第8章生命物质与人体健康.ppt

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1、第 8 章,生命物质与人体健康,（1）了解氨基酸、蛋白质、酶的结构和特性。,本章学习要求,（2）了解核糖核酸、脱氧核糖核酸的组成与结构，DNA复制机制与基因表达；了解生命科学中的基因突变、DNA重组技术、基因工程、中心法则等近代新概念。,（3）了解一些对人类危害较大的疾病的防治方法及人们在治疗癌症、心血管病、爱滋病等中的一些新方法、新技术。,（4）了解生命元素的主要生理功能及其与人体健康的关系，平衡膳食的组成及毒品种类。,8.1 氨基酸、蛋白质和酶,8.2 核酸与基因工程,8.3 疾病与治疗,8.4 生命元素与人体健康,目 录,8.1 氨基酸、蛋白质和酶,氨基酸是蛋白质水解的最终产物。,由蛋白

2、质水解得到的氨基酸有20种。,蛋白质水解得到的氨基酸都是属于-氨基酸，可用 如下通式表示：,不同的氨基酸仅仅是R基团部分有所不同。,8.1.1 氨基酸,序号 中文名称 英文缩写 结构式,甘氨酸 Gly(G) 丙氨酸 Ala(A) 丝氨酸 Ser(S) 半胱氨酸 Cys(C) 5 苏氨酸* Thr(T),表8.1 20种天然氨基酸的名称和结构,6 缬氨酸* Val(V) 7 亮氨酸* Leu(L) 8 异亮氨酸* Ile(I) 9 甲硫氨酸 (蛋氨酸)* Met(M) 10 苯丙氨酸* Phe(F),20种天然氨基酸（续）,序号 中文名称 英文缩写 结构式,色氨酸* Trp(W) 酪氨酸 Tyr

3、(Y) 13 天冬氨酸 Asp(D) 天冬酰胺 Asn(N) 15 谷氨酸 Glu(E),20种天然氨基酸（续）,序号 中文名称 英文缩写 结构式,天冬氨酸 Asp(D) 赖氨酸* Lys(K) 精氨酸* Arg(R) 组氨酸* His(H) 20 脯氨酸 PrO(P),20种天然氨基酸（续）,序号 中文名称 英文缩写 结构式,答：表中带*者为人体必需氨基酸，儿童有10种，成人则为前8种。,氨基酸特性： 无色晶体，熔点较高（一般200） 不溶于有机溶剂，易溶于水 具有两性,思考：什么是必需氨基酸？,答：必需氨基酸是人体所必需但自身不能制造的氨基酸，它们必须从食物中摄取。,思考：20种氨基酸都是

4、人体必需氨基酸吗？,除甘氨酸外，其余19种氨基酸的-碳原子都与4个不相同的基团相连。这种结构的的化合物在空间有两种不同的排布：,这两种不同排布的化合物不能重叠，它们之间的关系就像实物和镜像、左手和右手的关系：,构型异构与手性分子,这种由于基团在空间的排列方式不同引起的异构称为构型异构。,这种实物和镜像不能重叠的分子称为手性分子或不对称分子，两者称为一对对映体，其中一个为D-型，另一个为L-型。,蛋白质水解得到的氨基酸都是L-型氨基酸。,肽是氨基酸分子间通过肽键相连的一类化合物。,由二个氨基酸缩合而成的叫二肽，由三个氨基酸缩合而成的叫三肽，由较多的氨基酸缩合而成的叫多肽。,二肽,8.1.2 多肽

5、,肽键,多肽链可简单表示如下：,氨基酸残基,N端,C端,一种广泛存在于动植物细胞中的重要三肽，是由谷氨酸、半胱氨酸和甘氨酸组成。它的结构式为：,命名 -谷氨酰半胱氨酰甘氨酸,简称 谷胱甘肽,肽键的结构,蛋白质是生物体内一类极为重要的功能大分子化合物。,从最简单的病毒、细菌等微生物到高等动物，一切生命过程和繁衍活动都与蛋白质密切相关，可以说没有蛋白质就没有生命。,蛋白质种类繁多，结构十分复杂，估计在人体内有几十万种以上的蛋白质。,8.1.3 蛋白质,为了表示其不同层次的结构，常将蛋白质结构分为一级结构、二级结构、三级结构和四级结构。,但小分子蛋白质与大分子多肽之间不存在绝对严格的分界线。现在还认

6、为多肽一般没有严密并相对稳定的空间结构，即其空间结构比较易变，具有可塑性；而蛋白质分子具有相对严密，比较稳定的空间结构，这也是蛋白质发挥生物功能的基础，因此一般将胰岛素（牛胰岛素相对分子质量为5733）划归为蛋白质。,蛋白质与多肽均是氨基酸的多聚物，通常将相对分子质量在10 000以上的称为蛋白质，10 000以下的称为多肽。,蛋白质分子的一级结构是指多肽链中氨基酸残基的连接方式和排列顺序。,不同的蛋白质，一级结构不同。,蛋白质的一级结构是由基因上的遗传密码的排列顺序决定的。一级结构最为重要，它包含着决定蛋白质空间结构的基本因素，也是蛋白质生物功能的多样性和种属特异性的结构基础。,1. 蛋白质

