生化反应与医学实践

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,生化反应与医学实践,将生化反应的“线路图”与生命活动联系起来，把生物化学理解为“生命的化学”是最恰当不过了。因此，对于生命卫士-医生来说，生物化学具有特殊的地位，没有足够的生化知识，医疗实验就会失去基础。,医学实践的主要内容是诊断、治疗和预防疾病。疾病的发生包含外因（如病毒、细菌、化学物质和物理因素）和内因（生化反应异常）。从诊断角度讲，只要找出外源性因素即可作出诊断，如乙型肝炎患者血清中常存在乙肝病毒抗原，铅中毒患者体内有铅的蓄积等等。但也有很多场合找不出明确的外因，这就必须从生化反应过程中寻找异常处。,另一方面，归根到底来说，外因还得通过内因起作用。许多外部因素是干扰破坏了正常的生化反应过程才引起疾病的，如射线可引致体内游离自由基反应而干扰一系列别的生化反应，并可直接损伤DNA和蛋白质，从而引起射线病。由于体内生化反应千千万万，有时也难免出错，若不及时得到纠正，也会生病。从上述可见，由于外因和内因交织在一起，导致生化反应异常的种类多样，使得疾病类型纷纭复杂，各种疾病的鉴别诊断也复杂化。然而有一点可以肯定，正因如此，从生化反应上至少可以回答大部分的病因并作出诊断。,现在让我们参加这样一个病例报告会：,医生A介绍说，患者是一个小孩，主要症状为严重的关节炎和肌肉刺痛，但无红肿和畸形改变，不发热，心脏和白细胞计数检查指标正常。基层医院不能确诊而转本院。根据以上指征，该病例已可排除风湿样或风湿性关节炎，但其他关节炎症和肌肉刺痛的病因目前还不十分清楚，当然痛风病不能排除。不论如何该病例可能存在某些生化代谢异常或缺陷，所以请生化研究室的同志一起会诊。,再说说疾病的治疗与生化反应的关系吧。化学药物治疗是疾病治疗中的主要手段。从根本说，药物具有消除外因和调节内因使之正常化的功能才能发挥疗效，而这又是离不开生化反应的。如大家熟知的磺胺药，它对某些细菌感染性疾病具有良好的疗效，是因为能阻断细菌细胞内叶酸的合成使之死亡，人体细胞由于不存在叶酸合成的机制，故不受影响。还有许多这样的例子。,从以上叙述可以看出，一个好的治疗方法的产生必须巧妙地运用生化反应的特点。让我们更多地、更自觉地把生化知识运用到医疗实践中去吧。,“这是一个绝好的生化代谢病的例子”，一位中年研究人员接着介绍，“根据A医生的介绍，我们推测该病例很可能与嘌呤分解代谢异常用关，因为象痛风病和Lesch-Nyhan综合症等病由于嘌呤分解代谢加速而使终产物尿酸增加并积存在肌肉中和关节处，引起炎病和疼痛。故首先须测定患者血清和尿液中尿酸的含量。”化验结果表明，此二项指标均比正常值低80%左右，这证明该病例不属于嘌呤分解代谢过盛病，而嘱于嘌呤分解代谢阻碍症。从反应“线路图”可知，凡阻断嘌呤分解代谢过程中的任一环节都可能引起尿酸产生减少。,我国医学生化的展望,生物化学对医学的贡献可以归纳为四个方面：,（1）生物化学为临床提供了各种生化测定方法，供诊断、病情的随访及预后之用。,（2）生物化学为许多疾病。如过去航海者易患坏血病，后来生化工作者发现此病是缺乏维生素C所引起的。,（3）生物化学也为疾病的治疗提供药物。胰岛素、甲状腺素、生长激素等一些激素是生化工作者发现、提纯并制成制剂供临床使用的。其它还有各种维生素、抗生素、核苷酸制剂等。,（4）找出一些药物的作用机制。这对于一些药物的正确使用以及新药物的设计提供依据。