生命物质与人体健康课件

第8

章生命物质与人体健康第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。（1）了解氨基酸、蛋白质、酶的结构和特性。本章学习要求（2）8.1

氨基酸、蛋白质和酶8.2

核酸和基因工程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8.2核酸和基因工程8.3糖蛋白质核酸氨基酸生命8.1氨基酸、蛋白质和酶糖蛋白质核酸氨基酸生命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α-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。α8.1.1氨基酸氨基酸是蛋白质水解的最终产物。由蛋白质水解得到的氨基酸有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8.120种天然氨基酸的名称和结构序号中文名称英文缩写

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6缬氨酸*Val(V)色氨酸*

Trp(W)

酪氨酸Tyr(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

结构式色氨酸*

Trp(W)

20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

结构式天冬氨酸

Asp(D)

20种天然答：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种氨基酸都是人体必需氨基酸吗？答：表中带*者为人体必需氨基酸，儿童有10种，成人则为前8种除甘氨酸外，其余19种氨基酸的α-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除甘氨酸外，其余19种氨基酸的α-碳原子都与4个不相同的基团☆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。☆这种与4个不同基团相连的碳原子称为不对称碳原子，通常用*C表示：**☆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。☆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。☆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多肽肽键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

γ-谷氨酰半胱氨酰甘氨酸简称

谷胱甘肽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肽键的结构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10000以上的称为蛋白质，10000以下的称为多肽。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.蛋白质的一级结构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）A链含有11种共21个氨基酸残基，N-端为甘氨酸，C-端为天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。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：α-螺旋和β-折叠。2.蛋白质的空间结构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a．氢键；b．盐键；c．疏水键；d．二硫健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α-螺旋和β-折叠，还有β-转角和无规卷曲等。（1）蛋白质的二级结构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在α-螺旋结构中，

多肽链中各肽键平面通过α-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α-螺旋几乎都是右手

螺旋。α-螺旋结构在α-螺旋结构中，

多肽链中各肽键平面通过α-碳原子的旋转，α-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；α-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α-螺旋的最大稳定性。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=附图8.2α-螺旋的四种表示方法附图8.2α-螺旋的四种表示方法β-折叠：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。β-折叠结构β-折叠：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。β-转角β-折叠α-螺旋无规卷曲(2)蛋白质的三级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个氨基酸残基组成的多肽链。主链中75％绕曲成8段比较直的α-螺旋。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1971年我国科学工作者全部完成了0.25nm分辨率的猪胰岛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2～10个，多的可达上千个。血红蛋白有两条α-链、两条β-链，α-链含141个氨基酸残基，β-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（或亚附图8.4血红蛋白的四级结构

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酶和酶工程酶单纯酶——仅由氨基酸残基构成的酶结合酶蛋白质部分(酶蛋白)全酶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（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108～1022倍，比一般催化剂高107～1013倍。（3）反应条件温和酶促反应一般在pH＝5～8的水溶液中进行，反应温度范围为20～40℃。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（2）高度选择性酶一般只能选择性地催化一种或一类相同其中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E+SESP+E酶底物中间复合物产物+酶其中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(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(1)“锁与钥匙”学说——刚性模式(2)“诱导契合”学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，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。核酸核糖核酸

(RNA)脱氧核糖

核酸(DNA)核蛋白体RNA（rRNA）信使RNA（mRNA）转运RNA（tRNA）8.2核酸和基因工程RNA主要存在于细胞质中，线粒体含量最多，RNA参与体内蛋白核酸嘌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核酸的组成核酸嘌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含氮有机碱

核酸组成酸H3PO4H3PO4

嘌呤碱

嘧啶碱

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)DNARNA戊醛糖DNA和RNA的组成单元含核酸酸H3PO4H3PO4

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

5´–AMP3´–dCMP

核苷酸核苷酸是核苷中戊糖的3’-位或5’-位羟基与磷酸脱水而形与蛋白质一样，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。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.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DNA分子的双螺旋结构是Watson和Crick等三人于19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36º。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。

