什么是化學(xué)生物學(xué)

一、生物化學(xué)、化學(xué)生物學(xué)、分子生物學(xué)，三者聯(lián)系與區(qū)別歐洲化學(xué)生物學(xué)的一個(gè)專(zhuān)門(mén)刊名為ChemBioChem刊物，這部刊Lehn教授和AlanR.Fersht[1]時(shí)指出：ChemBioChem意指化學(xué)生物學(xué)和生物化學(xué)，其使命是涵蓋從復(fù)雜的碳水化合物、多肽蛋白質(zhì)到DNA/RNA想到拿這個(gè)題目出來(lái)介紹是因?yàn)檫@是我在第一節(jié)課課堂討論中生物化學(xué)(BiologicalChemistry)[1]納了一下，其研究的基本內(nèi)容包括對(duì)生物體的化學(xué)組成的鑒定，對(duì)1酶催化，生物膜和生物力學(xué)，激素與維生素，生命的起源與進(jìn)化。生物化學(xué)對(duì)其他各門(mén)生物學(xué)科的深刻影響首先反映在與其關(guān)系(/view/253496.htm)化學(xué)生物學(xué)（ChemicalBiology）化學(xué)生物學(xué)是使用小分子作為工具解決生物學(xué)的問(wèn)題或通過(guò)干擾/[1]物學(xué)的奠基人Schreiber化學(xué)生物學(xué)是對(duì)分子?！被瘜W(xué)生物學(xué)是近年來(lái)出現(xiàn)的新興研究領(lǐng)域，它融合了化學(xué)、生物學(xué)、物理學(xué)、信息科學(xué)等多個(gè)相關(guān)學(xué)科的理論、技術(shù)和研究方法，是一個(gè)有活力、有應(yīng)用前景的新學(xué)科。它主要研究的內(nèi)容包括[3]：—,細(xì)胞過(guò)程基因表達(dá)的小分子調(diào)控2(3),學(xué)基礎(chǔ)研究從自然界發(fā)現(xiàn)新的生物活性物質(zhì),尋找它們?cè)谏矬w中的靶位點(diǎn),研究小分子與生物大分子之間的相互作用、構(gòu)效關(guān)系和作用機(jī)制,進(jìn)一步在分子和化學(xué)鍵水平上研究它們?cè)谡{(diào)控生理過(guò)程中的分子識(shí)別、信息傳遞分子進(jìn)化及其系統(tǒng)工程的研究分子進(jìn)化是研究生命起源的重要內(nèi)容,揭示通過(guò)DNARNA質(zhì)和糖等生物大分子的突變和選擇改變生物表型和性狀進(jìn)化的分子機(jī)制。分子生物學(xué)(MolecularBiology))的結(jié)構(gòu)、功能和生物合成等，從這些方面來(lái)闡明各2050子生物學(xué)是生物學(xué)的前沿與生長(zhǎng)點(diǎn)，其主要研究領(lǐng)域包括蛋白質(zhì)體-核酸體系()脂質(zhì)體系（即生物膜。(/view/2461.htm）三者之間的聯(lián)系與區(qū)別3聯(lián)系：化學(xué)生物學(xué)雖然目前探討比較熱烈聯(lián)系：化學(xué)生物學(xué)雖然目前探討比較熱烈,但它仍然是一個(gè)新的、定義不太明確的領(lǐng)域,化學(xué)生物學(xué)這個(gè)名詞對(duì)于不同的人有不同的含義。從它與其它學(xué)科的聯(lián)系來(lái)看,化學(xué)生物學(xué)是化學(xué)生物學(xué)是一門(mén)新物學(xué)的含義有較大的重疊,它強(qiáng)調(diào)的是化學(xué)與生物學(xué)的交叉與融合[2]。區(qū)分。之前已經(jīng)提到Schreiber采用化學(xué)的手段,區(qū)分。之前已經(jīng)提到Schreiber采用化學(xué)的手段,如運(yùn)用小分子或人工設(shè)計(jì)合成的分子作為配體來(lái)直接改變生物分子功能”，這是化學(xué)生物學(xué)的核心。因此，化學(xué)生物學(xué)的中心任務(wù)[2]是采用小分子達(dá)到對(duì)生物通路的調(diào)控。合成和篩選生物活性小分子，生物靶分子相互作用、分子識(shí)別、信息傳遞、生命過(guò)程的小分子調(diào)控的差別了：物，范圍也更廣泛些，探討更多的是關(guān)于生物體的化學(xué)組成結(jié)構(gòu)，以及作用過(guò)程的化學(xué)本質(zhì)和機(jī)理；4構(gòu)與功能，以及化學(xué)合成（光合作用等。采用定點(diǎn)突變的方法來(lái)改變生物分子如蛋白質(zhì)和核酸的功能，所謂定點(diǎn)突變(/view/274624.htm?fr=ala0_1_1)是指通過(guò)聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（PCR）等方法向目的DNA片段（可以是基因組，也可以是質(zhì)粒）中引入所需變化（通常是表征有利方向的變化，包括堿基的添加、刪除、點(diǎn)突變等。定點(diǎn)突變能迅速、高效的提高DNA所表,以及闡明生物分子間相互識(shí)別、相互——,或以天然化合物為模板設(shè)計(jì)合成而創(chuàng)制的天然化合物類(lèi)的新穎分子作為探針,去探討生物體中的分子間相互作用和細(xì)胞發(fā)育與分化的調(diào)控作用范圍和前兩者不同。相輔相成，互為補(bǔ)充和發(fā)展前提的，只有三門(mén)學(xué)科得共同的進(jìn)步，化學(xué)生物學(xué)的研究才能邁上一個(gè)新的臺(tái)階。二、中外化學(xué)生物學(xué)教學(xué)對(duì)比相輔相成，互為補(bǔ)充和發(fā)展前提的，只有三門(mén)學(xué)科得共同的進(jìn)步，化學(xué)生物學(xué)的研究才能邁上一個(gè)新的臺(tái)階。二、中外化學(xué)生物學(xué)教學(xué)對(duì)比由于化學(xué)生物學(xué)是一門(mén)多交叉學(xué)科，同時(shí)又是新興學(xué)科，教學(xué)歷5史比較短，不像其他課程的教學(xué)那樣有成熟的教學(xué)大綱及知識(shí)點(diǎn)體表一中外化學(xué)生物學(xué)教學(xué)對(duì)比[3-5]國(guó)內(nèi) 國(guó)外湖北大學(xué)最早于1997年開(kāi)始招生的理科化學(xué)生物學(xué)基礎(chǔ)科學(xué)研究與教學(xué)人才培養(yǎng)試點(diǎn)班2003