,例如研究证明青霉素的作用机制是抑制细菌的细胞壁合成；利福霉素的作用机制是抑制了细菌的RNA聚合酶，使细菌的DNA不能转录。,有人认为生物学中分子生物学是它的主要部分，目前正处在一个爆炸发展阶段，而不是一场,革命。它不象量子理论或相对论那样，对原有的概念加以改变，而是实验手段的大量增加，其,应用对长期以来悬而未决的生物学问题作出了答案。,下面重点介绍在医学上极为重要几个方面的工作及其前景:,基因工程:,基因工程是七十年代初开始发展起来的一种新技术。由于它的广阔应用前景，在短短的几十年中，进展非常迅速。用基因工程的方法可以生产医药方面需要的、但生物来源含量很少而价格昂贵的激素或疫苗。,癌基因:,肿瘤的病因和发病过程是人们长期研究的重大课题。虽然对肿瘤进行了大量的研究工作，但只是到找到癌基因才有了重大的突破。找到癌基因的重大意义在于把肿瘤的发生和遗传学联系起来了，它说明肿瘤与基因有关。八十年代初有三个试验室同时利用基因克隆的方法从人膀胱癌及鸡淋巴瘤DNA中分离出注和动物体内可以引起肿瘤的基因，名为癌基因。癌基因的发现无疑对肿瘤的病因及发病过程的了解是一大突破，也将对肿瘤的防治提供线索，如制成抗肿瘤疫苗，将单克隆抗体与同位素结合可供肿瘤早期诊断。有人认为本世纪不有可能达到防治肿瘤的目的。,基因治疗:,基因治疗是用正常基因取代有缺陷的基因，从而达到治疗目的的方法。有人对基因治疗抱乐观态度，认为体细胞基因治疗可能在一、二年内在动物身上部分获得成功，然后进一步用于人类。,单克隆抗体:,传统制备抗体的方法是将抗原免疫动物，所产生的抗体是多种抗体的混合物，或可称为多克隆抗体。单克隆抗体，顾名思义是单个细胞增殖形成的细胞群所产生的抗体，它具有专一性的特点，即它是针对某一单一抗原决定簇的。单克隆抗体有很大的应用价值，单克隆抗体由于有较高的灵敏度，特异性和快速的特点，已应用于一些疾病的临床诊断方面，如生长激素及铁蛋白的测定。此外，乙型肝炎、脑膜炎和癌症的诊断，也已试用单克隆抗体。也可以和药物结合使它结合到肿瘤部位上，以便药物能集中发挥作用，也可制成疫苗来治疗肿瘤。,脑生化的研究:,人脑有一百亿个脑细胞，每一个平均与一千个其它脑细胞相连接，是一个非常复杂的系统。脑掌管着人们的行为、学习、记忆、感觉、思维等活动。这些过去是属于心理学范畴的课题，现在人们却要搞清它的物质基础，即在这些活动过程中脑起了哪些化学变化，以及哪些组织形态上起了变化。有人认为脑生物学的进展将是二十世纪最后二十年最突出、最引人注目的进展。,此外，生物的分化、发育、生长是最近的重大课题，研究的课题主要有两个方面，一是发育的过程，一是发育是如何调节的。后者由于DNA重组技术和生命的主要物质核酸、蛋白质以及糖类、脂质间的相互作用的了解，将会逐渐认识。,未来的生物化学医院,生物化学的诞生与发展，固然源起于化学和生理学，然而医学的研究和临床实践对生化理论的发展及技术进步却也有着不可磨灭的贡献。众所周知，早在20年代，班丁(Banting)医生与其合作者就发现了胰岛素；迄今人们仍公认DNA是由瑞士医生Miescher于1869年发现的；阐明乙酰化反应中需要CoA的Lipmana也是学医的。同样，生物化学对促进医学的发展也做出了自身的贡献，它的研究成就历来就可直接或间接地为医学所运用。,现在，“病理生化学”已远远超过原来“分子病”的范畴，很多疾病的病因都要用生物化学或分子生物学的原理来进行解释；生化的技术和理论在对疾病预防和诊治方面，占有得天独厚的优势。