Bài giảng Hóa sinh học và y dược

HÓA SINH HỌC VÀ Y DƯỢC Theo định nghĩa cổ điển : hóa sinh là môn học nghiên cứu về những cơ sở hóa học của sự sống. Tế bào = đơn vị cấu trúc và chức năng của cơ thể sống Hóa sinh học là môn học nghiên cứu về thành phần hóa học của các tế bào cơ thể sống, cùng với các phản ứng và các quá trình mà chúng trải qua. Hóa sinh học  Sinh học tế bào, Sinh học phân tử và Di truyền học phân tử Mục đích của hóa sinh học : Mô tả và giải thích ở mức độ phân tử tất cả các tiến trình hóa học của các tế bào sống Nhà Hóa sinh học phải : -Tách riêng biệt vô số các phân tử hiện diện trong tế bào -Xác định cấu trúc của các phân tử này -Xác định chức năng của từng phân tử này Sử dụng rất nhiều kỹ thuật phân tích Các phương pháp phân tích chủ yếu được sử dụng trong các phòng thí nghiệm hóa sinh 1- Các phương pháp phân lập và tinh chế các sinh phân tử: -Muối kết (tủa protein bằng amoni sulfat.) -Sắc ký : giấy, trao đổi ion, ái lực, lớp mỏng, khí, lỏng, lỏng cao áp, lọc gel -Điện di: giấy, cao áp, thạch, acetat cellulose, gel tinh bột, gel polyacrylamid, gel SDS-polyacrylamid - Siêu ly tâm 2- Các phương pháp xác định cấu trúc của các sinh phân tử: -Phân tích các nguyên tố -Phổ UV, khả kiến, IR, NMR - Thủy phân bằng acid hay kiềm để khảo sát thành phần cấu tạo cơ bản của các chất -Sử dụng các enzym đặc hiệu phân hủy các chất để khảo sát (VD: protease, nuclease, glycosidase) -Khối phổ -Các phương pháp phân tích trình tự đặc hiệu (VD: phân tích trình tự của các protein và acid nucleic) -Phân tích tinh thể bằng tia X Kiến thức về hóa sinh là cần thiết cho tất cả các khoa học về sự sống Di truyền : liên quan đến kiến thức về acid nucleic của Hóa sinh Sinh lý học : nghiên cứu về chức năng của cơ thể ( liên quan mật thiết với hóa sinh học) Miễn dịch học : sử dụng nhiều kỹ thuật hóa sinh và nhiều tiến bộ của miễn dịch học được ứng dụng rộng rãi bởi các nhà hóa sinh Dược lực học và Dược học: dựa trên cơ sở lý thuyết về hóa sinh học và sinh lý học. Đặc biệt, hầu hết các dược phẩm đều được chuyển hóa bằng các phản ứng xúc tác bởi các enzym Các chất độc tác động như thế nào trên các phản ứng và các quá trình hóa sinh trong cơ thể : độc chất học Các kiến thức hóa sinh được sử dụng nhiều để nghiên cứu các khía cạnh căn bản của các loại bệnh : bệnh lý học Vi sinh học,động vật học, thực vật học sử dụng các tiến bộ của hóa sinh học hầu như tuyệt đối Các rào cản của các khoa học về sự sống đã bị tháo bỏ : hóa sinh học trở thành ngôn ngử chung của các ngành khoa học này. Mối quan hệ tương hỗ giữa hóa sinh học và y dược học thúc đẩy nhiều tiến bộ trong cả hai lĩnh vực Hai lĩnh vực chủ yếu của các nhà khoa học về sức khỏe : -hiểu rõ và duy trì được sức khỏe con người -hiểu rõ và trị liệu hiệu quả các bệnh tật Hóa sinh học ảnh hưởng rất nhiều trên cả 2 lĩnh vực này + Hóa sinh học làm sáng tỏ nhiều khía cạnh về sức khỏe và bệnh tật + Nghiên cứu về các khía cạnh của sức khỏe và bệnh tật mở ra thêm nhiều lĩnh vực mới của hóa sinh Ví dụ: -Kiến thức về cấu trúc và chức năng của protein thì cần thiết để làm sáng tỏ sự khác nhau về mặt hoá sinh của hemoglobin bình thường và hemoglobin S (bệnh hồng cầu hình liềm) (acid glutamic ở vị trí 6 chuỗi  được thay bằng valin) -Mặt khác việc phân tích Hemoglobin S góp phần giúp hiểu rõ hơn về cấu trúc và chức năng của cả 2 loại Hb bình thường và bất thường HÓA SINH Y DƯỢC Acid nucleic Bệnh di truyền Protein Bệnh thiếu máu HbS Lipid Bệnh xơ vữa động mạch Hydrat carbon Đái tháo đường tụy SỰ BÌNH THƯỜNG CỦA CÁC QUÁ TRÌNH HÓA SINH LÀ CƠ SỞ CỦA SỨC KHỎE WHO định nghĩa về sức khỏe: là tình trạng tốt về các mặt sinh lý, tâm lý, xã hội và không chỉ đơn thuần là không có bệnh tật hay khuyết tật. Đứng về quan điểm tuyệt đối của Hóa sinh học: sức khỏe có thể được xem như là tình trạng mà tất cả các phản ứng trong và ngoài tế bào xảy ra trong cơ thể được tiến hành với tỷ lệ tương ứng với sự sinh tồn cao nhất