環(huán)境生物化學(xué)教案

環(huán)境生物化學(xué)教案第一章緒論第一節(jié)概述一、生物化學(xué)的概念與涵義（幻燈ppt）概念：生物化學(xué)是生物學(xué)和化學(xué)交叉產(chǎn)生的邊緣學(xué)科。這是一門(mén)以化學(xué)理論和方法為主要手段（而非唯一手段）研究生物學(xué)的科學(xué)。因此，他也被稱為生命的化學(xué)。因此，要學(xué)好生物化學(xué)，我們必須具備各種化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)。涵義：更具體來(lái)說(shuō)是以生物體為對(duì)象，研究生命化學(xué)本質(zhì)及其變化規(guī)律，通過(guò)對(duì)這些規(guī)律的了解來(lái)探索生長(zhǎng)、發(fā)育、衰老、遺傳、學(xué)習(xí)、記憶思維及其疾病的產(chǎn)生根源等復(fù)雜生命現(xiàn)象的本質(zhì)及其規(guī)律。并將這些知識(shí)應(yīng)用于工、農(nóng)、醫(yī)等實(shí)踐領(lǐng)域以期改造自然，改善自己，增強(qiáng)生命力，創(chuàng)造人與自然的和諧與發(fā)展的社會(huì)環(huán)境，造福于子孫萬(wàn)代。分支：生物化學(xué)從不同角度研究，又產(chǎn)生出許多分支。（幻燈ppt）由于研究對(duì)象不同，分為普通生物化學(xué)。我們所研究的就是普通生物化學(xué)的課程所涉及的問(wèn)題。二、生物化學(xué)的研究?jī)?nèi)容：（幻燈ppt）靜態(tài)生物化學(xué)：顧名思義，指身體的化學(xué)成分、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和功能。動(dòng)態(tài)生化：體內(nèi)各種物質(zhì)的化學(xué)變化及與外界進(jìn)行信息物質(zhì)和能量變換。功能生物化學(xué)：重要生命物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能之間的關(guān)系，環(huán)境對(duì)身體的影響，并在分子水平上闡明生命現(xiàn)象的機(jī)制和規(guī)律。第二節(jié)生物化學(xué)與其他生命科學(xué)的關(guān)系一、生物化學(xué)是分子水平的生物學(xué)（幻燈ppt）從生物學(xué)的發(fā)展史來(lái)看，人們對(duì)生物體（生命現(xiàn)象）的理解是從宏觀到微觀，從形態(tài)結(jié)構(gòu)到生理功能。來(lái)自器官（如眼睛、心臟和大腦）→組織（細(xì)胞類(lèi)型和器官的形態(tài)連接）→細(xì)胞（有機(jī)體的基本功能單位）→細(xì)胞結(jié)構(gòu)→分子水平（細(xì)胞的物質(zhì)結(jié)構(gòu)）→元素（超分子結(jié)構(gòu)、大分子和小分子）圖冊(cè)生物化學(xué)的發(fā)展歷程：19世紀(jì)末以前，人們主要是通過(guò)生物體內(nèi)的化學(xué)變化來(lái)認(rèn)識(shí)生物體的生理機(jī)能。到了19世紀(jì)末期至20世紀(jì)初期，生物化學(xué)才成為一門(mén)獨(dú)立的學(xué)科。40年代末50年代初，隨著對(duì)量的質(zhì)、酶、核酸、糖類(lèi)、脂類(lèi)等生物大分子結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、功能和代謝的初步探明，越來(lái)越多的科學(xué)工作者被吸引著，起來(lái)越廣的學(xué)科向其靠攏，使生物化學(xué)跨入了突飛猛進(jìn)的發(fā)展時(shí)代。生物化學(xué)的成就使生命科學(xué)發(fā)展到分子水平。生物學(xué)的各個(gè)分支在分子水平上衍生出了新的學(xué)科。例如：分子分類(lèi)學(xué)――如細(xì)菌，過(guò)去主要由觀察形態(tài)，現(xiàn)在以rrna的分子結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)。分子遺傳學(xué)――遺傳物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)，如基因的分子結(jié)構(gòu)、染色體等。人類(lèi)基因組、動(dòng)物基因組和植物基因組的破譯給醫(yī)學(xué)、衛(wèi)生和農(nóng)業(yè)帶來(lái)了革命性的變化。