LOGO分子营养学分子营养学哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学食品科学与工程学院食品科学与工程学院2010.6王振宇王振宇主要内容主要内容1. 分子营养学定义分子营养学定义 2. 研究对象研究对象3. 主要研究内容主要研究内容4. 研究方法研究方法www.themegallery.com 一、分子营养学定义一、分子营养学定义 近几十年，随着分子生物学理论与实验技术近几十年，随着分子生物学理论与实验技术在生命科学领域各个学科的渗透及应用，产生了在生命科学领域各个学科的渗透及应用，产生了许多新兴学科。分子营养学就是许多新兴学科。分子营养学就是营养学与现代分营养学与现代分子生物学子生物学原理和技术有机结合而产生的一门新兴原理和技术有机结合而产生的一门新兴边缘学科。边缘学科。 分子营养学分子营养学(molecular nutrition)主要是研主要是研究究营养素与基因营养素与基因之间的相互作用（包括营养素与之间的相互作用（包括营养素与营养素之间、营养素与基因之间和基因与基因之营养素之间、营养素与基因之间和基因与基因之间的相互作用）及其对机体健康影响的规律和机间的相互作用）及其对机体健康影响的规律和机制，并据此提出促进健康和防治营养相关疾病措制，并据此提出促进健康和防治营养相关疾病措施的一门学科。施的一门学科。 www.themegallery.com二、分子营养学的研究对象二、分子营养学的研究对象 2. 基因表达的过程及其产物（基因表达的过程及其产物（mRNA、蛋、蛋白质）。白质）。 1.与营养相关的基因结构及其相关的与营养相关的基因结构及其相关的DNA和染色体结构。和染色体结构。 3. 膳食因素（营养素、植物化学物等其他膳食因素（营养素、植物化学物等其他非营养素）和膳食构成。非营养素）和膳食构成。4. 机体健康的作用。机体健康的作用。www.themegallery.com三、分子营养学的主要研究内容三、分子营养学的主要研究内容 筛选和鉴定机体对营养素作出应答反应的基因。筛选和鉴定机体对营养素作出应答反应的基因。明确受膳食调控基因的功能。明确受膳食调控基因的功能。研究营养素对基因表达和基因组结构的影响及其作用机研究营养素对基因表达和基因组结构的影响及其作用机制，一方面可从基因水平深入理解营养素发挥已知生理制，一方面可从基因水平深入理解营养素发挥已知生理功能的机制，另一方面有助于发现营养素新的功能。功能的机制，另一方面有助于发现营养素新的功能。鉴定与营养相关疾病有关的基因，并明确在疾病发生、鉴定与营养相关疾病有关的基因，并明确在疾病发生、发展和疾病严重程度中的作用。发展和疾病严重程度中的作用。 1 12 23 34 4www.themegallery.com利利用用营营养养素素修修饰饰基基因因表表达达或或基基因因结结构构，以以促促进进有有益益健健康基因的表达，抑制有害健康基因的表达。康基因的表达，抑制有害健康基因的表达。筛筛选选和和鉴鉴定定机机体体对对营营养养素素反反应应存存在在差差异异的的基基因因多多态态性性或或 变变 异异 gene gene polymorphism polymorphism and and genetic genetic variationvariation。基基因因多多态态性性或或变变异异对对营营养养素素消消化化、吸吸收收、分分布布、代代谢谢和排泄的影响及其对和排泄的影响及其对生理功能生理功能的影响。的影响。基因多态性对基因多态性对营养素需要量营养素需要量的影响。的影响。基基因因多多态态性性对对营营养养相相关关疾疾病病发发生生发发展展和和疾疾病病严严重重程程度度的影响。