佚名 弹性蛋白构成弹性纤维，弹性纤维是有橡皮样弹性的纤维，能被拉长数倍，并可恢复原样，它是结缔组织弹性的主要因素。弹性蛋白分布没有胶原蛋白广泛，但在组织内也大量存在，如富有弹性的组织，肺、大动脉、某些韧带、皮肤及耳部软骨等。 弹性蛋白中疏水性氨基酸含量高达95%，其中有许多是甘氨酸、脯氨酸和亮氨酸。弹性蛋白初合成时为水溶性单体，分子量为70000，称为原弹性蛋白(tropoelastin)，在修饰中部分脯氨酸羟化生成羟脯氨酸。原弹性蛋白从细胞中分泌出来后，部分赖氨酸经氧化酶催化氧化为醛基，并与另外的赖氨酸的ε－氨基缩合成吡啶衍生物，称为链素（图13－10)。� 图13－10 链素 交联后使弹性蛋白卷曲，从而具有弹性、并且使弹性蛋白溶解性降低，稳定性增高。

佚名 生长激素在促进蛋白质合成的同时亦促进蛋白多糖和胶原的合成。动物实验表明，生长激素的促软骨生长作用，至少部分是通过生长调节素A(somatomedin A)而间接作用的，它刺激软骨细胞的增殖和硫酸盐掺入蛋白多糖，所以又称“硫酸化因子”。 甲状腺素促进蛋白多糖的分解，甲状腺功能低下时常出现粘液性水肿，与蛋白多糖分解减弱在皮下蓄积有关。 　　睾丸酮和雌激素均可促进透明质酸的合成，而肾上腺皮质激素能稳定溶酶体，减少溶酶体酶的释放，从而维持蛋白多糖的稳定。胰岛素可促进糖胺多糖的合成， 糖尿病 人创伤愈合缓慢、易感染及并发血管退行性变等可能与此有关。糖皮质激素对胶原蛋白的合成及分解均有影响，长期使用可产生皮肤变薄、骨质疏松以及延缓创伤愈合等副作用，用药时应加以注意。

佚名 脑的活动瞬息万变，需要大量能量的及时供应。脑细胞本身的生物高分子(核酸及蛋白质)的合成以及神经递质的合成与释放固然都是耗能的过程，但这些尚不足以说明为什么脑细胞的功能活动较之其他组织细胞要消耗更多的能量。脑的能量消耗主要在于经常不断地把Na＋泵出细胞外，使去极化(depolarization)后的膜迅速恢复膜电位，以维持神经的兴奋和传导。脑的代谢率(metabolic rate)是很高的，它可以用单位时间的耗氧量(oxygen consumption)和基质消耗量或产物生成量作指标来表示，如表14－1。� 表14-1　正常青年男子的脑血流量和代谢率 速率 每百克脑组织 全脑 血流量（ml/分） 57 798 耗氧量（ml/分） 3.5 49

佚名 除脂肪组织外，脑是全身含脂类最多的组织，但脂肪组织主要含甘油三酯(贮存脂)，而脑组织中的脂类几乎全是类脂。脑干重的1／2是脂类，这是就全脑平均而言，如果分别测定脑灰质和脑白质的化学成分，就会发现灰质含水份和蛋白质较多，脂类仅占干重的1／3；而白质中的脂类含量较多，约占干重的55%。 表14－2　正常成人脑的脂类组成 成分 灰质 白质 温重（％） 干重（％） 总脂（％） 温重（％） 干重（％） 总脂（％） 水 81.9 71.0 总脂 5.9 32.7 100 15.6 54.9 100

佚名 脑的游离氨基酸组成与血浆有很明显的差别，这是由于血脑屏障的特点和脑本身氨基酸代谢特点造成的。脑和血浆中某些游离氨基酸的含量对比如表14-3。� 表14－3　人脑和血浆中某些游离氨基酸的含量 氨基酸 脑 血浆 微克分子／克 微克分子／毫升 谷氨酸 10.6 0.05 N-乙酰天门冬氨酸 5.7 - 谷氨酰胺 4.3 0.7 γ－氨基丁酸 2.3 - 天门冬氨酸 2.2 0.01 色氨酸 0.05 0.05

