醫(yī)學(xué)生物化學(xué)課程核心內(nèi)容

醫(yī)學(xué)生物化學(xué)課程核心內(nèi)容演講人：日期:CONTENTS目錄01生物大分子結(jié)構(gòu)與功能02物質(zhì)代謝核心通路03分子生物學(xué)基礎(chǔ)模塊04臨床生化檢驗(yàn)原理05實(shí)驗(yàn)技術(shù)方法體系06學(xué)科前沿交叉領(lǐng)域01生物大分子結(jié)構(gòu)與功能蛋白質(zhì)構(gòu)效關(guān)系與分類蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的功能多樣性蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)變性與復(fù)性指多肽鏈中氨基酸的排列順序，是理解蛋白質(zhì)功能的基礎(chǔ)。包括α-螺旋、β-折疊等，這些結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和相互作用決定了蛋白質(zhì)的三維構(gòu)象。根據(jù)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能特點(diǎn)，可將蛋白質(zhì)分為酶、結(jié)構(gòu)蛋白、運(yùn)輸?shù)鞍椎榷喾N類型。蛋白質(zhì)在受到物理或化學(xué)因素作用時(shí)，其特定空間構(gòu)象被破壞導(dǎo)致失去生物活性，但某些條件下可恢復(fù)。核酸的一級(jí)結(jié)構(gòu)核酸的二級(jí)結(jié)構(gòu)指核苷酸的排列順序，其中蘊(yùn)含著遺傳信息。如雙螺旋結(jié)構(gòu)，由堿基互補(bǔ)配對(duì)形成，是核酸的基本構(gòu)象。核酸分子空間構(gòu)象特征核酸的三級(jí)結(jié)構(gòu)指核酸分子在二級(jí)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上進(jìn)一步盤繞折疊形成的復(fù)雜空間結(jié)構(gòu)，與蛋白質(zhì)的功能密切相關(guān)。核酸的變性與復(fù)性核酸在物理或化學(xué)因素作用下，雙鏈解開成單鏈的過程稱為變性，而恢復(fù)雙鏈結(jié)構(gòu)則稱為復(fù)性。酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)機(jī)制酶與底物的結(jié)合酶通過與底物特異性結(jié)合，形成中間復(fù)合物，進(jìn)而催化反應(yīng)進(jìn)行。酶促反應(yīng)的速率影響因素包括底物濃度、酶濃度、溫度、pH等，這些因素能影響酶促反應(yīng)的速率。酶的作用機(jī)制包括酸堿催化、共價(jià)催化等多種方式，通過降低反應(yīng)活化能，加速反應(yīng)進(jìn)程。酶的抑制作用某些物質(zhì)能與酶結(jié)合，降低或喪失其催化活性，這類物質(zhì)稱為酶抑制劑，對(duì)研究酶活性及其調(diào)控具有重要意義。02物質(zhì)代謝核心通路糖代謝關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)與調(diào)控糖酵解途徑檸檬酸循環(huán)糖異生作用糖原合成與分解將葡萄糖分解為丙酮酸，釋放能量，是細(xì)胞進(jìn)行糖代謝的主要通路。將丙酮酸進(jìn)一步氧化脫羧，生成二氧化碳和水，并釋放大量能量，是三大營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)代謝的最終通路。將非糖物質(zhì)轉(zhuǎn)化為葡萄糖，維持血糖水平穩(wěn)定，在肝臟和腎臟中進(jìn)行。將多余葡萄糖合成糖原儲(chǔ)存，需要時(shí)分解糖原提供葡萄糖。脂類合成與分解動(dòng)態(tài)平衡脂肪酸合成途徑酮體生成與利用脂肪酸β-氧化途徑磷脂和膽固醇的合成與代謝通過乙酰輔酶A和NADPH等原料，合成脂肪酸，進(jìn)而合成脂肪儲(chǔ)存能量。將脂肪酸分解為乙酰輔酶A和NADH等產(chǎn)物，釋放能量供機(jī)體使用。在肝臟中將乙酰輔酶A轉(zhuǎn)化為酮體，運(yùn)輸?shù)狡渌M織進(jìn)行氧化利用。