生物化學(xué)基礎(chǔ)知識匯報人：XX2024-01-24目錄CONTENTS生物化學(xué)概述蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能酶學(xué)基礎(chǔ)知識糖代謝途徑及調(diào)控機(jī)制脂類代謝途徑及調(diào)控機(jī)制基因表達(dá)調(diào)控與疾病關(guān)系01生物化學(xué)概述生物化學(xué)定義研究對象生物化學(xué)定義與研究對象生物化學(xué)的研究對象包括蛋白質(zhì)、糖類、脂質(zhì)、核酸等生物大分子，以及維生素、激素、酶等生物小分子。此外，還涉及生物體內(nèi)的能量轉(zhuǎn)換、信息傳遞和細(xì)胞信號傳導(dǎo)等過程。生物化學(xué)是研究生物體內(nèi)化學(xué)過程和物質(zhì)變化的科學(xué)，它探討生物分子結(jié)構(gòu)、功能、合成與分解代謝以及生物分子間相互作用的規(guī)律。生物化學(xué)起源于19世紀(jì)中期，隨著有機(jī)化學(xué)和分析化學(xué)的發(fā)展而逐漸興起。20世紀(jì)以來，生物化學(xué)在揭示生命現(xiàn)象本質(zhì)方面取得了顯著成就，如DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)、基因工程技術(shù)的誕生等。發(fā)展歷史目前生物化學(xué)已成為生命科學(xué)領(lǐng)域的重要分支，與分子生物學(xué)、遺傳學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)等學(xué)科相互滲透。生物化學(xué)的研究領(lǐng)域不斷拓展，涉及基因組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)、代謝組學(xué)等多個層面。現(xiàn)狀生物化學(xué)發(fā)展歷史及現(xiàn)狀疾病診斷與治療藥物研究與開發(fā)營養(yǎng)與健康生物化學(xué)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域重要性生物化學(xué)技術(shù)為疾病診斷提供了敏感、特異的檢測手段，如酶學(xué)檢測、免疫學(xué)檢測等。同時，基于生物化學(xué)原理的藥物設(shè)計能夠針對疾病發(fā)生的分子機(jī)制進(jìn)行精準(zhǔn)治療。生物化學(xué)在藥物研究與開發(fā)過程中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。通過闡明藥物與靶標(biāo)生物大分子之間的相互作用機(jī)制，有助于發(fā)現(xiàn)新的藥物作用靶點，進(jìn)而設(shè)計出高效低毒的藥物。生物化學(xué)研究有助于深入了解人體對營養(yǎng)物質(zhì)的需求及代謝過程，為制定科學(xué)合理的膳食指南提供理論依據(jù)。此外，生物化學(xué)還可應(yīng)用于評估營養(yǎng)狀況和健康水平，以及預(yù)防和治療營養(yǎng)相關(guān)疾病。02蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能常見的20種氨基酸甘氨酸、丙氨酸、纈氨酸、亮氨酸、異亮氨酸、甲硫氨酸、苯丙氨酸、色氨酸、脯氨酸、絲氨酸、酪氨酸、半胱氨酸、蛋氨酸、天冬氨酸、谷氨酰胺、蘇氨酸、精氨酸、組氨酸、賴氨酸和羥脯氨酸。氨基酸的性質(zhì)包括兩性解離及等電點、紫外吸收性質(zhì)、茚三酮反應(yīng)等。氨基酸種類與性質(zhì)蛋白質(zhì)分子中氨基酸的排列順序，包括二硫鍵位置。氨基酸序列通過化學(xué)或酶促降解法將蛋白質(zhì)水解成氨基酸，然后通過色譜法或電泳法分離并鑒定氨基酸。一級結(jié)構(gòu)的測定蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)分子中局部主鏈的空間結(jié)構(gòu)，包括α-螺旋、β-折疊、β-轉(zhuǎn)角和無規(guī)卷曲等。二級結(jié)構(gòu)三級結(jié)構(gòu)四級結(jié)構(gòu)整條肽鏈中全部氨基酸殘基的相對空間位置，也就是整條肽鏈每一原子的相對空間位置。