现代化学研究方法
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现代化学研究方法
生命化学
生命化学（Life Chemistry ）是 运用化学原理和方法研究生命 现象，阐明生命现象的化学本 质，探讨其发生和发展规律的 学科。
利用化学的原理和方法研究基体各组织、 亚细胞的结构和功能、物质代谢和能量 变化等基本生命过程，有助于人们深入 了解人体正常的生理变化和异常的病理 现象，寻求与疾病作斗争的有效手段， 实现医学保障人类健康的目的。
1.蛋白质(Protein)
蛋白质是氨基酸(amino acid)构成的聚合物 蛋白质是氨基酸 (amino acid) 构成的聚合物 。 构成的聚合物。 具有生物活性的蛋白质是含碳、 具有生物活性的蛋白质是含碳 、 氢 、 氧 、 氮 和 硫 的 化 合 物 。 在 生 物 体 内 50% 蛋白质约占细胞干物质的 50% 。 据估计在人 体 中 蛋 白 质 的 种 类 高 达 30 万 种 ， 种蛋白质。 而整个生物界约有 1010 ~ 1012 种蛋白质。
The End
Thank you！
另外生物芯片在农业、食品监督、司法 鉴定、环境保护等方面都将作出重大贡 献。生物芯片技术的深入研究和广泛应 用，将对 21 世纪人类生活和健康产生 极其深远的影响。 总之，生物芯片是生命信息的集成，将 给生命科学的研究方式带来重大改变， 开辟了一个生命信息研究和应用的新纪 元。
从 DNA 双螺旋结构的提出开始，便开启了分 子生物学时代。分子生物学使生物大分子的研 究进入一个新的阶段，使遗传的研究深入到分 子层次，“生命之谜”被打开，人们清楚地了 解遗传信息的构成和传递的途径。在以后的近 50 年里，分子遗传学、分子免疫学、细胞生 物学等新学科如雨后春笋般出现，一个又一个 生命的奥秘从分子角度得到了更清晰的阐明， DNA 重组技术更是为利用生物工程手段的研究 和应用开辟了广阔的前景。在人类最终全面揭 开生命奥秘的进程中，化学已经并将更进一步 地为之提供理论指导和技术支持。
科学家推测，人的细胞中大约有 6～10 万个基因，组成这些基因即核苷酸的数 量有 30 亿个。科学家认为，找到人类基 因组 30 亿个碱基对的排列序列，必将大 大促进生物信息学、生物功能基因组和 蛋白质等生命科学前沿领域的发展，也 将为基因资源开发利用，医药 卫生、农 业等生物高技术产业的发展开辟更加广 阔的前景。
蛋白质依其在生物体内所起的作用 可分为 5 大类：
（1）酶蛋白：能对生物体内的化学反应起催 化作用的蛋白质生物催化剂称为酶蛋白。 （2）运载蛋白：运载蛋白是能携带小分子从 一处到另一处的一类特异蛋白质。 （3）结构蛋白：结构蛋白是参与细胞结构建 成的一类蛋白质。
（4）抗体：具有免疫、防御功能的特异蛋 白质被称为抗体。 （5）激素：激素是一种具有调节功能的特 异蛋白质。它是由生物体内某部分产生的。 通过循环能调节生物体内其他部分的生命活 动。
一、生命化学基础
早在 19 世纪初 ， 科学家们已经认识到 ， 虽 世纪初，科学家们已经认识到， 然 生 物 有 机 体 种 类 繁 多 ， 形 态 各异， 但其组成的基本单位都是细胞。 各异 ， 但其组成的基本单位都是细胞 。 而构 成 细 胞 的 ， 则 是 由 化 学 元 素 组 成 的若干种生物大分子， 蛋白质、 的若干种生物大分子 ， 如 ： 蛋白质 、 碳水化 合物、类脂体、核酸等。 合物、类脂体、核酸等。
