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《生物化学》北大课件
目
录
CATALOGUE
生物化学概述
蛋白质结构与功能
酶学原理及应用
糖代谢与糖异生作用
脂类代谢及脂蛋白运输功能
基因表达调控与疾病关系
生物化学概述
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01
生物化学是研究生物体内化学过程和物质代谢的科学,它探讨生物分子结构与功能、生物分子相互作用以及生物分子代谢调控的机制和规律。
生物化学定义
生物化学的研究对象包括蛋白质、糖类、脂质、核酸等生物大分子,以及维生素、激素、酶等生物小分子。这些物质在生物体内参与各种化学反应和代谢过程,维持生命活动的正常进行。
研究对象
发展历史
生物化学起源于19世纪末期,随着化学和生物学的发展而逐渐兴起。20世纪以来,生物化学在揭示生命现象本质和规律方面取得了重大突破,如DNA双螺旋结构的发现、基因工程技术的诞生等。
现状
目前生物化学已经成为生命科学领域的重要分支,与其他学科如遗传学、细胞生物学、免疫学等相互渗透、相互促进。同时,随着现代科技手段的不断进步,生物化学研究在分子水平、细胞水平和整体水平等多个层次上深入开展。
疾病诊断与治疗
生物化学在医学领域发挥着重要作用,如对疾病的诊断、治疗和预防提供科学依据。通过检测生物体内特定生物分子的含量或结构变化,可以判断疾病的发生和发展情况,进而制定相应的治疗方案。
药物研发
生物化学对于药物研发具有重要意义。通过研究药物与生物大分子(如蛋白质、核酸等)的相互作用机制,可以设计针对特定靶点的药物,提高药物的疗效和降低副作用。
营养与健康
生物化学在营养学领域也有广泛应用。通过研究食物中营养成分的代谢途径和生理功能,可以指导人们合理膳食、保持健康生活方式。同时,对于某些特殊人群(如孕妇、老年人等),生物化学可以提供个性化的营养建议和治疗方案。
蛋白质结构与功能
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02
包括色泽、熔点、溶解度等。
氨基酸的物理性质
氨基酸的化学性质
氨基酸的分类
包括酸碱性质、与茚三酮的反应等。
根据侧链基团的性质,可分为脂肪族、芳香族和杂环族等。
03
02
01
通过逐步降解蛋白质的N-末端氨基酸,测定其序列。
Edman降解法
利用质谱仪测定蛋白质分子量和氨基酸序列。
质谱法
通过测定编码蛋白质的cDNA序列,间接确定蛋白质序列。
cDNA测序法
酶学原理及应用
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03
共价修饰调节
通过可逆的共价修饰改变酶的活性状态,如磷酸化与去磷酸化、乙酰化与去乙酰化等。
变构调节
某些小分子化合物与酶活性中心以外的部位结合,引起酶构象改变,从而改变酶的活性。
酶原激活与酶原抑制
酶原在特定条件下被激活或抑制,从而调节酶的活性。
03
酶抑制剂和激活剂在药物设计中的重要性
针对特定酶的抑制剂或激活剂设计,可以为药物研发提供新的思路和方法。
01
酶抑制剂
通过抑制酶的活性来治疗疾病,如酶抑制剂用于抗病毒、抗肿瘤、抗炎等治疗。
02
酶激活剂
通过提高酶的活性来治疗疾病,如某些药物通过激活特定的酶来改善代谢性疾病。
糖代谢与糖异生作用
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04
糖酵解途径
糖有氧氧化途径
磷酸戊糖途径
糖代谢的调控机制
葡萄糖在无氧条件下分解为乳酸或乙醇,并释放少量ATP的过程。
葡萄糖在磷酸戊糖途径中转化为磷酸核糖和NADPH,为核苷酸和脂肪酸合成提供原料。
葡萄糖在有氧条件下完全氧化为二氧化碳和水,并释放大量ATP的过程。
包括激素调节(如胰岛素和胰高血糖素)和酶活性的调节(如己糖激酶和丙酮酸激酶)。
非糖物质(如乳酸、甘油和氨基酸等)在肝脏和肾脏中转化为葡萄糖或糖原的过程。
维持血糖水平恒定,补充肝糖原和肌糖原,以及为大脑和红细胞等依赖葡萄糖供能的细胞提供能量。
糖异生的生理意义
糖异生作用过程
通过胰岛素和胰高血糖素等激素的调节,以及肝脏和肌肉等组织对葡萄糖的摄取和利用来维持血糖水平恒定。
血糖水平调节
糖尿病是一种以高血糖为特征的代谢性疾病,分为1型糖尿病、2型糖尿病、妊娠期糖尿病和其他类型糖尿病。
糖尿病的定义和类型
包括胰岛素抵抗、胰岛素分泌不足、肝糖输出增加和周围组织对葡萄糖利用障碍等。
糖尿病的病理生理
包括饮食控制、运动锻炼、药物治疗(如口服降糖药和胰岛素注射)以及血糖监测等。
糖尿病的治疗和管理
脂类代谢及脂蛋白运输功能
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05
脂肪酸活化
脂肪酸在胞液中被活化为脂酰CoA,此过程消耗2分子ATP。
脂酰CoA在肉碱脂酰转移酶Ⅰ催化下,与辅酶A反应,生成脂酰肉碱,后者通过线粒体内膜转位酶作用进入线粒体。
脂酰CoA在线粒体基质中,在脂酰CoA脱氢酶催化下,从脂酰基的α、β位脱氢生成FADH2、NADH+H+和少2个碳原子的脂酰CoA。后者再经脱氢、加水、再脱氢及硫解四步反应,生成1分子乙酰CoA及少2个碳原子的脂酰CoA。
每分解1分子软脂酸(16C
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