《生物医学》课件

生物医学欢迎来到生物医学课程！这门课程将带领大家探索生命科学与医学的交叉领域，揭示从分子到整体的生命奥秘我们将学习细胞、分子、遗传、免疫等基础知识，探讨现代生物医学技术的应用，并思考其中的伦理问题课程目标与内容概述建立专业知识体系培养科学思维方法12掌握生物医学领域的基础理论与核心概念，从分子水平到系通过案例分析与问题讨论，培养逻辑思维、批判性思维和创统水平理解生命活动规律，建立完整的知识框架体系新思维能力，形成科学的思维方式与研究方法掌握实验技能了解前沿发展趋势3通过实验课程，掌握基本的生物医学实验技能与操作规范，培养实验设计与数据分析能力第一章生物医学概论学科起源学科特点发展趋势学习目标生物医学起源于世纪中期，生物医学具有多学科交叉、基础随着基因组学、蛋白质组学等技本章旨在帮助学生建立生物医学20是生命科学与医学的交叉融合，与临床结合、理论与实践并重的术的发展，生物医学正朝着个体的整体认知，了解其发展历程、旨在用生物学方法解释疾病机制特点，研究范围从分子水平到整化精准医疗、再生医学、生物医研究范畴与未来趋势，为后续各并探索治疗手段体水平学工程等方向快速发展章节学习奠定基础生物医学的定义与范畴学科定义研究范畴应用领域生物医学是研究人体生命现象、疾病发生物医学涵盖了细胞生物学、分子生物生物医学广泛应用于疾病诊断、药物研生机制及其防治方法的科学，它将生物学、遗传学、免疫学、微生物学、生物发、疫苗制备、基因治疗、再生医学等学原理与方法应用于医学研究与实践化学、生理学、病理学等多个分支学领域随着技术的发展，生物医学正在生物医学立足于分子、细胞和整体水科这些分支学科相互交叉、相互促向个体化精准医疗、生物医学工程等新平，系统探索健康与疾病的本质进，共同构成了生物医学的知识体系兴领域拓展，推动医学实践模式的变革生物医学的发展历史古代医学阶段（公元前年世纪）3000-161以经验医学为主，东西方分别形成了中医和希波克拉底医学体系这一时期的医学观察细致但缺乏科学解释，治疗以草药和简单手术为主现代医学奠基期（世纪）217-19显微镜的发明使细胞学说建立，巴斯德的微生物学研究奠定了现代医学基础细胞病理学、麻醉术和消毒术的出现使医学进入科学时代分子生物学革命（世纪中期）203DNA双螺旋结构的发现开启了分子生物学时代，基因工程技术和单克隆抗体技术的发展使生物医学研究进入分子水平基因组学与精准医疗时代（世纪至今）421人类基因组计划完成后，基因组学、蛋白质组学、代谢组学等组学技术快速发展，大数据和人工智能技术的应用推动生物医学向精准医疗方向发展生物医学在现代医学中的重要性疾病机制研究诊断技术革新生物医学揭示了疾病的分子和细胞机生物医学推动了医学诊断技术的革命性制，从根本上改变了人们对疾病的认发展，从显微镜检查到分子生物学诊识，将医学从经验科学转变为精确科12断，再到基因诊断和生物标志物检测，学例如，对肿瘤分子机制的研究，揭使疾病诊断更加准确、快速和个体化示了癌症发生的遗传和表观遗传学变异预防医学发展治疗方法变革生物医学为预防医学提供了科学基础，43生物医学催生了新型治疗方法，如基因从疫苗开发到遗传风险评估，使疾病预治疗、细胞治疗、免疫治疗和精准靶向防从经验性逐渐转向精准化、个体化和治疗等，为许多曾经难以治疗的疾病提预测性供了新的治疗选择第二章细胞生物学基础细胞概念理解掌握细胞作为生命基本单位的概念，理解细胞学说的基本内容及其在医学中的意义细胞是组成人体的基本结构和功能单位，是生命活动的基础细胞结构分析深入了解细胞的基本结构，包括细胞膜、细胞器和细胞核等，掌握各结构的形态特点和功能意义不同结构的协同作用维持细胞的正常生命活动细胞功能探索理解细胞的基本生命活动，包括物质运输、能量转换、信息传递和遗传物质复制等过程，认识细胞功能异常与疾病的关系临床意义联系将细胞生物学知识与临床疾病相结合，理解细胞病变在疾病发生中的作用，为后续病理学和临床医学学习奠定基础了解细胞水平的研究如何指导临床诊疗细胞的基本结构细胞的整体结构细胞核的结构与功能主要细胞器真核细胞主要由细胞膜、细胞质和细胞核细胞核是细胞的控制中心，由核膜、核基线粒体是细胞的能量工厂，产生；ATP三部分组成细胞膜是细胞的边界，控制质、染色质和核仁组成核膜有核孔复合内质网是蛋白质和脂质合成的场所；高尔物质进出；细胞质包含各种细胞器，承担体，允许特定物质通过；染色质含有基体负责蛋白质的修饰、分选和分泌；溶不同功能；细胞核储存遗传信息并控制细，储存遗传信息；核仁是核糖体酶体含有水解酶，参与细胞消化；过氧化DNA RNA胞活动合成与加工的场所物酶体参与代谢过程细胞膜的结构与功能流动镶嵌模型膜蛋白类型与功能细胞膜由脂质双分子层构成基本骨架，膜蛋白包括跨膜蛋白、周边蛋白和脂锚1其中镶嵌着蛋白质分子，形成动态流动定蛋白，承担物质转运、信号转导、细2的结构磷脂分子的疏水尾朝内，亲水胞识别和粘附等功能头朝外表面糖萼功能膜脂类型与分布4细胞表面的糖蛋白和糖脂形成糖萼，参膜脂主要包括磷脂、胆固醇和糖脂，它3与细胞识别、免疫应答和细胞黏附，是们在膜中分布不均匀，形成具有特定功细胞身份证能的微区域，如脂筏结构细胞膜不仅是细胞的保护屏障，还是物质交换和信息传递的重要场所细胞膜的完整性和功能对维持细胞内环境稳态至关重要，其损伤与多种疾病密切相关临床上，许多药物的作用靶点也位于细胞膜上细胞器及其功能细胞器结构特点主要功能相关疾病线粒体双层膜结构，内膜形细胞呼吸，ATP合成线粒体疾病，神经退成嵴行性疾病内质网膜性管道和囊泡网络蛋白质合成与修饰，脂肪肝，阿尔茨海默脂质合成病高尔基体扁平囊泡堆叠蛋白质分选、加工和先天性糖基化缺陷运输溶酶体单层膜囊泡，含水解细胞内消化，自噬溶酶体贮积症酶过氧化物酶体单层膜囊泡，含氧化脂肪酸β氧化，Zellweger综合征酶H₂O₂代谢核糖体由RNA和蛋白质组蛋白质合成核糖体病成细胞器是细胞质中具有特定结构和功能的微小器官，它们相互协作，共同维持细胞的正常生命活动各种细胞器的结构与功能异常与多种疾病相关，如线粒体功能障碍可导致能量代谢异常，引发神经肌肉疾病；溶酶体功能缺陷可导致代谢产物在细胞内堆积，引起溶酶体贮积症细胞周期与分裂期1G1此阶段细胞生长并进行正常的代谢活动，合成RNA和蛋白质，为DNA复制做准备G1期时间长短可变，是细胞周期调控的重要点G1检查点确保细胞达到足够大小且环境适宜进入S期期2SDNA复制阶段，细胞将DNA含量从2n增加到4n复制过程高度精确，通过多种机制确保复制忠实性S期检查点监测DNA损伤并暂停复制以允许修复期3G2细胞继续生长并合成蛋白质，为有丝分裂做准备G2检查点确保DNA完全复制且无损伤，细胞达到适当大小可进入M期期4M有丝分裂阶段，分为前期、中期、后期和末期染色体凝集、纺锤体形成、染色体排列和分离、细胞质分裂，最终形成两个相同的子细胞细胞周期受多种细胞周期蛋白和细胞周期蛋白依赖性激酶CDKs的精确调控细胞周期失控与肿瘤发生密切相关，许多抗肿瘤药物通过干扰细胞周期来发挥作用了解细胞周期调控机制有助于理解肿瘤发生机制和开发新型抗肿瘤药物细胞通讯与信号转导配体与受体结合细胞通讯始于信号分子（配体）与细胞表面或细胞内的特异性受体结合受体类型包括G蛋白偶联受体、酪氨酸激酶受体、离子通道受体和细胞内受体等，不同受体识别不同信号分子信号转导级联反应受体激活后触发细胞内信号转导级联反应，常见的信号通路包括cAMP通路、磷脂酰肌醇通路、