为什么说生物化学促进了医学的发展?

2024-05-19 15:12

1. 为什么说生物化学促进了医学的发展?

历来生物化学与基础医学的发展密切相关、相互促进。医学生物化学是主要研究人体的生物化学,它既是生物化学,也是医学的重要组成部分。真心希望我的回答可以帮助到您,望能给个赞,谢谢!!愿您天天快乐,亲【摘要】
为什么说生物化学促进了医学的发展?【提问】
历来生物化学与基础医学的发展密切相关、相互促进。医学生物化学是主要研究人体的生物化学,它既是生物化学,也是医学的重要组成部分。真心希望我的回答可以帮助到您,望能给个赞,谢谢!!愿您天天快乐,亲【回答】

为什么说生物化学促进了医学的发展?

2. 生物化学的发展方向和趋势

生物化学专业还是比较好就业的。
化学生物学是自90年代中期以来的新兴研究领域。它培养学习化学与生物科学的基本理论、基本知识和实验、应用技能,受到基础研究和应用基础研究方面的科学思维和科学实验训练,具备应用研究、技术开发和科技管理的基本技能的高级专门人才。
生物化学专业就业方向:
化学生物学专业就业前景相当广泛,学生毕业后适宜到科研部门、高等学校从事研究工作和教学工作;适宜到化学、药学、医疗、生化制药、生物工程、无机新材料、化工、轻工、能源等行业,以及厂矿企业、事业、技术和行政部门从事应用研究、科技开发和管理工作,或者适宜继续攻读化学及相关学科的硕士学位研究生。
生物化学专业就业前景:
生物科学专业的本科毕业生在求职过程中存在着比较明显的“高不成、低不就”的现象。一方面,好的科研、企业单位是理想的择业对象,可是其要求自然也比较高,本科生的竞争优势不是很强,各个方面的能力都需要提高;另一方面,基层单位就业容易,可是条件差,发展也不太理想。对于求职来说,文凭其实只是一小方面,招聘单位对文凭作出规定,无非也是希望应聘者有更高的专业能力。所以说,专业知识、能力过硬才是最重要的条件,在学习的过程中有意识的锻炼、提高自身的专业技能,也是增强竞争优势的方法。

3. 生物化学经历了哪几个发展阶段

生物化学经历了3个发展阶段
①静态生物化学时期(1920年以前)研究内容以分析生物体内物质的化学组成、性质和含量为主;
②动态生物化学时期(1950年以前)这是一个飞速发展的辉煌时期;
③机能生物化学时期(1950年以后)真正意义上的现代的生命化学,蛋白质化学和和核酸化学成 为研究重点

生物化学经历了哪几个发展阶段

4. 生物化学经历了哪几个发展阶段?

生物化学经历了3个发展阶段
①静态生物化学时期(1920年以前)研究内容以分析生物体内物质的化学组成、性质和含量为主;
②动态生物化学时期(1950年以前)这是一个飞速发展的辉煌时期;
③机能生物化学时期(1950年以后)真正意义上的现代的生命化学,蛋白质化学和和核酸化学成 为研究重点

