1、振兴中医专科的思维昆明市中医医院钟传华,概论,祖国医学是一个伟大的宝库历经五千年的沧桑，保障了中华民族的繁衍与发展。其医药学理论是博大精深的，内涵的学术底蕴极为深奥，几千年来后继者谨守先辈的学术思想，使祖国医学的学术理论得以传承，尤其是张仲景等四大医家至清代的叶天士、吴鞠通，著有伤寒金匮论、温病学等巨著，发展更新了黄帝内经的学术理论，为中医学的发展作出了极大的贡献,概论,近代世界工业革命促近了自然科学的快迅发展，西方医学的进步发展亦随之加快。而我国才结束封建社会开始工业革命，必然在科学技术上就滞后于西方。历史上曾遭到殖民与列强的浅踏，中医学也难幸免的被排斥和打击。因此，高科技的进展及自然科学研
2、究的发展，就有一定的差距，世界医学已进入分子医学发展的领域，尤其是人类基因组及后基因组的研究进展，解密了人体的组织结构及生命的来源，成功的克隆了转基因羊一多莉，基因重组优生动、植物，人体干细胞的克隆等。,概论,在此严竣的竞争与挑战的形势下，崇洋的遗孽乘机吹起一阵冷风，宣嚣贬低祖国医学，取缔中医学！警示了我们，在医学科学的研发进程中，决不能重蹈历史上火药发明的复辙，发明者反被发明所治，落后挨打。再次在世界医学竞争中败北。,概论,我国肛肠学界的有识之士，认为中医学的发展不能只依赖政策保护求生存，必须奋发图强。倡导学习掌握现代的科学技术及科研技艺，发掘祖国医学的伟大宝库，弦扬更新中医学的古典医学理论
3、，充实創立了现代的中医肛肠外科学。造就一代“上台能微创开腹除疾，下台能微覌辨证论治”的现代中医专家，为中医现代化的学派产生或开辟一条中医专科迅速崛起的道路。为此，我将他们更新的中医学术思想，以大家一道学习讨论，以供中医学术思想的振兴及发展的参考。,第一节 中医学的生命科学,祖囯医学并非对生命科学毫无认识，早于内经就载有朴素的唯物主义史覌，以“天人合一”的羅辑哲理推理，创立了对生命科学的认识论，专著了素问阴阳应象大论说：“阴阳者，天地之道也，万物之纲纪，变化之父母，生杀之本始，神明之府也。治病必求于本”。指岀了人类及自然界的一切物质(木、火、土、金、水)的生长变化及转宿，均统一以阴阳为纲纪而运行
4、。,继文(阴阳应象大论) “故曰： 天地者，万物之上下也；阴阳者，血气之男女也；左右者，阴阳之道路也；水火者，阴阴之征兆也；阴阳者，万物之能始也。故曰：阴在内，阳之守也；阳在外，阴之使也。”进一步阐明了生命之源本于阴阳，依赖五行（木火土金水）的生克制或天运六气的规律，维系生命的始终。名曰“生杀之本，神明之府也。治病必求于本。强调了为医者，必须学习掌握生命的科学。,（一）遗传学的提出,生命的起源灵枢天年篇说：“愿闻人之始生，何气筑为基，何立而为楯，何失而死，何得而生？岐伯曰：以母为基，以父为楯，失神者死，得神者生也。帝曰：何为神？伯曰：血气己和，荣卫已通，五脏已成，神气舍心，魂魄毕具，乃成为人”
5、 。,遗传学的提出,阐述了以受精卵为原基(合子体)，经减数分裂，亲代的各一条DNA携带着遗传基因的信息，遗传给子代并构成与亲代相同的细胞染色体，形成胚后又经分化发育为三个胚层，形成各组织器官的原基，继续分化发育就形成具有亲代基因(DNA拷贝)的子代新生命，名曰：“魂魄毕俱，乃成为人”也。,（二）基因的预言,在无显微枝术的几千年前，内经预见生殖细胞及基因的存在，以“精”代表看不见，摸不着的最小结构与功能单位，而根据功能表现(魂魄毕俱)名曰：“精气”故灵枢本神篇说：“故生之来谓之精，两精相搏谓之神，随神往来者谓之魂，并精而出入者谓之魄。”,基因的预言,阐述了生殖与体细胞均来源于 “精”，“精”能化
6、气为“魄”（指体魄或能量的储放）；气机活动的产生为“魂”（指功能活动）。“魂魄毕俱，为之神”（生命活动）。预言了 “精”属细胞的基本结构，气化与气机活动，属细胞的生理生化功能。故名曰：“精气”，预见了“生之来谓之精”是细胞生命的原基。,（三） 基因的始发,素问阴阳应象大论说：“阳为气，阴为味，味归形，形归气，气归精，精归化”，阐述了“精”的形质归化的原理。 “精”具备气化的物质与气机的功能而称“精气”，是决定阴质与阳气归化的生命原基，为“精”的功能与结构单位。,基因的始发,超微研究属核苷酸序列，均以A-T、G-C的碱基配对盘曲成双螺旋的四级结构，与组蛋白共同组成细胞核的染色体，是一个细胞基因组
