化学生物学导论绪论

1、11参考书目参考书目v使用教材：化学生物学导论使用教材：化学生物学导论 马林马林 古练权编著古练权编著 化化学工业出版社出版，学工业出版社出版，20062006年年v生物化学生物化学 主编主编 古练权等，高等教育出版社出古练权等，高等教育出版社出版版,2000,2000年年v参考书目：参考书目：v生物化学教程生物化学教程 主编主编 张洪渊张洪渊 四川大学出版社出版四川大学出版社出版v生物化学生物化学 主编主编 王镜岩王镜岩 高等教育出版社出版高等教育出版社出版v联系地点：化学南楼三楼联系地点：化学南楼三楼309309室室v电话：电话：8411369084113690， v电邮：电邮：一、一、W

2、hy is the chemical biology? 一百年多年来，化学家已经设计和合成了数千万一百年多年来，化学家已经设计和合成了数千万个化合物，几乎又创造了一个新的自然界；同时个化合物，几乎又创造了一个新的自然界；同时还发现了大量的新反应、新试剂、新方法和新理还发现了大量的新反应、新试剂、新方法和新理论。论。 化学寻求结构多样性和分子多样性，合成制备了化学寻求结构多样性和分子多样性，合成制备了数以千万计的化学物质，发展了化学合成理论和数以千万计的化学物质，发展了化学合成理论和技术，为阐明生命的起源、发现生物活性物质、技术，为阐明生命的起源、发现生物活性物质、新材料以及新药物的设计合成奠定

3、了理论和实验新材料以及新药物的设计合成奠定了理论和实验基础。基础。 20 20 世纪前半叶，由于基础化学中的高分子化学世纪前半叶，由于基础化学中的高分子化学的兴起和发展，逐步形成了塑料、纤维、橡胶三的兴起和发展，逐步形成了塑料、纤维、橡胶三大合成材料工业。大合成材料工业。 化学学科与许多其他学科关系密切，如材料工化学学科与许多其他学科关系密切，如材料工业、食品工业，日用化学品工业、航空工业等业、食品工业，日用化学品工业、航空工业等等。等。 化学工业化学工业- -石油化工，精细化工等已成为某些国石油化工，精细化工等已成为某些国家的支柱产业。例如，家的支柱产业。例如，20102010年，我国石油和

4、化年，我国石油和化工行业总产值达到工行业总产值达到8.828.82万亿元，按平均汇率计万亿元，按平均汇率计算，突破万亿美元大关。算，突破万亿美元大关。 其中，化学工业产值预计达到其中，化学工业产值预计达到5.195.19万亿元，按万亿元，按平均汇率计算，突破平均汇率计算，突破77007700亿美元，超越美国亿美元，超越美国（预计（预计73407340亿美元），跃居世界第一位。亿美元），跃居世界第一位。 而化学合成药在医学工业中占主导地位。目前而化学合成药在医学工业中占主导地位。目前世界药物市场的年销售量约为世界药物市场的年销售量约为2000020000亿美元，在亿美元，在世界经济发展中有举足轻

5、重的作用世界经济发展中有举足轻重的作用 100100年前，年前，“化学可以赋予你更好的生活化学可以赋予你更好的生活”的承诺的承诺把成千上万的人造化合物引进了人们的生活。随把成千上万的人造化合物引进了人们的生活。随着工业化社会的发展，人类在生活和生产过程中着工业化社会的发展，人类在生活和生产过程中可能接触到的外源化学物日益增多。可能接触到的外源化学物日益增多。 现今估计外源化学物已达到十多万种，其中已进现今估计外源化学物已达到十多万种，其中已进入社会的约有入社会的约有6-86-8万种。万种。 这些外源化学物包括工业品及工业使用的原材料、这些外源化学物包括工业品及工业使用的原材料、食品色素与添加剂

6、、农药、化妆品以及医用药品食品色素与添加剂、农药、化妆品以及医用药品等。为我们的生活及生命提供了丰富多彩的物质。等。为我们的生活及生命提供了丰富多彩的物质。 正如杜邦公司广告用语所讲的那样正如杜邦公司广告用语所讲的那样“化学开创美化学开创美好生活好生活”.”.未来的化学如何发展？未来的化学如何发展？ 面对生命科学、材料科学、信息科学等其它学科迅猛发面对生命科学、材料科学、信息科学等其它学科迅猛发展的挑战和人类对认识和改造自然提出的新要求，化学展的挑战和人类对认识和改造自然提出的新要求，化学在不断开拓新的研究领域和思路的同时，不断地创造出在不断开拓新的研究领域和思路的同时，不断地创造出新的物质和

