生物分析化学课件ppt

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认识到了贫困户贫困的根本原因，才 能开始 对症下 药，然 后药到 病除。 近年来 国家对 扶贫工 作高度 重视， 已经展 开了“ 精准扶 贫”项 目
5枚奥运奖牌得主、美国“女飞人”琼斯
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外源性
调节物质代谢 和维持生理功能
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部分生物活性小分子及功能
类别
物质
基本功能
生长因子类介质 局部化学介质
胰岛素、表皮、血小 传递细胞间信息 板类生长因子
NO作为NANC神经元递质，在泌尿生殖系统中起着重要作用。成为排尿 节制等生理功能的调节物质，这为药物治疗泌尿生殖系统疾病提供了 理论依据。
现已证明在人体内广泛存在着以NO为递质的神经系统，它与肾上腺素能、 胆碱能神经和肽类神经一样重要。若其功能异常就可能引起一系列疾病。
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▪ 生物分析化学的独特内涵
1、研究对象是生命活性物质，既包括核酸、蛋白质等大分子， 又含有种类繁多的活性小分子和调控分子；
2、研究手段独特，生命体内的活性物质结构复杂、化学性质相似、 生物活性各异，并且在生理条件下相互关联，对它们的分析测试 要求是非破坏性的原位、活体分析；
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连续刺激小脑的上行纤维和平行纤维可引起平行纤维细胞的神经传导 产生长时程抑制(Long-term depression , LTD)，被认为是小脑运动学习 体系中的一种机制，NO参与了该机制。
在外周神经系统也存在L-Arg → NO途径。NO被认为是非胆碱能、非 肾上腺素能神经的递质或介质，参与痛觉传入与感觉传递过程。
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4.4 生物活性小分子分析 生物活性小分子是具有维持机体正常功能、
调节生命活动过程的化学物质的总称；
内源性
细胞分泌信号物质 传递细胞
内/间的信息 调节自身及其他 细胞的代谢和功能
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❖ 分离分析是指将复杂的生物体内物质分离成 ❖ 单一组分或组组分的一类方法，它主要包括电 ❖ 泳（毛细管电泳、二维凝胶电泳和微控芯片电 ❖ 泳等）、色谱技术等。 ❖ 特点是综合多种技术手段将分离与分析有机 ❖ 地结合在一起，提高工作效率。
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（2）在免疫系统中 研究结果表明，NO可以产生于人体内多种细胞。 如当体内内毒素或T细胞激活巨噬细胞和多形核白细胞时，能产生大量的 诱导型NOS和超氧化物阴离子自由基，从而合成大量的NO和H2O2，这在 杀伤入侵的细菌、真菌等微生物和肿瘤细胞、有机异物及在炎症损伤方面 起着十分重要的作用。
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2. 结构分析： 生物物质结构复杂，且结构决定其特有的
性质和功能。
研究生物物质结构和构象的方法很多，总体上分 为两大类：一类是测定溶液状态下的分子构象，如核 磁共振、圆二色谱、激光拉曼光谱、荧光光谱、紫外 光谱等波谱分析法；另一类是测定分子的晶体结构， 如x-射线衍射分析法和小角中子衍射法。
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NO的生物学作用
（1）在心血管系统中 NO在维持血管张力的恒定和调节血压的稳定性中 起着重要作用。
在生理状态下，当血管受到血流冲击、灌注压突然升高时，NO作为平衡 使者维持其器官血流量相对稳定，使血管具有自身调节作用。能够降低 全身平均动脉血压，控制全身各种血管床的静息张力，增加局部血流， 是血压的主要调节因子。
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3. 定量分析：生物分析化学研究的基本任务是确定生 物物质的含量。
其特点：
物质含量极低 富集、分离
测定方法 灵敏度高、准确、
快速、简便、 专一性
兴奋剂是IOC 和其他国际体育组织所确定 的禁用药物（滥用药物，doping），运动员 以非正常量服用这些药物后可以在某种程度 上提高他们的竞赛能力。从本质上讲，兴奋 剂是一类对人体生理机能有重要影响的刺激 性药物，是一类特殊的生物活性小分子。
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NO在心血管系统中发挥作用的可能机制是通过提高细胞中鸟苷酸环化酶 （guanylate cyclase , GC）的活性，促进磷酸鸟苷环化产生环一磷酸鸟苷 （guanosine 3′, 5′–cyclic monophosphate cGMP），使细胞内cGMP水平 增高，继而激活依赖cGMP的蛋白激酶对心肌肌钙蛋白Ⅰ的磷酸化作用加强， 肌钙蛋白c对Ca2+的亲合性下降，肌细胞膜上K+通道活性也下降，从而导致 血管舒张。
