化学生物学(上册)

化学生物学(上册)

作 者刘磊 陈鹏
单 位清华大学
内容提要
本书分别体现了化学与生物学、医学、药学等学科深度交叉融合的特点,是一本内容丰富、适合不同阶段本科及研究生教学、兼具高覆盖度与挑战性的教材。全书共18章,分上、中、下三册出版。上册共6章(第1—6章),以生物大分子的分子基础为核心,阐述核酸、蛋白质和多肽、糖、脂质、天然产物、金属与微量元素等的化学结构、功能及其相互作用;中册共6章(第7—12章),以化学生物学方法与技术为核心,阐述生物分子识别与互作、面向生命的化学反应、核酸的关键化学生物学技术、基于质谱的蛋白质组学、生物分子成像、化学遗传学等化学生物学核心技术;下册共6章(第13—18章),以化学生物学的概念拓展及真实场景应用为核心,阐述生物大分子的进化、生命过程的化学调控、疾病分型与诊断、小分子药物、生物技术药物、生物催化与合成生物学等内容。
前言

化学生物学是研究生命过程中化学基础的学科。它通过外源化学手段,对生命体系中的分子进行精准地识别、阐释、修饰和调控,通过充分发挥化学和生物学、医学交叉的优势,揭示生物学新规律,促进新药、新靶标和新的作用机制的发现,为人类健康服务。

现代生命科学技术的发展,为我们提出了许多重要的科学问题, 诸如疾病的发生和治疗、生物环保、生物能源等。另一方面, 分子科学与分子工程的成就已经为我们设计、使用各种合成分子提供了充分的基础,使得我们能够从被动的观察逐渐转变为主动的调控。积极地开展化学生物学的研究为生命科学的研究注入了强大的推动力,也为化学学科的自身发展带来了新的机遇和挑战。与生物化学、分子生物学或药物化学不同, 化学生物学更加强调了使用化学的理论、方法、工具去研究生命科学问题,更加强调了主动地使用合成分子去发现、阐释分子机制,调控生命过程。因此,化学生物学是在一个技术集成的高度上,更加紧密地将化学和生物学两大中心学科联系在一起。

“101 计划”是教育部旨在加强对基础学科人才培养、核心课程、核心教材等的教育教学改革试点项目。化学生物学作为化学101计划建设课程之一,以交叉学科的发展和国家战略需求为出发点,由近30所基础学科拔尖学生培养基地建设高校化学生物学专家及一线教师,在自身教学、实践工作的基础上,联合编写而成。本书共包括三大部分15个模块,涵盖了(1)核酸、多肽与蛋白、糖、天然产物等化学生物学分子基础,(2)生物正交化学、蛋白质组学、分子成像、化学遗传学等化学生物学核心技术,以及(3)疾病分型与诊断、小分子药物、生物药物等化学生物学应用。作为一本兼具知识融合、内容深度、实践导向的教学参考书,本书的内容全面展示了从理论到应用、从基础到前沿的化学生物学知识体系与教学框架,充分体现了化学与生物学、医学的交叉融合的特点。同时,最新科研进展和前沿内容的引入,将有助于激发学生对化学生物学的浓厚兴趣和求知欲。在教学使用上,本书也可以根据学生的不同专业和培养方向,将不同模块的内容加以组合,以便帮助不同专业背景的学生了解化学生物学的学科全貌,同时兼顾学科发展趋势,为未来的学术研究和实际应用打下坚实基础。

化学生物学作为新兴交叉学科, 信息更新速度快,知识跨越范畴广,限于写作篇幅及知识范畴,预期在一段时间后我们也会根据读者反馈意见和进一步的教学实践,修订再版以期持续提高。

最后感谢化学101计划的资助。

目录

第 1 章 核酸

1.1 概述

1.2 核酸的结构

1.3 核酸的生物学功能

1.4 核酸的物理和化学性质

1.5 核酸分析技术

1.6 核酸的合成与修饰

1.7 核酸与分子相互作用

第 2 章 蛋白质和多肽

2.1 概述

2.2 蛋白质和多肽的结构和理化性质

2.3 蛋白质和多肽的合成

2.4 蛋白质的修饰

2.5 蛋白质与分子相互作用

第 3 章 糖

3.1 概述

3.2 糖的结构和分类

3.3 糖缀合物及其生物功能

3.4 糖的合成和修饰

3.5 糖的代谢工程

3.6 糖与生物分子的相互作用

3.7 聚糖与物种进化、生物医学和疾病

3.8 聚糖的系统生理学和生物医学应用

3.9 糖生物信息学

第 4 章 脂质

4.1 概述

4.2 脂质的结构与分类

4.3 脂质的合成与降解

4.4 脂肪的消化与吸收

4.5 蛋白质的脂质修饰

4.6 脂质的化学合成与化学成像

4.7 脂质与生物膜

4.8 脂质的相互作用

4.9 脂质组学与脂质分析

4.10 脂质与信号通路

4.11 脂质代谢异常与疾病

4.12 脂质的生物医学应用

第 5 章 天然产物

5.1 概述

5.2 天然产物的发现和鉴定

5.3 天然产物的分类及其生源合成途径

5.4 天然产物的合成及其修饰

5.5 天然产物的生物功能

5.6 天然产物的应用

5.7 结语

第 6 章 生物无机化学

6.1 概述

6.2 生命体系中金属的成键方式与存在形式

6.3 金属蛋白与金属酶的结构与功能

6.4 金属与核酸相互作用

6.5 无机药物

6.6 生物无机化学的其他方面

6.7 结语

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