7、的一级结构,A链含有11种共21个氨基酸残基，N-端为甘氨酸，C-端为天冬酰胺，A链本身的6位和11位上的二个半胱氨酸通过二硫键相连成环；,B链含16种共30个氨基酸残基，其N-端为苯丙氨酸，C-端为丙氨酸。,牛胰岛素的一级结构示意图（牛胰岛素由两条肽链共51个氨基酸残基组成）,1965年我国科学工作者在世界上首次用人工方法合成具有全部生物活性的结晶牛胰岛素。,蛋白质的人工合成不仅在理论上有重大意义，而且为合成比天然产物更有效的多肽抗生素、激素等药物开辟了广阔前景。,蛋白质的空间结构又叫蛋白质的构象、高级结构、立体结构、三维结构等，指的是蛋白质分子中所有原子在三维空间中的排布。,维持蛋白质分子

8、构象的作用力有：氢键、盐键、疏水键、范德华力和二硫键等。,蛋白质的空间结构主要包括蛋白质的二级结构、三级结构和四级结构。,最早研究蛋白质空间结构的20世纪最伟大的化学家L.Pauling，在20世纪30年代就开始应用X-衍射方法来研究蛋白质晶体结构。1951年首先提出了蛋白质的立体结构模型：-螺旋和-折叠。,2.蛋白质的空间结构,a氢键； b盐键； c疏水键；d二硫健 附图8.1 维持蛋白质分子构象的各种作用力,蛋白质的二级结构是指多肽链的主链骨架中若干肽段在空间的伸展方式。,维系主链构象稳定的最主要因素是主链的羰基和亚氨基之间所形成的氢键：,蛋白质的二级结构最重要的是-螺旋和-折叠，还有-转

9、角和无规卷曲等。,（1）蛋白质的二级结构,在-螺旋结构中， 多肽链中各肽键平面通过-碳原子的旋转，围绕中心轴形成一种紧密螺旋盘曲构象。绝大多数蛋白质分子中所存在的-螺旋几乎都是右手 螺旋。,-螺旋结构,-螺旋其结构特点如下：,肽链呈螺旋上升，每相隔3.6个氨基酸残基上升1圈，每个氨基酸残基绕轴旋转100，沿轴向升高0.15nm，故螺距约为0.54nm；,螺旋间靠氢键维系，氢键是由同一条主链上一个氨基酸残基中的C=O氧与后面第四个氨基酸残基中的N-H氢形成，方向与螺旋轴大致平行，由于每个肽键中的C=O和N-H都参与形成链内氢键、故保持了-螺旋的最大稳定性。,附图8.2-螺旋的四种表示方法,-折叠

10、：一般有两条以上的肽链或一条肽链内的若干肽段共同参与形成，它们平行排列，并在两条肽链或一条肽链内的两个肽段之间以氢键维系而成。,-折叠结构,纤维状蛋白质一般只有一类二级结构构象单元，而球状蛋白质可能在同一分子内有几类二级结构构象单元。,蛋白质的三级结构是指蛋白质（主要指球状蛋白）分子在二级结构的基础上依靠非共价键力进一步卷曲、折叠而构成的一种不规则的、特定的、更复杂的空间结构。,-转角,-折叠,-螺旋,无规卷曲,(2) 蛋白质的三级结构,图8.2 肌红蛋白的三级结构（抹香鲸肌红蛋白的三级结构）,存在于哺乳动物（鲸、海狗和海豚）肌肉中的肌红蛋白是一种较小的球状蛋白，它是由一条含153个氨基酸残基

11、组成的多肽链。主链中75绕曲成8段比较直的-螺旋。,1971年我国科学工作者全部完成了0.25nm分辨率的猪胰岛素晶体结构的测定工作。1974年又完成了分辨率为0.18nm的胰岛素晶体结构的分析工作。,附图8.3 我国测定绘制的猪胰岛素空间结构示意图,猪胰岛素结构,蛋白质的四级结构中的每一个具有三级结构的多肽链称为亚基（或亚单位）。一般亚基多为偶数，较小的蛋白质亚基数一般为210个，多的可达上千个。,血红蛋白有两条-链、两条-链，-链含141个氨基酸残基，-链含146个氨基酸残基（共4个亚基、近于一个直径为5.5nm的球体）。,很多蛋白质是以三级结构的球状蛋白质的聚集体形式存在的。这种由球状蛋

12、白质通过非共价键彼此结合在一起的聚集体称为蛋白质的四级结构。,溶菌酶、肌红蛋白等无四级结构。,(3) 蛋白质的四级结构,附图8.4 血红蛋白的四级结构,酶是活细胞产生的一类具有催化功能的生物分子，所以又称为生物催化剂。绝大多数的酶都是蛋白质。,酶的辅助因子按其与酶蛋白结合的紧密程度与作用特点不同又可分为辅酶或辅基。,非蛋白质部分 (辅助因子),8.1.4 酶和酶工程,（2）高度选择性 酶一般只能选择性地催化一种或一类相同类型的化学反应。酶催化的反应几乎不产生副反应。,（1）高效性 酶是自然界中催化活性最高的一类催化剂。酶的催化效率通常比非催化反应高1081022倍，比一般催化剂高1071013

