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化學生物學綜述性論文

'化學生物學綜述性論文'
?化學生物學化學化工學院 化學三班 白瀟然一、 引言:化學生物學是研究生命過程中化學基礎的科學。疾病的發生發展是致病因子對生命過程的干擾和破壞;藥物的防治是對病理過程的干預?;瘜W生物學通過用化學的理論和方法研究生命現象、生命過程的化學基礎,通過探索干預和調整疾病發生發展的途徑和機理,為新藥發現中提供必不可少的理論依據。二、起源:化學生物學是自90年代中期以來的新興研究領域。哈佛大學的Schreiber博士和Scripps研究所的Schultz博士分別在東西海岸引領這個領域,他們的所在地所形成的重心地位甚至在加強。從源頭來講,化學是研究分子的科學,生物化學,分子生物學,還有生物學化學都是一樣的。但是由于科學家們長期以來的習慣稱謂,我們通常使用生物化學指蛋白質結構和活性的研究,用分子生物學指基因表達和控制的研究,用生物學化學指分子水平上的生物現象的研究。三、關鍵詞 化學生物學與分子生物學;臨床醫學;多學科融合;科研創新;虛擬實驗;多方向研究;綜合性實驗四、主題綜述:化學生物學使用小分子作為工具解決生物學的問題或通過干擾、調節正常過程了解蛋白質的功能。在某種意義上,使用小分子調節目標蛋白質與制藥公司發展新藥類似。但是,當所有公司的目標蛋白質到目前為止僅是約450種的時候,人類基因組計劃為我們帶來了至少幾萬個目標蛋白質。最終的目標是尋找特異性調節素或尋找解開所有蛋白質之謎的鑰匙,但這需要更系統和整體的方法而并非傳統方法?;瘜W生物學看起來是有希望的答案。系統的化學生物學僅僅誕生于90年代中期,部份是由于基礎條件到那時才剛剛完備。代表性的技術進步包括機器人工程,高通量及高靈敏度的生物篩選,信息生物學,數據采集工具,組合化學和芯片技術例如DNA芯片?;瘜W生物學更普遍的被叫做化學遺傳學,而且它正在擴展到化學基因組學。和經典遺傳學相比較,小分子并不是取代或超越基因表達,而是被用于抑制或活化翻譯過程。 化學生物學、計算生物學與合成生物學,在生物芯片技術、計算模型方法與基因網絡設計等方 面構成了現代系統生物學與系統遺傳學的重要技術基礎。五、研究法方向及方法在進行研究的過程中,分為了正向研究和逆向研究。在正向法中,目標生物學現象第一次被定義,然后引起被尋找現象的分子選擇自許多被應用的分子。被選擇的分8子能被附到某些蛋白質上而且抑制/活化它們,引發重要的修飾,然后與分子相連的蛋白質被檢查并研究。下面是使用正向法發現和發展肌基質蛋白的例子Nat。首先,為了獲得足量得化合物以引發要得到的現象,通過組合化學的合成方法制得嘌呤文庫。多種化合物可與放射性研究引起的不同變異相比較。已經分化的神經原細胞和肌肉細胞很少被增殖。因此,一旦受傷,細胞長不好,恢復很難。這項研究的最初目的是為了找到一種化合物來引起改變肌肉細胞分化,達到再生目的。分化的肌肉組織構成交織的管狀結構。幾百個嘌呤類化合物被在96孔圓片上植入潛伏肌肉組織中,找到了能夠分離相連接的組織的化合物。這種化合物自肌管隔斷嘌呤命名為肌基質蛋白。事實上,肌基質蛋白并不僅切斷肌管分離細胞,而且洗滌化合物并添加必需的養分以幫助增殖。更令人激動的是如果增殖的細胞開始分化,它們又造出肌管。換言之,如果這種化合物被注入組織,一部分肌肉細胞就可期望再度生長并增殖,因而產生新的肌肉組織。雖然發現能夠誘導需要的現象的化合物是最重要的前步驟,對與化合物反應的目標蛋白質的細致檢查然后理解其活性和角色才是真正的辛苦工作。