生物化学的重要里程碑

linkaicheng

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[font=宋体][size=12pt]最近几年来，人类基因组图谱、水稻基因组草图以及其他一些生物基因组图谱破译成功后，生命科学和生物技术进入后基因组时代。这一时代的重点课题是破译基因的功能，破译蛋白质的结构和功能，破译基因怎样控制合成蛋白质，蛋白质又是怎样发挥生理作用等。在这些课题中，判定生物大分子的身份，[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman]“[/font][/size][font=宋体][size=12pt]看清[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman]”[/font][/size][font=宋体][size=12pt]它们的结构非常重要。而在这一方面做出杰出贡献的化学家就不得不说[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman]2002[/font][/size][font=宋体][size=12pt]年获得诺贝尔化学奖的三位科学家[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman],[/font][/size][font=宋体][size=12pt]一位是来自美国的科学家约翰[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman]-B-[/font][/size][font=宋体][size=12pt]芬恩[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman],[/font][/size][font=宋体][size=12pt]一位是来自日本科学家田中耕一[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman],[/font][/size][font=宋体][size=12pt]还有一位是来自瑞士科学家库特乌特里希[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman].[/font][/size]
[font=宋体][size=12pt]约翰[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman]-B-[/font][/size][font=宋体][size=12pt]芬恩和田中耕一获奖的原因是在生物高分子大规模光谱测定分析中发展了软解吸附作用电离作用[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman],[/font][/size][font=宋体][size=12pt]而来自瑞士的库特[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman]-[/font][/size][font=宋体][size=12pt]乌特里希获奖的原因是以核电磁共振光谱法确定了溶剂的生物大分子三维结构[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman].[/font][/size]
[font=宋体][size=12pt]在[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman]19[/font][/size][font=宋体][size=12pt]世纪末已经有科学家奠定了质谱分析法的基础[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman],1912[/font][/size][font=宋体][size=12pt]年科学家第一次利用质谱法获得了对分子的分析结果[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman],[/font][/size][font=宋体][size=12pt]在质谱分析领域[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman],[/font][/size][font=宋体][size=12pt]已经出现了几项诺贝尔奖成果[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman],[/font][/size][font=宋体][size=12pt]其中包括氢同位素氘的发现和碳[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman]60[/font][/size][font=宋体][size=12pt]的发现[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman],[/font][/size][font=宋体][size=12pt]不过[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman],[/font][/size][font=宋体][size=12pt]最初科学家只能将它用于分析小分子和中型分子[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman],[/font][/size][font=宋体][size=12pt]由于生物大分子比水这样的小分子大成千上万倍[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman],[/font][/size][font=宋体][size=12pt]因而将这种方法应用于生物大分子难度很大[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman].[/font][/size]
[font=宋体][size=12pt]尽管相对而言生物大分子很大[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman],[/font][/size][font=宋体][size=12pt]但它们在我们看来却是非常小的[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman],[/font][/size][font=宋体][size=12pt]比如人体内运送氧气的血红蛋白公有千亿亿分之一克[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman],[/font][/size][font=宋体][size=12pt]怎么测定单个生物大分子的质量呢[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman]?[/font][/size][font=宋体][size=12pt]科学家在传统的质谱分析法基础上发明一种新方法[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman]:[/font][/size][font=宋体][size=12pt]首先将成团的生物大分子拆成单个的生物大分子[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman],[/font][/size][font=宋体][size=12pt]并将其电离[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman],[/font][/size][font=宋体][size=12pt]使之悬浮在真空中[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman],[/font][/size][font=宋体][size=12pt]然后让它们在电场的作用下运动[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman],[/font][/size][font=宋体][size=12pt]不同质量的分子通过指定距离的时间不同[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman],[/font][/size][font=宋体][size=12pt]质量小的分子速度快些[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman],[/font][/size][font=宋体][size=12pt]质量大的分子速度慢些[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman],[/font][/size][font=宋体][size=12pt]通过测量不同分子通过指定距离的时间[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman],[/font][/size][font=宋体][size=12pt]就可计算出分子的质量[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman].[/font][/size][font=宋体][size=12pt]但这种方法的难点在于生物大分子比较脆弱[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman],[/font][/size][font=宋体][size=12pt]在拆分和电离成团的生物大分子过程中它们的结构和万分很容易被破坏[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman],[/font][/size][font=宋体][size=12pt]为了打掉这只[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman]”[/font][/size][font=宋体][size=12pt]拦路虎[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman]”,[/font][/size][font=宋体][size=12pt]约翰[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman]-B-[/font][/size][font=宋体][size=12pt]芬恩与田中耕一发明了殊途同归的两种方法[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman],[/font][/size][font=宋体][size=12pt]约翰[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman].[/font][/size][font=宋体][size=12pt]芬恩对成团的生物大分子施加强电场[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman],[/font][/size][font=宋体][size=12pt]田中耕一则用激光轰击成团的生物大分子[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman],[/font][/size][font=宋体][size=12pt]这两种方法都成功地使生物大分子相互完整地分离[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman],[/font][/size][font=宋体][size=12pt]同时也被电离[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman],[/font][/size][font=宋体][size=12pt]它们的发明奠定了科学家对生物大分子进行进一步分析的基础[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman].[/font][/size]
