欢迎各位同学参加师资培训班.ppt
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1、欢迎各位同学参加师资培训班,医学生物化学周启发,医学生物化学周 启 发,第一篇 生物分子的结构与功能 第一章 蛋白质化学本章要求:1、了解蛋白质是生命活动物质基础的含义,掌握蛋白质的重要生理功能。2、掌握蛋白质的化学组成,元素组成特点:基本结构单位a-氨基酸及氨基酸的基本结构。3、掌握蛋白质的分子结构:肽键、多肽链、一级结构、二级结构、三级结构和四级结构的概念。4、掌握蛋白质结构与功能的关系:一级结构与功能的关系;空间结构与功能关系。,5、熟悉蛋白质的重要理化性质:两性电离及等电点;高分子性质;变性、沉淀等概念及其与医学的关系。重点解析:蛋白质是生物大分子,广泛存在于生物界,是一切生命活动的物
2、质基础。蛋白质约占人体干重45%,组成蛋白质的主要元素为C、H、O、N、S等,有些蛋白质还含有少量的P和金属元素。蛋白质的含N量比较恒定,测出含N量即可测出样品中蛋白质的含量。蛋白质的基本结构单位为a-氨基酸,根据侧链性质不同可以分为4类,属二性电解质,蛋白质结构与功能的关系:一级结构是其生物学功能的基础,相似的一级结构可以表现相似的生物学活性。蛋白质由氨基酸组成,因此,其理化性质与氨基酸相同,如两性电离、等电点及某些呈色反应。多肽链是蛋白质分子的基本结构形式,蛋白质的高级结构基础是一级结构,蛋白质的高级结构包括二级结构、三级结构和四级结构。蛋白质变性、沉淀的概念。,主要内容:第一节 蛋白质的
3、分子组成一、蛋白质的基本结构单位-氨基酸1、蛋白质氨基酸的结构特点2、氨基酸的分类3、氨基酸的性质二、氨基酸在蛋白质分子中的连接方式三、蛋白质的分类1、分子形状的分类2、生物学功能的分类3、组成的分类4、溶解度的分类,第二节 蛋白质的分子结构一、蛋白质的一级结构二、蛋白质的二级结构三、蛋白质的三级结构四、蛋白质的四级结构 第三节 蛋白质的分子结构与功能的关系一、蛋白质的一级结构与功能的关系1、相似结构表现相似的功能2、不同结构具有不同的功能3、一级结构与分子病二、蛋白质分子构象与功能的关系,第四节 蛋白质的理化性质一、蛋白质的两性电离二、蛋白质的胶体性质三、蛋白质的沉淀:1、蛋白质亲水胶体的稳
4、定因素2、常用的蛋白质沉淀方法四、蛋白质的变性五、蛋白质的吸收光谱,损伤,因而在临床上不显出任何症状、体征,甚至生化改变,只能通过免疫学检查才能发现。在大多数传染病(如脊髓灰质炎和流行性乙型脑炎)中,隐性感染是最常见的表现,其数量远远超过显性感染(10倍以上)。隐性感染过程结束以后,大多数人获得不同程度的特异性主动免疫,病原体被清除。少数人转变为病原携带状态,病原体持续存在于体内,称为健康携带者,如伤寒、菌痢、乙型肝炎等。(三)显性感染(overt infection)又称临床感染(clinical infection),是指病原体侵入人体后,不但引起机体发生免疫应答,,而且通过病原体本身的作
5、用或机体的变态反应,而导致组织损伤,引起病理改变和临床表现。在大多数传染病中,显性感染只占全部受感染者的一小部分,好比海上冰山露出水面的一个小尖峰。在少数传染病中(如麻疹、天花),大多数感染者表现为显性感染。显性感染过程结束后,病原体可被清除,而感染者获得巩固免疫(如伤寒),不易再受感染。有些传染病(如菌痢)的感染者其病后免疫并不巩固,容易再受感染发病。小部分显性感染者则转变为病原携带者,称为恢复期携带者。,(四)病原携带状态(carrier state)按病原体种类不同而分为带病毒者、带菌者与带虫者等。按其发生于显性或隐性感染之后而分为恢复期与健康携带者。发生于显性感染临床症状出现之前者称为
