代谢生物化学

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课程概述

本课程涉及的是生化中最富有挑战性的“代谢生化”,是已上线的“结构生化MOOC”的续篇,其主要内容是介绍由机体内各种化学反应构成的代谢途径及其调控机制。它们包括:代谢总论、生物氧化、生物能学、糖酵解、TCA循环、糖异生、PPP、糖原代谢、脂肪代谢、脂肪酸代谢、胆固醇代谢、氨基酸代谢以及核苷酸代谢等。

课程设计参照了“结构生物化学MOOC”的设计思路,将“代谢生物化学”分割成共13章的内容,每一章以知识点的方式展开,用生动形象的科学语言、启发诱导式的双语教学模式、与多媒体(包括许多自制的模型)紧密结合的方式,紧紧抓住“代谢的生化逻辑”这一点,理论联系实际,将复杂深奥的代谢生物化学原理讲得有趣、通俗、易懂和头头是道,激发了修读者的学习兴趣。

课程除了提供每一个经过精选的代谢知识点的MOOC视屏以外,还提供了每一个知识点的PPT、推荐的论文、辅助读物和其他课程补充资源,包括生化歌曲,如“今天我要氧化你”、“Final receptor”、“糖酵解有点甜”和“TCA有点酸”。

学完本课程,可让学习者真正理解和掌握代谢生物化学的基本理论、原理和一些重要的技术,并能够利用所学的理论、原理和技术更好地认识生命,同时为营养、健康及预防和治疗疾病等提供理论指导。

授课目标

授课的对象包括生命科学、医学、农学、药学专业的本科生和研究生,以及对生物化学及相互学科有兴趣的学习者。

以生物化学最富有挑战性的部分即“代谢生物化学”(Metabolic Biochemistry)作为课程的内容,方便学习者的学习,激发学习者的学习兴趣,以让全球广大生化爱好者和学习者受益,让他们真正领略代谢世界的精彩和神奇。

预备知识

先修课程:

普通生物学

有机化学

结构生物化学

证书要求

总成绩达到50分,合格;80分,优秀。

为了对学习者的在线学习过程更加负责,保证平台证书的严谨性和权威性,中国大学MOOC将不再发放免费证书;认证证书(同时有纸质版和电子版)需申请并付费:100元/份。

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. 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

6. David L. Neslson and Michael M. Cox. Lehninger principles of biochemistry. 7th ed. W.H. Freeman and Company, 2017

7. Laurence A. Moran, Robert A. Horton, Gray Scrimgeour and Marc Perry. Principles of Biochemistry. 6th ed. Pearson Education, Inc., 2016

8. John W. Baynes and Marek H. Dominiczak.Medical Biochemistry. 5th ed. Elsevier Limited, 2019

9. Bruce Alberts, Alexander Johnson, Julian Lewis, and Martin Raff, Essential Cell Biology. 5th ed. Garland Science, 2019

