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我国还有哪些生物化学性疾病

发布时间:2022-10-30 09:26:23

Ⅰ 代谢系统疾病包括哪些

代谢性疾病的分类主要由糖代谢障碍、蛋白质代谢障碍、水电解质代谢障碍以及嘌呤代谢障碍。代谢性疾病的病人最常出现的症状是食欲增加、腹部疼痛、腹泻、大便次数增加,还有可能会出现四肢乏力、头晕、心慌、胸闷、气短、呼吸困难等现象,严重者可能会并发一些疾病,比如糖尿病、高血压,随之会出现多饮、多食、多尿以及头晕、头痛等一些不良症状。
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Ⅱ 生物地球化学性疾病有哪些

由于自然的或人为的原因,地球的地质化学条件存在着局域性差异。如地壳表面元素分布的不均一性,局部地区的气候差别等。这种区域性差异在一定程度上影响和控制着世界各地区人类、动物和植物的发展,造成了生物生态的区域性差别。如果这种区域性的差异超出了人类和其他生物所能适应的范围,就可能使当地的动物、植物及人群中发生特有的疾病,称为生物地球化学性疾病,或称为地方病。比如,碘缺乏病,地方性氟中毒等.
1、碘缺乏病
碘缺乏症又称甲状腺肿。碘缺乏遍布世界,碘——虽然在人体的含量极低,但作用却很重要,绝对不能少了它,一旦人体缺少了碘,就会发生一系列的病态,也就是所谓的“碘缺乏病”。
碘缺乏病是人体缺碘后产生一系列生理改变,发生一系列病态的总称。它的主要表现和危害如下:
[1]缺碘导致智力低下、呆傻 、白痴、等智力残疾。 [2]缺碘导致地方性甲状腺肿,俗称粗脖子病。 [3]严重缺碘可导致地方性克汀病,这主要是由于胎儿期及婴儿期严重缺碘,病人呆傻、矮小、聋哑、瘫痪呈现特 殊丑陋面容。
[4]孕妇缺碘可导致早产、流产、死产、先天畸形儿、先天聋哑儿等。
[5]缺碘不很严重时,虽未出现典型的克汀病的症状,但仍有智力低下或发育滞后,即所谓的亚克汀病。
[6]碘缺乏病对人体健康的损害是严重而多方面的,对社会尤其是对人口素质及经济发展的有害影响是十分深远的。实际上碘缺乏病对人类危害是全球性的。
最好防治办法就是食用加碘盐,另外可以选用含碘量适宜的水源水

2、地方性氟病又称地方性氟中毒。它是长期摄入过量氟而引起的一种以骨骼改变为主要特征的慢性全身性疾病。本病分布很广,我国除上海市外,各省、市、自治区几乎均有不同程度的发生和流行。
地方性氟病的按病因分型,主要有两种类型:
①饮水型
即长期饮用氟含量过高的水所致;
②煤烟型
即在特定地区的煤中氟含量过高,当地居民在燃煤、烘烤粮食等的过程中习惯敞开燃烧,无任何排烟设施,致使室内空气和烤干的粮食中氟含量增高而引起的疾病。
氟化物的水溶性强,在胃肠道内易于吸收,其吸收率可达90%以上。被吸收的氟随血液循环分布全身,部分可透过胎盘屏障而对胎儿产生影响。体内的氟绝大部分蓄积在骨骼和牙齿组织中,血液中的氟主要经肾随尿排出。
氟是人体必需微量元素之一,参与正常的钙、磷代谢,促进牙齿和骨骼钙化,适量的氟可促使牙齿和骨骼的正常生长和发育,并对神经传导和酶促代谢有一定作用。氟的毒作用及其可能机制有以下几方面。
(1)对钙、磷代谢的影响
血中的氟与钙结合成氟化钙,多数沉积于骨组织,少量沉积于肌腱、韧带等软组织,致使血钙降低。血钙降低可刺激甲状旁腺分泌高血钙素,从而使骨骼的钙释放增多。
(2)对骨骼的影响
①氟化钙的大量沉积,使骨质硬化,密度增加;而对骨钙的吸收又可使骨质疏松。因而有硬化型、疏松型和混合型等表现,但常以硬化型为主;②氟可取代骨盐羟磷灰石中的羟基而形成氟磷灰石,使骨质的晶体结构破坏。此外,由于成骨细胞和破骨细胞的活动,使骨皮质增厚,表面粗糙,骨质增生,骨髓腔变窄等;③氟化物对某些酶活性有抑制作用,阻碍骨骼对钙的利用。
(3)对牙齿的影响
氟主要影响牙胚发育阶段,使成釉细胞中毒变性,影响牙釉质的正常形成,并使牙本质钙化不全,牙齿变脆。故在出牙后,牙面出现混浊无光泽的自垩样斑点。随着氟负荷的增加,对牙齿的损害加重,出现色素沉着,牙齿变成黄褐色甚至黑褐色,并常见牙齿局部破损、脱落。
(4)其他
氟中毒是一种全身性疾病,机体的多个器官组织均可受到损害。
防治:
对病区居民定期进行体格检查,以早期发现地氟病患者,合理调整饮食和推广平衡膳食,对地氟病患者应及早治疗,采用钙剂和维生素D治疗,还可用氢氧化铝以减少氟的吸收

