化學(xué)生物學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展現(xiàn)狀

錢嘉玥(南京市第十三中學(xué)，江蘇 南京 210008)

化學(xué)生物學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展現(xiàn)狀

錢嘉玥(南京市第十三中學(xué)，江蘇 南京 210008)

化學(xué)生物學(xué)作為一門90年代中期才興起的的學(xué)科，其顯著特點便是交叉性。它在近幾十年的蓬勃發(fā)展過程中取得了許多重大的科研成就與突破?；瘜W(xué)生物學(xué)作為一個十分寬廣的研究方向，其知識涉及生物學(xué)、化學(xué)、醫(yī)學(xué)、藥學(xué)等諸多領(lǐng)域?；瘜W(xué)生物學(xué)強調(diào)學(xué)科之間的相互聯(lián)系與相互融合，主要借助于化學(xué)研究的手段與方法，在分子的層面上來探尋生命進程中的奧秘并揭示其機理。本文主要以化學(xué)生物學(xué)學(xué)科的誕生與發(fā)展為背景，就化學(xué)生物學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展現(xiàn)狀進行梳理與歸納。

化學(xué)生物學(xué)；發(fā)展現(xiàn)狀；交叉學(xué)科

1 化學(xué)生物學(xué)的誕生與發(fā)展

化學(xué)生物學(xué)誕生的里程碑式事件便是1828年德國化學(xué)家弗里德里?！ぞS勒合成了第一個有意義的有機物——尿素。從此，化學(xué)與生命學(xué)科這兩個看似毫無相通之處的學(xué)科開始融匯貫通并發(fā)展出了一門新興的前沿交叉學(xué)科——化學(xué)生物學(xué)?；瘜W(xué)生物學(xué)的重要性便體現(xiàn)在化學(xué)學(xué)科以及生命科學(xué)的相互融合上，隨著學(xué)科的進步與發(fā)展，不僅加快了生命學(xué)科的迅速發(fā)展，同時也為化學(xué)學(xué)科的轉(zhuǎn)化升級提供了極大的幫助。這門新興的交叉學(xué)科從誕生到現(xiàn)在不過幾十年，卻在這短短的幾十年內(nèi)迅速蓬勃發(fā)展并取得了諸多成就。

化學(xué)生物學(xué)的核心在于它是一門運用化學(xué)知識來探究生命過程的前沿交叉學(xué)科。主要通過化學(xué)的手段與方法，在分子的層級上來研究生命過程、探索生命方法，用來了解疾病的過程以及藥物作用的機理，從而對新藥的開發(fā)起到幫助，使人類再一次將生命的軌跡延長。化學(xué)生物學(xué)研究主要是以具有活性和功能的小分子化合物為基礎(chǔ)，通過生物的技術(shù)方法尋找它在生物體內(nèi)的靶向作用分子,并研究它們之間的相互作用關(guān)系,進一步運用化學(xué)方法對其進行相應(yīng)功能的結(jié)構(gòu)優(yōu)化和改造,從而開發(fā)出全新的具有特定功能的活性小分子，進而探索它們在生物體內(nèi)的相互作用機制,揭示生理或病理過程的發(fā)生、發(fā)展原理,并依據(jù)此來對診斷和治療措施進行進一步的優(yōu)化和完善。

2 化學(xué)生物學(xué)的發(fā)展現(xiàn)狀

作為一門交叉學(xué)科，化學(xué)生物學(xué)所涵蓋的內(nèi)容比較寬泛，方向也比較多樣化，就化學(xué)生物學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展現(xiàn)狀進行梳理與歸納，本文主要針對化學(xué)生物學(xué)領(lǐng)域的三個熱點研究方向的發(fā)展現(xiàn)狀進行闡述：

2.1 化學(xué)遺傳學(xué)——采用小分子活性化合物作為探針,探索和控制細胞過程

化學(xué)遺傳學(xué)的原理就是借助化學(xué)小分子化合物來協(xié)助解決生物領(lǐng)域存在的問題，或通過干擾、調(diào)節(jié)正常的生理過程來解析蛋白質(zhì)的功能?；瘜W(xué)生物學(xué)的本意就是運用化學(xué)的手段和方法來探究生命過程的發(fā)生及發(fā)展，而遺傳作為生命過程中重要的一個環(huán)節(jié)，自然也是研究的重點。在傳統(tǒng)生命科學(xué)的研究中，對遺傳問題進行探究的方法通常是對某一特定蛋白質(zhì)進行基因編碼的定點突變，再從生物的表現(xiàn)型中找出發(fā)揮關(guān)鍵調(diào)控作用的突變子，從而進一步發(fā)掘二者之間的相互作用機制。而化學(xué)的小分子活性化合物剛好可以起到這樣的作用——作為探針來探索與控制生物體的生命過程。同時，化學(xué)遺傳學(xué)還可以利用化學(xué)的手段合成特定的分子，對生物的正常遺傳狀態(tài)進行干擾，并對此種情況的表現(xiàn)型進行實驗，從而更好地消減疾病以及預(yù)防和改善先天性遺傳病。

