生物化学在医学的应用

~ 生物化学，顾名思义是研究生物体中的化学进程的一门学科，常常被简称为生化。[1]

它主要用于研究细胞内各组分，如蛋白质、糖类、脂类、核酸等生物大分子的结构和功能。而对于化学生物学来说，则着重于利用化学合成中的方法来解答生物化学所发现的相关问题。[1]

中文名
生物化学
外文名
Biochemistry
核心
用化学的方法、理论研究生命
简称
生化
快速
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历史

物质组成

物质代谢

结构与功能

繁殖与遗传

分类

研究内容

实际应用

发展简史
定义
生物的分支学科。它是研究生命物质的化学组成、结构及生命活动过程中各种化学变化的基础生命科学。

拉瓦锡
生物化学（Biochemistry）这一名词的出现大约在19世纪末、20世纪初，但它的起源可追溯得更远，其早期的历史是生理学和化学的早期历史的一部分。例如18世纪80年代，A.-L.拉瓦锡证明呼吸与燃烧一样是氧化作用，几乎同时科学家又发现光合作用本质上是植物呼吸的逆过程。又如1828年F.沃勒首次在实验室中合成了一种有机物──尿素，打破了有机物只能靠生物产生的观点，给“生机论”以重大打击。1860年L.巴斯德证明发酵是由微生物引起的，但他认为必需有活的酵母才能引起发酵。1897年毕希纳兄弟发现酵母的无细胞抽提液可进行发酵，证明没有活细胞也可进发这样复杂的生命活动，终于推翻了“生机论”。
历史
在尿素被人工合成之前，人们普遍认为非生命物质的科学法则不适用于生命体，并认为只有生命体能够产生构成生命体的分子（即有机分子）。直到1828年，化学家弗里德里希·维勒成功合成了尿素这一有机分子，证明了有机分子也可以被人工合成。[1]
生物化学研究起始于1883年，安塞姆·佩恩（Anselme Payen）发现了第一个酶，淀粉酶。1896年，爱德华·毕希纳阐释了一个复杂的生物化学进程：酵母细胞提取液中的乙醇发酵过程。“生物化学”（biochemistry）这一名词在1882年就已经有人使用；但直到1903年，当德国化学家卡尔·纽伯格（Carl Neuberg）使用后，“生物化学”这一词汇才被广泛接受。随后生物化学不断发展，特别是从20世纪中叶以来，随着各种新技术的出现，例如色谱、X射线晶体学、核磁共振、放射性同位素标记、电子显微学以及分子动力学模拟，生物化学有了极大的发展。这些技术使得研究许多生物分子结构和细胞代谢途径，如糖酵解和三羧酸循环成为可能。[1]
另一个生物化学史上具有重要意义的历史事件是发现基因和它在细胞中的传递遗传信息的作用；在生物化学中，与之相关的部分又常常被称为分子生物学。1950年代，詹姆斯·沃森、佛朗西斯·克里克、罗莎琳·富兰克林和莫里斯·威尔金斯共同参与解析了DNA双螺旋结构，并提出DNA与遗传信息传递之间的关系。[1]
到了1958年，乔治·韦尔斯·比德尔和爱德华·劳里·塔特姆因为发现“一个基因产生一个酶”而获得该年度诺贝尔生理学和医学奖。1988年，科林·皮奇福克成为第一个以DNA指纹分析结果作为证据而被判刑的谋杀犯，DNA技术使得法医学得到了进一步发展。2006年，安德鲁·法厄和克雷格·梅洛因为发现RNA干扰现象对基因表达的沉默作用而获得诺贝尔奖。[1]
生物化学的三个主要分支：普通生物化学研究包括动植物中普遍存在的生化现象；植物生物化学主要研究自养生物和其他植物的特定生化过程；而人类或医药生物化学则关注人类和人类疾病相关的生化性质。[1]
物质组成
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

如今医学领域已不再如从前一样, 自己闭门造车。而是选择在如今这个变化的社会中, 选择从生物科学研究领域进行合作, 通过对人体这个生物进行化学实验的研究, 从而进一步去探讨人体所蕴藏的奥秘。本文我们就来好好了解一下, 生物化学是如何在医学中运用的。这主要体现在一些研究的成果和随着时代发展技术的革新带来的巨大改变。生物化学与其他学科相比成立时间较晚, 所以我们可以称之为青年学科, 他的确立是最近这四五十年内才发生的。谈到生物化学的发展过程, 它是一个能与许多相关学科 (包括化学、生理学、药物学、病理学、临床医学等等) 进行交叉的学科, 并在不断的交叉中去完善自身的发展的一门学科。在与他交叉的学科中, 临床医学的发展, 对他起到了一定的促进作用。