佚名 神经系统内存在着许多化学物质，但它们不一定都是递质(transmitter)。作为神经递质，必须具备几个基本条件：(1)被认为是递质的物质应特异性地存在于以该物质为递质的神经元中，而且，在这种神经元的末梢有合成该递质的酶系统；(2)递质在神经末梢内合成以后，通常是集中贮存在囊泡(vesicle)内，这样可以防止被胞浆内的其它酶所破坏；(3)当神经冲动到来时，神经末梢内的递质就自突触前膜释放入突触间隙；(4)递质通过突触间隙，作用于突触后膜的叫做受体的特殊部位，引起突触后膜离子通透性改变以及电位变化；(5)神经递质在发挥上述效应后，其作用应该迅速终止，以保证突触传递的高度灵活。作用的终止有几种方式：一是被酶所水解，失去活性；其次是被突触前膜“重摄取”，或是一部分为后膜所摄取；也有的部分进入血循环，在血中一部分被酶所降解破坏。 目前已知的神经递质种类很多，但主要的有乙酰胆硷、儿茶酚胺类(去甲肾上腺素和多巴胺)、5�羟色胺、GABA、某些氨基酸和寡肽等。

佚名 脑内到处都存在着氨基酸。过去只认为它们是合成蛋白质的原料，或是蛋白质分解的产物。近年来，注意到某些氨基酸在中枢的突触传递中起着递质的作用。而且发现，凡是中性氨基酸，如γ�氨基丁酸、甘氨酸、β�丙氨酸等对中枢神经元表现抑制作用，而酸性氨基酸如谷氨酸、天门冬氨酸则表现为兴奋作用。 有一些小分子肽类在中枢神经系统中也具有神经递质同的作用。1975年发现的脑啡肽(enkephalin)是由五个氨基酸残基构成的寡肽，从猪脑中分离出来的脑啡肽又分为两型。 蛋氨酸型(蛋脑啡肽，Met－enkephalin)： H－酪－甘－甘－苯丙－蛋－OH 亮氨酸型(亮脑啡肽，Leu－enkephalin) H－酪－甘－甘－苯丙－蛋－OH 它们是由脑细胞内合成的具有吗啡样作用的肽，故名脑啡肽。已知吗啡(morphine)要先与脑内的吗啡受体结合才能产生镇痛、欣快作用，而脑啡肽之所以有吗啡样作用也是因为它们能与吗啡受体结合。吗啡是外来的物质，而脑啡肽是内源性的。此外，已知脑内还有一些能

佚名 分子生物学是从分子水平研究生命本质为目的的一门新兴边缘学科，它以核酸和蛋白质等生物大分子的结构及其在遗传信息和细胞信息传递中的作用为研究对象，是当前生命科学中发展最快并正与其它学科广泛交叉与渗透的重要前沿领域。分子生物学的发展为人类认识生命现象带来了前所未有的机会，也为人类利用和改造生物创造了极为广泛的前景。 所谓在分子水平上研究生命的本质主要是指对遗传、生殖、生长和发育等生命基本特征的分子机理的阐明，从而利用和改造生物奠定理论基础和提供新的手段。这里的分子水平指的是那些携带遗传信息的核酸和在遗传信息传递及细胞内、细胞间通讯过程中发挥着重要作用的蛋白质等生物大分子。这些生物大分子均具有较大的分子量，由简单的小分子核苷酸或氨基酸排列组合以蕴藏各种信息，并且具有复杂的空间结构以形成精确的相互作用系统，由此构成生物的多样化和生物个体精确的生长发育和代谢调节控制系统。简明这些复杂的结构及结构与功能的关系是分子生物学的主要任务。

佚名 分子生物学主要包含以下三部分研究内容： 1 核酸的分子生物学 　　核酸的分子生物学研究核酸的结构及其功能。由于核酸的主要作用是携带和传递信息，因此分子遗传学（moleculargenetics）是其主要组成部分。由于50年代以来的迅速发展。该领域已形成了比较完整的理论体系和研究技术，是目前分子生物学内容最丰富的一个领域。研究内容包括核/ 基因组 的结构、遗传信息的复制、转录与翻译，核酸存储的信息修复与突变，基因表达调控和基因工程技术的发展和应用等。遗传信息传递的中心法则（centraldogma）是其理论体系的核心。 2 蛋白质的分子生物学 蛋白质的分子生物学研究执行各种生命功能的主要大分子――蛋白质的结构与功能。尽管人类对蛋白质的研究比对核酸研究的历史要长得多，但由于其研究难度较大，与核酸分子生物学相比发展较慢。近年来虽然在认识蛋白质的结构及其与功能关系方面取得了一些进展，但是对其基本规律的认识尚缺乏突破性的进展。 3 细胞

