在电脑中模拟化学反应——2013年诺贝尔化学奖

现在。电脑已经能够模拟许多事物。比如,不少科幻影片中未来世界的场景都是电脑模拟出来的,因为在现实中找不到那样的场景。同样,用现有的各种技术手段都难以观察到的复杂化学反应中的快速变化过程,     

乳胶清除蛋白LcpK30催化氧气裂解聚顺-1,4异戊二烯机理

乳胶清除蛋白LcpK30是一种内型双加氧酶,其通过活化分子氧催化裂解化学惰性的聚顺-1,4异戊二烯,进而生成醛和酮.实验发现活性区域的谷氨酸148对活性有重大影响,然而其作用机制和整个反应机理仍然存在争议.本研究使用量子力学/分子力学组合方法研究了乳胶清除蛋白催化分子氧氧化裂解天然橡胶模型化合物的反应机理.计算结果显示...     

定向进化和噬菌体展示：生物方法开启化学新时代——2018年诺贝尔化学奖简介

进化是生命多样性形成的重要动力和基础。1993年,阿诺德首次引入酶定向进化技术,而该技术制备出的酶在生物燃料和药品制备等方面均得到广泛应用。1985年,史密斯首次实现在噬菌体表面表达外源蛋白的噬菌体展示技术;1990年,温特首次将噬菌体展示技术用于抗体制备。噬菌体展示技术制备的阿达木人单抗于2002年批准应用于多种免疫性疾病的治疗。因此,酶定向进化和抗体噬菌体展示已为人类带来巨大利益,并为将来的化学革命奠定了坚实基础。阿诺德、史密斯和温特三位科学家由于这些奠基性贡献而分享2018年诺贝尔化学奖。文章介绍这些技术的发明过程和广泛应用,同时回顾多位科学家的重要贡献。     

细胞色素酶2D6的分子对接以及分子动力学研究

细胞色素酶P450是人体内重要的药物代谢酶. 通常, 这类酶在其结构中都含有一个亚铁血红色分子, 并且负责代谢超过90%的已知药物分子. 细胞色素酶2D6是这类酶中的重要一员, 它负责代谢大约20%~30%的已知药物分子. 利用分子对接和分子动力学模拟的方法, 研究了细胞色素酶2D6的结构特征以及其与药物分子之间的相互作用. 并且发现, 细胞色素酶2D6活性位点中的Glu216, Asp301, Ser304和Ala305在其与药物分子的相互作用中有着重要的作用. 它们可以形成一个或者多个氢键来固定药物分子. 同时其活性位点中的Phe120可以通过形成一定的Π-Π相互作用来识别和固定药物分子. 这些发现有助于进一步了解细胞色素酶2D6的结构特征, 特别是其活性位点附近的结构特征, 理解细胞色素酶2D6代谢药物的机理. 同时, 由于细胞色素酶2D6存在着单核苷酸多肽性, 所得到的结果可以为个性化医疗提供一定的理论基础.     

CRISPR/Cas9系统：开启基因编辑新时代——2020年诺贝尔化学奖简介

2020年的诺贝尔化学奖颁给了两位研究CRISPR/Cas9的科学家,以表彰她们对新一代基因编辑技术开发及分子机制研究所做出的贡献。CRISPR/Cas9基因编辑技术一经诞生就被视为21世纪最为重要的生物发现之一。由于其稳定高效,CRISPR/Cas9技术已经成为基因组编辑的强大工具,在生命科学的各个领域都展现出广阔的应用前景,并且也为疾病的临床治疗提供了新策略。文章回顾了两位科学家对CRISPR/Cas9基因编辑系统开发的重要贡献,同时也对基因编辑技术的发展及应用进行了简单介绍。     

“有助于揭示人体运行复杂细节的发现”——2012年诺贝尔化学奖简介

在药物设计方面我们希望,通过了解细胞受体的三维结构,可以开发更有针对性和更有效的药物。——布莱恩.K.科比尔卡因"G蛋白偶联受体研究"获得2012年诺贝尔化学奖的两位美国科学家,分别是北卡罗来纳州杜克大学医学中心教授、69岁的罗伯特.J.莱夫科维茨(Robert J.Lefkowitz)和加州斯坦福大学医学院教     

