秦惠基 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
秦惠基 (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,
秦惠基 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
秦惠基 物质代谢又称新陈代谢,是生物体内各种化学变化的总称,在体内进行的变化包括同化作用中的化学变化,也包括异化作用中的化学变化,同化作用意味着合成代谢,而异化作用意味着分解代谢。合成代谢是将从食物中得来的或体内原有的小分子物质合成为体内结构上的及功能方面的分子,一般多为大分子化合物;例如,氨基酸在有可利用的能量的条件下,缩合成为大分子的蛋白质。而分解代谢的产物总是一些小分子,如大分子的糖原降解为葡萄糖,而葡萄糖又降解为二氧化碳,同时产生能量,暂时储存于高能磷酸键的ATP中,供合成代谢及各种生理活动之用。不论是合成代谢,还是分解代谢,都不是简单的过程,需要通过一系列的化学反应来逐步完成,而这些化学反应是在体内较温和的环境中,在酶的催化下,以极高的速度进行。这一系列的化学反应依次衔接起来,就称为代谢途径。总之,物质代谢就是生物体在其生命过程中,从其周围环境中取得物质,在体内通过各种代谢途径,最后将其转变为最终产物,又交回环境的过程。 (一)物质代谢的研究方法 体内物质代谢的途径不
秦惠基 微生物(microorganism)是存在于自然界中的一群体形细小、构造简单、肉眼直接看不见,必须借助于光学显微镜或电子显微镜放大几百倍、几千倍甚至几万倍才能观察到的微小生物。微生物虽然个体微小,但具有一定的结构、生理功能,并能在适宜的环境中快速地生长和繁殖。 微生物的种类繁多,至少在十万种以上。按其结构、组成等差异,可分成三大类。 1.非细胞型微生物 体积微小,能通过滤菌器;只能在活细胞内生长增殖,病毒属之。 2.原核细胞型微生物 仅有原始核,无核仁和核膜;缺乏完整的细胞器。这类微生物有细菌、衣原体、立克次体、支原体、螺旋体和放线菌。 3.真核细胞微生物 细胞核的分化程度较高,有核膜、核仁和染色体;胞浆内有完整的细胞器。真菌是真核型微生物。 由于病毒、细菌、真菌等形态、结构、生理活动、代谢产物等不尽相同,它们又可各自进一步分类。 例如病毒若按寄生宿主分类,则有细菌病毒(噬菌体)、植物病毒、动物病毒等。根据病毒
秦惠基 (一)微生物学的经验时期 公元二千多年的夏禹时代,就有仪狄作酒的记载。北魏(386~534)贾思勰《齐民要术》一书中,详细地记载了制醋方法。我国古代人民也发现豆类的发酵过程,从而制成了酱。长期以来,民间常用的盐腌、糖渍、烟熏、风干等保存食物的方法,实际上都是防止食物因微生物生长而腐烂变质的好方法。 十一世纪时。北宋未年刘真人就有肺痨由虫引起之说。意大利学者Fracastoro(1483~1553)认为传染病的传播有直接、间接和通过空气等几种途径。奥地利医师Plenciz (1705~1786)主张传染病的病因是活的物体,每种传染病由独特的活的物体所引起。十八世纪清乾隆年间,我国师道南在天愚集鼠死行篇中写道:“东死鼠,西死鼠,人见死鼠如见虎,鼠死不几日,人死如圻堵,昼死人莫问数,日色惨淡愁云护,三人行来十步多,忽死两人横截路…”。生动地描述了当时鼠疫猖獗流行的可怕、凄惨状况,同时正确地指出了鼠疫与鼠的关系。 在预防医学方面,我国自古以来就有将水煮沸后饮用
