生命与化学-第三章课件

第三章生命与化学生命起源于化学元素形成化学进化生物进化合成有机物的元素

H、N、O、C、S、P等简单有机物和其它化合物HCHO、CH4、NH3、CO2、CO、H2S、H2O等复杂的有机物氨基酸、糖类、核苷酸、甘油、脂肪酸等前细胞生命体、团聚体、微球体等具备生命特征的细胞多细胞生物现代生物自然界的生命可以划分为不同的层次或组织水平，下图可见化学与生命的内在联系。质子中子原子核电子原子分子大分子细胞组织器官生命个体化学生物学生命共同的分子基础主要有：糖、脂、蛋白质（氨基酸、肽）、酶、维生素、无机盐（矿物元素）、水、核酸等。核酸是一类重要的生物大分子，担负着生命信息的储存与传递，以核苷酸为基本单元。核酸分为两大类：脱氧核糖核酸DeoxyribonucleicAcid（DNA）主要存在于细胞核中，其相对分子质量约为106—108核糖核酸RibonucleicAcid（RNA）相对分子质量约为2500到l06，大部分存在于细胞质中元素组成：CHONP

生命的根源物质——核酸种类&基本单位核酸存在于一切生物体中，是最基本的生命物质，与一切生命活动和各种代谢活动有着密切的联系。种类：

DNA与RNA基本单位：核苷酸【模型建构1】:脱氧核苷酸【模型建构2】:核苷酸核酸的一级结构核酸是由许多个核苷酸连接而成的长链。…

核苷酸之间以磷酸二酯键连接形成多核苷酸链，即核酸。核酸的二级结构——DNA双螺旋雅典奥运会开幕式中的DNA双螺旋核酸的二级结构是指多聚核苷酸链内或链之间通过氢键、离子键、范德瓦耳斯力【包括碱基堆积（输水作用）】等相互作用力折叠卷曲而成的构象。DNA双螺旋结构模型核酸的二级结构——DNA双螺旋碱基垂直螺旋轴居双螺旋内側，与对側碱基形成氢键配对（互补配对形式：A=T;GC）。DNA双螺旋结构模型要点（Watson,Crick,1953）2、核酸的二级结构——DNA双螺旋DNA双螺旋结构模型要点（Watson,Crick,1953）3、螺旋直径为2nm;螺距3.4nm，相邻碱基平面距离0.34nm，一圈10对碱基。核酸的二级结构——DNA双螺旋DNA双螺旋结构模型要点（Watson,Crick,1953）4、维持DNA双螺旋稳定性的主要因素

（1）氢键：维持双链横向稳定性，

（2）碱基堆积力（即堆积碱基之间的疏水作用）：维持双链纵向稳定性。核酸的生命意义核酸携带着生命活动中的所有遗传信息，直接指导并参与蛋白质的合成。核酸是生命之本，生命之源。

核酸创造生命

核酸保护生命核酸在生命活动中不可或缺。任何核酸及组成成分的缺失或不足，都将导致人体的衰老、损伤、病变和死亡。人类基因组计划人的体细胞染色体22对常染色体XY性染色体

20世纪，人类科学历程中的三大研究计划将永垂史册：40年代的曼哈顿原子弹计划60年代的阿波罗登月计划90的人类基因组计划（生命科学登月计划）人类基因组计划(HGP)启动背景20世纪80年代，通过大量的实验和研究，科学家们发现癌症并不是人们想象的那么简单，癌是基因突变而导致基因调控失灵，从而使正常细胞无序生长和不断突变。世界各国科学家一致认为：要破译癌症之谜或生命之谜，首先破译基因之谜。1984年12月9日－13日，在美国举行的“环境诱变物和致癌物防护”的国际会议上，美国能源部邀请科学家讨论测定人类基因组DNA序列的意义和前景

，由于需要的资金庞大，没有人“敢”向政府提议。1985年5月，美国加利福尼亚州立大学圣克鲁斯分校校长辛夏默提出“人类基因组测序”可行性设想。

1986年3月，美国能源部提出人类基因组计划的草案。1986年3月，美国科学家、诺贝尔奖获得者杜尔贝克在《科学》杂志上发表一篇题为“癌症研究的转折点－－人类基因组的全序列分析”的短文，正式以书面形式提出测定人类基因组全序列的必要性和艰巨性，文章指出这一计划的意义可以与人类征服宇宙的计划媲美，这项工作应成为国际级项目。诺贝尔奖获得者RenatoDulbecco是最早提出HGP设想的科学家，他于1986年在Science上发表的有关肿瘤研究的文章“Aturningpointincancerresearch:secquencingthehumangenome”，第一次提出基因测序的概念。杜尔贝科（1914～2012)美国病毒学家

