化学生物学手抄版(共10页)

1、生命体系中的有机(yuj)小分子：初级代谢(dixi)产物：生物通过(tnggu)代谢活动所产生的、为自身生长和反制所必需的物质次级代谢产物：微生物生长到一定阶段才能产生的化学结构十分复杂的、对该生物无明显生理功能的或并非是微生物生长和反制所必需的物质一分类 脂类化合物：由脂肪酸和醇作用生成的酯及其衍生物统称为脂类，一般不溶于水，而溶于脂溶性溶剂，包括脂肪、三酰甘油、磷脂、糖脂等。分类：（1）储存脂质【储存能量】（三酰甘油，蜡）：能量的主要储存形式，相比于其它能源分子具有优势：1.1g油脂产生的能量比糖和蛋白质多2.甘油三酯是疏水分子，因此机体不必像储存多糖那样携带结合水。（2）结构脂质【细胞

2、膜组成成分】水介质中，膜脂的亲水头部和非亲水尾部装配成表面亲水、内部疏水的磷脂双分子层，使膜内外亲水性物质不能自由交换。（3）活性脂质【信号分子】：具有重要功能的生物类脂质：电子载体（线：泛醌 叶：质体醌）、酶的激活剂或辅助因子、糖基载体、细胞内信号 生物碱：一类含氮原子的碱性有机小分子（不包括aa和多肽)是大多数要用植物的有效成分 分类：（1）喹啉类：以喹啉环为基本母核（奎宁【疟疾】和喜树碱【抗癌】）（2）异喹啉类：（吗啡【麻痹神经，成瘾】，普罗托品（3）吡咯烷类（茛菪碱、党参碱）（4）吲哚类（利舍平【镇静，降血压】、长春新碱【白血病、抗癌】）甾体：植物甾醇、性激素、肾上腺皮质激素、胆汁酸、

3、昆虫变态激素、强心苷、甾体皂苷、蟾毒配基，结构中都具有环戊烷骈多氢菲的甾体母核分类：（1）甾体激素：肾上腺皮质分泌的肾上腺皮质激素；雄性激素和雌性激素；（2）甾醇：饱和或不饱和的仲醇（胆固醇）（3）甾体皂苷：防治心血管疾病、抗癌 萜类：异戊二烯低聚物以及他们的氢化物和含氧衍生物的总称。大多是从植物提取得到的香精油的主要成分，多数不溶于水，易挥发，具有香味的油状物质。分类(异戊二烯骨架数)：（1）单萜：二个+衍生物（2）倍半萜：三（3）二萜：四 （4）其他萜类化合物 醌类：分子内具有不饱和环己二酮结构（醌式结构）的天然有机化合物，中药大黄、首乌、虎杖的有效成分。聚酮类：一大类由细菌、真菌和植物通

4、过低级羧酸的连续缩合反应的天然产物非核糖体合成多肽：从多种生物体内分离出的含有N-甲基化骨架和非天然氨基酸的天然多肽类化合物。这些结构的改变有利于增强它们对蛋白酶的水解的稳定性、对膜的通透能力以及与靶标的亲和性等。它们通常不由核糖体合成，不需要mRNA模板，而是由复杂的非核糖体多肽合成酶合成而来。（万古霉素）二、来源：1、生物：生物合成（生物体内同化反应总称）；酶参与催化，相对于化学合成途径具有反应条件温和、立体专一性强和速度快的特点（乙酰辅酶A、莽草酸、甲羟戊酸酯）2、化学：全合成：人为利用用简单的有机小分子原料来构建复杂分子的化学过程。全合成的意义：确定复杂天然产物精确化学结构，天然产物修

5、饰以及衍生化的基础，为设计出比天然产物更具优良活性的药物分子提供了可能。因此，天然产物全合成不仅代表着合成有机化学的最高水平，而且在小分子药物的研发中起着关键性作用。由不同类型的结构单元来合成次级代谢产物的重要生物学意义：不但扩展了天然产物结构的多样性，而且使生物合成途径的细节更加复杂化。三、功能【互作】（1）蛋白质：生命体内绝大多数功能依靠蛋白质相互作用实现；小分子通过干扰蛋白质互作来调控蛋白质功能，包括共价作用、离子（静电）相互作用、氢键、疏水相互作用和范德华相互作用。抑制作用：通常情况下有机小分子通过竞争性地域蛋白质的结合，抑制其正常生物功能的行使。抑制效果在很大程度上受限于蛋白质-蛋白