佚名 分子生物学是由生物化学、生物物理学、遗传学、微生物学、细胞学、以纛信息科学等多学科相互渗透、综合融会而产生并发展起来的，凝聚了不同专长的科学家的共同努力。它虽产生于上述各个学科，但已形成它独特的理论体系和研究手段，成为一个独立的学科。 生物化学与分子生物学关系最为密切。两者同在我国教委和科委颁布的一个二级学科中，称为“生物化学与分子生物学”，但两者还是区别的。生物化学是从化学角度研究生命现象的科学，它着重研究生物体内各种生物分子的结构、转变与新陈代谢。传统生物化学的中心内容是代谢，包括糖、脂类、氨基酸、核苷酸、以及能量代谢等与生理功能的联系。分子生物学则着重阐明生命的本质――主要研究生物大分子核酸与蛋白质的结构与功能、生命信息的传递和调控。《国际生物化学学会》和《中国生物化学学会》现昀已改名为《国际生物化学与分子生物学学会》和《中国生物化学与分子生物学学会》。 细胞生物学与分子生物学关系也十分密切。传统的细胞生物学主要研究细胞和亚细胞器的形态、结构与功能。细胞作为生物体基本的构

佚名 分子生物学的发展大致可分为三个阶段。 （一）准备和酝酿阶段 19世纪后期到20世纪50年代初，是现代分子生物学诞生的准备和酝酿阶段。在这一阶段产生了两点对生命本质的认识上的重大突破。 确定了蛋白质是生命的主要物质基础。 　　19世纪末Buchner兄弟证明 酵母 无细胞提取液能使糖发酵产生酒精，第一次提出酶（enzyme）的名称，酶是生物催化剂。20世纪20-40年代提纯和结晶了一些酶（包括尿素酶、胃蛋白酶、胰蛋白酶、共同酶、细胞色素C、肌动蛋白等），证明酶的本质是蛋白质。随后陆续发现生命的许多基本现象（物质代谢、能量代谢、消化、呼吸、运动等）都与酶和蛋白质相联系，可以用提纯的酶或蛋白质在体外实验中重复出来。在此期间对蛋白质结构的认识也有较大的进步。1902年EmilFisher证明蛋白质结构是多肽；40年代末，Sanger创立二硝基氟苯（DNFB）法、Edman发展异硫氰酸苯酯法分析肽链N端氨基酸；1953年Sanger和Thompson

佚名 1868年，瑞士的内科医生Friedrich Miescher从外科医院包扎伤口的绷带上的脓细胞核中提取到一种富含磷元素的酸性化合物，将其称为核质(nuclein)；后来他又从鲭鱼精子中分离出类似的物质，并指出它是由一种碱性蛋白质与一种酸性物质组成的，此酸性物质即是现在所知的核酸(nucleic acid)。1944年Oswald Avery,Colin Macleod和Maclyn McCarty发现，一种有夹膜、具致病性的肺炎球菌中提取的核酸�NA(deoxyribonucleic acid,脱氧核糖核酸)，可使另一种无夹膜，不具致病性的肺炎球菌的遗传性状发生改变，转变为有夹膜，具致病性的肺炎球菌，且转化率与DNA纯度呈正相关，若将DNA预先用DNA酶降解，转化就不发生。该项实验彻底纠正了蛋白质携带遗传信息这一错误认识，确立了核酸是遗传物质的重要地位；DNA遗传作用的进一步肯定来自Alfred Hershey和Martha Chase对一个感染大肠杆菌的病毒的研究。即用放谢性同位素32

