醫(yī)用化學(xué)第一章

醫(yī)用化學(xué)（一）MedicalChemistry(1)

CollegeofLifeScienceandBioengineering1

化學(xué)是研究物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、變化規(guī)律、存在、應(yīng)用和合成的一門自然科學(xué)?；瘜W(xué)與“信息、生命、材料、環(huán)境、能源、地球、空間和核科學(xué)”等八大高新科技領(lǐng)域都有緊密的聯(lián)系，產(chǎn)生了許多交叉學(xué)科?！禢ature》在2001年發(fā)表社論說：“化學(xué)的形象被其交叉學(xué)科的成功所埋沒”。第一節(jié)醫(yī)用化學(xué)課程的地位和作用-------------第一章緒論----------2-------------第一章緒論----------3生物大分子的結(jié)構(gòu)化學(xué)——結(jié)構(gòu)生物學(xué)，生物大分子的物理化學(xué)——理論生物物理，人類基因組計劃——主要內(nèi)容實際上是基因測序的分析化學(xué)、儀器分析和凝膠層析等“分離與分析化學(xué)”，并結(jié)合生物信息學(xué)方法的綜合性研究生物體液成份與功能的研究涉及“溶液理論、膠體化學(xué)”等方面的大量內(nèi)容，生物小分子(糖、血紅素、葉綠素、維生素)的化學(xué)結(jié)構(gòu)的研究，生物大分子（蛋白質(zhì)、酶）的分離提純技術(shù)及化學(xué)結(jié)構(gòu)的研究，活性生物分子的合成（維生素B12、胰島素）。化學(xué)與生命科學(xué)的交叉領(lǐng)域-------------第一章緒論----------41、化學(xué)仍是解決食物短缺問題的主要學(xué)科之一-------------第一章緒論----------光合作用(Photosynthesis)光合作用是綠色植物利用光能，同化二氧化碳和水，制造有機物并釋放氧氣的過程。5光合作用的過程和機理反應(yīng)中心蛋白-色素復(fù)合體：由一對特殊的葉綠素a分子和一些蛋白質(zhì)組成，能利用光能進行光化學(xué)反應(yīng)——反應(yīng)中心色素（reactioncenterpigment）-------------第一章緒論----------61、化學(xué)仍是解決食物短缺問題的主要學(xué)科之一

化學(xué)將從分子層次闡明和控制生物過程(如光合作用、動植物生長過程)的機理等方面，為研究開發(fā)高效安全肥料、飼料和肥料/飼料添加劑、農(nóng)藥、農(nóng)用材料（如生物可降解農(nóng)用薄膜）、環(huán)境友好的生物肥料、生物農(nóng)藥打下基礎(chǔ)。利用化學(xué)或生物的方法增加動植物食品的防病有效成分，改進食品儲存加工方法，以減少不安全因素，保持有益成分等，都是化學(xué)研究的重要內(nèi)容。-------------第一章緒論----------7-------------第一章緒論----------8三聚氰胺事件

2008年3月，三鹿奶粉屢遭消費者投訴，三鹿稱送檢未發(fā)生問題；2008年3-9月，全國各地均出現(xiàn)結(jié)石兒童；2008年9月11日上午，三鹿稱奶粉仍舊合格；2008年9月11日晚間，三鹿承認(rèn)7000噸奶粉受到污染；2008年9月11日，衛(wèi)生部提醒停止使用該品種奶粉；2008年9月12日，三鹿辯稱是奶農(nóng)加入了三聚氰胺；2008年9月12-18日，正式處理三鹿事件。三鹿原董事長田文華被拘，石家莊市委副書記、副市長和三名局長被免職；2008年9月16-18日，三聚氰胺引發(fā)乳制品行業(yè)骨牌效應(yīng)。2009年1月22日，三鹿“三聚氰胺奶粉”案終審宣判。自08年7月始，全國各地陸續(xù)收治嬰兒泌尿系統(tǒng)結(jié)石患者多達1000余人，9月11日，衛(wèi)生部調(diào)查證實這是由于三鹿集團生產(chǎn)嬰幼兒配方奶粉受三聚氰胺污染所致。2010年7月，三聚氰胺超標(biāo)奶粉事件“卷土重來”：在青海省一家乳制品廠，檢測出三聚氰胺超標(biāo)達500余倍，而原料來自河北等地。事件發(fā)生后，有關(guān)部門要求嚴(yán)肅查處，杜絕問題奶粉流入市場，徹底查清其來源與銷路，堅決予以銷毀，并依法追究當(dāng)事人責(zé)任。-------------第一章緒論----------亞硝酸鹽中毒

2005年，北京朝陽區(qū)毛雞蛋毒倒32人

2007年，長春集體亞硝酸鹽中毒事件致25人住院2008年，深圳比亞迪公司63名員工食物中毒2009年，湖南石門發(fā)生誤食亞硝酸鹽中毒事件

2010年，四川海螺溝中毒事件

2010年，上海閔行亞硝酸鹽中毒事件

2011年，甘肅平?jīng)雠Ｄ讨卸臼录?011年，北京炸雞塊致人死亡事件

9LundbergJ.O.etal.NatureRev.DrugDiscovery7,156,(2008).Citedby218times.