6、质之间的接触面，对其起决定性作用的区域叫做热点，其最重要的特征是功能和结构上的普适性。激活作用：（蛋白水解酶、激酶、脱乙酰酶、磷酸化酶和核酶）四种主要途径：1）结合到蛋白质催化结构域的变构部位上，导致蛋白质的构象发生变化，从而激活整个蛋白。2）结合到蛋白质催化结构域的变构部位上，激活蛋白质的翻译后修饰过程。3）结合到蛋白质的调节亚基上，间接激活蛋白质的催化结构域。4）结合到蛋白质的调节亚基上，促进蛋白质的寡聚化。（2）核酸：非共价（干扰其功能）：1）与螺旋表面的静电结合。2）与大沟或小沟内的碱基对边缘发生相互作用3）在碱基之间的嵌入作用。共价：1.DNA的烷基化作用2.活性自由基对核酸链的断裂

7、作用生物(shngw)大分子的进化：自然界中的生物大分子进化指的是DNA，RNA，蛋白质等生物大分子的功能从无到有，从简单到复杂，从低级到高级发展(fzhn)的过程。物种进化的过程实际上是无数大分子功能的进化。大分子(fnz)多样性的原因：1.生物体内有数量庞大的基因，转录翻译产生了数量相当可观的蛋白质2.RNA存在着复杂的剪切过程，可以对同一个基因序列进行不同的剪切操作，表达产生不同的蛋白质；甚至不同的基因也可以通过RNA剪切后合并从而表达新的蛋白；体内存在大量的蛋白剪切酶可以将不同的蛋白连接起来3.蛋白质翻译后还有甲基化，磷酸化，乙酰化，糖基化等等多种翻译后的修饰。世界假说：最早的生物大分

8、子是RNA，R虽然没有DNA稳定，蛋白质多样，但同时具备了作为遗传信息载体和功能载体的能力，且还具有酶的性质。生物大分子进化的基本概念和思路：1.建立分子库【建立分子多样性的】2.对库内分子进行标记区分和放大处理3.筛选目标分子4.目标分子的获得 1.分子多样性的建立（DNA文库的建立方法）基因组的随机突变：天然随机突变和物理或化学方法的诱导突变。易错PCR：控制合适的易错率，创造出一个错误率很高的目标片段文库，适合于目标基因已知的条件下构建文库，缺点是不是合理设计，需要花费大量时间进行下游的选择工作。定点诱变法：寡聚核苷酸引物诱导的定点突变（设计一对引物，引物某几个碱基按需求突变，其余部分与

9、原来序列互补，PCR扩增，筛选得到突变体），盒式定点突变（要求载体含有限制性内切酶的位点，将人工合成的所需突变片段插入载体上连接），PCR点突变技术（两对PCR引物）DNA改组技术：模板DNA切成小片段的DNA，加DNA聚合酶做无引物的扩增，多次重复实现同源基因的快速重组2.分子库的放大（进行选择时拷贝数目的高低对分子识别有巨大影响）DNA和RNA分子能够体外一锅法放大【所有DNA同一条件下放大】（PCR和RTPCR），蛋白质不能通过直接的一锅放大方法3.标记和区分蛋白质：常用目标蛋白基因与特殊的表达生物体结合，然后将蛋白质展示出来 细胞展示：目标蛋白与运输信号肽寻列融合，能锚定在细胞表面，但

10、原理未知不方便控制；噬菌体展示：将目标蛋白的基因与噬菌体的载体中衣壳蛋白的基因融合；优点：高通量筛选效率高，易于纯化；缺点：过程必须经过细菌转化，文库小，能融合的蛋白少，库建好后不好再突变 核糖体展示：将DNA文库中的分子的终止子除去，然后对文库进行转录和翻译处理，由于没有终止子，目标蛋白展示在核糖体的表面，同时含有RNA的标签可以通过逆转录进行放大。优：绕过转化技术，操作方便，体外反应库容量大；缺：三元复合物并不是特别稳定，mRNA易被降解，核糖体体积太大可能干扰肽链翻译。mRNA展示：mRNA末端修饰上嘌呤霉素，翻译后，嘌呤霉素进入A位点，与翻译多肽连接并从核糖体中释放出来，形成目标蛋白质

11、和目标mRNA的融合物。避免三元复合物的不稳定性挑选和筛选：四种方法：体内筛选，体外筛选，体内挑选，体外挑选（异同）筛选挑选体内如比较样品的颜色，荧光等物理性质如共价或非共价结合在某固定相表面体外如让细胞产生各种颜色，荧光或者具有放射性如只有表达了特异性蛋白的细胞才能够存活如何确定体内体外，筛选挑选方法：文库容易建立及放大(fngd)，文库分子间比较容易区分识别，用体内方法较好；文库分子比较少，不复杂，用筛选，挑选需耗费较多时间建立挑选体系。生物(shngw)大分子进化实例：自然改进型分子进化：如绿色(l s)荧光蛋白，非天然氨基酸的定点插入（让tRNA和氨酰tRNA能够识别非天然aa）。新功

