《生物化学课件翻译》课件

生物化学课件翻译欢迎参与年新版生物化学全解读课程本课程将为您提供系统性2025PPT的生物化学知识框架，包括专业术语的中英文对照和各知识板块的详细梳理在接下来的课程中，我们将深入探讨从细胞基本组成到最前沿的生物化学研究进展，确保您能够掌握该学科的核心概念和应用技能每个章节都配有详细的英汉对照，帮助您更好地理解国际生物化学文献课件目录与结构总览1基础知识板块包括生物化学导论、细胞化学组成、水的特性、值与缓冲系统等基础概念，为pH后续学习奠定坚实基础2生物大分子板块详细介绍蛋白质、核酸、糖类和脂类的结构与功能，以及它们在生物体内的重要作用和相互关系3代谢与能量板块系统讲解糖代谢、脂代谢、蛋白质代谢以及能量转换的基本原理和调控机制应用与前沿板块探讨生物化学在医学、基因工程等领域的应用，以及当前研究前沿和最新进展生物化学学科简介生物化学的定义与分子生物学的关系学科发展大事记生物化学（）是研究生物生物化学主要关注生物分子的结构和功从年维勒合成尿素打破有机物只Biochemistry1828体内化学物质的结构、性质及其在生命能，而分子生物学（能由生物体合成的观念，到年沃Molecular1953过程中的作用和变化规律的科学它是）则侧重于遗传信息的传递和表森和克里克提出双螺旋结构，再到Biology DNA理解生命本质的基础学科，连接了化学达两者相辅相成，共同构成了现代生现代基因组学和蛋白质组学的兴起，生与生物学两大领域命科学的核心基础物化学在短短两个世纪内取得了令人瞩目的进展作为一门边缘学科，生物化学不仅融合了化学、生物学的研究方法，还广泛应用物理学、数学等多学科知识，是现代医学、药学、农业等应用领域的理论基础细胞的化学组成蛋白质水占干重的，执行结构和功能任50-60%占细胞质量的，是生物反应的务（，生命活动的主要承担70-80%Proteins主要溶剂和介质（，生命的摇者）Water篮）核酸和，携带遗传信息DNA RNA3（，遗传信息的载体）Nucleic acids脂类糖类形成膜结构和能量储存（，膜的Lipids主要成分和能量储备）提供能量和结构成分（，能量和结构物质）Carbohydrates细胞是生命的基本单位，其化学组成包括宏观元素（、、、、、等）和微量元素（、、等）这些元素通过化学键C HO NP SFe ZnCu形成各种有机分子，构成了细胞的基本结构和功能单元了解细胞的化学组成对理解生命过程至关重要水的重要性及性质水的特殊理化特性水在生物体内的分布•极性溶剂（）•细胞内水（）约占Polar solventIntracellular water体重的•高比热容（）40%High specificheat capacity•细胞外水（）约•高热传导性（）Extracellular waterHighthermal conductivity占体重的20%•高表面张力（）High surfacetension•转运水（）血浆、淋Transport water•密度异常（）°Density anomaly4C巴液等时达到最大•结构水（）与生物Structural water大分子结合水的生物学功能•作为溶剂（）Solvent•参与代谢反应（）Metabolic reactant•维持细胞形态（）Cell morphologymaintenance•温度调节（）Temperature regulation•物质运输载体（）Transport medium水是生命存在的基础，其独特的化学性质源于分子的极性结构和氢键形成能力这些特性使水成为理想的生物溶剂，并在维持生物体温度稳定、促进生化反应和物质运输等方面发挥关键作用与生物缓冲液pH的定义和计算pH，表示氢离子浓度的负对数pH=-log[H+]缓冲液基本原理由弱酸碱及其盐组成，能抵抗变化/pH生物缓冲系统维持体液稳定的关键机制pH生物体内存在多种缓冲系统，共同维持体液的相对恒定血液中的碳酸氢盐缓冲系统（，）是最重要pH Bicarbonatebuffer systemHCO3-/H2CO3的体液缓冲系统，维持血液在的狭窄范围内pH

7.35-

7.45磷酸盐缓冲系统（，）在细胞内液和肾小管中起重要作用，而蛋白质缓冲系统（Phosphate buffersystem HPO42-/H2PO4-Protein buffer）则依靠蛋白质上的氨基和羧基发挥缓冲作用这些缓冲系统协同工作，确保生物体内各种酶和生化反应在最适环境中进行system pH亨德森哈塞尔巴赫方程（）是分析缓冲系统的重要工具，其中是酸的解离常数-Henderson-Hasselbalch equation:pH=pKa+log[A-]/[HA]pKa的负对数生物大分子介绍蛋白质（）Proteins由氨基酸通过肽键连接而成，是结构和功能的主要承担者包括酶、抗体、运输蛋白、收缩蛋白等多种功能蛋白，在生命活动中发挥着不可替代的作用核酸（）Nucleic acids包括（脱氧核糖核酸，）和（核糖核酸，DNA deoxyribonucleicacid RNAribonucleic），是遗传信息的载体和表达者，控制着蛋白质的合成和细胞的遗传特性acid糖类（）Carbohydrates主要包括单糖、双糖和多糖，是细胞能量的主要来源，也是细胞表面识别和细胞壁结构的重要组成部分如葡萄糖（）、淀粉（）、糖原（）等glucose starch glycogen脂类（）Lipids包括脂肪、磷脂、类固醇等，是细胞膜的主要成分，也是能量储备和信号分子如甘油三酯（）、磷脂（）、胆固醇（）等triglycerides phospholipidscholesterol生物大分子是生命活动的物质基础，它们通过复杂的相互作用维持着生命体的结构和功能这些大分子的合成、降解和调控构成了生物体内的代谢网络，是生命活动得以持续的关键氨基酸与蛋白质209标准氨基酸必需氨基酸构成蛋白质的基本单元，每种氨基酸都有特定的结构和人体无法合成，必须从食物中获取的氨基酸数量性质4氨基酸种类按侧链性质分为非极性、极性无电荷、酸性和碱性氨基酸（）是蛋白质的基本结构单位，所有氨基酸都具有一个中心碳原子（碳，Amino acidsα-alpha），连接着一个氨基（，）、一个羧基（，）、一个氢原子carbon-NH2amino group-COOH carboxylgroup和一个侧链（基团，）R sidechain种标准氨基酸根据其侧链的化学性质可分为非极性氨基酸（如丙氨酸、缬氨酸）、极性无电荷20Alanine Valine氨基酸（如丝氨酸、苏氨酸）、酸性氨基酸（如谷氨酸、天冬氨酸Serine ThreonineGlutamic acidAspartic）和碱性氨基酸（如赖氨酸、精氨酸）acid LysineArginine氨基酸通过肽键（）连接形成多肽链，最终折叠成具有特定功能的蛋白质肽键是氨基酸之间羧基Peptide bond的碳原子与另一氨基酸氨基的氮原子之间形成的共价键蛋白质结构层次一级结构（）Primary structure氨基酸在多肽链中的排列顺序二级结构（）Secondary structure氢键形成的局部折叠，如螺旋和折叠αβ三级结构（）Tertiary structure整个多肽链的三维折叠形态四级结构（）Quaternary structure多个多肽链（亚基）的空间组合蛋白质的一级结构是由基因决定的氨基酸序列，通过肽键连接形成二级结构主要包括螺旋（）和折叠（），这些结构是由多肽骨架上氨基和羰αα-helixββ-sheet基之间形成的氢键稳定的蛋白质的三级结构是指整个多肽链折叠成的三维空间构象，由多种非共价相互作用（如疏水相互作用、氢键、离子键、范德华力）和少量共价键（如二硫键）共同稳定四级结构是由多个蛋白质亚基（）组装形成的复合物，如血红蛋白（）由四个亚基组成subunits hemoglobin蛋白质功能与分类酶与酶促反应底物结合（）Substrate binding酶与特定底物结合形成酶底物复合物-催化转化（）Catalytic conversion酶通过降低活化能促进反应进行产物释放（）Product release反应完成后产物离开，酶可再次使用酶（）是具有催化功能的蛋白质，能够特异性地加速生物化学反应而本身不被消耗酶的作Enzyme用原理是通过降低反应的活化能（，）来加速反应速率，但不改变反应的平衡Activation energyEa常数酶的专一性（）是其最重要的特性之一，这种专一性来源于酶的活性中心（）Specificity Active site与底物（）之间的精确匹配根据艾米尔费希尔（）提出的锁钥学说Substrate·Emil Fischer（），酶的活性中心就像锁，只有特定的底物（钥匙）才能与之匹配Lock andkey model柯什兰（）的诱导契合学说（）进一步完善了这一理论，认为酶的活KoshlandInduced fitmodel性中心具有一定的柔性，可以在底物结合过程中发生构象变化，以更好地适应底物酶动力学要点米氏常数（）酶对底物的亲和力指标，数值越小亲和力越大Michaelis constant,Km最大反应速率（）酶完全饱和时的反应速率Maximum velocity,Vmax米氏方程（）Michaelis-Menten equationv=Vmax[S]/Km+[S]转换数（）每个酶分子每秒钟转化的底物分子数Turnover number,kcat催化效率（）评价酶催化效率的综合指标Catalytic efficiency,kcat/Km竞争性抑制（）抑制剂与底物竞争结合酶的活性中心Competitive inhibition非竞争性抑制（）抑制剂结合在酶的非活性部位，改变酶的构象Noncompetitive inhibition米氏门腾方程（）是描述酶促反应动力学的基本方程，它表明反应速率-Michaelis-Menten