7、的DNA，仅计单倍体的硷基对就由3x109bp组成，相当庞大是以兆（M）计。但其中编码蛋白质的DNA序列只占整个DNA序列的23，为有编码功能的DNA序列约有34万个，为哺乳动物的结构基因。余95的DNA序列并非无用，这些DNA序列又组成K pn1家族、卫星DNA、内含子、启动子、终止子等，具有对结构基因的调控功能。,基因的始发,其中DNA的表达调控系统远比现知的功能复杂得多，所以统称它们为调控基因序列，验证了“精”的实质结构与组份，是以核苷酸的碱基对构成的双螺旋DNA序列组成。内含结构基因与调控基因称基因组的结构。,（四）基因的表达,灵枢决气篇说：“两神相抟，合而成形，常先生身，是谓精”或灵
8、枢本神篇说：“故生之来谓之精”。强调了“精”是遗传基因的主要成份，其“合而成形”就是合成具有功能的蛋白质，统称基因的表达。“常先生身”为蛋白合成的过程，强调了遗传给子代的遗传性状仍然是两性的“精” ，而“两神相抟”保障了遗传信息的储存与传递，因“精”的气化与气机活动，才能表达给子代相同的遗传性状”。,基因的表达,证实了基因的表达即为 “常先生身”的DNA的遗传信息，系亲代的遗传基因，以它的DNA分子的功能片段，携带着遗传信息的核苷酸序列，指导并调节一种RNA或一种多肽的合成，就称遗传基因的表达。,（五）遗传的过程,灵枢决气篇说：“两神相抟，合而成形，常先生身”。超微的生理生化发掘经典的遗传学，
9、认为基因可决定生物体的遗传性状，并将该性状传递到后代，因此基因是携带遗传信息的结构单位，也是控制决定遗传性状的功能单位，所谓基因实质上是“精”的DNA分子中的功能片段以它核苷酸特异序列方式储存遗传信息，并以该信息指导并调节一种RNA或一种多肽的合成。,遗传的过程,以上过程分为三步进行： 、以DNA为模板合成相同的DNA称为复制； 、以RNA模板合成RNA称为转录； 、以mRNA为模板指导多肽链合成称翻译。,从DNA到RNA再到蛋白质，通过转录和翻译，用DNA分子中基因的遗传信息在细胞内合成有功能意义的各种蛋白质，称为基因表达(gene rxpression)。DNA基因也可指导rRNA、tRN
10、A转录，这是另一种形式的基因表达。从而将遗传信息准确的遗传给子代，合成“常先生身”的蛋白质。,遗传的过程,遗传的过程,所以DNA的复制和基因的表达就构成了遗传信息传递的流动方向，称为中心法则，其含义为：DNA分子中储存着各种生命活动的遗传信息，是遗传的物质基础，通过半保留复制将遗传信息准确无误地传递给后代使遗传信息得以保留，维持物种的稳定性；通过基因表达将遗传信息转录到mRNA，再经翻译转变为各种功能的蛋白质，体现出各种生命活动的特征。,遗传的过程,RNA、病毒的遗传信息储存于RNA分子中，可进行RNA复制及反向转录合成DNA，扩充了遗传信息的传递规则。在扩充的中心法则中不仅以DNA为中心，而
11、且RNA也处于中心地位，更全面地反映了生命活动的本质，概括了生物遗传信息储存和表达的基本规律。,第二节 组织细胞学的始发,（一）组织的认识灵枢本神篇说：“两精相抟谓之神，随神往来者谓之魂，并精而出入者谓之魄。”阐明了形体的最小结构与功能单位是“精气”，“精气”的气机与气化功能增强，为阴质与阳气之积（表达有功能的蛋白合成）则化生（分化增殖）形成脉之微，浮、孙络、经之微、十四经、十二经筋、十二皮部、溪谷、俞穴，气府、皮、脉、肉、筋、骨等五体组织。,组织的认识,为此素问阴阳应象大论说：“故积阳为天，积阴为地。阴静阳躁，阳生阴长，阳杀阴藏。阳化气，阴成形。”说明“精气”的形成过程。继而灵枢经脉篇说：
12、“人始生，先成精，精成而脑髓生，骨为干，脉为营，筋为刚，肉为墙，皮肤坚而毛发长。谷入于胃，血气乃行。”,组织的认识,在无显微技术的历史条件下论证了：“两精相抟谓之神，随神往来者谓之魂，并精而出入者谓之魄。”是有生命活动的“精气”，而“精”为有形的阴，气为有活力的阳。正如（阴阳应象大论）说：“阴在内阳之守也，阳在外阴之使也。”进一步说明了“精气”是按“阳生阴长，阳杀阴藏。阳化气，阴成形。”的化生与转归形成的，预见了“精气”的始发就是未来组织细胞认识的基础。,后继的中医文献专注了“气”的实质，在血，津、液学说中明确定义了经文中各种气类物质的科学含义。这里指的“精”属广义的生殖之“精”，内涵化生生殖
13、与体细胞的成分，为“先天之气”；摄入的水谷精微则为“后天之气”。这两大类物质就是构成机体与生命活动的最小结构与功能单位（今称细胞），所以前者又称“原气”或“真气”；后者源于水谷的精气与肺气相合而化生，易名为“宗气”。,（二）细胞的认识,细胞的认识,故灵枢营卫生会篇“岐伯答曰：人受气于谷，谷入于胃以传与肺，五脏六腑，皆以受气其清者为营，浊者为卫，营在脉中，卫在脉外，营周不休，五十而复大会。”阐发了“宗气”是化生“营气”与“卫气”之源，亦是生命活动的必須的物质，“循周五十营”又供“原气”化生为脏腑与经络的“脏气”与“经气”。经超微与分子水平的研究发掘，证实这些气类物质的结构与功能，就属基因表达和细
