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书名:生物化学
定价:25.8
ISBN:9787030554826
作者:钟楠楠,丁金娥
版次:1
出版时间:2018-02
内容提要:
本书编排新颖活泼,全书共有13章,基本以“例、链、点、结、测”,即“案例”“链接”“考点”“小结”“自测”形式进行编写。“案例”是以经典实例引出问题,进而展开内容讲解;“知识链接”帮助学生全面理解相关知识;“考点”凸显护考高频考点;“自测题”对应考点进行命题,有助学生随学随测,提升能力。我们还在每章的相应数字化资源中放置了思维导图,帮助学生更好地掌握学习脉络,提高对知识的整体认识。
目录:
目录MULU
第1章 绪论 1
第1节 生物化学的概念、研究内容与发展概况 1
第2节 生物化学在临床的应用 2
第2章 蛋白质的结构与功能 5
第1节 蛋白质的分子组成 5
第2节 蛋白质的分子结构与功能 7
第3节 蛋白质的理化性质和分类 9
第3章 核酸的结构与功能 14
第1节 核酸的分子组成 14
第2节 核酸的分子结构 16
第4章 酶 22
第1节 概述 22
第2节 酶的结构与功能 24
第3节 影响酶促反应的因素 27
第4节 酶与医学的关系 31
第5章 维生素 34
第1节 概述 34
第2节 脂溶性维生素 34
第3节 水溶性维生素 36
第6章 生物氧化 40
第1节 概述 40
第2节 生成ATP的氧化体系 40
第3节 二氧化碳的生成 43
第7章 糖代谢 44
第1节 概述 44
第2节 糖的分解代谢 45
第3节 糖原的合成与分解 49
第4节 糖异生作用 50
第5节 血糖 50
第8章 脂类代谢 53
第1节 概述 53
第2节 三酰甘油代谢 54
第3节 类脂代谢 58
第4节 血脂与血浆脂蛋白 60
第9章 氨基酸代谢 65
第1节 蛋白质的营养作用 65
第2节 氨基酸的一般代谢 67
第3节 个别氨基酸的代谢 72
第4节 糖、脂类、蛋白质在代谢上的联系 76
第10章 核酸代谢与蛋白质的生物合成 79
第1节 核苷酸代谢 79
第2节 核酸的生物合成 82
第3节 蛋白质的生物合成 85
第11章 肝脏生物化学 92
第1节 肝脏在物质代谢中的作用 92
第2节 肝脏的生物转化作用 93
第3节 胆汁酸代谢 96
第4节 胆色素的代谢 98
第5节 常用肝功能实验及临床应用 102
第12章 水和无机盐代谢 106
第1节 体液 106
第2节 水代谢 108
第3节 无机盐代谢 109
第13章 酸碱平衡 116
第1节 酸碱物质的来源 116
第2节 酸碱平衡的调节 116
第3节 酸碱平衡失调 119
实验指导 121
实验一 影响酶促反应的因素 121
实验二 分光光度计原理及使用 122
实验三 血糖浓度的测定 123
实验四 ALT活性测定(赖氏法) 125
参考文献 127
教学基本要求 128
自测题参考答案 132
在线试读:
第1章 绪论
第1节 生物化学的概念、研究内容与发展概况
一、生物化学的概念
生物化学是研究生命的化学,它主要采用化学、物理学、生理学及免疫学等原理和方法,研究生物体的化学组成、结构与功能的关系及生物体内发生的化学变化。生物化学从分子水平上阐明各种生命现象的化学基础,深度揭示生命的奥秘。因此,生物化学又称为“生命的化学”。
生物化学是生命科学中的一门重要学科,是十分重要的基础医学课程。生物化学的研究对象是生物,医学生物化学是以人体为主要研究对象,其任务是为提高人类的健康水平、预防和治*疾病提供理论基础和技术手段。
二、生物化学的研究内容
当代生物化学研究的主要内容概括如下。