7、品种来满足人民的物质文化生活，造福国家，新的物质和品种来满足人民的物质文化生活，造福国家，造福人类。造福人类。 迄今为止化学研究的主流仍以创造新分子新材料为目标迄今为止化学研究的主流仍以创造新分子新材料为目标; ; 因而过多地注意建立新合成方法和获得新型结构，而对因而过多地注意建立新合成方法和获得新型结构，而对分子的功能研究重视不够。分子的功能研究重视不够。 另外，过多重视细微的结构的本质的微观研究，较少注另外，过多重视细微的结构的本质的微观研究，较少注意快速发展的科学技术对化学理论、观点和方法提出的意快速发展的科学技术对化学理论、观点和方法提出的大量新问题。使我们的理论研究没能跟上需要。大量

8、新问题。使我们的理论研究没能跟上需要。国际化学发展的趋势和热点国际化学发展的趋势和热点 化学科学的前沿和热点集中在：化学科学的前沿和热点集中在： （1 1）认识化学反应过程的化学反应动态学和以混合量）认识化学反应过程的化学反应动态学和以混合量子与经典方法的含时统计理论为代表的理论化学；子与经典方法的含时统计理论为代表的理论化学； （2 2）具有生物活性，具有光、电、磁等性能的功能化）具有生物活性，具有光、电、磁等性能的功能化合物的高选择性合成与制备；合物的高选择性合成与制备； （3 3）化学催化、生命体系中的化学过程以及化学生物）化学催化、生命体系中的化学过程以及化学生物学；学； （4 4）极

9、端条件下的化学行为以及与人类生存相关的分）极端条件下的化学行为以及与人类生存相关的分析和超快速、超微量、在位、活体分析和检测手段；析和超快速、超微量、在位、活体分析和检测手段； (5) (5) 分子以上层次化学与纳米化学以及化学反应的尺度分子以上层次化学与纳米化学以及化学反应的尺度效应以及效应以及 （6 6）以可持续发展为目标的绿色化学等六个方面。）以可持续发展为目标的绿色化学等六个方面。化化学学无无机机化化学学有有机机化化学学分分析析化化学学物物理理化化学学高分高分子化子化学学交叉融合交叉融合材材料料科科学学医医药药学学新化学理论新化学理论新应用领域新应用领域新分析技术新分析技术新合成技术新

10、合成技术物理物理生物学生物学医学医学环境环境能源能源 在化学界，已经有了一个基本的共识：注重分在化学界，已经有了一个基本的共识：注重分子间的弱相互作用研究，将会开辟一个全新的子间的弱相互作用研究，将会开辟一个全新的化学研究空间，给化学科学带来新的发展机遇，化学研究空间，给化学科学带来新的发展机遇，同时对材料科学和生命科学的发展有重要意义。同时对材料科学和生命科学的发展有重要意义。 生命体系中的化学问题研究仍将是科学研究的生命体系中的化学问题研究仍将是科学研究的前沿。值得注意的是，以利用化学理论、研究前沿。值得注意的是，以利用化学理论、研究方法和手段来探索生物医学问题的化学生物学方法和手段来探索

11、生物医学问题的化学生物学正在形成。正在形成。 有迹象表明，化学生物学将成为未来有迹象表明，化学生物学将成为未来5050年或更年或更长一些时间内的重要前沿学科方向之一。长一些时间内的重要前沿学科方向之一。1 1、化学与生物学的第一次融合、化学与生物学的第一次融合 在在1919世纪初，人工尿素的合成揭示了生物体世纪初，人工尿素的合成揭示了生物体的反应同样是遵循物理和化学的规律，化学的反应同样是遵循物理和化学的规律，化学的理论和方法才开始被全面引进生物学的研的理论和方法才开始被全面引进生物学的研究之中，从而诞生了用化学研究生命的边缘究之中，从而诞生了用化学研究生命的边缘科学科学- -可以称为是生命的

