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)的一個專門刊名為ChemBioChem刊物，這部刊Lehn教授和AlanR.Fersht[1]時指出：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想到拿這個題目出來介紹是因為這是我在第一節(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)容包括對生物體的化學(xué)組成的鑒定，對1酶催化，生物膜和生物力學(xué)，激素與維生素，生命的起源與進化。生物化學(xué)對其他各門生物學(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)的問題或通過干擾/[1]物學(xué)的奠基人Schreiber化學(xué)生物學(xué)是對分子?！被瘜W(xué)生物學(xué)是近年來出現(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)等多個相關(guān)學(xué)科的理論、技術(shù)和研究方法，是一個有活力、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)胞過程基因表達的小分子調(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),尋找它們在生物體中的靶位點,研究小分子與生物大分子之間的相互作用、構(gòu)效關(guān)系和作用機制,進一步在分子和化學(xué)鍵水平上研究它們在調(diào)控生理過程中的分子識別、信息傳遞分子進化及其系統(tǒng)工程的研究分子進化是研究生命起源的重要內(nèi)容,揭示通過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化的分子機制。分子生物學(xué)(MolecularBiology))的結(jié)構(gòu)、功能和生物合成等，從這些方面來闡明各2050子生物學(xué)是生物學(xué)的前沿與生長點，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,但它仍然是一個新的、定義不太明確的領(lǐng)域,化學(xué)生物學(xué)這個名詞對于不同的人有不同的含義。從它與其它學(xué)科的聯(lián)系來看,化學(xué)生物學(xué)是化學(xué)生物學(xué)是一門新物學(xué)的含義有較大的重疊,它強調(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,如運用小分子或人工設(shè)計合成的分子作為配體來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]是采用小分子達到對生物通路的調(diào)控。合成和篩選生物活性小分子，生物靶分子相互作用、分子識別、信息傳遞、生命過程的小分子調(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)，以及作用過程的化學(xué)本質(zhì)和機理；4構(gòu)與功能，以及化學(xué)合成（光合作用等。采用定點突變的方法來改變生物分子如蛋白質(zhì)和核酸的功能，所謂定點突變(/view/274624.htm?fr=ala0_1_1)是指通過聚合酶鏈?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、點突變等。定點突變能迅速、高效的提高DNA所表,以及闡明生物分子間相互識別、相互——,或以天然化合物為模板設(shè)計合成而創(chuàng)制的天然化合物類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，互為補充和發(fā)展前提的，只有三門學(xué)科得共同的進步，化學(xué)生物學(xué)的研究才能邁上一個新的臺階。二、中外化學(xué)生物學(xué)教學(xué)對比相輔相成，互為補充和發(fā)展前提的，只有三門學(xué)科得共同的進步，化學(xué)生物學(xué)的研究才能邁上一個新的臺階。二、中外化學(xué)生物學(xué)教學(xué)對比由于化學(xué)生物學(xué)是一門多交叉學(xué)科，同時又是新興學(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)大綱及知識點體表一中外化學(xué)生物學(xué)教學(xué)對比[3-5]國內(nèi) 國外湖北大學(xué)最早于1997年開始招生的理科化學(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 開設(shè)時間

清華大學(xué)開設(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)會化學(xué)生物學(xué)專業(yè)委員會成立6

1996年美國加州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)實驗中設(shè)置化學(xué)生物學(xué)實驗部分或者單獨開設(shè)化學(xué)生物學(xué)綜合實驗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)域進行深入講解；3）專題研討耶魯大學(xué)模式：理論課和實驗課并開(教材選擇

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

教材選擇是多樣化的,沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn),界限也比較模糊。沒有一所大學(xué)采用直接命名為“化學(xué)生物學(xué)”的書作為教材,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)專業(yè)仍是其主導(dǎo)專業(yè)，主要是有機化學(xué)，生物化學(xué)在此基礎(chǔ)之上來加強生物分子生物學(xué)物理化學(xué)等可以學(xué)知識。 一般了解低年級課程有普通生涉及領(lǐng)域

物學(xué)化學(xué)原理高年級有 課題集中在生物體內(nèi)的有機化學(xué)物理化學(xué)生物信息流信號轉(zhuǎn)導(dǎo)生物識化學(xué)細(xì)胞生物學(xué)分子生以及化學(xué)分子在這些過程中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)生進入高層次學(xué)習(xí)深造提 酶的三維結(jié)構(gòu)催化機制及調(diào)供條件在原有課程實驗保控蛋白質(zhì)與其他生物分子相留的情況下在高年級開設(shè)互作用藥物的開發(fā)用化學(xué)綜合化學(xué)實驗和綜合化學(xué)生物學(xué)實驗。加強實驗教學(xué)。調(diào)整和融合知識體系特點 加強課程建設(shè)，強化程之間的聯(lián)系

