X光结晶学
你可能从来没有听说过X光结晶学的名字,也不知道这是门什么样的学问,但是,就像你即使不明白重力是怎么回事,可它却还是会实实在在地影响着我们的生活一样,X光结晶学也在科学生活中影响着一系列学科的进步。没有它,生物学、冶金学、化学都不会在几十年间取得这样大的进展。
X光结晶学基本上可以算是显微镜学的一种,但是,世界上还没有一台显微镜可以把组成物质的原子放大,而X光结晶学就填补了这项空白。科学家们让X光透过细小的结晶粒,把资料记录下来,然后根据折射光线的模式,进行大量的计算工作,最后还原出立方体结构,也就是原子的立体图。20世纪最大的一项科研成果——脱氧核糖核酸(DNA)的立体结构能为人所知,便是X光结晶学的功劳。其他一些物质,如肌红蛋白、血红蛋白等的原子结构也是通过X光结晶学得到的。
X光结晶学还帮助科学家们洞悉了几种物质的立体结构。比如,伤风及感冒病毒的立体结构,这将有利于科学家找到它们的致病原因并削弱其功能,从而可以有效地治疗感冒。一些跟DNA有接触的分子,它们是开启或关闭遗传因子的钥匙,了解了它们的结构,有利于科学家寻找到医治某些疾病的方法。在治疗艾滋病方面,X光结晶学也有其独到的作用。X光结晶学对制药业非常重要。专家认为,只要人们能掌握与某种疾病有关的蛋白质的立体结构,进而研究它的特点和发病过程,就可以采取相应对策,研制出针对这些疾病的药物来。因此,X光结晶学很受重视。
当然,用X光结晶学解析原子结构是件很困难、很繁琐的工作。科学家取得了结晶粒折射光线的模式,还要进行大量的计算工作。以典型蛋白质为例,科学家先要取得3万个折射光线参数,然后进行10万个计算程序的运算,才能取得其结构模式。如果没有超级计算机帮助的话,10万个程序的计算就要花上10年时间。
科学家依靠X光结晶学已经取得了1000多种蛋白质的结构了,到2000年,这个数目可以达到2万个,总有一天,人们可以找到生命本身的结构。