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。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RNA的二级结构不象DNA分子那样呈极有规律的双螺旋状态。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，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。

8.2.3DNA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？变异进化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.基因表达基因就是有遗传效应的DNA片段。基因表达就是从DNA到蛋白5´-磷酸末端的碱基中间的碱基3´-0H基末端的碱基UCAGU苯丙氨酸苯丙氨酸亮氨酸亮氨酸丝氨酸丝氨酸丝氨酸丝氨酸酪氨酸酪氨酸终止信号终止信号半胱氨酸半胱氨酸终止信号色氨酸U

C

A

GC亮氨酸亮氨酸亮氨酸亮氨酸脯氨酸

脯氨酸脯氨酸脯氨酸组氨酸组氨酸谷酰胺谷酰胺精氨酸精氨酸精氨酸精氨酸U

C

A

GA异亮氨酸

异亮氨酸

异亮氨酸

甲硫氨酸和

甲酰甲硫氨酸苏氨酸

苏氨酸

苏氨酸

苏氨酸天冬酰胺

天冬酰胺

赖氨酸

赖氨酸丝氨酸丝氨酸精氨酸精氨酸U

C

A

GG缬氨酸

缬氨酸

缬氨酸

缬氨酸丙氨酸

丙氨酸

丙氨酸

丙氨酸天冬氨酸天冬氨酸谷氨酸谷氨酸甘氨酸甘氨酸甘氨酸甘氨酸U

C

A

G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5´-磷酸末端的碱基中间的碱基3´-0H基末端的碱基UCAG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与基因工程在两个DNA分子之间，或一个DNA分子的两个不同部位之间，按★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。2003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★2000年6月26日科学家成功绘制出人类基因组“工作框架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。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在未来3~5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

在未来3~5年的时间内，国际人类基因组计划的研究内容将集中在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在受其他因素（如病毒感染、化学致癌物质等）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．癌基因和抑癌基因在受其他因素（如病毒感染、化学致癌物质等）的诱发下，癌基因的致癌

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．致癌物质致癌

因素物理因素如紫外线、X射线，电离辐射等生物因黄曲霉素（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。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。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抗癌药物烷化剂如苯丁酸氮芥(Chlorambucil)

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．抗癌药物抗癌药物烷化剂如苯丁酸氮芥(Chlorambucil)抗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①细胞因子基因治疗。②“自杀”基因疗法。③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，并使我国癌基因的研究走过了起步、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我国癌基因的研究走过了起步、跟踪国外和自主创新3个阶段。从21.高血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)1.高血压病血压是指血管内血液对血管壁的侧压力，是血液循环高血压（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。高血压病原发性高血压(95％)继发性高血压(5％)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。高血压（我国采用世界卫生组织的统一标准）高血压并发症：心肌肥动脉粥样硬化的临床表现为心绞痛、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.动脉粥样硬化动脉粥样硬化的临床表现为心绞痛、心肌梗塞、心脏骤停(猝死)、(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(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(1)氯贝丁酯（安妥明、冠心平）降血脂(2)尼索地平①限制过量饮食，适当运动，减轻体重。②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。③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①限制过量饮食，适当运动，减轻体重。②改善膳食结构，减从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(AcquiredImmunodeficiencySyndrome)，中文全称为获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艾滋病与生物技术从1981年美国发现首例艾滋病以来，这种被称为“世纪瘟疫”的

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。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，临死前如同一个包着皮的骷髅。艾滋病的主要症状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。2002年12月15日我国卫生部发布：2002年上半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、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。所以，要很好的预防艾滋病就要杜绝性乱；不用带病毒的血制品；禁止吸毒。

