化学在生命科学中的重要性
2011级土木工程二班王晓晨1102011103
近年来，随着科学技术的飞速发展，化学与生命科学之间的联系日趋紧密，产生了许多分支学科，化学在生命科学中也越来越重要。
而生物与化学的相互渗透，形成了生物化学这一独立的学科。它是化学的理论和方法研究生命物质的边缘学科。其任务主要是了解生物的化学组成、结构及生命过程中各种化学变化。从早期对生物总体组成的研究，进展到对各种组织和细胞成分的精确分析。目前正在运用诸如光谱分析、同位素标记、X射线衍射、电子显微镜一级其他物理学、化学技术，对重要的生物大分子（如蛋白质、核酸等）进行分析，以期说明这些生物大分子的多种多样的功能与它们特定的结构关系。无论是有机体的化学组成的测定还是对生命体新陈代谢的研究，都离不开生物化学。
由于现代工业、农业的发展，产生了许多新的威胁人类生存的重要问题，如人口与健康、粮食与农业、环境、资源、能源等。这些问题很大程度上要依靠生命科学和化学技术的融合。由于生命活动十分复杂，在20世纪中叶以前生命科学发展较慢。但从20世纪70年代以后，由于生命科学研究成果的积累，现代物理、化学的发展为生命科学研究提供了先进的仪器和方法，以及经济发展需要的促进，生命科学有了新的发展。人类自然科学史上的三大计划，即曼哈顿原子弹计划（1942～1945）、阿波罗登月计划（1961～1972）和人类基因组计划（1990～2003），也反映了生命科学后来居上。为此，由于人类生存和经济发展的需要以及生命科学本身的发展和贡献，生命科学在21世纪将成为科学技术的主角。生命科学之所以成为本世纪领头学科，其核心是生物化学引人瞩目的发展，涉及医药学、农学、生物能源的开发、环境治理、酶工程、单细胞蛋白的生产、微生物采矿、医用生物材料和可降解塑料的制备、法医学等许多领域。
对于生物大分子的结构与功能的研究是生物化学非常重要的一方面，而基因表达的调节控制是分子遗传学研究的一个中心问题，也是核酸的结构与功能研究的一个重要内容。对于原核生物的基因调控已有不少的了解；真核生物基因的调控正从多方面探讨。如异染色质化与染色质活化；DNA的构象变化与化学修饰；DNA上调节序列如加强子和调制子的作用；RNA加工以及转译过程中的调控等。在整个对于基因问题的研究中，也不乏化学的方法。DNA的测序采用的即是化学降解法。其基本原理是：在选定的核苷酸碱基中引入化学集团，再用化合物处理，使DNA分子在被修饰的位置降解。1986年，达尔贝科提出了人类基因组计划。它的目的是：阐明人类基因组30亿个碱基对的序列，发现所有人类基因，并搞清其在染色体上的位置；破译人类全部遗传信息，使人类第一次在分子水平上全面地认识自我；解码生命、了解生命的起源、了解生命体生长发育的规律；认识种属之间和个体之间存在差异的起因、认识疾病产生的机制以及长寿与衰老等生命现象、为疾病的诊治提供科学依据。1990年，美国国会批准“HGP”，9月，中国获准加入，负责测定人类基因组序列的1%；2000年6月26日，草图绘制成功；2003年4月14日，人类基因组序列图绘制成功。从此，人类进入后基因组时代。生物大分子的化学结构一经测定，就可在实验室中进行人工合成。生物大分子及其类似物的人工合成有助于了解它们的结构与功能的关系。有些类似物由于具有更高的生物活性而可能具有应用价值。通过DNA化学合成而得到
的人工基因可应用于基因工程而得到具有重要功能的蛋白质及其类似物。在基因组计划中，化学起到了十分重要的作用。如果没有化学，那么人类的基因顺序依然无法破解；如果没有化学，生命科学的发展不会如此迅猛；如果没有化学，科学前进的步伐会减小许多。因此，化学在生命科学中扮演着举足轻重的角色。没有了化学，生命科学的发展将会十分局限，人类疾病的根源也无从寻起。
在生物进化方面，化学也为生命科学的研究提供了更有力的证据。生物进化学说认为地球上数百万种生物具有相同的起源并在大约40亿年的进化过程中逐渐形成。化学的发展为这一学说在分子水平上提供了有力的证据。例如所有种属的DNA中含有相同种类的核苷酸。许多酶和其他蛋白质在各种微生物、植物和动物中都存在并具有相近的氨基酸序列和类似的立体结构，而且类似的程度与种属之间的亲缘关系相一致。DNA复制中的差错可以说明作为进化基础的变异是如何发生的。生物由低级向高级进化时，需要更多的酶和其他蛋白质，基因的重排和突变为适应这种需要提供了可能性。由此可见，有关进化的化学研究将为阐明进化的机制提供更加本质的和定量的信息。
在酶学研究中，化学也起到了十分重要的作用。生物体内几乎所有的化学反应都是酶催化的。酶的作用具有催化效率高、专一性强等特点。这些特点取决于酶的结构。酶的结构与功能的关系、反应动力学及作用机制、酶活性的调节控制等是酶学研究的基本内容。通过X射线晶体学分析、化学修饰和动力学等多种途径的研究，一些具有代表性的酶的作用原理已经比较清楚。70年代发展起来的亲和标记试剂和自杀底物等专一性的不可逆抑制剂已成为探讨酶的活性部位的有效工具。多酶系统中各种酶的协同作用，酶与蛋白质、核酸等生物大分子的相互作用以及应用蛋白质工程研究酶的结构与功能是酶学研究的几个新的方向。酶与人类生活和生产活动关系十分密切，因此酶在工农业生产、国防和医学上的应用一直受到广泛的重视。
生物学中一些看来与化学关系不大的学科，如分类学和生态学，甚至在探讨人口控制、世界食品供应、环境保护等社会性问题时都需要从生物化学的角度加以考虑和研究。
在医学研究中，对一些常见病和严重危害人类健康的疾病的生化问题进行研究，有助于进行预防、诊断和治疗。如血清中肌酸激酶同工酶的电泳图谱用于诊断冠心病、转氨酶用于肝病诊断、淀粉酶用于胰腺炎诊断等。在治疗方面，磺胺药物的发现开辟了利用抗代谢物作为化疗药物的新领域，如5-氟尿嘧啶用于治疗肿瘤。青霉素的发现开创了抗生素化疗药物的新时代，再加上各种疫苗的普遍应用，使很多严重危害人类健康的传染病得到控制或基本被消灭。生物化学的理论和方法与临床实践的结合，产生了医学生化的许多领域，如：研究生理功能失调与代谢紊乱的病理生物化学，以酶的活性、激素的作用与代谢途径为中心的生化药理学，与器官移植和疫苗研制有关的免疫生化等。
在生命科学中，分子生物学是极其重要的一门分支学科。它是从分子水平上研究生命现象物质基础的学科。研究细胞成分的物理、化学的性质和变化以及这些性质和变化与生命现象的关系，如遗传信息的传递，基因的结构、复制、转录、翻译、表达调控和表达产物的生理功能，以及细胞信号的转导等。在整个分子水平的研究中，化学的方法始终作为基础给分子生物学提供了课题实施的平台。