秦惠基 (一)病原微生物 微生物在自然界中分布极为广泛。土壤、空气、江河、海洋等都有数量不等、种类不一的微生物存在,其中以土壤中微生物最多。在人体、动植物的体表以及人体和动物体与外界相通的腔道如呼吸道、消化道等,均有多种微生物存在。正常情况下寄居于人体表面及与外界相通腔道如口腔、鼻咽腔、肠道以及泌尿生殖道中的微生物称之为“正常菌群”。 微生物在自然界中绝大多数对人类动植物是有益的、必需的。例如,土壤中的微生物能将动植物的有机蛋白质转化为无机含氮化合物、以供植物生长的需要,而植物又为人类和动物所食用。空气中的大量氮气,只有依靠固氮菌等作用才能被植物吸收。肠道中的大肠杆菌能合成维生素B、维生素K,供机体所利用并具有拮抗某些病原菌的作用,目前受到广泛应用的抗生素都是微生物的代谢产物,用于治疗各种急、慢性传染病,因此,微生物与人类的关系极为密切。 自然界中除了一部分对人类有益的微生物外,还有一部分能引起人类和动植物的病害,这些具有致病性的微生物称“病原微生物”。例如,能引起人类
秦惠基 寄生虫病(Parasitosis)对热带和亚热带地区亿万人民和全世界的家禽家畜危害很严重,造成的健康、生命和经济损失难以估量。联合国开发计划署/世界银行/世界卫生组织联合倡议、并得到所有国家支持的“热带病特别规划”要求防治的6 类主要热带病中,除麻风病外,其余5类都是寄生虫病。它们是疟疾(malaria)、血吸虫病(schistosomiasis)、丝虫病(filariasis)、利什曼原虫病(leishmaniasis)和锥虫病(trypanosomiasis)。据估计,热带地区有3亿多人受疟疾威胁,约 1亿为现症病人,仅在非洲每年死于疟疾的儿童约100万;有76个国家和地区流行血吸虫病,5.6亿人受威胁,血吸虫病患者约1.6亿;丝虫病患者约2.5亿,其中5%有症状,而居住在受丝虫病威胁地区的居民约有9亿零5百万;全世界每年有40万利什曼原虫病的新发病人;锥虫病在南美约有1000万病人,非洲约有8000万人受威胁。此外,全球钩虫感染(hookworm infection)的人数已超
秦惠基 我国幅员辽阔,地跨寒、温、热三带,自然条件千差万别,寄生虫病病种多,有的流行猖獗。为了保护人民健康,党和政府动员全国人民对几种主要寄生虫病进行了防治,已经取得很大的成就:如疟疾,解放前每年发病人数估计为3000万。至1981年已降至约300万,1982年约200万,1983年约140万,1984年降至约90万。全国无疟或发病率在万分之一以下的县(市),1982年为63.5%, 1984年升至73.4%,而发病率在100/万以上的县(市), 1984年比1982年有所降低,分别为1.6%及4.5%,1986年降至36.4万,发病率为34.75/10万,达到建国以来的最低水平,已有157个县(市)经考核达到卫生部下达的基本消灭疟疾的标准。又如日本血吸虫病(schistosomiasis japonica),在开展防治以前,估计全国有1000万病人,当时全国人口的1/5生活在血吸虫病疫区。至上985年,原有血吸虫病流行的372个县(市)中,已有274个达到了消灭或基本消灭的指标。历史上流行于
秦惠基 寄生虫学是研究寄生虫病病原(寄生虫)的生物学、生态学、致病机制、实验诊断、流行规律和防治的科学。从寄生虫进入人体,建立寄生关系,发展为寄生虫病的流行,以及从寄生虫病流行的压缩、控制到终止流行和长期巩固,都是寄生虫学必须用理论和从理论到实际加以阐明的领域。例如:①寄生虫学是从寄生虫病的病原学和病原种群动力学的角度,论证上述过程的基本原理,并用以直接揭示寄生虫病流行的规律。从病原种群的遗传变异和生态变化,预测和确证流行区性质的改变。从病原增殖与致病能力及其和外界条件的关系探索病理生理变化和临床表现。②从寄生虫学角度,对于新近出现在某一地区的寄生虫(人源的或人兽共患的)或者已经得到控制或消灭的寄生虫病进行监测、预报和防止回升。③从寄生虫的物质代谢的研究,提示合成新的抗寄生虫药物的途径。 为了适应我国经济建设的需要和实现世界卫生组织提出的“2000年人人享有卫生保健”的目标,寄生虫病的防治工作必须深入持久地开展。了解、掌握和更新寄生虫学的理论、知识和技术则是寄生虫学工作者和医学工作者应