佚名 核酸是生物体内的高分子化合物，包括DNA和RNA两大类。 一、元素组成 组成核酸的元素有C、H、O、N、P等，与蛋白质比较，其组成上有两个特点：一是核酸一般不含元素S，二是核酸中P元素的含量较多并且恒定，约占9～10%。因此，核酸定量测定的经典方法，是以测定P含量来代表核酸量。 二、化学组成与基本单位 核酸经水解可得到很多核苷酸，因此核苷酸是核酸的基本单位。核酸就是由很多单核苷酸聚合形成的多聚核苷酸。核苷酸可被水解产生核苷和磷酸，核苷还可再进一步水解，产生戊糖和含氮碱基(图15－1)。 图15－1　核酸的组成� 核苷酸中的碱基均为含氮杂环化合物，它们分别属于嘌呤衍生物和嘧啶衍生物。核苷酸中的嘌呤碱(purine)主要是鸟嘌呤(guanine,G)和腺嘌呤(adenine,A)，嘧啶碱(pyrimidine)主要是胞嘧啶(cytosine,C)、尿嘧啶(uracil,U)和胸腺嘧啶(thymine,T)。DNA和RNA都含有鸟嘌呤(G)、腺嘌呤(A

佚名 　　自然界绝大多数生物体的遗传信息贮存在DNA的核苷酸排列顺序中。DNA是巨大的生物高分子，一般将细胞内遗传信息的携带者�染色体所包含的DNA总体称为 基因组 (genome)。同一物种的基因组DNA含量总是恒定的，不同物种间基因组大小和复杂程度则差异极大，一般讲，进化程度越高的生物体其基因组构成越大、越复杂，见(表15-2)。� 表15-2　某些有代表性的生物体内DNA大小 分子量 碱基对（bp) 千碱基对(kb) 最简单的微生物 SV40病毒 3×106 5×103 5 λ噬菌体 3.4×107 5×104 50 细菌 大肠杆菌

佚名 随着对基因认识的不断深入，发现在同种生物的不同个体之间，尽管其蛋白质产物的结构和功能完全相同或仅存在着细微的差异，但在DNA水平却存在着差异，尤其在不编码蛋白质的区域以及没有重要调节功能的区域表现更为突出。这种不影响生物体表型的DNA突变被称为中性突变。 分子生物学技术的不断发展已使得从DNA水平直接分析这类突变成为可能。 目前应用较多且成熟的方法是限制性片段长度多态性(Restriction fragment length polymorphism,RFLP)。即当DNA序列中某一个碱基发生突变，使突变所在部位的DNA序列获得或丢失某种限制性核酸内切酶位点；或当DNA分子内部发生较大的顺序突变如缺失、重复、插入，或DNA高变区内某串联重复顺序的拷贝数不同致使其两侧限制性核酸内切酶位点发生相对位移时，利用相应的限制性核酸内切酶消化此DNA，便会产生与正常不同的限制性片段。这样，在同种生物的不同个体中就会出现不同长度的限制性片段类型。 因为DNA的中性突变常以孟德尔显性遗传

佚名 DNA的一级结构决定了基因的功能，欲想解释基因的生物学含义，首先必须知道其DNA顺序。因此DNA序列分析(DNa sequencing)是分子遗传学中一项既重要又基本的课题。 　　1986年由美国学者提出的，目前正在实施的人类 基因组 计划(human genome project)，则是要通过对人类基因组3×109bp全序列的序列分析和人类基因的染色体图谱制定达到了解其结构，认识其功能，即从分子遗传学水平来认识人类自身的结构和功能特征的目的。 核酸的核苷酸序列测定方法已经过近20年的发展，因而测序的具体方法五花八门、种类繁多。但是究其所依据的基本原理，不外乎Sanger的核酸链合成终止法及Maxam和Gilbert的化学降解法两大类。虽然原理不同，但这两种方法都同样生成互相独立的若干组带放射性标记的寡核苷酸，每组寡核苷酸都有固定的起点，但却随机终止于特定的一种或多种残基上。由于DNA链上每一个碱基出现在可变终止端的机会均等，因而上述每一组产物

佚名 1953年，Watson和Crick提出了著名的DNA分子的双螺旋结构模型，揭示了遗传信息是如何储存在DNA分子中，以及遗传性状何以在世代间得以保持。这是生物学发展的重大里程碑。 在DNA双螺旋结构模型建立之前，早在1868年，Miescher已经从脓细胞提取到核酸与蛋白质的复合物，当时称为核素(nuclein)。但核酸在生命活动中的重要地位，却迟至本世纪50年代才被认识。 本世纪20年代，Levene研究了核酸的化学结构并提出四核苷酸假说；40年代末，Avery,Hershey和Chase的实验严密地证实了DNA就是遗传物质；50年代初，Chargaff应用紫外分光光度法结合纸层析等简单技术，对多种生物DNA作碱基定量分析，发现DNA碱基组成有如下规律(表15－3)。� 表15-3　不同生物来源的DNA四种碱基比例关系 DNA来源 腺嘌呤（A） 胸腺嘧啶（T） 鸟嘌呤（G） 胞嘧啶

