課件1-生物化學(xué)雜亂chapter0preface

Tel：84706369;E-mail:歡迎走進(jìn)生物化學(xué)的課堂！主講人：修志龍輔講：戴建英主講人個人簡介修志龍，博士，教授，博士生導(dǎo)師。1987年畢業(yè)于清華大學(xué)化工系，1990年獲大連理工大學(xué)生物化工碩士學(xué)位后留校工作，1995-1997年在德國國家生物技術(shù)研究中心進(jìn)修訪問兩年，2005年和2007年分別到英國牛津大學(xué)和德國漢堡工業(yè)大學(xué)進(jìn)行一個月和半年的訪問研究。主要從事生物催化轉(zhuǎn)化與分離方面的研究工作，主持完成了3項國家自然科學(xué)基金、1項國家“十五”科技攻關(guān)項目、1項“863”計劃項目，目前參加2個“973”項目，2項“863”計劃項目。在國內(nèi)外學(xué)術(shù)期刊上共發(fā)表256余篇論文、國際會議論文65篇，申報中國發(fā)明專利44項，已有27項授權(quán)，獲一項遼寧省技術(shù)發(fā)明二等獎,主譯一部專著《代謝工程的途徑分析與優(yōu)化》，參加一部專著(生物工程下游技術(shù))的編寫，主編《生物化學(xué)》教材，參加《生物化學(xué)工程》教材的編寫。主要研究方向生物催化與轉(zhuǎn)化生物分離工程生物過程與系統(tǒng)工程探討話題生物/生命尊重生命/敬畏生命/關(guān)愛生命生物倫理生物安全生物工程/生物技術(shù)如何度過大學(xué)生活？怎樣學(xué)好生物化學(xué)？Biochemistry

Preface/IntroductionWhatisBiochemistry?Whatisalife?Whatbasicpropertiesdoesalifehave?HistoryofBiochemistryContentofBiochemistryTextEffectsofwaterinlife.1.WhatisChemistry?Chemistryisthesciencethattriestounderstandthepropertiesofsubstancesandthechangesthatsubstancesundergo.Chemistryisacentral,useful,andcreativescience.

化學(xué)的基本知識化學(xué)是一門試圖了解物質(zhì)的性質(zhì)及其變化的學(xué)科，是一門具有中心性、實用性和創(chuàng)造性的學(xué)科?；瘜W(xué)揭示了物質(zhì)世界的統(tǒng)一性：原子單質(zhì)離子化合物元素分子化學(xué)的分支學(xué)科InorganicchemistryOrganicchemistryChemistryAnalyticalchemistry Physicalchemistry BiochemistryApplicationofchemistryinsocietyDailylife:Clothing,food,housing,transportation,dailychemicalsHealthandpharmaceuticalproductsEnvironment(pollution&preventing)ComputerandelectronicsPetroleumindustryAgriculturalchemicals化學(xué)與社會化學(xué)的實用性與創(chuàng)造性2.WhatisBiochemistry?生命是生物化學(xué)的研究對象。研究生命體的化學(xué)組成和生命過程中的化學(xué)變化。生命中的化學(xué)本質(zhì)、物質(zhì)統(tǒng)一性、物質(zhì)和能量的轉(zhuǎn)化……什么是生命？生命科學(xué)？生物學(xué)：微生物學(xué)、動物學(xué)、植物學(xué)、生物化學(xué)與分子生物學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)生命科學(xué)：生物學(xué)、農(nóng)、林、醫(yī)、藥、交叉學(xué)科生物學(xué)是生命科學(xué)的基礎(chǔ)生命是具有遺傳變異特征的有機體基于生物學(xué)的交叉學(xué)科生物學(xué)化學(xué)化工物理電信材料數(shù)學(xué)環(huán)境生物化學(xué)、生物化工、生物物理、生物數(shù)學(xué)、計算生物學(xué)、環(huán)境生態(tài)學(xué)、環(huán)境生物工程、生物信息學(xué)、生物材料。。。生命化學(xué)的分支學(xué)科(Bio)-Inorganicchemistry(Bio)-Organicchemistry(Bio)-Analyticalchemistry (Bio)-Physicalchemistry

BioChemistry化學(xué)是生物化學(xué)的基礎(chǔ)1)蛋白質(zhì)序列測定2) DNA序列測定（HumanGenomeProject,HGP）3) 固相合成與PCR(PolymerizationChainReaction)（DNA指紋）4)分析化學(xué)（氣相、液相色譜）生物化學(xué)在生命科學(xué)與技術(shù)中的基礎(chǔ)地位

生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)資金、市場、管理生物技術(shù)（基因工程、細(xì)胞工程、蛋白質(zhì)/酶工程、發(fā)酵工程、生物化學(xué)工程）工程學(xué)

生命科學(xué)（生物化學(xué)、微生物學(xué)、遺傳學(xué)、免疫學(xué)、細(xì)胞學(xué)、分子生物學(xué)、生理學(xué)）基礎(chǔ)科學(xué)（生物學(xué)、化學(xué)、物理學(xué)、信息學(xué)）3.HistoryofBiochemistry1783，LavoisierandLaplace,研究燃燒和呼吸；1857,巴斯德創(chuàng)立細(xì)菌學(xué)；1859，Darwin’sevolutionarytheory；1877，Biochemistry;20thcenturyNobelprizeinChemistry,PhysiologyandMedicine1928—1939，F(xiàn)leming,Discoveryofpenicillin1953,JamesWatsonandFrancisCrick,DNAdoublehelixmodel微生物學(xué)法國人巴斯德的細(xì)菌學(xué)說（1857年）釀酒和牛奶變酸以及疾病都是由細(xì)菌（醋酸桿菌、病菌）引起的巴氏消毒（滅菌）法——60℃，30分鐘