1986年6月，诺贝尔奖获得者吉尔伯特在美国冷泉港提出人类基因组计划的实施需要30亿美元。

1987年初，美国能源部和国立卫生研究院（NIH）为HGP下拨了启动经费约550万美元（全年1.66亿美元）。1988年9月，“国际人类基因组组织”成立，旨在协调全球范围内的人类基因组研究。1989年，美国成立了“国家人类基因组研究中心”，由Watson出任第一任主任，Watson提出从基因组预算中取出3%用于社会和伦理学研究。1990年10月1日，经美国国会批准，美国HGP正式启动，计划在15年内(1990～2005年）投入至少30亿美元，进行人类全基因组的分析。

HGP的目的是解码生命、了解生命的起源、了解生命体生长发育的规律、认识种属之间和个体之间存在差异的起因、认识疾病产生的机制以及长寿与衰老等生命现象、为疾病的诊治提供科学依据。

HGP的主要任务是人类基因组的基因图的构建和序列分析，遗传图、物理图、序列图是最优先考虑的目标，必须保质保量完成的是DNA序列图。在人类基因组计划中，还包括对五种生物基因组的研究：大肠杆菌、酵母、线虫、果蝇和小鼠，称之为人类的五种“模式生物”。

研究目标人类单倍体基因组含30亿碱基对(bp)的DNA序列，包括约3-4万个基因，分布于22条常染色体和X、Y性染色体。总体计划在15年内投入至少30亿美元进行人类全基因组的分析1994年9月，美国完成人体基因组的完整遗传连锁图。1995年12月，美、法科学家公布一张含有15000个标记的人体基因物理图。1996年10月，国际研究联盟发表酵母菌的全基因组序列。1998年5月一批科学家在美国罗克威尔组建“塞莱拉遗传公司”，目标是投入3亿美元，到2001年绘制出完整的人体基因图谱，与国际人类基因组计划展开竞争。

1998年10月23日，美国国家人类基因组研究所在美国《Science》杂志上发表声明说，人类基因组计划的全部测序工作将比原计划提前两年，即在2003年6月完成。1999年3月15日，美国国家人类基因组研究所宣布，由于科学家加快工作步伐，人类基因组工作草图将提前至2001年6月完成。

1999年12月1日，英国、日本、美国科学家完整地译出人体第22对染色体的遗传密码，这是人类首次成功地完成人体染色体基因完整序列的测定。2000年3月，塞莱拉遗传公司不同意对HGP数据的开放政策，终止合作计划。3月14日美国总统克林顿和英国首相布莱尔发表联合声明，呼吁将人类基因组研究成果公开，以便世界各国的科学家都能自由地使用这些成果。

2000年4月6日塞莱拉公司宣布已破译出一名实验者的完整遗传密码，并可在3～6星期内拼接成人体基因组草图。但不少欧美科学家对塞莱拉公司的成果表示质疑，认为该公司的研究“没有提供有关基因序列的长度和完整性的可靠参数”，因而是“有漏洞的”。2000年5月，国际人类基因组计划完成时间再度提前，将在6月公布第一张人类遗传草图。2000年5月8日，由德国和日本等国科学家组成的国际科研小组宣布，他们已经基本完成了人体第21号染色体的测序工作。

2000年6月26日，国家人类基因组研究所和塞莱拉公司在白宫的庆功会上达成协议，允诺同时公布人类基因组草图及初步分析结果。2001年2月，HGP在《自然》杂志（2月15日），塞莱拉公司在《科学》杂志（2月16日）各自公布人类基因组草图。2001年，包括小鼠、果蝇、线虫、拟南芥、酵母、大肠杆菌、枯草杆菌等在内的模式生物基因组测序完成，发现并克隆到许多新基因。2003年4月14日，美、英、日、法、德和中国宣布共同绘制完成人类基因组序列图。2004年10月，人类基因组完成图公布。

