生物化学课件绪论.ppt

Biochemistry,,生物化学,课时安排,周学时 7 理论课 78学时 讲述章节1～8、10～17 实验课 34学时 — 9周完成 实验课及辅导答疑地点： 分析中心一楼、二楼生化教研室,绪 论 Introduction,1. 了解生化的主要内容 2. 明确医学生学习生化的重要性,目 的：,学 什 么,一、生化的任务 定义：,用化学的原理和方法从分子水平研究生命体的分子结构与功能、物质代谢与调节的科学。（生命的化学）,所有的有生命体都有一个共同的语言，这个语言就是化学。 诺贝尔奖获得者亚瑟.肯伯格 Arthur kornberg Stanford University School of Medicine,研究水平: 整体水平 器官水平 细胞水平 分子水平 人体----组织、器官----细胞---化学分子,该学科（Biochemistry）与生物学、生理学、细胞学、遗传学、免疫学有着广泛的联系与交叉。以人体研究对象叫医学生化，是医学生的一门重要基础课。以寄生虫、植物为研究对象叫植物生化。,学 什 么,一、生化的任务 定义： 研究对象及内容： 研究构成生命体的组分及它的结构功能（第一篇）,原子,分子,基本生物分子,生物大分子,超分子复合物,细胞器,细胞,组织,器官,生物,生物个体,,,,,,,,,,,生物体的形成过程,人们把对生物分子蛋白质、核酸的结构与功能及其相互关系的研究内容独立出来，称之为分子生物学（Molecular biology）。 整个生物学领域三大发动机：细胞生物学、神经生物学、分子生物学。,学 什 么,一、生化的任务 定义： 研究对象及内容： 研究构成生命体的组分及它的结构功能（第一篇） 研究代谢规律（第二篇）,物质代谢 物质代谢的有序调控,物质代谢及其调控：,新 陈 代 谢,生命的基本特征之一，生命活动过程化学变化总称。,新陈代谢,,机体自我更新及生长繁殖 营养物能量的释放和利用,新旧物质更新速度很快,血液中的红细胞300万/秒,肝脏和血浆中的蛋白质10天左右更新一半,,,与环境交换的各种物质数量很大 总质量是人体的1200倍.,一生中水为60吨，糖为10吨，1.6吨蛋白质，1吨脂类。,营养物能量的释放和利用,同化作用：细胞将营养物经过加工组成自身物质，并储存能量的过程。,分解代谢 糖、脂肪、蛋白质 物质代谢 合成代谢 脂肪、核酸、蛋白质,,,,新陈代谢是在高度自动、非常精细的调节下进行的。 生物体有一套自控性强，精密度高、特异性好的多级调控系统。这个系统的失控是导致多种疾病发生发展的重要原因。,学 什 么,一、生化的任务 定义： 研究对象及内容： 研究构成生命体的组分及它的结构功能（第一篇） 研究代谢规律（第二篇） 基因信息的传递（第三篇）,基因信息传递及其调控 基因信息的传递涉及遗传、变异 、生长、分化等生命过程，与疾病有着直接或间接的联系。 基因信息从DNA到表达为蛋白质的机制及调控；DNA重组、转基因、基因克隆、人类基因组及功能基因组的研究等。,学 什 么,一、生化的任务 定义： 研究对象及内容： 研究构成生命体的组分及它的结构功能（第一篇） 研究代谢规律（第二篇） 基因信息的传递（第三篇） 专题篇（第四篇）,为 什 么 学,二、生化与医学的关系 对医学生来讲，生化更重要。可以不夸张的说：所有的疾病都和生化有关系，有的是人体细胞物质结构发生变化；有的是代谢过程发生改变，有的是代谢过程相关的酶活性改变等等。凡是非正常状态，都是因为生化的改变而引起，生化的指标对疾病的诊断和治疗也相当重要。