《医用生物化学自主学习》学习指导

前 言 生物化学是研究生物体的化学组成和生命过程中化学规律的科学，从分子水平探讨 生命现象的本质，研究生物体基本物质的化学组成、结构与功能，物质代谢与调节及其在 生命活动中的作用，遗传信息传递的分子基础与调控规律。其中核酸、蛋白质等生物大分 子的结构与功能及基因结构、基因表达与调控等内容被视为分子生物学，分子生物学是生 物化学的重要组成部分，也被视作生物化学的发展和延续。简单地说，生物化学就是生命 的化学，而医用生物化学主要研究人体的生物化学，是一门重要的医学基础课程。生物化 学的理论和技术已经渗透到医学科学的各个领域，掌握生物化学的基本理论、基本技能和 基本实验方法，可以为进一步学习免疫学、微生物学、病理学、药理学、遗传学及细胞生 物学等基础医学打下良好基础，现代医学的发展也经常运用生物化学的理论和技术来诊断、 治疗和预防疾病，许多疾病的发病机制也需要从分子水平加以探讨。 医用生物化学课程 的教学目的就是为医学生解释、解决医学实践中的有关问题提供理论依据、思路和方法， 培养学生的独立观察问题、分析问题和解决问题的能力。 鉴于本学科理论性较强、比较抽象且进展较快的特点，我们的教学方法是在传统的 课堂讲授的基础上，加入了自主学习（Self-Directed Learning）的内容，其目的就是希望通 过讨论、辩论等形式，加深对相关理论知识的理解掌握和应用，而且通过学生自己包括资 料查询、归纳总结以及整合报告的这种锻炼，培养其学习吸纳新知识的能力。因为大学的 课堂不仅仅是教会学生掌握若干个概念、公式或某个代谢过程，更应该教会学生在未来的 学习和工作过程中，能够独立地分析解决问题，并随着学科的发展能够与时俱进、吐故纳 新，后者应该更为重要，而且是能够终生受益的。 根据不同章节教学内容的特点，本学期我们为临床五年制专业安排了 4 次自主学习， 临床七年制专业安排了 5 次自主学习，具体如下： 临床五年制（理论总学时 66 学时，自主学习 16 学时） 1) 第四章第五节 糖代谢紊乱 2) 第五章第五节 胆固醇的代谢 3) 第九章 物质代谢的相互联系和调节 4) 第十三章第三节 真核基因的表达调控 临床七年制（理论总学时 75 学时，自主学习 19 学时） 1) Chapter 12 The Respiratory Chain 1(2):e23992 2. Zimmet PZ, Magliano DJ, Herman WH, Shaw JE. Diabetes: a 21st century challenge.Lancet Diabetes Endocrinol. 2014 Jan;2(1):56-64 3. Triplitt CL. Examining the mechanisms of glucose regulation.Am J Manag Care. 2012 Jan;18(1 Suppl):S4-10 4. Triplitt CL Understanding the kidneys role in blood glucose regulation. Am J Manag Care. 2012 Jan;18(1 Suppl):S11-6 5. Woo JT, Park KS, Byun DW, Ko KS, Chung YS, Kim DM, Park TS, Cha BS, Lee IK, Park JY, Son HS, Lee MK, Kim KW, Son HY. Regulation of glucose control in people with type 2 diabetes: a review and consensus. Korean Diabetes J. 2010 Feb;34(1):16-20 复习题 1. 人体内血糖的调节有哪些途径？ 2. 何谓耐糖现象？请举例说明。 3. 何谓低血糖？如何产生及有哪些防治措施？ 4. 何谓高血糖？糖尿病的定义？临床上如何防治？ 5 临床五年制自主学习二 第五章第五节 胆固醇的代谢 引言 一份临床检验报告单 问题 1) 现在人们已知高胆固醇可导致动脉粥样硬化引发心脑血管疾病，甚至到了“谈胆 固醇色变”的程度，请你从胆固醇来源的角度（外源性摄取和内源性合成）试述 血中胆固醇增高的原因。 2) 化验单中除了人们比较熟悉的总胆固醇、甘油三酯等，还出现了载脂蛋白和脂蛋 白，请运用你所学习的血浆脂蛋白代谢的相关知识，试述胆固醇在血液中和细胞 内的代谢平衡和调节方式。 3) 病人出现异常胆固醇血症，请你尝试制订几个有效的治疗策略（饮食、运动、药 物及其作用机制等） ，如果由你来开发一种治疗高胆固醇血症的新药，你会从哪个 代谢过程切入，试述其作用机制。 4) 你所了解的异常胆固醇血症有何危害，如何评价胆固醇在机体代谢中的作用，如 果胆固醇有百害而无一利，难道应该推广胆固醇零摄入吗？这样就能避免心脑血 管疾病的发生吗？ 参考文献 1. Hage MP, Azar ST. Treating low high-density lipoprotein cholesterol: what is the evidence? Ther Adv Endocrinol Metab. 2014 Feb;5(1):10-17 2. Schwingshackl L, Hoffmann G. Long-term effects of low-fat diets either low or high in protein on cardiovascular and metabolic risk factors: a systematic review and meta-analysis. Nutr J. 2013 Apr 15;12:48 3. Mazein A, Watterson S, Hsieh WY, et al. A comprehensive machine-readable view of the mammalian cholesterol biosynthesis pathway. Biochem Pharmacol. 