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結構生物學是以生物大分子的特定空間結構及結構的特定運動與其生物學功能的關係為基礎,闡明生命現象的學科。研究特殊分子的性質以及分子間的相互作用,如膜蛋白的拓撲學、蛋白質的二級結構中殘基的接近和移動以及蛋白質的三級摺疊等。

 

1 結構生物學 -概述

什麼是結構生物學?生物大分子要發揮功能,必須滿足兩個條件。第一,凡要發揮功能和活性的生物大分子必須具有特定的,自身特有,相對穩定的三級結構。第二,結構運動。任何的破壞促使沒有穩定的三級結構和結構運動,生物大分子是很難發揮生物功能或活性的。那麼,結構生物學研究什麼呢?按我的看法,是以生物大分子三級結構的確定作為手段,研究生物大分子的結構功能關係,探討生物大分子的作用機制和原理作為研究目的。結構生物學是近代生物學發展過程中,定量闡明生命現象的一門科學,這個是我對結構生物學的看法。生物大分子的三級結構和結構功能研究的結構生物學已經成為生命科學當前的前沿和帶頭學科。

2 結構生物學 -解釋


結構生物學主要是用物理的手段,用X-射線晶體學,核磁共振波譜學,電鏡技術等物理學技術來研究生物大分子的功能和結構.來闡明這些大分子相互作用中的機制。大家可以看到在結構生物學中強調結構和功能的研究技術,沒有這些技術,就沒有結構生物學。

 

3 結構生物學 -發展


    結構生物學的發展經過以下幾個階段:結構生物學起源於上世紀五十年代眾所周知的 Waston Crick 發現了 DNA雙螺旋結構,建立DNA的雙螺旋模型。60年代 當時的開文迪許實驗室的M.Perutz J.Kendrew 用X-射線晶體衍射技術獲得了球蛋白的結構.由於X射線晶體衍射技術的應用,使我們可以在晶體水平研究大分子的結構,在分子原子基礎上解釋了大分子.由於他們開創性的工作,Waston ,Crick獲得了1962年的諾貝爾生理學與醫學獎,M.Pertt和J.Kendrew獲得了同年的化學獎.從那時起,技術的發展就成為結構生物學發展最重要的決定因素。60到70 年代,在同一實驗室的他們又發展了電子晶體學技術 ,當時的研究對象主要是有序的,對稱性高的生物體系,如二維的晶體和對稱性很高的三維晶體。 70-80年代 ,多維核磁共振波譜學的發明使得在水溶液中研究生物大分子成為可能,水溶液中的生物大分子更接近於生理狀態.最近二十年,80年代到本世紀初,冷凍電子顯微鏡的發明,這種技術的發明使我們不僅能夠研究生物大分子在晶體狀態和溶液狀態的結構,而且能夠研究研究複雜 的大分子體系(molecular complex)超分子體系,這就是細胞器和細胞.可見結構生物學的發展過程經歷了從結晶到溶液再到大分子體系,超分子體系,如核糖體(ribosome),病毒,溶酶體(lysosome),線粒體等.

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