蛋白質(zhì)與生物化學(xué)課程

匯報(bào)人:XX2024-01-26蛋白質(zhì)與生物化學(xué)課程目錄CONTENCT蛋白質(zhì)基本概念與結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)合成與降解蛋白質(zhì)功能與應(yīng)用生物化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)實(shí)驗(yàn)方法與技術(shù)手段未來發(fā)展趨勢(shì)與挑戰(zhàn)01蛋白質(zhì)基本概念與結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)是生物體內(nèi)一類重要的生物大分子，由氨基酸通過肽鍵連接而成。蛋白質(zhì)在生物體內(nèi)具有多種功能，包括催化生化反應(yīng)、維持細(xì)胞結(jié)構(gòu)、運(yùn)輸物質(zhì)、傳遞信息、免疫防御等。蛋白質(zhì)定義及功能氨基酸是構(gòu)成蛋白質(zhì)的基本單元，共有20種常見氨基酸。根據(jù)側(cè)鏈基團(tuán)的性質(zhì)，氨基酸可分為極性、非極性和特殊氨基酸三類。不同氨基酸的組合和排列順序決定了蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能。氨基酸組成與分類010203蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)指多肽鏈中氨基酸的排列順序。一級(jí)結(jié)構(gòu)的確定包括測(cè)定蛋白質(zhì)的氨基酸序列和二硫鍵位置。一級(jí)結(jié)構(gòu)是蛋白質(zhì)高級(jí)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，對(duì)蛋白質(zhì)功能至關(guān)重要。蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)是指多肽鏈局部的空間結(jié)構(gòu)，包括α-螺旋、β-折疊、β-轉(zhuǎn)角和無規(guī)卷曲等。蛋白質(zhì)三級(jí)結(jié)構(gòu)是指整條多肽鏈中全部氨基酸殘基的相對(duì)空間位置，包括域、超二級(jí)結(jié)構(gòu)和模體等。蛋白質(zhì)四級(jí)結(jié)構(gòu)是指由多個(gè)具有獨(dú)立三級(jí)結(jié)構(gòu)的多肽鏈通過非共價(jià)鍵連接而成的大分子體系。四級(jí)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性取決于亞基之間的相互作用力。高級(jí)結(jié)構(gòu)：二級(jí)、三級(jí)、四級(jí)02蛋白質(zhì)合成與降解轉(zhuǎn)錄起始轉(zhuǎn)錄延伸轉(zhuǎn)錄終止RNA聚合酶識(shí)別并結(jié)合啟動(dòng)子序列，形成轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物。RNA聚合酶沿DNA模板鏈移動(dòng)，催化RNA鏈的合成。遇到終止子序列時(shí)，RNA聚合酶停止催化，釋放新合成的RNA鏈?；蜣D(zhuǎn)錄成mRNA過程80%80%100%翻譯過程及機(jī)制起始因子和核糖體小亞基結(jié)合，識(shí)別并結(jié)合mRNA的起始密碼子。核糖體大亞基加入，形成完整的核糖體，催化氨酰-tRNA進(jìn)入核糖體A位，肽鍵形成并釋放到P位。遇到終止密碼子時(shí)，釋放因子識(shí)別并結(jié)合，促使多肽鏈從核糖體上釋放。起始延伸終止翻譯后修飾蛋白質(zhì)折疊蛋白質(zhì)修飾和折疊包括去除N端甲硫氨酸、磷酸化、糖基化等，影響蛋白質(zhì)的活性、穩(wěn)定性和定位。通過分子內(nèi)相互作用力（氫鍵、疏水作用等）形成特定的三維結(jié)構(gòu)，是蛋白質(zhì)發(fā)揮功能的基礎(chǔ)。溶酶體途徑泛素-蛋白酶體途徑調(diào)控機(jī)制降解途徑和調(diào)控通過泛素標(biāo)記目標(biāo)蛋白質(zhì)，引導(dǎo)其進(jìn)入蛋白酶體進(jìn)行降解，是細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)降解的主要途徑。