天然产物化学论文具有防晒功能植物资源

天然药物化学（medicinal chemistry of natural products）是运用现代科学理论与方法研究天然药物中化学成分的一门学科其研究内容包括：　　1 各种天然药物化学成分和活性成分的结构特点、理化性质、提取分离方法及结构鉴定等知识，以探索其防病治病的原理，并根据已阐明结构的成分，按植物亲缘关系寻找同类成分，以扩大药用植物资源、发掘新的生物活性成分；　　2 研究有效成分在植物体内随生态环境、生长季节、时间消长以及发育阶段的动态变化，以了解和掌握提高中草药品质的变化规律，为规范化种植（GAP）的研究提供科学依据；　　3 研究中草药在加工炮制和贮藏过程中的成分变化，为保证中草药疗效以及中草药及其制剂质量标准的制定和控制提供科学依据；　　4 研究有效成分的构效关系，以便利用先导化合物进行结构修饰和改造，合成或半合成高效、低毒、安全的新的衍生物　　天然药物是一种广义的概念，实际上包括来自植物、动物、矿物、海洋生物以及微生物等多种物质在我国，天然药物一般都指我国的中药，由于中药中绝大部分都是植物类药物，且古代的称谓是“本草”，所以又称中草药，具有我国自己的特点，与中医共同构成了中国民族文化的瑰宝，是中华民族五千年以来繁衍昌盛的一个重要因素，也是全人类的宝贵遗产

第一篇有效成分的提取、分离与鉴定第一章经典的提取与分离方法第一节一般提取分离方法第二节色谱分离方法第二章现代提取与分离方法第一节现代提取方法第二节现代分离方法第三章波谱技术在天然产物结构研究中的应用第一节紫外光谱在天然产物结构分析中的应用第二节红外光谱在天然产物结构分析中的应用第三节核磁共振谱在天然产物结构分析中的应用第四节质谱在天然产物结构分析中的应用第五节其他分析方法第六节构效关系研究简介第二篇重要天然产物各论第四章生物碱第一节生物碱的性质与鉴别第二节生物碱的提取与分离第五章黄酮类化合物第一节结构和分类第二节理化性质和显色反应第三节黄酮类化合物的提取和分离第四节黄酮类化合物的结构鉴定第六章糖和糖苷第一节结构与分类第二节糖和糖苷的性质第三节糖链结构的测定第四节糖和糖苷的提取分离方法第五节皂苷、氰苷和强心苷第七章萜类和挥发油第一节萜类化合物的结构类型第二节萜类化合物的理化性质第三节萜类化合物的提取与分离第四节挥发油第八章其他几类天然产物第一节醌类化合物第二节香豆素类化合物第三节木脂素类化合物第四节碳环芳香族酸酚性化合物第三篇特色药用植物简介甘草肉苁蓉红景天薰衣草新疆一支蒿麻黄贝母沙枣红豆杉云木香见血封喉雷公藤附录附录一常见化学成分的预试附录二化学成分检出试剂的配制主要参考书目

天然药物化学是系指运用现代科学理论与方法研究药用植物或植物中具有生理活性成分的化学分支学科。其研究内容主要是药用植物或植物中活性成分的提取、分离、结构测定，必要的结构改造以及合成，以探索安全高效的新的化合物。

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生物源天然产物农药

（二）植物中的昆虫拒食剂和忌避剂昆虫拒食剂可定义为干扰或抑制昆虫取食行为的物质。昆虫的取食过程大致可分为4个步骤：寄主识别和定位，首次咀嚼，吞咽，继续取食。通常把影响昆虫取食第一步的物质及避免、产卵和栖息的物质统称为忌避剂。有人建议用“”（suppressant）一词来表达影响昆虫取食第二步的物质，用“摄止剂”（deterrent）一词来表达阻止进一步取食的物质（即影响其第三、四步的物质），但通常并不知道是取食的哪一步被中断了，因此大多数学者主张采用“拒食剂”（antifeedant）一词。
Warthern和Morgan 1990年在其专著中列出1976~1987年报道过的从植物中分离的拒食活性物质336种，涉及到70个科的230多种植物，其中从Warburgia属植物Stuhlmanii和Salutas分离的化合物活乐木醛类Warburg、muzigadial及从印楝（Melia azadirachta）种核中分离的印楝素（azadirachtin）的拒食活性最高。Warburganad和muzigadial对莎草夜蛾幼虫在0.1μg/g时就很有效，而印楝素对沙漠蝗的有效中浓度仅0.05μg/g，对草地粘虫幼虫仅0.04μg/g。来自植物马兜铃的马兜铃酸（astolochic acid）对飞蝗在0.01μg/g就很有效。此外，从筋骨草（Ajuga remota）中分离的几种ajugans都对昆虫有很强的拒食活性。来自植物的昆虫拒食剂，虽然进行了许多室内和大田试验，但至今设有一个作为拒食剂而商品化，虽然印楝有几个产品如Morgasan-O和Bioneem等，都是印楝种核提取物，并不是纯的印楝素。即使是纯的印楝素，其对害虫的作用也不完全是拒食作用。因为印楝素还对昆虫有生长调节作用，昆虫经印楝素处理后其症状表现为幼（若）虫蜕皮延长，蜕皮不完全（畸型）或在蜕皮时就死亡。如在饲料中加入0.02%~0.5%印楝种核提取物，则可100%地抑制舞毒蛾幼虫蜕皮。
近年来，另一种楝科植物米籽兰（Aglaia odorata）引起人们广泛的注意。从米籽兰的枝条甲醇提取物中分离出几种苯并呋喃类化合物caglamide及其类似物（图10-9）。采用饲料混毒法测得caglamide对杂色地老虎初孵幼虫的EC50为1.37μg/g；采用点滴处理对4龄幼虫小时的LD50为0.32μg/头。进一步研究说明，caglamide改变了试虫的取食行为，可能是抑制了昆虫中枢神经系统，使昆虫厌食，试虫饥饿而死。