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4.1.2 分类 物质种类繁多，研究内容极其丰富； 可按
分析方法和功能分类； ▪ 分析方法：化学分析、仪器分析； ▪ 功能分类：分离分析、结构分析和定量分析
研究这类物质的分析方法，对于了解他们在生命体内的调控
机制以及相关的药理学研究和疾病诊断均具有十分重要的意
义。
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4.4.3 兴奋剂检测（doping control）
3、细胞是生物体的基本单元，生命活性物质在细胞内存在并随时 空和外界刺激而运动和变化，因此生物分析化学研究微环境和 时空中的多维信息，更重要的是通过生物体内物质的相对简单 化学成分，但组合与排序构筑了复杂多变的特殊形态和多级 结构，它在服从化学基本作用规律的基础上更多地体现 生物方面的规律；
4、生命过程研究需要同时获取大量各类分子相互作用的生化信息， 因此，高速、高通量分析方法显得尤为重要。
4.4.2 儿茶酚胺类神经递质分析
儿茶酚胺类（catecholamines,CAs）是络氨酸衍生
物的总称，包括多巴、多巴胺、肾上腺素、去甲肾上
腺素和5-羟色胺等物质。CAs类物质是人体一类重要 的
神经递质和激素，对心血管、神经等组织系统的生理
活动起着调控作用，与一些功能性疾病以及器质性的
病变有密切关系。
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（3）在神经系统中 有关L-Arg → NO途径在中枢神经系统(CNS)方面的 研究认为，NO通过扩散，作用于相邻的周围神经元如突出前神经末梢和星状 胶质细胞，再激活GC从而提高水平cGMP水平而产生生理效应。如NO可诱导 与学习、记忆有关的长时程增强效应（Long-term potentiation , LTP）， 并在其LTP中起逆信使作用。
4.4.1 一氧化氮分析 一氧化氮是机体内一种作用独特的信号分
子，在不同的器官、不同生理或病理状态下均 存在着利与弊的双重影响。
目前，检测NO的方法有光化学（紫外可见分 光光度法、荧光法、化学发光）、电化学法、 电子自旋共振法和生物检测法。
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目前认为，经激活的巨噬细胞释放的NO可以通过抑制靶细胞线粒体中 三羧酸循环、电子传递和细胞DNA合成等途径，发挥杀伤靶细胞的效应。
免疫反应所产生的NO对邻近组织和能够产生NOS 的细胞也有毒性作用。 某些与免疫系统有关的局部或系统组织损伤，血管和淋巴管的异常扩张 及通透性等，可能都与NO在局部的含量有着密切的关系。
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另据报道，NO在胃肠神经介导胃肠平滑肌松弛中起着重要的中介作用， 在胃肠间神经丛中，NOS和血管活性肠肽共存并能引起非肾上腺素能 非胆碱能（nonadrenergic-non-cholinerrgic , NANC）舒张，但血管 活性肠肽的抗体只能部分消除NANC的舒张，其余的舒张反应则能被N甲基精氨酸消除。
作为化学生物学的核心内容之一，它通过各种各样的 方法和手段得到分析数据，获取各种物质的组成、结 构和功能等方面的信息，从而为化学生物学的深入研 究创造条件。
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近来发现一氧化氮（nitric oxide，NO）广泛分布于生物体内各组织中， 特别是神经组织中。它是一种新型生物信使分子，1992年被美国Science 杂志评选为明星分子。NO是一种极不稳定的生物自由基，分子小，结构 简单，常温下为气体，微溶于水，具有脂溶性，可快速透过生物膜扩散， 生物半衰期只有3－5s，其生成依赖于一氧化氮合成酶（nitric oxide synthase , NOS ）并在心、脑血管调节、神经、免疫调节等方面有着 十分重要的生物学作用。
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▪ 三个主要任务：
1、提供生物活性物质的组成、含量、结构、形态等方面的信息； 2、发展获取上述信息的方法以及复杂生物物质的分离和纯化技术； 3、创制用于研究生命活性物质间相互作用的技术手段。
NO、CO
传递细胞间信息
神经递质
乙酰胆碱、多巴胺 传递细胞间信息
激素 第二信使
维生素 微量元素
蛋白质、肽、类固醇 传递细胞间信息
Ca2+、cAMP、 cGMP
维生素、生物素、叶 酸、泛酸
铁、碘、铜
传递细胞内调控信号
调节物质代谢和维 持生理功能 调节物质代谢和维 持生理功能 第10页
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