化学和医学主题医学知识课件.ppt

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1、内容,医学史中的化学当代分子医学和化学生物学中医学、中医现代化和化学总结：化学哲学和医学、人生,内容医学史中的化学,西方医学史,Hippokrates,Galen,Avicenna,Vesaliua,“自然治愈力”,Sydenham,.,生物医学(1950s),分子医学(1990s),古典医学,实验医学,早期方法：灌肠、放血和导泻剂,西方医学史Hippokrates Galen Avicenn,灌肠、放血和导泻,导泻剂,华盛顿的放血疗法,灌肠疗法,灌肠、放血和导泻导泻剂华盛顿的放血疗法灌肠疗法,化学思想介入医学,我写的书不象其他医生，只是复制希波克拉底和盖伦的书，我所写的是基于我的经验所得到的

2、结论。人体的表现形式是遵循化学规则。-帕拉塞萨斯,Paracelsus,化学思想介入医学我写的书不象其他医生，只是复制希波克拉底和盖,化学家？医学家？,安东尼L拉瓦西（1743-1794）既是现代化学之父，也是一位著名的生理学家。他发现了氧元素。从而终结了“燃素”学说。拉瓦西发现氧气在肺部由血液携带到全身，他证实呼吸是象燃烧一样的氧化过程，表现在氧气的利用和二氧化碳的生成，从而揭示了呼吸作用的真正机理。,化学家？医学家？安东尼L拉瓦西（1743-1794）既是,化学医学,F.西尔维乌斯血液的化学,T.威利斯糖尿病诊断,化学医学F.西尔维乌斯 T.威利斯,革兰氏染色法-化学检验,革兰氏染色法-化

3、学检验,早期的化学消毒剂,氯化钙,氧化钙（生石灰）,石碳酸,JLister倡导手术操作时要消毒,早期的化学消毒剂氯化钙氧化钙石碳酸JLister倡导手术操,早期的化学药物,阿司匹林,酒石酸锑钾,乙醚麻醉剂,早期的化学药物阿司匹林酒石酸锑钾乙醚麻醉剂,早期的化学药物,奎宁,胂凡钠明（606）（二氨基二氧偶砷苯),606的先导化合物Atoxyl,早期的化学药物奎宁胂凡钠明（606）（二氨基二氧偶砷苯)60,药物革命：合成药物和生物药物,叶酸,百浪多息（偶氮磺胺）,格哈德杜马克,亚历山大弗来明,青霉素,药物革命：合成药物和生物药物叶酸百浪多息（偶氮磺胺）格哈德,居里夫人和放射医学,居里夫人和放射医学

4、,分子生物学的诞生,沃森和克里克利,富兰克林,分子生物学的诞生沃森和克里克利富兰克林,分子医学,分子医学的核心任务是阐明人类疾病在分子、细胞和整体水平的生理、病理机制，并通过综合集成,将有关成果转化为临床预测、诊断、干预和治疗的有效手段，增进人类健康。分子医学以“从分子到人”、多学科综合交叉、研究与应用并重为特色，是功能基因组时代生命科学发展的大趋势。-源自北京大学分子医学研究所主页,分子医学分子医学的核心任务是阐明人类疾病在分子、细胞和整体水,化学和医学的交叉,医学,化学,分子医学,化学生物学,化学和医学的交叉医学化学分子医学化学生物学,化学生物学,生物化学：生物大分子（蛋白质）结构和活性代

5、谢的化学过程分子生物学：基因表达和控制（转录调节和信号转导）化学生物学：Schreiber：采用化学的手段，如运用小分子或人工设计合成的分子作为配体，直接改变生物分子的功能探索小分子化合物对生物大分子的调控以及对生物生理的影响，与制药公司发展新药类似,化学生物学生物化学：,Chemical Biology:From Small Molecules to Systems Biology and Drug Design,Using(small molecules)Natural Products to Unravel Biological MechanismsEngineering Control

6、 Over Protein Function Using ChemistryControlling Protein-Protein InteractionsExpanding the Genetic CodeForward/Reverse Chemical GeneticsTags and Probes for Chemical Biology,Chemical Biology:From Small,例一,金属动态的细胞成像,例一金属动态的细胞成像,金属离子荧光动态成像,金属离子荧光动态成像,Elevation of intracellular zinc level upon FcRI sti

7、mulation.,Yamasaki S et al.J Cell Biol 2007;177:637-645,Elevation of intracellular zin,汞成像,Look Them in the Eyes-Is Color Change a Clue to Mercury in Autism?,-Teresa Conrick,汞成像 Look Them in the Eyes-,例二,建造新的基因启动机制,例二建造新的基因启动机制,Controlling programmed cell death with a chemical inducer of dimerizatio

8、n,FKBP,FKBP,FKBP,Fas,Fas,Fas,Fas,Fas,Fas,细胞凋亡,Controlling programmed cell de,Cell-permeable chemical inducers of dimerization(CIDs),FK506+CsA(cyclosporin A),Cell-permeable chemical induce,Fas,Fas,Fas,Controlling programmed cell death with a chemical inducer of dimerization,FKBP,FKBP,FKBP,Fas,Fas,Fas

