化學(xué)生物學(xué)導(dǎo)論緒論課件

化學(xué)生物學(xué)化學(xué)生物學(xué)導(dǎo)論緒論課件1參考書目使用教材：化學(xué)生物學(xué)導(dǎo)論馬林古練權(quán)編著化學(xué)工業(yè)出版社出版，2006年生物化學(xué)主編古練權(quán)等，高等教育出版社出版,2000年參考書目：生物化學(xué)教程主編張洪淵四川大學(xué)出版社出版生物化學(xué)主編沈同王鏡巖高等教育出版社出版參考書目使用教材：化學(xué)生物學(xué)導(dǎo)論馬林古練權(quán)編著化學(xué)工業(yè)2Whychemicalbiology?近百年來化學(xué)家已經(jīng)設(shè)計(jì)和合成了數(shù)千萬個(gè)化合物，幾乎又創(chuàng)造了一個(gè)新的自然界；同時(shí)還發(fā)現(xiàn)了大量的新反應(yīng)、新試劑、新方法和新理論。

20世紀(jì)前半葉，由于基礎(chǔ)化學(xué)中的高分子化學(xué)的興起和發(fā)展，逐步形成了塑料、纖維、橡膠三大合成材料工業(yè)。醫(yī)藥工業(yè)的發(fā)展與化學(xué)緊密相關(guān)。化學(xué)合成藥在醫(yī)學(xué)工業(yè)中占主導(dǎo)地位。目前世界藥物市場的年銷售量約為3000億美元，在世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展中有舉足輕重的作用化學(xué)工業(yè)已成為某些國家的支柱產(chǎn)業(yè)。例如，美國90年代化學(xué)工業(yè)產(chǎn)值約占30%，化學(xué)品出口占總出口的30%，位居世界第二位。Whychemicalbiology?近百年來化學(xué)家已經(jīng)3化學(xué)生物學(xué)的發(fā)展史1953年：Waterson+Crick=DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)生物+化學(xué)=分子生物學(xué)，生物有機(jī)化學(xué)，化學(xué)生物學(xué)的序幕1985年：聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（PCR）20世紀(jì)60年代：DNA合成化學(xué)生物學(xué)的發(fā)展史1953年：4化學(xué)對生命的影響存在兩個(gè)相反的結(jié)果：好的一面是作為藥物，解除疾病給動物、人類帶來的痛苦。壞的一面是可以導(dǎo)致一些疾病，甚至直接導(dǎo)致動物死亡。而化學(xué)與生物學(xué)的融合經(jīng)歷了三個(gè)發(fā)展階段：1920-：生物化學(xué)學(xué)科的誕生1970-：分子生物學(xué)學(xué)科的產(chǎn)生，生物有機(jī)化學(xué)、生物無機(jī)化學(xué)、生物分析化學(xué)的產(chǎn)生。1995-：化學(xué)生物學(xué)（化學(xué)遺傳學(xué)、化學(xué)蛋白質(zhì)組學(xué)、化學(xué)糖生物學(xué)等）的誕生?；瘜W(xué)生物學(xué)的產(chǎn)生是化學(xué)學(xué)科發(fā)展的一個(gè)必然結(jié)果，也是生物學(xué)發(fā)展、藥物化學(xué)發(fā)展的需求?；瘜W(xué)對生命的影響存在兩個(gè)相反的結(jié)果：好的一面是作為藥物，解除5化學(xué)與生物學(xué)的第一次融合19世紀(jì)初，人工尿素的合成揭示了生物體的反應(yīng)同樣遵循物理和化學(xué)的規(guī)律。20世紀(jì)初，化學(xué)的理論和方法被全面引進(jìn)生物學(xué)的研究之中，誕生了用化學(xué)研究生命的邊緣科學(xué)--生物化學(xué)(生命的化學(xué))生物化學(xué)一誕生，便與同一時(shí)期誕生的用物理學(xué)研究生命的生物物理學(xué)一道，相互促進(jìn)，共同發(fā)展，以其自身的迅速發(fā)展大大推進(jìn)了生命科學(xué)的發(fā)展，使人類對生命活動的研究深入到分子水平，從靜止的觀察與描述發(fā)展到動態(tài)的定量分析，從生命現(xiàn)象的探索上升到生命本質(zhì)的闡述?；瘜W(xué)與生物學(xué)的第一次融合19世紀(jì)初，人工尿素的合成揭示了生物640～50年代，從事蛋白質(zhì)、多肽和核酸的化學(xué)家組建生物化學(xué)學(xué)科，隨后生物化學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)和遺傳學(xué)交織在一起，成為一個(gè)不可分割的整體，誕生新的學(xué)科領(lǐng)域-分子生物學(xué)。分子生物學(xué)的出現(xiàn)，反映出當(dāng)代對生命現(xiàn)象及疾病發(fā)生和發(fā)展過程的研究達(dá)到新的、更高的境地。世界上各國的生物化學(xué)多多少少脫離了化學(xué)系或化學(xué)社會的主流。40～50年代，從事蛋白質(zhì)、多肽和核酸的化學(xué)家組建生物化學(xué)學(xué)7