国际人类基因组计划负责人柯林斯塞莱拉公司总裁文特尔（基因魔鬼），采用测序方法“霰弹法”，被评为“2000年度全球最杰出的科学家”，被誉为“人类基因组序列测序的开拓者”。

人类只有一个基因组，基因组信息是全人类的。2003年4月14日，六国政府首脑共同发表了“人类基因组计划”宣言,认为：人类基因组是全人类的共同财富和遗产，全世界都可以通过国际互联网从公共数据库中自由分享，免费使用而不受任何限制。HGP的世界大联盟HGP从1990年10月1日开始实施，到2000年6月26日人类基因组草图的初步绘制完成，历时10余年。期间共有6个国家的16所实验室的1100多名生物学家和计算机专家参与了这一人类有史以来最为庞大的科学研究计划。6个国家分别为：美国、英国、日本、法国、德国、中国，测序所占份额依次为：54％、33％、7％、3%、2％、1％。我国于1999年加入HGP，得到完成人类3号染色体短臂上一个约30Mb区域的测序任务，该区域约占人类整个基因组的1%.加拿大、丹麦、以色列、瑞典、芬兰、挪威、澳大利亚、新加坡、前苏联和东德也都开始了不同规模、各有特色的人类基因组研究。

HGP的研究内容HGP的主要任务是人类的DNA测序，内容是完成4张图谱：物理图谱、遗传图谱、序列图谱和基因图谱，这四张图称为“人类基因解剖图”。样本选择人种：白种、黑种和黄种3大人种，并在样本选择前，移除所有的标识物。物理图谱根据DNA序列上的碱基位置来确定基因的位置，是确定基因的顺序和间隔的最基本的工作。绘制物理图谱的目的是把有关基因的遗传信息及其在每条染色体上的相对位置线性而系统地排列出来。遗传图谱又称连锁图谱，是根据基因之间的连锁关系构建的。它是以具有遗传多态性（在一个遗传位点上具有一个以上的等位基因，在群体中的出现频率皆高于1%）的遗传标记为“路标”，以遗传学距离（在减数分裂事件中两个位点之间进行交换、重组的百分率，1%的重组率称为1cM）为图距的基因组图。遗传图谱的建立为致病基因识别和基因定位创造了条件。序列图谱序列图谱是指完整的人类基因组图谱，是人类基因组计划中最重要、最难“画”的一张图。DNA序列分析技术是一个包括制备DNA片段化及碱基分析、DNA信息翻译的多阶段的过程，通过测序得到基因组的序列图谱。HGP能提前完成，在一定程度上也是分子生物学技术的迅速发展，尤其是DNA测序的自动化和生物芯片技术的问世。基因图谱

基因图谱是在识别基因组所包含的蛋白质编码序列的基础上绘制的结合有关基因序列、位置及表达模式等信息的图谱。在人类基因组中鉴别出占具2%~5%长度的全部基因的位置、结构与功能，最主要的方法是通过基因的表达产物mRNA反追到染色体的位置。

人类基因组特点到2003年，六国科学家完成了人类基因99.9％的测序工作，1％目前无法测序。人类全套染色体图1.基因数目比想象的要少的多，人类基因组的DNA由3×109个碱基对组成，人类只有2～3万个遗传基因，编码序列不足总基因量的5％，这相当于线虫、果蝇遗传基因数的2倍，仅比老鼠多几百个遗传基因。如此少的基因数目，却能产生如此复杂的功能，说明基因组的大小和基因的数量在生命进化上可能不具有特别重大的意义，也说明人类的基因较其他生物体更'有效'，人类某些基因的功能和控制蛋白质产生的能力与其他生物的不同。2.人类基因组中存在“热点”和大片“荒漠”。在染色体上有基因成簇密集分布的区域，也有大片的区域只有“无用DNA”——不包含或含有极少基因的成分。基因组上大约有1／4的区域没有基因的片段。在所有的DNA中，只有1%-1.5%DNA能编码蛋白，在人类基因组中98%以上序列都是所谓的“无用DNA”，35.3％的基因组包含重复序列。这些重复的“无用”序列，决不是无用的，它一定蕴含着人类基因的新功能和奥秘，包含着人类演化和差异的信息。经典分子生物学认为一个基因只能表达一种蛋白质，而人体中存在着非常复杂繁多的蛋白质，提示一个基因可以编码多种蛋白质，蛋白质比基因具有更为重要的意义。

