題和解決問題的能力為目的，使課堂生動活潑。2.討論法在教師的引導、指點、參與下進行討論，更好的發(fā)揮學生的主動性、積極性，培養(yǎng)學生獨立思維能力、口頭表達能力，促進學生靈活地運用所學知識解決問題。3.任務驅動法某些章節(jié)的學習采用任務驅動法，使學生帶著真實的任務在探索中學習。通過對學習資源的積極主動應用，進行自主探索和互動協(xié)作的學習，完成既定任務學習實踐活動。4.翻轉課堂在充分分析學情的基礎上，選取某些章節(jié)實施翻轉課堂教學，充分調(diào)動學生的學習自主性，提高團隊協(xié)作意識，鍛煉PPT制作及講述能力。5情境教學法某些章節(jié)的學習采用情境教學法。有目的的創(chuàng)設一定的場景，如課內(nèi)游戲、角色扮演等，融入教學內(nèi)容，提高學生的參與度和興趣度。五、教學重點與難點（一）教學重點蛋白質化學包括氨基酸的結構與性質，氨基酸的分析分離，蛋白質的結構，結構與功能的關系，蛋白質的重要性質，蛋白質的分離純化；酶學包括酶的化學組成，作用專一性，酶的催化機制，酶促反應動力學，酶的抑制，酶的分離純化，維生素與輔酶；核酸化學包括核苷酸的結構及性質，DNA及RNA的結構與性質；生物氧化包括生物能量的產(chǎn)生，呼吸鏈，氧化磷酸化；糖代謝包括糖酵解、三羧酸循環(huán)，磷酸戊糖途徑；脂代謝包括脂肪酸的β-氧化，脂肪酸的合成；蛋白質的降解及氨基酸代謝包括氨基酸的脫氨作用，氨的去路，尿素循環(huán)；核酸的降解及核苷酸的代謝包括嘌呤核苷酸的合成及分解，嘧啶核苷酸的合成與分解；物質代謝的相互聯(lián)系和調(diào)節(jié)控制包括物質代謝的相互關系及調(diào)節(jié)方式。（二）教學難點蛋白質化學包括氨基酸的兩性解離，氨基酸混合物的分離，肽的結構特點，蛋白質的結構層次，蛋白質一級結構的測定，蛋白質分子量測定，蛋白質分離方法，蛋白質結構與功能的關系，尤其是肌紅蛋白與血紅蛋白結構、生理作用及協(xié)同作用機制。酶學難點是酶對底物選擇性的解釋，影響酶降低反應活化能的因素，底物濃度對酶促反應的影響及其相關的動力學參數(shù)，酶抑制作用及其對相關動力學參數(shù)的影響。核酸化學難點是核苷酸的兩性解離、紫外吸收特性及維持核酸結構穩(wěn)定的因素。呼吸鏈的結構組成及電子傳遞順序，氧化磷酸化及作用機制。糖酵解、三羧酸循環(huán)及調(diào)節(jié)作用，糖酵解和磷酸戊糖途徑兩者的代謝關系，糖原的合成，糖異生作用。脂肪酸氧化與能量產(chǎn)生以及酮體代謝的意義，脂肪酸生物合成的乙酰CoA和NADPH的來源以及與糖分解代謝的關系。氨的排泄和尿素的合成，氨基酸的生物合成中氮源和碳源以及氨是怎樣摻入的。嘌呤核苷酸的降解及尿酸的去向。六、教學內(nèi)容、基本要求與學時分配章節(jié)及學時主要內(nèi)容思政元素教學方式緒論2課時第一節(jié)生物化學發(fā)展簡史。了解生物化學發(fā)展史及重大突破，了解中國科學家的貢獻,如吳憲的蛋白質變性理論，鄒承魯?shù)热斯ず铣山Y晶牛胰島素等。培養(yǎng)學生的民族自豪感。講授法第二節(jié)生物化學概念及研究內(nèi)容。了解生物化學的概念、主要研究內(nèi)容、研究方法和技術，了解生物化學與其他學科之間的聯(lián)系。培養(yǎng)學生以聯(lián)系的觀點看待問題。講授法第三節(jié)人類生活中的生物化學。了解生物化學在人類生活中的作用，如疾病的診斷、預防、治療，藥物及功能性食品的開發(fā)，美容護膚，農(nóng)作物品種改良，食品加工，釀造等，激發(fā)學習專業(yè)知識的興趣。樹立專業(yè)報國的信念，提升就業(yè)創(chuàng)業(yè)能力。講授法第二章蛋白質化學18課時第一節(jié)蛋白質概述。了解蛋白質在生物體內(nèi)的作用，蛋白質的元素組成及分類。介紹朊病毒的發(fā)現(xiàn)、新冠病毒的結構，同時結合我國的疫情防控成就。