另外还有地方性砷中毒、克山病、大骨节病等,如果你想要详细的我可以发课件给你

Ⅲ 我国法定的职业病分几大类多少种

十大类115种。

(3)我国还有哪些生物化学性疾病扩展阅读:

中国政府规定诊断为法定(规定)职业病的,需由诊断部门向卫生主管部门报告;规定职业病患者,在治疗休息期间,以及确定为伤残或治疗无效而死亡时,按照国家有关规定,享受工伤保险待遇或职业病待遇。有的国家对职业病患者给予经济赔偿,因此,也有称这类疾病为需赔偿的疾病。中华人民共和国职业病防治法规定职业病的诊断应当由省级卫生行政部门批准的医疗卫生机构承担。

Ⅳ 生物性有害因素导致的疾病有哪些

生物性有害因素所致的疾病

生物性有害因素所致职业病包括:炭疽、布氏杆菌病、森林脑炎三种,其致病微生物分别为炭疽杆菌、布氏杆菌、森林脑炎病毒。

一、炭疽

炭疽是炭疽杆菌所致的一种人畜共患的急性传染病,主要发生于草食动物,人接触病畜及其产品后而被感染。炭疽是我国法定职业病之一。

1、病因及发病机制

炭疽杆菌为有荚膜革兰阳性需氧芽孢杆菌。炭疽杆菌在宿主体内或含有血清的培养基上有荚膜形成。荚膜具有抗吞噬作用和很强的致病性。炭疽杆菌在活的动物体内不形成芽孢。在体外,暴露于充足氧气和适当温度下可形成芽孢。芽孢耐受性强。细菌的繁殖体抵抗力弱,对热和普通消毒剂都非常敏感。

二、布鲁菌病

布鲁菌病,是布鲁杆菌所致的一种人畜共患传染病,常见于牧区,也是我国法定职业病之一。

1、病因及发病机制

布鲁杆菌属革兰阴性短小球状杆菌,无鞭毛,不形成芽孢或荚膜,可分为6个种19个生物型。对人类致病的有马耳他布鲁杆菌(羊种菌)、流产布鲁杆菌(牛种菌)、猪布鲁杆菌、犬布鲁杆菌4种类型。其中,以羊种菌致病力最强,也最常见。该菌对外界环境的抵抗力较强,但对日光、热、常用消毒剂很敏感。

本病的发病机制较为复杂,细菌、毒素、变态反应均不同程度地参与疾病的发生和发展过程。本病病理变化广泛,受损组织包括几乎所有的器官和组织.以单核一巨噬细胞系统的病变最为显着。可引起菌血症、败血症或毒血症。单核一巨噬细胞系统内生长繁殖的病原菌多次进入血流,使临床症状反复加重,形成波浪式热型。

三、职业性森林脑炎

森林脑炎,又名蜱传脑炎,是由森林脑炎病毒经硬蜱媒介所致的自然疫源性疾病。劳动者在森林地区从事职业活动中,因被蜱叮咬而感染的森林脑炎,即为职业性森林脑炎。

1、病因及发病机制

森林脑炎病毒属于黄病毒科黄病毒属,其形态结构、培养特性及抵抗力均类似乙脑病毒。该病毒耐低温,对外界因素的抵抗力不强,对高温和消毒剂敏感。病毒侵入人体后,大多数患者呈隐性感染或临床表现轻微。本病的病理变化与乙脑相似,神经系统出现广泛的炎症病变。神经细胞有变性、坏死和脑组织软化灶等,病变涉及大脑、间脑、脑干、脊髓,重者可波及延髓因呼吸衰竭而死亡。

拓展资料:

一、生物性有害因素

生物性有害因素是存在于生产原料和生产环境中的对职业人群的健康存在有害影响的一类生物因素,包括致病微生物、寄生虫及动植物、昆虫等及其所产生的生物活性物质。生物性有害因素会造成多种危害,但主要是对职业人群健康的损害。

二、生物性有害因素导致的生物危害

由生物性有害因素导致的疾病称为生物危害。生物危害分为五类:①职业性细菌传染病,如炭疽、布氏菌病等。②职业性病毒传染病,常见的有森林脑炎、口蹄疫、狂犬病等。③职业性真菌病,如放线菌病、皮肤真菌病等。④职业性螺旋体传染病,如钩端螺旋体病。⑤职业性寄生虫病,常见的有包囊虫病、绦虫病、钩虫病等。这类职业性传染病往往与非职业性传染病同时存在,具有地区性。