12、化学的生物化学。可以称为是生命的化学的生物化学。 随后生物化学、细胞生物学和遗传学交织在随后生物化学、细胞生物学和遗传学交织在一起，成为一个不可分割的整体，从而诞生一起，成为一个不可分割的整体，从而诞生了一个新的学科领域了一个新的学科领域- -分子生物学。分子生物学。 分子生物学的出现，反映出当代对生命现象以分子生物学的出现，反映出当代对生命现象以及疾病发生和发展过程的研究达到新的、更高及疾病发生和发展过程的研究达到新的、更高的境地。的境地。 自此以后，生物科学中的新发现一个接着一个，自此以后，生物科学中的新发现一个接着一个，一批重要的生物大分子的三维结构陆续得到阐一批重要的生物大分子的三维结

13、构陆续得到阐明，生物大分子之间的相互作用研究，在基因明，生物大分子之间的相互作用研究，在基因转录调控、细胞周期以及信号跨膜转导等问题转录调控、细胞周期以及信号跨膜转导等问题上取得重大进展，传统的学科界限正在消失，上取得重大进展，传统的学科界限正在消失，新兴的交叉学科不断涌现。新兴的交叉学科不断涌现。 化学与生物学的第二次融合 进入进入2020世纪世纪7070年代之后，那些没有脱离化学社年代之后，那些没有脱离化学社会的化学家在应用有机化学、分析化学的理论会的化学家在应用有机化学、分析化学的理论和方法在分子水平上研究生命现象的化学本质和方法在分子水平上研究生命现象的化学本质形成了生物化学的分支形成

14、了生物化学的分支- -生物有机化学、生物生物有机化学、生物分析化学。分析化学。 随后开始有意识地深入探讨生命体的无机化学随后开始有意识地深入探讨生命体的无机化学组成（除碳、氮、氧、氢之外的各种无机元素）组成（除碳、氮、氧、氢之外的各种无机元素）与活动状况，又促成了生物化学与无机化学的与活动状况，又促成了生物化学与无机化学的结合，从而出现了新的边缘学科结合，从而出现了新的边缘学科-生物无机化生物无机化学。学。 这次融合极大地推动了药物化学、高通量筛选、这次融合极大地推动了药物化学、高通量筛选、组合合成等的发展。组合合成等的发展。 而从化学学科的发展看，经过了几个世纪的发展，而从化学学科的发展看，

15、经过了几个世纪的发展，理论化学、化学合成的现代技术、化合物分离手段理论化学、化学合成的现代技术、化合物分离手段和化学分子结构解析技术日趋完善，特别是选择性和化学分子结构解析技术日趋完善，特别是选择性合成、手性合成技术和组合化学的实现，人们已能合成、手性合成技术和组合化学的实现，人们已能合成自然界发现和鉴定的任何复杂的天然化合物，合成自然界发现和鉴定的任何复杂的天然化合物，并且在此基础上能够设计和合成具有特定性能的新并且在此基础上能够设计和合成具有特定性能的新颖化合物，化学已具备了研究复杂分子和分子体系颖化合物，化学已具备了研究复杂分子和分子体系的能力。的能力。 化学家开始尝试用外源性活性小分子

16、化学家开始尝试用外源性活性小分子- -天然化合物，天然化合物，或以天然化合物为模板设计合成而研制的天然化合或以天然化合物为模板设计合成而研制的天然化合物类的新颖分子为探针，去探讨生物体中的分子间物类的新颖分子为探针，去探讨生物体中的分子间相互作用和细胞发育与分化的调控作用及其所包括相互作用和细胞发育与分化的调控作用及其所包括的分子机制。的分子机制。 2 2、化学与生物学的第三次融合、化学与生物学的第三次融合 由此，一个新的前沿交叉学科领域由此，一个新的前沿交叉学科领域- -化学生物学应化学生物学应运而生，它结合传统的天然产物化学、生物有机运而生，它结合传统的天然产物化学、生物有机化学、生物无机

17、化学、生物化学、药物化学、晶化学、生物无机化学、生物化学、药物化学、晶体化学、波谱学和计算机化学等学科的部分研究体化学、波谱学和计算机化学等学科的部分研究方法，从而大大拓宽了研究领域。在这方面化学方法，从而大大拓宽了研究领域。在这方面化学家将充分发挥化学物质的结构和反应性，以及利家将充分发挥化学物质的结构和反应性，以及利用反应性创造用反应性创造( (合成合成) )新物质的能力。新物质的能力。 与此同时，化学家也将学习更多的生物学知识，与此同时，化学家也将学习更多的生物学知识，去熟悉和应用基因表达和蛋白质工程等重要生物去熟悉和应用基因表达和蛋白质工程等重要生物技术为研究复杂的超分子体系提供机会，

