《生化講義》課件

生化講義歡迎來到生物化學的世界。這門課程將帶您深入探索生命的奧秘，從分子層面理解生命的本質(zhì)。我們將學習細胞、酶、代謝和基因等重要概念。課程介紹1基礎知識細胞結(jié)構(gòu)、生物分子和代謝過程2高級主題基因表達、信號轉(zhuǎn)導和生物技術3應用實踐疾病機理、醫(yī)學應用和前沿研究生物化學的基本概念生命的化學本質(zhì)探討生物體內(nèi)的化學反應和分子相互作用生物大分子蛋白質(zhì)、核酸、碳水化合物和脂質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能能量轉(zhuǎn)換生物體如何獲取、儲存和利用能量信息傳遞基因表達和細胞信號傳導的分子機制細胞的結(jié)構(gòu)和功能細胞核存儲遺傳信息，控制細胞活動細胞質(zhì)進行代謝活動，包含多種細胞器細胞膜控制物質(zhì)進出，維持細胞內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定細胞骨架維持細胞形態(tài)，參與細胞運動細胞膜的結(jié)構(gòu)和特性磷脂雙分子層形成細胞膜的基本結(jié)構(gòu)，具有流動性和選擇性通透性膜蛋白嵌入或附著于磷脂雙層，執(zhí)行特定功能，如物質(zhì)運輸和信號傳導膜糖脂參與細胞識別和免疫反應，形成細胞表面的糖萼細胞內(nèi)物質(zhì)的跨膜轉(zhuǎn)運被動運輸不需能量，如簡單擴散和易化擴散主動運輸需要能量，如鈉鉀泵和胞吞胞吐離子通道特定離子通過的蛋白質(zhì)通道酶的概念和性質(zhì)生物催化劑加速生化反應，不改變反應平衡高度特異性只催化特定底物的特定反應高效性少量酶可催化大量底物轉(zhuǎn)化酶的催化機理1酶-底物復合物形成酶與底物結(jié)合，形成特定構(gòu)象2活化能降低酶通過多種方式降低反應活化能3產(chǎn)物釋放反應完成，產(chǎn)物釋放，酶再生影響酶活性的因素1溫度2pH值3底物濃度4酶濃度5抑制劑/激活劑這些因素通過影響酶的構(gòu)象或與底物的結(jié)合來調(diào)節(jié)酶的活性。維生素和輔酶的作用輔助因子許多維生素作為輔酶參與酶催化反應電子傳遞某些輔酶在氧化還原反應中傳遞電子代謝調(diào)節(jié)維生素參與多種代謝過程的調(diào)節(jié)抗氧化部分維生素具有抗氧化作用，保護細胞糖的結(jié)構(gòu)和功能單糖最簡單的糖，如葡萄糖、果糖雙糖由兩個單糖組成，如蔗糖、麥芽糖多糖由多個單糖單位組成，如淀粉、纖維素糖代謝的調(diào)控機制血糖感應胰島素和胰高血糖素響應血糖水平變化酶活性調(diào)節(jié)關鍵酶的活性受激素和代謝物調(diào)控基因表達調(diào)控長期調(diào)節(jié)涉及糖代謝相關基因的表達變化糖尿病的發(fā)病機理1胰島素分泌不足1型糖尿病中胰島β細胞被破壞2胰島素抵抗2型糖尿病中細胞對胰島素反應降低3血糖調(diào)節(jié)失衡導致高血糖和一系列并發(fā)癥4代謝紊亂影響糖、脂質(zhì)和蛋白質(zhì)代謝脂質(zhì)的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)甘油三酯主要儲能脂質(zhì)，由甘油和脂肪酸組成磷脂細胞膜的主要成分，具有兩親性固醇調(diào)節(jié)膜流動性，是某些激素的前體脂肪酸的代謝過程1脂肪酸活化形成脂酰輔酶A2β-氧化脂肪酸在線粒體中逐步氧化3乙酰輔酶A生成進入三羧酸循環(huán)進一步氧化4能量釋放產(chǎn)生ATP和還原當量膽固醇的生理功能膜結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)細胞膜流動性和通透性激素合成作為類固醇激素的前體膽汁酸合成參與脂肪消化和吸收維生素D合成皮膚中膽固醇可轉(zhuǎn)化為維生素D蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)層次1一級結(jié)構(gòu)氨基酸序列2二級結(jié)構(gòu)α螺旋和β折疊3三級結(jié)構(gòu)單條多肽鏈的空間構(gòu)象4四級結(jié)構(gòu)多個亞基的組合蛋白質(zhì)的功能和性質(zhì)催化作用作為酶催化生化反應運輸功能如血紅蛋白運輸氧氣結(jié)構(gòu)支持如膠原蛋白提供結(jié)構(gòu)支撐信號傳導如激素受體蛋白核酸的結(jié)構(gòu)組成DNA由脫氧核糖、磷酸和堿基組成。堿基包括A、T、C、G。雙螺旋結(jié)構(gòu)。RNA由核糖、磷酸和堿基組成。堿基包括A、U、C、G。通常為單鏈結(jié)構(gòu)。DNA復制和轉(zhuǎn)錄過程1DNA解旋雙螺旋解開，形成復制叉2引物合成RNA引物為DNA合成提供起點3延長DNA聚合酶沿模板鏈合成新鏈4校對修復修復錯誤配對，確保準確性RNA的轉(zhuǎn)錄和翻譯轉(zhuǎn)錄DNA信息轉(zhuǎn)錄為mRNAmRNA加工剪接、加帽和加尾翻譯核糖體將mRNA信息翻譯成蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)折疊新合成的多肽鏈形成功能性構(gòu)象基因表達的調(diào)控機制轉(zhuǎn)錄水平調(diào)控啟動子、增強子和抑制子的作用轉(zhuǎn)錄后調(diào)控RNA剪接、穩(wěn)定性和降解的調(diào)控翻譯水平調(diào)控翻譯起始和終止的調(diào)控表觀遺傳調(diào)控DNA甲基化和組蛋白修飾免疫原理及其作用先天性免疫非特異性防御，如皮膚屏障和炎癥反應獲得性免疫特異性防御，包括體液免疫和細胞免疫免疫記憶產(chǎn)生記憶細胞，加快再次感染時的反應免疫耐受避免對自身抗原產(chǎn)生免疫反應信號轉(zhuǎn)導通路信號分子如激素、生長因子等與受體結(jié)合受體激活引起受體構(gòu)象變化或磷酸化信號放大通過級聯(lián)反應放大初始信號效應器激活最終導致特定的細胞反應生物膜的生物功能屏障功能控制物質(zhì)進出細胞隔室化形成細胞內(nèi)不同功能區(qū)域信號傳導參與細胞間和細胞內(nèi)通訊能量轉(zhuǎn)換如線粒體內(nèi)膜進行氧化磷酸化細胞凋亡的分子機制1凋亡信號內(nèi)源或外源信號觸發(fā)凋亡過程2caspase激活啟動蛋白酶級聯(lián)反應3細胞器功能障礙如線粒體釋放細胞色素c4DNA降解核酸內(nèi)切酶切割染色質(zhì)5細胞碎片清除巨噬細胞吞噬凋亡小體細胞周期的調(diào)控細胞周期包括間期(G1、S、G2)和有絲分裂期(M期)。周期蛋白和周期蛋白依賴性激酶(CDKs)是關鍵調(diào)控因子。檢查點機制確保細胞分裂的準確性。腫瘤發(fā)生的生化機理1基因突變2細胞周期失控3凋亡抑制4血管生成5轉(zhuǎn)移腫瘤發(fā)生是一個多步驟過程，涉及原癌基因激活和抑癌基因失活。細胞增殖失控和凋亡抑制導致腫瘤生長。血管生成和細胞外基質(zhì)降解促進腫瘤轉(zhuǎn)移。生物技術在醫(yī)療中的應用基因治療通過導入正常基因或修復突變基因來治療遺傳性疾病單克隆抗體用于癌癥治療和自身免疫性疾病的精準靶向治療干細胞技術用于組織修復和再生醫(yī)學，有望治療多種退行性疾病生物化學研究的前沿蛋白質(zhì)組學研究細胞內(nèi)所有蛋白質(zhì)的表達、功能和相互作用代謝組學分析生物體內(nèi)所有代謝物的動態(tài)變化系統(tǒng)生物學整合多組學數(shù)據(jù)，建立生命系統(tǒng)的計算模型合成生物學設計和構(gòu)建新的生物系統(tǒng)，創(chuàng)造人工生命課程總結(jié)1基礎知識掌握生物分子結(jié)構(gòu)和功能2