生物化学-绪论(英文)

BiochemistryChemicaloflife

2023/2/182Studyoflifeessentialityinmoleculelevels

从分子水平研究生命现象本质lifeessentiality

（生命的基本特征）metabolism（新陈代谢）genetics（遗传）growth（生长）development（发育）procreation（生殖）2023/2/183Biochemistrydiscipline（生物化学学科）

Origin（起源）chemistry、physiology、medicine、etc.acrossdiscipline（交叉学科）growthtop（生长点）Researchmethods（方法）chemical、physical、biological、etc.Objective（对象）biomolecule（生物分子）biomacromolecule（生物大分子）biomicromolecule（生物小分子）2023/2/184Biomacromolecules（生物大分子）Definitionmacromoleculemadeupbyorganicmicromolecule（componentmolecule，构件分子）specialconformation（构象）/configuration（构型）importantfunctionsMainbiomacromoleculeproteins（蛋白质）nucleicacids（核酸）lipids（脂类）polysaccharides（多糖）2023/2/185Biomicromolecules（生物小分子）organicandinorganicmicro/minimoleculeswithactivityinthecell（细胞内具有活性的小分子有机物和无机物）coenzymesandprostheticgroups（辅酶、辅基）vitamins（维生素）hormone（激素）exitatoryaminoacids（兴奋性氨基酸，Glu谷氨酸）freenucleicacids（游离核苷酸）microRNA（微小RNA），siRNA（干扰小RNA）ATP、ADP、AMP（腺苷酸）NO（一氧化氮）2023/2/186Maincontent（主要内容）Structureandfunctionofbiomolecules

生物分子的结构与功能（静态生物化学）Metabolismandregulationofbiomolecules

生物分子的代谢与调节（动态生物化学）Transmissionandexpressionofgenemessenger

生物遗传信息的传递与表达（机能生物化学，分子生物学）Signaltransductionofcellanddisorder

细胞信号转导（传导）与失常（机能生物化学，分子生物学）2023/2/187Maincontent（主要内容）Structureandfunctionofbiomolecules

生物分子的结构与功能Metabolismandregulationofbiomolecules

生物分子的代谢与调节Transmissionandexpressionofgenemessenger

生物遗传信息的传递与表达Signaltransductionofcellanddisorder

细胞信号转导（传导）与失常2023/2/188Hb2023/2/189Maincontent（主要内容）Structureandfunctionofbiomolecules

生物分子的结构与功能Metabolismandregulationofbiomolecules

生物分子的代谢与调节Transmissionandexpressionofgenemessenger

生物遗传信息的传递与表达Signaltransductionofcellanddisorder

细胞信号转导（传导）与失常2023/2/1810Glucosemetabolism

葡萄糖代谢Glucose+O2--->CO2+H2O+ATP

2023/2/1811Maincontent（主要内容）Structureandfunctionofbiomolecules

生物分子的结构与功能Metabolismandregulationofbiomolecules

生物分子的代谢与调节Transmissionandexpressionofgenemessenger

生物遗传信息的传递与表达Signaltransductionofcellanddisorder

细胞信号转导（传导）与失常2023/2/1812DNAReplication复制RNAReplicationReverseTranscription逆转录ProteinTranslation翻译Transcription转录Centraldogma（中心法则）2023/2/1813Maincontent（主要内容）Structureandfunctionofbiomolecules

生物分子的结构与功能Metabolismandregulationofbiomolecules

生物分子的代谢与调节Transmissionandexpressionofgenemessenger

生物遗传信息的传递与表达Signaltransductionofcellanddisorder

细胞信号转导（传导）与失常

2023/2/1814Signaltransduction（信号转导）signalmolecule（信号分子）hormone（激素）ligand（配体）

forexample:growthfactor（生长因子）receptor（受体）secondmessengercAMP、DG、IP3、Ca2+etc.signalingtransductionpathway

EGFFGFIGFPDGFTGF2023/2/18152023/2/18162023/2/1817Historyanddevelopmentancientlybiochemistry（古代生物化学）modernbiochemistry（现代生物化学）1770——1903prepare（静态生物化学）（动态生物化学）

（机能生物化学）1903——1953——现在1903Neuberg:Biochemistry（Establishedin1903）

1926Sumner:Enzymecanbecrystallized1937Krebs:Citricacidcycle1944Avery:Pneumonococcustransformationtest1950Pauling:α-helixofprotein2023/2/1818Historyanddevelopmentancientlybiochemistry（古代生物化学）modernbiochemistry（现代生物化学）1770——1903prepare1903——1953——现在1903Neuberg:Biochemistry（Establishedin1903）

1926Sumner:Enzymecanbecrystallized（结晶尿酶）1937Krebs:Citricacidcycle1944Avery:Pneumonococcustransformationtest1950Pauling:α-helixofprotein2023/2/1819Importantachievement

Sumner:Enzymecanbecrystallized2023/2/1820Historyanddevelopmentancientlybiochemistry（古代生物化学）modernbiochemistry（现代生物化学）1770——1903prepare1903——1953——现在1903Neuberg:Biochemistry（Establishedin1903）1926Sumner:Enzymecanbecrystallized1937Krebs:Citricacidcycle（柠檬酸循环）