引入三聚氰胺事件。培養(yǎng)科學精神；提高政治認同；增強學生的社會責任，做遵紀守法的公民。講授法第二節(jié)氨基酸。掌握氨基酸的分類、結構、性質及分離技術。了解必需氨基酸的作用。紹第21種，22種基本氨基酸的發(fā)現(xiàn)。氨基酸的化學反應部分，介紹重要反應分應用，氨基酸分離部分，介紹氨基酸的廣泛應用。以專業(yè)知識指導健康生活；培養(yǎng)勇于創(chuàng)新的科學精神；提升學生專業(yè)自信，專業(yè)報國的信念。講授法任務驅動法第三節(jié)肽。掌握肽鍵結構特點，了解生物活性肽的功能，采用翻轉課堂教學。第四節(jié)蛋白質結構。掌握蛋白質一級結構及蛋白質空間結構。學習蛋白質一級結構測定內(nèi)容時，介紹Sanger用時十年之久，首次測定胰島素的一級結構，獲得諾貝爾化學獎。學習蛋白質空間構象時，介紹蛋白質構象病的發(fā)生及阮病毒的發(fā)現(xiàn)。介紹西湖大學施一公團隊研究新冠病毒的受體蛋白的高級結構，處于國際領先水平。激發(fā)學生自主性學習，提高分工合作能力。培養(yǎng)堅持不懈，持之以恒的科學精神；引導學生辯證思維，敢于質疑；樹立科技報國的決心，感受中國科學家的擔當，提升民族自豪感。翻轉課堂講授法第五節(jié)蛋白質結構與功能的關系。以肌紅蛋白和血紅蛋白為例介紹蛋白質結構與功能的關系?，F(xiàn)代制藥的主要思路是依據(jù)疾病靶點進行藥物設計。由于很多疾病靶點都是蛋白，了解了蛋白質的結構與功能，就可以更好地進行藥物的理性設計。提升學生專業(yè)自信，生物強國的信心。講授法第六節(jié)蛋白質的性質。掌握蛋白質的沉淀及變性性質。學習蛋白質變性內(nèi)容時，介紹中國科學家吳憲半個多世紀之前提出的的變性理論，至今仍是研究蛋白質變性及折疊的基礎。列舉大量實例說明蛋白質的性質與人類生活的各方面的密切關系。增強學生的民族自豪感和自信心；引導學生掌握專業(yè)知識，指導健康生活。講授法討論法第七節(jié)蛋白質的分離純化。掌握蛋白質的分離純化原理和方法，以血管緊張素轉化酶的分離純化為例，該酶是新冠病毒S棘突蛋白入侵細胞的受體，講授蛋白質分離純化的原理與技術，使學生更加深刻認識專業(yè)知識的重要性。激發(fā)學習熱情，增強專業(yè)報國信心。講授法第八節(jié)蛋白質性質測定及純度鑒定。講掌握蛋白質分子量、濃度、等電點測定及純度鑒定技術及在生產(chǎn)科研中的應用。培養(yǎng)學生嚴謹求實的工匠精神及不斷創(chuàng)新的科學精神。講授法第4章酶學10學時第一節(jié)酶的概述。掌握酶作為生物催化劑的特性，酶的化學本質及組成。分享諾貝爾獎獲得者Cech和Altman發(fā)現(xiàn)核酶的故事。培養(yǎng)學生敢于質疑的科學精神。講授法第二節(jié)酶的命名與分類，掌握酶的分類、幾大類酶的催化特征。介紹最新研究成果，第7大類酶（易位酶）的發(fā)現(xiàn)。培養(yǎng)學生敢于突破思維定式，開拓進取的科學精神。講授法第三節(jié)酶的結構與作用專一性。掌握酶的活性中心，酶對底物的專一性及其意義。小細胞類比大社會，細胞中的一個酶就像社會生活中的一個人。培養(yǎng)學生專注忠誠的職業(yè)素養(yǎng)。講授法討論法第四節(jié)酶的催化機制。理解中間產(chǎn)物學說，掌握酶提高反應速度的機制。列舉多個實例印證中間產(chǎn)物學說。培養(yǎng)學生悟理求真的探索精神。講授法第五節(jié)酶促反應動力學。掌握溫度、pH、底物濃度、激活劑和抑制劑酶促反應速度的影響，及在科研生產(chǎn)生活中的應用。列舉實例說明酶促反應動力學在科研、生產(chǎn)、藥物研發(fā)等領域的應用。引導學生熱愛專業(yè)學習，掌握技能，提高就業(yè)創(chuàng)業(yè)能力。講授法第六節(jié)酶的分離純化及活力測定。