高溫滅菌——121℃（1atm），15-20min法國人巴斯德（1857年）Darwin’sevolutiontheory

(Macroevolution)達(dá)爾文（CharlesDarwin,1809-1882）,英國偉大的博物學(xué)家，著有《物種起源》，創(chuàng)立了科學(xué)的進(jìn)化論。第一次對許多世紀(jì)以來一直令人迷茫的問題“我們來自何方”做出了科學(xué)的回答。8歲時的問題：“人類最早的媽媽是誰？”你是一只美麗的猴子變來的。(1809-1882)就讀劍橋大學(xué)神學(xué)專業(yè)

青霉素的發(fā)現(xiàn)者—弗萊明

現(xiàn)代遺傳學(xué)的奠基人—孟德爾NobelPrizeinPhysiologyorMedicinein1962DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)NobelPrizeinPhysiologyorMedicinein1962fortheirdiscoveriesconcerningthemolecularstructureofnucleicacidsanditssignificanceforinformationtransferinlivingmaterialFrancisHarryComptonCrick

JamesDeweyWatson

MauriceHughFrederickWilkins

她分辨出了DNA的兩種構(gòu)型，并成功地拍攝了它的X射線衍射照片羅莎琳德·富蘭克林與DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)FREDERICKSANGERBackgroundBorn:August13,1918PlaceofBirth:be,Gloucestershire,EnglandResidence:GreatBritainAffiliation:CambridgeUniversity1958NobelLaureateinChemistryforhisworkonthestructureofproteins,especiallythatofinsulin.1980NobelLaureateinChemistryforcontributionsconcerningthedeterminationofbasesequencesinnucleicacids.

TheNobelPrizeinChemistry1980

"forhisfundamentalstudiesofthebiochemistryofnucleicacids,withparticularregardtobinant-DNA""fortheircontributionsconcerningthedeterminationofbasesequencesinnucleicacids"FrederickSangerWalterGilbert

PaulBergUSAStanfordUniversity

Stanford,CA,USA1926-USABiologicalLaboratories

Cambridge,MA,USA1932-USAandGreatBritainMRCLaboratoryofMolecularBiology

Cambridge,GreatBritain1918-Pauling(1901-1994)LinusPauling,Ph.D.

NobelPrizesinChemistryandPeaceInductedintotheAcademyin1979

"Acoupleofdaysaftermytalk,therewasamaninmyofficefromtheFBIsaying–Whotoldyouhowmuchplutoniumthereisinanatomicbomb?AndIsaid–Nobodytoldme,Ifigureditout.".TwoNobelPrizes:the1954awardforChemistryandthe1962NobelPeacePrizeforhiseffortstoendtheopen-airtestingofnuclearweapons.Totheendofhis93years,LinusPaulingdevotedhimselftothecauseofworldpeace,tothestruggleagainstdisease,andtoeducatingthepublicaboutamultitudeofhealthissues,fromthehazardsofsmokingtothebenefitsofvitaminC.4.生物化學(xué)研究的對象—生命Whatisalife?Microorganisms,plants,animals,humanbeing生物多樣性（Biodiversity）——多姿多彩的生物世界（動物、植物、微生物、人）1）為什么自然界存在千姿百態(tài)的生物個體？2）生命是如何形成的？又是如何進(jìn)化的？生命的基本特性遺傳變異；新陳代謝；物質(zhì)統(tǒng)一性；能量統(tǒng)一性；運動、呼吸、發(fā)育……遺傳變異是生物的最基本特征為什么說ＤＮＡ是遺傳信息的載體？生物的性狀是如何通過ＤＮＡ遺傳的？遺傳是相對的，變異是絕對的。病毒（viruses）也是一種形式的生命。5.生物化學(xué)的主要內(nèi)容1）靜態(tài)生物化學(xué)：組成生命體的基石—生物分子（Biomolecules）,tein,sugar,lipid,nucleicacids,vitamines,hormones…..2）動態(tài)生物化學(xué)：新陳代謝(Metabolism)Catabolismandanabolismofbiomolecules生命的物質(zhì)統(tǒng)一性（Chemical

Unity）元素（原子）——單質(zhì)（分子）——化合物——聚合物Ｃ、Ｈ、Ｏ、Ｎ、Ｓ、Ｐ、Ｎａ＋、Ｋ＋、…….Water,glucose,aminoacids,nucleotides,fattyacids,ATPProtein/Enzyme,nucleicacids,lipids,polysaccharidesCell(wall,membrane,nucleus,plasmid,organelle)Tissue(liver,lunge,heart,kidney,eye,ear,nose,…….)Life生物與環(huán)境始終處于動態(tài)的物質(zhì)與能量交換之中Lifeexchangesmatterandenergywithitssurroundingatadynamicsteadystate生命的新陳代謝（Metabolism）Glucose(C6H12O6)Dioxidecarbon(CO2)+Water(H2O)+Bioenergy(ATP)Photosynthesis6CO2+6H2O+ATP+NADPHC6H12O6+6O2ATP是生命活動的能量通貨ATPistheuniversalcarrierofmetabolicenergy,linkingcatabolismandanabolism.自然界中能量存在的形式：太陽能（光能）；化學(xué)能；生物能；礦物化石（煤炭、油、氣）；電能；水、風(fēng)、潮汐能。線粒體是動力車間ATP在體內(nèi)是如何產(chǎn)生？ATP的能量如何轉(zhuǎn)移給肌肉呢？本學(xué)期生物化學(xué)的主要內(nèi)容1.蛋白質(zhì)2.酶3.糖4.核酸5.脂類6.生物膜及物質(zhì)跨膜運送7.激素6.WaterandItsFunctioninLife