各门科学的理论(如控制论,信息论,系统论,综合分析的数学理论,基因论,运筹学,群体遗传学与生物种群动力学理论等)和技术(如生物工程技术,计算技术,核技术,杂交瘤技术,电镜技术,群体遗传学与群体实验生态技术等)的引进促使寄生虫学研究向多个方向发展。例如: 1.综合影响与综合致病 从某一种寄生虫与宿主的相互关系及其致病能力与致病机制,研究多种病原对宿主的综合影响与综合致病。 2.综合防治 从单一寄生虫病的防治到多种寄生虫病综合防治与生态系统(ecosystem)“管理”。 3.实验生态学,种群数量动力学与流行病学动力学 从以表达量与动态为特征的实验生态与种群数量动态研究寄生虫病流行动态,是寄生虫学正在研究的一个新领域。用数学公式模拟量的动态关系是对上述各种动态较理想的概括,因此能较好地反映主动量和各个向量的量变关系。 4. 种群遗传 以揭示种群遗传变异及其规律为基础,阐明病原种群遗传性改变和寄生虫病流行区性质变化之间的关系。 5.分子寄生虫学 从亚细胞水平到分子水平研究寄生虫演化的亲缘关系,寄生虫形态与机能、生理
秦惠基 自然界有了生物以后,就逐渐出现生物与生物之间的关系。随着生物的演化这种关系也在演化。在千差万别的生物关系中,两种生物一道生活的现象非常普遍,统称为共生现象或共生(symbiosis)。如按两种生物之间的利害关系可粗略地归类:一方受益,另一方既不受益也不受害者,称为共栖(commensalism),例如人口腔内的齿龈内阿米巴(Entamoeba gingivalis)以细菌为食物,但不侵犯组织;双方互相依赖,彼此受益者称互利共生(mutualism),例如牛、马胃内生活的纤毛虫在分解植物纤维过程中获得营养物质,而纤毛虫的死亡则为牛、马提供蛋白质;一方受益,另一方受害者则称寄生(parasitism),例如寄生于植物、动物或人的病毒、立克次体、细菌、真菌、寄生虫。通常寄生的一方称寄生物(parasite),被寄生的一方称宿主(host),属于动物的寄生物则称寄生虫。在分类上,寄生虫分属原生动物(原虫,protozoa),扁形动物,线形动物,棘头动物( 这三类统称蠕虫, helminths)
秦惠基 1.寄主虫与宿主在形成寄生生活的漫长过程中,各寄生虫所处的演化阶段不同。因此,现在我们看到的、可能反映这一历程的寄生虫的生长发育过程(即寄生虫的生活史)是各式各样的。这包括发育的阶段,宿主的数目和种类、寄生的部位,寄生期等等。根据寄生部位,在宿主体表生活的寄生虫称体外寄生虫(ectoparasite),在体内生活的,则称体内寄生虫(endoparasite)。生活史中至少有一个时期必须过寄生生活的,称专性寄生虫(obligatory parasite)。而有些自生生活的原虫或线虫,如遇到某些机会时,其生活史中的一个发育期也可进入宿主体,过寄生生活,则称兼性寄生虫(facultative parasite)。寄生虫因偶然机会侵入非正常宿主者称偶然寄生虫(accidental或incidental parasite)。成虫期必须过寄生生活的寄生虫称长期性寄生虫(permanent parasite)。只在取食时暂时与宿主接触,取食后即行离去者(如吸血昆虫)称暂时性寄生虫(temporary
