生物化学在生物医学方面的应用探究

吴昌键

（南京中医药大学，江苏南京 210000）

生物医学是一门生物与医学相互结合的理论与实际并重的应用性学科。虽起步晚,但却发展迅速，目前已成为各国竞争的主要领域之一。生物化学是利用现代化高科技技术研究生物体组成和细胞成分的一门学科，只有通过了解生物体的基本组成，才能运用一定的生物技术解决医学方面的问题，因此生物化学研究是生物医学的基本理论指导。本文除介绍生物化学的知识外，还详细叙述了生物化学的知识理论在生物医学中的应用以及运用生物化学知识解决生物医学问题的方法。

1 生物化学

生物化学是一门探讨生物体组织结构、成分和细胞物质的学科，通过对生物体的具体分析检测，了解生物的物质组成与代谢、组成结构和功能、繁殖遗传等。通过对生物化学课程进行系统学习，可以了解到生物体含有水、蛋白质、脂类、无机盐及糖苷类等物质，这些物质通过相互作用形成了生物分子、亚细胞结构、细胞组织或器官，然后再经过神经和组织液的作用形成一个生命体。生物体的各个部分都有其特定的生理作用，因此要深入探讨其作用必须从生物化学的角度研究基本组成，从细胞到亚细胞再到生物分子间的相互关系。生物化学不仅仅是研究生物体的组成与成分，还研究生物体中的酶，因为酶是生物体内的必要成分，能够催化生物体内的代谢和反应。通过学习能了解酶的成分和作用，并将酶应用到医学和国防等领域中。另外生物化学还研究生物膜及其组成，通过对生物膜的研究可以了解生物体免疫力和能量转换等知识，并将生物膜技术应用到医学中解决一些疑难问题。激素和维生素也是生物化学研究的一部分，通过学习可以了解到激素和维生素是生物体新陈代谢的调节因素，可以将其运用到人体免疫力的治疗方面。因此，通过生物化学的学习可以了解生物体的方方面面，并能将其应用在实际领域中。通常利用生物化学的知识可以解决生物医学中的问题，故生物化学是学习生物医学的基础，生物医学是生物化学的实际应用和知识延伸。

2 生物化学在生物医学方面的应用

生物医学是利用生物学的技术分析生物体的病变，并针对疾病进行治疗，其研究内容包括细胞学、免疫学、微生物学等知识。生物化学为生物医学研究提供基本的物质单元，比如生物化学中学习的酶可以应用在生物医学中的检测和疾病治疗中。通过具体分析生物体的基本物质结构和组成，可以为生物医学提供解决问题的思路和方法。

2.1 酶在生物医学方面的应用

酶是在生物体活细胞中产生，具有高度特异性和催化活性的蛋白质或RNA。酶是一种比较温和的催化剂，能维持生物体新陈代谢在温和的条件下进行。生物体内含有成千上万的酶，但是每一种酶都具有其特殊用途，用于催化特定的反应，比如蛋白酶就只能用于蛋白质的水解反应。一旦生物体内某一种酶发生病变或者缺损就会造成生物体机能异常，物质代谢紊乱，可能产生重大疾病，因此酶与生物医学的关系十分密切。酶在生物医学中的应用主要是用于疾病诊断、临床治疗和药物生产。在生物技术不断发展的今天，酶在生物医学领域中得到了大力发展。

酶是一种具有特定催化功能的物质，正常生物体内的酶活性比较稳定，含量在正常范围内，一旦生物体的器官和组织发生病变，具有特殊作用的酶就会进入血液、尿液和体液内，可以通过检测血液或者尿液中酶的含量，来判断生物体是否发生疾病。例如，生物体发生急性胰腺炎时，淀粉酶不能正常催化生物体代谢，就会进入血清和尿液中，淀粉酶含量升高，此时检测尿液和血清中的淀粉酶含量就能判断生物是否产生病变；检测胃癌时，如果仅通过检测相关的肿瘤标志物来诊断胃癌，其准确度不高，因此在胃癌早期时，可以结合检测血液中的PG来联合检测确诊胃癌，提高检测准确度。此外，酶具有特异性和高效性，可以做成某些酶试纸，在诊断疾病的过程中进行体外检测，并通过酶产生的部位来推断和检测疾病产生的原因。酶除了能用于疾病诊断，还能用于治疗某些疾病。目前通过在生物体中引入某种特定的酶治疗疾病的方法很多，所产生的治疗效果也很好。比如在治疗血栓、心梗等疾病中，利用尿激酶、链激酶、纤溶酶等可以起到溶解血块的功效，将血液中结块的血栓溶解掉，保持血液畅通，防止血栓形成；利用溶菌酶能溶解细菌的作用，可以将其用于治疗伤口感染和抗菌消炎；酶还能应用在治疗癌症和肿瘤方面。酶不仅能用于临床治疗和判断疾病，还因其特性可以在药物生产中发挥作用。例如，利用酶动力学性质可以将其应用在中药的提取和转化中；而酶的可固化性质和催化性能也可以用于生产某些手性药物和药物的改造。

总之，生物化学中的酶工程在生物医学中的应用很广泛，可以判断疾病和治疗疾病，可以用于制造治疗疾病的药物，还能通过对病体导入缺少的酶保证生物体的正常生命力[1]。随着科技发展，酶工程在生物医学方面的应用也会越来越全面。