của sinh vật trong điều kiện sinh lý Thực tế : Chăm sóc sức khỏe = Kiến thức về sinh học + Tâm lý học+Xã hội học Các nghiên cứu về Hóa sinh tác động đến Dinh dưỡng học và Y học dự phòng Điều kiện tiên quyết để bảo vệ sức khỏe : có khẩu phần ăn tối ưu về mặt dinh dưỡng (đầy đủ và hài hòa các chất) + các vitamin + các acid amin + một số acid béo + các chất khoáng + nước Dinh dưỡng học còn có mục đích ngừa bệnh (xơ vữa động mạch, ung bướu): Y học dự phòng Để hiểu rõ về dinh dưỡng cần rất nhiều kiến thức về Hóa sinh Hầu như tất cả các bệnh đều có cơ sở hóa sinh của nó -Hầu hết bệnh tật = biểu hiện bất thường của phân tử,của phản ứng hóa học hay các tiến trình hóa sinh Các yếu tố chính gây bệnh ở động vật và người gồm: 1- Tác nhân vật lý: chấn thương cơ học, nhiệt độ cao, thay đổi đột ngột áp suất khí quyển, phóng xạ, shock do điện 2- Tác nhân hóa học, gồm cả dược phẩm: các hợp chất độc, thuốc điều trị 3- Tác nhân sinh học: virus, vi khuẩn, nấm, ký sinh trùng 4- Thiếu oxy: thiếu máu, giảm khả năng cung cấp oxy máu, các chất độc tác động trên các enzym oxy hóa 5- Rối loạn di truyền: bẩm sinh hay phân tử 6- Các phản ứng miễn dịch: quá mẫn, bệnh tự miễn 7- Dinh dưỡng thiếu cân đối: thiếu , thừa 8- Rối loạn nội tiết : thiếu, thừa Các tác nhân trên tác động trên một hay nhiều phản ứng hóa học hay các phân tử trong cơ thể. Các nghiên cứu hóa sinh được ứng dụng nhiều trong cả hai lĩnh vực chẩn đoán và điều trị bệnh Ưùng dụng Ví dụ 1-Nghiên cứu nguyên nhân chủ yếu và cơ chế bệnh 2-Đề xuất sự điều trị hợp lý các bệnh (1)trên 3- Kết hợp trong việc chẩn đoán một số bệnh đặc hiệu 4- Thực hiện thử nghiệm sàng lọc trong việc chẩn đoán sớm một số bệnh Chứng minh bản chất của sự khiếm khuyết gen trong bệnh xơ nang Dùng khẩu phần ăn giảm phenylalanin để điều trị bệnh phenylceton niệu Định lượng creatin kinase MB (CK-MB) trong huyết thanh để chẩn đoán bệnh nhồi máu cơ tim Định lượng thyroid/máu hay thyroxin stimulating hormone (TSH)/ máu trẻ sơ sinh để chẩn đoán nhược giáp bẩm sinh Một số ứng dụng của các nghiên cứu hóa sinh và xét nghiệm hóa sinh trên các bệnh Ưùng dụng Ví dụ 5- Phối hợp trong việc theo dõi các tiến trình (vd: sự hồi phục, sự tăng nặng, sự thuyên giảm hay tái phát) của một số bệnh 6-Phối hợp trong việc đánh giá đáp ứng trị liệu Định lượng alanin aminotransferase (ALT) trong huyết thanh để theo dõi tiến triển của bệnh viêm gan do nhiểm khuẩn Định lượng carcinoembryonic antigen (CEA) trong máu ở bệnh nhân được chửa trị ung thư ruột kết Tác động của dự án bộ gen người (Human Genome Project) đối với Hóa sinh học và Y Dược học -Cuối những năm 1990 đã có nhiều tiến bộ đáng kể trong việc giải trình tự bộ gen người -Tháng 7/2000 lãnh đạo 2 nhóm nghiên cứu (International Human Sequencing Consortium và Celera Genomics) thông báo trên 90% bộ gen người đã được giải trình tự. - Đầu năm 2001 bản phác thảo của trình tự bộ gen người được công bố. - Năm 2003, ngoại trừ một vài chỗ khiếm khuyết nhỏ, trình tự của toàn bộ bộ gen người được hoàn tất (50 năm sau mô tả bản chất xoắn kép của ADN bởi Watson và Crick). -Aûnh hưởng to lớn đến hóa sinh, các ngành sinh học nói chung và với y dược là rất lớn. -Hiện nay có thể phân lập bất kỳ gen nào và xác định được cấu trúc và chức năng của nó -Nhiều gen chưa biết trước đây đã được khám phá và biểu thị những protein tương ứng của chúng đang được khảo sát. -Phương pháp theo dõi các bệnh về gen đã có những cải tiến quan trọng. -Aûnh hưởng chính trên các lĩnh vực như proteomic, bioinformatic, biotechnology, và pharmacogenomic. Vị trí của môn hóa sinh trong chương trình đào tạo dược sĩ đại học - Là môn cơ sở phục vụ cho các môn nghiệp vụ. - Cấu trúc, tính chấtvà nồng độ các phân tử sinh học trong các tế bào, dịch sinh vật. - Các quá trình sinh tổng hợp, thoái hóa các chất - Các quá trình trao đổi, vận chuyển các chất và năng lượng cung cấp. - Dễ dàng tiếp cận môi trường xét nghiệm lâm sàng ở các bệnh viện.