10. Donald Voet, Judith G. Voet and Charlotte W. Pratt. Biochemistry. 4th ed. John Wiley & Sons, Inc., 2014

第一章代谢总论 (Chapter 1. Metabolism Overview)
1.1 代谢 (Metabolism)
1.2 代谢途经 (Metabolic pathways)
1.3 代谢途径的分室化 (Compartmentalization of metabolic pathways)
1.4 代谢研究的方法 (Methods for studying the metabolism)
1.5 代谢组及代谢组学 (Metabolome and metabolomics)
第二章 生物能学(Chapter 2. Bioenergetics)
2.1 生物能学与吉布斯方程 ( Bioenergetics and Gibbs equations )
2.2 生化反应的标准条件 (Standard conditions in biochemical reactions)
2.3 生命系统内的偶联反应 (Coupling reactions in life systems)
2.4 高能生物分子 (High-energy biomolecules)
第三章 生物氧化 (Chapter 3. Biological oxidation)
3.1 生物氧化 (Biological oxidation)
3.2 呼吸链 (Respiratory chain)
3.3 复合体 (Complexes)
3.4 氧化磷酸化 (Oxidative phosporylation)
3.5 化学渗透学说 (Chemiosmotic theory)
3.6 Q循环(Q cycle)
3.7 结合变构学说 (Binding change theory)
3.8 氧化磷酸化抑制剂 (Inhibitors of oxidative phosphorylation)
第四章 糖酵解(Chapter 4. Glycolysis)
4.1 糖酵解概述 (Glycolysis overview)
4.2 葡萄糖的磷酸化 (Phosphorylation of glucose)
4.3 磷酸葡糖的异构化 (Isomerization of phosphoglucose)
4.4 磷酸果糖的再次磷酸化 (Further phosphorylation of phosphofructose)
4.5 六碳糖的腰斩 (Splitting of six-carbon sugar)
4.6 磷酸丙糖的异构化 (Isomerization of phosphotriose)
4.7 3-磷酸甘油醛的脱氢 (Dehydrogenation of glyceraldehyde-3-pphosphate)
4.8 第一步底物水平的磷酸化 (First substrate-level phosphorylation)
4.9 磷酸甘油酸的变位 (Mutatation of phosphoglycerate)
4.10 磷酸烯醇式丙酮酸的形成 (Formation of PEP)
4.11 第二步底物水平的磷酸化 (Another substrate-level phosphorylation)
4.12 其他底物进入糖酵解 (Other substrates for glycolysis)
第五章 三羧酸循环 (Chapter 5. Tricarboxylic acid cycle)
5.1 三羧酸循环概述 (Overview of TCA cycle)
5.2 三羧酸循环底物的形成 (Formation of substrates for TCA cycle)
5.3 柠檬酸的形成 (Formation of citrate)
5.4 异柠檬酸的形成 (Formation of isocitrate)
5.5 异柠檬酸的氧化脱羧 (Oxidative decarboxylation of isocitrate)
5.6 α-酮戊二酸的氧化脱羧 (Oxidative decarboxylation of α-ketoglutarate)
5.7 唯一的一步底物水平磷酸化 (Unique substrate-level phosphorylation)
5.8 草酰乙酸的再生 (Regeneration of OAA)
5.9 三羧酸循环的调控 (Regulation of TCA cycle)
5.10 三羧酸循环的回补反应 (Anaplerotic reactions of TCA cycle)
5.11 乙醛酸循环 (The glyoxylate cycle)
第六章 磷酸戊糖途径(Chapter 6. Pentose phosphate pathway)
6.1 酸戊糖途经概述(The overview of the pentose phosphate pathway)
6.2 六碳糖的斩首(Decapitation of six-carbon sugar)
6.3 磷酸戊糖的异构化(Isomerization of pentose phosphate)
6.4 碳单位的转移(The transfer of carbon units)
6.5 PPP的多种工作模式(Multiple operating modes of PPP)
6.6 NADPH的功能(The biological functions of NADPH)
第七章 糖异生(Chapter 7. Gluconeogenesis)
7.1 糖异生概述(Overview of gluconeogenesis)
7.2 丙酮酸到PEP的转变(Conversion of pyruvate to PEP)
7.3 1,6-二磷酸果糖到葡萄糖的转变(Conversion of F-1,6-BP to glucose)
7.4 Cori循环(Cori cycle)
第八章 糖原代谢(Chapter 8. Glycogen metabolism)
8.1 糖原分解(Glycogen breakdown)
8.2 糖原的合成(Glycogen synthesis)
8.3 糖原代谢的调控(Regulation of glycogen metabolism)
第九章 脂肪和磷脂的代谢 (Chapter 9. Metabolism of fat and phospholipids)
9.1 脂肪的分解 (Hydrolysis of fat)
9.2 脂肪的合成 (Synthesis of fat)
9.3 磷脂的分解 (Decomposition of phospholipids)
9.4 甘油磷脂的合成 (Synthesis of glycerophospholipids)
第十章 脂肪酸代谢(Chapter 10. FFA metabolism)
10.1 脂肪酸分解的概况(Overview of FFA breakdown)
10.2 脂肪酸的β氧化(β-oxidation of FFA)
10.3 脂肪酸的活化 (Activation of FFA)
10.4 脂酰-CoA跨线粒体内膜的转运(Transmembrane transport of acyl-CoA)
10.5 异常脂肪酸的β氧化(β-oxidation of unusual FFA)
10.6 酮体的形成和利用(Formation and utilization of ketone bodies)
10.7 脂肪酸合成的概况(Overview of FFA synthesis)
10.8 乙酰辅酶A的活化(Activation of acetyl-CoA)
10.9 脂肪酸合成的七步反应(Seven reactions of FFA synthesis)
10.10 脂肪酸代谢的调控(Regulation of FFA metabolism)
第十一章 胆固醇代谢(Chapter 11 Cholesterol metabolism)
11.1 胆固醇的生物合成(Biosynthesis of cholesterol)
11.2 胆固醇的分解及其代谢转变(Degradation and conversion of cholesterol)
11.3 胆固醇的转运(Cholesterol trafficking and delivery)
11.4 胆固醇生物合成的调控(Regulation of cholesterol biosynthesis)
第十二章 氨基酸代谢 (Chapter 12 Metabolism of Amion Acids)
12.1 氨基酸的分解 (Breakdown of amino acids)
12.2 氨基酸氧化酶和谷氨酸脱氢酶 (Amino acid oxidase and Lutamate dehydrogenase)
12.3 转氨酶 (Transaminase)
12.4 氨的代谢转变 (Metabolic shift of ammonia)
12.5 谷氨酰胺合成酶 (Glutamine synthetase)
12.6 尿素循环(The urea cycle)
12.7 氨基酸的生物合成 (Biosynthesis of amino acids)
第十三章 核苷酸代谢(Chapter 13. Nucleotide metabolism)
13.1 嘌呤核苷酸的从头合成(De novo synthesis of purine nucleotides)
13.2 嘧啶核苷酸的从头合成(De novo synthesis of pyrimidine nucleotides)
13.3 核苷酸的补救合成(Salvage synthesis of nucleotides)
13.4 脱氧核苷酸的合成(Synthesis of deoxyribonucleotides)
13.5 dTMP的合成(Synthesis of dTMP)
13.6 核苷酸还原酶(Ribonucleotide reductase)
13.7 嘌呤核苷酸的降解(Degradation of purine nucleotides)
13.8 嘧啶核苷酸的降解(Degradation of pyrimidine nucleotides)