,为 什 么 学,二、生化与医学的关系 为临床提供各种生化检验结果，辅助诊断疾病,,,,,,,川北医学院附属医院检验科生化报告单 性名(NAME) 性别(sEX)： 年龄(AGE) 岁 实验号：47 样本编号：47 科别(WARD)) 床号(BED)： 住院号(PAT6) 送检日期：20007-01-7 医生（DOCTOR): 标本(TYPE)：血清 送检日期：2007—l-7,项目(TEST) 测定值(RESULT) 单位(NUIT) 参考值(REF),门冬氨酸氨基移换酶(AST) 24.00 U/L 5.00—40.00 丙氨酸氨基移换酶(ALT) 17.00 U/L 5.00—40.00 碱性磷酸酶(ALP) 71.00 U/L 15.00—110 谷氨酰转肽酶(GGT) 7.00 U/L 5.00—50.00 乳酸脱氢酶(LDH) 143.00 U/L 114—240 总蛋白(TP) 78 g/L 60.00—83.00 白蛋白(ALB) 43.9 g/L 35.00—55.00 球蛋白(GLOB) 34.1 g/L 20.00—35.00 白蛋白：球蛋白比值(A/G) 1.29 1.10—2.30 总胆汁酸(TBA) 3.50 umol/L 0.00—10.00 总胆红素（TBIL） 5.90 umol/L 1.70—20.00 直接胆红素（DBIL） 2.20 umol/L 0.00—7.00 间接胆红素（IBIL） 3.70 umol/L 1.70—17.00,甘油三酯(TG) 0.84 mmol/l 0.50—1.80 总胆固醇(CHOL) 4.27 mmol/l 3.10—6.50 高密度脂蛋白胆固醇(HDLC) 1.49 mmol/l 0.90—1.70 低密度脂蛋白胆固醇(LDLC) 2.39 mmol/l 1.90—3.40 极低密度脂蛋白胆固醇(VLDL) 0.39 mmol/l 0.30—0.70 载脂蛋白A1(apoAl) 1.30 g／L 1.00—1.60 载脂蛋白B100(apoBlOO) O.74 g／L 0.60一1.O0,尿素(Urea) 7.10 mmol/l 2.1—7.10 肌酐(CREA) 57.58 umol/l 44.00—133 尿酸(UA) 199 umol/l 150—370,葡萄糖（GLU） 5.88 mmol/l 3.85—6.11,,,门冬氨酸氨基移换酶(AST) 24.00 U/L 5.00—40.00 丙氨酸氨基移换酶(ALT) 17.00 U/L 5.00—40.00 碱性磷酸酶(ALP) 71.00 U/L 15.00—110 谷氨酰转肽酶(GGT) 7.00 U/L 5.00—50.00 乳酸脱氢酶(LDH) 143.00 U/L 114—240 总蛋白(TP) 78 g/L 60.00—83.00 白蛋白(ALB) 43.9 g/L 35.00—55.00 球蛋白(GLOB) 34.1 g/L 20.00—35.00 白蛋白：球蛋白比值(A/G) 1.29 1.10—2.30 总胆汁酸(TBA) 3.50 umol/L 0.00—10.00 总胆红素（TBIL） 5.90 umol/L 1.70—20.00 直接胆红素（DBIL） 2.20 umol/L 0.00—7.00 间接胆红素（IBIL） 3.70 umol/L 1.70—17.00,,项目(TEST) 测定值(RESULT) 单位(NUIT) 参考值(REF),,肝 功 能 