可逆磷酸化发现者——埃德温·格汉德·克雷布斯

蛋白质是生命的结构和功能基础,几乎参与了生命的每一个过程,如新陈代谢、物质转移、细胞通讯等,为了紧密的完成这些过程,蛋白质本身的功能必须受到严格的调节.     

评弗兰克·威尔茨克的《存在之轻》——一本关于物质起源, 以太以及统一场论的书

<存在之轻>("The Lightness of Being")是当代物理学家弗兰克·威尔茨克2008年推出的一本新书.弗兰克·威尔茨克是2004年度诺贝尔物理学奖得主,他得奖的理论是量子色动力学(OCD:Quantum Chromodynamics).     

阿奇博尔德•希尔与有氧恢复热的发现

英国杰出的生理学家阿奇博尔德·希尔因有关肌肉产热的研究荣获1922 年的诺贝尔生理学或医学奖。他所发现的恢复热使研究者们对肌肉活动的生理过程产生了全新的理解,并对肌肉的生物化学研究产生了重要影响,为在当时最终建立起肌肉工作的全新模型奠定了坚实的基础。笔者对希尔荣获大奖这一历史事件进行了回顾与评述,以纪念希尔卓越的科学工作和不朽贡献。     

分析药物学之父——詹姆斯·怀特·布莱克爵士

20世纪下半叶，人类平均寿命得到极大提高，这一方面得益于相对和平的环境减少了战争引起的巨大人员伤亡，另一方面则在于人类社会的全面进步，尤其是医学的快速、迅猛发展发挥了尤为重要的作用。药物学是医学中快速发展的学科之一，大量新药的研发成功和推广应用在许多疾病的防治方面都发挥了极为重要的作用。药物学的蓬勃发展得益于许多药物学家的艰苦努力，其中被誉为“分析药物学之父”的英国科学家詹姆斯·怀特·布莱克爵士（Sir James Whyte Black）贡献最为卓越，他先后成功开发了两种世界上最畅销的处方药，分别为治疗心脏病的肾上腺素β受体阻断剂和治疗胃溃疡的组胺H2拮抗剂，在新药研制过程中他引入了新的理念，从而引发了药物设计思路的一场革命。由于这些贡献，布莱克与另外两位科学家分享了1988年诺贝尔生理学或医学奖［1］。     

基因合成的奠基人——哈尔·戈宾德·科拉纳

1953年,沃森和克里克DNA双螺旋模型的提出标志着分子生物学的诞生,而1958年克里克提出中心法则,进一步阐述了DNA发挥信息载体功能的机制.DNA中的遗传信息需要转换为蛋白质中的结构信息才可实现生物学功能,这其中涉及到一个关键问题,即DNA(或RNA)中的碱基序列决定蛋白质中氨基酸序列的秘密,科学家将"碱基顺序决定氨基酸顺序"这一特性称为遗传密码.20世纪60年代,破译遗传密码成为当时分子生物学领域最迫切需要解决的重大问题之一.1961年,美国国立卫生研究院的科学家尼伦伯格(Marshall Warren Nirenberg)首先应用大肠杆菌无细胞体系确定了第一个遗传密码,即UUU编码苯丙氨酸[1].1966年,所有64种遗传密码全部破译成功,世界多位科学家为此做出了卓越贡献,有两位科学家发挥了关键性作用,除尼伦伯格外,另一位就是美国籍印度裔科学家哈尔·戈宾德·科拉纳(Har Gobind Khorana)[2].     

细菌遗传学之父——乔舒亚·莱德伯格

1900年孟德尔遗传定律的重新发现标志着遗传学的诞生,2000年人类基因组计划草图完成则标志着遗传学达到一个新高度.在100年时间内,遗传学经历了经典遗传学、生化遗传学、微生物遗传学、分子遗传学一直到今天的基因组遗传学等多个发展阶段,研究对象也从最初的高等生物(果蝇和玉米等)到微生物(真菌、细菌、病毒等),再到高等生物(小鼠等),一直到今天临床上的广泛应用(以人为研究对象的医学遗传学).     

