標(biāo)題: 生物化學(xué)的重要里程碑 [打印本頁(yè)] 作者: linkaicheng 時(shí)間: 2009-3-10 20:24 標(biāo)題: 生物化學(xué)的重要里程碑 [size=12pt][/size]
[font=宋體][size=12pt]最近幾年來(lái)，人類(lèi)基因組圖譜、水稻基因組草圖以及其他一些生物基因組圖譜破譯成功后，生命科學(xué)和生物技術(shù)進(jìn)入后基因組時(shí)代。這一時(shí)代的重點(diǎn)課題是破譯基因的功能，破譯蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能，破譯基因怎樣控制合成蛋白質(zhì)，蛋白質(zhì)又是怎樣發(fā)揮生理作用等。在這些課題中，判定生物大分子的身份，[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman]“[/font][/size][font=宋體][size=12pt]看清[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman]”[/font][/size][font=宋體][size=12pt]它們的結(jié)構(gòu)非常重要。而在這一方面做出杰出貢獻(xiàn)的化學(xué)家就不得不說(shuō)[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman]2002[/font][/size][font=宋體][size=12pt]年獲得諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)的三位科學(xué)家[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman],[/font][/size][font=宋體][size=12pt]一位是來(lái)自美國(guó)的科學(xué)家約翰[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman]-B-[/font][/size][font=宋體][size=12pt]芬恩[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman],[/font][/size][font=宋體][size=12pt]一位是來(lái)自日本科學(xué)家田中耕一[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman],[/font][/size][font=宋體][size=12pt]還有一位是來(lái)自瑞士科學(xué)家?guī)焯貫跆乩锵/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman].[/font][/size]
[font=宋體][size=12pt]約翰[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman]-B-[/font][/size][font=宋體][size=12pt]芬恩和田中耕一獲獎(jiǎng)的原因是在生物高分子大規(guī)模光譜測(cè)定分析中發(fā)展了軟解吸附作用電離作用[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman],[/font][/size][font=宋體][size=12pt]而來(lái)自瑞士的庫(kù)特[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman]-[/font][/size][font=宋體][size=12pt]烏特里希獲獎(jiǎng)的原因是以核電磁共振光譜法確定了溶劑的生物大分子三維結(jié)構(gòu)[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman].[/font][/size]
[font=宋體][size=12pt]在[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman]19[/font][/size][font=宋體][size=12pt]世紀(jì)末已經(jīng)有科學(xué)家奠定了質(zhì)譜分析法的基礎(chǔ)[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman],1912[/font][/size][font=宋體][size=12pt]年科學(xué)家第一次利用質(zhì)譜法獲得了對(duì)分子的分析結(jié)果[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman],[/font][/size][font=宋體][size=12pt]在質(zhì)譜分析領(lǐng)域[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman],[/font][/size][font=宋體][size=12pt]已經(jīng)出現(xiàn)了幾項(xiàng)諾貝爾獎(jiǎng)成果[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman],[/font][/size][font=宋體][size=12pt]其中包括氫同位素氘的發(fā)現(xiàn)和碳[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman]60[/font][/size][font=宋體][size=12pt]的發(fā)現(xiàn)[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman],[/font][/size][font=宋體][size=12pt]不過(guò)[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman],[/font][/size][font=宋體][size=12pt]最初科學(xué)家只能將它用于分析小分子和中型分子[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman],[/font][/size][font=宋體][size=12pt]由于生物大分子比水這樣的小分子大成千上萬(wàn)倍[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman],[/font][/size][font=宋體][size=12pt]因而將這種方法應(yīng)用于生物大分子難度很大[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman].[/font][/size]
[font=宋體][size=12pt]盡管相對(duì)而言生物大分子很大[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman],[/font][/size][font=宋體][size=12pt]但它們?cè)谖覀兛磥?lái)卻是非常小的[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman],[/font][/size][font=宋體][size=12pt]比如人體內(nèi)運(yùn)送氧氣的血紅蛋白公有千億億分之一克[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman],[/font][/size][font=宋體][size=12pt]怎么測(cè)定單個(gè)生物大分子的質(zhì)量呢[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman]?