生物性有害因素对职业人群健康的损害,除引起如炭疽、布氏菌病、森林脑炎等职业病之外,因病原体不同,也可引起鼠疫、口蹄疫、挤奶工结节、牧民狂犬病、钩端螺旋体病等疾病。尤其是近年流行的传染性非典型性肺炎、人感染高致病性禽流感和猪链球菌病等新的传染性疾病,对禽、畜类相关行业职业人群的健康造成了较大的影响。

资料链接:网络--生物性有害因素

Ⅳ 我国划定的一、二、三类动物疫病分别是指哪些疾病

这几类疾病的具体名录如下:
一类动物疫病
口蹄疫、猪水泡病、猪瘟、非洲猪瘟、非洲马瘟、牛传染性胸膜肺炎、牛海绵状脑病、痒病、蓝舌病、小反刍兽疫、绵羊痘和山羊痘、禽流行性感冒(高致病性禽流感)、鸡新城疫。
二类动物疫病
(1)人畜共患病伪狂犬病、狂犬病、炭疽、魏氏梭菌病、副结核病、布鲁氏菌病、弓形虫病、棘球蚴病、钩端螺旋体病。
(2)牛病牛传染性鼻气管炎、中恶性卡他热、牛白血病、牛出血性败血病、牛结核病、牛焦虫病、牛锥虫病、日本血吸虫病。
(3)绵羊和山羊病山羊关节炎脑炎、梅迪-维氏纳病。
(4)猪病猪乙型脑炎、猪细小病毒病、猪繁殖与呼吸综合病、猪丹毒、猪肺疫、猪链球菌病、猪传染性萎缩性鼻炎、猪支原体肺炎、旋毛虫病、猪囊尾蚴病。
(5)马病马传染性贫血、马鼻疽、马流行性淋巴管炎、伊氏锥虫病。
(6)禽病鸡传染性喉气管炎、鸡传染性支气管炎、鸡传染性法氏囊病、鸡马立克氏病、鸡产蛋下降综合征、禽白血病、禽痘、鸭瘟、鸭病毒性肝炎、小鹅瘟、禽霍乱、鸡白痢、鸡败血支原体感染、鸡球虫病。
(7)兔病兔病毒性出血病、兔黏液瘤病、野兔热、兔球虫病。
(8)水生动物病病毒性出血性败血病、鲤鱼病毒血症、对虾杆状病毒病。
(9)蜜蜂病美洲幼虫腐臭病、欧洲幼虫腐臭病、蜜蜂孢子虫病、蜜蜂螨病、大蜂螨病、白垩病。
三类动物疫病
(1)人畜共患病黑腿病、李氏杆菌病、类鼻疽、放线菌病、肝片吸虫病、丝虫病。
(2)牛病牛流行热、牛病毒性腹泻/黏膜病、牛生殖器弯曲杆菌病、毛滴虫病、牛皮蝇蛆病。
(3)绵羊和山羊病肺腺瘤病、绵羊地方性流产、传染性脓疱皮炎、腐蹄病、传染性眼炎、肠毒血症、干酪性淋巴结炎、绵羊疥癣。
(4)马病马流行性感冒、马腺疫、马鼻腔肺炎、溃疡性淋巴管炎、马媾疫。
(5)猪病猪传染性胃肠炎、猪副伤寒、猪密螺旋体痢疾。
(6)禽病鸡病毒性关节炎、禽传染性脑脊髓炎、传染性鼻炎、禽结核病、禽伤寒。
(7)鱼病鱼传染性造血器官坏死、鱼鳃霉病。
(8)其他动物病水貂阿留申病、水貂病毒性肠炎、鹿茸真菌病、蚕多角体病、蚕白僵病、犬瘟热、利什曼病。

Ⅵ 我国常见的遗传病有哪些

常见的遗传病有哪些

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2013-12-04
满意答案

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LV12
2013-12-04
遗传病是指由遗传物质发生改变而引起的或者是由致病基因所控制的疾病。遗传病是指完全或部分由遗传因素决定的疾病,常为先天性的,也可后天发病。如先天愚型、多指(趾)、先天性聋哑、血友病等,这些遗传病完全由遗传因素决定发病,并且出生一定时间后才发病,有时要经过几年、十几年甚至几十年后才能出现明显症状。 遗传病有哪些?常见的遗传病主要有以下几种: (1)染色体病,如21-三体综合征(先天愚型)。 (2)遗传性代谢性疾病,如白化病,是由于缺乏酪氨酸酶,黑色素不能形成所致。 (3)血液系统疾病,如血友病。 (4)心血管系统疾病,如家族性心肌病。 (5)免疫系统疾病,如全身性红斑狼疮,居于多基因遗传病。 (6)消化系统疾病,如家族性多发性结肠息肉,先天性食管闭锁等。 (7)内分泌系统疾病,如遗传性尿崩症。 (8)骨骼系统疾病,如并指(趾)畸形、脊柱裂等。 (9)神经精神系统疾病,如遗传性小脑共济失调症、精神分裂症等。 (10)眼疾病,如先天性白内障、高度近视等。 (11)耳鼻喉疾病,如常染色体显性遗传性耳聋、美尼尔综合征。 (12)口腔疾病,如腭裂、唇裂。 (13)皮肤疾病,如银屑病,汗孔角化病。 (14)肌肉系统疾病,如营养不良性肌强直症、重症肌无力等。 (15)泌尿系统疾病,如遗传性慢性肾炎、维生素D依赖性佝偻病(肾小管缺乏1-经化酶)。 (16)呼吸系统疾病,如家族性自发性气胸、支气管哮喘。 (17)多系统性疾病:如眼-牙-指发育不良;儿童早老症,属常染色体隐性遗传。

