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固相微萃取生物體也是由物質構成的

時間:2020-04-18     瀏覽:30

世界是物質的,生物體也是由物質構成的。固相微萃取,生物化學的主要內容包括生物體的化學組成、生物分子的 結構與功能;物質代謝、能量代謝、信號轉導、遺傳信息傳遞和自我復制等生命過程的化學本質。作為醫學 生物化學,其內容還包括有關的生物化學技術和一些組織器官的新陳代謝特點。生物化學的主要研究內 容概括如下: ! !"#生物體的化學組成、分子結構及其功能 !!組成生物體的化學元素主要是 $、%、&、’、(、$)和其他一些化學元素。這些元素以無機化合物和各 種有機化合物的形式存在于體內。其中,蛋白質(包括酶)、核酸(脫氧核糖核酸和核糖核酸)、糖復合物和 復合脂質等大相對分子質量的有機化合物稱為生物大分子(*+,-)./,-,01.2013)。蛋白質是生命活動的物 質基礎。核酸是生命遺傳信息貯存、



傳遞與個體生命發生的物質基礎。這些生物大分子在體內有序地運 轉,執行其特定的功能,從而構成特定的生命現象。研究這些生物大分子具有重要的理論意義和實踐意 義。無機元素在體內也有其獨特的地位,許多無機元素和蛋白質、酶、核酸結合而發揮其作用,無機元素還 參與體內物質代謝、能量代謝和信息的傳遞與調控。 ! !4#生物體內的物質代謝、能量代謝與信號轉導 !!新陳代謝(-15)*,0+3-)是生命的基本特征之一,研究機體如何消化、吸收外界物質,用于塑造細胞本 身和為細胞的各種生命活動提供所需要的物質和能量,又如何不斷更新自身的組成,將其轉化為代謝的末 產物。細胞消耗能量將小分子物質合成為大分子化合物的過程稱為合成代謝()6)*,0+3-);相反的過程則 稱為分解代謝(.)5)*,0+3-)。合成代謝與分解代謝是新陳代謝相反相成的兩個方面,是生物化學重要的研 究內容之一。機體內的物質代謝是在一系列的調控下有條不紊進行的。外界刺激通過體內神經、激素等 作用于細胞,通過對酶的不同調節形式,改變細胞內的物質代謝。細胞內存在的各種信號轉導系統還調節 機體的生長、增殖、分化、衰老等生命過程。細胞信號轉導機制與網絡的深入研究也是現代生物化學的重 要課題之一。 ! !7#基因的貯存、傳遞、表達及其調控 !!自我復制是生命過程的又一基本特征。生物體通過個體的繁衍,將其遺傳信息傳給后代?;蚴?8’9分子中可表達的功能片段,基因的貯存、傳遞使生命得以延續,基因的遺傳、變異與表達賦予生命多 姿多彩的特色。研究基因各片段在染色體中的定位、核苷酸的排列順序及其功能, 8’9復制、 :’9轉錄和 蛋白質生物合成過程中基因傳遞的機制,基因傳遞與表達的時空調節規律等是生物化學極為重要的課題。 這將為解開生命之迷奠定堅實的基礎。 ! !;#生物化學技術 !!生物化學是實驗科學,生物化學的一切成果均建立在嚴謹的科學實驗基礎之上。這些技術包括生物 大分子的提取、純化與檢測技術,生物大分子組成成分的序列分析和體外合成技術,物質代謝與信號轉導 的跟蹤檢測技術,以及基因重組、轉基因、基因剔除、基因芯片等基因研究的相關技術等。生物化學技術不 是單純的化學技術,其中還融入了生物學、物理學、免疫學、微生物學、藥理學等知識與技術,作為自己的研 究手段。正是這些技術的發展和新技術、新儀器的不斷涌現,在加快了生物化學領域發展的同

時,也大大 地帶動了其他學科的發展。人們已經能對生理學、藥理學、病理學、微生物學、免疫學、遺傳學,以及臨床各 學科的認識深入到分子水平。生物化學,尤其是其中的分子生物學已經成為生命科學與醫學的“共同語 言”,融合入生物化學與分子生物學的各項技術已成為生命科學與醫學研究的“通用技術”。生物化學與 分子生物學的發展也促進一些邊緣學科的產生。例如,人們利用計算機技術對生命科學研究形成的大量 復雜的數據、資料進行整理、分析、綜合,回答研究中發現的新問題,從而形成了新的學科— ——生物信息學 (*+,+6<,/-)5+.3)。 ! !=#組織器官生物化學 !!醫學生物化學是人體的生物化學,除了上述的內容外,還要在分子水平上闡明人體內重要組織器官的 新陳代謝特點和與其功能的關系。 緒!!論! !!生物化學是醫學的重要基礎學科。生物化學的理論與技術已滲透到醫學科學的各個領域,使人們對 危害人類健康與生命的許多重大疾病,如遺傳性疾病、惡性腫瘤、免疫缺陷性疾病、心血管疾病、代謝異常 性疾病的認識提高到分子水平,奠定了包括疾病的發生、發展、轉歸,疾病的預防等方面的分子基礎。尤其 是人類基因組和人類后基因組計劃的啟動與完成,必將為本世紀醫學的發展帶來新的突破。掌握生物化 學的基礎理論、基本知識和基本技能必將為進一步學習其他基礎醫學、臨床醫學、預防醫學、口腔醫學和藥 學等各專業課程,乃至為畢業后的繼續醫學教育奠定堅實的基礎。 (趙寶昌) 第 一 篇 生 物 分 子 的 結 構 與 功 能 !!世界是物質的,生命也是物質的。天然存在的"#余種化學元素中 約$#種是生命必需的。其中,碳、氫、氧、氮占細胞總質量的""%,是構 成細胞內有機化合物的主要元素。生物分子(&’()(*+,-*+.)是指構成人 體組成和對于維持人體生命活動所必需的有機化合物,其相對分子質量 范圍從小于/##到大

