结构生物学：第一讲-举例4-分子营养.ppt

* 美国关于铁缺乏症和贫血的可行性信息表明，有940万人患有铁缺乏症或贫血。用贫血作为缺铁性贫血的指针，通过世界卫生组织收集的多个国家的数据，De Maeye估计在发展中国家50％的儿童和妇女以及25％的男性铁缺乏，在发达国家7％～10％人口铁缺乏。 表表明世界上缺铁性贫血的负担。 * 铁吸收的机理 血红素铁和非血红素铁的吸收机理不同。虽然铁能沿着肠道吸收，但是在十二指肠吸收更好，Fe3+在胃中被胃酸还原成Fe2+。 非血红素铁以离子的形式被运送至肠粘膜后，通过刷状缘的载体蛋白以受体调节的胞饮作用被摄入。 血红素铁在肠道血红素受体的调节下完整的被吸收。一旦进入肠细胞，铁就被血红素加氧酶分解释放。 铁离子是自由基反应的促进剂，自由基反应对生物细胞是有毒的，因此在肠细胞中，铁离子会与一种蛋白连接在一起。 铁与转铁蛋白相连，当转铁蛋白饱和时，剩余的铁会以铁蛋白的形式储存在肠细胞中。 * 另一方面，非血红素铁的吸收受膳食中其它成分的影响，或抑制或增强，见表所示。 这些影响是由于存在不同的营养素或物质，他们通过三种机理影响铁的吸收：化学反应、影响肠道或粘膜功能、竞争转运蛋白。 例如：维生素C和其它氨基酸类可溶性单体络合物能促进铁的吸收，维生素C也能通过将Fe3+还原成Fe2+，增加铁的吸收，因为Fe2+的溶解新更好。 另一方面，螯合物（多酚、磷酸、碳酸和草酸盐形式的大高分子材料）能降低铁的生物利用度。 一些研究表明钙对铁的吸收有抑制作用，但是其它学者尚未发现钙铁吸收之间的这种关系。 铁的用量：铁的用量与铁的吸收之间存在一种负相关关系。 为了理解不同膳食的营养价值、在缺铁性贫血产生过程中的参与以及IDA的控制，我们必须了解膳食因素（铁的含量、物理化学形式和其它膳食成分的影响）的作用。 分子营养学的概念 分子营养学至今还没有一个公认的权威定义，但可以理解为：应用分子生物学、遗传学、结构生物学、生物化学等的技术和方法从分子水平上研究营养学的一个新领域，是营养科学研究的一个层面，是营养科学的一个组成部分或分支。 · 分子水平主要指生物大分子水平；生物大分子主要指蛋白质与核酸。 从分子水平上研究营养学，也就是从DNA 水平或基因乃至蛋白质水平研究营养学。 分子营养学的形成和历史尚不足30 年，但在营养科学研究的诸多领域已经显示出前所未有的生命力。 分子营养学的发展简史 1908 年, Garrod AE 博士在推测尿黑酸尿症(alcaptonuria) 的病因时,首先使用了“先天性代谢缺陷”(inborn error of metabolism) 这个名词,并由此第一个提出了基因-酶的概念(理论),即一个基因负责调节一个特异酶的合成。 1948 年, Gibson 发现隐性高铁血红蛋白血症(recessive methemoglobinemia) 是由于依赖NADH 的高铁血红蛋白还原酶缺乏所致。 1952 年, Cori 证明葡萄糖262磷酸酶缺乏可导致冯吉尔克症(Von Gierke’s disease) 到目前为止,已发现了300 多种先天性代谢缺陷。 然而,由于当时受分子生物学发展的限制,分子营养学的发展还是非常缓慢的。 1985 年,Simopoulos AP 博士在西雅图举行的“海洋食物与健康”的会议上,首次使用了分子营养学这个名词。 由于分子生物学、分子遗传学、生理学、内分泌学、结构生物学、流行病学等的快速发展，DNA、蛋白质等分子结构明了及这些新知识向营养学研究领域的渗透,从1988 年开始分子营养学研究进入了黄金时代。 此时,该领域研究的论文与综述骤然增多,文章所涉及的内容大致可分为以下几类: 分子生物学技术在营养学研究中的应用; 基因转录的代谢调节; 基因表达的营养(或营养素) 调节; 营养与变异; 基因多态性与营养素之间的相互作用对营养相关疾病的影响; 基因多态性对营养素需要量的影响。 上个世纪末与本世纪初,人类基因组计划完成之后相继提出了环境基因组计划和食物基因组计划。 食物基因组计划主要是找出那些能对膳食成分(营养素和非营养素) 作出应答的基因及其多态性,和那些与营养素代谢有关的突变基因。 基因多态性决定了个体要量上的特殊性。随着食物基因组计划的完成,我们最终会制订出这样一个RNI（推荐摄入量,Recommended Nutrient Intake） , 即它将能促进那些对健康有利基因的表达,而对退行性疾病和死亡有关基因的表达有抑制作用。 基因 蛋白质 效应 营养素 细胞内受体可以是催化反应的酶,也可以是基因表达的调控蛋白。大多数营养素对基因表达的调控是通过细胞内受体途径实现的。实际上,营养素对基因表达的调控过程相当复杂,但可以简化为以上步骤 认识一般功效,发现缺乏症 ★★弄