化学生物学第一章 绪论

1、大连民族学院生命科学学院大连民族学院生命科学学院Prof. Dr. J.T. Liu化学生物学化学生物学第一次课第一次课Chemical Biology 大连民族学院生命科学学院大连民族学院生命科学学院Prof. Dr. J.T. Liu化学生物学化学生物学具体章节具体章节大连民族学院生命科学学院大连民族学院生命科学学院Prof. Dr. J.T. Liu化学生物学化学生物学Chapter 1. Introduction大连民族学院生命科学学院大连民族学院生命科学学院Prof. Dr. J.T. Liu化学生物学化学生物学 基本内容基本内容大连民族学院生命科学学院大连民族学院生命科学学院Pro

2、f. Dr. J.T. Liu化学生物学化学生物学第一节第一节 再谈化学再谈化学 近百年来化学家已经设计和合成了数千万个化合近百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；同时还发现了大物，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、新方法和新理论。量的新反应、新试剂、新方法和新理论。 20世纪前半叶，由于基础化学中高分子化学的兴世纪前半叶，由于基础化学中高分子化学的兴起和发展，逐步形成了塑料、纤维、橡胶三大合成材起和发展，逐步形成了塑料、纤维、橡胶三大合成材料工业。料工业。 医药工业的发展与化学紧密相关。化学合成药在医药工业的发展与化学紧密相关。化

3、学合成药在医学工业中占主导地位。目前世界药物市场年销售量医学工业中占主导地位。目前世界药物市场年销售量约为约为3000亿美元，在世界经济发展中作用重大。亿美元，在世界经济发展中作用重大。 化学工业已成为某些国家的支柱产业。例如，美化学工业已成为某些国家的支柱产业。例如，美国国90年代化学工业产值约占年代化学工业产值约占30%，化学品出口占总出，化学品出口占总出口的口的30%，位居世界第二位。，位居世界第二位。大连民族学院生命科学学院大连民族学院生命科学学院Prof. Dr. J.T. Liu化学生物学化学生物学“化学是中心科学化学是中心科学” 在自然科学的基础学科中，在自然科学的基础学科中，化

4、学一直有着独特的位置。化学一直有着独特的位置。 当然这个中心是指化学面向当然这个中心是指化学面向物质变化的这一科学，从这一意物质变化的这一科学，从这一意义上讲，它能联系到自然科学的义上讲，它能联系到自然科学的方方面面。方方面面。 汉语汉语“化学化学”一词也较好地一词也较好地概括了这门包容万物、集天地之概括了这门包容万物、集天地之造化的学问。造化的学问。 这是化学科学的第一个特征。这是化学科学的第一个特征。可以说化学是我们这个社会无处可以说化学是我们这个社会无处不在的现实。不在的现实。大连民族学院生命科学学院大连民族学院生命科学学院Prof. Dr. J.T. Liu化学生物学化学生物学大连民族

5、学院生命科学学院大连民族学院生命科学学院Prof. Dr. J.T. Liu化学生物学化学生物学大连民族学院生命科学学院大连民族学院生命科学学院Prof. Dr. J.T. Liu化学生物学化学生物学化学取得的成就并未获得社会认同化学取得的成就并未获得社会认同 在在20世纪的世纪的100年中，化学与化工取得了空前年中，化学与化工取得了空前辉煌的成就。化学合成和分离了辉煌的成就。化学合成和分离了2285万种新化合物、万种新化合物、新药物、新材料、新分子来满足人类生活和高新技新药物、新材料、新分子来满足人类生活和高新技术发展的需要，化学是以指数函数的形式向前发展术发展的需要，化学是以指数函数的形式

6、向前发展的。的。 没有一门其他科学能像化学那样在过去的没有一门其他科学能像化学那样在过去的100年中创造出如此众多的新化合物。这个成就用年中创造出如此众多的新化合物。这个成就用“空空前辉煌前辉煌”来描述并不过分。但来描述并不过分。但“化学家太谦虚化学家太谦虚”(这这句话是句话是Nature杂志在杂志在2001年的评论中说的年的评论中说的)，没有向，没有向社会宣传化学与化工对社会的重要贡献。因此社会宣传化学与化工对社会的重要贡献。因此20世世纪化学取得的辉煌成就，并未获得社会应有的认可。纪化学取得的辉煌成就，并未获得社会应有的认可。大连民族学院生命科学学院大连民族学院生命科学学院Prof. Dr