于/########。相對分子質量小于0##的生物分 子有氨基酸、核苷酸、單糖、有機酸、維生素等。蛋白質、核酸、糖復合物 等是生物大分子。生物化學首先闡述這些生物分子的結構,以及其結構 與其生理功能的關系,為后續章節的學習奠定基礎。 !!組成脫氧核糖核酸(123)和核糖核酸(423)的基本單位分別是脫 氧核糖核苷酸和核糖核苷酸,其連接方式是$5,05磷酸二酯鍵。蛋白質 的基本組成單位氨基酸則以肽鍵相連接。這些基本組成單位的連接方 式與排列順序構成這些生物大分子的一級結構。在此基礎上,它們進一 步形成其特有的空間結構,具有各自的理化性質和獨特的功能。 !!酶是具有高效、特異催化作用的蛋白質。酶的催化作用是生命活動 中各種化學反應能有效進行的物質保證。核酶與脫氧核酶的發現大大 地充實了生物催化劑的內容,并為生命的起源提供了有說服力的設想。 !!糖復合物包括糖蛋白、蛋白聚糖等,是一類重要的生物大分子,并且 日益受到關注?;蚪M學、蛋白質組學和糖組學就是對核酸、蛋白質和 糖復合物的結構與功能進行全面研究的新興領域。 !!本篇除重點闡述核酸、蛋白質、糖復合物和酶等生物大分子的結構 與功能外,還對生物分子維生素的結構與功能進行討論。單糖、脂質、氨 基酸、核苷酸等其他直接參與物質代謝的小相對分子質量生物分子的結 構與功能將在有關章節進行闡述。 第一章!核!!酸 !!本章教學要求 !! "核酸的分子組成 !! " "#$的一級結構、二級結構和組裝 !! " %#$的種類、結構與功能 !! "核酸的理化性質 !! "核酸的催化性質 !! "真核生物基因組的特點 !! "人類基因組計劃 !!核酸(&’()*+( ,(+-)是決定生物體遺傳特征,擔負著生命信息的貯存和傳遞的生物大分子。核酸的基 本組成單位是核苷酸( &’()*./+-*),核苷酸由堿基( 0,1*)、戊糖( 2*&/.1*)和磷酸( 23.123,/*)三部分組成。 自然界中存在的核酸有兩類:即脫氧核糖核酸( -*.456+0.&’()*+( ,(+-,"#$)和核糖核酸( 6+0.&’()*+( ,(+-, %#$)。"#$是遺傳信息的貯存和攜帶者,%#$參與遺傳信息的表達。某些病毒只含有 "#$或 %#$,說 明 %#$也可作為遺傳信息的載


體。核酸具有復雜而多樣的結構,在生命活動過程中發揮著重要的功能。 !!基因( 7*&*)是含有生物信息,可以編碼具有生物功能的產物,包括 %#$和 8或多肽鏈的 "#$片段。 基因組是指一個生物體的全套染色體 "#$及其所攜帶的全部遺傳信息?;蚪M(7*&.9*)指一個生物體 的所有基因。:;世紀 <;年代初開始的人類基因組計劃目的是為了測定人類的全部基因組序列,對于人 類從分子水平上認識自身具有重要的意義。 第一節!核酸的基本組成單位———核苷酸 !!在核酸酶的作用下,核酸的水解產物為核苷酸,所以核酸的基本組成單位是核苷酸。核苷酸則由堿 基、核糖(6+0.1*)或脫氧核糖( -*.456+0.1*)、磷酸三種成分通過共價鍵連接而成(圖 ==)。核酸 #($ $$) 核苷酸 $ 一、核苷酸的組成

 %%%%$%%%% $ #($ $$) #($ $$) 磷酸核苷(或脫氧核苷) !!(一)堿基 $ $ !!參與核苷酸組成的堿基主要有五種(圖 =:),它們都是嘌呤%%%%$%%%% #($ $$) #($ $$) (2’6+&*)和嘧啶( 256+9+-+&*)類化合物。嘌呤類堿基主要有腺嘌呤!堿基!!!戊糖 (,-*&+&*,$)和鳥嘌呤( 7’,&+&*,>)兩種,嘧啶類堿基主要有三種,嘌呤 ! 嘧啶!核糖 ! 脫氧核糖 即胞嘧啶((5/.1+&*,?)、胸腺嘧啶( /359+&*,@)和尿嘧啶( ’6,(+),A)。圖 = =!核酸的構成 所有核酸中都含有腺嘌呤、鳥嘌呤和胞嘧啶,"#$分子中特有的堿基是胸腺嘧啶,而 %#$中則是尿嘧啶。 !!除了上述五種堿基之外,原核生物及真核生物的 "#$和 %#$中還含有一些微量的稀有堿基( 6,6* 0,1*)。稀有堿基的種類很多,大多數是甲基化衍生物(表 ==),在生物體內具有重要的生理功能。 表 ! !"核酸中的部分稀有堿基 } } !第一篇#生物分子的結構與功能

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