1. 生物体的分子结构与功能 生物体由无机物、小分子有机物和生物大分子组成。无机物如水和无机盐;小分子有机物如多种有机酸、有机胺、维生素、单糖、氨基酸、核苷酸等;生物大分子的种类繁多,结构复杂,功能各异,主要包括蛋白质、核酸、多糖、复合糖类及复合脂类等。生物大分子是由基本结构单位按一定顺序和方式连接而形成的,并且具有特定的空间构象和特异的生物学功能。例如,蛋白质是由氨基酸通过肽键连接形成的多聚体,是生命的物质基础;核酸是由核苷酸通过磷酸二酯键连接形成的多聚体,是遗传的物质基础。
2. 物质代谢及其调节 生物体与周围环境之间进行物质交换和能量交换以实现自我更新的过程,称为新陈代谢。新陈代谢是生命的基本特征之一,包括物质代谢和能量代谢。物质代谢包括合成代谢与分解代谢,几乎都是经一系列酶催化完成的代谢途径,正常的物质代谢是正常生命活动的必要条件;能量代谢是指伴随物质代谢中的能量释放、转移和利用。机体通过物质的合成代谢维持其生长、发育、更新和修复,通过分解代谢产生能量并排除废物,机体内存在一整套精细、完善的调节机制,若物质代谢发生紊乱或调节失控可引起疾病。
3. 基因信息传递及其调控 生物体具有繁殖能力和遗传特性。核酸是遗传的物质基础,分为DNA和RNA两大类。DNA是遗传信息的载体,基因是DNA分子中可表达的功能片段,RNA参与遗传信息表达的各个过程。基因信息的传递涉及遗传、变异、生长、发育与分化等诸多生命过程,也与遗传性疾病、恶性肿瘤、心血管疾病、免疫缺陷性疾病等多种疾病的发病机制有关。基因信息的研究在生命科学中的作用越显重要。
三、生物化学的发展概况
(一)古代生物化学在实践中的应用
在远古时代,我国劳动人民积累了不少生物化学方面的知识,并应用在生产、医疗和营养方面的实践中。如用粮食、大豆等原料酿酒,运用酶的作用制造酱、醋、饴糖等食品;在医药方面,用海藻(含碘)治*“瘿病”(甲状腺肿);用富含维生素B1的草药治*“脚气病”;用富含维生素A的猪肝治*“夜盲症”等。
(二)近代生物化学的发展历程
近代生物化学发展历程大致可分为3个阶段:初期阶段、蓬勃发展阶段和分子生物学时期。
1. 初期阶段 18世纪中期至20世纪初期,又称为叙述生物化学阶段。这一阶段主要研究了生物体的化学组成,对糖类、脂类、氨基酸的性质进行了较为系统的研究,奠定了酶学基础,发现了核酸并确定了相应的结构,合成了简单的多肽等。
2. 蓬勃发展阶段 20世纪初期至50年代,又称为动态生物化学阶段。这一阶段,在营养、内分泌、酶学方面,尤其是在物质代谢等方面的研究取得了巨大成就,发现了必需氨基酸、必需脂肪酸、多种维生素、微量元素等营养必需物质,基本确定了体内主要物质的代谢途径和DNA是遗传的物质基础。
3. 分子生物学时期 20世纪50年代以后,即分子生物学时期。这一阶段重点研究了蛋白质与核酸等生物大分子的结构与功能、物质代谢与调节、基因表达与调控,并取得了举世瞩目的成果。50年代提出了DNA双螺旋结构模型,为揭示遗传信息的传递规律奠定了基础;60年代初步确定了遗传信息传递的中心法则,找到了破解生命之谜的钥匙;70年代,重组DNA技术建立,促进了临床疾病的基因诊断和基因治*;90年代开始实施人类基因组计划,这一工程的完成为人类破解生命之谜奠定了坚实的基础。
中国科学家对生物化学做出了重要的贡献。20世纪20至30年代,我国生物化学家吴宪等对营养学、临床生物化学等方面的研究做出了重大贡献。在蛋白质化学的研究方面,吴宪提出了国际公认的蛋白质变性学说;1965年我国科学家在世界上首次人工合成了具有生物活性的蛋白质——结晶牛胰岛素;1981年又成功合成了酵母丙氨酸转移核糖核酸。近年来,我国在基因工程、蛋白质工程、疾病相关基因的定位、人类基因组计划及新基因的克隆与功能研究等方面取得了重要成果。我国的生物化学研究正迅速向国际先进水平迈进。
第2节 生物化学在临床的应用
近年来生物化学发展迅猛,其理论和技术已渗透到基础医学和临床医学的各个领域,并随之产生了许多交叉学科和边缘学科,如分子生物学、分子遗传学、分子免疫学、分子病理学、分子药理学、分子微生物学、分子流行病学、神经分子生物学、发育分子生物学、细胞分子生物学、衰老分子生物学、肿瘤分子生物学、免疫化学、生物工程学、生物信息学等。生物化学已成为生命科学的共同语言。