分子免疫學(xué)――免疫的分子結(jié)構(gòu)及作用原理。對(duì)于人及動(dòng)物特殊病的診斷治療開(kāi)辟了新的前景。分子生理學(xué)——生理過(guò)程的分子水平變化，對(duì)疾病發(fā)病機(jī)制的研究很重要。分子病理學(xué)——導(dǎo)致疾病的分子水平因素的變化過(guò)程。分子細(xì)胞生物學(xué)——細(xì)胞的分子組成和功能。隨著這些新學(xué)科的出現(xiàn)，分子生物學(xué)也從生物化學(xué)的發(fā)展中獨(dú)立出來(lái)，成為一門(mén)新的學(xué)科，但有些部分依然不能與生物化學(xué)完全分開(kāi)，還有很多交叉。那么分子生物學(xué)又與生物化學(xué)是什么關(guān)系呢？二、生物化學(xué)是現(xiàn)代生物學(xué)科的基礎(chǔ)和前沿（幻燈）1．為什么說(shuō)是現(xiàn)代生物學(xué)的基礎(chǔ)（板書(shū)）？由于生物科學(xué)已經(jīng)發(fā)展到分子水平，有必要借助生物化學(xué)的理論和方法來(lái)探索各種生命現(xiàn)象，例如生長(zhǎng)、繁殖、衰老、遺傳變異、生理學(xué)、病理學(xué)、生物起源和進(jìn)化。因此，它是所有學(xué)科的共同語(yǔ)言；現(xiàn)代生物學(xué)是指分子水平上的生物學(xué)?，F(xiàn)代生物技術(shù)是分子水平的工程，是現(xiàn)代生物學(xué)的核心。2．為什么說(shuō)它又是現(xiàn)代生物學(xué)的前沿（板書(shū)）？這是因?yàn)樯飳W(xué)科的進(jìn)步或突破在很大程度上取決于生物化學(xué)研究進(jìn)展的成果。沒(méi)有生物化學(xué)對(duì)生物大分子的結(jié)構(gòu)和功能的闡明，沒(méi)有遺傳密碼和傳遞途徑的發(fā)現(xiàn)，就不會(huì)有今天的分子生物學(xué)和分子遺傳學(xué)。沒(méi)有生物化學(xué)中限制性內(nèi)切酶的發(fā)現(xiàn)和純化，就不會(huì)有今天的生物工程。生物化學(xué)與各門(mén)生物學(xué)關(guān)系密切，在生物學(xué)科中占有舉足輕重的地位。3．那么分子生物學(xué)又與生物化學(xué)是什么關(guān)系呢？分子生物學(xué)以生物化學(xué)、生物物理學(xué)、微生物學(xué)和遺傳學(xué)為基礎(chǔ)。它的主要任務(wù)是在分子水平上闡明生命現(xiàn)象和生物規(guī)律。生物化學(xué)主要研究?jī)?nèi)容的蛋白質(zhì)、核酸、糖類(lèi)等生物大分子的結(jié)構(gòu)與功能，與分子生物學(xué)的研究?jī)?nèi)容是交叉的，二者關(guān)系密切，密不可分，但各自有側(cè)重點(diǎn)。因此，國(guó)際生物化學(xué)聯(lián)合會(huì)更名為國(guó)際生物化學(xué)和分子生物學(xué)聯(lián)合會(huì)。中國(guó)生物化學(xué)學(xué)會(huì)也更名為中國(guó)生物化學(xué)與分子生物學(xué)學(xué)會(huì)。第三節(jié)生物化學(xué)與現(xiàn)代化學(xué)發(fā)展的關(guān)系（幻燈片）因?yàn)槲覀兇蟛糠质菍W(xué)化學(xué)出身，化學(xué)基礎(chǔ)雄厚，所以這里必須特別提示一下，化學(xué)家對(duì)化學(xué)研究的進(jìn)展對(duì)生物化學(xué)有著積極的影響，而反過(guò)來(lái)，生物化學(xué)的發(fā)展又促進(jìn)化學(xué)的發(fā)展。這可為我們學(xué)化學(xué)的同學(xué)將來(lái)從事生物化學(xué)方向的研究提高成功的信心和自信。事實(shí)上，生物化學(xué)是在不斷研究和澄清生命現(xiàn)象中的化學(xué)問(wèn)題的過(guò)程中發(fā)展起來(lái)的。以下是一些例子：如：第一個(gè)生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)是1897(板書(shū))年進(jìn)行的。是一位德國(guó)的化學(xué)家愛(ài)德沃德布赫納（edwardbuchrer板書(shū)）用不含細(xì)胞的酵母菌提取液成功地在體外實(shí)現(xiàn)了糖轉(zhuǎn)化為酒精的發(fā)酵過(guò)程。另一個(gè)例子：高分子一詞是由德國(guó)化學(xué)家赫爾曼·施陶迪格在1922年提出的。