75%的地球面積被海洋覆蓋，其中海水約占總水量的97.3%，而可利用的淡水資源只占地球總水量的0.63%。是否有水是鑒別星球上是否存在生命的重要指標(biāo)人體中60%是水，微生物細(xì)胞中含有70-90%的水體檢：血液和尿液檢查血液：血型、紅細(xì)胞、白細(xì)胞、免疫球蛋白、酶尿液：糖尿病、尿激酶、絨毛膜促性腺激素體液：水、無機鹽、低分子有機物和蛋白質(zhì)pH=-log[H+]水分子的結(jié)構(gòu)Thedensityofwaterismaximumat4℃.Oneatomofoxygenissurroundedby4hydrogenatom.Onemoleculeofwaterissurroundedby4moleculesofwater.天然水體中的溶解性物質(zhì)：氧，二氧化碳，硫化氫，氮等氣體；鈣，鎂，鈉，鐵，錳等離子的鹵化物；碳酸鹽，硫酸鹽等鹽類；可溶性有機物緩沖液（Buffer）的緩沖作用水在生命中的作用1）與細(xì)胞內(nèi)的物質(zhì)結(jié)合；2）溶解作用：輸送營養(yǎng)物質(zhì)，運送代謝廢物；3）為胞內(nèi)酶催化反應(yīng)提供水環(huán)境（介質(zhì)）；4）維持或調(diào)節(jié)體溫；5）潤滑作用：唾液有利于吞咽，淚液可防止眼球干燥，關(guān)節(jié)滑液、胸膜腹膜漿液、呼吸道和胃腸道粘液；6）維持體液的滲透壓平衡（無機鹽——胞內(nèi)Na+15mM，K+152mM；胞外Na+140mM，K+5mM）和酸堿平衡（pH7.35—7.45）。

轉(zhuǎn)化過程生物質(zhì)原料用途燃料－生物酒精－生物柴油－甲醇－氫氣－沼氣電熱產(chǎn)品－精細(xì)化學(xué)品－大宗化學(xué)品－食品－塑料－溶劑－酚類－粘合劑－脂肪酸－醋酸－碳黑、顏料－燃料、香料、墨水－洗滌劑工業(yè)生物技術(shù)（Biorefinery）－樹木－木材加工廢棄物－草－農(nóng)作物－農(nóng)產(chǎn)廢棄物－廢棄動物－城市有機垃圾－酸水解/發(fā)酵－酶/發(fā)酵－氣/液發(fā)酵－熱化學(xué)加工2006年度“中國基礎(chǔ)研究十大新聞”1.發(fā)現(xiàn)一種可有效通過皮膚傳送大分子藥物的透皮短肽（中國科技大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院和合肥微尺度物質(zhì)科學(xué)國家實驗室(籌)溫龍平研究小組）；“發(fā)現(xiàn)一種可有效通過皮膚傳送大分子藥物的透皮短肽”是由中國科大教授溫龍平領(lǐng)導(dǎo)的研究小組完成的。該小組利用生物技術(shù)，成功找到了一種透皮肽，它能攜帶胰島素通過皮膚進(jìn)入體內(nèi)，發(fā)揮治療作用。研究人員將分子生物學(xué)技術(shù)--體內(nèi)噬菌體展示應(yīng)用于透皮研究，找到了一個由11個氨基酸組成的能高效幫助蛋白質(zhì)類藥物透皮的短肽。這種短肽還能幫助人生長激素透皮。實驗表明，該肽促進(jìn)胰島素透皮的活性具有高度氨基酸序列特異性，通過短暫打開皮膚屏障起作用。2.研究發(fā)現(xiàn)神經(jīng)元----膠質(zhì)細(xì)胞間的突觸具有長時程可塑性（中國科學(xué)院上海生命科學(xué)研究院神經(jīng)科學(xué)研究所段樹民研究員及其博士生戈鵡平、楊秀娟）；

3.確定出果蠅識別和記憶圖形重心高度和輪廓取向的腦區(qū)（中科院生物物理所劉剛和劉力等）；

4.證明人類干細(xì)胞可存活于山羊體內(nèi)(上海交大遺傳醫(yī)學(xué)研究所黃淑幀、曾凡一等人)；

教育部科技委“2006年度中國高等學(xué)校十大科技進(jìn)展”1.上海交通大學(xué)主持的“井岡霉素的基因捕捉與組裝合成”;2.北京大學(xué)主持的“三苯氧胺誘發(fā)子宮內(nèi)膜癌的分子機理”；3.南方醫(yī)科大學(xué)主持的“血管緊張素轉(zhuǎn)換酶抑制劑治療晚期慢性腎臟病的研究”；4.中國農(nóng)業(yè)大學(xué)主持的“植物響應(yīng)低鉀脅迫及鉀高效性狀表達(dá)的分子調(diào)控網(wǎng)絡(luò)機理研究”；

2006年中國十大科技進(jìn)展新聞7.治療性乙肝疫苗研究獲重大進(jìn)展

第三軍醫(yī)大學(xué)研制的“治療用乙型肝炎疫苗”順利完成Ⅰ期臨床研究，目前正在開展Ⅱ期臨床研究。這些成果將對控制病毒性肝炎的流行作出重要貢獻(xiàn)。4.在量子水平上觀察到化學(xué)反應(yīng)共振態(tài)

中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所研究員楊學(xué)明和同事首次在實驗中觀察到了全量子態(tài)分辨率的氟加氫分子化學(xué)反應(yīng)的共振現(xiàn)象，并被理論模型所證實，解決了國際上三十多年來化學(xué)研究中一個懸而未決的難題，并將化學(xué)反應(yīng)機理的研究推向新的高度和精度。

2006年世界十大科技進(jìn)展新聞2.干細(xì)胞培育器官獲重要進(jìn)展;5.人類第一號染色體基因測序完畢;9.證實艾滋病病毒起源于野生黑猩猩;

10.繪制出藥物與細(xì)胞作用的基因“聯(lián)系圖”

2006年度國家自然科學(xué)獎

構(gòu)建神經(jīng)系統(tǒng)信號傳導(dǎo)復(fù)合體的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)

;蔬菜作物對非生物逆境應(yīng)答的生理機制及其調(diào)控

;線粒體基因組多樣性與東亞人群歷史的研究

;單核苷酸多態(tài)與腫瘤的研究

;惡性腫瘤磷酸化調(diào)控的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)研究

;神經(jīng)元N受體及其失敏態(tài)的藥理毒理和病理生理學(xué)特征的系列研究.

