化学在分子生物学和生物技术中的作用
分子生物学检验技术
分子生物学检验技术分子生物学检验技术是一种用于研究和分析生物分子如DNA、RNA和蛋白质的技术手段，广泛应用于生命科学研究、医学诊断、药物研发等领域。
它的发展给生物学和医学研究带来了革命性的变化，为人类健康和疾病治疗提供了重要手段。
分子生物学检验技术有多种方法，其中最常见的包括：聚合酶链反应（PCR）、核酸杂交、DNA测序、蛋白质电泳等。
这些技术在生物学研究和医学诊断中发挥着重要作用。
聚合酶链反应（PCR）是一种通过体外扩增DNA片段的技术。
它利用DNA聚合酶酶和引物，通过多次循环反应，在较短的时间内扩增出大量目标DNA片段。
PCR技术广泛应用于基因检测、病原体检测、遗传疾病筛查等领域。
核酸杂交是一种通过互补配对原理来检测目标序列的技术。
它利用标记的探针与待测样品中的目标DNA或RNA序列互相结合，通过检测探针的标记物来确定目标序列的存在与否。
核酸杂交技术广泛应用于基因表达研究、病原体检测、基因定位等领域。
DNA测序是一种确定DNA序列的技术。
它通过化学或物理方法对DNA 分子进行断裂、扩增和测序，最终确定DNA的碱基序列。
DNA测序技术是基因组学研究的重要工具，也是研究基因突变、病因分析等领域的基础。
蛋白质电泳是一种通过电场作用使蛋白质在凝胶中分离的技术。
它根据蛋白质的大小、电荷和结构差异，将混合样品中的蛋白质分离成不同的条带，从而实现对蛋白质的分析和检测。
蛋白质电泳技术广泛应用于蛋白质组学研究、疾病标志物筛查等领域。
除了上述常见的技术，分子生物学检验技术还包括许多其他方法，如基因芯片技术、原位杂交技术、蛋白质质谱等。
这些技术在不同领域有着特定的应用，为科学研究和医学诊断提供了更多的手段和思路。
分子生物学检验技术的发展不仅推动了科学研究的进展，也在医学诊断和治疗中发挥着重要作用。
例如，在基因检测中，通过分子生物学检验技术可以检测人体携带的致病基因，帮助人们了解自己的遗传状况，预防或早期干预遗传性疾病。
生物化学在医药领域的应用
生物化学在医药领域的应用生物化学是研究生物分子结构、生物合成和代谢过程的科学，广泛应用于医药领域。
通过对生物体内分子的研究，生物化学为药物研发、疾病诊断和治疗等方面提供了重要的支持和指导。
本文将探讨生物化学在医药领域的几个重要应用。
一、药物研发药物研发是医药领域中最为重要的应用之一。
生物化学通过研究生物体内的各种代谢途径、酶的催化作用和蛋白质的结构功能等来揭示药物的作用机制，为药物分子的合理设计和优化提供依据。
例如，在抗癌药物研发中，生物化学可以帮助科学家理解癌细胞的生物化学特征，从而开发出具有靶向性的抗癌药物。
此外，生物化学还可以通过研究药物的代谢途径和药物-蛋白质相互作用等来优化药物的吸收、分布、代谢和排泄（ADME）特性，提高药物的疗效和安全性。
二、疾病诊断生物化学在疾病诊断中发挥着重要的作用。
临床上，医生通过检测血液、尿液和组织等生物样本中的生化指标来判断机体健康状况和疾病状态。
例如，常见的血液生化指标包括血糖、血脂、肝功能指标等，这些指标可以帮助医生评估糖尿病、高血压、肝炎等疾病的程度和进展。
此外，生物化学还可以通过检测血液中特定的蛋白质标志物来辅助疾病的早期诊断。
例如，前列腺特异性抗原（PSA）是前列腺癌的标志物，通过检测PSA的水平可以早期发现前列腺癌，提高治疗的效果和预后。
三、药物治疗监测生物化学在药物治疗监测中也起到了重要的作用。