1995年Harvard大學(xué)率將其化學(xué)系改名為化學(xué)與化學(xué)生物學(xué)系(Department 開(kāi)設(shè)時(shí)間

清華大學(xué)開(kāi)設(shè)化學(xué)—生物

ChemistryBiology)

and Chemical學(xué)基礎(chǔ)科學(xué)班招收本科生2001研究所建立了化學(xué)生物學(xué)會(huì)化學(xué)生物學(xué)專(zhuān)業(yè)委員會(huì)成立6

1996年美國(guó)加州ScrippsSkaggs物學(xué)研究所。象置

設(shè)立了化學(xué)生物學(xué)碩士和始面向本科生方面的課程程占較大比重相關(guān)的選修課程綜合化學(xué)實(shí)驗(yàn)中設(shè)置化學(xué)生物學(xué)實(shí)驗(yàn)部分或者單獨(dú)開(kāi)設(shè)化學(xué)生物學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)7

主要是研究生,并且要求具有良好的化學(xué)和生物學(xué)背景,多各有側(cè)重的課程加州大學(xué)伯克利分校模式：1）某些領(lǐng)域進(jìn)行深入講解；3）專(zhuān)題研討耶魯大學(xué)模式：理論課和實(shí)驗(yàn)課并開(kāi)(教材選擇

編)術(shù)》(科學(xué)出版社；申泮文主編)實(shí)驗(yàn)教材實(shí)驗(yàn)教程》(化工出版社；)以上僅供參考

教材選擇是多樣化的,沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn),界限也比較模糊。沒(méi)有一所大學(xué)采用直接命名為“化學(xué)生物學(xué)”的書(shū)作為教材,大多數(shù)是選擇與其教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的教材。先修要求