3.平均的基因大小有27kbp；其中G+C含量偏低，仅占38%，而2号染色体中G+C的含量最多；17号、19号、22号染色体是含基因最丰富的染色体，X、4号、18号和Y染色体上相对贫瘠，而13号染色体含基因量最少。4.目前已经发现和定位了26000多个功能基因，其中尚有42%的基因不知道功能。5.人与人之间99.99％的基因密码是相同的，人与人之间的差异仅为万分之一，发现来自不同人种的人比来自同一人种的人在基因上更为相似。从而说明人类不同“种属”之间并没有本质上的区别。

6.男性的基因突变率是女性的两倍，而且大部分人类遗传疾病是在Y染色体上进行的。所以，可能男性在人类的遗传中起着更重要的作用。7.人类基因组中大约有200多个基因是来自于插入人类祖先基因组的细菌基因。这种插入基因在无脊椎动物是很罕见的，说明是在人类进化晚期才插入我们基因组的。可能是在我们人类的免疫防御系统建立起来前，寄生于机体中的细菌在共生过程中发生了与人类基因组的基因交换。

8.发现了大约一百四十万个单核苷酸多态性，并进行了精确的定位，初步确定了30多种致病基因。

9.人类基因组编码的全套蛋白质（蛋白质组）比无脊椎动物编码的蛋白质组更复杂。人类和其他脊椎动物重排了已有蛋白质的结构域，形成了新的结构。也就是说人类的进化和特征不仅靠产生全新的蛋白质，更重要的是要靠重排和扩展已有的蛋白质，以实现蛋白质种类和功能的多样性。三个人的基因组迄今，科学家们已经为三名具体的个人描绘了他们的基因组，他们分别是基因专家克雷格·文特尔(CraigVenter)、1962年诺贝尔医学奖得主之一詹姆斯·沃森(JamesWatson，因发现DNA双螺旋结构而获奖)和一位中国人(暂未透露姓名)的基因组。从这三人的基因组中可以获得人类对自身命运的一些精彩解读。2005年，Watson同意由美国454生命科学公司为自己绘制完整的基因组图谱。2007年3月，454生命科学公司提取Watson血样，用了67天的时间绘制了Watson的基因组图谱。2007年5月31日，454生命科学公司交给Watson一张DVD光盘，上面以数据形式刻有他的基因组图谱。同日，Watson的个人基因组图谱向全世界公开。Watson表示，如果自己的基因组图谱证明自己有患老年性痴呆症的基因，他希望不被告之。而美国塞莱拉遗传公司的创始人文特尔的基因组则显示，他患心脏病的几率高于一般人，因此最好选择高纤维、低脂肪的早餐食品。文特尔遵循基因所传递的健康和疾病的信息，控制自己的饮食。现在他的早餐食谱中只有一碗麦片和一杯加了少许红糖的脱脂牛奶，以避免患心脏病。当然，文特尔的基因也给予了他享受美味的权利，比如他在晚上可以放心享用牛排大餐，因为他所拥有的一个基因大大减少了感染疯牛病的风险。DNA分析还为他的蓝眼睛找到了决定性依据，那是一个名为OCA2的基因。但不幸的是,文特尔的CFH基因发生了变异，他的失明风险突增了4倍。中国人基因组图谱问世2007年10月，在深圳高交会一号展馆，全球第一个中国人基因组图谱，即全球第一个黄种人基因图谱（炎黄1号）正式发布，这也是第一个亚洲人全基因序列图谱。

HGP的意义

推动基础生物学研究的发展促进生命科学新技术的广泛开发带动一场新的医学革命1、对疾病机理的认识深入到分子水平2、诊断技术的更新3、治疗方法的突破4、为医药产业带来变化5、推动农业、畜牧业、能源、环境等相关产业的发展自由基与健康自由基化学1、什么是自由基？——自由基是一种具有不成对电子的原子、分子或离子，它的性质极为活泼，它通过攻击生命体的正常细胞，从其它细胞身上窃取电子来修复自己。从而导致正常细胞的破坏，进而导致人体衰老和免疫能力的下降。·O2-氧自由基·OH-羟自由基RCO·过氧化物自由基RC·烷自由基PUS·多不饱和脂肪酸自由基（1）来自体内，人体有机物代谢过程中的正常产物2、自由基来源O2