磷脂是細(xì)胞膜的主要成分，膽固醇則參與體內(nèi)多種激素和細(xì)胞膜的組成。氨基酸代謝網(wǎng)絡(luò)關(guān)聯(lián)性氨基酸通過轉(zhuǎn)氨基作用或脫氨基作用進(jìn)行分解，產(chǎn)生氨和相應(yīng)的α-酮酸。氨基酸的分解與轉(zhuǎn)化氨通過鳥苷酸循環(huán)轉(zhuǎn)化為尿素排出體外，或通過其他途徑轉(zhuǎn)化為無毒物質(zhì)。蛋白質(zhì)是氨基酸的主要來源，通過酶的催化作用進(jìn)行合成和降解，維持機(jī)體內(nèi)蛋白質(zhì)的動(dòng)態(tài)平衡。氨的代謝與解毒必需氨基酸是人體不能合成的，必須從食物中攝??；非必需氨基酸則可以在體內(nèi)合成。必需氨基酸與非必需氨基酸01020403蛋白質(zhì)的合成與降解03分子生物學(xué)基礎(chǔ)模塊DNA復(fù)制修復(fù)分子機(jī)制DNA復(fù)制的基本過程包括雙鏈DNA的解旋、單鏈DNA模板的生成、新鏈的合成以及DNA聚合酶的作用等。01DNA復(fù)制的準(zhǔn)確性涉及DNA聚合酶的校對(duì)功能、復(fù)制后的錯(cuò)配修復(fù)機(jī)制以及DNA損傷修復(fù)等。02DNA復(fù)制的調(diào)控包括細(xì)胞周期中的DNA復(fù)制、復(fù)制起始位點(diǎn)的選擇以及復(fù)制叉的停滯與重啟等。03基因表達(dá)調(diào)控層級(jí)系統(tǒng)包括基因水平、轉(zhuǎn)錄水平、轉(zhuǎn)錄后水平、翻譯水平和蛋白質(zhì)水平等多個(gè)層次?；虮磉_(dá)調(diào)控的層次涉及轉(zhuǎn)錄因子的結(jié)合、RNA聚合酶的招募以及染色質(zhì)結(jié)構(gòu)的改變等。轉(zhuǎn)錄調(diào)控包括mRNA的加工、轉(zhuǎn)運(yùn)和降解等過程，以及miRNA等小分子RNA的調(diào)控作用。轉(zhuǎn)錄后調(diào)控信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路交互網(wǎng)絡(luò)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的交互作用多個(gè)信號(hào)通路之間的交互作用可以形成復(fù)雜的信號(hào)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)細(xì)胞對(duì)多種外界刺激的響應(yīng)。03包括G蛋白偶聯(lián)受體信號(hào)通路、酶聯(lián)型受體信號(hào)通路和離子通道型受體信號(hào)通路等。02信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的類型信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的基本組成包括受體、信號(hào)分子、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)蛋白和效應(yīng)分子等。0104臨床生化檢驗(yàn)原理腫瘤標(biāo)志物檢測(cè)技術(shù)酶聯(lián)免疫吸附試驗(yàn)（ELISA）利用抗原-抗體特異性結(jié)合，測(cè)定腫瘤標(biāo)志物如癌胚抗原（CEA）、甲胎蛋白（AFP）等的含量。化學(xué)發(fā)光免疫分析（CLIA）質(zhì)譜技術(shù)通過化學(xué)發(fā)光物質(zhì)標(biāo)記抗體，提高檢測(cè)靈敏度，用于腫瘤標(biāo)志物的定量分析。通過質(zhì)譜儀對(duì)腫瘤標(biāo)志物進(jìn)行高精度定性和定量分析，具有極高的特異性和靈敏度。123測(cè)定血液中葡萄糖的含量，是診斷糖尿病等代謝性疾病的基本指標(biāo)。代謝性疾病診斷指標(biāo)血糖檢測(cè)測(cè)定血漿中甘油三酯、膽固醇等脂質(zhì)成分的含量，用于評(píng)估心血管健康及脂代謝異常。血脂檢測(cè)測(cè)定血液中鈉、鉀、鈣、鎂等電解質(zhì)及酸堿平衡指標(biāo)，評(píng)估代謝性酸中毒或堿中毒等病理狀態(tài)。