化学对生命科学的深刻影响反映在与其关系比较密切的细胞学、微生物学、遗传学、生理学等领域。通过对生物高分子结构与功能进行的深入研究，揭示了生物体物质代谢、能量转换、遗传信息传递、光合作用、神经传导、肌肉收缩、
激素作用、免疫和细胞间通讯等许多奥秘，使人们对生命本质的认识跃进到一个崭新的阶段。
进入分子水平以来，生命科学在近几年来发展迅速。有人认为，二十一世纪是生物学世纪。生命科学中很多分支学科都已成为分子学科。作为一个传统的分子学科，化学仍将大力参与生命科学的发展并将生机勃勃地继续发挥其重要作用。这也是为了化学本身发展的需要。
生物化学在工业及环境方面的应用 化工10904 杨庆序号18 学号200903052 生物化学是运用化学的理论和方法研究生命物质的边缘学科。其任务主要是了解生物的化学组成、结构及生命过程中各种化学变化。从早期对生物总体组成的研究，进展到对各种组织和细胞成分的精确分析。目前正在运用诸如光谱分析、同位素标记、X射线衍射、电子显微镜一级其他物理学、化学技术，对重要的生物大分子（如蛋白质、核酸等）进行分析，以期说明这些生物大分子的多种多样的功能与它们特定的结构关系。 生物化学在发酵、食品、纺织、制药、皮革等行业都显示了威力。例如皮革的鞣制、脱毛，蚕丝的脱胶，棉布的浆纱都用酶法代替了老工艺。近代发酵工业、生物制品及制药工业包括抗生素、有机溶剂、有机酸、氨基酸、酶制剂、激素、血液制品及疫苗等均创造了相当巨大的经济价值，特别是固定化酶和固定化细胞技术的应用更促进了酶工业和发酵工业的发展。70年代以来，生物工程受到很大重视。利用基因工程技术生产贵重药物进展迅速，包括一些激素、干扰素和疫苗等。基因工程和细胞融合技术用于改进工业微生物菌株不仅能提高产量，还有可能创造新的抗菌素杂交品种。一些重要的工业用酶，如α-淀粉酶、纤维素酶、青霉素酰化酶等的基因克隆均已成功，正式投产后将会带来更大的经济效益。据估计，全球发酵产品的市场有120～130亿美元，其中抗生素占46％，氨基酸占16.3％，有机酸占13．2％，酶占10％，其它占14．5％。发酵产品市场的增大与发酵技术的进步分不开。现代生物技术的进展推动了发酵工业的发展，发酵工业的收率和纯度都比过去有了极大的提高。目前世界最大的串联发酵装置
已达75 m＼许多公司对发酵工艺进行了调整，从而降低了生产成本。如ADM （Archer Danie1s Mid1and）和Cargill公司在20世纪90年代初对其发酵装置进行改造，将以碳水化合物为原料的生产工艺改为以玉米粉为原料，从而降低了生产成本，ADM公司生产的赖氨酸成本比原先降低了一半。利用基因工程技术，不但成倍地提高了酶的活力，而且还可以将生物酶基因克隆到微生物中，构建基因菌产生酶。利用基因工程，使多种淀粉酶、蛋白酶、纤维素酶、氨基酸合成途径的关键酶得到改造、克隆，使酶的催化活性、稳定性得到提高，氨基酸合成的代谢流得以拓宽，产量提高。随着基因重组技术的发展，被称为第二代基因工程的蛋白质工程发展迅速，显示出巨大潜力和光辉前景。利用蛋白质工程，将可以生产具有特定氨基酸顺序、高级结构、理化性质和生理功能的新型蛋白质，可以定向改造酶的性能，从而生产出新型生化产品。 环境污染是指人类直接或间接地向环境排放超过其自净能力的物质或能量，从而使环境的质量降低，对人类的生存与发展、生态系统和财产造成不利影响的现象。具体包括：水污染、大气污染、噪声污染、放射性污染等。随着科学技术水平的发展和人民生活水平的提高，环境污染也在增加，特别是在发展中国家。环境污染问题越来越成为世界各个国家的共同课题之一。处理环境污染的方法日新月异，近年来生物化学的方法越来越得到人们的重视。 在生物化学技术发展的同时，污水化学处理技术也在不断发展，其主要特点是投资省、运行稳定、操作灵活、除磷效果好，但不能去除溶解性有机污染物，出水水质也难以达到二级处理的排放要求，运行费用往往偏高。 当代污水处理技术的最重要发展趋势就是生物处理与化学处理的结合，二者
化学与人类 生活离不开化学，遍观周围，几乎每件事物都与化学有关。 化学是研究物质的性质、组成、结构、变化和应用的科学。自有人类以来就开始了对化学的探索，因为有了人类就有了对化学的需求。它与我们的生活息息相关，在我们的日常生活中无处不在。我国著名滑雪前辈杨石先生说：“农、轻、重、吃、穿、用，样样都离不开化学。”没有化学创造的物质文明，就没有人类的现代生活。 人是社会的人，社会是人的社会，因此可以从人与化学的关系去探讨化学对社会发展的重要性。 化学作为一门庞大的知识体系，能用来解决人类面临的问题，满足社的需要，对人类社会做出贡献。它的成就已成为社会文明的标志，深刻的影响着人类社会的发展。社会的发展离不开人类的发展，人类的发展离不开人的生存，而人的生存离不开化学。社会的一切发展，生命是基础。一切生命的起源离不开化学变化，一切生命的延续同样离不开化学变化。恩格斯说：“生命的起源必然是通过化学的途径实现的。”没有化学的变化，就没有地球上的生命，也就更不会有人类。是化学创造了人类，创造了美丽的地球。 就化学对人类的日常生活的影响来说，化学在我们的日常生活中无处不在。首先，我们的衣、食、住、行无一不用到化学制品。 “民以食为天”，我们吃的粮食离不开化肥、农药这些化学制品。1909年哈伯发明的合成氨技术使世界粮食翻倍，如果没有他发明的这个化学技术，那么世界上就有一半的人得不到温饱，那么世界上就多了一半的人的生命面临危机了。加工制造色香味俱佳的食品就更离不开各种食品添加剂，如甜味剂、防腐剂、香料、味精、色素等等，多是用化学合成方法或化学分离方法制成的。 再看我们住的房子，石灰、水泥、钢筋，窗户上的铝合金、玻璃、塑料等材料，哪件不是化学制品？离得了铝合金的木制的窗户，也离不开化学制品油漆；就算不用玻璃吧，像一些贫穷人家用的尼龙布甚或用的报纸，不是化学制品又是什么？还有我们的日常生活用品，如牙刷、牙膏、香皂、化妆品、清洁用品等等无一不跟化学沾边，都是化学制剂。 出了门，我们踏在水泥铺成的街道上，看到的是钢筋水泥做的高楼大厦，用以代步的是各种塑料、橡胶、玻璃以及各种合金做的交通工具。这些交通工具还离不开汽油、柴油，各种汽油添加剂、防冻剂和各种润滑油。如此种种，都是化学制品。现代人类根本无法离开人造化学品，我们每天24小时都被人造化学品所包围着。 其次，我们的健康长寿也与化学息息相关。体内某些化学元素平衡失调时，就会导致某些危害人类健康的疾病。1965年和1981年，我国在世界上首次合成了牛胰岛素和酵母丙氨酸转移核糖核酸。蛋白质和核糖的形成是无生命到有生命的转折点。自此我们人类对自身的了解有了新的突破，为我们人类对生命和健康的研究打下了基础。正是有了合成各种抗生素和大量新药物的技术，人类才能控制传染病，才能缓解心脑血管病，使人类的寿命延长25年。人类的健康成长离不开各种营养品和药品。如果没有这些化学药品，世上不知有多少人要受病魔的折磨，不知有多少人会被病魔夺去生命。 生命体中支撑着生命的是无数的有机化合物，重要的有糖类、蛋白质、氨基酸、肽键、酶、核酸等。