G蛋白偶联受体:七次跨膜结构的超级分子——2012年诺贝尔化学奖简介

G蛋白偶联受体是人类基因组中最大也是最重要的一类蛋白质,它们几乎参与了生物体中所有的生命活动。这一类受体的发现、功能研究以及结构解析为我们了解生理调控以及疾病的发生与治疗等带来新的曙光。在此之前,G蛋白偶联受体的相关研究已经被九次授予诺贝尔奖,而2012年,诺贝尔化学奖再次授予Robert J. Lefkowitz和Brian K. Kobilka,以表彰他们在此领域,尤其是肾上腺素受体上的相关研究。文中简介了G蛋白偶联受体的研究历程,其独特的七次跨膜结构与激活机制,并对此领域的未来发展做了展望。     

光学超分辨荧光显微成像 ——2014年诺贝尔化学奖解析

超分辨成像显微镜的出现为现代生物医学研究提供了新的强有力的工具,将荧光显微镜的应用推到了新的高度。2014年诺贝尔化学奖授予了Eric Betzig、Stefan Hell以及William Moerner三位科学家,以表彰他们在“发展超高分辨荧光显微镜”上的贡献。他们的获奖肯定了化学生物物理多学科交叉对于当今前沿科技发展的重要性。本文主要介绍了超分辨荧光显微成像诞生的历史背景,以及各成像技术的发生发展过程,最后对此技术的未来发展做了展望。     

有机合成中钯催化交叉偶联反应:2010年诺贝尔化学奖成果简介

瑞典皇家科学院将2010 年诺贝尔化学奖授予美国和日本的3 位科学家理查德·海克(Richard F. Heck)、根岸英一(Ei-ichi Negishi)和铃木章(Akira Suzuki), 以表彰他们在“有机合成中钯催化交叉偶联反应”方面所做出的杰出贡献. 他们的研究成果极大地促进了有机合成化学的发展, 广泛应用于合成制备具有特殊光电功能的高性能有机电子材料、具有复杂结构的天然产物和生物活性化合物以及一些精细化学品, 对学术界和工业界产生了重要影响. 本文简要介绍了Heck 反应、Negishi 反应和Suzuki-Miyaura 反应的基本知识, 并讨论了其发展和应用概况.     

世界上最小的机器——2016年诺贝尔化学奖解析

2016年的诺贝尔化学奖颁给了Jean-Pierre Sauvage, J. Fraser Stoddart和Bernard L. Feringa三位科学家, 以表彰他们在设计与合成分子机器领域的卓越贡献。本文主要介绍了分子机器的概念,以及三位科学家在开拓该领域过程中取得的代表性成果,并对这一新领域的未来做出了展望。     

冷冻电镜：四十年风雨无阻路终得云开见月明——2017年诺贝尔化学奖简介

电子显微镜强大的分辨能力能帮助人类展示微观世界的细节,在生命科学领域有着广泛的用途。但是,由于生物样品无法承受电子束的辐照损伤,电镜技术一直很难在生物样品上获得高分辨率信息。冷冻电镜技术的诞生以及近几年的分辨率革命开启了一个利用电镜技术解析生物分子结构的新纪元,该技术的几位先驱科学家也因此获得了2017年的诺贝尔化学奖。本文简要回顾了电镜三维重构技术和冷冻技术的历史和发展现状,并对未来作出展望。     

点击化学与生物正交化学的发展历程——浅谈2022年诺贝尔化学奖

2022年诺贝尔化学奖因点击化学与生物正交化学授予Carolyn R. Bertozzi、Morten Meldal、K. Barry Sharpless三位教授。文章主要介绍了点击化学与生物正交化学的发展历程、代表性成果以及该领域里的主要贡献者。     