艾滋病的预防艾滋病的传播途径：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99．25％。Fe、I、Zn、Cu、Co、Cr、Mn、Mo、Se、Ni、Sn、Si、F和V等14种。Rb、As、B、Ti、Al、Ba、Nb和Zr等8种。Bi、Sb、Be、Cd、Hg和Pb等6种。必需微量元素(生命元素)非必需微量元素有毒微量元素8.4生命元素与人体健康占人体总重量高于0.01％的元素人体中常量元素微量元素占人体总重量低于0.01％的元素C、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。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1.钙含量：占人体总重量的1.5％~2.0％，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l500mg；

乳母2000mg；男女少年1000~l200mg；

婴幼儿400~600mg。1.钙含量：占人体总重量的1.5％~2.0％，一般成年人体缺乏症：食欲不振，生长不良，佝偻病。含量：成人体内约有磷600~900g，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：食欲不振，生长不良，佝偻病。含量：成人体内约有磷60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20~30g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300~400mg；孕妇和乳母450mg；

10岁~4岁儿童200~250mg；婴幼儿50~150mg。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：导致心肌坏死，冠状动脉病等，供应心脏血液和氧气的动脉缺乏症：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、钾和氯缺乏症：缺钾可对心肌、肾、肠及骨骼的产生损害。含量：钠、钾、主要来源：人体中的Na+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2~5g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。主要来源：人体中的Na+和C1-主要来自食盐。K+主要来自水元素名称符号人体含量

/g日需要量

/mg主要来源要生理功能缺乏症过量症铁

26Fe4.2

12肝、肉、蛋、水果、绿叶蔬菜造血，组成血红蛋白和含铁酶，传递电子和氧，维持器官功能贫血、免疫力低，无力、头痛，口腔炎、易感冒、肝癌影响胰腺和性腺，心衰，糖尿病，肝硬化氟

9F

2.61茶叶、肉、水果、谷物、土豆、胡萝卜长牙骨，防龋齿，促生长，参与氧化还原和钙磷代谢龋齿，骨制疏松，贫血氟斑牙，氟骨症，骨质增生锌30Zn2.315肉、蛋、奶、谷物激活200多种酶参与核酸和能量代谢，促进性机能正常，抗菌、消炎侏儒，溃疡，炎症，不育，白发，白内障，肝硬化胃肠炎，前列腺肥大，贫血，高血压，冠心病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元素名称符号人体含量

/g日需要量

/mg主要来源要生元素名称符号人体含量

/g日需要量

/mg主要来源主要生理功能缺乏症过量症锶38Sr

0.321.9奶、蔬菜、豆类、海鱼虾类长骨骼，维持血管功能和通透性，合成粘多糖，维持组织弹性骨质疏松，抽搦症，白发，龋齿关节痛，大骨节病，贫血，肌肉萎缩硒34Se0.20.05虾、蟹等海产品、肉、谷类、豆类、中药黄芪组酶，抑制自由基，护心肝，对重金属解毒心血管病，克山病，大骨节病，癌，关节炎，心肌病硒土病，心肾功能障碍，腹泻，脱发铜29Cu0.13干果、葡萄干、葵花籽、肝、茶造血，合成酶和血红蛋白，增强防御功能贫血，心血管损伤，冠心病，脑障碍，溃疡，关节炎黄疸肝炎，肝硬化，胃肠炎，癌续表元素名称符号人体含量

/g日需要量

/mg主要来源主要元素名称符号人体含量

/g日需要量

/mg

主要来源

主要生理功能

缺乏症

过量症碘

53I

0.03

1.14海产品、奶、肉、水果组成甲状腺和多种酶，调节能量，加速生长甲状腺肿，心悸，动脉硬化甲状腺肿锰25Mn0.028干果、粗谷物、桃仁、板栗、菇类组酶，激活剂，增强蛋白代谢，合成维生素，防癌软骨，营养不良，神经紊乱，肝癌，生殖功能受抑无力，帕金森症，心肌梗死钒23V0.0181.5海产品刺激骨髓造血，降血压，促生长，参与胆固醇和脂质及辅酶代谢脂固醇高，生殖功能低下，贫血，心肌无力，骨异常，贫血结膜炎，鼻咽炎，心肾受损续表元素名称符号人体含量

