屠呦呦获奖的化学联想

编者按：据新华社消息，9月23日，中国中医科学院研究员屠呦呦被授予美国拉斯克医学大奖临床研究奖，以表彰她“发现了青蒿素——一种治疗疟疾的药物，在全球挽救了数百万人的生命”。这是中国科学家首次获得拉斯克奖，也是迄今为止中国生物医学界获得的世界级最高大奖。北京大学生命科学院院长饶毅接受记者采访时说，屠呦呦提出用乙醚提取青蒿素这一步，至今被认为是当时发现青蒿素提取物有效性的关键所在。另外，2011年恰逢国际化学年，本刊特邀南京大学化学系王志斌老师和金陵中学化学教研组组长江敏，就化学与医学的联系以及如何培养学生对化学的兴趣作全方位的报道。

中国科学家屠呦呦获得临床医学的大奖，实际上是对青蒿素功效的一种认可。而从化学的角度来看，屠呦呦在青蒿素发现过程中所起的作用，与化学联系更为紧密，正是利用分析化学的提纯技术，青蒿中的抗疟疾成分青蒿素才大白于天下，此后青蒿素的合成、强化、改性也离不开化学家的帮忙。

有趣的是， 2000年以色列科学家阿龙·切哈诺沃、阿夫拉姆·赫什科曾获得拉斯克奖的基础医学奖。此后他们就被认为是诺贝尔生理和医学奖的热门候选人。2004年，他们和美国科学家欧文·罗斯获得了诺贝尔奖，但却是化学奖！

“化学”可理解为“变化的科学”。 化学作为一门中心学科，它与很多学科都有联系和交叉，与我们生活的方方面面都有联系。 “一个没有化学的世界将没有合成材料，这意味着没有电话、没有电脑、没有电影院、没有合成布料。那也将是一个没有阿司匹林、肥皂、洗发水、牙膏，没有化妆品、避孕药、纸张（因此也就没有报纸和书籍），没有胶水和油漆的世界。”1987年诺贝尔化学奖得主莱恩这样说。

医学研究的主要对象是人体，人体各种组织由蛋白质、脂肪、糖类、无机盐和水等物质组成，包含多种元素。人的生命过程，包括各种生理和病理现象，归根结底都是由于人体内发生的各种化学变化所产生。因此，化学与医学必然是相互联系、密不可分的。化学的发展推动医学的发展，同时，医学的进步又促进了化学的进步。

在传统上，化学分为五个分支领域，即无机化学、有机化学、分析化学、物理化学和高分子化学，这些分支学科都与医学有着紧密的联系。

无机化学——抗癌斗士

无机化学是研究无机化合物的性质和反应的化学分支。在中国古代有炼丹术，所谓的丹药也是一些无机化合物，炼丹术士认为其能治病延寿。化学元素组成了人体中重要的生命有机化合物，并在人体内进行着众多的化学反应，维持正常的新陈代谢。

化学元素在人体中的作用方式是多种多样的：有的以离子状态发挥生理效能；有的直接参与氨基酸、蛋白质等分子的合成；有的与蛋白质等形成配合物构成多种酶；有的这些功能兼而有之。如Se（ 硒）是生命必需的微量元素，与许多疾病的防治有关，例如：克山病和大骨节病。人们还认为硒可以防癌，增强体内抗氧化能力，消除自由基祸害，达到抗衰老的愿望。但摄入过量的硒可导致发育迟缓、脱毛、甚至死亡。

无机化合物中的一大类是配位化合物，配位化合物是由金属离子与有机化合物（配体）通过配位键形成的。而许多配位化合物可以作为药物在医学上应用，如1965年发现的抗癌药物顺铂，就是金属铂形成的一种配合物。此后化学家根据其抗癌机理，又研制了很多种活性更高、毒副作用更小的抗癌药物，如有机锗配合物、金银铜配合物、有机锡配合物等各种抗癌金属配合物。

有机化学——药物合成魔术师

有机化学是一门研究碳氢化合物及其衍生物的化学分支，也可以说就是有关碳的化学。从19世纪后半叶开始，有机合成化学获得了巨大的发展，每年世界上新合成的化合物90%以上是有机化合物！有机化学在医学上的贡献，毫无疑问就是众多药物的合成和应用，以至于现在有了专门的分支领域——药物化学。

如2001年的诺贝尔化学奖被授予给三位在不对称合成方面取得成绩的科学家。许多化合物（包括药物）的结构都是对映性的，好像人的左右手一样，这被称作手性，对映体分别叫左旋体和右旋体。在有些药物成份里只有一种对映体有治疗作用，而另一种没有药效甚至有毒副作用，需要拆分。在欧洲就发生过妊娠妇女服用没有经过拆分的对映体药物作为镇痛药或止咳药，而导致大量胚胎畸形的“反应停”惨剧，使人们认识到将对映体药物拆分的重要性。

不对称合成法就是使用一种对映体试剂或催化剂，把分子中没有作用的一种对映体剔除，只合成有效用的一部分，就像分开人的左右手一样，分开左旋和右旋体，再把有效的对映体作为新的药物。这种合成法已经用于像抗生素、消炎药和心脏病药物的制造。