O22-（过氧负离子）

·O2-（超氧自由基）有害氧物种·OH-（羟自由基）（2）来自环境1、紫外线、放射线照射时，人体易产生大量的大分子自由基，损伤皮肤，使皮肤产生褐斑、皱纹，严重时可导致癌变；2、汽车尾气、工厂废气等向空气中释放大量的二氧化碳和有害气体，造成空气污染，导致人体内大分子自由基的大量产生；3、大量农药、除草剂在使用过程中残留在粮食、蔬菜、水果和水中，通过饮食进入人体产生大量破坏细胞DNA的自由基；4、很多加工食品中含有不饱和脂肪酸，在储存过程中极易发生氧化，产生大量自由基；5、X射线、CT等医疗检查中放射性元素放出的射线，会使人体产生大量自由基；6、

吸烟（二手烟）、吸毒、酗酒、药物体内代谢，有害物质进入人体血液，产生大量自由基。3、自由基反应——致病因子●当大分子自由基攻击人体酶系统：胶原蛋白和弹性蛋白产生过度交连，于是皮肤失去弹性，出现皱纹，逐渐衰老。●攻击遗传物质（DNA和RNA）：遗传物质损伤、突变、增殖……………….癌变，肿瘤。●攻击血管：体内毛细血管脆性增加，容易破裂，导致静脉曲张、水肿等。●氧化血液中的脂质：胆固醇向血管壁沉积，引发冠心病和中风。●侵蚀脑细胞：人易得老年痴呆、健忘。●氧化眼晶状体：老年性白内障产生。●袭击关节部位：关节膜和关节滑液降解，引发关节炎.●破坏免疫系统：人体易出现过敏反应。自由基人体健康和衰老程度，寿命决定人类健康长寿的因素中有85%的因素来自自由基的侵害，有80多种疾病与自由基有关。自由基学说——唯一被证实的衰老、疾病学说4、自由基清除剂-超氧化物歧化酶

SOD酶是一种新型酶制剂。它在生物界的分布极广，几乎从动物到植物，甚至从人到单细胞生物，都有它的存在。SOD被视为生命科技中最具神奇魔力的酶、人体内的垃圾清道夫。SOD是氧自由基的自然天敌，是机体内氧自由基的头号杀手，是生命健康之本，是人类对抗自由基的第一道防线，SOD是一次性清除体内自由基最有效的酶。提高人体的免疫能力、延缓衰老、抵抗疾病、美容护肤“皮肤维生素”、“口服化妆品”清除自由基，祛斑，去皱，使皮肤富有弹性，去粉刺，美白防晒，可吸收紫外线开发出一系列的化妆品，保健品，原料来源于从植物中提取的SOD，或者从猪、牛、羊血液提取的SOD“长寿因子”生物体内SOD总量水平越低寿命越短

人猩猩狐

猴鼹

鼠平均寿命7549203SOD含量0.950.520.220.05超氧化物歧化酶（SOD）是人类战胜疾病与衰老的钥匙富含SOD的食物：芹菜、韭菜、茄子、黄瓜、番茄、四季豆、土豆、刺梨为保证酶的活性，忌高温处理。在正常生理情况下，氧自由基的生成与清除处于动态平衡，当某种因素使氧自由基生成过多超出清除能力，或清除能力减弱时，导致衰老和疾病。随年龄的增长，人体SOD含量逐渐降低。老年人体内SOD总体水平只是中年人的二分之一。药物与健康一人类健康长寿原因何在？●20世纪初约为45岁

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1993年65岁（中国为70岁，日本为78岁）●

2005年70岁（中国为72岁，日本为82岁）●

1900年美国平均寿命约为49岁

2005年美国则达到76.9岁“人生七十古来稀”已经成为历史！长寿原因：医疗条件改善，人类生活质量提高化学相关：药物、、营养物质、抗氧化剂等二药物化学对人类健康的贡献