核酸的生物功能是多方面的。DNA 是遗 传的物质基础，负责遗传信息的贮存、 发布。遗传基因就是 DNA 链上的若干 核苷酸所组成的片段。决定人类生命的 因素只有 2 种，一是 DNA 的遗传结果， 二是环境因素使 DNA 发生的演变或异 变。RNA 负责遗传信息的表达，它转录 DNA 所发布的遗传信息，并将之翻译给 蛋白质，使生命机体的生长、繁殖、遗 传能继续进行。
（1）人类基因组计划（Human Genome Project HGP）
人类基因组计划是当前国际生命科学研究的 热点之一，这是由美国科学家于 1985 年率 先提出的。 人类基因组计划是与曼哈顿原子计划、阿波 罗登月计划并称的人类科学史上的三大科学 工程。它对于人类认识自身，推动生命科学、 医学以及制药产业等的发展，具有极其重大 的意义。经过全球科学界的共同努力，测序 工作也取得了重大进展。
（3）转基因生物
转基因生物是指应用转基因技术，植入了新基因 的生物。 科学家已创造了许多种转基因动物。有些转基因 动物可以用来作为生产医药产品的“化工厂” ， 有些转基因动物可以为人类器官移植提供原料。 转基因植物的产业化进程则远远超过了转基因动 物。利用转基因技术可 培育出富含各种营养素，又具抗旱、抗虫和抗土 壤能力的农作物。
1953 年，沃森和克 里克以立体化学上的 最适构型建立了一个 与 DNA 的 X射线衍 射资料相符的分子模 型—DNA 双螺旋结 构模型（如图）。
二、生命化学进展
1.基因（Gene）工程 基因是染色体上 DNA 双螺旋链的具有遗传 效应的特定核苷酸序列的总称，是生物性 状遗传的基本功能单位。 基因调控着细胞的各种功能：生长、分化、 老化、死亡。
2.生物芯片
• 生物芯片的概念来自计算机芯片，是在 20 世纪 90 年代中期发展起来的高科技产物。 由于生物芯片最初的目的是用于 DNA 序列 的测定，基因表达谱鉴定，所以生物芯片 又被称为 DNA 芯片或基因芯片。
生物芯片只有指甲盖一般大小，在这样小的面积 上通过平行反应可得到无数的生物信息。生物芯 片的基质一般是经过处理后的玻璃片，片上有成 千上万个微凝胶，可进行并行检测；同时，由于 微凝胶是三维立体的，它相当于提供了一个三维 检测平台，能固定住蛋白质和 DNA 并进行分析。 目前，该技术应用领域主要有基因表达谱分析、 新基因发现、基因突变及多态性分析、基因组文 库作图、疾病诊断和预测、药物筛选、基因测序 等。
（2）基因治疗
基因治疗是指应用基因工程的技术方法，将正常 的基因转入病患者的细胞中，以取代病变基因， 从而表达所缺乏的产物，或者通过关闭或降低异 常表达的基因等途径，达到治疗某些遗传病的目 的 。目 前 已发 现 ，人 类 与疾 病 相关 的 基 因 约 有 5000 多个，迄今已有 1／3 被分离和确认。遗传 病是基因治疗的主要对象。 基因治疗的具体方法有 DNA 治疗和 RNA 修复。 DNA 治疗包括基因补偿、DNA 疫苗、肽核酸 （PNA）等技术。最常用的是基因补偿。
2. 核酸(Nucleic acid)
• 核酸是由核苷酸(Nucleotide)构成源自文库酸性聚合物。 • 1869 年，瑞士科学家米歇尔（F．Miesher，1844－1895） 在研究细胞核的化学成分时发现细胞核主要由含磷物质构 成。19 世纪末，科学家们发现构成细胞核的含磷物质具 有强酸性，他们将其命名为核酸。其后德国科学家柯尔将 核酸水解，又发现核酸中含有三种物质：核糖、有机碱基 和磷酸。其中核糖和有机碱基组成核苷，而核苷和磷酸组 成核苷酸，若干个核苷酸聚合，即为核酸。有机碱基是含 氮的杂环化合物，因呈碱性故称为碱基。 • 其后，柯塞尔的学生，美国化学家莱（P.A.Levene,18691940）发现核糖分子比普通糖少一个碳原子，为戊糖。有 些核糖分子中少一个氧原子，则将其命名为脱氧核糖。因 此核糖有两种类型：核糖与脱氧核糖。