13、倍。,（3）反应条件温和 酶促反应一般在pH58的水溶液中进行，反应温度范围为2040。在非水溶剂中，有些酶可在100 以上反应。,1. 酶的催化作用特点,其中E-S复合物的形成是决定反应速率的关键步骤。,在酶催化的反应中，第一步是酶与底物形成酶-底物中间复合物。当底物分子在酶作用下发生化学变化后，中间复合物再分解成产物和酶。,2. 酶催化反应的机理,(1) “锁与钥匙”学说刚性模式,(2) “诱导契合”学说柔性模式,3.酶与底物结合的模式,酶工程是指酶制剂在工业上的大规模生产和应用。,主要内容 酶的制备、酶和细胞的固定化、酶反应器的设计和放大、反应条件的设计和优化等。,主要任务 通过预先设计

14、，经过人工控制，获得大量所需酶，并保持酶的稳定性，发挥最大的催化功能。,酶催化反应的基本步骤：,酶制剂,产品,催化反应,生物反应器,固定酶,目前已从生物体提取并纯化了3000种以上酶，工业化生产已有100多种，如胰蛋白酶（消化药）、溶菌酶、天冬酰胺酶（抑肿瘤）等。,4. 酶工程,RNA主要存在于细胞质中，线粒体含量最多，RNA参与体内蛋白质的合成。,核酸是一类具有非常重要生物功能和生理活性的大分子化合物，存在于所有的生物体内，它储存着生物体内的遗传信息，与生物的遗传、繁衍、变异等各过程有着密切的联系。,DNA主要存在于细胞核内的染色体中，是生物遗传的物质基础。,8.2 核酸和基因工程,核酸,嘌

15、呤碱,嘧啶碱,脱氧核糖,核糖,有机碱,戊糖,核苷酸,水解,核苷,磷酸,水解,8.2.1 核酸的组成,含 氮 有 机 碱,D-2-脱氧核糖,D-核糖,腺嘌呤(A) 鸟嘌呤(G),胞嘧啶(C) 尿嘧啶(U),胞嘧啶(C) 胸腺嘧啶(T),腺嘌呤(A) 鸟嘌呤(G),DNA,RNA,戊醛糖,DNA和RNA的组成单元,核苷酸是核苷中戊糖的3 -位或5 -位羟基与磷酸脱水而形成的核苷磷酸酯，它是核酸的基本组成单位。,5-腺嘌呤核苷酸 3-胞嘧啶脱氧核苷酸,5-腺苷酸 3-脱氧胞苷酸 5AMP 3dCMP,核苷酸,与蛋白质一样，核酸也有一级结构、二级结构和高级结构。,8.2.2 核酸的结构,1.核酸的一级

16、结构,核酸的一级结构是指单核苷酸按一定的种类、数量和排列顺序连接而成的长链。,核酸片段结构,不论是RNA分子还是DNA分子，单核苷酸都是通过3,5-磷酸二酯键互相连接的，即由核糖或脱氧核糖C-5上的磷酸基以酯键与另一个核糖或脱氧核糖C-3相连，如此依次相连形成一条多核苷酸链。,DNA分子的双螺旋结构是Watson和Crick等三人于1953年首先提出来的，它为从分子水平揭示生命现象的本质及分子遗传学奠定了基础，被誉为20世纪的三大发现之一。为此，Watson和Crick等三人荣获了1962年的诺贝尔奖。,DNA分子是由二条方向相反的平行核苷酸链组成（一条链为3 5 ，另一条为5 3 走向），围

17、绕着一中心轴形成一个右手双螺旋结构，螺旋的直径为2.0nm。,2. DNA的二级结构DNA双螺旋结构,在双螺旋结构中，碱基是一个平面环状分子，其平面与中心轴垂直。两个相邻碱基对平面间的距离为0.34nm，其旋转夹角为36。每10个碱基旋转一圈，上升高度恰好是3.40nm。,两条链上的碱基位于链的内侧，磷酸和脱氧核糖在双螺旋的外侧，彼此通过3,5-磷酸二酯键结合，形成DNA的骨架。,一条链上的嘌呤碱必须与另一条链上的嘧啶碱相配，腺嘌呤（A）通过形成两条氢键与胸腺嘧啶（T）相配；鸟嘌呤（G）经三条氢键与胞嘧啶（C）相配。,根据碱基互补规律，当一条链的碱基顺序已被确定，自然另一条链的碱基也被确定。碱

18、基配对规律在蛋白质的体内合成，生物体的生长和生物的遗传等方面有十分重要的意义。它决定了DNA在控制遗传信息方面的高度可靠性。,碱基互补规律,RNA的二级结构不象DNA分子那样呈极有规律的双螺旋状态。 RNA是单链分子，分子中并不严格遵守碱基配对规律。,附图8.5 丙氨酸转移RNA三叶草结构,思考： RNA的结构与DNA相同吗？,3. RNA的二级结构,DNA在复制时，首先是组成双螺旋的二条链先拆分成两条单链，以DNA单链为模板，按照碱基互补原则合成出一条互补的新链，这样新形成的两个子代DNA分子就与原来DNA分子的碱基顺序完全一样。,在此过程中，每个子代双链DNA分子中都有一条来自母代DNA，