Nitrate—Nitrite—NOPathway-------------第一章緒論----------10LundbergJ.O.etal.NatureRev.DrugDiscovery7,156,(2008).Therapeuticopportunitiesfornitrite-------------第一章緒論----------112、化學(xué)在能源和資源的合理開發(fā)和高效安全利用中起關(guān)鍵作用

要研究高效潔凈的燃料轉(zhuǎn)化技術(shù)和控制低品位燃料的化學(xué)反應(yīng)，使之既能保護環(huán)境，又能降低能源的成本。

要開發(fā)新能源，滿足高效、潔凈、經(jīng)濟、安全的要求。（太陽能、化學(xué)電源、燃料電池、天然氣水合物）

礦產(chǎn)資源的再生利用。-------------第一章緒論----------123、化學(xué)繼續(xù)推動材料科學(xué)的發(fā)展

微電子材料和器件超導(dǎo)材料新型納米陶瓷光纖通訊材料聚合物結(jié)構(gòu)材料醫(yī)用材料-------------第一章緒論----------134、化學(xué)是提高人類生存質(zhì)量和生存安全的有效保障環(huán)境化學(xué)通過研究各種物質(zhì)和能的生物效應(yīng)的化學(xué)基礎(chǔ)，找出最佳利用條件研究開發(fā)對環(huán)境無害的化學(xué)品，研究對環(huán)境無害的生產(chǎn)方式（綠色化學(xué)）研究大環(huán)境和小環(huán)境中不利于健康的因素的產(chǎn)生，并提出優(yōu)化環(huán)境的途徑-------------第一章緒論----------14藥物化學(xué)基因藥物的研制

酶抑制劑的研究開發(fā)手性藥物的合成中醫(yī)藥的現(xiàn)代化常見病和多發(fā)病的研制(抗病毒藥、老年癡呆癥、糖尿病等)-------------第一章緒論----------15

化學(xué)是最古老的科學(xué)之一，經(jīng)過下一代科學(xué)家的努力，它將仍是最新的科學(xué)之一。R.Breslow-------------第一章緒論----------16化學(xué)無機化學(xué)(InorganicChemistry)有機化學(xué)(OrganicChemistry)分析化學(xué)(AnalyticChemistry)物理化學(xué)(PhysicalChemistry)高分子化學(xué)(PolymerChemistry)生物化學(xué)（Biochemistry)放射化學(xué)與核化學(xué)(NuclearChemistry)-------------第一章緒論----------17醫(yī)用基礎(chǔ)化學(xué)稀溶液的依數(shù)性——溶液基本性質(zhì)電解質(zhì)溶液與緩沖溶液——體液、藥物膠體——體液、胞液、滲透壓平衡化學(xué)熱力學(xué)——反應(yīng)方向與限度反應(yīng)動力學(xué)——反應(yīng)速率及影響因素氧化還原反應(yīng)——電化學(xué)物質(zhì)結(jié)構(gòu)——化學(xué)鍵理論、分子間力配位化學(xué)——配合物學(xué)習(xí)主要內(nèi)容-------------第一章緒論----------18化學(xué)發(fā)展史簡介

第一階段：17世紀(jì)中期以前化學(xué)的歷史淵源非常古老，在原始社會，人類生活在這個不停運動、不斷變化的物質(zhì)世界中，大自然的許多化學(xué)現(xiàn)象，如森林失火、動植物腐爛、空氣和水對許多東西的侵蝕，不斷地刺激著人類的感官，一次復(fù)一次地印入人類的腦海，人類不再局限于通過自己的本能活動來適應(yīng)外界環(huán)境的變化，而開始依靠集體的力量來與自然界作斗爭，人類就是在這種斗爭的進程中，在贏得自己的生存和發(fā)展的基礎(chǔ)上，孕育了包括化學(xué)在內(nèi)的自然科學(xué)的萌芽，為世界文明奠定了最初的理論基礎(chǔ)