7、. J.T. Liu化学生物学化学生物学 100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”的承的承诺把成千上万的人造化合物引进了人们的生活。随着诺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可能接工业化社会的发展，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。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6-8万种。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、农药、化

8、妆品以及医用药品等。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。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”。大连民族学院生命科学学院大连民族学院生命科学学院Prof. Dr. J.T. Liu化学生物学化学生物学 化学家非常谦虚，在交叉学科中放弃冠名权，化学家非常谦虚，在交叉学科中放弃冠名权，如分子晶体管、分子马达、分子计算机等都是化学如分子晶体管、分子马达、分子计算机等都是化学家开始研究的，但开创这方面研究的化学家却不提家开始研究的，但开创这方面研究的化学

9、家却不提出出“化学器件学化学器件学”这一新名词，而微电子学专家马这一新名词，而微电子学专家马上看出这些研究的发展远景，并称之为上看出这些研究的发展远景，并称之为“分子电子分子电子学学”。又如化学家合成了。又如化学家合成了C60，于，于1996年被授予诺贝年被授予诺贝尔化学奖尔化学奖,后来化学家又做了大量研究工作，合成了后来化学家又做了大量研究工作，合成了碳纳米管。但是许多由这一发明所带来的研究被人碳纳米管。但是许多由这一发明所带来的研究被人们当作应用物理学或纳米科学的贡献。们当作应用物理学或纳米科学的贡献。大连民族学院生命科学学院大连民族学院生命科学学院Prof. Dr. J.T. Liu化学

10、生物学化学生物学 内行人知道分内行人知道分子生物学正是生物子生物学正是生物化学的发展。在这化学的发展。在这个交叉领域里化学个交叉领域里化学家与生物学家共同家与生物学家共同奋斗，把科学推向奋斗，把科学推向前进。但是在前进。但是在“分分子生物学子生物学”中中“化化学学”一词已经消失一词已经消失了。了。大连民族学院生命科学学院大连民族学院生命科学学院Prof. Dr. J.T. Liu化学生物学化学生物学 这样，化学这门重要的中心科学反而被社会这样，化学这门重要的中心科学反而被社会看作是伴娘科学而不受重视。世界著名的看作是伴娘科学而不受重视。世界著名的Nature杂杂志也为化学家鸣不平，在志也为化学

11、家鸣不平，在2001年发表了社论说年发表了社论说:“化化学的形象被其交叉学科的成功所埋没学的形象被其交叉学科的成功所埋没”。但化学。但化学家仍然很谦虚，居然不喊不叫也不抱怨。化学没家仍然很谦虚，居然不喊不叫也不抱怨。化学没有树立品牌，化学与化工被认为是污染源。有树立品牌，化学与化工被认为是污染源。 化学为人类生活现代化作出了极大的贡献。化学为人类生活现代化作出了极大的贡献。但是当今社会上化学不再那末受人欢迎：化学工但是当今社会上化学不再那末受人欢迎：化学工作又苦又累，又毒又脏。从作又苦又累，又毒又脏。从80年代以来，人们也年代以来，人们也许可以观察到化学在社会公众中的形象有一些微许可以观察到化

12、学在社会公众中的形象有一些微妙的变化。妙的变化。大连民族学院生命科学学院大连民族学院生命科学学院Prof. Dr. J.T. Liu化学生物学化学生物学 本文前面提到的杜邦公司广告用语中本文前面提到的杜邦公司广告用语中“化学化学”被删去，尽管还是要用化学来生产它的产品，但被删去，尽管还是要用化学来生产它的产品，但只剩下只剩下“开创美好生活开创美好生活”一句了。我们国内一些一句了。我们国内一些食品、化妆品广告或包装上常加一句食品、化妆品广告或包装上常加一句“本品不含本品不含任何化学添加剂任何化学添加剂”。好像。好像“化学化学”成了成了“有害有害”的同义词。的同义词。化学何去何从化学何去何从?大连