5. 生物化学发展历史

生物化学发展史
化学在生命科学中的地位:
二十世纪的头二十年是微生物称雄的时代。他们的显赫地位其后又被维生素取代了二十年之久。四十年代和五十年代,是酶的兴旺时期。八十年代以前的二十年中,基因热。          上世纪的后二十年神经和人类基因组计划发展很快。在这一段历史时期内,一个又一个医学学科走马灯似地变换着主导地位,而研究和教学则是在不断增多的相互独立的学科里进行着。
六十年前,医学院还只有解剖学系、细菌学系、生理学系、生物化学系和药学系。而且系与系之间比较疏远,没有联系。那个时候,遗传学系和神经生物学系在医学院里尚未问世。             路易.巴斯德,这个上世纪医学科学的巨匠和微生物学家是化学出身的。今日的基因工程把生物化学、遗传学、微生物学和生理学集为一体。这一新兴的基因化学的价值是如此巨大,实在无愧为人们赋于它的“革命性进步”的称号。
现代基础医学各学科的汇集与联系之所以紧密,最主要是因为它们具有共同的语言,即化学语言。这些学科中最具有描述性的解剖学和最抽象的遗传学,现在都渗透了许许多多的化学理论和技术。现在的解剖学是一幅包括了中等大小的分子、大分子的聚集体直至细胞器和组织的渐进图。正是这些大大小小的分子组成了有功能的生物体。遗传学的变化甚至更大。当遗传现象是否由已知的物理学原理操纵的这一命题作为正经的问题提出来时,也只不过是六十年前的事情。而今天我们则以一目了然的化学表达法来了解和研究基因、遗传现象和进化问题。染色体和基因可被分析了、合成了、重新安排了。新的物种也可随心所欲地创造出来了。一旦对染色体的结构与功能有了更深刻的认识,由此产生的对医学和工业的影响将会远远超过我们从现在用的基因方法大量生产稀有的激素、疫苗、干扰素和酶的成功所能得到的经济和社会效益。生物学家固然知道是酶决定了细胞的形状、功能和命运,但他们对酶的重要性和化学复杂性望而却步,因而对生物化学也尽量绕道而行。这是指六十年前。
“最好通过化学来生活”,这是杜邦(Du Pont)公司在持续数年的广告战中一直沿用口号。这一口号的寓义无非是告诉公众:塑料、除草剂和其它工业化学品对于我们个人与社会的美满幸福所能起到的作用。医学科学的汇集最早是由于路易.巴斯德的天才而崭露头角的。           巴斯德是一个化学家,他年青时阐明了具有相同化学结构的酒石酸由于其物理结构上的不同而分为两种分子,即镜象对映异构体。巴斯德创立的“疾病的菌源说”带有他化学基础和思想方法的烙印。他力图把疾病问题简化为基本的成分。他的实验途径是先将致病因子纯化为单一的形式,然后用纯化的因子再生疾病。因而可以说,由巴斯德创立的微生物学和免疫学是由化学中脱胎而来的。实际上,在1911版的大英百科全书上刊载的有关巴斯德生平的权威传记将他称为法国化学家,并誉为是公认的当时化学运动的最伟大的领导者。
在巴斯德的科学生涯中有一个严重的瑕疵:他阐明了是酵母细胞导致了酒精发酵,即蔗糖在厌氧条件下转变为乙醇和二氧化碳。之后,他又试图用酵母的抽提液来完成同样的功能,但他未能如愿。因此他下了这样的一个结论:除活细胞之外,其它一切东西都不可能进行这一极为复杂的化学反应。正是由于巴斯德的自信心、说服力和影响力,使进一步研究无细胞系统的乙醇发酵的努力被大大地泼了冷水。从此生机论变得根深蒂固,使现代生物化学的出现被延迟了三十年之久。