equationv与底物浓度之间的关系当远小于时，反应速率近似为一级反应；[S]v=Vmax[S]/Km+[S][S]Km当远大于时，反应速率接近，表现为零级反应[S]Km Vmax莱恩威弗伯克作图法（）是分析酶动力学参数的常用方法，通过对米氏方程取-Lineweaver-Burk plot倒数得到，绘制对的直线图，从中可以确定和1/v=Km/Vmax1/[S]+1/Vmax1/v1/[S]Km的值Vmax酶的调节机制共价修饰（Covalent活性部位调节（Activesite）modification）regulation通过化学基团的添加或移除改变酶活性，如直接作用于酶的活性中心，如竞争性抑制剂磷酸化、乙酰化基因表达调控（别构调节（）Gene expressionAllosteric regulation）regulation调节分子结合在远离活性中心的位点，通过通过控制酶的合成和降解来调节酶的数量构象变化影响酶活性酶活性的精确调控对于维持生物体内的稳态至关重要共价修饰是一种重要的调控机制，例如蛋白激酶（）通过添加Protein kinases磷酸基团（）来激活或抑制靶酶，而蛋白磷酸酶（）则可以移除这些磷酸基团Phosphorylation Proteinphosphatases别构调节（）是另一种重要的调控机制，涉及调节分子（效应物，）结合到酶分子上远离活性中心的Allosteric regulationeffector位点（别构位点，），引起酶的构象变化，从而影响其活性磷酸果糖激酶（）就是一个典型的allosteric sitePhosphofructokinase别构酶，它受、和柠檬酸等多种代谢中间产物的调节ATP AMP核酸化学基础（脱氧核糖核酸）（核糖核酸）DNA RNA是由脱氧核苷酸（）通过磷酸二酯键连由核苷酸（）组成，通常为单链结构每个核DNA deoxynucleotidesRNA nucleotides接而成的双链结构每个脱氧核苷酸由一个脱氧核糖苷酸包含一个核糖（）、一个含氮碱基和一个磷酸基团ribose（）、一个含氮碱基和一个磷酸基团组成中的碱基包括腺嘌呤（）、鸟嘌呤（）、胞嘧啶（）deoxyribose DNA RNA AG C中的碱基包括腺嘌呤（，）、鸟嘌呤（，和尿嘧啶（，，替代了中的）有多种类adenine Aguanine uracilU DNA T RNA）、胞嘧啶（，）和胸腺嘧啶（，）型，包括信使（）、转运（）和核糖体G cytosineC thymineT RNAmRNA RNAtRNA（）RNA rRNA核酸是遗传信息的载体，在蛋白质合成和基因表达调控中起着核心作用核苷酸不仅是核酸的基本组成单位，还作为能量载体（如）和信号分子（如）参与多种生物过程核酸中的碱基配对遵循互补原则与（或）配对，与配对，这种特异性ATP cAMP ATU GC配对是复制、转录和翻译等过程的基础DNA核酸的一级结构是指核苷酸的线性序列，而高级结构则涉及分子的空间折叠通常以双螺旋形式存在，而则可以形成各种DNA RNA复杂的三维结构，如的三叶草结构，这些结构对其功能至关重要tRNA的分子结构DNA物理参数（结构特点（发现历史（Physical StructuralDiscovery）））parameters featureshistory双螺旋每转一圈约有个双螺旋的两条链方向相反年，詹姆斯沃森（DNA10DNA1953·James碱基对，螺旋直径约为纳米，（反平行，），一）和弗朗西斯克里克2antiparallel Watson·碱基间距约为纳米碱基对条从到，另一条从到（）基于罗莎琳

0.345335Francis Crick通过氢键连接之间形成主要以型结构存在于生物德富兰克林（A-T2DNA B·Rosalind个氢键，之间形成个氢体内，但也存在型和型等其）的射线衍射数据，G-C3A ZFranklin X键，因此含量高的区域他构象分子内部的碱基对提出了双螺旋模型这一发G-C DNA DNA DNA更稳定呈疏水性，而外部的磷酸糖骨现为理解遗传信息的储存和传递-架带负电荷，使在水溶液中提供了关键基础，被认为是世DNA20保持稳定纪生物学最重要的发现之一的双螺旋结构完美地解释了遗传信息的储存和复制机制在复制过程中，双螺旋解开，每条单DNA DNA链作为模板合成新的互补链，最终形成两个完全相同的分子，这种半保留复制（DNA semiconservative）机制确保了遗传信息的准确传递replication除了经典的结构外，在特定条件下还可以形成其他构象，如（脱水条件下）和B-DNA DNAA-DNA Z-（高盐浓度下）此外，研究表明还可以形成三链体、四链体等特殊结构，这些结构在基因表DNA DNA达调控和某些疾病发生中可能发挥重要作用与其多样性RNA信使（）RNA MessengerRNA,mRNA携带编码的遗传信息到核糖体，作为蛋白质合成的模板含有帽子结构（）、编码区DNA mRNA55cap（）和多聚尾（），这些结构对的稳定性和翻译效率至关重要coding region3A poly-A tailmRNA转运（）RNA TransferRNA,tRNA负责将特定的氨基酸运送到核糖体，参与蛋白质合成呈现特殊的三叶草二级结构和形三级结构，tRNAL包含反密码子环（）用于识别上的密码子，以及接受茎（）用于连anticodon loopmRNA acceptorstem接氨基酸核糖体（）RNA RibosomalRNA,rRNA与蛋白质一起构成核糖体，是蛋白质合成的主要场所不仅提供核糖体的结构骨架，还具有催化肽键rRNA形成的酶活性（核酶活性，），是核糖体中最重要的功能组分ribozyme activity非编码（）RNA Non-coding RNA,ncRNA不编码蛋白质但具有调控功能的，包括微小（）、小干扰（RNA RNA microRNA,miRNA RNAsmall）、长链非编码（）等，在基因表达调interfering RNA,siRNA RNAlong non-coding RNA,lncRNA控、染色质修饰等多种生物过程中发挥重要作用是连接和蛋白质的桥梁，在遗传信息的传递和表达中起着核心作用与不同，通常为单链结RNA DNA DNA RNA构，但可以通过分子内碱基配对形成复杂的二级和三级结构，这些结构对的功能至关重要近年来，随着研究RNA的深入，越来越多的非编码被发现，它们在基因表达调控网络中发挥着关键作用，极大地拓展了我们对基因组RNA功能的认识遗传信息的流动复制（）DNA DNAReplication半保留复制方式，需要多种酶的参与，包括解旋酶（）、聚合酶（DNA helicaseDNA DNA）、引物酶（）、连接酶（）等复制过程高度精确，错误率约为polymerase primaseligase10^-9转录（）Transcription由聚合酶（）催化，将的遗传信息转录为在真核生物中，RNA RNApolymerase DNA RNA初级转录产物（）需要经过加帽（）、剪接（）和加尾pre-mRNA cappingsplicing（）等加工过程，形成成熟的polyadenylation mRNA翻译（）Translation在核糖体上进行，将的核苷酸序列按照遗传密码表（）翻译成蛋白质的氨mRNA geneticcode基酸序列翻译过程包括起始（）、延伸（）和终止（）initiation elongationtermination三个阶段，需要多种因子的参与分子生物学中心法则（）描述了遗传信息的传递方向Central dogmaof molecularbiology蛋白质复制确保遗传信息的准确传递，转录和翻译则实现遗传信息的表达在特定情况DNA→RNA→DNA下，信息也可以从逆转录到（如逆转录病毒），但蛋白质的信息通常不能逆向传递到核酸RNA DNA在真核生物中，基因表达过程更为复杂，涉及到前体的剪接（）通过选择性剪接RNA RNA splicing（），一个基因可以产生多种和蛋白质，极大地增加了基因组的编码潜力此外，alternative splicingmRNA真核生物中的转录和翻译在时空上是分离的，转录在细胞核内进行，而翻译则在细胞质中的核糖体上进行基因表达调控要点原核生物基因调控（）真核生物基因调控（）Prokaryotic gene regulation Eukaryoticgeneregulation原核生物的基因调控主要发生在转录水平，最经典的模型是乳糖操纵真核生物的基因调控更为复杂，可以发生在转录前、转录、转录后、子（）操纵子（）是一组功能相关基因的表达翻译和翻译后多个水平转录水平的调控涉及多种转录因子lac operonoperon单位，包括结构基因（）、启动子（）、增强子（）和沉默子structural genestranscription factorsenhancers（）、操作子（）和调节基因（（）等顺式作用元件（）promoter operatorregulatory silencerscis-acting elements）gene在乳糖操纵子中，当环境中没有乳糖时，阻遏蛋白（）结此外，染色质结构修饰（）如组蛋白乙repressor chromatinmodifications合到操作子上，阻止聚合酶的结合，从而抑制基因表达；当有酰化（）、甲基化（）等表观遗RNA histoneacetylation methylation乳糖存在时，乳糖与阻遏蛋白结合，使其构象改变，不能与操作子结传机制（）在真核基因表达调控中也起着epigenetic mechanisms合，从而解除抑制，允许基因表达关键作用转录后调控包括剪接（）、稳定性控RNAsplicingRNA制等，而翻译和翻译后调控则涉及蛋白质修饰、定位和降解等过程基因表达的精确调控对于生物体适应环境变化和维持正常发育至关重要与原核生物相比，真核生物的基因表达调控更为精细和复杂，这与真核生物基因组的复杂性和多细胞结构的需求相适应近年来，非编码如在基因表达调控中的重要作用逐渐被揭示，为我们理解RNAmicroRNA基因表达网络提供了新的视角糖类结构与功能糖类（）是由碳、氢、氧组成的有机化合物，一般分子式为根据分子中糖单元的数量，糖类可分为单糖（）、双糖Carbohydrates