13、民族学院生命科学学院大连民族学院生命科学学院Prof. Dr. J.T. Liu化学生物学化学生物学今日化学何去何从今日化学何去何从? 北京大学徐光宪教授的文章认为：对于这个问北京大学徐光宪教授的文章认为：对于这个问题有两种回答题有两种回答: :1. 化学已有化学已有200余年的历史，是一门成熟的老科学，余年的历史，是一门成熟的老科学，现在发展的前途不大了；现在发展的前途不大了；21世纪的化学没有什么可世纪的化学没有什么可搞了，将在物理学与生物学的夹缝中逐渐消微。搞了，将在物理学与生物学的夹缝中逐渐消微。2. 化学取得了辉煌的成就，化学取得了辉煌的成就，21世纪的化学将在与物世纪的化学将在与物

14、理学、生命科学、材料科学、信息科学、能源、环理学、生命科学、材料科学、信息科学、能源、环境、海洋、空间科学的相互交叉，相互渗透，相互境、海洋、空间科学的相互交叉，相互渗透，相互促进中共同大发展。促进中共同大发展。大连民族学院生命科学学院大连民族学院生命科学学院Prof. Dr. J.T. Liu化学生物学化学生物学第二节第二节 化学物质对生命的影响化学物质对生命的影响 主要是指某些人工合成或天然存在的化学物主要是指某些人工合成或天然存在的化学物质对生物体内发生的生物化学过程的调控作用。质对生物体内发生的生物化学过程的调控作用。 这些化学物质通常被这些化学物质通常被称为生理活性物质。例如称为生理

15、活性物质。例如食物、药物、农药和有毒食物、药物、农药和有毒物质等。经过生活和实践物质等。经过生活和实践的检验，人们发现，自己的检验，人们发现，自己所服用的药物、所吃的食所服用的药物、所吃的食物和使用的用品以及家居物和使用的用品以及家居环境中无处不存在化合物环境中无处不存在化合物所造成的危害。所造成的危害。大连民族学院生命科学学院大连民族学院生命科学学院Prof. Dr. J.T. Liu化学生物学化学生物学大连民族学院生命科学学院大连民族学院生命科学学院Prof. Dr. J.T. Liu化学生物学化学生物学药物与毒物药物与毒物 在一定条件下，较在一定条件下，较小剂量即能对机体产生小剂量即能对

16、机体产生损害作用或使机体出现损害作用或使机体出现异常反应的外源化学物异常反应的外源化学物称为毒物。称为毒物。 毒物与药物之间并毒物与药物之间并无绝对界限，某种外源无绝对界限，某种外源化学物在某些特定的条化学物在某些特定的条件下可能是有毒的，而件下可能是有毒的，而在另一些条件下又可能在另一些条件下又可能是无毒的。是无毒的。大连民族学院生命科学学院大连民族学院生命科学学院Prof. Dr. J.T. Liu化学生物学化学生物学大连民族学院生命科学学院大连民族学院生命科学学院Prof. Dr. J.T. Liu化学生物学化学生物学大连民族学院生命科学学院大连民族学院生命科学学院Prof. Dr. J

17、.T. Liu化学生物学化学生物学第三节第三节 化学与生物学的融合化学与生物学的融合一、化学与生物学的第一次融合一、化学与生物学的第一次融合 在在19世纪初，人工尿素的合成揭示了生物体的世纪初，人工尿素的合成揭示了生物体的反应同样遵循物理和化学规律，化学理论和方法才反应同样遵循物理和化学规律，化学理论和方法才开始被全面引进生物学研究之中，从而诞生了用化开始被全面引进生物学研究之中，从而诞生了用化学研究生命现象的边缘科学学研究生命现象的边缘科学-被称为生命的化学的生被称为生命的化学的生物化学。物化学。 生物化学一诞生，便与同一时期诞生的用物理生物化学一诞生，便与同一时期诞生的用物理学研究生命的生

18、物物理学一道，相互促进，共同发学研究生命的生物物理学一道，相互促进，共同发展，以其自身的迅速发展大大推进了生命科学的发展，以其自身的迅速发展大大推进了生命科学的发展，使人类对生命活动的研究深入到了分子水平，展，使人类对生命活动的研究深入到了分子水平，从静止的观察与描述发展到动态的定量分析，从生从静止的观察与描述发展到动态的定量分析，从生命现象的探索上升到生命本质的阐述。命现象的探索上升到生命本质的阐述。第二次课第二次课大连民族学院生命科学学院大连民族学院生命科学学院Prof. Dr. J.T. Liu化学生物学化学生物学 同时，从事蛋白质、多肽和核酸研究的化学家同时，从事蛋白质、多肽和核酸研究