图10-9  caglamide的结构

除昆虫产生忌避剂外，植物同样产生昆虫忌避剂。Nors 1990年在其专著中列出了137种产生昆虫忌避剂的植物。辣蓼、鱼腥草、山奈、四季桔皮、芹菜籽、八角茴香、薄荷等对蚜虫及某些仓库害虫也有很好的忌避效果。但在农业上至今未见有商品化的忌避剂应用。
植物内源激素这是一类植物产生的调节自身生长发育的非营养性微量活性物质。植物中的内源激素主要有乙烯、生长素（吲哚乙酸）、赤霉素、细胞素和脱落酸。近年来又发现一类新的甾族植物激素芸苔素内酯（brassinolide），已大面积推广使用。但这些内源激素在植物中含量甚微，因此根据其化学结构衍生合成了植物生长调节剂如乙烯利，2，4-滴、萘乙酸、玉米素（N6-异戊烯腺嘌呤）等。
还应指出，植物中同样存在昆虫激素。自16年将第一个植物中的昆虫保幼激素类似物juvabione（即所谓“纸因子” ）分离并鉴定结构以来，已在香脂冷杉、加拿大铁杉、美洲落叶松等植物中发现具有昆虫保幼激素活性的化合物。从菊科植物熊耳草（Ageratum houstonianum）中分离出一类色烯化合的，对昆虫具有抗保幼激素活性，Bowers将其称作“早熟素”（precocenes）。早熟素分子结构简单，易于人工合成，但由于毒性等原因而不能商品化。此外，自Nakanishi 16年从一种罗汉松中首次分离出昆虫蜕皮激素以来，迄今已从植物中分离鉴定了数百种蜕皮激素。

二、动物源天然产物农药
源于动物（主要是节肢动物）的天然活性物质绝大多数属于害虫控制剂，包括昆虫激素、昆虫素（phemone）、昆虫产生的忌避剂及节肢动物毒素。
（一）昆虫内源激素天然保幼激素（juvenile hormone, JH）是由昆虫咽侧体分泌、控制昆虫生长发育、及滞育的重要激素。天然保幼激素在昆虫中含量甚微，无实际应用价值。作为农药用途的是昆虫保幼激素类似物（juvenile hormone ogue, JHA）。自1973年合成了第一个商品化JHA烯虫酯（methoprene）以来，现已合成了数以千计的JHA。作为害虫控制剂，JH和JHA具有活性高、选择性强、对非靶标生物及环境安全等突出优点，但缺点也是显而易见的：一是JHA只在昆虫发育的特定敏感阶段即幼（若）虫末龄和蛹期才起作用，而田间害虫种群个体发育不可能整齐一致，这就给施药技术带来极大困难；二是杀虫作用缓慢。正是这些缺点阻碍了JHA作为害虫控制剂的发展。尽管国内外合成了数以千计的JHA，但真正作为农药注册登记并实际投入大面积使用的只有烯虫酯、蒙-512 （altozar）、双氧威（fenoxycarb）等少数几个品种。
蜕皮激素（moulting hormone, MH）是由昆虫前胸腺分泌的另一类昆虫内源激素。由于蜕皮激素的作用，引起若虫或幼虫蜕皮及化蛹，它和保幼激素协同作用，共同控制昆虫的生长发育及。到70年代末已从昆虫中鉴定了15种蜕皮激素，但由于化学结构复杂，极性基团多，难以从昆虫表皮进入昆虫体内，而且昆虫体内存在大量的钝化酶。因此蜕皮激素本身难以作为害虫控制剂。近年来，Rhom & Hass公司成功的抑食肼（RH-5849）咪螨在蜕皮激素类杀虫剂方面取得突破性进展。
（二）昆虫素昆虫素是一类种内激素，用于同种个体之间的交流，从农药的角度研究较多的有性素（ phemone）、产卵驱避素（oviposition-deferning phemone）及报警激素（alarm phe）等。
1. 性素
自从1959年从家蚕雌蛾中分离出第一个性素蚕蛾醇（bomykol）以来，现已鉴定出300多种昆虫性素化学结构。昆虫性素的分子结构一般不复杂，大多能人工合成并实现工业化生产。我国也先后合成了梨小食心虫、桃小食心虫、苹果蠹蛾、二化螟、棉红铃虫、舞毒蛾等20多种昆虫性素。据Wakamura 1993年报道，仅日本就有29种昆虫性素产品投放市场。
2. 产卵忌避素
赤豆象雌虫产卵时，在每粒赤豆上依次产下一粒卵，全部赤豆产一粒卵后再依次产第二粒卵，使卵均匀地分散在各粒赤豆上，以达到有效地利用赤豆这个食品。像这种在昆虫中能阻止雌虫在同一位置再次产卵的素称为产卵忌避素，也有人称之为昆虫密度调节剂。例如，芥子酸是花园卵石蛾（Evergest forficalis）的产卵忌避素。Cinnamaldehyde为洋葱实蝇的产卵忌避素，以cinnamaldehyde为先导化合物，人工合成了活性更高的洋葱产卵阻止剂。近年来虽然在昆虫产卵忌避素的研究方面取得许多重要进展，但距商品化生产还有相当的距离。
3. 报警激素
某些社会性及群居性昆虫在迂到危险时，能释放出一种或数种化合物作为信号以警告种内其它个体将有突发性灾难降临，这类化合物就称之为报警激素。如从小黄蚁中分离出的报警激素是个混合物，主要分为香茅醇、十三烷酮   牛儿醛（图10-10）；蔷薇长管蚜、碗豆蚜、麦二叉蚜、棉蚜、桃蚜、禾谷缢管蚜、麦无网长管蚜等3个蚜亚科19个属的蚜虫，其报警激素都是E-β-法尼烯。和产卵忌避素一样，昆虫报警激素在农业上的实际应用还有许多问题有待解决。

