《基础生物化学》课件

基础生物化学生物化学的定义和研究对象生物化学研究对象是研究生物体中化学物质的组成、结构、性质、功能以及相互作生物化学的研究对象包括生物体内所有化学物质，包括蛋白质、用的科学它探索生命过程的化学基础，从分子水平揭示生命的核酸、脂类、糖类等生物大分子，以及水、无机离子等小分子物奥秘质生物大分子的基本功能遗传信息结构和功能核酸储存和传递遗传信息蛋白质执行多种细胞功能，例如催化、运输和免疫能量和结构能量储存和膜结构碳水化合物提供能量，构成细胞壁和脂类储存能量，构成细胞膜，并参与细胞外基质信号转导细胞膜的结构和功能细胞膜是细胞的边界，也是细胞与外界环境进行物质交换和信息传递的重要场所细胞膜的结构主要包括磷脂双分子层、蛋白质和糖类磷脂双分子层是细胞膜的基本结构，它是由两层磷脂分子排列成的，磷脂分子的亲水头部朝向细胞膜内外两侧，疏水尾部朝向膜的内部蛋白质镶嵌在磷脂双分子层中，它们具有多种功能，例如运输物质、催化反应、传递信息等糖类附着在细胞膜的外表面，它们构成细胞表面的糖衣，具有保护、识别和免疫等作用糖类的种类和作用单糖二糖多糖葡萄糖、果糖、半乳糖等，是构成更蔗糖、麦芽糖、乳糖等，由两个单糖淀粉、纤维素、糖原等，由多个单糖复杂糖类的基本单位分子脱水缩合而成分子连接而成，具有储存能量、构成结构等功能糖代谢过程和能量产生糖酵解葡萄糖分解为丙酮酸，产生少量ATP三羧酸循环丙酮酸被氧化，产生大量的ATP和还原辅酶氧化磷酸化还原辅酶通过电子传递链，最终生成水，同时产生大量的ATP脂质的分类和生理功能脂肪酸甘油三酯磷脂固醇脂质的主要组成部分，包括饱主要储能物质，由甘油和脂肪构成细胞膜的重要成分，具有参与细胞膜的结构和功能，合和脂肪酸和不饱和脂肪酸酸组成亲水性和疏水性成性激素和维生素D蛋白质的结构层次一级结构二级结构氨基酸的线性序列，决定蛋白质多肽链局部折叠形成的螺旋和αβ的化学性质和功能折叠，主要由氢键维持三级结构四级结构整个多肽链的完整三维构象，由由多个具有三级结构的亚基组成疏水作用、氢键、离子键、范德的蛋白质复合体，例如血红蛋白华力等多种相互作用维持酶的结构和催化机制123酶的结构活性位点催化机制酶通常是蛋白质，其结构决定了其催化活性位点是酶分子中与底物结合并发生酶通过降低反应活化能来加速化学反应活性催化反应的区域速度维生素的分类和代谢作用水溶性维生素脂溶性维生素包括维生素族和维生素，易溶于水包括维生素、、、，易溶于脂B CA DE K，在体内储存量少，需要经常补充质，在体内储存量较多，过量摄入可能会造成中毒无机离子的生理功能电解质平衡酶的激活神经冲动的传导维持细胞内外液的渗透压和酸碱平衡，保许多酶需要无机离子作为辅因子才能发挥钠离子和钾离子在神经冲动的传导中起着证细胞正常的生理活动催化作用，例如镁离子参与酶的活性关键作用，参与神经细胞的膜电位的变化ATP核酸的结构和遗传信息核酸是生物体内重要的遗传物质，主要包括脱氧核糖核酸DNA和核糖核酸RNA两种DNA储存着遗传信息，并通过复制传递给下一代RNA则参与蛋白质的合成过程，将DNA中的遗传信息转化为蛋白质DNA的结构呈双螺旋结构，由两条反向平行的脱氧核苷酸链组成，两条链通过碱基对之间的氢键连接在一起RNA的结构则为单链结构，通常呈螺旋状DNA和RNA都由核苷酸组成，核苷酸包含一个五碳糖、一个磷酸基团和一个含氮碱基碱基包括腺嘌呤A、鸟嘌呤G、胞嘧啶C和胸腺嘧啶T或尿嘧啶U复制和转录DNA RNA复制DNA1遗传信息的复制转录RNA2遗传信息的转录蛋白质合成3遗传信息的翻译蛋白质的合成过程转录1信息转录为DNA