,自70年代以来，由于生物化学和分子生物学研究的深入发展，分子免疫学、分子病理学、临床酶学以及生物工程等与医疗实践有紧密关系的学科或专业，相继应运崛起；若是在一个具有完备医疗体系的医院里，再配备以上述学科或专业的学科或开发中心，建立一所颇具规模、能以运用生化技术和生物工程产品为专长的“生物化学医院”看来只是个时间和决策问题了。,“生化医院”这一名称，乍听起来可能一时尚不乐于接受。其实，“医学生化学”或“病理生化学”早已“顺理成书”，现在或未来只是要把它的论述系统地付诸于实施而已；更何况突出某一特色而成为独树一帜的医院现在也并非寡闻罕见。已见于报道的，如日本人利用森林中不同种类的树体代谢所散发出各异的芳香物质治疗一些痼疾有佳效（如从枞树所释放的物质能有效地抑制金黄色葡萄球菌和百日咳杆菌生长），故他们将这种医院命名为“森林医院”。原苏联某海滨医院有“水果医院”之称，他们发现，菠萝、梨、樱桃、杨梅等水果富含果胶，糖尿病患者定时定量食用可改善胰岛素分泌以降低血糖；而柑桔、柚、桃、杏和草莓等水果富含尼克酸和维生素C，冠心病患者按医嘱食用有明显降低血脂和降低胆固醇的作用。,用富含维生素C的水果治疗肝炎患者和促进肝功能恢复亦获得效果，这与我国中医用花生仁-红枣汤（富含维生素C）来降低肝炎病人转氨酶作用有异曲同工之效。“中医医院”以中医药的理论和技能为主要手段来诊治疾病，这是我国医药事业中的一个特色。,生物化学是当代医学中一个重要的学科。由于生化和分子生物学的日益迅速发展，在医学诊断中有关先进性指标的测量，如代谢物分析、酶活性测试、基因检查、同位素及发光定位标记等都与生化技术的运用有关；现代的生化制药、医用酶制剂和生物工程产品已在诊疗中被广泛应用；“生物导弹”的研制与试用，更是令世人瞩目、前景诱人。,因此，若是能在一所具一定规模的医院中，实行旧有体制改革、逐渐更新医疗设施、提高医护人员生化和分子生物学水平、以及增设有关生物工程方面的研制与应用科室，或是开发中心，那就不难办成以生化应用为主要特色的“生物化学医院”。实际上这是一所与生物科学发展几乎能同,步运行的现代化医院，把它称之为“生物化学医院”，因它在一定程度上毕竟能代表科学研究与实际应用相结合的一种发展趋势，因而它在下述几个主要方面的优越性一定会逐步的获得社会认可。,1、具有研究与应用一体化的优势。,2、对于癌症这样严重威胁人类生命的疾病，在“生化医院”里可以更有效地对其进行攻关性诊治。,3、民以食为天，而又病从口入，这是天然之理。作为“生化医院”，研究和向社会推荐合理的膳食结构和宣传饮食卫生应是份内的事。,我是如何爱上生物化学这门科学的,(郑集),一个人的兴趣和爱好往往是决定他或她终身事业的动力，先进的人物的事迹和具有吸引力的,读物又往往是启发个人兴趣和爱好的媒介。我选择生物化学作为我的专业是同我的兴趣和我年青,时代所阅读的书籍分不开的。当我在1921年考入成都高等师范学校时，学校把我取入博物部。博,物部的主要学习内容是动物学、植物学、矿物学和少量生理卫生学。目的是培养中学博物课教师。,我对动物、植物形态分类不感兴趣，转学到东南大学后，我对专业的选择长时间徘徊于化学与生物学之间，不能决定以化学为主系还是以生物学为主系。每当学期开始选课时，这个问题总是纠缠着我，给我增加了不少烦恼。好在东南大学的学制与我们现行的学制大不相同，它实行的是选课学分制，每个学生可选择一个主系，一个副系。