6、潜伏期携带者。按其携带病原体持续时间在三个月以下或以上而分为急性与慢性携带者。所有病原携带者都有一个共同特点,即不显出临床症状而能排出病原体,因而在许多传染病中如伤寒、痢疾、霍乱、白喉、流行性脑脊髓膜炎和乙型肝炎等,成为重要的传染来源。但并非所有传染病都有病原携带者,如麻疹和流感,病原携带者极为罕见。,(五)潜伏性感染(latent infection)病原体感染人体后,寄生在机体中某些部位,由于机体免疫功能足以将病原体局限化而不引起显性感染,但又不足以将病原体清除时,病原体便可长期潜伏起来,等待机体免疫功能下降时,才引起显性感染。常见的潜伏性感染有单纯疤疹、带状疤疹、疟疾、结核等。潜伏性感染
7、期间病原体一般不排出体外。是与病原携带状态不同之点。潜伏性感染并不是在每个传染病中都存在。上述感染的五种表现形式在不同传染病中各有侧重,一般来说隐性感染最常见,病原携带状态次之显性感染所占比重最低,,一旦出现,则容易识别。而且,上述感染的五种表现形式不是一成不变的在一定条件下可相互转变。三、感染过程中病原体的作用 病原体侵入人体后能否引起疾病,取决于病原体的致病能力和机体的免疫功能这两个因素。致病能力(pathogenecity)包括以下几方面:(一)侵袭力(invasiveness)是指病原体侵入机体并在机体内扩散的能力。有些病原体可直接侵入人体,如钩端螺旋体和钩虫丝状拗。有些细菌如霍乱弧菌
8、需要先粘附于肠粘膜表面才能定植下来生产肠毒素或引起,感染。有些细菌的表面成分(如伤寒杆菌的Vi抗原)有抑制吞噬作用的能力而促进病原体的扩散。引起腹泻的大肠杆菌能表达受体和小肠细胞结合,称为定植因子(colonization factor)。(二)毒力(virulence)毒力由毒素和其他毒力因子所组成。毒素包括外毒素(exotoxin)与内毒素(endotoxin)。前者以白喉、破伤风和肠毒素为代表。后者以革兰阴性杆菌的脂多糖为代表。外毒素通过与靶器官的受体结合,进入细胞内而起作用。内毒素通过激活单核-吞噬细胞释放细胞因子而起作用。其他毒力因子有:穿透能力(钩虫,丝状勤)、侵袭能力(痢疾杆菌)
9、、溶组织能力(溶组织内阿米巴)等。许多细菌能分泌一种针对其他细菌的细菌素(bacteriocin)来保卫自己在正常菌群中的地位。(三)数量 在同一种传染病中,入侵病原体的数量一般与致病能力成正比。但在不同传染病中,则能引起疾病发生的最低病原体数量差别很大,如在伤寒为10万个菌体,志贺菌仅为10个。(四)变异性 病原体可因环境或遗传等因素而产生变异。一般来说,在人工培养多次传代的环境下,可使病原体的致病力减弱,如卡介苗(BCG);在宿主之间反复,传播可使致病力增强,如肺鼠疫。病原体的抗原变异可逃避机体的特异性免疫作用而继续引起疾病(如流行性感冒病毒、丙型肝炎病毒和人类免疫缺陷病毒等)。四、感染过
10、程中免疫应答的作用 机体的免疫应答对感染过程的表现和转归起着重要的作用。免疫应答可分为有利于机体抵抗病原体入侵与破坏的保护性免疫应答和促进病理生理过程及组织损伤的变态反应两大类。保护性免疫应答又分为非特异性与特异性免疫应答两类。变态反应都是特异性免疫应答。(一)非特异性免疫(nonspecific,immunity)是机体对进入体内的异物的一种清除机制。它不牵涉对抗原的识别和二次免疫应答的增强。对机体来说病原体也是一种异物,因而也属于非特异性免疫清除的范围。1.天然屏障 包括外部屏障,即皮肤、粘膜及其分泌物(如溶菌酶、气管粘膜上的纤毛);以及内部屏障,如血-脑脊液屏障和胎盘屏障等。2.吞噬作用