分析化学——跟踪捕获分子的大侦探

除了合成新的化合物之外，化学家的另一个主要工作是分析物质的组成、结构、性质，以及分离和提纯物质。这就是分析化学的任务。目前，分析化学正在向更微量、更快速、更灵敏、更自动化和实时在线的方向发展。分析化学在医学中也有许多重要的应用。

例如，分析化学可以用于分离、提纯天然药物中的有效成分，使得药效加强甚至可以让药物合成家制出更好的新药。屠呦呦分离提纯青蒿素就是一例。而另一种在医学上产生非常重要影响的药物——青霉素的应用，也离不开分析化学：青霉素在1928年被英国细菌学家弗莱明发现后，并没有得到重视，而且其提纯问题也没有解决。直到1935年英国化学家钱恩对青霉素进行了分离、提纯和强化，使其抗菌力提高了几千倍，功效得到了证明，很快就投入了临床应用。另外，现代医学大量利用各种分析化学的技术和仪器对病人的体液进行化验，大大提高了诊断的正确率。如糖尿病的检测，就是利用铜离子被血液中的葡萄糖还原成氧化亚铜，后者又可使钼酸试剂还原成低价的钼蓝（蓝色），血糖的含量与钼化合物的量成正比，可以根据颜色进行测定。在医学的重要分支——法医学中，也是依靠了很多分析化学的技术来进行取证鉴定，热门美剧《CSI》中就有很多这样的例子。

物理化学——化学和医学的幕后推手

物理化学是化学中的一个理论分支，它应用物理方法来研究化学问题。在化学探索中，化学家不仅要合成新的化合物，还要理解和掌握化学反应的内在规律。物理化学就是这样一个领域，它从物理学的发展中获得灵感，并将其应用到更为复杂的化学领域中去，研究化学体系的原理、规律和方法。物理化学与医学的联系也是非常紧密的。例如，生命现象与渗透平衡密切相关。将红细胞放进纯水，红细胞渐渐肿胀，直到胀裂，这就是因为水分子透过细胞膜而渗入红细胞所致。若将红细胞放入浓的糖溶液，水分子运动方向相反，血细胞逐渐干瘪。所以，医院给病人作静脉点滴用的各种输液浓度必须仔细调节，以使它与血液的渗透压相同，如9%的生理盐水、5%的葡萄糖注射液。

高分子化学——大分子有大智慧

高分子化学是研究高聚物的合成、反应、化学和物理性质以及应用的化学分支，它虽然年轻，却发展迅猛，因为高分子材料非常适合大规模生产，是天然材料的良好替代品。不少新颖的高分子材料已应用在了医学领域，即为医用高分子材料。医用高分子材料主要包括三种：1.人工脏器。1940年人工骨首先在临床应用，此后人工肾、人工气管、人工尿道等等人工器官都已在临床应用。目前，除了大脑和大多数内分泌器官外，其余器官都有了代用的人工器官。2. 药用高分子。某些高分子化合物本身就具有药理作用，而且同小分子药物相比，高分子药物还具有高效、低毒、靶向、缓释等优点。3.另外一些高分子可以作为小分子药物的骨架，把小分子药物通过化学反应挂到高分子链上时，就可以克服其缺点，药效更好。还有一些高分子可以作为药物媒介，例如肠溶片，这种药表面有高分子虫胶作包衣，在胃酸环境下保持6.5小时也不会溶解，而到十二指肠只需几分钟就可以完全溶解，起到定向给药的作用。而药物微胶囊膜高分子不仅能起缓释作用，还可以用于靶向给药和制造“智能药”（能根据体内具体情况自动控制药物释放量的药）。

现代生活中许多人一提到化学就会联想到毒品、毒气、化学腐蚀、环境污染等等，“化学”几乎与“有害”成了同义词。其实，化学对于人类健康做出了很大的贡献。尤其在现代，医学已进入了分子生物学时代，人类开始运用化学的理论、观点与方法从分子层次、细胞层次和整体上来研究和认识疾病的发生、发展和防治的机理，并发展成为新的化学分支领域——化学生物学。随着现代化学的迅速发展，化学与医学的相互渗透和合作有着越来越广阔的前景。化学，必将让生活更美好！

【附】：高校化学专业排名

2007年国家重点学科评估，化学重点学科：北京大学、南开大学、吉林大学、复旦大学、南京大学、浙江大学、中国科学技术大学、厦门大学。

上海交大2011“世界大学学术排名”：南京大学、北京大学、浙江大学、吉林大学、南开大学、香港大学、香港中文大学。

QS2011排名：北京大学、香港科技大学、香港大学、清华大学、中国科技大学、香港中文大学、复旦大学、南京大学、上海交通大学。

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近日该歌曲由北京大学中乐学社演出并在中央电视台音乐频道播出后，被网友“方可成”上传到了新浪微博上，这首被网友称为不伦不类、天雷滚滚的“神曲”迅速蹿红网络。

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