生物化学基础（供中职药剂中医中药中药制剂医学检验技术康复技术等相关专业使用第2版中

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第1章 绪论 　　第1节 生物化学概述 　　生物化学即“生命的化学”，简称生化。生物化学是研究生物体的物质组成、化学结构以及各种化学变化的科学，是从分子水平上解释一切生命现象的科学，是生命科学及医学的重要组成部分。它的研究对象是生物体，医学生物化学的研究对象是人体。生物化学的研究任务是研究生物体的物质组成、新陈代谢和生物大分子的结构与功能等。 　　考点：生物化学的定义 　　一、生物化学的主要研究内容 　　1. 研究生物体的物质组成（叙述生物化学）　研究生物体的化学变化，首先要了解生物体的物质组成，这是生物化学最基本的研究内容，是生物化学的基础。生物体是由无机物和有机物两大类物质组成的。无机物包括水和无机盐，有机物包括蛋白质、核酸、糖类、脂类和维生素。蛋白质和核酸与生命现象有明确的、直接的关系，又称生物大分子。蛋白质是生物体性状的表现者，而核酸则是遗传信息的携带者。蛋白质和核酸分别由氨基酸和核苷酸组成，因此氨基酸和核苷酸分别称为蛋白质和核酸的基本组成单位或构件分子。 　　2. 研究新陈代谢（动态生物化学）　生命的存在有赖于与所在环境的物质交换，即新陈代谢。新陈代谢是生命的基本特征，是生物体有别于非生物体的重要标志。几乎每一种物质的代谢都是由肠道的消化吸收、血液的运输、细胞内的生物化学及最终产物的排出等几个阶段组成。新陈代谢包括分解代谢和合成代谢。分解代谢是由大分子物质转变为小分子物质的过程，其目的在于释放能量（产能），合成ATP供机体利用，同时也为合成代谢提供原料。合成代谢是由小分子物质转变为大分子物质的过程。新陈代谢在体内可受到严格的调节和控制，以保证机体对环境的适应。 　　3. 研究生物大分子的结构和功能（分子生物化学）　主要研究工作是探究各种生物大分子的结构与其功能的关系，通过研究蛋白质和核酸来确定其生物学功能，是当代生物化学的主要研究内容。 　　二、生物化学的发展过程 　　生物化学是20世纪初作为一门独立的学科发展起来的，最近50年是生物化学发展最迅速的阶段，在这一阶段生物化学取得了许多里程碑式的重大突破。生物化学的发展过程大致可分为三个阶段，即叙述生物化学、动态生物化学和分子生物化学阶段。 　　我国生物化学家在生物化学的发展过程中作出了一定的贡献。1965年中国科学院上海生物化学研究所、中国科学院上海有机化学研究所和北京大学化学系的科学家们首次人工合成了具有生物活性的结晶牛胰岛素。1981年，我国科学家又成功地合成了酵母苯丙氨酰TRNA。此外，我国科学家还在酶学、蛋白质结构、新基因的克隆和功能等方面取得了重要成就。 　　考点：生物化学研究的主要内容 　　三、生物化学与医学的关系 　　生物化学作为重要的医学基础课程，其研究内容与疾病的发生、诊断和治疗均有密切关系。 　　1. 生物化学与疾病的发生 DNA的结构改变可导致细胞变异；血红蛋白结构异常会发生镰状细胞贫血；胰岛素分泌不足可发生糖尿病；酪氨酸酶缺陷和苯丙氨酸羟化酶缺陷分别会导致白化病和苯丙酮尿症；糖酵解速度过快可造成乳酸酸中毒；食物中缺乏叶酸或维生素B12会发生巨幼红细胞贫血。 　　2. 生物化学与疾病的诊断 临床上测定血清谷丙转氨酶（丙氨酸氨基转移酶），可了解肝脏是否功能正常；检测血清中甲胎蛋白，可协助诊断是否有肝癌的发生；测定红细胞膜上的胆碱酯酶活性，可了解有机磷中毒的程度及评估治疗效果；测定血浆蛋白的种类和含量，可作为肝、肾疾病的诊断依据；分析DNA的结构可了解是否有致病基因的存在。 　　3. 生物化学与疾病的治疗 通过介入技术将链激酶或尿酶注入冠状动脉血栓形成处，可将血栓溶解，使血管再通；多晒太阳可促进佝偻病患者维生素D的合成，从而预防佝偻病或软骨病；通过限制苯丙酮尿症患者苯丙氨酸摄入量，对保证患者正常生长发育有一定作用。 　　总之，在临床实践中不论是疾病的预防，还是疾病的诊断和治疗，生物化学知识和技术可解决很多问题。