19、的化学家们组建了生物化学学科，随后生物化学、细胞生物们组建了生物化学学科，随后生物化学、细胞生物学和遗传学相互交织，并成为一个不可分割的整体，学和遗传学相互交织，并成为一个不可分割的整体，从而诞生了一个新的学科领域从而诞生了一个新的学科领域分子生物学。分子分子生物学。分子生物学的出现，反映出当时对生命现象以及疾病发生物学的出现，反映出当时对生命现象以及疾病发生和发展过程的研究达到新的、更高的境地。渐渐生和发展过程的研究达到新的、更高的境地。渐渐地生物化学多多少少脱离了化学系或化学社会主流，地生物化学多多少少脱离了化学系或化学社会主流，在中国则更明显。在中国则更明显。大连民族学院生命科学学院大连

20、民族学院生命科学学院Prof. Dr. J.T. Liu化学生物学化学生物学二、化学与生物学的第二次融合二、化学与生物学的第二次融合 进入进入20世纪世纪70年代，那些没有脱离化学社会的年代，那些没有脱离化学社会的化学家应用有机化学、分析化学的理论和方法在分化学家应用有机化学、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，形成了生物化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学的分支-生物有机化学、生物分析化学。生物有机化学、生物分析化学。 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）与组成（除碳

21、、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结合，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从而出现了新的边缘学科-生物无机化学。生物无机化学。大连民族学院生命科学学院大连民族学院生命科学学院Prof. Dr. J.T. Liu化学生物学化学生物学 目前，理论化学、化学合成的现代技术、化合目前，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，特别是选择性合成、手性合成技术和组合化学的实现，别是选择性合成、手性合成技术和组合化学的实现，人们已经能够合成自然界发现的任何复杂的

22、天然化人们已经能够合成自然界发现的任何复杂的天然化合物，并在此基础上能够设计和合成具有特定性能合物，并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的新颖化合物，化学已具备了研究复杂分子和分子体系的能力。体系的能力。 化学家开始尝试用外源性活性小分子化学家开始尝试用外源性活性小分子-天然化合天然化合物，或以天然化合物为模板设计合成的天然化合物物，或以天然化合物为模板设计合成的天然化合物类新颖分子为探针，去探讨生物体系中分子间的相类新颖分子为探针，去探讨生物体系中分子间的相互作用和细胞发育与分化的调控作用以及所包括的互作用和细胞发育与分化的调控作用以及所包括的分

23、子机制。分子机制。大连民族学院生命科学学院大连民族学院生命科学学院Prof. Dr. J.T. Liu化学生物学化学生物学 传统的生物学研究生命过程的途径往往采用基因突变的方传统的生物学研究生命过程的途径往往采用基因突变的方法，利用天然存在的变种或无序引入突变或定点突变干扰正常法，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内在联系的生命过程，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。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的研究途

24、径。化学与生物学有机程，从而来分析这些变化的新的研究途径。化学与生物学有机结合，同时用化学和生物学的技术、工具、理论来系统研究生结合，同时用化学和生物学的技术、工具、理论来系统研究生命体系，即开创了化学生物学研究的新领域。命体系，即开创了化学生物学研究的新领域。大连民族学院生命科学学院大连民族学院生命科学学院Prof. Dr. J.T. Liu化学生物学化学生物学 其实以化学小分子为探针直接研究生命体系，其实以化学小分子为探针直接研究生命体系，在在20世纪世纪50年代就开始了，不过当时的目的只是为年代就开始了，不过当时的目的只是为了研究药物的药理作用，而不是系统地去揭示生命了研究药物的药理作用

25、，而不是系统地去揭示生命过程的调控体系，所用的工具也仅局限于已知的药过程的调控体系，所用的工具也仅局限于已知的药物。当时化学家的工作也只是发现和合成新物质，物。当时化学家的工作也只是发现和合成新物质，而药理学家则利用这些化合物研究它的生理活性。而药理学家则利用这些化合物研究它的生理活性。 化学家的研究和生物学家的研究是分离的。即化学家的研究和生物学家的研究是分离的。即便如此，仍然还是发现了很多有效的药物，也揭示便如此，仍然还是发现了很多有效的药物，也揭示了生命过程中的很多调控机制。随着研究的深人，了生命过程中的很多调控机制。随着研究的深人，发展了发展了“受体受体”的概念，也奠定了生物体系调控作

