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《淺談結(jié)構(gòu)化學(xué)與生命科學(xué)》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在應(yīng)用文檔-天天文庫(kù)。
1、淺談結(jié)構(gòu)化學(xué)與生命科學(xué)關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)化學(xué)；生命科學(xué)；研究方法前言毫無疑問，生命科學(xué)與化學(xué)有著密不可分的聯(lián)系，我甚至認(rèn)為生命科學(xué)就是用化學(xué)來解釋生命。然而，僅僅知道一種物質(zhì)的化學(xué)成分是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，結(jié)構(gòu)才是其功能的基礎(chǔ)。我們知道，構(gòu)成元素相同的物質(zhì)，由于結(jié)構(gòu)不同，可能在功能上就相去甚遠(yuǎn)：左、右旋光物質(zhì)的不同生理作用就是一個(gè)很好的例子。但是，我們不能孤立地來闡述生命科學(xué)與結(jié)構(gòu)化學(xué)的關(guān)系，也就是說不能把生命科學(xué)看成一塊，再把結(jié)構(gòu)化學(xué)看成另一塊，然后再說明他們間千絲萬(wàn)縷的聯(lián)系；我認(rèn)為，結(jié)構(gòu)化學(xué)與生命科學(xué)是揉合在一起的，很多結(jié)構(gòu)化學(xué)家在生命科
2、學(xué)領(lǐng)域就有不凡的建樹。鮑林就是以化學(xué)向生物學(xué)滲透的先驅(qū)者，他不僅進(jìn)行了大分子研究，還對(duì)鐮刀形細(xì)胞貧血分子病和大腦化學(xué)進(jìn)行了大量的研究。然而我認(rèn)為，最能體現(xiàn)結(jié)構(gòu)化學(xué)與生命科學(xué)揉合一體的歷史故事，就是鮑林與沃森和克里克關(guān)于DNA結(jié)構(gòu)之爭(zhēng)。在這個(gè)過程中，我們無法定義他們到底是化學(xué)家還是生物學(xué)家。而且，結(jié)構(gòu)化學(xué)的知識(shí)不僅為他們建立模型提供了理論支持，而且在幫助他們判別真理與謬誤、為他們的結(jié)論提供事實(shí)支持等方面起到了至關(guān)重要的作用。從這個(gè)故事中我們不僅可以看出，解決DNA結(jié)構(gòu)這個(gè)世界性的生命科學(xué)課題，是許多化學(xué)家、物理學(xué)家、晶體學(xué)家、生化
3、學(xué)家共同努力的結(jié)果，而且能受到許多在科學(xué)研究上的啟發(fā)。在多學(xué)科交叉滲透的今天，我們更不能僅僅只重視專業(yè)課的學(xué)習(xí)，必須同時(shí)汲取其他學(xué)科的知識(shí)，為將來的研究打下基礎(chǔ)。在一九二四年以前，沒有一個(gè)人真正懂得DNA的重要性。但就在那一年，科學(xué)家羅伯特?福爾根發(fā)現(xiàn)了一種方法能將DNA染成淡紫色。在這種方法的幫助下，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)DNA僅存在于細(xì)胞核中。到了一九三一年，科學(xué)家喬基姆?哈默林用實(shí)驗(yàn)證明了植物長(zhǎng)成什么樣子完全取決于細(xì)胞核。隨后的一切實(shí)驗(yàn)事實(shí)都表明，發(fā)出遺傳信息的正是細(xì)胞核里的DNA。于是，在美洲和歐、亞、非三洲各試驗(yàn)室里的人們都開始
