《生物化学基础知识》课件

生物化学基础知识探索生命奥秘的科学本课程介绍生物化学基本概念、研究方法和应用帮助理解生命分子机制及其与医学的关系什么是生物化学？研究对象研究生命过程分子基础医学关系理解疾病机制的基础发展简史从尿素合成到基因编辑生物化学研究方法简介光谱与色谱技术蛋白质纯化分子生物学工具分离分析分子构成柱层析与电泳分离扩增和测序技术PCR生物体内的基本元素氢H碳C参与能量转移生物分子骨架基础氧O氧化反应核心微量元素氮N锌铁铜等辅酶组成蛋白质核酸组成水和生物体中的溶液水分子特性生物体内作用与缓冲pH极性分子形成氢键参与代谢反应酸碱平衡维持高热容量稳定温度运输物质载体缓冲系统稳定pH优良溶剂特性维持细胞结构酶活性受影响pH生物大分子的基本分类蛋白质核酸由氨基酸构成的功能分子存储传递遗传信息碳水化合物脂类提供能量和结构组分能量储存和膜结构蛋白质的结构与功能功能多样性酶催化、运输、信号传导多级结构组织一级到四级结构氨基酸基础种氨基酸构成20氨基酸的种类与性质性质分类代表氨基酸特点疏水性亮氨酸、丙氨酸形成蛋白质疏水核心亲水性丝氨酸、苏氨酸常位于表面与水接触带电荷谷氨酸、赖氨酸参与离子键形成特殊功能半胱氨酸、脯氨酸形成二硫键或转角蛋白质二级结构螺旋折叠α-β-右手螺旋结构平行或反平行排列每个氨基酸一圈多肽链间氢键连接

3.6靠氢键稳定结构较为伸展血红蛋白多螺旋丝蛋白多折叠αβ蛋白质三级与四级结构三级结构单链蛋白折叠成特定空间构象靠疏水相互作用、离子键、二硫键稳定功能专一性来源四级结构多条多肽链组装成蛋白复合体亚基间非共价结合如血红蛋白四条链结构决定功能空间构象与分子识别结构变化调控活性错误折叠导致疾病蛋白质的功能实例酶的催化作用运输蛋白结构蛋白降低反应活化能血红蛋白运氧胶原蛋白提供韧性提高反应特异性载脂蛋白运脂质角蛋白保护表面免疫蛋白抗体识别抗原参与免疫防御蛋白质的合成与降解基因转录翻译合成信息转为核糖体组装氨基酸DNA RNA泛素化降解后修饰加工蛋白酶体切割处理糖基化磷酸化剪切酶的基本概念生物催化剂加速代谢反应速率不改变平衡底物专一性锁钥模型识别特定底物高效催化提高反应速率百万倍辅助因子辅酶辅因子协助催化酶的催化机制结合底物酶与底物形成复合物活性部位作用降低活化能促进转变底物转化底物变为产物产物释放酶恢复可重新催化酶的分类及命名氧化还原酶催化氧化还原反应如脱氢酶、氧化酶转移酶催化基团转移如激酶、转氨酶水解酶催化水解反应如蛋白酶、脂肪酶其他三类裂解酶、异构酶、连接酶断键、重排、合成酶促反应的动力学酶在医学中的应用48h35%诊断时效诊断灵敏度酶学检测快速出结果心肌梗死酶学标志物100+临床应用酶种类从诊断到治疗广泛应用核酸的种类与功能DNA RNA双链螺旋结构通常为单链结构遗传信息储存遗传信息传递脱氧核糖骨架核糖骨架基因组稳定表达多功能分子类型核苷酸结构碱基嘌呤腺嘌呤、鸟嘌呤A G嘧啶胞嘧啶、胸腺嘧啶、尿嘧啶C TU五碳糖含脱氧核糖DNA含核糖RNA磷酸基团3连接糖磷酸骨架-提供负电荷的结构与复制DNA解旋解旋酶打开双链引物结合引物提供端RNA3链延伸聚合酶添加碱基DNA校对修复错配碱基的类型与作用RNA信使RNA mRNA携带基因编码信息至核糖体转运RNA tRNA运送氨基酸到核糖体核糖体RNA rRNA构成核糖体骨架非编码RNA如调控基因表达miRNA基因表达与调控转录DNA1基因储存信息聚合酶合成RNA RNA2翻译加工RNA核糖体合成蛋白3剪接加帽加尾碳水化合物的分类多糖淀粉、糖原、纤维素寡糖2蔗糖、麦芽糖、乳糖单糖3葡萄糖、果糖、半乳糖单糖的结构异构型与型开链与环状和异构D Lαβ镜像异构体溶液中自发平衡羟基朝向不同多糖的结构和功能多糖类型结构特点生物功能淀粉糖苷键，部分植物储能α-1,4分支糖原糖苷键，高度动物储能α-1,4分支纤维素糖苷键，线性植物结构支持β-1,4几丁质乙酰氨基葡萄糖节肢动物外骨骼N-聚合物碳水化合物的代谢概述食物摄入淀粉分解为葡萄糖糖酵解葡萄糖转化为丙酮酸丙酮酸转化有氧进入线粒体无氧转变为乳酸能量产生生成供能ATP三羧酸循环（循环）TCA柠檬酸形成乙酰进入CoA经异柠檬酸脱羧2与草酰乙酸结合1酮戊二酸α-脱羧产生琥珀酰CoA35草酰乙酸再生氧化反应循环可继续进行4产生和NADH FADH2糖异生与糖原代谢糖异生糖原代谢非糖物质合成葡萄糖合成糖原合成酶关键酶磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶分解糖原磷酸化酶主要在肝脏进行激素调控胰岛素促合成禁食状态激活胰高血糖素促分解脂类的分类与功能脂肪酸能量密集储存长碳链羧酸甘油三酯主要能量储备脂肪细胞主要成分磷脂细胞膜主要成分两亲性结构固醇类膜流动性调节激素前体脂肪酸的结构与分类饱和脂肪酸不饱和脂肪酸必需脂肪酸无双键，直链结构含双键，有弯曲人体不能合成脂类的生物合成与分解脂肪酸合成1乙酰逐步延长CoA氧化分解β-2脂肪酸碳链缩短能量产出产生乙酰进入CoA TCA代谢调控激素与酶活性控制胆固醇与细胞膜生物膜的结构磷脂双分子层膜蛋白分类亲水头部朝外跨膜蛋白疏水尾部朝内周边蛋白流动镶嵌模型膜锚定蛋白信号转导基础受体活化配体与膜受体结合第二信使2蛋白激活产生G cAMP蛋白激酶级联3信号放大与传递细胞应答基因表达或代谢改变常见细胞信号通路信号通路酪氨酸激酶通路cAMP腺苷酸环化酶产生受体自身磷酸化激活cAMP钙信号通路核受体通路钙离子作为第二信使配体直接激活转录因子能量代谢全过程3275%~