秦惠基 寄生现象的出现及其演化对寄生虫和宿主双方各自的演化注入了新的因素,并成为对宿主和寄生虫自然选择的重要条件。在这过程,寄生虫与宿主之间相互作用的某些特性被保存下来,并反映在双方的种群遗传物质上。 对宿主来说,寄生虫及其产物都是异物。寄生虫的抗原致敏宿主免疫活性细胞,诱发宿主产生免疫应答,其效应机制、表现和结局参看“寄生虫感染的免疫”。 寄生虫在细胞、组织或腔道内寄生,可以由于机械性作用,破坏细胞,损伤组织。这不仅见于成虫,而且也见于移行中的幼虫。疟原虫破坏红细胞,钩虫损伤小肠粘膜,蛔虫幼虫移行穿破肺泡毛细血管等都是例证。肠管寄生虫还可影响宿主对营养素的吸收,可导致吸收不良或营养不良。蓝氏贾第鞭毛虫吸器吸附小肠粘膜,蛔虫唇瓣上的齿列损伤肠绒毛均可阻碍或影响小肠吸收功能。钩虫咬吸并损伤肠粘膜吸取血液,阔节裂头绦虫吸收维生素B12可分别引起缺铁性 贫血 和巨细胞性贫血。 在动物试验已证明,宿主的遗传素质不同对寄生虫所产生的应答性(res
秦惠基 寄生虫感染的免疫是寄生虫与宿主之间相互作用的主要内容,与宿主的易感性和抵抗力以及寄生虫病的致病机制有密切关系。 寄生虫的抗原十分复杂。按来源可粗分为排泄/分泌抗原(excretory/secretory antigen,ES antigen)和体抗原(somatic antigen)。在免疫学上重要的抗原是可与宿主免疫系统直接接触的抗原,例如,虫体体表的表面抗原(surface antigen),虫体的排泄分泌物、蜕皮液、囊液以及在虫体寄主的细胞膜上表达的抗原。在这些抗原中,有能引起宿主对体内寄生虫或对再感染产生保护性免疫的保护性抗原。寄生虫的虫属、虫种、虫株或虫期之间可分别存在共同抗原,但也有相应的特异性抗原。 寄生虫抗原致敏宿主免疫系统,诱发免疫应答(immune response),包括体液免疫和细胞免疫,对体内寄生虫可产生免疫效应,对同种寄生虫的再感染可产生抵抗力。 体液免疫是抗体介导的免疫效应。抗体属免疫球蛋白,包括IgM,IgG,IgA,IgE和Ig
秦惠基 在自然界,每种寄生虫是以种群(popu1ation)的形式存在的,包括寄生虫生活史各期群体的总和。种群的延续是寄生虫在自然界得以存在的前提,而延续又必须以一定的种群数量为基础。寄生虫具有很强的生殖能力,例如原虫的无性增殖,蠕虫的产卵或产幼虫。但是,由于外界多种因素的制约,寄生虫能够完成生活史中下一阶段或各个阶段的发育而又能进入新的宿主的机会是很少的;而它的生殖能力却是对这种现象的补偿。 寄生虫种群的延续,或者说寄生虫在宿主之间的传播受生物因素,自然因素和社会因素的制约或影响。 在生活史为直接型(不需要中间宿主)的寄生虫,从宿主排出的发育期可能已具传染性(或称感染期),即可进入新宿主;或者尚须在外界发育为感染期,始可在新宿主体内继续发育。 在生活史为间接型(需要中间宿主)的寄生虫,从宿主排出的发育期或者对中间宿主已具传染性,或者尚须发育始能进入中间宿主;如果需要第二中间宿主,寄生虫同样要发育到能在其体内生活的阶段,才能进入宿主体内。 上述寄生虫的宿主转换,