生物化学是以化学、数学等学科为基础发展起来的,是生物科学的重要分支,也是联系生物学各学科的桥梁;是临床医学、预防医学、农业科学的基础;与食品科学关系密切;同时,生物化学原理应用于能源生产工程和环境保护;生物化学也加速了生物产业的崛起。
生物化学与分子生物学极大地促进了医学各学科的发展。临床生物化学就是在人体正常的生物化学代谢的基础上,探讨疾病的发病机制,研究疾病状态下,其病理过程中出现的特异性化学标志物或体内特定成分的改变,从而为疾病的临床实验诊断、治*监测、药物疗效、预后判断和疾病预防等方面提供信息和决策依据的一门学科。
一、生物化学与生理功能
生物化学从探讨体内的物质组成、代谢规律和调节机制的层面上阐明了机体的生理功能。当机体受到创伤、感染、悲哀、恐惧、噪声等因素刺激时,体内代谢的各种化学反应表现出与体内生理活动相适应的功能反应,如物质分解代谢加快、血糖升高、能耗增加、水盐代谢紊乱等一系列异常变化。
二、生物化学与健康
生物化学为认识疾病和维持健康提供了理论基础;它从分子水平上阐述了健康理念,提出了有益于健康、预防疾病的有效措施;运用营养生物化学知识,有效指导人们通过合理营养和膳食,去抵御疾病,延缓衰老和维持健康;利用生物技术和基因工程生产出有药用价值的胰岛素、蛋白质、生长素、干扰素和乙肝疫苗等生物制品。
三、生物化学与疾病
营养素的代谢与一些疾病的发病机制密切相关,是营养学的基础;蛋白质和核酸的分子结构及其在体内的生物合成、遗传信息的表达,对于肿瘤的防治、毒物的毒理作用、免疫功能障碍及病原微生物研究都是必备的知识。通过生物化学可以在分子水平上探讨疾病的病因及发病机制,做出诊断和寻求防治的方法,如对疾病的基因诊断和基因治*;阐明肿瘤、心血管疾病、遗传性疾病、神经系统及免疫性疾病的发生、发展及转归,并用于早期诊断和有效防治;借助临床生物化学检验,辅助疾病诊断。
学习和掌握生物化学的基础知识和基本技能,目的在于运用生物化学的基本知识去分析和解决问题,为以后学习基础医学、药学、临床医学等各专业课程奠定坚实的基础,对进一步理解人体功能,维持机体健康,认识疾病本质,探讨疾病的预防、诊断及治*具有重要的意义。
学习生物化学首先要树立信心,掌握科学的学习方法,运用所学知识理解学习过程中遇到的问题。重点掌握物质代谢特点 、反应条件、生理意义、生化机制等。在理解的基础上记忆,提高学习效率。坚持做好课前预习和课后复习,就会收到事半功倍的效果。遇到困难及时解决,不回避、不等待,以免给自己造成更大的困难。
小结
生物化学是研究生命的化学,它主要采用化学、物理学、生理学及免疫学等原理和方法,研究生物体的化学组成、结构与功能的关系及生物体内发生的化学变化。生物化学的研究对象是生物,而医学生物化学以人体为主要研究对象,其任务是为提高人类的健康水平、预防和治*疾病提供理论基础和技术手段。
生物化学研究的主要内容概括为生物体的分子结构与功能、物质代谢及其调节、基因信息传递及其调控。
近代生物化学发展历程大致可分为3个阶段:初期阶段、蓬勃发展阶段和分子生物学时期。生物化学的理论和技术已渗透到基础医学和临床医学的各个领域,并随之产生了许多交叉学科和边缘学科。生物化学为疾病的临床实验诊断、治*监测、药物疗效、预后判断和疾病预防等方面提供信息和决策依据。
自测题
一、填空题
1. 医学领域中,生物化学主要是以______为研究对象,故又称______。
2. 生物化学发展的三个阶段是______、______和______。
3. 我国生物化学家吴宪在蛋白质研究中提出了______学说。
4. 古代医学家用猪肝治*______,实际上是利用猪肝含丰富的______。
二、选择题
1. 生物化学是在什么水平上研究生命现象的科学( )
