Определение химической биологии
Химическая биология – это научная дисциплина, которая объединяет химию и биологию, используя химию и химические методы для изучения биологических систем. Основное различие между химической биологией и биохимия В том, что химическая биология включает в себя добавление новых химических соединений в биологическую систему, в то время как биохимия – это изучение химических реакций, которые естественным образом происходят внутри организмов. Примеры исследований химической биологии включают контроль деление клеток и другие клетка деятельность, используя небольшие молекулы в качестве мишеней для лечения и манипулирования стволовыми клетками.
История химической биологии
Исследования химической биологии, наряду со многими другими видами научных исследований, сделали много прорывов, начиная с 19-го века. В 1828 году немецкий химик Фридрих Вёлер выделил молекула мочевина. Это соединение содержится в моче, и он получил его путем смешивания химических веществ, таких как хлорид аммония и цианат серебра. Ранее мочевина была получена только от живых существ, таких как люди и собаки. В это время было широко распространено убеждение в «жизненной силе», необходимой для всех биологических соединений, но исследования Вёлера показали, что биологические соединения могут быть получены из неорганических материалов.
В это время также была разработана клеточная визуализация, которая является очень важной химической биологией, и были изобретены полезные соединения, такие как анилиновый краситель для окрашивания клеток. Кроме того, химические вещества начали использоваться для лечения определенных состояний путем воздействия на конкретные патогены. Например, химическое соединение Salvarsan, изобретенное Полом Элрихом в 19 веке, использовалось для лечения сифилиса путем воздействия на бактерии это вызвало это. Сальварсан был огромным улучшением по сравнению с предыдущим лечением в то время, которое включало введение ртути. Лечение ртутью вызвало серьезные проблемы, такие как почернение и потеря зубы почечная недостаточность и даже смерть от отравления ртутью. Во второй половине XIX века швейцарский биохимик Фридрих Мишер использовал химические соединения для выделения и разрушения ядер клеток. Он получил вещества, которые впоследствии были бы названы «нуклеиновыми кислотами», и теперь мы знаем, что нуклеиновые кислоты составляют ДНК, генетическую информацию клетки.
Все эти исследования произошли до того, как химическая биология стала отдельной областью от химии и биологии, но она помогла обеспечить основу для появления этой области. Химическая биология стала восприниматься как отдельная область в 20-м веке – этот термин получил широкое распространение только в 1990-х годах – и исследователи иногда все еще не могут описать, что именно это такое. Он включает в себя широкий спектр тем исследований, таких как энзимология, лекарственная химия, структурная биология и протеомика (изучение белков). Это также вовлекает большое сотрудничество между учеными, которые специализируются на биологии или химии.
Различия между химической биологией и биохимией
Химическая биология добавляет химические соединения в биологические системы, чтобы увидеть, как эти химические вещества влияют на клетки и ткани. Химические биологи часто синтезируют и добавляют новые соединения в клетки. Целью исследований химической биологии является разработка методов, которые в конечном итоге могут быть применены к клеткам в живых организм, такие как варианты лечения рака и других заболеваний. Биохимия, с другой стороны, все о химических процессах, которые уже происходят естественным образом в клетке. Вместо того, чтобы добавлять химические соединения в клетки, чтобы увидеть эффект, биохимические исследователи изучают химические реакции, которые происходят в организмах, и молекулярный состав этих соединений. Биохимики также склонны изучать более крупные молекулы, такие как белки и нуклеиновые кислоты в то время как химические биологи изучают более мелкие молекулы.
Примеры исследований химической биологии
управление митоз или деление клеток, является одной из важных целей исследований химической биологии. Деление клеток играет важную роль в процессе роста и развития клеток, а неконтролируемое деление клеток является непосредственной причиной рака, поэтому оно крайне важно в исследованиях по лечению рака. Одним из примеров соединения, которое может быть важным для лечения рака, является Monastrol, который нарушает деление клеток, влияя на активность белка, который является частью митотического веретена. Митотический веретен разделяет хромосомы во время деления клеток.
Другой областью исследований в области клеточной биологии является использование малых молекул для нацеливания на рецепторы клеточная мембрана, Этот тип лечения успешно используется для лечения эпилепсии и для контроля мочевого пузыря и других гладких мышц. Ученые работают над повышением эффективности препаратов, которые в настоящее время используются для лечения пациентов. Кроме того, ведутся исследования таких молекул, как антиоксиданты, которые можно вводить в клетки, чтобы предотвратить повреждение от свободных радикалов.
Карьера химической биологии
Химическая биология фокусируется на исследованиях, поэтому высшее образование в науке является обязательным, и многие химические биологи имеют докторскую степень. Биологи-химики могут специализироваться в области биологии или химии в качестве студентов, а некоторые школы предлагают химическую биологию в качестве студентов. Некоторые люди, которые продолжают заниматься химической биологией, могут также специализироваться в области биохимии в качестве студента, но важно помнить, что химическая биология и биохимия – это разные области, и что может иметь больше смысла заниматься биологией или химией, чем биохимией в зависимости от того, что интересы человека.
После получения степени бакалавра человек может работать в лаборатории в качестве техника-исследователя, помогая в работе на стенде и проводя эксперименты, разработанные главным исследователем лаборатории. Некоторые люди продолжают получать степень магистра по химической биологии. Люди со степенями магистра могут стать научными сотрудниками и руководителями лабораторий, а также нести большую ответственность за повседневные лабораторные работы. Они также могут внести больший вклад в эксперименты, которые проводятся в лаборатории. Чтобы стать главным исследователем в лаборатории, человеку требуется докторская степень, и, вероятно, он будет занимать одну или несколько постдокторских должностей. Затем их можно нанять в качестве профессора, где они будут заниматься и преподаванием, и исследованием, или получить должность в медицинской лаборатории.
Ссылки
- Буччи, Мирелла, Гудман, Кэтрин и Шеппард, Терри Л. (2010). «Десятилетие химической биологии». Природная химическая биология 6 (12): 847–854.
- Фрит Джон (2012). «Сифилис – его ранняя история и лечение до пенициллина и дебаты о его происхождении». Журнал о здоровье военных и ветеранов 20 (4): 49-58.
- Муди, Джеймс и Аллен, Стефани (). «Атомно-силовая микроскопия: приложения в биологии». В Б. Лариджани, С.А. Россер и Р. Вошольски (ред.), Химическая биология: методы и приложения, с. 29-45. Хобокен, Нью-Джерси: Wiley.
- Моррисон, Ким Л., и Вайс, Грегори А. (2006). «Истоки химической биологии». Природа Химическая Биология 2 (1): 3-6.
- Остлер, Элизабет Л. (2007). «Химическая биология – это…» Хим. Cent. 1: 5
- Вуд, Дэвид (н.д.). «Что такое химическая биология?» Study.com. Получено 2017-04-22 от http://study.com/academy/lesson/what-is-chemical-biology.html.