11、 单核-吞噬细胞系统包括血液中的游走大单核细胞和肝、脾、淋巴结及骨髓中固定的吞噬细胞和各种粒细胞(尤其是中性粒细胞)都具有非特异的吞噬功能,可,清除体液中的颗粒状病原体。3.体液因子 包括存在于体液中的补体、溶菌酶(lysozyme)、纤连蛋白(fibronectin)和各种细胞因子(cytokines)。细胞因子是主要由单核、吞噬细胞和淋巴细胞被激活以后释放的激素样肽类物质。这些体液因子能直接或通过免疫调节作用而清除病原体。与非特异性免疫应答有关的细胞因子有:白细胞介素(interleukin)1-6,肿瘤坏死因子(TNF)、-干扰素、粒细胞-吞噬细胞集落刺激因子(G-M CSF)等。(二)
12、特异性免疫(specific immunity),是指由于对抗原特异性识别而产生的免疫。由于不同病原体所具有的抗原绝大多数是不相同的,故特异性免疫通常只针对一种传染病。感染后的免疫都是特异性免疫,而且是主动免疫,通过细胞免疫(cell-mediated immunity)和体液免疫(humoral immunity)的相互作用而产生免疫应答,分别由T淋巴细胞与B淋巴细胞来介导。1.细胞免疫 致敏T细胞与相应抗原再次相遇时,通过细胞毒性和淋巴因子来杀伤病原体及其所寄生的细胞。在细胞内寄生的细菌(如结核杆菌、伤寒杆菌)、病毒(如麻疹病毒、疱疹病毒)、真菌(如念珠菌、隐,球菌)和立克次体等感染中,细
13、胞免疫起重要作用。T细胞还具有调节体液免疫的功能。2.体液免疫 致敏B细胞受抗原刺激后,即转化为浆细胞并产生能与相应抗原结合的抗体,即免疫球蛋白(immunoglobulin,Ig)。由于不同抗原而产生不同免疫应答,抗体又可分为抗毒素、抗菌性抗体、中和(病毒的)抗体、调理素(opsonin),即促进吞噬作用的抗体,促进天然杀伤细胞(natural killer cell)的抗体、抑制枯附作用的抗体等。抗体主要作用于细胞外的微生物。在化学结构上Ig可分为5类:IgG,IgA,IgM,IgD和IgE,各具不同功能。在感染过程中IgM首先,出现,但持续时间不长,是近期感染的标志。IgG临近恢复期出现
14、,并持续较长时期。IgA主要是呼吸道和消化道粘膜上的局部抗体。IgE则主要作用于原虫和蠕虫。传染病的发病机制一、传染病的发生与发展 传染病的发生与发展都有一个共同的特征,就是疾病发展的阶段性。发病机制中的阶段性与临床表现的阶段性大多数是互相吻合的,但有时并不相符,例如在伤寒第一次菌血症时还未出现症状,第四周体温下降时肠壁溃疡尚未完全愈合。(一)入侵门户 病原体的入侵门户与发病,机制有密切关系,入侵门户适当,病原体才能定居、繁殖及引起病变。如痢疾杆菌和霍乱弧菌都必须经口感染,破伤风杆菌必须经伤口感染,才能引起病变。(二)机体内定位 病原体入侵成功并取得立足点后,或者在入侵部位直接引起病变(如菌痢
15、及阿米巴痢),或者在入侵部位繁殖,分泌毒素,在远离入侵部位引起病变(如白喉和破伤风),或者进入血循环,再定位于某一脏器(靶器官)引起该脏器的病变(如流行性脑脊髓膜炎和病毒性肝炎),或者经过一系列的生活史阶段,最后在某脏器中定居(如蠕虫病),每一种传染病都,各自有其规律性。(三)排出途径 排出病原体的途径称为排出途径,是病人、病原携带者和隐性感染者有传染性的重要因素。有些病原体的排出途径是单一的,如痢疾杆菌只通过粪便排出;有些是多个的,如脊髓灰质炎病毒既通过粪便又能通过飞沫排出;有些病原体则存在于血液中,等待虫媒叮咬或输血注射才离开人体(如疟疾)。病原体排出体外持续时间有长有短,因而不同传染病有