19、另一条则是新合成的。这种复制方式称做半保留复制 。,由于碱基的严格互补原则，这种DNA半保留复制过程极为可靠，发生错误的可能性仅为一万亿分之一，这就保证了生物种的稳定性和延续性。,8.2.3 DNA的复制与基因表达,1. DNA的自复制,思考： 10-12出错率意味着什么？,基因就是有遗传效应的DNA片段。,基因表达就是从DNA到蛋白质的过程。,生物学中的“中心法则”：将DNA的遗传信息转录生成信使RNA，进而翻译成蛋白质。由此可以看出，DNA控制着蛋白质的合成。,一段DNA双螺旋结构解旋，以其中一条单链为模板进行复制，合成出信使RNA。信使RNA中的核苷酸序列决定着蛋白质中的氨基酸序列。,2

20、.基因表达,信使RNA上每3个核苷酸翻译成蛋白质链上的一个氨基酸，把这3个核苷酸称为遗传密码，也称三联体密码或密码子。一共有64种遗传密码 。,遗传密码字典,基因结构改变会引起生物体性状的巨大变化，这样的突变是由基因结构的改变引起的，所以叫“基因突变”。,镰刀状贫血病是由于血红蛋白基因中的一个核苷酸T突变为A(遗传密码由CTT变为CAT)，造成蛋白质中的一个谷氨酸被缬氨酸代替，从而引起脱氧血红蛋白溶解度下降，在细胞内成胶或聚合，使红细胞变成镰刀状，并且丧失结合氧分子的能力。,镰刀状红细胞,正常红细胞,在两个DNA分子之间，或一个DNA分子的两个不同部位之间，按人们的设计方案，通过链断裂和片段的

21、交换重新形成了一个新的、改变了基因的组合和序列的DNA分子的过程称为DNA重组或基因重组。,基因工程（基因重组）是将不同的基因在体外人工剪切组合，并和载体的DNA连接，然后转入另一种微生物或细胞内，进行扩增，并使转入的基因在细胞内表达，产生所需要的蛋白质。,8.2.4 重组DNA与基因工程, 2000年6月26日科学家成功绘制出人类基因组“工作框架图”。,2001年2月12日，中、美、日、德、法、英6国科学家联合宣布，他们又绘制出了更加准确、清晰、完整的人类基因组图谱。基因测序结果表明，人类基因组共有32亿个碱基对，包含大约3万到4万个基因。这一重大成果标志着生命科学又向纵深迈进了一步。200

22、3年4月15日宣布经13年努力，共同绘制完成由31对碱基组成的人类基因序列图。,人类基因组计划是1990年前后开始实施的，旨在破解人类染色体约30亿对碱基对遗传信息的科研计划，被誉为20世纪实施的三大宏伟计划之一。, 2003年12月13日我国科学家在世界上率先完成第一张水稻基因精细图，共6万多个基因。,人类基因组计划,杨焕明等来自北京华大基因研究中心和杭州、上海、长沙和西安等地11家中国研究机构近百名研究人员，在题为水稻基因组序列草图的论文中宣布，他们采用全基因组鸟枪测序法，以中国和亚太地区主要水稻栽培亚种籼稻为对象，完成了对水稻基因组序列草图的测定和初步分析。,水稻基因组序列,中国云南红河

23、哈尼梯田，成为2002年4月5日出版的美国科学杂志的封面。这份世界权威学术期刊，以封面文章形式和显著篇幅登出中国科学家绘出水稻基因组工作框架图的历史性论文。它标志着在基因组学这一生命科学前沿领域，中国已部分具备世界领先的实力,科学家将根据人类基因图谱，分析人体蛋白在化学和生物学上的正常和变异特性，特别是当人体出现癌症、抑郁症等病变时蛋白细胞的化学变化。将来，人类就可以通过调整基因指令修正人体蛋白的非正常变化。但这一工作的难度要远远大于完成基因图谱研究的工作，需要生物学、化学、物理学、计算机学等多学科人才展开规模空前的通力合作。,人类基因组计划的最终目标是弄清楚每种基因制造的蛋白质及其作用。,从

24、生理过程来看，基因向细胞发出指令，制造蛋白质；蛋白质再执行维持人的生命活动的功能，如产生热量、分解废物、对抗感染等。,在未来35年的时间内，国际人类基因组计划的研究内容将集中在以下几个方面：,4.继续研究由于基因组计划带来的社会、伦理和法律等方面的内容。,1.克隆和测定人类及模式生物（特别是小鼠）的全长DNA序列；,2.开发基因识别的软件；,3.开展第三代遗传标记研究；,附图8.6 中国科研人员在进行基因组草图“基本信息”测序,8.3 疾病与治疗,癌症是人类第二死因（心脑血管疾病为第一死因）。,癌症是一种基因病,癌基因激活,抑癌基因失活,8.3.1 癌症与基因治疗,在受其他因素（如病毒感染、化

