生理生化教學(xué)課件第一章：生命的化學(xué)基礎(chǔ)生命的化學(xué)元素組成人體元素組成呈現(xiàn)明顯的不均勻分布特征，其中碳(C)、氫(H)、氧(O)、氮(N)四種元素共占人體總質(zhì)量的96%，構(gòu)成了大多數(shù)生物分子的基本骨架。除主要元素外，人體還含有多種微量元素，盡管含量極低，但對(duì)維持正常生理功能至關(guān)重要：鐵(Fe)：血紅蛋白的核心成分，攜帶氧氣鈣(Ca)：骨骼與牙齒的主要成分，參與肌肉收縮與神經(jīng)傳導(dǎo)碘(I)：甲狀腺激素合成的必需元素有機(jī)化合物的基本結(jié)構(gòu)碳原子的特殊性碳原子擁有形成四個(gè)共價(jià)鍵的能力，可與自身及其他元素形成單鍵、雙鍵、三鍵，創(chuàng)造出結(jié)構(gòu)多樣的有機(jī)分子，是生命化學(xué)多樣性的基礎(chǔ)。功能基團(tuán)類型羥基(-OH)：賦予分子親水性，存在于醇類和糖類羧基(-COOH)：存在于氨基酸和脂肪酸中，具酸性氨基(-NH?)：存在于氨基酸中，具堿性磷酸基(-PO?3?)：能量轉(zhuǎn)移的關(guān)鍵基團(tuán)，如ATP生物大分子概述碳水化合物主要能量來源，也是細(xì)胞結(jié)構(gòu)組分脂類能量儲(chǔ)存、細(xì)胞膜的主要成分蛋白質(zhì)催化、運(yùn)輸、調(diào)節(jié)、防御和結(jié)構(gòu)功能核酸遺傳信息的存儲(chǔ)與傳遞碳水化合物的結(jié)構(gòu)與功能分類與結(jié)構(gòu)特點(diǎn)單糖：最簡單的糖類單位，如葡萄糖(C?H??O?)、果糖、半乳糖雙糖：由兩個(gè)單糖通過糖苷鍵連接，如蔗糖(葡萄糖+果糖)、乳糖(半乳糖+葡萄糖)多糖：由多個(gè)單糖單位組成的聚合物淀粉與糖原：能量儲(chǔ)存形式纖維素：植物細(xì)胞壁主要成分幾丁質(zhì)：節(jié)肢動(dòng)物外骨骼成分生理功能：提供即時(shí)能量（葡萄糖）儲(chǔ)存能量（糖原、淀粉）提供細(xì)胞結(jié)構(gòu)支持脂類的種類與生理意義三酰甘油由甘油與三個(gè)脂肪酸酯化形成，是人體主要的能量儲(chǔ)存形式，每克可提供約9千卡熱量，是碳水化合物能量密度的兩倍多。磷脂具有親水性"頭部"和疏水性"尾部"的兩親分子，自發(fā)形成脂質(zhì)雙層，構(gòu)成細(xì)胞膜的基本骨架，提供選擇性屏障功能。類固醇包括膽固醇、性激素和皮質(zhì)類固醇等，具有四環(huán)基本結(jié)構(gòu)。膽固醇是細(xì)胞膜成分，也是類固醇激素的前體物質(zhì)。蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)層次一級(jí)結(jié)構(gòu)氨基酸按特定順序連接形成的多肽鏈，由肽鍵連接，決定了蛋白質(zhì)的基本特性二級(jí)結(jié)構(gòu)多肽鏈局部區(qū)域形成的穩(wěn)定構(gòu)象，主要包括α-螺旋和β-折疊，由氫鍵穩(wěn)定三級(jí)結(jié)構(gòu)整個(gè)多肽鏈在三維空間的折疊排列，由多種非共價(jià)作用力維持，決定蛋白質(zhì)的生物學(xué)功能四級(jí)結(jié)構(gòu)多個(gè)蛋白質(zhì)亞基組合形成的功能復(fù)合體，如血紅蛋白由四個(gè)亞基組成核酸的化學(xué)組成與功能DNA(脫氧核糖核酸)由脫氧核糖、磷酸和四種堿基(A,T,G,C)組成通常呈雙螺旋結(jié)構(gòu)，堿基通過氫鍵配對(duì)(A-T,G-C)主要功能：遺傳信息的長期存儲(chǔ)位于細(xì)胞核和線