Ⅶ 我国主要存在哪些地方病及其环境地球化学特征

中国国家重点防治的地方病有地方性甲状腺肿、地方性克汀病、地方性氟中毒、大骨节病、克山病、鼠疫和布鲁氏菌病7种。
地方病在一定地区内流行年代比较久远,而且有一定数量的患者表现出共同的病征。地方病分为化学性地方病和生物性地方病。化学性地方病又称生物地球化学性疾病。人的生长和发育同一定地区的化学元素含量有关,出于地质历史发展的原因或人为的原因,地壳表面的元素分布在局部地区内呈异常现象,如某些元素过多或过少等,因此,在当地居民人体同环境之间元素交换出现不平衡;人体从环境摄入的元素量超出或低于人体所能适应的变动范围,就会患化学性地方病。

Ⅷ 生物化学方面的问题

生物化学是一门边缘学科,研究的是生命的化学,所以与其它有关的生物学科必然有或多或少的关系。生物学科总是互相为用,互相渗透的。生物体不只一种,因此生物化学有研究动物(包括昆虫)方面的,也有研究植物方面的,还有研究微生物方面的。它们之间有差异、也有共同之处。生物化学在医药、卫生、农业及工业等方面都有应用,是一门基础医学学科,也是一门基础农学学科,而在工业上,如食品加工、酿造、制药、生物制剂制备、以及制革等上,都有应用。

(一)生物化学是从有机化学及生理学发展起来的

一直到现在,它与有机化学及生理学之间,仍然关系密切。了解生物分子的结构及性质,并将其合成,乃是有机化学和生物化学的共同课题;在分子水平上弄清生理功能,显然是生理学和生物化学的一个共同目的。从现在的趋向来看,生理学是在更多地采用生物化学的方法,使用生物化学的指标,以解释许多生理现象。

(二)微生物学及免疫学

在研究病原微生物的代谢、病毒的化学本质,以及防治措施等,无不应用生物化学的知识和技术。就免疫学而言,不论是体液免疫,还是细胞免疫,都必须在分子水平上,才能阐明机理问题,近来一些生物化学家常以微生物,尤其是细菌为研究材料;这样,一方面可验证在动物体内得到的结果,另一方面由于细菌繁殖生长极其迅速,为在分子水平上研究遗传,提供有利条件;于是应运而生出生化遗传学,又称分子遗传学,进而又派生出遗传工程学。由此不难看出,生物化学与微生物学、免疫学及遗传学之间的关系是何等密切。

(三)生物物理学是从生物化学发展起来的

主要应用物理学的理论和方法来研究生物体内各种生物分子的性质和结构,能量的转变,以及生物体内发生的一些过程,如生物发电及发光。生物物理学与生物化学总是相辅相成的。随着量子化学的发展,生物体内化学反应的机理,特别是酶促反应的机理,将来必定要应用生物分子内及作用物分子内电子结构的改变来加以说明。

(四)近代药理学往往以酶的活性、激素的作用及代谢的途径等为其发展的依据,于是出现了生化药理学及分子药理学等。病理生理学也注重运用生物化学的原理及方法来研究生理功能的失调及代谢途径的紊乱。甚至,组织学、病理解剖学及寄生虫学等学科,也开始应用生物化学的知识和方法,以探讨和解决它们的问题。这些学科的名称之前,现在多冠以“分子”字样,就是这方面的一个证明。