2006年度國家技術(shù)發(fā)明獎

二等獎41項：農(nóng)林廢棄物生物降解制備低聚木糖技術(shù)；玉米芯酶法制備低聚木糖；低能離子束細(xì)胞修飾技術(shù)和裝置；超臨界二氧化碳萃取中藥有效成分產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用技術(shù)；2006年度國家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎一等獎：轉(zhuǎn)移性人肝癌模型系統(tǒng)的建立及其在肝癌轉(zhuǎn)移研究中的應(yīng)用；二等獎：殺蟲活性物質(zhì)苦皮藤素的發(fā)現(xiàn)與應(yīng)用研究；微生物農(nóng)藥發(fā)酵新技術(shù)新工藝及重要產(chǎn)品規(guī)模應(yīng)用；以高產(chǎn)量、高轉(zhuǎn)化率和高生產(chǎn)強度為目標(biāo)的發(fā)酵過程優(yōu)化技術(shù)；長鏈二元酸的研發(fā)與工業(yè)生產(chǎn)；2006年度十大科學(xué)進(jìn)展(Science)

龐加萊猜想屬于被稱為拓?fù)涞臄?shù)學(xué)分支，通常被描述成“橡皮上的幾何”，因為它涉及能夠經(jīng)歷任意拉伸的表面。這個1904年由龐加萊提出的猜想描述一個空間是否與“超球面”(四維球體的三維表面)等價的檢驗。

基本上與外界隔絕地工作了7年的俄羅斯數(shù)學(xué)家GrigoriPerelman2002年在互聯(lián)網(wǎng)上提交了三篇文章的第一篇，這些文章把龐加萊猜想作為一個更雄心勃勃的結(jié)果的一部分，給其證明提供了一個輪廓。但是在2003年訪問美國之后，這位俄羅斯數(shù)學(xué)隱士回國后停止了與外界的電話和電子信往來。到了2006年，其他人終于趕了上來。三個獨立的小組寫出報告填補了佩雷爾曼的證明中缺失的關(guān)鍵細(xì)節(jié)，現(xiàn)在佩雷爾曼的同行幾乎都沒有疑問地認(rèn)為他證明了這個著名的難題。

從化石中取出DNA:研究人員用一種解碼和分析DNA的新技術(shù)，從尼安德特人和猛犸化石中捕獲到遺傳信息。

冰架在縮小:研究人員今年記錄了這一令人不安的趨勢。南極洲和格陵蘭島的冰架都在以更快的速度消失到海洋中。

魚邁出的第一步:一個具有結(jié)實的連接著的鰭的魚化石的發(fā)現(xiàn)曾是2006年的頭版新聞。這種魚是有肢脊椎動物已知的最近親，它為生命如何離開海洋登上陸地提供了一個視窗。

隱身術(shù)的科學(xué):雖然它看上去一點也不像哈里波特的魔術(shù)披風(fēng)，科學(xué)家今年制造的隱身“斗篷”是第一個將物體在視覺上屏蔽起來的初步裝置。這個裝置引導(dǎo)入射的微波使其既不反射、也沒有影子。

黃斑病變患者的希望:研究一種被稱為老年黃斑病變失明的研究人員揭示，藥物ranibimuzab能改善某些患者的視覺，他們還找到了幾個影響人們該癥易患性的基因。

生物多樣性是如何發(fā)生的:從沙灘小鼠、到果蠅、到蝴蝶，這些不同的動物幫助科學(xué)家發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致新物種進(jìn)化的遺傳變化。

顯微學(xué)的新前沿:今年，生物學(xué)家用新的顯微技術(shù)來幫助他們觀察小于200納米的細(xì)節(jié)，為了解細(xì)胞和蛋白質(zhì)的精細(xì)結(jié)構(gòu)提供了更清晰的視野。

制造記憶:2006年的幾個發(fā)現(xiàn)使神經(jīng)科學(xué)家對了解大腦如何記錄新記憶更接近了一步。增強神經(jīng)元之間連接的被稱為“長時程增強”的過程看來很可能是記憶的基礎(chǔ)。

新一類的小RNA:科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一類關(guān)閉基因表達(dá)的新小RNA分子，把它們命名為"Piwi-干擾RNA"。本年度的崩潰-科學(xué)騙局:干細(xì)胞研究者黃禹錫以及其合作者曾在《科學(xué)》發(fā)表兩篇重要論文，他們制造的騙局在2006年被徹底調(diào)查了，本年度也發(fā)生了幾起其它的科學(xué)不端行為。

值得注意的領(lǐng)域:《科學(xué)》預(yù)測來年的熱門領(lǐng)域和主題包括整基因組相關(guān)性研究、光晶格、尋找宇宙的原始?xì)洹⒁约氨容^靈長類的基因組。

2007年十大科學(xué)進(jìn)展

一、人類基因組差異

2007年最令研究人員驚嘆的是，從一個人到另一個人的基因組差異程度之大，科學(xué)家開始懂得這些差異在疾病和個體特性中的作用。這些差異是2007年十幾個研究項目的關(guān)鍵，研究人員在這些研究中比較了幾千位患病或無病個體的DNA，從而確定哪些小的基因差異帶來疾病風(fēng)險。

2007年，生物學(xué)家還了解到，在DNA上億個堿基中，成千到上百萬的堿基可能丟失、增加或被拷貝，這些變化在幾代人內(nèi)就能改變基因活性。這些稱作“拷貝數(shù)差異”的影響在高淀粉飲食人群中有表現(xiàn)，這些人群比有狩獵采集傳統(tǒng)的人群有更多的消化淀粉DNA的拷貝。二、重新編程細(xì)胞的技術(shù)

日本和美國的研究小組用小鼠皮膚制造了誘導(dǎo)性多能干(iPS)細(xì)胞，這些iPS細(xì)胞能產(chǎn)生身體的所有細(xì)胞，包括卵子和精子，從而顯示iPS細(xì)胞具有胚胎干細(xì)胞的能力。

