从宇宙之巨到分子之微

今年,瑞典皇家科学院诺贝尔奖委员会工作非常出色。他们精心选拔的诺贝尔奖项得主,即使不是家喻户晓的名字,也是在相当广阔的领域里颇具影响的人物。物理学奖项授予了一项宇宙学研究成果,该成果使宇宙学家能够把第一颗恒星形成前的宇宙模样描绘出来;生理学或医学奖项授予了一个被称为RNA干扰(RNAi)现象的发现——RNA干扰可以帮助细胞抗击病毒感染并且被广泛认为有可能成为一种新型抗癌药物的基础;化学奖授予了一项X射线晶体学研究成果,由于X射线晶体学主要用于检查生物大分子,该奖也可看作是一个额外的生理学奖。几十年来,化学奖一直是…     

有机化学的新进展

有机化学家们在分子中引入手征性,并利用新的色谱方法、计算机以及X-射线晶体学;在纯化技术、结构测定和合成等几方面也取得了重大的进展。     

科学在取得突破的同时,也遭受"损害"

1957年,约翰?肯德鲁(John C. Kendrew)和马克斯?佩鲁茨(Max F. Perutz)通过X射线晶体学方法揭示了第一个蛋白质结构——肌红蛋白的三级结构.之后,他们又确定了血红蛋白结构.作为一名生物无机化学家,我对此深感欣喜——观察着过去只能想象的东西,必定是一种非凡的体验.     

疾病的起端

在黑人中,首先发现了镰状细胞性贫血。对于这种镰状细胞性贫血的遗传基因,目前已有了新的认识。患这种贫血病的人,具有抗疟疾的能力。因此,这种疾病在非洲热带地区,肯定会有某些存在的价值。患有镰状细胞性贫血的病人,他们的体内所存在的这种疾病的遗传基因,是由他们的父母遗传的。如果一个孩体中仅遗传到一个遗传基因,他(她)就能抵御疟疾,但也不会患贫血。这样看来,从父母身上遗传到的不合理的基因,是不会影响他们抵抗疟     

蓬勃发展的生物技术

21世纪是生命科学、材料科学、信息科学的时代。但是很多人对生物技术到底是一项什么技术,并不是十分了解。我想就这一问题做一些简单介绍,供大家学习参考。生物学进入分子水平是20世纪50年代前后的大事,生物学自进入分子水平以来,其发展速度大有一日千里之势。分子水平给予了生命科学不可估量的活力和前景。由于X-射线晶体学和结构化学的发展,高档四元衍射仪和高倍电子显微镜的问世,通过X-射线晶体衍身技术,一些蛋白质晶体的三维结构可以测定;又由于800兆赫兹和900兆赫兹的高场超导核磁共振仪出现以及二维、三维核磁共振新实验技术不断发…     

用计算机帮助药物设计

剑桥大学的分子生物学方面的工作,展示了应用计算机来进行药物设计的前景。剑桥大学的Max Perutz博士和美国匹兹堡大学的Tom Abrahams博士,应用X-射线结晶学和计算机图解来描述两种不同的药物,是如何凝结红血素和血红蛋白的。两位博士,在不列颠医学理事会,美国华盛顿国家卫生研究院和美国科学基金会的赞助下,试验开     

探测人体细胞的X射线全息照相术

生物学家久已想往能获得在活细胞内发生的过程(如疾病如何破坏细胞)的三维图象.用现有的技术(光学显微镜和电子显微镜)进行这样仔细的检查是不可能的,但X射线全息照相术却有此可能. 这方面的两个新实验是:劳伦斯利物摩实验室     

X射线衍射的发现及其历史意义

正1912年弗里德里希、克尼平和劳厄成功观察到X射线透过硫酸铜晶体后的衍射斑点,X射线衍射的发现直接导致了两门新学科的诞生:X射线晶体学和X射线波谱学,也为人类认识物质结构开启了新视角。     

蓬勃发展的生物技术

21世纪是生命科学、材料科学、信息科学的时代.但是很多人对生物技术到底是一项什么技术,并不是十分了解.我想就这一问题做一些简单介绍,供大家学习参考.生物学进入分子水平是20世纪50年代前后的大事,生物学自进入分子水平以来,其发展速度大有一日千里之势.分子水平给予了生命科学不可估量的活力和前景.由于X-射线晶体学和结构化学的发展,高档四元衍射仪和高倍电子显微镜的问世,通过X-射线晶体衍身技术,一些蛋白质晶体的三维结构可以测定;又由于800兆赫兹和900兆赫兹的高场超导核磁共振仪出现以及二维、三维核磁共振新实验技术不断发展,使溶液中蛋白质的三维结构测定也成为现实,因此进入分子水平的生物学发展很快.     