(五)生物化学称为医学学科的基础,在医药卫生的各学科中广泛应用,是理所当然的。事实也是如此。临床医学及卫生保健,在分子水平上,探讨病因,作出论断,寻求防治,增进健康,莫不运用生物化学的知识和技术。镰状细胞性贫血已被证明是血红蛋白β链N未端第六位上的谷氨酸为缬氨酸所取代的结果。关于许多疾病的防治方面,免疫化学无疑是医务工作者所熟知的一种重要的预防、治疗及诊断手段。肿瘤的治疗,不论是放射疗法,抑或是化学疗法,都是使肿瘤细胞中重要的生物分子,如DNA、RNA、蛋白质等分子,改变或破坏其结构,或抑制其生物合成。放射疗法主要是对DNA起作用。而抗肿瘤药物,如抗代谢物、烷化剂、有丝分裂抑制剂及抗生素等,有的在DNA生物合成中起作用,有的在RNA生物合成中起作用,还有的在蛋白质生物合成中起作用,当然不能除外有的药物能抑制不只一种生物合成过程。只要这三种生物分子中任何一种的生物合成有阻碍,都会使肿瘤细胞遭到不同程度的打击,其最致命的要算是破坏DNA的生物合成了,至于用生物化学的方法及指标作为诊断的手段,最为人们所熟知的莫若肝炎诊断中的血液谷丙转氨酶了。总之,生物化学在临床医学及卫生保建上的应用的例子是很多的。

(一)物质组成及生物分子

生物体是由一定的物质成分按严格的规律和方式组织而成的。人体约含水55-67%,蛋白质 15~18%,脂类 10~15%,无机盐3~4% 及糖类1~2%等。从这个分析来看,人体的组成除水及无机盐之外,主要就是蛋白质、脂类及糖类三类有机物质。其实,除此三大类之外,还有核酸及多种有生物学活性的小分子化合物,如维生素、激素、氨基酸及其衍生物、肽、核苷酸等。若从分子种类来看,那就更复杂了。以蛋白质为例,人体内的蛋白质分子,据估计不下100000种。这些蛋白质分子中,极少与其它生物体内的相同。每一类生物都各有其一套特有的蛋白质;它们都是些大而复杂的分子。其它大而复杂的分子,还有核酸、糖类、脂类等;它们的分子种类虽然不如蛋白质多,但也是相当可观的。这些大而复杂的分子称为“生物分子”。生物体不仅由各种生物分子组成,也由各种各样有生物学活性的小分子所组成,足见生物体在组成上的多样性和复杂性。

大而复杂的生物分子在体内也可降解到非常简单的程度。当生物分子被水解时,即可发现构成它们的基本单位,如蛋白质中的氨基酸,核酸中的核苷酸,脂类中脂肪酸及糖类中的单糖等。这些小而简单的分子可以看作生物分子的构件,或称作“构件分子”。它们的种类为数不多,在每一种生物体内基本上都是一样的。实际上,生物体内的生物分子仅仅是由不多几种构件分子借共价键连接而成的。由于组成一个生物分子的构件分子的数目多,它的分子就大;因为构件分子不只一种,而且其排列顺序又可以是各种各样,由此而形成的生物分子的结构,当然就复杂。不仅如此,某些生物分子在不同情况下,还会具有不同的立体结构。生物分子的种类是非常多的。自然界约一百三十余万种生物体中,据估计总大约有1010~ 1012种蛋白质及1010种核酸;它们都是由一些构件分子所组成。构件分子在生物体内的新陈代谢中,按一定的组织规律,互相连接,依次逐步形成生物分子、亚细胞结构、细胞组织或器官,最后在神经及体液的沟通和联系下,形成一个有生命的整体。

(二)物质代谢

生物体内有许多化学反应,按一定规律,继续不断地进行着。如果其中一个反应进行过多或过少,都将表现为异常,甚至疾病。一旦这些反应停止,生命即告终结。

生物体内参加各种化学反应的分子和离子,不仅有生物分子,而更多和更主要的还是小的分子及离子。有人认为,没有小分子及离子的参加,不能移动或移动不便的生物分子便不能产生各种生命攸关的生物化学反应。没有二磷酸腺苷(ADP)及三磷酸腺苷(ATP)这样的小分子作为能量接受、储备、转运及供应的媒介,则体内分解代谢放出的能,将会散发为热而被浪费掉,以致一切生理活动及合成代谢无法进行。再者,如果没有Mg2+、Mn2+、Ca2+、K+等离子的存在,体内许多化学反应也不会发生,凭借各种化反应,生物体才能将环境中的物质(营养素)及能量加以转变、吸收和利用。营养素进人体内后,总是与体内原有的混合起来,参加化学反应。在合成反应中,作为原料,使体内的各种结构能够生长、发育、修补、替换及繁殖。在分解反应中,主要作为能源物质,经生物氧化作用,放出能量,供生命活动的需要,同时产生废物,经由各排泄途径排出体外,交回环境,这就是生物体与其外环境的物质交换过程,一般称为物质代谢或新陈代谢。据估计一个人在其一生中(按60岁计算),通过物质代谢与其体外环境交换的物质约相当于60000kg水,10000kg糖类,1600kg蛋白及1000kg脂类。

