結(jié)構(gòu)生物學(xué)百科知識(shí)點(diǎn)
結(jié)構(gòu)生物學(xué)(structuralbiology)
主要用物理學(xué)方法，配合生物物理和分子生物學(xué)方法研究生物大分子結(jié)構(gòu)與功能的新學(xué)科，它已成為分子生物學(xué)中最精確和最有成效的一個(gè)分支。各個(gè)層次的生命活動(dòng)，都需要在分子水平上進(jìn)行物質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能的研究才能最終闡明其本質(zhì)。近年來結(jié)構(gòu)生物學(xué)的發(fā)展，一直在影響著生物物理學(xué)的面貌。當(dāng)前研究的主要內(nèi)容為蛋白質(zhì)及其受體、酶蛋白、通道蛋白以及與基因調(diào)控密切相關(guān)的核酸結(jié)合等的結(jié)構(gòu)與功能，主要研究手段有X射線晶體衍射分析、核磁共振、電子晶體學(xué)、電鏡三維重組、中子衍射及各種光譜技術(shù)等。
定義
什么是結(jié)構(gòu)生物學(xué)?生物大分子要發(fā)揮功能，必須滿足兩個(gè)條件。第一，凡要發(fā)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(duì)穩(wěn)定的三級(jí)結(jié)構(gòu)。第二，結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)。沒有穩(wěn)定的三級(jí)結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，生物大分子是很難發(fā)揮生物功能或活性的。那么，結(jié)構(gòu)生物學(xué)研究什么呢?按我的看法，是以生物大分子三級(jí)結(jié)構(gòu)的確定作為手段，研究生物大分子的結(jié)構(gòu)功能關(guān)系，探討生物大分子的作用機(jī)制和原理作為研究目的。結(jié)構(gòu)生物學(xué)是近代生物學(xué)發(fā)展過程中，定量闡明生命現(xiàn)象的一門科學(xué)，這個(gè)是我對(duì)結(jié)構(gòu)生物學(xué)的看法。生物大分子的三級(jí)結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)功能研究的結(jié)構(gòu)生物學(xué)已經(jīng)成為生命科學(xué)當(dāng)前的前沿和帶頭學(xué)科。
結(jié)構(gòu)生物學(xué)主要是用物理的手段，用X-射線晶體學(xué)，核磁共振波譜學(xué)，電鏡技術(shù)等物理學(xué)技術(shù)來研究生物大分子的功能和結(jié)構(gòu).來闡明這些大分子相互作用中的機(jī)制。大家可以看到在結(jié)構(gòu)生物學(xué)中強(qiáng)調(diào)結(jié)構(gòu)和功能的研究技術(shù)，沒有這些技術(shù)，就沒有結(jié)構(gòu)生物學(xué)。
發(fā)展
結(jié)構(gòu)生物學(xué)的發(fā)展經(jīng)過以下幾個(gè)階段:結(jié)構(gòu)生物學(xué)起源于上世紀(jì)五十年代眾所周知的Waston Crick 發(fā)現(xiàn)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)，建立DNA的雙螺旋模型。60年代當(dāng)時(shí)的開文迪許實(shí)驗(yàn)室的M.Perutz J.Kendrew用X-射線晶體衍射技術(shù)獲得了球蛋白的結(jié)構(gòu)。由于X射線晶體衍射技術(shù)的應(yīng)用，使我們可以在晶體水平研究大分子的結(jié)構(gòu)，在分子原子基礎(chǔ)上解釋了大分子.由于他們開創(chuàng)性的工作，Waston Crick獲得了1962年的.諾貝爾生理學(xué)與醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)，M.Pertt和J.Kendrew獲得了同年的化學(xué)獎(jiǎng).從那時(shí)起，技術(shù)的發(fā)展就成為結(jié)構(gòu)生物學(xué)發(fā)展最重要的決定因素。60到70 年代，在同一實(shí)驗(yàn)室的他們又發(fā)展了電子晶體學(xué)技術(shù) ，當(dāng)時(shí)的研究對(duì)象主要是有序的，對(duì)稱性高的生物體系，如二維的晶體和對(duì)稱性很高的三維晶體。70-80年代 ，多維核磁共振波譜學(xué)的發(fā)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于生理狀態(tài).最近二十年，80年代到本世紀(jì)初，冷凍電子顯微鏡的發(fā)明，這種技術(shù)的發(fā)明使我們不僅能夠研究生物大分子在晶體狀態(tài)和溶液狀態(tài)的結(jié)構(gòu)，而且能夠研究研究復(fù)雜 的大分子體系(molecular complex)超分子體系，這就是細(xì)胞器和細(xì)胞.可見結(jié)構(gòu)生物學(xué)的發(fā)展過程經(jīng)歷了從結(jié)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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