16、不同的传染期。二、组织损伤的发生机制组织损伤及功能受损是疾病发生的基,础。在传染病中导致组织损伤发生的方式有下列三种。(一)直接侵犯 病原体藉其机械运动及所分泌的酶(如溶组织内阿米巴原虫)可直接破坏组织,或通过细胞病变而使细胞溶解(如脊髓灰质炎病毒),或通过诱发炎症过程而引起组织坏死(如鼠疫)。(二)毒素作用 许多病原体能分泌毒力很强的外毒素选择性地损害靶器官(如肉毒杆菌的神经毒素)或引起功能紊乱(如霍乱肠毒素)。革兰阴性杆菌裂解后产生的内毒素则可激活单核-吞噬细胞分泌肿瘤坏死因子(tumor necrosis factor,TNF)和其他细胞因子,而导致发热、休克及弥散性血管内凝血(diss
17、eminated intravascular coagulation,DIC)等现象。(三)免疫机制 许多传染病的发病机制与免疫应答有关。有些传染病能抑制细胞免疫(如麻疹)或直接破坏T细胞(如艾滋病),更多的病原体通过变态反应而导致组织损伤,其中以型(免疫复合物)反应(见于流行性出血热等))AIVM(细胞介导)反应(见于结核病及血吸虫病)为最常见。免疫介导的发病机制又称免疫发病机制(immunopathogenesis)。三、重要的病理生理变化,(一)发热 发热常见于传染病,但并非传染病所特有。外源性致热原(病原体及其产物、免疫复合物、异性蛋白、大分子化合物、药物等)进入体内,激活单核-吞噬细
18、胞、内皮细胞,B淋巴细胞等,使后者释放内源性致热原如白细胞介素-1(IL-1)、TNF,IL-6,干扰素等。内源性致热原通过血循环刺激下视丘体温调节中枢,使之释放前列腺素E2(PGE2)。后者把恒温点调高,使产热超过散热而引起体温上升。(二)急性期改变 感染、创伤、炎症等过程所引起的一系列急性期机体应答称为急性期改变(acute phase changes)。它出现于,感染发生后几小时至几天,也可见于某些慢性疾病如类风湿性关节炎、自身免疫性疾病和肿瘤。主要的改变如下:1.蛋白代谢 肝脏合成一系列急性期蛋白,其中C反应蛋白是急性感染的重要标志。血沉加快也是血浆内急性期蛋白浓度增高的结果。由于糖原
19、异生作用加速,能量消耗,肌肉蛋白分解增多,进食减少等均可导致负氮平衡与消瘦。2.糖代谢 葡萄糖生成加速,导致血糖升高,糖耐量短暂下降,这与糖原异生作用加速及内分泌影响有关。在新生儿及营养不良患者,或肝衰竭患者,糖原异生作用也可,下降而导致血糖下降。3.水电解质代谢 急性感染时,氯和钠因出汗、呕吐或腹泻而丢失,加上抗利尿素分泌增加、尿量减少、水分潴留而导致低钠血症,至恢复期才出现利尿。由于钾的摄人减少和排出增加而导致钾的负平衡。吞噬细胞被激活后释出的介质则导致铁和锌由血浆进入单核-吞噬细胞系统,故持续感染可导致贫血。由于铜蓝蛋白分泌增多可导致高铜血症。4.内分泌改变 在急性感染早期,随着发热开始
20、,由ACTH所介导的糖皮质激素和酮固醇在血中浓度即升高,其中糖皮质激素水平,可高达正常的5倍。但在败血症并发肾上腺出血时则可导致糖皮质激素分泌不足或停止。在发热开始以后,醛固酮分泌增加,导致抓和钠的储留。中枢神经系统感染时由于抗利尿素分泌增加而导致水分潴留。在急性感染早期,胰高血糖素和胰岛素的分泌有所增加,血中甲状腺素水平在感染早期因消耗增多而下降,后期随着垂体反应刺激甲状腺素分泌而升高。传染病的流行过程及影响因素 传染病的流行过程就是传染病在人群中发生、发展和转归的过程。流行过程的发生需要有三个基本条件,就是传染源、传播,途径和人群易感性。流行过程本身又受社会因素和自然因素的影响。一、流行过