直至本世纪初,慕尼黑的爱德华.布希纳(Eduavd Buchner)才于无意之间发现了破碎的酵母细胞的发酵现象。本来他是用糖来保护酵母抽提液不至发生重复免疫反应,不料却发现了令人讨厌的发泡现象。进一步的研究使他阐明了糖被酵母液裂解所分解的产物---乙醇和二氧化碳。 巴斯德的运气不佳,他所用的巴黎酵母是蔗糖酶缺陷型,这是一个催化蔗糖糖代谢的起始反应的酶。布希纳则吉星高照,他的慕尼黑酵母抽提液中尚有相当量的这种酶保存着活力。生物化学并不是象有人想象的那样由有机化学衍生而来。尽管糖和氨基酸等底物与酶反应的产物都是通过有机化学的方法制备和鉴定的。确切地说,生物化学是从农学院和医学院的生理系和营养系脱胎而出的。借助于生物化学,人们可以如愿明白许多细胞功能的化学基因,例如发酵、光合作用、肌肉收缩、消化和视觉等。
基因工程的起源
基因化学也就是大家常说的基因工程的起源是什么呢?DNA、基因和染色体的分离、分析、合成和重排通常被认为是分子生物学的成就和领地。就算如此,那么什么是分子生物学?它的起源又是什么呢?如果把讨论的焦点集中在DNA的分子生物学,这里我可以列举几个不同的来源:第一个起源来自医学。艾夫里(Oswald Avery)以自己毕生的精力探索肺炎球菌肺炎的控制问题,有史以来第一次证明了DNA是储存遗传信息的分子。             第二个起源来自生物遗传学。微生物学家,其中有些是叛逃的物理学家,选择噬菌体(细菌病毒)作为研究对象,阐明了主要生物大分子DAN、RNA和蛋白质的功能。第三个起源来自生物分子的细微结构化学。蛋白质的X光衍射图谱提示了其三维空间结构。DNA的衍射图谱使我们了解了它的螺旋结构和它的复制与功能。第四个起源来自生物化学,即核酸的酶学、分析和合成。核酸酶将DNA拦腰斩为基因并分解成组成构件。聚合酶则把它们组合在一起,连接酶把DNA链连成基因,又将基因连成染色体。正是由于这些酶的存在才使得基因工程切实可行。这些酶在细胞内是用来催化基因和染色体的复制、修复和重排反应。          因而归根到底,现代分子生物学的成就仍属化学。大多数的分子生物学家操作着这种特殊形式的化学而没有认识到它就是化学。
但是,尽管已有了非同小可的业绩,分子生物学在回答一些细胞功能和发育等深刻的问题时仍然是张口结舌的。比如是什么控制了基因的重排以产生抗体?是什么决定了一个原始细胞发育成脑或骨?是什么构成了细胞生长和衰老的基础?一旦忽略了DNA蓝图的产物的化学,即忽略了代表细胞的机关和构架的酶与蛋白质的化学时,当今的分子生物学研究就开始蹒跚(pan shan)不前了。对脑的化学元素,无论是动物的还是人的,正常的还是有病的脑的化学元素的研究应给予足够的重视。
总之,化学语言是连接物理学与生物学、天文学与地学、医学与农学的纽带。化学语言极为丰富多彩,它能产生出最美的图画。我们应该传授和运用化学评议。这就是我们眼前的、未来的基因,也是本世纪生物、医学繁荣昌盛的基石。
生命的化学观 
吴宪教授(1893-1959)是我国杰出的生物化学家和营养学家,在国际上负有盛名。他在临床生物化学,特别是血液分析、气体与电解质的平衡、蛋白质的生物化学,特别是蛋白质的变性理论、免疫化学、氨基酸的代谢和营养学诸领域的研究工作,都是当时的先驱。 
物质结构繁简的等级
物质的繁杂程度略分为五级。(1)原子的繁杂程度称为第一级。(2)原子相结合而成为分子,最小的是氢,最大的是生物大分子。分子的繁杂程度称为第二级。(3)相同分子或不同分子相结合而成为分子聚集体,其种类无限,其状态不似分子。分子聚集体的繁杂程度称为第三级。(4)不同分子聚集体相结合而成为有形态的物质单位,其形态常可用显微镜观察。这就是生物学家所说的细胞。细胞种类之多,不可以数计。细胞的繁杂程度称为第四级。(5)细胞联合而成为多细胞物体,或为植物或为动物。其最繁杂者莫过于人体。多细胞物体的繁杂程度称为第五级。
