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固相萃取裝置性疾病的認識提高到分子水平

時間:2020-04-18     瀏覽:28

組織器官生物化學 !!醫學生物化學是人體的生物化學,固相萃取裝置除了上述的內容外,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 圖 ! "#構成核苷酸的主要堿基 $%& ’%& 嘌呤 (甲基鳥嘌呤()( *) !+甲基腺嘌呤()+ &) !+甲基腺嘌呤( )+ &) !+,!+二甲基腺嘌呤 (甲基鳥嘌呤 嘧啶 ,甲基胞嘧啶(), -)假尿嘧啶(!) ,羥甲基胞嘧啶(.), -)雙氫尿嘧啶($/0) ##嘌呤和嘧啶堿基都是含氮雜環化合物,分子中的酮基或氨基均位于雜環上氮原子的鄰位,受介質中 1/的影響,會發生酮式烯醇式互變異構,或氨基亞氨基互變異構(圖 !2)。 ##嘌呤環和嘧啶環中含有共軛雙鍵,因而都有吸收紫外線的性質,吸收高峰在波長 "+3 4)左右。這是 堿基的一個重要理化性質,在研究核酸、核苷


酸、核苷及堿基時,可被用作定性及定量分析。另外,紫外線 照射可引起 $%&突變,也是由于存在于 $%&中的核苷酸吸收紫外線造成的。 ##(二)戊糖 ##構成核苷酸的戊糖有兩種,$%&分子中含有 " $"脫氧核糖,’%&分子中的戊糖為 " $核糖。 這兩種核糖均為呋喃糖。堿基雜環中的原子編號一般以 !,",2,.表示,為了與此相區分,糖環上的碳原 子則標以 !5,"5,25等(圖 !6)。 77/ 7 $ $$$ $$ & && /8 - % - % ’( ’ ) ))( 8/ 8 - /% $ $$ $ $$$ $$ " & && 酮式 烯醇式 8 %/%/" $ $$ - %/ $ $$ " ’ /8 8 - % ’( - ) ))( 8/ 8 /% /% $ $$$ $$ $ $$ 亞氨式 氨式 圖 ! 2#堿基的互變異構圖 ! 6#兩種核糖的結構 ##(三)核苷與核苷酸 ##堿基與戊糖通過 " !糖苷鍵( " ! 9:;<=>?@?< A=4@)縮合形成核苷( 4B<:C=>[email protected])。嘌呤類核苷是 由嘌呤環上的 %D與戊糖的 -!5連接,嘧啶類核苷是由嘧啶環上的 %!與戊糖的 -!5相連。由于 第一章 $核$$酸! 構成核苷酸的戊糖有兩種,因此核苷又可分為核糖核苷及脫氧核糖核苷(圖 !",表 !#)。 $$核苷的戊糖羥基與磷酸之間脫水以酯鍵相連,即形 成核苷酸。糖環上的所有游離羥基(核糖的 % #&、% ’&、% "&及脫氧核糖的 % ’&、% "&)均能與磷酸發生 酯化反應,但最常見的酯化部位是在核糖或脫氧核糖的 % "&和 % ’&位上。單核苷酸分子中的磷酸主要連接 在 % "&位上,稱為 "&核苷酸。含有一個磷酸基團的 核苷酸稱為核苷一磷酸( ()*+,-./0, 1-(-23-.2345,, 678);第二個磷酸基團通過酸酐鍵與核苷一磷酸的磷 酸基團相連則形成核苷二磷酸( ()*+,-./0, 0/23-.2345,, 698);同樣,第三個磷酸基團連在核苷二磷酸的焦磷酸 基團上則形成核苷三磷酸( ()*+,-./0, 5:/23-.2345,, 6;8),其中第一、二、三位磷酸分別標記為 !、"、#。 表 ! "#構成 $%&及 ’%&的堿基、核苷和核苷酸 圖 ! "$核糖核苷與脫氧核糖核苷 堿基(<4.,)核苷(:/<-()*+,-./0,)核苷酸(:/<-()*+,-5/0,) 96=腺嘌呤脫氧腺苷脫氧腺苷酸 (40,(/(,,=) 鳥嘌呤 (0,->?40,(-./(,) 脫氧鳥苷 (0,->?40,(-./(, 1-(-23-.2345,,0=78) 脫氧鳥苷酸 (@)4(/(,,A) 胞嘧啶 (0,->?@)4(-./(,) 脫氧胞苷 (0,->?@)4(-./(, 1-(-23-.2345,,0A78) 脫氧胞苷酸 (*?


5-./(,,%) 胸腺嘧啶 (0,->?*?5/0/(,) 脫氧胸苷 (0,->?*?5/0/(, 1-(-23-.2345,,0%78) 脫氧胸苷酸 B6= (53?1/(,,;) 腺嘌呤 (0,->?53?1/0/(,) 腺苷 (0,->?53?1/0/(, 1-(-23-.2345,,0;78) 腺苷酸 $(40,(/(,,=) 鳥嘌呤 (40,(-./(,) 鳥苷 (40,(-./(, 1-(-23-.2345,,=78) 鳥苷酸 (@)4(/(,,A) 胞嘧啶 (@)4(-./(,) 胞苷 (@)4(-./(, 1-(-23-.2345,,A78) 胞苷酸 (*?5-./(,,%) 尿嘧啶 (*?5/0/(,) 尿苷 (*?5/0/(, 1-(-23-.2345,,%78) 尿苷酸 ():4*/+,C)():/0/(,)():/0/(, 1-(-23-.2345,,C78) $$在對核苷及核苷酸命名時,須先冠以堿基的名稱,如腺嘌呤核苷(簡稱腺苷),胞嘧啶核苷一磷酸(簡 稱胞苷酸),尿嘧啶核苷二磷酸(簡稱尿苷二磷酸)等。如為脫氧核苷或脫氧核苷酸,則在相應的核苷或核 苷酸前面加上“脫氧”,在縮寫名詞前加上 0字符(表 !#)。 $$核苷酸除了作為核酸的基本組成單位外,在生物體內還有重要的代謝與調節功能(見第十章核苷酸 代謝)。例如, =78參與構成一些輔酶, =98、=;8、A;8、C;8等在生物體內的物質和能量代謝中均作為重 要的底物和中間產物,環腺苷酸(’&,"& *?*+/* =78,*=78)和環鳥苷酸(’&,"& *?*+/* A78,*A78)是細胞 內重要的第二信使,在細胞信號轉導通路中發揮著多種多樣的調控功能。圖 !D是一些核苷酸的結構 式,從這些結構式可以類推出其他核苷酸或脫氧核苷酸的結構。 "!第一篇!生物分子的結構與功能

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