21、程的基本条件(一)传染源 传染源(source of infection)是指病原体已在体内生长繁殖并能将其排出体外的人和动物。传染源包括下列4个方面。1.患者急性患者藉其症状(咳嗽、吐、泻)而促进病原体的播散;慢性患者可长期污染环境;轻型患者数量多而不易被发现;在不同传染病中其流行病学意义各异。2.隐性感染者在某些传染病(如脊髓灰质炎)中,隐性感染者是重要传染源。,3.病原携带者慢性病原携带者不显出症状而长期排出病原体,在某些传染病(如伤寒、细菌性痢疾)中有重要的流行病学意义。4.受感染的动物某些动物间的传染病,如狂犬病、鼠疫等,也可传给人类,引起严重疾病。还有一些传染病如血吸虫病,动物储存
22、宿主是传染源中的一部分。(二)传播途径 病原体离开传染源后,到达另一个易感者的途径,称为传播途径(route of transmission)。传播途径由外界环境中各种因素所组成,从最简单的一个因素到包括,许多因素的复杂传播途径都可发生。1.空气、飞沫、尘埃 主要见于以呼吸道为进入门户的传染病,如麻疹、白喉等。2.水、食物、苍蝇 主要见于以消化道为进入门户的传染病,如伤寒、痢疾等。3.手、用具、玩具 又称日常生活接触传播,既可传播消化道传染病(如痢疾)也可传播呼吸道传染病(如白喉)。4.吸血节肢动物 又称虫媒传播,见于以吸血节肢动物(蚊子、跳蚤、白岭、恙虫等)为中间宿主的传染病如疟疾、斑疹伤寒
23、等。5.血液、体液、血制品 见于乙型肝炎、,丙型肝炎、艾滋病等。6.土壤 当病原体的芽胞(如破伤风、炭疽)或幼虫(如钩虫)、虫卵(如蛔虫)污染土壤时,则土壤成为这些传染病的传播途径。(三)人群易感性 对某一传染病缺乏特异性免疫力的人称为易感者(susceptible),易感者在某一特定人群中的比例决定该人群的易感性。易感者的比例在人群中达到一定水平时,如果又有传染源和合适的传播途径时,则传染病的流行很容易发生。某些病后免疫力很巩固的传染病(如麻疹),经过一次流行之后,要,等待几年当易感者比例再次上升至一定水平,才发生另一次流行。这种现象称为流行的周期性。在普遍推行人工自动免疫的干预下,可把易感
24、者水平降至最低,就能使流行不再发生。二、影响流行过程的因素(一)自然因素 自然环境中的各种因素,包括地理、气象和生态等条件对流行过程的发生和发展发挥着重要的影响。寄生虫病和虫媒传染病对自然条件的依赖性尤为明显。传染病的地区性和季节性与自然因素有密切关系,如我国北方有黑热病地方性流行区,南方有血吸虫病地方性流行区,乙型,脑炎的严格夏秋季发病分布,都与自然因素有关。自然因素可直接影响病原体在外环境中的生存能力,如钩虫病少见于干旱地区;也可通过降低机体的非特异性免疫力而促进流行过程的发展,如寒冷可减弱呼吸道抵抗力,炎热可减少胃酸的分泌等。某些自然生态环境为传染病在野生动物之间的传播创造良好条件,如鼠
25、疫、恙虫病、钩端螺旋体病等,人类进入这些地区时亦可受感染,称为自然疫源性传染病或人兽共患病(zoonosis),(二)社会因素 包括社会制度、经济和生活条件,以及文化水平等,对传染病流行过程有决定性的影响。社会主义制度使人民摆脱贫困落后,走向共同富裕道路,也导致许多传染病被控制或消灭。社会因素对传播途径的影响是最显而易见的。钉螺的消灭、饮水卫生、粪便处理的改善,导致血吸虫病、霍乱、钩虫病的被控制或消灭就是明证。在社会主义现代化建设中,开发边远地区、改造自然、改变有利于传染病流行的生态环境,有效地防治自然疫源性传染病,说明社会因素又作用于自然因素而影响流行过程。,传染病的特征一、基本特征 传染病
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