9、,Fas,细胞凋亡,FKBP,FKBP,FKBP,FkCsA,FasFasFasControlling programme,例三,蛋白质分子的定位标记,例三蛋白质分子的定位标记,基本策略,传统化学方法：,化学生物学方法：,+,共价键,基本策略传统化学方法：化学生物学方法：+共价键,蛋白质分子的定位标记策略,蛋白质分子的定位标记策略,“点击”反应,“点击”反应,非天然氨基酸定位插入方法,点突变,转录,翻译,正交tRNA,正交RS,非天然氨基酸定位插入方法点突变转录翻译正交tRNA正交RS,例四,调节蛋白质相互作用,例四调节蛋白质相互作用,BSOV increased PPARg and adip

10、onectin in fat tissue of db/db diabetic mice,Ctrl,0.4 mmol/kg/day,PPARg,Actin,Actin,Adiponectin,0.04 mmol/kg/day,BSOV increased PPARg and adipo,Vanadium activate PPARg,*,Upper:VO(acac)2 activated PPRE transcription,ctrl,VO(acac)2,NaVO3,PPARg,Merge,Left:vanadium induced PPAR translocation in NIT-1,Va

11、nadium activate PPARg*Upper:,Vanadium induced Hsp60-PPARg protein interaction,IB,IB,ctrl VO(acac)2 NaVO3,PPARg,Hsp60,IP PPARg,IB,IB,ctrl VO(acac)2 NaVO3,PPARg,Hsp60,IP Hsp60,Vanadium induced Hsp60-PPARg p,Hsp60与VO2+结合力较强,Kd=410-17,Kd=310-4,VO2+,VO3-,Hsp60与VO2+结合力较强Kd=410-17Kd,PPARg level is controll

12、ed by protein degradation,PPARg mRNA,PPARg protein,Ubiquitination,Degradation by proteasome,Degradation by caspases,TNFa/IL-6,PPARg level is controlled by p,Vanadium ameliorated PPARg decrease induced by TNFa or IL-6,Vanadium ameliorated PPARg dec,Proposed mechanism of inhibition of PPARg degradatio

13、n by vanadium,PPARg,Hsp60,VO2+,S112-PPARg,U,U,U,Degradation,S112-PPARg,P,Hsp60,VO2+,PPARg,pERK,Downstream signals,Proposed mechanism of inhibiti,例五,普通化学原理的威力,例五普通化学原理的威力,普通化学的基本原理,定量和定性化学方法,动力学：途径、壁垒和速率,物质结构原理组成和结合功能对应结构,热力学：稳定性、自发趋势和程度,普通化学的基本原理定量和定性化学方法动力学：途径、壁垒和速率,牙齿力学行为的类金属性,牙釉质和牙本质在耐磨性与能量耗损方面表现

14、出与金属及金属玻璃相似的性能,牙齿力学行为的类金属性 牙釉质和牙本质在耐磨性与能量耗损方面,“铁齿铜牙”,轴承钢gcr15,“=”,“铁齿铜牙”轴承钢gcr15“=”,牙本质显微结构,牙本质显微结构,牙釉质结构,酸蚀后,牙釉质结构酸蚀后,牙釉质中HAP纳米微晶的聚集结构,牙釉质中HAP纳米微晶的聚集结构,牙釉质的形成动力学,沉淀反应,分子间作用力,表面化学/纳米化学,生物力学,牙釉质的形成动力学沉淀反应分子间作用力表面化学/纳米化学生物,牙齿是一种有机-无机杂化超分子,羟基磷灰石,胶原蛋白,纳-微米组装,牙齿,牙齿是一种有机-无机杂化超分子羟基磷灰石胶原蛋白纳-微米组装,道家传统养生四宝,叩齿

15、、咽津、握固、鸣天鼓,叩齿之法：左相扣36次，名曰：打天钟 右相叩36次，名曰：捶天磬咽津之法：先用舌搅动口齿36次 然后用舌尖顶住上腭部12分钟，促使腮腺、舌下腺分泌唾液，待口中唾液满时，鼓腮含漱数次，然后咽下,大道至简！,又曰：九转金丹之法,道家传统养生四宝叩齿、咽津、握固、鸣天鼓叩齿之法：大道至简！,中国医学史,经络医学,草药医学,中西医结合医学,中国医学史经络医学草药医学中西医结合医学,中药现代化1-更有效、更规范,先导化合物,有效提取部分,现代植物药 青蒿素 黄连素,结构解析 有机合成 合成生物学,中药新制剂 血塞通（三七总皂苷）Polyphenon E,QA,中药现代化1-更有效、