A. 整体水平 B. 分子水平
C. 细胞水平 D. 器官水平
2. 关于生物化学的概念正确的是( )
A. 研究生物体的化学组成、结构与功能的关系及生物体内发生的化学变化的科学
B. 生理学中讨论化学变化的部分
C. 研究生物体的化学组成和结构的科学
D. 研究与生命现象有关的有机化合物
3. 我国近代生物化学的奠基人是( )
A. 拉瓦锡 B. 吴宪
C. 谢利 D. 李比希
4. 1965年我国科学家首先合成的具有生物活性的蛋白质是( )
A. RNA聚合酶
B. 牛胰岛素
C. 人胰岛素基因
D. 酵母丙氨酸转运核糖核酸
5. 生物化学研究的一项重要任务是( )
A. 研究生物化学
B. 研究物质不灭定律
C. 阐明激素作用机制
D. 阐明生物体内新陈代谢的规律及其与生命活动的关系
6. 1981年我国人工合成的核酸是( )
A. 酵母丙氨酸转运核糖核酸
B. 珠蛋白mRNA
C. 质粒DNA
D. 酵母精氨酸tRNA
7. 我国在古代用海带治*的疾病是( )
A. 佝偻病 B. 脚气病
C. 瘿病 D. 消化不良
8. 医学生物化学中探讨人体物质组成、结构与性质的内容属于( )
A. 动态生化 B. 临床生化
C. 形态生化 D. 叙述生化
三、问答题
1. 说出生物化学的概念。
2. 说出生物化学的研究内容。
3. 试述生物化学与其他各学科之间的关系。
4. 怎样学好生物化学这门基础医学课程?
(高怀军)
第2章 蛋白质的结构与功能
蛋白质是生活细胞内含量*丰富、功能*复杂的生物大分子,并参与了几乎所有的生命活动和生命过程,是生命活动的主要承担者。如调节功能(激素)、催化功能(酶)、运输功能(血红蛋白)、保护和免疫功能(凝血酶原和免疫蛋白)、收缩和运动功能(肌肉蛋白)及生长、发育、繁殖和遗传等。因此,蛋白质是生命的物质基础。
第1节 蛋白质的分子组成
案例2-1
2008年中国奶制品污染事件是一起重大的食品安全事故。事故起因是很多食用三鹿集团生产的奶粉的婴儿被发现患有肾结石,随后在其奶粉中被发现三聚氰胺,三聚氰胺事件自此曝光。
为什么三聚氰胺会出现在奶制品中?
一、蛋白质的元素组成
(一)蛋白质的元素组成
尽管蛋白质的种类繁多,结构各异,但元素组成相似,主要有碳(50%~55%)、氢(6%~8%)、氧(19%~24%)、氮(13%~19%)和硫(0~4%)。有些蛋白质还含有少量磷或金属元素铁、铜、锌、锰、钴、钼等,个别蛋白质还含有碘。
(二)蛋白质元素组成特点
各种蛋白质的含氮量很接近,平均为16%,即100g蛋白质平均含氮约16g,则1g氮相当于6.25g蛋白质。由于蛋白质是体内的主要含氮物质,因此测定生物样品的含氮量就可按下式推算出蛋白质大致含量。
每克样品含氮克数×6.25×100=100g样品中蛋白质含量(g%)
知识链接
三聚氰胺(C3H6N6)俗称密胺,分子式含氮量为66%左右,是一种化工原料。由于蛋白质的含量检测,通常采用凯氏定氮法测出食品中的含氮量,推算出其中的蛋白质含量。这种方法无法区分氮元素的来源,因而三聚氰胺常被不法商人添加到食品中,以提升食品检测中的蛋白质含量。
(考点:蛋白质的元素组成及计算样品中蛋白质含量)
二、蛋白质的基本组成单位——氨基酸
蛋白质在酸、碱或蛋白酶的作用下彻底水解的终产物是氨基酸,因此氨基酸是蛋白质的基本组成单位。
(一)氨基酸的结构特点
存在于自然界中的氨基酸有300余种,但被生物体直接用于合成蛋白质的仅有20种,且均属L-α-氨基酸(甘氨酸除外)。
结构式居中的α-碳原子连接着四个集团,分别是氨基、羧基、氢和侧链R,为不对称碳原子(甘氨酸除外),其侧链R不同表示不同的氨基酸。
(考点:氨基酸的结构通式及特点)
(二)氨基酸的分类
20种氨基酸根据其侧链的结构和理化性质可分成四类:非极性疏水性侧链氨基酸、极性中性侧链氨基酸,酸性侧链氨基酸和碱性侧链氨基酸(表2-1)。
表2-1 组成蛋白质的20种氨基酸及分类