14、胞分化增殖的表现。,第三节 生殖之精的发掘研究,“精”或 “精气”的发掘研究，超微证实确属细胞的基本结构和功能单位，真核细胞，其基本结构可以从两个层面来看，即细胞的超微水平和分子水平。超微结构包括人们通过显微镜对细胞的核、质、膜的认识；分子结构是指人们通过生化或分子生物学的手段对细胞蛋白质及核酸的了解。这些结构在细胞的生与死、增殖与分化等生命活动中发生复杂的生理和病理变化。现简要討论于下：,（一）“精气”的超微结构,生殖与皮脉肉筋骨的最小结构与功能单位称“精气”，在超微下属生殖与体细胞，其通过生化与分子生物学的进一步发掘，“精“化生为“精气”，产生气化气机的功能，以分子生化学或分子生物学的理论
15、依据相当一致。,细胞核,细胞核的存在是真核细胞有别于原核细胞的基本点。细胞核既是遗传信息的储存库，又是细胞核心之所在。DNA的复制、转录和RNA的加工均在细胞核内进行，只是在最后的基因表达(翻译)环节上转移到细胞质内完成。此就是“精气”的结构与功能产生的中枢。这个的执行结构是核膜与核基因组，核膜与细胞质分开，以便基因表达受到细胞独特的转录和转录后机制调控，为基因表达在转录水平的调控提供了条件，如基因的表达受来自胞质进入胞核的转录因子调控。核膜将核质分开是为了阻止核分子自由通过核膜的屏障使核内环境不同于胞质；只有参加基因表达调控的某些因子才能通过核膜上称为核孔(nuclear pore)的特异性
16、通道。,1、核膜结构,核膜分为内外两层，结构非常复杂，由磷脂双层膜组成内层紧密连接于细胞核，外层延向粗面内质网，使内外两层膜间的核周间隙直接与粗而内质网的内腔相联系。核膜还与粗面内质网的酶学特性有关，在功能上也与粗面内质网的质膜相类似。,核膜结构,在核膜内层的内表面衬有核板层纤维蛋白(nuelear 1amina)为细胞核提供结构上的支撑。核孔是由核膜内外两层每隔一段距离融合而形成的环状小孔，是一些小的报性分子、离子和巨分子(如蛋白质和DNA)通过核膜进入胞质的惟一通道。例如RNA的前体核糖核蛋白体在细胞核内合成后通过核孔转移到胞质指导蛋白质的合成而在胞质合成的蛋白质如转录因子、组蛋白、DNA
17、及RNA多聚酶又必须通过核孔转移到胞核内才能发挥其功能。按分子大小，核孔之间的交换机制，可分为小分子的自由双向弥散和巨分子的主动单向转运。,核膜结构,从胞质转移到胞核的蛋白质有组蛋白、DNA多聚酶，RNA多聚酶、转录因子及拼接因子等，对基因组结构和功能的各方面作出应答；这些蛋白质依其氨基酸序列不同而定向分布于核内，这种氨基酸序列称为细胞核定位信号(NLS)。蛋白质在核膜间的转运需要适当的信号刺激，并且是消耗ATP或GTP能量的过程。首先是含有细胞核定位信号的蛋白质与核孔受体结合，使受体一配体复合物结合到核孔上，在ATP和GTP结合蛋白及蛋白质酶促下，核孔开放或关闭实现蛋白质从胞质到胞核的转运。
18、蛋白质的转运受抑制蛋白质或目的蛋白质的磷酸化和去磷酸化调控。,细胞核定位信号暴露而能进入细胞核激活靶基因的转录。RNA的转运同样是耗能的过程，但相反是从胞核转运到胞质，RNA是以与蛋白质结合形成RNA-蛋白质复合物的形式而不是以裸RNA的形式通过核膜。转运的信号来自RNA本身或来自与之结合的蛋白质。,核膜结构,2 、核仁结构,在光学显微镜下，细胞核内所见的最明显的结构是核仁，核仁是由纤维丝构成，内含由RNA和蛋白质构成的直径为1520nm的致密颗粒和染色质。在细胞分裂间期，异染色质呈高度积聚状态，不具有转录活性，常染色质若呈解聚态而分布于整个细胞核。染色质似乎排列成环状结构域，含有50100k
19、b的DNA，代表着独立调控基因表达的功能单位。核仁主要的成分是以流体形式自由运动的DNA、RNA和核蛋白。核仁中有编码rRNA的基因可以转录形成rRNA，也可转移到细胞质，说明细胞质中的rRNA是在核仁中合成的。核仁的另一个功能是组装核蛋白体亚单位前体，然后形成核蛋白体的大小亚单位并通过核孔进入细胞质。,（二）细胞质,细胞质含有细胞基质和细胞器。细胞基质是由微丝、微管、中间丝以及与之密切相关的化学物质如水、蛋白质、酶、核酸、糖、盐、脂类等组成的动态网络结构；它既是细胞骨架结构的一部分，又是细胞的微管系统，具有复杂的生物活性和重要的生物功能。细胞的形态和细胞的固定或定位分布、细胞的运动或迁移、细