19火的發(fā)現(xiàn)為進行化學(xué)操作最早打開了方便之門，原始人借助于火，學(xué)會了用泥土、銅、青銅或其他易于獲取的物質(zhì)來制作器具。這一時期沒有文字記載，后人只能通過對原始人制造的武器、器皿進行分析，才能推測出他們所使用的制取方法和材料。文字的采用使一些化學(xué)制取方法留下了比較準(zhǔn)確的記載。隨著文明的發(fā)展以及各種工藝技術(shù)的發(fā)明和改進，許許多多化學(xué)物體已為人所利用，可是，人們總是只關(guān)心最后的成品及其用途。只有工匠本人才關(guān)心產(chǎn)品制作方法。這些工匠中的大多數(shù)，出于一種仿佛幾已成為人類天性的本能，為自己及其子孫后代的利益，將手藝絕不外傳。他們只靠口頭傳授來培養(yǎng)后人，因而極少留下工藝過程的文字記載。所以后人也只能根據(jù)對各個古文明時期制造和使用的各種器具的分析，來了解他們使用的方法。在這方面，考古學(xué)家掌握的各種情況都說明，現(xiàn)在稱為化學(xué)的這門學(xué)問是和人類歷史一樣悠久的，但也表明史前時期和古文明時期的化學(xué)純粹是經(jīng)驗的產(chǎn)物，決不能算是一門科學(xué)。

20千萬年間，隨著史前人類文明雛型的緩緩發(fā)展，火的應(yīng)用逐漸使人能擁有日益增多的武器和工具，從而帶來了新的進步。

在火的使用和制陶技術(shù)中，包含一些化學(xué)知識的萌芽。但古代工匠甚至沒有想到冶煉金屬是一種化學(xué)工作，也不認(rèn)為這種工作與他一生的其他活動有什么不同。然而，新的發(fā)現(xiàn)一旦出現(xiàn)，立即就會加入文明技術(shù)進程，最終成為古代科學(xué)

陶器的出現(xiàn)是應(yīng)該算是化學(xué)知識萌芽的較早開端。但古代文明至今保存得最好的器物要算是金屬制品了。這種情況非常普遍，以致形成一種慣例：石器時代之后的人類發(fā)展時代，都用銅、青銅或鐵器等名稱表示。甚至連古代人也有類似的觀念，只不過他們通常認(rèn)為文明在逐漸衰退，是從原始的黃金時代退化到了銅器和鐵器的時代。在巴比倫人那里，神祗和行星都分別和各種金屬聯(lián)系在一起。

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考古學(xué)的發(fā)現(xiàn)表明，人類最早使用的，都是一些天然金屬。從埃及和美索不達米亞最古老的墓葬中，就發(fā)現(xiàn)了銅和金。盡管這些金屬可能是在許多不同地區(qū)各自被人發(fā)現(xiàn)和得到使用的，但由于各個民族甚至在有文字記載之前就已開辟了貿(mào)易通道，所以，各種金屬在文明國家間的輾轉(zhuǎn)運送，對古代世界的文明交流無疑起了頗為重要的作用。

繼天然的使用之后，接踵而來的巨大進步是發(fā)明了從礦石中提煉金屬的方法。史前時代定居于伊朗南部的蘇美爾人，大約很早以前就在這里發(fā)現(xiàn)了用木柴加熱來熔煉銅的方法。由于沒有設(shè)法將所有的礦石進行精選，所以在把銅礦石和錫礦石混合熔煉時，自然很快發(fā)現(xiàn)了青銅。青銅與銅相比，硬度高，熔點低，這使它一經(jīng)發(fā)現(xiàn)，就得到廣泛的應(yīng)用。

除金屬外，古代人還使用過大量的其他化學(xué)物質(zhì)。釉料在遠(yuǎn)古時期就已配制成功，后來逐漸改進，成為真正的玻璃。青金石最初可能產(chǎn)于巴比倫，是一種貴重商品，經(jīng)過自由轉(zhuǎn)運輸入埃及，埃及人把它視為金屬。巴比倫還制成了人造青金石，還有“埃及藍(lán)”，這是一種鈣和銅的混合硅酸鹽，在整個古代世界，甚至直到羅馬時代，都很馳名，當(dāng)時的建筑師維持魯維斯就描述過它的制備方法。

22第二階段：17世紀(jì)中葉以后到20世紀(jì)之前

1775年前后，拉瓦錫用定量化學(xué)實驗闡述了燃燒的氧化學(xué)說，開創(chuàng)了定量化學(xué)時期。這一時期建立了不少化學(xué)基本定律，提出了原子學(xué)說，發(fā)現(xiàn)了元素周期律，發(fā)展了有機結(jié)構(gòu)理論。所有這一切都為現(xiàn)代化學(xué)的發(fā)展奠定了堅實的基礎(chǔ)。