上述五级一方面从一级过渡到另一级之间的界限并不同样清楚,另一方面,同属于一级的物质,其结构的繁杂程度可以相差很大,因而其现象(性质)也就相差很多。所以说,物质繁杂程度的级别越高,其结构的稳定性越低,其现象(性质)也就越多、越繁杂。 
结构与性质
物质的结构和性质,是一个物质的两个方面,知道它的结构,就可能了解它的性质。诚然,有时了解它的性质,并不一定知道它的结构。但是,在了解它的性质以前,必须先有结构的知识。对于人体的总结构,解剖学家、医学家已知道得很清楚。我们能理解四肢的活动是由于肌肉的伸缩,血液的流动是由于心脏的抽压,以及影像是怎样在视网膜上聚集的等,都是因为知道了这些器官的结构。
物质的结构和性质,是一个物质的两个方面,知道它的结构,就可能了解它的性质。诚然,有时了解它的性质,并不一定知道它的结构。但是,在了解它的性质以前,必须先有结构的知识。对于人体的总结构,解剖学家、医学家已知道得很清楚。我们能理解四肢的活动是由于肌肉的伸缩,血液的流动是由于心脏的抽压,以及影像是怎样在视网膜上聚集的等,都是因为知道了这些器官的结构。我们可以把肾比作滤器,把肺比作气包,因为我们在显微镜下已看到它们的组织结构。但是,神经怎样传导我们还无法理解,因为我们对于细胞的内部结构实际上还一无所知。等到对于活细胞结构的细节完全知道以后,对生命过程的理解就会如同理解钟表指针转动一样容易。
先有核酸,还是先有蛋白质?
在生物界,对于生命的起源曾有三种意见,即:
(1)最初的细胞是在没有核酸和遗传体系的条件下进行活动的,而核酸和遗传体系则是以后获得的;
(2)核酸为最先发生,它为蛋白质的进化提供信息;
(3)核酸和蛋白质两者须结合在一起才能形成一个活细胞的最初真正前体。
    目前,大多数学者都倾向于第二种意见,即先有RNA,再有蛋白质。但仍有争议。
生物化学中的物理化学
当今生化已从阐明生物化学的结构性质进入探讨生物分子间的相互作用和功能;生物分子间为何能在温和的条件下以惊人的速度在生物体内进行一系列严格有序和特定方向的化学反应;反应前后能量如何变化;有哪些因素影响着这些生物分子间的反应;酶促反应的机理和生物分子的结构功能关系如何等,这就使得物理化学越来越显示出它在生化中的重要地位。 
物理化学主要从理论上探讨物质结构与其性能间的关系,化学反应的可能性、反应速度和反应限度,反应机理以及反应过程中的能量变化关系等,是整个化学学科的理论基础。目前的研究表明,生物分子间的相互作用也是遵循各种物理化学规律的,也即这一套基本化学定律也支配着各种类型的生物分子的性质、机能和相互作用。
(1)生物化学中的化学热力学
(2)生物化学中的化学动力学
(3)生物化学中的电化学
总之,物理化学的各分支的理论可以阐明生化中许多问题,物理化学的研究方法在生化中具有十分重要应用。生物分子的反应服从于非生命界的化学定律,物理化学与生化间联系密切,可以预见,物理化学中的各种理论、研究方法在生化中将日益受到广泛应用,而生化的发展也必将进一步丰富物理化学的内容。
生物化学与司法鉴定 
受伤与死亡现象中的生化 :
 1.死亡时间的推测:在凶杀的刑事案件中,可根据尸体中一些生化物质的变化来推测尸体经过的死亡时间,如发育7小时内肝中DNA的含量随死时间的延伸而下降;脾中DNA的含量则上升;肾、心肌和骨骼肌在7小时内不变。以肝和脾中DNA含量变化的比值与死亡时间作图,可得一直线,用此直线来推测死亡时间其误差在16分钟之内。如果能在人体上也达到同样的精确度,在当今生活节奏快速的社会里也能相当正确地判断无误了。 
2.暴力死亡中的生化:
    (1)经过搏斗后机械性死亡的心肌中丁二酸脱氢酶和细胞色素氧化酶的活性有及糖原的含量会明显升高,要经过20小时之后才会明显下降。
    (2)机械性窒息(吊死和扼死)会引起死亡者的血液中成纤维蛋白水解酶的含量高于正常死亡的值,因此血液不凝固。急死者的血液也不凝固,所以判断时要结合其它方法。
    (3)溺死者的肺中过氧化物酶活性变化明显。由于进入的水深入肺部呼吸系统,器官受水的刺激后分泌出一些物质,使在口鼻之间形成蕈(xun)状泡沫,短时间内并不消失,此为何物尚无报道。 
3.性犯罪引起的死亡:鉴定时可在受害者身体及其衣服等犯罪现场中找到精子,或是污渍中有酸性磷酸酯酶活力,即使进行绝育手术的罪犯也能发现这种酶活力。 
个人识别和亲子鉴定 
1. 免疫法和多态蛋白鉴定法
2. DNA“指纹图谱”用于个人识别和亲子鉴定
3. 从个体的特征上来进行个人识别 
刑事侦察中的生化 
1. 指纹:由于手指皮肤排泄物中除了含有无机离子外,还含有维生素B2和B6化合物和氨基酸、蛋白质类化合物。利用激光照射在维生素B2和B6上产生荧光的特性,用彩卷拍摄激光照相来摄取指纹。
2. 血迹现场显示:国外用Luminol喷雾于现场,而后在黑暗中去寻找发光的斑点,此斑点常常是血迹,即使将现场进行一般性的打扫,也不能排除用此法可找出血迹。
生物化学与美学 
门捷列夫周期律揭示了自然界化学元素之间的本质联系。周期律在形式上和内容上极其对称、协调,纵横联系,精致巧妙,成为一个统一的整体,给人以美的感觉。这种美感实际上就是科学美(主要指理论美,它是自然美在科学理论上的表现)的一种显现。 
从分子水平看人体,象蛋白质、核酸等生物大分子的分子结构与其功能相互默契、对立统一,为完成生命活动过程的生理功能和代谢变化提供了物质前提。例如,血红蛋白的四个亚基和四个亚铁血红素分子构成的的四聚体是血红蛋白结合或放出氧分子的精巧结构,反映在理论上便是蛋白质结构与功能统一的学说;酶对底物催化作用的特异性及酶与底物分子之间的诱导契合,反映在理论上便是酶作用的诱导契合学说;DNA分子的两条多核苷酸链相互盘绕而成的结构,反映在理论上便是DNA分子的双螺旋的结构模型。
法国著名分子生物学家莫诺也赞赏这个模型的“雅致”---简单、对称、和谐。这个模型,从美学角度看,也是一个美的模型。在生物化学、分子生物学领域内,这样的例子是很多的。           这些理论(假说、模型)不仅从分子水平反映了生命运动的客观规律,具有重大的科学价值,而且理论本身还给人以动人心魄的美感力量,具有不应忽视的审美价值和美学意义。
当然,应当看到,科学不等于艺术。科学(包括生命科学在内)的任务是求真,也就是忠实地揭示自然界,包括生命世界客观运动规律,客观性、真实性是第一位的。一个违背客观真实性的“理论”,无论其表现形式是多么美,那也是毫无科学价值的。尽管如此,我们也应看到,一个科学工作者,如果能从美学角度提出问题和思考问题将会是有益的,将会有助于我们的科学思想、科学创造。 
马克思说过:“人还按照美的规律来创造。”(《1844年经济学哲学手稿》)人们常称赞爱因斯坦的科学方法“在本质上是美学的、直觉的”,“可以说,他是科学家,更是个科学的艺术家”(《纪念爱因斯坦文集》)。在生命科学领域内,譬如说,遗传密码理论的建立,DNA双螺旋模型的诞生等,固然主要依靠充分的实验事实的支持和严密的逻辑论证,但是应当注意,非逻辑的直觉方法和审美的直感对于这些开创性的崭新理论的提出,也并非毫无意义。科学与艺术、生物化学与美学,尽管是两个不同的范畴,然而它们之间并不是隔着一条绝对不可逾越的鸿沟。在创造性思维的过程中,它们常常可能成为携手并进的伴侣。