CnH2Om monosaccharides（）、寡糖（）和多糖（）disaccharides oligosaccharidespolysaccharides单糖是最简单的糖类，如葡萄糖（）、果糖（）和半乳糖（）双糖由两个单糖通过糖苷键连接而成，如蔗糖（，由葡萄糖和果糖组成）、麦glucose fructosegalactose sucrose芽糖（，由两个葡萄糖组成）和乳糖（，由葡萄糖和半乳糖组成）maltose lactose多糖是由多个单糖通过糖苷键连接而成的高分子化合物，如淀粉（）、糖原（）和纤维素（）淀粉是植物储存能量的主要形式，由直链淀粉starchglycogencellulose（）和支链淀粉（）组成；糖原是动物储存能量的主要形式，结构与支链淀粉类似但分支更多；纤维素是植物细胞壁的主要成分，具有重要的结构功能amylose amylopectin糖代谢路径总览食物摄入（）Food intake碳水化合物通过消化系统分解为单糖，主要是葡萄糖，然后被吸收进入血液循环糖酵解（）Glycolysis葡萄糖在细胞质中分解为丙酮酸（），产生少量和这是一个无氧过程，是所pyruvate ATP NADH有细胞获取能量的基本途径柠檬酸循环（）Citric acid cycle/TCA cycle在有氧条件下，丙酮酸进入线粒体，被氧化为乙酰，然后进入柠檬酸循环，产生更多的还原当量CoA（和）NADH FADH2电子传递链（）Electron transportchain和将电子传递给氧气，同时产生大量，这一过程称为氧化磷酸化（NADH FADH2ATP oxidative）phosphorylation除了能量产生途径外，糖代谢还包括糖原合成（）和糖原分解（）、糖异生glycogenesis glycogenolysis（）、磷酸戊糖途径（）等多个分支途径糖异生是从非糖前体gluconeogenesis pentosephosphate pathway（如氨基酸、乳酸）合成葡萄糖的过程，是维持血糖稳定的重要机制糖代谢的关键酶包括己糖激酶（）、磷酸果糖激酶（）、丙酮酸激酶hexokinase phosphofructokinase（）等，这些酶受到多种因素的精密调控，确保糖代谢适应机体的能量需求胰岛素（）pyruvate kinaseinsulin和胰高血糖素（）是调节糖代谢的重要激素，它们通过影响关键酶的活性来控制血糖水平glucagon糖酵解详细解读能量投入阶段（）Energy investmentphase糖酵解的前半部分需要消耗，包括两个磷酸化反应葡萄糖被己糖激酶（）磷酸化ATP hexokinase为葡萄糖磷酸（），然后经过几步反应转化为果糖二磷酸-6-glucose-6-phosphate-1,6-（）这一阶段消耗个分子fructose-1,6-bisphosphate2ATP能量产生阶段（）Energy generationphase糖酵解的后半部分产生，果糖二磷酸被裂解为两个三碳糖，经过一系列反应最终生成ATP-1,6-丙酮酸（）在此过程中，每个葡萄糖分子产生个分子（净产量为个）和pyruvate4ATP2ATP个分子2NADH厌氧条件下的后续反应（）Anaerobic conditions在缺氧条件下，丙酮酸可以被还原为乳酸（）或乙醇（），同时将氧lactate ethanolNADH化回，使糖酵解能够持续进行这一过程在运动肌肉（乳酸发酵）和酵母（酒精发NAD+酵）中尤为重要糖酵解是所有生物细胞获取能量的基本途径，它不需要氧气参与，因此在氧气供应不足的情况下仍然可以为细胞提供能量糖酵解的关键调控酶是磷酸果糖激酶（），它催化不可逆phosphofructokinase,PFK反应，受到、、柠檬酸等多种代谢中间产物的调节ATP AMP在有氧条件下，丙酮酸进入线粒体，被氧化为乙酰辅酶（），然后进入柠檬酸循环和电子A acetyl-CoA传递链，产生大量一个葡萄糖分子通过有氧呼吸可以产生约个分子，远远超过糖酵解ATP30-32ATP的个这种能量产生效率的差异解释了为什么有氧运动能够维持更长时间，而无氧运动则容易导致2ATP疲劳有氧呼吸过程柠檬酸（）酮戊二酸（）Citrateα-α-Ketoglutarate1乙酰与草酰乙酸结合形成柠檬酸，开始循环经过脱羧反应，释放CoA CO22苹果酸（）4琥珀酸（）Malate Succinate氧化生成草酰乙酸，完成循环生成，进入电子传递链FADH2柠檬酸循环（），也称为三羧酸循环（）或克雷布斯循环（），是有氧呼吸的中心环节在线粒体内，丙酮酸转化为乙酰Citric acidcycle Tricarboxylicacidcycle,TCA cycleKrebs cycle（），然后进入柠檬酸循环每个循环产生个（相当于个）、个和个CoA acetyl-CoA1GTP1ATP3NADH1FADH2循环中的关键酶包括柠檬酸合酶（）、异柠檬酸脱氢酶（）、酮戊二酸脱氢酶复合体（）和琥珀citrate synthaseisocitrate dehydrogenaseα-α-ketoglutarate dehydrogenasecomplex酸脱氢酶（）等这些酶受到多种因素的调控，如比例、比例和底物浓度等succinate dehydrogenaseATP/ADP NADH/NAD+柠檬酸循环不仅是能量代谢的中心，也是多种生物合成途径的交叉点循环中的中间产物可以作为前体用于氨基酸、血红素、脂肪酸等生物分子的合成例如，酮戊二酸可以转化为谷氨酸，α-草酰乙酸可以转化为天冬氨酸，这些氨基酸又可以进一步转化为其他氨基酸电子传递链与氧化磷酸化电子传递链组成（）质子梯度与合成（Components ofETC ATPProton gradientand）ATP synthesis电子传递链（）位于线粒体Electron Transport Chain,ETC内膜上，由四个主要复合体（）和两个电子载在电子传递过程中，复合体、和将质子（）从线粒体基Complexes I-IV IIII IVH+体（辅酶和细胞色素）组成复合体（脱氢酶）接受质泵入膜间隙，形成质子梯度（）这种质子Q cI NADHproton gradient来自的电子，复合体（琥珀酸脱氢酶）接受来自梯度代表了储存的能量，称为质子动力势（NADH IIproton motive的电子，这些电子通过复合体和最终传递给氧气，）合酶（，有时称为复合体）利FADH2III IVforce ATPATP synthaseV将其还原为水用质子顺浓度梯度流回基质的能量合成，这一过程称为氧ATP化磷酸化（）oxidative phosphorylation氧化磷酸化是细胞产生的主要途径，一个可以产生约个，一个可以产生约个结合糖酵解和柠ATPNADH

2.5ATP FADH

21.5ATP檬酸循环，一个葡萄糖分子通过有氧呼吸可以产生约个，能量转换效率约为，远高于糖酵解的效率30-32ATP40%电子传递链的功能可以被多种物质抑制，如氰化物（）抑制复合体，鱼藤酮（）抑制复合体，寡霉素cyanide IVrotenone I（）抑制合酶这些抑制剂可以阻断的产生，导致严重的能量缺乏和细胞死亡线粒体突变导致的电子传oligomycin ATPATP DNA递链功能障碍与多种遗传性疾病和衰老过程有关糖类代谢调控高血糖状态（）Hyperglycemia胰岛素促进糖原合成和糖酵解低血糖状态（）Hypoglycemia胰高血糖素促进糖原分解和糖异生血糖平衡（）Glucose homeostasis多种激素和神经因素协同作用血糖的稳态调控（）是一个复杂的过程，涉及多种激素的协同作用胰岛素（）是唯一的降血糖激素，由胰腺细胞分泌，促进葡萄糖进入肌肉和脂glucose homeostasisinsulinβ肪组织，增强糖原合成和糖酵解，抑制糖原分解和糖异生胰高血糖素（）由胰腺细胞分泌，作用与胰岛素相反，促进肝糖原分解和糖异生，升高血糖glucagonα其他参与血糖调控的激素包括肾上腺素（）、糖皮质激素（）、生长激素（）等，这些激素主要在应激状态下发挥作用，升高血epinephrine glucocorticoidsgrowth hormone糖以提供能量神经系统也参与血糖调控，通过交感神经和副交感神经调节胰岛素和胰高血糖素的分泌在分子水平上，这些激素通过影响关键代谢酶的活性来调控糖代谢例如，胰岛素通过激活蛋白激酶（）途径，促进葡萄糖转运体转位到B Protein Kinase B,PKB/Akt GLUT4细胞膜，增加葡萄糖摄取；胰高血糖素通过激活腺苷酸环化酶（）增加细胞内水平，激活蛋白激酶（），进而激活糖原磷酸adenylate cyclasecAMPAProteinKinaseA,PKA化酶（）和磷酸烯醇丙酮酸羧激酶（），促进糖原分解和糖异生glycogen phosphorylasephosphoenolpyruvate carboxykinase,PEPCK脂类结构分类脂肪酸（）Fatty acids•由碳氢链和一个羧基组成•饱和脂肪酸（saturated fattyacids）无双键•不饱和脂肪酸（unsaturated fattyacids）含有一个或多个双键•必需脂肪酸（essential fattyacids）人体不能合成，需从食物中获取甘油三酯（）Triglycerides•由一个甘油和三个脂肪酸酯化而成•是动物体内主要的能量储存形式•储存于脂肪组织中，需要时可水解释放脂肪酸磷脂（）Phospholipids•含有磷酸基团的脂类•具有两亲性（amphipathic）亲水的头部和疏水的尾部是生物膜的主要成分••代表性分子磷脂酰胆碱（phosphatidylcholine）固醇类（）Steroids•基本结构是四环的固醇骨架•胆固醇（cholesterol）是细胞膜成分，也是类固醇激素的前体•类固醇激素（steroid