第18卷第1期1998年 3月 云南师范大学学报 J ourna l of Yunna n No r m a l Unive rs ity V o l.18No.1 M a r. 1998有机化学与生命科学Ξ 周晓俊 吴 晖 (云南广播电视大学医农系,昆明650223) (云南师范大学化学系,昆明650092) 摘 要 本文对有机化学和生命科学的关系、生命科学中有机化学发展前沿和研究热点等各方面 进行较全面的讨论。阐述了有机化学与生物问题的密切结合推动了生命科学的蓬勃发展。随着科学 技术的发展,自然科学各学科之间互相渗透、互相融合,新兴边缘学科不断涌现,化学生物学就是最 富有生命力的一门新学科。在生命科学中有机化学显得尤其重要。 关键词 生命科学 有机化学 化学生物学 分子水平 当今生命科学发展到了分子水平,而且正方兴未艾。生命科学中的化学问题已成为当今化学科学的重大的前沿课题之一。这个课题关系到在分子基础上对生命现象和生命过程的深入认识,关系到对人类自身的认识,与医学和工农业的发展有直接的关系。发达国家如美国、欧洲和日本都提出相应报告并制订规划,将此课题列为今后最优先发展的研究课题。 一些著名科学家在论述今后发展趋势时,提出了“化学是中心科学”(the cen tral science)的论点。化学是在分子水平上研究物质世界的科学。说它是中心科学,是因为它联系着物理学和生物学,材料科学和环境科学,农业科学和医学,它是所有处理化学变化的科学的基础。因此,化学与这些科学的交叉就成为化学科学发展的必然趋势。在此,我们仅就化学,特别是有机化学和生命科学的关系,生命科学中有机化学发展前沿和研究热点作一综述讨论。 1 有机化学与生命科学的关系 有机化学与生命科学关系极为密切。有机化学就其最初的意义而言,是生物物质的化学。十九世纪初,化学家把物质分为从矿物质获得的和从活细胞获得的两大类。1807年,J.F.von B erziliu s首次把从活细胞中获得的化合物命名为有机化合物。那时人们对生命现象的本质没有认识,因而便赋予有机化合物以一种神秘的色彩,许多化学家认为有机物是不可能用人工的方法合成的,它们是“生命力”所创造的。但是1828年,F.W oh ler从无机物氰酸铵制得了和尿液中分离得到的完全相同的尿素。W oh ler的发现否定了关于“生命力”假说,可以说是化学家第一次干预了生命科学。 在后来的研究中,化学家们的兴趣主要在有机物的结构研究和合成方法上,较少关心它们的生物功能。尽管如此,许多化学家卓有成效的研究成果还是成为了生命科学发展过程的里程碑。 十九世纪中叶,I.Pasteu r关于左旋和右旋酒石酸经典式的研究,导致70年代V an thoff Ξ1997-11-19收稿
高等数学知识在生物化学工程中的应用举例 高等数学是生命科学学院校开设的重要基础课程，数学方法为生物化学的深入研究发展提供了强有力的工具。下面仅举一些用高等数学基础知识解决生物化学工程中的一些实际问题的例子，旨在启发学生怎样正确理解和巩固加深所学的知识，并且强化应用数学解决实际问题的意识。 例1 在化工原理中常用的柏努利方程式中的应用 化工生产过程中常于密闭管道内输送液体，使液体流动的主要因素有（1）流体本身的位差；（2）两截面间的压强差；（3）输送机械向流体外作的外功。 流动系统的能量衡量常用柏努利方程式，下面来介绍柏努利方程式。 定态流动时液体的机械能衡量式为 ∑?-=+?+ ?f e p p h W v d p u z g 212 2 （1） 该式队可压缩液体和不可压缩液体均适用。对不可压缩液体，（1）式中?2 p p vdp 项应视过程性质（等温、绝热 或多变过程）按热力学原则处理，对不可压缩液体，其比容v 或者密度ρ为常数，故 ρ ρ ρp p p dp vdp p p p p ?= -= = ?? 2 12 2 1 ，代入（1）式有： ∑-=?+?+?f e h W p u z g ρ 22 或 ∑+++=+++f e h p u gz W p u gz ρ ρ22 22121122 （2） （2）式称为柏努利方程式。 需要注明的是，22u 为动能，gz 为位能，ρ p 为静态能，e W 为有效能，∑f h 为能量损耗，z ?为高度差。 例2 混合气体粘度的计算 常温下混合气体的计算式为 ∑∑=== n i i i n i i i i m M y M y 1 211 21 μμ （3） 其中m μ为常温下混合气体的粘合度（Pa.s ）；i y 为纯组分i 的摩尔分率；i μ为混合气体的温度下，纯组分i 的粘度（Pa.s ）；i M 为组分i 的分子量（Kg/kmol ）。 例如：空气组分约为01.0,78.0,21.022Ar N O （均为体积积分率），试利用Ar N O ,,22的粘度数量，计算常温下C 020时空气的粘度？