化學(xué)與生物學(xué)的第二次融合20世紀(jì)70年代之后，沒有脫離化學(xué)社會的化學(xué)家在應(yīng)用有機(jī)化學(xué)、分析化學(xué)的理論和方法在分子水平上研究生命現(xiàn)象的化學(xué)本質(zhì)，形成了生物化學(xué)的分支-生物有機(jī)化學(xué)、生物分析化學(xué)。隨后有意識地深入探討生命體的無機(jī)化學(xué)組成（除碳、氮、氧、氫之外的各種無機(jī)元素）與活動狀況，促成生物化學(xué)與無機(jī)化學(xué)的結(jié)合，出現(xiàn)新的邊緣學(xué)科--生物無機(jī)化學(xué)。化學(xué)與生物學(xué)的第二次融合20世紀(jì)70年代之后，沒有脫離8化學(xué)與生物學(xué)的第三次融合新的前沿交叉學(xué)科領(lǐng)域-化學(xué)生物學(xué)應(yīng)運(yùn)而生，它結(jié)合傳統(tǒng)的天然產(chǎn)物化學(xué)、生物有機(jī)化學(xué)、生物無機(jī)化學(xué)、生物化學(xué)、藥物化學(xué)、晶體化學(xué)、波譜學(xué)和計(jì)算機(jī)化學(xué)等學(xué)科的部分研究方法，大大拓寬了研究領(lǐng)域。在這方面化學(xué)家將充分發(fā)揮化學(xué)物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和反應(yīng)性，以及利用反應(yīng)性創(chuàng)造(合成)新物質(zhì)的能力。與此同時(shí)，化學(xué)家也將學(xué)習(xí)更多的生物學(xué)知識，去熟悉和應(yīng)用基因表達(dá)和蛋白質(zhì)工程等重要生物技術(shù)為研究復(fù)雜的超分子體系提供機(jī)會，促進(jìn)化學(xué)學(xué)科本身的發(fā)展。

化學(xué)與生物學(xué)的第三次融合新的前沿交叉學(xué)科領(lǐng)域-化學(xué)生物學(xué)應(yīng)運(yùn)9利用化學(xué)小分子來干擾生命過程，從而來分析這些變化的新研究途徑?；瘜W(xué)與生物學(xué)的有機(jī)結(jié)合，同時(shí)用化學(xué)的和生物學(xué)的技術(shù)、工具、理論來系統(tǒng)研究生命體系，開創(chuàng)了化學(xué)生物學(xué)研究的新領(lǐng)域。利用化學(xué)小分子來干擾生命過程，從而來分析這些變10生命的本質(zhì)是化學(xué)的如果你沒有化學(xué)的思維，就無法設(shè)計(jì)許多試驗(yàn)；如果你不能合成分子，那么就會有整個(gè)試驗(yàn)層次的研究被排除在你的思考之外。生命的本質(zhì)是化學(xué)的如果你沒有化學(xué)的思維，就無法設(shè)計(jì)許多試驗(yàn)；11化學(xué)無機(jī)化學(xué)有機(jī)化學(xué)分析化學(xué)物理化學(xué)高分子化學(xué)交叉融合材料科學(xué)醫(yī)藥學(xué)新化學(xué)理論新應(yīng)用領(lǐng)域新分析技術(shù)新合成技術(shù)物理生物學(xué)醫(yī)學(xué)環(huán)境能源化無有分物理化學(xué)高分子化學(xué)交叉融合材料科學(xué)醫(yī)藥新化學(xué)理論新應(yīng)12學(xué)科的發(fā)展促使化學(xué)生物學(xué)誕生分子生物學(xué)藥學(xué)化學(xué)生物學(xué)研究生命過程的途徑用基因突變的方法，干擾正常的生命過程，已經(jīng)不能適應(yīng)深入研究的需要。一個(gè)新藥約6-10年的時(shí)間耗資大，成本高。高通量篩選技術(shù)的發(fā)現(xiàn)促使發(fā)展新的技術(shù)以適應(yīng)其發(fā)展。已能合成自然界發(fā)現(xiàn)的任何復(fù)雜的天然化合物，設(shè)計(jì)合成新穎化合物，具備了研究復(fù)雜分子和分子體系的能力化學(xué)生物學(xué)學(xué)科的發(fā)展促使化學(xué)生物學(xué)誕生分子生物學(xué)藥學(xué)化學(xué)生物學(xué)研究生命13Dr.SchreiberBroadInstituteDr.Schultz化學(xué)生物學(xué)創(chuàng)始人化學(xué)生物學(xué)是對分子生物學(xué)的有力補(bǔ)充，分子生物學(xué)采用定點(diǎn)突變的方法改變生物分子如蛋白質(zhì)和核酸的功能；化學(xué)生物學(xué)則采用化學(xué)的手段，如運(yùn)用小分子或人工設(shè)計(jì)合成的分子作為配體來直接改變生物分子的功能。Dr.SchreiberDr.Schultz化學(xué)生物學(xué)創(chuàng)始14/chembio/platform/index.htmlChemicalBiologyProgram----SchreiberGroup