hormones）如皮质醇、睾酮、雌二醇等脂类是一组结构和功能多样的生物分子，除了上述主要类型外，还包括鞘脂（）、蜡（）、类胡萝卜素（）等脂类在生sphingolipids waxescarotenoids物体内发挥多种功能储存能量、构成生物膜、参与信号传导、维持体温、保护组织等脂类的物理化学性质与其结构密切相关饱和脂肪酸的碳链可以紧密排列，因此在室温下通常呈固态（如动物脂肪）；不饱和脂肪酸的双键使碳链弯曲，妨碍了紧密排列，因此在室温下通常呈液态（如植物油）这些性质差异也影响了含不同脂肪酸的生物膜的流动性和功能脂代谢路径总览脂肪酸分解（）脂肪酸合成（）脂质运输（）Fatty aciddegradation Fattyacid synthesisLipid transport氧化（）脂肪酸在线粒体中被氧化，在细胞质中进行，以乙酰为原料，每次延长两个碳原通过脂蛋白如低密度脂蛋白（）和高密度脂蛋白β-β-oxidation CoA LDL每轮反应脱去两个碳原子，生成乙酰、和子，消耗提供还原力（）在体内运输CoA NADH NADPH HDLFADH2脂肪酸氧化是脂肪酸分解的主要途径，发生在线粒体基质中长链脂肪酸需要肉碱（）协助穿过线粒体内膜，这一过程由肉碱酰基转移酶（）催β-carnitine carnitineacyltransferase化一个碳的棕榈酸（）通过氧化可以产生个，能量产量远高于葡萄糖16palmitic acidβ-106ATP脂肪酸合成与氧化不是简单的逆过程，它们发生在不同的细胞区室（细胞质线粒体），使用不同的辅酶（），由不同的酶系催化脂肪酸合成酶（β-vs NADPHvs NAD+/FAD fatty）是一个多功能酶复合体，负责催化脂肪酸的从头合成acid synthase,FAS酮体（）是脂肪酸不完全氧化的产物，包括乙酰乙酸（）、羟丁酸（）和丙酮（）在长时间禁食、糖尿病等情况下，肝ketone bodiesacetoacetateβ-β-hydroxybutyrate acetone脏产生大量酮体，为脑和其他组织提供替代能源但酮体过量产生可导致酮症酸中毒（），是糖尿病的严重并发症ketoacidosis胆固醇的生物合成和调节还原酶（）HMG-CoA HMG-CoA reductase胆固醇合成的限速酶，是药物靶点1甲羟戊酸途径（）Mevalonate pathway2从乙酰到甲羟戊酸再到胆固醇的合成路径CoA转录和翻译后调控（Transcriptional andpost-translational）regulation通过和蛋白调节还原酶表达SREBP SCAPHMG-CoA胆固醇（）是细胞膜的重要组成部分，也是类固醇激素、维生素和胆汁酸的前体人体内的胆固醇部分来自食物，部分由肝脏合成胆固醇的生物合成是一个复杂的Cholesterol D过程，包含约个酶催化的反应羟基甲基戊二酰辅酶还原酶（）是胆固醇合成的限速酶，它将转化为甲羟戊酸（）303--3-A HMG-CoA reductaseHMG-CoA mevalonate他汀类药物（）如辛伐他汀（）、阿托伐他汀（）等是还原酶的抑制剂，能有效降低血液中的低密度脂蛋白胆固醇（，俗称statins simvastatinatorvastatin HMG-CoALDL-C坏胆固醇），是治疗高胆固醇血症的一线药物然而，他汀类药物可能导致肌病（）等副作用，需在医生指导下使用myopathy胆固醇的代谢平衡受到多种因素的调控低密度脂蛋白受体（）介导细胞对的摄取，是维持胆固醇平衡的关键家族性高胆固醇血症（LDL receptorLDL Familial）是一种遗传病，由受体基因突变导致，患者血液中显著升高，极易发生早发冠心病hypercholesterolemia,FH LDLLDL-C蛋白质与氨基酸的代谢蛋白质降解（）Protein degradation蛋白质被蛋白酶水解为氨基酸细胞内的蛋白质主要通过泛素蛋白酶体系统（-ubiquitin-proteasome）和自噬溶酶体系统（）降解这些系统确保了细胞内蛋白质system-autophagy-lysosome system的更新和受损蛋白的清除氨基酸代谢（）Amino acidmetabolism氨基酸可以作为能量来源或用于合成其他氨基酸和生物分子氨基酸代谢的第一步通常是脱氨基反应（）或转氨基反应（），将氨基从氨基酸转移到酮酸上，形成新的deamination transaminationα-氨基酸和酮酸这些反应由转氨酶（）如谷氨酸丙酮酸转氨酶（）和谷氨酸α-transaminases-GPT草酰乙酸转氨酶（）催化-GOT尿素循环（）Urea cycle氨基酸代谢产生的氨对神经系统有毒，需要转化为无毒的尿素排出体外尿素循环（也称鸟氨酸循环，）主要在肝脏中进行，包括五个酶催化的反应，最终将氨基转化为尿素尿ornithine cycle素循环的第一个反应发生在线粒体中，其余反应发生在细胞质中氨基酸代谢与糖代谢和脂代谢密切相关某些氨基酸（如丙氨酸、谷氨酸等）可以转化为糖原性中间产物（），进入糖异生途径合成葡萄糖；而另一些氨基酸（如亮氨酸、赖氨酸等）则glucogenic intermediates可以转化为酮原性中间产物（），进入脂肪酸和酮体合成途径ketogenic intermediates氨基酸代谢异常与多种疾病相关尿素循环酶缺陷可导致高氨血症（），表现为嗜睡、抽hyperammonemia搐甚至昏迷；苯丙酮尿症（）是由苯丙氨酸羟化酶缺陷导致的代谢病，患者体内苯丙phenylketonuria,PKU氨酸积累，转化为苯丙酮酸等有毒代谢物，可引起严重的智力发育障碍氨基酸代谢疾病苯丙酮尿症（临床表现（遗传方式（Phenylketonuria,Clinical Inheritance）））PKU manifestationspattern这是一种常见的氨基酸代谢疾病，由苯丙苯丙酮尿症患者如果不及时治疗，会出现苯丙酮尿症是一种常染色体隐性遗传病，氨酸羟化酶（严重的智力发育障碍、癫痫发作、行为异意味着患者需要从父母双方各获得一个突phenylalanine）缺陷导致该酶负常、皮肤湿疹和特殊的鼠尿气味这些变的基因才会患病基因突变导致hydroxylase,PAHPAH责将苯丙氨酸（）转化为症状主要是由于苯丙氨酸及其代谢物对中酶活性降低或完全丧失目前已发phenylalanine PAH酪氨酸（）酶缺陷导致苯丙氨枢神经系统的毒性作用现代医学通过新现超过种基因突变，不同突变tyrosine950PAH酸在体内积累，并转化为苯丙酮酸生儿筛查可以早期发现，通过限制苯可导致不同程度的酶活性缺陷和临床表PKU（）等有毒代谢物，这丙氨酸摄入的饮食治疗，可以防止智力损现phenylpyruvate些物质可通过尿液排出（因此称为苯丙酮害尿症）治疗方法（Treatment）approaches主要治疗方法是终身限制饮食中的苯丙氨酸摄入，同时确保足够的蛋白质、维生素和矿物质摄入特殊的医用配方可以提供低苯丙氨酸的蛋白质来源对于某些类型的，四氢生物蝶呤PKU（，tetrahydrobiopterin,BH4PAH的辅因子）补充治疗可能有效基因治疗目前仍在研究中除了苯丙酮尿症外，其他常见的氨基酸代谢疾病还包括枫糖尿病（，支链氨基酸代谢障碍）、高胱氨酸尿症Maple syrupurine disease,MSUD（，甲硫氨酸代谢障碍）、酪氨酸血症（，酪氨酸代谢障碍）等这些疾病大多是常染色体隐性遗传病，通过新生儿筛查可Homocystinuria Tyrosinemia以早期发现，早期干预对预防疾病进展至关重要维生素与辅酶水溶性维生素（）脂溶性维生素（）Water-soluble vitaminsFat-soluble vitamins包括族维生素（、、、、、、、）和维生素这些维生包括维生素、、和这些维生素在脂肪中溶解，可以在体内脂肪组织和肝脏中B B1B2B3B5B6B7B9B12C AD EK素在水中溶解，不能在体内长期储存，多余的部分通过尿液排出族维生素主要作为储存它们的吸收需要胆汁酸的参与，通常与食物中的脂肪一起摄入B辅酶参与各种代谢反应，维生素则是重要的抗氧化剂C•维生素（视黄醇，）视觉、细胞分化和免疫功能A Retinol•维生素（硫胺素，）辅酶参与碳水化合物代谢B1Thiamine TPP•维生素（胆钙化醇，）钙磷代谢和骨骼健康D Cholecalciferol•维生素（核黄素，）辅酶和参与氧化还原反应B2Riboflavin FADFMN•维生素（生育酚，）抗氧化剂，保护细胞膜E Tocopherol•维生素（烟酰胺，）辅酶和参与能量代谢B3Niacin NADNADP•维生素（荼基酮，）参与凝血因子的活化K Phylloquinone•维生素（泛酸，）辅酶的组成部分B5Pantothenic acidA•维生素（吡哆醇，）辅酶参与氨基酸代谢B6Pyridoxine PLP•维生素（生物素，）参与脂肪酸合成和糖异生B7Biotin•维生素（叶酸，）参与核酸合成和氨基酸代谢B9Folate•维生素（钴胺素，）参与合成和脂肪酸代谢B12Cobalamin DNA辅酶（）是协助酶催化反应的非蛋白质有机分子，许多辅酶是由维生素衍生而来辅酶通常作为电子或功能基团的载体参与酶促反应例如，烟酰胺腺嘌呤二核苷酸Coenzymes（）是由维生素衍生的辅酶，在氧化还原反应中接受电子，形成；辅酶（）的泛酰部分来自维生素，它在脂肪酸代谢中作为酰基载体NAD+B3NADH ACoenzyme AB5维生素摄入不足或代谢障碍可导致相应的缺乏症，如维生素缺乏导致脚气病（），维生素缺乏导致坏血病（），维生素缺乏导致佝偻病（）或骨软化B1beriberi Cscurvy