包括轉(zhuǎn)錄水平、翻譯水平和翻譯后水平的調(diào)控，以及通過信號(hào)通路和細(xì)胞周期等機(jī)制對(duì)蛋白質(zhì)降解進(jìn)行精細(xì)調(diào)控。通過溶酶體內(nèi)的水解酶將蛋白質(zhì)降解為小分子物質(zhì)，如氨基酸、寡肽等。03蛋白質(zhì)功能與應(yīng)用蛋白質(zhì)作為酶，能夠催化生物體內(nèi)的各種化學(xué)反應(yīng)，加速代謝過程。酶活性酶活性可以通過多種方式進(jìn)行調(diào)節(jié)，包括共價(jià)修飾、變構(gòu)效應(yīng)和酶蛋白濃度的調(diào)節(jié)等。調(diào)節(jié)方式酶活性及其調(diào)節(jié)方式蛋白質(zhì)可以作為載體，將各種物質(zhì)運(yùn)輸?shù)郊?xì)胞內(nèi)的不同部位，如血紅蛋白運(yùn)輸氧氣。蛋白質(zhì)還可以作為能量的儲(chǔ)存形式，如肌紅蛋白和肌球蛋白在肌肉中儲(chǔ)存能量。運(yùn)輸和儲(chǔ)存功能儲(chǔ)存功能運(yùn)輸功能抗體蛋白質(zhì)在免疫系統(tǒng)中發(fā)揮重要作用，如抗體就是一種蛋白質(zhì)，能夠識(shí)別并結(jié)合外來抗原，從而觸發(fā)免疫反應(yīng)。細(xì)胞因子蛋白質(zhì)還可以作為細(xì)胞因子，參與免疫細(xì)胞的激活、增殖和分化等過程。免疫系統(tǒng)中作用工業(yè)生產(chǎn)蛋白質(zhì)在工業(yè)上有著廣泛的應(yīng)用，如用于生產(chǎn)酶制劑、洗滌劑、皮革加工和紡織工業(yè)等。醫(yī)學(xué)應(yīng)用蛋白質(zhì)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域也有重要應(yīng)用，如用于制造藥物、診斷試劑、生物材料和組織工程等。此外，蛋白質(zhì)還可以作為疫苗的成分，用于預(yù)防疾病。工業(yè)生產(chǎn)和醫(yī)學(xué)應(yīng)用04生物化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)單糖、雙糖和多糖的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)，糖類的生物合成與分解代謝途徑，以及糖類在生物體內(nèi)的功能。糖類脂質(zhì)核酸脂肪、磷脂和固醇的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)，脂質(zhì)的生物合成與分解代謝途徑，以及脂質(zhì)在生物體內(nèi)的功能。DNA和RNA的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)，核酸的生物合成與分解代謝途徑，以及核酸在生物體內(nèi)的功能。030201生物分子概述：糖類、脂質(zhì)、核酸等ATP的合成與分解過程，以及ATP在生物能量轉(zhuǎn)換中的核心作用。ATP循環(huán)電子傳遞鏈的組成與功能，氧化磷酸化與底物水平磷酸化的過程與調(diào)控。呼吸鏈光合作用的機(jī)制與過程，光反應(yīng)與暗反應(yīng)的聯(lián)系與區(qū)別。光合作用生物能量轉(zhuǎn)換：ATP循環(huán)等

細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)途徑受體介導(dǎo)的信號(hào)傳導(dǎo)受體類型與信號(hào)傳導(dǎo)途徑的對(duì)應(yīng)關(guān)系，信號(hào)分子的識(shí)別與結(jié)合過程。細(xì)胞內(nèi)信號(hào)傳導(dǎo)第二信使的作用機(jī)制，蛋白激酶與磷酸酶的調(diào)控作用。信號(hào)傳導(dǎo)途徑的整合不同信號(hào)傳導(dǎo)途徑間的相互作用與整合機(jī)制。DNA復(fù)制與修復(fù)轉(zhuǎn)錄調(diào)控翻譯后修飾與蛋白質(zhì)降解表觀遺傳學(xué)調(diào)控基因表達(dá)調(diào)控機(jī)制DNA復(fù)制的過程與調(diào)控機(jī)制，DNA損傷修復(fù)的類型與機(jī)制。轉(zhuǎn)錄因子的識(shí)別與結(jié)合過程，轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物的形成與作用機(jī)制。蛋白質(zhì)翻譯后修飾的類型與作用機(jī)制，蛋白質(zhì)降解的途徑與調(diào)控機(jī)制。