化學(xué)專(zhuān)業(yè)仍是其主導(dǎo)專(zhuān)業(yè)，主要是有機(jī)化學(xué)，生物化學(xué)在此基礎(chǔ)之上來(lái)加強(qiáng)生物分子生物學(xué)物理化學(xué)等可以學(xué)知識(shí)。 一般了解低年級(jí)課程有普通生涉及領(lǐng)域

物學(xué)化學(xué)原理高年級(jí)有 課題集中在生物體內(nèi)的有機(jī)化學(xué)物理化學(xué)生物信息流信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)生物識(shí)化學(xué)細(xì)胞生物學(xué)分子生以及化學(xué)分子在這些過(guò)程中8物學(xué)等核心基礎(chǔ)課程以及的作用、核酸和蛋白質(zhì)的折比較專(zhuān)業(yè)的選修課程為學(xué)疊、化學(xué)遺傳學(xué)及基因組學(xué)生進(jìn)入高層次學(xué)習(xí)深造提 酶的三維結(jié)構(gòu)催化機(jī)制及調(diào)供條件在原有課程實(shí)驗(yàn)?？氐鞍踪|(zhì)與其他生物分子相留的情況下在高年級(jí)開(kāi)設(shè)互作用藥物的開(kāi)發(fā)用化學(xué)綜合化學(xué)實(shí)驗(yàn)和綜合化學(xué)生物學(xué)實(shí)驗(yàn)。加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)。調(diào)整和融合知識(shí)體系特點(diǎn) 加強(qiáng)課程建設(shè)，強(qiáng)化程之間的聯(lián)系

