營(yíng)養(yǎng)生物化學(xué)與分子生物學(xué) 課件 第1章-緒論

第一章緒論營(yíng)養(yǎng)生物化學(xué)與分子生物學(xué)研究?jī)?nèi)容營(yíng)養(yǎng)生物化學(xué)與分子生物學(xué)的發(fā)展歷史本章目錄一二營(yíng)養(yǎng)生物化學(xué)與分子生物學(xué)的發(fā)展趨勢(shì)學(xué)習(xí)方法及要求三四本章重難點(diǎn)掌握熟悉營(yíng)養(yǎng)生物化學(xué)與分子生物學(xué)的定義、研究?jī)?nèi)容、研究方法；學(xué)習(xí)營(yíng)養(yǎng)生物化學(xué)與分子生物學(xué)課程內(nèi)容的優(yōu)良方法。營(yíng)養(yǎng)生物化學(xué)與分子生物學(xué)與營(yíng)養(yǎng)與健康各學(xué)科的關(guān)系；本學(xué)科的基本理論與基本技術(shù)在營(yíng)養(yǎng)學(xué)研究領(lǐng)域中的應(yīng)用。了解營(yíng)養(yǎng)生物化學(xué)與分子生物學(xué)發(fā)展的簡(jiǎn)史及新的研究領(lǐng)域和進(jìn)展。第一節(jié)營(yíng)養(yǎng)生物化學(xué)與分子生物學(xué)的發(fā)展歷史生物化學(xué)（Biochemistry）：即生命的化學(xué)（chemistryoflife），是運(yùn)用化學(xué)的理論和方法研究生物體的化學(xué)組成和生命過(guò)程中的化學(xué)變化規(guī)律的一門科學(xué)。自從20世紀(jì)50年代，J.Watson和F.Crick提出DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型后，生物化學(xué)進(jìn)入了分子生物學(xué)時(shí)期，開展了DNA復(fù)制、基因轉(zhuǎn)錄和蛋白質(zhì)生物合成的深入研究。分子生物學(xué)（molecurbiology）：從分子水平研究生物大分子核酸和蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能、生物合成與分解，以及生物大分子間相互作用，從而闡明生命現(xiàn)象本質(zhì)的一門科學(xué)。生物化學(xué)與分子生物學(xué)關(guān)系緊密，因此，人們將兩者融合作為一門學(xué)科，共同探索和闡明生命的現(xiàn)象和本質(zhì)。營(yíng)養(yǎng)生物化學(xué)與分子生物學(xué)（NutritionalBiochemistryandMolecularbiology）：重點(diǎn)研究營(yíng)養(yǎng)素和其他食物成分的對(duì)機(jī)體的影響機(jī)制。研究重點(diǎn)是它們的功能以及對(duì)人體生理、健康和行為的影響。一、定義生物分子的結(jié)構(gòu)與功能：生物化學(xué)研究構(gòu)成生物體的基本物質(zhì)糖類、脂質(zhì)、蛋白質(zhì)（酶）和核酸的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)與功能，這部分內(nèi)容通常稱為靜態(tài)生物化學(xué)。分子生物學(xué)則主要側(cè)重研究生物大分子蛋白質(zhì)和核酸的結(jié)構(gòu)與功能、生物合成與相互作用。物質(zhì)代謝與調(diào)節(jié)：原子間通過(guò)相反電荷吸收力形成非共價(jià)鍵，主要包括氫鍵（hydrogenbond）、離子鍵（ionic）研究構(gòu)成生物體的基本物質(zhì)在生命活動(dòng)過(guò)程中進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程，即新陳代謝過(guò)程，以及它們?cè)诖x過(guò)程中能量的轉(zhuǎn)換和調(diào)節(jié)規(guī)律，這部分通常稱為動(dòng)態(tài)生物化學(xué)。遺傳信息的表達(dá)與調(diào)控：研究生物體遺傳信息載體DNA和RNA的結(jié)構(gòu)與功能，闡明DNA復(fù)制、RNA轉(zhuǎn)錄和蛋白質(zhì)生物合成的規(guī)律，這些是分子生物學(xué)研究重點(diǎn)，也是生物化學(xué)與分子生物研究的交匯點(diǎn)。二、主要研究?jī)?nèi)容第二節(jié)營(yíng)養(yǎng)生物化學(xué)與分子生物學(xué)研究?jī)?nèi)容1877年佩·賽勒（HoppeSeyler）首次提出德文biochemie，譯成英文即biochemistry；1903年，生物化學(xué)成為一門獨(dú)立的學(xué)科；1905年JBC雜志創(chuàng)刊。