25、学致癌物质等）的诱发下，癌基因的一个或几个核苷酸发生了改变，引起癌基因的突变或易位等，即被激活，这种被激活的癌基因生产出大量的异常蛋白而使正常细胞癌变。,抑癌基因亦称抗癌基因或肿瘤抑制基因，它的正常功能是防止肿瘤的发生。一旦在某个正常细胞中，抑癌基因失活或丢失而不能行使正常的功能时，这个细胞就可能发生癌变。,癌基因是人体内固有的基因，在正常情况下它们具有十分重要的生理功能。,1癌基因和抑癌基因,致癌 因素,物理因素 如紫外线、X射线，电离辐射等,生物因素 如病毒的感染,化学因素 如化学致癌物质,来自体外,来自体内,自由基 如脂肪氧化、高能紫外线或辐 射均可在人体内产生自由基。,根据化合物的结构

26、特征可把化学致癌物分成以下几大类：,(1) 多环芳烃；（2）亚硝胺；（3）黄曲霉素；（4）重金属；（5）其它（芳香胺、偶氮染料、农药等）。,2致癌物质,黄曲霉素（AFS）是一类结构类似的微生物毒素的混合物。其中以黄曲霉素B1(AFB1)最常见、毒性最大。其结构式如下：,黄曲霉素主要污染粮油及其制品，在发霉花生、玉米、谷类、豆类等中的含量最高。,与食物有关的、危害较大的化学致癌物质有：黄曲霉素 、亚硝基化合物 、多环芳烃等。,亚硝胺是仲胺与亚硝酸反应的产物：,仲胺,亚硝胺,亚硝胺也可在人体内合成，在胃、口腔、肺及膀胱中最易合成，体内亚硝基化问题已引起人们极大的重视。,蔬菜腐烂时，腌制的咸莱、咸肉

27、和咸鱼等食品以及发酵食品（如酱油、醋、啤酒等）中也可检出亚硝胺的存在；环境中的NOX也可转为亚硝酸盐；吸烟者体内亚硝胺含量较高。,维生素C能还原亚硝酸盐，可以阻止亚硝胺的体内合成。因此，建议少吃腌肉类食品，多吃新鲜蔬菜和水果。,日光曝晒也可以分解亚硝胺。,多环芳烃（主要是4个或5个苯环的稠环芳烃）有致癌性。其中以1,2-苯并芘（苯并a芘)最为常见。其结构式如下：,煤焦油、汽油、煤油、垃圾、香烟等的不完全燃烧都可能产生多环芳烃；蛋白质、脂肪、胆固醇在烟熏、烘烤过程中都可能产生多环芳烃。因此要少吃烟熏食品，不吃“万年油炸的食物”。,1,2-苯并芘,抗癌药物,烷化剂如苯丁酸氮芥(Chlorambuc

28、il),抗代谢药如去氧氟尿苷(Doxifluridine),抗肿瘤抗生素如吡柔比星(Pirarubicin),抗肿瘤激素类如福美斯坦(Fomestane),抗肿瘤植物成分如紫杉醇(Paclitaxel),其他抗肿瘤药如卡铂(Carboplatin),*3抗癌药物,基因治疗是把外源基因导入本身基因有缺陷或缺失的靶组织中，并使外源基因在靶组织细胞中正常表达。基因治疗是治疗遗传病的理想方法。,基因治疗肿瘤的方法,细胞因子基因治疗。,“自杀”基因疗法。,抗癌基因疗法。,世界首个基因治疗药物“重组人p53腺病毒注射液”（今又生）于2003年10月16日批准上市。,4人类基因治疗,我国癌基因的研究走过了起

29、步、跟踪国外和自主创新3个阶段。,从20世纪90年代中期开始，随着人类基因组研究的进展，我国疾病基因研究项目及肿瘤相关基因的克隆和功能研究的全面启动，我们不仅能够迅速地了解、跟踪国际研究的前沿领域，而且能够在许多试验室进行有规模的疾病基因鉴定和克隆，同时也将实验室研究工作逐步扩展到临床应用研究。,随着功能基因组、药物基因组研究的深入发展，肿瘤基因研究也加快了步伐，从回顾性的实验室研究进入大规模的临床前瞻性研究。随着大规模测序、疾病基因识别、细胞信号传递和生物芯片技术的发展，将进一步明确癌基因在肿瘤发病中的作用，并将这些成果逐步用于肿瘤的预防、诊断和治疗。,5. 我国在癌基因方面的研究,1.高血

30、压病,血压是指血管内血液对血管壁的侧压力，是血液循环最重要的功能指标。,8.3.2 心血管疾病及其防治,心脑血管疾病是人类第一死因。其中高血压和动脉粥样硬化是两种最严重的疾病。,正常血压 120/80mmHg(16/10.6kPa),高血压（我国采用世界卫生组织的统一标准） 收缩压140mmHg(18.6kPa) 舒张压90mmHg(12.0kPa),高血压并发症：心肌肥厚和心力衰竭，组织和器官供血不足，产生脑卒中(中风)，动脉粥样硬化，肾硬化和肾功能不全及视网膜病变，甚至形成主动脉瘤和破裂。,高血压病因未清。据调查，肥胖、高盐饮食、嗜酒、精神紧张等易诱发高血压。,动脉粥样硬化的临床表现为心绞