定价:25.8
ISBN:9787030554826
作者:钟楠楠,丁金娥
版次:1
出版时间:2018-02
内容提要:
本书编排新颖活泼,全书共有13章,基本以“例、链、点、结、测”,即“案例”“链接”“考点”“小结”“自测”形式进行编写。“案例”是以经典实例引出问题,进而展开内容讲解;“知识链接”帮助学生全面理解相关知识;“考点”凸显护考高频考点;“自测题”对应考点进行命题,有助学生随学随测,提升能力。我们还在每章的相应数字化资源中放置了思维导图,帮助学生更好地掌握学习脉络,提高对知识的整体认识。
目录:
目录MULU
第1章 绪论 1
第1节 生物化学的概念、研究内容与发展概况 1
第2节 生物化学在临床的应用 2
第2章 蛋白质的结构与功能 5
第1节 蛋白质的分子组成 5
第2节 蛋白质的分子结构与功能 7
第3节 蛋白质的理化性质和分类 9
第3章 核酸的结构与功能 14
第1节 核酸的分子组成 14
第2节 核酸的分子结构 16
第4章 酶 22
第1节 概述 22
第2节 酶的结构与功能 24
第3节 影响酶促反应的因素 27
第4节 酶与医学的关系 31
第5章 维生素 34
第1节 概述 34
第2节 脂溶性维生素 34
第3节 水溶性维生素 36
第6章 生物氧化 40
第1节 概述 40
第2节 生成ATP的氧化体系 40
第3节 二氧化碳的生成 43
第7章 糖代谢 44
第1节 概述 44
第2节 糖的分解代谢 45
第3节 糖原的合成与分解 49
第4节 糖异生作用 50
第5节 血糖 50
第8章 脂类代谢 53
第1节 概述 53
第2节 三酰甘油代谢 54
第3节 类脂代谢 58
第4节 血脂与血浆脂蛋白 60
第9章 氨基酸代谢 65
第1节 蛋白质的营养作用 65
第2节 氨基酸的一般代谢 67
第3节 个别氨基酸的代谢 72
第4节 糖、脂类、蛋白质在代谢上的联系 76
第10章 核酸代谢与蛋白质的生物合成 79
第1节 核苷酸代谢 79
第2节 核酸的生物合成 82
第3节 蛋白质的生物合成 85
第11章 肝脏生物化学 92
第1节 肝脏在物质代谢中的作用 92
第2节 肝脏的生物转化作用 93
第3节 胆汁酸代谢 96
第4节 胆色素的代谢 98
第5节 常用肝功能实验及临床应用 102
第12章 水和无机盐代谢 106
第1节 体液 106
第2节 水代谢 108
第3节 无机盐代谢 109
第13章 酸碱平衡 116
第1节 酸碱物质的来源 116
第2节 酸碱平衡的调节 116
第3节 酸碱平衡失调 119
实验指导 121
实验一 影响酶促反应的因素 121
实验二 分光光度计原理及使用 122
实验三 血糖浓度的测定 123
实验四 ALT活性测定(赖氏法) 125
参考文献 127
教学基本要求 128
自测题参考答案 132
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第1章 绪论
第1节 生物化学的概念、研究内容与发展概况
一、生物化学的概念
生物化学是研究生命的化学,它主要采用化学、物理学、生理学及免疫学等原理和方法,研究生物体的化学组成、结构与功能的关系及生物体内发生的化学变化。生物化学从分子水平上阐明各种生命现象的化学基础,深度揭示生命的奥秘。因此,生物化学又称为“生命的化学”。
生物化学是生命科学中的一门重要学科,是十分重要的基础医学课程。生物化学的研究对象是生物,医学生物化学是以人体为主要研究对象,其任务是为提高人类的健康水平、预防和治*疾病提供理论基础和技术手段。
二、生物化学的研究内容
当代生物化学研究的主要内容概括如下。