掌握分離純化原理和方法，列舉多個實例，說明所有與酶相關的研究和應用均需要高度純化的酶制劑。以做DNA擴增必需的耐熱Taq酶的發(fā)現(xiàn)及大規(guī)模生產(chǎn)純化為例，讓學生認識到“一個酶一個產(chǎn)業(yè)”的意義。激發(fā)學習情趣，學好專業(yè)知識，擔當社會責任。講授法第七節(jié)生物體內(nèi)酶活性的調(diào)節(jié)。了解活細胞內(nèi)酶活力的調(diào)節(jié)方式，重點掌握別構調(diào)節(jié)和共價修飾調(diào)節(jié)。強調(diào)細胞作為一個整體，在不同生理狀態(tài)下對酶活力的調(diào)節(jié)，目的是維持細胞正常生命活動。培養(yǎng)學生的整體觀和大局觀。講授法第八節(jié)新型酶及酶工程。了解酶學研究的最新進展及發(fā)展方向。厚植發(fā)展觀念，敢于突破傳統(tǒng)，樹立創(chuàng)新理念，用于專業(yè)報國。講授法第5章維生素與輔酶2課時了解維生素的分類，掌握維生素與輔酶的關系及其在生命活動中的作用。讓學生列舉各種維生素缺乏癥，深刻理解維生素與健康的關系。了解唐代孫思邈的《千金藥方》記載牛肝治療雀目。提高以專業(yè)知識指導健康生活的能力。激發(fā)學生的民族自豪感和文化自信。翻轉課堂第3章核酸化學6課時第一節(jié)核酸的組成。掌握堿基、核苷及核苷酸的結構。這部分內(nèi)容學生在中學有一定基礎。激發(fā)學生自主性學習，提高分工合作能力。翻轉課堂第二節(jié)核酸的結構。掌握核酸的一級結構、空間結構。介紹生物化學的里程碑發(fā)現(xiàn)，DNA雙螺旋結構模型提出的故事，這是物理學、化學與生物學交叉融合的結果。啟發(fā)學生知識和能力的互補，博采眾家之長。講授法第三節(jié)核酸的性質。了解核酸的物理化學性質，重點掌握變性、復性與雜交。從DNA熱變性曲線可以得到啟示，事物的質量互變遵循從量變到質變的規(guī)律。培養(yǎng)學生持之以恒的科學精神。講授法第四節(jié)核酸的分離純化及檢測。掌握核酸分離純化及檢測原理與方法。以新冠疫情防控中采樣、擴增、檢測為例，使學生深切感受到生物化學原理與技術在保障人類健康方面的重要作用。對比我國與世界上其他國家的防疫政策和成效，列舉許多中國企業(yè)在疫情防控中做出的貢獻。提高政治認同，更加熱愛祖國，增強學生的民族自豪感，提升專業(yè)自信。講授法情境教學法第6章激素2課時第一節(jié)激素通論。了解激素的概念、化學本質和分類，激素的作用特征。第二節(jié)激素的作用機制。了解幾類重要的激素及其作用機理?；诩に氐墓δ?，目前已開發(fā)了很多激素類藥物，但激素體內(nèi)含量極少，安全劑量的激素可治療疾病，但劑量過大會帶來各種損傷。培養(yǎng)辯證思維，不可濫用激素。任務驅動法第7章生物氧化及生物能學4課時第一節(jié)新陳代謝。掌握分解代謝與合成代謝的特點及聯(lián)系。分解代謝與合成代謝不是孤立的，而是緊密聯(lián)系的兩個方面。引導學生以普遍聯(lián)系的觀點看待事物。講授法第二節(jié)生物氧化。掌握生物氧化的特點，生物氧化中CO2、H2O和ATP的形成。我們吸入氧氣，體內(nèi)進行生物氧化，獲得能量，排出二氧化碳。引導學生關注生態(tài)，關注人類共同生活的地球。講授法第三節(jié)代謝中能量的產(chǎn)生、貯存和轉移。掌握生物體內(nèi)能量的產(chǎn)生、貯存和轉移，重要的高能化合物。細胞中ATP的濃度基本恒定，生成與消耗處于平衡狀態(tài)。變是絕對的，不變是相對的。培養(yǎng)學生的辯證思維。講授法第四節(jié)電子傳遞鏈。掌握電子傳遞鏈的構成及氧化磷酸化。電子傳遞要嚴格按照氧化還原電位由低到高的順序進行。培養(yǎng)學生腳踏實地，持之以恒的工匠精神。講授法第8章糖類化學及糖代謝8課時第一節(jié)糖概述。了解糖的概念，單糖、雙糖及多糖的結構和性質。