Drickets症（）现代饮食通常能提供足够的维生素，但某些人群如孕妇、老年人、素食者等可能需要额外补充特定维生素osteomalacia维生素缺乏症案例维生素名称缺乏症临床表现高危人群维生素夜盲症（视力下降，角膜干燥，免发展中国家儿童，孕妇A Night）疫力降低blindness维生素脚气病（）周围神经病变，心力衰竭，酗酒者，以精白米为主食B1Beriberi肌肉萎缩者维生素糙皮病（）症状皮炎，腹泻，以玉米为主食且蛋白质摄B3Pellagra3D痴呆入不足者维生素恶性贫血（大细胞性贫血，神经系统严格素食者，胃切除术后B12Pernicious）损害患者，老年人anemia维生素坏血病（）牙龈出血，伤口愈合不良，新鲜水果蔬菜摄入不足者C Scurvy关节疼痛维生素佝偻病骨软化症骨骼变形，骨质疏松，肌日晒不足者，老年人，深D/（肉无力色皮肤人群）Rickets/Osteomalacia临床上，维生素缺乏症往往不是单一维生素缺乏，而是多种维生素同时缺乏例如，营养不良患者可能同时缺乏多种族B维生素和其他营养素此外，某些维生素缺乏可能是继发于其他疾病，如胃肠道疾病影响维生素吸收，肝病影响维生素代谢等现代医学通过血液和尿液检测可以评估维生素水平，维生素缺乏症的治疗原则是补充相应的维生素，同时纠正引起缺乏的原发疾病某些情况下，可能需要高剂量的维生素治疗，但应注意过量摄入脂溶性维生素（特别是维生素和）可能AD导致毒性反应激素的化学本质类固醇激素（）氨基酸衍生物（）肽类和蛋白质激素（Steroid hormonesAmino acidderivatives Peptideand）protein hormones源自胆固醇，脂溶性，可通过细胞膜自由扩散包括肾上腺皮质激素（如皮质醇、醛固酮由氨基酸修饰而来，如甲状腺激素（由酪氨酸衍生）、由氨基酸组成的肽链或蛋白质，水溶性，不能通过细cortisol）和性激素（如雌二醇、睾肾上腺素和去甲肾上腺素（由酪氨酸衍生）这类激胞膜包括胰岛素（）、胰高血糖素aldosterone estradiolinsulin酮、孕酮）这类激素素通常水溶性较好，需要通过膜受体发挥作用甲状（）、生长激素（）、testosterone progesteroneglucagon growthhormone通常结合特定的细胞内受体，形成激素受体复合物，腺激素是唯一含碘的激素，在能量代谢和生长发育中促肾上腺皮质激素（）等这类激素通常结合-ACTH然后直接调控基因表达起重要作用细胞膜上的特定受体，通过第二信使系统（如、cAMP等）传递信号IP3-DAG激素是由内分泌腺或特化细胞分泌的化学信使，通过血液循环到达靶组织，调控各种生理过程激素的化学性质决定了其作用机制和药理特性类固醇激素因脂溶性可口服给药，而肽类激素通常需要注射给药（如胰岛素）除了经典的内分泌方式（内分泌腺血液远处靶细胞），激素还可通过旁分泌（分泌细胞邻近细胞）和自分泌（分泌细胞自身）方式发挥作用某些激素如前列腺素→→→→（）主要通过旁分泌作用，在局部微环境中发挥作用prostaglandins激素在体内的浓度通常很低（），但因其与受体的高亲和力，仍能有效调控生理过程激素水平的调节通常涉及复杂的反馈机制，如下丘脑垂体靶腺轴的负10^-9~10^-12mol/L--反馈调节，确保激素维持在适当水平激素调控机制膜受体信号转导（）Membrane receptorsignaling•G蛋白偶联受体（G protein-coupled receptors,GPCRs）七次跨膜结构，激活G蛋白，进而激活或抑制第二信使系统如环磷酸腺苷（）和肌醇三磷酸（）cAMP IP3•酪氨酸激酶受体（Tyrosine kinasereceptors,TKRs）接受生长因子等信号，激活后自身磷酸化，启动下游信号通路如激酶级联MAP•离子通道受体（Ion channelreceptors）控制特定离子的跨膜流动，如乙酰胆碱受体核受体信号转导（）Nuclear receptorsignaling•类固醇激素受体（Steroid hormonereceptors）位于细胞质或核内，与激素结合后转位至核内，作为转录因子调控基因表达•非类固醇核受体（Non-steroid nuclearreceptors）如甲状腺激素受体、维生素D受体等，主要位于细胞核内•转录后调控（Post-transcriptional regulation）通过影响mRNA稳定性和翻译效率调节蛋白质水平激素信号转导的关键特点是信号放大（）单个激素分子结合受体后可以激活多个下游分子，形成级联signal amplification反应，极大地放大了初始信号例如，在肾上腺素系统中，一个肾上腺素分子可以激活多个腺苷酸环化酶分子，每个-cAMP腺苷酸环化酶又可以催化多个的形成，最终导致数千倍的信号放大cAMP激素的作用受到多层次调控受体的数量和敏感性（上调或下调）、信号通路中各组分的活性、靶基因的表达等都可能影响激素的最终效应此外，多种激素和信号通路之间存在复杂的交互作用（），形成网络状的调控系统，确保细胞对多种crosstalk刺激的综合响应激素调控异常与多种疾病相关，如糖尿病（胰岛素分泌或作用异常）、甲状腺功能亢进或减退、库欣综合征（皮质醇过多）等了解激素调控机制对这些疾病的诊断和治疗至关重要现代药物开发中，针对激素受体和信号通路的药物占据重要位置，如选择性雌激素受体调节剂（）、胰岛素增敏剂等SERMs信号转导详细解析受体激活（）Receptor activation当配体（如激素、神经递质）结合到蛋白偶联受体（）时，受体构象发生变化，激活与之偶联的蛋G GPCRG白蛋白由、、三个亚基组成，激活后亚基与结合并与复合物分离GαβγαGTPβγ第二信使产生（）Second messengergeneration活化的蛋白亚基或复合物调节效应蛋白如腺苷酸环化酶（）或磷脂酶Gαβγadenylate cyclaseC（）的活性这些效应蛋白催化第二信使如环磷酸腺苷（）、肌醇三磷酸（）和甘phospholipase CcAMP IP3油二酯酸（）的产生DAG蛋白激酶活化（）Protein kinaseactivation第二信使激活下游蛋白激酶，如依赖性蛋白激酶（）、钙钙调蛋白依赖性蛋白激酶（）、cAMP PKA/CaMK蛋白激酶（）等这些激酶通过磷酸化修饰靶蛋白，改变其活性或功能C PKC细胞响应（）Cellular response信号级联最终导致特定的细胞响应，如代谢变化、基因表达调控、细胞分化或增殖等这些响应可能是短期的（如酶活性变化）或长期的（如基因表达变化），取决于信号的性质和持续时间蛋白偶联受体（）是最大的膜受体家族，人类基因组中编码约种它们参与几乎所有的生理过程，是众G GPCRs800GPCRs多药物的靶点根据蛋白亚基的类型，可分为几个主要亚类偶联受体激活腺苷酸环化酶增加；偶联受GαGPCRs GscAMP Gi体抑制腺苷酸环化酶降低；偶联受体激活磷脂酶产生和cAMP GqC IP3DAG信号转导的精确调控涉及多种机制受体脱敏（）是一种重要的负反馈机制，包括受体磷酸化、内化和降解，desensitization防止信号过度激活磷酸酯酶（）降解，终止其信号；磷酸酶（）去磷酸化被激活phosphodiesterases cAMPphosphatases的蛋白，拮抗激酶的作用此外，不同信号通路之间的交互作用（）增加了信号网络的复杂性和精确性crosstalk生物能学基础能量获取（）能量储存（）Energy acquisitionEnergy storage生物体通过光合作用或摄取有机物获取能量以、磷酸肌酸或大分子形式储存能量ATP能量利用（）能量转移（）Energy utilizationEnergy transfer支持生物合成、主动运输和机械功等生命活动通过高能磷酸键或氧化还原反应传递能量三磷酸腺苷（）是生物体内最重要的能量载体，被称为能量货币由腺嘌呤（）、核糖（）和三个磷酸基团组成水解为（二Adenosine triphosphate,ATPATP adenineribose ATP ADP磷酸腺苷）和无机磷酸（）时释放能量（约），这一能量用于驱动各种生物化学反应和生理过程Pi

7.3kcal/mol生物体内的能量转换遵循热力学定律根据能量守恒定律（热力学第一定律），能量不能被创造或销毁，只能从一种形式转换为另一种形式根据熵增定律（热力学第二定律），自发过程总是伴随着系统熵的增加，即从有序状态向无序状态转变生物体通过将能量消耗过程与水解等放能反应偶联，实现了逆熵的生命活动ATP除外，其他高能磷酸化合物如磷酸肌酸（）、磷酸烯醇丙酮酸（）、二磷酸甘油酸（）等也在能量转移中发挥重ATP phosphocreatinephosphoenolpyruvate1,3-1,3-bisphosphoglycerate要作用磷酸肌酸在肌肉中作为的快速来源，当肌肉急需能量时，磷酸肌酸可以迅速转移磷酸基团给，生成ATPADPATP化学反应与能量变化热力学参数（）生物反应的能量偶联（Thermodynamic parametersEnergy couplingin biological）reactions自由能变化（）是判断反应自发性的关Gibbs freeenergy change,ΔG键指标，其中是焓变（），生物体内的许多反应是非自发的（），如蛋白质合成、主动运输ΔG=ΔH-TΔSΔH enthalpychangeΔG0反映系统能量变化；是熵变（），反映系统无序度变等这些反应通过与自发反应（，如水解）偶联进行，即所ΔS entropychangeΔG0ATP化；是绝对温度当时，反应自发进行；当时，反应非谓的能量偶联（）当偶联反应的总时，整个TΔG0ΔG0energy couplingΔG0自发，需要输入能量；当时，反应处于平衡状态过程可以自发进行ΔG=0标准自由能变化（°）是在标准条生物体利用这种机制进行能量转换和利用例如，葡萄糖氧化释放的能量Standard freeenergy change,ΔG件下（所有反应物和产物浓度为，气体压力为，温度为被用来合成，而水解释放的能量又被用来驱动各种生命活动这1M1atm ATPATP°）测量的自由能变化在生物体内，通常使用°表示在种能量转换的效率通常在之间，远高于人造机器25CΔG40-60%的标准条件下的自由能变化pH=

