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1、1,1,化学生物学导论,Foundation of Chemical Biology,参考书目,使用教材：化学生物学导论 马林 古练权编著 化学工业出版社出版，2006年 生物化学 主编 古练权等，高等教育出版社出版,2000年 参考书目： 生物化学教程 主编 张洪渊 四川大学出版社出版 生物化学 主编 沈同 王镜岩 高等教育出版社出版 联系地点：化学南楼三楼309室 电话：84113690，13640802515 电邮：,一、Why is the chemical biology?,近百年来化学家已经设计和合成了数千万个化合物，几乎又创造了一个新的自然界；同时还发现了大量的新反应、新试剂、新
2、方法和新理论。 20 世纪前半叶，由于基础化学中的高分子化学的兴起和发展，逐步形成了塑料、纤维、橡胶三大合成材料工业。 医药工业的发展与化学紧密相关。化学合成药在医学工业中占主导地位。目前世界药物市场的年销售量约为3000亿美元，在世界经济发展中有举足轻重的作用 化学工业已成为某些国家的支柱产业。例如，美国 90年代化学工业产值约占30%，化学品出口占总出口的30%，位居世界第二位。,化学对生命是影响存在两个相反的结果：好的一面是作为药物，解除疾病给动物、人类带来的痛苦。坏的一面是可以一些疾病，甚至直接导致动物死亡。 而化学与生物学的融合经历了三个发展阶段： 1920- ：生物化学学科的诞生
3、1970- ：分子生物学学科的产生，生物有机化学、生物无机化学、生物分析化学的产生。 1995- ：化学生物学（化学遗传学、化学蛋白质组学、化学糖生物学等）的诞生。 化学生物学是产生是化学学科发展的一个必然结果，也是生物学发展、药物化学发展的需求。,化 学,无 机 化 学,有 机 化 学,分 析 化 学,物理化学,高分子化学,交叉融合,材料科学,医药 学,新化学理论,新应用领域,新分析技术,新合成技术,物理,生物学,医学,环境,能源,学科的发展促使化学生物学诞生,分子生物学,药学,化学,生物学研究生命过程的途径 用基因突变的方法，干扰正 常的生命过程，已经不能适 应深入研究的需要。,一个新药约
4、需6-10年的时间 耗资大，成本高。高通量筛 选技术的发现促使发展新的 技术以适应其发展。,已能合成自然界发现的任何 复杂的天然化合物，设计合 成新颖化合物，具备了研究 复杂分子和分子体系的能力,化 学 生 物 学,由此， 20世纪80年代，随着生命科学材料科学和生物技术等研究领域的发展，诞生了一大批边缘学科，化学生物学就是其中之一。 化学生物学融合了传统的天然产物化学生物有机化学生物无机化学生物化学药物化学晶体化学波谱学和信息化学等学科的特点和研究方法，从更深层面去研究生命现象和生命过程 化学与生物学的融合带来化学生物学学科的形成和快速发展，这已是不争的事实 与此同时，化学家也将学习更多的生
5、物学知识，去熟悉和应用基因表达和蛋白质工程等重要生物技术为研究复杂的超分子体系提供机会，从而促进化学学科本身的发展。,各地化学生物学系的建立,为了顺应这一新学科领域的发展的需要，近些年来一些国外著名的化学研究机构或大学正在纷纷进行调整以顺应这一新学科领域的发展的需要。 如世界著名的哈佛大学于1995年首先将其化学系改名为化学与化学生物学系(Department of Chemistry and Chemical Biology)，康内尔大学随后建立了化学生物学研究所。 北京大学化学与分子工程学院、药学院在我国首先成立了化学生物学系，近几年来，我国的许多大学相继成立各种化学生物学方面的实验室和研