在临床上，许多药物的治疗效果和安全性与血液中的药物浓度密切相关。
生物化学可以通过测定血液中药物的浓度来指导药物的使用剂量和频率，并且及时调整治疗方案，最大限度地提高疗效和减少副作用。
典型的例子包括抗生素、抗癌药物等。
此外，生物化学还可以通过测定血液中药物代谢产物的浓度来评估病人对药物的代谢能力，帮助医生选择合适的药物和剂量，个体化地进行药物治疗。
四、蛋白质工程蛋白质工程是一种利用生物化学和分子生物学的方法对蛋白质进行改造和优化的技术。
通过对蛋白质的结构和功能进行改变，可以增加蛋白质的稳定性、活性和选择性，应用于医药领域。
生物化学与分子生物学学科简介
生物化学与分子生物学学科简介生物化学与分子生物学是生物学一级学科下的一个较新和热门的二级学科，着重对学生进行在生物化学与分子生物学的基本理论和研究手段、方法方面的培养和训练，从分子水平研究生命的现象。
由于分子生物学理论和技术向其它各学科的渗透，从而不断产生新的边缘学科和交叉学科。
因此，分子生物学已成为当代生命科学发展的主流，在今后相当一段时间内，它将是生命科学乃至自然科学领域内的核心科学之一。
本学科师资力量雄厚，现有教授10人、副教授5人，其中具有博士学位的教师7人，且大多数导师年富力强，其学术造诣受到国内外同行的高度评价和认可。
学科已经形成了梯队合理，教学和科研整体实力较强，团结进取，有较大发展潜力的创新群体。
多年来从事着国家、教育部、农业部和省、市等层面的基础、应用基础、攻关、科技成果转化等方面的课题研究工作，如国家“863”、“973”项目、国家自然科学基金项目、国家和省部级人才基金等研究项目，此外还有国际合作项目。
本学科集中了我院生物化学与分子生物学研究的优势，在教学和科研上形成了以水生生物为实验材料的专业特色。
多年来本专业的教师一直从事核酸结构与功能、蛋白质（酶）的纯化与功能鉴定、转基因鱼、分子遗传标记在水产养殖动物育种上的应用、海洋生物技术、海洋生物活性物质的提取与功能等方面的研究。
目前有二个研究方向：1、水产养殖动物分子生物学；2、水产养殖动物基因工程。
本学科设有生物技术教研室、生物技术实验室、基因工程实验室、生物化学实验室、酶工程实验室、发酵工程实验室和细胞工程实验室。
具备供教师和研究生使用的总额达400多万元的相关仪器设备，如：核酸工作站、凝胶成像系统、超纯水系统、ABI377测序仪、培养箱、高速冷冻离心机、荧光可见分光光度仪、制冰机、分子杂交箱、发酵PCR仪、CO2罐、蛋白分步收集器、超低温冰箱、空气浴摇床等。
什么是分子生物学
什么是分子生物学分子生物学是一门崭新的科学，由于它是20世纪发展起来的新兴学科，它在未来也将产生重大的影响。
下面将介绍分子生物学的几个基本概念并阐述它的重要性：一、什么是分子生物学？分子生物学是一门研究分子水平生命现象和自然关系的新科学。
它使用分子生物学手段，利用化学、物理和生物技术，探讨以分子和最小细胞为基础的生物学过程。
分子生物学以DNA、RNA、蛋白质和其他分子结构为框架，结合生物信息学，解析各种生物过程及其分子机制。
二、分子生物学的方法分子生物学有许多研究方法和工具，主要包括基因测序、分子标记、克隆技术、蛋白质分析、遗传学和定量PCR的技术。
（1）基因测序：基因测序是分子生物学研究最常用的技术，它是一种可以分析DNA片段顺序和检测DNA表达状态的技术。
（2）分子标记：分子标记是将一种活性体与另一种它可能与之具有共同性质的生物活性体混合，以产生一种可检测的化学反应的技术。