18、从而促技术为研究复杂的超分子体系提供机会，从而促进化学学科本身的发展。进化学学科本身的发展。 传统的生物学研究生命过程的途径往往是用基因突变的方传统的生物学研究生命过程的途径往往是用基因突变的方法，利用天然存在的变种或无序引入突变或定点突变干扰法，利用天然存在的变种或无序引入突变或定点突变干扰正常的生命过程，再用对照比较的方法弄清楚这些过程的正常的生命过程，再用对照比较的方法弄清楚这些过程的内在联系和相互关系。内在联系和相互关系。 化学与生物学的融合就产生了用化学小分子来干扰生命过化学与生物学的融合就产生了用化学小分子来干扰生命过程，从而来分析这些变化的新研究途径。化学与生物学的程，从而来分析

19、这些变化的新研究途径。化学与生物学的有机结合，同时用化学的和生物学的技术、工具、理论来有机结合，同时用化学的和生物学的技术、工具、理论来系统研究生命体系，开创了化学生物学研究的新领域。系统研究生命体系，开创了化学生物学研究的新领域。 学科的发展促使化学生物学诞生学科的发展促使化学生物学诞生分子生物学分子生物学药学药学化学化学生物学研究生命过程的途径生物学研究生命过程的途径用基因突变的方法，干扰正用基因突变的方法，干扰正常的生命过程，已经不能适常的生命过程，已经不能适应深入研究的需要。应深入研究的需要。一个新药约需一个新药约需6-106-10年的时间年的时间耗资大，成本高。高通量筛耗资大，成本高

20、。高通量筛选技术的发现促使发展新的选技术的发现促使发展新的技术以适应其发展。技术以适应其发展。已能合成自然界发现的任何已能合成自然界发现的任何复杂的天然化合物，设计合复杂的天然化合物，设计合成新颖化合物，具备了研究成新颖化合物，具备了研究复杂分子和分子体系的能力复杂分子和分子体系的能力化化学学生生物物学学 化学生物学融合了传统的天然产物化学化学生物学融合了传统的天然产物化学 生生物有机化学物有机化学 生物无机化学生物无机化学 生物化学生物化学 药药物化学物化学 晶体化学晶体化学 波谱学和信息化学等学波谱学和信息化学等学科的特点和研究方法，从更深层面去研究生科的特点和研究方法，从更深层面去研究生

21、命现象和生命过程命现象和生命过程 化学与生物学的融合带来化学生物学学科的化学与生物学的融合带来化学生物学学科的形成和快速发展，这已是不争的事实形成和快速发展，这已是不争的事实 与此同时，化学家也将学习更多的生物学知与此同时，化学家也将学习更多的生物学知识，去熟悉和应用基因表达和蛋白质工程等识，去熟悉和应用基因表达和蛋白质工程等重要生物技术为研究复杂的超分子体系提供重要生物技术为研究复杂的超分子体系提供机会，从而促进化学学科本身的发展。机会，从而促进化学学科本身的发展。各地化学生物学系的建立各地化学生物学系的建立 为了顺应这一新学科领域的发展的需要，近些年来为了顺应这一新学科领域的发展的需要，近

22、些年来一些国外著名的化学研究机构或大学正在纷纷进行一些国外著名的化学研究机构或大学正在纷纷进行调整以顺应这一新学科领域的发展的需要。调整以顺应这一新学科领域的发展的需要。 如世界著名的哈佛大学于如世界著名的哈佛大学于19951995年首先将其化学系改年首先将其化学系改名为化学与化学生物学系名为化学与化学生物学系(Department of (Department of Chemistry and Chemical Biology)Chemistry and Chemical Biology)，康内尔大学，康内尔大学随后建立了化学生物学研究所。随后建立了化学生物学研究所。 北京大学化学与分子工程