佚名 早在1948年，Buchanan等采用同位素标记不同化合物喂养鸽子，并测定排出的尿酸中标记原子的位置的同位素示踪技术，证实合成嘌呤的前身物为：氨基酸(甘氨酸、天门冬氨酸、和谷氨酰胺)、CO2和一碳单位(N10甲酰FH4，N、N10－甲炔FH4)(图8－3)。 图8－3　嘌呤环合成的原料来源 随后，由Buchanan和Greenberg等进一步搞清了嘌呤核苷酸的合成过程。出人意料的是，体内嘌呤核苷酸的合成并非先合成嘌呤碱基，然后再与核糖及磷酸结合，而是在磷酸核糖的基础上逐步合成嘌呤核苷酸。嘌呤核苷酸的从头合成主要在胞液中进行，可分为两个阶段：首先合成次黄嘌呤核苷酸(inosine monophosphate IMP)；然后通过不同途径分别生成AMP和GMP。下面分步介绍嘌呤核苷酸的合成过程。 1.IMP的合成：IMP的合成包括11步反应：(图8－4) 图8-4 IMP的合成 (1)5－磷酸核糖的活化：嘌呤核苷酸合成的起始物为α－D－核糖－

佚名 与嘌呤合成相比，嘧啶核苷酸的从头合成较简单，同位素示踪证明，构成嘧啶环的N1、C4、C5及C6均由天冬氨酸提供，C3来源于CO2，N3来源于谷氨酰胺。(图8－7) 图8－7　嘧啶环合成的原料来源 嘧啶核苷酸的合成是先合成嘧啶环，然后再与磷酸核糖相连而成的。 1.尿嘧啶核苷酸(UMP)的合成，由6步反应完成：(图8－8) 图8－8　UMP的生物合成 (1)合成氨基甲酰磷酸(carbamoyl phosphate)：嘧啶合成的第一步是生成氨基甲酰磷酸，由氨基甲酰磷酸合成酶Ⅱ(carbamoyl phosphate synthetase Ⅱ，CPS－Ⅱ)催化CO2与谷氨酰胺的缩合生成。正如氨基酸代谢中所讨论的，氨基甲酰磷酸也是尿素合成的起始原料。但尿素合成中所需氨基甲酰磷酸是在肝线粒体中由CPS－Ⅰ催化合成，以NH3为氮源；而嘧啶合成中的氨基甲酰磷酸在胞液中由CPS�Ⅱ催化生成，利用谷氨酰胺提供氮源。CPS－Ⅰ和CPS－Ⅱ的比较见下表8－1。

佚名 DNA与RNA有两方面不同：(1)其核苷酸中戊糖为2�脱氧核糖而非核糖。(2)含有胸腺嘧啶碱基，不含尿嘧啶碱基。 图8－11　大肠杆菌硫氧化还原 蛋白的320残基亚单位结构图 (一)脱氧核糖的生成： 脱氧核糖核苷酸是通过相应核糖核苷酸还原，以H取代其核糖分子中C2上的羟基而生成，而非从脱氧核糖从头合成。此还原作用是在二磷酸核苷酸(NDP)水平上进行的。(此处N代表A、G、U、C等碱基)。 催化脱氧核糖核苷酸生成的酶是核糖核苷酸还原酶(ribonudeotide reductase)。已发现有三种不同的核糖核苷酸还原酶，此反应过程较复杂。核糖核苷酸还原酶催化循环反应的最后一步是酶分子中的二硫键还原为具还原活性的巯基的酶再生过程。硫氧化还原蛋白(thioredoxin)是此酶的一种生理还原剂，由108个氨基酸组成，分子量约12kD。含有一对邻近的半胱氨酸残基(图8�11)。所含硫基在核糖核苷酸还原酶作用下氧化为二硫键，后者再在在硫氧化还原蛋白还原酶(thi