生命化学
生命化学（Life Chemistry ）是 运用化学原理和方法研究生命 现象，阐明生命现象的化学本 质，探讨其发生和发展规律的 学科。
利用化学的原理和方法研究基体各组织、 亚细胞的结构和功能、物质代谢和能量 变化等基本生命过程，有助于人们深入 了解人体正常的生理变化和异常的病理 现象，寻求与疾病作斗争的有效手段， 实现医学保障人类健康的目的。
1.蛋白质(Protein)
蛋白质是氨基酸(amino acid)构成的聚合物 蛋白质是氨基酸 (amino acid) 构成的聚合物 。 构成的聚合物。 具有生物活性的蛋白质是含碳、 具有生物活性的蛋白质是含碳 、 氢 、 氧 、 氮 和 硫 的 化 合 物 。 在 生 物 体 内 50% 蛋白质约占细胞干物质的 50% 。 据估计在人 体 中 蛋 白 质 的 种 类 高 达 30 万 种 ， 种蛋白质。 而整个生物界约有 1010 ~ 1012 种蛋白质。
The End
Thank you！
另外生物芯片在农业、食品监督、司法 鉴定、环境保护等方面都将作出重大贡 献。生物芯片技术的深入研究和广泛应 用，将对 21 世纪人类生活和健康产生 极其深远的影响。 总之，生物芯片是生命信息的集成，将 给生命科学的研究方式带来重大改变， 开辟了一个生命信息研究和应用的新纪 元。
从 DNA 双螺旋结构的提出开始，便开启了分 子生物学时代。分子生物学使生物大分子的研 究进入一个新的阶段，使遗传的研究深入到分 子层次，“生命之谜”被打开，人们清楚地了 解遗传信息的构成和传递的途径。在以后的近 50 年里，分子遗传学、分子免疫学、细胞生 物学等新学科如雨后春笋般出现，一个又一个 生命的奥秘从分子角度得到了更清晰的阐明， DNA 重组技术更是为利用生物工程手段的研究 和应用开辟了广阔的前景。在人类最终全面揭 开生命奥秘的进程中，化学已经并将更进一步 地为之提供理论指导和技术支持。
科学家推测，人的细胞中大约有 6～10 万个基因，组成这些基因即核苷酸的数 量有 30 亿个。科学家认为，找到人类基 因组 30 亿个碱基对的排列序列，必将大 大促进生物信息学、生物功能基因组和 蛋白质等生命科学前沿领域的发展，也 将为基因资源开发利用，医药 卫生、农 业等生物高技术产业的发展开辟更加广 阔的前景。
蛋白质依其在生物体内所起的作用 可分为 5 大类：
（1）酶蛋白：能对生物体内的化学反应起催 化作用的蛋白质生物催化剂称为酶蛋白。 （2）运载蛋白：运载蛋白是能携带小分子从 一处到另一处的一类特异蛋白质。 （3）结构蛋白：结构蛋白是参与细胞结构建 成的一类蛋白质。
（4）抗体：具有免疫、防御功能的特异蛋 白质被称为抗体。 （5）激素：激素是一种具有调节功能的特 异蛋白质。它是由生物体内某部分产生的。 通过循环能调节生物体内其他部分的生命活 动。
一、生命化学基础
早在 19 世纪初 ， 科学家们已经认识到 ， 虽 世纪初，科学家们已经认识到， 然 生 物 有 机 体 种 类 繁 多 ， 形 态 各异， 但其组成的基本单位都是细胞。 各异 ， 但其组成的基本单位都是细胞 。 而构 成 细 胞 的 ， 则 是 由 化 学 元 素 组 成 的若干种生物大分子， 蛋白质、 的若干种生物大分子 ， 如 ： 蛋白质 、 碳水化 合物、类脂体、核酸等。 合物、类脂体、核酸等。
核酸的生物功能是多方面的。DNA 是遗 传的物质基础，负责遗传信息的贮存、 发布。遗传基因就是 DNA 链上的若干 核苷酸所组成的片段。决定人类生命的 因素只有 2 种，一是 DNA 的遗传结果， 二是环境因素使 DNA 发生的演变或异 变。RNA 负责遗传信息的表达，它转录 DNA 所发布的遗传信息，并将之翻译给 蛋白质，使生命机体的生长、繁殖、遗 传能继续进行。