JAK-STAT通路和MAPK通路等这些通路通过蛋白质磷酸化、第二信使产生等方式传递信号效应分子激活信号通路最终导致特定效应分子激活，如转录因子、酶或细胞骨架蛋白等这些效应分子直接调控细胞的基因表达、代谢活动、形态变化等生理过程细胞应答细胞根据接收到的信号产生相应的生理应答，包括基因表达改变、蛋白质合成、细胞分化、增殖、凋亡或迁移等信号通路的异常与多种疾病相关，如癌症、免疫疾病和代谢疾病第三章分子生物学基础分子医学应用基因诊断、基因治疗与精准医疗1基因表达与调控2转录调控、翻译调控与表观遗传学中心法则过程3DNA复制、RNA转录与蛋白质翻译生物大分子4核酸与蛋白质的结构与功能分子生物学是研究生命现象的分子基础和生物大分子相互作用的科学，是现代生物医学的核心支柱本章将从核酸和蛋白质的基本结构出发，系统介绍生命现象的分子机制，包括DNA复制、RNA转录、蛋白质翻译及其调控，以及分子生物学技术在医学中的应用通过本章学习，学生将掌握遗传信息传递的分子机制，理解基因表达调控的基本原理，了解分子生物学技术在疾病诊断和治疗中的应用，为后续课程奠定坚实的理论基础结构与复制DNA的化学组成的空间结构DNA DNADNA由脱氧核糖核苷酸组成，每个核苷酸包含磷酸基团、脱氧核糖和含DNA主要以B型双螺旋形式存在，两条反向平行的多核苷酸链围绕共同轴氮碱基碱基包括腺嘌呤A、鸟嘌呤G、胞嘧啶C和胸腺嘧啶TA线盘旋，形成直径约2nm的右手螺旋每个完整螺旋包含约10个碱基与T、G与C通过氢键配对，构成DNA双螺旋结构的基础对，螺旋上存在大沟和小沟，是蛋白质识别和结合的重要部位复制原理复制的医学意义DNA DNADNA复制遵循半保留复制原则，由解旋酶打开双螺旋，复制酶在引物帮DNA复制错误是基因突变的重要来源，与多种遗传病和肿瘤相关许多助下沿5→3方向合成新链领先链连续合成，滞后链通过冈崎片段不连抗肿瘤药物通过干扰DNA复制发挥作用DNA复制过程也是分子生物学续合成多种酶协同工作，确保复制的高效性和准确性技术如PCR的理论基础，广泛应用于医学诊断和研究的转录与加工RNA转录起始1RNA聚合酶结合启动子链延长RNA2按照DNA模板合成RNA转录终止3RNA聚合酶解离DNA模板前体加工RNA4剪接、加帽、加尾修饰转录是合成RNA的过程，在真核细胞中主要发生在细胞核内真核细胞有三种RNA聚合酶，其中RNA聚合酶II负责合成mRNA转录始于RNA聚合酶与启动子结合形成转录起始复合物，然后沿DNA模板5→3方向延伸RNA链，最终在终止信号处结束转录初级转录产物（RNA前体）需要经过一系列加工才能成为成熟RNAmRNA的加工包括5加帽、3多聚腺苷酸化和RNA剪接剪接过程中，内含子被切除，外显子连接在一起选择性剪接使一个基因能够产生多种mRNA，增加了基因组的表达多样性RNA加工异常与多种疾病相关，如某些癌症和神经退行性疾病蛋白质的翻译与修饰蛋白质修饰翻译终止新合成的多肽链通常需要经过折叠和肽链延长当核糖体遇到终止密码子（UAA、各种修饰才能成为功能性蛋白质常翻译起始肽链延长阶段，tRNA将氨基酸带到UAG或UGA）时，释放因子识别终见的蛋白质修饰包括糖基化、磷酸翻译起始是蛋白质合成的第一步，涉核糖体，按照mRNA密码子的指令依止密码子并促使新合成的多肽链从核化、乙酰化、泛素化等，这些修饰影及多个起始因子、核糖体亚基、起始次添加氨基酸延长因子促进tRNA糖体释放，核糖体亚基解离，完成翻响蛋白质的稳定性、活性和定位tRNA和mRNA的精确协调真核生与核糖体的结合和转位，肽基转移酶译过程物中，起始复合物识别mRNA的5帽催化肽键形成，肽链逐渐延长子结构，然后扫描至AUG起始密码子开始翻译基因表达调控转录水平调控转录后调控翻译水平调控基因表达调控最主要发生在转录转录后调控包括RNA前体的选择翻译水平调控涉及翻译起始因子水平，包括启动子调控、增强子/性剪接、RNA的转运和定位、的活性调节、核糖体结合位点的沉默子调控以及转录因子的作RNA的稳定性调控等非编码可及性以及mRNA二级结构的影用真核生物中，染色质结构的RNA如microRNA可通过与响某些mRNA含有特殊结构如改变（如组蛋白修饰和DNA甲基mRNA结合抑制其翻译或促进其内部核糖体进入位点（IRES），化）对基因转录有重要影响，构降解，构成重要的转录后调控机可在特定条件下启动翻译成了表观遗传调控机制制翻译后调控蛋白质合成后可通过多种翻译后修饰调节其活性、定位和稳定性蛋白质降解途径如泛素-蛋白酶体系统和自噬-溶酶体系统也是调控蛋白质水平的重要机制基因工程技术简介基因克隆技术技术PCR基因克隆是将目的基因插入载体并在宿主细胞中扩增的技术主要步骤包括聚合酶链式反应PCR是体外扩增特定DNA片段的技术，利用耐热DNA聚合酶DNA的提取和纯化、限制性内切酶消化、连接酶连接、转化或转染宿主细胞以和特异性引物，通过变性、退火和延伸循环快速产生大量目标DNAPCR技术及克隆筛选基因克隆是构建重组DNA分子的基础，广泛应用于基因功能研究在医学诊断、法医鉴定、分子生物学研究中有广泛应用和重组蛋白表达基因编辑技术测序技术DNA基因编辑技术允许对基因组进行精确修改CRISPR/Cas9是近年发展的革命性DNA测序技术用于确定DNA分子的核苷酸序列新一代测序技术NGS实现了技术，利用RNA引导Cas9核酸酶在特定位点切割DNA，可实现基因敲除、插高通量、低成本测序，使全基因组测序成为可能测序技术在疾病诊断、遗传入或替换基因编辑技术为基因疾病治疗、作物改良和模式生物研究开辟了新咨询、药物研发和个体化医疗中发挥重要作用途径第四章遗传学基础遗传学是研究生物遗传变异和遗传规律的科学，是生物医学的重要组成部分本章将介绍经典遗传学原理、分子遗传学基础以及医学遗传学应用，帮助学生理解遗传信息的传递规律和遗传因素在疾病发生中的作用通过学习孟德尔遗传定律、染色体遗传理论和人类遗传病的分子机制，学生将能够分析遗传病的遗传模式，理解基因多态性与疾病易感性的关系，掌握遗传咨询和基因诊断的基本原则，为今后理解和应用医学遗传学知识奠定基础孟德尔遗传定律分离定律（第一定律）自由组合定律（第二定律）医学应用孟德尔通过对豌豆植物的杂交实验，发孟德尔研究两对相对性状同时遗传时发孟德尔遗传定律为理解和预测人类单基现决定相对性状的遗传因子（现称为基现，不同对遗传因子的分离相互独立因遗传病的遗传模式提供了理论基础因）以成对形式存在，在生殖细胞形成这一定律解释了双性状杂交实验中代通过分析家系图谱，可以确定特定疾病F₂过程中彼此分离这一定律解释了单性表现型的分离比例自由组合定的遗传方式（如常染色体显性、常染色9:3:3:1状杂交的遗传规律，如代表现型的律的分子基础是非同源染色体在减数分体隐性或连锁遗传）这对遗传咨询、F₂3:1X分离比例分离定律的分子基础是减数裂中的独立分配然而，位于同一染色产前诊断和基因筛查具有重要指导意分裂过程中同源染色体的分离体上的基因倾向于一起遗传，形成连义但需注意，许多人类疾病具有多基锁因和环境因素共同作用的复杂遗传模式染色体与遗传物质染色体的结构与分类1人类体细胞含有46条染色体，包括22对常染色体和1对性染色体染色体由DNA和蛋白质（主要是组蛋白）组成，按照大小和着丝粒位置可分为端着丝粒、中着丝粒和近端着丝粒染色体每条染色体包含多个基因，是遗传信息的载体染色体的行为2在细胞分裂过程中，染色体经历复制、凝集和分离等阶段有丝分裂保证