如果需要的現象定義得好,是否存在活性化合物的研究結果可以在短時間內顯示。 -省略部分-NA不會完全折疊,微管就找不到它們的連接位點。這應該是進攻了G2到M的步驟??梢哉f,對CDK1的抑制強于CDK2。另外,如果肌基質蛋白同時被加入,DNA一點也不折疊,而且微管結構完全消失。這可能是G2階段后緊隨的M階段的微管受到進攻。   為了查證哪一種蛋白質與purvalanol成鍵,使用了瓊脂樹脂親和力柱釣出未知的蛋白質。通常,在親和力柱中,由于柱中其它堿性物質的存在,甚至一些沒有任何選擇性的蛋白質也與目標蛋白質一同獲得。為了分離這些不要的蛋白,使用了以purvalanol類無親和性物質做成的相對親和力柱。培養的卵提取物經柱子處理后過濾,親和力柱在應用purvalanol前后(A)表現出非常相似的結果,但是相對親和力柱出現了正常有絲分裂的步驟(B)。結果說明親和力柱僅吸附重要的蛋白質,參與正常的有絲分裂,在過濾步驟中與卵提取物分離。因此,一個可行的測試是到重新注入認為已被去處的蛋白質,檢查正常有絲分裂是否再次發生。由于已發現purvalanol抑制CDK1或CDK2,當每個酶被用于(A)情況的時候,CDK不顯示任何變化,但是CDK1清楚顯示了紊亂有絲分裂步驟。這個結果明確解釋了CDK1是(A)狀態的不足因素。   另一方面,(A)和(B)柱吸附的蛋白質被過濾而且以陰離子洗滌劑十二烷基磺酸鈉(SDS)處理,然后通過聚丙烯酰胺凝膠電泳分離。兩柱都吸附的蛋白質被忽略,考慮到它們在柱子上隨機附著,或者通常與嘌呤結構成鍵,只有親合性柱吸附的蛋白質被證實是CDK1。   為了檢查肌基質蛋白和purvalanol在卵提取物以外的其它活細胞上的作用,也處理了U937,一種白血病細胞。藍色是染色的DNA,綠色是染色的微管。小盒子是一個正在分裂的細胞。在普通的中期,著絲點分裂到細胞兩邊,DNA折疊中的微管在中間排列。微管與它們連接然后將它們牽引到細胞的兩端。肌基質蛋白在沒分裂的細胞上不產生作用,但是通過破壞微管為離散結構而影響分裂的細胞。同時,以purvalanol處理的細胞表現出未收縮的DNA和已經分裂為兩個但沒有到達指定位置的著絲點。這是在G2-M期中止的結果。另外,細胞變得比正常細胞大。這是因為盡管中止了細胞周期,細胞仍然進行蛋白質合成和新陳代謝。六、參考文獻:《化學進展》2003年第5期《生物界面上的化學過程——關于化學生物學研究前沿的討論》——王夔《化學進展》2003年第6期《化學生物學新前沿——化學蛋白質組學》——周家興《化學進展》2004年第2期《從生物有機化學到化學生物學》——張禮和《化學進展》2006年第4期《如何從化學學科的角度理解化學生物學的內涵》——馬林《化學進展》2007年第12期《化學生物學中識別與組件的若干問題》——沈家驄 吳玉清《化學進展》2007年第12期《邁克爾反映受體分子化學生物學研究》——趙勤實 叢玉文《大學化學》2004第1期《納米尺度和單分子水平上的化學生物學研究》——王柯敏 何曉曉 唐志文《國際學術動態》2010年第5期《核酸和糖化學生物學的研究熱點和最新進展》——席真《中國藥物與臨床》2004年第9期《以金屬蛋白酶APN/CD13為靶點的抗癌藥物的化學生物研究》——張濤 徐文方《世界科學技術——中醫藥現代化》2010年第12期《化學蛋白質組學在中藥現代化研究中的應用》——岳榮彩 嚴詩楷 張衛東《世界華商經濟年鑒?高校研究》2008年第10期《化學生物學——新世紀跨學科人才培養模式改革與實踐》——劉德立 王玉鳳
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