1、医用化学 第一章 绪论

1 、古代化学时期(17世纪中叶以前)
(1)实用和自然哲学时期(公元前后)
火的应用 制陶 酿酒 实践经验的积累 古希腊的四元素学说
化学的萌 芽时期
（二）、化学的发展
1 、古代化学时期(17世纪中叶以前)
(2)炼金、炼丹时期(公元前后-公元1500年)
东汉魏伯阳《周易参同契》阐明长生不死之说 东晋葛洪《抱朴子》确立了道教神仙理论体系
书中不仅考正了过去本草学中的若干错误，综合了大 量科学资料，提出了较科学的药物分类方法，溶入先进的 生物进化思想，并反映了丰富的临床实践。本书也是一部 具有世界性影响的博物学著作。被国外学者誉为中国之百 科全书。
屠呦呦与青蒿素
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成就与荣誉
2011年9月23日，中国中医 科学院终身研究员屠呦呦在美 国纽约举行的拉斯克奖颁奖仪 式上领奖。当日，有诺贝尔奖 “风向标”之称的国际医学大 奖——美国拉斯克奖将其2011 年临床研究奖授予81岁的屠呦 呦，以表彰她“发现了青蒿 素——一种治疗疟疾的药物， 在全球挽救了数百万人的生 命”。这是中国科学家首次获 得拉斯克奖，也是迄今为止中 国生物医学界获得的世界级最 高大奖。
边缘与应用学科：医用化学、药物化学、生 物化学、环境化学、核化学、水化学等。
（一）化学研究的对象
• 1、物质的组成
• 物理：运动 生物：解剖 化学：元素
• 2、物质的结构
• 微观结构：分子 原子 中子 质子 电子
• 3、物质的性质
• 具体的 特定的属性
• 4、物质的变化
• 化学反应的本质
（二）、化学的发展
牛胰岛素分子结构模型
牛胰岛素的发现
1948年，英国生物化学家桑格就选择了一种 分子量小，但具有蛋白质全部结构特征的牛胰 岛素作为实验的典型材料进行研究。于1952 年搞清了牛胰岛素的A链和B链上所有氨基酸 的排列次序以及这两个链的结合方式。次年， 他宣布破译出由17种51个氨基酸组成的两条 多肽链牛胰岛素的全部结构。这是人类第一次 搞清一种重要蛋白质分子的全部结构。桑格也 因此荣获1958年诺贝尔化学奖。
与诺贝尔奖擦肩而过！！！
结晶牛胰岛素的作用
结晶牛胰岛素主要是降糖作用，也可以用 于精神病人的兴奋期，人工合成牛胰岛素 是我国的第一类新药，在国际上领先。
结晶牛胰岛素能促进全身组织对葡萄糖的 摄取和利用，并抑制糖原的分解。
1981年11月20日，中国生物化学家继人工合成牛胰岛素后，又用 人工方法第一次成功地合成了具有与天然分子相同化学结构和
• 合成维生素B12过程中，不仅存在一个创立新的合成技术 的问题，还遇到一个传统化学理论不能解释的有机理论问 题。参照了日本化学家福井谦一提出的“边界电子论”， 和他的学生兼助手霍夫曼一起，提出了分子轨道对称守恒 原理。
• 分子轨道理论的创立，使霍夫曼和福井谦一共同获得了 1981年诺贝尔化学奖。
1928年英国细菌学家弗莱明首先发现了世界上第一种抗生 素—青霉素，1941年前后英国牛津大学病理学家霍华德·弗 洛里与生物化学家钱恩实现对青霉素的分离与纯化，并发 现其对传染病的疗效，弗莱明、弗洛里、钱恩三人共同获 得1945年诺贝尔奖。
《本草纲目》收载药物 1892 种，附药图 1000 余幅， 阐发药物的性味、主治、用药法则、产地、形态、采集、 炮制 、方剂配伍等。
《本草纲目》广泛涉及医学，药物学，生物学，矿物学， 化学，环境与生物，遗传与变异等诸多科学领域。 它在 化学史上，较早地记载了纯金属、金属、金属氯化物、硫 化物等一系列的化学反应。同时又记载了蒸馏、结晶、升 华、沉淀、干燥等现代化学中应用的一些操作方法。
（二）、化学的发展
1 、古代化学时期(17世纪中叶以前)
(3)医化学时期(公元1500-1700年)
第一次有了“化学”这个名词 Chemistry起源于alchemy（炼金术）
化学的目的并不是为了制造金子和银子 而是为了制造药剂。
（二）、化学的发展
1 、古代化学时期(17世纪中叶以前)
(4)燃素学说时期(公元1700-1774年)
法国化学家拉瓦 锡,1777年建立燃 烧现象的氧化学 说，使近代化学 取得了革命性的 进展。