/chemb15以化學(xué)生物學(xué)命名的學(xué)術(shù)刊物：NatureChemicalBiologyACSChemicalBiology設(shè)立化學(xué)生物學(xué)系的大學(xué)和研究院：HarvardUniversityTheSkaggsInstituteforChemicalBiology廈門大學(xué)北京大學(xué)醫(yī)學(xué)部南京大學(xué)南開大學(xué)以化學(xué)生物學(xué)命名的學(xué)術(shù)刊物：16化學(xué)生物學(xué)導(dǎo)論緒論課件17化學(xué)生物學(xué)導(dǎo)論緒論課件18化學(xué)生物學(xué)導(dǎo)論緒論課件19化學(xué)生物學(xué)導(dǎo)論緒論課件20化學(xué)生物學(xué)是當(dāng)今化學(xué)界皇冠上的寶石…什么是化學(xué)生物學(xué)？？？……ChemicalBiology?。。』瘜W(xué)生物學(xué)是當(dāng)今化學(xué)界皇冠上的寶石…21化學(xué)生物學(xué)導(dǎo)論緒論課件22化學(xué)生物學(xué)導(dǎo)論緒論課件23化學(xué)生物學(xué)導(dǎo)論緒論課件24生物化學(xué)指生物分子結(jié)構(gòu)和活性的研究.分子生物學(xué)指基因表達(dá)和控制的研究.化學(xué)生物學(xué)使用小分子作為工具解決生物學(xué)的問題或通過干擾/調(diào)節(jié)正常過程了解蛋白質(zhì)等生物分子的功能.在某種意義上,使用小分子調(diào)節(jié)目標(biāo)蛋白質(zhì)與制藥公司發(fā)展新藥類似.但是,當(dāng)所有公司的目標(biāo)蛋白質(zhì)到目前為止僅是約450種的時(shí)候,人類基因組計(jì)劃為我們帶來了至少幾萬個(gè)目標(biāo)蛋白質(zhì).最終的目標(biāo)是尋找特異性調(diào)節(jié)素或?qū)ふ医忾_所有蛋白質(zhì)之謎的鑰匙,但這需要更系統(tǒng)和整體的方法而并非傳統(tǒng)方法.化學(xué)生物學(xué)看起來是有希望的答案.

生物化學(xué)指生物分子結(jié)構(gòu)和活性的研究.25什么是化學(xué)生物學(xué)？

Whatisthechemicalbiology?化學(xué)生物學(xué)已變成一個(gè)非常流行的名詞，各種人，包括有機(jī)化學(xué)家、生物化學(xué)家、分子生物學(xué)家和細(xì)胞生物學(xué)家都在討論它，化學(xué)生物學(xué)仍然是一個(gè)新的、定義不太明確的領(lǐng)域，化學(xué)生物學(xué)這個(gè)名詞對于不同的人有不同的含義。Schreiber等人指出：“化學(xué)生物學(xué)是對分子生物學(xué)的有力補(bǔ)充，分子生物學(xué)采用定點(diǎn)突變的方法來改變生物分子如蛋白質(zhì)和核酸的功能；而化學(xué)生物學(xué)是采用化學(xué)的手段，如運(yùn)用小分子或人工設(shè)計(jì)合成的分子作為配體來直接改變生物分子的功能”。化學(xué)生物學(xué)可以看作是一個(gè)特定的學(xué)科領(lǐng)域，與分子生物學(xué)，生物化學(xué)之間存在著差別。因此，準(zhǔn)確地對化學(xué)生物學(xué)進(jìn)行定義是非常重要的。