体细胞中染色体数目恒定，减数分裂导致生殖细胞染色体数目减半减数分裂中的同源染色体交叉互换产生基因重组，增加遗传多样性染色体变异3染色体变异包括数目异常（如非整倍体、多倍体）和结构异常（如缺失、重复、倒位和易位）染色体变异往往导致严重的遗传疾病，如唐氏综合征（21三体）、克莱因费尔特综合征（XXY）和特纳综合征（XO）等基因组与染色质4人类基因组包含约30亿个碱基对和约2万个蛋白编码基因染色质是DNA与蛋白质的复合体，分为结构松散的常染色质和高度凝集的异染色质染色质结构的改变与基因表达调控密切相关，是表观遗传学研究的重要内容人类遗传疾病单基因遗传病染色体疾病多基因遗传病由单个基因突变导致的疾病，遵循由染色体数目或结构异常引起的疾由多个基因共同作用并受环境因素孟德尔遗传规律根据致病基因在病常见的染色体数目异常包括唐影响的疾病，如高血压、糖尿病、染色体上的位置和显隐性关系，可氏综合征（21三体）、爱德华兹冠心病和精神分裂症等这类疾病分为常染色体显性遗传病（如亨廷综合征（18三体）和帕陶综合征不遵循经典孟德尔遗传规律，表现顿舞蹈病）、常染色体隐性遗传病（13三体）结构异常如猫叫综为家族聚集性通过全基因组关联（如囊性纤维化）和X连锁遗传病合征（5p缺失）和DiGeorge综合研究GWAS可发现与疾病相关的（如血友病A）单基因遗传病虽征（22q

11.2缺失）等染色体病遗传变异，为精准医疗提供基础然个体罕见，但种类众多通常表现为多系统发育异常和智力障碍线粒体遗传病由线粒体DNA突变引起的疾病，表现为母系遗传线粒体是能量代谢的中心，因此线粒体疾病通常影响能量需求高的组织器官，如神经系统、肌肉、心脏和肾脏等典型线粒体疾病包括Leber遗传性视神经病变和慢性进行性外眼肌麻痹遗传学在医学中的应用遗传咨询产前诊断与筛查基因治疗遗传咨询是向个体或家庭提供有关遗传疾产前诊断技术包括羊膜穿刺、绒毛取样、基因治疗是通过导入正常基因或修正异常病风险的信息和支持的过程遗传咨询师无创产前检测等，用于检测胎基因来治疗遗传疾病的方法基因递送系DNA NIPT会收集详细的家族史，分析疾病的遗传模儿的遗传异常产前筛查如血清学标志物统包括病毒载体和非病毒载体基因治疗式，评估再发风险，并提供适当的检测和检测和超声检查可评估胎儿患特定疾病的已在某些单基因疾病如脊髓性肌萎缩症和干预建议遗传咨询强调非指导性原则，风险这些技术使高风险家庭能够做出知某些免疫缺陷病取得突破性进展尊重来访者的自主决定权情选择，但也带来伦理挑战等基因编辑技术为精确修CRISPR-Cas9复基因突变提供了新工具第五章免疫学基础免疫系统概述免疫应答机制1理解免疫系统的组成、结构和功能掌握先天性和获得性免疫应答过程2免疫学应用免疫调节失衡4了解疫苗、免疫治疗等临床应用3分析免疫相关疾病的发病机制免疫学是研究机体识别和清除非己物质能力的科学，是生物医学的重要分支本章将系统介绍免疫系统的组成、免疫应答的基本机制、免疫调节及其失衡导致的疾病，以及免疫学在临床医学中的应用通过本章学习，学生将理解免疫系统如何保护机体抵抗病原体感染，维持内环境稳态；认识免疫功能异常与自身免疫病、过敏性疾病、免疫缺陷病和肿瘤发生的关系；了解免疫学原理在疫苗开发、器官移植、肿瘤免疫治疗等领域的应用，为临床医学学习打下基础免疫系统概述免疫细胞免疫器官免疫细胞主要包括白细胞家族，如中性粒免疫器官分为中枢免疫器官（胸腺和骨细胞、嗜酸性粒细胞、嗜碱性粒细胞、单髓）和外周免疫器官（脾脏、淋巴结、粘核细胞巨噬细胞、树突状细胞、细胞、/NK膜相关淋巴组织等）中枢免疫器官负责淋巴细胞和淋巴细胞等不同免疫细胞T B免疫细胞的发生和成熟，外周免疫器官是具有特定的形态和功能特点，协同工作维12免疫细胞执行功能和相互作用的场所护机体免疫防御免疫功能免疫分子免疫系统的基本功能包括防御功能（抵抗43免疫分子包括抗体、补体、细胞因子、趋病原体感染）、监视功能（识别和清除变化因子、黏附分子等这些分子参与免疫异细胞）和自稳功能（维持内环境稳识别、免疫效应和免疫调节过程，构成了态）免疫系统通过识别己与非己的免疫系统的重要功能组分特别是抗体和差异，选择性地清除入侵病原体和异常细细胞因子，在免疫应答中发挥核心作用胞，同时避免对自身组织的攻击先天性免疫与获得性免疫先天性免疫获得性免疫两种免疫的协同作用先天性免疫是机体与生俱来的非特异性获得性免疫（又称适应性免疫）是机体先天性免疫和获得性免疫不是相互独立防御机制，是抵抗病原体的第一道防在接触抗原后获得的特异性免疫应答能的系统，而是紧密协作的整体先天性线先天性免疫组成包括物理屏障力获得性免疫的主要特点是特异性、免疫系统通过识别病原体相关分子模式（如皮肤、粘膜）、化学屏障（如胃记忆性、适应性和自身耐受性获得性和损伤相关分子模式PAMPs DAMPs酸、溶菌酶）、先天免疫细胞（如中性免疫主要由淋巴细胞和淋巴细胞介启动初始防御反应，同时活化获得性免T B粒细胞、巨噬细胞、细胞）和分子导，分为细胞免疫和体液免疫两种类疫获得性免疫则提供更精确的靶向清NK（如补体系统）先天性免疫反应迅速型获得性免疫反应虽启动较慢，但具除能力，并在再次遇到相同病原体时迅但缺乏特异性和记忆性有高度特异性和记忆性速启动二次免疫应答两种免疫系统的协同作用确保了机体免疫防御的完整性和有效性抗原与抗体抗原的性质与分类抗原是能够被免疫系统识别并引起特异性免疫应答的物质抗原的免疫原性取决于其分子量、化学复杂性、对宿主的异源性和可加工性抗原可分为完全抗原（能独立引起免疫应答）和半抗原（需与载体蛋白结合才能引起免疫应答）抗原决定簇（表位）是抗原分子上被抗体或T细胞受体识别的特定部位抗体的结构与功能抗体（免疫球蛋白）是B淋巴细胞分化为浆细胞后产生的具有特异性抗原结合能力的糖蛋白抗体由两条重链和两条轻链组成，呈Y形结构Fab区负责抗原结合，Fc区介导效应功能人类抗体分为IgG、IgA、IgM、IgD和IgE五类，各有特定的结构和功能特点抗体通过中和、凝集、沉淀、补体激活和抗体依赖性细胞介导的细胞毒作用等机制发挥免疫保护作用抗原抗体反应-抗原-抗体反应是抗原与抗体之间的特异性结合，基于分子互补性原理这种结合通过多种非共价键（如氢键、静电作用、范德华力和疏水作用）形成，具有高度特异性抗原-抗体反应是免疫诊断技术的基础，包括放射免疫分析、酶联免疫吸附试验、免疫荧光技术、免疫组织化学和免疫印迹等单克隆抗体技术单克隆抗体是由单一B细胞克隆产生的针对特定抗原表位的均质抗体通过杂交瘤技术可大量生产单克隆抗体单克隆抗体具有高特异性、均一性和可批量生产的优点，广泛应用于疾病诊断、靶向治疗和基础研究目前已有数十种单克隆抗体药物获批用于肿瘤、自身免疫病等疾病的治疗细胞免疫与体液免疫细胞免疫体液免疫两种免疫的平衡与调节细胞免疫是由淋巴细胞介导的免疫应体液免疫是由淋巴细胞产生的抗体介导细胞免疫和体液免疫不是相互独立的系T B答，主要针对细胞内病原体（如病毒、的免疫应答，主要针对细胞外病原体和统，而是相互协作、相互调节的整体细胞内寄生细菌）、肿瘤细胞和异种移毒素细胞通过膜表面免疫球蛋白辅助细胞通过分泌不同细胞因子调控免B T植物细胞通过细胞受体识别识别抗原，在细胞帮助下活化、疫应答的方向细胞促进细胞免疫，T TTCR BCRT Th1由主要组织相容性复合体分子呈增殖并分化为浆细胞，产生特异性抗细胞促进体液免疫，细胞参与MHC