1. 生物体的分子结构与功能 生物体由无机物、小分子有机物和生物大分子组成。无机物如水和无机盐;小分子有机物如多种有机酸、有机胺、维生素、单糖、氨基酸、核苷酸等;生物大分子的种类繁多,结构复杂,功能各异,主要包括蛋白质、核酸、多糖、复合糖类及复合脂类等。生物大分子是由基本结构单位按一定顺序和方式连接而形成的,并且具有特定的空间构象和特异的生物学功能。例如,蛋白质是由氨基酸通过肽键连接形成的多聚体,是生命的物质基础;核酸是由核苷酸通过磷酸二酯键连接形成的多聚体,是遗传的物质基础。
2. 物质代谢及其调节 生物体与周围环境之间进行物质交换和能量交换以实现自我更新的过程,称为新陈代谢。新陈代谢是生命的基本特征之一,包括物质代谢和能量代谢。物质代谢包括合成代谢与分解代谢,几乎都是经一系列酶催化完成的代谢途径,正常的物质代谢是正常生命活动的必要条件;能量代谢是指伴随物质代谢中的能量释放、转移和利用。机体通过物质的合成代谢维持其生长、发育、更新和修复,通过分解代谢产生能量并排除废物,机体内存在一整套精细、完善的调节机制,若物质代谢发生紊乱或调节失控可引起疾病。
3. 基因信息传递及其调控 生物体具有繁殖能力和遗传特性。核酸是遗传的物质基础,分为DNA和RNA两大类。DNA是遗传信息的载体,基因是DNA分子中可表达的功能片段,RNA参与遗传信息表达的各个过程。基因信息的传递涉及遗传、变异、生长、发育与分化等诸多生命过程,也与遗传性疾病、恶性肿瘤、心血管疾病、免疫缺陷性疾病等多种疾病的发病机制有关。基因信息的研究在生命科学中的作用越显重要。
三、生物化学的发展概况
(一)古代生物化学在实践中的应用
在远古时代,我国劳动人民积累了不少生物化学方面的知识,并应用在生产、医疗和营养方面的实践中。如用粮食、大豆等原料酿酒,运用酶的作用制造酱、醋、饴糖等食品;在医药方面,用海藻(含碘)治*“瘿病”(甲状腺肿);用富含维生素B1的草药治*“脚气病”;用富含维生素A的猪肝治*“夜盲症”等。
(二)近代生物化学的发展历程
近代生物化学发展历程大致可分为3个阶段:初期阶段、蓬勃发展阶段和分子生物学时期。
1. 初期阶段 18世纪中期至20世纪初期,又称为叙述生物化学阶段。这一阶段主要研究了生物体的化学组成,对糖类、脂类、氨基酸的性质进行了较为系统的研究,奠定了酶学基础,发现了核酸并确定了相应的结构,合成了简单的多肽等。
2. 蓬勃发展阶段 20世纪初期至50年代,又称为动态生物化学阶段。这一阶段,在营养、内分泌、酶学方面,尤其是在物质代谢等方面的研究取得了巨大成就,发现了必需氨基酸、必需脂肪酸、多种维生素、微量元素等营养必需物质,基本确定了体内主要物质的代谢途径和DNA是遗传的物质基础。
3. 分子生物学时期 20世纪50年代以后,即分子生物学时期。这一阶段重点研究了蛋白质与核酸等生物大分子的结构与功能、物质代谢与调节、基因表达与调控,并取得了举世瞩目的成果。50年代提出了DNA双螺旋结构模型,为揭示遗传信息的传递规律奠定了基础;60年代初步确定了遗传信息传递的中心法则,找到了破解生命之谜的钥匙;70年代,重组DNA技术建立,促进了临床疾病的基因诊断和基因治*;90年代开始实施人类基因组计划,这一工程的完成为人类破解生命之谜奠定了坚实的基础。
中国科学家对生物化学做出了重要的贡献。20世纪20至30年代,我国生物化学家吴宪等对营养学、临床生物化学等方面的研究做出了重大贡献。在蛋白质化学的研究方面,吴宪提出了国际公认的蛋白质变性学说;1965年我国科学家在世界上首次人工合成了具有生物活性的蛋白质——结晶牛胰岛素;1981年又成功合成了酵母丙氨酸转移核糖核酸。近年来,我国在基因工程、蛋白质工程、疾病相关基因的定位、人类基因组计划及新基因的克隆与功能研究等方面取得了重要成果。我国的生物化学研究正迅速向国际先进水平迈进。
第2节 生物化学在临床的应用
近年来生物化学发展迅猛,其理论和技术已渗透到基础医学和临床医学的各个领域,并随之产生了许多交叉学科和边缘学科,如分子生物学、分子遗传学、分子免疫学、分子病理学、分子药理学、分子微生物学、分子流行病学、神经分子生物学、发育分子生物学、细胞分子生物学、衰老分子生物学、肿瘤分子生物学、免疫化学、生物工程学、生物信息学等。生物化学已成为生命科学的共同语言。