注重采用化學(xué)方法來(lái)解釋,焦點(diǎn)類(lèi),這是整個(gè)學(xué)科的基礎(chǔ)。關(guān)注學(xué)科領(lǐng)域的前沿,教師一般會(huì)給學(xué)生提供較多近期發(fā)表的論文,進(jìn)行專(zhuān)題研討,這些必然指向?qū)W科的前沿。對(duì)比分析：開(kāi)設(shè)時(shí)間和科研單位開(kāi)設(shè)時(shí)間：從上表可以看出化學(xué)生物學(xué)作為一個(gè)新興的交叉學(xué)9ft東大學(xué)微生物國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室建立的“工業(yè)生物技術(shù)與環(huán)境化學(xué)生物學(xué)”研究組,華中師范大學(xué)組建的“農(nóng)藥與化學(xué)生物學(xué)”教育部重點(diǎn)實(shí)[3]ft東大學(xué)微生物國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室建立的“工業(yè)生物技術(shù)與環(huán)境化學(xué)生物學(xué)”研究組,華中師范大學(xué)組建的“農(nóng)藥與化學(xué)生物學(xué)”教育部重點(diǎn)實(shí)[3]1995年Harvard大學(xué)率先將化學(xué)系改名為化學(xué)與化學(xué)學(xué)生物學(xué)研究所等[3-5]。這一點(diǎn)上可以看出我國(guó)比較偏重于本國(guó)特色”州Scripps研究所的Skaggs化學(xué)生物學(xué)研究所和康奈爾大學(xué)建立的化學(xué)生物學(xué)研究所等[3-5]。這一點(diǎn)上可以看出我國(guó)比較偏重于本國(guó)特色課程對(duì)象及專(zhuān)業(yè)設(shè)置要是研究生,并且要求選課的學(xué)生具有良好的化學(xué)和生物學(xué)背景。這個(gè)原因歸結(jié)為：化學(xué)生物學(xué)是一門(mén)新興交叉學(xué)科,涉及的面非常廣闊，所以學(xué)生在選修化學(xué)生物學(xué)課程之前,必須有很好的化學(xué)知要是研究生,并且要求選課的學(xué)生具有良好的化學(xué)和生物學(xué)背景。這個(gè)原因歸結(jié)為：化學(xué)生物學(xué)是一門(mén)新興交叉學(xué)科,涉及的面非常廣闊，所以學(xué)生在選修化學(xué)生物學(xué)課程之前,必須有很好的化學(xué)知識(shí)背景和生物學(xué)知識(shí)背景,通常本科生要到高年級(jí)才能修完，而且本10科階段,科階段,主要任務(wù)是學(xué)習(xí)通識(shí)課程,對(duì)于自己學(xué)科和研究體系有一個(gè)大致的了解,從而培養(yǎng)一種科學(xué)的思維方式，還有救市這門(mén)課需要了解很多前沿知識(shí),要關(guān)注新的研究動(dòng)向致的了解,從而培養(yǎng)一種科學(xué)的思維方式，還有救市這門(mén)課需要了解很多前沿知識(shí),要關(guān)注新的研究動(dòng)向,閱讀大量文獻(xiàn)，有時(shí)還需要通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證。從這些方面來(lái)看,學(xué)習(xí)這門(mén)課程比較適合于研究生。應(yīng)該占據(jù)主要地位。Harvard大學(xué)率ft[4]Harvard大學(xué)率先將其化學(xué)系改名為化學(xué)與化學(xué)生物學(xué)系[5]。重視程度不同。課程設(shè)置和教學(xué)手段國(guó)內(nèi)在課程設(shè)置和教學(xué)上有如下特點(diǎn)[4]：化學(xué)生物學(xué)的教材目前國(guó)內(nèi)有《化學(xué)生物學(xué)導(dǎo)論》以及《化)兩本，而化學(xué)生物學(xué)實(shí)驗(yàn)的教材只有一本程教材的缺乏。課程設(shè)置中與交叉學(xué)科相適應(yīng)的課程占較大比重，包括生物學(xué)課程。設(shè)置了一些與學(xué)科拓展相關(guān)的選修課程，包括高級(jí)化學(xué)、應(yīng)11用化學(xué)、生物技術(shù)和藥學(xué)類(lèi)的一些課程?；瘜W(xué)生物學(xué)專(zhuān)業(yè)包括化學(xué)類(lèi)和生物類(lèi)兩方面的課程?；瘜W(xué)類(lèi)置化學(xué)生物學(xué)實(shí)驗(yàn)部分或者單獨(dú)開(kāi)設(shè)化學(xué)生物學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)。國(guó)外特點(diǎn)[5]：化學(xué)生物學(xué)課程的教材選擇是多樣化的，沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，化學(xué)生物學(xué)”的書(shū)作是與上課內(nèi)容相關(guān)的參考書(shū)，不是真正的教材。3種。一種是像哈佛大學(xué)那樣，的同時(shí)開(kāi)設(shè)實(shí)驗(yàn)課。