这也是学习生物化学的目的之一。 　　第2节 生物化学药物 　　生物化学是药学专业基础课程。生物化学与医学和药学有着密切的联系，其迅速发展的理论和技术促进了医学和药学等相关学科的发展。 　　一、生物化学药物的概念 　　生物化学药物简称生化药物，是指运用生物化学的理论、方法和技术从生物资源中提取的，以及通过化学合成、微生物合成或现代生物技术制得的，用于预防、诊断和治疗疾病的生物活性物质。 　　考点：生物化学药物的定义 　　二、生物化学药物的来源 　　1. 植物 药用植物品种繁多，但从植物中提取生化药物的品种还不多，近年来由植物材料寻找生化药物已引起重视，特别是我国中药资源丰富，如用黄芪、人参、刺五加、红花等中药可抽取促进免疫功能、抗肿瘤、抗辐射等活性多糖和各种蛋白酶抑制剂。 　　2. 动物和海洋生物 许多生化药物来源于动物的组织、器官、腺体、胎盘、骨、毛发和蹄甲等。动物组织器官的主要来源是猪，其次是牛、羊、家禽和海洋生物。海洋生物是开发生化药物的重要材料，目前已从海藻类、鱼类、河鲀、海星等海洋生物中提取了多种生化药物。人血、人尿也是重要的原料。 　　3. 微生物 微生物及其代谢产物资源丰富，且易培养、繁殖快、产量高、成本低，便于大规模工业化生产，不受原料运输、保存和生产季节、资源供应的影响，可开发的潜力很大。应用微生物发酵法生产生化药物是一个重要的途径。 　　4. 化学合成 许多小分子生化药物已能用化学合成或半合成进行生产，并且通过结构改造制得的生化药物具有高效、长效和高专一性等优点。 　　5. 现代生物技术产品 随着各种生物技术的发展，应用基因工程建立“工程菌”“工程酵母”“工程细胞”等，使所需的基因在宿主细胞内表达，制造各种生物活性物质，这是生化制药今后的发展方向。 　　考点：生物化学药物的来源 　　三、生物化学药物的特点 　　1. 药理学特性 　　（1）药理活性高：生化药物是体内原先存在的生理活性物质，以生物分离工程技术从大量生物材料中精制而成，因此具有高效的药理活性。 　　（2）治疗效果可靠：生化药物治疗的生理、生化机制合理，疗效可靠。 　　（3）毒副作用较小，营养价值高：生化药物的化学组成更接近人体的正常生理物质，进入人体后更易被机体吸收、利用和参与人体的正常代谢和调节，所以毒副作用小，还有较高的营养价值。 　　（4）免疫原性反应和过敏反应常有发生：生化药物来自生物材料，不同的生物或相同生物的不同个体，所含的生物活性物质结构上常有很大的差异，使得在临床使用的时候常会表现出免疫原性反应和过敏反应。 　　2. 理化特性 　　（1）分子量（相对分子质量）不恒定：生化药物除了氨基酸等属于化学结构明确的小分子化合物外，大部分为大分子物质，其相对分子质量不是定值，导致大分子物质即使组分相同，往往由于分子量不同而产生不同的生理活性。 　　（2）生物活性测定：生化药物有时会因为工艺条件的变化，导致生物活性丧失，因此对生化药物除了采用理化法检定外，尚需用生物检定法检定，以证实其生物活性。 　　（3）安全性检查：由于生化药物的性质特殊，生产工艺复杂，易引入特殊杂质，所以一般要做安全性检查，如热原检查、过敏试验、异常毒性检查、致突变试验等。 　　（4）效价测定：生化药物多数可通过含量测定进行，但酶类药物需进行效价测定或酶活力测定，以表明其有效成分的高低。 　　（5）结构确证难：大分子生化药物由于有效结构或分子量不确定，其结构很难用红外线、紫外线、核磁、质谱等方法确定，往往还需要用生化法加以证实。 　　考点：生物化学药物的特点 　　四、生物化学药物分类 　　生化药物有很多种分类方式，根据化学结构可分为以下七类。 　　1. 氨基酸、多肽及蛋白质类药物 氨基酸类药物主要包括天然的氨基酸、氨基酸衍生物及氨基酸的混合物；多肽类药物主要是多肽类激素和多肽细胞生长调节因子；蛋白质类药物主要包括蛋白类激素、蛋白类细胞因子、血浆蛋白等。 　　2. 酶和辅酶类药物 这类药物包括酶类药物、辅酶类药物和酶抑制剂。 　　3. 