31、痛、心肌梗塞、心脏骤停(猝死)、缺血性心肌病和无症状心肌缺血。,动脉粥样硬化是指动脉某些部位的内膜下有脂质沉积，同时有平滑肌细胞堆积和纤维基质成分的增殖，逐步发展形成动脉粥样硬化性斑块。斑块部位的动脉壁增厚、变硬，斑块内部组织坏死后与沉积的脂质结合，形成粥样物质，同时管腔变狭窄甚至发生栓塞或闭塞，导致功能障碍。,动脉粥样硬化发病是多病因性疾病，原因不清。经调查高血压，高胆固醇血症，糖尿病、肥胖、吸烟等易患动脉粥样硬化。,2.动脉粥样硬化,(1)氯贝丁酯（安妥明、冠心平） 降血脂,(2)尼索地平 选择性地扩张冠状动脉,(3)硝酸异山梨酯（消心痛） 缓解、预防心绞痛,(4)普鲁卡因胺 抗心律失常,

32、(5)罂粟碱 血管扩张,(6)利血平（血安平，蛇根碱） 兼有降血压及安定作用,*3. 心血管系统药物, 限制过量饮食，适当运动，减轻体重。, 改善膳食结构，减少钠盐摄人和膳食中的脂肪，限制饮酒、禁止吸烟，增加优质蛋白质的饮食。, 劳逸结合，增强健康意识，提倡健康的生活方式，加强体能的锻炼。,健康文明的生活方式：,合理膳食、适量运动、戒烟限酒、心理平衡。,4.心血管病的预防与膳食,从1981年美国发现首例艾滋病以来，这种被称为“世纪瘟疫”的疾病在世界迅速传播，并已成为全球性的灾难。,艾滋病，英文缩写为AIDS(Acquired Immunodeficiency Syndrome) ，中文全称为获

33、得性免疫缺陷综合征。AIDS是由艾滋病病毒引起的传染病，目前还没有有效的治疗方法。艾滋病病毒侵入机体后，破坏机体免疫力，使感染者变得虚弱，无法抵御各种微生物、寄生虫感染和癌症的侵袭，最终死于各种继发性疾病。,8.3.3 艾滋病与生物技术,一般说来，一个人在感染了HIV之后的1个月至3个月(有的可长达6个月)，就可以测出是否已被感染。然后经过6个月至十多年的潜伏期后发展成为AIDS，1至2年后死亡。,成人感染了艾滋病病毒后，通常要经历一个潜伏期，其长短因人而异，短则数月，长可达十多年。,儿童感染艾滋病病毒后多在数月内就发展成为AIDS。,迄今为止的科学研究表明，绝大多数的HIV感染者先后都会发展

34、成为AIDS。,受HIV感染的人在潜伏期内，从外表上无法和正常人相区别，但他们可通过血液和其它体液将病毒传给他人，我们将这些人叫做HIV感染者。,艾滋病特点是早期症状非特异性，易被误诊。如早期淋巴结肿大和普通感染造成的一样，感冒咽炎等都可以产生。此外它的发热、腹泻和皮疹也没有特征性，难以和其它疾病鉴别。到晚期则出现严重症状，38以上高烧不退，出现紫斑、下肢出现针头大小的血斑，手指呈白色。,艾滋病(AIDS)患者会出现各种并发症，如连片皮肤疱疹、脑膜炎、癌症、肺结核、肝炎等，一个一百多斤的男性体重可以下降到七十多斤，眼睛深陷，毛发脱落，肌肉萎缩，呼吸困难，皮肤奇痒难耐，甚至出现痴呆症，失去记忆，

35、临死前如同一个包着皮的骷髅。,艾滋病的主要症状,2002年12月15日我国卫生部发布：,2002年上半年比2001年上半年艾滋病感染者增长了16.7%，估计总人数近100万。其中,吸毒感染 占68%,血液感染 占9.7%,性接触感染 占7.2%,母婴感染 占0.2%,不详途径 占13.4%,艾滋病病毒是一种逆转录病毒。这种病毒中含有逆转录酶，以RNA为模板，按照RNA分子中的核苷酸顺序合成DNA。,逆转录酶是艾滋病毒HIV-1开始复制时的所必需的物质，抑制住逆转录酶，就可以阻止HIV-1的复制，完全控制病毒的感染。,艾滋病迄今尚无特效可以根治的疗法。治疗艾滋病的药物有3类：核苷类逆转录酶抑制剂

36、、非核苷类逆转录酶抑制剂和蛋白酶抑制剂。,目前最常用的是AZT(Azidothimidine，叠氮胸苷)、DDI(双脱氧肌苷)和DDC(双脱氧胞苷)，可联合应用。联合疗法，所以又叫鸡尾酒疗法(或HAART疗法)。,2002年，我国国家医药监督管理局批准了齐多夫定、去羟肌苷和司他夫定国产药上市，这三种抗艾滋病病毒的药物是国际认可的鸡尾酒疗法中的重要药品，使用药开支大大降低。今后还有新的国产抗艾滋病病毒药物被审批上市，使我国治疗艾滋病的鸡尾酒疗法用药逐渐实现国产化。,艾滋病的传播途径：性接触、血液传播及母婴传播。,蚊叮虫咬不会传染艾滋病；咳嗽、打喷嚏也不传播艾滋病；与艾滋病病人及艾滋病病毒感染者日

