有机化学与生物工程

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1、有机化学与生物工程摘要：有机化学在生物工程发展中起着理论基础，研究工具，阐明本质的重要作用，它们有着密切的关系。本文从有机化学的发展与生物工程，有机化学的主要研究成果与生物工程，有机化学研究的任务与生物工程，三个方面说明有机化学课程与生物工程中的关系。关键词：有机化学；生物工程有机化学是生物工程的基础，有机化合物是构成生物体的主要物质，生物体中各种有机化合物的结构、性质以及它们在生物体内的的合成、分解、转化、代谢无不以有机化学为基础。有机化学产品正越来越多地应用于农业。如农药(杀虫剂、杀菌剂、除草剂)、植物生长调节剂、化肥、农膜等保证了农业生产；兽医药、饲料添加剂促进了畜牧业生产。要正确地使用

2、，必须了解这些有机化合物的组成、性质和生理功能。本文将从有机化学的发展与生物工程，有机化学的主要研究成果与生物工程，有机化学研究的任务与生物工程，三个方面说明有机化学课程与生物工程中的关系。1.有机化学的发展与生物工程有密切的关系有机化学就其最初的意义而言，是生物物质的化学。1807年，J.F.YonBerzilius首先把从活细胞中获得的化合物命名为有机化合物。那时人们对生命现象的本质还没有认识，因而便赋予有机化合物一种神祕的鱼彩，许多化学家认为有机物是不可能用人工的方法合成的，它们是“生命力”所创造的。但是1828年，F.Wohler从无机物氧酸铁制得了尿素，否定了关于“生命力”的假说，可

3、以说是化学家第一次干预了生物工程。随后有机化学的发展主要集中在有机物的结构研究和合成方法上，较少关心它们的生物功能。尽管如此，许多化学家的研究成果还是成为了生物工程发展过程的里程碑。比如，19世纪中叶，I.Pasteur关于左旋和右旋酒石酸经典式的研究，导致70年代Vanthof和LeBel碳原子四面体构型学说的建立，它是生命分子结构不对称性的基础。E.Fischer对碳水化合物立体化学和肽合成化学的贡献是这两大类重要的生命分子化学的奠基石。20世纪50年代，A.Todd建立的核糖核酸(RNA)和脱氧核糖核酸(DNA)的化学结构，为Vatson-CrickDNA双螺旋结构的提出铺平了道路。60

4、年代H・G.Khorana开创的磷酸二酯法合成寡核昔酸，不但证明了DNA上每三个碱基组成一个三联体密码子编码一个氨基酸从而提出了一套遗传密码，而且也开始了人工合成DNA的研究。化学家也将用化学小分子和化学工具研究生命体系。1985年H.Smith和K.Mullis发明了聚合酶链式反应(PCR)从而使分子生物学在技术上有了一个突破和飞跃。1988年SchrEibcr在做靶向合成(TOS)天然产物FK506时发现FK506的结合蛋白FKBP12。1991年他们又利用小分子探针FK506和Cyclosporin发现他们可以抑制磷酸化酶神经组蛋白Calcineuin的活性。同时发现了可以生成FKBP-

5、12-FK506神经组蛋白复合物和cyclophilin-cyclospolin-calcineulin的复合物。这些小分子同时与两个蛋白结合，而表现出的生物活性也是细胞内信号传导通路的分子基础。1992年，SchrEIber在美国《化学与工程新闻》发表了题为“用有机化学的原理探索细胞学”的论文，确信生命的过程就是生物体中化学变化过程。总之，有机化学理论上和实践上的成就为现代生物学的诞生和发展打下了坚实的基础。价键理论、构象学说、反应机理等成为解释生化反应的有力手段，蛋白质和核酸的组成和结构研究，顺序测定方法的建立，合成方法的创建，酶催化机制的研究，模拟酶的合成的化学模型的建立，小分子探针技术

6、，单分子激发的技术，单分子操作的技术等重大成就，为现代生物学及生物技术开辟了道路。有机化学与生物问题的密切结合是推动生物工程发展的有力柱，也将人们对生命过程的了解提高到一个新的层次。1.一百多年来，有机化学的最高科学成果一一诺贝尔化学奖综览1901-2010年共110年，除去8年未授奖外，共授化学奖102项，其中有机化学方面得化学奖65项，占整个化学奖的63.7%o碳水化合物、光合作用得研究共8项；蛋白质、酶和核酸方面得研究共18项；笛族化合物、维生素和生物碱方面研究共8项；其它方面共31项。其中与生物相关的占34项。占有机化学的52.3%o由此可以看出有机化学与生物工程有着密不可分的关系。2

7、.有机化学研究的任务与生物工程的关系有机化学研究的主要任务是分离提纯、物理有机化学、合成。分离提纯即分离、提取自然界存在的各种有机物，测定它们的结构和性质，以便加以利用。物理有机化学是研究有机物结构与性质间的关系、反应经历的途径、影响反应的因素等，以便控制反应向我们需要的方向进行。合成是在确定了分子结构并对许多有机化合物的反应有相当了解的基础上，以由石油或煤焦油中取得的许多简单有机物为原料，通过各