（3）克隆技术：克隆技术是指利用可重组DNA技术在一个宿主上复制目标DNA片段、克隆它们作为载体的技术。
（4）蛋白质分析：蛋白质分析是指利用紫外分光光度计、流式细胞仪等分析仪器，研究蛋白质结构、凝胶电泳分析、质谱分析以及免疫学方法等技术来检测蛋白质结构和性质的方法。
（5）遗传学:遗传学是指研究基因在细胞中的表达、基因间相互作用及其在不同生物间的进化变异，以及它们在适应性演化中的作用的学科。
（6）定量PCR：定量PCR是指使用定量PCR技术研究DNA序列，利用荧光基因特异性引物和特异序列来检测、建库和定量分析DNA。
三、分子生物学的重要性（1）分子生物学能够探究生命的奥秘；（2）通过分子生物学，我们可以更好地了解遗传基因是如何影响人类生理和心理行为；（3）分子生物学可以帮助我们更好地理解疾病的发展机制，进行疾病的预防和治疗；（4）分子生物学也是真核细胞和原核细胞的比较研究的基础，从而有助于我们更好地利用微生物培养；（5）分子生物学还可以帮助我们更好地利用基因工程技术实现转基因动物生物学研究和创新生物材料研究。
生物化学与分子生物学就业方向
生物化学与分子生物学就业方向内容提要本文主要介绍生物化学和分子生物学两个专业的就业方向，分析这两个专业的就业前景，以及就业时所需要的素质。
重点介绍了以医学研究，药物研发，生物技术，分子生物学为主的几大就业方向。
生物化学和分子生物学就业方向生物化学融合了生物学、化学、生物物理学、医学等科学，探讨了生物体的结构、化学反应以及有机过程，最终找寻生命体系中的极其微小的生理机制，建立并表达原子间的精确关系，从而深刻地揭示生命活动的本质。
这也使得它成为了解生命现象和探索医学领域的重要科学手段。
生物化学与分子生物学的就业方向1．医学研究生物化学和分子生物学的就业方向，往往与医学研究密切相关，最为常见的就是将生物化学的原理证据用于生物技术的研发，用以对治疗或诊断的疾病有更加精确的把握。
由于疾病的发生受到生物代谢和分子生物学过程的影响，因此，生物化学和分子生物学可以应用于准确诊断和预测，使医学研究业务得到极大地提高。
2．药物研发药物研发是发现新药的过程，从药物的生物合成到探究药物作用机理，多是生物化学和分子生物学的作用。
有时，生物化学在发现新药的早期阶段有着重要的作用，例如，通过功能基因鉴定、结构基因鉴定及预测基因表达等方法，可以对新药或药物作用机制的发现、研发提供重要的信息，从而发现更加安全和有效的药物。
3．生物技术生物技术是一种利用生物学原理和化学技术，对特定的生物细胞针对性地进行改造，以获得有利的生物结果的技术。
这种技术可以通过一系列繁琐而复杂的实验，将生物细胞转换成不同用途的细胞，以满足新的应用要求。
其中，需要运用到生物化学和分子生物学的原理和实验，以及使用药物作用机制的研究，从而达到在医学新药研发，新技术改进等方面取得最大效益的目的。
4．分子生物学分子生物学是一类研究生物体内分子结构、功能及相互作用的科学，旨在了解生物体的最基本的活动模式，从而探究它们在不同环境中的反应。
分子生物学的研究，有助于有效地阐明基因的控制机制、调控机制及信号传递等。
生物化学在药学中的应用研究
生物化学在药学中的应用研究随着现代医学的发展，药物的研究越来越重要。
药物的研究可以通过多种方式，其中生物化学在药学中的应用是一个极为重要的方面。
生物化学是研究生物大分子结构、功能、调节以及它们在细胞代谢过程中的作用的学科。
