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《我们需要化学》第5集——《生命旅行》

2017-07-22 字号:[ ] 编辑:56hx 来源:网络 浏览:

第五集:生命旅行

注:剧透内容来源:上海教育电视台。分享该视频,只为让更多的人了解化学,认识化学!

 
夜色之中,病人被送进医院,

医生即将对他展开紧张抢救,

检测即将展开,

试图寻找发病原因,解救病痛,

药物通过人体,

病人的身体被注入了抗击病菌的力量。

这是我们的日常,

生命在每一天生老病死,

而人类也在用自己的武器

追赶着生命的脚步。

 

是什么力量让人类不断开拓,

驱赶着病魔?

又是什么力量,让生命不断进化,

完成着不可思议的旅行?

 

 

一声清脆的啼哭,

一个新的生命来到了这世界,

小家伙舞动着手脚,

向世界宣告着自己的活力,

其实,从这一刻开始,

一个化学的旅程开始了。

 

刘文 研究院 中国科学院上海有机化学研究所)

 

刘文“正是由于化学反应,

它可以创造各种物质,

而这些物质就构成了生命体结构的部分,

同时,化学还可以产生生命体运动,

活动的一些要素,

所以生命体的整个构成,

从反应上来讲,

就是这样一个化学的过程。”

 

胡荣贵 研究员 中国科学院上海生命科学研究院

生物化学与细胞生物学研究所)

 

胡荣贵“我们站在这里,我们的呼吸,

我们生命的每一刻,

在每个细胞里面无时无刻不在

进行着一系列的化学反应。”

 

嗷嗷待哺,三翻六坐,

开口说话,踉跄行走,

化学元素演变带来的生命,

又在糖、脂肪、核酸、蛋白质、

无机盐、水等化学分子的作用下

完成着人体内结构复杂的化学反应,

推动着生命不断长大。

 

然而,当这些化学元素出现问题,

对身体影响巨大。

举例来说,

在人体中体积不到黄豆大小的锌元素,

却参与着体内两百多种酶的合成,

影响发育和免疫功能,

因此,当化学元素缺量过量,

都需要介入治疗,

这就开始了人为调节的化学过程,

而与之类似,人类生病服用药物,

实际上也是进行人体化学平衡的过程。

 

丁奎岭 院士 中国科学院上海有机化学研究所)

丁奎岭“实际上药物分子,

就是在人体这个复杂的

体系发生问题的时候,

它的平衡被打破的时候,

这个药物介入进来,

然后再把它调回到一个正常状态,

所以药物以人体的作用,

本质上也是一种化学的作用,

不同的方面出现了问题,

就需要不同的分子。”

 

这一组组分子式构成的药物,

在今天被我们所熟悉,

化学药物在今天对我们贡献巨大。

 

沈竞康 研究员 中国科学院上海药物研究所)

沈竞康:“化学药物的话,

至今为止是我们使用量最大的,

品种也是最多的一种药物,

这样的药物,在它的化合物中间,

实际上绝大部分都是有机化合物。”

 

感冒药、抗生素,

我们如今最常见的化学药物,

但事实上,一直到20世纪初,

它们都曾是人类一直

未敢奢望的神奇产物,

在漫长的岁月里,

由病原微生物引起的炎症和

传染病威胁着人类健康,

直到一次偶然的灭菌尝试。

戴立信 院士 中国科学院上海有机化学研究所)

戴立信:“一个德国人后来得诺贝尔奖

的叫多马克,

这个人就在染料当中找到

一种能够消灭细菌的,

那时候刚好他自己的女儿也生了这个病,

而这个药呢,

已经经过了老鼠的试验、

兔子的试验等等,

也知道它还是安全的。

所以这位化学家,

他的女儿一生了这个病,

当时生了败血症,

死亡率是非常非常高的,

几乎是很少有办法的,

然后他就把这个用在自己女儿身上,

就治好了他的最喜欢的这个女儿。”