计算机图形学前程看好

有些时候,一张图片的效果胜过千言万语。举个例子说,肺癌肿瘤的图片就能与多媒体数据库媲美,它能使医生勾画出可能拯救生命的治疗方案。一张计算机微生物视频图能帮助生物学家解释单个细胞是怎样形成的一个三维虚拟汽车图形还能作为样板车,让设计人员据此设计出外观更新颖、功能更为齐全的车辆。由于计算机图形学应用范围的日益扩大,才有可能促成这样的伟绩。60年代中期由计算机科学宗师们——犹他大学的大卫·伊万兄弟（DavidEvans）和伊凡·苏特兰德（IvanSutherland）——规定的适用范围,已大大超过仅限于数字式图形的局限,开始…     

Fourier变换系统中相位恢复的递推方法

Fourier变换系统中的相位恢复问题在天文学、衍射光学、电子显微学、X射线晶体学、全息成像以及逆源问题等领域都有重要应用。在实际问题中直接测量的数据常常只是波场的强度分布,而波场的相位分布往往很难直接测量,甚至是不可能的。因此,从强度测量数据来恢复相位分布的问题一直受到人们广泛的关注。 Fourier变换系统中的相位恢复问题就是用已知输入平面波函数f(x)的模|f(x)|和输出平面波函数F(u)的模,|F(u)|重构函数f(x)(或F(u)),其中F(u)是f(x)的Fourier变换,即 F(u)=integral from n=-∞ to ∞(f(x)e~(-2πjux)dx)     

一种新型的透视诊断仪器

如果人体是透明的,医生诊断疾病会容易得多。x射线和电子计算机体层扫描仅适用于骨骼和其它少数几种组织,x射线对人体还有轻微损害。而核磁共振扫描器(NMR)利用磁场和无线电波能显示出人体内部图象,这一仪器很有希望提供人体每一部分的清晰影象而对人体毫无危害。经过三年的研究和大约一万名病人试用以后,新一代更强有力的NMP已投放市场。     

细胞色素b5与细胞色素c的结合

生物大分子之间的结合和识别是生命活动中最基本的过程,研究细胞色素b_5和细胞色素c的结合,有助于认识生物大分子之间的相互作用和生物体中的长程电子转移反应.Mauk等人利用紫外可见差谱研究了细胞色素b_5和细胞色素c之间的相互作用,发现两者形成1:1的蛋白络络合物.计算机模拟结果表明牛肝细胞色素b_5和酵母iso-1-细胞色素c有两种主要的结合方式:一种是细胞色素b_5上的Glu44,Glu48,Asp60和血红素b上的丙酸根依次与细胞色素c上的Lys27,Arg13,Tml 72(trimethyllysine)和Lys79形成盐键;另外一种结合方式是细胞色素b_5上的Glu48,Glu56,Asp60和血红素b丙酸根与细胞色素c上的Arg13(或者Lys 13),Lys 87,Lys 86和Tml 72形成盐键.Rodgers和Sligar用高压法结合定点突变技术研究了牛肝细胞色素b_5和马心细胞色素c之间的结合,证明细胞色素b_5是通过第一种方式与细胞色素c结合,而Glu56并没有参与蛋白间的结合.     

蛋白质结构的研究带来治癌药物的希望

美国和日本的科学家首次测定了一个致癌基因蛋白质的三维结构.分子生物学家或许可根据这一信息设计使这种蛋白质失活并阻止癌细胞分裂的药物。同样,这一工作也将有助于科学家了解正常细胞的分子怎样相互发生分裂起始的信号。研究人员观察了最通常的原癌基因之一的称为ras的基因。人们已在膀胱癌、乳房癌、肺癌以及40％的人类结肠癌中发现了这种原癌基因.ras一词是鼠肉瘤的缩写,它是在恶性细胞型中首次发现的原癌基因.     