23、学院、药学院在我国首先北京大学化学与分子工程学院、药学院在我国首先成立了化学生物学系，近几年来，我国的许多大学成立了化学生物学系，近几年来，我国的许多大学相继成立各种化学生物学方面的实验室和研究所，相继成立各种化学生物学方面的实验室和研究所，一些学校开始设置一些学校开始设置“化学生物学化学生物学”专业培养本科生、专业培养本科生、硕士和博士研究生。硕士和博士研究生。化学生物学本科专业化学生物学本科专业 我国从我国从20032003年开始设置化学生物学本科专年开始设置化学生物学本科专业，代码为业，代码为070303W070303W，首先批准的是厦门大学，首先批准的是厦门大学，20042004年开始

24、招生，随后几年先后批准了天津师年开始招生，随后几年先后批准了天津师范大学、三峡大学、四川师范大学、四川理工范大学、三峡大学、四川师范大学、四川理工学院、四川农业大学、湖北大学、衡阳师范学学院、四川农业大学、湖北大学、衡阳师范学院、华中科技大学、中南民族大学、华南理工院、华中科技大学、中南民族大学、华南理工大学以及清华大学（化学大学以及清华大学（化学- -生物基础科学班），生物基础科学班），一般招生（一般招生（30-4030-40）人）人/ /年。年。 目前华南地区只有华南理工大学的化学生物学目前华南地区只有华南理工大学的化学生物学专业在专业在20052005年获得批准，但一直没有招生。年获得批

25、准，但一直没有招生。 近几年，先后有北京大学、南京大学、中山大近几年，先后有北京大学、南京大学、中山大学的化学生物学专业开始招生。学的化学生物学专业开始招生。与此同时，近年来出现了一批新的学术刊与此同时，近年来出现了一批新的学术刊物，以反映这一新领域的发展。物，以反映这一新领域的发展。二十年来，有关化学生物学的教材、实验教二十年来，有关化学生物学的教材、实验教材及专著不断的涌现。材及专著不断的涌现。第一部分第一部分 化学生物学的分子基础化学生物学的分子基础第第1 1章章 多肽和蛋白质多肽和蛋白质第第2 2章章 核酸核酸第第3 3章章 糖的化学生物学糖的化学生物学第第4 4章章 生命体系中的有机

26、小分子生命体系中的有机小分子第第5 5章章 生命中的金属生命中的金属第二部分第二部分 化学生物学的概念和技术化学生物学的概念和技术第第6 6章章 基因组学和蛋白质组学基因组学和蛋白质组学第第7 7章章 化学遗传学化学遗传学第第8 8章章 组合化学与多样性导向合成组合化学与多样性导向合成第第9 9章章 生物大分子的进化生物大分子的进化第第1010章章 分子成像分子成像第三部分第三部分 化学生物学的应用和延展化学生物学的应用和延展第第1111章章 生物催化生物催化第第1212章章 化学小分子药物化学小分子药物第第1313章章 生物药物生物药物第第1414章章 疾病诊断疾病诊断第第1515章章 合成

27、生物学合成生物学 二，什么是化学生物学？二，什么是化学生物学？What is the chemical What is the chemical biology?biology? 化学生物学已变成一个非常流行的名词，各种人，包括有化学生物学已变成一个非常流行的名词，各种人，包括有机化学家、生物化学家、分子生物学家和细胞生物学家都机化学家、生物化学家、分子生物学家和细胞生物学家都在讨论它，化学生物学仍然是一个新的、定义不太明确的在讨论它，化学生物学仍然是一个新的、定义不太明确的领域，化学生物学这个名词对于不同的人有不同的含义。领域，化学生物学这个名词对于不同的人有不同的含义。 Schreiber

28、Schreiber等人指出：等人指出：“化学生物学是对分子生物学的有化学生物学是对分子生物学的有力补充，分子生物学采用定点突变的方法来改变生物分子力补充，分子生物学采用定点突变的方法来改变生物分子如蛋白质和核酸的功能；而化学生物学是采用化学的手段，如蛋白质和核酸的功能；而化学生物学是采用化学的手段，如运用小分子或人工设计合成的分子作为配体来直接改变如运用小分子或人工设计合成的分子作为配体来直接改变生物分子的功能生物分子的功能”。 化学生物学可以看作是一个特定的学科领域，与分子生物化学生物学可以看作是一个特定的学科领域，与分子生物学，生物化学之间存在着差别。因此，准确地对化学生物学，生物化学之间