试管婴儿技术的发展与探讨

 2010年诺贝尔生理学或医学奖授予了“试管婴儿之父”罗伯特·爱德华兹。试管婴儿技术是一项影响深远的重要技术,为人类辅助生育技术带来了重大变革。试管婴儿技术主要是融合了体外受精技术与胚胎移植技术,旨在帮助各种不孕不育症夫妇繁育后代。30多年来,在原有基础上,试管婴儿技术还发展演变出了胞内单精子注射以及胚胎移植前遗传诊断等其他方法,使得其功能大幅扩展。本文将对试管婴儿技术,发展历程和引发的伦理社会问题作一个简要介绍。     

·OH自由基诱导氧化磷酰化甲硫氨酸的pH效应

近年来,甲硫氨酸的辐射化学研究十分活跃,这是因为甲硫氨酸能快速清除·OH自由基而具有对生物的辐射保护作用。生物大分子的磷酰化作用亦越来越受重视,众所周知,在DNA和RNA中,磷酸酯是储存和传输能量的“生物能源库”;近年来基因调控研究的重大进展在于发现了蛋白质的可逆磷酰化作用,不仅是酶活性调节、基因表达调控、细胞生长调节等的关键环节,而且在解决肿瘤的发生与治疗、抗辐射损伤及抗衰老方面具有特殊作用。另外,磷酰化氨基酸及小肽已被证明具有药物性能。氨基酸是蛋白质的基本结构单位,因此研究磷酰化氨基酸的辐解机理对了解生物大分子磷酰化作用具有重要意义。     

岩浆与岩浆岩：地球深部“探针”与演化记录

岩浆是在地下形成的含挥发分的高温粘稠的硅酸盐或碳酸盐熔融体,由岩浆凝固而成的岩石称为岩浆岩或火成岩。用科学的方法来观察和解释它们,它们就不是一堆死气沉沉、枯燥无味的石头,而是一部引人入胜的“无字天书”。地球系统是一个整体,它是由从地心到地表的多个层圈构成的。岩浆是地球各层圈之间相互作用的产物,是地球各层圈之间物质和能量交换的重要使者。研究岩浆作用与岩浆岩有三个方面的意义：①岩浆岩及其所携带的深源岩石包体可以被称作探测地球深部的“探针”（lithoprobe）和“窗口”(window)。②岩浆岩也是板块运动与大地构造事件的记录,通过岩浆岩的研究,可以恢复古板块构造格局,追溯大地构造演化历史。③归根到底,是服务于人类社会对于合理利用资源,改善环境,减轻自然灾害的需求。     

瞬态吸收光谱研究水相中三丁基锡与·OH自由基反应机理

利用355 nm激光闪光光解技术研究了无氧和氧饱和两种条件下三丁基锡与亚硝酸水溶液的紫外光解反应. 实验表明,·OH自由基攻击三丁基锡阳离子(SnBu₃⁺)的正丁基生成SnBu₃⁺·OH 加合物, 其二级生成速率常数为(1.05±0.07)×10¹⁰ L·mol^-1·s^-1. SnBu₃⁺·OH 加合物在无氧时发生一级衰减, 其衰减速率常数为(3.50±0.32)×10⁵ s^-1; 氧饱和时, SnBu₃⁺·OH 加合物衰减速率比无氧时要快很多, 表明SnBu₃⁺·OH 加合物能迅速与O₂发生反应, 生成SnBu₃⁺·OHO₂ 加合物. 根据实验结果和动力学推导得到其二级生成速率常数为(6.4±1.3)×10⁸ L·mol^-1·s^-1.     

西去泥河湾——解读古人类与燕山隆升的历史

燕山山脉何时隆升?中国古人类何时出现?古黄河故道从何处入海?都是地学界、人类学界长期关注的科学问题。作者在考察泥河湾剖面的过程中,发现北京西山坡脚和延庆盆地都出露着上更新统马兰组的湖相地层,说明延庆涿鹿盆地是晚更新世之后大约2万年才抬升成海拔1km的高台,永定河、潮白河的上源白河在山区都呈深切河曲的特征也佐证了北京西山的快速隆升。考察途中所见下花园鸡鸣山推覆构造和盆山间隔地貌,是晚中生代燕山运动形成的推覆褶皱造山带遗留的痕迹。阳原附近的"泥河湾盆地",因1923年英国地质学家巴尔博发现相当于欧洲早更新世"维拉弗朗动物群"的"泥河湾动物群"而闻名于世。所考察的阳原化稍营郝家台台儿沟剖面包含了从上新世到第四纪晚更新世的全套地层,是全球最好的第四纪剖面之一,剖面岩性和生物化石表明这里从上新世到第四纪晚更新世一直保持着湖盆沉积的环境,有利于古人类生存繁衍。近年闵隆瑞等在小长梁下更新统泥河湾组中发现了古人类化石(腿骨),使距今40万年的"北京猿人"向前推进到距今150多万年的"泥河湾人",是古人类研究的重大突破。从上新世到第四纪晚更新世,由大同蔚县阳原和涿鹿延庆盆地组成的"泥河湾盆地"一直和华北冲积平原保持着近于同一水准面,古黄河北支故道很可能自西向东从大青山南古河套盆地经上述盆地群沿白河向东注入渤海,它们现在的千米海拔是晚更新世末快速隆升造成的,这次快速隆升也同时造成了燕山山脉的整体隆升,以致成为现今分隔辽河水系与黄河水系的分水岭。     