药物毒性食物药物分类：来源：天然性和合成药物用途：预防疾病、治疗、诊断药物、计划生育化学成分：无机药物、有机药物药物的作用：（1）改变细胞周围环境的理化性质，如抗酸药（2）参与或者干扰细胞物质的代谢过程，如补充维生素（3）对酶起抑制或促进作用，胰岛素促进己糖激酶活性药物的种类杀菌剂：碘、次氯酸钠、高锰酸钾、过氧化氢（氧化性）；乙醇（还原性）；肥皂（碱性）助消化药：稀盐酸（胃酸缺乏）、胃蛋白酶（蛋白质消化）、制酸剂（中和过多胃酸）抗生素：四环素类、磺胺类和青霉素止痛药与毒品1.阿司匹林(Aspirin)——世纪神药主治：伤风、感冒、头痛、神经痛、关节痛、风湿病、软化血管阿司匹林阿司匹林是一种历史悠久的解热镇痛药公元前1550年，古埃及，白柳叶子，抑制伤痛公元前400多年，希腊人，叶子，镇痛和退热我国谚语，房前一株柳，家人不得病1829年，法国人，柳树皮，提取出水杨酸诞生于1899年3月6日。发明者根据文献记载，阿司匹林的发明人是德国的费利克斯·霍夫曼，但这项发明中，起着非常重要作用的还有一位犹太化学家阿图尔·艾兴格林。1934年，费利克斯·霍夫曼宣称是他本人发明了阿司匹林。纳粹统治者更不愿意承认阿司匹林的发明者有犹太人这个事实，于是便将错就错把发明家的桂冠戴到了费利克斯·霍夫曼一个人的头上，为他们的“大日耳曼民族优越论”贴金。适用症镇痛、解热阿司匹林通过血管扩张短期内可以起到缓解头痛的效果，该药对钝痛的作用优于对锐痛的作用。也用于感冒、流感等退热。消炎、抗风湿阿司匹林为治疗风湿热的首选药物，用药后可解热、减轻炎症关节炎除风湿性关节炎外，该品也用于治疗类风湿性关节炎抗血栓该品对血小板聚集有抑制作用，阻止血栓形成皮肤粘膜淋巴结综合症（川崎病）目的是减少炎症反应和预防血管内血栓的形成。预防消化道肿瘤长期规律的使用阿司匹林可以大大降低胃肠道肿瘤的发生率。抗生素定义：某些微生物在代谢过程中产生的化学物质，能阻止其他微生物的生长或杀灭四环素类磺酰类青霉素1）四环素类包括四环素、土霉素和金霉素四个环相连副作用：杀菌同时杀灭肠道内细菌引起腹泻，四环素牙●百浪多息●磺胺类药物

2）磺胺类药物百浪多息的故事现在已经有许多药物能对抗感染性疾病。但在人们可能因咽喉感染而死亡的时代，百浪多息的发现是一个惊人的突破。1904年，德国化学家发现，用来给细菌染色的某些染料能够杀死细菌。1932年，多马克发现一种红色的染料，他将它注射进被感染的小鼠体内，能杀死链球菌。巴黎巴斯德研究所的科学家们发现这种染料不但对小鼠有效，对人也同样有效，尽管它把人的皮肤染成了鲜红色。1935发表，但可能是因为他知道百浪多息己作为染料申请了专利。他试图发现一处类似的化学物质以便能申请专利。所以延迟了发表，此时成千上万的人正受到链球菌的感染。多马克拯救了千百万人的生命，包括他自己的女儿，小卢瑟福，丘吉尔●青霉素青霉素青霉素（Benzylpenicillin/Penicillin）又被称为青霉素G、peillinG、盘尼西林、配尼西林、青霉素钠、苄青霉素钠、青霉素钾、苄青霉素钾。作用机理：化学成分不一，对微生物的作用机理也很不相同，有些抑制蛋白质的合成，有些抑制核酸的合成，有些则抑制细胞壁的合成。特点：不能耐受耐药菌株（如耐药金葡）所产生的酶，易被其破坏，且其抗菌谱较窄，主要对革兰氏阳性菌有效。青霉素会使个别人发生过敏反应，所以在应用前必须做皮试。青霉素的历史早在唐朝时，长安城的裁缝会把长有绿毛的糨糊涂在被剪刀划破的手指上来帮助伤口愈合，就是因为绿毛产生的物质（青霉素素菌）有杀菌的作用，也就是人们最早发现并使用青霉素。1928年英国细菌学家弗莱明首先发现了世界上第一种抗生素—青霉素.1941年前后英国牛津大学病理学家霍华德·弗洛里与生物化学家钱恩实现对青霉素的分离与纯化，并发现其对传染病的疗效，弗莱明、弗洛里、钱恩三人共同获得1945年诺贝尔奖。青霉素菌的故事20世纪40年代以前，人类一直未能掌握一种能高效治疗细菌性感染且副作用小的药物。当时若某人患了肺结核，那么就意味着此人不久就会离开人世(人血馒头)。长期探索，突破性进展却源自一个意外发现。在1928年亚历山大·夏弗莱明外出度假时，把实验室里在培养皿中正生长着细菌这件事给忘了。3周后当他回实验室时，注意到一个与空气意外接触过的金黄色葡萄球菌培养皿中长出了一团青绿色霉菌。一直未能找到提取高纯度青霉素的方法，他将点青霉菌菌株一代代地培养，并于1939年将菌种提供给准备系统研究青霉素的英国病理学家弗洛里（HowardWalterFlorey）和生物化学家钱恩。应用于二战1943年，制药公司已经发现了批量生产青霉素的方法。当时英国和美国正在和德国交战。这种新的药物对控制伤口感染非常有效。到1944年，药物的供应已经足够治疗第二次世界大战期间所有参战的盟军士兵。