它被用來(lái)描述大質(zhì)量的分子。在這些大分子中，原子通過(guò)強(qiáng)大的化學(xué)鏈組裝而成。另一個(gè)極其重要的概念是“特殊性”。“特異性”是指酶識(shí)別其作用的分子（底物）的化學(xué)結(jié)構(gòu)的能力。專(zhuān)一性這個(gè)概念，首先是1890板書(shū)年德國(guó)化學(xué)家艾米爾費(fèi)希爾（emilfischer板書(shū)）清楚地提出的。費(fèi)希爾對(duì)蛋白質(zhì)進(jìn)行過(guò)深入的研究。為了說(shuō)清專(zhuān)一性這一概念的含義，費(fèi)希爾用鎖和鑰匙進(jìn)行比喻。（但現(xiàn)在這一概念在酶反應(yīng)過(guò)程中已經(jīng)過(guò)時(shí)。這一概念也被用于免疫過(guò)程中抗原與抗體的關(guān)系。從1936年到1940年，特異性的概念從生物學(xué)概念實(shí)質(zhì)性地轉(zhuǎn)變?yōu)榱Ⅲw化學(xué)概念。這個(gè)迅速的轉(zhuǎn)變是奧地利免疫化學(xué)家卡爾蘭斯泰勒（納）（karllandsteiner）與美國(guó)化學(xué)家萊納斯波林（linuspauling）相遇的結(jié)果。溫德?tīng)枴っ防椎纤埂に固估╓endellMeredithStanley）于1935年完成了煙草花葉病毒（twy）的純化和結(jié)晶（黑板書(shū)寫(xiě)），這是一個(gè)革命性的事件，并于1946年獲得諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。除了用化學(xué)的方法以外，近年來(lái)生物物理學(xué)的發(fā)展，或者說(shuō)物理學(xué)家對(duì)生物化學(xué)或分子生物學(xué)的進(jìn)展影響也是巨大的。如物理學(xué)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(duì)分子生物學(xué)發(fā)展做出過(guò)重要貢獻(xiàn)的物理學(xué)家。此外，生化測(cè)定中的一些物理化學(xué)方法，如超速離心、電泳以及同位素、光譜學(xué)和電子顯微鏡的使用，都是物理化學(xué)技術(shù)的應(yīng)用。談到生物化學(xué)和分子生物學(xué)，大家都會(huì)立刻想到dna的結(jié)構(gòu)。吉姆·沃森和弗朗西斯是在1953年出生的。法語(yǔ)之后。C.Crick（黑板書(shū)寫(xiě)）發(fā)現(xiàn)了DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)，桑格于1955年首次確定了蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)和牛胰島素的一級(jí)結(jié)構(gòu)。在此基礎(chǔ)上，埃德曼改進(jìn)并發(fā)明了一種自動(dòng)氨基酸分析和測(cè)序儀。目前，已有1000多種蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)通過(guò)液相、固相測(cè)序儀和氣相測(cè)序儀進(jìn)行了測(cè)定，并通過(guò)計(jì)算機(jī)建立了數(shù)據(jù)庫(kù)。近年來(lái)，通過(guò)X射線衍射和核磁共振直接測(cè)定蛋白質(zhì)的二級(jí)、三級(jí)和四級(jí)結(jié)構(gòu)，為揭示生命現(xiàn)象和疾病發(fā)生發(fā)展機(jī)制的本質(zhì)提供了重要依據(jù)。第四節(jié)。生物化學(xué)與現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)（應(yīng)用生物化學(xué)）幻燈片分子生物學(xué)與基礎(chǔ)生化學(xué)主要是生化和分子水平生物學(xué)的理論研究。但他的理論與技術(shù)已廣泛的應(yīng)用于現(xiàn)代工農(nóng)業(yè)、現(xiàn)代醫(yī)學(xué)、食品醫(yī)藥等行業(yè)。生物化學(xué)對(duì)現(xiàn)代化工、輕工、食品、醫(yī)藥工業(yè)的滲透。