12、能分子进化：如生物激素的重塑，抗水解多肽(D型多肽增强抗水解能力)，核酸适配体（寡聚DNA/RNA形成一定二级结构能与特定底物作用）的应用【绿色荧光蛋白进化过程：DNA改组构建DNA文库，然后转到细胞中，使用细胞展示的方法表达文库中的分子。由于文库分子的荧光亮度不同，体外筛选找出最亮的细胞，人为进化了其的发光强度】糖化学生物学：一门以寡糖或糖缀化合物为研究对象，以糖化学、免疫学及分子生物学为手段，研究寡糖连作为“生物信息分子”在多细胞、高层次生命中的功能的学科。糖的结构不是由基因组DNA直接决定，是通过基因编码的糖基转移酶控制，糖基转移酶对糖具专一性，即一种酶对应着一种糖苷链连接。意义：糖生物

13、学研究的是糖作为信息分子和调节分子在生物体的各项生命活动以及病理机制中的作用，糖类分子是继核酸和蛋白质之后的构成生物信息的又一大类重要生物分子，很多疾病与细胞表面糖结构的改变密切相关，糖生物学的研究有利于疾病的诊断和治疗，糖生物学和分子生物学、细胞生物学、病理学等生物科学领域相关。单糖：不能水解的糖，为含有3-7个碳原子的多羟基醛、酮类化合物，是构成各种糖分子的基本单元。天然存在的单糖一般为D-型，结构可以是环状或链状。二糖：一个环状单糖半缩醛（半缩酮）的羟基与另一个分子（醇、嘌呤、嘧啶、糖）的羟基，胺基或巯基之间缩合形成糖苷键（常见有N和O）。寡糖：210个糖苷键聚合形成的化合物，参与信号转

14、导等生物过程。结构十分复杂，主要体现在连接方式多种多样，其构像是动态的。糖的缀合物与糖基化（蛋白质、脂质等连上糖类化合物的过程）：1、N-连接糖基化（以氨基为连接点）：（1）、脂连接前体寡糖的形成（2）、寡糖整体转移到多肽（粗面内质网）（3）寡糖的加工和再加工（高尔基体）糖型：共同的多肽但携带不同的聚糖的糖蛋白分子。【3步均需酶的催化】2、O-连接糖基化（以羟基为连接点）：丝氨酸，苏氨酸是O-连接聚糖的潜在结合位点。所有的糖是从与苏/丝氨酸结合的第一个N-乙酰半乳糖胺开始，按顺序逐个加上去的。不存在预先形成的核心或整体转移。3、以羧基为连接点，进行糖基磷酯酰肌醇化，形成糖基磷酸酰基醇锚定蛋白。

15、4、糖基与糖苷配基以C-C链直接相连，形成C-糖基化。5、以巯基为连接点形成糖肽键。糖脂：糖和脂质结合所形成的物质的总称。寡糖的合成：糖的保护基：在合成过程中，一些功能基团要被保护。保护基原则：1保护基便宜，易得，稳定，无毒引入条件合适2在反应过程中是稳定的3其脱出条件温和且高效4分子脱保护基后，保护基部分与产物容易分离。【保留、临时】有些保护基会影响其他功能基团的活性，包括电子效应，位阻效应等。（糖内多含羟基，故经常需要保护，其保护基一般有酯类保护基，醚类保护基，缩醛及缩酮类保护基）寡糖的液相合成：线性合成：采用逐步接长法，按位置和构型的要求将单糖用糖糖苷键连起来，合成指定结构的寡糖，一般用

16、于相对分子质量较小的寡糖，否则总体步骤多，工作量大，风险高。收敛式合成法：采用预先合成的小寡糖片段以收敛的方式组装完成目标寡糖的合成。优点：1小的寡糖片段可以是天然的二塘衍生物，可直接用于合成2昂贵单糖片段可在收敛合成的后期引入降低成本3操作步骤少，风险低。用于相对分子质量较大寡糖合成。双向式合成：以目标寡糖中一个中心单糖为出发点，利用此单糖既可以作为受体也可以作为供体向两侧延长糖链，最终完成目标寡糖的合成。兼备上两种方法的优点。“一锅法”合成：在合成中通常不分离，在一个反应器中完成所有反应，避免了保护基操作和中间体的分离与纯化，合成效率高。分三类：利用糖基供体的活性差别实现糖基化的连续性，利