生物化学是以化学、数学等学科为基础发展起来的,是生物科学的重要分支,也是联系生物学各学科的桥梁;是临床医学、预防医学、农业科学的基础;与食品科学关系密切;同时,生物化学原理应用于能源生产工程和环境保护;生物化学也加速了生物产业的崛起。
生物化学与分子生物学极大地促进了医学各学科的发展。临床生物化学就是在人体正常的生物化学代谢的基础上,探讨疾病的发病机制,研究疾病状态下,其病理过程中出现的特异性化学标志物或体内特定成分的改变,从而为疾病的临床实验诊断、治*监测、药物疗效、预后判断和疾病预防等方面提供信息和决策依据的一门学科。
一、生物化学与生理功能
生物化学从探讨体内的物质组成、代谢规律和调节机制的层面上阐明了机体的生理功能。当机体受到创伤、感染、悲哀、恐惧、噪声等因素刺激时,体内代谢的各种化学反应表现出与体内生理活动相适应的功能反应,如物质分解代谢加快、血糖升高、能耗增加、水盐代谢紊乱等一系列异常变化。
二、生物化学与健康
生物化学为认识疾病和维持健康提供了理论基础;它从分子水平上阐述了健康理念,提出了有益于健康、预防疾病的有效措施;运用营养生物化学知识,有效指导人们通过合理营养和膳食,去抵御疾病,延缓衰老和维持健康;利用生物技术和基因工程生产出有药用价值的胰岛素、蛋白质、生长素、干扰素和乙肝疫苗等生物制品。
三、生物化学与疾病
营养素的代谢与一些疾病的发病机制密切相关,是营养学的基础;蛋白质和核酸的分子结构及其在体内的生物合成、遗传信息的表达,对于肿瘤的防治、毒物的毒理作用、免疫功能障碍及病原微生物研究都是必备的知识。通过生物化学可以在分子水平上探讨疾病的病因及发病机制,做出诊断和寻求防治的方法,如对疾病的基因诊断和基因治*;阐明肿瘤、心血管疾病、遗传性疾病、神经系统及免疫性疾病的发生、发展及转归,并用于早期诊断和有效防治;借助临床生物化学检验,辅助疾病诊断。
学习和掌握生物化学的基础知识和基本技能,目的在于运用生物化学的基本知识去分析和解决问题,为以后学习基础医学、药学、临床医学等各专业课程奠定坚实的基础,对进一步理解人体功能,维持机体健康,认识疾病本质,探讨疾病的预防、诊断及治*具有重要的意义。
学习生物化学首先要树立信心,掌握科学的学习方法,运用所学知识理解学习过程中遇到的问题。重点掌握物质代谢特点 、反应条件、生理意义、生化机制等。在理解的基础上记忆,提高学习效率。坚持做好课前预习和课后复习,就会收到事半功倍的效果。遇到困难及时解决,不回避、不等待,以免给自己造成更大的困难。
小结
生物化学是研究生命的化学,它主要采用化学、物理学、生理学及免疫学等原理和方法,研究生物体的化学组成、结构与功能的关系及生物体内发生的化学变化。生物化学的研究对象是生物,而医学生物化学以人体为主要研究对象,其任务是为提高人类的健康水平、预防和治*疾病提供理论基础和技术手段。
生物化学研究的主要内容概括为生物体的分子结构与功能、物质代谢及其调节、基因信息传递及其调控。
近代生物化学发展历程大致可分为3个阶段:初期阶段、蓬勃发展阶段和分子生物学时期。生物化学的理论和技术已渗透到基础医学和临床医学的各个领域,并随之产生了许多交叉学科和边缘学科。生物化学为疾病的临床实验诊断、治*监测、药物疗效、预后判断和疾病预防等方面提供信息和决策依据。
自测题
一、填空题
1. 医学领域中,生物化学主要是以______为研究对象,故又称______。
2. 生物化学发展的三个阶段是______、______和______。
3. 我国生物化学家吴宪在蛋白质研究中提出了______学说。
4. 古代医学家用猪肝治*______,实际上是利用猪肝含丰富的______。
二、选择题
1. 生物化学是在什么水平上研究生命现象的科学( )
A. 整体水平 B. 分子水平