7.0化学反应的速率与其自发性无直接关系自发反应（）可能进行得非常缓慢，如纸张在空气中的氧化；而非自发反应（）在能量输入下ΔG0ΔG0可能很快完成反应速率取决于活化能（），即反应物达到过渡态所需的能量酶通过降低活化能加速反应，但不改变反应的Activation energy,EaΔG实际自由能变化（）与标准自由能变化（°）的关系可以通过方程°表示，其中是气体常数，是绝对温度，是反应商ΔGΔGΔG=ΔG+RT lnQ RT Q（反应物和产物的浓度比）在平衡状态下，，（平衡常数），因此°这一关系使我们可以通过测量平衡常数来ΔG=0Q=KeqΔG=-RT lnKeq确定标准自由能变化热力学三大定律在生物学中的应用1热力学第一定律（2热力学第二定律（3热力学第三定律（First Law of SecondLawofThird Lawof）））Thermodynamics ThermodynamicsThermodynamics能量守恒定律，即能量不能被创造或销毁，只能熵增原理，即在自发过程中，系统和环境的总熵绝对零度原理，即当温度接近绝对零度时，系统从一种形式转变为另一种形式在生物体中，食总是增加的生物体是高度有序的系统，通过不的熵趋于最小值在生物学中，这一定律解释了物中的化学能通过代谢转化为热能、机械能和其断从环境中获取能量和物质，将自身的熵降低，为什么低温可以延缓生物过程，如低温保存组织他形式的能量例如，葡萄糖的氧化同时将更多的熵以热量形式释放到环境中，使总和细胞然而，由于生物体是复杂的开放系统，（）释熵增加例如，蛋白质的折叠是一个熵减少的过第三定律的应用较为有限C6H12O6+6O2→6CO2+6H2O放的能量部分用于合成，部分以热量形式散程，需要通过水分子排列的熵增加来补偿ATP失生物体作为开放系统，通过与环境的物质和能量交换维持相对稳定的状态，这种状态被称为动态平衡（）或稳态（）在稳态下，尽管系统dynamic equilibriumsteady state内部不断发生反应，但宏观性质如温度、、代谢物浓度等保持相对恒定pH生物体通过能量转换网络和反馈调控机制，实现了高效的能量利用和信息处理从热力学角度看，生命是一个远离平衡的开放系统，通过不断消耗高质量能源（如阳光、有机物）并排出低质量能量（如热量）和废物，维持自身的有序状态和复杂功能这种对抗熵增的能力是生命系统的本质特征之一生物氧化反应生物氧化（）是生物体内的氧化还原反应，包括呼吸作用和其他代谢过程中的电子转移反应从化学角度看，氧化是指物质失去电子的过程，Biological oxidation还原是指获得电子的过程在生物体内，氧化还原反应通常涉及氢原子（和）的转移，而不仅仅是电子的转移H+e-氧化还原辅酶如、、、辅酶（）等在生物氧化中起关键作用，它们作为电子载体在不同反NAD+/NADHNADP+/NADPH FAD/FADH2Q ubiquinone/ubiquinol应之间传递电子主要参与分解代谢（）如糖酵解和柠檬酸循环，主要参与合成代谢（）如脂肪酸合成和氨基酸合成NAD+catabolism NADPHanabolism氧化还原酶（）是催化氧化还原反应的酶类，包括脱氢酶（）、氧化酶（）、加氧酶（）等脱氢酶催化底oxidoreductases dehydrogenasesoxidases oxygenases物的脱氢反应，电子通常被或接受；氧化酶将电子直接转移给氧气，生成过氧化氢或水；加氧酶将氧原子直接添加到底物分子中这些酶在代谢和解毒过NAD+FAD程中发挥重要作用分子生物学技术入门聚合酶链式反应（测序（）核酸杂交（Polymerase DNA DNA SequencingNucleic Acid））Chain Reaction,PCR Hybridization测序技术用于确定分子的核苷酸顺序DNA是一种体外扩增技术，通过反复的传统的测序法基于双脱氧链终止法，核酸杂交基于互补碱基配对原理，是许多分PCR DNASanger变性、退火和延伸步骤，可以在短时间内将而新一代测序技术（子生物学技术的基础印迹Next-Generation Southern特定片段扩增数百万倍需要模板、）如、（）用于检测特定DNA DNASequencing,NGS IlluminaIon Southernblotting DNA引物（）、热稳定聚合酶（如、等则采用不同原理，能够片段，印迹（）primers DNATorrent PacBioNorthern Northernblotting聚合酶）和广泛应用于基高通量、低成本地测序已广泛应用于用于检测，原位杂交（Taq dNTPsPCR NGSRNA insitu因克隆、诊断、法医鉴定等领域实时定量基因组学、转录组学、表观基因组学等研究）可定位细胞或组织中的特定hybridization（领域核酸序列芯片（）PCR Real-time quantitativePCR,DNA DNAmicroarray）可以实时监测扩增过程，用于技术利用杂交原理同时检测数千个基因的表qPCR DNA基因表达分析达克隆（）DNA DNACloning克隆是将目的基因插入载体（如质粒、DNA噬菌体）中，然后在宿主细胞（通常是大肠杆菌）中扩增的技术常用的克隆方法包括限制性酶切和连接（restriction enzyme）、同源重组digestion andligation（）和homologous recombination克隆系统等这些技术是基因工程Gateway的基础，广泛应用于基因功能研究和蛋白质表达随着技术的发展，分子生物学工具已经渗透到生命科学研究的各个领域基因编辑技术如系统使得基因组精确修饰变得简单高效；单细胞测序技术可CRISPR-Cas9以揭示单个细胞水平的基因表达谱；三代测序技术如纳米孔测序（）可以直接测序单分子长片段，甚至检测甲基化等修饰这些技Nanopore sequencingDNA DNA术的进步正在推动生命科学研究进入精准和个性化时代电泳与色谱技术电泳技术（）色谱技术（）Electrophoresis Chromatography电泳是根据分子在电场中移动速率的差异进行分离的技术，主要用于分离蛋白质和核色谱是根据分子在固定相和流动相之间分配系数的差异进行分离的技术，广泛用于分酸常见的电泳技术包括离各种生物分子常见的色谱技术包括•琼脂糖凝胶电泳（）主要用于分离分子，•高效液相色谱（）利Agarose gelelectrophoresis DNAHigh-performance liquidchromatography,HPLC分离范围约用高压使流动相通过色谱柱，分离效率高500bp-25kb•聚丙烯酰胺凝胶电泳（）用于•气相色谱（）适用于挥发性化合物的分离Polyacrylamide gelelectrophoresis,PAGE Gaschromatography,GC分离小片段、或蛋白质，分辨率高DNARNA•亲和色谱（）利用分子之间的特异性相互作用进行Affinity chromatography•十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳（SDS-PAGE）在变性条件下分离蛋白分离，如蛋白A柱纯化抗体质，主要基于分子量•离子交换色谱（）根据分子电荷差异进行分Ion-exchange chromatography•等电聚焦（）根据蛋白质等电点进行分离离Isoelectric focusing,IEF•二维电泳（）结合和，可分离复杂蛋白质混合物•凝胶过滤色谱（）根据分子大小进行分离2D-PAGE IEFSDS-PAGE Gelfiltration chromatography•脉冲场凝胶电泳（）用于分离大片•疏水相互作用色谱（）根Pulsed-field gelelectrophoresis,PFGE Hydrophobicinteraction chromatography,HIC段，如染色体据分子表面疏水性差异进行分离DNA DNA这些分离技术在生物化学和分子生物学研究中发挥着关键作用，它们可以单独使用，也可以组合使用以获得更好的分离效果例如，在蛋白质组学研究中，通常使用二维电泳或多维液相色谱分离复杂蛋白质混合物，然后用质谱分析鉴定蛋白质近年来，微流控技术（）的发展使得电泳和色谱分离可以在微芯片上进行，大大提高了分析效率和灵敏度此外，毛细管电泳（）、超Microfluidics Capillaryelectrophoresis高效液相色谱（）等技术的应用也显著提高了分离分析的速度和分辨率Ultra-high-performance liquidchromatography,UPLC基因工程实战目标基因分离与扩增（）Gene isolationand amplification从基因组或文库中分离目标基因，或通过从模板扩增特定片段现代方法还可以直接合DNA cDNAPCR DNA成基因（）设计引物时需考虑添加适当的限制酶位点，以便后续克隆产物通常需要Gene synthesisPCR纯化，去除残留的引物、和非特异性产物dNTPs基因克隆与重组（）Gene cloningand recombination将目标基因插入载体（如质粒、病毒载体）构建重组分子常用方法包括限制性内切酶消化和DNA DNA连接酶连接（传统方法）、装配（）、同源重组等构建的重组分子需要Gibson GibsonAssembly DNA转化到宿主细胞（如大肠杆菌）中扩增通过抗生素筛选和分子验证（如、测序）确认克隆的正确PCR性基因编辑（）Gene