/g日需要量

/mg

主要来源元素名称符号人体含量

/g日需要量

/mg主要来源主要生理功能缺乏症过量症锡50Sn

0.0173龙须菜、西红柿、橘子、苹果促进蛋白质和核酸反应，促生长，催化氧化还原反应抑制生长，门齿色素不全贫血，胃肠炎，影响寿命镍

28Ni0.010.3蔬菜、谷类参与细胞激素和色素的代谢，生血，激活酶，形成辅酶肝硬化，尿毒，肾衰，肝脂质和磷脂质代谢异常鼻咽癌，皮肤炎，白血病，骨癌，肺癌钴27Co小于0.0030.0001肝、瘦肉、奶、蛋、鱼造血，心血管的生长和代谢，促进核酸和蛋白质合成心血管病，贫血，脊髓炎，气喘，青光眼心肌病变，心力衰竭，高血脂，致癌续表元素名称符号人体含量

/g日需要量

/mg主要来源主要元素名称符号人体含量

/g日需要量

/mg

主要来源

主要生理功能

缺乏症

过量症铬

24Cr

小于0.006

0.1啤酒、酵母、蘑菇、粗细面粉、红糖、蜂蜜、肉、蛋发挥胰岛素作用，调节胆固醇、糖和脂质代谢，防止血管硬化糖尿病，心血管病，高血脂，胆石，胰岛素功能失常伤肝肾，鼻中隔穿孔，肺癌钼42Mo小于0.0050,2豆荚、卷心菜、大白菜、谷物、肝、酵母组成氧化还原酶，催化尿酸，抗铜贮铁，维持动脉弹性心血管病，克山癌，食道癌，肾结石，龋齿睾丸萎缩，性欲减退，脱毛，软骨，贫血，腹泻续表我国四大地方性疾病都与缺微量元素有关。元素名称符号人体含量

/g日需要量

/mg

主要来源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。8.4.3平衡膳食的组成平衡膳食的组成谷类、薯类和杂粮动中国居民平衡膳食宝塔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。世界卫生组织(WHO)将当成毒品分成8大类：吗啡类、巴比妥类