29、存在着差别。因此，准确地对化学生物学进行定义是非常重要的。学进行定义是非常重要的。 1, 1,生物化学与分子生物学生物化学与分子生物学的概念的概念 生物化学是在分子水平上研究生命科学的一门学生物化学是在分子水平上研究生命科学的一门学科，是生命科学的重要基础学科之一。科，是生命科学的重要基础学科之一。 生物化学主要是应用化学的理论和方法来研究生生物化学主要是应用化学的理论和方法来研究生命现象，阐明生命现象的化学本质。命现象，阐明生命现象的化学本质。 生物化学的基本内容包括：发现和阐明构成生命生物化学的基本内容包括：发现和阐明构成生命物体的分子基础物体的分子基础生物分子的化学组成、结构和生物分子的

30、化学组成、结构和性质；生物分子的结构、功能与生命现象的关系；性质；生物分子的结构、功能与生命现象的关系；生物分子在生物机体中的相互作用及其变化规律。生物分子在生物机体中的相互作用及其变化规律。 生物化学是在分子水平上研究生命科学生物化学是在分子水平上研究生命科学 分子生物学的概念分子生物学的概念 分子生物学是从分子水平研究生命本质为目的的分子生物学是从分子水平研究生命本质为目的的一门新兴边缘学科，它以核酸和蛋白质等生物大一门新兴边缘学科，它以核酸和蛋白质等生物大分子的结构及其在遗传信息和细胞信息传递中的分子的结构及其在遗传信息和细胞信息传递中的作用为研究对象。作用为研究对象。 阐明遗传、生殖、

31、生长和发育等生命基本特征的阐明遗传、生殖、生长和发育等生命基本特征的分子机理，从而为利用和改造生物奠定理论基础分子机理，从而为利用和改造生物奠定理论基础和提供新的手段。和提供新的手段。 阐明携带遗传信息的核酸和在遗传信息传递及细阐明携带遗传信息的核酸和在遗传信息传递及细胞内、细胞间通讯过程中发挥着重要作用的蛋白胞内、细胞间通讯过程中发挥着重要作用的蛋白质等生物大分子的结构。质等生物大分子的结构。 生物大分子结构及结构与功能的关系生物大分子结构及结构与功能的关系 2,2,化学生物学的概念化学生物学的概念 在美国加利福尼亚大学药学院网站对化学生物学在美国加利福尼亚大学药学院网站对化学生物学的定义为

32、的定义为“composition, structure, “composition, structure, properties, and interactions of chemicals properties, and interactions of chemicals within living organisms”within living organisms”，意思是化学物质，意思是化学物质的组成、结构、性质以及与生物体（生物大分子、的组成、结构、性质以及与生物体（生物大分子、细胞以及生物）的相互作用。细胞以及生物）的相互作用。 这个定义比较简单、明确，可以被不同学科的人这个定义比较

33、简单、明确，可以被不同学科的人员理解，也与生物化学的定义有明显的区别，同员理解，也与生物化学的定义有明显的区别，同时从时从“Chemical biology”“Chemical biology”字面上也比较容易理字面上也比较容易理解。解。 我们认为化学生物学的核心内容是如何利我们认为化学生物学的核心内容是如何利用化学合成的现代技术、化合物分离手段用化学合成的现代技术、化合物分离手段和化学分子结构解析技术获得各种各样的和化学分子结构解析技术获得各种各样的化学物质（包括无机、有机和高分子物化学物质（包括无机、有机和高分子物质）；以及这些化学物质如何与生物大分质）；以及这些化学物质如何与生物大分子、

34、细胞相互作用及分子识别。子、细胞相互作用及分子识别。 因此，从化学的角度看，可以理解为化学因此，从化学的角度看，可以理解为化学生物学是研究化学物质的生物化学功能、生物学是研究化学物质的生物化学功能、生物学功能和医药学作用的一门科学。生物学功能和医药学作用的一门科学。无机无机有机有机高分子高分子物质物质生物大分子生物大分子合成合成分离分离纯化纯化分析分析化化学学物物质质相相互互作作用用细胞细胞动植物动植物蛋白质蛋白质酶酶核酸核酸细胞膜细胞膜信号转导信号转导细胞凋亡细胞凋亡细胞周期细胞周期细胞分化细胞分化药物代谢药物代谢毒理学毒理学生物化生物化学功能学功能生生物物转转化化生物生物学功能学功能医药学