的影响。1 12 23 34 45 5分子营养学实际应用价值分子营养学实际应用价值www.themegallery.com营养素与基因相互作用营养素与基因相互作用导致营养相关疾病和先天代谢性导致营养相关疾病和先天代谢性缺陷的过程及机制。缺陷的过程及机制。生命生命早期饮食早期饮食经历对成年后营养相关疾病发生的影响及经历对成年后营养相关疾病发生的影响及机制。机制。根据上述研究结果，为促进健康和防治营养相关疾病，根据上述研究结果，为促进健康和防治营养相关疾病，制定膳食干预方案制定膳食干预方案；个体化的营养素需要量；特殊人群；个体化的营养素需要量；特殊人群（营养相关疾病敏感人群）的特殊膳食指南及营养素供（营养相关疾病敏感人群）的特殊膳食指南及营养素供给量；营养相关疾病病人的特殊食疗配方等。给量；营养相关疾病病人的特殊食疗配方等。根据基因与营养素相互作用的原理，根据基因与营养素相互作用的原理，构建转基因动物，构建转基因动物，开展基因治疗和以营养素为母体开发治疗营养相关疾病开展基因治疗和以营养素为母体开发治疗营养相关疾病的药物。的药物。6 67 78 89 9分子营养学实际应用价值分子营养学实际应用价值www.themegallery.com营养素调控基因表达的基本途径营养素调控基因表达的基本途径营营养养素素细细胞胞受体结合受体结合调节酶调节酶转录因子基因转录因子基因功功能能基基因因表表达达www.themegallery.com蛋白质合成蛋白质合成营养素调控基因表达营养素调控基因表达DNA转录前转录前RNA聚合酶聚合酶转录转录转录后转录后翻译翻译蛋白质蛋白质翻译后翻译后基基因因丢丢失失基基因因扩扩增增基基因因重重排排甲甲基基化化修修饰饰顺顺式式反反式式调调整整作用元素：肽类激素、固醇作用元素：肽类激素、固醇激素、维生素、矿物元素激素、维生素、矿物元素启启动动子子增增强强子子沉沉寂寂子子去去鳞鳞酸酸化化磷磷酸酸化化糖糖基基化化戴戴帽帽：甲甲基基化化形形成成帽帽子子结结构构加加尾尾 ：mRNA前前体体de3-OH添添加加100200polyA注注册册成成肽肽肽肽链链延延长长切切除除信信号号肽肽磷磷酸酸化化糖糖基基化化循循环环一一次次乙乙酰酰化化葡萄糖、去甲基肾上腺葡萄糖、去甲基肾上腺素、铁、硒对蛋白受体素、铁、硒对蛋白受体www.themegallery.com以酶为靶标筛选功能因子以酶为靶标筛选功能因子酶为靶标筛选功能因子酶为靶标筛选功能因子成为研究热点成为研究热点酶参与机体的各种代谢活动酶参与机体的各种代谢活动( (消化吸收、代谢排泄、激素调节、造血功能、消化吸收、代谢排泄、激素调节、造血功能、神经调节、免疫反应）神经调节、免疫反应）人体发生的任何病变人体发生的任何病变都有酶的作用参与都有酶的作用参与通过促进或者抑制酶的活性可以达到通过促进或者抑制酶的活性可以达到改善生理功能的作用改善生理功能的作用, ,使疾病得到控制和根治使疾病得到控制和根治www.themegallery.com酶与疾病的关系酶与疾病的关系1.1.血管紧张素转移酶血管紧张素转移酶-高血压高血压2.2.酪氨酸酶酪氨酸酶-老年癍老年癍/ /黑色素黑色素3.3.一氧化氮合酶一氧化氮合酶-心脑血管疾病心脑血管疾病4.4.乙酰胆碱酯酶乙酰胆碱酯酶-老年痴呆症老年痴呆症5.5.环加氧酶环加氧酶-炎症炎症6.6.醛糖还原酶醛糖还原酶-糖尿病糖尿病7.7.黄嘌呤氧化酶黄嘌呤氧化酶-痛风痛风8.8.