三、跟蹤宇宙射線

來自阿根廷PierreAuger天文臺的研究人員報告說，進(jìn)入地球大氣的宇宙線可能來自天空中存在著許多活躍星系核的區(qū)域。這些宇宙線可能是經(jīng)過黑洞附近的磁場時獲得加速度的。四、受體結(jié)構(gòu)

研究人員確定了人類Beta2-腎上腺素受體的結(jié)構(gòu)，這是一個重要的G蛋白偶聯(lián)受體，它通過傳遞體內(nèi)的激素、血清素以及其他分子的信息管理人體內(nèi)部系統(tǒng)。從抗組胺劑到beta阻滯劑的一系列藥物以這些受體為靶標(biāo)。

相關(guān)報道：

《科學(xué)》

：一種極重要蛋白藥靶的結(jié)構(gòu)首次得到揭示?！犊茖W(xué)快訊》：G蛋白偶聯(lián)受體“?？空尽苯Y(jié)構(gòu)被確定。五、超越硅電子器件

過渡金屬氧化物研究的進(jìn)展也許預(yù)示了下一個材料革命。幾個研究小組將兩種氧化物結(jié)合在一起，制造了帶有各種有用的電子和磁性性能潛力的界面。

相關(guān)報道：超導(dǎo)和絕緣有多遠(yuǎn)兩種絕緣物質(zhì)可形成超導(dǎo)界面六、量子霍爾效應(yīng)

理論和實驗物理學(xué)家制造了預(yù)測的量子霍爾效應(yīng)，這是電子從某些材料中流過時在外加電場作用下的奇怪行為。如果這一效應(yīng)在室溫下工作，它可能導(dǎo)致新的低功率的“自旋電子學(xué)”計算的設(shè)備。相關(guān)報道：《科學(xué)》：量子問題沒有簡單的加減法

PRL：硅電子自旋輸運可達(dá)到

“馬拉松距離”

七、分而治之

研究揭示，與病毒和腫瘤作戰(zhàn)的T細(xì)胞有立刻保護(hù)和長期保護(hù)的分工，改進(jìn)的疫苗也許會使這項研究成果得到應(yīng)用。研究人員發(fā)現(xiàn)，當(dāng)他們捕捉到剛剛分化的T細(xì)胞時，在T細(xì)胞相反的兩極有兩類蛋白質(zhì)被生成，一邊的蛋白帶有“戰(zhàn)士”的分子標(biāo)記，另一邊的顯示“記憶細(xì)胞”的特征，記憶T細(xì)胞能潛伏多年以防備未來的入侵。相關(guān)報道：T細(xì)胞的不對稱分裂有助對抗感染八、以少勝多

合成化學(xué)家研制了一個高效低成本的制造藥物和電子化合物的技術(shù)。九、返回未來

用人和大鼠作的研究提出，記憶和想象扎根于大腦的海馬區(qū)，該區(qū)是記憶的一個關(guān)鍵中心。研究人員推測，大腦的記憶也許能通過重新整理過去的經(jīng)歷來產(chǎn)生未來的情景。相關(guān)報道：“快速回放”助大腦形成長期記憶十、游戲結(jié)束

一個人工智能編程的精心杰作使雙陸棋成為迄今為止計算機解決了的最復(fù)雜的游戲。研究人員發(fā)現(xiàn)，如果競技雙方不犯任何錯誤，雙陸棋將以平局結(jié)束。

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人類唯有甘拜下風(fēng)，西洋跳棋人工智能程序從此無敵microRNA、人工制造的微生物、新的計算機芯片材料、人類細(xì)菌以及尼安德特人的基因組、人類神經(jīng)回路以及來自CERN的大型強子對撞機的數(shù)據(jù)。2008年值得關(guān)注的領(lǐng)域美國《科學(xué)》雜志評出2008年十大科學(xué)進(jìn)展

細(xì)胞重新編程“定制”細(xì)胞系（細(xì)胞重新編程技術(shù)）癌癥基因名單擴充：通過對來自不同癌癥(包括胰腺癌和膠質(zhì)母細(xì)胞瘤這兩種最致命的癌癥)細(xì)胞基因進(jìn)行測序，科研人員發(fā)現(xiàn)了數(shù)十種與癌癥有關(guān)的基因突變，這些變異使得細(xì)胞分裂失去控制，導(dǎo)致細(xì)胞一步步發(fā)生癌變。觀察蛋白質(zhì)的工作：生物化學(xué)家今年取得了令人驚訝的新進(jìn)展：他們“看”到了蛋白質(zhì)如何與目標(biāo)結(jié)合，然后轉(zhuǎn)換細(xì)胞的代謝狀態(tài)，起到促成某一組織特性的作用。胚胎視頻：2008年，研究人員對發(fā)育中的胚胎內(nèi)部細(xì)胞進(jìn)行了史無前例的細(xì)致觀察，他們對組成斑馬魚胚胎的大約1.6萬個細(xì)胞的運動進(jìn)行追蹤，并對追蹤的影像進(jìn)行了分析。好脂肪”工作過程：“好的”褐色脂肪可以燃燒“壞的”白色脂肪，為身體產(chǎn)生熱量?？茖W(xué)家的研究發(fā)現(xiàn)，他們可以將“好脂肪”轉(zhuǎn)變?yōu)榧∪猓粗嗳?。這一研究將來可能會為治療肥胖癥提供新方法。更快、更廉價的基因組測序：從長毛猛犸象到癌癥患者，科研人員今年又報告了一批新的基因組測序成果。這些研究借助了多種測序技術(shù)，這些先進(jìn)的測序技術(shù)比當(dāng)年用于第一次人類基因組測序的技術(shù)要快速、便宜得多。2009年中國十大科技進(jìn)展新聞

1、首臺千萬億次超級計算機系統(tǒng)“天河一號”研制成功國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)研制的“天河一號”，峰值性能達(dá)每秒1206萬億次雙精度浮點運算，綜合技術(shù)水平進(jìn)入世界前列，標(biāo)志著我國成為繼美國之后，世界上第二個能夠研制千萬億次超級計算機的國家。11月18日，國際TOP500組織正式發(fā)布世界超級計算機500強排名榜，“天河一號”排名全球第五、亞洲第一，這是我國取得的最好名次。