C. 细胞水平 D. 器官水平
2. 关于生物化学的概念正确的是( )
A. 研究生物体的化学组成、结构与功能的关系及生物体内发生的化学变化的科学
B. 生理学中讨论化学变化的部分
C. 研究生物体的化学组成和结构的科学
D. 研究与生命现象有关的有机化合物
3. 我国近代生物化学的奠基人是( )
A. 拉瓦锡 B. 吴宪
C. 谢利 D. 李比希
4. 1965年我国科学家首先合成的具有生物活性的蛋白质是( )
A. RNA聚合酶
B. 牛胰岛素
C. 人胰岛素基因
D. 酵母丙氨酸转运核糖核酸
5. 生物化学研究的一项重要任务是( )
A. 研究生物化学
B. 研究物质不灭定律
C. 阐明激素作用机制
D. 阐明生物体内新陈代谢的规律及其与生命活动的关系
6. 1981年我国人工合成的核酸是( )
A. 酵母丙氨酸转运核糖核酸
B. 珠蛋白mRNA
C. 质粒DNA
D. 酵母精氨酸tRNA
7. 我国在古代用海带治*的疾病是( )
A. 佝偻病 B. 脚气病
C. 瘿病 D. 消化不良
8. 医学生物化学中探讨人体物质组成、结构与性质的内容属于( )
A. 动态生化 B. 临床生化
C. 形态生化 D. 叙述生化
三、问答题
1. 说出生物化学的概念。
2. 说出生物化学的研究内容。
3. 试述生物化学与其他各学科之间的关系。
4. 怎样学好生物化学这门基础医学课程?
(高怀军)
第2章 蛋白质的结构与功能
蛋白质是生活细胞内含量*丰富、功能*复杂的生物大分子,并参与了几乎所有的生命活动和生命过程,是生命活动的主要承担者。如调节功能(激素)、催化功能(酶)、运输功能(血红蛋白)、保护和免疫功能(凝血酶原和免疫蛋白)、收缩和运动功能(肌肉蛋白)及生长、发育、繁殖和遗传等。因此,蛋白质是生命的物质基础。
第1节 蛋白质的分子组成
案例2-1
2008年中国奶制品污染事件是一起重大的食品安全事故。事故起因是很多食用三鹿集团生产的奶粉的婴儿被发现患有肾结石,随后在其奶粉中被发现三聚氰胺,三聚氰胺事件自此曝光。
为什么三聚氰胺会出现在奶制品中?
一、蛋白质的元素组成
(一)蛋白质的元素组成
尽管蛋白质的种类繁多,结构各异,但元素组成相似,主要有碳(50%~55%)、氢(6%~8%)、氧(19%~24%)、氮(13%~19%)和硫(0~4%)。有些蛋白质还含有少量磷或金属元素铁、铜、锌、锰、钴、钼等,个别蛋白质还含有碘。
(二)蛋白质元素组成特点
各种蛋白质的含氮量很接近,平均为16%,即100g蛋白质平均含氮约16g,则1g氮相当于6.25g蛋白质。由于蛋白质是体内的主要含氮物质,因此测定生物样品的含氮量就可按下式推算出蛋白质大致含量。
每克样品含氮克数×6.25×100=100g样品中蛋白质含量(g%)
知识链接
三聚氰胺(C3H6N6)俗称密胺,分子式含氮量为66%左右,是一种化工原料。由于蛋白质的含量检测,通常采用凯氏定氮法测出食品中的含氮量,推算出其中的蛋白质含量。这种方法无法区分氮元素的来源,因而三聚氰胺常被不法商人添加到食品中,以提升食品检测中的蛋白质含量。
(考点:蛋白质的元素组成及计算样品中蛋白质含量)
二、蛋白质的基本组成单位——氨基酸
蛋白质在酸、碱或蛋白酶的作用下彻底水解的终产物是氨基酸,因此氨基酸是蛋白质的基本组成单位。
(一)氨基酸的结构特点
存在于自然界中的氨基酸有300余种,但被生物体直接用于合成蛋白质的仅有20种,且均属L-α-氨基酸(甘氨酸除外)。
结构式居中的α-碳原子连接着四个集团,分别是氨基、羧基、氢和侧链R,为不对称碳原子(甘氨酸除外),其侧链R不同表示不同的氨基酸。
(考点:氨基酸的结构通式及特点)
(二)氨基酸的分类
20种氨基酸根据其侧链的结构和理化性质可分成四类:非极性疏水性侧链氨基酸、极性中性侧链氨基酸,酸性侧链氨基酸和碱性侧链氨基酸(表2-1)。
表2-1 组成蛋白质的20种氨基酸及分类