　　1 生物化学

　　1.1 生物化学的含义

　　所谓生物化学, 就如同他的字面意思一样, 是运用化学中的一些规律, 来对生物研究起到一定的启发作用。通过对生物体本身的新陈代谢, 一些遗传基因, 还有我们体内所包含的各种细胞以及体内运转所需要的一些酶等转换物, 我们通过这些去更好的探讨生物体内的奥秘, 去证明生物体内的生命特征。

　　1.2 生物化学的发展历史

　　生物化学与其他学科相比, 诞生时间较晚, 算是青年学科, 远在160年前的欧洲人开创了这一学科, 并逐步开始发展, 直到1903年, 他才被承认为一门独立的学科。在我国, 生物化学的诞生早在上古时代就已经出现, 而且他对当时的古代人们的衣、食、药、医等方面都起到了不可磨灭的作用, 为我们带来了不少较为完美的发明。生物化学与其他学科发展一样, 都会经历一些阶段, 生物化学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。我们只举叙述生物化学为例。

　　1.3 叙述生物化学阶段

　　(1) 饮食方面:公元前21世纪, 人民的造酒技术逐渐熟练。据传古代杰出的帝王禹很喜欢饮酒, 每次为他造酒时必须用曲, 这里的曲就是我们现在叫做酶的东西, 他是使粮食等一些物质通过一些手段逐渐转化为生物体的桥梁。如今我们的一些生物化学的研究者在进行这类研究时, 也将其称为酶, 可见古人对我们后人的影响有多大。查阅《周礼》的记录, 并根据记录进行推测, 早在公元前12世纪以前, 我国古代勤劳的劳动人民就已经能够自己去制作饴, 饴也就是我们今天的麦芽糖。《周礼》称饴为五味之一。人们不仅可以通过麦芽糖来造酒, 也可以利用麦芽糖来造醋, 慢慢地醋也为五味中的一员。可见酶这一生物物质, 对我国古代的人们的生产、生活起到了很大的作用, 他不仅丰富了我们的物质生活, 也对我们后世的研究做出了贡献。在这一时段, 酶最为一种新型事物, 出现在了大众的视野当中, 然而这还只是刚刚开始。

　　(2) 医药方面:在古代由于人们的生产工具和生产能力有限, 人们不可能像我们今天一样各种事物都能涉及到。比如:在古代将甲状腺肿称为“瘿病”, 我们现在都知道甲状腺疾病是因为事物中缺少碘所导致的, 然而在古代人们还没有对海洋进行开发, 自然也不知道什么物质里面含碘含的较多。而在大洋彼岸的欧洲人, 因为他们的生活环境需要出海去生存, 因此他们知道可以利用海藻及海绵中的物质进行研究, 运用一些手段去逐渐发现治疗此病的方法。像我们日常中的脚气病是因为日常饮食中缺少对维生素B1的摄入引起的病症。我国著名的药王孙思邈早有详细研究, 根据研究查出这是一种因为饮食引起来的一种疾病, 我们可以用像车前子、防风、杏仁、大豆、槟榔等这些维生素B1含量多的食品进行食疗治疗。之前我们提到的酿酒中的曲也可以作为治疗该病症的良方, 除此之外, 他还有调节我们肠胃功能的作用。在古代我们称夜盲症为“雀目”, 是一种缺乏维主素A的病症。我国最早的眼科专著《龙木论》曾写道用苍术、地肤子、细辛、决明子等药材来治疗这种由维生素缺乏引起的病症。2 生物化学在医学中的现状及应用

　　(1) “临床化学”名词的由来。“临床化学”这一名词产生于第二次世界大战后、但却是在本世纪50年代才逐渐被研究者发现, 并融入到目前的研究领域中。19世纪以前一些研究者通过对人体的健康与疾病发生时身体部分机能发生改变, 这改变中包括生物基本体能中的蛋白质、糖、无机盐等。大约在1918年, “临床化学”正式作为一种研究项目, 被当作教科书来出版。1931年, 美国及欧洲的一些知名研究学者又根据之前的发现深入研究, 在这之后又出版了两卷关于临床化学方面的名著, 第一次系统化、理论化的介绍了这一领域的主要内容包括什么, 主要研究的项目包括哪些等等。这一著作的发表标志着临床化学这一科目得到了研究者的关注, 是他形成的萌芽。

　　(2) 除此之外, 生物化学在医学中的应用还表现在体液生物化学组分的分析应用及“细胞内环境相对稳定”的概念上。对这一领域的应用离不开欧洲一些知名学者的研究以及我国生物化学家吴宪先生对这一领域的开拓。1926年, Waiter gannon通过他自身的研究发现用内环境相对稳定一词, 取代了之前人们提出的细胞内环境恒定概念, 这一动作对临床生物化学的发展来说有着里程碑式的意义。这一理论对目前的临床化学的研究仍起到一定的意义, 可见其影响的深远。