26、的概念，也奠定了生物体系调控作用中分子识别的物质基础。用中分子识别的物质基础。大连民族学院生命科学学院大连民族学院生命科学学院Prof. Dr. J.T. Liu化学生物学化学生物学三、化学与生物学的第三次融合三、化学与生物学的第三次融合 化学生物学作为一个新的前沿交叉学科领域，化学生物学作为一个新的前沿交叉学科领域，它实现了传统的天然产物化学、生物有机化学、它实现了传统的天然产物化学、生物有机化学、生物无机化学、生物化学、药物化学、晶体化学、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方法的有波谱学和计算机化学等学科的部分研究方法的有效融合，大大拓宽了研究领

27、域。化学家充分发挥效融合，大大拓宽了研究领域。化学家充分发挥化学物质的结构和反应性，并将反应性创造化学物质的结构和反应性，并将反应性创造(合成合成)新物质的能力发挥到了极致。新物质的能力发挥到了极致。 同时，化学家逐渐掌握了更多的生物学知识，同时，化学家逐渐掌握了更多的生物学知识，熟悉并能够应用基因表达和蛋白质工程等重要生熟悉并能够应用基因表达和蛋白质工程等重要生物技术，使研究复杂的超分子体系成为可能，也物技术，使研究复杂的超分子体系成为可能，也促进了化学学科本身的发展。促进了化学学科本身的发展。大连民族学院生命科学学院大连民族学院生命科学学院Prof. Dr. J.T. Liu化学生物学化学

28、生物学 生物化学家更关心化学学科向生物学的渗透。生物化学家更关心化学学科向生物学的渗透。R.Lemer提出提出“我的指导思想是化学是中心学科，我的指导思想是化学是中心学科，在生物学和医学中发生的每件事都有它的化学基在生物学和医学中发生的每件事都有它的化学基础础，如果你没有化学的思维，就无法设计许多，如果你没有化学的思维，就无法设计许多试验；如果你不能合成分子，那么整个试验层次的试验；如果你不能合成分子，那么整个试验层次的研究就会被排除在你的思维之外。研究就会被排除在你的思维之外。” 人们认为应用化学生物学研究视野，可能有利人们认为应用化学生物学研究视野，可能有利于开发出疗效好而副作用小的新药；

29、在研究生物催于开发出疗效好而副作用小的新药；在研究生物催化和生物转化时可以开发出新型高效的生物催化剂化和生物转化时可以开发出新型高效的生物催化剂和生物催化体系。所以，医学和制药工业等领域的和生物催化体系。所以，医学和制药工业等领域的技术进步也正期待着从其发展中得到新的机会。技术进步也正期待着从其发展中得到新的机会。大连民族学院生命科学学院大连民族学院生命科学学院Prof. Dr. J.T. Liu化学生物学化学生物学第四节第四节 化学生物学化学生物学 化学生物学已变成一个非常流行的名词，有机化学生物学已变成一个非常流行的名词，有机化学家、生物化学家、分子生物学家和细胞生物学化学家、生物化学家、

30、分子生物学家和细胞生物学家都给予了极大的关注。但化学生物学仍然是一个家都给予了极大的关注。但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也有不同的理解。对于不同的人也有不同的理解。 多年来，化学、生物及药物学学科，尤其是一多年来，化学、生物及药物学学科，尤其是一些非相关学科的教师、学生对化学生物学的内涵有些非相关学科的教师、学生对化学生物学的内涵有很多误解，常常认为化学生物学就是化学学科建立很多误解，常常认为化学生物学就是化学学科建立的生物化学学科，是生物化学学科的另一种说法，的生物化学学科，是生物化学学科的另一种说法

31、，导致人们对化学生物学学科的建立很不理解。导致人们对化学生物学学科的建立很不理解。大连民族学院生命科学学院大连民族学院生命科学学院Prof. Dr. J.T. Liu化学生物学化学生物学 即使是化学学科的教师和学生也是如此，常常即使是化学学科的教师和学生也是如此，常常认为化学学科原有的生物无机化学、生物有机化学、认为化学学科原有的生物无机化学、生物有机化学、生物分析化学、天然产物化学等内容的加合就是化生物分析化学、天然产物化学等内容的加合就是化学生物学。学生物学。 Schreiber等人指出：等人指出：“化学生物学是对分子生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物学的