電解質(zhì)及酸堿平衡檢測(cè)肝功能分級(jí)評(píng)價(jià)體系血清酶學(xué)檢查測(cè)定血清中谷丙轉(zhuǎn)氨酶（ALT）、谷草轉(zhuǎn)氨酶（AST）等酶活性，反映肝細(xì)胞損傷程度。02040301蛋白質(zhì)合成功能檢測(cè)測(cè)定血漿白蛋白、膽堿酯酶等指標(biāo)，反映肝臟合成蛋白質(zhì)的能力及儲(chǔ)備情況。膽紅素代謝檢測(cè)測(cè)定總膽紅素、直接膽紅素和間接膽紅素的含量，評(píng)估肝臟對(duì)膽紅素的攝取、轉(zhuǎn)化和排泄能力。肝臟影像學(xué)檢查結(jié)合B超、CT等影像學(xué)檢查，對(duì)肝臟形態(tài)、大小、實(shí)質(zhì)回聲等進(jìn)行綜合評(píng)估，輔助肝功能分級(jí)。05實(shí)驗(yàn)技術(shù)方法體系電泳技術(shù)應(yīng)用場(chǎng)景分離和鑒定蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)定量分析核酸的分離和純化蛋白質(zhì)的功能研究利用電泳技術(shù)可以根據(jù)蛋白質(zhì)的分子量、電荷和形狀等特性進(jìn)行分離和鑒定。電泳技術(shù)也可以用于分離和純化不同分子量的DNA和RNA片段。電泳技術(shù)可以與染色技術(shù)結(jié)合，用于蛋白質(zhì)的定量分析。電泳技術(shù)還可以用于研究蛋白質(zhì)的功能，如酶活性、蛋白質(zhì)相互作用等。色譜分析操作規(guī)范樣品制備樣品需要被處理成適合色譜分析的形態(tài)，如溶解、稀釋、衍生化等。色譜柱的選擇根據(jù)樣品的性質(zhì)和分離需求選擇合適的色譜柱。流動(dòng)相的配制流動(dòng)相是色譜分離的關(guān)鍵，需要根據(jù)樣品的性質(zhì)進(jìn)行選擇和配制。儀器的校準(zhǔn)和維護(hù)色譜分析需要精密的儀器，因此需要進(jìn)行定期的校準(zhǔn)和維護(hù)。分子克隆標(biāo)準(zhǔn)流程目的基因的獲取通過PCR、基因文庫(kù)構(gòu)建等方法獲取目的基因。載體的選擇與構(gòu)建選擇適當(dāng)?shù)妮d體，并將目的基因插入載體中，構(gòu)建重組DNA分子。轉(zhuǎn)化與篩選將重組DNA分子轉(zhuǎn)入受體細(xì)胞，并通過特定的篩選方法篩選出含有目的基因的陽性克隆。目的基因的表達(dá)與鑒定通過培養(yǎng)受體細(xì)胞，使目的基因表達(dá)，并進(jìn)行鑒定和純化。06學(xué)科前沿交叉領(lǐng)域基因編輯技術(shù)突破CRISPR-Cas9技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)人類基因組的精確編輯，為基因治療提供有力工具。TALEN和ZFN技術(shù)通過人工設(shè)計(jì)的酶復(fù)合物，實(shí)現(xiàn)對(duì)DNA序列的定點(diǎn)切割和修復(fù)。基因編輯在遺傳病治療中的應(yīng)用修正致病基因，降低遺傳病發(fā)病率，提高人類健康水平?；蚓庉嫷膫惱砗桶踩詥栴}涉及人類基因編輯的道德規(guī)范和潛在風(fēng)險(xiǎn)，需審慎對(duì)待。代謝組學(xué)研究進(jìn)展代謝組學(xué)技術(shù)平臺(tái)代謝組學(xué)在疾病診斷中的應(yīng)用代謝途徑解析代謝組學(xué)與藥物研發(fā)包括核磁共振、質(zhì)譜等高通量分析技術(shù)，實(shí)現(xiàn)代謝產(chǎn)物的快速鑒定和定量分析?；诖髷?shù)據(jù)分析，揭示生物體內(nèi)代謝物之間的調(diào)控關(guān)系和代謝途徑。通過代謝產(chǎn)物的變化，實(shí)現(xiàn)疾病的早期診斷和預(yù)后評(píng)估。指導(dǎo)新藥開發(fā)，提高藥物療效和降低藥物不良反應(yīng)。轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)應(yīng)用實(shí)例基因組學(xué)在精準(zhǔn)醫(yī)療中的應(yīng)用01基于個(gè)體基因組信息