Th2Th17递的抗原肽根据表面标志和功能，细体抗体通过多种机制清除抗原，如中炎症反应，细胞抑制过度免疫反T Treg胞可分为辅助细胞（分泌细胞因和毒素和病毒、促进吞噬作用、激活补应免疫应答的类型和强度受多种因素CD4+T子，调节免疫应答）和细胞毒性体系统等体液免疫在抵抗细菌感染、影响，包括抗原性质、接触途径、遗传CD8+T细胞（直接杀伤靶细胞）细胞免疫在中和毒素和预防某些病毒再感染方面尤因素和微环境等免疫平衡失调可导致抗病毒感染、抗肿瘤免疫和移植排斥反为重要多种免疫相关疾病应中发挥关键作用免疫学在疾病诊断与治疗中的应用免疫学原理广泛应用于临床疾病的诊断和治疗免疫诊断技术如酶联免疫吸附试验ELISA、免疫组织化学和流式细胞术等，能够检测特定抗原、抗体或免疫细胞，用于感染性疾病、自身免疫病和肿瘤的诊断免疫治疗方面，疫苗接种是预防传染病的有效手段；免疫抑制剂用于器官移植和自身免疫病治疗；生物制剂如单克隆抗体和细胞因子在肿瘤、自身免疫病等疾病治疗中发挥重要作用；近年来，肿瘤免疫治疗如免疫检查点抑制剂和CAR-T细胞治疗取得了突破性进展，为许多晚期肿瘤患者带来新希望第六章微生物学基础微生物分类与特征介绍细菌、病毒、真菌和寄生虫的基本分类和特性，理解不同微生物的生物学特点和致病机制，为医学微生物学学习奠定基础人体微生物菌群探讨正常菌群的分布和功能，了解菌群失调与疾病的关系，认识微生物组研究在现代医学中的重要意义微生物与感染性疾病分析常见病原微生物的致病机制、传播途径和临床表现，掌握感染性疾病的基本诊断和防治原则微生物学检测与控制了解微生物学检验的基本方法、抗微生物药物的作用机制及耐药性问题，掌握医院感染控制的基本原则和方法微生物的分类与特征细菌病毒真菌细菌是单细胞原核生物，具有细胞壁但无细病毒是非细胞型微生物，由核酸（或真菌是真核微生物，包括酵母菌（单细胞）DNA胞核根据细胞壁结构可分为革兰阳性菌和）和蛋白质外壳组成，有些还具有包和霉菌（多细胞）真菌具有坚硬的细胞RNA革兰阴性菌细菌大小一般为，形膜病毒大小一般为，远小于细壁，含有几丁质真菌繁殖方式多样，包括

0.5-5μm20-300nm态多样（球菌、杆菌、螺旋菌等）细菌可菌病毒是绝对的细胞内寄生物，必须侵入出芽、分裂和产生孢子等医学上重要的真以独立生存和繁殖，通过二分裂方式快速增宿主细胞并利用宿主的代谢系统复制病毒菌包括白色念珠菌、皮肤癣菌、曲霉菌和隐殖不同细菌具有特定的生长条件和代谢特感染周期包括吸附、穿透、脱壳、合成、组球菌等，可引起表浅或深部真菌感染人体性，如需氧菌、厌氧菌、兼性厌氧菌等装和释放等阶段不同病毒具有特定的宿主免疫功能低下时容易发生机会性真菌感染和组织嗜性细菌的结构与功能细胞壁1细菌细胞壁是保持细菌形态和防止细胞破裂的坚硬外层结构革兰阳性菌细胞壁主要由厚层肽聚糖组成；革兰阴性菌细胞壁较薄，但外层有一层脂多糖LPS膜，LPS是内毒素的主要成分，可触发强烈的炎症反应细胞壁是重要的抗生素作用靶点，如青霉素类和头孢菌素类抗生素通过抑制细胞壁合成发挥杀菌作用细胞膜2细菌细胞膜是由磷脂双分子层和蛋白质组成的半透膜，控制物质进出细胞细胞膜是细菌呼吸和能量代谢的场所，含有电子传递链和ATP合成酶等某些抗生素如多粘菌素通过破坏细胞膜发挥杀菌作用革兰阴性菌的外膜作为选择性屏障，也是多重耐药性的重要原因特殊结构3许多细菌具有鞭毛（用于运动）、菌毛（用于黏附和基因交换）和荚膜（抵抗吞噬）等特殊结构这些结构与细菌的致病性和致病机制密切相关例如，荚膜可以保护细菌免受宿主免疫系统的攻击；菌毛可以帮助细菌黏附在宿主细胞表面；鞭毛使细菌能够向有利环境移动或逃避不利条件遗传物质4细菌的遗传物质为环状DNA，位于细胞质中的核区，无核膜包裹除染色体DNA外，许多细菌还含有质粒，携带额外的遗传信息如抗生素耐药基因细菌通过突变、转化、接合和转导等方式实现基因交换，这也是细菌获得抗生素耐药性的重要机制病毒的结构与复制病毒结构1病毒粒子（病毒体）由核心的核酸（DNA或RNA）和包围核酸的蛋白质外壳（衣壳）组成，形成核衣壳某些病毒还具有从宿主细胞膜衍生的外包膜病毒根据核酸类型可分为DNA病毒和RNA病毒；根据是否有包膜可分为有包膜病毒和无包膜病毒病毒衣壳和包膜上的蛋白质负责识别宿主细胞受体，是病毒感染的关键病毒复制周期2病毒复制周期包括吸附、穿透、脱壳、生物合成、组装和释放阶段吸附阶段，病毒表面蛋白与宿主细胞受体特异性结合；穿透阶段，病毒核酸进入宿主细胞；脱壳后，病毒核酸释放；生物合成阶段，利用宿主细胞机制合成病毒蛋白和复制病毒核酸；组装形成新病毒粒子；最后通过裂解或出芽方式释放病毒基因表达策略3不同类型病毒有不同的基因表达和复制策略DNA病毒（如疱疹病毒）通常在宿主细胞核内复制；RNA病毒复制多在细胞质中进行逆转录病毒（如HIV）含有逆转录酶，能将RNA转录为DNA某些病毒如流感病毒具有分节基因组，可通过基因重配产生新变种病毒基因表达策略的多样性是抗病毒治疗面临的挑战之一病毒与宿主相互作用4病毒感染可导致细胞病变效应（如细胞融合、包涵体形成、细胞裂解）或转化效应（如诱导细胞恶性转化）宿主通过天然屏障、干扰素系统和特异性免疫应答抵抗病毒感染某些病毒（如HIV、肝炎病毒）能逃避宿主免疫监视，建立持续性感染深入了解病毒与宿主的相互作用对开发新型抗病毒策略至关重要微生物与疾病细菌性疾病病毒性疾病真菌性疾病细菌通过多种致病机制引起疾病，病毒通过直接裂解宿主细胞、改变真菌感染可分为表浅性（如皮肤癣、包括产生毒素（如白喉杆菌产生白细胞功能或触发免疫病理反应等机口腔念珠菌病）和侵袭性（如肺曲喉毒素）、侵袭组织（如沙门菌和制致病常见病毒性疾病包括流感、霉病、隐球菌脑膜炎）两大类免志贺菌）和诱发炎症反应（如结核艾滋病、病毒性肝炎、疱疹和许多疫功能低下患者（如HIV/AIDS患杆菌）常见细菌性疾病包括肺炎、呼吸道和肠道感染病毒性疾病治者、移植受者、化疗患者）是深部脑膜炎、尿路感染、食物中毒和结疗相对困难，主要依靠机体免疫系真菌感染的高危人群真菌感染治核病等细菌性疾病通常可通过抗统清除病毒，抗病毒药物选择有限疗常需较长疗程，且可能面临药物生素治疗，但耐药性问题日益严峻且常有副作用毒性和耐药性问题寄生虫病寄生虫包括原虫、蠕虫和节肢动物，可寄生于人体各组织器官寄生虫病在发展中国家仍是重要公共卫生问题，如疟疾、血吸虫病和丝虫病等寄生虫通过机械损伤、夺取营养、产生毒素和诱发免疫损伤等机制致病预防控制措施包括环境卫生改善、媒介控制和大规模驱虫等抗生素与耐药性抗生素耐药机制细菌获得抗生素耐药性的主要机制包括多重耐药问题产生降解或修饰抗生素的酶（如β-内酰胺酶）；改变抗生素靶点结构（如耐甲氧西多重耐药细菌（MDR）指对多类抗生素林金黄色葡萄球菌）；减少抗生素渗透均产生耐药性的细菌，如耐甲氧西林金黄抗生素的分类与作用机制（如外膜通透性下降）；增加抗生素外排色葡萄球菌MRSA、耐万古霉素肠球菌应对策略（如外排泵过表达）；发展替代代谢途径VRE、产超广谱β-内酰胺酶肠杆菌科细抗生素根据化学结构可分为β-内酰胺类应对抗生素耐药性的策略包括合理使用（如耐磺胺药物）细菌可通过基因突变菌、碳青霉烯类耐药肠杆菌科细菌CRE（如青霉素、头孢菌素）、氨基糖苷类、抗生素（选择合适药物、剂量和疗程）；获得耐药性，也可通过质粒、转座子等移等多重耐药成为全球公共卫生威胁，增大环内酯类、四环素类、氯霉素类等根加强感染控制（手卫生、隔离预防等）；动遗传元件实现耐药基因的水平转移加医疗负担并