俄国化学家门捷列夫 1869年发现元素周期 律，把化学元素及其 化合物纳入一个统一 的理论体系。
阿伏加德罗毕生致力 于原子-分子学说的研 究。1811年首先引入 了“分子”概念，并 把它与原子概念相区 别,提出阿伏加德罗定 律。
完整生命活力的酵母丙氨酸转移核糖核酸。
核糖核酸
发展历程与科学意义
• 酵母丙氨酸转移核糖核酸(yeast alanine transfer RNA)由酵母中提取出 来的运送丙氨酸的转移核糖核酸。是分子量最小的一种核酸。
• 最初这种核酸是赞米尼克在1958年把家兔肝细胞分解物超速离心， 在上清液中发现的，至1965年，美国科学家霍利等，第一个确定了 酵母丙氨酸tRNA的全部核苷酸顺序。
3 、现代化学时期(20世纪以来)
现代化学的发展不仅表现于学科 的相互浸透，走向高度的综合， 同时表现于学科的高度分化，出 现了许许多多分支学科。
四大化学
四大化学
无机化学(inorganic chemistry) ：
以元素周期律和物质结构理论为基础来研 究一切元素及其化合物的学科。
分析化学(analytical chemistry) ：
研究物质化学组成的鉴定、测定方法、测 定步骤及有关原理的学科。
有机化学(organic chemistry) ：
有机化学又称为碳化合物的化学，是研 究有机化合物的组成、结构、性质、制备方 法与应用的科学。
物理化学(physical chemistry) ：
应用物理学测量方法和数学处理方法研 究物质及其反应以寻求化学现象与物理现象 间本质联系的普遍规律的学科。
化学与生命过程 化学与药物 化学与医学检验 化学与后续课程 化学与个人综合素质
1、化学与生命过程
人体是一个复杂的化学反应系统，化学是 医学的基础。
体内许多生理、病理现象，如消化、呼吸、 排泄等都包含复杂的化学变化。人体的基 本营养物质糖、脂肪、蛋白质、无机盐等 的代谢同样也遵循化学的基本原理和规律。
英国化学物理学 家道尔顿1803年 提出原子学说,为 近代化学奠定了 坚实的基础。
3 、现代化学时期(20世纪以来)
现代物理技术在化学中应用，解决了化学 上许多悬而未决的问题;以数学模型表达的 量子力学的原子结构理论，使人们对原子内 部结构的认识，无论在深度和广度上都达到 了前所未有的水平。在此基础上化学也进入 了现代化学的发展时期。
3 、现代化学时期(20世纪以来)
在这一时期，元素周期律有了新的发展， 建立起现代的分子结构理论(包括价键理论、 分子轨道理论和配位场理论)，使人们对分子 内部结构和化学键的认识不断深入。
X射线、放射性和电子—19世纪末的三大发现
合成氨、合成蛋白质、合成抗生素、新药物、 新材料和高分子化学合成技术— 20世纪化学 的辉煌成就
2015年10月5日，瑞典卡罗琳医学院在斯德哥尔摩宣布，中国女药学家、 中国中医科学院中药研究所首席研究员屠呦呦与威廉·坎贝尔和大村智获 2015年诺贝尔生理学或医学奖。这是中国科学家因为在中国本土进行的科 学研究而首次获诺贝尔科学奖，是中国医学界迄今为止获得的最高奖项。 理由为她发现了青蒿素，这种药品可以有效降低疟疾患者的死亡率。
• 中国科学院上海生化研究所王德宝等，利用化学和酶促相结合的方 法，先合成了几十个长度为2~8核苷酸的寡核苷酸，然后用T4RNA连 接酶连接成6个大片段(长度为9~19核苷酸)，再接成两个半分子(长度 分别为35和41核苷酸)，最后于1981年经氢键配对，T4RNA连接酶连 接，在世界上首次人工合成了76核苷酸的整分子酵母丙氨酸tRNA。
1700年Stahl（施塔尔 ） 燃素 1779Lavoisier（拉瓦锡） 氧化理论
中国古代对化学发展贡献
• 公元前100年中国发明造纸术，东汉蔡伦总结并推广 造纸术，使世界历史科技信息得以交流与保存。
• 公元700---800年，唐朝《伏硫磺法》中最早记载了黑 火药的三组分。火药于13世纪传入阿拉伯，14世纪才 传入欧洲。
化学发展特点：既高度分化又高度综合。
高分子化学、放射化学、地球化学、工业化学、
农业化学、环境化学等
化学 数学
化学 物理
计算机化学 化学 生物