20、胞内含物的储藏与输送及细胞内的水解、氧化等代谢活动无不与细胞质基质密切相关。电子显微镜又使人们在细胞质中发现多种重要的细胞超微结构，如线粒体、内质网、高尔基体、溶酶体等细胞器。,1、线粒体(mitochondrion),具有较复杂的超微结构和能量转换功能。线粒体由内膜和外膜两层膜性结构形成膜间隙和内室两个腔室。膜问隙含有多种酶、反应底物和辅助因子。内膜向内室折叠成许多嵴(cristae)，嵴与嵴之间为嵴间隙。线粒体的生理或病理性变化主要表现为嵴的变化，这种退变性病理改变是细胞死亡的征象。线粒体是机体三大物质(糖类、脂肪、蛋白质)氧化释放能量、合成ATP的场所。,线粒体,氧化是通过三羧酸循环的氧
21、化磷酸化来实现的。氧化磷酸化的完成势必导致反应的底物与产物经线粒体膜进出内腔基质的交换。物质在线粒体膜上进行交换的机制，除了线粒体具有生物膜的特性和膜上具有特异性载体之外，还有人提出线粒体蛋白质跨膜转运的“导肽”机制。而导肽就像导弹的导航系统一样，装配在待转运蛋白质N端的一段氨基酸序列，能识别线粒体信息和引导蛋白质通过线粒体膜。,2、内质网(endoplasmic reticulum),是从核膜到整个细胞质的生物膜性管道系统，是细胞质中最大的细胞器，其膜面积几乎占整个细胞膜的一半。视其外膜表面是否附着有核蛋白体，分为粗面内质网(rough doplasmic reticulum)和滑面内质网(
22、smoothendoplasmic reticulum)；,内质网,前者的主要功能是合成、转运分泌型蛋白质和膜蛋白，其分泌的途径是将合成的蛋白质转递给高尔基体形成分泌小泡，然后经细胞膜排出细胞外；后者的功能则包括合成、运输脂质和类固醇，参与糖原、水电解质代谢和细胞解毒等。细胞内内质网的大小与数量随细胞的功能状态或病理变化而发生改变，可作为判断细胞分化程度和所处功能状态的形态学指征。,亦称高尔基复合体(Golgi complx)，就像一个“交通警察”接受内质网传递来的蛋白质，作进一步加工修饰和分类，最终将蛋白质引导转移到相应的目的地一溶酶体、细胞膜或分泌到细胞外。,3、高尔基体(Golgi ap
23、paratus),高尔基体,电镜下高尔基体表现为一系列连续的膜性扁平囊泡及其周围的球形囊泡，弯曲似扁豆状。在结构和功能上具有独特的极性分区，来自内质网携带有蛋白质的囊泡与高尔基体凸向细胞核的正区(entry face)融合，蛋白质经高尔基体修饰分类后，从其凹面反区(exit face)分泌到适当的部位。,4、溶酶体(lysosome),是细胞质中由单层质膜围绕包含高度生物活性酶的球形颗粒，约含有50多种不同水解酶，大致可分为磷酸酶类、核酸酶类、核苷酶类、蛋白酶类、脂肪酶类及硫酸酶类等。这些酶类大多为糖蛋白，带有负电荷，最适宜的反应pH为36，在中性(pH=7.2)环境下失活，所以溶酶体内所舍的
24、酶类多为酸性水解酶。,溶酶体,溶酶体为维持其内部的酸性环境和保持其活性，必须不断地从细胞质中摄取H，这一过程是由溶酶体膜上的质子泵来完成，是水解ATP的耗能过程。在功能上像是细胞的消化系统，几乎能使所有的来自细胞内外的生物聚合物降解，包括水解蛋白质、DNA、RNA、多糖及脂质。,5、细胞骨架(eytoskeleton),也属于细胞器的范畴，包括肌动微丝(直径7nm)、微管(直径23nm)和中间丝(直径l0nm)等三个系统组成的蛋白丝网络，分布于整个真核细胞的胞质中，与胞膜相连接。它们是细胞的结构框架支撑系统，决定着细胞的形状、细胞器和其他结构(如有丝分裂期染色体)的空间排列、细胞外信息的识别与
25、传递以及细胞的运动。,肌动微丝,由收缩蛋白质、调节蛋白质和连接蛋白质组成，三种蛋白质相互配合协调肌动微丝管理细胞运动。如肌细胞收缩、非肌细胞的定向、细胞的皱膜、胞质环流、胞饮和胞吐等，并支撑细胞的形状和转递信息等生物功能。,是由纤维组成的管状结构，分为单管、二联管和三联管。单管起于细胞核，止于细胞膜或细胞伪足；二联管于细胞表面组成纤毛和鞭毛；三联管位于细胞核附近组成中心粒。微管主要是由微管蛋白组成，微管蛋白是由两条彼此靠近的、多肽链组成的二聚体；是起始微管装配的主要物质。在装配过程中二聚体不断地与螺旋带结合就形成了原丝。微管就是由13条原丝组成的空心的管状结构。微管的主要生物学功能包括参与染色