37、常生活和工作接触不会感染艾滋病；握手、拥抱、共同进餐不会感 染；艾滋病不会经马桶圈、电视机、餐 饮具、卧具、游泳池或公共浴池等公共 设施传播。,研究表明，与其他流行病毒如肝炎、肺炎、虐疾等相比，HIV-1是一种极其脆弱的病毒，它在人体外的存活时间不会超过三、四个小时，热水、肥皂、酒精、漂白剂都是HIV-1的克星，病毒也无法在体内酸性的肠胃环境中生存 。,艾滋病的预防,人体中 的元素,常量元素,微量元素,占人体总重量低于0.01的元素,C、H、O、N、P、S、Cl、Na、Mg、K和Ca等11种，约占体重的9925。,Fe、I、Zn、Cu、Co、Cr、Mn、Mo、Se、Ni、Sn、Si、F和V等1

38、4种。,Rb、As、B、Ti、Al、Ba、Nb和Zr等8种。,Bi、Sb、Be、Cd、Hg和Pb等6种。,8.4 生命元素与人体健康,占人体总重量高于0.01的元素,中国营养学会2002年公布的全国营养调查表明：,由于营养过剩或不平衡所致的慢性病在增多，中国人维生素和矿物质摄入不足和不均衡的现象普遍存在。,其中：,最严重缺乏的营养素有VA、VB2和Ca2+，,普遍缺乏的有VB1、VB6和VC，,此外，儿童缺Zn2+，妇女缺Fe2+，中老年缺VC更为严重。,1. 钙,含量：占人体总重量的1.52.0，一般成年人体内含钙量约为1200g，其中99集中于骨铬和牙齿，其余的1存在于软组织、细胞外液和血

39、液中。,生理功能：钙离子对心脏的正常搏动，血液的凝固，肌肉和神经兴奋的传导，以及对细胞膜的渗透性等起作用。,8.4.1 常量元素的生理功能,缺乏症：儿童骨质生长不良和骨化不全，囱门晚闭及佝偻病；成人患软骨病、易发生骨折并发生出血和瘫病等疾病。,主要来源：奶及奶制品、蛋黄、豆类、花生、小虾皮等。,日需要量：成年男女800mg； 孕妇l 500mg； 乳母2000mg； 男女少年1000l 200mg； 婴幼儿400600mg。,缺乏症：食欲不振，生长不良，佝偻病。,含量：成人体内约有磷600900 g，80存在于骨骼和牙齿中 。,生理功能：磷酸钙，是构成骨骼和牙齿的主要物质；磷是细胞核蛋白、磷脂

40、和某些辅酶的重要成分；磷酸盐能组成体内缓冲体系，维持体内的酸碱平衡；三磷酸腺苷(ATP) 为人体的生命活动提供能量；磷参与葡萄糖、脂肪和蛋白质的代谢；磷是形成核酸的重要原料。,主要来源：蛋、肉类、乳制品、鱼类、奶、蔬菜、谷物 。,2. 磷,缺乏症：导致心肌坏死，冠状动脉病等，供应心脏血液和氧气的动脉痉挛，出现抑郁、肌肉软弱无力和眩晕等。,含量：成人体内含有2030g镁，70与钙一起结合成为磷酸盐和碳酸盐，是骨骼和牙齿的重要成分之一，其余的25在软组织中，5于体液中。,主要来源：蔬菜、小米、燕麦、大麦、豆类、小麦、肉类和动物内脏等。,日需要量：成年男子300400mg；孕妇和乳母450mg； 1

41、0岁4岁儿童200250mg； 婴幼儿50150mg。,3. 镁,生理功能：维持心肌正常功能和结构所必需的，与血压、心肌的传导性与节律、心肌舒缩等有关。,缺乏症：缺钾可对心肌、肾、肠及骨骼的产生损害。,含量：钠、钾、氯分别约占人体重量的0.15，0.35和0.15。在体内以离子状态存在于一切组织液之中，细胞内以K+含量多，而细胞外液中则Na+含量多。,生理功能：Na+、K+和Cl-对于维持血浆和组织液的渗透平衡有重要的作用。,过量症：摄入钠过多，会对高血压，心脏病，肾功能衰竭等患者造成危害。钾过多则可引起四肢苍白发凉、嗜睡、动作迟笨、心跳减慢以致突然停止。,4.钠、钾和氯,主要来源：人体中的N

42、a+和C1-主要来自食盐。K+主要来自水果、蔬菜等植物性食物。,日需要量：成年男女25g钾； 青少年1.5 4.5g； 儿童0.5 3g； 婴儿0.35 1.2g 。,中国营养学会1997年建议食盐6g / 天。,8.4.2 微量元素的生理功能,表8.4 人体必需微量元素的功能与平衡状态失调症,续表,续表,续表,续表,我国四大地方性疾病都与缺微量元素有关。,8.4.3 平衡膳食的组成,平衡膳食的组成,谷类、薯类和杂粮,动物肉类和豆类,蔬菜类和水果类,油脂类,平衡膳食是合理营养的唯一途径，是促进身体健康的物质基础。,中国居民平衡膳食宝塔,世界卫生组织(WHO)将当成毒品分成8大类：吗啡类、巴比妥

