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【原创】化学生物学---一个新的前沿交叉学科领域

haooy111

2010/11/15

论文写作和投稿

化学生物学正在成为一个重要的新兴交叉学科，它是化学与生物学和医学等学科领域相互交叉、相互渗透的产物。

化学生物学是自90年代中期以来的新兴研究领域。哈佛大学的chreiber博士和Scripps研究所的Schultz博士分别在东西海岸引领这个领域，他们的所在地所形成的重心地位甚至在加强。从源头来讲，化学是研究分子的科学，生物化学，分子生物学，还有生物学化学都是一样的。但是由于科学家们长期以来的习惯称谓，我们通常使用生物化学指蛋白质结构和活性的研究，用分子生物学指基因表达和控制的研究，用生物学化学指分子水平上的生物现象的研究。具体地讲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题的科学。它的研究一般都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, 研究其结构, 发现其在生物体中的靶分子, 研究这些物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, 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, 并进一步从中发展出新的诊断与治疗方法或药物。

学科的发展促使化学生物学诞生，从分子生物学方面,生物学研究生命过程的途径用基因突变的方法，干扰正常的生命过程，已经不能适应深入研究的需要。从药学方面, 一个新药约需8-12年的时间耗资大，成本高。高通量筛选技术的发现促使发展新的技术以适应其发展。从化学方面,已能合成自然界发现的任何复杂的天然化合物，设计合成新颖化合物，具备了研究复杂分子和分子体系的能力.由此，20世纪末，随着生命科学､材料科学和生物技术等研究领域的发展，诞生了一大批边缘学科，化学生物学就是其中之一。

化学生物学融合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､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机会，从而促进化学学科本身的发展。为了顺应这一新学科领域的发展的需要，近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1995年首先将其化学系改名为化学与化学生物学系(Department of Chemistry and Chemical Biology)，康内尔大学随后建立了化学生物学研究所。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“化学生物学”专业培养本科生、硕士和博士研究生。

化学生物学正在成为一个重要的新兴交叉学科, 它是化学与生物学和医学等学科领域相互交叉、相互渗透的产物。它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生物分子的功能。用外源性活性小分子——天然化合物, 或以天然化合物为模板设计合成而创制的天然化合物类的新颖分子作为探针, 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含的分子机制.

根据国际上一些刊物的报道, 化学生物学目前的研究内容大致包括以下几个部分:( 1) 从天然化合物和化学合成的分子中发现对生物体的生理过程具有调控作用的物质,并以这些生物活性小分子作为探针, 研究它们与生物靶分子的相互识别和信息传递的机理;( 2) 发现自然界中分子进化和生物合成的基本规律, 从而为合成更多样性的分子提供新的理论和技术;( 3) 作用于新靶点的新一代的治疗药物;( 4) 可以提供更多样性分子的组合化学;( 5) 基于研究金属酶和仿生材料等领域的生物无机化学;( 6) 对于复杂生物体系进行静态和动态分析的新技术等等。从研究角度看，化学生物学的中心任务是采用小分子达到对生物通路的调控。合成和筛选生物活性小分子，从生物活性小分子出发寻找它们的生物靶分子，研究活性小分子与生物靶分子相互作用、分子识别、信息传递、生命过程的小分子调控机制及发现新颖药物是化学生物学的研究关键。这对于我们的学生来说意义尤为重要，深入开展这个新学科的研究, 不但具有深远的科学意义, 而且具有宽广的应用前景。

我们研究化学生物学，主要可以如下两方面进行应用：1，药物开发：据统计，现有药物的分子靶标不超过500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。2，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蛋白质功能, 为功能基因组学的研究提供了有力的工具。在整体水平上研究细胞内蛋白质的组成及其活动规律, 包括: 蛋白质的修饰加工､转运定位､结构变化､蛋白质与蛋白质的相互作用､蛋白质与其他生物分子的相互作用等。研究蛋白质在生物体内的功能是一项重大课题｡

化学生物学作为一个新兴的交叉前沿研究领域, 所发现和创制的新颖生物活性物质将为医学和生命科学研究提供重要的研究工具, 用来发现和表征它们在生物体中的靶分子——对生理过程具有调控作用的蛋白质、核酸和糖类复合物等生物大分子, 进一步研究生物活性小分子与生物体靶分子间的相互作用, 分子识别和信息传递,从而阐明各种生理和病理过程的分子机制, 为开发新颖药物、临床诊断和治疗提供新的途径, 有的能直接作为创制新颖药物或农药的先导化合物, 从而为医药、农业和环境等方面高新技术的发展提供丰富的“源头”。

作为生物，化学，医学，药学的学生，对联合研究院的一些实验室应经有了一定的了解，不管是在高通量筛选、家蚕生物反应器、肿瘤药物机理还是在细胞小分子药物筛选都与化学生物领域密切相关，所以有必要深入学习该方面的知识。

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haooy111

第1楼2010/11/15

好，挺不错的资料啊

0

xing-xing

第2楼2010/11/15

化学生物学

什么时候可以应用

0

gbluo324

第3楼2010/11/15

新兴学科，前景不错。

0

土老冒豆豆

第4楼2010/11/15

应助达人

这个不知道参加原创大赛吗?

0

水源守护者

第5楼2010/11/15

这里好像包含有一个我以前的想法

0

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