我把生物学或化学作为主系的各种必修课都选读了，我可用化学为主系毕业，也可以生物学为主系毕业，临毕业时我选了以生物学为主系，化学为副系。,当我读有机化学课时，凡遇到与生物有关的化学内容都特别吸引了我的注意力，在学习生物学课程量，例如读植物生理学、动物生理学和普通生物学时，遇到与化学有关的内容我就特别感兴趣。在那个时候(1922年)生物化学这个名词在国内还很少有人知道，我自己就未曾听说过。我当时有一种幻想，我想：如果将化学同生物学联系起来成一门科学，那该多么好啊。以后我从英文版化学教育(Chemical Education)杂志中读到有机化学家E.Fischer(爱. 费晰尔)传，知道他研究动植物的化学问题，因而对其人起了敬意，为此我曾写了一篇Fischer传在科学杂志上刊出，这是我大学生时期在科学刊物上公开发表的第一篇文章。,其次，引导我走上生物化学专业途径的书籍有两本，一本是郑贞文编的维他命化学小册了(商物印书馆出版)，另一本是美国哥伦比亚大学教授(谢尔曼)写的食物与营养化学(Chemistry of Food and,Nutrition)。这两本书的内容都是与生物有关的化学问题，把化学同生物学联系起来了，使我读后对这样一类的学科发生了极大的兴趣。碰巧，我在中大毕业后，有机会在母校农学院农业化学系当助教，带学生的农产制造实习课，因工作的需要，我接触了一些发酵和微生物学的实际问题。,在教学之余，开始从事研究了一项有关微生物发酵的小题，这使我对微生物在生化上的应用有了点粗浅的认识。,1929年秋，我转到中国科学社生物研究所工作，在图书馆我见到与合写的植物蛋白(Vegetable Protein)，其内容主要是叙述他们两人研究植物蛋白质的化学和营养价值的结果。这本书进一步引起了我对大豆蛋白质研究的兴趣。,在我大学毕业的二十年代，国内较老的几所医学院如北京协和医学院及济南齐鲁大学医学院已给医学生讲授生物化学课程，中国生物学杂志在1927年创刊，登载生物化学研究论文，我这时开始知道世上已有我想从事的生物化学这门科学。我曾积极补习法文，想去法国学习生物化学。,在此时，我得到了公费去美国留学的机会，到美国后正式选修了生物化学，对生物化学的广阔内容有了初步认识，我决定终身从事生物化学的意志就更坚定了。,阅读生物化学发展史对我献身祖国生化事业的决心有所促进。从生化发展资料中我了解到生物化学发展起源于西欧，在二十世纪三十年代初期，生物化学这门科学在欧美也是十分年轻的。在西欧由于生物学和有机化学的发展，以及工农业生产的兴起，通过一些杰出的科学家，主要的如德国的J.von Liebig、E.Fischer、E.Abderhalden和E.Hoppe Seyler，法国的L.Pasteur，英国的M.Foster和等人的努力，生物化学首先在德国，继而在法国、英国得到发展；北欧、北美、日本的生物化学最初都是从德国引入的。美国的第一、二代生化工作者如、及O.Folin等都是在德国留过学的。,我国生物化学的先驱者吴宪教授则受,教于美国O.Folin的。这些生物化学家对各自祖国生化事业所作的努力对我的工作也是很有启发的。,我是怎样选择生物化学作为终身事业,(,王应睐),我于1907年出生在福建金门岛的一个僻静的农村-山后社。全村分上、中、下三堡，我家位中堡。中堡的居民是同一曾祖的后代，大部分是曾在日本经商的侨裔。我父曾先在神户，后在大连、营口、牛庄等地经商。我二岁父亲便逝世，六岁时母亲亦病故。