(三)物质代谢的调节控制

物质代谢的调节控制是生物体维持生命的一个重要方面。物质代谢中绝大部分化学反应是在细胞内由酶促成,而且具有高度自动调节控制能力。这是生物的重要特点之一。一个小小的活细胞内,几近两千种酶,在同一时间内,催化各种不同代谢中各自特有的化学反应。这些化学反应互不妨碍,互不干扰,各自有条不紊地以惊人的速度进行着,而且还互相配合。结果,不论是合成代谢还是分解代谢,总是同时进行到恰到好处。以蛋白质为例,用人工合成,即使有众多高深造诣的化学家,在设备完善的实验室里,也需要数月以至数年,或能合成一种蛋白质。然而在一个活细胞里,在37℃及近于中性的环境中,一个蛋白质分子只需几秒钟,即能合成,而且有成百上千个不相同的蛋白质分子,几乎象在同一个反应瓶中那样,同时在进行合成,而且合成的速度和量,都正好合乎生物体的需要。这表明,生物体内的物质代谢必定有尽善尽美的安排和一个调节控制系统。根据现有的知识,酶的严格特异性、多酶体系及酶分布的区域化等的存在,可能是各种不同代谢能同时在一个细胞内有秩序地进行的一个解释。在调节控制方面,动物体内,除神经体液发挥着重要作用之外,作用物的供应及输送、产物的需要及反馈抑制,基因对酶的合成的调控,酶活性受酶结构的改变及辅助因子的丰富与缺乏的影响等因素,亦不可忽视。

(四)结构与功能

组成生物体的每一部分都具有其特殊的生理功能.从生物化学的角度,则必须深入探讨细胞、亚细胞结构及生物分子的功能。功能来自结构。欲知细胞的功能,必先了解其亚细胞结构;同理,要知道一种亚细胞结构的功能,也必先弄清构成它的生物分子。关于生物分子的结构与其功能有密切关系的知识,已略有所知。例如,细胞内许多有生物催化剂作用的蛋白质——酶;它们的催化活性与其分子的活性中心的结构有着密切关系,同时,其特异性与其作用物的结构密切相关;而一种变构酶的活性,在某种情况下,还与其所催化的代谢途径的终末产物的结构有关。又如,胞核中脱氧核糖核酸的结构与其在遗传中的作用息息相关;简而言之,DNA中核苷酸排列顺序的不同,表现为遗传中的不同信息,实际是不同的基因。生物化学近年来在这方面的发展极为迅速,有人将这部分内容叫作分子生物学。

在生物化学中,有关结构与功能关系的研究,才仅仅开始;尚待大力研究的问题很多,其中重大的,有亚细胞结构中生物分子间的结合,同类细胞的相互识别、细胞的接触抑制、细胞间的粘合、抗原性、抗原与抗体的作用、激素、神经介质及药物等的受体等。

(五)繁殖与遗传

生物体有别干无生物的另一突出特点是具有繁殖能力及遗传特性。一切生物体都能自身复制;复制品与原样几无差别,且能代代相传,这就是生物体的遗传特性。遗传的特点是忠实性和稳定性,三十多年前,对遗传的了解,还不够深入。基因还只是一个神秘莫测的术语。近年来,随着生物化学的发展,已经证实,基因只不过是DNA分子中核苷酸残基的种种排列顺序而已。现在DNA分子的结构已不难测得,遗传信息也可以知晓,传递遗传信息过程中的各种核糖核酸也已基本弄清,不但能在分子水平上研究遗传,而且还有可能改变遗传,从而派生出遗传工程学。如果能将所需要的基因提出或合成,再将其转移到适当的生物体内去,以改变遗传、控制遗传,这不但能解除人们一些疾患,而且还可以改良动、植物的品种,甚至还可能使一些生物,尤其是微生物,更好为人类服务,可以预见在不远的将来,这一发展将为人类的幸福作出巨大的贡献。

生物化学是一门较年轻的学科,在欧洲约在160年前开始,逐渐发展,一直到1903年才引进“生物化学”这个名词而成为一门独立的学科,但在我国,其发展可追溯到远古。我国古代劳动人民在饮食、营养、医、药等方面都有不少创造和发明,生物化学的发展可分为:叙述生物化学、动态生物化学及机能生物化学三个阶段。

(一)叙述生物化学阶段

1.饮食方面:公元前21世纪,我国人民已能造酒,相传夏人仪狄作酒,禹饮而甘之,作酒必用曲,故称曲为酒母,又叫做酶,与媒通,是促进谷物中主要成分的淀粉转化为酒的媒介物。现在我国生物化学工作者将促进生物体内化学反应的媒介物(即生物催化剂)统称为酶,从《周礼》的记载来推测,公元前12世纪以前,已能制饴,饴即今之麦芽糖,是大麦芽中的淀粉酶水解谷物中淀粉的产物。《周礼》称饴为五味之一。不但如此,在这同时,还能将酒发酵成醋。醋亦为五味之一。《周礼》上已有五味的描述。可见我国在上古时期,已使用生物体内一类很重要的有生物学活性的物质——酶,为饮食制作及加工的一种工具。这显然是酶学的萌芽时期。