图10-10  小黄蚁报警激素的分子结构
（三）昆虫忌避剂 Nors 1990年报道，昆虫和其它节肢动物产生的昆虫忌避剂共2种，其中酯类化合物66种，至少5个目（等翅目、半翅目、鞘翅目、鳞翅目和膜翅目）昆虫产生酯类忌避活性物质。这些化合物都是5碳~26碳化合物，大约50%是乙酸酯。此外，醛类化合物45种，醇类48种，酮类39种，烃类79种，醌类12种，酚类7种。昆虫忌避剂的实际应用目前还少有报道，而且仅限于防治卫生害虫，如避蚊胺、避蚊醇，在农业方面还未见有成功的事例。
（四）节肢动物毒素节肢动物毒素是指由节肢动物（包括昆虫）产生的，用于保卫自身、抵御敌人、攻击猎物的天然产物。在这一方面最著名的例子是从异足索蚕中分离的沙蚕毒素，以此为先导化合物，出如杀螟丹、杀虫双、杀虫环等一系列沙蚕毒素类商品化杀虫剂。近20年来，许多昆虫毒素被分离并鉴定了分子结构。如斑茅素（canthodin），许多芫菁科昆虫体内都含有斑茅素；火蚁的毒液中含有生物碱类毒素，如α-甲基-6-+-碳六氢吡啶，具有强烈的溶血和组织坏死作用；蜜蜂的蜂毒中含多种多肽，主要是蜂毒肽（melittin）和蜂毒明肽（apamin）；黄蜂毒素已经被分离鉴定了结构，并实现了人工合成。其它节肢动物毒素如蝎毒，是蛛形纲蝎目产生的肽类物质，目前已分离出60多种蝎毒素。蜘蛛毒素的成分也是多肽，其中NSTX-3是其主要组分。特别是黄蜂毒素，对昆虫有独特的作用机制：作用于昆虫运动神经末梢和肌纤维组成的突触，阻断以谷氨酸为递质的神经传导。这种作用机制的深入研究，可能导致出一类新型杀虫剂。