16、更规范先导化合物有效提取部分现代植,中药现代化2-更安全,马兜铃酸,1993-Rapidly progressive renal fibrosis was found in Belgian women who were taking a slimming regimen including Chinese herbs.,中药现代化2-更安全马兜铃酸1993-Rapidly,青蒿素的发现,屠呦呦通过乙醚提取法，首次提纯青蒿素。2011年，屠获得国际药学最高奖 Albert Lasker Award,青蒿素,青蒿素的发现屠呦呦通过乙醚提取法，首次提纯青蒿素。2011,FDA通过的第一个中药制剂,P

17、olyphenon EIndication：genital and perianal warts,In 2006,FDA通过的第一个中药制剂Polyphenon EIn 20,砷化合物治疗急性早幼粒型白血病,张亭栋Tingdong Zhang,陈竺Zhu Chen,Use of arsenic trioxide,toad venom,calomel for leukemia,Confirmed the actions ofarsenic trioxide,Mechanisms,(Realgar,salvia,Indigo Naturalis),Arsenic trioxide,2000年：FD

18、A也批准了作为白血病复发性二线治疗药物，治愈率高达93%。,1999年：在我国获批准“癌灵I号”注射液,砷化合物治疗急性早幼粒型白血病张亭栋陈竺Use of ars,复方青黛的机制,雄黄：四硫化四砷-缓释As2O3青黛：靛玉红丹参：丹参酮IIA其它：抗氧化剂,水/甘油通道蛋白9,As2O3,As2O3,PML-RARa,降解,细胞凋亡,靛玉红,丹参酮IIA,ROS,药物毒性,植物抗氧化剂,陈竺等,2008,PNAS,复方青黛的机制雄黄：四硫化四砷-缓释As2O3水/甘油通,温岭杀医惨案 和“空鼻症”,温岭杀医惨案 和“空鼻症”,“营造学社”的建筑科学观,本社命名之初，本拟为中国建筑学社，顾以建

19、筑本身，虽为吾人所欲研究者最为重要之一端，然若专限于建筑本身，则其于全部文化之关系，仍不能彰显。故抉破此范围而名以营造学社，则凡属于实质艺术、无不包括夫所以为研求营造学者，岂徒为材木之轮奂，足以炫耀耳目而已哉。吾民族之文化进展。其一部分寄之于建筑。,朱启玲,梁思成和林徽因,“营造学社”的建筑科学观本社命名之初，本拟为中国建筑学社,“格物”“致知”,格物,真相,知识,工具,生产力,哲学启迪,个人修养,致知,培根：知识就是力量 荀子：君子性非异也，善假于物也,齐家、治国、平天下,“格物”“致知”格物真相知识工具生产力哲学启迪个人修养致知,例六：生物催化剂-酶,所有生命过程都由酶催化进行酶的特性高效

20、性高特异性反应条件温,例六：生物催化剂-酶所有生命过程都由酶催化进行,酶催化的原理（1）,能量,反应物,产物,原始过渡态,酶催化过渡态,A+B,AB,酶催化的原理（1）能量反应物产物原始过渡态酶催化过渡态A+,酶催化的原理（2）,能量,反应物,产物,酶,A,B,产物,C,酶催化的原理（2）能量反应物产物酶AB产物C,酶催化的原理（3）,酶在反应后得到还原，即酶并不做任何的功！,E+S ES E+P,典型酶促反应方程式：,酶催化的原理（3）酶在反应后得到还原，即酶并不做任何的功！E,酶化学的哲学启示：,顺应自然，无为而无不为老子：为学日益，为道日损。损之又损，以至于无为。无为而无不为。圣人欲不欲

21、，不贵难得之货；学不学，复众人之所过；以辅万物自然而不敢为。Hippokrates：自然自愈力黄帝内经：其知道者，法于阴阳，和于术数，食饮有节，起居有常，不妄作劳，故能形与神俱，而尽终其天年，度百岁乃去。,酶化学的哲学启示：顺应自然，无为而无不为,化学和医学人生,克服医生的“上帝情结”抑制化学家生产“新物质”的冲动,我们手握巨大能力,化学和医学人生 克服医生的“上帝情结”我们手握巨大能力,旗帜鲜明的反对转基因农业,黄金大米饭配绿菜花,咖喱牛肉牛腩饭（抗癌食品）,鲑鱼籽蒸米饭（养颜护肤）,胡萝卜素含量,旗帜鲜明的反对转基因农业黄金大米饭配绿菜花咖喱牛肉牛腩饭鲑,发展转基因不如发展合成生物学,Sy

22、nthetic biology:Reduce biological systems to their component parts Creating new functions from new combinations of component parts Provide new processes for producing chemicals and drugs Could result in the third industrial revolution over the next 50 years,Genetically-Modified Organism:High potential threat to the ecological system,发展转基因不如发展合成生物学Synthetic biolog,Thank you!,感谢倾听！,兰之猗猗，扬扬其香。众草与茂，无人而芳。幽幽栖谷，馨配君王。不采而佩，于兰何伤。时人暗蔽，贤者埋藏。以日以年，逍遥四方。奕奕荠麦，贸贸雪霜。君子之道，闇然日彰。,幽籣操,Thank you!感谢倾听！兰之猗猗，扬扬其香。众草与茂,