现代化学在人类社会发展中的作用 夏超1143041054 计算机学院 【摘要】化学在人类社会发展的过程中不断影响着人类的生活，本文从物质基础、学科发展、生存环境、及健康水平角度进行了简要阐述。 【关键词】现代化学人类社会作用 0 引言 当今千变万化的世界中，人类生活接触最多而又最深刻的变化是化学变化。化学研究的深入发展，对于造福人类起到了很好的促进作用。同时，化学也在不断的危害人类的生存环境。人类要想长久生存下去，不能只顾利用自然资源，更不能野蛮地征自然界，而是要重视保护自然界，使自然界和社会进步协调发展。 化学的研究对象是物质，研究物质组成与结构和性能的关系，研究物质转化的规律和控制手段。恩格斯[1]说过：“化学既是关于自然的科学，又是关于人的科学。在当代科学的发展趋势中，它们正在走向统一。因此，现代化学不仅是认识生命过程与进化的手段，也是人类生存的手段和获得解放的手段”。它的各个研究领域无不直接或间接地关系到人类社会的发展问题。当前，随着社会的化学化和化学的社会化趋势广泛而深入的发展，现代化学正在成为“一门满足社会需要的中心科学”[2]，创造着现代物质文明和精神文明，深刻地影响着人类社会。 1 化学对人类物质基础的作用 自从20世纪以来，人类便遇到了各种社会问题的威胁，如人口增长、资源匮乏，环境恶化等等。不过在过去100多年中，化学在分析、合成、控制这些问题的过程中起到了举足轻重的作用，并且在解决问题的过程中起到了核心作用。化学正成为解决人类进步的物质基础的核心科学，主要表现在如下三个方面： 首先，化学不但能够大批量生产制造各种自然界已有的物质，并且能够根据人类的需求创造出自然界本不存在的物质。1928年尿素的合成不仅打破了不能人工合成生物物质的思想禁锢，而且这一研究结果在这以后合成化学中获得了极大的发展。合成有机高分子材料不但可以为人类吃、穿、用提供了大量适用的物质基础，而且使化学家能够在分子层面上进一步认识化学与生命物质的关系，从而迈向蛋白质、核酸等大分子的合成。 分析化学能够为我们提供成份分析和结构分析的手段，使人们能够在分子层次上认识天然的和合成的物质与材料，掌握和解释结构－性质－功能三者之间的关系，并且能够预测某种结构的分子是否可以存在？这种分子有什么功能？ 化学包含了非常成熟的化学过程的热力学、动力学理论，能从理论上指导合成新物质（如催化剂、DNA等）和反应新条件（如高压、高温、超临界状态）的设计和创造，从而能够达到大自然所不能达到的目标，并且可以用于解决生产和生活问题。
化学工程与工艺与生命科学的融合 ---化学与生命健康 姓名：李海波 学号：1066115317 专业：化学工程与工艺 学院：化学与化工学院
化学工程与工艺与生命科学的融合 ――化学工程与工艺与生物学（李海波1066115317化工2010化学工程与工艺化学与化工学院）摘要：近些年来化学与生物交叉相融合，逐渐衍生出一门高端的科学，一门通过研究生物的化学组成、代谢、营养、酶功能、遗传信息传递、生物膜、细胞结构等阐明生命现象。这是一门运用化学组成、结构及生命过程中各种化学变化。从早期对生物总体组成的研究，进展到对各种组织和细胞成分的精确分析。目前正在运用诸如光谱分析、同位素标记、X射线衍射、电子显微镜一级其他物理学、化学技术，对重要的生物大分子进行分析。 关键词：生化武器;生物农药;医药与微生物;生物医学工程
正文： 一、生化武器的研制和对未来战争的需求 生化武器是指以细菌、病毒、毒素等使人、动物、植物致病或死亡的物质材料制成的武器。作为一种大规模杀伤性武器，至今仍然对人类构成重大威胁 生化武器旧称细菌武器。生化武器是利用生物或化学制剂达到杀伤敌人的武器，它包括生物武器和化学武器。生物武器是生物战剂施放装置的。 1、炭疽武器 炭疽——炭疽是一种细菌，但它具有生命力很强的孢子结构。如果这种孢子或细菌进入肺部，会不断繁殖并产生致命毒素。 美国在911事件以后，接着又发生不明人士以邮递方式展开生化武器恐怖活动，所使用之生化武器为地球上匿迹多年的炭疽菌；炭疽菌所引起的疾病称炭疽病（anthrax）。 1997年，前苏俄Sverdlovsk地区军事单位，曾发生炭疽菌芽孢气雾外泄意外，导致68人死亡。911事件以后，许多医学及相关杂志、学术刊物争相报道炭疽菌。根据传统文献过去仅针对猴子、拣选兽皮处理工所作的研究显示，只有在数千个炭疽菌孢子进入肺部深处时，才会感染吸入型炭疽热。但此次恐怖份子所使用者为经过加工精炼之炭疽菌芽孢，以粉末状之粉剂剂型处理邮件，经穿透信封的小缝隙进入信件内，收信人或邮务人员在不
第十五节生物技术在化学品生产中的应用 作者：谭天伟文章来源：石化技术与应用点击数：2243 更新时间： 2011-07-08 生物化工是利用生物体(酶、微生物、细胞及细胞组织)结合化学和工程系原理进行化学品的加工或提供相应的社会服务(如环境治理)。生物化工有时又称为生物加工过程，生物化工生产的产品有以下几类：精细化学品，如维生素、色素等；生物材料，如生物可降解材料聚乳酸、壳聚糖及手性化合物等；医药及生物制剂，如青霉素、头孢、干扰素等；农用化学品，如生物农药、微生物肥料等；功能性食品及食品、饲料添加剂等。 1、生物技术从医药领域逐渐向化工领域转移，使传统的以石油为原料的化学工业发生变化。从而向条件温和、以可再生瓷源为原料的生物加工过程转移 目前生物技术主要用于医药及农业领域，但高效的生物转化技术越来越多地被用于化学品的生产。倒如1，3丙二醇(PDO)是一种重要的化工原料，可以合成聚酯PrT(聚对苯二甲酸丙二酯)。目前国际上主要是采油化学法生成PrT，如荷兰Shell采用环氧丙烷催化加氢用酰化法生成，副产物多，选择性差。现已开始研究采用生物发酵法生产1，3丙二醇，如美国杜邦通过基因工程方法开发了以淀粉为原料生产1．3丙二醇的工艺，该工艺不产生污染物．并通过发酵法合成的1，3丙二醇合成了聚酯PrT，2000年3月杜邦公司已宣布批量生产1，3丙二醇。 甘油是用途广泛的化工原料，目前有2条生产工艺路线：化学法和生物发酵法。化学法主要采用环氧丙烷水解工艺。发酵法以淀粉为原料，环境上有一定优势。我国目前在甘油发酵技术上达到国际领先水平，可以生产药用和食品级甘油。我国目前的生物法甘油年生产能力已达1万t以上。但发酵法甘油和化学法甘油的竞争还是很激烈的．二者的经济性在很大程度上取决于石油的价格。 乙醛酸是合成香兰素和许多中间体的重要原料，乙醛酸目前主要采用化学法生产．工艺路线有乙二醛氧化法．氯乙酸氧化法及草酸电解法，生产厂家主要集中在日本、美国和德国等发达国家。其中草酸电解法由于反应条件较温和，转化率高，目前被国内外大多数厂家采用。化学法工艺的主要问题是反应条件苛刻(240℃)，乙醛酸转化率低，仅60％一80％，环境污染严重。由于转化率低．分离纯化工艺复杂，一般乙醛酸产品纯度仅40％，而90％纯度的乙醛酸价格比40％纯度的乙醛酸高5～6倍。
揉合一体的结构化学与生命科学