三、微生物源天然产物农药
微生物源天然产物农药，主要指抗生素，即由微生物代谢产生的具有农药活性且有明确分子结构的化合物，不包括微生物本身，像各种Bt制剂、白僵菌、木霉菌、革兰氏阳性和革兰氏阴性杆状菌及各种病毒均不在本章讨论之列。
（一）微生物源杀虫剂据1993年的统计，已经工业化生产的杀虫杀螨抗生素有杀螨素（tetranactin）、阿维菌素(avermectins)、hygmycin B、destomycin B 和milbemycin。特别是阿维菌素的成功，可以说是抗生素研究划时代的突破。
阿维菌素的产生菌是从日本静冈县伊东市川奈地区采集的土壤中分离的Streptomyces avermitilis MA-4680菌株，其有效成分是8个结构相似的十六元环内酯，称作avermectins。这些化合物和从链霉菌Streptomyces hidscopicus (B-41-146)发酵液中分离的一组杀虫混合物milbemycins结构十分相似。阿维菌素除具有优异的家畜驱虫作用、杀线虫作用外，对多种农作物害虫害螨也有极高的毒杀活性，特别是avermectin B1 对大多数植食性螨的LC90仅0.02~0.1μg/ml。对天然阿维菌素的结构改造研究也取得很大进展，成功了伊维菌素（ivermectins）。伊维菌素是将avermectin B1选择还原22、23碳位不饱和双键而合成的，主要用于防治家畜寄生虫。
阿维菌素同多种有机磷有菊酯类杀虫剂混用，对害虫有明显的增效作用。如深圳瑞德丰农药有限公司生产的35%克蛾宝（阿维菌素+辛硫磷）乳油防小菜蛾、40%速克朗（DDVP+阿维菌素）乳油防斑潜蝇和蓟马、24.5%柴油·阿维菌素乳油防红蜘蛛均显示出良好的市场效应。
近年来还报道了许多杀虫抗生素。如我国上海农药研究所的浏阳霉素，其产生菌是灰色链霉菌浏阳变种，其活性成分包含5个组分，都是大环四内酯类化合物，主要用于防治叶螨。此外，正在研究的还有jietacin, okarmine、altemicidin等等。近年来在以微生物源天然产物为模板人工合成高效杀虫剂杀菌剂方面亦取得很大成功。典型例子是以从一种链霉菌发酵产物中分离的硝吡咯菌素(pyrlnitn)为先导化合物，合成筛选出高效杀虫剂AC 303630及杀菌剂fenniclanil。
（二）微生物源杀菌剂这是一类称作农用抗菌素的物质。已经商品化的有稻瘟散（blasticidin-s），是放线菌Streptomyces gseochmogenes的代谢产物，我国的商品名称为灭瘟素，主要用于防治水稻稻瘟病；春雷霉素（Kasugamycin）是小金色放线菌Streptomyces basugaensis的代谢产物，在日本称作春日霉素，也主要用于防治稻瘟病；多氧霉素（polyoxin），其产生菌是放线菌Streptomyces cacaoi，主要用于水稻纹枯病和稻瘟病防治；公主岭霉素是由不吸水链霉菌新变种产生的多组分抗菌素，主要用作种子消毒剂；农抗120（TF-120）是嘧啶核苷类抗菌素，主要成分是120-B，类似下里霉素（hamycin）的结构，对多种病原菌有强烈的抑制作用，主要用于防治瓜类病、小麦病及花卉病。推广应用面积最大的当推井冈霉素，其产生菌是吸水链霉菌井冈变种，对水稻、小麦纹枯病具有卓越的防治效果。近年来我国又了一批新的农用抗菌素，如武夷霉素和中生菌素，前者主要用于防治多种病和灰霉病，后者主要防治水稻白叶枯病。
（三）微生物源除草剂从链霉菌Streptomyces nonesis发酵液中分离出一种黄嘌呤碱类抗生素杂草菌素（herbicidin），已用于防除水田稗草等禾本科杂草。细交链孢霉素（fentoxin）是黑斑病菌Atternan alternata的一种环四肽代谢产物，对玉米、大豆地的假高粱等杂草有很好的防除效果，但至今未商品化。茴香霉素（anismycin）也是链霉菌的代谢产物，对防除稗草、马唐有特效，这一发现导致了拟天然除草剂去草酮（methoxyophenone）的商品化，主要用于稻田除稗。近年来，从微生物代谢产物新型除草剂最成功的事例当属双丙氨酰膦和单丁膦这两种除草剂的注册使用。双丙氨酰膦（bialaphos-Na）是从streptomyces hydssopius发酵液中分离的一种有机磷双肽化合物。德国赫司特公司又以双丙氨酰膦为模板，人工合成出草铵膦（glufosinate-ammonium）。双丙氨酰膦和草铵膦都是非选择性内吸输导型高效除草剂，广泛用于果园、苗圃、橡胶园及免耕地灭生性除草，防除多种一年生和多年生禾本科杂草及阔叶杂草。
（樊德方胡美英修定  尚稚珍审稿）

参考文献

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12. Warthen, J. D. Jr. and E. D. Morgan  Insect Feeding Deterrents, in “CRC Handbook of Natural Pesticides: Vol. VI: Insect Attractants and Repellents.” by B. D. Morgan and N. B. Mandava 1990

