从青霉素的发现历程谈对药物化学研究的认识

报告题目

从青霉素的发现历程谈对药物化学研究的认识

个性教育

基础课程强化小组（药物化学）

学院：化学与制药工程学院

专业班级：2008级药物制剂081班

姓名：李航

学号： 080103121

指导教师：张勇、康怀萍、张志伟、张国刚

2012年 1月 13日

1引言

人类进入充满活力的21世纪，科学技术迅速发展，取得新的突破。药物作为人类对自然界进行改造的发现和发展起来的产物，随着包括分子生物学，基因组学和信息技术等科学技术的飞跃发展，学科之间的渗透日益深化，新兴学科的不断涌现，药物化学也将不断充实，开拓创新。药物化学(Medicinal Chemistry)是关于药物的发现、发展和确证，并在分子水平上研究药物作用方式的一门学科它是建立在化学和生物学的基础上，涉及了医学、药学的相关知识，是对药物结构和活性进行研究的综合性学科。

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等学科上的一门应用性基础学科。特别近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。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。

在人类处于信息时代的今天，药物化学作为药物研究的龙头学科，在新药的研究中具有举足轻重的地位。在新药研究中伴随着药物化学研究的各个方面。

人们在新药的研究过程中，先导化合物（或活性化合物）的发现与设计是最为关键的一步。在先导化合物的开发中，计算机已成为一个重要的方法和工具。这里主要介绍比较分子场分析方法和高通量药物虚拟筛选两种分析和发现药物的方法。高通量虚拟筛选(Virtual High-Throughput Screening)方法现在仍是药物发现的最主要的策略。比较分子场分析方法是一种三维定量构效关系(QSAR)方法。随着计算机计算能力的提高和众多生物大分子三维结构的准确测定，基于结构的药物设计逐渐取代了定量构效关系在药物设计领域的主导地位，但是定量构效关系(QSAR)中的比较分子场分析(COMFA)的方法在药学研究中仍然发挥着非常重要的作用。

最新的药物介绍分以下四类：①植物来源抗肿瘤药物：20世纪60年代自长春花植物中发现抗癌新药长春碱与长春新碱以来，从植物中探索抗癌新药已是许多科学家热衷的研究方向.迄今为止也只有在天然产物中能够找到如此结构新颖作用独特的化合物，高通量筛选系统，组合化学(combinatorial chemistry),起步不久的计算机化学

(computing chemistry)以及人类基因图谱带动的基因筛选都推动着新药的研究

。然而这些都不能替代从植物中，特别是从人类应用历史悠久的药用植物中寻找新药；②非常规精神病药物(Atypical Antipsychotic Agents)：自从1988年非常规精神病药物氯氮平进入临床后，就以其对精神病治疗的不良反应少，特别是锥体外系副反应，且对难治性急、慢性精神分裂症的疗效显著而备受推崇；③大环类酯类抗生素(Macrolide Antibiotics)类：大环内酯类抗生素是一类化学结构和抗菌作用相近的药物.因其抗菌活性强、抗菌谱广、疗效显著和不易产生耐药性等优点而被广泛应用于临床。从生物活性来看大环类酯类抗生素一般只抑菌不杀菌，它对支原体，衣原体，弯曲杆菌有特效，是治疗军团菌的首选，还可用于爱滋病患者弓形虫感染的治疗；④抗爱滋病(AIDS,acquired immune deficiency syndrome)类药物，爱滋病蔓延于世界各地，直接威胁着人类的生命和健康，是当今最危险的流行病之一，因此，抗爱滋病药物是摆在人类面前的一个十分迫切和重要的课题。

2从青霉素的发现历程谈对药物化学研究的认识

下面我从青霉素的发现历程谈一谈对药物化学研究的认识

健康是人类千百年来不变的追求，在漫长的历史进程中，人类的健康事业也在不断发展。从原始社会的巫医不分到现代人类使用的种类繁多的特效药，离不开科学家尤其是药物化学研究者对药学研究事业的贡献。在这其中，有着许多或令人惋惜或令人惊叹的故事，无论如何，我们都应记得那一个个改变人类命运的名字。

在本学期药物化学的学习以及课外阅读过程中，我曾感动于每一个划时代的药物发现，而青霉素等抗菌药物的发现历程尤为令我印象深刻。众所周知，青霉素是医学历史上最伟大的发现之一。青霉素又被称为青霉素G、peillin G、盘尼西林、配尼西林、青霉素钠、苄青霉素钠、青霉素钾、苄青霉素钾。青霉素是抗菌素的一种，是指从青霉菌培养液中提制的分子中含有青霉烷、能破坏细菌的细胞壁并在细菌细胞的繁殖期起杀菌作用的一类抗生素，是第一种能够治疗人类疾病的抗生素。可以说，青霉素的发现本身就是一个传奇。从中，我对药物化学研究也有了一些初步的认识，大体有以下几方面：

2．1 药物化学研究需要洞察力与创造力

古希腊人用雄蕨,阿芝台克人用Chenopodium作为肠道驱虫药，古印度人用大风子治疗麻风。我国用豆腐霉治疖、痈也早有记载，16世纪水银被用于治疗梅毒，17世纪金鸡纳树皮用于治疗疟疾。这些“土方”无疑都是来自劳动人民在日常生活中总结出来的经验。而科学家们的过人之处往往就在于那百分之一的灵感。例如：Pasteur和Joubert 最先意识到微生物的产物可能是有价值的治疗药物。1877年，他们注意到炭疽杆菌在无菌尿液中生长迅速，但如同时存在某种常见菌，炭疽杆菌就不能再繁殖并立即死亡，动物实验中也见相似结果，并认为此现象有重要应用价值。

我不禁要为科学家的预见性而感叹。正是有了他们的判断力、洞察力与创造力，才有了后辈科学家的研究方向，人类的健康、药学的发展才有了新的希望。所以在药学研究中，我们应该善于发现，敢于去想，敢于创造，这样才会有新的成就。

2．2 药物化学研究需要善于抓住机遇

1922年，英格兰细菌学家亚历山大·弗莱明（Alexander Fleming，1881-1955）发现了溶菌酶-溶解酵素。1928年夏，弗莱明休了两个星期假期，不勤奋的他没有用消毒水来沙尔冲洗并清洁细菌培养皿就去度假了。由于培养皿的盖子没有盖好，从窗口飘落进来一颗青霉孢子落到了培养细菌用的琼脂上。之后恰好有9天的时间天气特别凉爽，于是青霉得以生长，而葡萄球菌则难以生长。然后气温上升，这时青霉已产生了足够的青霉素来杀死周围的葡萄球菌。弗莱明惊讶地发现，青霉孢子周围的葡萄球菌消失了。他断定青霉会产生某种对葡萄球菌有害的物质，因此发明了神奇的抗菌药物青霉素。

我惊异于这一连串的“巧合”，如果如果弗莱明勤快了一些，又没有去度长假，如果污染其细菌培养的不是青霉，如果那一段时间的气温没有先凉后热，如果消毒液淹没了培养基，如果他的前同事不是刚好来访，这些环节只要有一个没有发生，这一切就都不会出现了！然而我意识到最幸运的不是有这些巧合，而是弗莱明及时抓住了这个机遇。他没有放过这个偶然，没有丢弃“被毁的”细菌培养皿。相反他进一步培养这种霉菌，才有了新的发现。可见，有一句话仍然适用：“在实验科学中，机会总是青睐有准备的人”——巴斯德（Louis Pasteur）。作为药学生我们应该感谢Fleming，更应该记住这一点，做一个时刻准备着的人。