导致治疗选择有限据作用机制可分为抑制细胞壁合成、破坏开发新型抗菌药物和替代治疗（如噬菌体细胞膜、抑制蛋白质合成、抑制核酸合成治疗、抗菌肽）；建立抗生素管理项目和和抑制叶酸合成等类型不同抗生素还可耐药监测系统；推广疫苗接种减少感染发根据抗菌谱和杀菌/抑菌作用进行分类生；提高公众和医疗从业者对抗生素耐药问题的认识2314第七章生物化学基础小分子代谢1学习糖、脂、蛋白质和核酸代谢酶与代谢调控2了解酶的特性与代谢调控机制代谢整合3理解各代谢途径间的联系与整合代谢异常与疾病4掌握代谢异常与疾病的关系生物化学是研究生物体内化学物质组成、结构和化学变化的科学，是理解生命活动分子基础的关键学科本章将介绍生物大分子的结构与功能、代谢途径及其调控机制，帮助学生理解物质代谢与能量转换的基本规律通过学习各类生物分子的代谢过程，学生将能够理解机体如何利用、储存和转化能量，不同代谢途径如何相互协调，以及代谢紊乱与疾病发生的关系这些知识对理解药物作用机制、疾病发病机制和临床检验结果解读都有重要意义糖类代谢糖酵解糖酵解是细胞质中将葡萄糖分解为丙酮酸的代谢途径这一过程包括10个反应步骤，消耗2ATP但产生4ATP，净产生2ATP和2NADH关键酶包括己糖激酶、磷酸果糖激酶和丙酮酸激酶，这些也是调节点糖酵解是所有细胞获取能量的基本途径，在缺氧条件下尤为重要柠檬酸循环柠檬酸循环（三羧酸循环）发生在线粒体基质中，将丙酮酸氧化为CO₂，同时产生还原当量（NADH和FADH₂）丙酮酸先通过丙酮酸脱氢酶复合体转化为乙酰CoA，然后进入循环每个循环产生3NADH、1FADH₂和1GTP，是细胞能量产生的中心环节电子传递链与氧化磷酸化电子传递链位于线粒体内膜，由四个蛋白质复合体和两个电子载体（辅酶Q和细胞色素c）组成NADH和FADH₂将电子传递给氧，同时将质子泵到膜间隙质子梯度驱动ATP合成酶产生ATP，这一过程称为氧化磷酸化这是细胞产生大部分ATP的途径糖异生与糖原代谢糖异生是从非糖底物（如乳酸、氨基酸）合成葡萄糖的过程，主要在肝脏和肾脏发生，是维持血糖水平的关键糖原合成和分解调节着机体的糖储存，肝糖原可分解为葡萄糖释放到血液，而肌糖原主要供肌肉自身能量需求这些过程受激素如胰岛素和胰高血糖素的严格调控脂类代谢脂肪酸氧化脂肪酸合成12脂肪酸氧化（β-氧化）是脂肪酸分解产生能量的主要途径长链脂肪酸在线脂肪酸合成发生在细胞质中，由脂肪酸合成酶复合体催化与β-氧化方向相粒体内经过反复的氧化、水合、再氧化和裂解步骤，每次循环缩短两个碳原反，但不是简单的逆转过程合成起始于乙酰CoA，通过多次加入二碳单位子并产生乙酰CoA、NADH和FADH₂完整氧化一个16碳棕榈酸可产生106（来自丙二酰CoA）延长碳链脂肪酸合成需要NADPH供能，主要在肝脏和个ATP，效率远高于糖类脂肪酸氧化在禁食、长时间运动和糖尿病等状态脂肪组织进行，受胰岛素刺激合成的脂肪酸可用于合成甘油三酯和磷脂下显著增加胆固醇代谢脂质代谢与疾病34胆固醇是重要的膜组分和类固醇激素前体胆固醇合成是复杂的多步骤过程，脂质代谢紊乱与多种疾病相关高脂血症增加动脉粥样硬化和心血管疾病风起始于乙酰CoA，经过HMG-CoA还原为甲羟戊酸，最终形成胆固醇险；脂肪肝可由酒精滥用或代谢综合征引起；肥胖症与脂肪组织过度扩张和HMG-CoA还原酶是限速酶，也是他汀类降脂药的靶点胆固醇在肝脏转化脂质代谢调节异常相关；胰岛素抵抗和2型糖尿病与脂肪组织功能障碍密切相为胆汁酸，或通过脂蛋白在体内运输低密度脂蛋白LDL和高密度脂蛋白关了解脂质代谢有助于这些疾病的预防和治疗HDL水平与心血管疾病风险密切相关蛋白质代谢蛋白质消化与氨基酸吸收氨基酸代谢食物蛋白质在消化道内被胃蛋白酶、胰蛋白1氨基酸经转氨基作用和脱氨基作用处理，碳酶和肠蛋白酶水解为氨基酸和小肽2骨架进入不同代谢途径蛋白质降解蛋白质合成4蛋白质通过泛素蛋白酶体系统和溶酶体途径氨基酸按照密码子指导，在核糖体上-mRNA3降解为氨基酸再利用合成多肽链形成蛋白质蛋白质代谢是机体内氮元素周转的核心过程成人体内蛋白质不断进行着动态更新，每天约有蛋白质分解和重新合成蛋白质合成300-400g需要消耗大量能量，每合成一个肽键需要消耗至少个高能磷酸键4氨基酸代谢的一个关键问题是处理脱氨基作用产生的铵离子，其毒性主要表现为对中枢神经系统的损害肝脏通过尿素循环将铵转化为无毒的尿素排出体外，这是解毒的重要途径肝功能严重受损时，氨的处理障碍可导致肝性脑病氨基酸代谢紊乱与多种遗传代谢病相关，如苯丙酮尿症、枫糖尿症和高胱氨酸尿症等核酸代谢嘌呤和嘧啶的合成核苷酸的相互转化核酸降解与嘌呤代谢终产物嘌呤核苷酸（如、）和嘧啶核不同核苷酸之间可以相互转化核苷酸核酸降解产生核苷酸，进一步降解为核AMP GMP苷酸（如、、）是激酶催化、、和等苷和碱基嘌呤代谢的终产物在不同物UMP CMPTMP DNAAMP GMPUMP CMP和的基本组成单位核苷酸可通过单磷酸核苷酸磷酸化为二磷酸和三磷酸种有所不同人和灵长类动物中，终产RNA两种途径获得从头合成和挽救途径形式，如、、和这物是尿酸，通过肾脏排出；其他哺乳动ATP GTPUTP CTP从头合成是复杂的多步骤过程，消耗大些三磷酸核苷酸是核酸合成的直接底物中，尿酸被尿酸氧化酶进一步氧化为量能量挽救途径则重复利用核苷酸降物核苷酸还原酶催化核糖核苷酸还原尿囊素嘌呤代谢障碍可导致高尿酸血解产物或食物中的嘌呤和嘧啶，更为经为脱氧核糖核苷酸，这是合成的关症和痛风，表现为尿酸盐结晶沉积在关DNA济核苷酸合成受反馈抑制严格调控，键步骤胸苷酸合成酶催化甲基节和组织中，引起剧烈炎症dUMP确保各种核苷酸平衡供应化为，为合成提供胸腺嘧啶dTMP DNA核苷酸酶与酶动力学酶的基本特性酶是生物催化剂，极大加速生化反应而自身不消耗酶的特点包括高效性（提高反应速率10^3-10^17倍）、高特异性（对底物和反应类型特异）和可调控性（活性受多种因素调节）大多数酶是蛋白质，少数是核酸（如核酶）酶通常包含催化作用的活性中心和维持空间构象的其他区域酶促反应动力学Michaelis-Menten方程描述了酶促反应速率v与底物浓度[S]的关系v=Vmax[S]/Km+[S]Km（米氏常数）是底物浓度为Vmax/2时的值，反映酶与底物亲和力；Vmax（最大反应速率）反映酶的催化效率通过Lineweaver-Burk双倒数作图可确定Km和Vmax酶动力学参数对了解酶的催化机制和设计酶抑制剂有重要意义酶的抑制酶抑制剂可分为可逆抑制剂和不可逆抑制剂可逆抑制包括竞争性抑制（抑制剂与底物竞争活性中心，影响Km但不影响Vmax）、非竞争性抑制（抑制剂结合酶或酶-底物复合物的其他部位，降低Vmax但不影响Km）和反竞争性抑制（抑制剂只结合酶-底物复合物）许多药物和毒物是酶抑制剂，通过特异抑制关键酶发挥作用辅酶与辅基许多酶需要非蛋白质成分协助催化，这些称为辅酶（可溶性、可转移的有机分子，如NAD+、FAD、辅酶A）或辅基（永久结合的无机离子或有机基团，如铁、锌、血红素）多种维生素是辅酶前体，如烟酰胺（NAD+前体）、核黄素（FAD前体）和硫胺素（噻唑焦磷酸前体）辅酶缺乏可导致特定酶活性降低，引起相应的维生素缺乏症第八章生理学基础生理学是研究生物体及其各部分功能的科学，是理解人体正常运作的基础本章将系统介绍人体主要系统的基本结构和功能，包括神经系统、心血管系统、呼吸系统、消化系统和内分泌系统等通过学习各系统的生理功能