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天然产物化学有关论文

有机化学的发展简史　　“有机化学”这一名词于1806年首次由贝采里乌斯提出。当时是作为“无机化学”的对立物而命名的。由于科学条件限制，有机化学研究的对象只能是从天然动植物有机体中提取的有机物。因而许多化学家都认为，在生物体内由于存在所谓“生命力”，才能产生有机化合物，而在实验室里是不能由无机化合物合成的。　　1824年，德国化学家维勒从氰经水解制得草酸；1828年他无意中用加热的方法又使氰酸铵转化为尿素。氰和氰酸铵都是无机化合物，而草酸和尿素都是有机化合物。维勒的实验结果给予“生命力”学说第一次冲击。此后，乙酸等有机化合物相继由碳、氢等元素合成，“生命力”学说才逐渐被人们抛弃。　　由于合成方法的改进和发展，越来越多的有机化合物不断地在实验室中合成出来，其中，绝大部分是在与生物体内迥然不同的条件下合成出来的。“生命力”学说渐渐被抛弃了，“有机化学”这一名词却沿用至今。　　从19世纪初到1858年提出价键概念之前是有机化学的萌芽时期。在这个时期，已经分离出许多有机化合物，制备了一些衍生物，并对它们作了定性描述，认识了一些有机化合物的性质。　　法国化学家拉瓦锡发现，有机化合物燃烧后，产生二氧化碳和水。他的研究工作为有机化合物元素定量分析奠定了基础。1830年，德国化学家李比希发展了碳、氢分析法，1833年法国化学家杜马建立了氮的分析法。这些有机定量分析法的建立使化学家能够求得一个化合物的实验式。　　当时在解决有机化合物分子中各原子是如何排列和结合的问题上，遇到了很大的困难。最初，有机化学用二元说来解决有机化合物的结构问题。二元说认为一个化合物的分子可分为带正电荷的部分和带负电荷的部分，二者靠静电力结合在一起。早期的化学家根据某些化学反应认为，有机化合物分子由在反应中保持不变的基团和在反应中起变化的基团按异性电荷的静电力结合。但这个学说本身有很大的矛盾。　　类型说由法国化学家热拉尔和洛朗建立。此说否认有机化合物是由带正电荷和带负电荷的基团组成，而认为有机化合物是由一些可以发生取代的母体化合物衍生的，因而可以按这些母体化合物来分类。类型说把众多有机化合物按不同类型分类，根据它们的类型不仅可以解释化合物的一些性质，而且能够预言一些新化合物。但类型说未能回答有机化合物的结构问题。这个问题成为困扰人们多年的谜团。　　从1858年价键学说的建立，到1916年价键的电子理论的引入，才解开了这个不解的谜团，这一时期是经典有机化学时期。　　1858年，德国化学家凯库勒和英国化学家库珀等提出价键的概念，并第一次用短划“—”表示“键”。他们认为有机化合物分子是由其组成的原子通过键结合而成的。由于在所有已知的化合物中，一个氢原子只能与一个别的元素的原子结合，氢就选作价的单位。一种元素的价数就是能够与这种元素的一个原子结合的氢原子的个数。凯库勒还提出，在一个分子中碳原子之间可以互相结合这一重要的概念。　　1848年巴斯德分离到两种酒石酸结晶，一种半面晶向左，一种半面晶向右。前者能使平面偏振光向左旋转，后者则使之向右旋转，角度相同。在对乳酸的研究中也遇到类似现象。为此，1874年法国化学家勒贝尔和荷兰化学家范托夫分别提出一个新的概念：同分异构体，圆满地解释了这种异构现象。　　他们认为：分子是个三维实体，碳的四个价键在空间是对称的，分别指向一个正四面体的四个顶点，碳原子则位于正四面体的中心。当碳原子与四个不同的原子或基团连接时，就产生一对异构体，它们互为实物和镜像，或左手和右手的手性关系，这一对化合物互为旋光异构体。勒贝尔和范托夫的学说，是有机化学中立体化学的基础。　　1900年第一个自由基，三苯甲基自由基被发现，这是个长寿命的自由基。不稳定自由基的存在也于1929年得到了证实。　　在这个时期，有机化合物在结构测定以及反应和分类方面都取得很大进展。但价键只是化学家从实践经验得出的一种概念，价键的本质尚未解决。　　现代有机化学时期在物理学家发现电子，并阐明原子结构的基础上，美国物理化学家路易斯等人于1916年提出价键的电子理论。　　他们认为：各原子外层电子的相互作用是使各原子结合在一起的原因。相互作用的外层电子如从—个原了转移到另一个原子，则形成离子键；两个原子如果共用外层电子，则形成共价键。通过电子的转移或共用，使相互作用的原子的外层电子都获得惰性气体的电子构型。这样，价键的图象表示法中用来表示价键的短划“—”，实际上是两个原子共用的一对电子。　　1927年以后，海特勒和伦敦等用量子力学，处理分子结构问题，建立了价键理论，为化学键提出了一个数学模型。后来马利肯用分子轨道理论处理分子结构，其结果与价键的电子理论所得的大体一致，由于计算简便，解决了许多当时不能回答的问题。