固体化学 激光化学 核化学
化学 地理、地质
生物化学 化学仿生学 生物电化学
地球化学 海洋化学
化学发展方向
海洋 环境
医药
材料 化学 能源
农业 生命
物理
1965年，我国的科学工作者在世界上第一次用化学方法合 成了具有生物活性的蛋白质——结晶牛胰岛素。它是牛胰脏 中胰岛β-细胞分泌的一种调节糖代谢的蛋白质激素。这是世 界上第一个人工合成的蛋白质
2、化学与药物
16世纪就提出制造药物来医治疾病 1800年，Davy发现了N2O的麻醉作用
后来有更多更好的麻醉药被应用于临床； 乙醚C4H10O、普鲁卡因等麻醉剂，成功 用于无痛外科手术和牙科手术； 1932年，Domagk发现一种偶氮磺胺染料可以 治疗细菌性败血症； 此后，化学家制备了许多 新型的磺胺药物，开创了今天的抗生素领域， 并研制出抗病毒药物和抗肿瘤的药物等 。
Penicillin G 青霉素
青霉素的主要功能
• 青霉素是一种高效、低毒、临床应用广泛的重要抗生素。
• 它的研制成功大大增强了人类抵抗细菌性感染的能力，带 动了抗生素家族的诞生。它的出现开创了用抗生素治疗疾 病的新纪元。通过数十年的完善，青霉素针剂和口服青霉 素已能分别治疗肺炎、肺结核、脑膜炎、心内膜炎、白喉 、炭疽等病。继青霉素之后，链霉素、氯霉素、土霉素、 四环素等抗生素不断产生，增强了人类治疗传染性疾病的 能力。但与此同时，部分病菌的抗药性也在逐渐增强。为 了解决这一问题，科研人员目前正在开发药效更强的抗生 素，探索如何阻止病菌获得抵抗基因，并以植物为原料开 发抗菌类药物。
维生素B12
合成方法
• 维生素B12的结构极为复杂，它有181个原子，在空间呈魔 毡状分布。性质极为脆弱，受强酸、强碱、高温的作用都 会分解，这就给人工合成造成极大的困难。伍德沃德设计 了一个拼接式合成方案，即先合成维生素B12的各个局部 ，然后再把它们对接起来。这种方法后来成了合成所有有 机大分子普遍采用的方法。
医用化学
医学院 咸海迪
什么是化学？
第一章 绪 论
• 1.化学研究的对象， • 2.化学和医学的关系， • 3.学习医用化学的方法。 • 4.引入基本概念
一、化学
化学：研究物质的组成、结构、性质及其变 化规律和变化过程中能量关系的科学。
传统四大化学：无机化学；有机化学； 分析 化学；物理化学。
近代化学：结构化学；量子化学。
• 由于tRNA在蛋白质生物合成中有着重要的作用，而用合成方法改变 tRNA的结构以观察对其功能的影响，又是研究tRNA结构与功能的最 直接手段，所以酵母丙氨酸tRNA人工合成的成功，在科学上特别在 生命起源的研究上有重大意义。
1976年，有机合成大师Woodward合成维生素B12
主要功能 ⒈促进红细胞的发育和成熟，使肌体 造血机能处于正常状态，预防恶性贫 血；维护神经系统健康 ⒉以辅酶的形式存在，可以增加叶酸 的利用率，促进碳水化合物、脂肪和 蛋白质的代谢； ⒊具有活化氨基酸的作用和促进核酸 的生物合成，可促进蛋白质的合成， 它对婴幼儿的生长发育有重要作用。 ⒋代谢脂肪酸，使脂肪、碳水化合物、 蛋白质被身体适当运用； ⒌消除烦躁不安，集中注意力，增强 记忆及平衡感； ⒍是神经系统功能健全不可缺少的维 生素，参与神经组织中一种脂蛋白的 形成。
• 公元前2000年中国已会熔铸红铜。公元前1700年中国 已开始冶铸青铜。
• 公元前200年，中国炼出了球墨铸铁，比英国、美国 领先了2000年。
2 、近代化学时期 (ຫໍສະໝຸດ Baidu7世纪后半叶-19世纪末)
1808年Dalton （道尔顿）建立的原子论 1808年Gay-Lussac （盖•吕萨布）的气体简比定律 1811年Avogadro（阿佛加德罗)定律和分子论 1869年门捷列夫创立元素周期律
伤兵依然可以回家
• 时代 古代
化学发展史
近代 现代
• 实践
烧制陶器；铜、 铁合金冶炼； 酿酒
化石燃料的开 采利用；造纸； 药物化学兴起； 冶金化学探究
微观粒子的研 究；物质的合 成化学与其它 学科的渗透
• 理论
未有科学理 论作指导
原子、分子学 说建立；元素 周期律的发现
现代物质 结构理论
二、 化学与医学的关系