农村无小学，我四岁开始在公办私塾识字读书，十一岁随二哥、三哥到鼓浪屿英教会办的英华书院就学，十七岁毕业后入福州协和大学深造，翌年转南京金陵大学。,我在中学时期兴趣较广泛，乏特殊倾向，中、英文学书籍以及体育活动占去我很多时间。大学一年级时，除喜爱文学和体育外，渐对化学发生较大兴趣。但协和的化学课程不多。于是我遍查全国大学章程，发现南京金陵大学的化学系课程内容最充实，遂于1926年转金陵大学专攻工业化学。1929年毕业，被留校为化学助教，协助教授教有机化学、普通化学和物理化学。,由于工作过忙等原因，一年半后患了肺结核，遵医嘱去北平疗养，前后在西山休养近五年，其间曾由金大派往,燕京大学化学研究院进修，但不满一年又病倒。在养病期间曾广泛浏览关于肺结核病书籍，并时常思考如何解决我国肺结核病广泛流行的严重问题。当时结核病尚无特效药，而在北平(全国亦然)广大穷苦劳动人民中，特别是黄包车夫得病率特高，由于无力休养，死亡率也很高。一人得病，全家遭殃，悲惨情况，难以描述。当时治疗途径不外休养与充足营养，而这两条正是穷苦劳动人民所无法解决的。这问题经常在我脑中盘旋，加上自己长久被病魔纠缠的体会，就决心放弃工业化学，改学生物化学。,因为营养学是生化的一个内容。,我在燕大进修时便着重生化与营养。1935年病愈后，我接受金陵大学电邀，回南京参加淳化镇营养调查计划。这是一项由金大化学系，李斯德医学研究所和金大农业经济系联合组织的规划。,我的任务负责食物营养成分的全部分析研究。翌年，芦沟桥事变，日寇日夜滥炸南京，金大决定内迁。校方考虑到我的健康，劝我暂回鼓浪屿休息，待学校搬定后再返校。1938年春，中英庚款留英考试恢复，并首次设有生物化学(偏重营养学)一个名额。,我在沪参加考试被录取，赴英国剑桥大学专攻维生素。,当时维生素的研究正成为热门，新的维生素不断被发现或人工合成，为此而获得诺贝尔奖金的科学家有十余人。维生素在营养的地位被充分肯定后，微量测定其在各种食物及组织中的含量成为一个迫切需要解决的问题，我进实验室的第一天便被指定研究此课题。当时我所在的实验室设备简陋，连一台离心机、一架普通的光度计都没有，因此只能因陋就简，以最简单的化学或物化方法来完成任务。,在两年时间内，我完成了四种不同的水溶性维生素的微量测定方法，有些结果并与生物测定结果作平行比较，证明其可靠性。我采取这一系列简易可行的方法，目的也是为回国后开展工作做准备。因当时国内研究条件不可能较英国好。我在对测定方法进行研究的同时，还开展了维生素的生理和毒理作用的研究。如与T.Moore合作发现服用过量纯合的维生素A的毒性作用以及维生素E缺乏的组织变态现象。1941年我获得博士学位后，正准备回国，珍珠港事件发生，远东,交通断阻，遂接受英国医学研究委员会特别资助，留剑桥继续从事研究。,四十年代初期，所有主要维生素已先后被发现，有的已被合成，维生素研究的中心问题已转到其作用原理，特别是它们与酶和代谢的关系。欲深入研究，必须具备更坚实的生化基础和广泛的研究经验。同时我也逐渐认识到，营养水平的提高是一个社会问题，不仅是知识问题，而结核病的解决更是一个艰巨、复杂的社会任务，因此我决定利用剑桥的优良条件，充实自己的生化知识，以便回国后更好地开展我国的生化工作。除参加生化系的高级生化训练班外，我还从事著名科学家、细胞色素发现者D.Keilin教授研究豆科根瘤和马肚寄生中心血红蛋白和酶。这段经历对我归国以后的工作产生了很大的影响。