罂粟花吗啡鸦片成品大麻植物大麻成品毒品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可卡因冰毒麻黄草摇头丸高纯度的海洛因名称来源化学结构功能危害阿片(鸦片、芙蓉膏、大烟)罂粟中提取主要成分罂粟碱最早用于止痛、止泻、止咳，使人产生欣快感使人体质衰弱，精神颓废，寿命缩短，过量可致死吗啡鸦片中提取具有镇痛、镇静作用，用于缓解急性锐痛及心源性哮喘，其毒性比鸦片强10~20倍导致人注意力、记忆力衰退，精神失常，过量使人呼吸停止而死亡大麻一种植物吸入7mg可使人有欣快感，产生幻觉失眠，食欲减退，性情急躁，容易发怒表8.5常见毒品的化学结构，功能及危害名称来源化学结构功能危害阿片(鸦片、芙蓉膏、大烟)罂粟中提取名称来源化学结构功能危害海洛因(白面儿，白粉，有“毒品之王”之称)合成毒性比吗啡强2~3倍，使人呈似睡非睡状，可以把烦恼、忧虑、紧张感一扫而光引起心律失常，肾功能衰竭，皮肤感染，肺水肿，全身性化脓性并发症，便秘，智力减退，肝炎，艾滋病等，过量致死可卡因古柯植物中提取成瘾最强的毒品之一，用作眼、鼻、喉等粘膜的表面麻醉，引起偏执狂型的精神病，孕妇服后导致流产、早产或死产，刺激脊髓，引起惊厥，严重可达呼吸衰竭死亡续表名称来源化学结构功能危害海洛因(白面儿，白粉，有“毒品之王”名称来源化学结构功能危害冰毒麻黄中提取(因其晶体无色透明，像冰一样故由此得名)致幻作用强，吸食后毒性发作也较快，容易使人上瘾。服用后运动明显增加，睡眠减少，不觉疲倦，也被称为“毒品之王”长期服用，使大脑肌能受到损伤，产生偏执性的精神分裂症，精神抑郁，心慌失眠，焦虑不安，人体免疫力下降，内脏器官得病率提高麦斯卡林从仙人掌科植物中提取是一种致幻剂，使人产生强烈而且清晰的视幻觉初服，产生心动过速，血压升高，体温增加。长期服用，体重减轻，精神焦虑，抑郁名称来源化学结构功能危害冰毒麻黄中名称来源化学结构功能危害LSD致幻剂合成麦角酰二乙胺当代最惊奇、最强烈的迷幻药，服用20~300μg足以使人产生幻觉长期服用，使人知觉错位，瞳孔放大，视力模糊，颜面发红，头晕，乏力，困倦，震颤，心率加快摇头丸合成(属冰毒的一种)服用后精神极度兴奋，可产生飘浮感觉，会出现一定程度的幻觉和性冲动引起心律加快，瞳孔放大，血压和体温升高，昏眩，食欲不振，精神混乱，性欲亢进杜冷丁合成镇痛作用弱于吗啡，成瘾也比吗啡轻同吗啡，但较吗啡轻名称来源化学结构功能危害LSD致幻诱发刑事犯罪