药物的化学结构、代谢、毒理学以及其它方面的信息都可以从生物化学的角度得到深入的研究，从而促进临床药物的研究。
1. 蛋白质抑制剂的研究蛋白质抑制剂是可以对蛋白质进行特异性抑制的一种药物。
蛋白质是分子生物学最为重要的分子之一，控制着许多生物过程。
一些蛋白质，如酶，是可以帮助化学反应发生的催化剂。
药物的研究人员利用分子生物学的方法，制备了一些高度特异的蛋白质抑制剂。
这些抑制剂可以在体外和体内实现对蛋白质的选择性抑制，从而为新药研究提供了极好的工具。
2. 肽类药物的研究肽类药物可以作为生长激素、肿瘤坏死因子等众多天然激素的模拟物，发挥治疗作用。
通过改变肽段的序列、化学修饰等手段，可以获得具有更强药效和更高生物利用度的肽类药物。
利用基因工程等技术，科学家们可以制造出各种种类的基因工程蛋白，如催产素、支原体肺炎菌毒素等。
3. 酶代替疗法的研究在现代医学范畴中，酶代替疗法常常被应用于药物研究和临床实践中。
酶即是生命体的催化剂，具有高度的选择性和特异性，能够加速生命体的许多代谢反应，因此酶代替疗法可以使药物的活性成分经过酶的作用产生生长抑制效应，从而达到治疗目标。
4. 抗体的研究抗体是人体天然的免疫物质之一，具有高度的特异性，能够识别、结合、清除病原体。
目前，科学家们通过基因工程、单克隆抗体技术等方法生产出许多单克隆抗体，这些单克隆抗体可以作为治疗肿瘤的药物。
此外，对抗体的研究还可以为癌症、狼疮、风湿病等自身免疫性疾病的治疗提供新思路。
总之，生物化学的应用在药学研究中具有广阔的前景和极大的潜力。
生物化学的研究可以为药物研究提供珍贵的工具和方法，不断地推动临床药物的研究和发展。
未来，生物化学和药学的结合将成为药物研究的重要方向，对带来越来越多的治疗手段和拯救生命的可能性。
生物化学ppt课件
;.
13
五、基因工程技术的发展
❖ 1970年，Smith发现限制性核酸内切酶 ❖ 1992年，Berg的转化实验 ❖ 1977年，Boyer等实现在大肠杆菌中表达多肽 ❖ 人干扰素、白介素、集落刺激因子、乙肝疫苗等基因工程药物及疫苗的使用 ❖ 转基因动植物及基因敲除（knock out）动植物 ❖ 基因诊断与基因治疗 ❖ 新技术的不断涌现
;.
12
四、遗传信息传递中心法则的建立
❖ Watson和Cricket的贡献 ❖ Kornberg发现DNA聚合酶 ❖ Messlson和Stahl的同位素标记实验 ❖ Okazaki片段 ❖ DNA复制机制的完善 ❖ Jacob和Monod等的贡献—转录机制 ❖ RNA如何到多肽链，三联体密码 ❖ 逆转录现象的发现
❖ —François Jacob, La logique du vivant: une histoire de l’hérédité ❖ (The Logic of Life: A History of Heredity), 1970
;.
2
绪论 Introduction
;.Biblioteka 3❖ 生物化学(biochemistry)：一门在分子水平上研究生命现象的科学，它主要应用 化学原理和方法来探讨生命的奥秘和本质，着眼于搞清组成生物体物质的分子结 构和功能，维持生命活动的各种化学变化及其与生理机能的联系。分子生物学 (molecular biology) 主要是以核酸和蛋白质等生物大分子的结构及其在遗传信息 传递和细胞信号转导过程中的作用为研究对象。
;.