26、体的运动，促进有丝分裂染色体的分离，操纵纤毛和鞭毛的运动，转运细胞内的膜性颗粒物质及细胞器通过真核细胞胞质。,微管,中间丝,因其直径居微丝和微管之间而得名，其组成蛋白质有50多种统称为中间丝蛋白质；按其氨基酸序列的相似性归为6型：胞质中间丝发生磷酸化性去装配则可使分裂细胞的胞内物质重新排列。在许多细胞内，中间丝在胞质中形成网络样结构，一端环绕附着于胞核另一端义与细胞膜或微管相连，从而使细胞核固定并占有一定的空间。此外，中间丝还与细胞内的信息传递、细胞器定位以及物质运输有关。,（三）细胞膜,细胞膜是细胞外层的膜性结构，它将细胞内与外环境分开。由于细胞膜具有选择性地允许外界的营养物质或信息进入细胞
27、和细胞内的代谢物排出胞外，因此实际上是细胞自身的过滤器或具有极精确选择功能的屏障，同时也是细胞识别外界信号的感受器。细胞膜的厚度为710nm，化学组成包括脂类、蛋白质、糖类、水、无机盐及金属离子等；主体结构为结合有膜蛋白的脂类双层分子，膜脂具有亲水的极性头部和疏水的非极性的尾部，极易于水溶液中形成头部朝向膜的内、外两侧，尾部朝向细胞膜中间的脂双层。,细胞膜,膜蛋白包括结合于膜的内、外两侧的外周蛋白和贯穿或插入膜内部的镶嵌蛋白质；这些蛋白质具有多种功能，包括催化代谢的酶类、执行细胞内外物质转运的载体蛋白、感受和传递信息的受体蛋白质等。细胞膜的糖类有糖脂和糖蛋白，与细胞识别、受体识别、细胞免疫及细
28、胞恶变有关。细胞膜具有结构功能的不对称性、膜脂流动性及膜蛋白运动性等特性。不对称性是指膜上脂类、蛋白质及糖类在膜的两侧分布比例、排列方向不相同或不对称，进而导致了细胞膜功能上的不对称性和严格的方向性，使物质与离子的转运、信号的接受与传递有其明确的方向性。膜脂的流动方向包括膜脂分子的扩散、旋转、伸缩、翻转及异构化等。,（四）细胞内的重要大分子,(1)核酸 人类单倍体基因组约含有3109个核苷酸，是所有遗传信息的物质基础，也是人类基因组的集合体，携带有合成人类全部蛋白质的所有信息，DNA分子是由两条反向平行的互补核苷酸链组成的双螺旋结构，A总是与T配对，G总是与C配对。DNA指导RNA合成的过程称
29、为转录，RNA又将遗传物质携带的信息翻译为具有特异性功能的蛋白质，从而控制单细胞的生物学行为。RNA同DNA一样也是由核苷酸序列组成，只是构成RNA的戊糖为核糖，而在DNA中为脱氧核糖，尿嘧啶（U）替代了DNA链中的胸腺嘧啶（T）。,（2）蛋白质,蛋白质是由20种不同的氨基酸经肽键连接在一起的线性多聚体，各种氨基酸仅在侧链上有差异，这种差异恰好赋予了各种氨基酸以自身的特性。蛋白质在结构上有四级不同的水平。,蛋白质,一级结构：是指氨基酸在多肽链线性排列和共价键在肽链与肽链之间的位置。二级结构：是指肽链的部分折叠，如螺旋和片层结构。三级结构：是指螺旋与片层结构之间的区域的折叠和非共价键的相互作用，
30、包括氢键、疏水键和范德华引力。四级结构：是指通过非共价键的相互作用将儿条多肽链结合成一个蛋白质分子。,酶也是一种蛋白质，具有强大的催化能力，它能催化特定的化学反应并显著加快其反应速度。它至少有两个活性部位，一个与底物结合，另一个则在结合的底物上催化化学反应。底物与酶的结合可使酶的构象发生改变，从而更有利于酶对所催化的残基准确定位。,（3）酶,（五）细胞的分子生物学基础,(1) 核酸与蛋白质合成的法则 核酸和蛋白质均为线性多聚体，分别由大分子的核苷酸和氨基酸有序地聚合而成。其合成的起始、延伸和终止均遵循一定的法则。蛋白质和核酸由一定数目的不同亚单位组成，从理论上讲蛋白质的种类是无限的，但是仅有2
31、0种氨基酸用于组成蛋白质。同样在细胞中仅有4种碱基的核苷酸用于构建RNA和DNA，所以蛋白质和核酸的组装是有序地沿一个化学方向进行的。,蛋白质的合成,起始于氨基端，继续进行直达羧基端；蛋白质的合成可分为三个阶段，即起始、延伸和终止阶段。mRNA中的AUC密码子是一个起始信号；起始因子、tRNA、mRNA和小分子核糖体亚单位形成起始复合物；在蛋白质的延伸过程中，由核蛋白体使用三个RNA结合位点(A、P、E位点)；延伸的终止要求有特异性识别IAA、UGA和UAG终止密码子的因子存在。,开始于5末端，并在特异性的聚合酶的作用下向3末端延伸；原始的一条DNA链按碱基配对的法则进行复制而产生DNA和RN