1945年，弗莱明、弗洛里和钱恩因“发现青霉素及其临床效用”而共同荣获了诺贝尔生理学或医学奖。二战宣传画●半合成青霉素氨苄青霉素：R=H（安比西林、氨苄西林）羟氨苄青霉素：R=OH(阿莫西林)●头孢霉素先锋IV号先锋VI号抗生素与超级病菌据2010年8月11日出版的英国《柳叶刀－传染病》期刊介绍，目前有一种新出现的不明原因的病症正在一些国家流行，一些西方医学家把这种病叫做“新德里金属－β－内酰胺酶1”，或者简称为NDM－1。由于许多发病者曾在印度或巴基斯坦旅游和治疗，因而研究人员推测这种携带NDM-1的细菌可能起源于印度次大陆。据报道，这种病可以通过饮水等途径传染，表现症状为肠道感染，这种新型细菌对几乎所有抗生素都具有抗药性，死亡率很高。人类的策略？三化学家如何开发新药物？从天然产物中寻找新药物

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青蒿素和蒿甲醚的结构

青蒿素蒿甲醚青蒿素青蒿素是从中药青蒿中提取的有过氧基团的倍半萜内酯药物。可能是青篙素作用于食物泡膜，从而阻断了营养摄取的最早阶段，使疟原虫较快出现氨基酸饥饿，迅速形成自噬泡，并不断排出虫体外，使疟原虫损失大量胞浆而死亡。2011年9月，中国女药学家屠呦呦因创制新型抗疟药———青蒿素和双氢青蒿素的贡献，获得被誉为诺贝尔奖“风向标”的拉斯克奖。这是中国生物医学界迄今为止获得的世界级最高级大奖。

紫杉醇机理：紫杉醇是红豆杉属植物中的一种复杂的次生代谢产物,细胞接触紫杉醇后会在细胞内积累大量的微管，这些微管的积累干扰了细胞的各种功能，特别是使细胞分裂停止于有丝分裂期，阻断了细胞的正常分裂。功效：通过Ⅱ-Ⅲ临床研究，紫杉醇主要适用于卵巢癌和乳腺癌，对肺癌、大肠癌、黑色素瘤、头颈部癌、淋巴瘤、脑瘤也都有一定疗效。发现：1963年美国化学家瓦尼（M.C.Wani）和沃尔（MonreE.Wall）首次从一种生长在美国西部大森林中太平洋杉（PacificYew）树皮和木材中分离到了紫杉醇的粗提物。由于该活性成份在植物中含量极低，直到1971年，他们才同杜克（Duke）大学的化学教授姆克法尔（AndreT.McPhail）合作，通过x-射线分析确定了该活性成份的化学结构——一种四环二萜化合物，并把它命名为紫杉醇（taxol）。