43、类、酒精类、可卡因类、印度大麻类、苯丙胺类、柯特(KHAT)类和致幻剂类。,毒品种类繁多，根据不同的标准有不同的分类方法。,联合国麻醉药品委员会将毒品分为六大类：吗啡型药物；可卡因、可卡叶；大麻；安非它明等人工合成兴奋剂；安眠镇静剂；精神药物，即安定类药物。,8.4.4 毒品与法治教育,目前，国内外泛滥的主要是海洛因、冰毒和摇头丸三种。,罂粟花,吗啡,鸦片成品,大麻植物,大麻成品,毒品,可卡因,冰毒,麻黄草,摇头丸,高纯度的海洛因,表8.5 常见毒品的化学结构，功能及危害,续表,大脑病变,心脏病变,加速死亡,自残,贻害后代,倾家荡产,吸毒的危害,国际上创新药物的研究和开发投入十分巨大，一个创新

44、药物从基础性研究、发现先导化合物、临床前药理毒理评价、药物代谢动力学的研究、药检标准的制定，直到临床试验(分为三期)，投入大，周期长。,选读材料 创新药物研究展望,据称，在美国要花3.5亿美元，平均时间12.8年，从6200多种化合物中可筛选出一个进入市场的新药，这说明新药研制的艰辛和投入之大，风险之高。,但一个创新药物一旦成功投放市场，其社会效益与经济效益是极高的。,为了避免人力、物力的巨大浪费，减少不可预见性和盲目性，人们正从多种角度，充分利用现代先进的分离、分析和合成手段，结合理论分析，走向药物设计之路，这将会大大加速新药研究与开发。,由于分子生物学、细胞生物学研究的深入，在生命现象、重

45、大疾病病理机制研究方面已有不少重要发现，一些重大生命现象基本环节也有了阐明。这为寻找创新药物提供许多新的药物作用靶点（靶分子）。,1. 必须建立在基础研究的高起点、新思路的设计思想基础上,（1）以与疾病有关的生命活动过程中的某些靶分子作为设计新药的根据。,受体是生物活性物质产生生理作用首先作用的靶分子，是一种蛋白分子，可以接受、识别内源性生物活性物质(如神经递质、激素等)及外源性活性物质(药物、毒物等)。针对特定生理意义的受体设计，有目的地设计选择性高的化合物，往往可取得较好的成果。,如：与脂肪细胞形成有关的PPAR受体为靶分子找到的创新药物，属高选择性激动剂，可用于糖尿病治疗。,如：与G蛋偶

46、联受体家族有关的创新药物，如格兰素威尔喀姆厂的沙美行罗(Salmetero1)为2受体的激动剂，可用于哮喘治疗；又如雷尼替丁(Ranitidine)为H2受体拮抗剂，可治疗胃酸分泌过多；磺马曲坦(Sumatriptan)为5HT1D受体激动剂，可治疗偏头痛等。,另一大类药物作用靶分子为细胞核内激素受体。,其他靶分子如酶、离子通道、转运蛋白等都是设计新药的好目标。,(2) 以疾病的病理机制作为设计新药的根据。,美国福克曼研究组根据肿瘤细胞生长与毛细血管供血有着重要关系，发现了血管生长的抑制剂Angiostatin和Endostatin可作为癌症治疗药物。将人肿瘤细胞植入鼠体内会引起癌瘤生长，注射

47、Angiostatin及Endostatin混合液可停止鼠癌瘤的生长、扩散和转移。这一成果得到广泛关注，已进入临床试验。,如肿瘤药物设计，过去往往从如何杀伤癌细胞为主攻方向，这对新药要求非常高，必须高选择性地只杀伤癌细胞，而对正常细胞无杀伤作用，但往往药物对正常细胞也有杀伤力，毒性大，副作用大，作为药物很不理想。,由于在体内药物作用的靶分子为蛋白质等生物大分子，具有立体结构。这些生物大分子的生物作用与其立体结构有重要关系。因此，药物与靶分子相互作用产生生物活性。要设计的新药必须以靶分子的立体结构为基础。,目前已知立体结构的蛋白质还不足1万个。以靶分子蛋白质立体结构为基础的计算机辅助药物设计已在

48、蓬勃发展，这是新药设计很有前途的途径，自上世纪90年代以来已取得一些成绩。,抗艾滋病药物MK-639是根据人体获得性免疫缺陷病毒HIV-1蛋白酶的立体结构为基础设计的，已在美国临床试验中；又如抗偏头痛药物311C90即根据5HT1D受体与化合物结构活性相关数据及静电要求来设计的，也已在临床试验中；又如美国Eli Lilly公司根据人体非胰腺分泌型磷脂酶A2(hnps.PLA2)与先导化合物形成复合物的立体结构为基础，设计优化而成的非甾体抗炎药LY311727，正在临床试验中。,2. 创新药物与计算机辅助新药分子设计,(1) 受体、酶、离子通道、运转蛋白等，均可成为药物作用的靶点，这些靶点可以作为药物筛选分子水平或细胞水平的模型。,(2) 大规模的高效快速微量筛选新方法的研究、建立，已得到广泛关注。,90年代以来用组合化学方法