化学生物学重点

化学生物学重点

1概论

什么是化学生物学：化学生物学的研究涉及到生物大分子、生物分子作用机制、新一代治疗方法、生物催化和生物转化、组合化学、超分子化学、生物有机和生物无机、生物检测新方法等当代化学和生物学交叉的前沿领域。

化学生物学学科特点：新兴的交叉学科；内涵不断丰富和完善；涉及的面非常广阔

化学生物学的定义:利用化学的方法和手段解决生物学问题。

化学与生物学的第一次融合：19世纪初，人工尿素的合成揭示了生物体的反应同样是遵循物理和化学的规律，化学的理论和方法才开始被全面引进生物学的研究之中，从而诞生了用化学研究生命的边缘科学-可以称为是生命的化学的生物化学。

生物化学一诞生，便与同一时期诞生的用物理学研究生命的生物物理学一道，相互促进，共同发展，以其自身的迅速发展大大推进了生命科学的发展，使人类对生命活动的研究深入到分子水平，从静止的观察与描述发展到动态的定量分析，从生命现象的探索上升到生命本质的阐述。

化学与生物学的第二次融合：在40～50年代或更早从事蛋白质、多肽和核酸的化学家后来组建了生物化学学科，随后随后生物化学、细胞生物学和遗传学交织在一起，成为一个不可分割的整体。特别是DNA结构的发现，标志了一个新的学科领域的诞生-分子生物学。

分子生物学的出现，反映出当代对生命现象以及疾病发生和发展过程的研究达到新的、更高的境地。

世界上各国的生物化学多多少少脱离了化学系或化学社会的主流。

进入20世纪70年代之后，那些没有脱离化学社会的化学家在应用有机化学、分析化学的理论和方法在分子水平上研究生命现象的化学本质形成了生物化学的分支-生物有机化学、生物分析化学。

随后开始有意识地深入探讨生命体的无机化学组成（除碳、氮、氧、氢之外的各种无机元素）与活动状况，又促成了生物化学与无机化学的结合，从而出现了新的边缘学科--生物无机化学。

化学与生物学的第三次融合：进入90年代，一个新的前沿交叉学科领域-化学生物学应运而生，它结合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、波谱学和计算机科学等学科的部分研究方法，从而大大拓宽了研究领域。在这方面化学家将充分发挥化学物质的结构和反应性，以及利用反应性创造(合成)新物质的能力。

与此同时，化学家也将学习更多的生物学知识，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。

化学生物学的基本任务：运用化学的原理、语言和工具认识生命问题，包括揭示生命运动的化学本质；发展生命调控的化学方法；提供生命研究的化学技术

化学生物学研究的具体方面：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的化学物质（包括无机、有机和高分子物质）；化学物质如何与生物大分子、细胞相互作用及分子识别。；化学物质对细胞的调控。；药物化学和新一代疗法。

化学生物学的研究范畴：一是通过对生物机制，特别是对人类疾病发病机制的理解和操控，为医学研究提供严格的证据并使之发展成为有前景的诊断和治疗方法；

二是通过分离的和微型化的模拟手段，理解和探索生物医学科学中的一些特殊现象。

前者比较注重应用前景，而后者对基础研究的贡献极为重要。

目前化学生物学蓬勃发展的原因：理论化学、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日趋完善，特别是选择性合成、手性合成技术和组合化学的实现，人们已能合成自然界发现和鉴定的任何复杂的天然化合物，并且在此基础上能够设计和合成具有特定性能的新颖化合物，化学已具备了研究复杂分子和分子体系的能力。

科学家开始尝试用外源性活性小分子-天然化合物，或以天然化合物为模板设计合成而研制的天然化合物类的新颖分子为探针，去探讨生物体中的分子间相互作用和细胞发育与分化的调控作用及其所包括的分子机制。

化学生物学给生物学科带来的新变化：传统的生物学研究生命过程的途径往往是用基因突变的方法，利用天然存在的变种或无序引入突变或定点突变干扰正常的生命过程，再用对照比较的方法弄清楚这些过程的内在联系和相互关系。

化学与生物学的融合就产生了用化学小分子来干扰生命过程，从而来分析这些变化的新研究途径。化学与生物学的有机结合，同时用化学的和生物学的技术、工具、理论来系统研究生命体系，开创了化学生物学研究的新领域。

化学生物学理论与应用能否取得突破的关键在于：

(i) 用于生物体系中各种生物分子的存在形态、它们间相互作用的分析测试手段与技术分析测试手段与技术是制约化学生物学发展的瓶颈，现在的分析、分离技术仍不能适应复杂的生命体系。

(ii) 各种生物分子(含内、外源性活性小分子和生物大分子)间的作用机制生物分子间的相互作用是生命过程中最基本的问题，对揭示生命过程有重要意义。探索各种生命活性分子(如小分子、核酸、蛋白质分子)间的分子识别与相互作用是深入进行化学生物学研究的当务之急。从生物靶分子出发寻找高亲和性配体分子，是研究活性小分子与靶分子相互作用、分子识别、调控机制以及发现新药物的关键环节。

(iii) 外源性生物活性小分子的筛选理论与制备技术从天然产物或人工合成的化合物中选择到期望的活性小分子有很大困难，尤其是外源性小分子的筛选理论与制备技术有待加强。

化学生物学的应用：被认为可能开发出疗效好而副作用小的新药；从研究生物催化和生物转化中可以开发出新型高效的生物催化剂和生物催化体系；医药和制药工业等领域的技术进步正期待着从其发展中得到新的机会。

2 化学基因组学

遗传学：揭示生物体内的基因变异所引起的功能或形态学的变化。

主要任务是通过基因的变异来研究基因的功能。

正向遗传学(Forward Genetics)：从细胞特定表型出发，最终达到分离相关基因和基因群的目的。

反向遗传学(Reverse Genetics)：从分析某个特定基因出发，以发现该基因在产生突变后所引起的形态学的变化为目的。