《核酸糖類(lèi)脂質(zhì)及其生物合成機(jī)制》課件

核酸糖類(lèi)脂質(zhì)及其生物合成機(jī)制生命科學(xué)基礎(chǔ)理論與應(yīng)用研究課程內(nèi)容簡(jiǎn)介結(jié)構(gòu)與功能三大物質(zhì)基本組成特點(diǎn)生物合成機(jī)制代謝通路與酶學(xué)原理疾病與應(yīng)用代謝異常與前沿研究學(xué)習(xí)目標(biāo)前沿應(yīng)用新技術(shù)與臨床轉(zhuǎn)化合成機(jī)制代謝通路與調(diào)控3基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)三大物質(zhì)特征與功能分子生物學(xué)"三大類(lèi)"回顧核酸遺傳信息載體1糖類(lèi)能量來(lái)源與結(jié)構(gòu)組分脂質(zhì)膜結(jié)構(gòu)與信號(hào)傳遞核酸簡(jiǎn)介DNA雙鏈螺旋結(jié)構(gòu)遺傳信息儲(chǔ)存ATCG堿基配對(duì)RNA單鏈結(jié)構(gòu)多樣信息傳遞與翻譯AUCG堿基組成核苷酸與核苷結(jié)構(gòu)堿基嘌呤：腺嘌呤、鳥(niǎo)嘌呤嘧啶：胞嘧啶、胸腺嘧啶、尿嘧啶糖核糖（RNA）脫氧核糖（DNA）磷酸基團(tuán)能量載體連接骨架形成核酸的分類(lèi)與分布核酸類(lèi)型主要存在位置主要功能DNA細(xì)胞核、線(xiàn)粒體遺傳信息儲(chǔ)存mRNA細(xì)胞質(zhì)編碼蛋白質(zhì)tRNA細(xì)胞質(zhì)氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)rRNA核糖體蛋白質(zhì)合成糖類(lèi)基礎(chǔ)知識(shí)單糖最簡(jiǎn)單糖分子單位寡糖2-10個(gè)單糖連接多糖長(zhǎng)鏈復(fù)雜結(jié)構(gòu)糖類(lèi)的主要代表葡萄糖能量代謝主要底物糖原動(dòng)物能量?jī)?chǔ)存形式纖維素植物細(xì)胞壁主要成分糖類(lèi)的生理作用能量供給ATP生成的主要底物結(jié)構(gòu)功能細(xì)胞壁、基質(zhì)組成信號(hào)識(shí)別細(xì)胞間通訊媒介儲(chǔ)能功能以多糖形式儲(chǔ)存脂質(zhì)基礎(chǔ)知識(shí)脂肪酸基本結(jié)構(gòu)單元甘油三酯能量?jī)?chǔ)存形式磷脂膜結(jié)構(gòu)組分固醇類(lèi)膜流動(dòng)性調(diào)節(jié)脂質(zhì)的類(lèi)別與功能結(jié)構(gòu)脂質(zhì)磷脂雙分子層膜蛋白錨定細(xì)胞區(qū)室劃分儲(chǔ)能脂質(zhì)脂肪細(xì)胞儲(chǔ)存高能量密度饑餓時(shí)動(dòng)員信號(hào)脂質(zhì)激素前體膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)炎癥調(diào)節(jié)脂肪酸常見(jiàn)種類(lèi)飽和脂肪酸無(wú)雙鍵，不飽和脂肪酸含雙鍵，多不飽和脂肪酸含多個(gè)雙鍵，反式脂肪酸雙鍵為反式構(gòu)型生物大分子的關(guān)系和交互核酸編碼合成酶1蛋白質(zhì)催化代謝反應(yīng)2代謝物提供合成原料3調(diào)控反饋控制表達(dá)核酸的生物合成總覽1前體物質(zhì)形成糖、磷酸、氨基酸2核苷酸合成嘌呤、嘧啶途徑3聚合作用酶催化連接修飾加工修剪、甲基化等嘌呤核苷酸合成（上