化学生物学教学讲义.ppt

生物学研究生命过程的途径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。 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。 用化学小分子为探针直接研究生命体系在20世纪50年代就已开始，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过程的调控体系，所用的工具局限在已知的药物。当时化学家的工作只是去发现和合成新结构，而药理学家利用这些化合物发现了新的生理活性。 化学家的研究和生物学家的研究是分离的。即便如此，仍然发现很多有效的药物，同时揭示了生命过程中很多调控机制。不断研究的深人，发展了“受体”的概念。这些受体的发现奠定了生物体系调控作用中分子识别的物质基础。 三、化学与生物学的第三次融合 化学生物学结合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(合成)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，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。 化学学科向生物学的渗透 R.Lemer提出 “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础……，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，那么就会有整个试验层次的研究被排除在你的思考之外。” 化学生物学的应用 开发出疗效好而副作用小的新药； 从研究生物催化和生物转化中可以开发出新型高效的生物催化剂和生物催化体系。 各地化学生物学系的建立 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。 陈 鹏 博士 2009- 特聘研究员 博士生导师， 2007-2009 博士后，美国Scripps 研究所及诺华制药美国圣迭戈研发中心 2007 理学博士 美国芝加哥大学 化学系  化学生物学专业 研究方向 蛋白质工程，蛋白质特异标记，蛋白质药物化学； 临床感染性病菌与人体免疫系统相互作用的机理研究； 面向生物活体内的化学反应与技术； 蛋白质的金属离子及有机小分子生物传感器的开发； 2009 北京大学化学与分子工程学院，兼职教授2008-至今 美国芝加哥大学化学系， （终身）副教授 2000-2002 美国哈佛大学化学系，博士后1995-2000 美国麻省理工学院化学系，理学博士 研究领域 研究和证明多种临床感染性病原体中的全局性调控蛋白的调控机理. 研究和开发针对各种临床感染性病原体的小分子药物。 发展和使用新型活性位点化学偶联技术，拓展到RNA修复蛋白的研究当中。 金属蛋白调控机理研究与金属蛋白进化 金属催化反应 化学生物学的概念 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。 Schreiber等人指出：“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”。 由于缺乏宣传，这些年来，许多化学、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，导致人们对化学生物学学科的建立很不理解。 化学学科的一些教师和学生也不理解，常常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学生物学的内容。 我们需要一个简单的、明确的可以被不同学科人员理解的化学生物学的定义。 化学生物学的研究范畴大体可以分为两个方面： 一、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发展成为有前景的诊断和治疗方法； 二、通过分离的和微型化的模拟手段，理解和探索生物医学科学中的一些特殊现象。 Nature杂