7
二十世纪以前
❖ 中国：造酒，制酱、饴、醋，制作豆腐，治疗夜盲症，制糖等 ❖ 欧洲：Scheler，Lavoisier等
生物化学与分子生物学
第二章 蛋白质的结构与 功能 Structure and Function of Protein
•
蛋白质在生命过程中具有重要作用
几乎一切生命现象都要通过蛋白质的结构与功 能而体现出来
•收缩蛋白
•机体的运动
•酶 •贮存蛋白 •调节蛋白
•结构蛋白
•催化作用
•贮存功能 •调节代谢活动 •结构和支持作用
了酶学基础
•
重要成果
营养学：发现了人类必需氨基酸、必需脂肪酸 和多种维生素
内分泌：发现了多种激素，并将其分离、合成 酶学：酶结晶获得成功 物质代谢：对生物体内主要物质的代谢途径已基本确定•来自•近年来生物化学的研究进展
DNA双螺旋结构的提出
重组DNA技术
PCR、转基因(transgene)、基 因剔除（gene knock out）等
•
一、组成蛋白质的基本单位——氨基酸 （amino acid）
（一）氨基酸的结构通式：
•α
•α
•
•
（二） 氨基酸的分类
1. 非极性氨基酸：7种，包括5种脂肪族氨 基酸、苯丙氨酸、一般脯氨酸也列入此类 。它们的R基团具有疏水性，不易溶于水 。一般说来其侧链越大，疏水作用也越强 。
•
•
2. 极性氨基酸：8种，包括3种含羟基氨 基酸（酪氨酸、丝氨酸和苏氨酸）、色 氨酸和蛋氨酸、2种酰胺氨基酸、和半胱 氨酸。它们的R基团有极性，但不解离， 或仅极弱地解离，有亲水性。半胱氨酸 和酪氨酸的侧链极性最强。
•
常见的生物活性肽
谷胱甘肽（glutathione,GSH）：机体内重
要的还原剂
•
•
多肽类激素
催产素（9肽）、加压素（9肽） 、促肾上腺 皮质激素（39肽） 、促甲状腺释放激素（3肽 ）
生物工程知识：生物化学分离技术——将化学反应与生物反应分离
生物工程知识：生物化学分离技术——将化学反应与生物反应分离生物化学分离技术是生物工程领域中的一项重要技术，它主要是利用化学反应和生物反应的差异性，将它们分离开来，在工业生产、医疗诊断和实验室研究等方面都具有广泛应用。
本文将从定义、原理及应用等方面进行阐述。
一、定义生物化学分离技术是指利用化学反应和生物反应的差异性，通过对生物大分子的亲和性或特异结合性使其与矩阵固定，然后进行反应而分离出目标生物大分子的一种技术。
生物化学分离技术主要应用于蛋白质、DNA、RNA等大分子的分离纯化和鉴定。
例如利用亲和层析技术可将目标蛋白质或抗原分离出来，分子筛技术可用于分离不同分子大小的物质。
二、原理生物化学分离技术的基本原理是将目标生物大分子结合到某种固相材料上，然后洗去无关物质，最终用适当的方法使目标分子从固相材料上脱离出来。
这种固相材料可由各种的树脂、珠子、硅胶等制成。
在实践中，大约有三种不同的分离技术，分别是透析、层析和电泳。
1.透析透析是一种分离技术，它利用半透膜的选择性通透性，以分离生物大分子。
透析袋是由即使生物大分子不能通过的薄膜制成的通路，只有小分子物质能通过。
将固体物或混合物置于透析袋内后，再在外部的溶液中进行透析，小分子物质可以自由地通过袋子，而固体或混合物则停留袋中。
透析袋中的固体无法通过，而透析袋外的物质可以渗透到内部，进而使固体的浓度逐渐降低。
2.层析层析法是在特定条件下将混合物分解成各种组分的一种分离技术。
目标分子通过与矩阵固定特定性质反应，分离其他不需要的物质。
层析可以分为大小分离、离子交换、亲和层析、逆相层析、亲水层析等等。
层析技术的原理是：通过将样品负载在固定相上，使其在流体中具有特异性结合活性，在一定条件下，目标分子可与固结相结合后，被从混合物中分离出来，从而实现了混合物的组分分离。