2、第一個南極內(nèi)陸科學(xué)考察站正式建成于1月27日在南極內(nèi)陸冰蓋的最高點冰穹A地區(qū)建成的南極昆侖站，我國將有計劃地在南極內(nèi)陸開展冰川學(xué)、天文學(xué)、地質(zhì)學(xué)、地球物理學(xué)、大氣科學(xué)、空間物理學(xué)等領(lǐng)域的科學(xué)研究。中國昆侖站登陸南極冰蓋最高點，成為人類南極科考史上的又一個里程碑，是我國為人類探索南極奧秘作出的又一個重大貢獻(xiàn)。

3、上海同步輻射光源建成這是我國迄今為止投資最大的國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)項目，總投資約12億元。上海光源能量位居世界第四，是目前世界上性能最好的中能光源之一。在上海光源建設(shè)國際評估會上，來自11個國家的34位權(quán)威專家對該項目給予高度評價：上海光源主要性能指標(biāo)達(dá)到世界一流水平，是一項了不起的成就。該光源首批7條光束線和實驗站向用戶試開放以來，已經(jīng)取得一批重要科研成果。

4、量子計算研究獲重大突破中國科技大學(xué)教授杜江峰領(lǐng)導(dǎo)的研究小組和香港中文大學(xué)教授劉仁保合作，通過電子自旋共振實驗技術(shù)，在國際上首次通過固態(tài)體系實驗實現(xiàn)了最優(yōu)動力學(xué)解耦，極大地提高了電子自旋相干時間。該成果發(fā)表在10月29日出版的《自然》雜志上，同期的《新聞與展望》欄目發(fā)表的評述文章指出：“他們?nèi)〉玫难芯窟M(jìn)展的重要性在于極大提升了現(xiàn)實物理體系的性能，從而朝實現(xiàn)量子計算邁出重要的一步。”

5、甲型H1N1流感疫苗全球首次獲批生產(chǎn)北京科興生物制品有限公司生產(chǎn)的甲型H1N1流感疫苗9月3日獲得由國家食品藥品監(jiān)管局頒發(fā)的藥品批準(zhǔn)文號，這也是全球首支獲得生產(chǎn)批號的甲型H1N1流感疫苗。此前完成的臨床試驗結(jié)果初步顯示，該疫苗安全性良好。在有效性方面，該疫苗一劑免疫后21天，兒童、少年和成人三個年齡組保護(hù)率均在81.4%至98.0%范圍內(nèi)，達(dá)到了國際公認(rèn)的評價標(biāo)準(zhǔn)(保護(hù)率70%以上)，可用于3至60歲人群的預(yù)防接種。

6、iPS細(xì)胞的全能性被首次證明7月23日，《自然》雜志在線發(fā)表中國科學(xué)院動物研究所研究員周琪和上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院教授曾凡一分別領(lǐng)導(dǎo)的研究組共同完成的一項研究成果。周琪等在世界上第一次獲得完全由iPS細(xì)胞制備的活體小鼠，有些小鼠現(xiàn)已發(fā)育成熟并繁殖了后代，有力地證明了iPS細(xì)胞具有真正的全能性。這項工作將iPS細(xì)胞研究推進(jìn)到了一個新的高度，成為中國科學(xué)家在這一國際熱點研究領(lǐng)域所作出的一項重要貢獻(xiàn)。

7、研制出大容量鈉硫儲能電池中國科學(xué)院上海硅酸鹽研究所通過和上海市電力公司合作，成功研制具有自主知識產(chǎn)權(quán)的容量為650Ah的鈉硫儲能單體電池，使我國成為繼日本之后世界上第二個掌握大容量鈉硫單體電池核心技術(shù)的國家。現(xiàn)已建成2兆瓦大容量鈉硫單體電池中試生產(chǎn)示范線。

8、發(fā)現(xiàn)世界上最早的帶羽毛恐龍沈陽師范大學(xué)古生物研究所課題組在遼寧省建昌縣玲瓏塔地區(qū)，發(fā)現(xiàn)了迄今已知世界上最早的、長有羽毛的恐龍——“赫氏近鳥龍”。該化石距今約1.6億年，較之以往熱河生物群中最早的“帶羽毛恐龍”——中華龍鳥的時代要早約2000萬～3000萬年，較之以往所知世界上最早的鳥類要早約幾百萬至1000萬年?！蹲匀弧冯s志發(fā)表了這一成果，認(rèn)為此研究成果代表著鳥類起源研究的一個新的、國際性的重大突破。

9、成功實現(xiàn)太陽能冶煉高純硅世界上第一根太陽能冶煉的單晶硅由中國科技大學(xué)、中科院理論物理所陳應(yīng)天等專家制成，這是我國光伏發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域的一項重大創(chuàng)新，使高效廉價冶煉高純硅成為現(xiàn)實。經(jīng)過反復(fù)實驗，得到的結(jié)果表明，這一高純多晶硅已達(dá)到99.9999%的太陽能級純度。新方法能將現(xiàn)有的提純耗能指標(biāo)由200至400度電/公斤降為30至40度電/公斤，其提煉成本由目前的40至80美元/公斤降為20美元/公斤，且沒有環(huán)境污染。

10、萬噸級煤制乙二醇成功實現(xiàn)工業(yè)化示范中國科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所與江蘇丹化集團(tuán)、上海金煤化工新技術(shù)有限公司聯(lián)手合作，成功開發(fā)了“萬噸級CO氣相催化合成草酸酯和草酸酯催化加氫合成乙二醇”(“煤制乙二醇”)成套技術(shù)，是一項擁有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的世界首創(chuàng)技術(shù)。正在內(nèi)蒙古通遼市建設(shè)全球首套年產(chǎn)20萬噸煤制乙二醇示范裝置，將成為國內(nèi)最大的乙二醇生產(chǎn)企業(yè)，實現(xiàn)部分替代進(jìn)口。2009年世界十大科技進(jìn)展新聞