editing使用等技术对基因组进行精确修饰系统包括核酸酶和引导CRISPR-Cas9CRISPR Cas9RNA（），引导切割特定序列，然后通过非同源末端连接（）或同源定向修gRNA gRNACas9DNA NHEJ复（）修复断裂，实现基因敲除、敲入或点突变技术因其简便、高效和多功能HDR DNACRISPR性，已广泛应用于基础研究、医学和农业领域基因工程技术的发展极大地促进了生命科学研究和生物技术产业的进步通过基因克隆和表达，可以大量生产有价值的蛋白质，如人胰岛素、生长激素、干扰素等，为疾病治疗提供了新手段通过基因编辑，可以创建疾病模型动物，研究基因功能，甚至有望治疗遗传疾病然而，基因工程技术也面临伦理和安全挑战特别是等基因编辑技术的出现，使得修改人类胚胎基因成为CRISPR可能，引发了关于设计婴儿的伦理争议此外，转基因生物的环境安全性和食品安全性也是公众关注的焦点因此，基因工程研究和应用需要严格的监管和伦理指导，确保技术造福人类而不带来风险蛋白质表达与纯化表达系统选择（）Expression systemselection根据目标蛋白的特性选择适当的表达系统原核表达系统如大肠杆菌（）操作简便、成本低，适合无翻译后修饰的蛋E.coli白质；真核表达系统如酵母（）、昆虫细胞（）、哺乳动物细胞（）能进行糖基化等翻Yeast Insectcells Mammaliancells译后修饰，适合复杂蛋白质的表达表达条件优化（）Expression conditionoptimization优化表达条件以获得最大产量和正确折叠的蛋白质关键参数包括培养温度、诱导时机和浓度、培养时间等低温表达（如°）有助于减少包涵体形成；添加分子伴侣或融合标签可提高蛋白质可溶性；自动化高通量筛选可快速确定最佳条16-18C件蛋白质纯化（）Protein purification使用多种色谱技术分离目标蛋白常用方法包括亲和色谱（如标签蛋白用镍柱、融合蛋白用谷胱甘肽柱）、离子交His GST换色谱、疏水作用色谱和凝胶过滤色谱通常采用多步纯化策略，结合不同原理的色谱方法以获得高纯度蛋白质质量控制（）Quality control评估纯化蛋白的纯度、活性和稳定性、质谱分析用于确定纯度和分子量；酶活性测定、表面等离子体共振SDS-PAGE（）或等温滴定量热法（）用于测定活性和结合能力；圆二色谱（）和差示扫描量热法（）用于评估结构完SPR ITCCD DSC整性和稳定性蛋白质表达和纯化是研究蛋白质结构和功能的基础，也是生产蛋白质药物的关键步骤针对难以表达的蛋白质，可采用无细胞蛋白质合成系统（）或特殊表达宿主如极端嗜热菌（）对于膜蛋白，可使用特殊的表达系统和去垢剂提Cell-free proteinsynthesis Extremophiles取方法近年来，蛋白质工程技术的发展使得可以设计具有改进性能的蛋白质，如增强稳定性、改变底物特异性或增加催化效率定向进化（）和理性设计（）是两种主要的蛋白质工程策略，它们已成功应用于开发新型酶、抗体和生物传感Directed evolutionRational design器蛋白质生产的规模化和自动化也取得了显著进展，为生物制药和工业酶制剂的生产提供了支持医学生物化学应用生物标志物（）靶向治疗（）酶替代疗法（Biomarkers Targetedtherapy Enzymereplacement）therapy生物标志物是指能指示正常或病理过程、疾病状态或治靶向治疗是基于特定分子靶点设计的治疗策略，与传统疗反应的客观测量指标蛋白质生物标志物如肿瘤抗原化疗相比具有更高的特异性和更少的副作用常见靶点酶替代疗法通过外源性提供缺失或功能不全的酶来治疗（、、等）、心肌损伤标志物（肌钙包括生长因子受体（如、）、信号通路蛋白代谢疾病，特别是溶酶体贮积症例如，戈谢病患者缺CEA AFPCA125EGFR HER2蛋白、肌酸激酶等）被广泛用于疾病诊断和监测代谢（如、）、细胞周期调控蛋白、血管生成因乏葡萄糖苷酶，可通过静脉输注重组酶（如依姆古BRAF MEKβ-物标志物如血糖、胆固醇、乳酸等反映代谢状态基因子等靶向药物形式多样，包括小分子抑制剂（如伊马酶）进行治疗；庞贝病患者缺乏酸性葡萄糖苷酶，可α-标志物如突变与乳腺癌风险相关多组学技替尼、达拉非尼）和单克隆抗体（如曲妥珠单抗、贝伐使用重组人酸性葡萄糖苷酶（如阿糖苷酶）这类疗BRCA1/2α-术的发展使生物标志物研究进入了高通量时代珠单抗）精准医疗理念强调基于患者基因组特征选择法挑战在于酶的稳定性、免疫原性和组织靶向性，新技靶向药物术如酶修饰和纳米递送系统正在解决这些问题基因治疗（）Gene therapy基因治疗通过导入正常基因或修复突变基因来治疗遗传性疾病递送系统包括病毒载体（如腺相关病毒、AAV慢病毒）和非病毒载体（如脂质体、纳米颗粒）成功案例包括治疗脊髓性肌萎缩症的和治疗视网Zolgensma膜色素变性的基因编辑技术如Luxturna CRISPR-为基因治疗提供了新工具，已进入临床试验阶段Cas9基因治疗面临的挑战包括递送效率、免疫反应和脱靶效应医学生物化学的应用正在彻底改变疾病的诊断和治疗方式代谢组学、蛋白质组学和基因组学技术使我们能够全面了解疾病的分子机制，并识别新的治疗靶点免疫疗法如细胞治疗通过重编程患者自身免疫细胞来靶向癌症，展现了惊人的疗效核酸药物如反义寡核苷酸、和疫苗代表了药物开发的新方向CAR-T siRNAmRNA随着技术的进步，个体化医疗正成为现实通过基因检测可以预测药物反应（药物基因组学），选择最适合的治疗方案，调整药物剂量，并监测治疗效果液体活检技术可从血液中检测循环肿瘤和细胞，实现无创癌症诊断和监测这些进展正在将医学从被动应对疾病转变为主动预防和精准干预DNA经典生物化学实验案例蛋白质相互作用分析（Protein interaction酶活性测定（））Enzyme activityassay analysis蛋白质定量（）Protein quantification酶活性测定对于研究酶的功能和调控至关重要常用方法包括分研究蛋白质相互作用对理解细胞信号和功能至关重要免疫共沉蛋白质定量是生物化学研究的基础实验常用方法包括Bradford光光度法、荧光法和放射性同位素法以乳酸脱氢酶（LDH）为淀（Co-immunoprecipitation,Co-IP）是经典方法，通过抗法（Bradford assay）、BCA法（Bicinchoninic acidassay）例，其活性可通过测量NADH在340nm处的吸收变化来确定，体捕获目标蛋白及其结合伙伴；蛋白质印迹（Western blot）结和紫外吸收法Bradford法基于考马斯亮蓝G-250与蛋白质结因为LDH催化丙酮酸还原为乳酸的同时，NADH被氧化为合Co-IP可鉴定相互作用蛋白；酵母双杂交系统（Yeast two-合后吸收峰从465nm移至595nm的原理，操作简便，但受部NAD+，导致340nm吸收减少酶活性单位定义为在特定条件hybrid）和哺乳动物双杂交系统用于筛选蛋白质相互作用；表面分试剂干扰；BCA法基于Cu2+被蛋白质还原为Cu+后与BCA形下每分钟催化转化1μmol底物的酶量（U）酶比活性等离子体共振（Surface plasmonresonance,SPR）和等温滴成紫色复合物的原理，灵敏度高，但反应时间较长；紫外吸收法（）是指每毫克蛋白质的酶活性单位数定量热法（）可定量specific activityIsothermal titrationcalorimetry,ITC利用蛋白质在处的吸收，简单快速，但受核酸和其他吸（）分析相互作用动力学和热力学参数；近年来，质谱联用技术使大280nm U/mg收物质干扰规模蛋白质相互作用网络分析成为可能经典生物化学实验为我们理解生命过程提供了重要工具指纹图谱技术（）通过限制性片段长度多态性（）或短串联重复序列（）分析，广泛应用于法医学、亲子鉴DNADNAfingerprinting RFLPSTR定和生物多样性研究体外转录翻译系统（）允许在无细胞环境中研究基因表达，特别适用于有毒蛋白的表达和快速蛋白质合成In vitrotranscription andtranslation随着技术的发展，生物化学实验正变得越来越自动化和高通量机器人液体处理系统使大规模样品处理成为可能；微流控技术实现了微量样品的快速分析；高内涵筛选（）结合High-content screening自动成像和图像分析，可同时评估多个生物学参数这些技术进步极大地加速了生物医学研究和药物开发过程生物化学研究前沿合成生物学（）Synthetic Biology•人工染色体（Artificial chromosomes）构建•最小基因组（Minimal genome）设计•基因回路（Genetic circuits）工程化•生物计算（Biocomputation）系统开发•生物传感器（Biosensors）设计蛋白质设计（）Protein Design•从头设计（De novodesign）非天然蛋白•人工酶（Artificial enzymes）创建•纳米生物材料（Nanobiomaterials）构建•多功能抗体（Multifunctional antibodies）开发•蛋白质开关（Protein switches）设计系统生物学（）Systems Biology•全基因组关联研究（GWAS）分析•多组学（Multi-omics）整合•代谢网络（Metabolic networks）建模•细胞间通讯（Cell-cell communication）研究•生物节律（Biological rhythms）机制探索化学生物学（）Chemical Biology•生物正交化学（Bioorthogonal chemistry）•活细胞成像（Live cellimaging）技术•光遗传学（Optogenetics）应用•药物靶点识别（Drug targetidentification）•分子探针（Molecular probes）开发当前生物化学研究前沿正在快速发展，交叉融合多学科知识和技术单细胞技术（）使我们能够在单细胞分辨率上研究基因表达、表观遗传修饰和代Single-cell technologies谢状态，揭示了细胞异质性的重要性生物可降解材料和组织工程技术的结合正在推动再生医学的进步，有望解决器官移植短缺问题深度学习和人工智能在生物化学中的应用也日益广泛，从蛋白质结构预测（如的突破性成果）到药物设计，再到复杂生物系统建模，都显示出强大潜力随着这些新AlphaFold技术的发展，我们对生命本质的理解正变得更加深入，也为解决重大健康和环境挑战提供了新工具近年生物化学重大进展1基因编辑技术（年诺贝尔化学奖）CRISPR-Cas92020和因开发基因编辑技术获奖这项技术利用细菌免疫系统中的Jennifer DoudnaEmmanuelle CharpentierCRISPR-Cas9核酸酶和引导，可以精确切割和修改序列，被誉为基因手术刀技术已广泛应用于基础研究、农业Cas9RNA DNACRISPR和医学领域，正在临床试验中用于治疗血液疾病、癌症和遗传病2冷冻电镜技术革命（年诺贝尔化学奖）