[/font][/size][font=宋體][size=12pt]科學(xué)家在傳統(tǒng)的質(zhì)譜分析法基礎(chǔ)上發(fā)明一種新方法[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman]:[/font][/size][font=宋體][size=12pt]首先將成團(tuán)的生物大分子拆成單個(gè)的生物大分子[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman],[/font][/size][font=宋體][size=12pt]并將其電離[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman],[/font][/size][font=宋體][size=12pt]使之懸浮在真空中[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman],[/font][/size][font=宋體][size=12pt]然后讓它們?cè)陔妶?chǎng)的作用下運(yùn)動(dòng)[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman],[/font][/size][font=宋體][size=12pt]不同質(zhì)量的分子通過(guò)指定距離的時(shí)間不同[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman],[/font][/size][font=宋體][size=12pt]質(zhì)量小的分子速度快些[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman],[/font][/size][font=宋體][size=12pt]質(zhì)量大的分子速度慢些[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman],[/font][/size][font=宋體][size=12pt]通過(guò)測(cè)量不同分子通過(guò)指定距離的時(shí)間[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman],[/font][/size][font=宋體][size=12pt]就可計(jì)算出分子的質(zhì)量[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman].[/font][/size][font=宋體][size=12pt]但這種方法的難點(diǎn)在于生物大分子比較脆弱[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman],[/font][/size][font=宋體][size=12pt]在拆分和電離成團(tuán)的生物大分子過(guò)程中它們的結(jié)構(gòu)和萬(wàn)分很容易被破壞[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman],[/font][/size][font=宋體][size=12pt]為了打掉這只[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman]”[/font][/size][font=宋體][size=12pt]攔路虎[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman]”,[/font][/size][font=宋體][size=12pt]約翰[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman]-B-[/font][/size][font=宋體][size=12pt]芬恩與田中耕一發(fā)明了殊途同歸的兩種方法[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman],[/font][/size][font=宋體][size=12pt]約翰[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman].[/font][/size][font=宋體][size=12pt]芬恩對(duì)成團(tuán)的生物大分子施加強(qiáng)電場(chǎng)[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman],[/font][/size][font=宋體][size=12pt]田中耕一則用激光轟擊成團(tuán)的生物大分子[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman],[/font][/size][font=宋體][size=12pt]這兩種方法都成功地使生物大分子相互完整地分離[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman],[/font][/size][font=宋體][size=12pt]同時(shí)也被電離[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman],[/font][/size][font=宋體][size=12pt]它們的發(fā)明奠定了科學(xué)家對(duì)生物大分子進(jìn)行進(jìn)一步分析的基礎(chǔ)[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman].[/font][/size]
[font=宋體][size=12pt]如果說(shuō)這兩種成果解決了[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman]”[/font][/size][font=宋體][size=12pt]看清[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman]”[/font][/size][font=宋體][size=12pt]生物大分子[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman]”[/font][/size][font=宋體][size=12pt]是誰(shuí)[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman]”[/font][/size][font=宋體][size=12pt]的問(wèn)題[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman],[/font][/size][font=宋體][size=12pt]那么第二項(xiàng)成果則解決了[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman]”[/font][/size][font=宋體][size=12pt]看清[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman]”[/font][/size][font=宋體][size=12pt]生物大分子[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman]”[/font][/size][font=宋體][size=12pt]是什么樣子的[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman]”[/font][/size][font=宋體][size=12pt]問(wèn)題[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman].[/font][/size]
[font=宋體][size=12pt]第二項(xiàng)成果涉及核磁共振技術(shù)[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman],[/font][/size][font=宋體][size=12pt]科學(xué)家在[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman]1945[/font][/size][font=宋體][size=12pt]年發(fā)現(xiàn)磁場(chǎng)中的原子核會(huì)吸引一定頻率的電磁波[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman],[/font][/size][font=宋體][size=12pt]這就是核磁共振現(xiàn)象[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman].[/font][/size][font=宋體][size=12pt]由于不同的原子核吸收不同的電磁波[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman],[/font][/size][font=宋體][size=12pt]因而通過(guò)測(cè)定和分析被測(cè)物質(zhì)對(duì)電磁波的吸收情況可以判定它含有哪種原子[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman],[/font][/size][font=宋體][size=12pt]原子之間的距離多大[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman],[/font][/size][font=宋體][size=12pt]并據(jù)些分析出它的三維結(jié)構(gòu)[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman],[/font][/size][font=宋體][size=12pt]這種技術(shù)已經(jīng)廣泛地應(yīng)用到醫(yī)學(xué)診斷領(lǐng)域[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman].[/font][/size][font=宋體][size=12pt]不過(guò)[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman],[/font][/size][font=宋體][size=12pt]最初科學(xué)家只能將這種方法用于分析小分子的結(jié)構(gòu)[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman],[/font][/size][font=宋體][size=12pt]因?yàn)樯锎蠓肿臃浅?fù)雜[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman],[/font][/size][font=宋體][size=12pt]分析起來(lái)難度很大[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman],[/font][/size][font=宋體][size=12pt]瑞士科學(xué)家?guī)鞓?lè)特[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman].[/font][/size][font=宋體][size=12pt]維特里希發(fā)明了一種新方法[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman],[/font][/size][font=宋體][size=12pt]這種方法的原理可以用測(cè)繪房屋的結(jié)構(gòu)來(lái)比喻[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman]:[/font][/size][font=宋體][size=12pt]首先選定一座房屋的所有拐角作為測(cè)量對(duì)象[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman],[/font][/size][font=宋體][size=12pt]然后測(cè)量所有相鄰拐角間的距離和方位[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman],[/font][/size][font=宋體][size=12pt]據(jù)此可以推知房屋的結(jié)構(gòu)[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman],[/font][/size][font=宋體][size=12pt]維特里希選擇生物大分子中的質(zhì)子[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman]([/font][/size][font=宋體][size=12pt]氫原子核[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman])[/font][/size][font=宋體][size=12pt]作為測(cè)量對(duì)象[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman],[/font][/size][font=宋體][size=12pt]連續(xù)測(cè)定所有相鄰的兩個(gè)質(zhì)子間的距離和方位[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman],[/font][/size][font=宋體][size=12pt]這些數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)處理后可形成生物大分子的三維結(jié)構(gòu)圖[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman].[/font][/size]
[font=宋體][size=12pt]這種方法的優(yōu)點(diǎn)是可對(duì)溶液中的蛋白質(zhì)進(jìn)行分析[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman],[/font][/size][font=宋體][size=12pt]進(jìn)而可對(duì)活細(xì)胞中的蛋白質(zhì)進(jìn)行分析[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman],[/font][/size][font=宋體][size=12pt]能獲得[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman]”[/font][/size][font=宋體][size=12pt]活[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman]”[/font][/size][font=宋體][size=12pt]蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman],[/font][/size][font=宋體][size=12pt]其意義非常重大[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman].1985[/font][/size][font=宋體][size=12pt]年[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman],[/font][/size][font=宋體][size=12pt]科學(xué)家利用這種方法第一次繪制出蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman],[/font][/size][font=宋體][size=12pt]目前[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman],[/font][/size][font=宋體][size=12pt]科學(xué)家已經(jīng)利用這一方法繪制出[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman]15-20%[/font][/size][font=宋體][size=12pt]的已知蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman].[/font][/size]
[font=宋體][size=12pt]科學(xué)總是充滿奧妙而神奇的[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman],[/font][/size][font=宋體][size=12pt]這三位科學(xué)家為我們?cè)谏锎蠓肿幽酥寥祟?lèi)生命的探索鋪開(kāi)了道路[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman],[/font][/size][font=宋體][size=12pt]在未來(lái)的幾十年內(nèi)[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman],[/font][/size][font=宋體][size=12pt]生物技術(shù)與化學(xué)技術(shù)的結(jié)合將會(huì)越來(lái)越緊密[/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman],[/font][/size][font=宋體][size=12pt]很可能會(huì)成為繼信息技術(shù)之后推動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步的主要?jiǎng)恿/size][/font][size=12pt][font=Times New Roman].[/font][/size]作者: pigswine 時(shí)間: 2009-5-26 14:43
太高深了，有點(diǎn)看不明白啊！