2.营养方面:《黄帝内经·素问》的“藏气法时论”篇记载有“五谷为养,五畜为益,五果为助,五菜为充”,将食物分为四大类,并以“养”、“益”、“助”、“充”表明在营养上的价值。这在近代营养学中,也是配制完全膳食的一个好原则。谷类含淀粉较多,蛋白质亦不少,宜为人类主食,是生长、发育以及养生所需食物中之最主要者;动物食品含蛋白质,质优且丰富,但含脂肪较多,不宜过多食用,可用以增进谷类主食的营养价值而有益于健康,果品及蔬菜中无机盐类及维生素较为丰富,且属于粗纤维,有利食物消化及废物的排出;如果膳食能得到果品的辅助,蔬菜的充实,营养上显然是一个无可争辩的完全膳食。膳食疗法早在周秦时代即已开始应用,到唐代已有专书出现。盂诜(公元7世纪)着《食疗本草》及昝殷(约公元8世纪)着《食医必鉴》等二书,是我国最早的膳食疗法书籍。宋朝的《圣济总录》(公元前12世纪)是阐明食治的。元朝忽思慧(公元14世纪)针对不同疾患,提出应用的食物及其烹调方法,并编写成《饮膳正要》。由此可看出我国古代医务工作者应用营养方面的原理,试图治疗疾患的一些端倪。

3.医药方面:我国古代医学对某些营养缺乏病的治疗,也有所认识,如地方性甲状腺肿古称“瘿病”,主要是饮食中缺碘所致,有用含碘丰富的海带、海藻、紫菜等海产品防治。公元 4世纪,葛洪着《肘后百一方》中载有用海藻酒治疗瘿病的方法。唐·王焘(公元8世纪)的《外台秘要》中载有疗瘿方36种,其中27种为含碘植物。而在欧洲直到公元1170年才有用海藻及海绵的灰分治疗此病者。脚气病是缺乏维生素B1的病。孙思邈(公元581~682年)早有详细研究,认为是一种食米区的疾病,分为“肿”、“不肿”及“脚气入心”三种,可用含有维生素B1的车前子、防风、杏仁、大豆、槟榔等治疗。酿酒用的曲及中药中的神曲(可生用)均含维生素B1较丰富,且具有水解糖类的酶,可用以补充维生素B1的不足,亦常用以治疗胃肠疾患。夜盲症古称“雀目”,是一种缺乏维主素A的病症。孙思邈首先用含维生素A较丰富的猪肝治疗。我国最早的眼科专着《龙木论》记载用苍术、地肤子、细辛、决明子等治疗雀目。这些药物都是含有维生素A原的植物。

我国研究药物最早者据传为神农。神衣后世又称炎帝,是始作方书,以疗民疾者。《越绝书》上有神农尝百草的记载。自此以后,我国人民开始用天然产品治疗疾病,如用羊靥(包括甲状腺的头部肌肉)治甲状腺肿,紫河车(胎盘)作强壮剂,蟾酥(蟾蜍皮肤疣的分泌物)治创伤,羚羊角治中风,鸡内金止遗尿及消食健胃等。而最值得一提的是秋石。秋石是从男性尿中沉淀出的物质,用以治病者。其制取确实是最早从尿中分离类固醇激素的方法,其原理颇与近代有所相同。近代的方法为Windaus等在本世纪30年代所创,而我国的方法则出自11世纪沈括(号存中)着的《沈存中良方》中,现仍可在《苏沈良方》中寻着。其详细制法,在《本草纲目》上亦有记载,可概括为用皂角汁将类固醇激素,主要为睾酮,从男性尿中沉淀出来,反复熬煎制成结晶,名为秋石。皂角汁中含有皂角苷,是常用以提炼固醇类物质的试剂。这样看来,人类利用动物产品,调节生理功能,治疗疾病是从10世纪开始,实为内分泌学的萌芽。

明代李时珍(公元1522~1596年)撰着《本草纲目》,凡52卷,共载药物1800余种,其中除植物药物外,尚载鱼类63种,兽类123种,昆虫百余种,鸟类77种及介类45种。书中还详述人体的代谢物、分泌物及排泄物等,如人中黄(即粪)、淋石(即尿)、乳汁、月水、血液及精液等。这一巨着不但集药物之大成,对生物化学的发展也不无贡献。