这次因为父爱而进行的大胆尝试,

让多马克的女儿避免了

因为链球菌引发的败血症威胁,

这个名为“百浪多息”的药物

也从此开启了人类对抗病菌的新时代。

丁奎岭:“其实在这个过程当中,

又进一步的发现,

百浪多息分子本身还不是真正的药物。

对氨基苯磺酰胺是真正

起到杀菌作用的这样一个分子,

有了这个认知以后,

在对氨基苯磺酰胺的基础上

再去进一步的改进,

那么又出来了几十种

这样子的磺胺类的药物。”

化学合成的磺胺类药物

为人体抵抗病菌的侵害

拉开了新的时代,

然而化学家面临的挑战却远未结束。

戴立信“有了磺胺药解决了很多问题,

但是到了二次大战的时候,

又发现在战场上有很多的败血症,

磺胺药也没有办法了,

就是细菌又有变种了,

然后那时候就出现了青霉素。

从青霉素一出现,

后来就是链霉素,什么霉素,

出来很多很多,

氯霉素、金霉素什么出来很多很多。”

从药物合成到抗生素应用,

药物的发展史,

一直与化学迈着同行的脚步。

1900年,全人类的平均寿命只有45岁,

这个数据到了2000年增长到了78岁,

这期间的生命保障,

化学功不可没。

戴立信“虽然我们发展得势头很好,

从四十几岁已经到七八十岁了,

但是我们还得往前走,

还是有病菌什么会来侵犯我们,

我们还得不断的抗争。

那么到以后的话,

就出来更多的出来一些合成的药物。”

中科院上海有机化学研究所的

李昂研究员正带领课题组

进行复杂分子合成的探索,

这一研究正是合成化学的重要的方向之一。

李昂 研究员 中国科学院上海有机化学研究所)

李昂“自然界能够提供的天然产物的量很少,

这个时候呢,

可能我们就需要人工合成来获得

足够治病救人或者有利于我们研究的量,

那么更多的时候呢,

实际上自然界产生的天然产物本身呢,

也许它具有很好的活性,

但它的成药性有一定的不足,

所以我们可能要通过合成

很多类似物或者衍生物,

就是不是天然产物本身,

通过这样跟它很像的一些化合物,

它可能会有更好的性质。

那么这个时候呢,

合成物就是必不可少的了。”

从药物提取到化学合成再到分子研究,

化学工作者的每一次方案设计与优化

都是一次艰难的长途跋涉。

化学,不断开启着生命旅行新的大门。

沈竞康:“化学在新药发现的

过程中间所起的作用,

可以分为三个阶段。

第一个阶段的话,

就是大量的从天然的传统的药物中间,

分离提取出一些有效成分进行治疗,

在上世纪的上半叶,

药物研究主要是用动物模型

来进行研究的,这样研究过程中,

我们有什么化合物就可能发现什么药物,

所以那个阶段,

应该说以化学为主导的药物发现的过程,

而上世纪下半叶开始,

随着生命科学研究的进展,

所以现在进入到一个

生物学或者生命科学,

起着主导作用的药物研究的阶段。”

从上世纪下半叶开始,

化学与生物学的交叉前沿研究,

将生命科学研究推向新的阶段,

从而带给了人类更多希望。

人工合成牛胰岛素,

在上世纪60年代的特殊年代,

由中科院生化所,

中科院有机所和北京大学生物系

共同完成的重大项目,

是中国化学史上最被

世界瞩目的重大发现之一。

作为世界上第一个人工合成的蛋白质,

它的出现为人类认识生命,

揭开生命奥秘迈出了可喜的一大步。

胡荣贵“从发现一个生命里面重要的

化学分子到合成,到应用,

直到最后能够优化,

这是一个最典型的化学

在生命科学里的例子,

也是在生命里面研究

一个化学分子功能,

以及应用它来提高

人的生活品质的典型例子。”