1890—1907年，F(xiàn)isher提出酶的“鎖鑰假說(shuō)”，并證明蛋白質(zhì)是由氨基酸縮合形成的多肽。1926年，J.B.Sumner第提純和結(jié)晶出尿素酶，繼而有學(xué)者結(jié)晶出胰蛋白酶、胃蛋白酶、黃酶、細(xì)胞色素C等，證明酶的本質(zhì)都是蛋白質(zhì)。EmilFisherJ.B.Sumner一、萌芽期1904年.Knoop發(fā)現(xiàn)了脂肪酸的β-氧化。1932年，H.Kre和K.Henseleit發(fā)現(xiàn)尿素合成的鳥氨酸循環(huán)。1937年，H.Krebs揭示了三羧環(huán)機(jī)制。1948年，E.Kennedy和A.Lehnier發(fā)現(xiàn)線粒體是真核生物氧化磷酸化場(chǎng)所。至此，以三羧酸循環(huán)為核心，匯集葡萄糖、脂肪酸和氨基酸氧化分解生成二氧化碳、水和能量（ATP）的代謝途徑已經(jīng)闡明。Hans·KrebsAlbertLehninger二、發(fā)展的蓬勃期1953年，沃森（J.D.Watson）和克里克（F.H.Crick）提出的DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型則成為分子生物學(xué)誕生的里程碑。這一時(shí)期，生物化學(xué)與分子生物學(xué)研究領(lǐng)域群星璀璨，成果豐碩，產(chǎn)生了眾多諾貝爾獎(jiǎng)獲得者，在此就不一一羅列，充分反映了該學(xué)科在生命科學(xué)研究中的重要地位和影響力。J.Watson和F.CrickM.NirengbergP.BergF.Sanger三、發(fā)展期我國(guó)很早就已運(yùn)用生物化學(xué)知識(shí)和技術(shù)為生產(chǎn)和生活服務(wù)。公元前21世紀(jì)，我國(guó)人民已能造酒，這是用“曲”作“媒”（即酶）催化谷物淀粉發(fā)酵的實(shí)踐。近代生物化學(xué)發(fā)展時(shí)期，生物化學(xué)家吳憲等在血液化學(xué)分析方面創(chuàng)立了血濾液的制備法和血糖測(cè)定法；在蛋白質(zhì)研究方面提出了蛋白質(zhì)變性學(xué)說(shuō)。1965年我國(guó)在世界上首先用人工方法合成有生物活性的結(jié)晶牛胰島素，1971年完成了用X射線衍射方法測(cè)定牛胰島素的分子空間結(jié)構(gòu)，分辨率達(dá)0.18nm。1979年用人工方法合成酵母丙氨酸轉(zhuǎn)運(yùn)核糖核酸。近年來(lái)，我國(guó)在基因工程、蛋白質(zhì)工程、人類基因組計(jì)劃以及新基因的克隆與功能研究等方面均取得了重要成果，正朝著國(guó)際先進(jìn)水平邁進(jìn)。三、我國(guó)科學(xué)家的貢獻(xiàn)第三節(jié)營(yíng)養(yǎng)生物化學(xué)與分子生物學(xué)發(fā)展趨勢(shì)一、基于生物化學(xué)與分子生物學(xué)的營(yíng)養(yǎng)方案精細(xì)化趨勢(shì)認(rèn)知深化的歷程逐漸從整個(gè)機(jī)體水平向分子水平深入認(rèn)識(shí)生命現(xiàn)象。傳統(tǒng)營(yíng)養(yǎng)學(xué)主要集中在機(jī)體水平的研究。營(yíng)養(yǎng)學(xué)發(fā)展的需求隨著生物化學(xué)與分子生物學(xué)技術(shù)成熟，滲透到整個(gè)生物領(lǐng)域。營(yíng)養(yǎng)學(xué)需要從細(xì)胞分子水平闡明調(diào)控機(jī)體營(yíng)養(yǎng)分配與代謝的途徑與機(jī)理。營(yíng)養(yǎng)生物化學(xué)與分子生物學(xué)的崛起研究成果為設(shè)計(jì)基于營(yíng)養(yǎng)的公共衛(wèi)生干預(yù)措施提供基礎(chǔ)。直接關(guān)聯(lián)人類常見疾病和殘疾，特定營(yíng)養(yǎng)素與疾病直接相關(guān)。與健康的緊密聯(lián)系不良飲食習(xí)慣增加發(fā)病率和死亡率的風(fēng)險(xiǎn)。疾病包括出生缺陷、糖尿病、心血管疾病、肥胖癥和某些癌癥。營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)對(duì)機(jī)體的影響特定營(yíng)養(yǎng)素、食物成分或代謝物單獨(dú)或組合作用，導(dǎo)致疾病風(fēng)險(xiǎn)增加。科學(xué)的營(yíng)養(yǎng)設(shè)計(jì)可以預(yù)防特定疾病的發(fā)生。遺傳因素的影響細(xì)微遺傳變異對(duì)飲食成分與疾病關(guān)聯(lián)有強(qiáng)烈影響。