我看DNA结构探索过程 毫无疑问，生命科学与化学有着密不可分的联系，我甚至认为生命科学就是用化学来解释生命。然而，仅仅知道一种物质的化学成分是远远不够的，结构才是其功能的基础。我们知道，构成元素相同的物质，由于结构不同，可能在功能上就相去甚远：左、右旋光物质的不同生理作用就是一个很好的例子。但是，我们不能孤立地来阐述生命科学与结构化学的关系，也就是说不能把生命科学看成一块，再把结构化学看成另一块，然后再说明他们间千丝万缕的联系；我认为，结构化学与生命科学是揉合在一起的，很多结构化学家在生命科学领域就有不凡的建树。鲍林就是以化学向生物学渗透的先驱者，他不仅进行了大分子研究，还对镰刀形细胞贫血分子病和大脑化学进行了大量的研究。然而我认为，最能体现结构化学与生命科学揉合一体的历史故事，就是鲍林与沃森和克里克关于DNA结构之争。在这个过程中，我们无法定义他们到底是化学家还是生物学家。而且，结构化学的知识不仅为他们建立模型提供了理论支持，而且在帮助他们判别真理与谬误、为他们的结论提供事实支持等方面起到了至关重要的作用。从这个故事中我们不仅可以看出，解决DNA结构这个世界性的生命科学课题，是许多化学家、物理学家、晶体学家、生化学家共同努力的结果，而且能受到许多在科学研究上的启发。在多学科交叉渗透的今天，我们更不能仅仅只重视专业课的学习，必须同时汲取其他学科的知识，为将来的研究打下基础。 在一九二四年以前，没有一个人真正懂得DNA的重要性。但就在那一年，科学家罗伯特·福尔根发现了一种方法能将DNA染成淡紫色。在这种方法的帮
助下，科学家们发现DNA仅存在于细胞核中。到了一九三一年，科学家乔基姆·哈默林用实验证明了植物长成什么样子完全取决于细胞核。随后的一切实验事实都表明，发出遗传信息的正是细胞核里的DNA。 于是，在美洲和欧、亚、非三洲各试验室里的人们都开始研究这个问题。在美国，著名的化学家莱纳斯·鲍林开始了对DNA的研究。在剑桥大学的卡文迪斯实验室里，英国人弗朗西斯·克里克和美国人詹姆斯·沃森也着手进行对奇异的DNA结构的探索。这是一场用结构化学来解释生命科学的竞赛，也是“一个远方传奇大力士被两个无名小卒砍倒的故事”。虽然我们已经知道了这场竞赛的结果，但我认为，这一探索的过程更让人留下深刻的印象。我将双方的研究进行了一些对比，确实从中学到了一些东西，希望和大家一起探讨。 一、双方的开端： 当时的鲍林已经是化学界的“权威”，他致力于蛋白质的研究。1951年夏天，鲍林开始深入研究有关DNA的材料，并常常找人讨论。他认为，与蛋白质相比，弄清DNA的结构不会很难，“这算不上一个最为紧迫的问题”。DNA在重量上是染色体的一种重要成分，但蛋白质也一样。大多数学者认为，蛋白质部分最有可能包含着遗传的信息。相对而言，DNA似乎就比较简单了，它很可能只是一种结构性的成分，只是用来帮助染色体折叠和打开的。鲍林就这样认为。在1952年初，几乎所有重要的遗传学学者都持这一种观点。我们可以看看后来鲍林自己的话：“我以前就知道DNA是一种遗传物质的论点，然而我没有接受这一论点。你们知道，那时我正热衷于蛋白质的研究，我认为蛋白质最有可能是遗传物质，不可能是核酸当然，核酸也有作用。在我著述的有关核酸的
2.3 能源化学与人类生活 能源是指能够转换成热能、机械能、电能、化学能等各种能量形式的自然资源，作为人类生存和发展的重要物质基础，它的利用和开发一直为人类所重视，而能源化学则在其中发挥着不可替代的作用。 人们生活中常用的汽油、煤油、柴油都不是最原始的存在，而是经过一定的化学方法，即将原油分馏、裂化、重整、精制加工后得到的一系列产物中的一部分。而作为最原始存在的原油，则只有经过处理后才能被用于所需要的行业，在这，能源化学便起着处理的作用。在能源的供需矛盾日趋紧张的今天，石油等传统能源已不能满足人们的需求，于是各种各样的新能源便被人们发现并利用起来。进入电气时代后，电能便成了人们生活中不可或缺的一部分，而传统的水力等发电手段已不堪重负，就在这时，人类开始运用核能。核能可由原子核衰变、裂变和聚变产生，而人类核能发电利用的则是核裂变产生的核能。它是由一个慢中子轰击某些重核后产生的能量，人们先用它将水转变成水蒸气，再用水蒸气产生动力，转动涡轮，然后产生电能。核能的利用，一定程度上缓解了人类的能源危机，这也让人们意识到了能源化学的重要性。 化学那强大的创造力，为人类提供了丰富多彩的物质基础，如今的人们生活在一个名副其实的化学世界中，化学对人类生活的重要性不言而喻。 3.化学对人类生活环境的重要性 3.1 环境化学与人类生活环境 面对当今种种的环境问题，人体希望通过研究天然物质、生物物质和合成化学物质在环境介质中的存在、化学特性、行为和效应，并在此基础上研究其控制的化学原理和方法，以寻求有效的治理办法，于是环境化学便应运而生了。 对于不同的环境介质，环境化学又有大气环境化学、水环境化学和土壤环境化学三个分支，而当今的环境问题也不外乎这三类。针对酸雨现象、温室效应以及臭氧空洞等大气环境问题，人们提出煤的脱硫，植树造林和运用溴化锂代替氟里昂等治理方法；针对水体无机污染等水环境问题，人们提出了加入化学物质与污水中有害物质发生化学反应等治理方法；针对土壤无机污染等土壤环境问题，人们提出控制污染物的排放等治理方法。不同的环境问题都有着不同的产生因素，环境化学的作用便是将其分析出来，并相对应地提出治理的方法，所以在环境治理这方面环境化学起着十分重要的作用。 3.2 绿色化学与人类生活环境 随着各种环境问题的出现，人们开始反思传统化学工业的不足，在治理环境问题的同时，也注重了环境问题的预防，于是人们发展出了绿色化学。绿色化学旨在提高生产效率或优化产品效果的同时，能提高资源和能源的利用率，减轻污染程度，改善环境质量。 随着人们绿色意识的提高，绿色化学的发展也在逐步加快，应用也越来越广。人们使用清洁能源，如太阳能、氢能和生物质能；人们使用生物催化剂、稀土催化剂等低害无害催化剂；人们使用各种新产品，如生物柴油、生物农药和生物可降解塑料；人们开始运用清洁工艺和节能技术……这一切都为人类环境的保护作着贡献，也预示着绿色化学在环境保护方面那越来越重要的地位和作用。 化学和科学技术的发展改变着人类社会和客观世界，在人们生活水平日益提高的同时，也带来了一个不可小觑的问题－－环境问题。人类的生存环境面临着前所