35、医药学学作用学作用 化学生物学的研究化学生物学的研究内容简单的可以分内容简单的可以分为四个大的方面：为四个大的方面：与其他学科的关系与其他学科的关系化化学学生生物物学学化学化学生物有机化学生物有机化学生物无机化学生物无机化学生物分析化学生物分析化学生物物理化学生物物理化学生物医学高分子生物医学高分子药物化学药物化学药学药学分子药理学分子药理学分子毒理学分子毒理学环境毒理学环境毒理学分子病理学分子病理学药物学药物学细胞生物学细胞生物学结构生物学结构生物学分子遗传学分子遗传学分子生物学分子生物学生物生物有机化学有机化学天然有机化学天然有机化学分析化学分析化学无机化学无机化学物理化学物理化学高分子化

36、学高分子化学组合化学组合化学超分子化学超分子化学化学物质的合成化学物质的合成分离、分析分离、分析蛋白质的结构与功能蛋白质的结构与功能基因的结构与功能基因的结构与功能无机化合物无机化合物有机化合物有机化合物医药高分子医药高分子生物活性检测或筛选生物活性检测或筛选微生物微生物动植物细胞动植物细胞蛋白质、核酸蛋白质、核酸动植物动植物化学生物学或药物化学化学生物学或药物化学高活性的化合物高活性的化合物动植物（细胞）的形态变化动植物（细胞）的形态变化蛋白质或基因蛋白质或基因动植物吸收性能动植物吸收性能毒性毒性药效药效病理学病理学毒理学毒理学药理学药理学化学化学生物学生物学医学医学 1 1，药物开发：据统

37、计，现有药物的分子靶标不超，药物开发：据统计，现有药物的分子靶标不超过过500500个。人类基因组序列的测定为药物开发提供个。人类基因组序列的测定为药物开发提供了历史性的机遇，它不但大大增加了潜在药物靶了历史性的机遇，它不但大大增加了潜在药物靶标的数量，而且对制药工业开发创新药的能力产标的数量，而且对制药工业开发创新药的能力产生了直接的影响。生了直接的影响。三、化学生物学可以做什么？三、化学生物学可以做什么？ 2 2，生物分子探针：化学遗传学利用小分，生物分子探针：化学遗传学利用小分子化合物系统地探测生命过程的机制和子化合物系统地探测生命过程的机制和蛋白质功能蛋白质功能, , 为功能基因组学的

38、研究提为功能基因组学的研究提供了有力的工具。供了有力的工具。 3 3，毒理学标，毒理学标志物：通过志物：通过化学生物学化学生物学研究掌握各研究掌握各种化学物质种化学物质对生物的毒对生物的毒性，为生物性，为生物进化、疾病进化、疾病的产生提供的产生提供依据。依据。4 4，仿生与模拟，仿生与模拟5 5，创造新生物体，创造新生物体- -化学合成生物学化学合成生物学 6 6，为化学提供新的研究平台，指导天然，为化学提供新的研究平台，指导天然产物开发和有机合成。产物开发和有机合成。 也许某些同学在刚学也许某些同学在刚学习一段时间后认为化习一段时间后认为化学对自己不合适，不学对自己不合适，不感兴趣，学习没有

39、动感兴趣，学习没有动力。化学这一职业已力。化学这一职业已经不能使你感到兴奋。经不能使你感到兴奋。 实际上，化学学科领实际上，化学学科领域广阔，只要你去寻域广阔，只要你去寻觅，总会发现有适合觅，总会发现有适合你奋斗的位置。你奋斗的位置。一点建议一点建议 1 1，请了解当今化学学科的特点，了解自己的兴趣，选，请了解当今化学学科的特点，了解自己的兴趣，选择本院的化学各个专业。另外，只要你学好各门课程，择本院的化学各个专业。另外，只要你学好各门课程，将来你可以选择任何专业。将来你可以选择任何专业。 2 2，不要自己认为这门课对自己没有用就不认真学习，不要自己认为这门课对自己没有用就不认真学习，各种专业