及其调节机制，学生将理解机体如何维持内环境稳态，各系统如何协同工作以适应内外环境变化，以及功能失调与疾病的关系这些知识是理解病理变化、临床症状和治疗原理的重要基础，对今后学习临床医学课程至关重要神经系统神经系统的组成与分类神经元功能与神经传导中枢神经系统功能神经系统解剖学上分为中枢神经系统神经元通过产生和传导动作电位传递信大脑皮层负责高级神经功能，不同区域（脑和脊髓）和周围神经系统（脑神息静息状态下，神经元膜内侧带负有特定功能额叶主管运动和执行功经、脊神经及其分支）功能上分为躯电，外侧带正电，形成静息电位刺激能，顶叶处理躯体感觉，枕叶负责视体神经系统（控制骨骼肌运动）和自主使膜去极化至阈值，触发动作电位动觉，颞叶处理听觉和语言基底神经节神经系统（控制内脏活动）自主神经作电位是内流和外流引起的膜电参与运动控制，丘脑是感觉信息中继Na+K+系统又分为交感神经和副交感神经，它位快速波动，沿轴突传导髓鞘包裹的站，下丘脑调节内环境稳态，小脑协调们对内脏器官具有相反调节作用神经轴突形成跳跃式传导，大大提高传导速运动，脑干控制基本生命功能，脊髓传系统的基本结构和功能单位是神经元，度神经元间信息传递通过突触进行，导信息并介导反射大脑具有可塑性，辅助细胞为神经胶质细胞可释放神经递质传递信号允许功能重组和学习心血管系统心血管调节神经、体液和局部因素协同调节1血管功能2血液运输、调节血压和组织灌注心脏功能3心肌收缩提供血液循环动力心血管结构4心脏和血管网络构成闭合循环系统心脏是肌性器官，由四个腔室组成左右心房和左右心室心脏具有自律性，窦房结作为起搏点产生电冲动，通过心脏传导系统传播至心肌，引起有序收缩心电图记录了心脏电活动，是重要的临床诊断工具心脏每搏输出的血液量称为每搏输出量，每分钟输出量（心输出量）等于每搏输出量乘以心率血管系统包括动脉、毛细血管和静脉动脉输送血液至组织，毛细血管是物质交换场所，静脉回收血液至心脏血压主要由心输出量和外周血管阻力决定，受多种因素调节交感神经兴奋增加心率和收缩力，收缩血管；副交感神经降低心率肾素-血管紧张素-醛固酮系统通过血管收缩和增加血容量升高血压局部代谢产物和内皮因子调节局部血流分配呼吸系统呼吸系统的结构与功能1呼吸系统包括上呼吸道（鼻腔、咽、喉）和下呼吸道（气管、支气管和肺）肺由约3亿个肺泡组成，是气体交换的主要场所呼吸系统的主要功能是气体交换氧气从大气进入血液，二氧化碳从血液排出体外此外，呼吸系统还参与调节酸碱平衡、发声、嗅觉和防御功能肺通气与力学2肺通气是空气进出肺部的过程，包括吸气和呼气吸气是主动过程，通过膈肌和肋间肌收缩增大胸腔容积，肺内压降低，空气流入；呼气通常是被动过程，依靠肺和胸壁的弹性回缩肺通气量由潮气量（每次呼吸的空气量）和呼吸频率决定肺顺应性反映肺的弹性特性，在肺纤维化等疾病中降低气道阻力主要由支气管平滑肌张力调控，在哮喘等疾病中增加气体交换与运输3氧气和二氧化碳在肺泡与肺毛细血管之间通过扩散交换扩散速率取决于气体分压差、扩散面积、扩散距离和气体溶解度氧气主要与血红蛋白结合运输（约97%），少量溶解在血浆中氧合血红蛋白解离曲线呈S形，显示血红蛋白与氧的亲和力随氧分压变化的关系二氧化碳主要以碳酸氢盐形式（约70%）、与血红蛋白结合（约23%）和溶解状态（约7%）运输呼吸调节4呼吸中枢位于脑干，产生基本呼吸节律化学感受器监测血液中二氧化碳、氧气和pH变化中枢化学感受器主要对脑脊液pH（反映CO₂水平）敏感；外周化学感受器（颈动脉体和主动脉体）对动脉血氧分压、二氧化碳分压和pH敏感二氧化碳是呼吸的主要化学调节剂，氧气在正常情况下影响较小此外，肺牵张反射、高级中枢、体温和激素等因素也影响呼吸消化系统口腔和食管1口腔是消化的起始部位，负责食物的机械破碎、混合唾液和初步消化唾液含有淀粉酶，开始淀粉消化食管通过蠕动将食物送入胃部，下食管括约肌防止胃内容物反流咀嚼和吞咽是复杂的协调过程，涉及多组肌肉和神经反射口腔和食管问题可导致吞咽困难和胃食管反流等疾病胃部消化2胃具有储存、混合和初步消化食物的功能胃壁的壁细胞分泌盐酸，主细胞分泌胃蛋白酶原，共同形成胃液酸性环境激活胃蛋白酶，开始蛋白质消化胃还分泌内因子，对维生素B12吸收至关重要胃的收缩和蠕动将食物与胃液充分混合，形成酸性食糜幽门括约肌控制食糜进入小肠的速率胃分泌受神经（迷走神经）、激素（胃泌素）和局部因素调控小肠消化与吸收3小肠是主要消化和吸收场所，内表面有环形皱襞、绒毛和微绒毛，极大增加表面积胰腺分泌含有多种消化酶的胰液；肝脏产生胆汁，促进脂肪消化吸收碳水化合物最终分解为单糖，蛋白质分解为氨基酸和小肽，脂肪分解为脂肪酸和甘油这些终产物通过特定转运系统被小肠上皮细胞吸收碳水化合物和蛋白质的吸收产物经门静脉进入肝脏，脂肪吸收产物经淋巴系统输送大肠功能与排便4大肠主要功能是吸收水分和电解质，储存和排出粪便结肠细菌参与未消化物质的发酵，产生气体和部分维生素K结肠的收缩（蠕动和袋状收缩）混合内容物并推向直肠排便反射由直肠充盈触发，同时受意识控制肠道蠕动受肠神经系统、自主神经系统和多种激素调控肠道菌群与宿主健康密切相关，影响免疫功能、代谢和神经功能内分泌系统垂体甲状腺胰岛肾上腺垂体位于脑底部，分为腺垂体和神经甲状腺分泌甲状腺激素（T3和T4）胰腺既是外分泌腺也是内分泌腺胰肾上腺分为皮质和髓质皮质分泌皮垂体腺垂体分泌生长激素、促甲状和降钙素甲状腺激素调节代谢速率、岛（内分泌部分）含有多种分泌细质类固醇激素糖皮质激素（如皮质腺激素、促肾上腺皮质激素、促性腺生长发育和神经系统成熟，对几乎所胞α细胞分泌胰高血糖素，升高血醇）调节代谢和抗炎；盐皮质激素激素和催乳素等，调控多个内分泌腺有组织都有作用甲状腺激素合成需糖；β细胞分泌胰岛素，降低血糖；δ（如醛固酮）调节水盐平衡；性腺皮体神经垂体释放下丘脑合成的抗利要碘，碘缺乏可导致甲状腺肿大甲细胞分泌生长抑素；PP细胞分泌胰质激素具有弱雄激素作用髓质分泌尿激素和催产素垂体被称为内分状腺功能亢进和减退是常见的内分泌多肽胰岛素和胰高血糖素拮抗作用儿茶酚胺（肾上腺素和去甲肾上腺泌总指挥，下丘脑通过释放和抑制疾病，分别表现为代谢过度活跃和代维持血糖稳态胰岛素分泌障碍或胰素），参与应激反应肾上腺功能异因子调控垂体功能谢减缓岛素抵抗导致糖尿病，一种常见的代常可导致库欣综合征、阿狄森病等疾谢性疾病病第九章病理学基础疾病的临床表现症状、体征与功能障碍1特殊病理过程2肿瘤、感染与免疫病理学基本病理过程3细胞损伤、炎症与修复病理学基本概念4疾病的形态学与功能变化病理学是研究疾病的本质、发生发展规律及其结局的科学，是基础医学与临床医学的桥梁本章将介绍疾病的基本病理变化，包括细胞病理学、炎症与修复、肿瘤病理学等内容，帮助学生理解疾病的本质和发展过程通过学习病理变化的基本规律，学生将能够理解疾病从分子、细胞到器官水平的发病机制，掌握常见疾病的基本病理特征，为理解临床表现、疾病诊断和治疗原理奠定基础病理学知识是临床思维形成的重要组成部分，对今后的临床实践具有重要指导意义细胞病理学细胞适应细胞适应是细胞对应激的可逆性改变，使细胞能够在不利环境中存活主要适应形式包括肥大（细胞体积增大，如心肌肥大）；增生（细胞数量增加，如肝脏再生）；萎缩（细胞体积缩小，如废用性肌肉萎缩）；化生（一种分化成熟细胞类型转变为另一种类型，如食管鳞状上皮化生为柱状上皮）细胞适应反映了机体的代偿机制，但长期适应可能增加疾病风险细胞损伤细胞损伤是由有