浅谈结构化学与生命科学 关键词：结构化学；生命科学；研究方法 前言 毫无疑问，生命科学与化学有着密不可分的联系，我甚至认为生命科学就是用化学来 解释生命。然而，仅仅知道一种物质的化学成分是远远不够的，结构才是其功能的基础。我们知道，构成元素相同的物质，由于结构不同，可能在功能上就相去甚远：左、右旋光物质的不同生理作用就是一个很好的例子。但是，我们不能孤立地来阐述生命 科学与结构化学的关系，也就是说不能把生命科学看成一块，再把结构化学看成另一块，然后再说明他们间千丝万缕的联系；我认为，结构化学与生命科学是揉合在一起的，很多结构化学家在生命科学领域就有不凡的建树。鲍林就是以化学向生物学渗透 的先驱者，他不仅进行了大分子研究，还对镰刀形细胞贫血分子病和大脑化学进行了 大量的研究。然而我认为，最能体现结构化学与生命科学揉合一体的历史故事，就是 鲍林与沃森和克里克关于DNA结构之争。在这个过程中，我们无法定义他们到底是化学家还是生物学家。而且，结构化学的知识不仅为他们建立模型提供了理论支持，而 且在帮助他们判别真理与谬误、为他们的结论提供事实支持等方面起到了至关重要的 作用。从这个故事中我们不仅可以看出，解决DNA结构这个世界性的生命科学课题，是许多化学家、物理学家、晶体学家、生化学家共同努力的结果，而且能受到许多在 科学研究上的启发。在多学科交叉渗透的今天，我们更不能仅仅只重视专业课的学习，必须同时汲取其他学科的知识，为将来的研究打下基础。 在一九二四年以前，没有一个人真正懂得DNA的重要性。但就在那一年，科学家罗伯特?福尔根发现了一种方法能将DNA染成淡紫色。在这种方法的帮助下，科学家们 发现DNA仅存在于细胞核中。到了一九三一年，科学家乔基姆?哈默林用实验证明了 植物长成什么样子完全取决于细胞核。随后的一切实验事实都表明，发出遗传信息的 正是细胞核里的DNA。 于是，在美洲和欧、亚、非三洲各试验室里的人们都开始研究这个问题。在美国，著名的化学家莱纳斯?鲍林开始了对DNA的研究。在剑桥大学的卡文迪斯实验室里， 英国人弗朗西斯?克里克和美国人詹姆斯?沃森也着手进行对奇异的DNA结构的探索。这是一场用结构化学来解释生命科学的竞赛，也是“一个远方传奇大力士被两个无名 小卒砍倒的故事”。虽然我们已经知道了这场竞赛的结果，但我认为，这一探索的过
生物技术在应用药物化学中的应用 摘要：本文先简要地介绍生物技术中的主要几个技术分支，以及研究的方向还有应用药物化学的研究任务和目的，再通过技术的分析讨论生物技术在应用药物化学的研究中起到的重要作用。最后简单列举生物技术药物的发展现状。 关键词：生物技术;药物化学;应用 正文： 1.什么是生物技术 生物技术（Biotechnology），是指人们以现代生命科学为基础，结合其他基础科学的科学原理，采用先进的科学技术手段，按照预先的设计改造生物体或加工生物原料，为人类生产出所需产品或达到某种目的。生物技术是人们利用微生物、动植物体对物质原料进行加工，以提供产品来为社会服务的技术。生物技术是一门新兴的，综合性的学科。现代的生物技术主要包含基因工程、分子生物学、生物化学、遗传学、细胞生物学、胚胎学、免疫学、有机化学、无机化学、物理化学、物理学、信息学及计算机科学等多学科技术，可用于研究生命活动的规律和提供产品为社会服务等。 1.1.细胞工程 细胞工程（Cell engineering）是生物技术中最基础的，最重要的，是应用细胞生物学和分子生物学的理论和方法，按照人们的设计蓝图，进行在细胞水平上的遗传操作及进行大规模的细胞和组织培养。当前细胞工程所涉及的主要技术领域有细胞培养、细胞融合、细胞拆合、染色体操作及基因转移等方面。通过细胞工程可以生产有用的生物产品或培养有价值的植株，并可以产生新的物种或品系。 1.2.基因工程 基因工程（Genetic engineering）又称基因拼接技术和DNA重组技术，是以分子遗传学为理论基础，以分子生物学和微生物学的现代方法为手段，将不同来源的基因按预先设计的蓝图，在体外构建杂种DNA分子，然后导入活细胞，以改变生物原有的遗传特性、获得新品种、生产新产品。基因工程技术为基因的结构和功能的研究提供了有力的手段。基因工程是生物技术中的核心技术。其中包括：核酸分子杂交技术，DNA序列分析技术，基因定点突变技术以及聚合酶链反应技术等。[1] 1.3.蛋白质组学 蛋白质组（Proteomics）学本质上指的是一门大规模、高通量、系统化的研究某一类型细胞、组织或体液中的所有蛋白质组成，包括蛋白质的表达水平，翻译后的修饰，蛋白与蛋白相互作用等，由此获得蛋白质水平上的关于疾病发生，细胞代谢等过程的整体而全面的认识。虽然基因决定蛋白质的水平，但是基因表达的水平并不能代表细胞内活性蛋白的水平，蛋白质组学分析是对蛋白质翻译和修饰水平等研究的一种补充，是全面了解基因组表达的一种必不可少的手段。蛋白质组学相关技术的发展极大地推动了蛋白质组学的研究进展，使其在各研究领域得到了广泛的应用。[2]
解读DNA结构的生命科学 马椿杰12号12生物技术 毫无疑问，生命科学与化学有着密不可分的联系，我甚至认为生命科学就是用化学来解释生命。但是，我们不能孤立地来阐述生命科学与结构化学的关系，也就是说不能把生命科学看成一块，再把结构化学看成另一块，然后再说明他们间千丝万缕的联系；我认为，结构化学与生命科学是揉合在一起的，很多结构化学家在生命科学领域就有不凡的建树。鲍林就是以化学向生物学渗透的先驱者，他不仅进行了大分子研究，还对镰刀形细胞贫血分子病和大脑化学进行了大量的研究。然而我认为，最能体现结构化学与生命科学揉合一体的历史故事，就是鲍林与沃森和克里克关于DNA结构之争。在这个过程中，我们无法定义他们到底是化学家还是生物学家。而且，结构化学的知识不仅为他们建立模型提供了理论支持，而且在帮助他们判别真理与谬误、为他们的结论提供事实支持等方面起到了至关重要的作用。从这个故事中我们不仅可以看出，解决DNA结构这个世界性的生命科学课题，是许多化学家、物理学家、晶体学家、生化学家共同努力的结果，而且能受到许多在科学研究上的启发。在多学科交叉渗透的今天，我们更不能仅仅只重视专业课的学习，必须同时汲取其他学科的知识，为将来的研究打下基础。 在一九二四年以前，没有一个人真正懂得DNA的重要性。但就在那一年，科学家罗伯特·福尔根发现了一种方法能将DNA染成淡紫色。在这种方法的帮助下，科学家们发现DNA仅存在于细胞核中。到了一九三一年，科学家乔基姆·哈默林用实验证明了植物长成什么样子完全取决于细胞核。