2.2 生物體系的小分子調(diào)控中分子識別和分子間相互作用的化學(xué)研究基礎(chǔ)

在自然界所擁有的東西中，人們所了解的遠少于人們所未知的東西。對于生物學(xué)來說，新的生物活性物質(zhì)也在不斷涌現(xiàn)。對于未知的新物質(zhì)，傳統(tǒng)的生物學(xué)研究手段并不能夠讓人們完全的了解它們，這時候就可以借助于化學(xué)的研究方法如X射線晶體學(xué)、多維核磁共振、合成化學(xué)等進行分析研究，從而得出小分子與生物大分子相互作用的機制和機理，甚至在化學(xué)鍵的水平上研究分子間的信息傳遞以及相互識別，闡明生命過程的發(fā)生、發(fā)展機制。

2.3 分子進化及其系統(tǒng)工程的研究

分子進化是在達爾文進化論的基礎(chǔ)之上，在分子層級上做的更進一步延伸和拓展。一方面,研究分子進化是探尋生命起源、研究進化機制的重要內(nèi)容；另一方面,研究天然化合物的生物合成和演變現(xiàn)象,揭示經(jīng)過核酸、蛋白質(zhì)和糖等生物大分子的突變和選擇改變生物性狀進化的分子機制。由此看來，這些研究的推進，不僅可以幫助我們了解自然中分子進化的奧秘同時還可以推動相應(yīng)的理論研究甚至發(fā)展出分子進化工程這一新興的研究方向，使眾多的分子在試管中進行大批量突變,然后再依據(jù)實驗?zāi)康暮腿藶樾枨筮M行篩選，從而得到人們想要的分子,包括藥物先導(dǎo)化合物的篩選、激酶抑制劑的開發(fā)、受體拮抗劑的獲得等，都可以通過分子進化工程快速高效地實現(xiàn)。這些實驗方法很有可能被用來進行藥物的設(shè)計和篩選。

3 結(jié)語

作為一門新興的交叉學(xué)科，化學(xué)生物學(xué)經(jīng)過短短幾十年的發(fā)展就已經(jīng)取得了有目共睹的成就。進一步加深對這個新興交叉學(xué)科的研究,不僅具有深遠的科學(xué)意義，同時也具有廣闊的應(yīng)用價值。例如，開發(fā)全新的具有特異性功能的活性小分子可以推動新藥研發(fā)的進程，從而改善傳統(tǒng)藥物研發(fā)的方式方法；研究生物催化和生物轉(zhuǎn)化可以發(fā)展高效生物催化體系，進而改善傳統(tǒng)化學(xué)生產(chǎn)工藝?；瘜W(xué)生物學(xué)作為一門新興的交叉學(xué)科,其進一步發(fā)展不僅能給生物科研領(lǐng)域注入新的活力,帶動相關(guān)學(xué)科的進步，同時也能給相關(guān)的應(yīng)用領(lǐng)域,如生物醫(yī)藥工程、農(nóng)業(yè)綜合開發(fā)、環(huán)境污染改善等領(lǐng)域帶來新的發(fā)展機遇。

[1]吳厚銘.化學(xué)生物學(xué)——新興的交叉前沿學(xué)科領(lǐng)域[J].中國科學(xué)院上海有機化學(xué)研究所生命有機化學(xué)國家重點實驗室,2000.

[2]趙先英.化學(xué)生物學(xué)的發(fā)展歷史與現(xiàn)狀[J].第三軍醫(yī)大學(xué)化學(xué)教研室,2004.

[3]王世敏.化學(xué)生物學(xué)的科學(xué)內(nèi)涵及其發(fā)展[J].湖北大學(xué)化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院,2002.

錢嘉玥（1999-），性別：女，籍貫：江蘇省無錫市，研究方向：化學(xué)生物學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展現(xiàn)狀。