拓扑异构酶拓扑异构酶-肿瘤肿瘤www.themegallery.com受体受体-细胞膜细胞膜/ /细胞内大分子细胞内大分子( (糖蛋白糖蛋白/ /脂蛋白脂蛋白) )特异性识别和结合细胞外信息分子特异性识别和结合细胞外信息分子( (配体配体)-)-环环腺苷酸载体腺苷酸载体-信息分子信息分子-传送传送-细胞内细胞内-细细胞效应胞效应药物药物/ /激素激素/ /神经递质神经递质/ / 抗原抗原/ /病毒病毒受体功能受体功能:信息分子信息分子(化学信使化学信使):受体靶标筛选功能因子受体靶标筛选功能因子www.themegallery.com受体受体(环腺苷酸环腺苷酸)特异性识别基团信号分子信号分子细胞生物效应生物效应受体作用模型受体作用模型www.themegallery.com1.1.胰岛素受体胰岛素受体-肥胖症肥胖症2.2.儿茶酚胺受体儿茶酚胺受体-哮喘病哮喘病3.3.肾上腺受体肾上腺受体-心脑血管疾病心脑血管疾病4.4.生长因子受体生长因子受体-恶性肿瘤恶性肿瘤5.5.神经递质受体神经递质受体-神经精神病神经精神病6.6.细胞粘附受体细胞粘附受体-炎症炎症/ /血栓形成血栓形成受体与发病关系受体与发病关系受体是功能因子作用的重要靶标之一受体是功能因子作用的重要靶标之一www.themegallery.com通过受体阻断开发功能性通过受体阻断开发功能性食品及药物食品及药物1.Receptor blocker 与受体具有亲和力与受体具有亲和力2.无内在活性无内在活性3.防碍化学信使与受体结合防碍化学信使与受体结合4.阻断相应的生物效应阻断相应的生物效应5.割断疾病产生源头割断疾病产生源头受体阻断剂受体阻断剂(receptor blocker):www.themegallery.com1.1.血管紧张素转换酶血管紧张素转换酶(ACE)(ACE)舒缓激肽舒缓激肽-分解分解-失活物质失活物质-血压升高血压升高( (舒缓激肽具有降压作用舒缓激肽具有降压作用) )致病机理致病机理:血管紧张素血管紧张素1-(ACE)-血管紧张素血管紧张素2www.themegallery.com植物来源的酶抑制剂植物来源的酶抑制剂- -血管紧张素转换酶血管紧张素转换酶(ACE)(ACE)抑制剂抑制剂地中海柏木地中海柏木-原花青素原花青素; ;枸杞枸杞-降压肽降压肽; ;槟榔槟榔/ /麻黄麻黄/ /淫羊藿淫羊藿/ /大黄大黄/ /肉桂肉桂/ /牡丹牡丹酮类酮类www.themegallery.com2.2.酪氨酸酶酪氨酸酶致病机理致病机理: : 酪氨酸酪氨酸-(酪氨酸酶酪氨酸酶)-多巴多巴-多巴氧化多巴氧化-多巴醌多巴醌 -黑色素黑色素www.themegallery.com植物来源的酶抑制剂植物来源的酶抑制剂- -酪氨酸酪氨酸酶抑制剂酶抑制剂杜鹃科植物熊果杜鹃科植物熊果www.themegallery.com蒽醌蒽醌植物来源的酶抑制剂植物来源的酶抑制剂-酪氨酸酶抑酪氨酸酶抑制剂制剂www.themegallery.com黄酮黄酮植物来源的酶抑制剂植物来源的酶抑制剂-酪氨酸酶抑酪氨酸酶抑制剂制剂www.themegallery.com3.3.乙酰胆碱酯酶乙酰胆碱酯酶( (AChEAChE) )乙酰胆碱乙酰胆碱-(-(乙酰胆碱酯酶乙酰胆碱酯酶)-)-分解分解导致导致: :1.记忆下降记忆下降 2.重症肌无力重症肌无力 3.痴呆症痴呆症www.themegallery.com植物来源的酶抑制剂植物来源的酶抑制剂- -乙酰胆乙酰胆碱酯酶碱酯酶( (AChEAChE) )抑制剂抑制剂石杉属植物千层塔提取物石杉属植物千层塔提取物www.themegallery.com香豆素类香豆素类植物来源的酶抑制剂植物来源的酶抑制剂-乙酰乙酰胆碱酯酶胆碱酯酶(AChE)抑制剂抑制剂www.themegallery.com4.4.