随后的一切实验事实都表明，发出遗传信息的正是细胞核里的DNA。 于是，在美洲和欧、亚、非三洲各试验室里的人们都开始研究这个问题。在美国，著名的化学家莱纳斯·鲍林开始了对DNA的研究。在剑桥大学的卡文迪斯实验室里，英国人弗朗西斯·克里克和美国人詹姆斯·沃森也着手进行对奇异的DNA结构的探索。这是一场用结构化学来解释生命科学的竞赛，也是“一个远方传奇大力士被两个无名小卒砍倒的故事”。虽然我们已经知道了这场竞赛的结果，但我认为，这一探索的过程更让人留下深刻的印象。我将双方的研究进行了一些对比，确实从中学到了一些东西，希望和大家一起探讨。 一、双方的开端： 当时的鲍林已经是化学界的“权威”，他致力于蛋白质的研究。1951年夏天，鲍林开始深入研究有关DNA的材料，并常常找人讨论。他认为，与蛋白质相比，弄清DNA的结构不会很难，“这算不上一个最为紧迫的问题”。DNA在重量上是染色体的一种重要成分，但蛋白质也一样。大多数学者认为，蛋白质部分最有可能包含着遗传的信息。相对而言，DNA似乎就比较简单了，它很可能只是一种结构性的成分，只是用来帮助染色体折叠和打开的。鲍林就这样认为。在1952年初，几乎所有重要的遗传学学者都持这一种观点。我们可以看看后来鲍林自己的话：“我以前就知道DNA是一种遗传物质的论点，然而我没有接受这一论点。
化学在人类进步和科学发展中的作用 化学对人类进步有着不可替代的促进作用，化学是研究物质的性质、组成、结构、变化和应用的科学.它与我们的生活息息相关，“没有化学创造的物质文明，就没有人类的现代生活。”就化学对人类的日常生活的影响来说，化学在我们的日常生活中无处不在。 首先，我们的衣、食、住、行无一不用到化学制品。“民以食为天”，我们吃的粮食离不开化肥、农药这些化学制品，这些化学制品的使用，处理了有害物质，增加了农作物的产量。如果没有化学技术，那么世界上就有一半的人得不到温饱，那么世界上就多了一半的人的生命面临危机了。新型药物的合成，挽救了成千上百万人的生命。加工制造色香味俱佳的食品就更离不开各种食品添加剂，如甜味剂、防腐剂、香料、味精、色素等等，多是用化学合成方法或化学分离方法制成的。洗洁精能够溶解油污，也给人们清洁带来了方便。如果没有合成纤维的化学技术，那世界上大多数人就要挨冻，因为有限的天然纤维根本就不够用。再有就是合成橡胶，少了合成橡胶，世界上60亿人口又有多少亿人要穿草鞋过冬啊？合成染料更使世界多了一道多彩缤纷的亮丽风景线。所谓“丰衣足食”，是生命得以延续的保证。没有了化学，就没了保证。 再看我们住的房子，石灰、水泥、钢筋，窗户上的铝合金、玻璃、塑料等材料，哪件不是化学制品？离得了铝合金的木制的窗户，也离不开化学制品油漆；就算不用玻璃吧，像一些贫穷人家用的尼龙布甚或用的报纸，不是化学制品又是什么？还有我们的日常生活用品，如牙刷、牙膏、香皂、化妆品、清洁用品等等无一不跟化学沾边，都是化学制剂。 出了门，我们踏在水泥铺成的街道上，看到的是钢筋水泥做的高楼大厦，用以代步的是各种塑料、橡胶、玻璃以及各种合金做的交通工具。这些交通工具还离不开汽油、柴油，各种汽油添加剂、防冻剂和各种润滑油。如此种种，都是化学制品。化石能源是有限的，提高燃烧效率，开发新能源需要化学；保护人类居住的环境需要化学；提高农作物产量，解决吃饭问题需要化学；维护人体健康更离不开化学，我们不难看出在社会发展中，化学所起的作用是其他学科无法取代的。就生命本身来说，生命过程本身就是无数化学变化的综合表现。 化学是亦是一门实用的学科，它是自然科学迅猛发展的基础。在对药物化学和冶金化学的广泛探究之下，产生了原子-分子学说，使化学从实用技术跨入了科学之门。在这一理论的指导下，人们发现了大量元素，同时揭示了物质世界的根本性规律——元素周期律。现代物质结构理论的建立，使物质世界的秘密进一步揭开，合成物质大量出现。我国的化学工作者也做出了突出贡献。牛胰岛素的合成是世界上第一次用人工方法合成具有生命活性的蛋白质，为人类探索生命的秘密迈出了第一步。化学理论发展促进了合成化学发展。化学与其他学科之间的渗透，促进了材料、能源等科学的发展。 早期的化学只是一门实用技术，在这一方面我国走在世界的前列。我国的四大发明有两项是化学的成就。我国的烧瓷技术世界闻名。精美的青铜制品世上罕
数学与生命科学 事例DNA是分子生物学的重要研究对象，是遗传信息的携带者，它具有一种特别的立 体结构——双螺旋结构，双螺旋结构在细胞核中呈扭曲、绞拧、打结和圈套等形状，这正好是数学中的纽结理论研究的对象。 X射线计算机层析摄影仪—即CT扫描仪，它的问世是二十世纪医学中的奇迹，其原理是基于不同的物质有不同的X射线衰减系数。如果能够确定人体的衰减系数的分布，就能重建其断层或三维图像。但通过X射线透视时，只能测量到人体的直线上的X射线衰减系数的平均值（是一积分）。当直线变化时，此平均值（依赖于某参数）也随之变化，能否通过此平均值以求出整个衰减系数的分布呢？人们利用数学中的拉东变换解决了此问题，拉东变换已成为CT理论的核心。首创CT理论的A.M.Cormark（美）及第一台CT制作者C.N.Hounsfield （英）因而荣获1979年诺贝尔医学和生理学奖。另一项高技术是H.Hauptman与J.Karle 合作，发明了测定分子结构的新方法，利用它可以直接显示被X射线透射的分子的立体结构。人们应用此方法，并结合利用计算机，已测出包括维生素、激素等数万种分子结构，推动了有机化学、药物学和生物学等的发展，由此可见在此两项技术中数学起了关键的作用（两发明人分享1985年的诺贝尔化学奖）。 综述在发现DNA化学结构和发明计算机模拟后50年的今天，一场由数学和计算科学 驱动的革命正在生物学的领域发生。一系列突破性的研究正在重新定义以下领域：数学生态学、流行病学、遗传学、免疫学、神经生物学和生理学等等。美国国家科学基金会（NSF）主任科勒威尔（R. Colwell）在2000年10月向国会提交的报告中，称数学是当前所有新兴学科和研究领域的基础，要求下一年度对数学的资助要增加3倍以上，达到1.21亿美元。在这些增加的预算中，有很大的一部分被用来支持数学与其他学科的交叉研究，尤其是数学与生物学的交叉研究项目。 尽管数学一直在现代生命科学中扮演着一定的角色，如数量遗传学、生物数学等，但生物学家真正体会到数学的重要性，还是最近十几年来的事情。基因组学是这种趋势的主要催化剂。