化学与生命科学的关系生命科学是研究生命现象、生命活动的本质、特征和发生、发展规律，以及各种生物之间和生物与环境之间相互关系的科学。用于有效地控制生命活动，能动地改造生物界，造福人类生命科学与人类生存、人民健康、经济建设和社会发展有着密切关系，是当今在全球范围内最受关注的基础自然科学。生命科学是系统地阐述与生命特性有关的重大课题的科学。支配着无生命世界的物理和化学定律同样也适用于生命世界，无须赋于生活物质一种神秘的活力。对于生命科学的深入了解，无疑也能促进物理、化学等人类其它知识领域的发展。比如生命科学中一个世纪性的难题是“智力从何而来？”我们对单一神经元的活动了如指掌，但对数以百亿计的神经元组合成大脑后如何产生出智力却一无所知。可以说对人类智力的最大挑战就是如何解释智力本身。对这一问题的逐步深入破解也将会相应地改变人类的知识结构。生命科学研究不但依赖物理、化学知识，也依靠后者提供的仪器，如光学和电子显微镜、蛋白质电泳仪、超速离心机、X-射线仪、核磁共振分光计、正电子发射断层扫描仪等等，举不胜举。生命科学学家也是由各个学科汇聚而来。学科间的交叉渗透造成了许多前景无限的生长点与新兴学科。生命科学研究或正在研究着的主要课题是：生物物质的化学本质是什么？这些化学物质在体内是如何相到转化并表现出生命特征的？生物大分子的组成和结构是怎样的？细胞是怎样工作的？形形色色的细胞怎样完成多种多样的功能？基因作为遗传物质是怎样起作用的？什么机制促使细胞复制？一个受精卵细胞怎样在发育成由许多极其不同类型的细胞构成的高度分化的多细胞生物的奇异过程中使用其遗传信息？多种类型细胞是怎样结合起来形成器官和组织？物种是怎样形成的？什么因素引起进化？人类现在仍在进化吗？在一特定的生态小生境中物种之间的关系怎样？何种因素支配着此一生境中每一物种的数量？动物行为的生理学基础是什么？记忆是怎样形成的？记忆存贮在什么地方？哪些因素能够影响学习和记忆？智力由何而来？除了在地球上，宇宙空间还有其它有智慧的生物吗？生命是怎样起源的？等等。生物技术本专业培养具备生命科学的基本理论和较系统的生物技术的基本理论、基本知识、基本技能，能在科研机构或高等学校从事科学研究或教学工作，能在工业、医药、食品、农、林、牧、渔、环保、园林等行业的企业、事业和行政管理部门从事与生物技术有关的应用研究、技术开发、生产管理和行政管理等工作的高级专门人才。生化技术生物学的分支学科。它是研究生命物质的化学组成、结构及生命过程中各种化学变化的科学。生物化学若以不同的生物为对象，可分为动物生化、植物生化、微生物生化、昆虫生化等。若以生物体的不同组织或过程为研究对象，则可分为肌肉生化、神经生化、免疫生化、生物力能学等。因研究的物质不同，又可分为蛋白质化学、核酸化学、酶学等分支。研究各种天然物质的化学称为生物有机化学。研究各种无机物的生物功能的学科则称为生物无机化学或无机生物化学。60年代以来，生物化学与其他学科融合产生了一些边缘学科如生化药理学、古生物化学、化学生态学等；或按应用领域不同，分为医学生化、农业生化、工业生化、营养生化等。生物化学这一名词的出现大约在19世纪末、20世纪初，但它的起源可追溯得更远，其早期的历史是生理学和化学的早期历史的一部分。例如18世纪80年代，A-L拉瓦锡证明呼吸与燃烧一样是氧化作用，几乎同时科学家又发现光合作用本质上是动物呼吸的逆过程。又如1828年F沃勒首次在实验室中合成了一种有机物——尿素，打破了有机物只能靠生物产生的观点，给“生机论”以重大打击。1860年L巴斯德证明发酵是由微生物引起的，但他认为必需有活的酵母才能引起发酵。1897年毕希纳兄弟发现酵母的无细胞抽提液可进行发酵，证明没有活细胞也可进行如发酵这样复杂的生命活动，终于推翻了“生机论”。生物化学的发展大体可分为3个阶段。第一阶段从19世纪末到20世纪30年代，主要是静态的描述性阶段，对生物体各种组成成分进行分离、纯化、结构测定、合成及理化性质的研究。其中E菲舍尔测定了很多糖和氨基酸的结构，确定了糖的构型，并指出蛋白质是肽键连接的。1926年JB萨姆纳制得了脲酶结晶，并证明它是蛋白质。此后四、五年间JH诺思罗普等人连续结晶了几种水解蛋白质的酶，指出它们都无例外地是蛋白质，确立了酶是蛋白质这一概念。通过食物的分析和营养的研究发现了一系列维生素，并阐明了它们的结构。与此同时，人们又认识到另一类数量少而作用重大的物质——激素。它和维生素不同，不依赖外界供给，而由动物自身产生并在自身中发挥作用。肾上腺素、胰岛素及肾上腺皮质所含的甾体激素都在这一阶段发现。此外中国生物化学家吴宪在1931年提出了蛋白质变性的概念。第二阶段约在20世纪30～50年代，主要特点是研究生物体内物质的变化，即代谢途径，所以称动态生化阶段。其间突出成就是确定了糖酵解、三羧酸循环（也称克雷布斯循环）以及脂肪分解等重要的分解代谢途径。对呼吸、光合作用以及腺苷三磷酸 (ATP)在能量转换中的关键位置有了较深入的认识。当然，这种阶段的划分是相对的。对生物合成途径的认识要晚得多，在50～60年代才阐明了氨基酸、嘌呤、嘧啶及脂肪酸等的生物合成途径。第三阶段是从20世纪50年代开始，主要特点是研究生物大分子的结构与功能。生物化学在这一阶段的发展，以及物理学、技术科学、微生物学、遗传学、细胞学等其他学科的渗透，产生了分子生物学，并成为生物化学的主体。蛋白质和核酸是两类主要的生物大分子。它们的化学结构与立体结构的研究在50年代都取得了重大进展。蛋白质方面，如β-螺旋结构的提出，测定了胰岛素的化学结构以及肌红蛋白和血红蛋白的立体结构。核酸方面，DNA 双螺旋模型的提出打开了生物遗传奥秘的大门。根据双螺旋结构，完满地解释了DNA的自我复制，在后来的发展中又阐明了转录与转译的机理，提出了中心法则并破译出遗传密码。 1973年重组DNA获得成功，从此开创了基因工程。自1977年以后，用这一技术先后成功地制造了生长激素释放抑制激素、胰岛素、干扰素、生长激素等。1982年用基因工程生产的人胰岛素获得美、英、联邦德国、瑞士等国政府批准出售而正式工业化。在生物大分子的合成方面，1965年中国科学家首次合成了结晶牛胰岛素，合成的产物经受了严格的物理及化学性质和生物学活性的检验，证明与天然胰岛素具有相同的结构和生物活性。继美国科学家在1972年人工合成DNA以后，中国科学家又在1981年首先合成了具有天然生物活力的酵母丙氨酸tRNA。英美等国科学家在 DNA序列分析及人工合成方面作出了重大贡献。DNA自动合成仪的问世，大大简化了人工合成基因的工作。

