《生物化学原理》课件

生物化学原理本课程探讨生命的分子基础，阐释生物大分子的结构与功能为医学及生命科学研究奠定专业理论基础生物化学发展史概述早期发现尿素合成突破结构突破DNA双螺旋发现现代技术基因编辑革命生命的分子基础蛋白质结构与功能执行者核酸遗传信息存储脂质能量储备与膜结构碳水化合物能量来源与结构组分原子、分子与键合关键元素化学键类型C、H、O、N、P、S共价键稳定结构构成生物分子基础非共价键维持空间构象溶液与值的原理pH酸性pH7中性pH=7碱性pH7氨基酸基础知识非极性极性12甘氨酸、丙氨酸丝氨酸、苏氨酸碱性酸性赖氨酸、精氨酸天冬氨酸、谷氨酸43氨基酸性质与反应蛋白质一级结构肽键形成氨基与羧基脱水缩合多肽链延长N端至C端方向序列测定EDMAN降解逐步分析蛋白质高级结构二级结构三级结构四级结构α螺旋

3.6个氨基酸/圈疏水作用驱动折叠血红蛋白四个亚基β折叠平行/反平行排列二硫键稳定结构抗体重链加轻链蛋白质折叠与结构功能关系分子伴侣错误折叠朊病毒辅助正确折叠β淀粉样蛋白聚集构象改变引发疾病蛋白质的分离与纯化方法离心分离基于密度差异层析纯化亲和/离子交换/凝胶过滤电泳分析SDS-PAGE分离蛋白蛋白质的鉴定与分析技术现代蛋白质结构分析技术多样，从一级序列到高级结构全方位解析酶的基本原理底物结合活性中心识别特定分子催化反应发生酶再生产物释放循环催化新反应完成生化转化酶动力学基础Vmax最大反应速率Km米氏常数，底物浓度为Vmax/2时值Kcat转换数，衡量催化效率Kcat/Km酶催化效率的最佳指标酶的调控机制辅因子结合维生素衍生物激活共价修饰磷酸化/糖基化调节别构效应远端结合引起构象变化酶的抑制类型竞争性抑制非竞争性抑制抑制剂与底物竞争活性中心抑制剂结合酶-底物复合物不可逆抑制共价修饰永久失活酶生物催化剂的特点10^1737°C催化效率提升最适温度较非催化反应人体生理条件

7.4最适pH细胞内环境及高能磷酸键ATP结构能量释放ATP腺苷三磷酸ATP→ADP+Pi

7.3kcal/mol三个磷酸基团ATP→AMP+PPi

10.9kcal/mol碳水化合物分类单糖二糖多糖•葡萄糖•蔗糖•淀粉•果糖•乳糖•糖原•半乳糖•麦芽糖•纤维素单糖结构示意及异构体葡萄糖果糖构型α/βD/LC1位构型差异酮糖代表基于甘油醛参照系统二糖与多糖结构蔗糖淀粉纤维素α1→2连接α1→4与α1→6连β1→4连接接碳水化合物的生理功能分子识别细胞表面标记结构功能细胞壁与细胞外基质能量储存糖原与淀粉糖代谢糖酵解——葡萄糖起始底物消耗ATP活化阶段消耗2ATP裂解阶段六碳分裂为两个三碳能量收获产生4ATP，净得2ATP糖代谢三羧酸循环——乙酰进入脱羧反应CoA1与草酰乙酸结合释放CO₂2底物水平磷酸化氧化反应43直接产生GTP产生NADH和FADH₂糖代谢氧化磷酸化——复合物复合物复合物1I2II3IIINADH脱氢酶复合物琥珀酸脱氢酶细胞色素bc₁复合物复合物合酶4IV5ATP细胞色素c氧化酶利用质子梯度合成ATP糖异生与糖原代谢糖异生糖原合成糖原分解非糖前体转化为葡萄糖糖原合成酶催化延长磷酸化裂解释放G-1-P饥饿状态下维持血糖支链酶形成分支激素平衡调控脂类化合物分类脂类包括脂肪酸、甘油三酯（能量存储）、磷脂（膜结构）和类固醇（信号分子）脂肪酸结构与命名饱和脂肪酸棕榈酸C16:0单不饱和油酸C18:1多不饱和ω-3EPA C20:5多不饱和ω-6亚油酸C18:2脂肪酸的代谢与氧化β-脂肪酸活化形成脂酰CoA线粒体转运肉碱穿梭系统位氧化β四步循环脱去乙酰CoA能量产生FADH₂、NADH与乙酰CoA胆固醇与类固醇生物合成乙酰活化CoA合成HMG-CoA还原HMG-CoA他汀类药物作用靶点甲羟戊酸途径合成异戊二烯单位鲨烯合成30碳中间体环化及修饰形成类固醇核心结构脂蛋白与脂质运输脂类的信号与调节功能前列腺素类固醇激素鞘脂质炎症反应调节靶细胞基因表达调控细胞凋亡信号核酸的结构与功能DNA RNA•双链螺旋结构•通常单链结构•遗传信息存储•信息传递与翻译•4种碱基A、T、G、C•4种碱基A、U、G、C核苷酸组成•碱基•五碳糖•磷酸基团双螺旋模型DNA碱基配对A-T双氢键；G-C三氢键糖磷酸骨架-螺旋外侧亲水性结构主沟与次沟提供蛋白质结合位点型B DNA每