1944Avery:Pneumonococcustransformationtest1950Pauling:α-helixofprotein2023/2/1821Importantachievement

citricacidcycle（三羧酸循环）

2023/2/1822Importantachievement

citricacidcycleForhisdiscoverythecitricacidcycle

2023/2/1823Historyanddevelopmentancientlybiochemistry（古代生物化学）modernbiochemistry（现代生物化学）1770——1903prepare1903——1953——现在1903Neuberg:Biochemistry（Establishedin1903）1926Sumner:Enzymecanbecrystallized1937Krebs:Citricacidcycle1944Avery:Pneumonococcustransformationtest（肺炎双球菌转化试验）1950Pauling:α-helixofprotein2023/2/1824ImportantachievementTransformation1944Avery,etal.2023/2/1825Historyanddevelopmentancientlybiochemistry（古代生物化学）modernbiochemistry（现代生物化学）1770——1903prepare1903——1953——现在1903Neuberg:Biochemistry（Establishedin1903）1926Sumner:Enzymecanbecrystallized1937Krebs:Citricacidcycle1944Avery:Pneumonococcustransformationtest1950Pauling:α-helixofprotein2023/2/1826Importantachievement

alphahelixstructureofprotein

2023/2/1827HistoryanddevelopmentModernbiochemistryhighlightsfrom19531953Watson&Crick:DNAdoublehelix（双螺旋）1955Sanger:DNAsequence1956Kornberg:DNApolymerase（DNA聚合酶）1958Meselson&Stahl:DNAsemi-conservationreplication（DNA半保留复制）1968Crick:Centraldogma（中心法则）1961Jacob&Monod:Operon（操纵子）1972Berg:RecombinantDNA（重组子DNA）1985Mullis:Polymerasechainreaction(PCR)

（聚合酶链反应）2023/2/1828Importantachievement

DNA

doublehelixmodel

1953

2023/2/18292023/2/1830DNA

doublehelixmodel2023/2/1831HistoryanddevelopmentModernbiochemistryhighlightsfrom19531953Watson&Crick:DNAdoublehelix（双螺旋）1955Sanger:DNAsequence

1956Kornberg:DNApolymerase（DNA聚合酶）1958Meselson&Stahl:DNAsemi-conservationreplication（DNA半保留复制）1968Crick:Centraldogma（中心法则）1961Jacob&Monod:Operon（操纵子）1972Berg:RecombinantDNA（重组子DNA）1985Mullis:Polymerasechainreaction(PCR)

（聚合酶链反应）2023/2/1832PhageX174

5375bp2023/2/1833Importantachievement

PhageX174

5375bp

2023/2/1834HistoryanddevelopmentModernbiochemistryhighlightsfrom19531953Watson&Crick:DNAdoublehelix（双螺旋）1955Sanger:DNAsequence

1956Kornberg:DNApolymerase（DNA聚合酶）1958Meselson&Stahl:DNAsemi-conservationreplication（DNA半保留复制）1968Crick:Centraldogma（中心法则）1961Jacob&Monod:Operon（操纵子）1972Berg:RecombinantDNA（重组子DNA）1985Mullis:Polymerasechainreaction(PCR)

（聚合酶链反应）2023/2/1835Importantachievement

biologicalsynthesisofRNAandDNA

（RNA与DNA生物合成）2023/2/1836HistoryanddevelopmentModernbiochemistryhighlightsfrom19531953Watson&Crick:DNAdoublehelix（双螺旋）1955Sanger:DNAsequence1956Kornberg:DNApolymerase（DNA聚合酶）1958Meselson&Stahl:DNAsemi-conservationreplication（DNA半保留复制）

1968Crick:Centraldogma（中心法则）1961Jacob&Monod:Operon（操纵子）1972Berg:RecombinantDNA（重组子DNA）1985Mullis:Polymerasechainreaction(PCR)

（聚合酶链反应）2023/2/1837Importantachievement

DNAsemi-conservationreplicationDNA半保留复制2023/2/1838HistoryanddevelopmentModernbiochemistryhighlightsfrom19531953Watson&Crick:DNAdoublehelix（双螺旋）1955Sanger:DNAsequence1956Kornberg:DNApolymerase（DNA聚合酶）1958Meselson&Stahl:DNAsemi-conservationreplication（DNA半保留复制）1968Cricketal:Centraldogma（中心法则）1961Jacob&Monod:Operon（操纵子）1972Berg:RecombinantDNA（重组子DNA）1985Mullis:Polymerasechainreaction(PCR)

（聚合酶链反应）2023/2/1839Importantachievement

biologicalsynthesisofRNAandDNA

（RNA与DNA生物合成）2023/2/1840Importantachievement

DNAsemi-conservationreplicationDNA半保留复制2023/2/1841GeneticcodeUUUUUUUUUUUUPhe-Phe-Phe-Phe-