17、用糖基受体活性的差别实现糖基化的连续性，综合通过糖基供体和受体的不同活性实现糖基的连续性。寡糖的固相合成：非常复杂，还需进一步完善1.固相载体的选择：分为不溶性载体和可溶性载体。可溶性载体优点：不需加入过量反应试剂，所有化学变化都在均相中进行，分析检测方面有优势；缺点：沉淀过程中产物损失较大。以聚乙二醇为基础的可溶性载体（MPEG）应用广泛。2.连接臂的选择：决定着寡糖合成中保护基和偶联条件的选择。常用的连接臂（1）采用四丁基氟化铵为切割剂的硅醚类连接臂（2）对酸或碱敏感的连接臂，如氨基功能化的Rink树脂（3）采用亲硫试剂作为切割剂的硫苷连接臂（4）采用氧化或氢化可断裂的连接臂（5）采用光断

18、裂的连接臂（邻硝基苄醚连接臂）3.寡糖固相合成中常用的糖基化试剂：主要用得试剂有：使用催化量三甲基硅三氟甲磺酸酯（TMSOTf）就可以活化的糖基三氯乙酰亚胺酯；路易斯酸活化（三氟甲磺酸酐）的糖基亚砜；亲硫试剂活化的糖基硫苷；一些糖基化试剂（正戊烯基糖苷，糖基磷酸酯）糖的生物合成酶类：1、糖苷酶，催化糖苷链水解，两种模式：逆水解反应，单糖+酶产物+水，转糖基反应：单糖A+x+糖基Bx+糖基A+单糖B，转变：对活性位点亲和Acid改造，使之只得到水解反应。2、糖基转移酶：糖基转移酶的底物并不是糖而是糖核苷酸（活化形式的糖）。3、糖基合成酶：催化糖苷键形成，往往是以葡萄糖及其衍生物为起始，经过各种类

19、型的修饰反应，最后形成结构各异的多种糖核苷酸。糖基化的生物学作用：1、凝集素：糖蛋白，专一性识别细胞膜表面单糖或寡糖，聚集红细胞。2、细胞表面感染：影响病毒与细胞结合的因素有唾液酸糖链，HA受体结合位点和其他病毒结合因子。糖链的长短，唾液酸的键合类型影响着病毒与细胞的亲和力。3、糖基化抗生素：氨基酸苷类抗生素是由氨基酸于氨基环醇通过氧桥连接而成的苷类抗生素。糖的序列分析和糖组学：寡糖具有分支结构及广泛的不均一性，序列测定困难。序列测定方法：（1）采用酶法分析N-连接寡糖结构（2）采用凝集素分离，分析寡糖和整体糖缀合物（3）质谱和磁共振波谱确定寡糖结构。糖组：单一生物体内的整套聚糖。糖的生物应用

20、：（一）糖的标记：检测肿瘤细胞；将可以检测的荧光分子结合到含有反应活性官能团的糖类分子上。两步：（1）实现细胞表面糖基官能化（2）通过生物正交性反应将荧光探针分子以共价结合方式结合到糖缀合物中。（二）糖类疫苗：作为抗原决定簇引起体内特异性免疫反应，产生抗体。影响糖类疫苗的效率因素：（1）抗原决定簇的糖基化形式，构象及与之相关的多肽序列和天然蛋白抗体的相似性影响产生抗体的有效性（2）糖的免疫原性低，只能作半抗原。（三）糖芯片：根据糖结合蛋白和糖之间的特异性识别作用，将糖或其复合物固定在芯片之上，再与蛋白质杂交，检测信号，分析糖与蛋白质的相互作用。糖芯片制备包括糖库的建立，样品的固化，生物分子相互

21、反应及结果监测分析。制作糖芯片的载体要有良好的生物兼容性，足够的稳定性以及较大的活性表面积（四）作为药物：糖类或糖类复合物分布在细胞表面，参与细胞和细胞，细胞和活性分子的相互作用，糖类药物都是通过阻断这一过程发挥作用，作用于细胞表面，副作用小，可作为保健品。分三类（1）抗黏着类（2）调理作用的药物，参与免疫调控（3）糖酶抑制剂合成(hchng)生物学：可以看做是生命科学的工程化，目的是合成自然界中不存在的生物体系。定义是设计和创造新的生物组件和体系，并对现有的生物体系重新设计，包括2方面(fngmin)内容，一是重头合成基因组，构建人工生命，二是基于现有的天然生物组件，设计构建具有新功能的生物