32、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如蛋白质和核酸的功能；而化学生来改变生物分子如蛋白质和核酸的功能；而化学生物学则是采用化学的手段，如运用小分子或人工设物学则是采用化学的手段，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生物分子的功计合成的分子作为配体来直接改变生物分子的功能能”。 化学生物学可以看作是一个特定的学科领域，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，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进行定义是非常重要的。准确地对化学生物学进行定义是非常重要的。大连民族学院生命科学学院大连民族学院生命科学

33、学院Prof. Dr. J.T. Liu化学生物学化学生物学 我国许多高校的网站，特别是化学生物学本科生、研我国许多高校的网站，特别是化学生物学本科生、研究生的招生简介中都认为化学生物学是利用化学的理论、究生的招生简介中都认为化学生物学是利用化学的理论、研究方法和手段来探索生物、医学中的科学问题。研究方法和手段来探索生物、医学中的科学问题。 这种解释的确是化学生物学研究的主要目的，但作为这种解释的确是化学生物学研究的主要目的，但作为化学生物学的定义会给化学、生物学学科的学生、教师许化学生物学的定义会给化学、生物学学科的学生、教师许多错觉，好象生物化学已经被包含在化学生物学之中了，多错觉，好象生

34、物化学已经被包含在化学生物学之中了，因为生物化学主要是应用化学的理论和方法来研究生命现因为生物化学主要是应用化学的理论和方法来研究生命现象，阐明生命现象化学本质的科学。象，阐明生命现象化学本质的科学。 一些化学学科的学生和教师也不理解，因为除了高等一些化学学科的学生和教师也不理解，因为除了高等院校、研究所需要少数从事生命科学研究的化学研究人员院校、研究所需要少数从事生命科学研究的化学研究人员外，大多数化学学科的学生不可能，也没有机会深入去研外，大多数化学学科的学生不可能，也没有机会深入去研究生物、医学中的科学问题。究生物、医学中的科学问题。 因此，我们需要一个简单、明确，可以被不同学科人因此，

35、我们需要一个简单、明确，可以被不同学科人员理解的化学生物学的定义。员理解的化学生物学的定义。大连民族学院生命科学学院大连民族学院生命科学学院Prof. Dr. J.T. Liu化学生物学化学生物学一、化学生物学的研究范畴一、化学生物学的研究范畴 大体可以分为两个方面：大体可以分为两个方面： 一是通过对生物机制，特别是对人类疾病发病机一是通过对生物机制，特别是对人类疾病发病机制的理解和操控，为医学研究提供严格的证据并使之制的理解和操控，为医学研究提供严格的证据并使之发展成为有前景的诊断和治疗方法；发展成为有前景的诊断和治疗方法； 二是通过分离和微型化的模拟手段，理解和探索二是通过分离和微型化的模

36、拟手段，理解和探索生物医学科学中的一些特殊现象。生物医学科学中的一些特殊现象。 前者比较注重应用前景，而后者对基础研究的贡前者比较注重应用前景，而后者对基础研究的贡献极为重要。献极为重要。大连民族学院生命科学学院大连民族学院生命科学学院Prof. Dr. J.T. Liu化学生物学化学生物学二、化学生物学的中心任务二、化学生物学的中心任务 化学生物学研究一般是从对生物体的生理或病理化学生物学研究一般是从对生物体的生理或病理过程具有调控作用的小分子生物活性物质开始的，研过程具有调控作用的小分子生物活性物质开始的，研究其结构，发现其在生物体中的靶分子，研究这些物究其结构，发现其在生物体中的靶分子，

37、研究这些物质与生物体靶分子的相互作用；质与生物体靶分子的相互作用； 进一步采用化学方法改造其结构，创制具有某种进一步采用化学方法改造其结构，创制具有某种特异性质的新颖生物活性物质，探讨其结构与活性关特异性质的新颖生物活性物质，探讨其结构与活性关系和作用机制；系和作用机制； 阐明生理或病理过程的发生、发展与调控机制，阐明生理或病理过程的发生、发展与调控机制，揭示生命过程的秘密，并进一步从中发现新的诊断与揭示生命过程的秘密，并进一步从中发现新的诊断与治疗方法或药物。治疗方法或药物。大连民族学院生命科学学院大连民族学院生命科学学院Prof. Dr. J.T. Liu化学生物学化学生物学 按照这个目标