基于构效关系的药物分子设计

L-（+）-抗坏血酸（Vc）D-（-）-抗坏血酸反应停反应停于20世纪50至60年代初期在全世界广泛使用，它能够有效地阻止女性怀孕早期的呕吐，但也妨碍了孕妇对胎儿的血液供应，导致大量“海豹畸形婴儿”出生。自60年代起，反应停就被禁止作为孕妇止吐药物使用，仅在严格控制下被用于治疗某些癌症、麻疯病等。烟草与毒品的健康危害1.吸烟人群现状卫生部于2008年5月29日公布的数据显示，我国烟民已达3.5亿，"被动"烟民5.4亿，其中15岁以下儿童有1.8亿。

中国烟草一直保持了七个"世界第一"：烟叶种植面积；烟叶收购量；卷烟产量；卷烟消费量；吸烟人数；烟草利税；死于吸烟相关疾病人数进入2000年以来，中国每年死于吸烟相关疾病约100万人，是全球死亡人数的五分之一。美国环保局将香烟烟雾列入“人群A级致癌物”世界卫生组织1989年5月31日无烟日吸烟的原因吸烟是从哥仑布发现新大陆之后，至今有几百年历史。吸烟的原因有哪些呢？1、好奇2、模仿3、交际的需要4、消愁5、提神6、显示自己的成熟烟雾中的有害物质主烟流总重约400~500mg，4000多种物质，250种有害物质（1）醛类、氮化物、烯烃类，这些物质对呼吸道有刺激作用。（2）尼古丁类，可刺激交感神经，让吸烟者形成依赖。（3）胺类、氰化物和重金属，这些均属毒性物质。（4）苯丙芘、砷、镉、甲基肼、氨基酚、其它放射性物质。这些物质均有致癌作用。（5）酚类化合物和甲醛等，这些物质具有加速癌变的作用。（6）一氧化碳能减低红细胞将氧输送到全身的能力。2.主动吸烟与被动吸烟3.吸烟对健康的危害4.毒品与禁毒●传统毒品●新型毒品●禁毒的重要性及禁毒日●严禁贩毒、种毒、制毒为了社会的稳定，为了家庭的幸福，为了民族的昌盛，请你远离毒品！传统毒品鸦片、吗啡、海洛因、大麻、古柯、可卡因鸦片：又称阿片，俗称大烟，是罂粟果实中流出的乳液经干燥凝结而成。生鸦片经过烧煮和发酵，可制成精制鸦片，吸食时有一种强烈的香甜气味。吸食者初吸时会感到头晕目眩、恶心或头痛，多次吸食就会上瘾。吗啡：是从鸦片中分离出来的一种生物碱，在鸦片中含量10%左右，为无色或白色结晶粉末状，具有镇痛、催眠、止咳、止泻等作用，吸食后会产生欣快感，比鸦片容易成瘾。

海洛因：俗称白粉，化学名称为“二乙酰吗啡”，镇痛作用是吗啡的4-8倍，医学上曾广泛用于麻醉镇痛，但成瘾快，极难戒断。长期使用会破坏人的免疫功能，并导致心、肝、肾等主要脏器的损害。大麻：桑科一年生草本植物，有毒和无毒大麻。无毒茎、秆纤维可榨油。大麻类毒品的主要活性成分是四氢大麻酚，对中枢神经系统有抑制、麻醉作用，吸食后产生欣快感，有时会出现幻觉和妄想，长期吸食会引起精神障碍、思维迟钝，并破坏人体的免疫系统。

古柯：古柯（Coca）是生长在美洲大陆、亚洲东南部及非洲等地的热带灌木。高1.5米~3米，生长周期为30年至40年，每年可采摘古柯叶3次至4次。曾为古印第安人习惯性咀嚼，并被用于治疗某些慢性病。可卡因：可卡因是从古柯叶中提取的一种白色晶状的生物碱，中枢神经兴奋剂和局部麻醉剂。能阻断人体神经传导，产生局部麻醉作用，并可通过加强人体内化学物质的活性刺激大脑皮层，兴奋中枢神经，表现出情绪高涨、好动、健谈，有时还有攻击倾向，具有很强的成瘾性。所谓新型毒品是相对鸦片、海洛因等传统毒品而言，主要指人工化学合成的致幻剂、兴奋剂类毒品，是由国际禁毒公约和我国法律法规所规定管制的、直接作用于人的中枢神经系统，使人兴奋或抑制，连续使用能使人产生依赖性的精神药品（毒品）。目前在我国流行滥用的摇头丸等新型毒品多发生在娱乐场所，所以又被称为“俱乐部毒品”、“休闲毒品”、