结构生物化学

课程概况

生物化学是当今生命科学领域中发展最为迅速、涉及面最广的基础学科之一，其着眼点在于使用化学、物理学和生物学等方法去研究各类生物分子的结构与功能，在分子水平上阐明生命的本质、原理和规律。如今，生物化学的理论和实验技术已渗透到生命科学的方方面面，它的发展一次又一次地带动了整个生命科学的发展。

生物化学主要包括三个方面的内容：一是结构生物化学，主要研究各种生物分子的结构、功能和性质，这些生物分子包括氨基酸、蛋白质、核苷酸、核酸、酶、辅酶、激素、糖类和脂类等；二是代谢生物化学，主要研究生物体内的各种化学反应；三是分子生物学，主要研究遗传信息的贮存、传递、表达及其调控。

结构生物化学的内容可以说是生物化学最基础的部分，有人把这一部分的内容说成是“静态生化”。其主要内容是各种生物分子的结构、性质与功能，特别是三类生物大分子即蛋白质、核酸和酶的结构、性质与功能。

我在南京大学讲授生物化学已有二十多年的时间。我的生化课非常有特色，深受学生们的喜爱！由我主持的生物化学课程目前既是国家精品课程，又是国家双语示范课程，还是国家资源共享课程。在这里，首先要特别感谢你选修这一门由我讲授的结构生物化学慕课课程！希望这门课程能让你喜欢上生化，并为你学好生化的另外两个部分的内容打下坚实的基础！同时，还特别希望你能对本课程提出宝贵的意见，以便将来更好地对本课程进行改进和优化。请给我的电子邮箱robertyang@nju.edu.cn或askmenow@whoever.com发邮件吧，或者关注我的“我爱生化”微信公众号。我的目标是让你深深的爱上生物化学，掌握生物化学基本的原理，并让你学有所用。为了让你能更好地学好本课程，让它更好地能为你服务，我这里有几点建议，供参考。（1）让自己喜欢上生化。当然，让你喜欢上生化是要有理由的：首先生化很有用。从生化课中，你可以得到很多与健康、疾病、医药、营养、保健、防病和治病等有关的知识。这些知识可以让你受用一辈子，而且你也可以将这些生化知识传播给你的家人和朋友。电视上每天都充斥着各种骗人的医药、保健品的广告，这些广告利用的就是大众缺乏生化知识这一点。这里请允许我问你几个问题，看你知道不知道。爱斯基摩人为什么少得心血管疾病？正常的人需要补脑黄金（DHA）吗？为什么过夜的韭菜不能吃？骆驼为什么几个月可以不喝水？为什么狗急会跳墙、人急会生智？蜘蛛丝和钢筋相比，哪一个强度更强？生化中的“近朱者赤近墨者黑”是指什么？什么是反式脂肪？阿司匹林是如何消炎的？这些问题的答案，在学完这门课程以后，你自然就知道了。其次，学好生化是你学好生命科学其他课程的基础，比如细胞生物学、遗传学和分子生物学、植物生理学。（2）本课程每一个视频，都有相应配套的PPT课件，每一个课件都有下载链接，在每一个知识点补充阅读材料的最后。如有可能，请根据链接事先将PPT课件打印出来，上课前能预习一下，听课的时候可以在打印稿上直接做笔记。（3）选择一本好的教材，平时应该多花点时间去阅读教材。在这里请允许我向您推荐由我编写的第三版《生物化学原理》，它既是国家精品教材，又是国家“十一五”和“十二五”规划教材，非常有特色。（4）如何通过本课程，对此我的建议是，你首先要制定好你的学习计划。在学习的过程中要有信心、决心和恒心；其次，按照“I hear，I forget；I see, I remember；I do, I understand”这一句话去做。这句话中的听是听课，看是看书，做是做题目和做实验；另外，还可以结合我在爱课程网上的国家资源共享课程——生物化学一道学习。学完这一部分，将会为你学好生物化学的另外两个部分，即代谢生物化学和分子生物学打下坚实的基础，也为你学好细胞生物学、遗传学等其他生命科学相关课程创造条件。