　　(3) 比色法和光度法在临床生物化学实验室中也有应用, 同时这一应用对我们医学的发展起到了一定的促进作用。19世纪至20世纪初, 我们在研究血液和尿的成分时, 多采用滴定法, 他们也被称为重量分析和容量分析法。但是这种测量方式的缺点是灵敏度不高, 需要采用人体的血液和尿量过多, 耗费人力、物力过多, 且检验时间较长, 方式繁琐。这些缺点都限制了它在临床上的使用。我国在这一领域的发展较晚, 直到1924年我国才组建起以吴宪教授为主导的生物化学系, 他也成为我国医学生物化学对于教学与该项目一些重大课题的研究中心。该系除了开设基础生物化学科目, 还开设了一些与该专业相关的一些选修科目, 例如:酶学等。这一专业的开设, 为我国培养了一批优秀的生物化学家以及一些优秀的研究者;他们在对血液分析和血滤液机器的研究和改进, 以及通过上诉的研究结果发现的新的比色法等等, 首次我国可以通过国人的研究, 了解我国国人正常成人血液中化学成分的参考值。到本世纪30年代后, 因为光电比色计的逐渐使用, 才逐渐对生物化学在化学研究室中的分析结果产生了观念性的改变。到现在, 光度计和分光光度法在现代临床生物化学分析中可使用, 也可以参与目前的一些研究。

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水磨沟区18251799360： 请举例说明生物化学原理和技术在临床医学上的应用(至少5项) - ？
鄞安消炎：[答案] 生物化学原理在临床的应用举例: (一)P53基因对于防治癌症的重要作用 (二)临床上用生物活性肽作为治疗药物 (三)利用维生素A对于夜盲症的治疗与防治有重要作用 (四)铁元素是人体必须的微量元素,参与红细胞的构成,参与免疫,肝...

水磨沟区18251799360： 举例说明生物化学在医药方面的应用 - ？
鄞安消炎： 列举不同实例说明生物化学知识在医学领域的应用

水磨沟区18251799360： 临床生物化学具有什么作用? ？
鄞安消炎： 临床生物化学分析图(一)临床生物化学在医疗保健工作、疾病诊断与治疗中的作用根据国内外的统计,临床生化的检测项目不断扩大,工作量也以每年近10%-20%的速...

水磨沟区18251799360： 化学与医学有关系吗, - ？
鄞安消炎：[答案] 一、化学与医学的互通性 医学的研究本体是人体,人体体内各种化学反应每时每刻都在发生.当人体体内化学平衡被打破时,往往是由于身体本身某方面出现了不协调也就是人体出现了某些疾病.医学的研究方向就是努力使人体化学平衡得以恢复,使...

水磨沟区18251799360： 《生物化学》的重要性 - ？
鄞安消炎：[答案] 为你奉上,请参考! 生物化学与医学的关系密切 ,是其重要组成部分 ,是生命科学的共同语言 ,更是生命科学领域中的前沿学科.近年来 ,它已经渗透到医学科学的各个领域.在一些医学基础学科如生理学、微生物免疫学等的研究都已深入到分...

水磨沟区18251799360： 医学与化学的联系是什么?? - ？
鄞安消炎： 生物化学是医学基础课程的基础.近年来,细胞学、微生物学、遗传学、生理学、免疫学、药理学和病理生理学等基础学科的研究均已深入到分子水平,并应用生物化学的理论和技术解决各个学科的问题.通过对生物高分子结构与功能进行的深...

水磨沟区18251799360： 医学与化学的关系 - ？
鄞安消炎： 化学中的生物化学 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...

水磨沟区18251799360： 生物和医学有什么联系? - ？
鄞安消炎： 生物学(Biology),简称生物,是自然科学六大基础学科之一.研究生物的结构、功能、发生和发展的规律.以及生物与周围环境的关系等的科学.生物学源自博物学,经历实验生物学、分子生物学而进入了系统生物学时期. 生物分类学是研...

水磨沟区18251799360： 生物化学在人类日常生产生活中的应用与用途? - ？
鄞安消炎： 生物化学的研究者们不仅应用生物化学特有的技术,而且越来越多地从遗传学、分子生物学和生物物理学的技术和思路中获得启迪,综合利用. 通过生物化学对生物高分子结构与功能进行的深入研究,揭示了生物体物质代谢、能量转换、遗传信...

水磨沟区18251799360： 临床生物化学的基本概况是怎样的? ？
鄞安消炎： 临床生物化学研讨临床生物化学是化学、生物化学与临床医学的结合,已经发展成为一门成熟的独立学科.临床生物化学有其独特的研究领域、性质和作用,是一门理论和...