新兴交叉学科

新兴交叉学科——化同学物学和物理生物学徐以润(江苏省灌南高级中学江苏连云港徐以润(江苏省灌南高级中学江苏连云港222500)一、化同学物学化同学物学是讨论生命过程中化学基础的科学。疾病的发生进展是致病因子对生命过程的干扰和破坏；药物的防治是对病理过程的干预。化同学物学通过用化学的理论和方法讨论生命现象、生命过程的化学基础，通过探究干预和调整疾病发生进展的途径和机理，为新药发觉中供应必不行少的理论依据。化同学物学是自90年月中期以来的新兴讨论领域。哈佛高校的Schreiber博士和Scripps讨论所的Schultz博士分别在东西海岸引领这个领域他们的所在地所形成的重心地位甚至在加强。从源头来讲，化学是讨论分子的科学，生物化学，分子生物学，还有生物学化学都是一样的。但是由于科学家们长期以来的习惯称谓，我们通常使用生物化学指蛋白质结构和活性的讨论，用分子生物学指基因表达和掌握的讨论，用生物学化学指分子水平上的生物现象的讨论。与这些相比，化同学物学使用小分子作为工具解决生物学的问题或通过干扰/调整正常过程了解蛋白质的功能。在某种意义上，使用小分子调整目标蛋白质与制药公司进展新药类似。但是，当全部公司的目标蛋白质到目前为止仅是约450种的时候，人类基因组方案为我们带来了至少几万个目标蛋白质。最终的目标是查找特异性调整素或查找解开全部蛋白质之谜的钥匙，但这需要更系统和整体的方法而并非传统方法。化同学物学看起来是有盼望的答案。系统的化同学物学仅仅诞生于90年月中期，部份是由于基础条件到那时才刚刚完备。代表性的技术进步包括机器人工程，高通量及高灵敏度的生物筛选，信息生物学，数据采集工具，组合化学和芯片技术例如DNA芯片。化同学物学更普遍的被叫做化学遗传学(chemicalgenetics),而且它正在扩展到化学基因组学。和经典遗传学相比较，小分子并不是取代或超越基因表达，而是被用于抑制或活化翻译过程。化同学物学、计算生物学与合成生物学，在生物芯片技术、计算模型方法与基因网络设计等方面构成了现代系统生物学与系统遗传学的重要技术基础。二、物理生物学物理生物学(PhysicalBiology)旨在采用新近进展起来的物理学先进概念和物理技术，精确地测量和描述生物体系的结构、功能和行为，使生物学建立在定量的物理学基础之上的新兴前沿交叉学科。早在1925年美国学者A.J.洛特卡发表《物理生物学原理》并提出了一般系统论的思想，物理生物学(PhysicalBiology)不同于生物物理学(Biophysics)的概念，可以说，就如化同学物学(ChemicalBiology)不同于生物化学(Biochemistry),生物物理学是应用物理学概念与方法讨论生物各层次的结构与功能关系，生命活动的物理、物理化学等过程和生命活动过程中表现的物理学等特性的生物学分支学科，而物理生物学则是采纳物理学概念和技术进行定量物理学讨论。在诺贝尔奖得主Zewail的领导下，加州理工学院建立了"物理生物学”讨论中心，并于2007年召开了第一次"物理生物学"研讨会。物理生物学是一个进展中的概念，目前尚无一个严格的定义。我们试图通过对几个相像的概念的比较来阐述物理生物学的主要特征。生物化学(Biochemistry)与化同学物学(ChemicalBiology)o生物化学是主要应用化学的理论和方法来讨论生命现象，在分子水平上阐明生命现象的化学本质，即讨论生物体的化学组成及化学变化的规律。化同学物学使用小分子作为工具解决生物学的问题或通过干扰/调整正常过程了解蛋白质的功能，通常也被叫做化学遗传学(chemicalgenetics)o生物化学具有悠久的讨论历史，而化同学物学则是自90年月中期以来的新兴讨论领域，由哈佛高校的Schreiber博士和Scripps讨论所的Schultz博士分别在东西海岸提出并引领这个领域。目前，化同学物学上在国际已得到广泛认可并正快速进展，如Nature出版了NatureChemicalBiology,美国化学会出版了ACSChemicalBiology等化同学物学方面的专业杂志。生物物理学(Biophysics)与物理生物学(PhysicalBiology)o生物物理学是应用物理学的概念和方法讨论生物各层次结构与功能的关系，生命活动的物理、物理化学过程和物质在生命活动过程中表现的物理特性的生物学分支学科，主要包括分子生物物理学、放射生物物理学、生理生物物理学和理论生物物理学几个分支。可以说，生物物理学是侧重于讨论生命物质的基本物理规律的科学。而物理生物学则是采用新近进展起来的物理学先进概念和技术或进展新的物理技术，使生物学建立在定量的物理学基础之上的新兴前沿交叉科学。哈佛高校建立了"物理生物学”方向和专业，霍普金斯高校成立了"物理与工程生物学"讨论生方案。英国InstituteofPhysicsQOP)出版社已经发行了"PhysicalBiology"的杂志。加州理工学院在诺贝尔奖得主Zewail的领导下，建立了"物理生物学”讨论中心,并于2007年召开了第一次〃物理生物学”研讨会，汇合了生物学、物理学、化学等多个领域的包括多名诺贝尔奖得主在内的顶级学者，如DavidBaltimore,G