粒體中RNA(核糖核酸)由核糖、磷酸和四種堿基(A,U,G,C)組成通常為單鏈結(jié)構(gòu)，但可形成復(fù)雜的三維折疊種類：信使RNA(mRNA)、轉(zhuǎn)運(yùn)RNA(tRNA)、核糖體RNA(rRNA)主要功能：參與蛋白質(zhì)合成過程的各個(gè)環(huán)節(jié)第二章：細(xì)胞代謝基礎(chǔ)細(xì)胞呼吸的原理糖酵解發(fā)生在細(xì)胞質(zhì)中，將一分子葡萄糖分解為兩分子丙酮酸，產(chǎn)生2個(gè)ATP和2個(gè)NADH檸檬酸循環(huán)發(fā)生在線粒體基質(zhì)中，丙酮酸轉(zhuǎn)化為乙酰CoA后進(jìn)入循環(huán)，產(chǎn)生3個(gè)NADH、1個(gè)FADH?和1個(gè)GTP(相當(dāng)于ATP)電子傳遞鏈位于線粒體內(nèi)膜，NADH和FADH?釋放的電子通過一系列載體傳遞，驅(qū)動(dòng)質(zhì)子泵建立梯度，最終通過ATP合酶合成大量ATP無氧呼吸與發(fā)酵在缺氧條件下，細(xì)胞通過無氧呼吸或發(fā)酵途徑產(chǎn)生有限能量，同時(shí)維持NAD?供應(yīng)，確保糖酵解能夠持續(xù)進(jìn)行。常見的無氧代謝方式包括：乳酸發(fā)酵常見于運(yùn)動(dòng)中的骨骼肌細(xì)胞丙酮酸+NADH→乳酸+NAD?乳酸積累導(dǎo)致肌肉酸痛酒精發(fā)酵常見于酵母等微生物丙酮酸→乙醛+CO?乙醛+NADH→乙醇+NAD?是釀酒和面包發(fā)酵的基礎(chǔ)無氧代謝的能量效率遠(yuǎn)低于有氧呼吸：有氧呼吸：30-32ATP/葡萄糖無氧代謝：僅2ATP/葡萄糖代謝調(diào)控與酶的作用酶的催化特性特異性：酶只能催化特定底物的特定反應(yīng)高效性：提高反應(yīng)速率10?-1012倍可調(diào)控性：活性可被多種因素調(diào)節(jié)酶活性調(diào)節(jié)方式變構(gòu)調(diào)節(jié)：效應(yīng)分子與酶的變構(gòu)位點(diǎn)結(jié)合，改變酶的空間構(gòu)象共價(jià)修飾：通過磷酸化/去磷酸化等方式改變酶活性蛋白酶水解：如胰蛋白酶原激活為胰蛋白酶代謝通路調(diào)控機(jī)制反饋抑制：產(chǎn)物積累抑制通路上游關(guān)鍵酶前饋激活：底物或中間產(chǎn)物激活下游酶限速酶控制：調(diào)節(jié)通路中速率最慢的步驟細(xì)胞內(nèi)信號(hào)傳導(dǎo)基礎(chǔ)信號(hào)傳導(dǎo)的基本要素第一信使：激素、神經(jīng)遞質(zhì)、生長因子等細(xì)胞外信號(hào)分子受體：特異性識(shí)別信號(hào)分子的蛋白質(zhì)，分為膜受體和胞內(nèi)受體轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)：將受體活化信號(hào)轉(zhuǎn)換為細(xì)胞內(nèi)可識(shí)別的形式第二信使：在細(xì)胞內(nèi)傳遞信號(hào)的小分子，如cAMP、Ca2?、IP?等效應(yīng)器：響應(yīng)信號(hào)執(zhí)行特定功能的蛋白質(zhì)，如蛋白激酶第三章：內(nèi)分泌系統(tǒng)與激素調(diào)節(jié)內(nèi)分泌腺的組成與功能垂體"主宰腺"，分泌多種調(diào)節(jié)其他內(nèi)分泌腺體的激素，如生長激素、促甲狀腺激素、促腎上腺皮質(zhì)激素等。甲狀腺位于喉部下方，分泌甲狀腺激素(T?、T?)和降鈣素，調(diào)節(jié)代謝率和鈣平衡。