生命化學
化學試劑,九料化工商城 / 2020-11-12
化學主要是在原子和分子水平上研究物質(zhì)相互作用和變化的規(guī)律，以及研究物質(zhì)的結構和性能之間的相互關系。現(xiàn)已知道生物體中的各種生命過程都和化學變化密切相關，簡單的酸堿中和反應、復雜的酶的催化作用都是化學反應在特定條件下的一種生理過程。
迄今，化學在探究生命過程中的許多問題上已作出了重要的貢獻。早在20世紀初，化學家已開始研究糖類、維生素、血紅素、葉綠素等的化學結構。此后逐漸認識生命物質(zhì)由蛋白質(zhì)、核酸、糖類、脂類等有機物和水及無機鹽組成，各種組分在生命過程中都有其特定的功能。蛋白質(zhì)構成生物體中的各種器官，也是構成促進體內(nèi)生化反應的酶催化劑核酸是遺傳的主要物質(zhì)基礎;糖是生命活動的主要能源脂類主要起著供能和保溫作用，也是組成細胞膜的主要成分水起著溶劑作用并參與形成各種生命物質(zhì)。上述各種物質(zhì)能結合成具有生命的特性，各種次級鍵特別是氫鍵在其中起關鍵的作用。
糖類、蛋白質(zhì)和核酸等生物大分子的序列分析研究已取得很大成果，對它們進行徽量、快速的序列分析方法仍有待進一步深入。在上述基礎上開展合成和應用的研究，包括合成方法、模擬和改造天然活性肱、創(chuàng)造具有新功能的蛋白質(zhì)分子、合成具有特殊生物功能的寡糖、合成指定結構的核苷酸、合成生物體中含量很低而活性很強的核酸和多肽以及研究其結構和應用，將是未來化學在生命科學領域的重要內(nèi)容。
生物體從誕生、成長、繁殖和衰亡的整個生理過程，實質(zhì)上都和化學反應密切相關。這些過程在生物體中由各種各樣的生物膜包圍成一個個大小不同的細胞和器官，它們就是不同的化學反應器，在其中進行著非常復雜而又相互配合得很和諧的化學反應。這些膜和多種多樣的化學反應過程，有它們的共性，但不同的個體和反應條件的不同又有它們的特殊性，闡明這些反應在各種條件下進行的機理，其內(nèi)容浩如大海，有待未來的化學家去研究。從另外一個角度出發(fā)，探討一種化學物質(zhì)在生物體的各個器官中的生理活動以及在不同條件下的功能和性質(zhì)，也是化學需要研究的課題。1992年一氧化氮(NO)分子成為該年度的化學明星分子就是一例（九料化工http://yuehuifs.cn/）。
一氧化氮是化學家早已熟悉的一個小分子，直到20世紀80年代末オ發(fā)現(xiàn)它在多種生化過程中起著關鍵作用。它具有神奇的生理調(diào)節(jié)功能，對心血管調(diào)節(jié)、神經(jīng)和免疫調(diào)節(jié)等有著十分重要的作用:(1)刺激血管平滑肌起舒張血管作用，可以降低血壓。長期以來人們用硝酸甘油酯類血管擴張劑來治療心絞痛和心力衰竭，通過研究發(fā)現(xiàn)這是因為硝酸甘油酯在生理條件下發(fā)生變化生成一氧化氮，是它刺激血管平滑肌而使血管擴張。(2)在神經(jīng)系統(tǒng)中起傳遞信息物質(zhì)的作用。NO可用于治療泌尿生殖系統(tǒng)疾病。NO不需要通過任何中介機制，快速擴散透過生物膜，將一個細胞產(chǎn)生的信息傳遞到它周圍的細胞中。NO還可以起傳遞性興奮信息和幫助大腦記憶等功能。(3)殺滅細菌，增強免疫功能。當細菌入侵人體時體內(nèi)的一氧化氮合成酶就會促使L-精氨酸分解生成NO來殺滅細菌。研究表明，NO具抗炎和促進炎癥產(chǎn)生的雙重作用。微量的NO可以滅菌，但濃度大時也可以引起炎癥。NO濃度的變化與機體的生理功能緊密相關，許多疾病包括癌變和動脈硬化等，可能是NO的釋放或調(diào)節(jié)不正常引起的。
一氧化氮的許多功能已被確證，發(fā)現(xiàn)NO具有上述功能的科學家于1998年獲得諾貝爾醫(yī)學與生理學獎。但是，科學家們對NO的生物化學特性仍然知之甚少，對它的作用機制仍需深人繼續(xù)研究。
一氧化氮是一個組成最簡單的雙原子分子之一。由2個NO分子組成的(NO)2二聚分子，在氣相中利用電子籍射法測定得到的結構如下所示:
224PM
N-------------N
∥ ∥115pm
O O
N---N間的距離為224pm，2個N-O的鍵長為115pm，按照N原子為三價，O原子為二價，(NO)2分子中的N----N之間應當是共價單鍵，可是實驗測定的距離224pm比N-N共價單鍵值150pm大得多。為什么這么簡單的一個(NO)2二聚分子中兩個N原子不進一步接近一點，形成較強的N-N共價單鍵，而是保持這么大的距離，只能形成次級鍵呢?迄今化學家對此還沒有給出一個公認合理的答案。
許多學者認為21世紀是生命科學的世紀?？梢钥隙ǖ仡A見到，未來的化學將會更加著重于對生命科學的研究?；瘜W和生物學將更密切地融合在一起。未來化學在對生命過程的研究中，應當思考下列三個方面的問題:
(1)前輩化學家是依靠什么取得了巨大的成績和貢獻現(xiàn)在應當怎樣繼承和發(fā)展前輩化學家的探索精神和思路.
(2)化學發(fā)展到今天的水平，對研究復雜的生命過程，正碰上了“用牛刀宰牛”的好時機，應怎樣發(fā)揮化學家的所長。
(3)在生命科學的汪洋大海中，怎樣找到準確的切人點，突破其中的關健。
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