生物化学发展历史

6. 化学生物学专业的发展历史

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Schreiber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Schreiber博士的习惯称谓,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。与这些相比,化学生物学使用小分子作为工具解决生物学的问题或通过干扰/调节正常过程了解蛋白质的功能。在某种意义上,使用小分子调节目标蛋白质与制药公司发展新药类似。但是,当所有公司的目标蛋白质到目前为止仅是约450种的时候,人类基因组计划为我们带来了至少几万个目标蛋白质。最终的目标是寻找特异性调节素或寻找解开所有蛋白质之谜的钥匙,但这需要更系统和整体的方法而并非传统方法。化学生物学看起来是有希望的答案。系统的化学生物学仅仅诞生于90年代中期,部份是由于基础条件到那时才刚刚完备。代表性的技术进步包括机器人工程,高通量及高灵敏度的生物筛选,信息生物学,数据采集工具,组合化学和芯片技术例如DNA芯片。化学生物学更普遍的被叫做化学遗传学(chemicalgenetics),而且它正在扩展到化学基因组学。和经典遗传学相比较,小分子Schultz博士并不是取代或超越基因表达,而是被用于抑制或活化翻译过程。化学生物学、计算生物学与合成生物学,在生物芯片技术、计算模型方法与基因网络设计等方 面构成了现代系统生物学与系统遗传学的重要技术基础。正向研究法综述在正向法中,目标生物学现象第一次被定义,然后引起被寻找现象的分子选择自许多被应用的分子。被选择的分子能被附到某些蛋白质上而且抑制/活化它们,引发重要的修饰,然后与分子相连的蛋白质被检查并研究。下面是使用正向法发现和发展肌基质蛋白的例子。首先,为了获得足量得化合物以引发要得到的现象,通过组合化学的合成方法制得嘌呤文库。多种化合物可与放射性研究引起的不同变异相比较。有关文库合成及应用在其它章节有详述。已经分化的神经原细胞和肌肉细胞很少被增殖。因此,一旦受伤,细胞长不好,恢复很难。这项研究的最初目的是为了找到一种化合物来引起改变肌肉细胞分化,达到再生目的。分化的肌肉组织构成交织的管状结构。几百个嘌呤类化合物被在96孔圆片上植入潜伏肌肉组织中,找到了能够分离相连接的组织的化合物。这种化合物自肌管(myotube)隔断(severing)嘌呤(purine)命名为myoseverin(肌基质蛋白)。事实上,肌基质蛋白并不仅切断肌管分离细胞,而且洗涤化合物并添加必需的养分以帮助增殖。更令人激动的是如果增殖的细胞开始分化,它们又造出肌管。换言之,如果这种化合物被注入组织,一部分肌肉细胞就可期望再度生长并增殖,因而产生新的肌肉组织。虽然发现能够诱导需要的现象的化合物是最重要的前步骤,对与化合物反应的目标蛋白质的细致检查然后理解其活性和角色才是真正的辛苦工作。如果需要的现象定义得好,是否存在活性化合物的研究结果可以在短时间内显示。在肌基质蛋白的例子中,当细胞结构迅速改变时,预计细胞结构的构建蛋白质受到进攻,可以使用带有荧光标记的抗体观察细胞图像。然后是染色的肌球蛋白,它是体细胞的重要组成部分。绿色的是肌球蛋白,蓝色的是核。肌基质蛋白处理前后的差异是显而易见的。在肌基质蛋白处理之前,细胞被统一连接,但是处理后,可以看到细胞相互分离。然而,是否肌球蛋白是目标蛋白质还不能确定。一些骨骼蛋白质是染色了的但是结果是相似的。可是,当使用微管蛋白使微管染色的时候,却得到了有趣的数据。同样,绿色是微管蛋白,蓝色是核。在被肌基质蛋白处理之前,与先前的照片类似,细胞与微管紧密相连,但是以肌基质蛋白处理过的细胞表现出破裂的微管。因此,一般猜测肌基质蛋白直接的或间接的攻击微管蛋白或微管。微管是个管形结构,含有a,b微管蛋白组合,它参与了支持细胞结构和染色体运动。微管蛋白有GTP连接位点,也是制造微管过程中GTP水解制得GDP的GTP酶。微管含有增长+末端和消除-末端。在细胞分裂中,染色体转移需要良好控制的微管的形成和破坏。天然物质(vincaalkaloids,cholchicine),破坏微管或阻止微管蛋白的合成,干扰正常细胞的分裂。Ch正向法和逆向法olchicine是被用于无核西瓜的物质。从另一方面来说,紫杉酚(taxol)过度稳定微管并阻止其动力学变化,也因其停止正常细胞的分裂而被用于抗癌药。为使微管正常工作,微管联合蛋白(MAP)也非常重要。所以,还不清楚肌基质蛋白直接在微管蛋白还是其它MAP上发生功能。为了检验这一点,从Cytoskeleton中提取了纯净的微管蛋白,它在特种溶剂中制造微管。当微管被插入时,管形结构明显消失。所以,这证实了肌基质蛋白直接在微管蛋白或微管上发生作用。根据以前的经验,已证明微管蛋白在体外被肌基质蛋白进攻,但是在体内怎么样呢?为了寻找具有生物活性的分子与之成键的蛋白质,普通大小的固相树脂被用于活性分子的亲和力矩阵,然后蛋白质被钓出。肌基质蛋白上被加以连接分子,然后与固相树脂相连做成钓索。