32、A链；每条链具 一个特殊的起始点，链的延伸沿一个方向进行直至固定的终止点，这就需要相应的起始和终止信号。如果多聚体合成的过程不能正确地开始和终止，则细胞合成的多聚物将部分或完全失效。,核酸的合成,核酸的合成,初级合成产物通常要经过修饰，一个核酸或蛋白质分子的功能形式常不同于它的初级合成的形式，原来的链经常是无活性或具有不完全的活性，由于特异性酶的作用，原始链被修饰连接到另一条链上，或剪除部分片段，或重新组装成具有活性的链。在链的形成过程中或在链完全合成以后，初级链也可能进行化学加工，如甲基化基团可修饰DNA、RNA和蛋白质的特异性的部位，磷酸基团和许多寡糖可修饰蛋白质这种化学修饰具有重要的意义
33、。,(2) 中心法则,核酸和蛋白质的合成类似一种循环，DNA指导RNA的合成，RNA指导蛋白质的合成，而特异性的蛋白质又反过来催化RNA和DNA的合成。这种信息循环特称为分子生物学的中心法则。,（六）细胞间的信号传递,(1)细胞因子(cytokines)生殖之精，经化生而分裂增殖形成各种细胞群即组织，但每一个细胞又有它自身的结构与功能，而在细胞内又发现一种特殊的大分子，它参与细胞的存活、生长、分裂、分化、免疫应答、细胞外基质的合成、伤口愈合、炎性反应及营养代谢平衡等一系列生命活动的信号传递的重要元件之一。特称细胞因子 (ytokine)是指在细胞内存在或分泌的具有生物活性的另一类大分子，大多数
34、为多肽类物质。,细胞因子,细胞因子在体内稳定状态下低水平表达甚至不表达，当机体处于防卫反应状态时，发生转录、翻译，由前体转变成为有活性的细胞因子。目前已发现细胞因子有白介素(IL)家族、干扰素(IFN)家族、肿瘤坏死因子(TNF)家族、克隆刺激因子(CSF)家族、生长因子(GF)、趋化因子家族，以及其他许多以“factor”结尾命名的短效多肽都称为细胞因子。种类繁多约有200多种细胞因子，它们在机体的神经、免疫、血液等各个系统起调控作用。,细胞因子,细胞因子通过以下4种形式和靶细胞结合：1、与信号传导受体直接结合：如白介素-1受体(interleukin I recepton，IL-1R)、白
35、介素-2受体(IL-2R)与可溶性受体的结合。2、与携带蛋白(cerrier)结合：如-2巨球蛋白可与IL-1、IL-6和转化生长因子(transformation growm tactor，TGf-)结合。3、与细胞外基质结合：而间接作用于靶细胞，是颇为少见的形式。4、与神经营养因子的结合：神经营养因子(neurotrophic factor，NTF)是细胞因子中的重要一类，目前已发现20余种与激素和神经递质一起在细胞间的信号转递中形成复杂而有序的网络，同时细胞因子也受到彼此或周围环境的调控。建立不同类型细胞间的特异性接触通道也是许多组织发生的必要步骤。例如在某些情况下一个细胞表面的蛋白质结
36、合到另一个毗邻靶细胞表面的受体上便可起始该细胞的分化。,细胞外的信号通讯通常以下六个步骤而表现：1、信号细胞合成信号分子。2、信号分子的释放。3、信号从信号细胞传递到靶细胞。4、信号被特异性受体蛋白的识别。5、受体一信号分子复合物启动基因表达或细胞代谢的改变。6、信号的移除，细胞应答。,（2）细胞外的信号通讯,在动物体内细胞外信号分子分泌有3种类型，即内分泌、旁分泌和自分泌。1、内分泌：信号分子即为激素。2、旁分泌的作用：为神经递质和神经激素所介导。3、自分泌信号：则是细胞对其自身释放的物质产生应答，许多生长因子就是以这种方式发挥作用的。培养细胞常常分泌生长因子以刺激它们自身的生长和增生。,（
37、3）信号分子类型,（七）细胞的受体与配体,（1）细胞表面的受体 细胞表面的受体是与配体结合的微结构，是产生信息传导的装置，可分为4种类型,细胞表面的受体,1、G蛋白耦连受体：该受体被激活后又依次激活或抑制产生第二信使如cAMP、cCMP、Ca2+、DAG、IP3，或激活离于通道酶的活性，引起细胞膜改变，如5-羟色胺受体、肾上腺素受体、胰高血糖素受体等；2、离子通道受体：与配体结合后可使本身的结构发生政变，允许特异性的离子通过，如神经肌细胞连接处的乙酰胆碱受体；,细胞表面的受体,3、蛋白酪氨酸激酶结合受体：无内源性催化活性，与对应的配体信号分子结合后，由单体变为二聚休，从而激活一种或多种蛋白酪氨