22、体系。研究(ynji)方法（区别与现有生物学其他学科）：三原则：标准化（是对基本生物部件进行准确的定义和说明，包括建立基本生物学功能，实验的检测条件以及系统操作等更通用便捷的标准），复杂系统去偶合（将复杂的问题分解成若干相对简单可独立操作的问题，最终整合成具有特定功能的统一整体），抽象化（利用抽象的层级模型以不同水平的复杂程度组织描述生物功能的信息）。组成工具：生物部件(具有特定生物学功能的基因编码元件)，器件（物理层面上的抽象组合，代表了一系列生物反应），模块（一系列器件组合而成的复杂形式，具有相互联系的功能），系统。研究方向：1.创建新的基因调控模块和线路：基因线路是广泛应用的模块之一，其

23、逻辑结构包括串联，前馈等。基因拨动开关的反馈线路所包含的两个转录因子之间有相互调控的作用。代表实例为基因震荡器的设计构建，应用实例是大肠杆菌成像系统。2.生命体代谢途径的重新构建：代表是青蒿酸合成路线的设计构建；代谢途径的快速进化，利用合成生物学生产新能源3.最小基因组与合成生物学：合成生物学的最终目标是合成独立，可遗传的人工生命体。如：人工构建生命体，最小基因组构建；最小基因组人工生命体具备三条件:具备膜系统，能进行新陈代谢，有自己的基因；两种方法：自下而上从基本的核苷酸从头合成新生命体，自上而下从基因入手剔除非必要基因组构造最简基因组 4.构55建多细胞体系生物药物：泛指一类通过现代生物技

24、术生产的药物，包括治疗性蛋白质，基因工程药物抗体类药物，是综合利用物理，化学，生物技术和药学等学科的原理和方法从生物组织，细胞中制造的一类用于预防，治疗和诊断的制品。生物药物来源和分类：人体（血液成分制品，血浆主要成分，体液中活性物质；安全，稳定性好，效价高），动物（多数蛋白酶，安全性重视，可实现翻译后修饰），微生物（易操作，性质稳定，便宜，不能实现翻译后修饰），植物（种类多，结构复杂），基因工程（治疗药物，抗体和疫苗，诊断试剂）药物开发过程：药物发现，初始定性，临床前实验，管理机构批准进行人体试验，临床试验，向管理机构提交销售或生产许可证明，产品进入市场，上市后监督 生物制药具体方法：1.基

25、因工程：是将需要重组的目的基因插入到载体并转入新的宿主细胞，使目的基因在工程菌中复制和表达的技术。2.抗体：多克隆抗体；单克隆抗体；抗体基因 3.植物细胞4.动物细胞5.酶工程：酶学与工程学结合，应用酶的催化特性将原料转换为生物药物 重要的生物药物：细胞因子（干扰素，白细胞介素，生长因子）激素；抗体 核酸治疗：基因治疗，基于RNA干扰的基因沉默药物；主要针对肿瘤，癌症。现代生物技术在传统制药工业中的应用：现代生物技术提供了大量基因工程药物用于临床治疗，干扰素，白细胞介素，免疫球道白，肿瘤坏死因子等药物的应用在很大成度上提高了对肿瘤，新脑血管疾病的治疗水平，还被应用于改造各种生物药物。克隆抗生素

26、生物和成基因的主要方法：在标注宿主系统中克隆检测单基因产物，阻断变株法，直接克隆法，寡核苷酸探针法，同源基因杂交法，克隆抗生素抗性法。化学小分子(fnz)药物：一门以发现设计合成和确定新的药物为目标，在分子水平上研究药物作用机理和构成关系(gun x)的学科。生物(shngw)、化学药物区别：化学药物：理化性质明确，分子量小，对热稳定，单组份体系，常口服，化学纯度高，无抗原性，常有特殊毒性；生物药物：大，不稳定，多组分，注射，有抗原性【由于来源于生物被认为更安全】药物作用原理：1.药物-受体相互作用：药物与受体通过各种化学键结合产生药物受体复合物，从而传递信号产生药理作用（1）作用酶的药物：一

27、般是酶抑制剂（可逆、不可逆）（2）作用核酸的药物-：1.DNA可逆性结合剂2.DNA不可逆性结合剂3.DNA断裂剂（产生自由基）；核糖体RNA抑制蛋白质形成（3）作用于非酶蛋白的药物：（离子通道；转运蛋白；信号转导；分子伴侣；）（4）作用于细胞壁的药物：抗生素，通过阻断细菌的细胞壁合成而起到杀菌作用2.抗药性：微生物突变造成；产生机制：改变药物吸收性，过度产生靶酶或靶酶底物，改变靶酶活性位点，产生降解药物的酶，清除前药活化酶，形成产生靶酶产物的新途径以及外排泵。3.前药（保存时间长，毒副作用小）：是一类在体外无活性或活性较小，但在体内可以通过代谢转变为活性物质的化合物。使用目的是为了改变药物的