然后浸入细胞质混合物一段时间,蛋白质与树脂相连并被分析。然而,由于肌基质蛋白的活性和蛋白质合成现在被中止,这项工作不容易。这是化学生物学方法中众所周知的问题。在肌基质蛋白的例子中,如果不是使用连接分子与树脂相连,叫做链霉抗生素蛋白(Streptavidin)的生物素与蛋白质强烈成键,一种强活性官能团的亲核分子。这种方法的优点是引入了亲和分子,简单的将其插入活细胞内就可与目标蛋白质成键,而不是把细胞研碎而混合蛋白质。如果目标蛋白质与分子成键,化学活性基团将以共价键与蛋白质的亲核部分结合,因而可以通过生物素使链霉抗生素蛋白体与目标蛋白质成键。已证明实验后体内微管蛋白与亲和分子成键。综上所述,由筛选系统发现的肌基质蛋白使得已分化的肌细胞再生成为可能,已证明微管蛋白引起了这种现象。与经典遗传学相比,人们可以掌握出现的目标基因并甚至得到控制目标蛋白质活性的小分子开关。这种肌基质蛋白,在经过实验后,可被用作新的药物候选者。逆向研究法综述在逆向法中,目标蛋白质受到化学物质进攻,首先被分类,然后可以通过观察插入相关化学物时的结果作用来分析目标蛋白质的体外功能。这里有一个这种方法的实例:purvalanol的发展和应用。细胞分裂是多种完备功能的蛋白质的和谐演出。CDK(细胞周期蛋白依赖性激酶)是每步细胞细胞周期和CDK分裂中的控制开关蛋白质,其中,CDK2参与了G1到S而CDK参与了G2到M。一些寻找它们特定功能的研究非常活跃,正在进展。所以,在这项研究中我们决定寻找能够抑制CDK1或CDK2功能的化合物。以正向法制得的嘌呤文库被用于在纯净的CDK1和CDK2上筛选酶抑制剂。之所以使用嘌呤是为了让嘌呤类物质通过辅酶与ATP竞争结合位点。为了加速筛选过程,通过使用放射性标记的ATP和组蛋白在96圆片上使酶活化,然后测量磷酸基自用硝基纤维素滤纸过滤出的蛋白质转移到组蛋白这过程中的所有的放射性。由olomocine起始,(IC507mM),几步重复之后我们得到约1000倍活化的purvalanol系列化合物。这些化合物同等程度抑制CDK1和CDK2。这是因为两种酶都是通过非常相似的路线建立起来的,它们的ATP结合位点也相似。如果CDK1和2被抑制,将有什么发生呢?由于众所周知的事实,这些酶在有丝分裂的每一步都扮演了重要角色,研究的第一步就是观察对易于观测有丝分裂的青蛙卵提取物的作用。在这个实验中,注入激素以诱发更多排卵,从卵中提取出必要的物质。当植入从青蛙精子提取的DNA时,卵细胞误识其为受精,并模仿细胞分裂。通过控制中期(metaphase)Ca的数量可以中止细胞分裂。卵细胞对这个实验非常有用,因为它们含有大量的蛋白质。为了使图片清晰,核DNA染成蓝色而微管蛋白染成红色。在正常阶段,DNA折叠以形成染色体并排成一行。然后微管连到其上将其分到两边。但是,如果在这个阶段加入purvalanol,DNA不会完全折叠,微管就找不到它们的连接位点。这应该是进攻了G2到M的步骤。可以说,对CDK1的抑制强于CDK2。另外,如果肌基质蛋白同时被加入,DNA一点也不折叠,而且微管结构完全消失。这可能是G2阶段后紧随的M阶段的微管受到进攻。为了查证哪一种蛋白质与purvalanol成键,使用了琼脂树脂亲和力柱钓出未知的蛋白质。通体内微管蛋白常,在亲和力柱中,由于柱中其它碱性物质的存在,甚至一些没有任何选择性的蛋白质也与目标蛋白质一同获得。为了分离这些不要的蛋白,使用了以purvalanol类无亲和性物质做成的相对亲和力柱。培养的卵提取物经柱子处理后过滤,亲和力柱(Pur-97矩阵)在应用purvalanol前后(A)表现出非常相似的结果,但是相对亲和力柱出现了正常有丝分裂的步骤(B)。结果说明亲和力柱仅吸附重要的蛋白质,参与正常的有丝分裂,在过滤步骤中与卵提取物分离。因此,一个可行的测试是到重新注入认为已被去处的蛋白质,检查正常有丝分裂是否再次发生。由于已发现purvalanol抑制CDK1或CDK2,当每个酶被用于(A)情况的时候,CDK不显示任何变化,但是CDK1清楚显示了紊乱有丝分裂步骤。这个结果明确解释了CDK1是(A)状态的不足因素。另一方面,(A)和(B)柱吸附的蛋白质被过滤而且以阴离子洗涤剂十二烷基磺酸钠(SDS)处理,然后通过聚丙烯酰胺凝胶电泳分离。两柱都吸附的蛋白质被忽略,考虑到它们在柱子上随机附着,或者通常与嘌呤结构成键,只有亲合性柱吸附的蛋白质被证实是CDK1。为了检查肌基质蛋白和purvalanol在卵提取物以外的其它活细胞上的作用,也处理了U937,一种白血病细胞。蓝色是染色的DNA,绿色是染色的微管。小盒子是一个正在分裂的细胞。在普通的中期亲和性的肌基质蛋白分子,着丝点分裂到细胞两边,DNA折叠中的微管在中间排列。微管与它们连接然后将它们牵引到细胞的两端。肌基质蛋白在没分裂的细胞上不产生作用,但是通过破坏微管为离散结构而影响分裂的细胞。同时,以purvalanol处理的细胞表现出未收缩的DNA和已经分裂为两个但没有到达指定位置的着丝点。这是在G2-M期中止的结果。另外,细胞变得比正常细胞大。这是因为尽管中止了细胞周期,细胞仍然进行蛋白质合成和新陈代谢。