有机化学发展介绍及前景一发展介绍1806年首次由瑞典的贝采里乌斯(JJBerzelius，1779—1848)提出，当时是作为无机化学的对立物而命名的。19世纪初，许多化学家都相信，由于在生物体内存在着所谓的“生命力”，因此，只有在生物体内才能存在有机物，而有机物是不可能在实验室内用无机物来合成的。1824年，德国化学家维勒(FW�hler，1800—1882)用氰经水解制得了草酸;1828年，他在无意中用加热的方法又使氰酸铵转化成了尿素。氰和氰酸铵都是无机物，而草酸和尿素都是有机物。维勒的实验给予“生命力”学说以第一次冲击。在此以后，乙酸等有机物的相继合成，使得“生命力”学说逐渐被化学家们所否定。有机化学的历史大致可以分为三个时期。一是萌芽时期，由19世纪初到提出价键概念之前。在这一时期，已经分离出了许多的有机物，也制备出了一些衍生物，并对它们作了某些定性的描述。当时的主要问题是如何表示有机物分子中各原子间的关系，以及建立有机化学的体系。法国化学家拉瓦锡(ALLavoisier，1743—1794)发现，有机物燃烧后生成二氧化碳和水。他的工作为有机物的定量分析奠定了基础。在1830年，德国化学家李比希(Jvon Liebig，1803—1873)发展了碳氢分析法;1883年，法国化学家杜马(JBADumas，1800—1884)建立了氮分析法。这些有机物定量分析方法的建立，使化学家们能够得出一种有机化合物的实验式。二是经典有机化学时期，由1858年价键学说的建立到1916年价键的电子理论的引入。 1858年，德国化学家凯库勒(FAKekule，1829—1896)等提出了碳是四价的概念，并第一次用一条短线“—”表示“键”。凯库勒还提出了在一个分子中碳原子可以相互结合，且碳原子之间不仅可以单键结合，还可以双键或三键结合。此外，凯库勒还提出了苯的结构。早在1848年法国科学家巴斯德(LPasteur，1822—1895)发现了酒石酸的旋光异构现象。1874年荷兰化学家范霍夫(JHvan't Hoff， 1852—1911)和法国化学家列别尔(JALe Bel，1847—1930)分别独立地提出了碳价四面体学说，即碳原子占据四面体的中心，它的4个价键指向四面体的4个顶点。这一学说揭示了有机物旋光异构现象的原因，也奠定了有机立体化学的基础，推动了有机化学的发展。在这个时期，有机物结构的测定，以及在反应和分类方面都取得了很大的进展。但价键还只是化学家在实践中得出的一种概念，有关价键的本质问题还没有得到解决。三是现代有机化学时期。 1916年路易斯(GNLewis，1875—1946)等人在物理学家发现电子、并阐明了原子结构的基础上，提出了价键的电子理论。他们认为，各原子外层电子的相互作用是使原子结合在一起的原因。相互作用的外层电子如果从一个原子转移到另一个原子中，则形成离子键;两个原子如共用外层电子，则形成共价键。通过电子的转移或共用，使相互作用原子的外层电子都获得稀有气体的电子构型。这样，价键图像中用于表示价键的“—”，实际上就是两个原子共用的一对电子。价键的电子理论的运用，赋予经典的价键图像表示法以明确的物理意义。 1927年以后，海特勒(WHHeitler，1904—)等人用量子力学的方法处理分子结构的问题，建立了价键理论，为化学键提出了一个数学模型。后来，米利肯(RSMulliken，1896—1986)用分子轨道理论处理分子结构，其结果与价键的电子理论所得的结果大体上是一致的，由于计算比较简便，解决了许多此前不能解决的问题。对于复杂的有机物分子，要得到波函数的精确解是很困难的，休克尔(EHückel，1896—)创立了一种近似解法，为有机化学家们广泛采用。在20世纪60年代，在大量有机合成反应经验的基础上，伍德沃德(RBWoodward，1917—1979)和霍夫曼(RHoffmann，1937—)认识到化学反应与分子轨道的关系，他们研究了电环化反应、σ键迁移重排和环加成反应等一系列反应，提出了分子轨道对称守恒原理。日本科学家福井谦一(1918—1998)也提出了前线轨道理论。在这个时期的主要成就还有取代基效应、线性自由能关系、构象分析，等等。二21世纪有机化学的发展在21世纪，有机化学面临新的发展机遇。一方面，随着有机化学本身的发展及新的分析技术、物理方法以及生物学方法的不断涌现，人类在了解有机化合物的性能、反应以及合成方面将有更新的认识和研究手段；另一方面，材料科学和生命科学的发展，以及人类对于环境和能源的新的要求，都给有机化学提出新的课题和挑战。有机化学将在物理有机学、有机合成学、天然产物学、金属有机学、化学生物学、有机分析和计算学、农药化学、药物化学、有机材料化学等各个方面得到发展。物理有机化学物理有机化学是用物理化学的方法研究有机化学的科学。主要的研究发展方向有：运用现代光谱、波谱和显微技术表征分子结构，探索其与性能（物理、化学、生理、材料……）的关系；新分子和新材料的设计和理论研究。反应机理（协同、离子、自由基、卡宾、激发态、电子转移……）和活泼中间体。主—客体化学；分子间弱相互作用和超分子化学；分子组装和识别；功能大分子和小分子相互作用及信息传递。新的计算化学方法、分子力学和动力学、分子设计软件包的开发；与实验的互补与指导。