理學(xué)北大生物化學(xué)完整課件chapter

北大生物化學(xué)完整課件本課程涵蓋了生物化學(xué)的基礎(chǔ)知識，旨在幫助學(xué)生理解生命現(xiàn)象的分子基礎(chǔ)。通過對生物化學(xué)基礎(chǔ)知識的學(xué)習(xí)，學(xué)生可以更好地理解人體生理過程，并為進(jìn)一步的學(xué)習(xí)和研究打下堅實的基礎(chǔ)。生物化學(xué)研究方法生物化學(xué)研究方法生物化學(xué)研究方法主要包括實驗方法和理論分析方法，包括光譜學(xué)、色譜法、質(zhì)譜法、電泳法等，以及計算機(jī)模擬、生物信息學(xué)等方法。案例分析通過對經(jīng)典生物化學(xué)研究案例的分析，學(xué)生可以更好地理解生物化學(xué)研究方法的應(yīng)用。水的性質(zhì)及其生物學(xué)重要性極性分子水是極性分子，能形成氫鍵，具有高沸點、高比熱容等特性。溶劑作用水是生物體的主要溶劑，能溶解多種物質(zhì)，是生命活動的重要介質(zhì)。參與代謝水參與生物體內(nèi)的各種代謝反應(yīng)，如水解、脫水反應(yīng)等。氨基酸及其化學(xué)性質(zhì)氨基酸的基本結(jié)構(gòu)氨基酸由氨基、羧基、和側(cè)鏈組成，側(cè)鏈決定了氨基酸的性質(zhì)。氨基酸的化學(xué)性質(zhì)氨基酸具有酸堿性、光學(xué)活性等化學(xué)性質(zhì)，這些性質(zhì)決定了蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能。蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能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)多肽鏈的空間結(jié)構(gòu)。4四級結(jié)構(gòu)多個亞基的組裝。酶的結(jié)構(gòu)、功能和動力學(xué)酶的結(jié)構(gòu)酶是具有催化作用的蛋白質(zhì)，通常由蛋白質(zhì)部分和輔因子組成。酶的動力學(xué)酶催化反應(yīng)的速率和效率受到多種因素的影響，如溫度、pH值、底物濃度等。酶的調(diào)節(jié)和應(yīng)用酶的調(diào)節(jié)酶活性受到多種因素的調(diào)節(jié)，如反饋抑制、共價修飾、變構(gòu)調(diào)節(jié)等。酶的應(yīng)用酶在醫(yī)藥、食品、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，如診斷試劑、催化劑等。生物膜的結(jié)構(gòu)和功能1磷脂雙分子層生物膜的主要結(jié)構(gòu)，由磷脂和蛋白質(zhì)組成。2膜蛋白膜蛋白參與多種功能，如物質(zhì)運輸、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)等。3膜功能生物膜是細(xì)胞的邊界，并參與多種生理過程。生物膜的通透性和轉(zhuǎn)運機(jī)制被動運輸不需能量，順濃度梯度進(jìn)行。主動運輸需要能量，逆濃度梯度進(jìn)行。胞吞作用細(xì)胞膜包裹物質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞。胞吐作用細(xì)胞內(nèi)的物質(zhì)被包裹排出細(xì)胞。細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)機(jī)制1信號識別細(xì)胞膜上的受體識別信號分子。2信號傳遞信號分子通過信號通路傳遞到細(xì)胞內(nèi)。3細(xì)胞應(yīng)答細(xì)胞根據(jù)信號分子信息做出相應(yīng)的反應(yīng)。碳水化合物的性質(zhì)和代謝碳水化合物的性質(zhì)碳水化合物主要包括單糖、二糖和多糖，是生物體的主要能量來源。碳水化合物的代謝碳水化合物代謝包括糖酵解、三羧酸循環(huán)、氧化磷酸化等過程，最終產(chǎn)生能量。糖代謝的調(diào)控機(jī)制1胰島素促進(jìn)葡萄糖的攝取和利用，降低血糖水平。