Pb-Bi-Sr-Ca-Cu-O系列107K单相超导体的晶体学数据及X射线粉末图的标定

Maeda等在Bi-Sr-Ca-Cu-O系统中发现了两种超导相(85K和105K)。在这些化合物中,Pb的替代有利于超导性的提高和结构的稳定性。最近史凡等用名义组分为(Pb,Bi),Sr_2Ca_3Cu_4Oy经温度为870—880℃的长时间烧结后成功地得到了107K的超导单相物质。本文研究仅限于对该单相物质用X射线粉末法测定其晶体学参数。     

核磁共振成象显微镜学新技术

核磁共振(NMR)成象显微镜学新技术,目前在医疗成象方面是可以超过通常X射线计算机层析扫描的一种确定的新技术。它可以不经切片、固定与着色等手续在完整的生命系统中进行。所见细胞核清晰可见,细胞质显示了异质性。核磁共振在细胞质、细胞核和化学转换成     

链式反应

新科学的诞生法国物理学家亨利·贝可勒尔(HenriBec-querel)发现铀元素能以一种肉眼无法看见的射线释放能量。1898年,玛丽·居里(MarieCurie)和皮埃尔·居里(PierreCurie)发现了其他具有放射现象的元素。英国物理学家欧内斯特·卢瑟福(ErnestRutherford)发现了两种形式的射线,他将它们分别称为α射线和β射线。后来人们发现这些射线都是高能量的微粒。1911年,卢瑟福发现了原子核。从此科学的新分支——核物理学诞生了。黑暗中的撞击两位德国放射化学家奥托·哈恩(OuoHahn)以及弗雷茨·斯特拉斯曼(FritzStrassman)用中子轰击铀原子核,成…     

中国学者施一公获爱明诺夫奖

正北京时间3月31日晚11点,当地时间下午5点,在斯德哥尔摩音乐厅举行的瑞典皇家科学院年会的颁奖典礼上,瑞典国王卡尔十六世·古斯塔夫为清华大学施一公教授颁发2014年爱明诺夫奖(Gregori Aminoff Prize)。奖励他过去15年运用X-射线晶体学在细胞凋亡研究领域做出的杰出贡献。爱明诺夫奖是由瑞典皇     

同步加速器辐射的研究与应用

环形加速器中的相对论带电粒子可以发射出从X射线直到远红外波长范围的电磁辐射。许多技术特别是X射线散射、光谱和紫外线发射等可以开拓利用它的高强度、可调性和准直能力。最近十年,同步辐射源在世界上有了很大发展。这种辐射的强度高,可调性好,可用来进行化学、物理、生物和材料科学方面的许多新实验。用在X射线晶体学研究中,可以收集几微米大小的很小样品和短至一毫秒时间的数据。用其它技术能探查重要技术材料中的杂质和金属蛋白中金属原子的局部结构。同步辐射(SR)还不仅对紫外光区而且对X射线能区的表面化学有着重大影响。     

1992年诺贝尔奖(自然科学)获奖成果简介

医学奖两名美国科学家埃德蒙·费希尔(72岁)和埃德温·克雷布斯(74岁)由于他们在50年代关于“可逆的蛋白质磷酸化作用“方面的发现而于10月11日分享1992年诺贝尔医学奖。他们的成果能帮助科学家了解;环孢菌素药物是怎样防止移植的器官被排斥的;为什么有些癌症会发展以及人体怎样调动糖来产生能量。诺贝尔评奖委员认为,这两名生化学家在西雅图的华盛顿大学提纯和鉴定了第一种酶,这种酶有助于通过磷酸化过程的作用控制蛋白质的相互作用。他们的基本发现开创了一个研究领域,这一领域目前是最活跃、范围最广的研究领域之一。磷酸化作用通过改变蛋白质的化学性质来控制其活动。根据这一过程,一种酸激活蛋白质,而另一种酶使蛋白质失活。在这一过程中,不平衡就会致病。研制出能对付这种不平衡的药物将是医学对人类的重大贡献。