6、究所，一些学校开始设置“化学生物学”专业培养本科生、硕士和博士研究生。,二，什么是化学生物学？What is the chemical biology?,化学生物学已变成一个非常流行的名词，各种人，包括有机化学家、生物化学家、分子生物学家和细胞生物学家都在讨论它，化学生物学仍然是一个新的、定义不太明确的领域，化学生物学这个名词对于不同的人有不同的含义。 Schreiber等人指出：“化学生物学是对分子生物学的有力补充，分子生物学采用定点突变的方法来改变生物分子如蛋白质和核酸的功能；而化学生物学是采用化学的手段，如运用小分子或人工设计合成的分子作为配体来直接改变生物分子的功能”。 化学生物学可以
7、看作是一个特定的学科领域，与分子生物学，生物化学之间存在着差别。因此，准确地对化学生物学进行定义是非常重要的。,在美国加利福尼亚大学药学院网站对化学生物学的定义为“composition, structure, properties, and interactions of chemicals within living organisms”，这个定义比较简单、明确，可以被不同学科的人员理解，也与生物化学的定义有明显的区别，同时从“Chemical biology”字面上也比较容易理解。 本人认为化学生物学的核心内容是如何利用化学合成的现代技术、化合物分离手段和化学分子结构解析技术获得各种各样
8、的化学物质（包括无机、有机和高分子物质）；以及这些化学物质如何与生物大分子、细胞相互作用及分子识别。 因此，从化学的角度看，可以理解为化学生物学是研究化学物质的生物化学功能、生物学功能和医药学作用的一门科学。,化学生物学,Chemical Biology,无机 有机 高分子 物质,生物大分子,合成 分离,纯化 分析,化 学 物 质,相 互 作 用,细胞,动植物,蛋白质 酶 核酸,细胞膜 信号转导 细胞凋亡 细胞周期,细胞分化 药物代谢 毒理学,生物化 学功能,生 物 转 化,生物 学功能,医药学 学作用,化学生物学的研究内容简单的可以分为四个大的方面：,化学遗传学方法的基本步骤,Monastr
9、ol 活化培养细胞的纺锤体组装过程的免疫荧光图谱,与其他学科的关系,化 学 生 物 学,化学,生物有机化学 生物无机化学 生物分析化学 生物物理化学 生物医学高分子 药物化学,药学,分子药理学 分子毒理学 环境毒理学 分子病理学 药物学,细胞生物学 结构生物学 分子遗传学 分子生物学,生物,有机化学 天然有机化学 分析化学 无机化学 物理化学 高分子化学 组合化学 超分子化学,化学物质的合成 分离、分析,蛋白质的结构与功能 基因的结构与功能,无机化合物 有机化合物 医药高分子,生物活性检测或筛选,微生物,动植物细胞,蛋白质、核酸,动植物,化学生物学或药物化学,高活性的化合物,动植物（细胞）的形
10、态变化,蛋白质或基因,动植物吸收性能 毒性 药效,病理学 毒理学,药理学,化学,生物学,医学,1，药物开发：据统计，现有药物的分子靶标不超过500个。人类基因组序列的测定为药物开发提供了历史性的机遇，它不但大大增加了潜在药物靶标的数量，而且对制药工业开发创新药的能力产生了直接的影响。 2，生物分子探针：化学遗传学利用小分子化合物系统地探测生命过程的机制和蛋白质功能, 为功能基因组学的研究提供了有力的工具。 在整体水平上研究细胞内蛋白质的组成及其活动规律, 包括: 蛋白质的修饰加工转运定位结构变化蛋白质与蛋白质的相互作用蛋白质与其他生物分子的相互作用等。研究蛋白质在生物体内的功能是一项重大课题,三、化学生物学可以做什么？,四、如何学习化学生物学？,细胞,蛋白质,酶,核酸,聚糖,脂质,化合物,相互作用,？ 么 什 解 了 要 需 点 重,生物大分子的组成 生物大分子的结构 生物大分子的特点 生物大分子的功能 生物大分子的代谢,化合物如何与生物大分子相互作用？,第一章 总结,蛋白质,氨基酸,组成,肽,氨基酸的结构、特点,肽的结构、特点,蛋白质的结构、特点,蛋白质是生物体内执行生物功能的重要物质，只有了解了 蛋白质的构成，结构及其特性，才能根据其设计出具有各 种不同功能的小分子化合物。,