生命科学领域的生物化学与生物物理学培训.pptx

生命科学领域的生物化学与生物物理学培训汇报人：PPT可修改2024-01-21目录生物化学与生物物理学概述生物大分子结构与功能生物小分子代谢与调控机制基因表达调控与疾病关系细胞信号传导途径和受体介导作用现代生物化学和生物物理学技术应用生物化学与生物物理学概述01生物化学定义01研究生物体内化学过程的科学，包括生物分子的结构、功能和相互作用02生物物理学定义应用物理学的理论和方法研究生物大分子、细胞及细胞器等生物体系的结构、功能和动力学的科学03生物化学与生物物理学关系两者都是研究生命现象的科学，生物化学更侧重于化学过程，而生物物理学更侧重于物理过程它们相互补充，共同揭示生命现象的本质生物化学与生物物理学定义及关系进展近年来，生物化学与生物物理学在揭示生命现象的本质方面取得了重要进展，如解析了多种重要蛋白质的三维结构，揭示了基因表达调控的分子机制，阐明了细胞信号传导的网络调控等研究领域包括蛋白质结构与功能、基因表达与调控、细胞信号传导、生物膜与膜蛋白、生物大分子相互作用等研究领域与进展生物化学与生物物理学通过研究生物分子的结构和功能，揭示生命现象的本质，为理解生命的起源、进化和疾病的发生发展提供科学依据。

揭示生命现象的本质生物化学与生物物理学的研究成果为医学提供了重要的理论基础和技术支持，促进了医学诊断和治疗水平的提高推动医学发展生物化学与生物物理学的发展推动了生物技术的进步，为生物制药、基因工程、细胞工程等领域提供了重要的技术支持和创新思路促进生物技术发展在生命科学中重要性生物大分子结构与功能02蛋白质一级结构蛋白质二级结构-螺旋、-折叠等局部结构蛋白质三级结构整条肽链中全部氨基酸残基的相对空间位置，即整条肽链每一原子的相对空间位置氨基酸序列及其连接方式蛋白质四级结构蛋白质分子中各个亚基的空间排布及亚基接触部位的布局和相互作用蛋白质结构与功能DNA双螺旋结构碱基互补配对原则及其生物学意义核酸的理化性质核酸的紫外吸收、沉降系数、粘度、解链温度等RNA种类与功能mRNA、tRNA、rRNA等种类及其在蛋白质合成中的作用核酸的生物学功能遗传信息的储存、传递和表达等核酸结构与功能糖类、脂质等生物大分子糖类的种类与结构单糖、双糖、多糖等的结构特点与生物学功能脂质的种类与结构脂肪、磷脂、固醇等的结构特点与生物学功能生物膜的结构与功能生物膜的组成、结构特点及其在细胞生命活动中的作用糖蛋白、脂蛋白等复合物的结构与功能糖蛋白、脂蛋白等的结构特点及其在生物体中的生理作用。

生物小分子代谢与调控机制03糖酵解将葡萄糖分解为丙酮酸，产生ATP的过程糖异生非糖物质转变为葡萄糖的过程，主要在肝脏和肾脏中进行糖原合成与分解糖原是多糖的一种，主要储存在肝脏和肌肉中，可通过磷酸化酶等酶的作用分解为葡萄糖血糖调节通过胰岛素和胰高血糖素等激素的调节，维持血糖浓度的稳定糖类代谢途径及调控机制脂肪酸的合成与分解脂肪酸是脂质的主要成分，可通过乙酰CoA等途径合成，也可通过-氧化等途径分解甘油三酯的代谢甘油三酯是体内主要的储能形式，可通过脂肪动员、甘油磷酸化等途径分解产生能量胆固醇的代谢胆固醇是体内重要的脂质成分，可通过胆固醇的合成、转运、酯化等途径进行代谢脂蛋白的代谢脂蛋白是脂质与蛋白质的结合物，可通过脂蛋白的合成、分泌、转运等途径进行代谢脂质代谢途径及调控机制蛋白质的合成与分解蛋白质是生命活动的基础，可通过氨基酸的活化、肽链的合成等步骤合成，也可通过蛋白酶的作用分解为氨基酸氨基酸的代谢氨基酸是蛋白质的组成成分，可通过转氨基作用、脱氨基作用等途径进行代谢尿素的合成与排泄尿素是体内主要的含氮废物，可通过鸟氨酸循环等途径合成，并通过肾脏排泄出体外氮平衡调节通过饮食摄入、蛋白质合成与分解、尿素合成与排泄等途径的调节，维持体内氮的平衡状态。

