1.对血红蛋白的化学修饰表明有希望治疗心脏病和中风症。
据美国化学会全国春季会议上报告,“血红蛋白分子上有这样一个位点可以削弱或加强与氧的键合”。正常情况下这个极为重要的位点为2,3 - 二磷酸甘油酸(DPG)所占据。威纳(Weiner)和罗伯特S. 弗朗科(Robert S. Franco)业已发现了取代DPG与血红蛋白结合的方法,DPG的天然类似物——肌醇六磷酸能比DPG更为疏松地保持氧的结合。这种类似物允许输送大约每单位血液两倍多的氧气给组织。这在治疗局部缺血症方面尤为有用(局部缺血就是由于血流的降低及阻塞引起的),因为正常血红蛋白往往不能提供足够的氧气以阻止受影响组织的死亡。
对这一问题的另一项探索是把维生素B6的一种类似物引入剥离红血球的血红蛋白中。这种化合物永久地连结在血红蛋白的两对亚基上,其效力远超出DPG,在使氧气可用性上其效力约是DPG的10倍。而且它能使血红蛋白免于一分为二并随后通过肾脏而排出——这是血细胞外血红蛋白的正常归宿。
研究人员对血细胞外血红蛋白的修饰还处于动物试验阶段。作为一种潜在的氧气载体也可以加到外伤病人或局部缺血患者的血中。而且由于和其他血红蛋白木同的是修饰血红蛋白在低温下仍能卸下氧气,所以可在心脏外科手术期间用它氧合移植器官。
2.实验表明用蛋白质包被的石英晶体能用来探测空气中微量的农药和药物。
石英晶体用蛋白质如抗体、酶以及其他生物活性物质包覆可用于探测空气中痕量的农药及药物。这项技术比现在测量低浓度有毒物质所用的方法更为简单而又便宜。
美国化学家乔治G. 盖尔鲍尔特(George G. Guilbault)报告用抗对硫磷(1605)农药的抗体包覆的石英晶体可成功测得浓度低至十亿分之三十六的对硫磷。这一研究所获得的结果证明用专一性抗体包覆的压电晶体可以作为气相分析中的一种分析工具来使用。每个石英晶体有两个表面电极,用已知能与被测物质结合的专一性试剂包覆。正常情况下电流驱使晶体以固定频率振颤。当携带抗原的气体流过晶体时,包覆的表面收集抗原,其结果势必越来越重。重量增加从而改变晶体的频率,可供测量空气中抗原的浓度。研究人员发现他们的抗体包覆的晶体可持续使用数星期。
盖尔鲍尔特现在正致力于发展依赖抗体的敏感器用来监测空气中的可卡因、吗啡和海洛因。研究人员说,人们对抗原抗体在溶液中的相互作用了解得很多而对它们在气相中的行为所知甚少。这些方面还必须深入研究。
3.新的实验数据提出氨基酸和核苷酸的连接及形成从而成为地球上生命的必需分子是必然要发生的。
马里兰大学化学进化实验室主任西里尔 · 庞南珀鲁马(Cyril Ponnamperuma)说,根据来自他们实验室的新的实验数据提出生命构件——氨基酸和核苷酸的连接和形成不可避免地开创地球“原始汤”的化学。他还说“如果在宇宙其他地方还有生命存在的话,从化学上说它应非常类似于我们地球上所具有的东西。”马里兰实验室表示了在构成遗传密码的分子和氨基酸之间的本质关系。
由氨基酸组成的蛋白质按照DNA的遗传密码所指定的方式装配起来。用于合成蛋白质的蓝图是从DNA模板拷贝到mRNA上,成为一系列三联密码。一旦tRNA反密码子与其互补的信使RNA上的密码子联结起来,就可以系统地装配蛋质。这种认识我们早就有了。我们所不知道的是为什么专有的反密码子能和氨基酸精确匹配。在自然 · 界配对总是界限分明的。例如反密码子AAA和苯丙氨酸相联系,UUU和赖氨酸相联系。有些人建议在这些分子之间的联系代表了早期进化的急转弯。
马里兰的新实验表明不仅这些分子的化学还有它们的物理结构上都是彼此靠近的。这些实验表明了遗传密码的化学、物理和结构基础。其目标在于通过鉴别分子以什么样的原初结合以及导致发展一套自我复制系统的条件以寻求发现生命之起源。