DNA甲基化、組蛋白修飾等表觀遺傳學(xué)現(xiàn)象對(duì)基因表達(dá)的調(diào)控作用。05實(shí)驗(yàn)方法與技術(shù)手段利用蛋白質(zhì)在電場(chǎng)中的遷移率差異進(jìn)行分離，包括凝膠電泳、等電聚焦電泳等。電泳通過固定相與流動(dòng)相之間的相互作用力差異實(shí)現(xiàn)蛋白質(zhì)分離，如凝膠層析、離子交換層析、親和層析等。層析分離純化方法：電泳、層析等結(jié)構(gòu)測(cè)定技術(shù)：X射線晶體學(xué)、NMR等X射線晶體學(xué)通過X射線照射蛋白質(zhì)晶體，獲得衍射圖譜并解析蛋白質(zhì)的三維結(jié)構(gòu)。NMR（核磁共振）利用核磁共振現(xiàn)象研究蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和動(dòng)力學(xué)，提供原子分辨率的結(jié)構(gòu)信息。通過測(cè)定酶催化底物轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物的速率，評(píng)估酶的活性及功能。酶活性測(cè)定對(duì)蛋白質(zhì)進(jìn)行定點(diǎn)突變，研究特定氨基酸殘基對(duì)蛋白質(zhì)功能的影響。突變分析功能研究方法：酶活性測(cè)定、突變分析等研究生物體內(nèi)所有蛋白質(zhì)的表達(dá)、結(jié)構(gòu)、功能和相互作用，揭示生命活動(dòng)的本質(zhì)。蛋白質(zhì)組學(xué)應(yīng)用X射線晶體學(xué)、NMR等技術(shù)解析蛋白質(zhì)的三維結(jié)構(gòu)，深入理解其功能及作用機(jī)制。結(jié)構(gòu)生物學(xué)利用計(jì)算機(jī)技術(shù)和統(tǒng)計(jì)學(xué)方法分析大量蛋白質(zhì)序列和結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，預(yù)測(cè)蛋白質(zhì)的功能和相互作用網(wǎng)絡(luò)。生物信息學(xué)現(xiàn)代組學(xué)技術(shù)在蛋白質(zhì)研究中應(yīng)用06未來發(fā)展趨勢(shì)與挑戰(zhàn)單細(xì)胞蛋白質(zhì)組學(xué)揭示單個(gè)細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)組成和動(dòng)態(tài)變化，為精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)和細(xì)胞療法提供有力支持。第三代測(cè)序技術(shù)提供更長(zhǎng)讀長(zhǎng)和更高通量的測(cè)序數(shù)據(jù)，有助于解析復(fù)雜蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能。空間蛋白質(zhì)組學(xué)研究蛋白質(zhì)在組織和器官中的空間分布和相互作用，揭示生理和病理過程中的分子機(jī)制。新型測(cè)序技術(shù)在蛋白質(zhì)組學(xué)中應(yīng)用123通過訓(xùn)練大量蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)，預(yù)測(cè)和設(shè)計(jì)具有特定功能的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)。深度學(xué)習(xí)算法優(yōu)化蛋白質(zhì)設(shè)計(jì)過程，提高設(shè)計(jì)效率和準(zhǔn)確性。強(qiáng)化學(xué)習(xí)利用AI技術(shù)解析蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，指導(dǎo)藥物設(shè)計(jì)和疾病治療。結(jié)構(gòu)生物學(xué)與AI結(jié)合人工智能在蛋白質(zhì)設(shè)計(jì)領(lǐng)域前景010203精準(zhǔn)醫(yī)療多靶點(diǎn)藥物設(shè)計(jì)抗體藥物偶聯(lián)物（ADCs）針對(duì)特定疾病靶點(diǎn)藥物開發(fā)策略基于患者基因組信息，開發(fā)針對(duì)特定靶點(diǎn)的個(gè)性化藥物。同時(shí)作用于多個(gè)相關(guān)靶點(diǎn)，提高治療效果和降低副作用。將抗體與細(xì)胞毒性藥物偶聯(lián)