28、物理性质；分为载体前体前药（活性物质与载体结合，进入体内切下载体发挥作用）和生物前体前药（本身无活性，体内参与代谢反应后具有活性）药物动力学：是研究药物以及其他外源性物质在体内动态行为的量变规律的科学，主要分为四个阶段：药物吸收，分布，代谢，排泄 现代药物研发过程：发现先导化合物，先导化合物优化，发展成临床药物 具体过程1.药物发现（人工合成、天然产物）：（1）如何判断一分子是否有潜力成为药物即帅选药物五条法则（Lipinski五规则）：化合物分子质量小于500Da，化合物中氢键给体数目小于5，化合物中氢键受体小于1220，化合物则脂水分配系数的对数值为-25，化合物中可旋转化化学键的数量不超

29、过10个。（2）药物开发主要方式：高通量筛选（HTS）高通量筛选主要过程：具有分子多样性的大量化合物，筛选模型建立和确定，高通量筛选实施，数据分析，筛选药物 2.药物设计（对先导化合物进行化学修饰以改善其性质）：如果去掉某一基团会导致药效减弱，就意味着这部分是药效团；反之是助效团。改变先导化合物结构方式：同系物转化，碳链支化，环链变换，生物电子等排取代，组合化学，肽链模拟。理性药物设计：是在生物靶标相关知识基础上进行药物设计，有基于配体的药物设计（LBDD）（通过归纳总结已知药物小分子化合物的构效关系，在此基础上间接设计和预测新的药物分子）、基于结构的药物设计（SBDD）（依据受体生物大分子的

30、三维结构来进行药物设计）和基于片段的药物设计（FBDD）（将筛选出的可以喝靶点结合的片段进行连接，合并或修饰空间，使之发展成为药物分子。优点：易于寻找，结构片段更小且亲水性高，更多引入类药性质的修饰空间，有利于实现药物分子的新颖性，目的性强，效率高）设计的基本手段和工具：计算机辅助药物设计（CADD），以计算机位基础，利用已有的药物分子结构和生物大分子靶标知识，通过计算机模拟，计算预测药物与受体生物大分子之间的相互作用来指导和辅助药物设计的方法。3.药物开发（过程：临床前期；FDA医药产品认证：研发中新药申请，临床研究，新药申请）新药研发趋势：研发投入不断增长，研发风险不断增高，新药上市数量持

31、续减少，耐药性及抗药现象越来越严重新技术参与新药研发，新药开发热点转变。质谱分析(fnx)：一种(y zhn)测量 HYPERLINK /view/63017.htm t _blank 离子(lz) HYPERLINK /view/562532.htm t _blank 荷质比的分析方法基本原理:使试样中各组分在 HYPERLINK /view/835861.htm t _blank 离子源中发生 HYPERLINK /view/156.htm t _blank 电离，生成不同荷质比的带正电荷的 HYPERLINK /view/63017.htm t _blank 离子，经加速 HYPERLI

32、NK /view/63151.htm t _blank 电场的作用，形成 HYPERLINK /view/3459073.htm t _blank 离子束，进入 HYPERLINK /view/3842990.htm t _blank 质量分析器。在 HYPERLINK /view/3842990.htm t _blank 质量分析器中，再利用 HYPERLINK /view/63151.htm t _blank 电场和 HYPERLINK /view/351.htm t _blank 磁场使发生相反的速度 HYPERLINK /view/47254.htm t _blank 色散，将它们分别

33、聚焦而得到 HYPERLINK /view/1269016.htm t _blank 质谱图，从而确定其质量。质谱的特点：1.质谱不属于光谱2.质谱图与电磁波的波长和分子内某种物理量的改变无关；3.质谱是分子、离子以及碎片离子的质量与其相对强度的谱，谱图与分子结构有关；4.质谱法进量少、灵敏度高、分析速度快；5.质谱是唯一可以给出分子量，确定分子式的方法，而分子式的确定对化合物的结构鉴定是至关重要的。质谱仪可以分为下面几类：有机质谱仪：由于应用特点不同又分为： HYPERLINK /view/3842971.htm t _blank 气相色谱-质谱联用仪（GC-MS）：气相色谱-四极质谱仪，气