38、来定义的话，按照这个目标来定义的话，化学生物学是利用化学生物学是利用化学的理论、研究方法和手段来探索生物、医学问化学的理论、研究方法和手段来探索生物、医学问题的科学。题的科学。 可以看出上面的定义是以生物、医学问题为最可以看出上面的定义是以生物、医学问题为最终目标，涉及到分子药理学、分子毒理学、生物化终目标，涉及到分子药理学、分子毒理学、生物化学、分子生物学、细胞生物学和微生物学等学科，学、分子生物学、细胞生物学和微生物学等学科，与药物的研制、分子药理学研究过程基本上没有明与药物的研制、分子药理学研究过程基本上没有明显的区别，强调的是化学如何为生物学、医学服务，显的区别，强调的是化学如何为生物

39、学、医学服务，这种定义可以说比较符合生命科学、药学和医学研这种定义可以说比较符合生命科学、药学和医学研究人员的科学观念。究人员的科学观念。大连民族学院生命科学学院大连民族学院生命科学学院Prof. Dr. J.T. Liu化学生物学化学生物学三、化学生物学的化学理解三、化学生物学的化学理解 化学生物学的核心内容是如何利用化学合成的现化学生物学的核心内容是如何利用化学合成的现代技术、化合物分离手段和化学分子结构解析技术获代技术、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化学物质；以及这些化学物质如何与生得各种各样的化学物质；以及这些化学物质如何与生物大分子、细胞相互作用及分子识别。物大分

40、子、细胞相互作用及分子识别。 从天然化合物和化学合成中发现对生命体系代谢从天然化合物和化学合成中发现对生命体系代谢过程具有调控作用的物质；发展作用于新靶点的新一过程具有调控作用的物质；发展作用于新靶点的新一代治疗药物；发现生物合成和自然界分子进化的调节代治疗药物；发现生物合成和自然界分子进化的调节控制规律。控制规律。 因此，从化学的角度看，按照材料化学等学科的因此，从化学的角度看，按照材料化学等学科的定义方式可以理解为定义方式可以理解为化学生物学是研究化学物质的生化学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。物化学功能、生物学功能和医药学作用的一门科学。大连民族学院

41、生命科学学院大连民族学院生命科学学院Prof. Dr. J.T. Liu化学生物学化学生物学四、化学生物学的研究内容四、化学生物学的研究内容 化学生物学是一个研究内容非常丰富，范围十化学生物学是一个研究内容非常丰富，范围十分广泛的新兴领域，化学家、生物学家以及药学家分广泛的新兴领域，化学家、生物学家以及药学家对化学生物学的内涵有着不同的理解。对化学生物学的内涵有着不同的理解。 因此，要对此作一个系统、完整的介绍是十分因此，要对此作一个系统、完整的介绍是十分困难的。国际学术界认为化学生物学包括蛋白质组困难的。国际学术界认为化学生物学包括蛋白质组学和基因组学、分析技术、生物无机化学、生物有学和基因

42、组学、分析技术、生物无机化学、生物有机化学、组合化学、生物高分子、生物催化与生物机化学、组合化学、生物高分子、生物催化与生物转化、作用机制、模拟体系和下一代疗法等。转化、作用机制、模拟体系和下一代疗法等。 但是，关于化学生物学的主要研究内容仍然没但是，关于化学生物学的主要研究内容仍然没有一个系统的可以被不同学科研究人员理解的比较有一个系统的可以被不同学科研究人员理解的比较清晰的结论。清晰的结论。大连民族学院生命科学学院大连民族学院生命科学学院Prof. Dr. J.T. Liu化学生物学化学生物学 多数学者认为化学生物学的研究内容虽然涉及多数学者认为化学生物学的研究内容虽然涉及到上述许多成熟的化学学科、生物学学科、医药领到上述许多成熟的化学学科、生物学学科、医药领域和方向，但并非是这些学科和方向简单的合并，域和方向，但并非是这些学科和方向简单的合并，而是在一定程度上的融合。而是在一定程度上的融合。 根据国际上化学生物学的研究概况，化学生物根据国际上化