腎上腺位于腎臟上方，皮質(zhì)分泌糖皮質(zhì)激素和鹽皮質(zhì)激素，髓質(zhì)分泌腎上腺素和去甲腎上腺素。胰島分布于胰腺中的內(nèi)分泌部分，α細(xì)胞分泌胰高血糖素，β細(xì)胞分泌胰島素，調(diào)節(jié)血糖平衡。性腺卵巢分泌雌激素和孕激素，睪丸分泌睪酮，調(diào)控生殖功能和第二性征發(fā)育。松果體分泌褪黑素，調(diào)節(jié)晝夜節(jié)律和季節(jié)性生理變化。甲狀腺及其激素功能甲狀腺是人體最大的純內(nèi)分泌腺，呈蝴蝶狀位于喉部下方氣管兩側(cè)。主要分泌甲狀腺激素（T?和T?）以及降鈣素。甲狀腺激素的合成與調(diào)節(jié)由甲狀腺濾泡細(xì)胞合成需要碘參與合成過程受下丘腦-垂體軸的調(diào)控：TRH→TSH→甲狀腺激素以蛋白結(jié)合形式在血液中運(yùn)輸（結(jié)合球蛋白）生理作用提高基礎(chǔ)代謝率，增加產(chǎn)熱促進(jìn)生長發(fā)育和骨骼成熟增強(qiáng)心血管系統(tǒng)功能對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育至關(guān)重要相關(guān)疾病甲狀腺功能亢進(jìn)臨床表現(xiàn)：怕熱、多汗、心悸、體重減輕、突眼常見病因：格雷夫斯?。ㄗ陨砻庖咝裕┘谞钕俟δ軠p退臨床表現(xiàn)：怕冷、乏力、皮膚干燥、聲音嘶啞甲狀旁腺與鈣代謝調(diào)節(jié)甲狀旁腺解剖與功能通常有4個(gè)小腺體，位于甲狀腺后方。主要分泌甲狀旁腺激素(PTH)，是調(diào)節(jié)鈣磷代謝的關(guān)鍵激素。PTH的生理作用骨骼：促進(jìn)骨吸收，釋放鈣離子和磷酸鹽腎臟：增加鈣重吸收，減少磷重吸收腸道：通過激活維生素D增加鈣吸收甲狀旁腺功能障礙甲狀旁腺功能減退低鈣血癥：神經(jīng)肌肉興奮性增高手足搐搦、Chvostek征陽性甲狀旁腺功能亢進(jìn)高鈣血癥：骨痛、結(jié)石、精神癥狀長期可導(dǎo)致骨質(zhì)疏松和腎結(jié)石腎上腺皮質(zhì)與髓質(zhì)激素腎上腺皮質(zhì)激素糖皮質(zhì)激素（以皮質(zhì)醇為代表）促進(jìn)糖異生，提高血糖促進(jìn)蛋白質(zhì)分解，脂肪重分布抗炎和免疫抑制作用在應(yīng)激反應(yīng)中發(fā)揮重要作用鹽皮質(zhì)激素（以醛固酮為代表）促進(jìn)腎小管鈉離子重吸收促進(jìn)鉀離子和氫離子排泄維持血壓和水電解質(zhì)平衡性激素：分泌少量雄激素腎上腺髓質(zhì)激素腎上腺素與去甲腎上腺素心率增快，心肌收縮力增強(qiáng)支氣管擴(kuò)張，改善通氣促進(jìn)糖原分解，提高血糖促進(jìn)脂肪分解，釋放脂肪酸重分配血流，優(yōu)先供應(yīng)心腦瞳孔散大，警覺性增強(qiáng)胰島素與血糖調(diào)節(jié)胰島素由胰島β細(xì)胞分泌，是唯一的降血糖激素促進(jìn)葡萄糖進(jìn)入肌肉和脂肪細(xì)胞促進(jìn)肝糖原合成，抑制糖異生促進(jìn)脂肪合成，抑制脂肪分解促進(jìn)蛋白質(zhì)合成胰高血糖素由胰島α細(xì)胞分泌，作用與胰島素相反促進(jìn)肝糖原分解，釋放葡萄糖促進(jìn)糖異生，增加血糖促進(jìn)脂肪分解和酮體生成糖尿病胰島素分泌不足或作用障礙導(dǎo)致1型糖尿?。