害刺激导致的结构和功能改变原因包括缺氧、物理、化学和生物因素、营养不良、遗传因素等轻度损伤可逆，重度损伤导致细胞死亡细胞损伤的机制包括线粒体功能障碍、钙稳态失衡、自由基损伤、膜损伤和DNA损伤等细胞损伤的形态学改变包括细胞肿胀、脂肪变性、蛋白质变性和色素沉着等细胞死亡细胞死亡主要包括凋亡和坏死两种形式凋亡是程序性细胞死亡，特点是细胞皱缩、染色质凝集、DNA断裂和形成凋亡小体，不引起炎症坏死是被动的、病理性细胞死亡，特点是细胞肿胀、膜破裂、细胞内容物释放和炎症反应此外还有自噬相关细胞死亡、焦亡等其他死亡形式细胞死亡失调与多种疾病相关，如神经退行性疾病和癌症细胞内积聚细胞内积聚是指异常物质在细胞内的堆积，反映代谢紊乱常见的积聚包括脂肪变性（如酒精性脂肪肝）；淀粉样变性（不溶性蛋白纤维沉积）；糖原积聚（如糖原贮积病）；钙化（如结核病灶钙化）；色素沉着（如黄疸、血铁黄素沉着症）某些积聚是疾病诊断的重要标志，如阿尔茨海默病的淀粉样斑和神经纤维缠结炎症与修复急性炎症炎症介质急性炎症是机体对有害刺激的即时保护性反应，1多种介质协同作用调节炎症过程，包括细胞因子、特征为血管反应、渗出和白细胞浸润2趋化因子和血管活性物质组织修复慢性炎症4损伤后机体恢复组织结构和功能的过程，包括再持续时间长的炎症，特征为单核细胞浸润、组织3生和纤维化破坏和修复同时进行急性炎症的血管反应包括短暂的血管收缩后持续的血管扩张，导致红、热现象；血管通透性增加导致渗出和肿胀；白细胞黏附、滚动、穿越血管壁（趋化）进入组织，消除有害物质，形成炎性渗出物，可能出现为脓液炎症介质包括血管活性胺（组胺、5-羟色胺）、血浆蛋白系统（补体、激肽、凝血）、花生四烯酸代谢物（前列腺素、白三烯）和细胞因子（TNF、IL-

1、IL-6等）慢性炎症特征是单核细胞（巨噬细胞、淋巴细胞）浸润，常伴有肉芽肿形成和纤维化肉芽肿是巨噬细胞、上皮样细胞和多核巨细胞聚集形成的结构，见于结核、梅毒等疾病组织修复分为再生（损伤细胞被同类型细胞替代）和纤维化（形成瘢痕）不同组织再生能力不同不稳定细胞（骨髓、表皮）再生能力强；稳定细胞（肝、肾）有限再生能力；永久性细胞（神经元、心肌细胞）几乎无再生能力肿瘤病理学肿瘤的定义与分类肿瘤的分子机制肿瘤的临床特征与诊断肿瘤（新生物）是细胞异常增生形成的肿瘤发生是多步骤、多基因改变的过肿瘤临床表现取决于位置、大小和功能组织块，生长不受正常调控良性肿瘤程关键分子事件包括原癌基因激活影响可表现为局部症状（如肿块、疼生长缓慢，有包膜，不侵袭周围组织，（如、）和抑癌基因失活（如痛、出血）；远处转移症状；旁肿瘤综RAS MYC不转移，很少危及生命；恶性肿瘤（癌、）；修复基因异常导致合征（由肿瘤分泌的激素或细胞因子引TP53RB DNA症）生长迅速，无明确边界，侵袭周围基因组不稳定；端粒酶激活使细胞获得起）；全身症状（如恶病质）肿瘤诊组织，可转移至远处器官，常危及生无限增殖能力；诱导血管生成确保营养断主要依靠病理学检查，包括组织活检命肿瘤按起源组织分类上皮来源的供应；抑制凋亡和免疫逃逸机制使癌细和细胞学检查，结合免疫组织化学、分恶性肿瘤称为癌（如腺癌、鳞状细胞胞存活；获得侵袭和转移能力表观遗子病理学和细胞遗传学技术肿瘤分期癌）；间叶组织来源的恶性肿瘤称为肉传改变如甲基化和组蛋白修饰也在系统（如分期）评估肿瘤的解剖学DNA TNM瘤（如骨肉瘤、脂肪肉瘤）；血液系统肿瘤发生中发挥重要作用肿瘤微环境范围，是制定治疗方案和预测预后的重恶性肿瘤包括白血病和淋巴瘤（由血管、基质细胞和免疫细胞组成）要依据肿瘤标志物（如、、AFP CEA与癌细胞相互作用，促进肿瘤进展）可辅助诊断、监测治疗效果和预PSA测复发常见疾病的病理变化动脉粥样硬化结核病肝硬化动脉粥样硬化是中大动脉内膜脂质沉积、纤结核病是由结核分枝杆菌引起的慢性肉芽肿肝硬化是多种慢性肝病的终末阶段，特征为维组织增生和钙化形成斑块的慢性病变早性疾病，主要侵犯肺部但可累及全身多器弥漫性肝纤维化和假小叶形成病理特征包期为脂纹，进展为纤维斑块，晚期可出现钙官典型的结核病理变化是干酪样坏死性肉括肝细胞坏死、再生结节形成、纤维间隔和化、溃疡和血栓形成病理变化包括内皮损芽肿，由中央干酪样坏死、周围上皮样细肝结构紊乱常见病因包括病毒性肝炎、酒伤、脂质沉积、巨噬细胞泡沫化、平滑肌细胞、朗格汉斯巨细胞和淋巴细胞浸润组成精性肝病、非酒精性脂肪性肝炎和自身免疫胞增生和细胞外基质沉积动脉粥样硬化是早期为渗出性病变，后期形成增殖性病变，性肝病等肝硬化可导致门脉高压、肝功能冠心病、脑卒中和外周血管病的共同病理基可进展为纤维化和钙化衰竭和肝细胞癌础第十章生物医学工程生物材料与组织工程研究开发用于修复、替代或增强人体组织功能的材料和技术，如人工骨、可降解支架和组织培养技术，为再生医学提供基础医学影像技术开发先进的成像方法，如CT、MRI、PET等，实现对人体内部结构和功能的无创可视化，为疾病诊断和治疗提供关键信息生物医学传感器设计能够检测生理信号和生物标志物的器件，从微型植入式设备到可穿戴监测系统，实现健康状态的实时监控和疾病早期预警人工器官与辅助设备开发替代或辅助人体器官功能的装置，如人工心脏、人工肾脏和脑机接口等，改善患者生活质量并延长生存期生物材料与组织工程生物材料的分类与特性组织工程基本原理12生物材料是用于接触生物系统的非活体材料，按来源可分为天然材料（如胶原蛋白、组织工程是结合细胞、工程材料和生化因子构建功能性替代组织的学科基本策略透明质酸、几丁质）和合成材料（如金属、陶瓷、高分子）理想的生物材料应具包括支架引导（提供三维结构支持细胞生长）；细胞移植（引入适当的细胞类备生物相容性（不引起有害反应）、力学性能匹配、可控降解性和适当的表面特性型）；原位再生（激活体内内源性修复机制）支架材料可为细胞提供物理支持和材料与组织的相互作用决定了植入物的成功与否，包括炎症反应、纤维包裹、血栓生化信号，理想支架应模拟天然细胞外基质微环境细胞来源包括自体细胞、异体形成和感染等新一代生物材料追求生物活性和智能响应性，如可诱导组织再生的细胞和干细胞（成体干细胞或诱导多能干细胞）生长因子和细胞因子在组织工程材料和响应环境变化的智能材料中起调节细胞行为的重要作用常见组织工程应用生物打印技术343D皮肤组织工程已实现临床应用，用于治疗严重烧伤和慢性伤口软骨组织工程为关3D生物打印是近年发展的先进技术，能够精确定位细胞、生物材料和生物分子构建节损伤提供新的治疗选择，如自体软骨细胞移植骨组织工程结合多孔支架、骨生复杂三维组织结构生物打印技术包括喷墨打印、挤出打印、激光辅助打印和立体长因子和干细胞修复大面积骨缺损血管组织工程致力于构建小口径血管以解决冠光刻等生物墨水由水凝胶、细胞和生物活性分子组成，既要满足打印过程的流变状动脉和周围血管疾病神经组织工程研究神经再生导管和支架材料促进神经损伤学要求，又要提供细胞生长的适宜环境生物打印已用于构建皮肤、软骨、骨骼和修复更复杂器官如肝脏、肾脏和心脏的组织工程仍面临巨大挑战，是当前研究热血管网络等组织模型，在药物筛选、疾病模型和再生医学领域有广阔应用前景点医学影像技术射线与成像成像核医学成像X