有机合成化学研究从较简单的前体小分子到目标分子的过程和结果的科学。有机合成化学是有机化学的主要内容。70年代以来，有机合成步入了一个新的高涨发展时期。有机合成的基础是各种各样的基元合成反应，发现新的反应或用新的试剂或技术改善提高已有的反应的效率和选择性是发展有机合成的主要途径。合成反应方法学上的一个重大进展是大量的合成新试剂的出现，特别是元素有机和金属有机试剂。利用光、电、声等物理因素的有机合成反应也要给以适当的重视。高选择性试剂和反应是有机合成化学中最主要的研究课题之一，其中包括化学和区域选择控制，立体选择性控制和不对称合成等。后者是近年来发展得较快的领域，包括了反应底物中手性诱导的不对称反应，化学计量手性试剂的不对称反应，手性催化剂不对称反应，利用生物的不对称合成反应和新的拆分方法等。反映过渡态反应部位的构象是反应选择性的关键因素复杂有机分子的全合成一直是最受关注的领域，体现合成化学的水平，与生物科学相结合，重视分子的功能则是合成化学家的新热点。有机合成化学的发展方向有： Z n& V& a+ 合成方法学新概念、试剂、方法、反应的运用，实用的在温和条件下经过较简单的步骤高选择性高产率地转化为目标分子。具独特性能（生理、材料、理论兴趣）的分子的（全）合成。资源可持续利用的无害原料、原子经济和环境友好的反应介质、过程和工艺路线、绿色安全的产品。学科新生长点、交叉点的扩展和手性、仿生等新技术的运用。化学生物学在分子水平上研究生物机体的代谢产物及其变化规律性；利用有机化学的方法研究调控生命体系过程的科学。化学生物学是顺应20世纪后半叶生物学日新月异的发展，在化学学科的原有的几个分支——生物有机学、生物无机化学，生物分析化学、生物结构化学以及天然产物化学的基础上提出的新兴学科。化学生物学研究目前大致包括以下几个部分：从天然化合物和化学合成的分子中发现对生物体的生理过程具有调控作用的物质，并以这些生物活性小分子作为探针和工具，研究它们与生物靶分子的相互识别和信息传递的机理。发现自然界中生物合成的基本规律，从而为合成更多样性的分子提供新的理论和技术。作用于新的生物靶点的新一代的治疗药物的前期基础研究。发展提供结构多样性分子的组合化学。对于复杂生物体系进行静态和动态分析的新技术等。金属有机化学研究金属有机化合物[各种不同类型的C—M（杂原子）]的结构、合成、反应及其应用的科学。主要的研究发展方向有：金属有机化学基元反应及其机理；各种不同类型的C—H（C、杂原子）的选择性形成、切断。导向合成化学和聚合反应的金属有机化学；金属有机化合物的新型高效催化作用及其应用。药物化学和农药化学药物化学是有机化学的一个重要分支，与生命科学密切相关。它是研究与人类疾病和健康、植物保护等生命现象有关的创新药物研制的科学。药物化学的发展领域：高通量生物活性筛选；药物作用靶点和基于构效关系指导下的分子设计和组合化学学库设计。生化信息学的应用和创新、仿生及先导药物的发现、开发。非传统机制的药物合成、分析和功能测试。有机新材料化学有机材料化学是研究以有机化合物为基础的新型分子材料的开发的科学。现代科学技术突飞猛进的发展，尤其是信息技术的发展，对材料科学提出了更高的要求，迫切需要研究新材料。相对于其他功能材料，以有机化学为基础的分子材料具有以下的特点：化学结构种类繁多，给人们提供了很多发现新材料的机遇；运用现代合成化学的理论和方法，能够有目的的改变分子的结构，进行功能组合和集成；运用组装和质组装的原理，能够在分子层次上组装功能分子，调控材料的性能。有机材料化学的发展方向有以下：有机固体、半导体、超导体、光导体、非线性光学、铁磁体、聚合物材料。具有特殊和潜在光、电、磁功能分子的合成和器件有序组装。功能分子的结构、排列、组合和物化性能、机制的关系，新分子材料的设计和应用。有机分离分析化学研究有机物的分离、定性定量分析和结构解析的科学。研究方向：基于近代光谱、波谱、色谱技术的进步对微（痕）量有机物的高效分析鉴定。复杂的生物活性大分子和混合物中的有效组份及环境样品的分离分析方法的建立。绿色化学面对环境保护的重大压力，绿色化学提出来一些新的观念，起基本点是，通过研究和改进化学化工反应以及相关的工艺，从根本上减少以至消除副产物的生成，从源头上解决环境污染的问题。以此为目的的研究所带来的新的高效化工工艺也会大大提高经济效益。可以看出，绿色化学是对世纪化学化工研究的重要发展方向，是实现可持续发展的重要保障。本领域的发展和研究：发展高效、高选择性的“原子经济性”反应其中，催化的不对称合成反应仍是获得单一性分子的方法之一，应加强有关的新反应、新技术、新配体及催化剂的研究，加强开发和改进与绿色有关的生物催化的有机反应的研究。开发符合绿色化学要求的新反应以及相关的工艺降低或者避免使用对环境有害的原料，减少副产物的排放，直至实现零排放。环境友好的反应介质的开发和利用其中可包括水、超临界流体、近临界流体、离子液体等，以替代传统反应介质的研究。可重复使用材料、可降解材料和生物质的利用以及生活中废弃物的再利用。在我们的生活中，有机化学的身影无处不在。能否好好的利用和发展有机化学也将在一定程度上影响着我们生活水平的高低。相信随着科学理论的发展，更多的基础学科相互交融，将在更多的领域发挥更大的作用。