10.5个碱基对完成一圈的多样化结构与功能RNA非编码mRNA tRNArRNA RNA携带编码信息三叶草结构构成核糖体基础miRNA调控基因表达5帽子和3尾巴修饰携带氨基酸的适配器具有催化活性lncRNA多种调控功能基因表达的基本流程DNA遗传信息存储转录DNA→RNA合成加工RNA剪接、修饰翻译核糖体合成蛋白质复制与修复机制DNA半保留复制聚合酶核苷酸切除修复DNA子代DNA各含一条亲代链5→3延伸新链修复紫外损伤转录与翻译的调控机制启动子识别RNA聚合酶结合位点转录因子结合增强或抑制基因表达调控RNAmiRNA介导的沉默表观遗传修饰DNA甲基化与组蛋白修饰信号转导原理配体结合信号转换1受体构象改变第二信使产生2细胞响应信号放大43基因表达或代谢改变激酶级联反应细胞代谢整合与调控不同代谢途径通过激素与关键酶相互连接，形成复杂的调控网络细胞呼吸与能量转换102糖酵解循环TCA每葡萄糖净产ATP数每丙酮酸产GTP数34总计每葡萄糖完全氧化ATP数膜生物化学基础磷脂双分子层膜蛋白类型膜转运方式两亲性结构跨膜、周边、脂锚定被动扩散、易化、主动生物化学实验技术简介色谱技术光谱分析高效液相、气相、亲和层析紫外、荧光、红外、质谱电泳技术组学技术聚丙烯酰胺凝胶、琼脂糖凝胶基因组、蛋白质组、代谢组分子对接与药物设计分子对接理性药物设计预测药物-靶标结合方式基于结构的药物发现评估亲和力药效团模型构建生物化学与疾病（）代谢病1糖尿病胰岛素分泌/响应缺陷高胆固醇血症LDL受体基因突变痛风嘌呤代谢障碍肥胖能量摄入超过消耗生物化学与疾病（）遗传病2苯丙酮尿症苯丙氨酸羟化酶缺陷杜氏肌营养不良肌营养蛋白基因突变镰状细胞贫血血红蛋白β链点突变生物化学的前沿进展基因编辑合成生物学蛋白质结构预测CRISPR精准修改DNA序列人工设计生物系统AlphaFold突破生物化学原理思维导图分子基础代谢网络1生物大分子认识能量转换与物质合成2应用拓展信息传递43医学与生物技术基因表达与调控典型考题与案例分析计算题1酶动力学参数计算机制题2代谢通路关键步骤应用题3临床生化指标分析总结与展望基础理论分子层面理解生命技术革新新方法推动新发现医学应用诊断与精准治疗未来方向跨学科融合创新。