生化联系与调控

生化联系与调控目录CONTENTS生物大分子结构与功能生物小分子代谢与调控基因表达调控与蛋白质组学细胞信号传导与受体介导作用生物大分子相互作用与药物设计疾病发生发展过程中生化联系与调控01生物大分子结构与功能CHAPTER一级结构二级结构三级结构四级结构蛋白质结构与功能01020304蛋白质中氨基酸的线性排列顺序，包括氨基酸的种类、数量和连接方式。蛋白质中局部主链的空间结构，如α-螺旋和β-折叠等。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。由两个或两个以上具有三级结构的亚基通过非共价键缔合而成的蛋白质大分子的结构。由两条反向平行的多核苷酸链围绕同一中心轴盘绕而成的双链结构，通过碱基互补配对原则保持稳定。DNA双螺旋结构RNA通常呈单链结构，通过碱基配对形成局部双链结构。RNA单链结构储存和传递遗传信息，控制蛋白质的合成，参与基因表达调控等。核酸的功能核酸结构与功能单糖双糖多糖糖类的功能糖类结构与功能不能被水解成更小分子的糖，如葡萄糖、果糖等。由多个单糖分子组成的糖，如淀粉、纤维素等。由两个单糖分子组成的糖，如蔗糖、麦芽糖等。提供能量，参与细胞识别、信号传导等生物过程，构成细胞壁、细胞膜等重要结构。02生物小分子代谢与调控CHAPTER葡萄糖在细胞质中分解为丙酮酸，产生ATP。糖酵解糖异生糖原合成与分解血糖调节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进行合成与分解。通过胰岛素和胰高血糖素等激素的调节，维持血糖浓度的相对稳定。糖类代谢及调控机制脂肪酸的合成与分解脂肪酸是脂类的主要组成部分，可通过乙酰CoA等原料在细胞内合成，也可通过β-氧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类成分，可通过胆固醇的合成、酯化、排泄等途径进行代谢。甘油三酯的代谢甘油三酯是体内脂类储存的主要形式，可通过脂肪动员、甘油磷酸化等途径进行代谢。脂蛋白的代谢脂蛋白是脂类与蛋白质结合形成的复合物，可通过脂蛋白的合成、分解等途径进行代谢。脂类代谢及调控机制氮代谢及调控机制蛋白质的合成与分解蛋白质是生命活动的重要物质基础，可通过氨基酸的活化、肽链的合成等步骤在细胞内合成，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单元，可通过转氨基作用、脱氨基作用等途径进行代谢，产生相应的酮酸或醛酸以及氨。尿素的合成与排泄氨在体内是有毒物质，可通过鸟氨酸循环等途径合成尿素，进而通过肾脏排泄出体外。氮平衡调节通过饮食摄入和体内代谢产生的氮量之间的平衡调节，维持体内氮的正常水平。03基因表达调控与蛋白质组学CHAPTER通过与DNA结合，激活或抑制特定基因的转录。转录因子表观遗传学修饰非编码RNA通过DNA甲基化、组蛋白修饰等方式，影响基因的表达。如microRNA和lncRNA等，通过与mRNA结合或影响转录因子等方式，调控基因表达。030201基因表达调控机制123通过选择性剪接产生不同的mRNA异构体，影响蛋白质的功能和特性。RNA剪接通过改变RNA序列，影响蛋白质的编码和功能。RNA编辑通过影响RNA的稳定性，调控基因的表达水平。RNA稳定性转录后水平调控机制如凝胶电泳、液相色谱等，用于分离和纯化蛋白质。蛋白质分离技术如质谱、蛋白质芯片等，用于鉴定蛋白质的序列和结构。蛋白质鉴定技术如酵母双杂交、蛋白质亲和层析等，用于研究蛋白质之间的相互作用和调控关系。蛋白质相互作用研究如酶活性测定、细胞生物学方法等，用于研究蛋白质的功能和调控机制。蛋白质功能研究蛋白质组学研究方法04细胞信号传导与受体介导作用CHAPTER03信号通路的级联放大信号分子通过激活一系列酶或蛋白，实现信号的逐级放大和传递。01膜受体信号传导通过膜受体识别胞外信号分子，引发构象变化并激活下游信号通路。02胞内受体信号传导胞内受体直接结合信号分子，通过构象变化或与其他蛋白相互作用传递信号。细胞信号传导途径和机制胞质分裂与内吞泡形成有被小泡与质膜融合后，通过胞质分裂将内吞物质送入细胞内部。内吞泡的转运与降解内吞泡在细胞内转运至特定部位，如溶酶体或蛋白酶体进行降解。网格蛋白依赖的内吞网格蛋白在质膜内侧形成有被小窝，包裹物质并脱离质膜形成有被小泡。受体介导的细胞内吞作用细胞自噬和凋亡过程自噬和凋亡在某些情况下存在相互调控关系，共同维持细胞稳态和机体健康。自噬与凋亡的关联细胞通过形成自噬小体包裹胞内物质，并与溶酶体融合进行降解，实现细胞自我更新和维持稳态。细胞自噬细胞在特定条件下启动凋亡程序，通过一系列生化反应导致细胞收缩、核碎裂和DNA降解，最终形成凋亡小体被吞噬细胞清除。细胞凋亡05生物大分子相互作用与药物设计CHAPTER通过特定的结构域或基序实现，如抗原-抗体、酶-底物等。蛋白质-蛋白质相互作用通过特定的DNA结合蛋白实现，如转录因子、组蛋白等。蛋白质-DNA相互作用通过RNA结合蛋白实现，参与RNA的剪接、转运和翻译等过程。蛋白质-RNA相互作用生物大分子相互作用原理利用已知结构的同源蛋白质进行建模，预测目标蛋白质的三维结构。同源建模通过计算机模拟技术，将药物分子与靶标蛋白质进行对接，预测其结合模式和亲和力。分子对接利用计算机模拟技术，从大量化合物库中筛选出与靶标蛋白质有潜在结合能力的候选药物。虚拟筛选基于结构药物设计方法细胞和动物模型实验利用细胞和动物模型，验证药物靶点的有效性和安全性。临床试验通过多中心、随机、双盲等临床试验设计，进一步验证药物的有效性和安全性。基因组学和蛋白质组学技术通过高通量测序和质谱等技术，发现新的药物靶点。药物靶点发现和验证方法06疾病发生发展过程中生化联系与调控CHAPTER原癌基因与抑癌基因失衡原癌基因激活或抑癌基因失活导致细胞增殖失控。细胞周期调控异常细胞周期检查点失效，导致DNA损伤细胞进入分裂期。细胞凋亡受阻凋亡相关基因表达异常，使受损细胞无法正常凋亡。癌症发生发展过程中生化联系与调控特定蛋白质在神经元内异常聚集，形成毒性颗粒，损害神经元功能。蛋白质异常聚集活性氧自由基产生与清除失衡，导致神经元氧化损伤。氧化应激神经递质合成、释放、重摄取等环节紊乱，影响突触传递功能。神经递质