40、基础课、专业课都是逐步来的。不要被一次考各种专业基础课、专业课都是逐步来的。不要被一次考试不好而沮丧，不要考虑在年级的成绩排名，只要你努试不好而沮丧，不要考虑在年级的成绩排名，只要你努力学习，掌握各种基础知识和技能，你就可以在今后的力学习，掌握各种基础知识和技能，你就可以在今后的工作中学有所用，创造辉煌。工作中学有所用，创造辉煌。 3 3，如果你实在不喜欢化学，改变专业已经不可能，你，如果你实在不喜欢化学，改变专业已经不可能，你必须在通过化学考试的同时，利用业余时间学习其它课必须在通过化学考试的同时，利用业余时间学习其它课程，挑战自己来改变命运程，挑战自己来改变命运, ,而不是抱怨，荒废四年大

41、学而不是抱怨，荒废四年大学时光。时光。化学生物学创始人化学生物学创始人- -哈佛大学的哈佛大学的S.L.S.L.施瑞伯施瑞伯(Stuart L.Schreiber) (Stuart L.Schreiber) 19771977年获弗吉尼亚大学化学学年获弗吉尼亚大学化学学士学位，后进入哈佛大学攻读士学位，后进入哈佛大学攻读博士学位，于博士学位，于19811981年获得有机年获得有机化学博士学位化学博士学位 19811981年施瑞伯来到耶鲁大学，年施瑞伯来到耶鲁大学，在在19861986年成为教授年成为教授 在这里施在这里施瑞伯重点研究有机化学合成瑞伯重点研究有机化学合成 为了更好的进行研究，施瑞伯

42、为了更好的进行研究，施瑞伯于于19881988年回到哈佛大学，从而年回到哈佛大学，从而开始了自己系统地研究生命系开始了自己系统地研究生命系统统 /chembio/platform/index.htmlChemical Biology Program- Schreiber Group 施瑞伯在深入研究的过程中还发现了一系施瑞伯在深入研究的过程中还发现了一系列小分子探针，从而阐明了大量蛋白质的列小分子探针，从而阐明了大量蛋白质的细胞功能，包括转录因子细胞功能，包括转录因子 马达蛋白马达蛋白 调调节蛋白质内稳态的酶节蛋白质内稳态的酶 癌症发生过程的关癌症

43、发生过程的关键元件等，现在已经对于细胞内信息传递键元件等，现在已经对于细胞内信息传递和储存原理有了更为全面的理解和储存原理有了更为全面的理解 19941994年，施瑞伯创立了化学和生物学杂志年，施瑞伯创立了化学和生物学杂志(Journal Chemistry and Biology)(Journal Chemistry and Biology)，从而，从而标志着化学生物学的诞生标志着化学生物学的诞生 Monastrol 活化培养细胞的纺锤体组装过程的免疫荧光图谱 施瑞伯已发表了施瑞伯已发表了517517篇研究性论文，篇研究性论文， 其中其中J.Am. Chem. J.Am. Chem. Soc

44、.85Soc.85篇，篇，Proc. Nat. Acad. Sci. USA,60Proc. Nat. Acad. Sci. USA,60篇；篇；Angew. Angew. Chem., Int. Ed. Eng.,Chem., Int. Ed. Eng., 2020篇；篇；Cell,Cell, 1717篇；篇；Science,24Science,24篇；篇；Nature,Nature, 1414篇；篇；Nature,Nature,子刊子刊1717篇；篇；Acc. Acc. Chem. Res.,2Chem. Res.,2篇，成为化学生物学领域的权威之一。篇，成为化学生物学领域的权威之一。 他

45、于他于19951995年就当选为美国科学院院士和美国艺术科学院年就当选为美国科学院院士和美国艺术科学院院士，还是美国细胞生物学学会院士，还是美国细胞生物学学会 美国微生物学会美国微生物学会 美美国生化和分子生物学学会国生化和分子生物学学会 美国化学学会有机和生物分美国化学学会有机和生物分会等会员会等会员 施瑞伯获得了包括生物大分子筛选协会成就奖施瑞伯获得了包括生物大分子筛选协会成就奖(2004)(2004)和和美国癌症研究联合会卓越科学家奖美国癌症研究联合会卓越科学家奖(2004)(2004)等在内的等在内的2020多多项奖励。项奖励。 施瑞伯还积极发展生物技术，现在已成功建立了几个著施瑞伯还积极发展生物技术，现在已成功建立了几个著名的生物技术公司，包括名的生物技术公司，包括VertexVertex药物公司药物公司(VRTX(VRTX，1989)1989) ARIADARI