生物化學(xué)的發(fā)展不僅在生命現(xiàn)象和生物進(jìn)化等理論問(wèn)題上取得了突出的成就，而且隨著生物化學(xué)技術(shù)和設(shè)備的進(jìn)步，生物化學(xué)不斷應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)和醫(yī)學(xué)實(shí)踐，在現(xiàn)代工業(yè)、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)和現(xiàn)代醫(yī)學(xué)中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。應(yīng)用生物化學(xué)和分子生物學(xué)理論指導(dǎo)現(xiàn)代生物技術(shù)，在工業(yè)、農(nóng)業(yè)和各行各業(yè)的應(yīng)用構(gòu)成了應(yīng)用生物化學(xué)的許多分支。在這里，首先，我們應(yīng)該討論什么是生化技術(shù)及其與現(xiàn)代生物技術(shù)的關(guān)系。生物化學(xué)技術(shù)包括：發(fā)酵、提取、純化、酶工程、生化工程?，F(xiàn)代生物技術(shù)主要利用分子生物學(xué)的工程技術(shù)，生物體或其體系及它們的衍生物來(lái)創(chuàng)造人類(lèi)所需要的各種產(chǎn)品的一門(mén)新型的跨學(xué)科技術(shù)體系。并牽涉到生物機(jī)能及其產(chǎn)物的控制，以達(dá)到工業(yè)化生產(chǎn)，其產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。這項(xiàng)綜合技術(shù)包括：基因工程、細(xì)胞工程、酶工程、發(fā)酵工程和生化工程。因此，生化技術(shù)是現(xiàn)代生物技術(shù)的重要組成部分，而不是全部。第五節(jié)生物化學(xué)與國(guó)民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域發(fā)展的關(guān)系（幻燈片）當(dāng)闡述生物化學(xué)與國(guó)民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域發(fā)展的關(guān)系時(shí)，必然離不開(kāi)生物技術(shù)。生物化學(xué)的發(fā)展在很大程度上依賴于生物技術(shù)的發(fā)展，而生物化學(xué)與分子生物學(xué)的理論又為生物技術(shù)的發(fā)展奠定了理論基礎(chǔ)。第二章糖的化學(xué)目的與要求：使學(xué)生從生物化學(xué)的角度理解糖的本質(zhì)意義和糖在生物體中的作用，掌握糖化學(xué)的基本知識(shí)以及一些概念與有機(jī)化學(xué)的區(qū)別。重點(diǎn)講解：糖的概念和分類(lèi)以及單糖、雙糖和多糖的化學(xué)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，使學(xué)生能夠通過(guò)掌握典型單糖（葡萄糖和果糖）的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，在單糖的基礎(chǔ)上理解雙糖的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，使學(xué)生能夠?qū)W習(xí)比較分析的方法，了解各種重要糖的特性。對(duì)幾種主要多糖的解釋?xiě)?yīng)與醫(yī)學(xué)應(yīng)用相結(jié)合。在解釋單糖的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)時(shí)，我們應(yīng)該聯(lián)系有機(jī)化學(xué)、醛和酮的化學(xué)性質(zhì)和結(jié)構(gòu)。對(duì)學(xué)生要求：掌握糖及其衍生物的化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)；掌握環(huán)狀單糖的基本概念、構(gòu)型和構(gòu)象差異、不同的書(shū)寫(xiě)方法和重要的化學(xué)反應(yīng)。理解不同構(gòu)型和構(gòu)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(lǐng)糖的類(lèi)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(cuò)誤地認(rèn)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(lèi)：鼠李糖(rhamnase)c6h12o5和脫氧核糖(deoxyribos