2.2 生物膜在生物医学中的应用

生物膜是一类含有蛋白质和糖类物质的磷脂双分子层膜，其作用是在生物体内分开细胞，同时也参与生物体内能量转化和细胞之间的通讯。生物体内除了某些病毒没有生物膜外，其他物质都具有生物膜。依据生物膜特性，可以将膜做成膜生物支架材料应用在生物医学领域。应用在医学中的生物膜来源包括3类：天然脱细胞基质膜、天然有机高分子膜和人工合成高分子膜。目前生物膜材料的发展与再生医学和再生器官领域密切相关。

天然脱细胞基质膜是从动物组织中提取出来的天然膜，通常被用于膜引导材料诱导组织再生领域，其具有多孔结构，吸附性好等优点，常用于制作人工血管和人工皮肤。但天然脱细胞基质膜存在力学性能差，其在生物体内降解后性能不可控等缺陷，针对这种缺陷可以通过使用交联剂改良天然膜，增强此类膜物质的力学特性。天然有机高分子膜是以天然高分子材料为原料，经过一定的技术手段处理后制备而成的天然有机高分子膜，此类膜包括蛋白质类膜和多糖类质膜等。蛋白质类生物膜包括胶原膜、鸡蛋膜、羊膜、玉米醇溶蛋白质膜等。胶原膜是一类成膜性能和相容性能俱佳的细胞外基质成分，缺点是生物降解性和抗拉力强度比较差。根据胶原膜的特性可以作为骨组织再生的引导膜，在生物体内促进骨组织的再生修复。鸡蛋膜通常用作创伤面的敷贴，还可以通过一定的技术方法对其进行改性形成液态化的鸡蛋膜。鸡蛋液态膜可以与其他生物质膜共混制作成相容性和拉伸强度优良的共混膜，还能用于改性某些生物支架材料的表面特性。羊膜是除上述两种蛋白质类膜外，应用最为广泛的一类生物蛋白质膜。羊膜是与生物体相容性最好的一类膜，因此研究者们研究开发了人羊膜。人羊膜的物质成分和特性与天然生物膜很类似，都含有胶原、细胞等，可以用作角膜、皮肤、血管等组织工程的修复。另外羊膜还可以和其他的组织粘合改善其抗拉能力，多应用在修复肌腱断裂等方面。多糖类膜是另一个天然有机高分子膜。其中最为典型的多糖类生物膜是壳聚糖膜，这种膜可以和多种生物质膜类复合形成性能优良的复合膜材料，其应用领域非常广泛，常用作软骨组织的修复和肌腱缝合材料。人工合成有机大分子材料膜是通过一定的化学物质反应生成的膜，其种类多、应用面广，但是在生物体内降解能力差，应用后需要取出。随着科技发展，人工生物膜在可降解性方面取得了重大突破。聚已内酯就是一种典型的人工生物膜，具有疏水性和高抗拉伸强度，可以制成丝用作人造皮肤。聚羟基丁酸人工生物膜可以用作骨组织损伤修复。总之，生物膜的种类繁多，都是通过固化成膜，利用不同的材料制作成不同的生物膜，应用于不同领域。当然在生物膜的发展过程中也存在一些问题，比如生物膜不是生物体内原有器官，进入生物体后适应过程复杂，这些都需要研究人员进一步研究，以得到更完美的生物膜[2]。

2.3 激素在生物医学方面的应用

激素是正常生物体内分泌细胞产生的一种化学物质，可以调节生物体的新陈代谢和生物体的生长速度，使生物体更适应环境。激素按照化学结构分类可以分为固醇、氨基酸衍生物、肽与蛋白质以及脂肪酸衍生物4类，不同的激素具有不同的功效。虽然内分泌细胞产生的激素量非常少，但是大量的激素聚集在一起所产生的作用很大。激素分泌过多就会造成内分泌失调，皮肤长痘等情况。但是激素具有高度专一性和亲和力，恰当的激素量可以解决很多生物医学问题。如原发性免疫性缺陷引起的血小板减小的紫癜就是一种自身免疫力疾病，很难通过输入血小板和其他药物进行治疗[3]，而使用糖皮质激素则可以治疗此种疾病，在临床上治疗效果非常显著，可以提高人体内的血小板，但具有依赖性。激素不仅可以治疗紫癜，还可以在重症肺炎的治疗中起到辅助作用，通过对重症肺炎患者使用激素用药，可以降低重症肺炎的死亡率。另外激素还可以用于治疗皮肤疾病，在改善皮肤表面痤疮、闭口粉刺等方面都具有很好的功效。虽然激素用药在治疗疾病和促进生长方面都有比较显著的疗效，但是针对激素用药还是具有较大的争议。比如有人就提出激素治疗可以诱发乳腺癌，虽然此争议一直存在，但还没有相关报道能证实这一说法。由此可见，激素能很快地改善生物体病变，缓解生物体痛苦，但是激素也具有一些潜在的危害，需要人们有针对性地使用。

3 结语

综上所述，学习生物化学知识，可以了解生物体内的基本特征；利用生物化学知识可以判断和治疗疾病，并可以用于某些药品的生产，治疗生物体相关疾病。生物化学与生物医学紧密联系，相辅相成，随着生物技术的发展，相信在不久的将来，可以运用生物化学知识和技术解决更多生物医学方面的问题，同时生物医学的发展也会为研究生物化学提供必要的理论实践。随着科学技术的发展，生物化学将会在生物医学领域有更为广阔的前景。