最后祝学习生化顺利愉快并取得成功！

课程大纲

第一章蛋白质的结构与功能（Chapter 1 Structure and Function of Proteins)
1.24 蛋白质的四级结构（1.24 Quaternary Structure of Proteins)
1.25 蛋白质的折叠（1.25 Protein folding）
1.26 天然无折叠蛋白（1.26 Natively Unfolded Proteins）
1.27 Anfinsen实验（1.27 Anfinsen’s Experiment）
1.28 分子伴侣（1.28 Molecular Chaperone）
1.29 蛋白质二硫化物异构酶（1.29 Protein disulfide isomerase）
1.30 脯氨酰肽酰顺反异构酶（1.30 Peptidylprolyl cis-trans isomerase）
1.31 朊病毒（1.31 Prions）
1.32 蛋白质组（1.32 Proteome）
1.33 蛋白质的功能（1.33 Functions of Proteins）
1.34 兼职蛋白（1.34 Moonlighting Proteins）
1.35 蛋白质结构与功能之间的关系（1.35 Structure and function relationships of proteins）
1.36. α角蛋白（1.36 Alpha Keratin）
1.37 β角蛋白（1.37 Beta Keratin）
1.38 胶原蛋白（1.38 Collagen）
1.39 肌红蛋白与血红蛋白（1.39 Myoglobin & Hemoglobin）
1.40 正协同效应（1.40 Positive Cooperativity）
1.41 波尔效应（1.41 Bohr Effect）
1.42 别构效应（1.42 Allosteric effect）
1.43 HbS
1.44 HbF
1.1 氨基酸（1.1 Amino acids）
1.2 蛋白质氨基酸与非蛋白质氨基酸（1.2 Proteinogenic AA & non-protenogenic AA）
1.3 疏水氨基酸与亲水氨基酸（1.3 Hydrophobic & Hydrophilic AAs）
1.4 必需氨基酸与非必需氨基酸（1.4 Essential & Non-essential AAs）
1.5 氨基酸的英文缩写（1.5 Abbreviations for 22 amino acids）
1.6 氨基酸的缩合反应（1.6 AA Condensation reaction）
1.7 氨基酸的手性（1.7 Chirality of Amino Acids）
1.8 氨基酸的两性解离与等电点（1.8 Acid & base dissociation of amino acids and pI）
1.9 茚三酮反应（1.9 Reaction with Ninhydrin）
1. 10 Sanger反应（1.10 Reaction with DNFB）
1.11 Edman反应（1.11 Reaction with PITC）
1.12 蛋白质（1.12 Proteins）
1.13 蛋白质的一级结构（1.13 Primary Structure of Proteins）
1.14 肽键（1.14 Peptide bonds）
1.15 蛋白质的二级结构（1.15 Secondary Structure of Proteins）
1.16 α螺旋（1.16 The Alpha Helix）
1.17 β折叠（1.17 The Beta-Pleated Sheet）
1.18 β转角（1.18 The Beta Turn）
1.19 β突起（1.19 The Beta Bulge）
1.20 蛋白质的三级结构（1.20 Tertiary Structure of Proteins）
1. 21 疏水键（1.21 Hydrophobic interactions）
1.22 模体（1.22 Motif）
1.23 结构域（1.23 Domain）

第一章蛋白质的结构与功能

第二章核酸的结构与功能（Chapter 2 Structure and Function of Nucleic Acids)
2.1 碱基（2.1 Bases）
2.2 互变异构（2.2 Keto-enol tautomerism）
2.3 核苷（2.3 Nucleosides）
2.4 核苷酸（2.4 Nucleotides）
2.5 核酸（2.5 Nucleic Acids）
2.6 多种多样的RNA（2.6 Versatile RNAs）
2.7 核酸的一级结构（2.7 Primary Structure of Nucleic Acids）
2.8 B-DNA
2.9 A-DNA
2.10 Z-DNA
2.11 几种DNA的非常规的二级结构（2.11 Other forms of secondary structure of DNA）
2.12 RNA二级结构（2.12 Secondary Structure of RNA）
2.13 DNA三级结构（2.13 Tertiary Structure of DNA）
2.14 RNA三级结构（2.14 Tertiary Structure of RNA）
2.15 核糖核酸蛋白复合物（2.15 RNA-Protein Complex）
2.16 核小体（2.16 Nucleosome）
2.17 RNA世界（2.17 The RNA world hypothesis）

第二章核酸的结构与功能（Chapter 2 Structure and Function of Nucleic Acids)

第三章蛋白质和核酸的性质（Chapter 3 Properties of Proteins and Nucleic Acids)
3.1 紫外吸收（3.1 UV absorption）
3.2 沉淀（3.2 Precipitation）
3.3 两性解离（3.3 Acid & base dissociation and pI）
3.4 变性（3.4 Denaturation）
3.5 复性（3.5 Renaturation）
3.6 Tm
3.7 水解（3.7 Hydrolysis）
3.8 蛋白质的颜色反应（3.8 Protein coloring reaction)
3.9 电泳（3.9 Electrophoresis）
3.10 层析（3.10 Chromatography）
3.11 透析与超滤（3.11 Dialysis and Ultrafiltration）

第三章蛋白质和核酸的性质（Chapter 3 Properties of Proteins and Nucleic Acids)