环加氧酶环加氧酶(COX-2)(COX-2) - - 组织损伤后组织损伤后 - - 导致细胞增殖导致细胞增殖- - 癌症癌症COX-2-炎症细胞中一种可诱导酶炎症细胞中一种可诱导酶. COX-2抑制调亡酶活抑制调亡酶活 COX-2调亡酶www.themegallery.com环加氧酶环加氧酶(COX)-1/-2(COX)-1/-2抑制剂抑制剂车前草分离得乌苏酸车前草分离得乌苏酸www.themegallery.com5.5.黄嘌呤氧化酶黄嘌呤氧化酶致病机理致病机理: : 黄嘌呤黄嘌呤 -(-(黄嘌呤氧化酶黄嘌呤氧化酶)- )- 尿酸尿酸 - - 尿酸沉积尿酸沉积 -高尿酸症高尿酸症- - 痛风痛风www.themegallery.com黄嘌呤氧化酶抑制剂黄嘌呤氧化酶抑制剂北美落叶松北美落叶松/ /喇叭花喇叭花/ /肉桂肉桂/ /丁香丁香/ /苷草苷草/ /万寿菊万寿菊www.themegallery.comwww.themegallery.comwww.themegallery.com6.6.醛糖还原酶醛糖还原酶(AR)-(AR)-糖代谢中得多元醇通路的限速酶糖代谢中得多元醇通路的限速酶- - 糖尿病并发症糖尿病并发症糖尿病并发症糖尿病并发症致病机理致病机理(AR在高血糖时被激活在高血糖时被激活)葡萄糖葡萄糖-(AR)-山梨醇山梨醇引起细胞损伤引起细胞损伤www.themegallery.com植物来源的酶抑制剂植物来源的酶抑制剂- -醛糖还原酶醛糖还原酶(AR)(AR)抑制剂抑制剂黄酮类黄酮类水飞蓟水飞蓟/ /黄连素黄连素www.themegallery.com植物来源的酶抑制剂植物来源的酶抑制剂- -单胺氧化酶单胺氧化酶（MAOMAO）抑制剂）抑制剂www.themegallery.comwww.themegallery.com7.7.拓扑异构酶拓扑异构酶1调节调节DNADNA空空间构象的间构象的动态变化动态变化2参与参与DNADNA复复制与转录制与转录3催化催化DNADNA分分子超螺旋子超螺旋和解螺旋和解螺旋的相互变的相互变化化www.themegallery.com拓扑异构酶（拓扑异构酶（TopoTopo) )抑制剂抑制剂抗肿瘤药物抗肿瘤药物生物碱生物碱www.themegallery.com木脂素木脂素拓扑异构酶（拓扑异构酶（Topo)抑制剂抑制剂抗肿瘤药物抗肿瘤药物www.themegallery.com8.8.磷酸二酯酶磷酸二酯酶(PDE)(PDE)环磷酸酰苷环磷酸酰苷( (cAMPcAMP)/)/环磷酸鸟苷环磷酸鸟苷( (cGTPcGTP)-(PDE)-)-(PDE)-水解水解-5-AMP-5-AMP和和5-GTP5-GTP( (无活无活)-)-心力衰竭心力衰竭/ /心肌心肌梗死梗死/ /动脉血栓动脉血栓 cAMPcAMP和和cGTPcGTP-细胞内信息传递的第二信使细胞内信息传递的第二信使, ,调节调节细胞内的各种功能细胞内的各种功能. .www.themegallery.com植物来源的酶抑制剂植物来源的酶抑制剂- -磷酸二磷酸二酯酶酯酶(PDE)(PDE)抑制剂抑制剂生物碱生物碱www.themegallery.com皂苷皂苷植物来源的酶抑制剂植物来源的酶抑制剂-磷酸二酯磷酸二酯酶酶(PDE)抑制剂抑制剂www.themegallery.com9.Na+，K+-ATP酶酶 NaNa+ +，K K+ +-ATP-ATP酶酶- - 导致体内导致体内NaNa+ +，K K+ +吸收吸收 增多增多, ,尿中排尿中排NaNa+ +，K K+ +- - 减少减少- - 肾炎肾炎www.themegallery.com植物来源的酶抑制剂植物来源的酶抑制剂-Na-Na+ +，K K+ +-ATP-ATP酶抑制剂酶抑制剂酸摩大黄酚酸摩大黄酚( (蒽醌蒽醌) )www.themegallery.com10.10.