秦惠基 1. 带虫者、慢性感染和隐性感染人体感染寄生虫以后可以出现临床症状和体征。也可以没有临床表现,而成为带虫右(carrier)。带虫者的出现与感染的虫数(虫荷worm burden)、宿主的免疫状态和营养状态等因素有关。在肠道线虫感染,常常是多数感染者的虫荷较轻,而少数感染者的虫荷较重。 寄生虫在人体内的生存时间一般较长,在临床上出现急性炎性症状以后(例如阿米巴病、急性血吸虫病,疟疾,丝虫病)常常转入慢性持续感染,并出现修复 性病 变,例如血吸虫病出现的肝纤维化,丝虫病的淋巴管阻塞,猪囊虫病的纤维性包囊等。慢性感染的出现与宿主对大多数寄生虫不能产生完全免疫有关。 寄生虫的隐性感染(suppressive infection)是既没有临床表现,又不易用常规方法检获病原体的寄生现象,例如肺孢子虫,弓形虫,隐孢子虫等。当机体免疫功能不全时,例如长期应用肾上腺皮质激素,抗癌药物或患艾滋病(AIDS),这些寄生虫的增殖力和致病力均增强,可致患者死亡
秦惠基 寄生虫与寄生虫病是寄生现象、自然因素和社会因素相互联系又相互制约的、复杂的社会现象,它们成为基础医学、临床医学和预防医学的一个组成部分。 寄生虫学是以本学科的体系为基础,联系并吸收有关学科的理论和技术,不断丰富和更新内容发展起来的。当前,寄生虫学的研究除了保存一些传统的方法以外,已进入到亚细胞和分子水平,为深入了解寄生虫与宿主之间的相互关系,更好地防治人体寄生虫病提供了条件。 建国30多年来,我国寄生虫学工作者参加了全国范围的主要寄生虫病防治工作,充分发挥了理论联系实际,实验室联系现场,基础学科联系临床、预防学科的作用,使我国寄生虫学的发展具有明显的理论、应用以及两者相结合的特色。 学习寄生虫学要了解人体寄生虫的基本知识、技术和规律,在分析综合的基础上。掌握其共性和个性;要联系解剖学、组织学、生理学、生物化学、免疫学、病理学等学科有关理论知识,在学习中学会思考,要重视技术操作,学会基本的检验诊断方法。这些都将为学习寄生虫病的临床和预防方面的知识打下基础。
秦惠基 临床上常提到阿米巴病,不少人对这个名称比较陌生。其实,我国古代医书《 伤寒论 》、《内经 素问 》、《诸病源候论》等,早就记载有“下痢”、“疫痢”、“赤痢”等症,其中,就包括阿米巴病。1875年,俄国一位外科医师在一个农民痢疾病人的粪便和大肠肠壁的溃疡中发现了可以运动的、形状不规则的、含有人体红细胞的原虫。在把病人的粪便灌进4只狗的肠道以后,其中一只发生痢疾。后来,人们就将这种原虫定名为“阿米巴”,全名又称“溶组织内阿米巴”。 阿米巴原虫的个体很小,生命过程中有两种形态――包囊、滋养体,都要在高倍显微镜下才能见到。包囊可以随着病人的粪便排到体外,在环境条件较差或个人卫生习惯不良的情况下,含有包囊的排泄物可能直接污染手指、食物或饮水,或被苍蝇、蟑螂四处携带,使其他健康人受到感染。包囊进入肠道以后,很快转变成另一种形态--滋养体。正常条件下,滋养体以人体肠道中的食物碎片及细菌为食,并不危及人体健康。由于感染、中毒等因素的影响,肠壁出
秦惠基 打摆子,医学上称作疟疾。病人发病时,先发冷,冷得浑身哆嗦;接着发热,热得浑身发烫;后来又大汗淋漓,好象从水里捞起来一样……。这都是一种很小的、要在高倍显微镜下才能见到的寄生虫在血里作怪的结果。由于它能使人患疟疾,所以把它称作疟原虫。 疟原虫是由蚊子传播的。蚊子在疟疾病人皮肤上叮咬吸血时,疟原虫随着血液进到蚊子体内,受精、发育、繁殖,变成疟原虫的另一种形态――具有感染性的子孢子。当这些蚊子再次叮咬健康人的时候,子孢子随着蚊子的唾液侵入人体。首先进入肝脏,经过几天的发育、繁殖,然后进入血液。 疟原虫进入血液以后,很快侵入红细胞(以前又称红血球),迅速发育并大量繁殖。最后,被它们侵害的红细胞破裂、死亡。随着红细胞的瓦解,这些疟原虫以及它们的代谢产物都进入血流中。人体内有个很敏感的体温调节中枢,受到这些物质的刺激,立刻使人体温升高。最初,为了防止散热,体内很多血管,特别是皮肤表面血管收缩起来,使人浑身发冷,咀唇青紫、面色苍白、全身哆嗦,这就是所谓的打摆子。 体温升到39