注重采用化學(xué)方法來解釋,焦點類,這是整個學(xué)科的基礎(chǔ)。關(guān)注學(xué)科領(lǐng)域的前沿,教師一般會給學(xué)生提供較多近期發(fā)表的論文,進行專題研討,這些必然指向?qū)W科的前沿。對比分析：開設(shè)時間和科研單位開設(shè)時間：從上表可以看出化學(xué)生物學(xué)作為一個新興的交叉學(xué)9ft東大學(xué)微生物國家重點實驗室建立的“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)”教育部重點實[3]ft東大學(xué)微生物國家重點實驗室建立的“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)”教育部重點實[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]。這一點上可以看出我國比較偏重于本國特色”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]。這一點上可以看出我國比較偏重于本國特色課程對象及專業(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。這個原因歸結(jié)為：化學(xué)生物學(xué)是一門新興交叉學(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。這個原因歸結(jié)為：化學(xué)生物學(xué)是一門新興交叉學(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)知識背景和生物學(xué)知識背景,通常本科生要到高年級才能修完，而且本10科階段,科階段,主要任務(wù)是學(xué)習(xí)通識課程,對于自己學(xué)科和研究體系有一個大致的了解,從而培養(yǎng)一種科學(xué)的思維方式，還有救市這門課需要了解很多前沿知識,要關(guān)注新的研究動向致的了解,從而培養(yǎng)一種科學(xué)的思維方式，還有救市這門課需要了解很多前沿知識,要關(guān)注新的研究動向,閱讀大量文獻，有時還需要通過實驗來驗證。從這些方面來看,學(xué)習(xí)這門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)手段國內(nèi)在課程設(shè)置和教學(xué)上有如下特點[4]：化學(xué)生物學(xué)的教材目前國內(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)實驗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，包括高級化學(xué)、應(yīng)11用化學(xué)、生物技術(shù)和藥學(xué)類的一些課程?；瘜W(xué)生物學(xué)專業(yè)包括化學(xué)類和生物類兩方面的課程?；瘜W(xué)類置化學(xué)生物學(xué)實驗部分或者單獨開設(shè)化學(xué)生物學(xué)綜合實驗。國外特點[5]：化學(xué)生物學(xué)課程的教材選擇是多樣化的，沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，化學(xué)生物學(xué)”的書作是與上課內(nèi)容相關(guān)的參考書，不是真正的教材。3種。一種是像哈佛大學(xué)那樣，的同時開設(shè)實驗課。每個學(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，也利于啟迪學(xué)生?？梢钥闯觯瑖獯髮W(xué)化學(xué)生物學(xué)教材以及開設(shè)的與化學(xué)生物學(xué)相12對比之后的啟發(fā)與思考在教材選擇方面，可以學(xué)習(xí)國外模式，在使用教材或參考資可達到學(xué)好化學(xué)生物學(xué)這門強交叉性和綜合性課程的目的。,常常按照學(xué)科的分類成立各種院系,,化學(xué)生物學(xué)研究室[3]。很多學(xué)化學(xué)的不會轉(zhuǎn)入生物學(xué)研究，這種,無法深入完結(jié)構(gòu)”和反應(yīng)性”生物化學(xué)功13能和生物學(xué)功能”的思維模式有機的結(jié)合起來[4]。三、小分子探針?biāo)幬镅芯糠矫娴倪M展和展望以上是我對文獻的一些總結(jié)和個人的一些看法，想法還比較淺引用一些西方成功范例。取長補短，對自身學(xué)習(xí)會有很大幫助！三、小分子探針?biāo)幬镅芯糠矫娴倪M展和展望”Schreiber的文章中當(dāng)今創(chuàng)新藥物的發(fā)現(xiàn)越來越依賴于靶點的發(fā)現(xiàn)以及靶點與活性”Schreiber的文章中究方面的進展和展望作一個介紹。藥物研究與靶點PPT中141藥物研究流程圖DNA等。藥物[6]。小分子探針在靶點發(fā)現(xiàn)等方面的應(yīng)用何種蛋白質(zhì)是針對某種疾病的小分子藥物的靶點，在目前基因15[7]。利用——[8]。什么是小分子探針探針分子一般是以其母體化合物（最初的活性化合物）根據(jù)初步的構(gòu)效關(guān)系設(shè)計合成的。設(shè)計的探針分子應(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，可以與靶點蛋白的活性部位發(fā)生反應(yīng)形成共價鍵（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、實時獲得這些信息，目前常用的分[7]Kramer等首次設(shè)計合成的分子信標(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。另一種核酸探針是能與蛋白質(zhì)等配體AptamerAptamer對靶分子的高識別能蛋白質(zhì)探針。小分子探針的作用在藥物發(fā)現(xiàn)過程中，化學(xué)小分子探針主要有以下幾個方面的作用[6]：1）面的研究：了解藥物分子與靶點作用部位的結(jié)構(gòu)信息，為進一步的結(jié)構(gòu)改造提供幫助；17入研究蛋白質(zhì)的功能；利用探針分子進行細(xì)胞或體內(nèi)的標(biāo)記實驗，可能會發(fā)現(xiàn)一些與活產(chǎn)生的毒副作用提供預(yù)測。2）對于體內(nèi)作用靶點未知，有藥理活性的化合物，特別是來自模型，為先導(dǎo)物的結(jié)構(gòu)優(yōu)化服務(wù)。展望以上就是我對小分子探針已有進展的初步了解和對知識簡單的1）雖然現(xiàn)在已經(jīng)用小分子探針進行了大量研究，但如果能建立一個2）DNA并且找出可以按次序選擇識別不同DNA和蛋白質(zhì)的分子探針會有很大幫助。3）蛋白質(zhì)與探針分子的相互作用的研究涉及許多相關(guān)學(xué)科，就像課18化學(xué)、物理學(xué)及計算機科學(xué)等，必將推動這一研究領(lǐng)域的進步。4）2003年之前化學(xué)小分子探針標(biāo)記實驗大部分還在體外進行，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Scripps研究所Cravatt等將“click”[6]。關(guān)于點擊化學(xué)在我所讀的文Clickchemistry(簡稱CC)，又稱點擊化學(xué)，是最近幾年發(fā)展起來的一種化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別和信息傳遞的機制，從而闡明中藥中更多未知的機理。參考文獻：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]