門捷列夫發(fā)現(xiàn)了元素周期律，使化學(xué)成為一門獨立的學(xué)科。23第三階段：現(xiàn)代化學(xué)發(fā)展時期

二十世紀(jì)初，量子論的發(fā)展使化學(xué)和物理學(xué)有了共同的語言，解決了化學(xué)上許多懸而未決的問題；另一方面，化學(xué)又向生物學(xué)和地質(zhì)學(xué)等學(xué)科滲透，使蛋白質(zhì)、酶的結(jié)構(gòu)問題得到逐步的解決。

19世紀(jì)末的三大發(fā)現(xiàn)：x射線、發(fā)射性和電子的發(fā)現(xiàn)。24中國的化學(xué)史

中國的化學(xué)史當(dāng)然也是毫不遜色的。大約５０００－１１０００年前，我們已會制作陶器，３０００多年前的商朝已有高度精美的青銅器，造紙、磁器、火藥更是化學(xué)史上的偉大發(fā)明。在十六、十七世紀(jì)時，中國算得上是世界最先進的國家。“化學(xué)”二字我國在１８５６年開始使用。最早出現(xiàn)在英國傳教士韋廉臣在1856年出版的《格物探原》一書中。

25中國化學(xué)史上的“世界第一”

1.公元前100年中國發(fā)明造紙術(shù)。公元105年東漢蔡倫總結(jié)并推廣了紙技術(shù)，而歐洲人還在用羊皮抄書呢！

2.公元700--800年唐朝孫思邈在《伏硫磺法》中歸早記載了黑火藥的三組分（硝酸鉀、硫磺和木炭）?；鹚幱?3世紀(jì)傳入阿拉伯，14世紀(jì)才傳入歐洲。

3.公元前200--后400年中國煉丹術(shù)興起。魏伯陽的《周易參同契》和葛洪的《抱撲子》記錄了汞、鉛、金、硫等元素和數(shù)十藥物的性狀與配制。公元750年中國煉丹太傳入阿拉伯。

4.公元800年唐朝茅華是世界上第一們發(fā)現(xiàn)氧氣的人。他比英國的普利斯特里（1774年）和瑞典的舍勒（1773年）氧氣約早1000年。

5.我國是"纖維之王"----蠶絲的故鄉(xiāng)。公元前2000年

中國己經(jīng)養(yǎng)蠶。公元200年養(yǎng)蠶技術(shù)傳入日本。

6.公元前600年中國已掌握冶鐵技術(shù)，比歐洲早1900多年。公元前200年，中國煉出了球墨鑄鐵，比英美領(lǐng)先2000年。

7.1000多年前中國就能煉鋅，早于歐洲400年。

268.公元前2000年中國已會熔鑄紅銅。公元前1700年中國已開始冶鑄青銅。公元900多年我國的膽水浸銅

法是世界上最早的濕法冶金技術(shù)（置換法）。

9.1700多年前，中國已能煉鉛及銅鉛合金。

10.公元前8000--6000年中國已制造陶器。公元200年中國比較成熟地掌握了制瓷技術(shù)

。

11.3000多年前我國已利用天然染料染色。

12.我國是世界上最早發(fā)現(xiàn)漆料和制作漆器的國家，約有7000年歷史。

13.公元前4000--3000年中國已會釀造酒。公元前1000年我國已掌握制曲技術(shù)，比歐洲的"淀粉發(fā)酵法"制造酒精早2000多年。

14.3000多年前，我們祖先發(fā)現(xiàn)石油。古書載"澤中有火"即指地下流出石油溢到水面而燃燒。宋朝沈括

所著《夢溪筆談》第一次記載石油的用途，并預(yù)言："此物必大行于世"。

15.世界上最早開發(fā)和利用天然氣的是中國的四川省邛和陜西省鴻門兩地。

16.我國祖先很早冰肝使用木炭和石炭（又叫黑炭，即煤），而歐洲人16世紀(jì)才開始利用煤。

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17.1939年，中國化工專家侯德榜提出"聯(lián)合制堿法"，1939年侯德榜完成了世界上第一部純堿工業(yè)專著《制堿》。

18.1965年，我國在世界

上第一個用人工的方法合成活性蛋白質(zhì)--結(jié)晶牛胰島素。(由于署名原因，諾貝爾化學(xué)獎與國人擦肩而過)

19.七十年代，中國獨創(chuàng)無氰電鍍新工藝取代有毒的氰法電鍍，是世界電鍍史上的創(chuàng)舉。

20.1977年我國在山東發(fā)現(xiàn)了迄今為止的