由兩條或兩條以上的多肽鏈組成，每一條多肽鏈都有完整的三級結(jié)構(gòu)。030201蛋白質(zhì)高級結(jié)構(gòu)免疫功能0102030405酶是生物體內(nèi)具有催化功能的蛋白質(zhì)，可以加速化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行。如載體蛋白，血紅蛋白等，可以運(yùn)輸氧氣、營養(yǎng)物質(zhì)等。如激素蛋白，可以調(diào)節(jié)生物體的代謝和生理功能。如抗體蛋白，可以識別并結(jié)合抗原，參與免疫反應(yīng)。如肌球蛋白和肌動蛋白，可以參與肌肉收縮等運(yùn)動過程。蛋白質(zhì)功能運(yùn)輸功能催化功能運(yùn)動功能調(diào)節(jié)功能03酶學(xué)基礎(chǔ)知識酶是一類具有生物催化功能的蛋白質(zhì)，能夠加速生物體內(nèi)化學(xué)反應(yīng)的速率，而不改變反應(yīng)的總能量變化。根據(jù)酶的催化反應(yīng)類型，可分為氧化還原酶、轉(zhuǎn)移酶、水解酶、裂合酶、異構(gòu)酶和連接酶等六大類。酶定義及分類方法酶的分類方法酶的定義酶活性中心酶活性中心是酶分子中具有催化功能的區(qū)域，通常包括一些特定的氨基酸殘基，能夠結(jié)合底物并催化其發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。酶的催化機(jī)制酶的催化機(jī)制包括降低反應(yīng)的活化能、提供替代反應(yīng)途徑、穩(wěn)定過渡態(tài)等，從而加速化學(xué)反應(yīng)的速率。酶活性中心與催化機(jī)制底物濃度酶濃度溫度pH值影響酶促反應(yīng)速率因素酶濃度對酶促反應(yīng)速率的影響是線性的，即酶濃度越高，反應(yīng)速率越快。底物濃度對酶促反應(yīng)速率的影響符合米氏方程，當(dāng)?shù)孜餄舛容^低時，反應(yīng)速率隨底物濃度的增加而增加；當(dāng)?shù)孜餄舛容^高時，反應(yīng)速率趨于飽和。pH值對酶促反應(yīng)速率的影響也很大。每種酶都有其最適pH值范圍，在此范圍內(nèi)酶活性最高；偏離最適pH值范圍會導(dǎo)致酶活性降低或失活。溫度對酶促反應(yīng)速率的影響具有雙重性。在一定范圍內(nèi)，溫度升高可以加速反應(yīng)速率；但超過一定溫度后，酶會發(fā)生變性失活，導(dǎo)致反應(yīng)速率下降。VS酶抑制劑是能夠降低酶活性或使酶完全失活的物質(zhì)。根據(jù)抑制劑與酶的相互作用方式，可分為競爭性抑制劑、非競爭性抑制劑和反競爭性抑制劑等。酶激活劑酶激活劑是能夠提高酶活性的物質(zhì)。一些金屬離子、輔因子和激素等可以作為酶激活劑，通過與酶活性中心或調(diào)節(jié)部位結(jié)合，改變酶的構(gòu)象或提供催化所需的基團(tuán)，從而提高酶的催化效率。酶抑制劑酶抑制劑與激活劑04糖代謝途徑及調(diào)控機(jī)制糖無氧酵解過程及意義糖無氧酵解過程葡萄糖在無氧條件下，經(jīng)過一系列酶促反應(yīng)，最終生成乳酸或乙醇和ATP的過程。生理意義在無氧或缺氧條件下，為機(jī)體迅速提供能量；同時糖無氧酵解的某些中間產(chǎn)物在細(xì)胞代謝中有重要作用。糖有氧氧化過程葡萄糖在有氧條件下，經(jīng)過糖酵解和三羧酸循環(huán)，徹底氧化生成CO2和H2O，并釋放大量能量的過程。生理意義是機(jī)體獲取能量的主要方式，為各種生命活動提供動力；同時糖有氧氧化過程中產(chǎn)生的中間產(chǎn)物可為其他合成代謝提供原料。糖有氧氧化過程及意義01020304磷酸戊糖途徑生理意義糖醛酸途徑生理意義磷酸戊糖途徑和糖醛酸途徑葡萄糖在磷酸戊糖途徑中，經(jīng)過氧化、磷酸化和裂解等反應(yīng)，生成磷酸戊糖和NADPH的過程。產(chǎn)生大量的NADPH，為細(xì)胞合成代謝提供還原力；同時生成的磷酸戊糖可進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為其他糖類或參與核苷酸等物質(zhì)的合成。葡萄糖經(jīng)過氧化、脫羧和縮合等反應(yīng)，生成糖醛酸和多種有機(jī)酸的過程。