34、相色谱 -飞行时间质谱仪，气相色谱-离子阱质谱仪等。 HYPERLINK /view/927002.htm t _blank 液相色谱-质谱联用仪（LC-MS）：液相色谱-四器极质谱仪，液相色谱-离子阱质谱仪，液相色谱-飞行时间质谱仪，以及各种各样的液相色谱-质谱-质谱联用仪。其他有机质谱仪，主要有： HYPERLINK /view/1590542.htm t _blank 基质辅助激光解吸飞行时间质谱仪（MALDI-TOFMS），傅里叶变换质谱仪（FT-MS）无机质谱仪，包括： 火花源 HYPERLINK /view/2290977.htm t _blank 双聚焦质谱仪。 感应耦合等离子体

35、质谱仪（ HYPERLINK /view/1066665.htm t _blank ICP-MS）。 HYPERLINK /view/2773000.htm t _blank 二次离子质谱仪（SIMS）质谱计构造：1.真空系统，大量氧会烧坏离子源的灯丝，用作加速离子的几千伏高压会引起放电，引起额外的离子、分子的反应，改变裂解模型，谱图复杂化。2.进样系统，在不破坏真空度的情况下，使样品进入离子源，气体可通过储气器进入离子端，易挥发的液体在进样系统内汽化后进入离子源，难挥发的液体和固体样品通过探针直接插入离子源。3.离子源，分子失去电子生成带电荷的分子离子，分子离子可进一步裂解，升值质量更小的碎

36、片离子。4.质量分析器：1扇形磁场：扇形磁场是历史上最早出现的质量分析器，具有很多优点：重现性好、分辨率与质量大小无关、能够较快地进行扫描。但在小型化质量分析器中所占的比重不大，因为如果把磁场 HYPERLINK /view/274417.htm t _blank 体积和重量降低将极大地影响磁场的强度，从而大大削弱其分析性能。随着 HYPERLINK /view/270442.htm t _blank 新材料和新技术的不断出现，这种局面可望改观。2 飞行时间质量分析器：与其他质量分析器相比，其具有结构简单、灵敏度高和质量范围宽等优点，尤其是与 MALDI 技术联用时。现时，其能够测量的质荷比已

37、接近10的6次方。但相对其它质量分析器（如 ICR）而言，TOF 的分辨率和动态 HYPERLINK /view/300474.htm t _blank 线性范围不够理想，比如对于分子量超过 5000 的有机物，同位素的峰就分辨的不好。但是，对 HYPERLINK /view/183139.htm t _blank 大分子的质量 HYPERLINK /view/221981.htm t _blank 测量精度则可达到0.01%，比传统生物化学方法的精度好。3 四极杆质量分析器：四极杆质量分析器的结构就是在相互垂直的两个平面上平行放置四根金属圆柱。如果把水平方向定义为 x方向，垂直方向为 y 方

38、向，与金属圆柱平行的方向为 z 方向，在 x与 y 两支电极上分别施加（UV cost）的高频电压（V 为电压 HYPERLINK /view/1146638.htm t _blank 幅值，U 为直流分量，为 HYPERLINK /view/1136274.htm t _blank 圆频率，t 为时间），则在四个金属圆柱之间的空间形成一个形如马鞍的 HYPERLINK /view/3822178.htm t _blank 交变电场。四极杆质量分析器能够通过电场的调节进行质量扫描或质量选择，质量分析器的尺寸能够做到很小，扫描速度快，无论是操作还是机械构造，均相对简单。但这种仪器的分辨率不高；杆

39、体易被污染；维护和装调难度较大。4 离子阱：离子阱和四极杆质量分析器有很多相似之处，如果将四极杆质量分析器的两端加上适当的电场将其封上，则四极杆内的离子将受x，y，z 三个方向 HYPERLINK /view/807471.htm t _blank 电场力的共同作用，使得离子能够在这三个力的共同作用下比较长时间地呆在稳定区域内，就象一个电场势阱，因此这样的器件被称为离子阱。所以，在很多时候都认为四极杆质量分析器与 HYPERLINK /view/689632.htm t _blank 离子阱的区别就是前者是二维的，而后者是三维的。离子阱内部的离子总是在做复杂的运动，在这种复杂运动中，包含了与质

40、量相关的特征信息。以这种特征信息为基础，发展了许多 HYPERLINK /view/689632.htm t _blank 离子阱操作的新模式，大大拓宽了离子阱质量分析器的 HYPERLINK /view/1269020.htm t _blank 质量范围，改善了质量分辨率。虽然离子阱内离子的运动是复杂的，但它具有许多独特的优点，能够方便地进行级联质谱测量，1承受较高压力（如 0.1 Pa），价格相对低廉，体积较小，被广泛用做色谱检测器。多光子荧光激发：使用长波长的红光或近红外光采集标本高分辨率荧光图像，对活性标本的杀伤极小，因此非常适用于活细胞成像，尤其是厚的活组织如脑片、胚胎、整个器官甚至