- -葡萄糖苷酶葡萄糖苷酶-人体对淀粉等碳水化合物的吸人体对淀粉等碳水化合物的吸收主要依靠该酶的活性收主要依靠该酶的活性 淀粉淀粉/ /多糖多糖-(a-(a-葡萄糖苷酶葡萄糖苷酶)-)-非还原端切下葡非还原端切下葡萄糖萄糖抑制抑制a-葡萄糖苷酶葡萄糖苷酶-延缓碳水化合物的吸收延缓碳水化合物的吸收-降低餐后血糖的波动降低餐后血糖的波动,对糖尿病及其并发症具有预防作用对糖尿病及其并发症具有预防作用淀粉淀粉/多糖多糖还原端非还原端a-葡萄糖苷酶葡萄糖苷酶葡萄糖葡萄糖www.themegallery.com植物来源的酶抑制剂植物来源的酶抑制剂- - -葡萄糖苷葡萄糖苷酶酶抑制剂抑制剂www.themegallery.com11.11.蛋白激酶蛋白激酶C(PKC)C(PKC)PKC- PKC- 细胞膜细胞膜- - 信号传递信号传递 - - 癌细胞增殖癌细胞增殖抑制抑制PKC - PKC - 抑制癌细胞增殖抑制癌细胞增殖PKC是一种是一种Ca离子和磷脂酰丝氨酸激活的蛋白激酶离子和磷脂酰丝氨酸激活的蛋白激酶,在细胞在细胞跨膜信号中起传递作用跨膜信号中起传递作用www.themegallery.com植物来源的酶抑制剂植物来源的酶抑制剂- -蛋白激蛋白激酶酶C C抑制剂抑制剂www.themegallery.com12.12.艾滋病毒艾滋病毒(HIV)(HIV)逆转录酶逆转录酶HIV-HIV-人免疫缺陷病毒人免疫缺陷病毒HIVHIV逆转录酶逆转录酶-诱发细胞病变诱发细胞病变-HIV-HIV抑制抑制HIVHIV逆转录酶的活性逆转录酶的活性-预防预防AIDS-AIDS-途径途径HIVHIV抑制剂抑制剂: :绿茶绿茶-(-(儿茶素儿茶素););黄芩黄芩-(-(黄芩苷黄芩苷) )苦瓜苦瓜-(-(苦瓜碱苦瓜碱) )www.themegallery.com肾上腺素能受体导致肾上腺素能受体导致: :高血压、充血性心力衰竭、心率失常、高血压、充血性心力衰竭、心率失常、男性前列腺肥大男性前列腺肥大1.肾上腺素能受体肾上腺素能受体www.themegallery.com肾上腺素能受体阻断剂肾上腺素能受体阻断剂1受体阻断剂：静脉血管扩张受体阻断剂：静脉血管扩张www.themegallery.comwww.themegallery.com- -受体阻断剂受体阻断剂www.themegallery.com乙酰胆碱能乙酰胆碱能( (AChACh）受体分二种类型）受体分二种类型: : 2.乙酰胆碱能乙酰胆碱能(ACh）受体）受体M型型N型型M型型:血管平滑肌、心肌、腺体细胞血管平滑肌、心肌、腺体细胞眩晕病、感染性休克、心血管眩晕病、感染性休克、心血管N型：植物神经末梢型：植物神经末梢肌肉松弛、肌肉萎缩肌肉松弛、肌肉萎缩www.themegallery.com毒藫碱型（毒藫碱型（M M型型)Ach)Ach受体阻断剂受体阻断剂植物来源的受体阻断剂植物来源的受体阻断剂-乙酰胆碱能乙酰胆碱能(ACh）受体阻断剂）受体阻断剂www.themegallery.com烟碱型（烟碱型（N型型)Ach受体阻断剂受体阻断剂www.themegallery.comDA-DA-脑内一种重要的神经递质脑内一种重要的神经递质, ,参与人类神经的调参与人类神经的调节节DADA受体受体-神经分裂症神经分裂症/ /帕金森症的主要靶标帕金森症的主要靶标3.