4.达德利 · R. 哈休伯格、李远哲和约翰 · C · 帕拉尼由于他们有关化学反应如何发生方面的杰出成就而获1986年度诺贝尔化学奖。
哈休伯格和李远哲用分子束研究在控制条件下两束快速运动的粒子的交叉及分子碰撞。帕拉尼测量并分析了由刚刚形成的分子所发射出的极其微弱的红外辐射。这表明他可以在化学反应期间在分子水平监测能量流动情况。
按照诺贝尔授奖委员会的赞誉,交叉分子束技术“是反应动力学领域内最重要的进展之一。”哈休伯格是发展这种方法并用于确定基本反应动力学类型的先驱者之一。李远哲最初和哈休伯格一道工作,他扩展了分子束实验包括更大更复杂的分子,例如他研究了有机分子和氟及氧原子之间的反应。最近的研究工作集中于与大气中的反应和燃烧期间的反应有关的基本反应。李远哲领导的研究小组正在研究光化学反应过程。帕拉尼的互补红外化学发光技术是和分子束方法同时发展出来的,它提供了有关产物分子在创造产物的高速碰撞之后如何避免其能量过剩方面的信息,诺贝尔奖评委会认为帕拉尼的方法“可以看作是迈向现代更为复杂而高级的激光方法研究化学反应动力学的第一步。”
5.研究表明,锰也许是阻止骨质疏松症的一个重要因素。在调节胰岛素的生产、释放以及抵抗受损伤细胞和组织方面起重要作用。
最新资料表明许多人不能接收到足够水平的这种微量元素(Mn),一个原因在于人体不能吸收许多最丰富的膳食来源的锰。如麸皮、茶和菠菜中的锰人体不能利用。有的研究表明镁、钙和铁的补充可以抑制锰的吸收。有人发现成人每天至少要消耗3.8毫克锰。
6.休斯顿大学的化学家们发展出了一种计算方法从理论上预测两种特殊分子在某种溶剂存在时如何紧密地结合在一起。
过去,做这样的预测是很困难的,因为在两种行将结合的分子和许多溶剂分子之间存在着复杂的相互作用。休斯顿大学的化学家们通过用一种“计算炼丹术”找到了绕过这个问题的途径。首先,他们一步一步地计算溶剂中的行为,譬如某药物分子被受体分子捕获,然后该初始药物分子从数学上转化为具有显著不同结构的另一种新的分子。随后再一步一步地计算这种新的药物——受体结合的行为。把这些数据和受体不存在时两种药物和溶剂如何相互作用的模拟结合起来,他们就能推断出修饰的药物分子和特殊受体的结合比原来的药物分子是强了还是弱了。用这种方法他们可以不经过精确计算这种分子如何与受体结合就能确定新药物的有用性。
7.伊利诺斯大学的科学家们发现了用磁场迅速而有效地使聚合分子排列成行(排成直线)的方法。
直线排列往往强烈影响聚合物的性质。斯塔普(Stupp)用一种液体结晶聚合物如一种芳族聚酯着手工作。像其他聚合物一样,这类物质是由许多在分子长链上重复排列的单位组成的。然而和其他许多聚合物不同的是,这种多聚物分子在液态时倾向于自身组织成一具有液态晶体特征的膨松图案。为了使该液晶聚合物更响应磁场,加入少量有机金属化合物如铜络合物。这些添加物是顺磁的并与外磁场强相互作用,它们在聚合物内寻找空隙或松散地附着于聚合物骨架上。所以当液态聚合物在磁场影响下时,该多聚物分子就被排成行。材料固化时,引入的图案冷冻成形。
以一定方向直线排列多聚物分子对于强化用于包装的塑料薄膜是很有用的。正常情况下在薄膜中的分子直线排列就像刷子毛那样直立于膜的上下表面。磁场能使它们躺平与膜表面平行。
8.发展出一项新技术:把中性分子拼入盐晶体以增加新型合成材料。
把易坏的材料与盐混合起来保存已有很长历史。德克萨斯大学的约瑟夫 · 米歇尔(Josef Michl)说有想法把脆弱的不稳定分子贮存在卤式碱如食盐中。化学家们能在控制条件下研究这些“寄宿”分子。过去不得不采用冷冻气体作为主分子,在尚温实验中很容易汽化。米歇尔已获得把中性分子拼入盐晶体这一新技术的专利,并正在考虑其应用的可能性。这种方法还可以用来在表面上产生“印迹”。
9.苏联科学家发现了燃着液体火苗的材料。