參與體內(nèi)多種有機(jī)酸的合成和轉(zhuǎn)化，維持體內(nèi)酸堿平衡；同時糖醛酸途徑中的某些中間產(chǎn)物具有重要生理功能，如參與信號傳導(dǎo)、調(diào)節(jié)基因表達(dá)等。糖尿病由于胰島素分泌不足或胰島素抵抗等原因?qū)е卵巧撸L期高血糖可引起多種并發(fā)癥，如心血管疾病、視網(wǎng)膜病變等。低血糖癥血糖濃度低于正常范圍，可出現(xiàn)心悸、出汗、饑餓感等癥狀，嚴(yán)重時可導(dǎo)致昏迷甚至死亡。糖代謝異常與腫瘤關(guān)系腫瘤細(xì)胞具有異常的糖代謝特征，如高糖酵解、低氧化磷酸化等，這些特征為腫瘤細(xì)胞的生長和增殖提供了有利條件。因此，針對糖代謝異常的腫瘤治療策略正在成為研究熱點。糖代謝異常與疾病關(guān)系05脂類代謝途徑及調(diào)控機(jī)制

脂肪分解代謝過程及意義脂肪動員在脂肪細(xì)胞中，甘油三酯被分解為甘油和脂肪酸，此過程受激素敏感脂肪酶催化。脂肪酸氧化脂肪酸在細(xì)胞質(zhì)和線粒體中經(jīng)過一系列反應(yīng)被氧化為乙酰CoA，此過程產(chǎn)生大量ATP供能。酮體生成與利用脂肪酸在肝內(nèi)不完全氧化生成酮體，包括乙酰乙酸、β-羥基丁酸和丙酮。酮體可作為肝外組織如腦、心的替代能源。在細(xì)胞質(zhì)中，乙酰CoA經(jīng)過縮合、還原、脫水等反應(yīng)合成脂肪酸，此過程消耗大量ATP。脂肪酸合成脂肪酸與甘油在脂肪細(xì)胞中結(jié)合生成甘油三酯，儲存能量。甘油三酯合成甘油與脂肪酸、磷酸等結(jié)合生成磷脂，是細(xì)胞膜的重要組成成分。磷脂合成脂肪合成代謝過程及意義在肝內(nèi)，乙酰CoA經(jīng)過一系列反應(yīng)合成膽固醇。膽固醇合成膽固醇可轉(zhuǎn)化為膽汁酸、類固醇激素和維生素D等活性物質(zhì)。膽固醇轉(zhuǎn)化膽汁酸在肝和腸道之間循環(huán)，促進(jìn)脂類消化吸收。膽汁酸循環(huán)膽固醇代謝途徑和膽汁酸循環(huán)01020304肥胖癥高脂血癥脂肪肝膽石癥脂類代謝異常與疾病關(guān)系脂肪分解代謝減弱或合成代謝增強(qiáng)導(dǎo)致脂肪堆積過多。血漿中脂質(zhì)水平過高，易引發(fā)動脈粥樣硬化等心血管疾病。膽汁酸循環(huán)障礙導(dǎo)致膽固醇結(jié)晶形成膽結(jié)石。肝細(xì)胞內(nèi)脂肪堆積過多，影響肝功能。06基因表達(dá)調(diào)控與疾病關(guān)系基因表達(dá)是指基因所攜帶的遺傳信息通過轉(zhuǎn)錄和翻譯等過程，最終合成具有生物活性的蛋白質(zhì)的過程。基因表達(dá)定義基因表達(dá)具有時空特異性、調(diào)節(jié)性和適應(yīng)性。不同細(xì)胞、不同發(fā)育階段以及不同環(huán)境條件下，基因的表達(dá)模式和水平都會有所不同。基因表達(dá)特點基因表達(dá)概念及特點翻譯水平調(diào)控通過影響翻譯起始、延伸和終止等過程，調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)的合成。轉(zhuǎn)錄水平調(diào)控通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄因子的活性或數(shù)量，控制特定基因轉(zhuǎn)錄的起始和速率。蛋白質(zhì)修飾和定位通過對蛋白質(zhì)進(jìn)行修飾或改變其在細(xì)胞內(nèi)的定位，影響其功能和穩(wěn)定性。原核生物基因表達(dá)調(diào)控機(jī)制真核生物基因表達(dá)調(diào)控機(jī)制這些RNA分子可以通過與靶mRNA結(jié)合或調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄因子等方式，參與基因表達(dá)的調(diào)控。microRNA和長非編碼RNA的調(diào)控真核生物中存在大量轉(zhuǎn)錄因子，它們與RNA聚合酶等形成轉(zhuǎn)錄復(fù)合物，共同調(diào)節(jié)基因的轉(zhuǎn)錄。轉(zhuǎn)錄因子和轉(zhuǎn)錄復(fù)合物的調(diào)控通過DNA甲基化、組蛋白修飾等方式，改變?nèi)旧|(zhì)結(jié)構(gòu)和基因的可及性，從而影響基因表達(dá)。