“气候门”与20世纪增暖的千年历史地位之争

2009年哥本哈根世界气候大会召开前夕的“气候门”(climategate)事件,将科学界对过去千年温度变化的“曲棍球杆曲线”(hockey stick)之争推向顶点。介绍了这一争议的始末,并根据相关文献对这一争议中的两个关键问题“中世纪暖期与小冰期是否在全球广泛存在、20世纪是否为过去千年最暖”进行了综述。结果显示：尽管大尺度的地表温度重建结果存在不确定性,但随着近20年来全球代用资料的不断丰富和研究方法的改进,大尺度温度变化重建结果的不确定性逐步降低,争议各方的观点正在逐步接近。特别是最新的研究结果显示：虽然20世纪增暖迅速,温暖程度也很明显,但在过去千年中并不是空前的。     

蛋白质分子α螺旋结构的发现

笔者具体介绍了蛋白质分子α螺旋结构的发现过程。鲍林是怎样在了解蛋白质组成和X射线研究的实验成果的基础上,从结构化学的角度认识到在蛋白质中氢键的性质和作用,揭示了肽基的刚性平面性质,从而发现了蛋白质分子的α螺旋结构的。     

物理学中的世纪难题：高能宇宙线的起源之“谜”*

  自从20世纪20年代宇宙线被发现以来,其起源问题一直为人们所困惑。这一未解之谜也因此被列入21世纪11大科学难题之中。在宇宙线起源的探寻中,不受磁场偏转影响的中性成分（如光子和中微子）很自然的成为宇宙线源头的信使。此外,通过测量受磁场影响微小的高能（>50 EeV）带电粒子,也可以获取源的信息。通过大量的实验研究,γ天文学取得了巨大成就,并有望破解世纪之谜。为了提高地面探测器的观测能力,发展宽视场和高灵敏度的巡天扫描探测手段有着至关重要的意义。位于中国西藏羊八井国际观测站的两个实验所采用的正是这种大气簇射的测量方法,它们分别是中意合作ARGO实验和中日合作ASγ实验。为获得更高灵敏度,笔者提出了在西藏羊八井建立集5种探测手段于一身的的大型复合实验阵列(LHAASO)。本文对宇宙线观测的发展历程以及前景做了详细介绍,在后半部分对LHAASO的物理背景和实验方案进行了详尽的阐述。     

冯·卡门与卡门涡街

美国宇航局2009年5月公布了自1959年8月14日拍摄第一张卫星照片以来,所选出的50年十佳地球卫星照片,排在十佳照片第一张的是"冯·卡门涡街",从而引起了人们对冯·卡门和卡门涡街的兴趣和关注.     

Rb(NTO)·H2O的制备、晶体结构和热分解机理

通过3-硝基-1,2,4 -三唑-5-酮(NTO)的水溶液与碳酸铷反应, 得到Rb(NTO)·H₂O晶体,测定它的单晶结构.该晶体属单斜晶系,空间群为P2₁/n.晶体结构参数为：a = 0.633 0(1) nm, b = 0.824 1(2) nm, c = 1.296 4(3) nm; β= 97.90(1)o; V = 0.669 9(2) nm³, Z = 4, D_c = 2.306 g/cm³, μ= 7.365 mm^-1, F(000) = 448. 铷与氮和氧形成八配位的配合物, 该配合物通过配位键和氢键堆积为层状结构. 并对热行为进行了探讨.     

陆地棉×索马里棉(G.somalense)杂种的研究和利用

棉属野生种索马里棉种(G.somalense,Hutch)原产于非洲东北部沙漠地带,属于E_2染色体组,2n=26.该棉种具有抗干旱和抗棉铃虫特性,目前,国内外对于该棉种的开发和利用,至今没有成功的报道.1984年我组采用种间杂交,施用植物生长激素(GA3,50×10~(-6)g,NAA40×10~(-6)g),杂种胚离体培养,及同步利用秋水仙碱溶液进行染色体加倍一正套技术,成功地得到可育的陆地棉与索马里棉(G. somalense)的杂种F_1植株,经过回交和多年人工选