鹤陨砻庖咝云茐摩录?xì)胞2型糖尿病：胰島素抵抗為主表現(xiàn)：多尿、多飲、多食、體重減輕慢性并發(fā)癥：微血管和大血管病變第四章：生理功能與調(diào)控機(jī)制體液調(diào)節(jié)與神經(jīng)-內(nèi)分泌整合中樞神經(jīng)系統(tǒng)大腦特別是下丘腦整合來自內(nèi)外環(huán)境的信息，通過神經(jīng)沖動(dòng)和激素釋放因子調(diào)控內(nèi)分泌系統(tǒng)活動(dòng)內(nèi)分泌系統(tǒng)通過激素分泌，調(diào)節(jié)靶器官功能，作用時(shí)間長，效應(yīng)持久，適合長期調(diào)節(jié)神經(jīng)系統(tǒng)通過神經(jīng)沖動(dòng)傳導(dǎo)，快速精確地調(diào)節(jié)器官功能，適合應(yīng)對(duì)急性變化免疫系統(tǒng)與神經(jīng)-內(nèi)分泌系統(tǒng)相互作用，通過細(xì)胞因子等信號(hào)分子參與調(diào)節(jié)激素的分泌節(jié)律與反饋機(jī)制激素分泌的時(shí)間模式脈沖式分泌：如生長激素、促性腺激素呈間歇性釋放晝夜節(jié)律：皮質(zhì)醇清晨高、夜間低；褪黑素則相反月經(jīng)周期：雌激素和孕激素在月經(jīng)周期中呈周期性變化季節(jié)性變化：某些動(dòng)物的性腺激素隨季節(jié)變化內(nèi)分泌調(diào)節(jié)的反饋機(jī)制負(fù)反饋：最常見的調(diào)節(jié)方式激素水平升高→抑制其上游調(diào)節(jié)因子→減少該激素分泌例：甲狀腺激素升高→抑制TSH和TRH分泌正反饋：相對(duì)少見，通常伴隨生理事件的快速發(fā)展激素水平升高→促進(jìn)其上游調(diào)節(jié)因子→進(jìn)一步增加該激素分泌例：排卵前雌激素升高→促進(jìn)LH激增→觸發(fā)排卵激素分泌的節(jié)律性對(duì)維持正常生理功能至關(guān)重要。例如，皮質(zhì)醇的晝夜節(jié)律與清醒-睡眠周期、代謝活動(dòng)和免疫功能密切相關(guān)。代謝疾病與內(nèi)分泌失調(diào)甲狀腺疾病甲狀腺功能亢進(jìn)臨床表現(xiàn)：代謝亢進(jìn)、心悸、怕熱、體重減輕、突眼診斷：T?、T?升高，TSH降低治療：抗甲狀腺藥物、放射性碘、手術(shù)甲狀腺功能減退臨床表現(xiàn)：代謝減慢、怕冷、乏力、面部浮腫診斷：T?、T?降低，TSH升高治療：左旋甲狀腺素替代治療糖尿病1型糖尿病病因：自身免疫破壞胰島β細(xì)胞治療：終身胰島素替代治療急性并發(fā)癥：酮癥酸中毒2型糖尿病病因：胰島素抵抗和分泌相對(duì)不足治療：生活方式干預(yù)、口服降糖藥、胰島素慢性并發(fā)癥：視網(wǎng)膜病變、腎病、神經(jīng)病變腎上腺疾病庫欣綜合征病因：糖皮質(zhì)激素過多表現(xiàn)：滿月臉、水牛背、向心性肥胖診斷：地塞米松抑制試驗(yàn)阿狄森病病因：腎上腺皮質(zhì)功能減退表現(xiàn)：色素沉著、低血壓、低血糖治療：激素替代治療第五章：生理生化實(shí)驗(yàn)與應(yīng)用甲狀腺激素的實(shí)驗(yàn)檢測甲狀腺功能檢測方法放射免疫分析(RIA)：利用放射性標(biāo)記的抗原與非標(biāo)記抗原競爭有限的抗體結(jié)合位點(diǎn)，通過測定放射性確定激素濃度酶聯(lián)免疫吸附試驗(yàn)(ELISA)：利用酶標(biāo)記代替放射性標(biāo)記，安全且適合常規(guī)檢測化學(xué)發(fā)光免疫分析(CLIA)：結(jié)合特異性抗體和化學(xué)發(fā)光原理，靈敏度高，現(xiàn)代臨床最常用液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用(LC-MS)：高精度定量，可同時(shí)檢測多種激素，是研究前沿技術(shù)常規(guī)甲狀腺功能檢查指標(biāo)包括：總T?