氮代谢途径及调控机制基因表达调控与疾病关系0401转录因子调控转录因子通过与DNA结合，促进或抑制RNA聚合酶的活性，从而调控基因的表达02表观遗传学调控通过DNA甲基化、组蛋白修饰等方式，改变基因的可及性和表达水平03microRNA调控microRNA是一类小分子RNA，通过与mRNA结合抑制其翻译或促进其降解，从而调控基因的表达基因表达调控机制简介癌症的发生往往与多个基因的异常表达有关，如原癌基因的激活和抑癌基因的失活癌症神经退行性疾病自身免疫性疾病如阿尔茨海默病和帕金森病，与特定基因的异常表达导致神经元死亡有关如类风湿性关节炎和系统性红斑狼疮，与免疫相关基因的异常表达导致免疫系统攻击自身组织有关030201异常基因表达与疾病发生关系探讨针对特定异常表达的基因或其产物，设计能够特异性结合并抑制其功能的药物原理针对慢性髓性白血病的致癌基因BCR-ABL的融合蛋白，通过抑制其酪氨酸激酶活性而发挥作用伊马替尼（Gleevec）针对乳腺癌中HER2基因的过表达，通过特异性结合HER2受体并抑制其信号传导而发挥作用曲妥珠单抗（Herceptin）针对非霍奇金淋巴瘤中CD20抗原的表达，通过特异性结合CD20并诱导肿瘤细胞凋亡而发挥作用。

利妥昔单抗（Rituxan）靶向药物设计原理及应用实例细胞信号传导途径和受体介导作用05细胞信号传导途径是指细胞外信号分子与细胞表面受体结合后，通过一系列细胞内信号分子的相互作用，将信号从细胞表面传递到细胞核内，从而调节细胞生长、分化、代谢等生命活动的过程根据信号分子的不同，细胞信号传导途径可分为激素信号传导途径、神经递质信号传导途径、生长因子信号传导途径等细胞信号传导途径的定义细胞信号传导途径的分类细胞信号传导途径简介受体的定义和分类受体是指位于细胞表面或细胞内，能够与信号分子特异性结合并传递信号的蛋白质分子根据受体的位置和性质，可分为膜受体和胞内受体两大类受体介导的细胞内信号转导过程当信号分子与受体结合后，受体构象发生变化并激活，进而通过一系列细胞内信号分子的相互作用，将信号传递到细胞核内这个过程包括受体的激活、信号分子的传递、信号分子的放大和终止等步骤受体介导细胞内信号转导过程剖析信号传导异常是指细胞信号传导途径中某个或多个环节出现异常，导致细胞生长、分化、代谢等生命活动受到干扰或破坏的现象信号传导异常的定义许多疾病的发生都与细胞信号传导异常有关例如，癌症的发生往往与生长因子信号传导途径的异常激活有关；神经退行性疾病如阿尔茨海默病则与神经递质信号传导途径的异常有关。

因此，深入研究细胞信号传导途径及其异常机制对于疾病的预防和治疗具有重要意义信号传导异常与疾病发生的关系信号传导异常与疾病发生关系现代生物化学和生物物理学技术应用06 分子生物学技术应用基因克隆与表达技术利用PCR、基因重组等方法克隆目的基因，并通过表达系统实现蛋白质的大量生产DNA测序技术基于Sanger测序或下一代测序（NGS）技术对DNA序列进行测定，用于基因组学、转录组学等领域的研究蛋白质组学技术通过质谱分析、蛋白质芯片等技术研究蛋白质的结构、功能和相互作用，揭示生命活动的本质利用特定的培养基和条件，实现细胞的体外培养和扩增，用于细胞生物学、医学等领域的研究和应用细胞培养技术借助荧光显微镜、共聚焦显微镜等成像设备，观察和研究细胞的结构、功能和动态过程细胞成像技术运用显微操作、基因编辑等技术对细胞进行精确的操作和改造，用于研究细胞生物学的基本问题以及疾病治疗等应用细胞操作技术细胞生物学技术应用转录组学技术利用高通量测序等技术研究生物体在特定生理状态下的基因转录情况，揭示基因表达调控的机制和生物过程的本质基因组学技术通过全基因组测序、基因表达谱分析等技术，研究基因组的组成、结构和功能，揭示生物体的遗传信息和进化历程。

蛋白质组学技术通过质谱分析、蛋白质相互作用研究等技术，系统研究生物体内蛋白质的组成、结构和功能，揭示生命活动的分子基础组学技术应用THANKS感谢观看。