生物化学绪论课件

生物化学绪论课件

生物化学概述

生物大分子结构与功能

生物小分子代谢途径及调控机制

基因表达调控与疾病发生关系

现代生物化学技术应用及发展前景

实验室安全注意事项及操作规范

contents

目

录

01

生物化学概述

动态性

生物体内的化学过程是一个动态平衡的过程，生物化学研究需要关注这些过程的动态变化。

生物化学定义

生物化学是研究生物体内化学过程和分子相互作用的科学，它探讨生物分子如何组成细胞、组织和器官，以及这些分子如何参与生命活动的机制。

综合性

生物化学涉及生物学、化学、物理学等多个学科领域，具有高度的综合性。

微观性

生物化学研究的是生物体内的分子和原子水平上的化学过程，需要借助先进的仪器和技术手段。

古代人们对发酵、酿造等生物过程中的化学变化有了初步的认识。

萌芽阶段

19世纪中期，随着有机化学、分析化学等学科的发展，生物化学开始形成独立的学科体系。

发展阶段

20世纪以来，生物化学在蛋白质、酶、基因等方面的研究取得了重大突破，逐渐发展成为生命科学领域的核心学科。

成熟阶段

如蛋白质、核酸等的空间结构、生物活性及其调控机制。

生物大分子的结构与功能

如糖类、脂类、氨基酸等的代谢途径、调控机制及其与疾病的关系。

生物小分子的代谢与调控

研究基因转录、翻译及其调控机制，揭示生命活动的本质。

研究细胞内外信号分子的识别、传递及其调控机制，探讨细胞生长、分化、凋亡等生命过程的调控机制。

细胞信号传导与通讯

基因表达与调控

利用层析、电泳等方法分离纯化生物样品中的目标分子。

分离纯化技术

利用X射线晶体学、核磁共振等技术解析生物大分子的三维结构。

结构分析技术

代谢组学技术

通过高通量检测和分析生物体内代谢产物的种类和数量变化，研究生物体的代谢过程和调控机制。

基因编辑技术

利用CRISPR/Cas9等基因编辑技术对基因进行定点敲除、插入或替换等操作，研究基因功能及其调控机制。

02

生物大分子结构与功能

蛋白质的基本组成单位是氨基酸，通过肽键连接形成多肽链。

蛋白质的结构包括一级、二级、三级和四级结构，各级结构之间相互作用，决定蛋白质的功能。

蛋白质的功能包括催化、运输、免疫、调节等，是生命活动中不可或缺的生物大分子。

核酸分为DNA和RNA两类，它们在结构和功能上有所不同。

核酸的功能包括遗传信息的储存、传递和表达，以及催化某些生物化学反应。

核酸的基本组成单位是核苷酸，由磷酸、五碳糖和含氮碱基组成。

糖类的基本组成单位是单糖，包括葡萄糖、果糖等。

糖类通过糖苷键连接形成多糖，如淀粉、纤维素等。

糖类的功能包括提供能量、储存能量、细胞识别等，是生命活动中重要的生物大分子之一。

03

生物小分子代谢途径及调控机制

糖酵解途径

三羧酸循环

磷酸戊糖途径

糖异生作用

葡萄糖在细胞质中被分解成丙酮酸，释放少量能量。

葡萄糖在细胞质中通过磷酸戊糖途径产生大量的NADPH，为脂肪酸和胆固醇合成提供还原剂。

丙酮酸进入线粒体，经过一系列反应彻底氧化成二氧化碳和水，释放大量能量。

非糖物质如乳酸、甘油等在肝脏中转化成葡萄糖，维持血糖稳定。

脂肪酸在细胞质中合成，通过β-氧化在线粒体中被分解产生乙酰CoA和能量。

脂肪酸的合成与分解

甘油和脂肪酸在细胞质中合成甘油三酯，储存在脂肪细胞中；需要时，甘油三酯被水解成甘油和脂肪酸供能。

甘油三酯的合成与水解

磷脂是细胞膜的主要成分，通过磷脂酶的作用进行水解和再合成。

磷脂的合成与代谢

胆固醇在肝脏中合成，可以转化成胆汁酸、性激素等生理活性物质。

胆固醇的合成与转化

氨基酸的合成与分解

氨基酸通过转氨基作用、脱氨基作用等进行合成和分解，维持体内氮平衡。

尿素循环

氨基酸分解产生的氨通过尿素循环在肝脏中转化成尿素，排出体外。

嘌呤、嘧啶的合成与分解

嘌呤、嘧啶是核酸的组成成分，通过特定的酶促反应进行合成和分解。

一碳单位代谢

某些氨基酸在分解过程中产生的一碳单位（如甲基、甲烯基等）可以通过特定的代谢途径进行转化和利用。

04

基因表达调控与疾病发生关系

通过转录因子和RNA聚合酶的相互作用，控制基因转录的起始、延伸和终止。

转录水平调控

翻译水平调控

表观遗传学调控

通过影响mRNA的稳定性和翻译效率，调控蛋白质的合成。

通过DNA甲基化、组蛋白修饰等方式，影响基因表达的可遗传变化。

03

02

01

导致基因表达异常，可能引发遗传性疾病，如镰状细胞贫血、囊性纤维化等。

基因突变

正常基因的表达量或表达时间发生异常，可能导致癌症、自身免疫性疾病等。

基因表达失衡

如DNA甲基化异常、组蛋白修饰异常等，与肿瘤、神经退行性疾病等多种疾病的发生发展密切相关。

表观遗传学异常

通过基因测序等技术，预测个体患病风险，为个性化预防和治疗提供依据。

基因检测

靶向药物

免疫疗法

细胞疗法

针对特定基因突变或异

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