DNA,即脱氧核糖核酸,

人类基因组计划经历10年

研究完成了它的排序,

这一研究的成功,

让人类进一步掌握了

生命化学分子的关键密码,

脱离病痛,抵抗绝症,

甚至延长寿命,

人类终于拥有了足够的条件

去遐想不远的未来。

刘文:“你了解了这个序列以后,

你实际上掌握了这个细胞

或者生命体的遗传密码,

就为借势或者控制生物的各种性状,

比如说对于人来讲,

人的性别、体貌、健康等等各种性状,

就为解释他这样一个性状或者

控制它的性状提供了一种可能。”

当人类开始揭开体内生物过程的机制,

就更需要具备调控这一过程的能力,

事实上,人类需要30万个

小分子来调控不同的基因,

及其下游的生物过程,

由于一个合适的调控剂可能要从成百,

上千乃至数万个小分子中才能筛选得到,

因此这就需要合成化学家提供300万个,

甚至3亿个候选的化合物,

在交叉前沿学科,

化学生物学领域再次大显身手,

通过不断的深入研究,

与学科间的融合,

带给人类更多的惊喜。

丁奎岭“几年前美国遗传学家文特尔宣布,

第一个合成细胞问世,

就是人类可以去合成细胞,

这个细胞就是个工厂,

是我们生命基本的重要单元,

这个成果的出现,

实际上使得人类在未来

很可能按照自己的需求,

去创造合成基因,

产生人造生命。”

时至今日,

在人类生命旅行的道路上,

依然还有无数的难题需要克服,

但化学的研究一直还在继续,

正如它过去带给人类的无限光明一样,

在未来,在更加广阔的平台之上,

人类,必将再次达到

生命旅行更加美好的未来。

本期名家介绍

戴立信

有机化学家

中国科学院院士

早期从事金霉素和有机硼化学研究;之后较长期从事科研管理工作;80年代以后的研究兴趣在有机合成、金属有机化学,特别是通过金属有机化学的不对称合成。最近的工作集中在立体选择性的合成官能团化的环氧化合物和氮杂环丙烷化合物方面。关注有机化学的研究热点和发展趋势,在科研选题上力求高起点和创新性。在金属有机化学促进的不对称合成方面做了许多很有意义的工作。

丁奎岭

有机化学家

中国科学院院士

现任中国科学院上海有机化学研究所研究员,博士生导师,课题组长,金属有机化学国家重点实验室学术委员会副主任。1998年入选中科院“百人计划”, 2000年和2003年分别入选上海市“启明星”计划和“启明星跟踪”计划,获得2002年度国家杰出青年基金资助。2009年7月当选为中国科学院上海有机化学研究所所长,2013年12月增选为中国科学院院士 。

刘文

中国科学院上海有机化学研究所 研究员

入选中国科学院“百人计划”,上海有机化学研究所,研究员。主要研究方向为:复杂天然产物的生物合成(遗传学、生物化学和化学)研究;以产量提高和结构多样性为目的组合生物合成研究;以基因组扫描为手段的新型天然产物发现研究。

李 昂

中国科学院上海有机化学研究所 研究员

“百人计划”研究员,主要研究方向包括:复杂的多环及笼状天然产物的全合成;基于分子结构对称性和生物合成路径的高效合成策略的发展;具有重要生理活性的生物碱的合成策略和方法的研究;新颖的生物正交反应(bioorthogonal reaction)及其在化学生物学中的应用。

 

沈竞康

中国科学院上海药物研究所 研究员

1989年-1993年在日本新泻药科大学工作,并于1993年获日本京都大学药学部博士学位。1994年到中国科学院上海药物研究所从事博士后研究,1995年起留所工作,历任研究员、学术委员会副主任、副所长等职。

胡荣贵

中国科学院上海生命科学研究院生物化学与细胞生物学研究所 研究员 

2009年7月起,在上海生命科学研究院生物化学与细胞生物学研究所建立并领导蛋白质降解调控与分子识别研究组,任研究组长;2010年入选中科院“百人计划”,2015年入选“杰青。

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