核酸及其降解物和衍生物类药物 这类药物包括核酸类、多聚核苷酸类和核苷酸、核苷及其衍生物类。 　　4. 糖类药物 这类药物包括单糖类、寡糖类和多糖类。 　　5. 脂类药物 这类药物包括饱和脂肪酸类、磷脂类、胆酸类、固醇类、胆色素等。 　　6. 维生素类药物 这类药物主要包括水溶性维生素、脂溶性维生素和复合维生素类。 　　7. 组织制剂 动植物组织经过加工处理，制成符合药品标准并有一定疗效的制剂称为组织制剂。这类制剂未经分离、纯化，有效成分也不完全清楚，但对有些疾病有一定疗效。 　　五、生化药物的发展 　　生化药物是生物化学发展起来后才出现的，由于生化药物的药理特点以及分离纯化方法日趋成熟，生化药物在临床得到广泛应用。现代生化技术的发展，为生化药物的发展创造了更为有利的条件。目前生化药物的开发热点主要集中在以下几个方面。 　　1. 利用蛋白质工程技术研制新药 利用蛋白质工程技术对现有蛋白质类药物进行改造，使其具有较好的性能，是获得具有自主知识产权生物技术药物的最有效途径之一。 　　2. 发展反义药物 反义药物是指人工合成长度为10～30个碱基的单链DNA或RNA片段。它们能在基因水平上干扰致病蛋白质的产生，可广泛地应用于各种病症的治疗，比传统药物更具有选择性，具有高效低毒和用量少等特点。 　　3. 利用基因组成果研发新药 21世纪初，人类基因组工作草图绘制完毕，以此研究成果为基础，能开发各种特异性新药。 　　4. 寻找新生化药物资源 传统观念认为，生化药物的来源仅局限于脏器、组织和代谢物，但实际上远远不止这些，凡是有生命的物质都是生化药物学者寻找开发的对象。从海洋生物中开发生化药物是未来研发的重点。 　　5. 开发多糖与寡糖类药物 不同序列的多糖片段具有不同的生物活性，是寻找新生化药物的宝库。 　　学习生物化学的方法 　　☆要运用结构决定功能的逻辑思维来学习生物化学。 　　☆要注重在学习的过程中对基本概念、关键酶、重要反应过程及特点、意义等理解记忆。 　　☆要注意前后联系、勤于思考，充分做到理论联系实际。 　　☆要学会自学，课前预习、课后及时复习的有效方法。 　　（莫小卫） 　　一、单项选择题 　　1. 医学生物化学的研究对象是（） 　　A. 动物 B. 植物 　　C. 人体 D. 生物体 　　E. 微生物 　　2. 以下不属于生化药物药理学特性的是（） 　　A. 药理活性高 　　B. 治疗针对性强 　　C. 毒副作用较小，营养价值高 　　D. 生理不良反应常有发生 　　E. 遇热易分解 　　二、填空题 　　1. 生物化学即“________的化学”，简称________。生物化学是研究生物体的________、________及各种化学变化的科学，是从________上解释一切生命现象的科学，是生命科学及医学的重要组成部分。 　　2. 生物化学药物简称________，是指运用________、________和技术从生物资源提取的，以及通过化学合成、微生物合成或现代生物技术制得的，用于________、________和________治疗疾病的生物活性物质。 　　3. 生化药物的来源有________、________、________、________、________、________。 　　第2章 蛋白质与核酸化学 　　蛋白质是生命活动的主要承担者。组成细胞的有机物中含量最多的就是蛋白质。蛋白质是生物体内最重要的生物大分子之一。蛋白质是由许多氨基酸通过肽键相连形成的高分子含氮化合物。蛋白质必须经过消化成为各种氨基酸，才能被人体吸收和利用。 　　蛋白质含量高、分布广，所有器官、组织都含有蛋白质；细胞的各个部分都含有蛋白质。蛋白质几乎涉及所有的生理过程，许多蛋白质是构成细胞和生物体结构的重要物质；细胞内的化学反应离不开酶的催化，绝大多数酶都是蛋白质；有些蛋白质具有运输载体的功能；有些蛋白质起信息传递作用，能够调节机体的生命活动；有些蛋白质有免疫功能。 　　第1节 蛋白质的分子组成 　　 课堂互动 　　三鹿奶粉事件是中国的一起食品安