3.电泳电泳是根据目标物质在电场中移动的原理，对物质分离的一种方法。
电泳的原理是，当置入电场中时，有电荷的生物分子即可迁移，迁移的速率会取决于类别、尺寸和形状等物理性质。
生物技术学什么主要学习内容有哪些
生物技术学什么主要学习内容有哪些生物技术是一门涉及多学科交叉的学科，它从理论到实践都需要对生物学、化学、物理学、计算机科学等多个学科有较深入的了解。
生物技术主要研究一些生物体的分子结构、生命过程以及生物体生理、生态、遗传等方面的问题。
过去几十年内，生物技术的研究应用逐渐扩大到胚胎学、微生物学、遗传学、分子生物学、蛋白质学、细胞学、免疫学、药理学、神经生物学等多个领域，其前景非常广阔。
那么，生物技术学的主要内容包括哪些呢？1.分子生物学：分子生物学是生物技术学的核心学科之一，主要研究生命分子的结构和功能。
在这个领域中，学生需要了解DNA、RNA的结构、遗传密码和基因表达调控等基本概念。
此外，还需要学习基因克隆、DNA测序、PCR扩增等实验技术。
2.细胞生物学：细胞生物学是生物技术中极其重要的领域之一。
学生需要学习细胞结构、细胞功能，包括细胞膜、内质网、高尔基体、线粒体等细胞器的结构和功能。
此外，还需要学习细胞周期、凋亡、增殖的调控机制等知识。
3.基因组学：基因组学是生物技术中新兴的学科之一，它主要研究有机体的基因组结构和功能。
学生需要学习DNA序列分析、基因组重构、组蛋白修饰等内容。
4.遗传学：遗传学是生物技术学的古老学科之一，主要研究有机体的遗传规律和遗传变异性。
学生需要学习孟德尔遗传定律、基因型和表型的关系、遗传病等知识。
5.药理学：药理学是生物技术学中比较重要的学科之一，它主要研究药物在有机体内的作用和影响。
学生需要学习药物作用的分子机制、药物代谢途径等内容。
6.免疫学：免疫学是生物技术学中比较重要的学科之一，它主要研究有机体的免疫机制和疾病的免疫学基础。
学生需要学习细胞免疫、体液免疫等内容。
7.生物信息学：生物信息学是生物技术中比较新的学科之一，它主要研究生物信息的获取、处理和应用。
学生需要学习基础生物信息学知识，如序列分析、序列比对和基因注释等。
8.生物工程学：生物工程学是生物技术学中比较重要的学科之一，它主要研究生物反应器的建立、生产和应用。
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化学在分子生物学和生物技术中的作用
现代技术使得科学家能够分离和鉴定对制造特殊蛋白质有指令作用
的基因，然后把这些基因结合到生物体如酵母菌中去。当这个酵母菌生长
时，它将制造出所期望的蛋白质来。有时这种天然蛋白质本身是很重要的，
例如胰岛素或人体生长激素。有些时候通过化学方法来改变基因以修饰其
序列，从而生成具有更好的性质的新蛋白质。
化学家，包括生物化学家和分子生物学家为完成这些操作和分离及纯
化最后得到的蛋白质提供了方法。这是一个迅猛发展的领域，对它的未来
人们寄予了很大的希望。
近年来有一个特别受到关注的领域，即人体基因组的序列化。基因组
指在细胞核中的遗传性DNA的全部物质，它携带着上千个单独的基因，每
一个都包含有数百个或更多的DNA单元，起着密码信的作用。DNA是一种
用磷酸根联结起来的一个个单元所组成的大分子。每个单元含有一种糖即
脱氧核糖，它携有符号为A，G，C和T的四种碱基中的一种。它们被复制
成含有核苷酸的信使RNA，RNA和DNA很相似，但RNA中核糖的密码符号
为A，G，C和U，而DNA中的密码符号为A，G，C和T，即DNA中的T在