检 测,项目(TEST) 测定值(RESULT) 单位(NUIT) 参考值(REF),血 脂 检 测,,,甘油三酯(TG) 0.84 mmol/l 0.50—1.80 总胆固醇(CHOL) 4.27 mmol/l 3.10—6.50 高密度脂蛋白胆固醇(HDLC) 1.49 mmol/l 0.90—1.70 低密度脂蛋白胆固醇(LDLC) 2.39 mmol/l 1.90—3.40 极低密度脂蛋白胆固醇(VLDL) 0.39 mmol/l 0.30—0.70 载脂蛋白A1(apoAl) 1.30 g／L 1.00—1.60 载脂蛋白B100(apoBlOO) 0.74 g／L 0.60一1.00,项目(TEST) 测定值(RESULT) 单位(NUIT) 参考值(REF),肾 功 能 检 测,,,尿素(Urea) 7.10 mmol/l 2.1—7.10 肌酐(CREA) 57.58 umol/l 44.00—133 尿酸(UA) 99 umol/l 150—370,葡萄糖（GLU） 5.88 mmol/l 3.85—6.11,血清酶类的变化：ALT、AST－肝炎疾患、酸性磷酸酶－前列腺癌、淀粉酶－急性胰腺炎、碱性磷酸酶－骨及肝脏疾病。 血清电解质及酸碱平衡紊乱的测定：K、Na、Cl、Ca、P、CO2结合力等。 激素的检测、神经递质的检查、 肿瘤标志物的查找。,肿瘤——是失去了正常生物调控的异常生长、分化的细胞和组织。 肿瘤有两个明显的特征：一是肿瘤的转移特性。肿瘤细胞通过浸润、转移从原发灶扩散至其他组织和脏器， 手术切除原发部位肿瘤后，常在其他脏器出现新的肿瘤病社，转移是大多数肿瘤治疗失败的主要原因。 二是早、中期肿瘤无症状，有临床症状而来就诊者，或肿瘤已太大，无法切除；或已经转移，病属晚期。,肿瘤标志物的查找,以肝癌为例，按癌瘤直径分为三期，普查发现的I期病人的癌瘤中位直径4cm，70%以上无症状，89.5%能手术切除，1年生存率88.1%，5年生存率46.9%；有症状的肝癌大都为II期（直径9cm)、III期（直径大于10cm)，平均生存期小于12个月，5年生存率24.5%。,biology,为 什 么 学,二、生化与医学的关系 为临床提供各种生化检验结果，辅助诊断疾病 从生化角度论述疾病的发病机理,从生化角度论述疾病的发病机理,维生素C与坏血病 镰刀型细胞贫血症 高血压基因,维生素C与坏血病,1519年，葡萄牙航海家麦哲伦率领的远洋船队从南美洲东岸向太平洋进发。三个月后，有的船员牙床破了，有的船员流鼻血，有的船员浑身无力，待船到达目的地时，原来的200多人，活下来的只有35人，人们对此找不出原因。 1734年，在开往格陵兰的海船上，有一个船员得了严重的坏血病，当时这种病无法医治，其他船员只好把他抛弃在一个荒岛上。待他苏醒过来，用野草充饥，几天后他的坏血病竟不治而愈了。诸如此类的坏血病，曾夺去了几十万英国水手的生命。,1747年英国海军军医林德总结了前人的经验，建议海军和远征船队的船员在远航时要多吃些柠檬，他的意见被采纳，从此未曾发生过坏血病。但那时还不知柠檬中的什么物质对坏血病有抵抗作用。 大约70年后，波兰裔美国生化学家卡齐来尔·芬克的努力，分离出了维生素C，知道了能治疗、预防坏血病的物质是维生素C 。,正常人的红细胞,镰刀型贫血症患者的红细胞,镰刀型细胞贫血症,镰刀型细胞贫血症,镰刀型细胞贫血症是20世纪初才被人们发现的一种遗传病。