（1）人类基因组计划（Human Genome Project HGP）
人类基因组计划是当前国际生命科学研究的 热点之一，这是由美国科学家于 1985 年率 先提出的。 人类基因组计划是与曼哈顿原子计划、阿波 罗登月计划并称的人类科学史上的三大科学 工程。它对于人类认识自身，推动生命科学、 医学以及制药产业等的发展，具有极其重大 的意义。经过全球科学界的共同努力，测序 工作也取得了重大进展。
（3）转基因生物
转基因生物是指应用转基因技术，植入了新基因 的生物。 科学家已创造了许多种转基因动物。有些转基因 动物可以用来作为生产医药产品的“化工厂” ， 有些转基因动物可以为人类器官移植提供原料。 转基因植物的产业化进程则远远超过了转基因动 物。利用转基因技术可 培育出富含各种营养素，又具抗旱、抗虫和抗土 壤能力的农作物。
1953 年，沃森和克 里克以立体化学上的 最适构型建立了一个 与 DNA 的 X射线衍 射资料相符的分子模 型—DNA 双螺旋结 构模型（如图）。
二、生命化学进展
1.基因（Gene）工程 基因是染色体上 DNA 双螺旋链的具有遗传 效应的特定核苷酸序列的总称，是生物性 状遗传的基本功能单位。 基因调控着细胞的各种功能：生长、分化、 老化、死亡。
2.生物芯片
• 生物芯片的概念来自计算机芯片，是在 20 世纪 90 年代中期发展起来的高科技产物。 由于生物芯片最初的目的是用于 DNA 序列 的测定，基因表达谱鉴定，所以生物芯片 又被称为 DNA 芯片或基因芯片。
生物芯片只有指甲盖一般大小，在这样小的面积 上通过平行反应可得到无数的生物信息。生物芯 片的基质一般是经过处理后的玻璃片，片上有成 千上万个微凝胶，可进行并行检测；同时，由于 微凝胶是三维立体的，它相当于提供了一个三维 检测平台，能固定住蛋白质和 DNA 并进行分析。 目前，该技术应用领域主要有基因表达谱分析、 新基因发现、基因突变及多态性分析、基因组文 库作图、疾病诊断和预测、药物筛选、基因测序 等。
（2）基因治疗
基因治疗是指应用基因工程的技术方法，将正常 的基因转入病患者的细胞中，以取代病变基因， 从而表达所缺乏的产物，或者通过关闭或降低异 常表达的基因等途径，达到治疗某些遗传病的目 的 。目 前 已发 现 ，人 类 与疾 病 相关 的 基 因 约 有 5000 多个，迄今已有 1／3 被分离和确认。遗传 病是基因治疗的主要对象。 基因治疗的具体方法有 DNA 治疗和 RNA 修复。 DNA 治疗包括基因补偿、DNA 疫苗、肽核酸 （PNA）等技术。最常用的是基因补偿。
2. 核酸(Nucleic acid)
• 核酸是由核苷酸(Nucleotide)构成源自文库酸性聚合物。 • 1869 年，瑞士科学家米歇尔（F．Miesher，1844－1895） 在研究细胞核的化学成分时发现细胞核主要由含磷物质构 成。19 世纪末，科学家们发现构成细胞核的含磷物质具 有强酸性，他们将其命名为核酸。其后德国科学家柯尔将 核酸水解，又发现核酸中含有三种物质：核糖、有机碱基 和磷酸。其中核糖和有机碱基组成核苷，而核苷和磷酸组 成核苷酸，若干个核苷酸聚合，即为核酸。有机碱基是含 氮的杂环化合物，因呈碱性故称为碱基。 • 其后，柯塞尔的学生，美国化学家莱（P.A.Levene,18691940）发现核糖分子比普通糖少一个碳原子，为戊糖。有 些核糖分子中少一个氧原子，则将其命名为脱氧核糖。因 此核糖有两种类型：核糖与脱氧核糖。