mRNA翻译2信息翻译为蛋白质mRNA折叠3蛋白质折叠成特定三维结构基因表达的调控机制转录调控翻译调控蛋白质降解通过调节基因转录起始来控制蛋白质合成的控制的翻译效率，影响蛋白质的合成通过蛋白酶降解不需要的蛋白质，维持蛋白mRNA速率量质的平衡信号转导通路和细胞信号细胞之间的交流信号分子细胞通过信号转导通路相互交流信号分子可以是激素、神经递质，协调细胞的活动、生长因子等信号通路信号通路是一系列蛋白质相互作用的网络，将信号从细胞外传递到细胞内免疫系统的生化机制抗原识别抗体产生12免疫系统通过抗原受体识别入细胞识别抗原后，分化为浆B侵的病原体，启动免疫反应细胞，产生特异性抗体，与抗原结合，清除病原体细胞免疫免疫记忆34细胞识别抗原后，分化为效免疫系统能记住曾经感染过的T应细胞，直接攻击被感染的病原体，下次感染时，能更快T细胞或肿瘤细胞、更有效地清除病原体神经信号的生化基础神经元神经递质神经元是神经系统中的基本单位，负神经递质是神经元之间传递信息的关责接收、传递和整合信息键物质，例如多巴胺、乙酰胆碱和谷氨酸等突触突触是神经元之间的连接点，神经递质在突触中发挥作用，传递神经信号生物钟和生物节奏内在节律外部环境影响生物钟是生物体内的一种计时机制，它调节着各种生理活动，例生物节奏是指生物对外部环境变化的周期性反应，例如昼夜节律如睡眠、觉醒、激素分泌和体温变化、季节节律等遗传病的生化机制基因突变酶缺陷12基因突变导致蛋白质结构或功酶缺陷导致代谢产物积累或缺能改变，影响代谢途径，引起乏，引起一系列症状，如苯丙遗传疾病酮尿症、半乳糖血症代谢通路异常3遗传病可能影响多个代谢途径，导致复杂的生理变化和病理表现癌症的生化特征细胞生长失控代谢改变癌细胞不受正常细胞周期调控，癌细胞能量代谢发生改变，更依过度增殖，形成肿瘤赖于糖酵解，以满足快速增殖的能量需求血管生成转移肿瘤需要新生血管供应营养，癌癌细胞可以从原发肿瘤部位脱落细胞会分泌血管生成因子，促进，通过血液或淋巴系统扩散到其血管生成他部位，形成转移瘤环境污染物的毒理学空气污染水污染土壤污染有害气体和颗粒物会导致呼吸系统疾病，例污染物会进入水源，损害水生生物并影响人有害物质会积累在土壤中，影响植物生长并如哮喘和肺癌类健康通过食物链进入人体生物化学在医学中的应用诊断和治疗药物研发生物化学分析可用于诊断疾病，例如血液测试、尿液分析和基因生物化学研究帮助理解药物与靶点的相互作用，促进药物的发现检测和开发生物化学原理应用于药物开发、治疗方案制定和疾病管理生物化学研究可用于评估药物的有效性和安全性生物化学在农业中的应用作物改良病虫害防治动物饲料利用基因工程技术，改良作物品种，开发生物农药和生物肥料，减少化学利用生物技术提高饲料效率，降低养提高产量和抗逆性物质的使用，保护环境殖成本，提高动物健康水平生物化学在工业中的应用生物燃料发酵生物塑料利用生物化学技术，将生物质转化为可再生应用微生物发酵生产各种工业产品，例如酒开发可生物降解的塑料，减少环境污染，例能源，例如乙醇和生物柴油精饮料、抗生素、酶等如聚乳酸等PLA生物化学的发展历程早期探索公元前4世纪，古希腊哲学家就已经开始了对生命物质的思考，为生物化学奠定了基础19世纪的突破19世纪，科学家们开始研究生物体内的化学物质，如蛋白质、糖类和脂肪，并揭示了它们的基本结构和功能20世纪的飞跃20世纪，生物化学取得了重大进展，包括酶的发现、DNA结构的解析以及基因工程技术的应用21世纪的新纪元21世纪，生物化学继续快速发展，在基因组学、蛋白质组学以及代谢组学等领域取得了重大突破生物化学研究的新前沿合成生物学蛋白质组学设计和构建新的生物系统，用于研究细胞中所有蛋白质的表达、生产药物、生物燃料和材料修饰和相互作用代谢组学研究细胞中所有代谢物的变化，揭示疾病机制和药物作用机制生物化学学习的建议预习课程内容，掌握基础知识积极参与课堂讨论，提出疑问认真完成实验操作，注重实验结果分与同学组建学习小组，互相帮助析生物化学实验室安全防护措施化学品管理12实验室必须采取必要的安全措化学试剂要妥善保管，并按照施，如佩戴实验服、手套、护标签上的安全信息使用和处理目镜等，防止化学物质接触皮肤和眼睛紧急情况3实验室应配备必要的急救设备，并制定应急预案，以应对意外事故生物化学的未来展望精准医疗合成生物学食品安全生物化学将继续推动精准医疗的发展，通合成生物学将利用生物化学的原理，设计生物化学将为食品安全提供更可靠的技术过对个体基因组和蛋白质组的分析，实现和构建新的生物系统，解决环境污染、能保障，通过检测食品中的有害物质和微生个性化的诊断和治疗源短缺等全球性问题物，确保食品安全复习和讨论回顾知识点小组讨论师生互动回顾课程内容，巩固基础知识，并对重点内通过小组讨论，分享观点，互相学习，解决积极参与课堂互动，提出问题，寻求解答，容进行深入理解疑难问题加深对知识的掌握。