7. 生物化学与生物物理进展的发展状况

1974年以来,《生物化学与生物物理进展》 已经具备了现代科技期刊的基本要素。(1)初步被国际学术界认知。《生物化学与生物物理进展》目前被SCI、CA、俄罗斯文摘杂志等国际权威检索系统收录,每年均有国际科学工作者直接投稿。近5年刊登海外来稿5篇。2009年起为全部论文注册DOI,世界各地的读者均可通过这一平台检索、阅览、引用该刊。(2)被国内生物学界广泛认可。《生物化学与生物物理进展》被包括中国科技论文与引文数据库、中国学术期刊文摘、中国生物学文摘、中国科学引文数据库、中国期刊网、中国学术期刊(光盘版)、万方数据——数字化期刊群、中国学术期刊综合评价数据库等在内的我国各大检索系统收录。国内年被引频次过1000次,自引率低于10%。2006年-2010年间,年均来稿量超过1000篇,退稿率大于80%,发表论文来自包括台湾、香港在内的28个省(市、自治区)。这些数据表明,《生物化学与生物物理进展》在我国生命科学领域具有广泛、坚实的作者和读者基础,这是刊物进一步向精品学术期刊发展的重要保障。(3)科学内涵具有前沿性和张弛度。《生物化学与生物物理进展》的科学内容既包括具有广泛和长期影响的基础学科(如生物化学,分子生物学,生物物理学,神经科学等),也涵盖生命科学相关的新兴领域(如基因组学,蛋白质组学,系统生物学等)。刊物开设综述与专论、研究报告、研究快报、微型述评、技术与方法等十余个栏目,报道内容丰富,形式灵活多样。2011年又新开辟“要文聚焦(Scientific News and Perspectives)”栏目,进一步丰富报道内容,也增强了刊物的学术导向性。(4)编辑、出版达到或接近国际同类刊物水平。《生物化学与生物物理进展》建立了规范的学术质量审查程序和严格的同行评议制度,同时,数量充足、作风严谨、学科覆盖全面的审稿专家队伍确保了审稿工作的质量和效率。截至2011年,《生物化学与生物物理进展》的审稿专家队伍共有 1000余人,其中包括海外专家近100人。《生物化学与生物物理进展》建立了基于网络的稿件管理系统,论文投稿-审理-发表实现全程网络化,全部被录用论文在录用后一周内网络预发表。论文审理周期、刊物报道时效均与国际同类学术期刊相当。此外,刊物版式设计美观大方,编排规范,印刷装帧精良。(5)富有活力的高水平编委会。编委会是期刊发展的重要学术保障和组织基础。2010年成立的《生物化学与生物物理进展》第六届编委会由50名编委组成,聘请梁栋材院士、杨福愉院士担任顾问。王大成院士担任主编,强伯勤院士、郭爱克院士、徐涛研究员、赫荣乔研究员、刘力研究员、唐捷研究员、陈文雯副编审分别担任副主编。本届编委会是以中青年科学家为主体的学术团体,50名编委来自全国12个省(市)的23个科研单位(或高等院校),平均年龄49岁。

生物化学与生物物理进展的发展状况

8. 生物化工的发展

生物技术产业的投资利润率高达17.6%,是信息产业的2倍。近十年,全球生物技术产业的产值以每3年增加5倍的速度增长。我国生物化工行业经过长期发展,已有一定基础,特别是改革开放以后,生物化工的发展进入了一个崭新的阶段。生物化工产业的发展与传统化工相比优势明显,国家对生物化工产业的发展十分重视,尤其是在生物化工技术方面,我国“863”和“973”计划都将生物技术纳入重点资助领域,生物化工产业化步伐正在加快,生物化工产业发展势头良好;向君分析将来化工领域20%-30%的化学工艺过程将会被生物技术过程所取代,生物技术产业将成为21世纪的主导产业之一,生物化工将成为21世纪的重要化工产业。认为,由于生物化工涉及面广,涉及的行业多,所以从事生物化工的企业较多,虽然由于行业竞争日趋激烈,生物化工企业有较大幅度减少,但与生命科学(主要指医药和农业生化技术)诸侯割据的局面相比,生物化工行业依然是百花齐放,百家争鸣。既有像诺华、捷利康等从事生命科学的世界性大公司,也有像DSM、诺和诺德等大型的精细化工公司,当然也有在某一方面有专长的小公司如Altus等。而且,由于世界大公司正把注意力向生命科学部分转移,生物化工行业百花齐放的局面在很长一段时间内不会有较大改变。全球生物化工年销售额在400亿美元左右,每年约以8%-10%的速率增长。从产品结构来看,生物化工领域生产规模范围极广,市场年需求量仅为千克级的干扰素、促红细胞生长素等昂贵产品与年需求量逾万吨的抗生素、酶、食品与饲料添加剂、日用与农业生化制品等低价位产品几乎平分秋色。具体来看,高价位的产品市场份额在50%-60%,低价位的产品市场份额在40%-50%。而且,根据生物化工的发展趋势及人们对医药卫生的重视来看,高价位产品的发展速率高于低价位产品。生物化工涉及面广,许多生化公司都有自已的专长,它们之间为了商业利益的合作也非常活跃。此外,随着从事传统行业的生产厂家的加入,由于技术与生产方面的原因,它们与从事生物化工开发与生产的企业合作也很频繁。所有这一切,都使生物化工行业的合作越来越广泛。