生物技术在应用药物化学中的应用

生物技术在应用药物化学中的应用

摘要：本文先简要地介绍生物技术中的主要几个技术分支，以及研究的方向还有应用药物化学的研究任务和目的，再通过技术的分析讨论生物技术在应用药物化学的研究中起到的重要作用。最后简单列举生物技术药物的发展现状。

关键词：生物技术;药物化学;应用

正文：

1.什么是生物技术

生物技术（Biotechnology），是指人们以现代生命科学为基础，结合其他基础科学的科学原理，采用先进的科学技术手段，按照预先的设计改造生物体或加工生物原料，为人类生产出所需产品或达到某种目的。生物技术是人们利用微生物、动植物体对物质原料进行加工，以提供产品来为社会服务的技术。生物技术是一门新兴的，综合性的学科。现代的生物技术主要包含基因工程、分子生物学、生物化学、遗传学、细胞生物学、胚胎学、免疫学、有机化学、无机化学、物理化学、物理学、信息学及计算机科学等多学科技术，可用于研究生命活动的规律和提供产品为社会服务等。

1.1.细胞工程

细胞工程（Cell engineering）是生物技术中最基础的，最重要的，是应用细胞生物学和分子生物学的理论和方法，按照人们的设计蓝图，进行在细胞水平上的遗传操作及进行大规模的细胞和组织培养。当前细胞工程所涉及的主要技术领域有细胞培养、细胞融合、细胞拆合、染色体操作及基因转移等方面。通过细胞工程可以生产有用的生物产品或培养有价值的植株，并可以产生新的物种或品系。

1.2.基因工程

基因工程（Genetic engineering）又称基因拼接技术和DNA重组技术，是以分子遗传学为理论基础，以分子生物学和微生物学的现代方法为手段，将不同来源的基因按预先设计的蓝图，在体外构建杂种DNA分子，然后导入活细胞，以改变生物原有的遗传特性、获得新品种、生产新产品。基因工程技术为基因的结构和功能的研究提供了有力的手段。基因工程是生物技术中的核心技术。其中包括：核酸分子杂交技术，DNA序列分析技术，基因定点突变技术以及聚合酶链反应技术等。[1]

1.3.蛋白质组学

蛋白质组（Proteomics）学本质上指的是一门大规模、高通量、系统化的研究某一类型细胞、组织或体液中的所有蛋白质组成，包括蛋白质的表达水平，翻译后的修饰，蛋白与蛋白相互作用等，由此获得蛋白质水平上的关于疾病发生，细胞代谢等过程的整体而全面的认识。虽然基因决定蛋白质的水平，但是基因表达的水平并不能代表细胞内活性蛋白的水平，蛋白质组学分析是对蛋白质翻译和修饰水平等研究的一种补充，是全面了解基因组表达的一种必不可少的手段。蛋白质组学相关技术的发展极大地推动了蛋白质组学的研究进展，使其在各研究领域得到了广泛的应用。[2]

1.4.免疫学

免疫学（Immunology）免疫学是研究机体免疫系统组织结构和生理功能,揭示免疫系统识别自我和非我、产生免疫应答、排斥非我的规律,并应用这些规律来阐明疾病发生和发展机制,建立疾病预防和诊断技术及方法的学科。免疫学基础理论研究的逐步深入,不但使人们对人体生理机制和多种疾病的发生、发展机制有了更深入的了解,同时也为防病、治病打下了坚实基础,促进了药学、微生物学、遗传学、细胞与分子生物学等学科疑难问题的解决,并带动了这些学科的发展。免疫学可以说得上在生物技术上与应用药物化学的连接最为密切的分支。[3]

1.5.仪器分析

仪器分析（Instrument analysis）严格上说并不属于生物技术研究领域的分支，但是仪器分析在整个生物技术的研究中起到了无可替代的作用。仪器分析是指采用比较复杂或特殊的仪器设备，通过测量物质的某些物理或物理化学性质的参数及其变化来获取物质的化学组成、成分含量及化学结构等信息的一类方法。仪器分析与化学分析(Chemical analysis)是分析化学(Analytical chemistry)的两个分析方法。主要应用在生物技术上的分析方法有高效液相色谱法，气相色谱法法，质谱分析法，核磁共振波谱法，红外光谱法以及紫外光谱法等。[4]

2.应用药物化学研究

药物化学（Medicinal chemistry）是发现和发明新药,合成化学药物,阐明药物构效关系，研究药物分子与机体细胞和生物大分子之间相互作用规律的一门综合性学科。药物化学这门学科有着十分丰富的内涵和广阔的研究领域,既要研究化学药物的结构、性质和变化规律,又要了解用于人体后的生理、生化效应。药物化学在创制新药中,首先提供后续学科研究的物质基础,因而起着十分重要的作用,是药学研究领域中的带头学科。

药物化学的主要任务包括:研究药物化学结构与生物活性间的关系，通常称为构效关系(structure-activity relation-ships,SAR);化学结构与理化性质间的关系;阐明药物与受体,包括酶、核酸和离子通道等的相互作用;鉴定药物在体内吸收、转运、分布的性质及代谢产物。为研究设计新药及临床上科学合理用药、药物制剂分析检验提供化学依据。药物化学还要研究药物合成新工艺、新技术和新方法,以提高药物合成设计水平。药物化学的任务还包括通过药物分子设计(molecular drug design)或对具有一定生物活性化合物的分离、鉴定或结构修饰,获得新化学实体,创制新药。当代的药物化学是建立在有机化学及相关的物理化学、结晶学、光谱学、计算机信息技术及多种生命科学,例如,生物化学、药理学、分子生物学、免疫学、毒理学基础上的一门应用性基础学科。特别是近20年以来,由于计算机技术、现代合成技术、生物技术的应用以及分子生物学、遗传学、免疫学等学科的飞速发展,以及这些学科间的相互衔接和渗透,为药物化学的理论与实践提供了进一步的科学依据,并注入了新的活力,因而,可能深入地从化学上理解药物与机体的相互作用和药物呈现药理作用的分子机制,以及化学结构与生物活性关系的内涵。这样,药物化学本身已发生了巨大的变化,逐渐发展为富有科学性的学科。探索、研究发现新的高效低毒的药物一直是药物化学的发展动力和核心工作,先导化合物的设计、发现及先导化合物结构优化这两项工作是药物化学研究最根本的任务,也是创新药物研究成败的关键。为此,药物化学家