1910年，一个黑人青年到医院看病，他的症状是发烧和肌肉疼痛，经过检查发现，他患的是当时人们尚未认识的一种特殊的贫血症，他的红细胞不是正常的圆饼状，而是弯曲的镰刀状。后来，人们就把这种病称为镰刀型细胞贫血症。 镰刀型细胞贫血症主要发生在黑色人种中，在非洲黑人中的发病率最高，在意大利、希腊等地中海沿岸国家和印度等地，发病人数也不少，在我国的南方地区也发现有这类病例。,镰刀型细胞贫血症,2004年中华医学科技奖 研究小组一个不漏地调查分析了人体２万多个基因，并研究了迄今所报告的数百个高血压相关基因，结果确认影响血管收缩的主要基因为１0个，导致高血压的辅助基因约有7０个。这是第一次在世界上同时发现如此多的与某种特定疾病相关的基因。,高血压基因,为 什 么 学,二、生化与医学的关系 为临床提供各种生化检验结果，辅助诊断疾病 从生化角度论述疾病的发病机理 提供众多的生化药物,维生素、抗生素、核苷酸制剂、众多激素 给新药的设计提供依据 生物药物与疫苗 （利用基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程为代表的现代生物技术开发生产的药物及疫苗 ）,提供众多的生化药物,转基因“甲肝疫苗型”柑桔的培育,中国农业科学院柑桔研究所 中国人民解放军第三军医大学,*转基因植物食用疫苗研发具有独特优势，技术进步快且日趋成熟，前景广阔 价格低廉、容易产业化、食用安全方便、贮藏简单、易于推广。 “乙肝表面抗原蛋白”、“狂犬病病毒糖蛋白”等多种口服疫苗基因已在转基因植物中表达，部分已进入临床试验。,立项背景(1),立项背景(2) *转基因植物甲肝食用疫苗具有较大的市场需求,甲肝呈世界性分布 甲型肝炎主要经过消化道传播，发病率高，病程急剧，传染性强，是世界性流行病害，可造成爆发性或散发性流行，其防治是世界性公共卫生课题之一。 我国是甲肝高发区 我国甲型肝炎的发病率为十万分之三十左右，约为欧美等发达国家的5—6倍，甲型肝炎的地区性爆发时有发生，据不完全统计，今年已有十多个县市报告有甲肝疫情发生，对国民身体健康形成巨大威胁，转基因植物甲肝食用疫苗研发符合我国甲肝防治发展的要求。,三、生化前景展望,HGP的研究目标及内容,总体目标：15年内投入30亿美元，完成人类24条染色体的3×109 bp核苷酸序列分析 1993年马里兰会议上进行修订，内容包括 1. 基因组制图（遗传图谱、物理图谱、序列图谱、基因图谱） 2. 基因的定位与分析 3. 基因组研究技术的建立、改进 4. 模式生物基因组的图谱绘制及测序 5. 相关课题的研究,下一阶段：后基因组研究,功能基因组学：基因功能鉴定、基因表达分析及突变检测 蛋白质组学：分析基因编码产物——蛋白质的结构、功能和蛋白质群体内相互作用,人类基因组计划 基因工程 在分子水平上对生命作人为干预（重组DNA技术、分子克隆） 例：克隆羊、克隆猪、无籽西瓜、蓝玫瑰,,三、生化前景展望,伊恩.威尔默特与多利羊,多利与“邦尼”,人类基因组计划 基因工程 在分子水平上对生命作人为干预（重组DNA技术、分子克隆） 例：克隆羊、克隆猪、无籽西瓜、蓝玫瑰 基因诊断,,三、生化前景展望,基因诊断 就是应用分子生物学技术，从DNA/RNA水平检测分析致病基因的存在、变异和表达状态从而对疾病作出诊断的技术。人们把早期的细胞学检查、20世纪50年代发展的生化指标分析、60年代兴起的免疫学诊断和70年代末诞生的基因诊断，分别叫做第一、二、三、四代实验室诊断技术。,由于基因诊断是直接以病理基因为探查对象，属病因学诊断，针对性强，而且对基因诊断来说，被检测的基因是否处于活化表达状态并不重要。 