38、酸激酶。许多细胞因子、生长因子作用的受体属于此类，有时也将这类受体称为细胞因子受体超家族；4、具有内源性酶促活性的受体：该类受体与其配体结合后，激活受体的胞质结构域的鸟苷酸环化酶或蛋白磷酸酯酶、胰岛素受体和许多生长因子受体均属于配体始动性蛋白质激酶。在大多数情况下，配体与受体的结合可导致二聚体化和丝氨酸(苏氨酸)激酶或酪氨酸激酶的激活，受体本身的胞质结构域的残基发生磷酸化，这种自身磷酸化又为几种胞质酶提供了结合位点，使这些酶靠近其作用的底物；,另外，此酶类可以产生第二信使，或磷酸化许多种底物蛋白，改变这些蛋白质的活性。受体酪氨酸激酶(PTKs)包括许多重要的细胞表面受体，其配体是可溶性或膜结合
39、性肽蛋白质激素，如胰岛素和表皮生长因子。配体与受体结合后就激活受体酪氨酸激酶，转而激活信号转导级联反应，致使细胞的生理和(或)基因表达发生改变。PTKs信号通道具有许多功能，包括细胞增生和分化的凋控，维持细胞的存活和调控细胞的代谢。业已证实，一些人类肿瘤与生长因子受体突变有关，这些受体甚至在生长因子缺乏的情况下，也可将生长的信号传递给细胞，使之呈失控性生长。,细胞表面的受体,（八）变异的信息传导,有两种不同类型的蛋白质可以通过保守的，称之为src同源结构域(SH2)与激活态PTKs的胞质结构域结合；这两种蛋白质是适配蛋白质如GRB2(使激活的受体适合于与其配体蛋白质结合，但不具有内源性的信号特
40、性)和信号通道上的酶如GAP(一种Ras相关蛋白质)、syp(一种蛋白磷酸化酯酶)。在许多真核细胞中，Ras蛋白是信号通道上的关键性元件。由于在人类多种肿瘤细胞中发现Ras基因突变，故对其研究比较集中。,变异的信息传导,Ras，蛋白在转导PTKs所引发的丝氨酸(苏氨酸)激酶级联反应过程中起着关键性的调控细胞生长和分化的作用。细胞因子的研究成果可以用于临床肿瘤的诊断和治疗，如头颈部恶性肿瘤患者的血清TNF-水平较良性肿瘤患者显著升高；结直肠癌患者血清lL-6水平升高尤其是在合并有肝脏或肺脏转移的患者。在肿瘤的临床治疗上，干扰素-、干扰素-、TNF、IL-2、IL-12等均具有一定效果。,第四节
41、信号传导受体与功能,细胞间通过信息的传递者和接受者之间进行信号交换完成信号传导，细胞间代谢调节信号的交流与协调对多细胞生物的存活是必需的机制。调节信号包括激素、细胞因子及神经递质，也包括光线，气味分子、味觉分子，这此信号分子传递方式包括内分泌、旁分泌或自分泌，使信号分子作用于相应靶细胞诱导相应生物效应以适应环境的变化。,信号传导受体与功能,神经递质传导引起神经细胞电位变化，激素、细胞因子则经体液的液递途径传导到靶细胞。一般说信号传导时信号首先刺激细胞质膜，再通过跨膜信号系统传递信号分子通过专一性受体识别而接受信号然后激活特定信号放大系统产生第二信使。,信号传导受体与功能,第二信使通过细胞内的信
42、号分子传导信号，它们多是酶或有酶活性的蛋白，通过多级酶促级联。将放大的信号作用于靶分子。信号传导引起多种生物效应，包括代谢酶活性改变、蛋白质结构改变，膜通透性改变及基因表达的改变，调节各种细胞活动及细胞的分裂增殖过程。,信号传导受体与功能,胞内的分子，能特异识别具有信号分子作用的配体(如激素、神经递质、生长因子、毒素等)并与之结合，引起各种生物学效应。其化学本质是蛋白质，大多数为糖蛋白。大部分受体位于细胞膜上称为膜受体，有的则位于细胞内称细胞内受体。生理状态下，激素、细胞因子或神经递质的体液浓度都很低。如激素浓度一般在10-1510-9molL，受体必须能识别如此低含量的配体，并与其结合，才能
43、介导发挥其生物学效应。,（一）配体与受体结合主要特点, 高亲和力：保证在极低信息分子浓度下，受体能够识别，并与其结合。 高度特异性：受体分子具有配体结合的特定空间构象，可特异与相应信号分子结合。 可饱和性：细胞膜或细胞内存在的受体分子数量有限，当结合到一定程度，靶细胞受体的信息分子结合位点全被占据呈饱和状态，再增加信息分子结合量不再增加，生物效应达最大值。,（二）细胞表面受体,由于信息分子的来源、功能、作用机制各不相同，受体有不同的类型。根据受体结构及信息传导机制不同，将受体分为四类,（1）离子通道型受体,该类受体位于细胞膜上，由多个亚基组成，受体分子构成离子通道。受体与信息分子结合后发生变构
44、，导致通道开放或关闭。通过影响离子的跨膜转运引起细胞膜电位的改变，引起效应，因此反应快，一般只需几毫秒。这些受体多为神经递质受体，如烟碱型乙酰胆碱受体，位于骨骼肌细胞膜神经肌肉接头上，如：信号门控的阳离子通道：当与乙酰胆碱结合后，离子通道打开，无选择地使小阳离子如Na+、K+、Ca2+等通过，离子通透速度依赖于离子的浓度梯度和电势。结果造成大量Na+的内流，使细胞去极化。还有-氨基丁酸受体、甘氨酸受体也属此类。但属配体门控的阴离子受体。,（2）G蛋白偶联型受体,G蛋白是一大类具有信号转导功能蛋白的总称。此类受体接受配体信号后与G蛋白偶联，再由G蛋白介导调控第二信使的产生。此类受体有100多种，