41、整个机体的成像研究。多光子荧光激发的特点：1.激发波长：两个或多个光子同时激发,激发波长是单光子激发波长的两倍或多倍2.多光子激发：依赖于多个光子同时到达3.使用脉冲飞秒激光器,且能提供更高的峰值功率；4.荧光限制在焦点处，能满足多个光子同时达到产生多光子吸收。荧光强度正比于n(激光强度) 为什么使用飞秒激光器：多光子激发需要超快的激光器，皮秒脉冲不可实现三光子激发，深度成像需要更高更窄脉冲输出功率，多光子激发光源处于近红外区，对细胞毒性和光漂白更小。多光子的特点：对生物样品的损伤小，有效观测时间长，穿透深度深，荧光收集率高，对探测光路要求低，适合多标记复合测量。多光子荧光成像的特点：1、深度

42、成像：与共聚焦相比能更好地对散射物质成像。2、信噪比：多光子吸收单光子吸收的2倍以上，所以显微试样中的瑞利散射更小，荧光测定的信噪比更高。3、观察活细胞：离子，GFP，发育生物学特一减少了光毒性和光漂白，能对细胞长时间观察。多光子激发在紫外成像的优势：1.在可见光脉冲中能得到紫外衍射的显微观察像；2.即使不使用紫外域光源，光学元件仅用可见光远、光学元件就能得到紫外光激励的高空间分辨率。多光子与单光子比较：单光子，照明锥体大体积激发，需要针孔，荧光强度正比于I（激光强度），光漂白和光损伤大；双光子，激发局部在焦点，无需针孔搜集散射光，荧光强度正比于I的n次方，光漂白和光损伤小，深度成像。多光子由

43、于波长较长，生物组织对其散射小，不易发生焦外光损坏，一次可以穿透到更深组织。多光子激发扫描系统的局限：只能对荧光成 像，由于红外和近红外光源的使用，样品可能受到热损伤，分辨率略有降低，受昂贵的超快激光器限制，目前多光子扫描显微镜的成本较高。共聚焦系统存在的问题：共聚焦的激发光散射或吸收成像深度受限，细胞的光损伤与光源的严重不可长时间的观察，共焦针孔挡住了散射的荧光光子不利于荧光信号的收集。显微镜的发展：普光显微镜荧光显微镜激光共聚焦扫描多光子激发激光扫描氙灯化学(huxu)遗传学三部曲：1、化学(huxu)库的建立：1，多样性导向(do xin)合成：从一个或几个简单的原料开始，通过化学反应，

44、最后形成一批复杂而多样性的化合物。目的是寻找新的蛋白质靶标和探索蛋白质功能。设计原则是利用简单的起始原料来尽量多地构建出骨架多样的特异分子。其多样性来源为构建单元的多样性、立体化学的多样性，骨架支化的多样性。2.目标性导向合成：基于已有目标化合物合成一系列物质3.组合合成 4.化学库(Chembank) 2.高通量筛选：运用自动化的筛选系统在相对短的时间内，通过特定的生物模型来对成千上万个化合物进行活性筛选。分为三类;1.基于靶点的筛选模型：主要用来研究与生物体内重要生物过程相关的酶与底物、受体与拮抗剂和激动剂，以及蛋白之间的相互作用，筛选出能与特定靶标相结合的化合物，并评价其亲和力的大小。1

45、.受体筛选模型：由受体、配体、供式化合物和必要的辅助因子一起加入到适当的缓冲液中。温孵一定时间使结和反应达到平衡，随后过滤分离，用检测同位素的强度来推测化合物与受体结合的强弱。2.酶筛选模型：被测化合物在适当缓冲液中孵化，反应起始后，通过改变反应的温度、缓冲液的PH和酶的浓度来控制反应速率，终止反应，利用荧光探针技术等快速地测量产物的增加和底物的减少。3.离子通道筛选模型：以钠通道上的哈蚌毒素结合位点为靶标，用放射性配体进行竞争性的结合试验，筛选受试化合物库，建立了贝类动物毒素的高通量筛选方法。2细胞水平的筛选模型：以整体细胞作为药物作用的对象，观察被筛选样品对整体细胞的影响。不能够反应药物作用的具体途径和靶标，只能反映出药物对细胞生长