RNA中变为一种化学上相关的U，而这个RNA指导了特殊蛋白质的合成。
据估算，人体基因组中有数以亿计的这种单元。其中约有10％是用
于蛋白质组成的氨基酸的密码信。其余的基因组不携有蛋白质用的密码，
这些其他的DNA的作用还没有完全了解。
在这个有历史意义的计划中，要找出人体的基因组序列，并对每种基
因中的化学序列进行测定，一次一个密码信。希望能使我们基本上了解每
种基因的功能，也许会找到以我们不曾知道的基因组片段作为密码的新蛋
白质。
一个新的领域正在开拓之中，还没有人能够确切地知道将会有怎样的
结果。可是基因组中的化学序列决定了我们将会知道些什么，而且要对这
方面的知识能解决什么的秘密做出判断，也必须先知道它们。考虑到化学
在了解生命中的重要性和药物化学对健康的重要性，在医务人员的正规教
育中包括不少化学课程一事就不足为奇了。在医疗预科学习阶段，在美国
通常要求他们至少选修两年的大学化学课程，有时还会要求再选一门生物
化学课程。然后在医学院以他们的化学背景为基础学习生物化学和药理学
方面的课程。和本世纪初医生的教育相比，已经发生了巨大的变化，因为
当时懂得的生物化学和可用的药物是如此之少。今天的医生需要为化学在
人类健康中起着更大作用的明天做好准备。
关于未来2
药物化学家同意我们发展对人类最致命的疾病的有效处理方法的计
划。 治疗癌症的非常可信的方法正在研究之中。至少对于这种病的某几
种形式可望取得最终的胜利，主要的问题是何时可以达到这个目标。与高
胆固醇有关的脑中风和心脏病将得到控制，部分取决于更为健康的生活方
式，部分和新的药剂有关。针对爱滋病的战斗已有进展，可望取得更大的
进展。
生活的质量也是重要的，很多非致命的疾病是目前的研究对象。一旦
对于早老痴呆症的生物学和化学有了更多的了解时，可望发明有效的药
剂。随着年龄的增长，某些激素的水平下降，防止激素水平下降或者取代
这种激素可以使老年生活更加丰富多彩。因缺少钙质而导致的骨质疏松是
引起老年人特别是妇女病痛的原因，是目前药理研究的课题之一。医治肥
胖病的药物将能延年益寿，改善生活质量。帮助脑中风愈后神经康复的药
物，治疗精神分裂症的药物，治疗关节炎的更有效的方法等，都将在不久
的将来可能实现。
生物化学的进展激励出新药学领域的研究热情。例如，最近发现由一
个氮原子和一个氧原子结合而成的简单分子NO，居然是一种重要的信使
分子。它在氨基酸（精氨酸）的一个生物化学反应中生成，可激发人体产
生许多生物响应。它有助于控制血压。药物化学家现在正在研究如何通过
控制产生NO的酶的活性来控制人体内NO的水平。
最令人感兴趣的新领域之一是基因疗法。有些人体疾病和我们自身的
基因缺陷有关，并不是由某种微生物的侵害而引起的。药物化学家正在尝
试着发展一种用向细胞释放DNA片段的方法，使其通过结合以替代有缺损
的部分。这是一个充满竞争的领域，但还有待于发展。未来的基因疗法将
有助于处理许多目前尚不能解决的与健康有关的问题。
糖尿病患者不能控制体内血液中的葡萄糖水平，通常在血糖水平高时
胰腺将分泌胰岛素，但是有一种糖尿病，是因这种控制机制有缺陷而引起
的。一种有趣的治疗方法称为“人造胰腺”的方法，它能检测葡萄糖的水
平，然后往血液中释放正确数量的胰岛素以保持葡萄糖处于健康者的水
平。葡萄糖水平可以在有对葡萄糖专一的酶的存在下用电化学方法进行测
定；将葡萄糖传感器结合在一个配有释放胰岛素的微型泵的器件里的可能
性将是非常具有吸引力的。
有大量的研究正致力于改进诊断疾病用的方法。目前有关细菌感染时
本质，已经通过培养病菌使其达到能够用显微镜或化学检验以进行鉴定的