CTMRIX射线是最早的医学影像技术，基于不同组织对磁共振成像MRI基于核磁共振原理，利用强磁核医学成像利用放射性示踪剂在体内的分布提供X射线吸收率不同形成投影图像计算机断层扫场使氢质子排列，射频脉冲使其能级跃迁，释放功能和代谢信息单光子发射计算机断层扫描描CT通过X射线源和探测器旋转获取多角度投能量时产生信号形成图像MRI对软组织对比度SPECT和正电子发射断层扫描PET是主要技影，经计算机重建形成三维图像CT具有高空极佳，无电离辐射，可多平面成像，是评估中枢术PET利用正电子湮灭产生的γ射线成像，最间分辨率，适用于骨骼、肺部和急腹症等检查神经系统、关节和软组织疾病的首选方法功能常用的示踪剂是18F-FDG，反映组织葡萄糖代螺旋CT和多排CT提高了扫描速度和图像质量性MRIfMRI可显示脑活动，扩散张量成像谢，在肿瘤、心脏和神经系统疾病评估中有重要CT的主要缺点是辐射剂量较高，可能增加癌症DTI可可视化神经纤维束，磁共振波谱MRS价值PET/CT和PET/MRI融合技术结合了功能风险，特别是儿童和孕妇应谨慎使用可分析组织代谢物MRI的局限性包括检查时间和解剖信息，提高了诊断准确性核医学成像的长、对金属植入物敏感和成本较高局限性包括空间分辨率较低和放射性示踪剂使用的安全考虑生物传感器基本原理与组成传感器类型生物传感器是将生物识别元件与物理化学转1包括电化学、光学、压电和热敏等传感器，换器相结合的分析装置，能特异检测生物分2基于不同的信号转换原理析物应用领域生物识别元件4临床诊断、环境监测、食品安全、药物筛选酶、抗体、核酸、细胞和分子印迹聚合物等，3和生物防御等多个领域提供特异性识别功能生物传感器工作流程包括分析物与生物识别元件特异性结合；产生生物化学信号；转换器将生物化学信号转换为可测量的电信号；信号处理和显示最终结果理想的生物传感器应具备高特异性、高灵敏度、快速响应、可靠性和可重复使用性近年来，生物传感器领域的新趋势包括微型化和集成化，如微流控芯片实验室；可穿戴和植入式传感器，用于持续健康监测；纳米材料（如量子点、碳纳米管）增强传感性能；智能手机连接传感器实现远程监测和数据分析；人工智能算法提高数据解析能力生物传感器在精准医疗、个性化治疗和疾病预防方面展现出巨大潜力人工器官与再生医学人工心脏与心血管装置人工心脏分为全人工心脏TAH和左心室辅助装置LVADTAH完全替代自然心脏，用于终末期心力衰竭患者等待心脏移植；LVAD辅助左心室功能，可作为心脏移植的桥接或永久性治疗人工血管用于替代损伤或病变血管，材料包括聚四氟乙烯和聚酯等心脏瓣膜替代物有机械瓣（如双叶瓣）和生物瓣（如猪瓣膜）两类心血管装置的主要挑战包括血栓形成、感染和长期耐久性问题人工肾与血液净化人工肾通过血液透析或腹膜透析清除血液中的废物和多余水分，是终末期肾病患者的主要治疗方法血液透析依靠半透膜原理，通过扩散和超滤清除血液中的毒素；腹膜透析利用患者自身腹膜作为滤膜可穿戴人工肾和植入式生物人工肾是当前研究热点，旨在提供更便携和生理性的肾脏替代治疗血液灌流和血浆置换等技术用于特定毒素的清除和自身免疫性疾病的治疗神经接口与脑机接口神经接口技术建立神经系统与外部设备的连接，用于感觉重建（如人工耳蜗、视网膜植入物）和运动功能恢复（如神经假肢）脑机接口BCI直接从大脑获取信号控制外部设备，分为侵入式（直接植入大脑）和非侵入式（如脑电图）BCI应用包括帮助瘫痪患者控制机械装置、恢复感觉功能和治疗神经精神疾病神经调控技术如深部脑刺激DBS已用于帕金森病和顽固性抑郁症治疗生物人工肝与胰腺生物人工肝结合肝细胞和人工支持系统，为肝功能衰竭患者提供临时支持，为肝脏再生或移植争取时间系统包含肝细胞生物反应器，负责代谢、合成和解毒功能生物人工胰腺旨在模拟正常胰岛功能，包括葡萄糖传感器和胰岛素释放系统，实现闭环控制人工胰腺系统和胰岛细胞封装技术为1型糖尿病治疗提供了新希望，但仍面临生物相容性、长期稳定性和免疫排斥等挑战第十一章生物医学伦理伦理基础1掌握生物医学伦理学基本原则和价值观伦理问题分析2识别和分析生物医学领域常见伦理困境伦理决策3运用伦理框架解决研究和临床实践中的伦理难题伦理规范与法规4了解国内外主要生物医学伦理规范和法律法规生物医学伦理学是应用伦理学原则解决生物医学研究和临床实践中道德问题的学科随着生物技术快速发展，生物医学伦理问题日益复杂和突出，需要系统的伦理分析框架和指导原则本章将介绍生物医学伦理的基本原则、主要问题领域及其应对策略通过本章学习，学生将了解生物医学伦理学的历史发展和理论基础，掌握处理伦理问题的基本方法，认识科学发展与伦理价值的平衡重要性，培养负责任的科研和临床实践态度这些知识和思考能力将帮助学生在未来的生物医学研究和医疗实践中做出符合伦理的决策生物医学研究伦理原则尊重自主原则有利原则不伤害原则尊重自主原则要求研究者尊重参与者作为有利原则要求研究应最大化对参与者和社不伤害原则要求研究者避免或最小化对参有自我决定能力的个体这一原则体现为会的潜在益处研究者有义务确保研究设与者的伤害这包括评估和减轻身体伤害获取知情同意研究者必须向潜在参与者计科学合理，能够产生有价值的知识应（如不良反应）、心理伤害（如情绪困提供充分信息，确保其理解研究目的、程采取措施最大化研究的直接和间接益处，扰）、社会伤害（如歧视）和经济伤害的序、风险和益处，并在无胁迫情况下自愿如为参与者提供医疗监测、健康教育或必风险研究者应进行风险效益分析，只有参与对弱势群体如儿童、认知障碍者和要时的治疗干预有利原则也延伸至确保当潜在益处超过风险时才开展研究动物囚犯等需特别保护，通常需要法定代理人研究成果的公平分享，特别是在资源有限实验应遵循3R原则替代同意尊重自主也包括尊重参与者随时退地区开展的研究应确保当地人群能从中受Replacement、减少Reduction和优出研究的权利，以及保护个人隐私和数据益，避免研究剥削化Refinement，最大限度减少动物痛保密苦公正原则公正原则要求研究中公平分配风险和益处研究参与者的选择应基于科学需要而非便利性或弱势地位特别关注弱势群体不应过度承担研究风险，也不应被排除在潜在有益研究之外公正原则还涉及资源分配和研究优先级设定的公平性，确保研究努力和资金分配反映不同人群的健康需求，而非仅服务于富裕群体或商业利益课程总结与展望理论框架构建1本课程系统介绍了生物医学的基础知识，从细胞、分子层面到整体系统，构建了完整的生物医学理论框架我们学习了细胞生物学、分子生物学、遗传学、免疫学、微生物学、生物化学、生理学、病理学等核心内容，理解了生命现象的本质和疾病发生的机制这些知识为今后深入学习临床医学和开展医学研究奠定了坚实基础技术应用了解2课程介绍了生物医学领域的关键技术和应用，包括基因工程、细胞培养、免疫技术、生物信息学分析和生物医学工程等通过了解这些技术的原理和应用，我们认识到现代生物医学的强大工具和方法，以及它们在疾病诊断、治疗和预防中的重要作用技术的飞速发展正不断推动生物医学领域的创新和进步学科前沿展望3生物医学正处于快速发展的黄金时期，多个前沿领域展现出巨大潜力精准医疗通过基因组学等技术实现个体化诊疗；再生医学和组织工程为组织器官修复提供新策略；免疫治疗革命性地改变了肿瘤治疗格局；人工智能和大数据分析加速医学发现和临床决策；合成生物学创造新功能生物系统解决健康和环境问题未来学习路径4生物医学是一个不断发展的领域，需要持续学习和更新知识建议同学们保持对科学前沿的关注，定期阅读学术期刊和参加学术会议；培养批判性思维和科学方法，不盲目接受观点；重视跨学科知识，如数据科学、材料学等；参与科研实践，将理论知识应用于解决实际问题；思考生物医学的社会和伦理影响，培养负责任的科学态度。