这样看来,中国古代在生物化学的发展上,是有一定贡献的。但是由于历代封建王朝的尊经崇儒,斥科学为异端,所以近代生物化学的发展,欧洲就处于领先地位。18世纪中叶, Scheele研究生物体(植物及动物)各种组织的化学组成,一般认为这是奠定现代生物化学基础的工作。随后,Lavoisier于1785年证明,在呼吸过程中,吸进的氧气被消耗,呼出二氧化碳,同时放出热能,这意味着呼吸过程包含有氧化作用,这是生物氧化及能代谢研究的开端。接着,Beaumont(1833年)及Bernard(1877年)在消化基础上,Pasteur(1822~1895年)在发酵上,以及Liebig(1803~1873年)在生物物质的定量分析上,都作出显着的贡献。1828年Wohler在实验室里将氰酸铵转变成尿素,氰酸铵是一种普通的无机化合物,而尿素是哺乳动物尿中含氮物质代谢的一种主要产物,人工合成尿素的成功,不但为有机化学扫清了障碍,也为生物化学发展开辟了广阔的道路。自此直到20世纪初叶,对生物体内的物质,如脂类、糖类及氨基酸的研究,核质及核酸的发现,多肽的合成等,而更有意义的则是在1897年Buchner制备的无细胞酵母提取液,在催化糖类发酵上获得成功,开辟了发酵过程在化学上的研究道路,奠定了酶学的基础。9年之后,Harden与Young又发现发酵辅酶的存在,使酶学的发展更向前推进一步。

以上包括我国古代及欧洲的发明创造、研究发现,均可算是生物化学的萌芽时期,虽然也有生物体内的一些化学过程的发现和研究,但总的说来,还是以分析和研究组成生物体的成分及生物体的分泌物和排泄物为主,所以这一时期可以看作叙述生物化学阶段。

(二)动态生物化学阶段

从20世纪开始,生物化学进入了一个蓬蓬勃勃的发展时期。在营养方面,研究了人体对蛋白质的需要及需要量,并发现了必需氨基酸、必需脂肪酸、多种维生素及一些不可或缺的微量元素等。在内分泌方面,发现了各种激素。许多维生素及激素不但被提纯,而且还被合成。在酶学方面Sumner于1926年分离出尿酶,并成功地将其做成结晶。接着,胃蛋白酶及胰蛋白酶也相继做成结晶。这样,酶的蛋白质性质就得到了肯定,对其性质及功能才能有详尽的了解,使体内新陈代谢的研究易于推进。在这一时期,我国生物化学家吴宪等在血液分析方面创立了血滤液的制备及血糖的测定等方法,至今还为人们所采用;在蛋白质的研究中,提出了蛋白质变性学说;在免疫化学上,首先使用定量分析方法,研究抗原抗体反应的机制;在营养方面,比较荤膳与素膳的营养价值,并发现动物的消化道可因膳食中营养素价值的不同及丰富与否而发生一定的改变;食素膳者与食荤膳者相比,胃稍大而肠较长。自此以后,生物化学工作者逐渐具备了一些先进手段,如放射性核素示踪法,能够深入探讨各种物质在生物体内的化学变化,故对各种物质代谢途径及其中心环节的三羧酸循环,已有了一定的了解。第二次世界大战后,特别从50年代开始,生物化学的进展突飞猛进;对体内各种主要物质的代谢途径均已基本搞清楚,所以,这个时期可以看作动态生物化学阶段。

(三)机能生物化学阶段

近20多年来,除早已在研究代谢途径时所使用的放射性核素示踪法之外,还建立了许多先进技术及方法。例如,在分离和鉴定各种化合物时,有各种各样敏感而特异的电泳法及层析法,还有特别适用于分离生物大分子的超速离心法;在测定物质的化学组成时,可使用自动分析仪,如氨基酸自动分析仪等;甚至在测定氨基酸在蛋白质分子中的排列顺序时,也有可供使用的自动顺序分析仪。还有不少近代的物理方法和仪器(如红外、紫外、X线等各种仪器),用以测定生物分子的性质和结构。在知道生物分子的结构之后,就有可能了解其功能,还有可能用人工方法合成。1965年我国的生物化学工作者和有机化学工作者首先人工合成了有生物学活性的胰岛素,开阔了人工合成生物分子的途径。除此之外,生物化学家也常常采用人工培养的细胞及繁殖迅速的细菌,作为研究材料,并用现代的先进手段,不但把糖类、脂类及蛋白质的分解代谢途径弄得更清楚,而且还将糖类、脂类、蛋白质、核酸、胆固醇、某些固醇类激素、血红素等的生物合成基本上己搞明白;不但测出了某些有生物学活性的重要蛋白质的结构(包括一、二、三及四级结构),尤其是一些酶的活性部位,而且还测出了一些脱氧核糖核酸(DNA)及核糖核酸(RNA〕的结构,从而确定了它们在蛋白质生物合成及遗传中的作用。体内构成各种器官及组织的组成成分都有其特殊的功能,而功能则来源于各种组成的分子结构;有特殊机能的器官和组织,无疑是由具有特殊结构的生物分子所构成。探索结构与功能之间的关系正是现时期的任务。所以,可以认为生物化学已进入机能生物化学阶段。

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