,1945年冬，应前中央大学医学院的邀请任生化研究教授。这时正值医学院复员搬回南京，研究条件很差。我有了战时在英因陋就简从事研究的经验，仍能坚持带领生化系教师和研究生进行一些工作，还指导中大农化系的彭加木、夏淑芳和陈春明三位同学完成毕业研究论文。丁光生、徐达道和杨光圻也在我的指导下完成了硕士毕业论文。回顾在中大医学院的二年半时间，虽在万分困难的条件下工作，但师生相处还是愉快的，特别是全系人员都孜孜好学，如饥如渴，给我以极大的鼓舞和欣慰。,1948年春，我应前中央研究院医学研究所筹备组林可胜和冯德培的邀请转到上海医学所筹备处，从事氨基酸代谢与维生素的关系以及酶的研究。和我一道工作的有胡旭初、陈善明、彭加木、汪静英和戎积圻等人，工作条件较中央大学略好，但仍很困难，无经常研究经费，加上解放前夕物价飞腾，人心惶惶，工作难以开展，幸而一年后上海便解放。,新中国诞生后，医学所筹备处并入中国科学院，改名生理生化研究所，冯德培任所长，我任副所长，负责生化部分。当时面临的问题是我国生物化学究竟如何发展。我国在二、三十年代，吴宪先生和他的同工作者曾在临床生化、营养、免疫化学和蛋白质变性等领域作出了重要贡献，但限于当时的历史条件，不可能在较大的发展。汤佩松、殷宏章等先生在植物生化方面也有不少建树。,抗日战争以后全国生化研究几乎全部停顿，仅营养分析尚有少数工作，总的情况与国际生化形势相差甚远。,四、五十年代，国际上酶学、蛋白质、核酸和中间代谢(亦称动态生化)正在飞跃发展，成为生物化学学科的生长点，我认为我国生化必须紧紧围绕着这门学科的生长点以带动全面，但首先必须有一批志同道合的学科带头人。在党和政府的支持下，我们在短短五、六年中便从国外先后争取到酶学专家邹承鲁、蛋白质专家曹天欲，维生素专家张友端、核苷酸代谢专家王德宝和另一蛋白质化学专家钮经义，加上生理生化所成立时归队的代谢专家沈昭文以及1957年由北京转来的周光宇，初步形成了一个不小的骨干队伍。我们尽量使他们在自己专长的领域中继续工作。,我们认为这是使工作迅速开展的途径。但是没有兵也不成战斗队伍。我们从建所初期便举办高级生化训练班，给青年科研工作者传授生化进展的最新知识和生化研究的一些经典实验，使他们能尽快参加工作，在工作中成长，成为导师的得力助手。这种训练班隔二、三年便举行一次，在我所的培干中起了良好的作用。1960年第一次,全国生化会议期间，各地的生化工作者强烈要求参加生化训练班，所以1961年我们举办了一次约有四百人参加的大型培训班。经过这次培训的学员，许多人已成为各地科研和教学的骨干。,1979年和1983年我们又举办了两次大型培训班，规模均在五百人左右。除培训班外，我们还协助大学建立了,生化专业。“文革”前曾在上海科技大学设立了生物物理化学系，培养了一定数量的生化人才。,1958年生物化学研究所在过去生理生化所的基础上单独成立时，各类人员约一百人左右，今天已发展到六百余人；研究范围也扩大了，全所成立了八个研究室和两个直属研究组，在基础理论和实际应用上都为人民作出了贡献。,自从担负了研究所领导工作后，我忙于科学组织与行政工作，自己的研究时间日渐减少，五、六十年代尚能活跃在酶和代谢诸领域，如植酸酶、琥珀酸脱氢酶、醛缩酶、氨基酸代谢等方面，并领导人工合成胰岛素协作组，“文革”中几乎全部停顿(除参加一段时期转移核糖核酸人工合成工作并领导合成协作组外)退居二组以来，准备重新从事力所能及的研究，希望在有生之年为我国的生化事业尽点力量。,