[font=宋体][size=12pt]如果说这两种成果解决了[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman]”[/font][/size][font=宋体][size=12pt]看清[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman]”[/font][/size][font=宋体][size=12pt]生物大分子[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman]”[/font][/size][font=宋体][size=12pt]是谁[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman]”[/font][/size][font=宋体][size=12pt]的问题[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman],[/font][/size][font=宋体][size=12pt]那么第二项成果则解决了[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman]”[/font][/size][font=宋体][size=12pt]看清[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman]”[/font][/size][font=宋体][size=12pt]生物大分子[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman]”[/font][/size][font=宋体][size=12pt]是什么样子的[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman]”[/font][/size][font=宋体][size=12pt]问题[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman].[/font][/size]
[font=宋体][size=12pt]第二项成果涉及核磁共振技术[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman],[/font][/size][font=宋体][size=12pt]科学家在[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman]1945[/font][/size][font=宋体][size=12pt]年发现磁场中的原子核会吸引一定频率的电磁波[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman],[/font][/size][font=宋体][size=12pt]这就是核磁共振现象[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman].[/font][/size][font=宋体][size=12pt]由于不同的原子核吸收不同的电磁波[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman],[/font][/size][font=宋体][size=12pt]因而通过测定和分析被测物质对电磁波的吸收情况可以判定它含有哪种原子[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman],[/font][/size][font=宋体][size=12pt]原子之间的距离多大[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman],[/font][/size][font=宋体][size=12pt]并据些分析出它的三维结构[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman],[/font][/size][font=宋体][size=12pt]这种技术已经广泛地应用到医学诊断领域[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman].[/font][/size][font=宋体][size=12pt]不过[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman],[/font][/size][font=宋体][size=12pt]最初科学家只能将这种方法用于分析小分子的结构[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman],[/font][/size][font=宋体][size=12pt]因为生物大分子非常复杂[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman],[/font][/size][font=宋体][size=12pt]分析起来难度很大[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman],[/font][/size][font=宋体][size=12pt]瑞士科学家库乐特[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman].[/font][/size][font=宋体][size=12pt]维特里希发明了一种新方法[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman],[/font][/size][font=宋体][size=12pt]这种方法的原理可以用测绘房屋的结构来比喻[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman]:[/font][/size][font=宋体][size=12pt]首先选定一座房屋的所有拐角作为测量对象[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman],[/font][/size][font=宋体][size=12pt]然后测量所有相邻拐角间的距离和方位[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman],[/font][/size][font=宋体][size=12pt]据此可以推知房屋的结构[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman],[/font][/size][font=宋体][size=12pt]维特里希选择生物大分子中的质子[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman]([/font][/size][font=宋体][size=12pt]氢原子核[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman])[/font][/size][font=宋体][size=12pt]作为测量对象[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman],[/font][/size][font=宋体][size=12pt]连续测定所有相邻的两个质子间的距离和方位[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman],[/font][/size][font=宋体][size=12pt]这些数据经过计算机处理后可形成生物大分子的三维结构图[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman].[/font][/size]
[font=宋体][size=12pt]这种方法的优点是可对溶液中的蛋白质进行分析[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman],[/font][/size][font=宋体][size=12pt]进而可对活细胞中的蛋白质进行分析[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman],[/font][/size][font=宋体][size=12pt]能获得[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman]”[/font][/size][font=宋体][size=12pt]活[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman]”[/font][/size][font=宋体][size=12pt]蛋白质的结构[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman],[/font][/size][font=宋体][size=12pt]其意义非常重大[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman].1985[/font][/size][font=宋体][size=12pt]年[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman],[/font][/size][font=宋体][size=12pt]科学家利用这种方法第一次绘制出蛋白质的结构[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman],[/font][/size][font=宋体][size=12pt]目前[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman],[/font][/size][font=宋体][size=12pt]科学家已经利用这一方法绘制出[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman]15-20%[/font][/size][font=宋体][size=12pt]的已知蛋白质的结构[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman].[/font][/size]
[font=宋体][size=12pt]科学总是充满奥妙而神奇的[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman],[/font][/size][font=宋体][size=12pt]这三位科学家为我们在生物大分子乃至人类生命的探索铺开了道路[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman],[/font][/size][font=宋体][size=12pt]在未来的几十年内[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman],[/font][/size][font=宋体][size=12pt]生物技术与化学技术的结合将会越来越紧密[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman],[/font][/size][font=宋体][size=12pt]很可能会成为继信息技术之后推动经济发展和社会进步的主要动力[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman].[/font][/size]

pigswine

太高深了，有点看不明白啊！