在多糖部分介紹膳食纖維作為第七大營養(yǎng)素的功能。引導學生合理健康飲食，以專業(yè)知識指導健康生活。講授法第二節(jié)糖的分解代謝。掌握糖酵解途徑，磷酸戊糖途徑，三羧酸循環(huán),反應過程中能量的產(chǎn)生和消耗,計算能量變化，關鍵酶。分享三羧酸循環(huán)內(nèi)容及發(fā)現(xiàn)者HansAdolfKrebs故事。葡萄糖的無氧及有氧氧化受氧濃度的調(diào)控，可以相互轉化。NADH和丙酮酸無氧條件下的代謝去路，形成乳酸或乙醇，是乳品發(fā)酵和釀酒產(chǎn)業(yè)的基礎。介紹我國最早記載釀酒過程的“齊民要術”。培養(yǎng)科學思維，提升專業(yè)自信，增強文化自信和民族自豪感。講授法情境教學法第三節(jié)糖的合成代謝。掌握糖異生途徑及意義、糖原合成關鍵酶。當短期禁食時，為了維持血糖濃度恒定，糖異生發(fā)生，代謝途徑的轉變與個體所處的體內(nèi)體外條件相關。培養(yǎng)學生的全局觀和整體觀。講授法第四節(jié)糖代謝的異常及調(diào)節(jié)。掌握血糖的來源和去路，神經(jīng)、激素、關鍵酶對血糖濃度的調(diào)節(jié)，了解糖代謝異常引起的疾病。讓學生自己舉例自己知道的糖代謝紊亂的引起的各種疾病，再深入解釋引發(fā)的機制，使學生深刻認識到科學的飲食方式對健康的重要性。利用專業(yè)知識指導健康生活。講授法情境教學法第9章脂類化學及脂代謝8課時第一節(jié)脂類的概述。了解脂類的定義、分類、功能，掌握脂類的基本結構及在體內(nèi)的運輸形式。脂類具有重要功能，但過度積累會引發(fā)各種疾病。培養(yǎng)學生以辯證矛盾觀看待事物。講授法第二節(jié)甘油三酯的分解代謝。掌握脂肪酸的β-氧化及酮體代謝，掌握脂類代謝與糖代謝的聯(lián)系，了解酮尿癥和酮癥酸中毒的原因。列舉許多真實情景的實例。理論聯(lián)系實際，學以致用。講授法情境教學法第三節(jié)真脂的合成代謝。掌握脂肪酸的合成、三酰甘油的合成。脂肪的合成受許多因素的影響，包括底物、關鍵酶等。引導學生正確對待減肥問題，以專業(yè)知識指導健康。講授法第四節(jié)類脂的代謝。了解磷脂及膽固醇代謝。講述膽固醇合成研究歷史故事，歷經(jīng)36年闡明膽固醇合成機制。培養(yǎng)學生堅韌不拔，持之以恒的科學精神。講授法第五節(jié)脂類代謝的調(diào)節(jié)及代謝紊亂。許多肥胖、高血壓、高血脂患者非遺傳因素而是代謝失衡導致。引導學生重視健康生活方式和合理科學飲食。任務驅動法第10章蛋白質分解與氨基酸代謝2課時第一節(jié)蛋白質降解。了解內(nèi)源性蛋白質降解的特點及動物體對外源蛋白質的消化。蛋白質泛素化降解和細胞自噬是重要的細胞回收資源再利用途徑。提高生態(tài)文明，可持續(xù)發(fā)展意識。講授法第二節(jié)氨基酸的分解代謝。掌握氨基酸的氧化脫氨、轉氨、聯(lián)合脫氨。氨和a-酮酸的去路。培養(yǎng)學生以聯(lián)系的觀點看待代謝及事物。講授法第三節(jié)氨基酸代謝與其重要活性物質。了解與氨基酸有關的生物活性物質及其重要作用。提高學生以專業(yè)知識指導健康生活的能力。講授法第11章核酸的分解代謝與核苷酸代謝2課時第一節(jié)核酸的降解。了解核酸降解為核苷酸、核苷、堿基的過程。講授法第二節(jié)堿基的分解。掌握嘌呤和嘧啶堿基的分解代謝。了解嘌呤代謝異常與疾病。引導學生健康合理飲食，保證身體健康講授法第三節(jié)核苷酸的生物合成。掌握嘌呤和嘧啶堿基的從頭合成途徑，了解補救合成途徑。了解氨基酸與核苷酸合成的密切聯(lián)系。培養(yǎng)學生的整體觀和聯(lián)系觀。講授法第12章物質代謝的相互聯(lián)系及調(diào)節(jié)控制2課時第一節(jié)物質代謝的相互聯(lián)系。掌握糖。蛋白質、脂肪與核酸之間的代謝聯(lián)