因此，基因诊断不仅可对有表型出现的疾病作出明确诊断，它还可产前早期诊断遗传性疾病，可检出感染疾病潜伏期的病原微生物、还可能预测和早期发现某些恶性肿瘤。,,,,胎盘,离心,羊水,羊膜腔,子宫壁,液体： 成份分析,性别：性别确定、生化和酶学研究,细胞培养：生化和染色体分析,例：1967年美国副总统humphrey发现膀胱内有一肿物，而病理切片未发现癌细胞，于是诊断为良性“慢性增生性囊肿”，未进行手术治疗，9年后，再次住院检查时，诊断为“膀胱癌”。两年后，这位总统便死于该病。,1994年，医生用灵敏的PCR技术（多聚酶链反应）对1967年的病理切片进行P53抑癌基因的检查，发现那是的组织细胞虽然在形态上还没有表现出恶性变化，但其P53抑癌基因的第227个密码子已经发生了一个核苷酸的变化，使其抑癌基因变异，导致9年后细胞癌变的发生。这说明在临床的症状出现之前，细胞癌变的信息已经在基因结构中表现出来。 从这个例子说明了基因诊断的灵敏性和特异性，若该技术加以推广，早期诊断出癌变的信息，那么，对人类威胁性极大的癌症也不会是不治之症了。,人类基因组计划 基因工程 在分子水平上对生命作人为干预（重组DNA技术、分子克隆） 例：克隆羊、克隆猪、无籽西瓜、蓝玫瑰 基因诊断 基因治疗,,三、生化前景展望,基 因 治 疗,基因治疗就是将外源基因导入目的细胞并有效表达，从而达到治疗疾病的目的。 基因置换 (gene replacement)， 基因修正 (gene correction)， 基因修饰 (gene augmentation 基因失活 (gene inactivation)。,美国医生将修改了基因的白血球注入了一个小女孩的静脉里，首例基因疗法获得成功。,人类基因组计划 基因工程 在分子水平上对生命作人为干预（重组DNA技术、分子克隆） 例：克隆羊、克隆猪、无籽西瓜、蓝玫瑰 基因诊断 基因治疗 转基因食品,,三、生化前景展望,转基因食品,转基因指的是用遗传工程的技术，把某个特定的外源基因转入到生物体中，让这个基因在生物体中表达出来，这样生物体物就有了我们想要的新性状。把外源基因转入植物中，就得到转基因植物，转入动物中，就得到转基因动物。用转基因植物或动物制作出来的食品，就是转基因食品。,应用转基因技术，还可以改变某些食物的致敏成分，使得对这些食物过敏的人也可以放心地食用。例如，5岁以下幼儿和某些成年人会对大豆过敏，这是由大豆中三种蛋白质引起，用转基因技术使编码这些蛋白质的基因失去功能，就能培育出不会导致过敏的大豆。此外，用转基因技术改变种子油的成分，降低饱和脂肪酸的含量，或降低重金属在果实、种子中的沉积，都是很有益身体健康的。,一般人不知道，我们天天吃的大米实际上不是“健康食品”。大米中含有一种叫做肌醇六磷酸的小分子，它能与铁紧紧地结合，使得小肠难以吸收食物中的铁。因此那些以大米为主食的人，容易患上铁缺乏症而导致贫血。,菲律宾国际水稻研究所的研究人员在研究转基因水稻“金大米”时，除了用转基因技术提高金大米中维生素A前体的含量以减少在亚洲人当中普遍存在的维生素A缺乏症，还为了解决铁吸收的问题，往金大米中再转入三种基因：一种是来自真菌的酶基因，这种酶能够把肌醇六磷酸降解掉；一种是来自菜豆的铁蛋白基因，铁蛋白能够储存铁；还有一种是来自印度香米的基因，它生产的蛋白质有助于人的肠道吸收铁。因此，吃这种转基因大米，要比吃普通大米更有益身体健康。,基因食品的五大隐患,毒性问题：尽管到目前为止并没有有说服力的研究报告表明这些改良品种有毒。 