單核苷酸多態(tài)性在制定營(yíng)養(yǎng)素需要量和供給量時(shí)需要考慮。展望大量基礎(chǔ)研究：篩選機(jī)體對(duì)營(yíng)養(yǎng)素反應(yīng)存在差異的基因多態(tài)性或變異。基因多態(tài)性對(duì)營(yíng)養(yǎng)素的消化、吸收、分布、代謝和排泄的影響及其對(duì)生理功能的影響?；蚨鄳B(tài)性對(duì)營(yíng)養(yǎng)素需要量的影響。精細(xì)化營(yíng)養(yǎng)方案的未來(lái)類似了解血型的方式，了解個(gè)體的營(yíng)養(yǎng)需要類型。針對(duì)不同基因型的人群制定個(gè)性化營(yíng)養(yǎng)方案，降低疾病發(fā)生率，保障身心健康一、基于生物化學(xué)與分子生物學(xué)的營(yíng)養(yǎng)方案精細(xì)化趨勢(shì)二、營(yíng)養(yǎng)生物化學(xué)與分子生物學(xué)為疾病干預(yù)提供新途徑1.營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)在生理活動(dòng)中的作用食物經(jīng)消化轉(zhuǎn)化為氨基酸、單糖、脂肪酸等被吸收。營(yíng)養(yǎng)素不僅提供能量，還直接或間接參與基因轉(zhuǎn)錄。2.營(yíng)養(yǎng)素在疾病治療中的作用被逐漸認(rèn)知營(yíng)養(yǎng)素調(diào)節(jié)基因、酶、激素，為治療代謝和基因相關(guān)疾病提供新途徑。分子營(yíng)養(yǎng)學(xué)揭示個(gè)體間營(yíng)養(yǎng)素吸收差異，為個(gè)體化治療方案奠定基礎(chǔ)。3.遺傳因素導(dǎo)致的營(yíng)養(yǎng)素吸收差異被揭示維生素D受體等位基因差異導(dǎo)致鈣吸收差異。通過(guò)深入研究基因突變，實(shí)現(xiàn)更個(gè)體化、合理化的治療方案。4.營(yíng)養(yǎng)學(xué)在多種疾病中的干預(yù)效果被證實(shí)營(yíng)養(yǎng)學(xué)在肥胖癥、糖尿病、心血管疾病等患者治療中的成功案例。個(gè)性化飲食療法降低疾病發(fā)病率，改善生活質(zhì)量。二、營(yíng)養(yǎng)生物化學(xué)與分子生物學(xué)為疾病干預(yù)提供新途徑5成功的飲食療法歷史葉酸強(qiáng)化谷物產(chǎn)品預(yù)防出生缺陷。食鹽碘??化預(yù)防克汀病。地中海飲食與心理健康關(guān)聯(lián)。6.營(yíng)養(yǎng)學(xué)對(duì)細(xì)胞和組織的影響現(xiàn)代研究揭示了營(yíng)養(yǎng)素如何影響細(xì)胞和組織的生長(zhǎng)、發(fā)育和穩(wěn)態(tài)。重要機(jī)理研究為開發(fā)新的營(yíng)養(yǎng)預(yù)防策略提供支持。三、多學(xué)科交叉融合日趨明顯1.學(xué)科的綜合性營(yíng)養(yǎng)生物化學(xué)與分子生物學(xué)整合了生物化學(xué)、營(yíng)養(yǎng)學(xué)、分子生物學(xué)等多學(xué)科知識(shí)。2.生命科學(xué)領(lǐng)域的迅速發(fā)展生物化學(xué)與分子生物學(xué)領(lǐng)域是生命科學(xué)發(fā)展最迅速的學(xué)科之一。新技術(shù)的涌現(xiàn)促進(jìn)了學(xué)科的不斷發(fā)展。3.養(yǎng)基因組計(jì)劃的推動(dòng)營(yíng)養(yǎng)基因組計(jì)劃尋找對(duì)膳食成分應(yīng)答的基因及其多態(tài)性?；蚨鄳B(tài)性決定個(gè)體對(duì)營(yíng)養(yǎng)素的敏感性，個(gè)體之間存在大差異。4.化的營(yíng)養(yǎng)素需求基于特異基因或基因型的知識(shí)，可以了解每個(gè)人的營(yíng)養(yǎng)素需要類型。個(gè)體化的推薦攝入量（RNI）考慮了基因型，有助于促進(jìn)有利基因的表達(dá)。5.營(yíng)物化學(xué)與分子生物學(xué)的新視角將生物學(xué)理論和技術(shù)應(yīng)用于膳食計(jì)劃、代謝疾病干預(yù)、疾病預(yù)防等。通過(guò)學(xué)科的交叉，取長(zhǎng)補(bǔ)短，為健康領(lǐng)域帶來(lái)新的發(fā)展方向。6.未來(lái)展趨勢(shì)在多學(xué)科的交叉融合下，營(yíng)養(yǎng)生物化學(xué)與分子生物學(xué)有望取得更多突破性成果。將推動(dòng)營(yíng)養(yǎng)學(xué)科發(fā)展進(jìn)入新的高潮，為人類健康作出更大的貢獻(xiàn)二本章小結(jié)營(yíng)養(yǎng)生物化學(xué)與分子生物學(xué)是一門既古老