、游離T?(FT?)總T?、游離T?(FT?)促甲狀腺激素(TSH)甲狀腺相關(guān)抗體(如TRAb、TPOAb)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析使用標(biāo)準(zhǔn)曲線法分析激素濃度：制備已知濃度的標(biāo)準(zhǔn)品系列測定標(biāo)準(zhǔn)品的信號(hào)值（如吸光度）繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線測定未知樣本信號(hào)值通過標(biāo)準(zhǔn)曲線推算樣本濃度細(xì)胞呼吸實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)有氧呼吸測定方法氧電極法：利用Clark氧電極測定溶液中氧的消耗速率華勃呼吸儀：經(jīng)典方法，測定組織呼吸釋放的CO?量同位素示蹤法：使用1?C標(biāo)記的底物追蹤代謝途徑細(xì)胞外通量分析：現(xiàn)代技術(shù)，可實(shí)時(shí)測量氧消耗率(OCR)和酸化率(ECAR)無氧呼吸與發(fā)酵實(shí)驗(yàn)乳酸測定：測定肌肉或細(xì)胞培養(yǎng)物中乳酸積累量酒精發(fā)酵測定：測定酵母發(fā)酵產(chǎn)生的乙醇和CO?抑制劑對(duì)比：使用呼吸鏈抑制劑(如氰化物)對(duì)比研究ATP產(chǎn)量測定技術(shù)熒光法：利用熒光ATP傳感器生物發(fā)光法：基于螢火蟲熒光素酶系統(tǒng)高能磷酸鍵測定：直接測量ATP中高能磷酸鍵激素作用機(jī)制的實(shí)驗(yàn)探究受體結(jié)合實(shí)驗(yàn)放射性配體結(jié)合實(shí)驗(yàn)使用放射性標(biāo)記的激素（如3H-雌二醇）測定特異性結(jié)合與非特異性結(jié)合通過飽和曲線計(jì)算解離常數(shù)(Kd)和最大結(jié)合量(Bmax)競爭性結(jié)合實(shí)驗(yàn)固定濃度的標(biāo)記配體與不同濃度的非標(biāo)記配體競爭計(jì)算半數(shù)抑制濃度(IC??)和抑制常數(shù)(Ki)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)實(shí)驗(yàn)第二信使測定：如cAMP、Ca2?濃度的實(shí)時(shí)監(jiān)測蛋白激酶活性測定：如PKA、PKC、MAPK活性轉(zhuǎn)錄因子活化檢測：如熒光報(bào)告基因系統(tǒng)藥物影響研究方法激動(dòng)劑與拮抗劑實(shí)驗(yàn)激動(dòng)劑：模擬激素作用拮抗劑：阻斷激素作用通過劑量-反應(yīng)曲線評(píng)估效力信號(hào)通路抑制劑針對(duì)特定信號(hào)分子的抑制劑可確定激素作用的關(guān)鍵通路基因敲除/敲低技術(shù)使用siRNA或CRISPR技術(shù)特異性研究特定分子的功能生理生化知識(shí)在臨床的應(yīng)用激素替代療法針對(duì)內(nèi)分泌腺體功能減退的治療方法，通過外源性補(bǔ)充缺乏的激素，恢復(fù)正常生理功能。甲狀腺素替代：用于甲狀腺功能減退，口服左旋甲狀腺素，模擬生理分泌調(diào)整劑量胰島素治療：1型糖尿病的基礎(chǔ)治療，多種制劑組合模擬生理分泌模式糖皮質(zhì)激素替代：腎上腺皮質(zhì)功能減退患者需終身服用，劑量應(yīng)模擬晝夜節(jié)律性激素替代：絕經(jīng)后激素治療和性腺功能低下的