2013 Jul 1;86(1):56-66 4. Fisher EA, Feig JE, Hewing B, et al. High-density lipoprotein function, dysfunction, and reverse cholesterol transport. Arterioscler Thromb Vasc Biol. 2012 Dec;32(12):2813-20 5. Bruckert E, Ferrires J. Evidence supporting primary prevention of cardiovascular diseases with statins: Gaps between updated clinical results and actual practice. Arch Cardiovasc Dis. 2014 Mar;107(3):188-200 6. Alemany L, Barbera R, Alegra A, Laparra JM. Plant sterols from foods in inflammation and risk of cardiovascular disease: A real threat? Food Chem Toxicol. 2014 Apr 16. Epub ahead of print 复习题 1. 胆固醇的生理功能有哪些？ 2. 简述胆固醇的来源。 3. 胆固醇的转化形式有哪些？ 4. 简述异常胆固醇血症的治疗策略及其生化基础。 7 临床五年制自主学习三 第九章 物质代谢的相互联系和调节 引言 一个热门话题-减肥 肥胖的根本原因是能量摄入超过能量消耗。热量来源于摄入食物中的供能物质：蛋白 质、脂肪和碳水化合物，热量消耗主要由三方面：基础代谢、身体活动和食物热效应。 减肥的中心在于使热量达到负平衡（热量摄入量小于消耗量） 。所有减肥方法均是直接 或间接围绕热量为中心，有效指标为减少热量，健康指标为保护基础代谢 ，持续指标 为食欲控制中的饱腹感和满足感。减肥方法有运动、节食、药物和手术等。 问题 1) 你是否关注过减肥，如果你是绿色减肥的倡导者，请从“三羧酸循环是三大物质 代谢的纽带”的角度评论运动如何减肥。 2) 如果你坚持减少能量摄入是减肥的最有效措施，没有“之一” ，请从“三羧酸循环 是三大物质代谢的纽带”的角度评论节食如何减肥。 3) 请从物质代谢细胞水平、激素水平和整体水平三级调控的角度，试述饱食、早期 饥饿和长期饥饿时机体内糖及脂类代谢各有哪些特点。 4) “左旋肉碱” ，你听说过吗，到底它能不能减肥，请运用你所学习的物质代谢的相 关知识，解释一下在什么情况下肉碱能够减肥。 参考文献 1. Shimobayashi M, Hall MN. Making new contacts: the mTOR network in metabolism and signalling crosstalk. Nat Rev Mol Cell Biol. 2014 Mar;15(3):155-62 2. Heath V. Metabolism: Feel the burn-muscle metabolite couples exercise to heat production. Nat Rev Endocrinol. 2014 Apr;10(4):188 3. Kimball SR. Integration of signals generated by nutrients, hormones, and exercise in skeletal muscle. Am J Clin Nutr. 2014;99(1):237S-242S 4. Zoncu R, Efeyan A, Sabatini DM. mTOR: from growth signal integration to cancer, diabetes and ageing. Nat Rev Mol Cell Biol. 2011;12(1):21-35 5. Zhang EE, Kay SA. Clocks not winding down: unravelling circadian networks. Nat Rev Mol Cell Biol. 2010;11(11):764-76 复习题 1. 如何理解物质代谢的相互联系？ 2. 如何理解物质代谢的三级调控？ 临床五年制自主学习四 第十三章第三节 真核基因的表达调控 引言 一则新闻 美国影星、性感女神安吉丽娜朱莉在 2013 年 4 月 27 日接受预防性的双侧乳腺切除术， 以降低罹癌风险。原因是朱莉的母亲患有乳腺癌，与癌症抗争近十年，最终仍于 56 岁 时去世，而朱莉也发现她体内有家族遗传性的 BRCA1 基因突变，导致患乳腺癌和卵 巢癌的几率要比较高，分别是 87%和 50%。她在给纽约时报 的文章中解释了自己 决定手术的原因，并呼吁女性注意预防乳腺癌。 