现代化学研究方法课件

现代化学研究方法生命化学（LifeChemistry）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。蛋白质是氨基酸(aminoacid)构成的聚合物。

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

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，

而整个生物界约有1010~1012种蛋白质。1.蛋白质(Protein)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。2.核酸(Nucleicacid)核酸是由核苷酸(Nucleotide)构成的酸性聚合物。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,1869-1940）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。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）。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。（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。（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。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。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