2胰高血糖素促進(jìn)肝臟分解糖原，提高血糖水平。3腎上腺素促進(jìn)糖原分解，提高血糖水平。脂類化合物的性質(zhì)和代謝脂類化合物的性質(zhì)脂類化合物主要包括脂肪酸、甘油三酯、磷脂、膽固醇等，是生物體重要的能量儲存物質(zhì)和結(jié)構(gòu)物質(zhì)。脂類化合物的代謝脂類化合物代謝包括脂肪酸的β-氧化、甘油三酯的合成和分解等過程，參與能量代謝。脂質(zhì)代謝的調(diào)控機(jī)制胰島素抑制脂肪酸的分解，促進(jìn)脂肪酸的合成。胰高血糖素促進(jìn)脂肪酸的分解，抑制脂肪酸的合成。腎上腺素促進(jìn)脂肪酸的分解，提高血糖水平。核酸的結(jié)構(gòu)和功能DNA儲存遺傳信息。RNA參與蛋白質(zhì)的生物合成。DNA復(fù)制和修復(fù)機(jī)制DNA復(fù)制DNA復(fù)制是細(xì)胞增殖的基礎(chǔ)，保證遺傳信息的準(zhǔn)確傳遞。DNA修復(fù)DNA修復(fù)機(jī)制可以修復(fù)受損的DNA，維持遺傳信息的穩(wěn)定性。RNA的生物合成和加工1轉(zhuǎn)錄DNA為模板合成RNA。2剪接去除RNA中的內(nèi)含子，連接外顯子。3加帽在RNA的5’端添加帽子結(jié)構(gòu)。4加尾在RNA的3’端添加多聚腺苷酸尾巴。蛋白質(zhì)的生物合成核糖體蛋白質(zhì)合成的場所。tRNA運載氨基酸。mRNA攜帶遺傳信息。基因表達(dá)的調(diào)控機(jī)制1轉(zhuǎn)錄調(diào)控影響RNA的合成。2翻譯調(diào)控影響蛋白質(zhì)的合成。3蛋白質(zhì)降解調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)的穩(wěn)定性。生物能量代謝概述生物能量代謝是指生物體內(nèi)的能量轉(zhuǎn)化和利用過程，包括物質(zhì)代謝和能量代謝。能量貨幣ATP是生物體內(nèi)的能量貨幣，用于驅(qū)動生命活動。ATP的生物合成機(jī)制糖酵解葡萄糖分解為丙酮酸，產(chǎn)生少量ATP。三羧酸循環(huán)丙酮酸氧化分解，產(chǎn)生少量ATP和還原性輔酶。氧化磷酸化還原性輔酶通過電子傳遞鏈傳遞電子，驅(qū)動ATP合成。氧化磷酸化和電子傳遞鏈1電子傳遞鏈一系列膜蛋白，通過電子傳遞產(chǎn)生質(zhì)子梯度。2ATP合成酶利用質(zhì)子梯度驅(qū)動ATP合成。TCA循環(huán)與能量產(chǎn)生TCA循環(huán)丙酮酸氧化分解為二氧化碳，產(chǎn)生少量ATP和還原性輔酶。能量產(chǎn)生TCA循環(huán)產(chǎn)生的還原性輔酶用于氧化磷酸化，產(chǎn)生大量ATP。光合作用與光合磷酸化1光反應(yīng)利用光能將水氧化，產(chǎn)生ATP和NADPH。2暗反應(yīng)利用ATP和NADPH將二氧化碳還原為糖類。氨基酸代謝與氮循環(huán)氨基酸是蛋白質(zhì)的組成單位，參與多種生理過程。氮循環(huán)氮元素在生物體和環(huán)境之間的循環(huán)過程。核苷酸代謝與生理功能核苷酸是核酸的組成單位，參與遺傳信息的傳遞和蛋白質(zhì)的合成。生理功能核苷酸還參與能量代謝、細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)等生理過程。生物化學(xué)與疾病的關(guān)系1遺傳病由基因突變導(dǎo)致的疾病，如白化病、血友病等。2代謝病由代謝異常導(dǎo)致的疾病，如糖尿病、高血脂等。3癌癥細(xì)胞不受控制地增殖，與基因表達(dá)異常有關(guān)。生物化學(xué)在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用診斷生物化學(xué)指標(biāo)可用于診斷疾病，如血糖、血脂、肝功等。治療藥物作用于生物體內(nèi)的靶點，治療疾病。預(yù)防通過改變生活方式，預(yù)防疾病，如控制飲食、加強(qiáng)鍛煉等。生物化學(xué)發(fā)展的前沿方向基因編輯技術(shù)CRISPR-Cas9等技術(shù)可以精準(zhǔn)地修改基因，為治療遺傳病提供新的方法。合成生物學(xué)利用生物合成方法