45、其结构很相似，都由条多肽链构成该肽链有7个疏水-螺旋区反复穿过细胞膜，识别结合信息分子的区域位于胞外侧，而G蛋白结合区位于胞内侧。许多激素、神经递质的受体属于与G蛋白偶联受体例如肾上腺素受体、胰高血糖素受体、抗利尿素（ADH）受体等。,（3）酪氨酸蛋白激酶型受体,此类受体是具有酪氨酸蛋白激酶(TPK)活性的跨膜受体蛋白。含3个区域即与信息分子结合的胞外结构域、跨膜区域和胞内结构域，胞内结构域具TPK活性。当受体与信息分子结合后，受体变构，二聚化或多聚化，使其受体分子胞内区特异位点磷酸化，导致受体胞内区酩氨酸蛋白激酶活化。TPK使多种底物磷酸化启动胞液内级联的酶促蛋白磷酸化反应，产生细胞生长、分
46、化等生物学效应。此类型受体包括一些生长因子受体，如表皮生长因子受体、血小板源生长因子受体和一些多肽激素受体，如胰岛素受体等。,（4）DNA转录调节型受体,此类受体是具有酪氨酸蛋白激酶(TPK)活性的跨膜受体蛋白。含3个区域即与信息分子结合的胞外结构域、跨膜区域和胞内结构域，胞内结构域具TPK活性。当受体与信息分子结合后，受体变构，二聚化或多聚化，使其受体分子胞内区特异位点磷酸化，导致受体胞内区酩氨酸蛋白激酶活化。TPK使多种底物磷酸化启动胞液内级联的酶促蛋白磷酸化反应，产生细胞生长、分化等生物学效应。此类型受体包括一些生长因子受体，如表皮生长因子受体、血小板源生长因子受体和一些多肽激素受体，如
47、胰岛素受体等。,（5）受体的调节,在某些情况下受体的数量和活性可被调节，受体的调节也是各种信号传导途径作用调节的常见方式。如细胞可通过一种调节机制避免对外界刺激(包括激素刺激)的过度应答，即细胞对外界刺激的敏感性降低，这种现象称脱敏(desensitization)。,受体的调节,如激素引起的脱敏机理为：1、受体磷酸化：如表皮生长因子（EGF）受体可被蛋白激酶C（PKC）磷酸化而失活。2、受体的内吞：造成质膜表面受体数目的减少，这种脱敏称下降调节(down- reguladon)。多数内吞的受体不降解可重新转移到质膜再利用，当配体浓度增加时，受体内吞增多。3、受体合成的抑制，即通过受体mRNA
48、含量降低，使受体合成减少。此外有些激素如促乳素，一些类固醇激素能对其受体产生上升调节(upregulation)使受体的数目增加。若受体作用异常就会导致相应的疾病。,（三）离子通道蛋白的特性与功能,离子通道蛋白可使离子顺浓度梯度快速转移，转运速度受跨膜离子浓度与电位梯度影响。需由各种ATP驱动离子泵消耗能量，维持细胞内外特定的离子梯度分布，作为各种细胞生命活动的基础。神经细胞质膜上有持续开放的K+、No+、CI-通道蛋自，称为静息离子通道。由于K+外流超过Na+、C1-内流，结果可形成神经细胞正常的外正内负的跨膜静息电位。作为一切神经话动的基础状态。所谓门控离子通道，指在神经细胞等质膜上存在的
49、多数离子通道，它们仅能在特定条件下开放。,（1）电位门控离子通道,这种通道蛋白有几个功能机构域，其开闭依赖膜电位的改变。它的膜内区有电位传感螺旋，该螺旋每隔3个残基有一个带正电残基。静息时受膜内负电位吸引，通道呈关闭状态。当膜去极化开始形成膜外负电时，传感螺旋外移，使通道的阻断结构域变构，通道开放。每毫秒约有6000个Na+进入胞浆，使电位进一步改变。当完成去极化后，通道的失活结构域移动使通道阻断。直至膜回复至静息电位时，通道回复到静息构象。,电位门控离子通道,如电位门控Na+、Ca2+通道与K+通道结构相似。它们均为单肽链，具有29同源性，有36残基侧链性质相似。各具4个相似结构域，每个结构域含6条跨膜螺旋，其中有电位传感螺旋。非螺旋区和膜内结构域组成离子通道。而K+门控通道是由4条相同多肽形成与Na+、Ca2+通道相似的4个结构域，这表明上述三种门控通道有相近的调节机制。但由于其某些序列的特异性，决定通过离子的专一性。,（2）配体门控离子通道,这类通道仅在特定胞外化学信号作用下开放，如某些神经递质受体。神经递质分子作为配体与之结合后，引起受体构象改变而开放离子通道，离子顺梯度转移，致使突触后膜电位迅速改变。兴奋性神经递质受体如烟酸型乙酰胆碱受体和谷氨酸受体都是Na+、K+门控通道。烟酸型乙酰胆碱受体为膜内在蛋白它是由2亚基组成的五聚体，四种亚基间有540同源性。,