2017、和因开发冷冻电子显微镜技术获奖这项技术通过在低温下快速Jacques DubochetJoachim FrankRichard Henderson冷冻样品，避免了传统电镜样品制备过程中的损伤，能够在接近生理条件下观察生物分子的结构冷冻电镜已成为结构生物学的重要工具，使我们能够观察到前所未见的生物分子细节，包括膜蛋白、病毒颗粒和细胞器结构3单分子实时测序技术（）Real-time single-molecule sequencing第三代测序技术如的（）和的纳米孔测序，能Pacific BiosciencesSMRT SingleMolecule,Real-Time OxfordNanopore够直接读取单个分子，产生超长读长，同时检测修饰（如甲基化）这些技术突破了传统测序的限制，在基因组组DNADNA装、结构变异检测和表观基因组学研究中发挥重要作用，推动了精准医疗和微生物基因组学的发展4蛋白质结构预测革命（）Protein structureprediction revolution的和华盛顿大学的等人工智能系统在蛋白质结构预测领域取得突破性进展，预测精度DeepMind AlphaFold2RoseTTAFold接近实验方法这些系统利用深度学习算法分析蛋白质序列协变和进化信息，推断三维结构数据库已包含超过AlphaFold万种蛋白质的预测结构，极大地促进了蛋白质功能研究和药物设计200除了上述突破，细胞重编程和诱导多能干细胞（）技术（年诺贝尔生理学或医学奖）继续推动再生医学发展；空间转录组学技iPSCs2012术实现了在保留空间信息的情况下分析基因表达，为理解细胞微环境和组织功能提供了新视角；光遗传学和化学遗传学技术使研究人员能够精确控制特定细胞的活动，深入研究神经环路和细胞信号网络疫苗技术在新冠疫情中的成功应用代表了几十年生物化学基础研究的重大临床转化这些疫苗利用脂质纳米颗粒递送编码病毒蛋白的mRNA，安全有效地诱导免疫保护此技术平台有望应用于更多疾病的预防和治疗，包括癌症和自身免疫疾病，展示了生物化学研究对解决mRNA全球健康挑战的重要贡献常见英文专业缩写总览缩写英文全称中文释义脱氧核糖核酸DNA DeoxyribonucleicAcid核糖核酸RNA RibonucleicAcid三磷酸腺苷ATP AdenosineTriphosphate烟酰胺腺嘌呤二核苷酸NAD+Nicotinamide AdenineDinucleotide聚合酶链式反应PCR Polymerase Chain Reaction三羧酸循环柠檬酸循环TCA cycleTricarboxylic AcidCycle/电子传递链ETC ElectronTransportChain十二烷基硫酸钠聚丙烯酰胺凝胶电泳SDS-PAGE SodiumDodecyl Sulfate-Polyacrylamide-Gel Electrophoresis酶联免疫吸附测定ELISA Enzyme-Linked ImmunosorbentAssay高效液相色谱HPLC High-Performance LiquidChromatography逆转录聚合酶链式反应RT-PCR ReverseTranscription-PolymeraseChain-Reaction新一代测序NGS Next-Generation Sequencing掌握生物化学专业缩写对理解科学文献至关重要上表列出了部分常见缩写，但实际使用的专业缩写远不止这些一般来说，缩写首次出现时应给出全称，随后可单独使用缩写某些通用缩写如、、等已广为人知，可直接使用DNARNAATP除了一般缩写外，还有一些特定领域的专业缩写，如蛋白质名称（如表示表皮生长因子受体）、代谢途径（如表示氧化磷酸化）、实验技术EGFR OXPHOS（如表示成簇规律间隔短回文重复序列）等在阅读专业文献或学习课程时，建议保持一个个人缩写词典，随时更新和查阅，这将大大提高学习效CRISPR率翻译技巧与常见误区保持术语一致性（Maintaining理解学科语境（）Understanding context）consistency生物化学术语的翻译必须考虑专业语境，不能简单机械翻同一概念在整个文档中应使用一致的翻译例如，译例如，在生物学中通常指表达而非表2expression应始终翻译为底物，而不是有时翻译为基substrate情；可能指培养而非文化；在酶学culturedigest质；应一致翻译为测定或分析，而不是混用assay中指消化酶切而非日常意义的消化摘要//检测、测试等术语一致性有助于避免混淆，特别是在教学和考试材料中遵循学科惯例（）专业术语准确性（）Following conventionsTerminology accuracy生物化学翻译有特定惯例，如酶名通常保留酶字，如某些专业术语有固定翻译，不应创新例如，Western聚合酶而非聚合物；基因名通常用斜体，如的标准翻译是蛋白质免疫印迹或简称印DNADNAblotWestern；许多生物分子保留原文缩写，如、3迹，而不是直译为西方斑点；应翻译为敲lacZ ATPNAD+knockout等化合物命名应遵循化学命名规则，如翻译为除而非淘汰；和应分别翻译为体外glucosein vitroin vivo葡萄糖而非糖和体内，而非直译为在玻璃中和在生命中生物化学翻译中的常见错误包括滥用直译（如将直译为负面反馈而非正确的负反馈）、忽视学科差异（如将医学术语用于生物化学场景）、缺乏negative feedback术语更新（生物化学是快速发展的领域，翻译应跟进最新术语）等使用权威参考资源如《生物化学与分子生物学名词》（中国科学院编）可以避免许多常见错误翻译生物化学教材时，不仅要准确传达科学内容，还要考虑教学需求适当保留关键英文术语（括号内标注）有助于学生理解国际文献；对复杂概念提供解释性翻译而非仅直译术语；尊重学科体系，确保翻译符合当前教学大纲和考试要求好的翻译应兼顾专业准确性和表达流畅性，使学生既能掌握标准中文术语，又能理解国际学术交流中的英文表达期末复习与考点梳理重点概念掌握（）Key concepts全面理解核心知识点和基本原理代谢途径熟悉（）Metabolic pathways记忆关键反应步骤和调控机制结构与功能关联（）Structure-function relationship建立生物分子结构与功能的联系有效的生物化学复习策略应从理解基本概念入手，而非单纯记忆创建思维导图或概念图可以帮助连接不同知识点，如将糖代谢、脂代谢和氨基酸代谢整合在一起，理解它们的交叉点和共同调控机制对重要的代谢途径，建议记住关键酶（通常是限速酶或调控点）、重要中间产物和能量变化，而非机械记忆每一步反应高频考点包括酶动力学参数（、、）及其生物学意义；主要代谢途径（糖酵解、柠檬酸循环、脂肪酸氧化等）的净反应式和能量产出；代谢调控的分Km Vmaxkcatβ-子机制（包括别构调节、共价修饰和基因表达调控）；生物大分子的结构特点及其功能关系（如蛋白质二级结构与稳定性、核酸碱基配对与信息存储）；细胞信号转导途径的基本组分和工作原理考试中常见的题型包括多选题、填空题、简答题和应用题应用题通常要求分析实验数据或解决问题，这需要综合运用多个知识点准备考试时，除了复习课本内容，还应做一些习题，熟悉不同类型的问题同时，生物化学是一门与时俱进的学科，关注前沿进展（如技术、蛋白质结构预测等）也有助于理解学科发展方向和应用潜力CRISPR致谢与参考文献10+100+30+参考教材术语来源图表素材国内外权威生物化学教材和资源专业词汇和术语的参考源用于制作课件的科学图表和插图本课件的编写参考了多种权威生物化学教材和资源，主要包括《生物化学原理》（和著）、《生物化学》（等著）、《生Lehninger NelsonD.L.Cox M.M.Stryer BergJ.M.Harpers物化学图解》（等著）、《生物化学》（王镜岩等著）和《现代生物化学》（朱圣庚等著）这些教材提供了系统、全面的生物化学知识框架和最新研究进展Murray R.K.术语翻译主要参考《生物化学与分子生物学名词》（中国科学院名词委员会编）、《英汉生物化学词汇》和权威学术期刊的中文摘要图表素材来源于教育资源网站、学术出版社授权材料和原创设计，经过精心选择和调整，以确保准确性和教学效果感谢所有原创作者的贡献，使本课件能够为学习者提供丰富、直观的学习体验特别感谢课程开发团队的全体成员，包括内容编写者、专业审阅者、设计师和技术支持人员他们的专业知识、创造力和辛勤工作使这套课件成为可能最后，感谢所有使用本课件的教师和学生，您的反馈将帮助我们不断改进和完善教学资源希望这套生物化学课件能够激发您对这一迷人学科的兴趣，并为您的学习和研究提供有力支持。