4、研究這個(gè)問題。在美國(guó)，著名的化學(xué)家萊納斯?鮑林開始了對(duì)DNA的研究。在劍橋大學(xué)的卡文迪斯實(shí)驗(yàn)室里，英國(guó)人弗朗西斯?克里克和美國(guó)人詹姆斯?沃森也著手進(jìn)行對(duì)奇異的DNA結(jié)構(gòu)的探索。這是一場(chǎng)用結(jié)構(gòu)化學(xué)來解釋生命科學(xué)的競(jìng)賽，也是“一個(gè)遠(yuǎn)方傳奇大力士被兩個(gè)無名小卒砍倒的故事”。雖然我們已經(jīng)知道了這場(chǎng)競(jìng)賽的結(jié)果，但我認(rèn)為，這一探索的過程更讓人留下深刻的印象。我將雙方的研究進(jìn)行了一些對(duì)比，確實(shí)從中學(xué)到了一些東西，希望和大家一起探討。一、雙方的開端：當(dāng)時(shí)的鮑林已經(jīng)是化學(xué)界的“權(quán)威”，他致力于蛋白質(zhì)的研究。1951年夏天，鮑林開始深入研究有關(guān)DN
5、A的材料，并常常找人討論。他認(rèn)為，與蛋白質(zhì)相比，弄清DNA的結(jié)構(gòu)不會(huì)很難，“這算不上一個(gè)最為緊迫的問題”。DNA在重量上是染色體的一種重要成分，但蛋白質(zhì)也一樣。大多數(shù)學(xué)者認(rèn)為，蛋白質(zhì)部分最有可能包含著遺傳的信息。相對(duì)而言，DNA似乎就比較簡(jiǎn)單了，它很可能只是一種結(jié)構(gòu)性的成分，只是用來幫助染色體折疊和打開的。鮑林就這樣認(rèn)為。在1952年初，幾乎所有重要的遺傳學(xué)學(xué)者都持這一種觀點(diǎn)。我們可以看看后來鮑林自己的話：“我以前就知道DNA是一種遺傳物質(zhì)的論點(diǎn)，然而我沒有接受這一論點(diǎn)。你們知道，那時(shí)我正熱衷于蛋白質(zhì)的研究，我認(rèn)為蛋白質(zhì)最有可能
6、是遺傳物質(zhì)，不可能是核酸當(dāng)然，核酸也有作用。在我著述的有關(guān)核酸的文字材料中，我總會(huì)提到核蛋白的概念。當(dāng)時(shí)，我考慮得更多的是蛋白質(zhì)，而不是核酸?！彪m然如此，鮑林還是著手研究DNA的結(jié)構(gòu)。此時(shí)，他需要清晰的DNAX光照片，他曾先后寫信給相片持有者物理學(xué)家威爾金斯（英國(guó)）及其上司，但均遭拒絕。1951年11月，《美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)學(xué)報(bào)》上刊登了一篇論述DNA結(jié)構(gòu)的文章。鮑林據(jù)其深厚的結(jié)構(gòu)化學(xué)基礎(chǔ)，一下子就看出這篇文章的結(jié)果是錯(cuò)的；同時(shí)，此事刺激了他開始思考DNA是如何構(gòu)筑起來的問題。鮑林設(shè)想，如果堿基朝外，那么螺旋的內(nèi)核就應(yīng)當(dāng)是由磷酸堆積起
7、來的。磷酸聚集在中間，堿基朝外，這與X射線的資料是“吻合”的。在鮑林的頭腦中，DNA結(jié)構(gòu)的問題就已經(jīng)轉(zhuǎn)化為如何將磷酸堆積在一起的問題了。我們現(xiàn)在知道，鮑林的這一開端是錯(cuò)的，并最終使他敗給了沃森和克里克。另外還必須一提的是，鮑林對(duì)DNA研究總是被各種事務(wù)打斷，使他曾多次中斷自己的思路。是否是因?yàn)轷U林沒能看到威爾金斯的相片而導(dǎo)致他的失敗呢？暫且不回答這個(gè)問題，我們先來看看沃森和克里克是如何開始的。在戰(zhàn)爭(zhēng)期間，克里克原來是從事武器方面研究的。后來他決定研究生物。于是他到劍橋大學(xué)學(xué)習(xí)分子學(xué)。至于沃森，他本來就一直在研究DNA。他到劍橋大
8、學(xué)是為了對(duì)此作進(jìn)一步的研究。他們都是熱心探索的人。“沃?克組合”相對(duì)于鮑林的地位可以說是“一個(gè)在天，一個(gè)在地”，他們并沒有引起人們多大的重視，也沒有引起鮑林的注意。他們就憑著一股勁和對(duì)目標(biāo)的執(zhí)著追求開始了他們的研究。還必須提到的是另外兩位對(duì)他們的成功起著至關(guān)重要