人们一提“燃烧”词通常就会引起炽热的气体和闪烁的火焰这样的联想。苏联科学家发现的这种材料在燃烧时就像有一个淡红色的发光液体球随着滑过材料表面而逐渐变大。最后该球达到最大直径并停息在它运动留下的凹陷处。液体火球所接触材料表面的地方只出现白色气体的痕迹,表明燃烧是连续的,但却看不见气体火焰。这种材料是两种物质——四氮杂茂和四唑化钠的缩合。研究人员认为这种燃烧过程的化学是不同寻常的,这个发光火球看来似乎能溶解起始物质并吸收四氮杂茂气体。在此液态球体内的条件允许合成耐热钠盐和多环碳氮化合物。
10.提出解释铅如何降低引擎爆击的理论机理。
当汽车发动机汽缸内的未燃尽气体点火时就发生引擎爆击。正常情形下火花塞引起横扫室的火焰。在此室远离火花塞的一端空气和汽油的混合物也会由运动着的火苗加热并压缩。结果有时这些气体在火焰实际接触它们之前就爆炸了,打乱了汽油的有序燃烧。这就会引起引擎爆击和动力损失。
美国化学家用计算机模拟加入一种铅化合物时可能发生的化学反应。铅添加剂显然主要由于能除去燃烧期间形成的过氧化氢原子团——高度反应活性分子而减慢燃烧过程。韦斯特布鲁克(Westbrook)提出了在四乙铅分解在发动机汽缸内形成了50-100 ?的显微粒子。当活性分子如过氧化氢原子团击中这些固体颗粒时,它们就被吸附而不再对汽油燃烧产生贡献。S. W. 本森(S. W. Benson)提出了减少过氧化氢原子团和氢原子数目的基本反应的三步序列。韦斯特布鲁克说“可以肯定的是两种机理都出现”。研究人员希望提供汽油燃烧期间有关化学物理过程的本质信息,以供燃料生产商和引擎设计师发展更好的贮能产品。
11.研究者们发现了给定元素同位素之间的重要化学差异,提出了有可能丰富并分离同位素的有效化学方法。
一般来说,给定元素的两种同位素差别很小。一种稍重于另一种,但它们的化学性质几乎相同。所以分离铀同位素通常依据质量方面的差异来达到分离。伊利诺斯大学的杰拉德 · R(Gerald R)发明了一项技术能有效地丰富并分离同位素。他观察到一定的有机化合物能使不同同位素改变其吸引溶液中电子的能力。这种性质(叫做电子亲合性)方面的差异使得有可能把带有一种同位素的分子同带有另一种同位素的分子分开。理论计算也证实同位素的布局应对电子亲合性产生影响。
研究人员用硝基苯溶于液态氨着手进行实验。把钾加入溶液中提供电子来源,一些硝基苯分子拾接电子而成为带负电的自由基阴离子。使人惊奇的是N-15比N-14更有可能吸引电子变成阴离子。斯蒂文森(Stevenson)也发现了氚取代氢,C-13和放射性C-14取代C-12类似的影响。他们可以让材料没有一点儿放射性,再转几圈之后又能获得高度放射性的材料。斯蒂文森的技术已获得专利,有几家制药化学公司已对这一过程表示出浓厚兴趣。
12. —组研究人员探测到由腐蚀引起的化学反应所产生的电流伴随着一个小磁场。
这一发现开拓了监测在其他地方隐藏的腐蚀作用的可能性。比如在钻井架金属结构内以及人体移植器官如人工脾内的金属结构中的腐蚀作用。而且,设计出测量磁场的仪器最终有可能在出现任何可见信号之前就能灵敏地探测到腐蚀作用的发作。
这些新的实验测量工作是由麻省理工学院玛格丽特L. A. 麦克维卡(Margaret L. A. Mac Vicar)及其研究生完成的。在他们的实验中试验了许多金属样品如锌和铝,把它们浸在盐酸或盐溶液中。偶然发现了电化学电池的一个有趣而又令人惊奇的性质。随着电池在磁力仪下水平移动磁力仪可扫描每个电池。让电池在一个位置停留很长时间磁力仪仍亮着。20分钟后磁场强度开始下降,约一分钟后至零。但磁场又在相反方向上变大。他们发现这有规律的间隔反复出现。这意味着负责磁场的腐蚀电流能改变方向。他们也开始仔细分析磁信号。已有许多人加入研究腐蚀电流及所产生的磁场这一行列。
[Science News,Vol. 129~130]