每個(gè)學(xué)校的主要領(lǐng)域和題目的選擇與教師的研究興趣密切相及討論的展開(kāi)，也利于啟迪學(xué)生?？梢钥闯?，國(guó)外大學(xué)化學(xué)生物學(xué)教材以及開(kāi)設(shè)的與化學(xué)生物學(xué)相12對(duì)比之后的啟發(fā)與思考在教材選擇方面，可以學(xué)習(xí)國(guó)外模式，在使用教材或參考資可達(dá)到學(xué)好化學(xué)生物學(xué)這門(mén)強(qiáng)交叉性和綜合性課程的目的。,常常按照學(xué)科的分類(lèi)成立各種院系,,化學(xué)生物學(xué)研究室[3]。很多學(xué)化學(xué)的不會(huì)轉(zhuǎn)入生物學(xué)研究，這種,無(wú)法深入完結(jié)構(gòu)”和反應(yīng)性”生物化學(xué)功13能和生物學(xué)功能”的思維模式有機(jī)的結(jié)合起來(lái)[4]。三、小分子探針?biāo)幬镅芯糠矫娴倪M(jìn)展和展望以上是我對(duì)文獻(xiàn)的一些總結(jié)和個(gè)人的一些看法，想法還比較淺引用一些西方成功范例。取長(zhǎng)補(bǔ)短，對(duì)自身學(xué)習(xí)會(huì)有很大幫助！三、小分子探針?biāo)幬镅芯糠矫娴倪M(jìn)展和展望”Schreiber的文章中當(dāng)今創(chuàng)新藥物的發(fā)現(xiàn)越來(lái)越依賴(lài)于靶點(diǎn)的發(fā)現(xiàn)以及靶點(diǎn)與活性”Schreiber的文章中究方面的進(jìn)展和展望作一個(gè)介紹。藥物研究與靶點(diǎn)PPT中141藥物研究流程圖DNA等。藥物[6]。小分子探針在靶點(diǎn)發(fā)現(xiàn)等方面的應(yīng)用何種蛋白質(zhì)是針對(duì)某種疾病的小分子藥物的靶點(diǎn)，在目前基因15[7]。利用——[8]。什么是小分子探針探針?lè)肿右话闶且云淠阁w化合物（最初的活性化合物）根據(jù)初步的構(gòu)效關(guān)系設(shè)計(jì)合成的。設(shè)計(jì)的探針?lè)肿討?yīng)具有適當(dāng)?shù)幕頪6]：活性化合物中含有某些反應(yīng)基團(tuán)，可以與靶點(diǎn)蛋白的活性部位發(fā)生反應(yīng)形成共價(jià)鍵（2）的；-偶極相互作用、范弱、不穩(wěn)定，是可逆的。162[6]分子探針可以快速、靈敏、實(shí)時(shí)獲得這些信息，目前常用的分[7]Kramer等首次設(shè)計(jì)合成的分子信標(biāo)核酸探FloridaTan等利用分子信標(biāo)制作成了世界上最小的DNA分子馬達(dá)。另一種核酸探針是能與蛋白質(zhì)等配體AptamerAptamer對(duì)靶分子的高識(shí)別能蛋白質(zhì)探針。小分子探針的作用在藥物發(fā)現(xiàn)過(guò)程中，化學(xué)小分子探針主要有以下幾個(gè)方面的作用[6]：1）面的研究：了解藥物分子與靶點(diǎn)作用部位的結(jié)構(gòu)信息，為進(jìn)一步的結(jié)構(gòu)改造提供幫助；17入研究蛋白質(zhì)的功能；利用探針?lè)肿舆M(jìn)行細(xì)胞或體內(nèi)的標(biāo)記實(shí)驗(yàn)，可能會(huì)發(fā)現(xiàn)一些與活產(chǎn)生的毒副作用提供預(yù)測(cè)。2）對(duì)于體內(nèi)作用靶點(diǎn)未知，有藥理活性的化合物，特別是來(lái)自模型，為先導(dǎo)物的結(jié)構(gòu)優(yōu)化服務(wù)。展望以上就是我對(duì)小分子探針已有進(jìn)展的初步了解和對(duì)知識(shí)簡(jiǎn)單的1）雖然現(xiàn)在已經(jīng)用小分子探針進(jìn)行了大量研究，但如果能建立一個(gè)2）DNA并且找出可以按次序選擇識(shí)別不同DNA和蛋白質(zhì)的分子探針會(huì)有很大幫助。3）蛋白質(zhì)與探針?lè)肿拥南嗷プ饔玫难芯可婕霸S多相關(guān)學(xué)科，就像課18化學(xué)、物理學(xué)及計(jì)算機(jī)科學(xué)等，必將推動(dòng)這一研究領(lǐng)域的進(jìn)步。4）2003年之前化學(xué)小分子探針標(biāo)記實(shí)驗(yàn)大部分還在體外進(jìn)行，只能大致的揭示活細(xì)胞或體內(nèi)蛋白質(zhì)的功能狀態(tài)。美國(guó)Scripps研究所Cravatt等將“click”[6]。關(guān)于點(diǎn)擊化學(xué)在我所讀的文Clickchemistry(簡(jiǎn)稱(chēng)CC)，又稱(chēng)點(diǎn)擊化學(xué)，是最近幾年發(fā)展起來(lái)的一種化2001ScrippsSharpless[9]等提出這中最重要的“click”反應(yīng)是指炔基在Cu(I)催化下與疊氮基形成穩(wěn)定的1,2,3-(也稱(chēng)Huisgen1,3-)的反應(yīng)，在組合5）19子探針與大分子相互作用的原理,探討生物體系中分子識(shí)別和信息傳遞的機(jī)制，從而闡明中藥中更多未知的機(jī)理。參考文獻(xiàn)：王世敏,,李玲.[J].工,2002,4:1-3吳厚銘.——[J].2000,423-430馬林.[J].2006,18(4):514-518池泉.[J]