多巴胺多巴胺(DA)受体受体www.themegallery.com阻断神经疾病发生的幻觉阻断神经疾病发生的幻觉/ /错觉错觉多巴胺多巴胺(DA)受体阻断剂受体阻断剂www.themegallery.com血管紧张素血管紧张素 (A) (A) 与受体结合与受体结合收缩血管、升压作用收缩血管、升压作用阻断血管紧张素阻断血管紧张素(A)(A)受体治疗高血压受体治疗高血压4.血管紧张素血管紧张素 (A)受体受体www.themegallery.com(A )(A )受体阻断剂受体阻断剂植物来源的受体阻断剂植物来源的受体阻断剂-血管紧张素血管紧张素www.themegallery.com血小板活化因子血小板活化因子(PAF)-(PAF)-血小板血小板/ /炎症细胞产生炎症细胞产生的内源性磷脂的内源性磷脂血小板活化因子血小板活化因子(PAF-(PAF-血栓、中风、过敏、炎血栓、中风、过敏、炎症、免疫功能下降症、免疫功能下降5.血小板活化因子血小板活化因子(PAF)受体受体PAF内源性磷脂内源性磷脂免疫功能下降免疫功能下降血栓血栓中风中风过敏过敏炎症炎症www.themegallery.com植物来源的受体阻断剂植物来源的受体阻断剂- -血小板活化因子血小板活化因子(PAF)(PAF)受体阻断剂受体阻断剂木脂素类和新木脂素类木脂素类和新木脂素类植物提取物阻断血小板活化因子植物提取物阻断血小板活化因子(PAF)受体受体www.themegallery.com萜类化合物萜类化合物植物来源的受体阻断剂植物来源的受体阻断剂-血小板活化因子血小板活化因子(PAF)受体阻断剂受体阻断剂植物提取物阻断血小板活化因子植物提取物阻断血小板活化因子(PAF)受体受体www.themegallery.com1. .补阳还五汤补阳还五汤清代著名医方：清代著名医方： 地龙、川芎地龙、川芎2.2.红花提取物红花提取物3.3.银杏提取物银杏提取物4.4.胡椒科植物胡椒科植物植物提取物阻断血小板活化因子植物提取物阻断血小板活化因子(PAF)受体受体治疗：中风、血栓等治疗：中风、血栓等www.themegallery.com内皮素内皮素(ET)-(ET)-体内活性多肽体内活性多肽( (强大收缩血管强大收缩血管 作用作用) )内皮素内皮素(ET)(ET)受体阻断剂：受体阻断剂： 蛇毒、蜂毒、蝎毒与蛇毒、蜂毒、蝎毒与ETET有有6060-80-80的同源的同源性，相关肽由同一组基因演变性，相关肽由同一组基因演变6.内皮素内皮素(ET)受体受体内皮素内皮素(ET)高血压、动脉硬化、高血压、动脉硬化、心肌梗死、脑血管痉挛心肌梗死、脑血管痉挛蛇毒蛇毒/蜂毒蜂毒/蝎毒蝎毒www.themegallery.com植物来源的受体阻断剂植物来源的受体阻断剂- -内内皮素受体阻断剂皮素受体阻断剂葡萄科植物枫叶腾提取物葡萄科植物枫叶腾提取物www.themegallery.com四、分子营养学的研究方法四、分子营养学的研究方法1 1、营养学研究方法。、营养学研究方法。2 2、分子生物学实验技术与方法（、分子生物学实验技术与方法（Northern Northern blot, RT-PCR, mRNA blot, RT-PCR, mRNA差异显示，差异显示，western western blot, blot,基因芯片、基因敲除、转基因动物）。基因芯片、基因敲除、转基因动物）。3 3、分子遗传学研究方法。、分子遗传学研究方法。4 4、分子流行病学研究方法。、分子流行病学研究方法。5 5、生物化学研究方法。、生物化学研究方法。6 6、细胞生物学研究方法、细胞生物学研究方法。www.themegallery.comLOGOwww.themegallery.com