随着DNA序列测定技术的快速发展，1990年代后期每年测定的DNA碱基序列以惊人的速度增长。以美国的基因数据库（GenBank）为例，1997年拥有的碱基序列数为1×109，次年就翻了一番，到2000年GenBank已拥有近8×109个碱基序列。同样，在蛋白质组研究和转录组研究等快速推进的过程中，各种数据也在迅猛增加。据估计，现在每年产生的生物数据量可以达到1015字节。如何管理这些“海量”数据，以及如何从中提取有用的知识，成为了对当前生物学家、数学家、计算机专家等的巨大挑战。一门新兴学科——生物信息学（bioinformatics），也应运而生。此外，对细胞和神经等复杂系统和网络的研究，导致了数学生物学(mathematical biology)的诞生。NSF为此专门启动了一项“定量的环境与整合生物学”项目，以鼓励生物学家把数学应用到生物学研究中去。几乎在同一时间，美国国立卫生研究院也设立了一项“计算生物学”的重大项目。 数学不仅能帮助人们从已有的生物学实验和数据中抽象出模型和进行解释，它还可以用于设计和建造生物学模型，也许这些生物学模型在自然的状态下是根本不存在的。在这种意义上说，基于数学模型和假设进行的生物学实验，将更接近人们熟知的物理学和化学实验，更多地依赖于抽象和理性，不再是一门经验科学。
化学热力学与生命科学(1) 综述了热力学中熵和自由能这两 本篇论文是由3COME文档频道的网友为您在网络上收集整理饼投稿至本站的，论文版权属原作者，请不用于商业用途或者抄袭，仅供参考学习之用，否者后果自负，如果此文侵犯您的合法权益，请联系我们。 22 自由能与药物分子设计 221 自由能与反义药物设计反义药物是用WatsonCrick碱基配对原理与靶mRNA结合，并通过降解靶mRNA干扰特定基因表达的寡核苷酸类药物。反义寡核苷酸必须能够与靶mRNA进行特异杂交，才能通过RNA酶H依赖机制等降解靶mRNA。能够接近靶序列并与之杂交是反义药物具有药效的首条件，因此研究反义药物及其靶点的构效关系是研究热点之一。宋海峰等［10］选择与肿瘤细胞增殖相关的蛋白激酶Cα(PKCα)mRNA作为靶点，使用软件RNAstructure模拟mRNA二级结构，根据靶mRNA的一级与模拟的二级结构，选择二级结构自由能大于零的不稳定二级结构单元膨胀环、内环、发卡和假结等作为靶点进行反义药物设计。用肺腺癌细胞株A549评价反义药物的体外抗肿瘤生物活性，用软件SPSS进行多元回归分析。结果表明有效药物作用靶点相对集中地分布于由若干二级结构单元组成的局部二级结构区域，称之为“靶二级结构域(靶域)”。“靶域”结构相对稳定，但其中包含不稳定二级结构单元，即其自由能大于零。针对不同“靶域”设计的反义药物显示不同的生物活性(P<0.01)，但靶向同一“靶域”的反义药物生物活性无统计差别。结论提示“靶域”现象有助于反义药物靶点的选择，并对探针、引物设计及mRNA局部功能的研究具有重意义。 222 自由能与直接药物设计中的分子对接直接药物设计是从生物靶标大分子结构出发，寻找、设计能够与它发生相互作用并调节其功能的小分子，分为分子对接和全新药物设计两种方法。分子对接法是通过将化合物三维结构数据库中的分子逐一与靶标分子进行“对接”，通过不断优化小分子化合物的位置、方向以及构象，寻找小分子与靶标生物分子作用的最佳构象，计算其与生物大分子的相互作用能。利用分子对接对化合物数据库中所有的分子排序，即可从中找出可能与靶标分子结合的分子。分子对接的核心问题之一就是受体和配体之间结合自由能的评价，精确的自由能预测方法能够大大提高药物设计的
生物化学在应用化学中联系与应用当今世界科学技术发展突飞猛进，知识与技术更新周期明显加快，伴随着新技术革命的到来，学科领域相互渗透,学科界限已趋模糊。这些变化与发展极大地影响着社会生活的各个方面,深刻地改变着社会面貌。高新技术发展带来的变化。特别是知识经济时代,需要培养知识复合型和能力复合型人才，要求学生要掌握全面的知识，会全面处理复杂的学科交叉的实际问题。这些天我通过在图书馆和网络查阅了相关资料，了解了一些关于我们本专业和生物化学之间的联系与应用。 生物是一门自然科学，它是以各门学科为基础，尤其是化学知识。细胞代谢是生物的基本特征，而细胞代谢又是生物体内全部有序化学变化的总称，由此可见，只要是生物体就离不开化学反应，化学知识的应用在生物教学中更是不可或缺。 一、生物教学中对化学分子学知识的应用 1. 关于元素的异同 组成生物体的化学元素与化学教材中的相关元素有何异同？在讲到这一知识点时，可以先引申到化学教材中有关化学元素的特征，然后再通过比较，让学生理解和掌握生物体内组成化合物的元素和自然界中的元素在种类和含量之间的区别。如在介绍“元素含量差异”时，列举出碳元素在生物细胞干重中占55.59%，而碳元素在地壳中含量只有0.087%的事例，就能让学生对组成细胞的元素有清晰的认识，可以帮助学生加深理解并做到深刻记忆。
2. 关于化合物的异同 组成生物体的化合物时，可通过自然界的化合物可分为无机化合物和有机化合物两大类，引出组成生物体的化合物也可分为无机化合物和有机化合物两大类，但生物体内的化合物种类远远没有自然界的多。化学中无机化合物大致分为氧化物、酸、碱、盐等；而生物体内无机化合物包括水和无机盐两类。化学中根据有机物分子中所含官能团，分为烷烃、烯烃、炔烃、芳香烃和醇、醛、羧酸、酯等，根据有机物分子中的碳架结构，可分为开链化合物、碳环化合物和杂环化合物三大类；而生物中有机化合物分为糖类、脂肪、蛋白质和核酸四大类。另外在含量上两者也有显著差异。这就说明了生物是自然界的一部分，两者有统一的一面，同时又存在着差异性。 3. 关于生物大分子的异同 生物大分子是组成生物体的主要物质，当讲到这一知识点时就可以与化学分子进行比较。以蛋白质为例，化学中讲解了蛋白质的知识，如蛋白质的组成元素、组成单位氨基酸、结构、性质、变性等，但组成生物体的蛋白质和化学中的蛋白质有许多不同之处。例如，组成单位氨基酸，在化学中只要含有氨基和羧基的化合物就称为氨基酸，而生物体内组成蛋白质的氨基酸只有约20种，它们都是α—氨基酸。在结构上要特别强调组成生物体的蛋白质有特定的空间结构，空间结构一旦被破坏，蛋白质就不是原来的蛋白质。在性质上要强调蛋白质的生物性，就是一旦失去生物活性，就不能完成生物体的各项功能。在讲到蛋白质的变性时，可通过化学中讲到的变性条件，物理因素可以