1、美國通過撞月發(fā)現(xiàn)月球存在水冰經(jīng)過近4個月的飛行，美國半人馬座火箭、月球坑觀測和傳感衛(wèi)星10月9日相繼撞擊月球南極地區(qū)。本次撞月行動共掀起兩股塵埃：其中一部分由蒸汽和微塵組成；另一部分由質(zhì)量更重的物質(zhì)組成。研究人員表示，月球上的水冰可能是遠(yuǎn)古時期遭彗星撞擊后留下的“遺跡”。由于此類隕石坑在幾十億年間從未接受過太陽照射，因此各類物質(zhì)得以保持“原生態(tài)”。

2、歐洲大型強子對撞機實現(xiàn)首次對撞創(chuàng)下能級新紀(jì)錄歐洲核子研究中心發(fā)布的新聞公報介紹說，歐洲大型強子對撞機于11月20日重新啟動，并實現(xiàn)了第一束質(zhì)子流貫穿整個對撞機。23日，大型強子對撞機內(nèi)實現(xiàn)重啟后的首次對撞。29日晚間，科學(xué)家們首先將一束質(zhì)子流加速到1.05萬億電子伏特的能級，之后于30日凌晨成功將對撞機內(nèi)的兩束質(zhì)子流都加速到1.18萬億電子伏特的能級，創(chuàng)下了新的世界紀(jì)錄。

3、發(fā)現(xiàn)殺滅癌細(xì)胞的新途徑

7月22日，英國研究人員在美國《臨床檢查》雜志上報告說，他們發(fā)現(xiàn)抗體可不借助人體免疫系統(tǒng)而直接殺死癌細(xì)胞，這一成果將有助開發(fā)出治療癌癥的新方法?？贵w可用于治療癌癥，其基本原理是，當(dāng)抗體與癌細(xì)胞結(jié)合后，會使癌細(xì)胞更容易被人體免疫系統(tǒng)識別，從而引導(dǎo)免疫系統(tǒng)來殺死癌細(xì)胞。研究人員說，這一發(fā)現(xiàn)可用于治療那些傳統(tǒng)化學(xué)療法無法醫(yī)治的癌癥。

4、在火星上發(fā)現(xiàn)甲烷1月16日出版的《科學(xué)》雜志報道，美國宇航局戈達(dá)德航天飛行中心以及馬里蘭大學(xué)等機構(gòu)的科學(xué)家，利用裝備在3個陸基望遠(yuǎn)鏡上的高色散紅外分光計對約90%的火星表面觀測了3個火星年(一個火星年相當(dāng)于687個地球日)，于火星夏季時在其北半球觀測到了“縷縷”甲烷氣柱?？茖W(xué)家在火星北半球探測到了甲烷，這意味著火星上可能有活躍的地質(zhì)活動，甚至可能有生命存在。

5、艾滋病疫苗研發(fā)取得突破美國和泰國研究人員9月24日共同宣布，雙方合作開發(fā)試驗的一種“聯(lián)合疫苗”可將人體感染艾滋病病毒的風(fēng)險降低31.2%。這是人類首次獲得具有免疫效果的艾滋病疫苗。世界衛(wèi)生組織和聯(lián)合國艾滋病規(guī)劃署當(dāng)天發(fā)表聯(lián)合聲明表示，這一代表重大科學(xué)進(jìn)步的試驗結(jié)果首次表明，通過疫苗是可以在普通成年人中預(yù)防感染艾滋病病毒的，其意義重大。6、誘導(dǎo)多功能干細(xì)胞研究取得重大突破3月1日，英國和加拿大科學(xué)家在《自然》雜志網(wǎng)站上報告說，他們發(fā)現(xiàn)了一種可以安全將普通皮膚細(xì)胞轉(zhuǎn)化為誘導(dǎo)多功能干細(xì)胞的方法，這種方法不但首次使得轉(zhuǎn)化過程不需要借助病毒，而且有望使生物醫(yī)學(xué)研究徹底告別使用胚胎干細(xì)胞。英國和加拿大科學(xué)家首次發(fā)現(xiàn)了不使用病毒的轉(zhuǎn)化方法，使臨床應(yīng)用的風(fēng)險大大減小。

7、首次合成可無限復(fù)制的RNA

美國斯克里普斯研究所科學(xué)家的新發(fā)現(xiàn)，在回答生命如何開始的生化問題上邁出了重要一步，他們首次在無須任何蛋白質(zhì)和其他細(xì)胞成分的情況下，合成出可自我復(fù)制的RNA，而且這種復(fù)制可無限進(jìn)行下去。這項工作最終表明，一個以RNA為基礎(chǔ)的更為簡單的生命形式至少是有可能的，這必將推動研究人員更加深入地探索有關(guān)生命起源的RNA世界模型理論。

8、首臺通用編程量子計算機問世這一量子計算機由美國國家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究院研制，可處理兩個量子比特的數(shù)據(jù)。較之傳統(tǒng)計算機中的“0”和“1”比特，量子比特能存儲更多的信息，因而量子計算機的性能將大大超越傳統(tǒng)計算機。通用編程量子計算機采用了量子邏輯門技術(shù)來處理數(shù)據(jù)。制造量子邏輯門需設(shè)計一系列激光脈沖，以操縱鈹離子進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，再由另一個激光脈沖讀取計算結(jié)果。這臺設(shè)備的量子邏輯門均已編碼成激光脈沖，當(dāng)激光脈沖對量子比特實行簡單邏輯操作時，鈹離子便會開始旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)對量子比特的存儲。

9、發(fā)現(xiàn)最古老原始人骨骼一個國際科學(xué)家團(tuán)隊10月1日公布研究成果稱，該團(tuán)隊在埃塞俄比亞境內(nèi)發(fā)現(xiàn)了距今已有440萬年的女性原始人骨骼。這是迄今發(fā)現(xiàn)的年代最久遠(yuǎn)的原始人骨骼，科學(xué)家對其特征進(jìn)行的分析表明，人與黑猩猩的共同祖先與如今的人類和黑猩猩特征迥異。這名女性原始人屬于地猿始祖種，科學(xué)家將其昵稱為“阿爾迪”。全球共有47名科學(xué)家參與了這項為期17年的研究。美國《科學(xué)》雜志10月2日出版特刊，刊登有關(guān)這項研究的11篇論文。