钯催化的交叉偶联反应——2010年诺贝尔化学奖简介

2010年10月6日,瑞典皇家科学院宣布将2010年诺贝尔化学奖授予美国科学家Richard F. Heck,日本科学家Ei ichi Negishi和Akira Suzuki。这三名科学家是因为在有机合成领域中钯催化交叉偶联反应方面的卓越研究而获奖。它为化学家提供了一款精致的工具来合成复杂的有机分子。这一成果广泛应用于制药、电子工业和先进材料等领域。笔者对钯催化交叉偶联反应领域作了粗浅的介绍,以期起到抛砖引玉之作用。     

发现引力波——2017年诺贝尔物理学奖解读

2017年10月3日,终于到了宣布2017年物理学奖的时刻,诺奖委员会宣布：2017年的诺贝尔物理学奖授予三位美国物理学家雷纳?韦斯(Rainer Weiss)、基普?索里(Kip Stephen Thorne)和巴里?巴里什(Barry Clark Barish),表彰他们对于研制激光干涉引力波天文台以及利用该天文台发现了引力波作出了决定性的贡献。这样的结果毫无悬念,和物理学界大部分学者的预言完全一样。那么,这个科学发现到底是什么？和现代物理学的发展有什么关系？爱因斯坦和这个发现是什么关系？引力波有什么用？有办法防引力波辐射吗？引力波探测与研究的未来是什么？中国在引力波探测领域的现状和未来计划是什么？笔者将在这篇文章里回答上面这些问题。     

照亮21世纪的新型光源——2014年诺贝尔物理学奖介绍

2014年的诺贝尔物理学奖颁给发明蓝色发光二极管的赤崎勇(Isamu Akasaki)、天野浩(Hiroshi Amano)和中村修二(Shuji Nakamura)。简单介绍了获奖者的研究工作及成就,并简略描述了蓝色发光二极管的物理原理和结构。     

从啁啾脉冲放大到强场激光物理——2018年诺贝尔物理学奖解读

1985年,Donna Strickland和Gérard Mourou等提出了啁啾脉冲放大(chirped pulse amplification,CPA)技术的概念,这是超高峰值功率超短脉冲激光技术发展的一个重要里程碑,直接推动了超强超短激光和强场激光物理等研究领域的诞生。目前,利用CPA技术已经可以获得峰值功率达到10拍瓦(PW,1 PW =10¹⁵ W)量级的激光脉冲,被认为是“将影响从聚变到天体物理的每一项研究”的成果。也正因此,发明啁啾脉冲放大(CPA)技术的法国科学家Gérard Mourou和加拿大科学家Donna Strickland,获得了2018年诺贝尔物理学奖。首先,初步介绍了Strickland和Mourou提出的啁啾脉冲放大(CPA)技术;然后,结合上海光学精密机械研究所强场激光物理国家重点室在超强超短激光技术和强场激光物理研究等方面的成果,以及承担的国家重大科技基础设施项目“上海超强超短激光实验装置”,简单介绍了Gérard Mourou和Donna Strickland 获奖的意义;最后,对相关领域未来发展进行了初步的展望。     

生物钟：基因和环境决定的行为——2017年诺贝尔生理学或医学奖简介

2017年的诺贝尔生理学或医学奖颁给了三位研究果蝇生物钟行为的美国科学家——杰弗里 • 霍尔(Jeffrey C. Hall)、迈克尔 • 罗斯巴什(Michael Rosbash)和迈克尔?杨(Michael W. Young),奖励他们发现了决定生物钟行为的基因和这些基因产物的工作原理。生物钟,也叫生物日节律或昼夜节律(circadianrhythm),是生物以约昼夜24小时为周期的节律性行为。生物钟行为是一个在各种动植物中都普遍存在的自然现象。生物钟基因的发现和对这些基因产物工作原理的揭示对了解生命和生命的运行原理,特别是对基因、行为和环境三者之间的关系有着重要的理论意义,同时也为利用生物钟原理来解决生产活动和健康医疗中的生物学问题奠定了应用基础。