第四章酶的结构与功能（Chapter 4 Structure and Function of Enzymes)
4.1 酶（4.1 Enzymes)
4.2 辅助因子（4.2 Cofactors)
4.3 核酶（4.3 Ribozymes）
4.4 活性中心（4.4 The Active Site）
4.5 “锁与钥匙”模型（4.5 The Lock and Key Model）
4.6 “诱导契合”模型（4.6 The Induced Fit Model）
4.7 “三点附着”模型（4.7 The Three-point Attachment Model）
4.8 酶的命名和分类（4.8 Enzyme Nomenclature）
4.9 酶动力学（4.9 Enzyme Kinetics）
4.10 米氏方程（4.10 The Mechaelis-Menten Equation）
4.11 kcat和kcat/Km（4.11 kcat & kcat/Km）
4.12 双倒数作图（4.12 The Double-Reciprocal Plot）
4.13 酶抑制剂（4.13 Enzyme Inhibitors）
4.14竞争性抑制剂（4.14 Competitive Inhibitor）
4.15 非竞争性抑制剂（4.15 Non-competitive Inhibitor）
4.16 反竞争性抑制剂（4.16 Uncompetitive Inhibitor）
4.17 基团特异性抑制剂（4.17 Group Specific Reagent）
4.18 底物类似物（4.18 Substrate Analogue）
4.19 自杀性抑制剂（4.19 Suicide Inhibitor）
4.20 别构酶（4.20 Allosteric Enzymes）
4.21 齐变模型（4.21 The Concerted Model）
4.22 序变模型（4.22 The Sequential Model）
4.23 过渡态稳定学说（4.23 The Transition-State Stabilization Theory）
4.24 抗体酶（4.24 Abzymes）
4.25 临近与定向效应（4.25 Catalysis by Proximity and Orientation）
4.26 广义酸碱催化（4.26 General Acid-Base Catalysis）
4.27 静电催化（Electrostatic Catalysis）
4.28 金属催化（4.28 Metal Catalysis）
4.29 共价催化（4.29 Covalent Catalysis）
4.30 底物形变（4.30 Substrate Strain）
4.31 蛋白酶（4.31 Proteases）
4.32 酶活性的调节（4.32 Regulation of Enzyme Activities)
4.33 同工酶（4.33 Isozymes）
4.34 别构调节（4.34 Allosteric Control）
4.35 共价修饰调节（4.35 Regulation by Covalent Modification）
4.36 水解激活（4.36 Proteolytic Activation）
4.37 调节蛋白的激活和抑制（4.37 Stimulation and Inhibition by Control Proteins）
4.38 维生素（4.38 Vitamins）

第四章酶的结构与功能（Chapter 4 Structure and Function of Enzymes)

第五章糖类和脂类的结构与功能（Chapter 5 Structure and Function of Carbohydrates and Lipids)
5.1 碳水化合物（5.1 Carbohydrates）
5.2 单糖（5.2 Monosaccharides）
5.3 差向异构体（5.3 Epimers）
5.4 异头体（5.4 Anomer）
5.5 寡糖（5.5 Oligosaccharides）
5.6 多糖（5.6 Polysaccharides）
5.7 糖缀化合物（5.7 Glycoconjugates）
5.8 脂类（5.8 Lipids）
5.9 脂肪酸（5.9 Fatty acids）
5.10 脂肪（5.10 Fats）
5.11 反式脂肪（5.11 Trans Fats）
5.12 磷脂（5.12 Phospholipids）
5.13 胆固醇（5.13 Cholesterol）
5.14 脂双层（5.14 Lipid Bilayers）

第五章糖类和脂类的结构与功能（Chapter 5 Structure and Function of Carbohydrates and Lipids)

第六章激素的结构与功能（Chapter 6 Structure and Function of Hormones)
6.1 激素（6.1 Hormones）
6.2 放射免疫测定法（6.2 Radioimmunoassay，RIA）
6.3 受体（6.3 Receptors）
6.4 第二信使（6.4 Second Messengers）
6.5 G蛋白（6.5 G-proteins）
6.6 蛋白质激酶（6.6 Protein Kinases）
6.7 通过胞内受体的激素作用机制（6.7 Mechanism of Hormone Action by Intracellular Receptors）
6.8 PKA系统（6.8 The PKA System）
6.9 PKC系统（6.9 The PKC System）
6.10 PKG系统（6.10 The PKG System）
6.11 NO系统（6.11 Nitric Oxide System）
6.12 受体酪氨酸激酶系统（6.12 The RTK System）
6.13 视觉产生相关的信号转导（6.13 Visual Signal Transduction）
6.14 嗅觉产生相关的信号转导（6.14 Olfactory Signal Transduction）
6.15 信号系统的终止（6.15 Termination of the Signal）

第六章激素的结构与功能（Chapter 6 Structure and Function of Hormones)

预备知识

先修课程：普通生物学和有机化学

参考资料

1. 杨荣武等. 生物化学原理. 第三版. 北京：高等教育出版社，2018
2. 杨荣武等. 生物化学. 第一版. 北京：科学出版社，2013
3. 杨荣武等. 分子生物学. 第二版. 南京：南京大学出版社，2017
4. 许根俊. 酶的作用机理. 北京：科学出版社，1983
5. 朱玉贤. 现代分子生物学. 第三版. 北京：高等教育出版社，2007
6. 杨荣武等. 生物化学学习指南与习题解析. 北京：高等教育出版社，2007
7. 王德宝，祁国荣. 核酸结构、功能与合成. 北京：科学出版社，1987
8. 罗纪盛等. 生物化学简明教程. 第三版. 北京：高等教育出版社，2006
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13. Reginald H. Garrett and Charles M. Grisham. Biochemistry. 4th ed. Brooks Cole, 2010
14. Katherine J. Denniston, Joseph J. Topping and Robert L. Caret. General, Organic and Biochemistry. 6th ed. McGraw-Hill Companies, 2008
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