7.3产量能量转换效率水解释放ATP ATP每分子葡萄糖完全氧化比汽车引擎高得多每摩尔释放千卡能量氧化磷酸化与线粒体复合体INADH脱氢酶复合体II琥珀酸脱氢酶复合体III细胞色素c还原酶复合体IV细胞色素c氧化酶合酶ATP利用质子梯度合成ATP维生素与辅酶水溶性维生素2脂溶性维生素族、B C

1、、、A DE KNAD+/NADP+由烟酰胺形成B3辅酶AFAD5由泛酸形成B5由核黄素形成B24荷尔蒙调节与信号激素类型来源主要功能受体位置胰岛素胰腺细胞降低血糖细胞膜β糖皮质激素肾上腺皮质应激反应细胞质核/甲状腺素甲状腺代谢调控细胞核肾上腺素肾上腺髓质应激反应细胞膜遗传信息的转录后修饰剪接多腺苷酸化翻译后修饰RNA切除内含子连接外显子添加尾巴增加稳定性磷酸化糖基化影响功能polyA蛋白质降解与自噬泛素蛋白酶体自噬过程-特异性标记降解自噬体形成包裹物质泛素连接识别信号与溶酶体融合蛋白酶体切割蛋白降解再循环利用生物化学实验基础样品制备组织匀浆、细胞裂解蛋白提取与纯化分析方法电泳分离蛋白核酸/免疫印迹检测目标蛋白数据解读结果定量与统计分析分子量与浓度计算分子诊断技术技术基因测序杂交技术PCR扩增特定片段确定序列组成特异性核酸探针结合DNA DNA高灵敏度检测全基因组或靶向分析原位杂交定位表达质谱分析蛋白质组学鉴定代谢产物检测典型代谢疾病案例糖尿病高脂血症遗传性代谢病胰岛素分泌或作用障碍血脂异常升高苯丙酮尿症型自身免疫破坏脂蛋白代谢障碍糖原累积症I型胰岛素抵抗动脉粥样硬化风险脂肪酸氧化障碍II药物与生物化学靶点识别酶、受体、转运体药物结合特异性相互作用生化效应抑制或激活功能生物化学与人类健康膳食营养疾病机制宏微量营养素平衡分子水平病理变化个性化医疗预防医学43基因分型指导治疗生化标志物早期预警现代生物化学新进展蛋白质组学转录组学基因编辑全蛋白质组分析基因表达谱绘制精确修饰CRISPR DNA全景总结与知识图谱课后练习与思考题80%15%基础题比例综合应用题掌握基本概念和机制生化机制与疾病关联5%探究性问题设计实验验证假说结束语与展望夯实基础理解生命本质的阶梯应用拓展医药健康技术创新未来方向探索生命奥秘无限可能。