）PRPP形成磷酸核糖焦磷酸-合成起點(diǎn)谷氨酰胺提供氮源氨基轉(zhuǎn)移關(guān)鍵步驟甘氨酸加入嘌呤環(huán)構(gòu)建嘌呤核苷酸合成（下）亞精胺環(huán)形成多步酶催化IMP形成嘌呤共同中間體分支路徑AMP與GMP生成嘧啶核苷酸合成（上）1氨基甲酰磷酸合成碳酸和谷氨酰胺反應(yīng)2天冬氨酸參與提供嘧啶環(huán)骨架3二氫嘧啶形成環(huán)化反應(yīng)關(guān)鍵步驟嘧啶核苷酸合成（下）DNA的合成與半保留復(fù)制1DNA解旋解旋酶打開(kāi)雙鏈引物合成RNA聚合酶起始鏈延伸DNA聚合酶添加核苷酸4校對(duì)修復(fù)保證復(fù)制準(zhǔn)確性RNA生物合成與轉(zhuǎn)錄過(guò)程1轉(zhuǎn)錄起始啟動(dòng)子識(shí)別與結(jié)合2鏈延伸RNA聚合酶活性中心轉(zhuǎn)錄終止終止信號(hào)識(shí)別4RNA加工剪接、修飾成熟核苷酸代謝調(diào)控反饋抑制終產(chǎn)物抑制起始酶快速應(yīng)對(duì)過(guò)量積累能量節(jié)約機(jī)制變構(gòu)調(diào)節(jié)酶構(gòu)象變化活性位點(diǎn)改變快速精確調(diào)控基因表達(dá)調(diào)控轉(zhuǎn)錄水平控制長(zhǎng)期適應(yīng)性調(diào)節(jié)細(xì)胞分化相關(guān)糖類(lèi)的生物合成路徑1糖異生非糖前體轉(zhuǎn)化為葡萄糖2糖激活UDP-葡萄糖形成3聚合糖基轉(zhuǎn)移延長(zhǎng)鏈4分支形成支鏈酶作用糖原合成途徑例解葡萄糖磷酸化葡萄糖→葡萄糖-6-磷酸UDPG形成活化糖基供體糖原合成酶α-1,4-糖苷鍵形成糖原分支酶α-1,6-分支點(diǎn)形成糖原分解與代謝調(diào)控分解酶系磷酸化酶轉(zhuǎn)移酶脫支酶激素調(diào)控胰島素↓分解腎上腺素↑分解胰高血糖素↑分解細(xì)胞內(nèi)調(diào)節(jié)鈣離子信號(hào)AMP/ATP比率磷酸化級(jí)聯(lián)多糖（如纖維素）合成機(jī)制前體活化UDP-葡萄糖合成1合成酶作用纖維素合成酶復(fù)合體2纖維擠出穿膜復(fù)合體轉(zhuǎn)運(yùn)3微纖維裝配氫鍵穩(wěn)定結(jié)構(gòu)果糖與乳糖的合成途徑果糖合成經(jīng)6-磷酸葡萄糖異構(gòu)乳糖合成乳糖合成酶催化磷酸化過(guò)程ATP提供能量糖類(lèi)合成的調(diào)控機(jī)制胰島素信號(hào)促進(jìn)糖原合成胰高血糖素促進(jìn)糖異生磷酸化修飾快速酶活性調(diào)節(jié)基因表達(dá)調(diào)控轉(zhuǎn)錄因子ChREBP脂肪酸的生物合成路徑乙酰輔酶A羧化ACC催化-限速步驟丙二酰輔酶A生成脂肪酸延長(zhǎng)起始單元脂肪酸合酶復(fù)合體七種酶活性協(xié)同作用延長(zhǎng)循環(huán)每輪添加2個(gè)碳原子飽和脂肪酸合成詳細(xì)過(guò)程?；D(zhuǎn)移酶β-酮酰-ACP合成酶β-酮酰-ACP還原酶β-羥酰脫水酶烯酰-ACP還原酶不飽和脂肪酸合成脂肪酰去飽和酶引入雙鍵的關(guān)鍵酶氧氣需求電子傳遞鏈參與位置特異性不同位點(diǎn)雙鍵形成延長(zhǎng)系統(tǒng)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)進(jìn)一步加工甘油三酯合成與轉(zhuǎn)運(yùn)甘油-3-磷酸骨架前體1?