10、世界最大遠(yuǎn)紅外線望遠(yuǎn)鏡及宇宙輻射探測器升空格林尼治時間5月14日13時12分，歐洲阿麗亞娜5－ECA型火箭攜帶歐航局世界最大遠(yuǎn)紅外線望遠(yuǎn)鏡“赫歇爾”及宇宙輻射探測器“普朗克”，從法屬圭亞那庫魯航天中心發(fā)射升空。從發(fā)射到衛(wèi)星與火箭分離雖然只有30分鐘，但卻凝聚了參與這項計劃的歐洲15國多年的心血和夢想。這兩個探測衛(wèi)星的觀測結(jié)果將能顛覆人類對宇宙的認(rèn)識。人類又向探索宇宙的起源邁進(jìn)了一步。2009年十大科學(xué)進(jìn)展1.始祖地猿一架罕見的骨架推后時間的帷幔，揭示了人類最早的祖先令人驚訝的身體構(gòu)造和生態(tài)環(huán)境。人類化石：德國尼安德谷的尼安德特人（這是首次發(fā)現(xiàn)古人類骨架），南非的湯恩小孩（該發(fā)現(xiàn)在1924年首次揭示人類祖先在非洲生活過）、著名的露西（其不完全的骨架進(jìn)一步揭示了人類演化過程的一個關(guān)鍵階段）。2009年，阿爾迪，她是迄今被認(rèn)為最早的人類骨架，是在埃塞俄比亞的阿法爾洼地發(fā)現(xiàn)的，一同被發(fā)現(xiàn)的還有同一物種的至少35個個體的化石。

3.脫落酸受體

雖然植物的全部技能之中不包括“戰(zhàn)斗或逃跑”行為，但是植物體內(nèi)有一種與腎上腺素相當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)物質(zhì)：脫落酸（abscisicacid,簡稱ABA）。高濃度的ABA使種子保持休眠狀態(tài)，有助于保持水分，并在條件惡劣時抑制根和其它植物部位的生長。但是長期以來植物生物學(xué)家一直未能找到這個關(guān)鍵植物激素的受體，盡管多次嘗試，但屢試屢敗。終于在今年5月，兩個獨立的研究小組用不同方法確定了同一蛋白質(zhì)家族為ABA受體。到今年深秋，已有另外幾個研究小組證實了ABA和PYR/PYL/RCAR蛋白之間的聯(lián)系。

受體集合。藍(lán)色部分表示在一棵幼苗里新發(fā)現(xiàn)的ABA受體的位置5.長壽健康

研究人員發(fā)現(xiàn)一種細(xì)菌分泌物（雷帕霉素）能延長了小鼠的壽命，這是第一次用藥物延長了哺乳動物的壽命。服用富含雷帕霉素食物的小鼠的壽命延長了9%到14%。雷帕霉素的作用機制尚不清楚。通常認(rèn)為雷帕霉素阻擋從蛋白質(zhì)合成到細(xì)胞分裂的所有過程都涉及的TOR生化信號途徑。但是，雷帕霉素并沒有阻止導(dǎo)致死亡的任何具體原因：這些小鼠都患有潰瘍和心力衰竭等老年病癥。

長壽小鼠。食用雷帕霉素的小鼠壽命延長了高達(dá)14%。7.基因治療回來了先天性黑蒙癥（Leber‘scongenitalamaurosis,簡稱LCA）。這是一種導(dǎo)致患者在嬰兒期失明的罕見的遺傳疾病。X連鎖腎上腺腦白質(zhì)營養(yǎng)不良（adrenoleukodystrophy,簡稱ADL）。這是一種大腦疾病，通常會導(dǎo)致男童在青春期前死亡。此種疾病是編碼制造維持神經(jīng)髓鞘的蛋白質(zhì)的基因有缺陷造成的?！芭菖菽泻ⅰ辈?，又名嚴(yán)重聯(lián)合免疫缺陷?。╯everecombinedimmunodeficiency,簡稱SCID）。這種病是由于缺乏一種叫腺苷脫氨酶的酶而引起的。

年度病毒：H1N1新型流感豬流感防控措施疫苗2010年科研熱點IPS細(xì)胞。2008年十大科學(xué)進(jìn)展之首的細(xì)胞重編程能把成人皮膚細(xì)胞重新編程為誘導(dǎo)多能干（inducedpluripotentstem,簡稱iPS）細(xì)胞，而iPS細(xì)胞可以被誘導(dǎo)發(fā)育為各種成熟細(xì)胞類型。細(xì)胞重編程有望迎來一個新的研究浪潮。研究人員采用這些方法可以從個體患者身上造出新的細(xì)胞、來檢查這些細(xì)胞是否有生理和遺傳異常，或用它們來試驗可能的治療方法?？茖W(xué)家已經(jīng)從I型糖尿病、帕金森病和另外至少十幾種疾病的患者身上造出了iPS細(xì)胞。隨著越來越多的研究人員加入這個領(lǐng)域、并且取得新見解（如果他們運氣好的話），2010年還會有更多種疾病的iPS細(xì)胞制造出來。外顯子組研究。2010年，科學(xué)家將對數(shù)千個人類基因組中編碼蛋白質(zhì)的DNA進(jìn)行測序，希望找到與人類疾病有關(guān)的新基因。這些被稱為“外顯子組（exome）測序”的研究已經(jīng)揭示了神秘的遺傳性疾病的遺傳原因。他們也許還會填補所謂的全基因組關(guān)聯(lián)研究中的空白。全基因組關(guān)聯(lián)研究用DNA芯片技術(shù)掃描基因組以期發(fā)現(xiàn)可能