败坏社会风气三、吸毒危害社会对身体的危害：自伤、

自杀、自残，加速死亡一、吸毒摧残人生大脑病变心脏病变加速死亡自残倾家荡产、妻离子散、家破人亡、贻害后代二、吸毒毁灭家庭贻害后代倾家荡产吸毒的危害诱发刑事犯罪

败坏社会风气三、吸毒危害社会对身体的危害：自伤国际上创新药物的研究和开发投入十分巨大，一个创新药物从基础性研究、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。国际上创新药物的研究和开发投入十分巨大，一个创新药物从基础性由于分子生物学、细胞生物学研究的深入，在生命现象、重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。由于分子生物学、细胞生物学研究的深入，在生命现象、重大疾病病如：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β2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。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，(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。(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EliLilly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(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是一个重要的进步。当先导化合物获得后，需要在此基础上进行较大规模的同系化合物的合成，供进一步筛选更好的化合物。组合化学的合成方法的建立，可以更高效地合成大量化合物，可用于建立化合物库。组合化学合成方法首先在多肽合成上取得成功，由于多肽合成方法有较成熟的技术；在合成疫苗研究上，用该合成法曾建立数以百万计的化合物库。3.筛选新药的新技术的建立(1)受体、酶、离子通道、运转蛋白等，均可成为药物作用的从天然产物中寻找新药或先导化合物，是国际上新药研究的重要方向和十分活跃的研究领域。从天然产物中往往可以发现许多结构独特的新化合物，而这种独特的结构往往与其生物活性有关。对天然产物创新药物的研究，主要从两方面考虑：(1)天然产物中生理活性成分的化学及药理研究。(2)中药复方、成方的现代化。以植物为原料，从中分离单一成分，经科学筛选模型的生物活性测定，获得活性有效成分，测定其结构，可以成为先导化合物。经进一步优化，结构修饰获得有效的化合物。再经过临床前药理评价，药效学、毒理学、药代动力学、药检标准、剂型研究等，经三期临床试验才能成为可上市的新药。4.天然产物是创新药物的宝库从天然产物中寻找新药或先导化合物，是国际上新药研究的重要方向本章小结蛋白质有一级结构和高级（二级、三级、四级）结构，决定生理活性的是高级结构。其中最重要的二级结构为α-螺旋。1.生命的主要物质——蛋白质和核酸的组成与结构蛋白质是由20种α-氨基酸通过肽键组成的天然高分子化合物。20种氨基酸中有8种是必需氨基酸（儿童为10种）。酶是具有催化作用的蛋白质。酶催化机制可用“锁和钥匙模型”及“诱导契合模型”来解释。核苷酸是组成核酸的基本结构单位。核苷酸由戊糖、磷酸和碱基组成。核酸可分为脱氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA)。DNA的二级结构是由“碱基互补原则”控制的双螺旋结构。RNA的二级结构一般由一条链组成。本章小结蛋白质有一级结构和高级（二级、三级、四级）结构，决定2.基因的表达与控制、基因工程与基因治疗DNA的基因表达遵循“中心法则”。转录过程中遗传信息的流向是从DNA到RNA，以DNA为模板。DNA的复制为半保留复制。每个子代DNA双链分子中，由一条来自母代DNA，另一条则是新合成的。DNA的重组导致了基因工程，目前，它们已应用到很多领域。2.基因的表达与控制、基因工程与基因治疗DNA的基因表达遵循目前，死亡率高并较难治愈的三大疾病为癌症、心血管病及艾滋病。癌症产生的原因是癌基因的激活或抑癌基因的丢失或失活。致癌因素有多种，食物中的黄曲霉素、亚硝胺，苯并芘等是常见的化学致癌物质。治疗癌症的主要途径还是药物治疗，基因治疗是正在迅速崛起的、在分子水平上的治病新方法。心血管疾病中最常见的是高血压和动脉粥样硬化。目前主要的治疗方法还是药物治疗，并可以通过饮食和运动来预防。艾滋病是一种逆转录酶引起的疾病，目前有效的药物不多，可以通过生物技术来达到治疗的目的，但应用范围也很小，减小其蔓延最关键的方法还是预防，阻断它的三条传播途径。3.主要疾病的防治目前，死亡率高并较难治愈的三大疾病为癌症、心血管病及艾滋病。我们的饮食要注意吸收各种营养。合理营养是健康的物质基础，而平衡膳食是合理营养的唯一途径。毒品是目前一个危害比较严重的社会问题，毒品主要有鸦片、海洛因、冰毒等。4.化学元素与生命组成生命体的元素很多，但其中11种常量元素和14种微量元素是最关键的。每一种元素都有其独特的生理功能。平衡膳食的组成必须包括四方面的食物：谷类、薯类和杂粮；动物肉类和豆类；蔬菜类；水果类和油脂类。我们的饮食要注意吸收各种营养。合理营养是健康的物质基础，而平第8

章生命物质与人体健康第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。（1）了解氨基酸、蛋白质、酶的结构和特性。本章学习要求（2）8.1

氨基酸、蛋白质和酶8.2

核酸和基因工程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8.2核酸和基因工程8.3糖蛋白质核酸氨基酸生命8.1氨基酸、蛋白质和酶糖蛋白质核酸氨基酸生命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α-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。α8.1.1氨基酸氨基酸是蛋白质水解的最终产物。由蛋白质水解得到的氨基酸有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8.120种天然氨基酸的名称和结构序号中文名称英文缩写

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6缬氨酸*Val(V)色氨酸*

Trp(W)

酪氨酸Tyr(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

结构式色氨酸*

Trp(W)

20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

结构式天冬氨酸

Asp(D)

20种天然答：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种氨基酸都是人体必需氨基酸吗？答：表中带*者为人体必需氨基酸，儿童有10种，成人则为前8种除甘氨酸外，其余19种氨基酸的α-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除甘氨酸外，其余19种氨基酸的α-碳原子都与4个不相同的基团☆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。☆这种与4个不同基团相连的碳原子称为不对称碳原子，通常用*C表示：**☆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。☆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。☆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多肽肽键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