；；D(zhuǎn)移酶2去磷酸化磷酸酯酶作用3脂滴形成儲(chǔ)存與轉(zhuǎn)運(yùn)磷脂、鞘脂類(lèi)的合成磷脂合成磷脂酰膽堿途徑CDP-甘油途徑脫羧基作用鞘脂合成絲氨酸棕櫚酰轉(zhuǎn)移酶神經(jīng)酰胺形成糖基化修飾膽固醇生物合成乙酰輔酶A合并形成HMG-CoA甲羥戊酸生成HMG-CoA還原酶催化鯊烯合成C5單位縮合環(huán)化反應(yīng)形成四環(huán)結(jié)構(gòu)脂類(lèi)合成途徑的調(diào)控營(yíng)養(yǎng)感應(yīng)糖、脂肪酸水平監(jiān)測(cè)2激素信號(hào)胰島素促進(jìn)脂肪合成3轉(zhuǎn)錄因子SREBP活化合成基因4酶活性調(diào)節(jié)磷酸化與變構(gòu)效應(yīng)三大物質(zhì)生物合成的聯(lián)系乙酰輔酶A多途徑中心樞紐1ATP共同能量貨幣2NADPH還原力提供者葡萄糖核糖與能量來(lái)源4能量代謝與三大合成的耦合表觀遺傳與代謝調(diào)控代謝酶調(diào)節(jié)乙?；揎椉谆{(diào)控泛素化降解代謝物作為輔因子乙酰輔酶AS-腺苷甲硫氨酸NAD+/NADH比率組蛋白修飾染色質(zhì)結(jié)構(gòu)改變基因表達(dá)轉(zhuǎn)換代謝通路反饋核酸代謝異常與相關(guān)疾病痛風(fēng)嘌呤代謝紊亂免疫缺陷腺苷脫氨酶缺乏癌癥核苷酸合成亢進(jìn)萊希綜合征線(xiàn)粒體DNA耗竭糖類(lèi)代謝異常與疾病糖尿病胰島素缺乏/抵抗高血糖狀態(tài)糖異生失控糖原儲(chǔ)積病酶缺陷導(dǎo)致多種臨床類(lèi)型器官糖原堆積半乳糖血癥轉(zhuǎn)酶缺陷半乳糖積累肝臟損害脂質(zhì)合成異常與疾病脂質(zhì)代謝異?？梢l(fā)多種疾病，包括高脂血癥、動(dòng)脈粥樣硬化、脂肪肝及肥胖癥，涉及脂質(zhì)合成過(guò)度或分解障礙先天性代謝缺陷舉例1核酸代謝萊希-尼漢綜合征糖代謝糖原累積癥I-VII型3脂質(zhì)代謝家族性高膽固醇血癥4氨基酸代謝苯丙酮尿癥藥物靶點(diǎn)與抑制劑開(kāi)發(fā)核苷酸代謝抑制劑抗腫瘤、抗病毒糖苷酶抑制劑控制血糖HMG-CoA還原酶抑制劑降低膽固醇前沿技術(shù)：代謝組學(xué)樣本制備生物樣本處理與萃取質(zhì)譜分析高通量代謝物檢測(cè)數(shù)據(jù)處理生物信息學(xué)流程生物學(xué)解讀通路分析與功能預(yù)測(cè)基因編輯與代謝調(diào)控CRISPR技術(shù)精準(zhǔn)編輯代謝基因關(guān)鍵酶修飾改變活性與調(diào)控通路重構(gòu)合成生物學(xué)應(yīng)用細(xì)胞工廠定向生產(chǎn)有價(jià)值物質(zhì)合成生物學(xué)助力物質(zhì)生產(chǎn)200+核苷生產(chǎn)菌株抗病毒藥物原料350%脂肪酸產(chǎn)量提升生物燃料開(kāi)發(fā)80%生產(chǎn)成本降低工業(yè)酶制劑臨床應(yīng)用與疾病干預(yù)基因治療酶缺陷替代表達(dá)系統(tǒng)恢復(fù)臨床試驗(yàn)進(jìn)展靶向藥物抑制劑設(shè)計(jì)激活劑篩選新靶點(diǎn)發(fā)現(xiàn)精準(zhǔn)營(yíng)養(yǎng)代謝類(lèi)型鑒定個(gè)體化飲食功能食品開(kāi)發(fā)重要實(shí)驗(yàn)方法與模型介紹1細(xì)胞模型基礎(chǔ)機(jī)制探索動(dòng)物模型全身代謝研究3計(jì)算模型系