ACACACACACACThr-His-Thr-His-Importantachievement

Geneticcodeandproteinsynthesis2023/2/1842Importantachievement

Geneticcodeandproteinsynthesis遗传密码与蛋白质生物合成2023/2/1843Centraldogma2023/2/1844ImportantachievementRNAdependentDNApolymerase（RNA指导的DNA聚合酶）reversetranscriptase（逆转录酶）2023/2/1845DNAReplication复制RNAReplicationReverseTranscription逆转录ProteinTranslation翻译Transcription转录Centraldogma（中心法则）2023/2/1846HistoryanddevelopmentModernbiochemistryhighlightsfrom19531953Watson&Crick:DNAdoublehelix（双螺旋）1955Sanger:DNAsequence1956Kornberg:DNApolymerase（DNA聚合酶）1958Meselson&Stahl:DNAsemi-conservationreplication（DNA半保留复制）1968Crick:Centraldogma（中心法则）

1961Jacob&Monod:Operon（操纵子）1972Berg:RecombinantDNA（重组子DNA）1985Mullis:Polymerasechainreaction(PCR)

（聚合酶链反应）2023/2/1847lacIPOpromoter-operatorlacrepressorlacZlacYlacAb-galactosidasepermeaseacetylaseLACTOSEGLUCOSE+GALACTOSEb-galactosidasethefunctionofthelactose(lac)operonistoproducetheenzymesrequiredtometabolizelactoseforenergywhenitisrequiredbythecellpromoter（启动子）bindsCAPandRNApolymeraseoperator（操纵基因）bindsthelacrepressor（阻遏物）Importantachievement

ThelactoseoperoninE.coli

乳糖操纵子2023/2/1848lacIPOpromoter-operatorlacrepressorlacIPlacZlacYlacAtherepressortetramerbindstotheoperatorandpreventsRNApolymerasefrombindingtothepromoterlacZlacYlacANOTRANSCRIPTIONRNApolRNApolymeraseisblockedfromthepromoterRegulationofthelactoseoperon-negativecontrol2023/2/1849lacIlacrepressorlacZlacYlacAb-galactosidasepermeaseacetylaseRNApolTRANSCRIPTIONANDTRANSLATIONOCCURinactiverepressorthefunctionofthelactose(lac)operonistoproducetheenzymesrequiredtometabolizelactoseforenergywhenitisrequiredbythecellActivationoflacoperontranscription2023/2/1850Importantachievement

Operon2023/2/1851HistoryanddevelopmentModernbiochemistryhighlightsfrom19531953Watson&Crick:DNAdoublehelix（双螺旋）1955Sanger:DNAsequence1956Kornberg:DNApolymerase（DNA聚合酶）1958Meselson&Stahl:DNAsemi-conservationreplication（DNA半保留复制）1968Crick:Centraldogma（中心法则）1961Jacob&Monod:Operon（操纵子）1972Berg:RecombinantDNA（重组子DNA）

1985Mullis:Polymerasechainreaction(PCR)

（聚合酶链反应）2023/2/1852bacteriaare“transformed”withtherecombinantplasmidcoloniesthatgrowintetracycline,butnotinampicillinareisolatedPstIHumanDNAcutwithPstIPPpBR322ampR,tetRpBR322(humanclone)tetRPPampRtetRpBR322DNAcutwithPstIinactivatingtheampRgenetetRtetRcombineandligateImportantachievement

CloningasegmentofDNAintoaplasmidvector2023/2/18532023/2/1854HistoryanddevelopmentModernbiochemistryhighlightsfrom19531953Watson&Crick:DNAdoublehelix（双螺旋）1955Sanger:DNAsequence1956Kornberg:DNApolymerase（DNA聚合酶）1958Meselson&Stahl:DNAsemi-conservationreplication（DNA半保留复制）1968Crick:Centraldogma（中心法则）1961Jacob&Monod:Operon（操纵子）1972Berg:RecombinantDNA（重组子DNA）1985Mullis:Polymerasechainreaction(PCR)

（聚合酶链反应）2023/2/1855PCR

denature-annealing-extendingcycle

变性－退火－延伸循环

step1.denature2023/2/1856PCR

denature-annealing-extendingcycle

step2.annealingPrimer1Primer22023/2/1857Primer1Primer2BiotinBiotin5’3’5’5’3’5’3’3’TaqDNAPolymerasePCR

denature-annealing-extendingcycle

step3.extending2023/2/1858

靶序列PCRproduct

AfteronecycleBiotinBiotin2023/2/1859No.of No.AmpliconCycles CopiesofTarget1 22 43 84 165 326 6420 1,048,57630 1,073,741,8241cycle=2Amplicon2cycle=4Amplicon3cycle=8Amplicon4cycle=16Amplicon5cycle=32Amplicon6cycle=64Amplicon7cycle=128AmpliconPCRproduct

After30cycles2023/2/1860PCR2023/2/1861Importantachievement

Oncogene

癌基因2023/2/1862Importantachievement

proteinphosphorylation

蛋白质磷酸化2023/2/1863Importantachievement

Gproteins2023/2/18642023/2/1865Importantachievement

nitricoxide（一氧化氮）2023/2/1866Importantachievement

Cellcycle（细胞周期）2023/2/1867Importantachievement

programmedcelldeath（细胞凋亡）程序性细胞死亡2023/2/1868Cont