Angelina Jolie revealed Tuesday that she has undergone a preventive double mastectomy because she had a very high risk of breast cancer. The 37-year-old American actress wrote in an opinion piece entitled “My Medical Choice“ in The New York Times that she had chosen the procedure because she carries a faulty gene that increases her risk of both breast and ovarian cancer. Jolie, one of Hollywoods best-known faces and the partner of actor Brad Pitt, said that because of this gene, known as BRCA1, her doctors estimated she had an 87 percent risk of breast cancer and 50 percent risk of ovarian cancer. Her mother died of cancer at the age of 56, she said. “Once I knew that this was my reality, I decided to be proactive and to minimize the risk as much I could. I made a decision to have a preventive double mastectomy,“ she wrote. “I started with the breasts, as my risk of breast cancer is higher than my risk of ovarian cancer, and the surgery is more complex,“ Jolie wrote. 问题 1) 请你结合所学过的分子生物学基础知识，查阅相关文献，介绍一下你所了解的 BRCA1 基因以及 BRCA1 基因突变，比如从什么样本里提取的 DNA 进行基因检 测，所取样本 DNA 与其乳腺组织的 DNA 是否是一致的等等。 2) 复习一下你刚学过的基因表达调控的概念和原理，尝试解释为何 BRCA1 基因突 变，只导致罹患乳腺癌和卵巢癌的几率增加，而并未增加其它癌症的罹患几率， 你还能列举出几个涉及基因表达调控概念和原理的例子吗？ 3) 通过对 BRCA1 基因结构的了解，比如外显子（exon） ，内含子（intron ） ，启动子 （promoter） ，启动子属于哪类真核基因启动子，特征序列距离转录起始点的具体 位置，BRCA1 基因转录需要哪些转录因子（general transcriptional factor） ，有几 个转录本等等，你能否为大家简要介绍一下真核基因的结构特点以及真核基因的 转录激活调节？ 4) 在你刚学过的 DNA 生物合成的章节中 DNA 修复合成部分曾涉及到基因突变， 9 而 BRCA1 基因突变位点具体位于哪个外显子，突变的结果是怎么样的你知道吗， 关于基因突变你还有哪些了解，能否简单介绍一下？ 附：关于 BRCA1 基因的 2 篇文献 参考文献 1. Hewitt KJ, Sanalkumar R, Johnson KD, Keles S, Bresnick EH. Epigenetic and genetic mechanisms in red cell biology. Curr Opin Hematol. 2014;21(3):155-64 2. Fugman SD: RAG1 and RAG2 in V(D)J recombination and transposition. Immunol Res 2001;23:23 3. Chen X, Vega VB, Ng HH. Transcriptional regulatory networks in embryonic stem cells. Cold Spring Harb Symp Quant Biol. 2008;73:203-9 4. Pawlus MR, Hu CJ. Enhanceosomes as integrators of hypoxia inducible factor (HIF) and other transcription factors in the hypoxic transcriptional response. Cell Signal. 2013;25(9):1895-903 5. Berger SL, Felsenfeld G: Chromatin goes global. Mol Cell 2001;8:263 6. Buckingham M, Rigby PW. Gene regulatory networks and transcriptional mechanisms that control myogenesis. Dev Cell. 2014;28(3):225-38 复习题 1. 简述真核基因结构特点。 2. 简述真真核基因转录激活调节。 3. 什么是顺式作用元件，反式作用因子？ 附表 1 “自主学习”教学教师对小组整体表现的评分表（生物化学） 年级： 专业： 班级： 组长： 组别： 成员： 评价项目 评价内容 分 数 收集信息能力（9 分） 解决问题的能力（10 分） 知识认知能力（10 分） 能力提高（38%） 分析判断能力（9 分） 参与程度（12 分） 学习态度（22%） 准备情况（10 分） 合作态度（6 分） 交流（6 分） 配合（6 分） 合作情况（24%） 完成任务情况（6 分） 口头表达（8 分） 小组综合（16%） 书面报告（8 分） 11 附表 2 “自主学习”教学教师对小组整体表现的评分表（生物化学） 评价内容 评价内容 评价具体指标 收集信息能力（9 分） 能否紧扣问题，从多渠道收集与案例有关的信息 解决问题的能力（10 分） 是否有效地解决所提出的问题，正确解答 知识认知能力（10 分） 是否对提出的问题有创意性和引起新的讨论议题 能力提高 （38% ） 分析判断能力（9 分） 能否对学习过程中遇到的问题做出及时的判断、分析并提供有效办法 参与程度（12 分） 发言是否积极、主动，讨论是否热烈 学习态度 （22%） 准备情况（10 分） 是否讨论内容准备充分，包括是否准备好小组讨论时的 参考资料、发言提纲、文字表达逻辑性、