过敏反应问题：对于一种食物过敏的人有时还会对一种以前他们不过敏的食物产生过敏，原因就在于蛋白质的转移。 营养问题：科学家们认为外来基因会以一种人们目前还不甚了解的方式破坏食物中的营养成分。,对抗生素的抵抗作用：当科学家把一个外来基因加入到植物或细菌中去，这个基因会与别的基因连接在一起，这种连接的成功与否决定了这个外来基因是否被原有的基因所接受。人们在服用了这种改良食物后，食物会在人体内将抗药性基因传给致病的细菌，使人体产生抗药性。 对环境的威胁：在许多基因改良品种中包含有从杆菌中提取出来的细菌基因，这种基因会产生一种对昆虫和害虫有毒的蛋白质。这种基因可使农民不再使用人工合成的杀虫剂，但生物学家警告说这也容易使昆虫产生抗药性。,方法比知识更重要，人们往往更重视知识而不重视方法。因为方法抽象，而知识具体。,怎 样 学,医学知识的四个特点,“深”——或者是抽象 “多”——医学生的负担可能是所有学科 中最重的 “散”——医学知识相互间没有太大的联系 “变”——随着现代物理、化学和分子生物 学的发展，一些假设和理论逐渐在修正。,理解 记忆 应用,,,学习医学的第一步是对医学知识的理解，其次是将记忆力转化成为自己的东西，然后是应用。,理解记忆： 蛋白质变性后的理化和生物学性质改变： 溶解度↓，生物活性丧失，黏度↑， 结晶能力消失，易被蛋白酶水解。 记忆：变性是蛋白质空间结构的改变。所以，变性蛋白质之间互相靠近，导致黏度升高而溶解度降低，不能结晶。变性后分子结构伸展松弛，易被蛋白酶水解。,记忆诀窍和方法,联想记忆： 生酮氨基酸的“酮”－“铜“，铜可以发亮， 所以亮氨酸是生酮氨基酸。 胆碱参与合成卵磷脂，因为胆和卵 都是园的。 乙醇胺参与合成脑磷脂，联系乙脑,口诀记忆 小儿的运动发育： ⑴. 抬头：3～4个月 ⑵. 坐：6个月独坐 ⑶. 爬：8～9个月 ⑷. 站：8个月 ⑸. 走：10个月 口诀：3抬、6坐、8爬站、10个月可扶走,表格总结归纳记忆,表格总结归纳法，是指采用表格形式，对重要的生命物质、营养物质和信息调节物质的组成、结构、性质、功能和新陈代谢方面的知识要点进行归纳总结的一种读书学习或讲课小结方法。,三类表格是： 大分子组成结构性质功能总结表 物质新陈代谢归纳表 调节物质总结归纳表,表格具有简单明了、综合对比性强等特点。多用于资料的整理分类、总结归纳和统计分析。是综合比较教学法的常用手段。 下面这三类表格，涵盖了书中的大部分内容。在听讲复习过程中，把书中的重点、要点和特点浓缩于表中，便可帮助把厚书读薄，减轻记忆和复习时的负担。还可通过表格内容的纵横比较，十分方便地抓住不同物质或不同代谢间的联系与特点。,1. 生命物质组成、结构、性质、功能表 要点包括： ①物质类别名称 ②细胞定位分布 ③特征性元素 ④构件分子（缩写、种类、组成、特点） ⑤连接方式（主键） ⑥分子结构（结构层次、含义、主要维系力、 构型特点、功能意义） ⑦理化性质 ⑧生物学意义。,2. 物质新陈代谢表 要点含：①反应物 ②反应条件 ③反应场所 ④主要阶段 ⑤关键反应关键酶 ⑥产/耗能量 ⑦重要中间产物 ⑧主要调节物 ⑨重要生理意义。,3.信息调节物质及其功能作用表： 要点有： ①信息调节物质的类别与名称 ②缩写符号 ③化学本质 ④主要来源 ⑤主要促进因素 ⑥主要抑制因素 ⑦作用途径与方式 ⑧作用位点 ⑨作用机制 ⑩生物学效应 ⑾特点 ⑿意义,三表纵向是要点，横比见特点，交叉显联系，可拆可拼、可繁可简，学有余力者可细，学尚吃力者酌简。,学得疯狂，玩的尽兴， 才算活的洒脱 !!!,