什么是化學(xué)生物學(xué)？

Whatisthechemical26在美國加利福尼亞大學(xué)藥學(xué)院網(wǎng)站對化學(xué)生物學(xué)的定義為“composition,structure,properties,andinteractionsofchemicalswithinlivingorganisms”，這個(gè)定義比較簡單、明確，可以被不同學(xué)科的人員理解，也與生物化學(xué)的定義有明顯的區(qū)別，同時(shí)從“Chemicalbiology”字面上也比較容易理解。化學(xué)生物學(xué)的核心內(nèi)容是如何利用化學(xué)合成的現(xiàn)代技術(shù)、化合物分離手段和化學(xué)分子結(jié)構(gòu)解析技術(shù)獲得各種各樣的化學(xué)物質(zhì)（包括無機(jī)、有機(jī)和高分子物質(zhì)）；以及這些化學(xué)物質(zhì)如何與生物大分子、細(xì)胞相互作用及分子識別。因此，從化學(xué)的角度看，可以理解為化學(xué)生物學(xué)是研究化學(xué)物質(zhì)的生物化學(xué)功能、生物學(xué)功能和醫(yī)藥學(xué)作用的一門科學(xué)。在美國加利福尼亞大學(xué)藥學(xué)院網(wǎng)站對化學(xué)生物學(xué)的定義為“comp27化

學(xué)

生

物

學(xué)ChemicalBiology化

學(xué)

生

物

學(xué)ChemicalBiology28化學(xué)生物學(xué)導(dǎo)論緒論課件29化學(xué)物質(zhì)的合成分離、分析蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能基因的結(jié)構(gòu)與功能無機(jī)化合物有機(jī)化合物醫(yī)藥高分子生物活性檢測或篩選微生物動植物細(xì)胞蛋白質(zhì)、核酸動植物化學(xué)生物學(xué)或藥物化學(xué)高活性的化合物動植物（細(xì)胞）的形態(tài)變化蛋白質(zhì)或基因動植物吸收性能毒性藥效病理學(xué)毒理學(xué)藥理學(xué)化學(xué)生物學(xué)醫(yī)學(xué)化學(xué)物質(zhì)的合成蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能無機(jī)化合物生物活性檢測或篩選30與其它學(xué)科的關(guān)系化學(xué)生物學(xué)化學(xué)生物有機(jī)化學(xué)生物無機(jī)化學(xué)生物分析化學(xué)生物物理化學(xué)生物醫(yī)學(xué)高分子藥物化學(xué)藥學(xué)分子藥理學(xué)分子毒理學(xué)環(huán)境毒理學(xué)分子病理學(xué)藥物學(xué)細(xì)胞生物學(xué)結(jié)構(gòu)生物學(xué)分子遺傳學(xué)分子生物學(xué)生物有機(jī)化學(xué)天然有機(jī)化學(xué)分析化學(xué)無機(jī)化學(xué)物理化學(xué)高分子化學(xué)組合化學(xué)超分子化學(xué)與其它學(xué)科的關(guān)系化化學(xué)生物有機(jī)化學(xué)藥學(xué)分子藥理學(xué)細(xì)胞生物學(xué)生311，藥物開發(fā)：據(jù)統(tǒng)計(jì)，現(xiàn)有藥物的分子靶標(biāo)不超過500個(gè)。人類基因組序列的測定為藥物開發(fā)提供了歷史性的機(jī)遇，它不但大大增加了潛在藥物靶標(biāo)的數(shù)量，而且對制藥工業(yè)開發(fā)創(chuàng)新藥的能力產(chǎn)生了直接的影響。2，生物分子探針：化學(xué)遺傳學(xué)利用小分子化合物系統(tǒng)地探測生命過程的機(jī)制和蛋白質(zhì)功能,為功能基因組學(xué)的研究提供了有力的工具。3，在整體水平上研究細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的組成及其活動規(guī)律,包括:蛋白質(zhì)的修飾加工?轉(zhuǎn)運(yùn)定位?結(jié)構(gòu)變化?蛋白質(zhì)