方法建立了起来。用于培养菌株所需的时间会延误有效的治疗，乃至产生
严重的后果。化学家现已提供很多更灵敏的方法，使得鉴定可以在几小时
或更短的时间内完成，因而可以立即对症下药。用于测定血液中重要激素
含量或治疗时所用药量的灵敏方法也在发展之中。这些新技术正在使得医
疗化学领域面貌一新。
合成化学在药学中起着特殊的作用，它能制造出可用于解剖学的材
料。骨骼的化学已经了解，能够代替骨骼和牙齿并被人体所接受的新材料
将会制造出来（有些已经用于临床）。还有可以在车祸后需要用的暂时代
替皮肤的材料。替代静脉或动脉血管甚至人体器官的材料，要求与人体生
物学具有相容性，这样才不会引起过敏性反应。例如生物相容性对于隐形
眼镜也是非常重要的（图2.4），这是化学今后将能做出更大贡献的一个
领域。 材料需要具有满足其功能的物理性质，但是它们也需要人体感到
具有“生物性”的特殊表面层。
在了解生命的持续努力中，对大脑是如何工作的研究已经有了激动人
心的进展。关于在大脑和人体的其他部分都存在的神经信号在早些时候就
已经有报了解，它们是由从一根神经传给另一根神经的特殊化学物质所传
递的。事实上这个知识已被药物化学家用来发明治疗中央神经系统疾病，
如忧郁症和精神变态等的新药。目前在了解记忆的本质方面已取得进展。
已经知道，记忆包含着特殊蛋白质分子的合成，以及脑细胞中的物理
变化，但是还有很多需要研究的地方。将来我们希望对脑功能有更多的了
解，包括近期和远期记忆，就像我们现在了解神经是如何传输信号那样。
有了这个知识我们有可能使人类的智慧提高，真是一个令人神往的前景
啊。
现在有一个叫做生命前化学（prebiotic chemistry）的领域，它研
究生命是怎样能够在地球上产生的，是否真的是由原始化学自发进化成为
生命化学的。一旦了解了这个过程是怎样才可能发生的以后，将有助于我
们了解在其他星球上发生生命所需的条件。
在这个领域中，有一些问题已经解决。例如，已经证明，构筑现代生
命的化学建筑板块，如氨基酸、糖和DNA与RNA的组分，可以由原始地球
上已有的化合物自动生成。推动化学反应所需要的来自太阳的紫外线，闪
电时的放电和其他条件在这个星球上都应该早已具备。
这个领域中有一个特殊的问题最近已获得解决。当前的生物利用酶来
完成RNA的生物化学合成，同时RNA又指导酶的合成，酶是蛋白质。如果
每一种组成都是制造另一种时所需要的，那么这样的一种循环是如何能够
自发地开始的呢？Thomas Cech 和Sydney Altman找到了答案，他们的
发现得到了1989年的诺贝尔化学奖。因为有些RNA分子可以像酶一样催
化反应，虽然不如酶的效率高。这个发现意味着，在最古老的生命体内的
RNA，应当能同时起信使分子（今天的RNA所起的作用）作用和将信息转
化为制造新分子的催化剂作用。
根据这个思想，最早的生命曾经是一个RNA的世界。后来被现在的世
界所代替，现在已由RNA，DNA和蛋白质共同来完成这些一度由RNA独自
完成的作用了。
生物活体的化学过程当然是在细胞中进行的。化学家仍然需要知道如
何用人造体系来仿效活细胞的性质，还要了解为什么细胞能够自动地形
成。
在发展能够仿效生命起源所需化学的体系方面可望继续取得进展。这
类体系将不用于证明在地球上生命发生的途径，但是可以表明它在地球上
或者在宇宙的其他地方存在着这种可能性。
这些有真知灼见的化学家们对某些方面未来进展的展望。这些都是激
动人心而且仍然充满着竞争的课题。年轻的未来的化学家们应当考虑为完
成健康和生命的化学中这些和其他的重要目标贡献自己的力量。在这个重
要的领域中，为新思想留有充分发挥的余地，有着大量新化学家们感兴趣
的问题。